JP2019009610A - Edge device, data processing system, data transmission method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、IoT機器等の端末装置から、データをクラウドにアップロードする技術に関連するものである。 The present invention relates to a technique for uploading data to a cloud from a terminal device such as an IoT device.
一般に、画像あるいは映像のような大容量データを扱うIoT機器(例:NWに接続された監視カメラ等)から、データをクラウドに送信する場合、取得したデータを全て送ることはコスト高となり難しいため、トラフィック量を低減させる処理が必要になる。例えば、送信するデータの選択、圧縮、画質やフレームレートの調整、等の処理が行われる。 In general, when transmitting data to the cloud from an IoT device (eg, a surveillance camera connected to the NW) that handles large amounts of data such as images or videos, it is difficult to send all the acquired data because it is expensive. , Processing that reduces the amount of traffic is required. For example, processing such as selection of data to be transmitted, compression, adjustment of image quality and frame rate, and the like are performed.
従来、これらの処理は、主にIoT機器上(もしくはIoT機器に接続されたローカルマシン)のアプリケーションが実行していた。 Conventionally, these processes are mainly executed by applications on the IoT device (or a local machine connected to the IoT device).
IoT機器から、映像のような容量の大きなデータをクラウドにアップロードする場合、通常その間のNWについての帯域と遅延の問題を考慮しなければならない。NWの設備が最適に利用されていなければ、遅延が増大し、また、これを無理に設備増強で解決しようとするとコストが高くなってしまうという問題が生じる。 When uploading large-capacity data such as video from an IoT device to the cloud, it is usually necessary to consider the problem of bandwidth and delay for the NW during that time. If the NW equipment is not optimally used, the delay increases, and if this is forcibly solved by the equipment enhancement, the cost will increase.
一般的に、IoT機器から送信されたデータは、モバイル網、及び有線キャリア網を抜けてクラウド(具体的にはデータセンタにおけるサーバであり、クラウド装置と称してもよい)に到達するので、それぞれの網内/網間でトラフィックの増加を抑えることができれば、設備コストを下げることが可能である。 Generally, data transmitted from an IoT device passes through a mobile network and a wired carrier network and reaches the cloud (specifically, a server in a data center, which may be referred to as a cloud device). If the increase in traffic can be suppressed within / between the networks, the equipment cost can be reduced.
しかし、従来技術では、データのアップロードにおいて、IoT機器からクラウドまでのNWには機能を持たせず単純なトンネルとして扱われる。この方法では、IoT機器とクラウド間のNW負荷の総量を削減することは可能であるが、NW構造を考慮した際に、各NW内及びNW間接続のコスト構造も考慮した上で最適化されたデータ送信を実現することはできなかった。つまり、モバイル網や有線キャリア網のキャパシティの差を考慮した最適化ができないため、設備を有効に使い切ることができず、コスト増となる。 However, in the prior art, when uploading data, the NW from the IoT device to the cloud has no function and is handled as a simple tunnel. With this method, it is possible to reduce the total amount of NW load between the IoT device and the cloud. However, when considering the NW structure, it is optimized after considering the cost structure of each NW and between NWs. Data transmission could not be realized. In other words, since the optimization considering the difference in capacity between the mobile network and the wired carrier network cannot be performed, the facility cannot be used up effectively, resulting in an increase in cost.
また、IoT機器から見てデータのアップロード先まで経由する網が多いため、IoT機器からみたデータアップロード先までの通信遅延が生じ易いが、従来技術におけるデータ容量そのものを削減する方法では、経由する網に関わる遅延を小さくすることはできなかった。 In addition, since there are many networks that pass from the IoT device to the data upload destination, communication delays to the data upload destination as viewed from the IoT device are likely to occur. It was not possible to reduce the delay associated with.
また、送信時に削減してしまった部分については、それが必要となった時のためにIoT機器に一定期間データを残しておく仕様になることも多く、その場合にバッファできるデータ量はIoT機器(もしくはIoT機器に接続されたローカルマシン)のストレージに依存してしまい、IoT機器側のコスト高に繋がっていた。 In addition, the portion that has been reduced at the time of transmission often has specifications in which data is left in the IoT device for a certain period in case it becomes necessary, and the amount of data that can be buffered in that case is the IoT device. (Or a local machine connected to the IoT device) depends on storage, leading to high costs on the IoT device side.
上記のように、IoT機器等の端末装置からクラウド装置にデータを送信する従来技術は、遅延が大きかったり、余計なコストがかかる等、非効率であった。 As described above, the conventional technology for transmitting data from a terminal device such as an IoT device to the cloud device is inefficient due to a large delay and extra costs.
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、IoT機器等の端末装置からクラウド装置等のサーバへのデータ送信を効率的に行うことを可能とする技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a technology that enables efficient data transmission from a terminal device such as an IoT device to a server such as a cloud device. .
開示の技術によれば、端末装置から出力されたデータをサーバに送信するための処理を実行するエッジ装置であって、
前記端末装置から出力されたデータを受信し、当該データが、すぐに前記サーバに送信すべきデータであるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により、すぐに前記サーバに送信すべきであると判定されたデータを前記サーバに送信する送信手段と、
前記判定手段により、すぐに前記サーバに送信すべきであると判定されなかったデータを格納する非送信データ格納手段と
を備えることを特徴とするエッジ装置が提供される。
According to the disclosed technology, an edge device that executes processing for transmitting data output from a terminal device to a server,
Determination means for receiving data output from the terminal device and determining whether the data is data to be transmitted to the server immediately;
Transmitting means for transmitting data determined to be immediately transmitted to the server by the determining means to the server;
An edge device is provided, comprising: non-transmission data storage means for storing data that has not been determined by the determination means to be immediately transmitted to the server.
開示の技術によれば、IoT機器等の端末装置からクラウド装置等のサーバへのデータ送信を効率的に行うことを可能とする技術が提供される。 According to the disclosed technology, a technology is provided that enables efficient data transmission from a terminal device such as an IoT device to a server such as a cloud device.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態(本実施の形態)を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。 Hereinafter, an embodiment (this embodiment) of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is merely an example, and the embodiment to which the present invention is applied is not limited to the following embodiment.
