WO2024122011A1 - データ収集システム - Google Patents

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WO2024122011A1
WO2024122011A1 PCT/JP2022/045216 JP2022045216W WO2024122011A1 WO 2024122011 A1 WO2024122011 A1 WO 2024122011A1 JP 2022045216 W JP2022045216 W JP 2022045216W WO 2024122011 A1 WO2024122011 A1 WO 2024122011A1
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network device
terminal
metadata
mobile network
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真也 玉置
友宏 谷口
亮太 椎名
Original Assignee
日本電信電話株式会社
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  • This disclosure relates to sensing data collection in the Internet of Things (IoT).
  • IoT Internet of Things
  • Non-Patent Document 1 reports a method that uses LLDP (Link Layer Discovery Protocol, see Non-Patent Document 3 for example).
  • Non-Patent Document 2 data related to the sensing data
  • metadata data related to the sensing data
  • the purpose of this disclosure is to make it possible to collect data at low cost from sensor terminals that are distributed over a wide area.
  • the data collection system of the present disclosure is a data collection system that collects data from multiple terminals, and includes the terminal of the present disclosure and the mobile network device of the present disclosure.
  • the terminal and the mobile network device of the present disclosure execute the data collection method of the present disclosure.
  • the terminal when the terminal receives a wake-up signal from a mobile network device to wake it up from a sleep state, it wakes up, uses the extension area of the layer 2 communications protocol to transmit pre-configured information to the mobile network device, and returns to a sleep state after transmitting the pre-configured information.
  • the mobile network device distributes a wake-up signal that wakes up a terminal from a sleep state, and receives a layer 2 communication frame from the terminal that has been woken up by the wake-up signal.
  • the present disclosure uses layer 2 communication frames, there is no need to establish a wireless communication connection. Therefore, even a moving mobile network device can collect pre-set information. Therefore, the present disclosure can collect data at low cost from sensor terminals that are widely distributed, without the need to build an excessively large network (mobile, local 5G, wired, etc.).
  • the wake-up signal may be an analog signal that can be detected by the device when in sleep mode.
  • the analog signal may be at least one of sound, vibration, light, and radio waves.
  • the wake-up signal may also be a wireless signal conforming to IEEE 802.11ba.
  • the pre-set information may also include at least one of a presence notification, a status notification, and an abnormality notification of the device itself.
  • This disclosure makes it possible to collect data at low cost from sensor terminals that are distributed over a wide area.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a data collection system according to the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a terminal of a data collection system according to the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a management node of a data collection system according to the present disclosure.
  • 1 is a diagram illustrating a frame transmitted from a terminal to a management node.
  • FIG. 1 is an example of an arrangement of terminals according to the present disclosure. 1 illustrates an example of a system configuration according to the present disclosure. 13 shows an example of the operation of the sensor terminal. 1 illustrates an example of the operation of a data collection system according to the present disclosure.
  • the data collection system 301 is a data collection system that performs communication from a terminal 11 to a network device 12 by utilizing an extension area of a standardized communication protocol (such as LLDP, HTIP, or IEEE802.11),
  • the terminal 11 stores the sensing data detected by the sensor device in an area of the frame defined by the communication protocol, which is different from the area for storing the metadata, and transmits the data to the network device 12.
  • the network device 12 transfers the frame to the management node 13,
  • the management node 13 is characterized in that it associates the sensing data with the metadata and stores them based on information for identifying the terminal 11 that is written in the frame.
  • the data collection network 15 is a network that connects the terminals 11 that exist within a specific range to the management node 13.
  • the data collection network 15 is, for example, a local area network (LAN), a field area network (FAN), an IoT area network, etc.
  • LAN local area network
  • FAN field area network
  • IoT area network IoT area network
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the terminal 11.
  • the terminal 11 is, for example, an IoT sensor terminal that senses an observation target and generates sensing data.
  • the terminal 11 includes a sensor device 11a, a sensing data storage processing unit 11b, a device information storage processing unit 11c, a communication protocol operation unit 11d1 , metadata detection units ( 11e1 , 11e2 , 11e3 , ...), and a metadata storage processing unit 11f.
  • the sensor device 11a senses an object to be observed and acquires sensing data (main data).
  • the sensing data may be, for example, temperature, images, acceleration, sound, light, CO2, etc.
  • the device information storage processing unit 11c collects device information of the observed target (e.g., the device manufacturer name, model name, model number, etc.) and stores the information in a specified position of the frame (an area that can be used for unique purposes, such as an "extension area” or "optional area” specified by the protocol).
  • the sensing data storage processing unit 11b stores the sensing data from the sensor device 11a in a specified position of the frame (such as the payload portion defined by the protocol).
  • the sensing data storage processing unit 11b may process the sensing data before storing it in the frame, for example by converting it into a shortened code and storing it, or by splitting it into multiple frames and storing them (fragmentation), so that it conforms to the format/restrictions of the frame's unique extension area.
  • the sensing data storage processing unit 11b can arbitrarily set the timing for storing the sensing data in the frame.
  • the storage timing can be each time the sensing data is updated, or the sensing data can be stored not sequentially but after it has been accumulated for a certain period of time.
  • the sensing data storage processing unit 11b can store a record (log) of the sensing data or the results of specific calculations/statistical processing in the frame.
  • the type of sensing data stored in the frame and the storage timing may be fixed or variable.
  • the type of sensing data and the storage timing may be dynamically changed by the judgment of the terminal 11 itself or an instruction from the management node 13.
  • the frame transmission period may be fixed or variable.
  • the frame transmission period may be dynamically changed based on the judgment of the terminal 11 itself or an instruction from the management node 13.
