SCOPE研究成果発表

地域ICT振興型研究開発（九州）

実空間情報連動型ネットワークシステムの研究開発（平成26年度～平成28年度）
2017/10/13
研究代表者：中村勝一（iD）
研究分担者：永田晃（iD）, 野林大起, 塚本和也, 池永全志（九州工業大学）

研究背景と目的
インターネット＆SNSの普及
スマートフォン
世帯普及率62.6%
全世界のSNSユーザ数
18.2億人(情報通信白書平成26年度版)「いつでもどこでも誰かとつながる」仮想空間が世界規模で展開
実空間：人々が実際に生活や活動する空間
避難地域（非常時）支援したい
けど・・・！
！

避難地域Ｂ

体調が悪い！ ！
！

見守り（通常時）

！
！

避難地域Ａ

本研究の目的

本研究のアプローチ•

実空間グループコミュニケーションの実現••

特定の事象に関連性が強く、かつ、物理的に身近で活動する人々を動的に結びつけ実空間を考慮してコミュニケーションすべき相手を抽出するシステムの考案•

特に、そもそも適切な相手がわからない状態における多対多コミュニケーションの創出•

アプリケーションとしての実現ではなくプラットフォーム（情報通信基盤）として実現

実空間を考慮した情報配信網の必要性→ 実空間情報連動型ネットワークシステム(r-Space)の提案
iD Confidential

2実空間エリアと連動するユーザグループ（やりたいこと）
従来：
本システム：
非抽出ユーザアプリケーション実験イメージ＠平成27年度 位置情報＋地理的特性を考慮した
位置情報の活用は可能であっても（端末5台程度の規模の実験で、 30%以上のグルーピング性能向上を実証）
抽出ユーザ
直線距離的な「近隣ユーザ」への配信「近隣ユーザ」への情報配信
実空間考慮機能OFF
非抽出ユーザ
幹線道路

抽出ユーザ

幹線道路

3分
幹線道路

5分

15分

HELP!!

川橋

幹線道路

川5分橋

1分幹線道路証）

LP!!

実空間考慮機能ON

HELP!!

川橋

1分分
獲得ユーザ: 3人
50%向上
要求満足ユーザ(5分以内): 2人
平均到着所要時間: (1分+5分+15分) ÷ 3 = 7分
iD Confidential

獲得ユーザ: 3人
要求満足ユーザ(5分以内): 3人
平均到着所要時間: (1分+5分+3分) ÷ 3 = 3分 3

実空間情報連動型ネットワークシステム(r-Space)
距離や地図情報など実世界条件を考慮して「コミュニケーションすべき相手」を提案
管理サーバとユーザ端末との連携により，実空間属性に連動するユーザグループに対する情報配信・情報交換サービスを提供(4) 生成グループのユーザ間で情報通知や情報交換

実空間連動型ネットワーク(3)収集情報と当該エリアの空間的特性から条件を満たすユーザ群を抽出し、グループ生成(3)実空間ユーザ状況管理ユーザグループ生成
空間特性に合わせた実空間エリアの設定
収集情報と当該エリ(4)グループ内
情報配信網生成近くにいる同姓の方に助けて欲しい

実空間距離優先探索

r-Space
管理サーバ
実空間情報連動型DB
属性メッシュ対応DB

女性

地図属性情報DB女性(1)情報収集男性
女性

ユーザ(2)グループ生成要求(2)ユーザからのグループ生成要求(属性セットや地理的範囲等の条件を指定)

アの空間的特性から条件を満たすユーザ群を抽出し、コミュニケーショングルー
プを自動生成ユーザ属性情報（位置、属人情報）

降雨属性情報
電波強度属性情報・・・
各種オープンデータと連携（外部システム上の属性情報）(1) ユーザ端末から、ユーザ属性を定期的に情報収集
iD Confidential

4

３つの研究開発課題サブテーマ
r-Space
管理サーバ

情報収集

オープンデータ
地理情報
降水情報
電波強度マップ
・・・

ユーザ情報

広域無線網
(WiMAX、LTE等)(サブテーマ2)
実空間情報連動型通信方式の研究開発(a)実空間情報収集方式
主担当：九州工業大学

近距離端末間通信(アドホック無線LAN)
r-Space
管理サーバ

オープンデータ
地理情報
降水情報
電波強度マップ
・・・

配信要求

グループ抽出

ユーザ情報

広域無線網
(WiMAX、LTE等)

助けて!

(サブテーマ1)
実空間情報連動型ネット
ワーク管理システムのプロ
トタイプ開発
主担当：株式会社ｉＤ

近距離端末間通信(アドホック無線LAN)
r-Space
管理サーバ

グループ通知オープンデータ
地理情報
降水情報
電波強度マップ
・・・

ユーザ情報

助けて!

広域無線網
(WiMAX、LTE等)(サブテーマ2)
実空間情報連動型通信方式の研究開発(b)適切なグループへの情報
配信方式

主担当：九州工業大学

メッセージ
配信
近距離端末間通信(アドホック無線LAN)

iD Confidential

5サブテーマ１）
実空間情報連動型ネットワーク管理システムのプロトタイプ開発
r-Spaceアーキテクチャを提案、サーバおよびクライアントアプリの（Android）

プロトタイプ実装
実空間情報をグリッド形状のメッシュ単位に分割した実空間データベースにマッピングする実空間状況管理方式および空間距離優先探索ユーザグループ生成方式



シミュレーション・プロト実装を用いた実験により、グルーピング性能向上を確認
7

理想

34

15
山道

2

山道マップ
メッシュ変換メッシュ変換山頂

実空間情報（地図や属性）
をメッシュ形状で管理

標高情報

エリアメッシュコード

5030172133
DB698

r-Space
サーバ

10探索条件（例）：ユーザ#1から20分以内

直線距離ベースの探索（緯度経度情報のみ）

72km/hx 20min.

