JP7132632B2 - データ転送システム及びデータ転送方法 - Google Patents

Description

本開示は、サーバと移動端末間でデータを転送する技術に関する。

ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）において、情報の発信源となる情報端末（以下マシンと呼ぶ。）が収集する膨大な量のデータを全てクラウドで処理すると、クラウドやネットワークの負担が大きい。このため、データの一次処理をマシン又はマシン近傍の情報処理装置（以下、エッジと呼ぶ。）で実施し、その結果をクラウドで処理するエッジコンピューティングが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。

エッジコンピューティングでは、エッジでデータの一次処理を実施することで、エッジとクラウド間の通信量を平均的には削減できるが、エッジでは処理が完了しない場合、エッジからクラウドに対して非同期で大量のデータ送信が必要になる。

さらに、逆方向（クラウドからエッジ）についても、非同期で大量データの送信が必要である。エッジのソフトウェアのバグ対処や、機能追加、また、セキュリティホールが見つかった場合などでは、それらソフトウェアを任意のタイミングで更新できる必要がある。

これら大量なデータの転送は、保守者による駆けつけ時間よりも短い時間で完了すれば十分、と思われるが、極めて低コストで実現できる必要がある。ところが、エッジは屋外に設置される可能性が高く、エッジの近傍には、必ずしもエッジが使用可能な無線ＬＡＮが存在するとは限らない。また、エッジとネットワーク間の接続に高速なＬＴＥなどのＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を使用することも考えられるが、エッジの通信コストや消費電力が問題になる。

それら大量データの通信について、コストよりも即時性が重要であれば、固定回線を契約し無線ＬＡＮを設置する、あるいは、ＷＡＮを適用してもよいが、ソフトウェアの更新など、遅延よりもコストが重要視される場合は、それらの設置は適さない。一方、通信費用の低コスト化及び低消費電力化を目的としたＳｉｇｆｏｘ（例えば非特許文献２参照。）やＬｏＲａ（例えば非特許文献３参照。）などのＬｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ ａｒｅａ（ＬＰＷＡ）ネットワークが実用化されている。これらは通信データ量を狭帯域に抑え、通信がない場合は回路をスリープさせるなどの工夫により、人口の１０～１００倍の端末を経済的に収容可能としている。将来のＩｏＴにおける無線アクセス手段として非常に有望ではあるが、大量データの通信への適用は困難である。万が一、ＬＰＷＡによる遠隔通信では対応できず、保守者の出張によるデータの回収やファイル更新が必要になると、人件費の負担が問題となる。このため、ＬＰＷＡを補完し、保守者の出張よりは短い時間で、エッジとクラウド間で経済的に大量データの通信が可能な手法を考案する必要がある。

Ｂｏｎｏｍｉ， Ｆｌａｖｉｏ， ｅｔ ａｌ．"Ｆｏｇ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ａｎｄ ｉｔｓ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ．" Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｅｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＭＣＣ ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ． ＡＣＭ， ２０１２． ＳＩＧＦＯＸ， ａｖａｉｌａｂｌｅ ｆｒｏｍ ＜ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｓｉｇｆｏｘ．ｃｏｍ＞． ＬｏＲａ Ａｌｌｉａｎｃｅ， ａｖａｉｌａｂｌｅ ｆｒｏｍ ＜ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｌｏｒａ－ａｌｌｉａｎｃｅ．ｏｒｇ＞． Ｌｉｕ， Ｍｅｎｇｊｕａｎ， Ｙａｎ Ｙａｎｇ， ａｎｄ Ｚｈｉｇｕａｎｇ Ｑｉｎ． "Ａ ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ ｒｏｕｔｉｎｇ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｄｅｌａｙ－ｔｏｌｅｒａｎｔ ｎｅｔｗｏｒｋｓ．" Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ， Ｓｙｓｔｅｍｓ， ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ． Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｂｅｒｌｉｎ Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ， ２０１１． Ｌｉｎｄｇｒｅｎ， Ａｎｄｅｒｓ， Ａｖｒｉ Ｄｏｒｉａ， ａｎｄ Ｏｌｏｖ Ｓｃｈｅｌｅｎ． "Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ ｒｏｕｔｉｎｇ ｉｎ ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｎｅｔｗｏｒｋｓ．" Ｓｅｒｖｉｃｅ ａｓｓｕｒａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｐａｒｔｉａｌ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ． Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｂｅｒｌｉｎ Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ， ２００４． ２３９－２５４．

前記課題を解決するために、本開示は、データの一次処理を行うエッジとサーバとの間でデータの転送を行うデータ転送システムにおいて、ＬＰＷＡネットワークには適さないデータ量のデータの転送を、エッジの通信コストや消費電力をかけずに行うことを目的とする。

日本や東アジア、欧米などではスマートフォンの普及率が高い。このため、エッジの近傍に、無線ＬＡＮインタフェースを備えたスマートフォンなどの移動端末を持ち運ぶ一般ユーザが通りかかる可能性は高い、と思われる。一方、移動端末間で近接無線方式によりデータをマルチホップ転送する、Ｄｉｓｒｕｐｔｉｏｎ Ｔｏｌｅｒａｎｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＤＴＮ）（例えば非特許文献４参照。）が提案されている。この通信技術を適用して、エッジから近傍の移動端末にデータを転送し、当該移動端末がインターネットに接続後にクラウドにデータを転送することで、専用の通信設備が不要となり、低コストで大量データの転送ができる可能性がある。また逆に、当該端末がインターネットに接続時にクラウドから当該端末にデータを転送し、当該端末が当該エッジにデータを転送できる可能性がある。そこで、本開示は、エッジの近傍を通りかかる移動端末を用いて、データの転送を行う。

具体的には、本開示のデータ転送システムは、
無線ＬＡＮの基地局機能を有するエッジ装置がサーバ装置へデータのアップロードを行うデータ転送システムであって、
エッジ装置は、移動端末がエッジ装置の無線ＬＡＮの通信圏内に入ったときに、アップロードの対象となる転送データを移動端末に送信して当該移動端末に記憶させ、
サーバ装置は、移動端末がエッジ装置の無線ＬＡＮの通信圏外に位置する予め定められたデータ転送条件で通信可能な通信圏内に入ったときに、移動端末から前記転送データを受信する。

具体的には、本開示のデータ転送システムは、
無線ＬＡＮの基地局機能を有するエッジ装置がサーバ装置からデータのダウンロードを行うデータ転送システムであって、
サーバ装置は、移動端末がエッジ装置の無線ＬＡＮの通信圏外に位置する予め定められたデータ転送条件で通信可能な通信圏内に入ったときに、ダウンロードの対象となる転送データを移動端末に送信して当該移動端末に記憶させ、
エッジ装置は、移動端末がエッジ装置の無線ＬＡＮの通信圏内に入ったときに、移動端末に記憶されている前記転送データを当該移動端末から取得する。

本開示によれば、データの一次処理を行うエッジとサーバとの間でデータの転送を行うデータ転送システムにおいて、ＬＰＷＡネットワークには適さないデータ量のデータの転送を、エッジの通信コストや消費電力をかけずに行うことができる。

