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ユビキタスネットワーク社会創造へ
の道筋と課題
森
川
博
之
東京大学大学院新領域創成科学研究科 2004.11.183C everywhereと超環境
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ネットにつながるモノは増えてきた
−
3C Everywhere −
z Computing everywhere – PDA, 携帯電話，情報家電，センサ， 車，ロボッ ト，ウエアラブルコンピュータ… z Contents everywhere – XMLコンテンツ，mp3ファイル，映画，エンコー ダ，デコーダ，アプリソフト… – 個人が1 terabyte のディスクを所有していると 全世界では1 zettabyte (1021) オーダの超分散 データベース z Connectivity everywhere – 2G/3G/4G，高速無線LAN，赤外線，光ファイバ， DSL, DSRC, PAN…Aoyama Morikawa Laboratory 4
実世界もネット化されていく
− 超環境 −
z 「物理環境」と「仮想環境」のインタラクション – 現在のコンピュータとネットワークが構築しつつあるのはサイ バー社会（仮想環境） – センサやアクチュエータなどの組込み型分散デバイスが「物理環 境」との接点 z 物理環境と仮想環境とが相互接続された新たな環境の創出 – 生活・社会・産業における「神経系」となり得る情報基盤の創出Aoyama Morikawa Laboratory 5
超環境でできること
z ユーザと端末の物理的位置の関係で，利 用する端末を自動的に選定してサービス を享受したい z コンテキスト適応型のモバイルサービス を享受したい z ネットで環境制御したい 一番近いデバイスで 医者と緊急通話 ナノテクセンサ による超大規模センサ ネットワーク 環境制御基盤 システム インターネット インターネット CO2濃度 有害微粒子測定 空調・照明 や交通量など を適切に制御取り組み
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ユビキタスを取り巻く取り組み
z ユビキタスネットワーク技術の将来展望に関する調査研究会 – 2001.11∼2002.05 – ユビキタスネットワークフォーラム z ネットワーク・ロボット技術に関する調査研究会 – 2002.12∼2003.07 z ユビキタスセンサネットワークに関する調査研究会 – 2004.03∼2004.08 z ユビキタスネットワーク技術に関する研究開発 – 2003.04∼2008.03 z アドホックネットワークコンソーシアム – 2003.12∼Aoyama Morikawa Laboratory 8
超小型チップにより様々なものが ネットワークを構成 ワイヤレスカードをかざすと瞬時 にどんな端末でも自分の端末とし て利用 どこにいても、いつでもネットワーク に繋がりオフィスと同一の通信サービ ス環境を創出 新たな物流・流通ビジ ネスの創出 有価証券 ・小切手 ・商品券 ブランド品 服 書籍 書類 小包 偽造防止・物流管理 新たなネットワーク・端末マーケット， コンテンツ配信・発信ビジネスの創出 新たなモバイルコマー スマーケットの創出 電子マネ ー ＩＣカー ド リアルタイム プラットフォーム ブロードバンドフレキシブル テレポーテーション ネットワーク 2005年までに以下の研究開発プロジェクトを推進し、ユビキタスネットワー クキーテクノロジーを確立し、ユビキタスネットワーク社会の実現に寄与 超小型ﾁｯﾌﾟﾈｯﾄﾜｰｸﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ 何でもﾏｲ端末ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ どこでもﾈｯﾄﾜｰｸﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ ホットスポット 超小型チップ ユビキタスネットワークのプロジェクトイメージ ユビキタスネットワークのプロジェクトイメージ
Aoyama Morikawa Laboratory 9 単発的な効果 単発的な効果 毎年効果が期待できるもの 毎年効果が期待できるもの 55億円 自然災害の 自動監視 944億円 住宅火災の 自動監視 794億円 不正侵入・盗難防止 2.3兆円(1) 電気機器コントロール（オフィス） 5億円 ビルメンテナンス 3,505億円 車両・ 荷物位置把握 (1) 2010年予測値 (2) 2004年度 (3) 2015年予測値、特に注記のないものは2002年度のデータを用いて試算 1兆円(2) 産業廃棄物マップ 7,402億円 地震モニタリング 在宅健康管理・検査実施 2億円 (1) 見守り・緊急通報 514億円 (1) 糖尿病患者 医療費削減 6,002億円(1) （老人医療費削減 ） 583億円 交通事故防止 1.2兆円(3) 交通流モニタリング 農作物盗難防 止 0.15億円 8,926億円 温度管理 天候・土壌モニタリン グ （5）医療・福祉 （5）医療・福祉 （2）防犯・セキュリティ （2）防犯・セキュリティ （3）食・農業 （3）食・農業 （8）交通 （8）交通 （10）物流 （10）物流 （9）構造物管理 （9）構造物管理 （4）環境保全 （4）環境保全 （1）防災・災害対策 （1）防災・災害対策 （6）施設制御 （6）施設制御 2,490億円 電気機器 コントロール（家庭）
センサーネットワークの将来市場における社会的効用
※ 株式会社野村総合研究所試算Aoyama Morikawa Laboratory 11
総務省ユビキタス
NWプロジェクト
z ユビキタスNW実現のための主要技術を3プロジェクトによって推進 z 平成15年度から5年間を計画(カッコ内はとりまとめ) 1. 超小型チップネットワーキング技術(YRP) 2. ユビキタスネットワーク認証・エージェント技術(NTT) 3. ユビキタスネットワーク制御・管理技術(KDDI)Aoyama Morikawa Laboratory 12