(実施の形態の概要)
まず、本実施の形態の概要を説明する。本実施の形態では、IoT機器から画像や映像等のデータを直接クラウド上の蓄積サーバ(これをクラウド装置と呼んでもよい)まで送るのではなく、モバイル網(モバイルコア網と基地局網からなる網)と有線キャリア網における中間層がデータを受信し、クラウド上のサーバへは必要なデータだけに絞って送信する。もしくは、クラウド上のサーバが必要に応じてデータを中間層から吸い上げる。このような仕組みにより、IoT機器からの通信遅延を削減できるだけでなく、モバイル網から有線キャリア網へのトラフィックを減少させることや、有線キャリア網からクラウドのサーバへのトラフィックを減少させることができる。
(Outline of the embodiment)
First, an outline of the present embodiment will be described. In the present embodiment, data such as images and videos is not sent directly from the IoT device to the storage server on the cloud (which may be called a cloud device), but it is a mobile network (consisting of a mobile core network and a base station network). The network) and the intermediate layer in the wired carrier network receive the data, and send only the necessary data to the server on the cloud. Or, a server on the cloud can draw data from the middle layer as needed. With such a mechanism, not only communication delay from the IoT device can be reduced, but also traffic from the mobile network to the wired carrier network can be reduced, and traffic from the wired carrier network to the cloud server can be reduced.
中間層においてデータのバッファリングを行うため、例えば中間層に追加の装置(エッジ装置と呼び、物理的な装置でもよいし、仮想的な装置でもよい)を設置し、当該エッジ装置にデータの受信やバッファリング等の機能を持たせる。エッジ装置は物理的な距離やNWを考慮して分散して配置する。 In order to perform data buffering in the intermediate layer, for example, an additional device (called an edge device, which may be a physical device or a virtual device) is installed in the intermediate layer, and data reception is performed in the edge device. And functions such as buffering. Edge devices are distributed and arranged in consideration of physical distance and NW.
IoT機器からエッジ装置へのデータ送信に際して、まずIoT機器から付近の基地局の選択が生じるが、ここは一般的なモバイル網の経路最適化を利用することができる。エッジ装置がIoT機器からデータを受信し、確実に必要とされたデータをクラウドに送った後は、クラウドからのリクエストに応じてバッファしたデータをクラウド側に追加で送信する。 When data is transmitted from the IoT device to the edge device, first, a nearby base station is selected from the IoT device. Here, general route optimization of a mobile network can be used. After the edge device receives the data from the IoT device and securely sends the required data to the cloud, the buffered data is additionally transmitted to the cloud in response to a request from the cloud.
IoT機器から(基地局からでもよい)エッジ装置に対して遅延を含む様々なヘルスチェックを定常的に行うことで、遅延情報を保持しておき、当該遅延情報に基づいて最適なエッジ装置を選定することを可能としている。エッジ装置の選定は例えばIoT機器側がDNSに問い合わせる方法等で実現できる。エッジ装置は分散ファイルシステムもしくは分散DBとしての機能も有している。可用性を担保するためにデータ(ファイル)のレプリケーションをエッジ装置に設定することも可能である。その場合、近傍のエッジ装置間でレプリケートのトラフィックが発生する。 By constantly performing various health checks including delay from the IoT device (or from the base station) to the edge device, the delay information is retained, and the optimum edge device is selected based on the delay information. It is possible to do. The selection of the edge device can be realized by, for example, a method in which the IoT device side makes an inquiry to DNS. The edge device also has a function as a distributed file system or a distributed DB. In order to ensure availability, data (file) replication can be set in the edge device. In that case, replicated traffic occurs between neighboring edge devices.
エッジ装置は、IoT機器から受け取ったデータのうち、例えばプライオリティが高いものをクラウドに対して送信する。プライオリティの違いの識別方法としては、例えば、IoT機器側で指定する方法(例:データにフラグを付して送信)、クラウド側で指定する方法(クラウド側からエッジ装置にルールを設定)がある。また、リソース消費は増えるが、IoT機器が、データに、より情報量の多いメタデータを追加し、エッジ装置がメタデータをもとにある程度複雑なロジックで決定することも可能である。また、これら以外の方法を用いてもよい。 The edge device transmits, for example, high priority data to the cloud among the data received from the IoT device. As a method for identifying the difference in priority, for example, there are a method of specifying on the IoT device side (eg, sending data with a flag), and a method of specifying on the cloud side (setting rules from the cloud side to the edge device). . In addition, although resource consumption increases, it is also possible for the IoT device to add metadata with a larger amount of information to the data, and for the edge device to make a decision with some complex logic based on the metadata. Moreover, you may use methods other than these.
また、本実施の形態では、データの所在(例:エッジ装置、クラウド等)を把握できる仕組みが備えられている。当該仕組みとして、例えば、一般的な分散ファイルシステムのように、エッジ装置のデータを含めたデータのマップ情報を保持し、当該マップ情報に基づき、データの所在を把握する方法がある。クラウド側では、当該仕組みを利用することで、ユーザからのリクエスト等に応じて、適宜のエッジ装置に対してデータのリクエストを送信することが可能である。なお、ユーザからのリクエストに対し、データそのものではなく接続先を返すこととしてもよい。 Further, in the present embodiment, a mechanism that can grasp the location of data (eg, edge device, cloud, etc.) is provided. As such a mechanism, for example, there is a method of holding map information of data including data of edge devices and grasping the location of data based on the map information as in a general distributed file system. On the cloud side, by using the mechanism, it is possible to transmit a data request to an appropriate edge device according to a request from a user or the like. In addition, it is good also as returning a connection destination instead of data itself with respect to the request from a user.
