interop tokyo 2013で行われたオープンルータコンペティション参加チーム「KAIT-ORC」の発表資料です。

1. リーダ ：岩崎 祐也
副リーダ：我如古 翼
メンバー：樋口 駿 藤川 丈自 井上 孝重
KAIT-ORC（KAIT-オープンルータコンペティション）
～仮想ルータで自由につながる～
神奈川工科大学
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2. 提案システム
【モチベーション】
屋外のイベント会場や被災地で仮設ＩＰインフラを作りたい。
【課題】
・有線のAPだと設置までに時間がかかりサービスエリアも限定される。
・普通の無線だとどこがアクセスできるエリアなのかが分からない。
また、地上だと設置場所が限定される。
【提案】
・ルータ機能を搭載したバルーンを上空に上げて可視化し、複数のバルーン
で仮設ＩＰインフラを構築。
・アクセスエリアを提供するだけではなく可視化を中心に様々な機能を
盛り込む
可視化ルータSKAITを提案 2

3. SKAIT概念図
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バルーン間の
データ伝送
エッジAP
外部のネットへ
【各バルーンの装備】
AP 【機能１】2.4G Hz帯をユーザアクセスポイントのインフラとして提供
中継機能 【機能2】5GHz帯を使いバルーン間の中継機能を提供する
カメラ
【機能3】SKAITに接続されたカメラからの映像を遠隔地等に配信
バルーンの周辺状況の可視化
LED
【機能3】LEDを使ってトラヒック状況を知らせる
例えば（赤色＝混雑 黄色＝少し混んでいる 青＝空いている）など
トラヒック状況の可視化
G PS
【機能4】G PSを使ってバルーンの位置情報を交換する。
この情報を元に、G oogleM APにマッピングし、全てのSKAITの位置を
把握する。
位置情報の可視化

4. 【利用シーン１】
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移動
視覚的に確認
バルーン間の
データ伝送
エッジ
AP
被災者の情報を外部
ネットワークに伝送する
被災者は視覚的にSKAITを確認することで
避難所へ誘導することができる
SKAITが存在する避難所が容易に見つけられる!!
避難所
災害救助（避難所発見）

5. イベント模様の交換
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バルーン間の
データ伝送
エッジ
AP
各イベントの情報を外部
ネットワークに伝送する
②B会場に居ながらA会場の
イベント内容や人の混み具合
が分かる
他の会場で行われているイベントの映像が見れる!!
①A会場の情報を他の場所に
伝送する
映像伝送
A会場 B会場
【利用シーン２】

6. 広域化応用例（長距離レース）
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※イメージ図は次のスライド
【ニーズ】
ツール・ド・フランスや市民マラソンなどを見に行った場合に、お気
に入りの選手や知り合いがいつ来るのか、今どんな状況なのか知りた
い。
【課題】
公共のインフラでは山などに阻まれてネットワークが構築できない
ことが多い。
そこでSKAITの出番です！
【提案】
step1:観客はお気に入りの選手を事前に登録する。
step2:その選手がチェックポイントを通過すると、その選手を登録している
観客に選手の映像や「今～ポイントを通過しました」などの情報を送る
【利用シーン３】

7. 7
観客
チェックポイント
通過
ＧＰＳの応用例
・選手の不正防止
・選手が今何処にいるのかが分かる
選手Ａさんがもうすぐ来るぞ！
選手Ａさんチェックポイント通過
観客
選手Ａさんがもうすぐ来るぞ！
802.11j
GPSによる時刻の同期
広域化応用例（長距離レース）
【利用シーン３】
選手A

