Live E! 技術WG活動報告 / 標準化

落合 秀也
東京大学 / 情報通信研究機構
Live E! シンポジウム 2009年9月30日 in 広島

Live E! 技術WG とは ?
• 技術の基礎研究• システム開発• システム運用および展開活動• 標準化活動

ユーザ

データ提供

Live E! Server

データ共有 / センサ検索

Live E! Server

Live E! Server
データアップロード

センサ

センサ

センサ

Live E! システム概念図

発表の内容• Live E!システムの概要• 遠隔地からのセンサデータ回収の試み• 標準化へ向けて

発表の内容• Live E!システムの概要• 遠隔地からのセンサデータ回収の試み• 標準化へ向けてLive E! システム・アーキテクチャ
災害対策

自然科学
(ヒートアイランド現象等)

農業

運送業

スポーツ

教育利用

小売業

交通管制

ファシリティ制御

Live E!
アプリケーション

Live E!
プラットフォーム
インターネット
百葉箱(センサ)インターネット百葉箱の構成例
気象センサ
観測項目: 温度, 湿度, 気圧, 雨量, 風向, 風速, CO2などLive E! サーバ
Vaisala WXT510

WM918

SOAP/XML
E.g., 1分間に1度Internet
Internet
RS232C

Armadilloシリーズ
通信アダプタLive E! Multi-Domain Sensor Systems
over the Internet
1. 運用会社 A, B, C
2. サーバ設置 / リンク設定

運用会社C のユーザ運用会社 AAPI

3. 検索に必要な情報の交換
4. ユーザからの問合せ(検索/読出し)Live E! サーバ①

5. Iterative 検索
lookup request:
lookup response:

問合せ②

APIAPI③④

Live E! サーバ

Live E! サーバ⑤
プロファイル

運用会社 B

センサ

運用会社 C(1) 運用会社ごとのセンサ・システム展開
運用会社 A

API

Live E! サーバ

API
API
Live E! サーバ

Live E! サーバ

プロファイル

運用会社 B

センサ

運用会社 C(2) 運用会社間接続によるネットワーク化
運用会社 A
検索に必要な情報の交換

Live E! サーバ

API
検索に必要な情報の交換

API
API
Live E! サーバ

Live E! サーバ

プロファイル

運用会社 B

センサ

運用会社 C(3) センサの検索
広島のセンサ運用会社 A
どのサーバに広島のセンサがあるかを探している

最新データ

API

Live E! サーバ
運用会社C のユーザ

①
②

API
Live E! サーバ

問合せAPI③④

Live E! サーバ

プロファイル

運用会社 B

センサ

運用会社 C(4) データの読出し
運用会社 A

サーバからのデータ読出し

運用会社C のユーザ

API

Live E! サーバ
問合せ結果

API
API
Live E! サーバ

Live E! サーバ⑤

プロファイル

運用会社 B

センサ

運用会社 CLive E! ネットワークの運用状況
live-e-root(.)

live-e-wrapper(wrapper.)weather.twnic(tw.)

live-e.lru.ac.th(lru.)

PSU(CNRHDY.)

live-e2.hongo(jp.)

Synchronizedlive-e.hongo
Legacy Live E!
data servers

Synchronized

livee.niu.edu.tw(niu.tw.)

Hiroshima(hcu.jp.)

weather.hongo

live-e.kmd(kmd.jp.)

live-e2.naist(nara.jp.)

live-e.kankyo-u(tottori.jp.)

1st Nov., 2008

(Vaisala + iLon100)

国内:

国外:

東京大学
慶応大学
奈良先端科学技術大学院大学
広島市立大学
鳥取環境大学台湾:
Taiwan Network Information Center (TWNIC)
National I-lan University (NIU)
タイ:
Prince of Songkla University (PSU)
Loei Rajabhat University (LRU)Live E! センサの展開状況

In Dec. 2008

発表の内容• Live E!システムの概要• 遠隔地からのセンサデータ回収の試み• 標準化へ向けて最近の Live E! 技術WG 活動内容
• 基礎研究 / 開発 / 実験
– インターネットのない遠隔地からのセンサデータ回収– 降雨レーダデータの配信システム– Live E! Viewer in iPod Touch• センサの集中展開活動– 東京都展開– インド展開• ワークショップ等– SAINT2009– 第11回 APNG Camp– SC2009 (11月)– 国内研究会

