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デジタル家電のネットワーク ~ UPnPとは ~

電製品のデジタル化が進み、テレビや冷蔵庫、電子レンジや洗濯機といった大型家電にもコンピュータが組み込まれる時代になりました。

デジタル化ということは、ネットワーク化を見越しているということであり、Bluetoothの普及も相まって、それらを結びつけたサービスが始まりつつあります。

一昔前では、まさに夢物語のような世界が実現しつつあるのです。例えば、音楽や動画をいつでもどこでもダウンロードできるようになり、携帯電話に新機能がどんどん追加されています。しかし、それはまだほんの序の口です。

例えば、冷蔵庫がインターネットとつながり、中身の商品のバーコード等と連動すれば、牛乳が切れたら自動的に注文してくれたり、賞味期限や産地を教えてくれたり、人間とコミュニケーションをとることが可能になります。また、携帯電話ひとつで、家の外から空調を調整したり、お風呂を沸かしたりといったことが現実になろうとしているのです。

こうしたホームネットワーク、デジタルホームの実現に向けて、各社が技術を競い合っています。この技術で現在、最も普及しているのが、マイクロソフト社が提供している、

UPnP(ユーピーエヌピー)

という技術です。UPnPは「Universal Plug and Play(ユニバーサル プラグ アンド プレイ)」の略です。文字通り、ドライバとは で解説した「プラグ アンド プレイ」という技術を、ネットワークにまで拡張した技術になります。

つまり、Windowsのプラグ アンド プレイ同様、

UPnPに対応したパソコンや家電製品などをネットワークに接続するだけで、複雑な操作や設定作業を伴うことなく利用できる

というものです。そしてUPnPも、TCP/IPプロトコル(詳しくは、TCP/IPとは を参照してください)ベースのネットワークで用いられる仕組みになります。

つまり、UPnPではIPネットワークが構築されるということです。IPネットワークに必要なIPアドレスは、DHCP(詳しくは、IPアドレスとは(1) を参照してください)によって、各機器に割り当てられます。DHCPサーバがネットワーク内にない場合は、その機器が自動的にIPアドレスを決定します。

したがって、UPnPで接続されたネットワークは、インターネットと同様の環境が構築されるので、すなわち、インターネットを介した様々なサービスが提供される環境が整うというわけです。

現在でも、家電製品の部分的なネットワークは存在しています。例えば、テレビ、ビデオ、チューナー、スピーカーの接続や空調や照明の集中管理などです。

ただこれらは、それぞれが物理的に種類が全く異なるネットワークであり、ネットワーク同士を接続して互いに通信し合うことはできません。

しかし、UPnPを用いることで、それらが同じIPネットワークに統一され、ネットワーク化されたすべての機器が通信し合うことが可能になるのです。

UPnPによってあらゆる家電製品が同じプロトコルのネットワークで接続できれば、新たな機器の接続に際し、有線ケーブルであろうが無線であろうがユーザーが規格を意識する必要がなく、設定も自動で行われるので、誰でも簡単に機器をネットワークに追加することができます。

また、UPnPネットワークでは、

接続された機器が互いに認識し合い、コミュニケーションをとることが可能

になります。具体的には、ネットワーク上に新たに機器が接続されると、その機器がすでに接続されている他の機器に対して新たな機器が接続されたことや、機器の機能をマルチキャスト(一斉送信)で通知します。他の機器はその情報を記憶して、その情報を元に他の機器に指示を出したりします。

こうした情報は、現在のウェブ標準形式である、XML形式 でやり取りされています。(詳しくは、SGMLXMLXHTMLとは を参照してください)XMLは文書の構造化やタグの拡張が可能なため、基本的な機器の情報を伝えるだけでなく、拡張次第でより細かな機能を伝えることもできます。

その時の通信プロトコルは、XML形式でやり取されているので、HTTPプロトコルが使われています。(詳しくは、HTTPとは を参照してください)HTTPWWWのプロトコルであり、非常にインターネットと相性が良く、また何かの特許に抵触したり、特定の言語に依存する心配がないというメリットもあります。

この点で、UPnPと同様の技術に「jini(ジニー)」という規格がありますが、jiniは、Java言語をベースとした技術で、その利用にはライセンス契約などが必要になることから家電メーカーなどに敬遠され、現在は実質、UPnPがスタンダードとなっています。

さらに、UPnPは、ネットワークにパソコンが介在しない環境でも機器同士を接続することができます。これによって、例えば、家中のすべて時計の時刻を同期させたり、隣の部屋のプレーヤーに音楽ファイルを転送したりといった、先述したような夢の生活を機器同士を接続するだけで簡単に実現することが可能になります。

ただし、そこまでの普及にはまだ時間がかかりそうです。現段階では、ルータを中心に実用化が進んでいます。

ルータは、データ伝送 および IPアドレスとは(2) で解説のとおり、パケットのルーティングやフィルタリングをしたり、 DHCPNAT機能を持ち、ネットワーク内の機器にIPアドレスを割り当てたり、グローバルアドレスをプライベートアドレスに変換して割り当てるといった役割を担っています。

なぜルータにUPnPが必要かというと、現在では、ネットワーク内の端末からインターネットと接続して、外部の端末と通信するアプリケーションソフトが増えており、NATによってIPアドレスを変換している場合に、ネットワークの内と外でアドレスに矛盾が生じるため、設定を変更しなければならなかったりして通信がスムーズにできないことがあるからです。

そこでUPnPを活用することで、面倒な設定なしにアプリケーションのすべての機能を使えるようにするというわけです。UPnP対応のルータ、モデムやUPnPベースのアプリケーションソフトは、今後ますます増えて行くことと思います。

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更新履歴

2009年7月29日
ページを公開。
2009年7月29日
ページをXHTML1.0とCSS2.1で、Web標準化。レイアウト変更。
2014年5月22日
内容修正。
2018年2月1日
ページをSSL化によりHTTPSに対応。

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参考文献・ウェブサイト

当ページの作成にあたり、以下の文献およびウェブサイトを参考にさせていただきました。

文献
図解入門 インターネットのしくみ
UPnPとは?その仕組みの原点に立ち返る
http://plusd.itmedia.co.jp/broadband/0210/18/honda4.html

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