イベント駆動型プロトコルによる IoT デバイスの効率的制御手法

杉崎, 勇介; 中里, 仁; 塚田, 学

doi:10.51094/jxiv.911

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杉崎, 勇介東京大学大学院情報理工学系研究科創造情報学専攻 https://orcid.org/0009-0003-6799-5524
中里, 仁東京大学大学院情報理工学系研究科創造情報学専攻
塚田, 学東京大学大学院情報理工学系研究科創造情報学専攻

DOI:

https://doi.org/10.51094/jxiv.911

キーワード:

IoT、エッジコンピューティング、クラウドコンピューティング、リソース管理、デジタルツイン

抄録

昨今,IoT は急速に進化し, エッジデバイスをネットワークに接続して遠隔操作/遠隔監視やデバイス間通信を実現する手段として注目されている. これに加え, エッジデバイスに AI を搭載するエッジ AI 技術が導入され, 取得したデータをデバイス上でリアルタイムに解析することが可能になった. これらの技術は社会の様々な分野での応用が進んでおり, データ収集・処理の効率を向上させるなど日常生活においてもその影響は拡大している. 一方で, これらの汎用デバイスが直面している主要な課題として, バッテリー寿命が短く環境によっては継続的な電源供給が困難であること, ネットワーク帯域幅・処理能力・ストレージなどのリソースが限られていることが挙げられる. 本研究では, これらの課題を解決するためのイベント駆動型プロトコルを提案する. 本プロトコルの核となる主要な技術として,(1) バッテリー駆動を想定した間欠的なデバイス制御・状態管理 (2) エッジ処理・クラウド処理を適切に使い分ける最適化 (3) 限られた通信帯域を有効活用する転送制御がある. 本稿では, 提案プロトコルの概要やコンセプト, および設計内容について述べる. また, 提案手法の概念実証として, 室内の人数検知を行うシナリオにおいてイベント駆動型プロトコルを適用した IoT デバイスの運用を行った. システム稼働時のデバイスの消費電力や処理時間を計測し, その結果を比較した. これらの実験結果に基づいて提案手法の有効性やユースケースについて議論し, 課題と今後の方針を整理した.

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