センサネットワークを用いたストリームデータ処理実験環境の構築(指導教員：小口 正人)

川口菜々1いる。また、センサが感知したデータを IEEE802.15無線ネットワーク経由でリアルタイムに PC へ送信可能である (図２)[2][3]。加速度センサは、X 軸方向、Y軸方向、Z 軸方向の３軸加速度センサが搭載されており、本研究では、この３軸加速度センサを使用したプロジェクト (Java プログラム郡によるアプリケーション) を構築した。
また、Sun SPOT には Basestation Sun SPOT とリモート Sun SPOT がある。リモート Sun SPOT を直接 PC に USB ポート経由で接続し、実行したいプロジェクトを構築することも可能であるが、実験住宅において、センサノードのプログラムを書き換える度に、リモート Sun SPOT を定位置から取り外し、PCに接続するということは困難となるため、本研究ではプロジェクトをリモート Sun SPOT へ無線で送り込
む Basestation Sun SPOT を介したプロジェクトの構築を行った。

はじめに近年の無線通信技術の発展や計算機の小型化に伴い、センシングデバイスを搭載した小型の無線通信端末 (センサノード) で構築する無線センサネットワークに注目が集まっている。無線センサネットワークの代表的な利点としては、有線ではないため様々な箇所に設置可能であることや、手軽にネットワーク構築可能であることがあげられている。現在の状態や変化をモニタリングし、いつでも、どこでも、誰でもが情報を参照可能となれば、より便利なアプリケーションの実現が期待される。また、複数のセンサノードが無線で接続し、協調的に動作することで、環境センシングや建物内のセキュリティシステム、物体追跡をはじめとした様々なアプリケーションへの応用が可能であり、多くのアプリケーションの開発が盛んに行われている [1]。
そこで本研究では、この無線通信技術を利用して、実験住宅 OchaHouse 向けに、ネットワークの技術を駆使した生活に便利なシステムの開発を目指す、センサデータ解析可能な実験環境の構築を行う。

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研究内容$CUGUVCVKQP5WP5216

本研究では、実験住宅内で無線センサネットワークを構築し、センサノードから加速度センサ等を使用したセンサデータを発生させ、そこから発生するデータを VPN を経由したネットワーク越しにリモートから観測する、といった情報解析のプラットホームを構築する。また、実験住宅内に Web カメラも導入し、実験住宅で観測されたセンサデータと、Web カメラで撮影した画像データの双方をネットワークストレージに記録し、これをリモートの端末で読み出し、データを比較して解析できるようにす。このようにして、新たな住宅向けサービスを提供するための開発環境を構築する (図１)。
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図 2: データを無線ネットワーク経由で PC へ送信

3.2

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図 1: センサネットワーク実験環境

3実験環境

3.1

Sun SPOT࡝ࡕ࡯࠻ 5WP5216

無線センサネットワークを構築するための無線セン
サネットワークデバイスとして、Sun Microsystems
社の研究開発組織であるサン・ラボで開発された Sun
SPOT を使用する。Sun SPOT は、CPU 上で直接実行できる Java ベースのセンサアプリケーションを構築可能である。本体上部の汎用センサボードには、加速度、温度、照度センサと８個の３色 LED が搭載されて45

実験システム概要

本研究で構築した実験システムの概要を図１に示す。
これは実験住宅において発生するデータの解析を、遠隔に存在する研究室において実行する場面を想定している。ただし現在は研究室内に 2 台の VPN ルータを用いて仮想的に作ったネットワーク環境においてシステムを構築している。
実験住宅内のネットワークにはセンサの Basestationが接続された PC と Web カメラが接続されており、センサである Sun SPOT が測定対象に取り付けられて、ベースステーションに対し測定データを IEEE802.15
無線で送信している。Basestation が接続された PC では、Sun SPOT 向けのプログラムを開発・実行する環境である NetBeans IDE5.5 が動作しており、この上で作成された Java プログラムが Basestation PC と Sun
SPOT において実行される。
Web カメラには PLANEX COMMUNICATIONS
社の CS-WMV02G を用いた [4]。このカメラは無線／有線 LAN に対応しており、Web サーバを内蔵し、ネットワーク上の端末からは IP アドレスを指定してアクセスすることができる。またマイクを内蔵しており、動体検知機能なども備えている。ユーティリティを利用すると、撮影画像をストレージに記録したりこれを読み出して表示したりすることが可能である。
一方、データ解析を行う研究室側には、情報解析端末とデータを記録するネットワークストレージが配置され、実験住宅側と VPN で接続されることにより、同一 LAN 上に存在するかのようにアクセスできる。このようなシステムにより、実験住宅内でセンサにより5測定されたデータと画像データを記録したり、遠隔の研究室で解析したりすることが可能となる。データの記録には、実験住宅側にある PC を利用することもでき、また研究室側にあるネットワークストレージに保存することもできる。