また、エッジ装置に保存されるデータは大量であるため、本実施の形態では、予め定めた期間を過ぎたら(又はデータ量が閾値を超えたら)エッジ装置はデータを破棄することとしている。予め定めた期間とは例えば数日間、数週間等、ユースケースにより異なってくる。予め定めた期間の情報はエッジ装置に設定してもよいし、IoT機器がデータ自身に当該期間の情報を付加して送信することとしてもよい。 In addition, since a large amount of data is stored in the edge device, in this embodiment, the edge device discards the data when a predetermined period has passed (or when the data amount exceeds the threshold). The predetermined period differs depending on the use case, for example, several days or weeks. Information on the predetermined period may be set in the edge device, or the IoT device may add the information on the period to the data itself and transmit it.
また、エッジ装置はデータの暗号化と圧縮の機能、及びデータの送信先とするクラウドのサーバを選定する機能を備えてもよい。これにより、エッジ装置からクラウドまでのトラフィック量を軽減することができる。なお、エッジ装置をどこに設置するにしても、IoT機器やクラウドのサーバ(とそのアプリケーション)からエッジ装置にIPで接続できるようにする。ただし、これに限られるわけではなく、IP以外の方法で接続を実現してもよい。 The edge device may also have a function of data encryption and compression, and a function of selecting a cloud server as a data transmission destination. Thereby, the amount of traffic from the edge device to the cloud can be reduced. Wherever the edge device is installed, the IoT device or cloud server (and its application) can be connected to the edge device by IP. However, the connection is not limited to this, and the connection may be realized by a method other than IP.
以下、本実施の形態におけるシステム構成及び動作の例をより詳細に説明する。 Hereinafter, an example of the system configuration and operation in the present embodiment will be described in more detail.
(システム構成)
図1は、本実施の形態における例1のデータ処理システムの構成図である。図1に示すように、例1のデータ処理システムは、IoT機器100、基地局網を構成する基地局1、モバイルコア網3と有線キャリア網4とを接続するGW(ゲートウェイ)2、エッジ装置200、及びクラウド装置300を含む。後述するように、本実施の形態では、LB/DNS(Load Balancer/Domain Name System)400、及び、メタデータ管理装置500も使用される。これらの装置はそれぞれ、これを利用する他の装置と通信が可能であれば、どこに備えられていてもよい。例えば、クラウド装置300と同様に有線キャリア網4に備えられてもよいし、モバイルコア網3に備えられてもよい。
(System configuration)
FIG. 1 is a configuration diagram of a data processing system of Example 1 in the present embodiment. As shown in FIG. 1, the data processing system of Example 1 includes an
本実施の形態における基地局1には、張り出し局となる無線部(アンテナ等)が光ファイバ等で接続されており、各IoT機器100は、当該無線部と無線通信を行う。各GW2は、例えばAPN(Access Point Name)で識別される。
The
例1では、エッジ装置200は、GW2側に備えられている。エッジ装置200がGW2側に備えられているとは、例えば、エッジ装置200がGW2と物理的に近い距離で接続されいることを含む。また、エッジ装置200の機能が、GW2内に備えられていてもよい。つまり、GW2がエッジ装置200であってもよい。クラウド装置300は、例えば、DC(データセンタ)に備えられているサーバである。
In Example 1, the
図2は、例2のデータ処理システムの構成図である。例2では、エッジ装置200が、GW2側ではなく、基地局1側に備えられている点が例1と異なる。エッジ装置200が基地局1側に備えられているとは、例えば、エッジ装置200が基地局1と物理的に近い距離で接続されていることを含む。また、エッジ装置200の機能が、基地局1内に備えられていてもよい。つまり、基地局1がエッジ装置200であってもよい。
FIG. 2 is a configuration diagram of the data processing system of the second example. Example 2 is different from Example 1 in that the
図3は、例3のデータ処理システムの構成図である。例3では、エッジ装置200が、GW2側と基地局1側の両方に備えられている。つまり、例3では、エッジ装置200が2段構成になっている。
FIG. 3 is a configuration diagram of the data processing system of Example 3. In Example 3, the
なお、例1〜例3は一例に過ぎない。エッジ装置200は、IoT機器100とクラウド装置300との間のどこに設置してもよい。また、IoT機器100は、モバイル網の他、無線LAN網に接続されてもよい。この場合、例えば、エッジ装置200を、無線LANのアクセスポイント側に備えることとしてもよい。
Examples 1 to 3 are only examples. The
以下、例1あるいは例2のように、エッジ装置200が1段構成である場合について、各装置の構成の詳細、及び、動作例を説明するが、多段構成であっても、エッジ装置200の動作は、基本的に以下で説明する動作と同様である。例えば、多段構成において、ある段に位置するエッジ装置200がその下位の段のエッジ装置200からデータを受信し、その上位の段のエッジ装置200にデータを送信する動作は、1段構成におけるエッジ装置200が、IoT機器100からデータを受信し、クラウド装置300にデータを送信する動作と基本的に同様である。
Hereinafter, in the case where the
(各装置の構成)
図4に、各装置の機能構成を示す。各装置間を接続する矢印付きの線は、後述する動作説明における動作に対応している。以下では、各装置の構成を説明し、装置を構成する各機能部の動作については、後述する動作説明の中で説明する。
(Configuration of each device)
FIG. 4 shows the functional configuration of each device. A line with an arrow connecting the devices corresponds to an operation in an operation description to be described later. In the following, the configuration of each device will be described, and the operation of each functional unit constituting the device will be described in the operation description described later.
