IoT通信性能解析
書籍情報
発売日 : 2021年04月12日
著者／編集 : 蜷川 忠三
出版社 : コロナ社
発行形態 : 単行本
書籍説明
内容紹介
IoT全体のシステムにおけるデータ伝送性能を計画・設計する上で重要なクラウド側，およびエッジ側の伝送解析技術を扱い，普遍的な数理的手法を実際の例に当てはめ，その使い方を詳述し基礎となる通信性能解析手法を示した。
目次
1．IoT通信性能解析
1.1 IoTの概要
1.1.1 IoTとは
1.1.2 IoT応用サービス
1.2 IoT通信の特徴
1.2.1 IoT通信アーキテクチャ
1.2.2 IoT通信プロトコル
1.3 IoTの通信性能解析
1.3.1 通信性能解析は必要か
1.3.2 通信トラフィック過渡状態
1.4 通信性能解析法
1.4.1 通信性能シミュレーション
1.4.2 性能理論解析
引用・参考文献
2．エッジ側制御ネットワーク通信性能解析
2.1 IoTにおけるエッジ側制御ネットワーク通信
2.1.1 エッジ側制御ネットワーク
2.1.2 CSMAメディアアクセス方式
2.2 組込み制御ネットワークの定常性能理論解析
2.2.1 組込みシステムのシリアルデータ伝送
2.2.2 データ伝送性能解析モデル
2.2.3 データ伝送スループットの解析式
2.2.4 データ伝送遅延の解析式
2.2.5 データ伝送遅延解析式の検証
2.3 組込み制御ネットワークの過渡性能シミュレーション
2.3.1 制御ネットワーク過渡的通信性能シミュレーション
2.3.2 過渡的バースト通信負荷のモデル化
2.3.3 バースト通信負荷シミュレーション
2.3.4 データ伝送遅延時間の評価
2.4 組込み制御ネットワークの過渡性能理論解析
2.4.1 過渡性能理論解析の負荷モデル
2.4.2 過渡性能理論解析モデル
2.4.3 漸近近似状態方程式
2.4.4 漸近近似法解析例とシミュレーション検証
2.4.5 過渡的バースト負荷の通信性能
2.5 センサネットワークの性能理論解析
2.5.1 マルチホップ無線データ伝送方式
2.5.2 センサ配置分布モデル
2.5.3 センサ配置疎密の定量化
2.5.4 各センサ配置モデルの最近隣距離比較
2.5.5 マルチホップ無線データ伝送の理論解析式
2.5.6 確率分布関数によるマルチホップデータ伝送時間解析
2.5.7 マルチホップデータ伝送時間の統計フィッティング
2.6 センサネットワークの性能シミュレーション
2.6.1 nsネットワークシミュレータ
2.6.2 マルチホップデータ伝送シミュレーション
2.6.3 マルチホップデータ伝送時間分布
引用・参考文献
3．クラウド側ネットワーク通信性能解析
3.1 IoTにおけるクラウド側インターネット通信
3.1.1 インターネット通信性能評価の重要性
3.1.2 インターネット遠隔監視における通信遅れの実例
3.2 インターネット通信のTCPプロトコル
3.2.1 TCPプロトコルの基礎
3.2.2 TCPプロトコルの動作
3.2.3 TCPプロトコルのコネクション
3.2.4 TCPプロトコルのウィンドウとフロー制御
3.2.5 TCPプロトコルの輻輳アルゴリズム
3.3 TCPデータ伝送の理論解析モデル
3.3.1 TCP/IP通信プロトコルの確率過程モデル
3.3.2 TCP/IPトリプルACKパケットロス検出モデル
3.3.3 TCP/IPのタイムアウトパケットロス検出モデル
3.3.4 TCP/IP輻輳ウィンドウ制限のモデル
3.3.5 TCP/IPデータ伝送フローのスループット
3.4 TCPデータ伝送性能の理論解析
3.4.1 TCPデータ伝送性能の理論解析式
3.4.2 TCPデータ伝送性能理論解析式の実測検証
引用・参考文献
4．エッジゲートウェイ通信性能解析
4.1 エッジゲートウェイの特徴と制約
