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AKARIにおけるモバイル・ワイヤレス技術への挑戦・取り組み

～ NerveNet ～井上 真杉

情報通信研究機構 新世代ネットワーク研究センター

ネットワークアーキテクチャグループ

http://nag.nict.go.jp/u-access/

(C) National Institute of Information and Communications Technology2009年8月10日 NwGN WS@札幌

Universal Communications

新世代を特徴づけるモバイル/ワイヤレスとユーザ中心

増え続けるモバイル、センサデバイス2020年 世界人口 75億人＋ロボット、ペット、家電、、、2020年 世界人口 75億人＋ ボット、 ット、家電、、、

2020年 自動車 数十億台

センサ 予測不能

主役となるユーザユーザが情報発信の主体

ユーザ・フレンドリー、オリエンテッド、エンパワーメント

バ が新 道モバイル/ワイヤレスが新世代への近道？固定を遥かに超える数のモバイル/ワイヤレスデバイス

現在：インターネットユーザ １０億、 携帯ユーザ 30億

固定デバイスはモバイルデバイスを固定したもの

次世代ネットワークNGNは3G技術を導入

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Universal Communications

センサと未来携帯を収容する超高密度基地局ネットワークの必要性

第４世代以降の携帯電話の特性仮定：第２世代（8kbps@2GHz帯 送信電力1W セル半径1km）仮定：第２世代（8kbps@2GHz帯、送信電力1W、セル半径1km）

第４世代（100Mbps@5GHz帯）

伝搬損失は搬送周波数のおよそ2.6 乗に比例して増加

送信電力 135000倍 （同一セルサイズでは135kW必要）

セル半径1/29で送信電力が同じに （＝セル半径34m）

ナノセルを分散配置、無線マルチホップで展開するアーキテクチャ

F. Adachi, "(Keynote) Perspective of mobile communications," 7th International Conference on Communication Systems (ICCS'00), Singapore, Nov. 22-24, 2000.

E. Kudoh and F. Adachi, “Power and frequency efficient multi-hop virtual cellular concept,” IEICE Trans. Commun., Vol. E88-B, No.4, pp.1613-1621, April 2005.

センサ省電力、低能力、微小パケット、低頻度送信

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Universal Communications

センサネットワークのプラットフォーム化

これまでのセンサネットワーク・・・専用網で高コスト

環境計測、構造物の劣化度、橋梁の健全性

VICS, AMEDAS, …

これから期待されるセンサ・アクチュエータアプリ

老人や子供が危険エリアへ → 家族へ自動通知

自宅周辺で雨が降り始めた・・・ → ロボットが取り込み

身体に異変 → 周囲通行者・救急へ自動連絡

知らない土地でゲリラ豪雨予報 → 警報と非難場所案内

地域、個人、家族に関わる、きめ細かな情報を提供してくれるセンサネッ地域、個人、家族に関わる、きめ細かな情報を提供してくれるセンサネットワークとアプリケーション

プラットフォームネットワークとして実現

地域密着型で小型マーケット→特定アプリ専用では採算が合わない

ひとつの物理インフラ網に多数・多種類のセンサ・アクチュエータが接続、それらを共有しながら複数プレイヤが多様なアプリを提供できる網

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Universal Communications

NerveNetセンサ・アクチュエータプラットフォームネットワーク

•高密度メッシュBSによるセンサ/アクチュエータ収容•多様なアプリを複数プレイヤが実行できる共通基盤

無線メッシュリンク

センサ/アクチュエータ センサ/アクチュエータ

広域網

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センサ/アクチュエータ

Universal Communications

センサー ASPアプリサーバ

既存キャリアアクセス通信回線（FTTH/ADSL/携帯/PHS etc)