IoT機器100は、データの発生源となる端末装置であり、例えばカメラである。IoT機器100が、PC、スマートフォン等の一般的なユーザ端末であってもよい。図4に示すように、IoT機器100は、データ送信部110、ヘルスチェック部120、チェック結果送信部130、及び接続先検索部140を含む。
The
エッジ装置200は、前述した中間層を構成する装置である。図4に示すように、エッジ装置200は、データ受信部210、データバッファ部220、データマップ生成部230、ヘルスチェック部240、データ送信部250、非送信データストア260、リクエスト受信部270、データマップ送信部280を含む。
The
LB/DNS400は、IoT機器100とエッジ装置200間の距離(例:遅延で表わされる距離)を保持・更新し、IoT機器100からの問い合わせに対して近傍のエッジ装置200を返す等の処理を実行する装置である。図4に示すように、LB/DNS400は、データ受信部410、機器・エッジ間マップ格納部420を含む。
The LB /
クラウド装置300は、IoT機器100から出力され、エッジ装置200から送信されたデータを受信し、保存する等の処理を行う装置である。図4に示すように、クラウド装置300は、データ受信部310、データストア320、データリクエスト部330、リクエストデータ接続先検索部340を含む。
The
メタデータ管理装置500は、IoT機器100から出力されたデータが、どのエッジ装置200に格納されているか等のデータマップ情報を管理する装置である。図4に示すように、メタデータ管理装置500は、各エッジデータマップ受信部510、データマップ格納部520を含む。
The
上述したIoT機器100、エッジ装置200、クラウド装置300、LB/DNS400、メタデータ管理装置500はいずれも、コンピュータに、本実施の形態で説明する処理内容を記述したプログラムを実行させることにより実現可能である。図5は、各装置のハードウェア構成例を示す図である。図5の装置は、それぞれバスBで相互に接続されているドライブ装置150、補助記憶装置152、メモリ装置153、CPU154、インタフェース装置155、表示装置156、及び入力装置157等を有する。
Any of the above-described
当該装置(IoT機器100、エッジ装置200、クラウド装置300、LB/DNS400、又は、メタデータ管理装置500)での処理を実現するプログラムは、例えば、CD−ROM又はメモリカード等の記録媒体151によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体151がドライブ装置150にセットされると、プログラムが記録媒体151からドライブ装置150を介して補助記憶装置152にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体151より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置152は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。
A program for realizing processing in the device (
メモリ装置153は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置152からプログラムを読み出して格納する。CPU154は、メモリ装置153に格納されたプログラムに従って当該装置に係る機能を実現する。インタフェース装置155は、ネットワークに接続するためのインタフェースとして用いられる。表示装置156はプログラムによるGUI(Graphical User Interface)等を表示する。入力装置157はキーボード及びマウス、ボタン、又はタッチパネル等で構成され、様々な操作指示を入力させるために用いられる。なお、各装置において表示装置156及び/又は入力装置157を備えないこととしてもよい。
The
なお、LB/DNS400は、例えばモバイル網が5Gであれば、モバイル網内の仮想スライスの中にある仮想ファンクションであってもよい。
Note that the LB /
(データ処理システムの動作)
以下、シーケンス図等を参照して、本実施の形態におけるデータ処理システムの動作を説明する。なお、各シーケンス図におけるステップ番号に対応するステップ番号が図4にも記載されている。以下の説明は、シーケンス図を参照して行うが、機能部間の情報送受信等に関しては、図4も適宜参照されたい。
(Operation of data processing system)
Hereinafter, the operation of the data processing system in the present embodiment will be described with reference to sequence diagrams and the like. Note that step numbers corresponding to step numbers in each sequence diagram are also shown in FIG. The following description will be made with reference to a sequence diagram, but FIG. 4 should also be referred to as appropriate for information transmission / reception between functional units.
<ヘルスチェック時の動作手順>
複数のIoT機器100と複数のエッジ装置200が存在する本実施の形態に係る構成において、各IoT機器100がどのエッジ装置200に近いかを管理するために、各IoT機器100は、複数のエッジ装置200との間でヘルスチェックを実施する。なお、本実施の形態におけるヘルスチェックは、遅延のチェックも含むものである。
<Operation procedure during health check>
In the configuration according to the present embodiment in which a plurality of
ヘルスチェック時の動作手順を図6を参照して説明する。図6は、1つのIoT機器100と1つのエッジ装置200に着目した図である。
The operation procedure during the health check will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram focusing on one
IoT機器100のヘルスチェック部120は、エッジ装置200のヘルスチェック部240に対し、ヘルスチェック用データを送信する(ステップS101)。ヘルスチェック用データの送信は、例えば一定時間間隔で定常的に行われる。ヘルスチェック用データを受信したエッジ装置200のヘルスチェック部240は、応答を返す(ステップS102)。
The
IoT機器100のヘルスチェック部120は、当該応答を受信することで、エッジ装置200が動作していることを確認するとともに、IoT機器100とエッジ装置200間の遅延を把握する。
The
一例として、ヘルスチェック用データは、ping等で使用されるICMPパケットである。IoT機器100のヘルスチェック部120は、ICMPパケットを送信してから、その応答を受信するまでの時間を遅延時間として把握することができる。また、ヘルスチェック用データが、ICMPパケット以外の軽量のチェック用データであってもよい。その場合、例えば、エッジ装置200のヘルスチェック部240が、チェック用データを受信した時刻を含む応答をIoT機器100のヘルスチェック部120に返すことで、IoT機器100のヘルスチェック部120は、チェック用データを送信した時刻と、応答に含まれる時刻とから、上り方向の遅延を把握することができる。
As an example, the health check data is an ICMP packet used in ping or the like. The
IoT機器100のチェック結果送信部130は、ヘルスチェックの結果をLB/DNS400に送信する。ヘルスチェックの結果には、例えば、IoT機器100の識別情報、ヘルスチェックの対象となったエッジ装置200の識別情報、及び遅延(遅延の値)が含まれる。なお、これらの識別情報はそれぞれ、IPアドレスであってもよいし、MACアドレス等の装置固有の情報であってもよいし、装置に割り当てられたID等であってもよいし、その他の情報であってもよい。
The check
LB/DNS400のデータ受信部410は、ヘルスチェックの結果を受信すると、当該ヘルスチェックの結果を、機器・エッジ間マップ(各エッジ装置200と各IoT機器100間の主に遅延で表される距離を逐次更新しているマップ)として、機器・エッジ間マップ格納部420に格納する。なお、該当のIoT機器100とエッジ装置200の組に関して、既に情報が格納されている場合、距離の情報が更新される。
When the
図7に、機器・エッジ間マップ格納部420に格納される情報の例を示す。図7に示すとおり、IoT機器の識別情報と、エッジ装置の識別情報と、距離(遅延)とが対応付けて格納される。
FIG. 7 shows an example of information stored in the device / edge
<データアップロード時の動作手順>
次に、IoT機器100が、データをアップロードする際の動作手順を図8を参照して説明する。
<Operation procedure when uploading data>
Next, an operation procedure when the
まず、IoT機器100の接続先検索部140が、データの送信先の問い合わせ(メッセージ)をLB/DNS400に送信する(ステップS201)。問い合わせを受信したLB/DNS400は、機器・エッジ間マップ格納部420を参照することで、問い合わせの送信元のIoT機器100との間の遅延が小さいエッジ装置200(1つ又は複数)を特定し、当該エッジ装置200の識別情報(例:IPアドレス)を当該IoT機器100に返す(ステップS202)。なお、IoT機器100との間の遅延が小さいエッジ装置200とは、例えば、IoT機器100が遅延測定を実施した複数のエッジ装置200のうちの遅延が最小のエッジ装置200である。
First, the connection
上記ステップS201、S202の処理は、例えば、通常のDNSと同じく、FQDNで問い合わせを受け付けて、IPアドレスを返すことであってもよい。 The processing in steps S201 and S202 may be, for example, accepting an inquiry by FQDN and returning an IP address, as in normal DNS.