本開示に係るデータ転送システムの一例を示す。 データアップロードのシーケンスの一例を示す。 データダウンロードのシーケンスの一例を示す。 複数の移動端末を用いる転送のシーケンスの一例を示す。 エッジ管理テーブルの一例を示す。 端末管理テーブルの一例を示す。 場所管理テーブルの一例を示す。 第５の実施形態における領域の説明図である。 到着率ｒに対する観察される移動端末の数の最大値Ｎのシミュレーション結果の一例である。 データアップロードの転送時間の一例を示す。 転送時間についての本実施形態と既存手法との比較例を示す。 判断閾値の比較例を示す。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（第１の実施形態）
図１に、本開示に係るシステム構成の一例を示す。本開示に係るデータ転送システムは、エッジ２０及びサーバ３０が情報通信網を用いて接続されている。エッジ２０は本開示に係るエッジ装置として機能し、サーバ３０は本開示に係るサーバ装置として機能する。エッジ２０は、いわゆるＩｏＴと呼ばれるマシン１０から情報を収集する。情報の収集方法は任意であり、例えば、広帯域な近接無線通信手段を用いることができる。サーバ３０は、エッジ２０の収集したマシン１０の情報を受信し、マシン１０を管理する。なお、サーバ３０は、２以上の装置を用いて構成されていてもよく、クラウドであってもよい。以下においては、一例として、単一のサーバ３０を用いた例について説明する。

エッジ２０とサーバ３０とを接続する回線は任意であるが、例えば、サーバ３０がインターネット５１上に接続され、エッジ２０がＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）網５２に接続されている。インターネット５１には、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）網５３や無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）網５４も接続されている。ＬＰＷＡ網５２は、ＳｉｇｆｏｘやＬｏＲａなどの無線ＬＡＮ網５４よりも通信速度の低い任意の通信網を含む。

本実施形態では、エッジ２０がサーバ３０宛に大量データの送信（データアップロード）が必要な場合や、サーバ３０がエッジ２０宛に大量データの送信（データダウンロード）が必要な場合に、ＬＰＷＡ網５２を用いずに、移動端末４０を用いる。ここで、移動端末４０は、移動可能な任意の端末であり、一般ユーザのスマートフォンや車に搭載されている通信端末を含む。移動端末４０を介した転送は、広帯域なアドホック通信手段を用いてもよい。

本実施形態を実施するためには、予め、移動端末４０に本サービス専用のアプリケーションを配布し、実装しておくことが好ましい。当該アプリケーションは、サーバ３０に常時、ＧＰＳ位置情報及び、サーバ３０との間で大量データの送受信が可能か、を登録する。例えば、データ通信量やレートが規制されているＬＴＥ網５３でサーバ３０と接続している場合は、ＧＰＳの位置情報を登録するが、大量データの送受信は不可、と登録する。データ通信量やレートが規制されていない無線ＬＡＮ網５４でサーバ３０と接続している場合は、大量データ送受信可、と登録する。

既存ＤＴＮを適用すると、エッジ２０は近辺にいつデータを転送可能な移動端末４０が現れるかを知ることはできない。このため、エッジ２０は移動端末４０に対してデータ転送のためのレイヤ２コネクションの設定を要求する信号を常時広告する、あるいは、コネクション設定要求を待ち受ける必要があるため、エッジ２０の消費電力が問題となる。この点について、本開示は、サーバ３０が移動端末４０の位置を把握することができるため、移動端末４０がエッジ２０に近づいたことをエッジ２０に通知することで、エッジ２０の消費電力の問題を解決することができる。

データアップロードの場合、低消費電力のＬＰＷＡ網５２を用いてサーバ３０にアップロードデータの発生を通知する。サーバ３０はエッジ２０に近い移動端末４０にデータの回収を委託する。エッジ２０は、サーバ３０宛てのアップロードデータを移動端末４０に送信し、移動端末４０に記憶させる。移動端末４０は、フリー無線ＬＡＮなどの広帯域な無線ＬＡＮ網５４に接続時に、サーバ３０に当該アップロードデータを転送する。データアップロードの具体例としては、例えば以下が例示できる。

ｉ）橋や道路などの建築物監視
建築物に多数設置したセンサ端末をマシン１０として用いる。エッジ２０は、センサ端末間の距離や応力を測定し正常性の一次判定を行う。エッジ２０は、異常の可能性がない場合、サーバ３０に定期的に「正常」と通知する。エッジ２０は、異常の可能性を検出した場合、見逃しを防ぐため、詳細なデータをサーバ３０に転送し、サーバ３０で最終判定を行う。

ｉｉ）街角カメラによる不審者監視
街角に設置されたカメラをマシン１０として用いる。予めカメラ内に不審者の特徴を示す情報をダウンロードしておき、合致する可能性のある映像を検出しない場合は、エッジ２０は、サーバ３０に定期的に「合致者なし」と通知する。エッジ２０は、合致する可能性のある映像を検出した場合、見逃しの防止や近隣カメラとの照合、及び最新の不審者画像収集のため、記録画像をサーバ３０に転送し、サーバ３０で分析を行う。

ｉｉｉ）機器類の遠隔保守
保守対象の機器をマシン１０として用いる。医療機器や店舗の業務用冷蔵庫、ボイラーなどは、故障発生後に保守者が駆けつけて修理や交換をすると、業務に影響が大きい。このため、故障の発生を事前に検出し、業務に影響がでる前に劣化した部分を交換する予防保全の需要が考えられる。そこで、それら機器類にセンサとエッジ機能を設置し、エッジ２０は、センサにより収集したデータから故障発生の可能性が高い、と判断するとサーバ３０に通知する。詳細な分析が必要な場合は、収集したセンシング情報のログをサーバ３０に転送し、サーバ３０で分析を行う。

データダウンロードの場合、ＬＰＷＡ網５２を用いてエッジ２０にデータダウンロードを予告し、その後に、移動端末４０を介してエッジ２０にデータを転送する。移動端末４０を介した転送は、広帯域なアドホック通信手段を用いてもよい。各エッジ２０へダウンロードするデータは、エッジ２０ごとに異なっていてもよいし、同じであってもよい。データダウンロードの具体例としては、例えば以下が例示できる。

ｉ）デジタルサイネージ
街中に設置されているディスプレイをマシン１０として用いる。場所ごとに異なるディスプレイに画像を表示し、更新するデジタルサイネージの場合、従来はＬＴＥ網５３などの高速回線を接続しておく必要があった。本開示を用いると、広告を表示するマシン１０の正常性や、広告の効果（広告の前で立ち止まった人数など）のセンシング情報などをサーバ３０に通知する手段にはＬＰＷＡ網５２を使用し、各ディスプレイへの画像の転送は、本開示の方法によりダウンロードすることができる。これにより、エッジ２０とサーバ３０をＬＴＥ網５３などの高速回線で接続することなく、エッジ２０が各ディスプレイの画像を取得することができる。

ｉｉ）エッジ２０やマシン１０のドライバダウンロード
エッジ２０にセンサなどのハードウェアを追加するなどした場合、ＬＰＷＡ網５２でドライバのダウンロードは困難なため、現地でドライバのインストール作業が必要であった。本開示を用いれば、必要なドライバをサーバ３０から自動でエッジ２０やマシン１０にインストールすることができる。

