京大とローム、Wi-SUN FAN搭載IoTゲートウェイを用いBluetooth搭載機器から移動しても広範囲に情報収集できるシステムを開発

京都大学大学院情報学研究科 原田博司教授の研究グループならびにローム株式会社 内貴崇氏の研究グループは、IoT用国際無線通信規格Wi-SUN FAN及びBluetooth搭載IoTゲートウェイを用いて、Bluetooth搭載ウェアラブル機器および医療機器等の各種機器からの情報を、利用者が移動しても広範囲に情報収集することができる通信システムを開発した。

この研究は、内閣府総合科学技術・イノベーション会議(CSTI)が主導する革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)の原田博司プログラム・マネージャー(PM)の研究開発プログラムの一環である。

現状、Bluetooth搭載各種機器は基本的に接続認証(ペアリング)が許可された一つのIoT機器にのみ接続できる。利用者が移動した場合は、別途移動先のIoT機器に再接続認証する必要性があり、データを収集するうえで再接続の時間が問題になっていた。

今回開発された装置は、データをクラウドに上げる基地局用IoTゲートウェイと複数のデータ中継用IoTゲートウェイから構成される。各IoTゲートウェイはWi-SUN FANおよびBluetoothの通信機能を有し、Bluetooth搭載機器はまずいずれか一つのIoTゲートウェイに接続し、接続時に認証に必要な情報がWi-SUN FANを通してすべての中継用IoTゲートウェイに共有される。

その結果、利用者が移動した場合でもBluetoothの再接続することなく情報をクラウドまで伝送することが可能になる。

この通信システムを用いて、Bluetooth搭載ウェアラブル機器およびBluetooth搭載マルチセンサー携帯型自動血圧計を接続し、環境・生体信号を同時にクラウド上に整備された超ビッグデータを創出基盤上に伝送できることが確認された。

研究の背景と経緯

ImPACTの原田博司プログラム・マネージャーの研究開発プログラムでは、現状のビッグデータ規模をはるかに凌ぐ「超ビッグデータ」の創出・活用を可能とする超ビッグデータプラットフォームを構築し、この技術による新たな社会応用として、製造工場へのサイバー攻撃、故障の撲滅を目指すファクトリセキュリティと予見先取ヘルスケア・医療サービスを目指すヘルスセキュリティに関する研究開発を行っている。

ヘルスセキュリティにおいて、心拍や血圧といった生体データと環境時系列データを取得することが可能なウェアラブル機器および医療機器の多くは国際無線通信規格Bluetoothを搭載しており、機器内に格納したデータを外部に取り出すことが可能だ。

データを外部に取り出すIoT機器の一つがIoTゲートウェイだ。IoTゲートウェイは、Bluetoothを用いて取り出したデータ等を他の通信システムの信号に変換し、データをクラウドまで伝送する。現状、Bluetooth搭載各種機器は基本的に接続認証(ペアリング)が許可された一つのIoTゲートウェイに接続ができる。

利用者が移動した場合は移動先の別のIoTゲートウェイに再接続認証する必要性があるため、この接続の時間が問題になっていた。また、Bluetooth自身の通信距離は比較的短いという問題もあった。

今回の成果

国際無線通信規格Wi-SUN FAN及びBluetooth搭載IoTゲートウェイ、IoTブリッジを用いて、Bluetooth搭載ウェアラブル機器および医療機器等の各種機器からの情報を、利用者が移動しても広範囲に情報収集することができる通信システムを開発した。

この通信システムは、データをクラウドに上げる基地局用IoTゲートウェイと、複数のデータ中継用IoTブリッジから構成される。データ中継用IoTブリッジは新規開発され、Wi-SUN FANおよびBluetoothの通信機能を有する。

京大とローム、Wi-SUN FAN搭載IoTゲートウェイを用いBluetooth搭載機器から移動しても広範囲に情報収集できるシステムを開発
開発されたデータ中継用IoTブリッジ

Wi-SUN FAN自身は多段中継の機能を有しているため、中継用IoTブリッジ間を多段中継で接続し、基地局用IoTゲートウェイに接続させることが可能。また、IoTブリッジ自身で照度、温度、湿度を測定することも可能だ。

京大とローム、Wi-SUN FAN搭載IoTゲートウェイを用いBluetooth搭載機器から移動しても広範囲に情報収集できるシステムを開発
IoTゲートウェイ、ブリッジの概要

Bluetooth搭載機器は、まず、いずれか一つのIoTブリッジに接続する。接続時、認証に必要な情報は、Wi-SUN FANを用いて、すべての中継用IoTブリッジに共有される。そして、利用者が移動した場合でもBluetoothの再接続することなく情報をクラウドまで伝送することが可能になる。

京大とローム、Wi-SUN FAN搭載IoTゲートウェイを用いBluetooth搭載機器から移動しても広範囲に情報収集できるシステムを開発
開発された通信システムの基本動作

この通信システムを用いて、Bluetooth搭載ウェアラブル機器(エー・アンド・ディ社UW-302BLE)およびImPACT原田博司プログラムにおいて自治医科大学の苅尾七臣教授および株式会社エー・アンド・ディが開発したBluetooth搭載マルチセンサー携帯型自動血圧計(エー・アンド・ディ社TM-2441)を接続し、生体信号特に血圧脈波を同時にクラウド上に整備された超ビッグデータを創出基盤上に伝送できることが確認された。

【関連リンク】
ローム(ROHM)
京都大学(Kyoto University)

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