IoT機器100は、LB/DNS400から指定されたエッジ装置200を宛先としてデータを送信する(ステップS203)。なお、LB/DNS400から複数のエッジ装置200が指定された場合、例えば、IoT機器100は任意に選択した1つのエッジ装置200にデータを送信する。例えば、データの送信が開始されると、ある期間(例:ある時間長の映像データの送信が完了するまで)、データ(パケット)が連続的に送信される。
The
エッジ装置200のデータ受信部210が、IoT機器100から送信されたデータを受信すると、データ受信部210は、当該データをデータバッファ部220に一時的に格納(バッファ)する。データバッファ部220は、バッファ機能とともに、バッファしたデータのうち、すぐにクラウド装置300に送信するデータと、それ以外のデータとを判別する機能を含み、当該機能により、すぐにクラウド装置300に送信するデータと、それ以外のデータとを判別する。
When the
なお、エッジ装置200は、順次データ(パケット)を受信するが、データバッファ部220に蓄積するデータ量に関し、例えば、データバッファ部220は、1つのパケットを蓄積したら、当該パケットについて、すぐにクラウド装置300に送信するか否かの判定、及び判定に伴う処理(送信/格納)を行うこととしてもよいし、データバッファ部220は、予め定めたデータ量だけ複数パケットを蓄積し、当該複数パケットのそれぞれについて、すぐにクラウド装置300に送信するか否かの判定、及び判定に伴う処理(送信/格納)を行うこととしてもよい。
Note that the
データバッファ部220は、すぐにクラウド装置300に送信すると判断したデータをデータバッファ部220からデータ送信部250に送る。データ送信部250は、当該データをクラウド装置300に送信する(ステップS204)。クラウド装置300のデータ受信部310が、当該データを受信し、データストア320に格納する(ステップS206)。
The
データバッファ部220は、すぐにクラウド装置300に送信すると判断したデータ以外のデータを非送信データストアに保存(格納)する(ステップS205)。
The
すぐにクラウド装置300に送信するデータと、それ以外のデータとを判別する機能に関して、例えば、IoT機器100から送信されるデータのヘッダに、すぐにクラウド装置300に送信するデータと、それ以外のデータとを識別するフラグが付けられる。例えば、フラグとしてのあるビットが1であればすぐにクラウド装置300に送信するデータであり、ビットが0であればそれ以外のデータであるとする。この場合、データバッファ部220は、バッファしたデータのフラグのビットを確認し、1であれば当該データをデータ送信部250によりすぐにクラウド装置300に送信し、0であれば当該データを非送信データストア260に格納する。
Regarding the function of discriminating between data to be transmitted immediately to the
また、IoT機器100から送信されるデータにフラグ等を付さず、エッジ装置200において、すぐにクラウド装置300に送信するデータと、それ以外のデータとを判別することとしてもよい。この場合、例えば、エッジ装置200に対し、すぐにクラウド装置300に送信するデータと、それ以外のデータとを判別するためのルール(メタデータと称してもよい)を設定(格納)しておく。例えば、アプリケーションAのデータであればすぐにクラウド装置300に送信し、それ以外のアプリケーションのデータであれば非送信データストア260に格納する、ことを示すルールが設定される場合において、データバッファ部220は、バッファしたデータからアプリケーションを判別し、当該アプロケーションがアプリケーションAであればデータをすぐにクラウド装置300に送信し、それ以外のアプリケーションであればデータを非送信データストア260に格納する。
Further, the data transmitted from the
データマップ生成部230は、データ送信元のIoT機器100、データ発生時刻、どのデータをクラウド装置300に送信し、どのデータを非送信データストア260に保存したか、等を示す情報をデータマップとして生成する。一例として、ここで生成されるデータマップには、データ送信元のIoT機器100の識別情報、データ送信先のクラウド装置300の識別情報、データ発生時刻(日時)、クラウド装置300に送信したデータの識別情報(例:映像であればフレーム番号等)、非送信データストア260に保存したデータの識別情報(例:映像であればフレーム番号等)が含まれる。
The data map
データマップ送信部280は、データマップ生成部230により生成されたデータマップをメタデータ管理装置500に送信する(ステップS207)。なお、前述したとおり、各エッジ装置200はデータを分散させて保持する機能を含む。例えば、あるエッジ装置200が、自身が非送信データストア260に保存すべきと判断したデータの一部を他のエッジ装置200に渡す場合、当該データに係るマップデータも当該他のエッジ装置200に渡すこととしてもよい。これにより、各エッジ装置200は、分散機能により保持するデータについてもデータマップを保持することができ、当該データマップをメタデータ管理装置500に送信することができる。
The data map
メタデータ管理装置500のエッジデータマップ受信部510が、データマップをエッジ装置200から受信し、データマップ格納部520に格納する(ステップS208)。データマップ格納部520には、各エッジ装置200から受信したマップデータが集約されて格納される。
The edge data map receiving
図9に、データマップ格納部520に格納されるデータマップの情報の例を示す。図9の例では、データマップ格納部520には、データマップとして、データを識別する識別情報(ここでは、「ID」)、データが格納されている場所を示す所在情報、データが発生した発生時刻、その他の情報が格納される。
FIG. 9 shows an example of data map information stored in the data
データを識別する識別情報は、そのデータを送信したIoT機器100の識別情報であってもよいし、データをあるサイズのブロックに分割して扱う場合における当該ブロックの番号であってもよいし、データに順番が付けられる場合における当該順番であってもよいし、映像のフレーム番号であってもよいし、これら以外の情報であってもよいし、これらの組み合わせでも良い。
The identification information for identifying the data may be the identification information of the
所在情報は、例えば、該当データを格納している装置(エッジ装置200、クラウド装置300等)の識別情報である。また、所在情報に、当該装置の識別情報に加えて、装置内の格納場所が含まれていてもよい。
The location information is, for example, identification information of a device (such as the
発生時刻は、例えば、IoT機器100から送信されるデータにタイムスタンプが付される場合における当該タイムスタンプ、あるいは、エッジ装置200がデータを受信した時刻等である。その他の情報は、例えば、該当データに関わるアプリケーション名、該当データの所有者(例:企業名)等である。
The occurrence time is, for example, the time stamp when a time stamp is attached to data transmitted from the
なお、図8のステップS204において、エッジ装置200からクラウド装置300にデータを送信するに際して、どのクラウド装置300にデータを送信するかについては、IoT機器100とエッジ装置200との間での処理と同様にして、予め各クラウド装置300との間でヘルスチェックにより遅延を測定しておいて、当該遅延に基づき決定する。また、IoT機器100とエッジ装置200との間での処理と同様に、遅延の情報をDNSに保持しておき、DNSからの回答として制御することとしてもよい。