利用者

NerveNetへの展開

今日 センサ情報のWeb公開、メール送信

情報処理サーバ利用者

InternetISP ISP

回線料高コストで現実的でない

センサセル複数セン

→

マネ

Ne

明日あさって

広域網

ISP センサ情報ISP

ISP

ASPアプリサーバ（Local）

ISP

ASPアプリサーバ（Global）

ISP

情報配信機能

サセル

ネージドメッシュによる

ervNet

へ

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NerveNetを実現するマネージドメッシュ

論理ドメイン

コミュニティA ユーザB

ファミリーC

CSGISP

ISP

ISP

センサセル

ISP ISP

センサセル

CSG

CSG

CSG

CSG

TSG

TSG TSG

TSGTSG

TSG

論理ドメインを司る

外部網へのGW機能も提供

物理網を共有しながら異なる論理ドメインを提供する

CSG: Community Service GatewayTSG: Terminal Service Gateway

ファミリ C

センサセル

ISP

ISP

TSG

ISP

CSG

CSGCSG

TSG

TSG

NM

基地局(TSG)＝セルラーBS, フェムトセルBS、光BBへも接続

無線メッシュそのものがひとつの網を構成

外部網に複数点で接続し負荷分散と耐障害性を向上

任意の２点間を結ぶ複数の論理経路を設定可能

セキュアなメッシュ網上に複数のサービスドメインを設定可能

既存公衆網とは別の「ローカルな分散交換網」

Universal Communications

既存無線メッシュは単なる土管米国Tropos Networksのアーキテクチャ

外部網（インターネット）へ接続するための「アクセス網」の位置づけ

外部網にひとつのゲートウェイで接続

ゲートウェイを起点とする「ユーザ端末―ゲートウェイ―外部網」の経路のみを設定

ユーザ端末同士の通信も外部網を経由しなくてはならない

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センサセル

無線

マネージドメッシュ

新世代アクセス網無線

AAさん自宅

タグ

センサカメラ

NerveNetの特徴センサ・端末・ネットワーク連動

GW BOX

無線 TSG TSG APP1

モバイル端末認証パス（センサ情報）

モバイル端末認証パス（APP情報）

Routing

無線

移動端末

モバイル端末認証パス（センサ情報）

モバイル端末認証パス（APP情報）

APP2

Routing

TSG

CSG

CSGセンサ情報トンネル

BBさん自宅タグリーダ

• 共用センサからの情報をユーザ毎に異なるサーバへ伝送

• モバイル端末認証パスはモバイル端末接続時のみ設定

• プライバシを確保して自分用サービスを自分サーバでも提供可

Universal Communications

MSMA制御通信

APP

APP2センサゲートウェイ

MSMA制御通信

MSMAセンサ情報DB

マルチサービス機能•プッシュ通知

マルチポイント-マルチポイントアーキテクチャ

APP1

CSG

APP2APP2

APP

APP

APP2

APP3制御通信

MSMA制御通信

MSMA制御通信

センサ

センサ情報収集

Dynamic Mobile Path

APP CSG

MSMA

MSMA制御通信

•端末アプリ起動

APP1

APP2

APP3

センサ情報

APP

APP

モバイル端末

CSG

CSG

MSMA制御通信

MSMA制御通信

MSMA制御通信

Dynamic Mobile Path

マルチアクセス機能

•センシング情報をサーバへ送信

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Universal Communications

まとめ

地域性やプライベート性を帯びたセンサ情報を安全に所定のサーバへ伝達し、高度な状況適応サービスを提供するたのサ 伝達し、高度な状況適応サ ビスを提供するために、センサ群、モバイル端末、マネージドメッシュ技術によるネットワークが連動して多様なセンサアプリを提供するプラットフォームネットワーク NerveNet を紹介

モバイル端末を介してセンサとセンサデータベース間に認証を伴う通信経路を設定してセンサ情報を安全に伝送

端末へのプッシュ通知 アプリ起動端末へのプッシュ通知、アプリ起動

端末から異なるドメインのサーバへのセンサ情報伝送

関連情報はこちら http://nag.nict.go.jp/u-access/