情報ネットワーク学専攻 修士論文発表会

Osaka University

Osaka University

2

研究背景

Design and Implementation ofTracking System for Moving Objects
by Realizing Dynamic Service inInformation-Centric Networking

 ICN (Information-Centric Networking) コンテンツ名を識別子とする情報指向ネットワーク
 Interest と Data の交換によって通信を実現
 本稿では NDN (Named Data Networking) [1] を使用[1] V. Jacobson, et al., “Networking named content," in Proceedings of the 5th international
conference on Emerging networking experiments and technologies, Dec. 2009, pp. 1-12.

 ネットワークの土管化からの脱却
 通信事業者とサービス事業者の分離を解消
 ネットワークの柔軟な構成が可能

大阪大学大学院情報科学研究科
情報ネットワーク学専攻
村田研究室 田中 達也

 ネットワーク自身にサービス提供機能の実装が必要
 ICN は新しいサービスを実現する情報流通基盤として期待

ICN 研究において静的コンテンツへのアクセスを中心としたサービスは盛んに検討されているが動的なサービスは十分に検討されていない
情報ネットワーク学専攻修士論文発表会

2018/02/14

Osaka University

3

研究目的とアプローチ

Osaka University

4

ICN における動的なサービスの実現方法
 Interest を判断して、どのように Data を返すかをネットワークが担当

目的 単なるコンテンツの転送だけでなくサービスを提供

ICN 基盤でサービス機能を提供し動的なサービスを実現

 必要な機能を組み合わせて動的なサービスを実現
 動的なルーティング 頻発するアドレス変更や移動体に対応

 機器制御や管理 制御対象と制御内容を名前で表現アプローチ

 In-Network Processing 情報の収集・加工・集計

ネットワークによる移動体のトラッキングに着目
トラッキングを利用したサービスを NDN で設計・実装

サービス開発者はネットワークが提供するサービスを組み合わせて新たに高機能なサービスを実現

情報ネットワーク学専攻修士論文発表会

2018/02/14

Osaka University

5

情報ネットワーク学専攻修士論文発表会

2018/02/14

Osaka University6移動体トラッキングシステム

プログラミングの容易性

 移動体をトラッキングして移動体に関する情報を配信

IP 通信におけるNDN 通信におけるクライアントプログラムの例 クライアントプログラムの例

 移動体の種類 : 車両、携帯電話、列車、船舶など
 情報の種類 : カメラ映像、位置情報、速度、経路情報など

 実装モデル：移動体を撮影するカメラの映像の取得 [10]
 車両の移動に応じて、路上カメラを切り替え
 車両を見失わずに路上カメラ映像を配信[10] A. Noda, et al., “A Networked High-Speed Vision System for Vehicle Tracking,” inProceedings of IEEE Sensors Applications Symposium, pp. 343–348, Feb. 2014.

getcarlocation(CarA);
socket();connect();
・・・write(); 処理が煩雑 車両の移動検出

車両A
2018/02/14

要求コンテンツ「車両Aを撮影している路上カメラの映像」
情報ネットワーク学専攻修士論文発表会

expressInterest(/Tracking/cam/CarA);

gethostbyname(cam); カメラ決定 カメラへの通信要求

2018/02/14

 Interest の送信のみで実現
 車両の移動検出からカメラの決定・配信までをネットワー
クが担当
 名前を変えることで異なるサービスへの拡張も容易
NDN ではサービスの開発が簡単化
情報ネットワーク学専攻修士論文発表会

1

情報ネットワーク学専攻 修士論文発表会

Osaka University

7

Osaka University

8

ICN による移動体トラッキングシステムの実現

設計システムの構成

 ICN で移動体のトラッキング機能を提供

 ICN のストラテジ層でメッセージ受信時の処理を定義

 車両からのメッセージをもとにネットワークが位置を把握

 TrackingCar-strategy : 移動体トラッキングとカメラの判断
 Multicast-strategy : Interest のマルチキャスト

 移動体の位置をもとに柔軟にカメラを決定・切替

 サービス提供に必要な新たなデータ構造を追加

 映像を要求する Interest をマルチキャスト
 車両を撮影しているカメラが Interest に応答 Car-List : エリア内の車両情報を格納 ノードでアプリケーションを実行するプログラムを作成