  • the metadata detection unit 11e acquires information (metadata) other than device information.
  • Information other than device information is, for example, location information of the detection target, time information, person, object, or event information, and other information.
  • the present invention does not limit the information other than device information to these.
  • the metadata detection unit 11e has a location information detection unit 11e 1 , a time detection unit 11e 2 , a person, object, or event detection unit 11e 3 , and other detection units.
  • the location information detection unit 11e 1 is, for example, a GPS, an acceleration sensor, a gyro sensor, or an RSSI receiver for Wi-Fi signals, BLE (Bluetooth Low Energy) beacon signals, etc.
  • the location metadata detected by the location information detection unit 11e 1 is information about a location acquired from a GPS signal, a BLE beacon signal, radio wave information of wireless communication, radio wave information of non-communication (television, radio, radio clock, other noise, etc.), power information, visible light information, sound wave information, vibration information, acceleration information, or other location metadata source.
  • the time detection unit 11e2 is, for example, an information receiver from GPS or NTP (Network Time Protocol).
  • the time metadata detected by the time detection unit 11e2 is information about time acquired from a GPS signal, information from the NTP, or other time metadata sources.
  • the person, object, and event detection unit 11e 3 is a receiver that receives, for example, information from a BLE beacon (carried by a person), a smartphone carried by a person, or information from image analysis results.
  • the person, object, or event metadata detected by the person, object, and event detection unit 11e 3 is information about a person, object, or event obtained from a BLE beacon carried by a person, information from a smartphone carried by a person, information from image analysis results, or other current event metadata sources.
  • Other metadata detected by the detection unit includes information regarding the network configuration of the data collection network 15.
  • the metadata detection unit 11e may detect all of the multiple detection targets, or may detect any one of them.
  • the metadata storage processing unit 11f stores the data detected by the metadata detection unit 11e as metadata in an extension area or option area in the frame set by the communication protocol.
  • the metadata storage processing unit 11f can store metadata in the control system frame of an IEEE 804.11 wireless LAN.
  • various metadata are stored in the "Vendor Specific” area, which is an extension area of a Probe Request frame.
  • various metadata are stored in the "Vendor Specific” area, which is an extension area of a Probe Response frame.
  • the metadata storage processing unit 11f may process the metadata before storing it in the frame, for example by converting it into a shortened code and storing it, or by splitting it and storing it in multiple frames (fragmentation), so that it conforms to the format/restrictions of the frame's unique extension area.
  • the metadata storage processing unit 11f can arbitrarily set the timing for storing metadata in a frame.
  • the storage timing can be each time the metadata is updated, or the metadata can be stored not sequentially but after it has been accumulated for a certain period of time.
  • the metadata storage processing unit 11f can store a record (log) of the metadata or the results of specific calculations/statistical processing in the frame.
  • the type of metadata stored in the frame and the storage timing may be fixed or variable.
  • the type of metadata and the storage timing may be dynamically changed at the discretion of the terminal 11 itself or in response to an instruction from the management node 13.
  • the communication protocol operation unit 11d 1 transmits a frame in which sensing data and device information are stored in a predetermined area and metadata is stored in an extension area or an option area to the network device 12 using a lightweight and standardized communication protocol such as LLDP or HTIP (Home network Topology Identifying Protocol).
  • the communication protocol of the frame in which the sensing data is stored and the communication protocol of the frame in which the device information is stored may be the same or different.
  • the metadata storage processing unit 11f may store the metadata in a frame of one of the communication protocols (a frame in which the sensing data is stored or a frame in which the device information is stored) or in a frame of both communication protocols (a frame in which the sensing data is stored and a frame in which the device information is stored).
  • the terminal 11 also has a function of operating according to instructions from the management node 13, etc. Specifically, the terminal 11 has an instruction interpretation unit 11g, and when the terminal itself changes the BLE beacon signal or metadata information (information to be transmitted, radio wave intensity, transmission frequency, etc.) according to instructions from the management node 13, the terminal transmits the information to the outside.
  • the terminal 11 When transmitting information using the same protocol as communication with the network device 12, the terminal 11 operates the communication protocol operation unit 11d1.
  • the terminal 11 When transmitting information using a protocol different from that for communication with the network device 12, the terminal 11 has a communication protocol operation unit 11d2 in addition to the communication protocol operation unit 11d1, and operates the communication protocol operation unit 11d2 .
  • the terminal 11 itself is a beacon signal source for other terminals to grasp metadata.
  • the terminal 11 may be a beacon signal source for identifying location metadata, or a beacon terminal carried by a worker to identify nearby people.
  • the network device 12 is, for example, a network switch, a wireless access point, a wireless repeater, etc.
  • the network device 12 sends the frames uploaded from the lower data collection network 15 to the management node 13 as is.
  • the network device 12 may have a metadata processing section (metadata detection section 11e and metadata storage processing section 11f) that the terminal 11 has. Even if the network device 12 does not have the sensor device 11a, the network device 12 can add metadata such as its own unique information such as its own MAC address and a connection port to a frame sent from the terminal 11 and transfer it to the management node 13, or send it to the management node 13 with its own identifier, etc.
  • the network device 12 has a metadata processing section, it becomes possible to grasp the logical connection from the management node 13 to the terminal 11, and a more accurate logical/physical network management map can be created. In other words, even if the network device 12 is a network switch (switching hub) or a wireless repeater that does not have layer 3 or higher functions, this technology operates at layer 2, making it possible to manage and understand the connections between network devices, including the network device 12.
  • FIG. 3 is a diagram explaining the management node 13.
  • the management node 13 has a communication protocol operation unit 13a, an information processing unit 13b, and an information storage unit 13c.
