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センサーデータの時空間集約による異常トラヒック検知手法の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K00133
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 情報ネットワーク
研究機関日本工業大学

研究代表者

吉野 秀明  日本工業大学, 基幹工学部, 教授 (00644816)

研究分担者 平栗 健史  日本工業大学, 基幹工学部, 教授 (90582817)
大田 健紘  日本工業大学, 基幹工学部, 助教 (50511911)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードIoT / データ集約 / トラヒック制御 / 異常トラヒック検知 / ネットワーク / 過負荷 / トラヒック / 機械学習 / IoT / センサ / 異常検知 / センサー / データ分析
研究成果の概要

本研究では、主にセンサデータの集約方式及び異常トラック検知手法に関する検討を進め次の成果を得た:①IoTゲートウェイにおけるセンタデータ集約方式をモデル化し、平均遅延時間を最小化する最適集約パラメータ及びその推定式を理論解析により導出した。②同結果に基づき集約個数を適応的に制御することで遅延時間を最適化する制御方式を提案し、シミュレーションにより遅延抑制効果が得られることを明らかにした。③未知の異常トラヒックに対しても有効と考えられる教師なし学習と教師あり学習とを組み合わせたハイブリッド型検知手法を提案し、実トラヒックデータに対して提案手法の特性評価により、その有効性を検証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ファクトリーオートメーションなどの遅延時間要件の厳しいIoTアプリケーションを実現するためには、センサデータを集約するIoTゲートウェイにおいて、遅延時間を抑制することが必須である。上記①②の提案手法により、トラヒック変動を吸収し、遅延時間を最小にする制御が可能となり、実時間性の高いアプリケーションが実現できる。
また、異常トラヒック検知技術については、通信トラヒックに限定しない汎用的な時空間異常検知技術への今後の発展により、次に挙げる各種分野への応用展開が可能と考えられる:ネットワークセキュリティの確保、高信頼ネットワークの実現、センサデータ異常検知、マーケティングへの応用等。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (40件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Traffic reduction technologies and data aggregation control to minimize latency in IoT systems2021

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Yoshino, Kenko Ota, and Takefumi Hiraguri
    • 雑誌名

      IEICE TRANSACTIONS on Communications

      巻: E104-B

    • NAID

      130008060106

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Cooperative Transmission Scheme in Drone-Based Networks2020

    • 著者名/発表者名
      Hiraguri Takefumi、Nishimori Kentaro、Shitara Isamu、Mitsui Tsutomu、Shindo Takuya、Kimura Tomotaka、Matsuda Takahiro、Yoshino Hideaki
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Vehicular Technology

      巻: 69 号: 3 ページ: 2905-2914

    • DOI

      10.1109/tvt.2020.2965597

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Queueing Delay Analysis and Optimization of Statistical Data Aggregation and Transmission Systems2018

    • 著者名/発表者名
      YOSHINO Hideaki、OTA Kenko、HIRAGURI Takefumi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E101.B 号: 10 ページ: 2186-2195

    • DOI

      10.1587/transcom.2018EBP3010

    • NAID

      130007490854

    • ISSN
      0916-8516, 1745-1345
    • 年月日
      2018-10-01
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance evaluation of sketch schemes on traffic anomaly detection accuracy2017

    • 著者名/発表者名
      Masamichi Yoshioka, Takefumi Hiraguri, Hideaki Yoshino
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: 6 号: 6 ページ: 399-404

    • DOI

      10.1587/comex.2017XBL0032

    • NAID

      130006907592

    • ISSN
      2187-0136
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Beta 分布入力に対する統計的データ集約個数制御方式の特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      吉野秀明, 奥澤柚太, 杉原龍之介, 大田健紘, 平栗健史
    • 学会等名
      2020年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 実環境を考慮したQoEに基づくマルチキャスト伝送速度方法の一検討2020