In step S204 of FIG. 8, when transmitting data from the
あるいは、エッジ装置200とクラウド装置300との間は、有線であることもあり、例えばホップ数等である程度固定で決めておくこととしてもよい。また、業務要件等により、データ保存先となるクラウド装置300を、IoT機器100毎に決定することとしてもよい。
Alternatively, the
<データリクエスト時の動作手順>
次に、データリクエスト時の動作手順の例を図10を参照して説明する。ステップS301において、クラウド装置300が、データストア320に格納されたデータに基づいて異常を検知する。この異常検知は、クラウド装置300自身が行うこととしてもよいし、クラウド装置300に格納されたデータを遠隔で利用するユーザが行うこととしてもよい。後者の場合、クラウド装置300は、当該ユーザのユーザ端末から、異常を通知されることで異常検知を行う。
<Operation procedure at the time of data request>
Next, an example of an operation procedure at the time of a data request will be described with reference to FIG. In step S <b> 301, the
一例として、IoT機器100が監視カメラであり、格納するデータが映像データである場合において、異常を示す映像が検知された場合に異常検知となる。異常が検知されると、データリクエスト部330からエッジ装置200に対して不足データのリクエストを送信する。リクエスト内容は、例えば、普段はフレームを間引いたものをクラウド装置300に保存していれば、残りのフレームをリクエストするといったものである。
As an example, when the
上記のようなリクエストを実行するために、まず、クラウド装置300のリクエストデータ接続先検索部340が、異常検知したデータが、どのエッジ装置200に保存されているかをメタデータ管理装置500に問い合わせる(ステップS302)。この問い合わせには、データを識別する情報(例:データの送信元のIoT機器100の識別情報、データの番号等)が含まれる。
In order to execute the request as described above, first, the request data connection
問い合わせを受信したメタデータ管理装置500は、データマップ格納部520に格納されているデータマップを検索し、当該データの所在情報(例:データを格納するエッジ装置200の識別情報)を返す(ステップS303)。なお、メタデータ管理装置500において、分散格納されたデータへのアクセスを実現するために、例えばHDFSのネームノード等の技術を適用してもよい。
Receiving the inquiry, the
データリクエスト部330は、データを格納しているエッジ装置200に対してデータリクエスト(例:前述したフレームの要求)を送信する(ステップS304)。エッジ装置200のリクエスト受信部270が当該データリクエストを受信すると、データ送信部250は、当該データリクエストに応じたデータを非送信データストア260から読み出し、当該データをクラウド装置300に送信する。なお、データ送信部250は、当該データそのものではなく、当該データにアクセスするための接続先をクラウド装置300に送信することとしてもよい。
The
エッジ装置200では、例えばリクエスト受信部270が、クラウド装置300からのリクエストに基づき送信したデータを非送信データストア260から削除する(ステップS306)。また、非送信データストア260は、非送信データストア260に格納したデータのうち、格納してから予め定めた時間が経過したデータを順次削除する。また、非送信データストア260は、非送信データストア260のデータ容量が逼迫した場合(例:閾値に達した場合)には、データを削除する。この場合、例えば、最も古いデータ(格納してから経過した時間が最も長いデータ)から削除する。なお、データ容量が逼迫した場合に古いデータから削除することは一例に過ぎない。例えば、データの種類(アプリケーションの種類等)に応じて優先度を定めておき、最も優先度の低いデータから削除することとしてもよい。
In the
なお、上記の例では、エッジ装置200は、クラウド装置300からリクエストを受信した場合に、非送信データストア260に格納しておいたデータをクラウド装置300に送信しているが、これは非送信データストア260に格納しておいたデータを送信する場合の一例である。
In the above example, when the
例えば、データ送信部250に予めルールを設定しておき、データ送信部250が当該ルールに従って、非送信データストア260に格納しておいたデータをクラウド装置300に送信することとしてもよい。また、送信したデータを非送信データストア260から削除する。ルールとしては、例えば、エッジ装置200とクラウド装置300との間のNW負荷の少ない時間帯(予め設定する時間帯)に非送信データストア260に格納しておいたデータを送信すること等がある。また、データ送信部250に、エッジ装置200とクラウド装置300との間のNW負荷の値(例:遅延)を取得する機能を備え、データ送信部250が、NW負荷の値が所定閾値以下となったことを検出した場合に、非送信データストア260に格納しておいたデータを送信することとしてもよい。なお、非送信データストア260に格納しておいたデータの送信先はクラウド装置300に限られない。例えば、データの送信元のIoT機器100のユーザにより予め指定された宛先(例:ユーザ所有のサーバ)であってもよい。
For example, a rule may be set in advance in the
(実施の形態の効果)
従来技術では、IoT機器100等から画像や映像のような大量データをアップロードするシステムを構築する際に、遅延の影響や回線コストを抑えるための方法として、主にIoT機器100側の制御を行うこととしていた。例えば、単純にデータを圧縮する以外に、普段はビットレートや解像度を下げたデータを送信し、特別なイベント(異常時等)の時だけ、高画質データを送信することで全体として網にかかるトラフィックを削減する方法がとられていた。
(Effect of embodiment)
In the conventional technology, when a system for uploading a large amount of data such as images and videos from the
一方、本実施の形態に係る技術を用いることで、上記のような制御を行うことなく、エッジ装置200の置き場所を適宜変えることによって、IoT機器100からみた遅延削減や各網でのトラフィック量を削減することができる。例えば、エッジ装置200をモバイルコア網3と有線キャリア網4との間の接続ポイントであるGW2付近のモバイルコア網3内に設置した場合、GW2を通って有線キャリア網4へ抜けるトラフィックを抑えることができる。また、モバイルコア網3内のトラフィックを抑えたければ基地局1付近にも設置し、多段構成にすれば良い。トラフィックを抑えることにより、コスト削減及び遅延削減が実現される。
On the other hand, by using the technology according to the present embodiment, the location of the
また、従来技術では、過去のデータに遡って詳細データが欲しいときに、IoT機器100等に保存しておいたデータを追加で取得する方法しかとれず、通常貧弱であるIoT機器100のストレージ容量に大きく依存するばかりか、モバイルコア網3に突発的な負荷をかけることになったが、本実施の形態に係る技術を用いることで、エッジ装置200として高集約のストレージを備えることが可能であるため、IoT機器100の種類によらず、ある程度の容量のデータをバッファリングしておくことが可能である。これにより、IoT機器100のコスト削減が可能である。