  • the management node 13 extracts information from frames passed from the network device 12, stores it, and provides it for analysis.
  • the management node 13 is characterized by having the function of storing combinations of two or more pieces of collected information in the information storage unit 13c.
  • the communication protocol operation unit 13a receives frames in which sensing data and metadata are stored from the terminal 11 and the network device 12.
  • the information processing unit 12b extracts the following sensing data, device information, and metadata from the received frames, and organizes them in the information storage unit 13c based on information that identifies the individual terminal 11 (e.g., MAC address).
  • the management node 13 refers to metadata related to a location and stores the main data acquired at the same location or within a certain area in the format of [location metadata, main data]. [supplement] Further details on location metadata. Like GPS information, there are cases where the information has become direct location metadata at the time of sensing by the terminal 11.
  • FIG. 4 is a diagram explaining a frame 41 transmitted from the terminal 11 to the management node 13.
  • the network device 12 is not shown in FIG. 4.
  • the frame 41 is a layer 2 communication frame such as an Ethernet (registered trademark) frame or a Wi-Fi communication frame.
  • the frame 41 is composed of a logical identifier 41a of the communication device such as a MAC address, a source and destination identifier 41b such as an IP address, an area 41c in which sensing data such as temperature and images are stored, and an extension area 41d in which metadata is stored.
  • the identifier 41b and area 41c form a layer 3 communication packet.
  • the management node 13 for example, links the MAC address of the logical identifier 41a with the location metadata of the extension area 41d to [MAC address, location metadata], and links the MAC address of the logical identifier 41a with the installer metadata of the extension area 41d to [MAC address, installer metadata], and organizes them in the information storage unit 13c.
  • the data collection system 301 can acquire network configuration information, device information, sensing data, and metadata of terminals and devices using a communication protocol that does not require high performance.
  • (Embodiment 2) 5 is an example of the arrangement of terminals according to the present embodiment.
  • a plurality of sensor terminals 11S are distributed over a wide area.
  • they are distributed over an area that cannot be covered by fixed access points, which are fixed network devices, such as areas scattered in mountainous regions.
  • the area in which the sensor terminals 11S of the present disclosure are distributed is not limited to mountainous regions, and may be any area, such as on railway tracks.
  • FIG. 6 shows an example of the system configuration of this embodiment.
  • the data collection system of this embodiment includes multiple sensor terminals 11S and a mobile access point 12M, which is a mobile network device, and executes the data collection method of this embodiment.
  • the means of transportation for the mobile access point 12M can be any means capable of moving to a position where layer 2 communication with each sensor terminal 11S is possible, and may be a means that travels on the ground or a means that can navigate in the air, on the sea, or under the sea.
  • the data collection method of this embodiment is a data collection method for collecting data from a plurality of sensor terminals 11S
  • the mobile access point 12M distributes a wake-up signal for waking up the multiple sensor terminals 11S from a sleep state
  • the sensor terminal 11S that has received the wake-up signal among the plurality of sensor terminals 11S transmits preset information to the mobile access point 12M by using an extension area of the layer 2 communication protocol
  • the mobile access point 12M receives layer 2 communication frames transmitted from a plurality of sensor terminals 11S.
  • the sensor terminals 11S are distributed over a wide area, power management is difficult. Therefore, due to power supply issues, it is required that the sensor terminals 11S are usually in a sleep state. In a system in which the sensor terminals 11S are woken up from sleep and randomly send data/metadata, waste of power occurs in the sensor terminals 11S when there is no mobile access point 12M nearby. Therefore, each sensor terminal 11S is woken up from sleep when it is triggered by the approach of a mobile access point 12M.
  • FIG. 7 shows an example of the operation of the sensor terminal 11S.
  • the sensor terminal 11S receives a wake-up signal from the mobile access point 12M (S10), it wakes up from sleep (S11), transmits (broadcasts) preset information (S12), and goes to sleep again (S13). By repeating this cycle, the sensor terminal 11 can send out necessary information while saving power.
  • step S11 the approach of the mobile access point 12M in each sensor terminal 11S can be detected using any analog signal that can be detected by the sensor device (reference numeral 11a in FIG. 2) and metadata detection unit (reference numeral 11e in FIG. 2) provided in each sensor terminal 11S.
  • the analog signal can be anything that can be detected even when the sensor terminal 11S is in a sleep state, such as sound, vibration, light, or wireless radio waves.
  • the transmission of the preset information in step S12 uses a layer 2 communication frame, such as an Ethernet (registered trademark) frame or a Wi-Fi communication frame, as shown in FIG. 4.
  • the sensor terminal 11S stores the information to be transmitted in the expansion area 41d shown in FIG. 4.
  • information from each sensor terminal 11S that is distributed over a wide area can be efficiently collected while moving at high speed.
  • Figure 8 shows an example of the operation of the data collection system. While moving and navigating, the mobile access point 12M distributes to each sensor terminal 11S an activation signal that enables each sensor terminal 11S to detect the approach of the mobile access point 12M.
  • the activation signal may be distributed periodically, or may be transmitted when the presence of a terminal is recognized based on image analysis results, etc.
  • the activation signal is a broadcast signal distributed to unspecified sensor terminals 11S, and may be an analog signal or a wireless activation signal defined by a protocol such as a wireless signal conforming to IEEE802.11ba.
  • the wake-up instruction unit 11i issues a wake-up instruction and a metadata transmission instruction. This causes each sensor terminal 11S to transition from a sleep state to an active state.
  • the communication protocol operation unit 11d 3 transmits preset information to the mobile access point 12M using the extension area of the layer 2 communication protocol.
