| 研究課題/領域番号 |
18K11279
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| 研究機関 | 東京家政大学 |
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研究代表者 |
小池 新 東京家政大学, 人文学部, 教授 (40650445)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 間欠通信 / ロボティクス / オーバーレイノード / 制御情報配信 / 位置情報 / サービスアーキテクチャ |
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| 研究実績の概要 |
多数のロボティクスデバイスが通信可能区間および不能区間を移動する間欠通信環境で，効率的に情報・コンテンツ配信を実現するシステムアーキテクチャについて，ドローンを対象とした基本的な方式の要件検討を完了し，必要機能の洗い出しを実施できた．さらに本方式を適用した具体的なユースケースシナリオを作成し，アーキテクチャの性能面での評価についての検討を開始した．
第一に，アーキテクチャについては，計画当初の提案としてネットワークが情報を一時保管し，通信可能になった時点で転送を行う保管転送機能を担うノードを持つ方式を具体的に検討した．さらに，信号を受信するデバイスの死活状態を管理することで適切なタイミングで配信することも行う機能も備えることを，エッジプロキシーとして実現するための要件の検討を行った．この結果，サービス提供側で把握している情報を活用するための機能の連携が必要であることを明らかにし，提案方式とした．またこの際サービス提供側では，現在が通信可能なのか不能なのかという通信状況を考慮することは不要であるようにできることを示した．
第二に，ユースケースシナリオについては，ドローンを用いた具体的なサービス構想を各種調査することで，作成することを目指し検討を行った．その結果，情報ネットワークの範囲を超えたサービス全体のアーキテクチャを踏まえた検討が必要であることを明らかにした．そこでサービスに関連するプレイヤーを明らかにした上で，そのシステム上の関係を明確化したサービスシナリオを明らかにした．その上で，アーキテクチャの評価を行うための指標の検討を行い，サービス利用料の低減をまず目的関数と設定することで，初期のモデル評価を実施した．この結果，提案方式の有効性を数値として示すことが可能となった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
3年間の研究計画全体は次の3つの観点としていた: (1) ドローンをはじめとした遠隔操作を必要とする種々のロボティクス機器の，遠隔操作に与える性能要件の明確化や可能性を明らかにすることの検討,(2) ロボティクス機器の制御ソフトウェア構造の分析による，ロボティクス機器から機能として切り出すことが可能なネットワーク制御部分の抽出と，それに基づくアーキテクチャの検討，(3) 様々な間欠的な通信となる環境を想定したネットワークの中で総合的に，連携させた評価を行い，アーキテクチャのさらなる明確化と必要な機能，そしてサービスの実現可能性について検討. この3つの目標のうち初年度分を以下に示す通り，達成している．
(1)については，初年度は，ドローンに関する現状及び将来構想を具体的に調査することで，ユースケースシナリオを構築し，その結果に基づきまず機能要件の抽出を完了した．ここの機能要件が明らかになったことで，今後性能要件を定義することが可能となった．(2)については，ロボティクス機器単体としてではなく，サービスを構成するシステム全体をまず対象として，システム全体の中からの必要な機能の抽出を完了した．そしてエッジコンピューティングとの関係に着目し，サービスを構成するシステム全体のアーキテクチャを構築することができた．(3)については，当初最終年度の実施を想定していたが，(1)(2)の検討の整合性を検討するため，初期検討を開始し，アーキテクチャの評価を行うための指標の検討を行い，サービス利用料の低減効果をまず目的関数と設定することで，初期のモデル評価を実施した．この結果，提案方式の有効性を数値として示すことに成功した．
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は，間欠通信環境下での効率的に情報・コンテンツ配信を実現するシステムアーキテクチャの詳細化に向けて，(1)ドローン等のロボティクスデバイスが通信可能・不能等多様な通信環境の中で移動する際の，情報配信管理方式の設計を行うともに，(2)設計した情報配信管理方式を，現実的な条件で評価するためのシミュレーション技術の開発とデモ評価環境の具現化を行う．
(1)前年度に検討したドローンによるユースケースに基づく検討では，正常系での動作を念頭にロボティクスデバイスの位置情報をもとに，もっとも近隣のエッジプロキシーを情報配信のための保管転送機能を担うノードとして利用することを想定した．そのため，エッジプロキシーの配備密度によって，様々な指標での性能が変化することが想定される．このため方式設計の際に考慮すべき各種パラメータの抽出を行う．また，ロボティクスデバイスの状況に応じた準正常系でも対応できるようにするため，考慮すべきシナリオを各種作成し，情報配信管理方式の設計へ反映する．
(2)前年度はグリッド上にエッジプロキシーが配備されたモデルを用いて，利用料金の最適化という観点で，理論計算により評価した．本年度はエッジプロキシーがランダムに配置されたより現実的な条件で，情報配信管理全体を評価することでアーキテクチャの有効性を検証するためのシミュレーション環境を開発する．また昨年度は単一のロボティクスデバイスについて評価したが，今年度と来年度で多数のロボティクスデバイスが存在している状況も評価することで，(1)で検討する準正常系との関係の検討も行う．さらに，平行して小型ロボティクスデバイスを用いたデモ検証環境を今年度および来年度にかけて順次整備することで，新たな評価指標の検討も実施する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2018年度は文献やロボティクス機器専門家への調査による要件検討と実機をもとにした機能状況の調査による要件検討とを並行して，進める予定であった．実機の検討のため購入を行い，準備を開始したが，6月に実施した調査の結果サービス種別に応じて想像以上に多様性があることが判明した．そこでユースケースシナリオを具体的にまず検討するする必要が生じた．また評価のため，シミュレーション環境の構築も急ぐ必要が生じた．
そこでユースケース検討を初年度に集中させる方が，結果的に研究の進捗が加速すると考え，初年度はユースケース検討とサービスアーキテクチャの検討を中心に進めた．また2018年度成果の国際会議での成果の発表時期が2019年5月になった．この結果を踏まえて，シミュレーション用のノートPC等を2018年度に購入し，物品費を中心に，2018年度の実施額が計画額より上回る一方，旅費，その他費用が下回った．
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