    • 著者名/発表者名
      飯田浩史, 設樂 勇, 吉野秀明, 平栗健史
    • 学会等名
      2020年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 映像コンテンツ視聴時の生体情報に基づくユーザの知覚感情の推定に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      大田健紘, 平栗健史, 吉野秀明
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 収録済み多重音に対する音源分離手法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      錠前 聡, 大田 健紘, 吉野 秀明
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Optimal Parameters of Nonstatistical Sensor Data Aggregation Minimizing Latency in IoT Gateway2019

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Yoshino, Kenko Ota, Takefumi Hiraguri
    • 学会等名
      2019 IEEE Global Telecommunications Conference (Globecom2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Adaptive Control of Nonstatistical Sensor Data Aggregation to Minimize Latency in IoT Gateways2019

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Yoshino, Kenko Ota, Takefumi Hiraguri
    • 学会等名
      2019 IEEE International Telecommunication Networks and Applications Conference (ITNAC2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Study on Separation Method Combined Gamma-Process Non-negative Matrix Factorization and Deep Learning2019

    • 著者名/発表者名
      Jomae Satoru, Kenko Ota, Hideaki Yoshino
    • 学会等名
      23rd International Congress on Acoustics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 適応的集約個数制御方式における測定周期が遅延特性に与える影響に関する一考察2019

    • 著者名/発表者名
      杉原龍之介, 奥澤柚太, 平栗健史, 大田健紘, 吉野秀明
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 統計的データ集約に基づく適応的集約個数制御方式の特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      奥澤柚太, 杉原龍之介, 平栗健史, 大田健紘, 吉野秀明
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 一定個数データ集約方式に対する平均遅延時間近似と適応的制御2019

    • 著者名/発表者名
      吉野秀明, 奥澤柚太, 杉原龍之介, 大田健紘, 平栗健史
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 機械学習を用いた非負値行列因子分解に対する音源分離性能向上手法の検討2019

    • 著者名/発表者名
      錠前 聡, 大田健紘, 吉野秀明
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 統計的データ集約に基づく適応的集約個数制御方式の改良2019

    • 著者名/発表者名
      杉原龍之介, 奥澤柚太, 平栗健史, 大田健紘, 吉野秀明
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 品質マップがスマートフォンユーザの行動に与える影響のフィールド実験による評価2019

    • 著者名/発表者名
      大田健紘, 吉野秀明, 平栗健史, 進藤卓也, 恵木則次, 寺内 崇, 岡本 淳
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 非統計的データ集約方式の遅延時間特性の性能評価2019

    • 著者名/発表者名
      谷口友哉,谷津徳昭,大田健紘,平栗健史,吉野秀明
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ユーザ満足度と知覚感情の関係について2019

    • 著者名/発表者名
      大田健紘,平栗健史,吉野秀明
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] マルチビームMassive MIMOのための公平性アクセス制御方式2019

    • 著者名/発表者名
      森野善明,平栗健史,吉野秀明,西森健太郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 映像視聴中の知覚感情に関係する要因の分析2019

    • 著者名/発表者名
      大田健紘,平栗健史,吉野秀明
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] IoT応用に向けたデータ集約方式の性能評価2019

    • 著者名/発表者名
      吉野 秀明
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会待ち行列研究部会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Adaptive control of statistical data aggregation to minimize latency in IoT gateway2018

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Yoshino, Kenko Ota, and Takefumi Hiraguri
    • 学会等名
      2018 Global Information Infrastructure and Networking Symposium (GIIS)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 遅延を最小化する適応的センサデータ集約制御方式の特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      吉野秀明, 大田健紘, 平栗健史
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] センサデータ集約方式の遅延時間特性と適応的最適制御2018

    • 著者名/発表者名
      吉野秀明, 大田健紘, 平栗健史
    • 学会等名
      電子情報通信学会通信ソサイエティ革新的無線通信技術に関する横断型研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 非統計的一定個数データ集約方式の遅延特性解析2018

    • 著者名/発表者名
      吉野秀明, 大田健紘, 平栗健史
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] マルチビームMassive MIMOにおけるパケット配置手法の検討2018

    • 著者名/発表者名
      森野善明, 平栗健史, 吉野秀明, 西森健太郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] A study on the relationship between QoE and perceived emotion2018

