メッシュネットワークで繋がる高機能フィールドサーバ

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要約

高機能フィールドサーバはセンサを24個まで接続でき、インターネットラジオ、GPS等を目的に応じて選択し搭載できる。フィールドサーバ間はWi-Fiによるメッシュネットワークで接続し、一部の通信回線が途切れても残存部分でネットワークが維持される。

  • キーワード:フィールドサーバ、Wi-Fi、メッシュネットワーク、高機能
  • 担当:中央農研・フィールドモニタリング研究チーム
  • 連絡先:電話029-838-7177、電子メールfserver@zoushoku.narc.affrc.go.jp
  • 区分:共通基盤・情報研究
  • 分類:技術・参考

背景・ねらい

従来のフィールドサーバはセンサが4個までしか接続できず機能の拡張性も乏しかった。フィールドサーバ間の中継に使用していた無線LAN通信方式(Wireless Distributed System)は設定が面倒であり、災害等で一部が故障すると全体が影響を受けた。
農業生産現場で計測すべき項目は多岐にわたり、CO2濃度や風速等多数のセンサ、病虫害・鳥獣害等をモニタリングする機能、害虫・花粉等をカウントする機能などが必要とされる。フィールドサーバの低コスト化のためには量産化が不可欠であるが、そのためには農業以外の用途でも利用できるよう、使用目的に応じて機能を自由に選択・変更できることが望ましい。これらの問題に応えることができる高機能なフィールドサーバを開発する。

成果の内容・特徴

  • 新しいフィールドサーバエンジン(計測用Webサーバ基板)は、24bit精度16chと10bit精度8chのA/Dコンバータ、リアルタイムクロック、DDS(ダイレクトデジタルシンセサイザ)を搭載している。これにより、湿度センサなどを24個まで接続できる。また、RS-232Cで害虫カウンタ等を接続し、Web画面上でカウント値を読み取ることができる。
  • サイズの大きく異なる基板(フィールドサーバエンジン、Wi-Fiメッシュネットワーク・ルータ基板、GPS、画像認識基板、インターネットラジオ基板、FONルータ基板など)やデジタル・カメラ、ネットワークカメラ、LEDプロジェクタ等を自由に選択して搭載できる筐体と新しい実装方法(ラックマウント方式)により、DOS/V PCのような拡張性の高いプラットフォームとなる(図1、図2)。
  • 高機能フィールドサーバはWi-Fiメッシュネットワーク・ルータ基板(Thinktubue社のミドルウェアMeshCruzerを組み込んだLinux基板)を用いている。この基板(Soekris net4826)にはminiPCI無線LANカードを2枚挿すことができ、1枚をWi-Fiメッシュネットワーク、もう一枚をWi-Fiホットスポットサービスに使って、実効通信速度(スループット)を上げている。Wi-Fiメッシュネットワークは通信状況に応じて経路を自動的に探索し、ネットワークを再構築する(図3)。そのため、大規模なフィールドサーバ・ネットワークを構築でき、通信障害や災害や故障に強い。

成果の活用面・留意点

  • 高機能フィールドサーバは内蔵する基板を簡単に入れ替えることができ、用途に合わせて機能を選択することで様々な用途に活用できる。
  • 無線LANは電波法の規制を受けるが、今回用いたminiPCI無線LANカードは、日本及び米国ではTelEC認証が取得されている。その他の国においては個別に調べる必要がある。認証が取得されていない場合、認証取得済みの無線LANカードに変更するか、新たに認証を取得する必要がある。

具体的データ

図1 高機能フィールドサーバ Type1図2 高機能フィールドサーバ Type2

図3 メッシュネットワークにおけるノード間リンク。一部のリンクが途切れても通信回

その他

  • 研究課題名:フィールドサーバの高機能化と農作物栽培管理支援技術の開発
  • 課題ID:222-a
  • 予算区分:都市エリア
  • 研究期間:2006～2010年度
  • 研究担当者:平藤雅之、深津時広、田中 慶、二宮正士
  • 発表論文等:

    ・第3806734号(2006/5/26特許取得)、プログラマブル計測汎用モジュール並びにそれらを用いた計測システム
    ・実装方法については実用新案出願予定
    ・M. Hirafuji, H. Hu, T. Fukastu, H. Yoich, S. Ninomiya, J. Itoh, H. Shimamura, Field Server Engine As Hardware
      Core of Field Servers, Proc. of WCCA 2006 - World Congress on Computers in Agriculture, pp. 240-245, July,
      Orland, Florida, 2006
    ・M. Hirafuji, et. al., Field Server Projects, Proc. of Practical Applications of Sensor Networking, SAINT2007,
      Hiroshima, JAPAN, January 15-19, 2007