運営委員会 アドバイザ 幹事会 テストベッド 仕様検討ＷＧ オペレーション 技術ＷＧ インターネット 接続技術ＷＧ 委員長： 間瀬新潟大学教授 参加メンバ： 学→8大学，官→NICT，産→13企業 活動実績 ・50ノード実験（YRP） ・ 総務省戦略プロジェクト ・ 新潟大・大規模テストベッド 11月運用開始
アドホックネットワークコンソーシアム
z 目的：産学官の連携によるアドホックＮＷプラットフォームの実現 z 活動内容： – フィールド検証／プラットフォーム仕様策定／標準化活動支援 z 体制Aoyama Morikawa Laboratory 13
モバイルからユビキタスへ
1. Large Scale Micro Mobility Support
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2. Cross-Network Services
and Mobility Support
PHS PDC
WLAN
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3. Cooperative Network Services
PHS PDC
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4. Context-aware Mobile Services
Future Works -PHS PDC WLAN ■次世代携帯？ ■ホットスポット？ ■BlueTooth？ ■ロボット？
様々な
Vision
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アプローチ
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STONEルーム
Mobile Video Conference “ConnectTo Service”
“ ”
Indoor Positioning Systen
Service Resolvers
Sensor Control Hardware Positioning Server
Internet Internet U. Tokyo Keio U.
Universal Remote Controller Mobile Video Conference “ConnectTo Service”
“ ”
Indoor Positioning Systen
Service Resolvers
Sensor Control Hardware Positioning Server
Internet Internet U. Tokyo Keio U.
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ユビキタスコア
z 遍在しているデバイス／機能／資源 – CPU，ストレージ，コンテンツ，インタフェース，実空間情報取得 センサ，ロボット，スマート建材．．． z サービス連携 – 種々のデバイス／機能／資源の連携による新しいサービスの創出 z 実空間と仮想空間との融合 – 場所／時間／個人などを考慮した状況依存型サービスの創出 Network NetworkU
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-実空間情報を取得するセンサノード-Application CPU App. Software ASensor Calendar IrDA1.0
RF Software RFM I2C RF CPU Sensor Node PHY Task Scheduler API Ta s k Ta s k Sleep RFTa s k RF Queue Boot Protocol Sleep
Event Event Event
d RF Task MAC Application CPU App. Software A
Sensor Calendar IrDA1.0
RF Software RFM I2C I2C RF CPU Sensor Node PHY Task Scheduler API Ta s k Ta s k Ta s k Ta s k Sleep RFTa s k RFTa s k RF Queue Boot Protocol Sleep Event Event EventEvent EventEvent
d RF Task RF Task MAC システムボード 無線ボード センサボード (加速度，照度，温度) 電源ボード 各ボードをバ スで接続
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Dolphin
-屋内でユーザの位置情報を取得-z 超音波と電波の伝播遅延の差を利用 z 伝播遅延から三角測量 z 分散アルゴリズムによるノードの自律的位置測位 手動設定 自動設定Aoyama Morikawa Laboratory 24
13512351 + 192.168.24.1
device (2)リプライ User
Device ID + Access Pointer Access Pointerのかわりに簡単 な情報を送信することも可能
(1)クエリの 送信
IP, Bluetooth or something
U1 U1 U1 13512745 + 142.148.62.9 (3)デバイスの利用
U
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-高速な実空間デバイス検索チップ-z 周辺デバイスの高速な発見がサービスへの第一歩 z 特徴 – 発見・検索に特化 – 特定のデバイス種を指定した検索 – モバイル環境に適した省電力性を保持 Hardware ArchitectureAoyama Morikawa Laboratory 25
ユビキタスコア