    • 著者名/発表者名
      Kenko Ota, Takefumi Hiraguri, Hideaki Yoshino
    • 学会等名
      NOLTA2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 非統計的データ集約方式の系内時間特性と最適集約個数2018

    • 著者名/発表者名
      吉野秀明, 大田健紘, 平栗健史
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] マルチビームMassive MIMO伝送のための高効率アクセス制御方式の検討2018

    • 著者名/発表者名
      森野善明, 平栗健史, 吉野秀明, 西森健太郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会通信方式研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 基本的データ集約方式の系内時間特性と最適集約パラメータ2018

    • 著者名/発表者名
      吉野秀明, 大田健紘, 平栗健史
    • 学会等名
      電子情報通信学会 信学技報 CQ2017-116
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ドローン編隊飛行による3次元メッシュネットワーク2018

    • 著者名/発表者名
      平栗健史, 徳江健太, 森井文哉, 西森健太郎, 設樂 勇, 森野善明, 吉野秀明
    • 学会等名
      電子情報通信学会 信学技報 CQ2017-116
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 映像コンテンツ視聴時の感情とユーザ体感品質について2018

    • 著者名/発表者名
      大田健紘, 吉野秀明
    • 学会等名
      電子情報通信学会 信学技報 CQ2017-126
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 無線LANにおけるMU-MIMO協調再送制御方式の提案2018

    • 著者名/発表者名
      利光 清, 平栗健史, 西森健太郎, 森野善明, 設樂 勇, 満井 勉, 吉野秀明
    • 学会等名
      電子情報通信学会 信学技報 ASN2017-91
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 最適CWを用いたCollision Avoidance制御方式の実装2018

    • 著者名/発表者名
      遠藤 匠, 平栗健史, 森野善明, 進藤卓也, 設樂 勇, 松田崇弘, 西森健太郎, 吉野秀明, 満井 勉, 長谷川幹雄
    • 学会等名
      電子情報通信学会 信学技報 SR2017-111
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 災害輻輳に対する予約型輻輳制御方式の過渡特性評価と安定化の検証2018

    • 著者名/発表者名
      新井優希, 高橋勇太, 平栗健史, 吉野秀明
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ基礎講座ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 心拍変動からのQoE推定に関する一検討2018

    • 著者名/発表者名
      大田健紘, 吉野秀明
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ基礎講座ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] センサデータ集約方式のシミュレーション評価の一検討2018

    • 著者名/発表者名
      高橋巌由愛, 根岸瑛志郎, 大田健紘, 平栗健史, 吉野秀明
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会 B-11-18
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 隠れマルコフモデルを用いた心拍変動からのQoE推定の一検討2018

    • 著者名/発表者名
      大田健紘, 吉野秀明
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会 B-11-2
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 無線LANにおけるCollision Avoidance制御方式の実装と評価2018

    • 著者名/発表者名
      平栗健史, 遠藤 匠, 森野善明, 設樂 勇, 松田崇弘, 西森健太郎, 吉野秀明, 満井 勉
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会 B-17-22
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A Study on QoE Estimation from Heart Rate Variability Using Machine Learning2018

    • 著者名/発表者名
      Kenko OTA, Takefumi HIRAGURI, Hideaki YOSHINO
    • 学会等名
      2018 IEEE International Conference on Consumer Electronics-Taiwan (ICCE-TW)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] センサデータ集約サーバのモデル化と評価に関する一検討2017

    • 著者名/発表者名
      根岸瑛志郎, 高橋巌由愛, 大田健紘, 平栗健史, 吉野秀明
    • 学会等名
      電子情報通信学会第2回コミュニケーションクオリティ (CQ) 学生ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] [特別招待講演]通信トラヒック工学におけるモデル化と解析事例2017

    • 著者名/発表者名
      吉野秀明
    • 学会等名
      電子情報通信学会 信学技報 CS2017-11
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] センサデータ集約方法のモデル化と評価に関する一検討2017

    • 著者名/発表者名
      高橋巌由愛, 根岸瑛志郎, 大田健紘, 平栗健史, 吉野秀明
    • 学会等名
      電子情報通信学会 ソサイエティ大会 B-11-5
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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