  • This embodiment uses a layer 2 communication protocol, so there is no need for a connection with the communication destination or authentication. Therefore, each sensor terminal 11S can send metadata immediately after startup.
  • the information transmitted from the sensor terminal 11S does not include sensing data, but is limited to information that specifies the amount of data that the mobile access point 12M can receive.
  • examples of the preset information transmitted by the sensor terminal 11S include the "presence notification” or “status notification” of the sensor terminal 11S, an "abnormality notification” that notifies of an abnormality in the sensor terminal 11S, and any data or metadata that can be acquired by the sensor terminal 11S.
  • this embodiment can efficiently collect data even from a fast-moving mobile access point 12M by collecting data using the low-layer communication protocol extension area.
  • the preset information transmitted by the sensor terminal 11S may be information for temporarily anchoring and requesting data collection.
  • the communication protocol operation unit 11d 1 can transmit the sensing data to the mobile access point 12M.
  • This embodiment uses a layer 2 communication protocol, so the mobile access point 12M can quickly receive metadata sent with low latency from each sensor terminal 11S while moving or navigating. Therefore, this embodiment makes it possible to collect data at low cost from sensor terminals 11S that are distributed over a wide area.
  • the above-mentioned sensor terminal 11S and mobile access point 12M can also be realized by a computer and a program, and the program can be recorded on a recording medium or provided via a network.
  • Sensor terminal 11a Sensor device 11b: Sensing data storage unit 11c: Equipment information storage unit 11d: Protocol operation unit 11e: Metadata detection unit 11h: Analog signal receiving unit 11i: Start instruction unit 12: Data collection unit 12a: Protocol operation unit 12b: Collection data processing unit 12c: Data batch transmission unit 13: Data analysis unit 15: Data collection network 301, 302: Data collection system

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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本開示は、広域分散配備されたセンサー端末から低コストでデータを収集可能にすることを目的とする。 本開示は、複数の端末からデータを収集するデータ収集システムであって、前記複数の端末をスリープ状態から起動させる起動信号を配信し、前記複数の端末から送信されたレイヤ2通信フレームを受信する移動型ネットワーク装置と、前記複数の端末は、起動信号を受信すると、レイヤ2の通信プロトコルの拡張領域を利用して、予め設定された情報を前記移動型ネットワーク装置に送信することを特徴とするデータ収集システムである。

Description

データ収集システム
 本開示は、IoT(Internet of Things)におけるセンシングデータ収集に関する。
 標準規格化されており、かつ、高い性能を要求しない軽量の通信プロトコルで、端末や機器のネットワーク構成情報や機器情報を取得する。例えば、非特許文献1では、LLDP(Link Layer Discovery Protocol、例えば非特許文献3を参照。)を用いた方法が報告されている。
 IoTにおいては、数多くのセンサー端末をネットワーク接続し、それらが生成するデータ(センシングデータ)を収集する必要がある。また、IoTにおけるデータ活用においては、センサー端末が生成するセンシングデータそのものだけではなく、メタデータと呼ばれる、センシングデータに関するデータの重要性が報告されており(非特許文献2など)、センシングデータとメタデータを合わせて取得且つ流通させることで、利用者がセンシングデータを安全かつ容易に活用することが期待されている。例えば、非特許文献1に開示されるLLDPを利用すれば、経済的なシステム構成で、センシングデータに関するメーカ名や型番などのメタデータ(機器情報)を収集できる。