5
距離は近いが道のりは遠い

8
位置情報や属性を収集

実空間グループ探索

1 462

9 10...

実空間グループ探索

7 勾配を考えると“遠い”
3
1 45263性能ＵＰ8

9 10要求ユーザ

7

グループメンバ
非グループメンバ

35
性能
ＵＰ

50301721330

8...

1 4
6iD Confidential

2

9 10...

503017213302

収集ユーザ情報（位置、属人情報）

5030172133020
6

サブテーマ２）実空間情報連動型通信方式の研究開発(a) 実空間情報収集方式


ユーザ情報の収集に関し、隣接ユーザの情報をまとめて通知する情報収集方式を考案


通信混雑・パケットロス増加に起因するシステム全体のリアルタイム性の低下を抑制

広域無線通信網の品質や近隣端末との位置関係に基づき「代表ノード」を選出、状況に応じて直接送信と代表ノードによる集約送信とを切り替え



ノードが移動する環境で移動状況が類似する端末群を抽出して収集情報を集約する方式や、取り扱う集約情報の要求品質など通信状況の動的変化に応じた収集方式を考案


広域通信網の容量（同時接続数等）に制約がある環境において送信可能メッセージ数や送信遅延時間を大幅に改善できることをシミュレーション等により確認

start
5s
1s 2s 3s 4sDelay ! Loss !

代表ノード
GPS

サブエリア
集約範囲

位置情報

基準点
iD Confidential

7サブテーマ２）実空間情報連動型通信方式の研究開発(b) 適切なグループへの情報配信方式


グループメンバに対する効率的な情報配信手法を考案


管理サーバから直接配信できないユーザに対するデータ配送率低下や遅延時間増加を抑制



広域無線アクセス網と無線LAN等を用いた端末間通信の併用



複数グループ混在時におけるネットワーク内のチャネル競合による性能低下を抑制

隣接ノード数及び通信リンクの性能の考慮によるデータ転送時の信頼性向上



情報配信遅延及び配送率の大幅改善をシミュレーション評価により確認

iD Confidential

8

グループコミュニケーション実証実験


平成28 年11 月、福岡県田川郡添田町の英彦山にて、登山客を模してフィールド実験

英彦山(ひこさん)
1,199mサーバ(AWS)＋ユーザ端末17 台Androidスマートフォン、Androidタブレット、
Windows タブレット

ユーザからの収集情報

現在位置情報(GPS データ)

属性情報(テスト用にTRUE or FALSE)

外部取得の空間特性情報

添田町公開の登山マップから抽出した登山道

標高情報（模擬）

コストマップ単位：10 次メッシュ

実験シナリオ


１：登山者（静止）が近隣ユーザに駆け付け支援を要請



２：登山者（移動）が近隣ユーザに情報配信
iD Confidential

r-Space プロトタイプを用いた双方向情報交換アプリケーション(チャット)

9

グループコミュニケーション実証実験（配信１）条件：「10分以内に駆け付け可能なメンバ」

実空間考慮なし（位置情報＋直線距離ベースの探索）
要求者

同じ山道沿いの近隣の登山客に「困った」コール

Request user
Group member
Non-group member

適切な範囲のユーザのみを対象にグループコミュニケーションできた

一方で改善の余地も抽出した
一部ユーザの移動速度情報に誤りがありやや離れていても抽出された実空間グループ探索（位置情報＋山道マップ＋高低情報）
移動速度が実際よりも速めに設定

要求者

実際の駆け付けに10分以上を要した（局所的な急勾配の影響）

局所的な急勾配などの考慮が不十分で設定範囲が現実よりもやや広めとなった箇所も確認
iD Confidential

10グループコミュニケーション実証実験（配信２）
配信要求者の移動にあわせて配信基点も移動【呼びかけ【呼びかけ呼びかけ
受信呼びかけ
受信しない
移動

ユーザ5

条件：
「2分以内の距離にいる属性TRUEのメンバ」

グループ
加入
グループ加入

ユーザ4
ユーザ3
登山道
ユーザ1

移動

移動

属性不一致のため選定されず

ユーザ2

山頂の北西側:(αN,αS,αE,αW)=(1,2,2,1)

配信要求者

グループユーザ
非グループユーザ

配信者（要求者）の状況変化に応じてグループメンバの範囲が再生成される動的なグルーピングが可能であることが確認できた
iD Confidential

11

本研究開発のまとめ
 いつでも・どこでも・誰とでも通信可能な世の中で、次に重要なのは通信すべき相手（人・モノ）は誰か スマートフォンや外部情報からの収集情報を分析し、実空間属性を考慮したコミュニケーショングループを動的に生成、グループ内メンバー間での情報交換手段を提供する実空間情報連動型ネットワークシステム(r-Space)を開発
 管理サーバ＋ユーザ端末17台で、登山客を模した実空間グループ
コミュニケーション実証実験を実施し有効性を確認
 災害等の緊急時利用、観光促進ソリューションなど、地域内情報共有システムとして幅広い活用の可能性
 人と人だけでなく、人とモノ、モノとモノのコミュニケーションに発展させることで、実空間の状況変化に応じた新たなM2M/IoT
アプリケーションの創出に期待
iD Confidential12

ご清聴ありがとうございました※この研究の一部は、総務省戦略的情報通信研究開発推進制度(SCOPE)の委託により実施しています。