StarBED4 Project の取り組み
情報通信研究機構
総合テストベッド研究開発推進センター
テストベッド研究開発運用室

宮地利幸 miyachi@nict.go.jp

NICT総合テストベッド○第四期中⻑期計画（概略）
機構内外におけるICT関連研究開発成果の技術実証及び社会実証を推進するためのテストベッドを構築し、その利活⽤を促進することにより、広範なオープンイノベーションを創発する。この実現のため、以下を実施。
l 機構が提供するテストベッドを融合
l テストベッド利活⽤の活性化（ IoT実証を含め、技術実証と社会実証の⼀体的推進が可能なテストベッド）
l テストベッド基盤技術の確⽴
l 機構内外との連携推進（海外（アジア）連携、機構内サービス提供など）② ⼤規模エミュレーション基盤「StarBED」
百万台レベルのエミュレーションによるハードウェア・ソフトウェアの検証基盤
・約1000台PCサーバ③ ⼤規模センサー・クラウド基盤「JOSE」
IoT技術の検証基盤とIoTサービスのフィールド実証環境を提供
・1ペタバイトストレージ④ 広域SDNテストベッド「RISE」
SDN技術によりICTサービスの実証
環境をユーザーが⾃在に構築可能
・15拠点間でネットワーク仮想化

SINET5① 超⾼速研究開発ネットワーク「JGN」 海外拠点
最先端のネットワーク技術の検証と国内・海外における実証環境の構築を⽀援
・国内海外24拠点、最⼤100Gbps帯域伝送

さらなる統合化と集中管理⃝ Caravan テストベッド⃝ IoTゲートウェイ⃝ LPWA⃝ AI テストベッド⃝ 他の機構内テストベッド
や設備

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StarBED•••

実験専用のPC群• 実世界と同じOSやソフトウェアが動作• PCをそのまま貸し出すのでOSの入れ替えも可能• 持ち込んだハードウェアを接続可能• ネットワーク構成も自由に設定可能• インターネットから隔離されているので「失敗」を許容• マルウェア等の動作検証も可能• 約1000台のPCが存在するため大規模な環境での検証が可能• 実時間で動作
実験PC群を簡単に操作可能なミドルウェアの提供
石川県能美市のNICT 北陸StarBED技術センターに設置-2-

History of StarBED Project
ネットワークのユビキタス化（モバイルネットワーク、"センサーネットワーク、"ホームネットワーク等の"進展）!

インターネットの進展、"ブロードバンドの普及、etc.

既存のネットワークの限界（セキュリティ、エネルギー消費等）!
から新世代のICT技術へ!

大規模で複雑な"ネットワークシステムの"機能面の検証ユビキタスネットワークシ
ステムの"“ディペンダビリティ”に"関する検証

高精度エミュレーションと"知識の共有による"新世代のICT技術の"研究開発の総合的な支援

汎用インターネット
シミュレーター

ユビキタスシステム
シミュレーター

大規模エミュレーション
環境

スターベッド!

StarBED

スターベッド ツー!

StarBED2

スターベッドキュービック!

TAO（通信・放送機構）!
北陸IT研究開発支援センター

NICT!
北陸リサーチセンター

NICT!
北陸StarBED技術センター

2002年!
（平成14年）

2006年!
（平成18年）StarBED3

2011年!
（平成23年）

2016年!
（平成28年）-3-StarBED4 Project
IoT技術の検証を可能とするテストベッドを実現• StarBED3 Project まではICT技術中心• これに加えてPC上で動かない要素を導入しIoT技術技術の検証を可能にAI
クラウド環境の模倣
多種のIoTデバイスの模倣データの格納
BigData

データ変換

有無線様々な通信方式の模倣

物理環境

データ解析

クラウド環境実環境へのフィードバック

IoT

家・自動車・⼈の挙動・天候など物理現
象を模倣

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IoT技術のためのStarBEDアプローチ-5-

IoTテストベッドとしてのStarBED要素技術
多種のIoTデバイスの模倣

無線環境の模倣StarBEDの一般的なPC上にIoTデバイス向けの仮想機械を動作させる。ソフトウェアにより実現することで、規模の変更、混在割合を自由に変更可能に。
Atmel SAMD21(ARM Cortex M0+)およびNXP
KinetisK64 120MHz(ARM Cortex M4)のリファレン
スボードの仮想機械を試作済。
有線環境を無線環境に見せかける技術の開発。WiFiやZigBee、Bluetooth Low Energyを模倣可能。室内外の無線環境の模倣技術の拡充を実施中。