美原 義行、山崎 毅文、岡本 学、佐藤 敦、「ホームネットワークマップ特定プロトコルHTIPの設計と診断ツールへの適用」、情報処理学会論文誌 コンシューマ・デバイス&システム、Vol.2、 No.3、 pp.34-45、Dec. 2012. 小田 利彦、今井 紘、内藤 丈嗣、竹林 一、「センシングデータ流通市場におけるメタデータの定義・生成・活用の一方式」、2018年度人工知能学会全国大会(第32回)、June 2012. IEEE Std 802.1AB-2016, "IEEE Standard for Local and metropolitan area networks-Station and Media Access Control Connectivity Discovery" IEEE Std 802.11TM-2016 P.708(Probe Reqest)、P.712(Probe Response)
 センサ端末を広域に分散配備し、必要な時(異常発生時等)のみ、各センサ端末からデータを収集できれば、多種多様な分析が可能になる。しかし、広域をカバーできる無線通信システムを構築するためには、有線通信システムを敷設する必要があるため、構築及びその維持のコストが高い問題がある。
 そこで、本開示は、広域分散配備されたセンサ端末から低コストでデータを収集可能にすることを目的とする。
 本開示のデータ収集システムは、複数の端末からデータを収集するデータ収集システムであって、本開示の端末と、本開示の移動型ネットワーク装置と、を備える。本開示の端末及び移動型ネットワーク装置は、本開示のデータ収集方法を実行する。
 具体的には、端末は、スリープ状態から起動させる起動信号を移動型ネットワーク装置から受信すると、起動し、レイヤ2の通信プロトコルの拡張領域を利用して、予め設定された情報を前記移動型ネットワーク装置に送信し、前記予め設定された情報の送信後、スリープ状態に戻る。
 具体的には、移動型ネットワーク装置は、端末をスリープ状態から起動させる起動信号を配信し、前記起動信号によって起動した端末から、レイヤ2通信フレームを受信する。
 本開示は、レイヤ2通信フレームを用いるため、無線通信コネクションを確立する必要がない。このため、移動する移動型ネットワーク装置であっても、予め設定された情報を収集することができる。このため、本開示は、過大なネットワーク構築(モバイル、ローカル5G、有線、etc…)をすることなく、広域分散配備されたセンサー端末から低コストでデータを収集することができる。
 ここで、前記起動信号は、スリープ時の端末が検出可能なアナログ信号であってもよい。前記アナログ信号が、音、振動、光、及び無線電波の少なくともいずれかであってもよい。
 また、前記起動信号は、IEEE802.11baに準拠する無線信号であってもよい。
 また、前記予め設定された情報は、自装置の、存在通知、状態通知、及び異常通知の少なくともいずれかを含んでいてもよい。
 なお、上記各開示は、可能な限り組み合わせることができる。
 本開示は、広域分散配備されたセンサー端末から低コストでデータを収集可能にすることができる。
本開示に係るデータ収集システムを説明する図である。 本開示に係るデータ収集システムの端末を説明する図である。 本開示に係るデータ収集システムの管理ノードを説明する図である。 端末から管理ノードへ送信されるフレームを説明する図である。 本開示に係る端末の配置例である。 本開示に係るシステム構成例である。 センサ端末の動作の一例を示す。 本開示に係るデータ収集システムの動作の一例を示す。
 添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。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。
(実施形態1)
 本実施形態では、データ収集システムの基本構成を説明する。
 図1は、本実施形態のデータ収集システム301を説明する図である。データ収集システム301は、端末11からネットワーク装置12への通信を標準規格化された通信プロトコル(LLDPやHTIP、IEEE802.11、等)の拡張領域を活用して行うデータ収集システムであって、
 端末11は、センサーデバイスが検出したセンシングデータを、前記通信プロトコルで規定されるフレーム内の、メタデータを格納する領域とは異なる領域に格納し、ネットワーク装置12へ送出し、
 ネットワーク装置12は、前記フレームを管理ノード13へ転送し、
 管理ノード13は、前記フレームに記載される端末11を識別する情報に基づいて、前記センシングデータと前記メタデータとを関連付けて保管する
ことを特徴とする。
 データ収集ネットワーク15は、特定の範囲に存在する端末11と管理ノード13とを接続するネットワークである。データ収集ネットワーク15は、例えば、ローカルエリアネットワーク(LAN)、フィールドエリアネットワーク(FAN)、IoTエリアネットワークなどである。同じデータ収集ネットワーク15内に、単一種類の端末11が複数存在する場合と、複数種類の端末11が存在する場合がある。
 図2は、端末11を説明する図である。
 端末11は、例えば、IoTセンサー端末であり、観測対象に関するセンシングを行い、センシングデータを生成する。端末11は、センサーデバイス11a、センシングデータ格納処理部11b、機器情報格納処理部11c、通信プロトコル動作部11d、メタデータ検出部(11e、11e、11e、・・・)、及びメタデータ格納処理部11fを有する。
 センサーデバイス11aは、観測対象に関するセンシングを行い、センシングデータ(主データ)を取得する。センシングデータは、例えば、温度、画像、加速度、音、光、CO2等である。
 機器情報格納処理部11cは、観測対象の機器情報(例えば、機器のメーカ名、機種名、型番等)を収集し、フレームの所定位置(プロトコルで規定される“拡張領域”や“オプション領域”等の独自用途で使用可能な領域)に当該情報を格納する。
 センシングデータ格納処理部11bは、センサーデバイス11aからのセンシングデータをフレームの所定位置(プロトコルで規定されるペイロード部分など)に格納する。センシングデータ格納処理部11bは、フレームの独自拡張領域の様式/制限に適合するように、センシングデータを、ある短縮コードに変換して格納したり、分割して複数フレームに分けて格納(フラグメンテーション)するなど、加工した後にフレームに格納してもよい。