ｉｉｉ）情報家電や家庭用医療機器（マルチキャスト）
電子レンジや冷蔵庫などの情報家電や家庭用医療機器をマシン１０として用いる。情報家電について、ソフトウェアの更新やレシピの追加のためには、従来、予めホームＬＡＮに接続しておく必要があった。しかし、無線ＬＡＮとの接続が面倒、また、通常は使用しないにもかかわらず常時接続になるため、悪意のある第三者から遠隔操作可能なコンピュータとして使用される危険があった。本開示を用いれば、必要な場合のみサーバ３０からの制御によって自動で移動端末４０と接続しデータ転送を行うので、この問題を解決することができる。

サーバ３０は、予め登録されている移動端末の中から、転送を行う移動端末４０を選択する。このとき、サーバ３０は、任意の端末を選択してもよいが、エッジ２０の無線ＬＡＮの通信圏内に移動する可能性のある端末を選択することが好ましく、例えば、移動端末４０の移動履歴に基づいて、エッジ２０の近傍に位置する移動端末４０の中から選択することが好ましい。

本実施形態によるデータアップロードの具体例を図２に示す。
エッジ２０は、ＬＰＷＡ５２網には適さないデータ量のアップロードが必要になると、ＬＰＷＡ網５２経由で、データの回収を要求する旨のデータ回収要求をサーバ３０に送信する（Ｓ１０１）。当該データ回収要求は、アップロードデータの識別子（データＩＤ）を含む。

サーバ３０は、データ回収要求を受信すると、予め登録されている移動端末の中から移動端末４０を選択する。予め登録されている移動端末は、本システムにログインしている移動端末である。このログインは、移動端末４０からサーバ３０への通信が可能な任意の通信方式を用いることが可能であり、例えば、ＬＴＥ網５３を用いることができる。一方で、サーバ３０は、エッジ２０に対して、データ送信のための無線ＬＡＮリンクを、移動端末４０からの要求で設定できるようにするため、ＬＰＷＡ網５２経由で、無線ＬＡＮ受信回路をｗａｋｅ ｕｐするように指示する（Ｓ１０２）。これにより、エッジ２０の無線ＬＡＮ受信回路が起動する。

サーバ３０は、エッジ２０のアップロードデータの転送を委託する旨のデータ転送委託を、選択した移動端末４０に送信する（Ｓ１０３）。データ転送委託の送信は、サーバ３０から移動端末４０への通信が可能な任意の通信方式を用いることが可能であり、例えば、無線ＬＡＮ網５４又はＬＴＥ網５３を用いることができる。

このとき、サーバ３０は、エッジ２０を特定する情報、エッジ２０と通信を行うための情報、及び回収するデータを特定するための情報を、データ転送委託と共に移動端末４０に通知する。エッジ２０を特定する情報は、移動端末４０のユーザがエッジ２０の通信圏内に移動することができるよう、エッジ２０の位置情報を含む。エッジ２０と通信を行うための情報は、例えば、無線ＬＡＮ ＳＳＩＤ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）、ＢＳＳＩＤ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）である。回収するデータを特定するための情報は、例えば、データＩＤである。

移動端末４０は、エッジ２０の無線ＬＡＮの通信圏内に入ると、エッジ２０にレイヤ２リンクの設定を要求する旨のｐｒｏｂｅ－ｒｅｑｕｅｓｔ信号を送信する（Ｓ１０５）。エッジ２０は、無線ＬＡＮアクセスポイントとして動作し、移動端末４０がエッジ２０の無線ＬＡＮの通信圏内に入ったときに、アップロードデータを移動端末４０に送信して移動端末４０に記憶させる。

具体的には、エッジ２０は、ｐｒｏｂｅ－ｒｅｑｕｅｓｔ中のＳＳＩＤが今回のデータ送信用のものであれば、無線ＬＡＮ送信回路をＷａｋｅ－Ｕｐする。そして、エッジ２０は、今回のデータ送信で使用するＢＳＳＩＤを含むｐｒｏｂｅ－ｒｅｓｐｏｎｓｅ信号を移動端末４０に返送する。エッジ２０は、移動端末４０を認証し、１：１の無線ＬＡＮリンクを接続する。

移動端末４０は、エッジ２０にデータＩＤを送信する。エッジ２０は、当該データＩＤに該当するサーバ３０宛のデータを保持している場合、当該移動端末４０にアップロードデータを送信する（Ｓ１０６）。データ送信が完了すると、エッジ２０は無線ＬＡＮの受信回路及び送信回路をｓｌｅｅｐする。

サーバ３０は、移動端末４０が予め定められたデータ転送条件で通信可能な通信圏内に入ったときに、移動端末４０からアップロードを受信する。予め定められたデータ転送条件は、エッジ２０の無線ＬＡＮの通信圏外に位置する通信圏であり、例えば、ＬＴＥ網５３やフリー無線ＬＡＮのなどの無線ＬＡＮ網５４が例示できる。

具体的には、移動端末４０は、予め定められたデータ転送条件の通信圏内に移動後に、サーバ３０宛のアップロードデータを転送する（Ｓ１０７）。サーバ３０は、アップロードデータを受信する（Ｓ１０８）。そして、サーバ３０は、データの回収が完了した旨のデータ回収応答をエッジ２０に通知する（Ｓ１０９）。これにより、データアップロードが完了する。

アップロードデータの秘匿が必要であれば、エッジ２０は、アップロードデータを暗号化しておいてもよい。この場合、エッジ２０は、移動端末４０へのアップロードデータの送信の際に（Ｓ１０６）、暗号化されたデータを移動端末４０へ送信する。そして、サーバ３０は、アップロードデータを受信した際に（Ｓ１０８）、アップロードデータを復号する。この暗号化及び復号は、公開鍵や秘密鍵などの任意の方法を用いることができる。

本実施形態によるデータダウンロードの具体例を図３に示す。
サーバ３０は、ＬＰＷＡ網５２には適さないデータ量のダウンロードが必要になると、ＬＰＷＡ網５２経由で、データ待ち受ける旨のデータ待受要求をエッジ２０に送信する（Ｓ２０１）。当該データ待受要求は、ダウンロードデータの識別子（データＩＤ）、データ長を含む。エッジ２０は、データ待受要求を受信すると、データ受信のための無線ＬＡＮ受信回路をｗａｋｅ ｕｐする。

サーバ３０は、予め登録されている移動端末の中から移動端末４０を選択し、データの転送を委託する旨のデータ転送委託を、選択した移動端末４０に送信する（Ｓ２０３）。予め登録されている移動端末は、データアップロードと同様に、本システムにログインしている移動端末である。データ転送委託の送信は、サーバ３０から移動端末４０への通信が可能な任意の通信方式を用いることが可能であり、例えば、無線ＬＡＮ網５４又はＬＴＥ網５３を用いることができる。

このとき、サーバ３０は、エッジ２０を特定する情報、エッジ２０と通信を行うための情報、及び転送するダウンロードデータを、データ転送委託と共に移動端末４０に送信する。エッジ２０を特定する情報は、移動端末４０のユーザがエッジ２０の通信圏内に移動することができるよう、エッジ２０の位置情報を含む。エッジ２０と通信を行うための情報は、例えば、無線ＬＡＮ ＳＳＩＤ、ＢＳＳＩＤである。転送するデータは、データＩＤ及びダウンロードデータを含む。