4.1.1 エッジゲートウェイの待ち行列モデル
4.1.2 想定するエッジ側制御ネットワーク
4.1.3 エッジゲートウェイ送信性能解析の必要性
4.2 エッジゲートウェイのクラウド側性能解析
4.2.1 ゲートウェイ受信待ち行列モデル
4.2.2 ゲートウェイ受信待ち行列の過渡解析
4.2.3 ゲートウェイ受信バッファの過渡特性計算
4.2.4 ゲートウェイ受信バッファ特性計算の検証
4.2.5 ゲートウェイ過渡解析モデルの効果
4.3 エッジゲートウェイのエッジ側性能解析
4.3.1 エッジ側制御ネットワークの制約
4.3.2 エッジ側送信バッファの優先づけ
4.3.3 エッジ側送信性能の理論解析モデル
4.3.4 エッジ側送信優先バッファの遅延計算
引用・参考文献
5．IoT通信性能解析の応用例
5.1 設備制御システムのエッジ通信解析
5.1.1 ビル設備監視制御システム
5.1.2 BACnet設備制御エッジ通信
5.1.3 BACnet/IPエッジ通信プロトコル
5.1.4 BACnet/IP通信トラフィックシミュレーションモデル
5.1.5 BACnet/IP通信トラフィックシミュレーション実行例
5.2 インターネット遠隔監視のクラウド通信性能解析
5.2.1 インターネット遠隔電力監視制御
5.2.2 IEEE 1888通信プロトコルとは
5.2.3 IEEE 1888電力監視制御Webサービス
5.2.4 IEEE 1888テストベンチ通信性能実験
5.2.5 IEEE 1888通信性能シミュレーション
5.3 スマートグリッドのクラウドWebサービス性能解析
5.3.1 スマートグリッド電力需要制御
5.3.2 FastADR Webサービス通信の通信性能要求
5.3.3 FastADRクラウドサーバの待ち行列モデル
5.3.4 FastADRクラウドサーバの過渡通信理論解析
5.3.5 FastADRクラウドサーバの過渡通信性能シミュレーション
引用・参考文献
付録
付録A M/M/1待ち行列過渡解の逐次導出
付録B ns-2シミュレーションスクリプトコード
あとがき
索引
1.1 IoTの概要
1.1.1 IoTとは
1.1.2 IoT応用サービス
1.2 IoT通信の特徴
1.2.1 IoT通信アーキテクチャ
1.2.2 IoT通信プロトコル
1.3 IoTの通信性能解析
1.3.1 通信性能解析は必要か
1.3.2 通信トラフィック過渡状態
1.4 通信性能解析法
1.4.1 通信性能シミュレーション
1.4.2 性能理論解析
引用・参考文献
2．エッジ側制御ネットワーク通信性能解析
2.1 IoTにおけるエッジ側制御ネットワーク通信
2.1.1 エッジ側制御ネットワーク
2.1.2 CSMAメディアアクセス方式
2.2 組込み制御ネットワークの定常性能理論解析
2.2.1 組込みシステムのシリアルデータ伝送
2.2.2 データ伝送性能解析モデル
2.2.3 データ伝送スループットの解析式
2.2.4 データ伝送遅延の解析式
2.2.5 データ伝送遅延解析式の検証
2.3 組込み制御ネットワークの過渡性能シミュレーション
2.3.1 制御ネットワーク過渡的通信性能シミュレーション
2.3.2 過渡的バースト通信負荷のモデル化
2.3.3 バースト通信負荷シミュレーション
2.3.4 データ伝送遅延時間の評価
2.4 組込み制御ネットワークの過渡性能理論解析
2.4.1 過渡性能理論解析の負荷モデル
2.4.2 過渡性能理論解析モデル
2.4.3 漸近近似状態方程式
2.4.4 漸近近似法解析例とシミュレーション検証
2.4.5 過渡的バースト負荷の通信性能
2.5 センサネットワークの性能理論解析
2.5.1 マルチホップ無線データ伝送方式
2.5.2 センサ配置分布モデル
2.5.3 センサ配置疎密の定量化