z 遍在しているデバイス／機能／資源 – CPU，ストレージ，コンテンツ，インタフェース，実空間情報取得 センサ，ロボット，スマート建材．．． z サービス連携 – 種々のデバイス／機能／資源の連携による新しいサービスの創出 z 実空間と仮想空間との融合 – 場所／時間／個人などを考慮した状況依存型サービスの創出 Network Networkサービス連携
User’s request Resource list (directory) Resource collection ServiceAoyama Morikawa Laboratory 27
インタフェース指向ネーミング
z FO自動補間 z FO自動合成 FO Output Interface = MPEG2/IP FO FO: TranscoderInput Interface = MPEG2/IP Output Interface =MPEG4/IP Insert FO Input Interface = MPEG4/IP FO (A/Z) Input=A Output=Z FO (A/x) (y/Z)FO A/x and y/Z exist & x=y → A/Z
FO (x/y) FO (A/x) FO (y/Z) A/x, y/Z, and x/y exist → A/Z
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Service Coordinator
-ユーザの通信を一括管理する機構-z Personalization技術とTransparency技術の接点 z 自在なデバイスの選択や切替を実現し環境の差異を吸収 – 着信管理，通信管理を統合的に行う – 利用デバイス，アプリケーションを手元で指定 – 通信を手元で管理することで安全性の高い通信を実現E2E Session Association for control data channels
Session Select/Change Data Channel Control Channel Control Channel Manager Resource Manager Register Data Channel Data Channel Manager Refer Request Applications Inform Status Control Session Library Resource DB Resource Manager Control Channel Service Coordinator Service Coordinator
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ユビキタスコア
z 遍在しているデバイス／機能／資源 – CPU，ストレージ，コンテンツ，インタフェース，実空間情報取得 センサ，ロボット，スマート建材．．． z サービス連携 – 種々のデバイス／機能／資源の連携による新しいサービスの創出 z 実空間と仮想空間との融合 – 場所／時間／個人などを考慮した状況依存型サービスの創出 Network NetworkU
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- U3 ネットワークによる協調アプリケーション-z U2-USBを用いてPCからノードの情報を収集 z U2-USBによるインターネットとの相互接続 z 身近なデバイスの連携動作 – 例：目覚ましアラーム U2-USBAoyama Morikawa Laboratory 31
COCO
-身につけたセンサ情報の利用-z 複数のセンサからユーザ周辺環境を把握 z 加速度センサからユーザの姿勢や運動状態を類推 明度 温度 紫外線 湿度 エスカレ ータで 下 る エスカレ ータで 下 る 本屋 か ら 出る 信号待 ち 横断 開 始 X軸 Y軸 環境認識 ユーザ状態認識 Humidity Humidity Motion Alcohol Brightness UV 加速度センサ GPS センサアレイAoyama Morikawa Laboratory 32
ユビキタスモンスター
-実空間と仮想空間が結びついたエンタテイメント -z 仮想空間に生息するモンスターをユーザが蒐集 z 時々刻々と変化する実空間の情報に基づいて，仮想空間にモンスターと その生息環境を動的に構築 実空間 仮想空間 (1)センサなどから実空間の情報を仮想空間へ取り込む (4)ユーザのエリアへの接近を検知 (5)仮想空間からユーザ端末へ移動 (6)ユーザ端末から仮想空間へ移動 ユーザは実空間を移動してモンスターを集める エリア モンスターフィールド (3)モンスターは仮想空間中に分散するモンスターフィールドを渡り歩いて生態系を構築 (2)実空間のエリアに対応するモンスターフィールドを仮想空間中に構築Aoyama Morikawa Laboratory 33
ユビキタスネットワークに向けて
ネットワークの捉え方
z 次世代インターネット
– 超高速：帯域がx10, x100, x1000,,,
– QoS保証（現在 best effort） – IPv6 – モビリティサポート z ユビキタスネットワーク – 有線端末は膨大な数の無線端末の一部 – ネット上の資源を使いこなす技術が必須 – 物理世界とのインタラクションも必須 帯域とかQoSよりも “heterogeneous” なものへの柔軟な対処が鍵
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“We call the electric telegraph the most perfect
invention of modern times … as anything
more perfect than this is scarcely conceivable,
and we really begin to wonder what will be left
for the next generation, upon which to expend
the restless energies of the human mind.”
-- an Australian Newspaper 1853
テレグラフ
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