サーバ３０は、移動端末４０が予め定められたデータ転送条件で通信可能な通信圏内に入ったときに、移動端末４０に送信して当該移動端末４０に記憶させる（Ｓ２０４）。予め定められたデータ転送条件は、エッジ２０の無線ＬＡＮの通信圏外であり、例えば、ＬＴＥ網５３やフリー無線ＬＡＮのなどの無線ＬＡＮ網５４であることが好ましい。

移動端末４０は、エッジ２０の無線ＬＡＮの通信圏内に入ると、エッジ２０にレイヤ２リンクの設定を要求する、ｐｒｏｂｅ－ｒｅｑｕｅｓｔ信号を送信する（Ｓ２０５）。エッジ２０は、無線ＬＡＮアクセスポイントとして動作し、ｐｒｏｂｅ－ｒｅｑｕｅｓｔ中のＳＳＩＤが今回のデータダウンロード用のものであれば、無線ＬＡＮ送信回路をＷａｋｅ－Ｕｐする。そして、エッジ２０は、当該エッジ２０のＢＳＳＩＤを含むｐｒｏｂｅ－ｒｅｓｐｏｎｓｅ信号を返送する。エッジ２０は、移動端末４０を認証し、インフラストラクチャモードにより１：１の無線ＬＡＮリンクを接続する。

移動端末４０は、エッジ２０がサーバ３０から指示された通信相手であることを認証すると、当該無線ＬＡＮリンクを用いて、エッジ２０にデータＩＤとダウンロードデータを送信する（Ｓ２０６）。エッジ２０は、サーバ３０から事前に受け取っていたデータＩＤのダウンロードデータを移動端末４０から受信すると（Ｓ２０８）、データ受信応答をサーバ３０に送信し（Ｓ２０９）、無線ＬＡＮ送信回路と受信回路をＳｌｅｅｐする。これにより、データダウンロードが完了する。

ダウンロードデータの秘匿が必要であれば、サーバ３０は、ダウンロードデータを暗号化しておいてもよい。この場合、サーバ３０は、移動端末４０へのダウンロードデータの送信の際に（Ｓ２０４）、暗号化されたデータを移動端末４０へ送信する。そして、エッジ２０は、ダウンロードデータを受信した際に（Ｓ２０８）、ダウンロードデータを復号する。この暗号化及び復号は、公開鍵や秘密鍵などの任意の方法を用いることができる。

サーバ３０は、移動端末４０が転送した延べ回数を更新することが好ましい。例えば、サーバ３０は、エッジ２０からデータ受信応答を受信すると、移動端末４０が転送した延べ回数を更新する。この場合、サーバ３０は、例えば１月単位で、各移動端末４０がサーバ３０にデータを転送した延べ回数を集計し、延べ回数に応じて、その報酬に金銭を支払う。この他、エッジ２０の近辺までの移動をユーザに動機づけのため、移動端末４０に実装するアプリケーションはゲームと連動していてもよい。ゲームとしては、例えば、場所と連動したハンティングゲームやパズルゲームなどのゲームが例示できる。

なお、上記例ではエッジ２０と移動端末４０間の通信手段に、無線ＬＡＮインフラストラクチャモードによる１：１通信を適用しているが、ａｄ ｈｏｃモードでも良い。また他の広帯域な通信手段でも良い。

また、上記説明では、予め定められたデータ転送条件としてフリー無線ＬＡＮを使用しているが、本開示はこれに限定されない。例えば、データ転送条件は、移動端末４０のユーザごとに設定可能であることが好ましい。移動端末４０のユーザの許可を前提に、従量課金制のＬＴＥ網５３など他の広帯域な通信手段を使用しても良い。

本実施形態の効果について説明する。
既存のＤＴＮでは、宛先への到達率を高くするため、近接無線通信が可能な距離に近づいた複数の移動端末４０に同一データを転送する手法が一般的である。ただし、移動端末４０が保持するデータ量には上限があるため、移動端末４０がデータを転送した履歴情報を移動端末間で共有し、宛先まで届く確率が高い移動端末４０を選択してデータを転送する手法が提案されている。しかし、履歴情報の交換をエッジ２０と移動端末４０間で実施すると、エッジ２０の消費電力が増大する問題が生じる。また、エッジ２０は、エッジ２０と接続していない移動端末４０が持つトポロジ情報や通信履歴を利用することができないので、必ずしも宛先までのデータ到着時間が最短ではない経路が選択され、データ転送の遅延や不達が発生する可能性がある。これに対し、本実施形態では、エッジ２０とサーバ３０間の通信に、通常は低通信コスト及び低消費電力のＬＰＷＡ網５２のみ使用し、ＬＰＷＡ網５２では転送できない大量データの通信が必要な場合は、一般ユーザの移動端末４０にデータ転送を委託する。また、データ転送を委託する移動端末４０は、クラウドが保持する各移動端末の移動履歴に基づき、クラウドが選択する。このため、既存のＤＴＮで必要な、端末間での履歴情報の交換や端末によるデータ転送先の選択処理が不要である。これらの特徴により、本実施形態は、既存のＬＰＷＡ網５２の単独使用では実現が困難な、エッジ２０の通信コスト及び消費電力の削減と、大量データの送受信の両立を可能としている。

また、本実施形態のエッジ２０は、データアップロード又はデータダウンロードを行わない場合は基地局機能を停止させ、データアップロード又はデータダウンロードを行うときに基地局機能を起動させる。このため、既存のＤＴＮと比較すると、本実施形態は、エッジ２０及び移動端末４０は近接無線通信手段による大量データ転送の直前に当該手段の電源を起動できるため、消費電力を削減できる。

（第２の実施形態）
移動端末４０がエッジ２０を認証するためには、エッジ２０が持つ秘密情報の正当性を移動端末４０が検証する必要がある。既存のＤＴＮでは、移動端末４０は接続するエッジ２０を事前に予測できないため、接続する可能性のある全てのエッジ２０の認証ができる秘密情報を予め移動端末４０内に配備しておく必要が生じる。エッジ２０が移動端末４０を認証するための秘密情報についても同様である。このため、エッジ２０又は移動端末４０の一台が解析されると、当該秘密情報が流出し、全ての移動端末４０やエッジ２０の成りすましが行われる可能性があり問題である。

対策として、８０２．１ｘ（Ｒａｄｉｕｓ）と同様、エッジ２０及び移動端末４０の認証鍵はサーバ３０のみに配備しておき、エッジ２０及び移動端末４０は通信相手から受け取った認証データをサーバ３０に転送し、サーバ３０が認証データの署名を検証する方法が考えられる。ところが、認証データを、遅延の大きいＤＴＮや、狭帯域なＬＰＷＡ網５２、又はデータ量の制限があるＬＴＥ網５３のいずれかにより転送することになるため、ＤｏＳ（Ｄｅｎｉａｌ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ ａｔｔａｃｋ）攻撃の手段となりうる問題がある。そこで、本実施形態は、アップロードデータ又はダウンロードデータのデータ転送委託の際に、サーバ３０が、認証データを移動端末４０に通知する。

