センサーウェブ

センサーウェブは、ワールドワイドウェブを多用するセンサーネットワークの一種で、特に環境モニタリングに適しています。^{[1] [2] [3]} OGCのセンサーウェブイネーブルメント（SWE）フレームワークは、センサー（ネットワーク）通信の異種性を抽象化する一連のウェブサービスインターフェースと通信プロトコルを定義します。^[4]

「センサー ウェブ」という用語は、1997 年に NASA の Kevin Delin 氏によって初めて使用され、^[5] 個々の部分が全体として機能し、調整できる新しいワイヤレス センサー ネットワーク アーキテクチャを説明するために使用されました。この意味で、この用語は特定の種類のセンサー ネットワーク、つまり、互いにワイヤレスで通信する空間的に分散したセンサープラットフォーム (ポッド) の非晶質ネットワークについて説明します。この非晶質アーキテクチャは、同期していてルーターが不要なため、より一般的なTCP/IPのようなネットワーク スキームとは一線を画しています。センサーの物理プラットフォームとしてのポッドは、軌道上または地上、固定または移動可能であり、インターネット経由でリアルタイムにアクセスできる場合もあります。ポッド間の通信は全方向かつ双方向であり、各ポッドは収集したデータをネットワーク内の他のすべてのポッドに送信します。したがって、このアーキテクチャでは、各ポッドが各測定サイクルでセンサー ウェブ全体の他のすべてのポッドで何が起こっているかを知ることができます。個々のポッド（ノード）はすべてハードウェア的に同等であり^[1]、Delin のアーキテクチャでは、個々の部分が互いに、またはエンドユーザーと通信するために特別なゲートウェイやルーティングは必要ありませんでした。Delin によるセンサー ウェブの定義は、測定されたデータを解釈してそれに反応する機能を持つ、自律的でスタンドアロンのセンシング エンティティであり、機能するために必ずしも World Wide Web の存在を必要としません。^[6] その結果、誤検知の識別や煙の追跡などのオンザフライのデータ融合がセンサー ウェブ自体の中で発生し、その後、システムは調整された集合的な全体として、入ってくるデータ ストリームに反応します。たとえば、調整されていない煙探知器の代わりに、センサー ウェブは単一の空間的に分散した火災ロケーターとして反応できます。

「センサーウェブ」という用語は、センサーをワールドワイドウェブに接続する追加のレイヤーに関連付けられるようになりました。^{[7] [8] [9] [10]} Open Geospatial Consortium (OGC) の Sensor Web Enablement (SWE) イニシアティブは、センサーリソースの検出、アクセス、タスク処理、イベント処理、アラート処理を可能にすることで、センサーリソースの相互運用性を実現するサービスインターフェイスを定義します。^[11]標準化されたサービスインターフェイスを定義することで、SWE サービスに基づくセンサーウェブは、基礎となるセンサーネットワーク、その通信の詳細、およびさまざまなハードウェアコンポーネントの異種性を、その上に構築されたアプリケーションから隠します。^[5] OGC の SWE イニシアティブは、「センサーウェブ」という用語を、標準プロトコルとアプリケーションプログラミングインターフェイスを使用して検出およびアクセスできるセンサーネットワークとアーカイブされたセンサーデータへのアクセスを可能にするインフラストラクチャと定義しています。

デリンは、相互接続されたポッドのウェブとしてセンサー ウェブを設計しました。センサー ウェブ内のすべてのポッドはハードウェア的に同等です (特別な「ゲートウェイ」または「スレーブ」ポッドはありません)。ただし、ポッドは一般的なセンサー ウェブ機能に参加する以外に、追加の機能を実行できます。センサー ウェブのどのポッドもポータル ポッドになることができ、ユーザーにセンサー ウェブへのアクセス (入力と出力の両方) を提供します。^[12] アクセスは、RF モデム、携帯電話接続、ラップトップ接続、またはインターネット サーバーによって提供できます。場合によっては、収集されたデータを保存する取り外し可能なメモリ ユニット (USB スティックやラップトップなど) がポッドに取り付けられます。^{[13] [14]}

マザーポッドという用語は、同期センサーウェブシステムのマスタークロックを含むポッドを指します。マザーポッドには特別なハードウェアは関連付けられておらず、マザーとしての指定はポッドに関連付けられたID番号に基づいています。^[15] マザーポッドはインターネットへの主要なポータルポイントとして機能することがよくありますが、これは展開の利便性のためだけに行われます。初期の論文では、マザーポッドに特定のタイプの入出力デバイス（RFモデムなど）用の特別なハードウェアが追加で含まれている場合、マザーポッドを「プライムノード」と呼んでいました。