Further, in the prior art, when detailed data is desired retroactively, only the method of additionally acquiring data stored in the
上記のように、本実施の形態に係る技術により、IoT機器等の端末装置からクラウド装置へのデータ送信を効率的に行うことができるようになる。 As described above, the technology according to the present embodiment makes it possible to efficiently transmit data from a terminal device such as an IoT device to a cloud device.
(実施の形態のまとめ)
以上、説明したとおり、本実施の形態によれば、端末装置から出力されたデータをサーバに送信するための処理を実行するエッジ装置であって、前記端末装置から出力されたデータを受信し、当該データが、すぐに前記サーバに送信すべきデータであるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により、すぐに前記サーバに送信すべきであると判定されたデータを前記サーバに送信する送信手段と、前記判定手段により、すぐに前記サーバに送信すべきであると判定されなかったデータを格納する非送信データ格納手段とを備えることを特徴とするエッジ装置が提供される。
(Summary of embodiment)
As described above, according to the present embodiment, the edge device executes processing for transmitting the data output from the terminal device to the server, receives the data output from the terminal device, Determination means for determining whether or not the data is to be transmitted to the server immediately; and data determined by the determination means to be transmitted to the server immediately to the server An edge device is provided, comprising: a transmission unit configured to transmit data; and a non-transmission data storage unit configured to store data that has not been determined to be transmitted immediately to the server by the determination unit.
データバッファ部220、データ送信部250、及び非送信データストア260はそれぞれ、判定手段、送信手段、非送信データ格納手段の例である。
The
前記判定手段は、前記端末装置から出力されたデータに付されたフラグに基づいて前記判定を行う、又は、データに関する予め定めたルールに基づいて前記判定を行うこととしてもよい。 The determination unit may perform the determination based on a flag attached to data output from the terminal device, or may perform the determination based on a predetermined rule regarding data.
所定の条件が満たされた場合に、前記送信手段は、前記非送信データ格納手段からデータを読み出し、当該データを前記サーバに送信する、又は、前記非送信データ格納手段に格納されたデータにアクセスするための接続先を前記サーバに送信することとしてもよい。なお、「所定の条件が満たされた場合」とは、例えば、サーバからリクエストを受信した場合、現在時刻が所定の時間帯になった場合、あるいはNW品質が良好である場合、等であるが、これらに限定されるわけではない。 When a predetermined condition is satisfied, the transmission unit reads the data from the non-transmission data storage unit and transmits the data to the server, or accesses the data stored in the non-transmission data storage unit It is good also as transmitting the connection destination for doing to the said server. Note that “when the predetermined condition is satisfied” includes, for example, when a request is received from the server, when the current time is in a predetermined time zone, or when the NW quality is good. However, it is not limited to these.
エッジ装置は、前記サーバに送信したデータと、前記非送信データ格納手段に格納したデータに関する情報を生成し、当該情報をメタデータ管理装置に送信する手段を更に備えることとしてもよい。なお、データマップ生成部230及びデータマップ送信部280は、当該手段の例である。
The edge device may further include means for generating information related to data transmitted to the server and data stored in the non-transmission data storage means, and transmitting the information to the metadata management apparatus. The data map
また、エッジ装置は、前記非送信データ格納手段に格納されたデータから、所定の条件を満たすデータを削除する手段を更に備えてもよい。「所定の条件を満たすデータ」とは、例えば、格納してから予め定めた時間が経過したデータ、データ容量が閾値に達した場合における最も古いデータや最も優先度の低いデータ、等であるが、これらに限られるわけではない。 The edge device may further include means for deleting data satisfying a predetermined condition from the data stored in the non-transmission data storage means. “Data that satisfies a predetermined condition” is, for example, data for which a predetermined time has elapsed since storage, the oldest data when the data capacity reaches a threshold value, data with the lowest priority, etc. However, it is not limited to these.