4

実験内容

4.1

センサノード向けプロジェクトの構築と実行

実行結果と考察

PC 上で、センサデータ観測グラフと、Web カメラで取得された画像データの双方を比較し、観測可能な状態にした。窓の開閉に伴い、それを撮影した画像データとあわせて、リモート Sun SPOT によって取得されたセンサデータの情報が、グラフとなって現れた (図５)。

Java で作成されたプロジェクトを Basestation を介してリモート Sun SPOT へ構築し、リモート Sun SPOTの加速度をリアルタイムで NetBeans 上のグラフにデータとして表す手順としては、
1)Basestation を PC へつなぐ
2)Java で作成された加速度測定プログラムを NetBeans
上で Basestation Sun SPOT に構築する。
3)PC に Basestation Sun SPOT を接続した状態で、コマンドプロンプトでリモート Sun SPOT の IEEE ア
ドレスを打ち込み、リモート Sun SPOT へプロジェク
トを送り込む (図３)。

図 5: PC 上での画像データとセンサデータの比較
また、VPN 環境を構築することで、記録したデータを遠隔ネットワークごしに、リモートの端末で観測することが可能となった。

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図 3: リモート Sun SPOT へプロジェクトを構築

Sun SPOT の開発ツールセットと NetBeans により、Basestation Sun SPOT を経由した Sun SPOT へプロジェクトを構築し実行した。また、Sun SPOT で取得したセンサデータを、PC 上で観測することも可能とした。Web カメラについては、LAN 上の IP アドレスに設定し、画像データを取得することで、センサデー
タと画像データの双方を PC 上で観測し、Sun SPOTがどのような動きをした時に、センサがどのように働いているのか比較可能とした。更に、記録したデータを Samba に保存し、VPN を経由した遠隔ネットワー
ク越しにリモートの端末から参照することを可能とした。今後は、記録したデータをより比較、解析がしやすい環境に整えて行く。

すると、リモート Sun SPOT 上に NetBeans で作成したプログラムが構築される。
4)NetBeans 上でホストアプリケーションのプログラムを構築、実行し、ホスト PC でセンサデータ観測可能なエディタを開く。
5) リモート Sun SPOT を動かし、加速度データを観測する。
するとリモート Sun SPOT の X 軸 Y 軸 Z 軸の３軸加速度センサデータが取得され、PC 上で観測可能となる。

4.2

VPN とネットワークストレージの構築

次に実験住宅側と研究室側を VPN により接続し、またネットワークストレージを設定して、VPN を挟んだ反対側からもストレージにアクセスできる環境を構築した。研究室側のネットワークストレージとしては Linux2.6.23 上で Samba3.0.28 を動作させた。VPN
ルータには富士通の Si-R180 を用いた [5]。
この実験環境を図４に示す。各ノードにおいては、VPNの反対側の LAN 空間へもパケットが届くように、経路制御表のエントリが書き加えられている。これにより VPN を挟んだ反対側からもネットワークストレー
ジや Web カメラに対し直接アクセスでき、ネットワーク越しにセンサデータや画像を記録したり、これを参照したりすることが可能になった。

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参考文献[1] 白石 陽：センサネットワークのためのデータベー
ス技術, 情報処理 vol.47 No.4 P.387-393,2006 年 4月
[2] Sun SPOT：
http://jp.sun.com/products/software/sunspot/[3] Sun SPOT Quick Start Tutorial：
http://www.sunspotworld.com/docs/Purple/Tutorial/Tutorial.html/[4] Web カメラ CS-WMV02G：
http://www.planex.co.jp/product/camera/cswmv02g-1.shtml/[5] VPN ルータ富士通 Si-R180：
http://fenics.fujitsu.com/products/sir/sir180/$CUGUVCVKQP2%820TQWVGT

820TQWVGT


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820

まとめと今後の課題

[6] 川 口 菜々、小 口 正 人： セ ン サ ネット ワ ー ク
を用いたストリームデータ実験環境の構築 ,DEIM2009,2009 年 3 月発表予定

5CODC

図 4: VPN を経由しリモートからデータを観測

46