 センシングデータ格納処理部11bは、センシングデータをフレームに格納する格納タイミングを任意に設定することができる。例えば、当該格納タイミングをセンシングデータ更新の都度とすることもできるし、センシングデータを逐次格納ではなく一定期間蓄積したタイミングで格納してもよい。また、センシングデータ格納処理部11bは、センシングデータを一定期間蓄積した場合、その記録(ログ)や、特定の計算/統計処理をした結果をフレームに格納してもよい。
 フレームに格納するセンシングデータの種別や格納タイミングは固定されていても変動してもよい。端末11自身の判断、管理ノード13からの指示でセンシングデータの種別や格納タイミングを動的に変更してもよい。
 また、フレームの送信周期も固定されていてもよいし変動してもよい。端末11自身の判断、管理ノード13からの指示でフレームの送信周期を動的に変更してもよい。
 メタデータ検出部11eは、機器情報以外の情報(メタデータ)を取得する。機器情報以外の情報とは、例えば、検出対象の位置情報、時刻情報、人、モノ、又は出来事情報、及びその他情報である。ただし、本発明は機器情報以外の情報をこれらに限定しない。メタデータ検出部11eは、これらの情報を取得するために、位置情報検出部11e、時刻検出部11e、人、モノ、出来事検出部11e、及びその他の検出部を有する。
 位置情報検出部11eは、例えば、GPS、加速度センサ、ジャイロセンサ、あるいはWi-Fi信号やBLE(Bluetooth Low Energy)ビーコン信号などのRSSI受信器である。そして、位置情報検出部11eが検出する場所メタデータは、GPS信号、BLEビーコン信号、無線通信の電波情報、非通信の電波情報(テレビ、ラジオ、電波時計、その他ノイズ等)、電力情報、可視光情報、音波情報、振動情報、加速度情報、その他の場所メタデータ源から取得した位置に関する情報である。
 時刻検出部11eは、例えば、GPS、NTP(Network Time Protocol)からの情報受信器である。そして、時刻検出部11eが検出する時刻メタデータは、GPS信号、NTPからの情報、その他の時刻メタデータ源から取得した時刻に関する情報である。
 人、モノ、出来事検出部11eは、例えば、BLEビーコン(人に所持させる)、人が所持しているスマートフォンからの情報や画像解析結果からの情報を受信する受信器である。人、モノ、出来事検出部11eが検出する人、モノ、又は出来事メタデータは、人に所持させたBLEビーコン、人が所持しているスマートフォンからの情報、画像解析結果からの情報、その他の時事メタデータ源から取得した人、モノ、又は出来事に関する情報である。
 その他の検出部が検出するメタデータとしては、データ収集ネットワーク15のネットワーク構成に関する情報などがある。
 なお、メタデータ検出部11eは、複数の検出対象のうち全てを検出してもよいし、任意の1つを検出してもよい。
 メタデータ格納処理部11fは、メタデータ検出部11eが検出したデータをメタデータとして通信プロトコルで設定されているフレーム内の拡張領域又はオプション領域に格納する。例えば、メタデータ格納処理部11fは、IEEE804.11無線LANの制御系フレームにメタデータを格納することができる。具体的には、Probe Request(プローブ要求)フレームの拡張領域である“Vendor Specific”領域に、各種メタデータを格納する。あるいは、Probe Response(プローブ応答)フレームの拡張領域である“Vendor Specific”領域に、各種メタデータを格納する。
 メタデータ格納処理部11fは、フレームの独自拡張領域の様式/制限に適合するように、メタデータを、ある短縮コードに変換して格納したり、分割して複数フレームに分けて格納(フラグメンテーション)するなど、加工した後にフレームに格納してもよい。
 メタデータ格納処理部11fは、メタデータをフレームに格納する格納タイミングを任意に設定することができる。例えば、当該格納タイミングをメタデータ更新の都度とすることもできるし、メタデータを逐次格納ではなく一定期間蓄積したタイミングで格納してもよい。また、メタデータ格納処理部11fは、メタデータを一定期間蓄積した場合、その記録(ログ)や、特定の計算/統計処理をした結果をフレームに格納してもよい。
 フレームに格納するメタデータの種別や格納タイミングは固定されていても変動してもよい。端末11自身の判断、管理ノード13からの指示でメタデータの種別や格納タイミングを動的に変更してもよい。
 通信プロトコル動作部11dは、所定領域にセンシングデータや機器情報が格納され、拡張領域又はオプション領域にメタデータが格納されたフレームを、例えば、LLDPもしくはHTIP(Home network Topology Identifying Protocol)のような軽量で標準規格化された通信プロトコルを用いてネットワーク装置12へ送信する。なお、センシングデータが格納されたフレームの通信プロトコルと、機器情報が格納されたフレームの通信プロトコルとは、同一であっても異なっていてもよい。後者の場合、メタデータ格納処理部11fは、メタデータをいずれか1つの通信プロトコルのフレーム(センシングデータが格納されたフレーム又は機器情報が格納されたフレーム)に格納してもよいし、両方の通信プロトコルのフレーム(センシングデータが格納されたフレーム及び機器情報が格納されたフレーム)に格納してもよい。
 さらに、端末11は、管理ノード13等からの指示に従って動作する機能も持つ。具体的には、端末11は、指示解釈部11gを有し、管理ノード13からの指示に従って、端末自身が発信するBLEビーコン信号やメタデータ情報(発信する情報、電波強度、送出頻度等)を変化させる場合、その情報を外部に情報発信する。ネットワーク装置12との通信と同じプロトコルで情報発信する場合、通信プロトコル動作部11dを動作させる。ネットワーク装置12との通信と異なるプロトコルで情報発信する場合、通信プロトコル動作部11dの他に通信プロトコル動作部11dを備え、通信プロトコル動作部11dを動作させる。
 なお、端末11自体が、他の端末がメタデータを把握する為のビーコン信号源である場合も含む。例えば、端末11は、場所メタデータを識別する為のビーコン信号源であってもよいし、近接した人を識別する為に作業者に所持させるビーコン端末であってもよい。
 ネットワーク装置12は、例えば、ネットワークスイッチ、無線アクセスポイント、無線リピータ等の装置である。ネットワーク装置12は、下位のデータ収集ネットワーク15からアップロードされたフレーム群をそのまま管理ノード13へ送出する。