本実施形態のデータアップロードについて説明する。
ステップＳ１０１におけるエッジ２０からサーバ３０へのデータ回収要求は、アップロードデータの識別子（データＩＤ）及び、データのハッシュ値を含む。
ステップＳ１０３において、サーバ３０は、エッジ２０と通信を行うための情報として、無線ＬＡＮ網５４の認証パスワード（無線ＬＡＮパスワード）、エッジ２０の認証パスワード（エッジ認証パスワード）を、移動端末４０に通知する。

ここで、２つのパスワードは、１回のデータ転送に限り有効なワンタイムパスワード形式とし、エッジ２０とサーバ３０でデータ転送ごとに同期して、更新することが好ましい。例えば、予めエッジ２０とサーバ３０間で、エッジ２０ごとに異なる秘密情報を共有しておき、当該秘密情報とデータＩＤのハッシュ値から、２つのパスワードを生成する。

ステップＳ１０６において、エッジ２０は、無線ＬＡＮパスワードにより移動端末４０を認証し、インフラストラクチャモードにより１：１の無線ＬＡＮリンクを接続する。そして、エッジ２０は、無線ＬＡＮリンクを用いてエッジ認証パスワードのハッシュ値を移動端末４０に送付する。移動端末４０はサーバ３０から受け取っていたエッジ認証パスワードのハッシュ値と比較し、当該エッジ２０がサーバ３０から指示された通信相手であることを認証すると、エッジ２０にデータＩＤを送信する。

Ｓ１０８において、サーバ３０は、受信したアップロードデータを復号し、アップロードデータのハッシュ値を、ＬＰＷＡ網５２経由で受け取っていたハッシュ値と比較して改竄の有無を判定し、改竄がなければ移動端末４０がサーバ３０に転送した延べ回数を更新する。

本実施形態のデータダウンロードについて説明する。
ステップＳ２０１におけるサーバ３０からエッジ２０へのデータ待受要求は、ダウンロードデータの識別子（データＩＤ）及び、データのハッシュ値を含む。
ステップＳ２０３において、サーバ３０は、エッジ２０と通信を行うための情報として、無線ＬＡＮ網５４の認証パスワード（無線ＬＡＮパスワード）、エッジ２０の認証パスワード（エッジ認証パスワード）を、移動端末４０に通知する。この２つのパスワードの生成、及び、ステップＳ２０６での認証については、データアップロードと同様である。

ステップＳ２０８において、エッジ２０は、ダウンロードデータと共にデータのハッシュ値を移動端末４０から受信する。そして、エッジ２０は、受信したデータのハッシュ値を、ＬＰＷＡ網５２経由で、事前に受け取っていたハッシュ値と比較して改竄の有無を判定する。改竄がなければサーバ３０にＬＰＷＡ網５２経由でデータ受信の応答を通知する（Ｓ２０９）。

以上説明したように、本実施形態によれば、認証データとして無線ＬＡＮパスワード及びエッジ認証パスワードを用い、エッジ２０が移動端末４０の認証を行う。これにより、本実施形態は、成りすましを防止することができる。

なお、エッジ認証のため、エッジ２０は移動端末４０に、エッジ認証パスワードのハッシュ値を送付しているが、移動端末４０が指定した乱数とパスワードに対するハッシュ値をエッジ２０が送付しても良い。

また、エッジ２０－移動端末４０間の相互認証のために必要な秘密情報を１回のデータ転送ごとに変更し、毎回、サーバ３０がＬＴＥ経由で移動端末に通知して相互認証を実施させるため、万が一移動端末やエッジ２０を解析されても、以後の通信で成りすましをされる危険を防止できる。

また、攻撃者が移動端末４０やエッジ２０に成りすまして、正当なエッジ２０や移動端末４０との接続を繰り返すＤｏＳ攻撃を試みたとしても、狭帯域なＬＰＷＡ網５２や、通信量に上限のあるＬＴＥ網５３のリソースを消費することがない。

また、ＬＰＷＡ網５２でデータのハッシュ値を送付しているが、ＬＰＷＡ網５２を用いずに、データと共に暗号化したハッシュ値を送付しても良い。ＨＭＡＣ（Ｈａｓｈ－ｂａｓｅｄ Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）やディジタル署名なども同様に適用可能である。ハッシュ値を暗号化してデータと共に転送することで、エッジ２０での暗号化や復号のための処理を追加することが必要となるが、ＬＰＷＡ網５２で送信するパケットの長さを短くすることができる利点がある。

（第３の実施形態）
第１の実施形態では移動端末４０が１台である例を示したが、本開示は複数台の移動端末４０を用いてもよい。以下、図４を参照しながら、移動端末４０Ａ及び４０Ｂが備わり、移動端末４０Ａから移動端末４０Ｂにデータを転送する場合のシステムの動作を、データアップロードの例について説明する。

サーバ３０は、アップロードデータを保持している移動端末４０Ａに、データ転送要求を送信する（Ｓ３０１）。すると、移動端末４０Ａは、無線ＬＡＮ送受信回路を起動する。一方で、サーバ３０は、移動端末４０Ｂに、データ転送委託を送信する（Ｓ３０２）。ここで、データ転送要求及びデータ転送委託には、ＳＳＩＤ、ＢＳＳＩＤ、データＩＤが含まれ、無線ＬＡＮパスワード及びマシン認証パスワードが含まれていてもよい。ここで、マシン認証パスワードは、移動端末４０Ａの認証パスワードである。データ転送要求及びデータ転送委託の送信は、ＬＴＥ網５３を用いてもよいし、無線ＬＡＮ網５４を用いてもよい。

移動端末４０Ａと移動端末４０Ｂが近づくと、移動端末４０ＢがＰｒｏｂｅ ｒｅｑｕｅｓｔを移動端末４０Ａに送信し、移動端末４０Ａと移動端末４０Ｂとが無線ＬＡＮリンクを接続する。このとき、移動端末４０Ａは、無線ＬＡＮパスワード及びマシン認証パスワードを用いて移動端末４０Ｂの認証を行うことが好ましい。

認証が成功すると、移動端末４０Ａはアップロードデータを移動端末４０Ｂに送信する。これにより、移動端末４０Ｂへのアップロードデータの非同期アップロードを行う。この後の移動端末４０Ｂの動作は、第１の実施形態における移動端末４０と同様である。

（第４の実施形態）
本実施形態では、サーバ３０における移動端末４０の選択方法について説明する。本実施形態の選択方法は、各移動端末４０の現在位置と過去の移動履歴を用いて、最も短時間でデータの転送が可能な移動端末４０を選択する。具体的な実施方法の例を以下に示す。図５～図７に示す３種類の管理テーブルを準備する。

エッジ２０を設置時に、「エッジ管理テーブル」に当該エッジ２０が設置された「場所」の情報を登録する。移動端末４０が位置情報をサーバ３０に送信すると、「端末管理テーブル」の、「無線ＬＡＮ接続履歴」と「位置登録場所」を更新する。また「場所管理テーブル」の対応する場所の、近傍の移動端末４０の通過履歴を更新する。なお、ＧＰＳで取得した位置情報（緯度・経度情報）と場所をマッピングさせる技術については、既存技術、例えば、ｇｏｏｇｌｅ Ｍａｐｓ ＡＰＩを使用することができる。