遠隔地からのセンサデータの回収
どの部分に相当するか？
災害対策

自然科学
(ヒートアイランド現象等)

農業

運送業

スポーツ

教育利用

小売業

交通管制

ファシリティ制御

Live E!
アプリケーション

Live E!
インターネットのない遠隔地からの プラットフォーム
センサデータ回収システム

インターネット接続がない

インターネット
百葉箱(センサ)遠隔地からのデータ回収シナリオ
Data
Data
Data

データの流れ

山の中
Data
Data
Data

往復Internet
Gateway

交通機関
農園

データ回収の原理: Potential-Based Routing

ve E!

InternetGateway
Armadillo-220
Wifi Interface (USB)

Armadillo-220
Wifi Interface (USB)

Storage (USB)

リチウムイオン蓄電池

Armadillo-220

Storage (USB)
Wifi Interface (USB)
Storage (USB)

リチウムイオン蓄電池

リチウムイオン蓄電池

トラック
センサ
Armadillo-220
Wifi Interface (USB)
Storage (USB)

リチウムイオン蓄電池: 無線端末Armadillo220

電源回路

USBメモリ(2GByte)

無線 802.11g

NiMH電池(6.0V 2100mAh)

デジタル百葉箱 (センサ)
Weather Sensor (WXT510)- Temperature- Humidity- Pressure- Rain Fall
- Wind Direction- Wind Speed

RS232C(Serial)

無線端末

人が運ぶこともできる

無線端末

実証実験
Armadillo-220
Wifi Interface (USB)
Storage (USB)

リチウムイオン蓄電池

1. センサをGWから遠隔地に設置する．
2. センサはGWに対してデータを送信し続ける．
3. Mobile Nodeの行動により，メッセージ配送が行われ，センサからのデータをGWに到達させる．

Internet GW (#99)
Armadillo-220
Wifi Interface (USB)
Storage (USB)

リチウムイオン蓄電池

Armadillo-220
Wifi Interface (USB)
Storage (USB)

リチウムイオン蓄電池

Mobile Node (#4)
Armadillo-220
Wifi Interface (USB)
Storage (USB)

Armadillo-220

リチウムイオン蓄電池
Wifi Interface (USB)
Storage (USB)

リチウムイオン蓄電池

Mobile Node (#3)
Armadillo-220
Wifi Interface (USB)
Storage (USB)

Mobile Node (#5)
Armadillo-220
Wifi Interface (USB)
Storage (USB)

リチウムイオン蓄電池

センサ
設置 (#2)

Armadillo-220
Wifi Interface (USB)
Storage (USB)

リチウムイオン蓄電池

リチウムイオン蓄電池

センサ
設置 (#1)実験のメンバー構成• 東大 江崎研– 落合, 下忠, 藤田, 川上, 肥村, 杉田, Lert, Wan, Minshin,本舘, 呉, 川口• 東大 瀬崎研– 石塚さん• 奈良先端科学技術大学院大学– 松浦さん• 慶應大学– 宮川さん, 山内• Cisco– 百瀬さんGroup2

Group1

Gateway

電気系会議室3

Sensor2
Group3

Sensor150m

メッセージ配送の結果

矢印の数値は、Gatewayにメッセージが到着する瞬間からの時間差を表す

Sensor 1から回収された温度データ

Delivery Rate = 100 %Sensor 2から回収された温度データ

Delivery Rate = 100 %遠隔地からのセンサデータ回収実験

現在の研究状況• シミュレーションによる特性分析– 各種 動作モデル– パフォーマンス / コスト• 配送遅延, 冗長度• コントロール信号の負荷, バッファ容量– パラメータとの関係• 最適パラメータの導出• 面白い特性が多数出現 (詳細は個別に)

発表の内容• Live E!システムの概要• 遠隔地からのセンサデータ回収の試み• 標準化へ向けて

標準化とは何か？
• 相互接続性– 「ボルチモアの大火災」に見る標準化• オープン性– どの企業が生産した部品でも使える– どの市場に対しても販売できる• 大量生産性• 産業兵器– 標準技術 / 生産体制 を持っていれば強い
参考資料: http://www.jisc.go.jp/policy/pdf/demae-kousen2.pdf