 ここで、ネットワーク装置12は、端末11が有するメタデータの処理部分(メタデータ検出部11e及びメタデータ格納処理部11f)を有していてもよい。ネットワーク装置12は、センサデバイス11aを持たない場合も、端末11から送られてきたフレームに、自身のMACアドレス等の固有情報、接続ポート等のメタデータを追加で付与し、管理ノード13へ転送することができるか、または自身の識別子等も加えて管理ノード13へ送出する。
 ネットワーク装置12がメタデータの処理部分を有せば、管理ノード13から端末11までの論理的なつながりを把握可能となり、より正確な論理的/物理的なネットワーク管理マップを作成することができる。
 つまり、ネットワーク装置12がレイヤ3以上の機能を持たないネットワークスイッチ(スイッチングハブ)や無線リピータ等であっても、本技術はレイヤ2で行うため、ネットワーク装置12も含めたネットワーク機器のつながりを管理/把握できるようになる。
 図3は、管理ノード13を説明する図である。管理ノード13は、通信プロトコル動作部13a、情報処理部13b及び情報格納部13cを有する。管理ノード13は、ネットワーク装置12から渡されたフレームから情報を取り出して保管し、分析に供する。特に、管理ノード13は、収集した2以上の情報の組み合わせを情報格納部13cに格納する機能を持つことが特徴である。
 通信プロトコル動作部13aは、端末11やネットワーク装置12からのセンシングデータやメタデータが格納されたフレームを受信する。情報処理部12bは、受信したフレームから以下のようなセンシングデータ、機器情報、及びメタデータを取り出し、これらを端末11の個体を識別する情報(例:MACアドレス)を基に情報格納部13cに整理する。
(1)端末の物理的な情報(筐体の特長、画像情報、貼られたラベルの情報、作業者が指をさしている対象、作業者の視線の対象、等の情報)
(2)論理ネットワーク上の端末の識別子(MACアドレス、UUID等)
(3)主データ(温度、画像、加速度、音、光、CO2等のセンシングデータ)
(4)各種メタデータ(場所、時刻、人、モノ、出来事等のデータ)
 例えば、管理ノード13は、場所に関するメタデータを参照し、同一場所あるいはある領域内で取得された主データを[場所メタデータ、主データ]という形式で保管する。
[補足]
 場所メタデータについて補足する。
 GPS情報のように、端末11でセンシングされた時点で直接的な場所メタデータとなっている場合もある。一方、BLEビーコンからの信号、可視光、あるいは音情報のように、端末11でセンシングされてメタデータとして送出される時点では場所情報かどうかは確定されておらず、管理ノード13が当該メタデータを場所メタデータとして認識/把握する場合もある。
[補足終了]
 図4は、端末11から管理ノード13へ送信されるフレーム41を説明する図である。図4では、ネットワーク装置12の記載を省略している。フレーム41は、イーサネット(登録商標)フレームやWi-Fi通信フレームのようなレイヤ2通信フレームである。フレーム41は、MACアドレス等の通信デバイスの論理識別子41a、IPアドレスのような送信元や宛先の識別子41b、温度や画像などのセンシングデータが格納される領域41c、及びメタデータが格納される拡張領域41dで構成される。このうち、識別子41bと領域41cがレイヤ3通信パケットとなる。
 管理ノード13は、例えば、論理識別子41aのMACアドレスと拡張領域41dの場所メタデータを組み合わせて[MACアドレス、場所メタデータ]、論理識別子41aのMACアドレスと拡張領域41dの設置者メタデータを組み合わせて[MACアドレス、設置者メタデータ]のように紐づけて情報格納部13cに整理する。
 このように、データ収集システム301は、高い性能を要求しない通信プロトコルで、端末や機器のネットワーク構成情報、機器情報、センシングデータ及びメタデータを取得することができる。
(実施形態2)
 図5は、本実施形態の端末の配置例である。本実施形態では、複数のセンサ端末11Sが広域に分散配備されている。例えば、山間部に点在するような、固定型のネットワーク装置である固定型アクセスポイントではカバーできない広さの地域に分散して配置されている。なお、本開示のセンサ端末11Sの分散配備されている地域は、山間部に限らず、鉄道軌道上など、任意である。
 図6は、本実施形態のシステム構成例である。本実施形態のデータ収集システムは、複数のセンサ端末11Sと、移動型のネットワーク装置である移動型アクセスポイント12Mを備え、本実施形態のデータ収集方法を実行する。
 移動型アクセスポイント12Mの移動手段は、各センサ端末11Sとレイヤ2通信の可能な位置に移動可能な任意の手段を採用することができ、地上を走行するものであってもよいし、空中、海上又は海中を航行可能なものであってもよい。
 本実施形態のデータ収集方法は、複数のセンサ端末11Sからデータを収集するデータ収集方法であって、
 移動型アクセスポイント12Mが、複数のセンサ端末11Sをスリープ状態から起動させる起動信号を配信し、
 複数のセンサ端末11Sのうちの起動信号を受信したセンサ端末11Sが、レイヤ2の通信プロトコルの拡張領域を利用して、予め設定された情報を移動型アクセスポイント12Mに送信し、
 移動型アクセスポイント12Mが、複数のセンサ端末11Sから送信されたレイヤ2通信フレームを受信する。
 センサ端末11Sは、広域に分散配備されるため、電源管理は困難である。そこで、供給電力の問題から、センサ端末11Sは普段はスリープしておくことが求められる。センサ端末11Sがスリープから起動してデータ/メタデータを無作為に送出する方式の場合、移動型アクセスポイント12Mが近傍にいない場合にセンサ端末11Sの電力消費に無駄が生じる。そこで、各センサ端末11Sは、移動型アクセスポイント12Mの接近をトリガに、スリープから起動する。
 図7に、センサ端末11Sの動作の一例を示す。センサ端末11Sは、移動型アクセスポイント12Mから起動信号を受信する(S10)とスリープから起動して(S11)、予め設定された情報を発出(ブロードキャスト)し(S12)、再度スリープする(S13)。センサ端末11は、このサイクルを繰り返すことにより、省電力ながら必要情報を送出することができる。
 ステップS11において、各センサ端末11Sにおける移動型アクセスポイント12Mの接近の検知は、各センサ端末11Sに備わるセンサーデバイス(図2に示す符号11a)及びメタデータ検出部(図2に示す符号11e)が検出可能な任意のアナログ信号を用いることができる。アナログ信号は、例えば、音・振動・光・無線電波など、センサ端末11Sがスリープ状態でも検知できるものであれば何でもよい。
 ステップS12の予め設定された情報の発出は、図4に示した、イーサネット(登録商標)フレームやWi-Fi通信フレームのようなレイヤ2通信フレームを用いる。具体的には、センサ端末11Sは、送信する情報を、図4に示す拡張領域41dに格納する。このような低レイヤ通信を用いることにより、広域に分散配備された各センサ端末11Sからの情報を、高速移動しながら効率的に収集することができる。