エッジ２０＃１から８時頃に、サーバ３０にデータ回収要求が届いたとすると、サーバ３０は「エッジ管理テーブル」を参照し、エッジ２０＃１がある「場所ａ」を特定し、「場所管理テーブル」を参照して、近傍に「移動端末Ａ」「移動端末Ｂ」が存在し、１７時ごろに「移動端末Ｃ」が到着する可能性が高い、ことを把握する。次に端末管理テーブルを参照し、データ転送委託時に、無線ＬＡＮに接続する時間が最も早い、「移動端末Ａ」（１２：００）を選択し、「エッジ管理テーブル」に「アップロード完了待ち」と記録する。次の予定時刻（１２：００～１５：００）に移動端末４０＃Ａがサーバ３０にデータを転送すれば、「アップロード完了待ち」を消去し、予定時刻を過ぎてもサーバ３０にデータが到着しなければ、「アップロード完了待ち」を消去し、「場所管理テーブル」の「アップロード委託待ち」に「エッジ＃１、委託先未定、委託２回目」と記録する。ただし、データ転送委託の委託回数が上限を超過時には、サーバ３０は委託せず、データ損失と判断し、エッジ２０にデータ回収失敗、と通知する。

なお、移動端末４０が位置情報を更新時に、移動端末４０のある場所にアップロード委託待ちのエッジ２０があれば、上記と同様にアップロードを委託する移動端末４０の選択（再委託）を行い、当該移動端末４０への委託が最適な場合はエッジ２０から当該移動端末４０へデータ転送を行う。

移動端末４０が位置情報を更新時に、移動端末４０のある場所に、当該移動端末４０よりも早くインターネットにデータ転送が可能な他の移動端末４０が存在する場合、その移動端末４０にデータを転送してもよい。例えば、場所ｂ（例：駅やレストランなど多くの移動端末４０が滞在する場所）に到着時に、移動端末Ｃにデータを転送することで、より早く、サーバ３０にデータ転送が可能になる。

データダウンロード時も同様である。例えば、８時にエッジ２０＃３宛のデータ待受要求が発生した場合、エッジ２０＃３への転送元に、移動端末４０＃Ａ（エッジ２０＃３への到着は１７時）を選択する。移動端末４０が位置情報を更新時に、移動端末４０のある場所に、当該移動端末４０よりも早く当該エッジ２０にデータ転送が可能な他の移動端末４０が存在する場合、その移動端末４０にデータを転送してもよい。なお、ダウンロードデータのデータ転送委託先の再選択は、予定時刻を過ぎてもエッジ２０にデータが到着しない場合に行う。

さらに、各移動端末４０が予定時刻にそれぞれの場所に現れる確率や、インターネットに接続する確率も記録し、当該確率も含めて、移動端末４０を選択しても良い。

なお、都市部や観光地などでは、多数のユーザがランダムに通過する可能性は高いが、特定のユーザが周期的に通過する可能性は低い場合がある。そのような場合は、上記手法に代わり、以下に示す統計的な手法により、アップロードデータがサーバ３０に到着するまでの転送時間を短縮することができる。

以上説明したように、本実施形態では、データの転送先の移動端末４０を、サーバ３０がリアルタイムで収集する各移動端末４０の現在位置及び移動履歴を使用して決定する。このため、既存のＤＴＮでは実現できない、エッジ２０や移動端末４０がその時点や過去に接続していない移動端末４０の経路情報を活用した経路選択が可能となる。その結果、既存のＤＴＮを使用した場合よりも、より短時間でデータを転送可能となる。

（第５の実施形態）
本実施形態では、サーバ３０における移動端末４０の選択方法について説明する。本実施形態の選択方法は、移動端末４０の移動履歴を用いず、統計的な手法を用いる。

既存のＤＴＮでは、移動端末４０が移動端末４０ごとの転送品質指標を更新し、それを閾値として遭遇した他の移動端末４０へデータを転送するか否か判断する。これに対し、本実施形態では、サーバ３０が場所ごとの転送品質指標（以下、判断閾値）を更新し、エッジ２０と無線ＬＡＮで通信可能な範囲に近づいた移動端末４０について、当該移動端末４０にデータを転送させるか、あるいは、その移動端末４０は見送って次の移動端末４０を待つかの選択を行う。

以下に判断閾値の求め方と使い方を説明する。なお、サーバ３０がデータ回収要求を受信してから、移動端末４０がエッジ２０と無線ＬＡＮで通信可能な距離に近づくまでの時間を「遭遇時間」と定義する。また、当該移動端末４０がエッジ２０と遭遇してから、次にサーバ３０にデータ転送（Ｓ１０７）が可能な無線ＬＡＮと接続するまでの時間、すなわち移動端末４０が転送データを保持する時間を「配達時間」と記載する。

ｉ）解析による判断閾値の導出方法
ある場所を通過する全移動端末４０について、配達時間（以下、ｘ）の累積確率分布がＦ（ｘ）で与えられている場合、判断閾値は、計算により求めることができる。なお、移動端末４０がその場所に到着する間隔（到着間隔）を平均Ｔ分とする。サーバ３０がデータ回収要求を受信してから、そのエッジ２０の近傍に現れた移動端末４０をｎ個観察し、ｎ個の中で最もｘが小さい移動端末４０の、配達時間の期待値をｇとおくと、ｇは以下のように求めることができる。

Ｆ（ｘ）は累積確率分布であるため、移動端末４０の、全移動端末の中の配達時間の順位の期待値は、移動端末４０の総数を１に正規化した場合、Ｆ（ｘ）によらず、１／（ｎ＋１）となる。すなわちｇは、Ｆ（ｇ）＝１／（ｎ＋１）の解である。Ｆ（ｘ）の逆関数をＧ（Ｆ）とおくと、移動端末４０の配達時間の期待値ｇは、Ｇ（１／（ｎ＋１））となる。同様にｎ＋１個観察すると、その中で最も短い配達時間の期待値はＧ（１／（ｎ＋２））となる。

観察する個数をｎ個から１つ増やすと、平均Ｔ分待つ必要がある。このため、
（数１）
Ｔ＜Ｇ（１／（ｎ＋１））－Ｇ（１／（ｎ＋２）） （１）
を満たす最大のｎ（以下、Ｎ）が、転送時間（遭遇時間＋配達時間）の期待値を最も短くする観察個数となる。

上記Ｎの値を用いると、移動端末４０の配達時間の最小値の期待値が、Ｇ（１／（Ｎ＋１））であり、転送時間の最小値の期待値がＮ＊Ｔ＋Ｇ（１／（Ｎ＋１））となる。よって上記２つを判断閾値（配達時間及び転送時間のどちらかが対応する判断閾値以下の場合転送）とすることで、転送時間の期待値を最小とすることができる。以下では、配達時間の判断閾値をＴｈｒＤ、転送時間の判断閾値をＴｈｒＴと置く。

なお、ｘ＝区間０～Ｍ（分）で配達時間の確率密度が一定な一様分布の場合、以下に示すように各判断閾値を厳密に求めることができる。Ｘの範囲が０～Ｍなので、Ｆ（ｘ）＝ｘ／Ｍ，Ｇ（Ｆ）＝Ｍ＊Ｆとなる。式（１）に代入すると、ｎに関する２次式である次式が得られる。
（数２）
ｎ^２＋３ｎ＋２－Ｍ／Ｔ＜０ （２）