ICN ではフレーム単位で迅速にカメラの切替が可能
マルチキャスト Consumer : 映像要求・受信、 Producer : 映像配信

要求コンテンツ「車両Aを撮影している
路上カメラの映像」

Interest

 Register : 車両の登録
User nodedata

システムの構成図

Interest

Interest

Interest* NFD

車両情報のネットワーク登録

Osaka University

9

2018/02/14

NFD
Car-List

dataInterestMulticaststrategy

TrackingCarstrategy

data

Osaka University

10

デモンストレーション環境

 設計したシステムを NDN を用いて実機に実装

 トラッキングによりカメラがRaspberry Pi(192.168.2.111)

Car動的に切り替わることを検証 ネットワーク構成 (右上図) 車両 1 台：ラジコンカーの荷台に Raspberry Pi を搭載

Camera C
Raspberry Pi(192.168.2.114)

 カメラノード ラジコンはリモコンによって手動操作

 中継ノード 1 台： Raspberry Pi

 右下図のように配置

 ユーザノード 1 台：ノートPC

 Interest を受信したらカメラ映像

Raspberry Pi を搭載したラジコンカー

使用した機器 / ツール

用途

Raspberry Pi 3 model B

小型コンピュータ

RPi Camera Module V2

カメラモジュールTAMIYA 1/24RC Heavy Dump

ラジコンカーndn-cxx 0.6.0

NDN ライブラリ

NFD 0.6.0

NDN 転送デーモン

mjpg-streamer

画像フレーム生成C++システムの開発言語

2018/02/14

Osaka University

Multicaststrategy

Interest

情報ネットワーク学専攻修士論文発表会*NFD : NDN Forwarding Daemon

トラッキングシステムの実装
 カメラノード 3 台：Raspberry Pi にカメラを接続

NFD

NFD
InterestMulticaststrategy

情報ネットワーク学専攻修士論文発表会

InterestRouterdata

2018/02/14

Car
Register program

data

Consumer program

Register

車両A

Camera node
Producer program

から Data を生成・送信 ラジコンカー

Camera B

Camera A

Raspberry Pi(192.168.2.113)

Raspberry Pi(192.168.2.109)

Raspberry Pi(192.168.2.115)

RouterUser Node(192.168.2.110)

Consumer

ネットワーク構成 (2.4GHz 帯 Wi-Fi により接続)

 リモコン操作により走行
 現在地を手動で指定して、ネットワークに送信 ユーザノード 車両名を含んだ Interest を送信 /TrackingCar/RoadCamera/

情報ネットワーク学専攻修士論文発表会

11

デモンストレーション動画

デモンストレーション環境 (A 棟 6F 廊下)

CarA/<frame number>

情報ネットワーク学専攻修士論文発表会

2018/02/14

Osaka University

12

In-Network Processing の活用
 In-Network Processing による柔軟なサービスの提供
 例：複数カメラからの映像を 1 フレームにマージzRouter

Data
ProcessingConsumer

 NFD の strategy で In-Network Processing を実装
 二台のカメラの撮影領域をフレームが進むにつれて変更
カメラと車両の配置図

Camera B

Camera A

柔軟なサービス提供の可能性が向上
2018/02/14

情報ネットワーク学専攻修士論文発表会

2018/02/14

In-Network Processing を行って取得した映像
情報ネットワーク学専攻修士論文発表会2

情報ネットワーク学専攻 修士論文発表会

Osaka University

13

まとめと今後の課題
 まとめ
 ICN でサービス機能を提供し動的なサービスを実現
 機能として移動体のトラッキングに着目
 移動体に応じてカメラを動的に切り替える映像配信サービスを設計

 設計した移動体トラッキングシステムを実機を用いて実装
 ICN 基盤で動的なサービスを実現 In-Network Processing を活用することで、より柔軟なサービス提供の可能性が向上

 今後の課題
 設計したシステムの実車両や実規模への展開
 実規模におけるシステムの数値的評価を含めた詳細な分析

2018/02/14

情報ネットワーク学専攻修士論文発表会

3