 図8に、データ収集システムの動作の一例を示す。移動型アクセスポイント12Mは、移動・航行しながら、各センサ端末11Sに向けて、各センサ端末11Sにおいて移動型アクセスポイント12Mの接近の検知の可能な起動信号を配信する。起動信号の配信は、定期的に発信してもよいし、画像解析結果等を元に、端末の存在を認識して発信してもよい。起動信号は、不特定のセンサ端末11Sに向けて配信するブロードキャスト信号であり、アナログ信号であってもよいし、IEEE802.11baに準拠する無線信号のようなプロトコルで定められた起動用の無線信号でもよい。
 各センサ端末11Sのアナログ信号受信部11hがスリープ中に起動信号を検知すると、起動指示部11iが起動指示と共にメタデータ送出指示を発出する。これにより、各センサ端末11Sはスリープ状態から起動状態に遷移する。通信プロトコル動作部11dは、レイヤ2の通信プロトコルの拡張領域を用いて、予め設定された情報を移動型アクセスポイント12Mに送信する。
 本実施形態は、レイヤ2の通信プロトコルを用いるため、通信先とのコネクション不要及び認証等が不要である。このため、各センサ端末11Sは、起動直後直ちにメタデータを送出することができる。
 ここで、移動型アクセスポイント12Mが高速移動すると、センサ端末11Sが移動型アクセスポイント12Mと通信可能な時間は短い。そこで、センサ端末11Sから送信する情報は、センシングデータを含めず、移動型アクセスポイント12Mが受信可能なデータ量の設定された情報にとどめる。
 例えば、センサ端末11Sが送信する予め設定された情報は、例えば、センサ端末11Sの「存在通知」又は「状態通知」、センサ端末11Sの異常を知らせる「異常通知」のほか、センサ端末11Sの取得可能な任意のデータ又はメタデータが例示できる。このように、本実施形態は、低レイヤ通信プロトコル拡張領域を活用したデータ収集により、高速移動する移動型アクセスポイント12Mでも効率的にデータを収集することができる。
 なお、センサ端末11Sが送信する予め設定された情報は、一時停泊してデータ収集希望を出す為の情報であってもよい。この場合、ステップS12において、通信プロトコル動作部11dは、センシングデータを移動型アクセスポイント12Mに送信することができる。
 本実施形態は、レイヤ2の通信プロトコルを用いるため、移動型アクセスポイント12Mは、移動・航行しながら、各センサ端末11Sから低遅延に送出されるメタデータを、移動・航行中においても迅速に受信することができる。このため、本実施形態は、広域分散配備されたセンサ端末11Sから低コストでデータを収集可能にすることができる。
(他の実施形態)
 上述したセンサー端末11S及び移動型アクセスポイント12Mは、コンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
11:センサー端末
11a:センサーデバイス
11b:センシングデータ格納部
11c:機器情報格納部
11d:プロトコル動作部
11e:メタデータ検出部
11h:アナログ信号受信部
11i:起動指示部
12:データ収集部
12a:プロトコル動作部
12b:収集データ処理部
12c:データ一括送信部
13:データ分析部
15:データ収集ネットワーク
301、302:データ収集システム

Claims (8)

  1.  スリープ状態から起動させる起動信号を移動型ネットワーク装置から受信すると、起動し、
     レイヤ2の通信プロトコルの拡張領域を利用して、予め設定された情報を前記移動型ネットワーク装置に送信し、
     前記予め設定された情報の送信後、スリープ状態に戻る
     ことを特徴とする端末。
  2.  前記予め設定された情報は、自装置の、存在通知、状態通知、及び異常通知の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項1に記載の端末。
  3.  端末をスリープ状態から起動させる起動信号を配信し、
     前記起動信号によって起動した端末から、レイヤ2通信フレームを受信する
     移動型ネットワーク装置。
  4.  前記起動信号は、スリープ時の前記端末が検出可能なアナログ信号、又はIEEE802.11baに準拠する無線信号であることを特徴とする
     請求項3に記載の移動型ネットワーク装置。
  5.  前記アナログ信号が、音、振動、光、及び無線電波の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項4に記載の移動型ネットワーク装置。
  6.  請求項1又は2に記載の端末と、
     請求項3から5のいずれかに記載の移動型ネットワーク装置と、
     を備えるデータ収集システム。
  7.  端末が、
     スリープ状態から起動させる起動信号を移動型ネットワーク装置から受信すると、起動し、
     レイヤ2の通信プロトコルの拡張領域を利用して、予め設定された情報を前記移動型ネットワーク装置に送信し、
     前記予め設定された情報の送信後、スリープ状態に戻る
     方法。
  8.  移動型ネットワーク装置が、
     端末をスリープ状態から起動させる起動信号を配信し、
     前記起動信号によって起動した端末から、レイヤ2通信フレームを受信する
     方法。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006014305A (ja) * 2004-06-24 2006-01-12 Agilent Technol Inc モバイルデバイスがアクセスするネットワーク内のクラスタヘッドを選択する方法
WO2022070295A1 (ja) * 2020-09-30 2022-04-07 日本電信電話株式会社 メタデータを収集するシステム及び方法並びにセンサー端末

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006014305A (ja) * 2004-06-24 2006-01-12 Agilent Technol Inc モバイルデバイスがアクセスするネットワーク内のクラスタヘッドを選択する方法
WO2022070295A1 (ja) * 2020-09-30 2022-04-07 日本電信電話株式会社 メタデータを収集するシステム及び方法並びにセンサー端末

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