ｎを０以上の実数に拡大して考えると、式（２）を満たす最大のｎ（Ｎ）は以下の式（３）で与えられる。
（数３）

よって、配達時間の判断閾値ＴｈｒＤ及び転送時間の判断閾値ＴｈｒＴは、以下の式により厳密に求められる。
（数４）
ＴｈｒＤ＝Ｍ／（Ｎ＋１） （４）
（数５）
ＴｈｒＴ＝ｎ＊Ｔ＋Ｍ／（Ｎ＋１） （５）

ｉｉ）サービス提供中の実測による判断閾値の導出方法
通常、Ｆ（ｘ）はアプリオリに与えられることはないため、実際に移動端末４０が各場所を通過する間隔と、配達時間の期待値を観測して、適切なｎと各判断閾値を求める必要がある。場所の粒度については、大きい方がサーバ３０の処理量が少なくなるが、同一領域内の移動端末４０とエッジ２０が確実に通信できる大きさである必要がある。このため、領域の幅は最大で無線ＬＡＮの通信距離程度とする。例えば、道沿いにエッジ２０を配置する場合、図８に示すように無線ＬＡＮの通信距離Ｒの単位で場所ａ，ｂ，ｃの領域に分割し、それぞれの領域ごとに各判断閾値を導出する。

以下に、実測結果からＮを求めるアルゴリズムを示す。なお、全移動端末について、無線ＬＡＮ経由でサーバ３０と接続を開始する時刻と切断する時刻の平均値を常時記録しておく。アルゴリズム中の配達時間の期待値は「配達時間期待値＝次回の平均接続開始時刻－端末到着時刻」として導出する。

ｎの初期値を１とする。ｎ＋ｍ個の移動端末４０が当該領域に到着するまでを１周期として、以下を計算する。
・Ｄｔ（ｎ）＝周期内の先頭からｎ個の移動端末４０の配達時間期待値の最小値。
・Ｄｔ（ｎ＋ｊ）＝周期内の先頭からｎ＋ｊ個の移動端末４０の配達時間の最小値。ここで、ｊは１≦ｊ≦ｍである。

また、期待値を取るため、ｋ個の周期ごとに、各Ｄｔ（ｎ＋ｊ）の平均をＤｔａ（ｎ＋ｊ）とし、以下の計算によりｎの値を更新する。
・正の整数を取るｈで、ｈ以下の全ての整数が式（６）を満たす最大のｈをｎに加算する。
（数６）
Ｔ＞Ｄｔａ（ｎ＋ｈ－１）－Ｄｔａ（ｎ＋ｈ） （６）
上記ｈが存在しない場合、ｎから１を減算する。

以上のアルゴリズムで、ｎ＋ｍ個単位で計算するのは、ｎが初期値１からＮにできるだけ早く収束させるためである。ｋ個の周期で、ｎは最大ｍ、大きくなることができる。累積確率分布Ｆ（ｘ）が存在する場合、Ｆ（ｘ）は単調増加なので、ｎを０以上の実数に拡張すると式（１）の解ｎは必ず存在する。このため、十分な数の測定を実施すると、ｎは式（１）の解Ｎに漸近する。

また、Ｎが求まれば、次式を用いて、配達時間の判断閾値ＴｈｒＤ及び転送時間の判断閾値ＴｈｒＴを求めることができる。
（数７）
ＴｈｒＤ＝Ｄｔａ（Ｎ） （７）
（数８）
ＴｈｒＴ＝Ｎ＊Ｔ＋Ｄｔａ（Ｎ） （８）

本実施形態のアルゴリズムでは、各場所をどの移動端末４０が通過したのか記録する必要はない。また通過する端末の数や通過頻度にも依存せず、場所ごとに、前述のｋ個の周期で測定したＤｔ（ｎ）の累積値、各ｊのＤｔ（ｎ＋ｊ）の累積値、及び、前周期までの平均Ｄｔａ（ｎ）、ｎ、Ｔのみを記録すればよい。なお、Ｄｔａ（ｎ）及びＤｔａ（ｎ＋ｊ）は、ｋ個の周期内のＤｔ（ｎ）の累積値及びＤｔ（ｎ＋ｊ）の累積値を周期数ｋで割ることで導出できる。

また、一様分布を用い本実施形態のアルゴリズムに基づきシミュレーションにより求めた値を式（３）と比較し、アルゴリズムの精度を確認した結果を図９に示す。図９では、端末の到着率ｒを０．００１から、１０の０．１乗倍ずつ大きくして１０まで変化させ、各ｒについてｍ＝ｍｉｎ（ｎ，３）、ｋ＝１００とし、１０００回試行後のｎのＥＭＡ（Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ Ｍｏｖｉｎｇ Ａｖｅｒａｇｅ）をＮとして示している。平滑化係数は０．０１とした。シミュレーションにより求めた結果と式（３）の結果は、０．００１＜ｒ＜３の範囲でほぼ一致することが確認できた。

（転送時間についての本実施形態と既存手法との比較）
また、配達時間の分布について、図１０に示す一様分布（ＵＤ）、標準分布（ＳＤ）、指数分布（ＥＤ）の３つを使用し、それぞれについてデータアップロードの転送時間を評価した。図１０に示す分布は、エッジと無線ＬＡＮで通信可能な範囲に到着する移動端末の数が１分間中に平均ｒ個のポアソン分布に従うとし、各移動端末の配達時間が平均１２時間とし、一様分布（ＵＤ）、標準分布（ＳＤ）（偏差６時間）、及び指数分布（ＥＤ）の３つの分布の何れかに従うとしたものである。なお、配達時間が取りうる値は、一様分布と標準分布では０時間以上２４時間以下、指数分布では０時間以上とした。

移動端末の到着率ｒを０．００１から、１０＾（１／１０）倍ずつ大きくして１まで変化させ、ｒの値ごとに１０万回データアップロードを実施し、その転送時間の平均値を求めた。結果を図１１に示す。

既存手法では、分布関数によらず同一な値となった。配達時間の平均値が同一なためである。なお、既存ＤＴＮの手法による転送時間の期待値Ｄ１（単位：時間）は、以下の式（９）となるが、シミュレーションの結果とほぼ同一となった。
（数９）
Ｄ１＝１／ｒ／６０＋１２ （９）

本実施形態の手法を既存手法と比較すると、転送時間は、分布関数によらず、本実施形態の方が短いことが示された。特に指数分布（ＥＤ）で大きな効果が見られた。配達時間が０時間に近い端末が多い方が、本実施形態の効果が高いと思われる。なお、ｒ＜０．００２の範囲では、本実施形態の効果が小さい。この範囲では遭遇時間が長いので、本実施形態において、殆どの場合、エッジに最初に遭遇した移動端末にデータ転送を行う。このため既存技術と差が少なくなったと思われる。０．００２＜ｒ＜１ではｒ＝１に近づくほど本実施形態の効果が大きいことを確認できた。これはｒ＝１に近づくほど遭遇時間が短くなるため、既存方式に比べ本実施形態の方が、配達時間が短い端末にデータを転送できる確率が大きくなるためである。