8. 実装上の課題とアプローチ
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課題① バルーンで浮かせるためには軽く、低消費電力が必要
無線インタフェース部や可視化部だけを上空へ
課題② アンテナなどの周波数が高い（2.4GHz,5.6GHz)ものを
地上から延長すると減衰しやすい
送受信機込みで上空へあげる
課題③ バルーン間で利用する電波法に配慮した周波数の決定。
バックボーンには混信削減の観点から5.6GHz（4.9GHz)
課題④ 市販のWi-Fi製品はVyatta／Linuxに未対応の製品が多い
VMnet経由で制御するためVyattaをWindows上のゲストOS
として実行
課題⑤ 可視化機能（LED、カメラ、GPS）の制御方法
組み込みマイコンを使って分散制御
LEDはSNMPGETでVyattaのトラフィックを収集し、
スクリプトで色を変化

9. SKAITのスペック
• バルーン直径:２.５[m]
• かご重量：１.２[kg]
• ヘリウム容量：４０００[ℓ]
• 最大浮力：４[kg]
• 消費電力:約1000[mA](非負荷時)
• 34Ahバッテリ接続時の稼働時間:
約48時間(非負荷時)
SPEC:
試作機でのバルーン浮遊実験画像
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10. SKAITの実装機器
実装機器一覧
機器名 詳細
ネットワーク制御 Vyatta
バルーン間通信用無線機器 MZK-SA300D
ユーザ用無線AP MZK-SA300D
マイコン XPortAR
GPSモジュール GT-723F
LED LSJETS
カメラ TEMVIS JPT3815W
メイン制御 Pyson
シェルスクリプト
バッチファイル
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11. ネットワークトポロジー
シェルスクリプト
実行用PC
データベース
＆
webサーバ
SKAIT用
webカメ
ラ
ノートＰＣ
HostOS(Windows)
Vyatta
【上空（バルーン）】
【地上】
Ethハブ
bAPβ-2bAPα-2 uAP2
5GHz
36ch
5GHz
40ch
ＵＳＢハブ
xport
gps
LED
VMNET ブリッジ接続外部ネット
ワークへ
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12. バルーン間伝送
SKAIT1
SKAIT3
5GH 36ch
5GH 40ch
SKAIT2
5GH 36ch
5GH 40ch
バルーン間伝送にはアクセスポイント間を接続する機能(WDS)を使用
5GH 36ch SKAIT2⇔SKAIT1⇔SKAIT3
5GH 40ch SKAIT2⇔SKAIT3⇔SKAIT1
１区間辺りの伝送距離：屋内で40M以上(障害物有り)
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13. XPortARによるGPS取得 LED点灯
• シリアル-Ethernet変換機能を持ったXPortARにより、
GPS情報の転送とLED点灯のスイッチングを行ってい
る。
LAN
(Vyatta[Eh3])
XPortAR GPSモジュール
LEDスイッチング用トランジスタLEDテープへ
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14. 混雑度表示用LED
• 混雑表示用のLEDテープを搭載。
[赤]：トラフィック大[黄]：トラフィック中[青]：トラフィック小
• トラフィック量を監視して、自動制御でLEDの色を変更
可能。
• 設定によりトラフィックの閾値を任意に変更可能。
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15. ＷＥＢによるSKAITの情報の表示機能
• 各SKAITの情報をWEB上の地図にて表示することができる。
• SKAITの伝送速度によって負荷を色で表示する
・ユーザはブラウザ上で
バルーンの位置を表示、
確認できる。
・表示されているバルーンの
色は、実際のトラフィック状況
が反映されて表示される。
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16. ＷＥＢによるSKAITの情報の表示
• SKAITの詳細情報はアイコンをクリックすることで
閲覧することができる。
• SKAITの位置・伝送速度はデータベースに格納される。
・バルーンの緯度経度や
実際の通信情報が確認できる。
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17. デモンストレーション
• デモ１：SKAITによる各地の映像表示
• デモ２：SKAITの負荷状況に応じた視覚表示
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18. 今後の課題
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・GPSモジュールからの情報とSKAITの通信速度を
データベースに自動で書き込む処理
・802.11jなどの長距離用の無線規格を使って
バルーン間接続の伝送距離を伸ばす

19. ご清聴ありがとうございました
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