家・自動車・人の挙模倣自体はシミュレーターに任せて実時間でStarBED上動・天候など物理現象 のICT環境と連携する枠組みを開発済み。既存のシミュの模倣
レータartisocとの連携実験を実施（次ページ）。様々なシミュレーターとの連携基盤を開発中。
クラウド環境の模倣

これまでのICTテストベッドとしてのStarBEDの利用方法そのもの。

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有線環境上での無線システム検証基盤
無線ネットワークの特性を含めてタブレットなど実機を含めてソフトウェアおよびサービスの挙動を検証
無線ネットワーク上で動作するサービス群

仮想的に構築した無線ネットワーク「本物」をStarBEDの接続可能 有線ネットワーク

電波暗室などに設置したデバイスや⼀部のパーツのみを作成しての伝搬を含めた検証が可能

各無線ノードの位置情報・地形情報などを元に、すべてのノード間の伝搬状況を計算、有線ノードに適⽤-7-

無線伝搬エミュレータNETorium-8-Smithsonian
シミュレーターとエミュレーターの連携基盤
既製のMulti Agent Simulator（MAS）として artisoc / repast に対応

APIMQTT

APIAPI
APIAPIAPI-9-

IoTデバイスエミュレータ• Atmel SAMD21(ARM Cortex M0+)およびNXP KinetisK64120MHz(ARM Cortex M4)のリファレンスボードの仮想機械を開発• 多数のスマートフォン(Android)エミュレータを多数起動させるための基盤を開発• 温度センサからのデータをHTTPサーバにアップロードするユースケースを開発
センサデバイスエミュ
レータ

ゲートウェイデバイスエ
ミュレータ
通信モジュール(Ethernet)

温度センサ
SPI

UART

プロセッサ
（AtmelSAMD21)

プロセッサ(NXP Kinetis
K64 120 MHz)

UART
通信モジュール(Bluetooth)

BLE

WEB
HTTP

HTTPサーバ

UART
通信モジュール(Bluetooth)- 10 -

Jonathan• Smithsonianを活⽤した事例• SIP環境をStarBED上に構築• ⼈の挙動（位置、通信の開始・終了）はシミュレータで模倣

MAS

Jonathan連携基盤（マルチエージェントシミュレータ）通話エミュレータ

連携マネージャ

SIPクライアント

通話コントローラ

SIPサーバPub/Sub…

Pub/Sub…

MQTTブローカ
Pub/Sub

SIPクライアント

通話コントローラ

SubVPN

デモ会場

可視化基盤

サブスクライバ

キュービューワ- 11 -

人流シミュレーション
シミュレーション概要- 12 -

人流シミュレーション
シミュレーション構成- 13 -

人流シミュレーション
シミュレーション実⾏例- 14 -

AOBAKO DEMO
(1)

(2)

紙製の駒の位置を画像認識し位置情報をStarBEDに送信

位置情報に基づきStarBED上に構成した無線ネットワーク(3)
無線環境を物理的に再現
距離にあわせた強度でビーコン受信- 15 -

移動体の無線接続シミュレーション
実際の地理情報をもとに検証環境を構築。仮想的に無線APを搭載しネットワーク接続を提供する車両群を模倣。安定的な電波環境を提供できるが整備にコストがかかる鉄塔と、すぐに電波環境を提供できるが不安定かつ電源が切れれば停止してしまう無線AP搭載のUAV（ドローン）を実時間で動作している実
験環境の任意の場所に挿入した場合に電波環境にどのような影響があるかを視認できる検証環境を構築。

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災害シミュレーション基盤ARIA
シミュレーション・エミュレーション基盤を応用し、浸水の状況に応じた避難支援を行うアプリケーションの効果を確認出来るユースケースを構築。ジ
オラマに投影された地形に対話的に障害を導入することで、それぞれの障害の影響の確認が可能。（名古屋大学、JAISTとの共同研究）- 17 -

5/10/18

18

第27回NV研究会(併催：IN, RCS)18

ご清聴ありがとうございました。

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