2.5.4 各センサ配置モデルの最近隣距離比較
2.5.5 マルチホップ無線データ伝送の理論解析式
2.5.6 確率分布関数によるマルチホップデータ伝送時間解析
2.5.7 マルチホップデータ伝送時間の統計フィッティング
2.6 センサネットワークの性能シミュレーション
2.6.1 nsネットワークシミュレータ
2.6.2 マルチホップデータ伝送シミュレーション
2.6.3 マルチホップデータ伝送時間分布
引用・参考文献
3．クラウド側ネットワーク通信性能解析
3.1 IoTにおけるクラウド側インターネット通信
3.1.1 インターネット通信性能評価の重要性
3.1.2 インターネット遠隔監視における通信遅れの実例
3.2 インターネット通信のTCPプロトコル
3.2.1 TCPプロトコルの基礎
3.2.2 TCPプロトコルの動作
3.2.3 TCPプロトコルのコネクション
3.2.4 TCPプロトコルのウィンドウとフロー制御
3.2.5 TCPプロトコルの輻輳アルゴリズム
3.3 TCPデータ伝送の理論解析モデル
3.3.1 TCP/IP通信プロトコルの確率過程モデル
3.3.2 TCP/IPトリプルACKパケットロス検出モデル
3.3.3 TCP/IPのタイムアウトパケットロス検出モデル
3.3.4 TCP/IP輻輳ウィンドウ制限のモデル
3.3.5 TCP/IPデータ伝送フローのスループット
3.4 TCPデータ伝送性能の理論解析
3.4.1 TCPデータ伝送性能の理論解析式
3.4.2 TCPデータ伝送性能理論解析式の実測検証
引用・参考文献
4．エッジゲートウェイ通信性能解析
4.1 エッジゲートウェイの特徴と制約
4.1.1 エッジゲートウェイの待ち行列モデル
4.1.2 想定するエッジ側制御ネットワーク
4.1.3 エッジゲートウェイ送信性能解析の必要性
4.2 エッジゲートウェイのクラウド側性能解析
4.2.1 ゲートウェイ受信待ち行列モデル
4.2.2 ゲートウェイ受信待ち行列の過渡解析
4.2.3 ゲートウェイ受信バッファの過渡特性計算
4.2.4 ゲートウェイ受信バッファ特性計算の検証
4.2.5 ゲートウェイ過渡解析モデルの効果
4.3 エッジゲートウェイのエッジ側性能解析
4.3.1 エッジ側制御ネットワークの制約
4.3.2 エッジ側送信バッファの優先づけ
4.3.3 エッジ側送信性能の理論解析モデル
4.3.4 エッジ側送信優先バッファの遅延計算
引用・参考文献
5．IoT通信性能解析の応用例
5.1 設備制御システムのエッジ通信解析
5.1.1 ビル設備監視制御システム
5.1.2 BACnet設備制御エッジ通信
5.1.3 BACnet/IPエッジ通信プロトコル
5.1.4 BACnet/IP通信トラフィックシミュレーションモデル
5.1.5 BACnet/IP通信トラフィックシミュレーション実行例
5.2 インターネット遠隔監視のクラウド通信性能解析
5.2.1 インターネット遠隔電力監視制御
5.2.2 IEEE 1888通信プロトコルとは
5.2.3 IEEE 1888電力監視制御Webサービス
5.2.4 IEEE 1888テストベンチ通信性能実験
5.2.5 IEEE 1888通信性能シミュレーション
5.3 スマートグリッドのクラウドWebサービス性能解析
5.3.1 スマートグリッド電力需要制御
5.3.2 FastADR Webサービス通信の通信性能要求
5.3.3 FastADRクラウドサーバの待ち行列モデル
5.3.4 FastADRクラウドサーバの過渡通信理論解析
5.3.5 FastADRクラウドサーバの過渡通信性能シミュレーション
引用・参考文献
付録
付録A M/M/1待ち行列過渡解の逐次導出
付録B ns-2シミュレーションスクリプトコード
あとがき
索引
著者情報
蜷川 忠三
蜷川, 忠三