また、本実施の形態により、端末装置から出力されたデータをサーバに送信するための処理を実行する複数のエッジ装置と、前記サーバとを備えるデータ処理システムであって、各エッジ装置と前記端末装置との間の遅延に基づいて、前記複数のエッジ装置の中から選択されたエッジ装置が、前記端末装置から出力されたデータを順次受信し、前記エッジ装置は、前記端末装置から順次受信するデータのうち、すぐに前記サーバに送信すべきであると判定されたデータを前記サーバに送信し、前記サーバは、前記エッジ装置から送信された前記データを受信し、格納することを特徴とするデータ処理システムが提供される。 In addition, according to the present embodiment, there is provided a data processing system including a plurality of edge devices that execute processing for transmitting data output from a terminal device to a server, and the server, and each edge device and the terminal An edge device selected from the plurality of edge devices sequentially receives data output from the terminal device based on a delay with the device, and the edge device sequentially receives data from the terminal device. Among the data, data determined to be transmitted to the server immediately is transmitted to the server, and the server receives and stores the data transmitted from the edge device. A data processing system is provided.
また、本実施の形態により、コンピュータを、エッジ装置における各手段として機能させるためのプログラムが提供される。 Further, according to the present embodiment, a program for causing a computer to function as each unit in the edge device is provided.
以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Is possible.
100 IoT機器
110 データ送信部
120 ヘルスチェック部
130 チェック結果送信部
140 接続先検索部
200 エッジ装置
210 データ受信部
220 データバッファ部
230 データマップ生成部
240 ヘルスチェック部
250 データ送信部
260 非送信データストア
270 リクエスト受信部
280 データマップ送信部
300 クラウド装置
310 データ受信部
320 データストア
330 データリクエスト部
340 リクエストデータ接続先検索部
400 LB/DNS
410 データ受信部
420 機器・エッジ間マップ格納部
500 メタデータ管理装置
510 各エッジデータマップ受信部
520 データマップ格納部
150 ドライブ装置
151 記録媒体
152 補助記憶装置
153 メモリ装置
154 CPU
155 インタフェース装置
156 表示装置
157 入力装置
100
410
155
Claims (8)
前記端末装置から出力されたデータを受信し、当該データが、すぐに前記サーバに送信すべきデータであるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により、すぐに前記サーバに送信すべきであると判定されたデータを前記サーバに送信する送信手段と、
前記判定手段により、すぐに前記サーバに送信すべきであると判定されなかったデータを格納する非送信データ格納手段と
を備えることを特徴とするエッジ装置。 An edge device that executes processing for transmitting data output from a terminal device to a server,
Determination means for receiving data output from the terminal device and determining whether the data is data to be transmitted to the server immediately;
Transmitting means for transmitting data determined to be immediately transmitted to the server by the determining means to the server;
An edge device comprising: non-transmission data storage means for storing data that has not been determined by the determination means to be immediately transmitted to the server.
ことを特徴とする請求項1に記載のエッジ装置。 The said determination means performs the said determination based on the flag attached | subjected to the data output from the said terminal device, or performs the said determination based on the predetermined rule regarding data. The edge device as described.
前記非送信データ格納手段からデータを読み出し、当該データを前記サーバに送信する、又は、
前記非送信データ格納手段に格納されたデータにアクセスするための接続先を前記サーバに送信する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のエッジ装置。 When a predetermined condition is satisfied, the transmission means
Read data from the non-transmission data storage means and transmit the data to the server, or
The edge device according to claim 1, wherein a connection destination for accessing data stored in the non-transmission data storage unit is transmitted to the server.
を更に備えることを特徴とする請求項1ないし3のうちいずれか1項に記載のエッジ装置。 4. The apparatus according to claim 1, further comprising: means for generating information related to data transmitted to the server and data stored in the non-transmission data storage means, and transmitting the information to a metadata management device. The edge apparatus of any one of Claims.
を更に備えることを特徴とする請求項1ないし4のうちいずれか1項に記載のエッジ装置。 The edge device according to any one of claims 1 to 4, further comprising: means for deleting data satisfying a predetermined condition from data stored in the non-transmission data storage means.
各エッジ装置と前記端末装置との間の遅延に基づいて、前記複数のエッジ装置の中から選択されたエッジ装置が、前記端末装置から出力されたデータを順次受信し、
前記エッジ装置は、前記端末装置から順次受信するデータのうち、すぐに前記サーバに送信すべきであると判定されたデータを前記サーバに送信し、
前記サーバは、前記エッジ装置から送信された前記データを受信し、格納する
ことを特徴とするデータ処理システム。 A data processing system comprising a plurality of edge devices that execute processing for transmitting data output from a terminal device to a server, and the server,
Based on the delay between each edge device and the terminal device, the edge device selected from the plurality of edge devices sequentially receives the data output from the terminal device,
The edge device transmits data determined to be immediately transmitted to the server among the data sequentially received from the terminal device to the server,
The data processing system, wherein the server receives and stores the data transmitted from the edge device.
前記端末装置から出力されたデータを受信し、当該データが、すぐに前記サーバに送信すべきデータであるか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップにより、すぐに前記サーバに送信すべきであると判定されたデータを前記サーバに送信するステップと、
前記判定ステップにより、すぐに前記サーバに送信すべきであると判定されなかったデータを非送信データ格納手段に格納するステップと
を備えることを特徴とするデータ送信方法。 A data transmission method in an edge device that executes processing for transmitting data output from a terminal device to a server,
A determination step of receiving data output from the terminal device and determining whether the data is data to be transmitted to the server immediately;
Transmitting to the server the data determined to be immediately transmitted to the server by the determining step;
A data transmission method comprising: storing in the non-transmission data storage means data that has not been determined to be transmitted to the server immediately by the determination step.
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