また、ｒ＞０．０１（１００分に１人以上が通過）の場所・時間帯であれば、本実施形態の場合平均して１２時間から１時間程度でデータの回収ができる可能性があることが分かった。なお、転送時間の偏差について比較したところ、同様に本実施形態による改善が見られた。例えば、一様分布の場合、０．０１＜ｒ＜１で、既存手法の偏差はｒによらずほぼ約７時間だったが、本実施形態ではｒ＝０．０１で約５．５時間であり、ｒ＝１に近づくと０．６時間に逓減していった。

（本実施形態における判断閾値の評価）
一様分布の場合に、本実施形態のアルゴリズムで求めたｎを０．２、０．５、１、３、５倍に変動させて、転送時間の変化を評価した結果を図１２に示す。

ｐの値によらず、本実施形態のアルゴリズムにより求めた閾値（Ｏｐｔｉｍａｌ Ｖａｌｕｅｓ）において、転送時間が最小となることを確認した。また、導出したｎが最適値の３倍又は１／２倍でも、転送時間に大きな変化がないことが分かった。図９の評価では、サーバが場所ごとの判断閾値の学習を開始してから２週間程度で、最適なｎの５０％値を学習できることを確認している。したがって、学習開始後数週間以上経過すれば、転送時間をほぼ最小にできると思われる。以上より、本実施形態の有効性を確認することができた。

本開示は情報通信産業に適用することができる。

１０：マシン
２０：エッジ
３０：サーバ
４０：移動端末
５１：インターネット
５２：ＬＰＷＡ網
５３：ＬＴＥ網
５４：無線ＬＡＮ網

Claims (7)

1. 無線ＬＡＮの基地局機能を有するエッジ装置がサーバ装置へデータのアップロードを行うデータ転送システムであって、
   エッジ装置とサーバ装置とがＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）ネットワークで接続され、
   エッジ装置は、ＬＰＷＡネットワークの許容量を超えるデータ量のアップロードデータが発生すると、ＬＰＷＡネットワークを用いてデータ回収要求をサーバ装置に送信し、
   サーバ装置は、前記データ回収要求を受信すると、エッジ装置の無線ＬＡＮの通信圏内に位置する又は移動する可能性のある移動端末を判定し、エッジ装置の無線ＬＡＮの通信圏内に位置する又は移動する可能性のある移動端末に転送データの転送を委託し、
   エッジ装置は、移動端末がエッジ装置の無線ＬＡＮの通信圏内に入ったときに、アップロードの対象となる転送データを移動端末に送信して当該移動端末に記憶させ、
   サーバ装置は、サーバ装置から委託を受けた移動端末がエッジ装置の無線ＬＡＮの通信圏外に位置する予め定められたデータ転送条件で通信可能な通信圏内に入ったときに、移動端末から前記転送データを受信する、
   データ転送システム。
2. 無線ＬＡＮの基地局機能を有するエッジ装置がサーバ装置からデータのダウンロードを行うデータ転送システムであって、
   エッジ装置とサーバ装置とがＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）ネットワークで接続され、
   エッジ装置は、サーバ装置からの指示を受けて起動する無線ＬＡＮの基地局機能を備え、
   サーバ装置は、ＬＰＷＡネットワークの許容量を超えるデータ量のダウンロードデータが発生すると、ＬＰＷＡネットワークを用いて、基地局機能を起動する旨の指示を当該エッジ装置へ送信し、エッジ装置に備わる無線ＬＡＮの基地局機能を起動させ、
   サーバ装置は、移動端末がエッジ装置の無線ＬＡＮの通信圏外に位置する予め定められたデータ転送条件で通信可能な通信圏内に入ったときに、ダウンロードの対象となる転送データを移動端末に送信して当該移動端末に記憶させ、
   エッジ装置は、移動端末がエッジ装置の無線ＬＡＮの通信圏内に入ったときに、移動端末に記憶されている前記転送データを当該移動端末から取得する、
   データ転送システム。
3. 前記データ転送条件は、エッジ装置の無線ＬＡＮの通信圏外の無線ＬＡＮ通信が可能であることである、
   請求項１に記載のデータ転送システム。
4. サーバ装置は、エッジ装置の無線ＬＡＮの通信圏内に位置する又は移動する可能性のある移動端末が複数存在する場合、複数の移動端末のうちの特定の移動端末にデータ転送を依頼し、
   前記特定の端末は、エッジ装置の無線ＬＡＮの通信圏に移動するまでの遭遇時間及び移動端末が前記転送データを保持する配達時間を考慮した統計的な手法を用いて定められる、
   請求項１に記載のデータ転送システム。
5. エッジ装置は、サーバ装置からの指示を受けて起動する無線ＬＡＮの基地局機能を備え、
   サーバ装置は、前記データ回収要求をエッジ装置から受信すると、ＬＰＷＡネットワークを用いて、無線ＬＡＮの基地局機能を起動する旨の指示を当該エッジ装置へ送信し、
   エッジ装置に備わる無線ＬＡＮの基地局機能を起動させる、
   請求項１に記載のデータ転送システム。
6. 無線ＬＡＮの基地局機能を有するエッジ装置がサーバ装置へデータのアップロードを行うデータ転送方法であって、
   エッジ装置とサーバ装置とがＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）ネットワークで接続され、
   エッジ装置は、ＬＰＷＡネットワークの許容量を超えるデータ量のアップロードデータが発生すると、ＬＰＷＡネットワークを用いてデータ回収要求をサーバ装置に送信し、
   サーバ装置は、前記データ回収要求を受信すると、エッジ装置の無線ＬＡＮの通信圏内に位置する又は移動する可能性のある移動端末を判定し、エッジ装置の無線ＬＡＮの通信圏内に位置する又は移動する可能性のある移動端末に転送データの転送を委託し、
   移動端末がエッジ装置の無線ＬＡＮの通信圏内に入ったときに、エッジ装置が、アップロードの対象となる転送データを移動端末に送信して当該移動端末に記憶させ、
   移動端末がエッジ装置の無線ＬＡＮの通信圏外に位置する予め定められたデータ転送条件で通信可能な通信圏内に入ったときに、サーバ装置が、サーバ装置から委託を受けた移動端末から前記転送データを受信する、
   データ転送方法。
7. 無線ＬＡＮの基地局機能を有するエッジ装置がサーバ装置からデータのダウンロードを行うデータ転送方法であって、
   エッジ装置とサーバ装置とがＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）ネットワークで接続され、
   エッジ装置は、サーバ装置からの指示を受けて起動する無線ＬＡＮの基地局機能を備え、
   サーバ装置は、ＬＰＷＡネットワークの許容量を超えるデータ量のダウンロードデータが発生すると、ＬＰＷＡネットワークを用いて、基地局機能を起動する旨の指示を当該エッジ装置へ送信し、エッジ装置に備わる無線ＬＡＮの基地局機能を起動させ、
   移動端末がエッジ装置の無線ＬＡＮの通信圏外に位置する予め定められたデータ転送条件で通信可能な通信圏内に入ったときに、サーバ装置が、ダウンロードの対象となる転送データを移動端末に送信して当該移動端末に記憶させ、
   移動端末がエッジ装置の無線ＬＡＮの通信圏内に入ったときに、エッジ装置が、移動端末に記憶されている前記転送データを当該移動端末から取得する、
   データ転送方法。

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