我々の標準化活動• グリーン東大プロジェクトの中での標準化– Live E! 情報基盤を ファシリティ・ネットワークへ適用• なぜ標準化が必要なのか– 従来のファシリティ・ネットワーク関連の標準は、主に Building Automation がターゲットになっている– Energy-Aware Facility Networkingには、不十分• 活動フェーズ
要求仕様策定詳細仕様策定参照コード開発
現在のフェーズグリーン東大 標準 アーキテクチャ
帳票出力

エネルギー
稼動状況診断 浪費の指摘

APP

APP

稼動スケ 制御パラメータ最適化
ジュール登録

APP

APP

APP

アプリケーションユニット

履歴の読出しデータ蓄積箱 (Storage)
履歴の蓄積

アクチュエータの制御/ 動作モード設定

イベント等

GW

GW

GW

GW

BACnetLonworks

ModbusZigbee1-Wire

GW

GW

フィールド・バス

GW

Proprietary Systems

<< 関連標準 >>Building Automation における標準• Lonworks– フィールドバス技術– デバイスの開発を Open にした

twisted-pair• Open Building Information eXchange (oBIX)– フィールドバスの実装を Open にした• 恒久的なLonworks, 簡易設置のZigbee
TCP/IPoBIX

GW
Lonworks

GW
Zigbeeグリーン東大 標準が目指すもの (1/3)• Data Storageが考慮されたシステム– センサデータの統計処理のため評価結果
長期間運用

手法1

手法2

手法3

省エネターゲットグリーン東大 標準が目指すもの (2/3)• 柔軟な拡張性 / 相互運用性が考慮された システム
帳票出力稼動状況診断

エネルギー
浪費の指摘

APP

APP

APP

APP

APP

アプリケーション
ユニット

履歴の読出しA社運用

データ蓄積箱 (Storage)

B社運用

C社運用

稼動スケ 制御パラメータ最適化
ジュール登録履歴の蓄積

アクチュエータの制御/ 動作モード設定
イベント等

GW

GW

GW

GW

BACnetLonworks

ModbusZigbee1-Wire

GW

GW

D社運用

• セマンティクス情報管理の枠組み– 運用ドメインを超えたポイント表の共有

Proprietary Systems

フィールド・バス

GW

グリーン東大 標準が目指すもの (3/3)• オンデマンド型データ転送– 大きなデータセット転送に対応できること• イベント型データ転送• 設定書込みの枠組み• 認証(所有者)• アクセス制御• アクセス競合管理

帳票出力

稼動状況診断

エネルギー
浪費の指摘

APP

APP

APP

稼動スケ 制御パラメータ最適化
ジュール登録APP

APP

アプリケーション
ユニット

履歴の読出しデータ蓄積箱 (Storage)
履歴の蓄積

アクチュエータの制御/ 動作モード設定
イベント等GW

GW

GW

GW

BACnetLonworks

ModbusZigbee1-WireGW

GW– 優先制御– 排他制御Proprietary Systems

フィールド・バス

GW詳細仕様http://docs.google.com/Doc?docid=0AUCXb2pwRzt1ZGc0cXJ3M3JfMGQ3c2Q4bWc1&hl=ja

プロトタイプの運用 (東大 工2号館)
電力関係: 850ポイント
空調関係: 650ポイント
照明関係: 40ポイント
総計: 1600ポイント
APP

Live E!
Database

TCP/IP
GW

GW

GW

GW

GW

GW

GW

BACnet

BACnetoBIX

D's proto.

BACnetF's proto.

G's proto.

AB

C

D

E

F

Gプロトタイプの運用で明らかとなった課題
 標準化のための重要な資料

記述方式の違い

データ特性の違い
表現方式の違いまとめ• Live E! システムの概要– 3階層 アーキテクチャ• Live E! 技術WGの活動報告– 遠隔地からのセンサデータ回収システム• 標準化活動– ファシリティ・ネットワーク標準化– 工学部2号館でのプロトタイプ運用