センサーウェブ内ではデータが本質的にホッピングするため、センサーが接続されていないポッドは、他のポッド間の通信を容易にし、通信範囲を特定のエンドポイント（マザーポッドなど）に拡張するという唯一の目的のためにリレーとして展開できます。 ^[14] センサーは後でリレーポッドに接続することができ、リレーはポータルポッドとしても機能します。

各ポッドには通常以下のものが含まれています: ^[2]

• 1つ以上のデータチャネルにつながる1つ以上のセンサー、
• マイクロコントローラやマイクロプロセッサなどの処理装置、
• 無線やアンテナなどの双方向通信コンポーネント（無線範囲は通常、政府のスペクトル要件によって制限されています。無認可の帯域では、見通し線は必須ではありませんが、障害物のない場所で数百ヤードの通信が可能です）。
• 太陽電池と結合した電池などのエネルギー源、
• 時には過酷な環境からコンポーネントを保護するパッケージ。

各ポッドは通常、ポールや三脚などのサポートも必要とします。^[14] ポッドの数はさまざまで、12〜30個のポッドを備えたセンサーウェブの場合もあります。^[12] センサーウェブの形状は、その有用性に影響を与える可能性があります。たとえば、特定の展開^[14]では 、各ポッドが少なくとも他の2つのポッドと通信できる範囲内にあることを確認しました。センサーウェブの測定サイクルは、これまで展開されたシステムでは通常30秒から15分です。^[16]

ポッドで構成されたセンサーウェブは、何マイルにもわたって何年も継続的に稼働しています。^[17]センサーウェブは 、環境科学の目的で 過酷な環境（砂漠、山岳積雪、南極を含む）^{[18]に配備されており、都市の}捜索救助やインフラ保護にも価値があることが証明されています。^[19] この技術は、環境を監視するだけでなく、デバイスを作動させて環境を制御することもあります。^[12]

• モノのインターネット
• モノのウェブ
• 観察と測定
• オープン地理空間コンソーシアム
• セマンティックセンサーウェブ
• センサー グリッド: センサー Web とグリッド コンピューティングの融合
• センサーML

• Sensor Webs、 KA Delin、SP Jackson、RR Some NASA Tech Briefs 1999、23、90 [1]オープンアクセス出版物。
• センサーウェブ：集団行動のための分散センシング、 Kevin A. Delin Sensors Online 2006年7月、18ページ [2]オープンアクセス出版物。
• センサーウェブ：分散型ワイヤレス監視システム、 Kevin A. Delin Sensors Online 2004年4月、21ページ [3]オープンアクセス出版物。
• New Generation Sensor Web Enablement、 Arne Bröring、Johannes Echterhoff、Simon Jirka、Ingo Simonis、Thomas Everding、Christoph Stasch、Steve Liang、Rob Lemmens Sensors 2011、Vol. 11、Number 3、2652-2699 [4]オープンアクセス出版物。
• センサーウェブによる環境研究：原理と実践、 Kevin A. Delin、Shannon P. Jackson、David W. Johnson、Scott C. Burleigh、Richard R.Woodrow、J. Michael McAuley、James M. Dohm、Felipe Ip、Ty PA Ferré、Dale F. Rucker、Victor R. Baker Sensors 2005、5、103-117 [5]オープンアクセス出版物。
• OGCセンサーWeb有効化：概要と高レベルアーキテクチャ、 Botts、Percivall、Reed、Davidson [6] OGCホワイトペーパー、2006年7月のオープンアクセス出版物。
• オープンセンサーウェブアーキテクチャ：コアサービス、 Xingchen Chu、Tom Kobialka、Bohdan Durnota、Rajkumar Buyya、「Proceedings of the 4th International Conference on Intelligent Sensing and Information Processing（ICISIP 2006、IEEE Press、Piscataway、New Jersey、USA、ISBN 1-4244-0611-0、98-103ページ）」、2006年12月15日～18日、インドのバンガロール。[7]オープンアクセス出版物。 
• 異機種センサーネットワーク向けステートフルサービスを備えた SensorWeb ミドルウェア、 Tom Kobialka、Rajkumar Buyya、Christopher Leckie、Rao Kotagiri、「第 3 回インテリジェントセンサー、センサーネットワーク、情報処理国際会議 (ISSNIP 2007、IEEE Press、米国ニュージャージー州ピスカタウェイ) の議事録」、2007 年 12 月 3 ～ 6 日、メルボルン、オーストラリア。[8]オープンアクセス出版物。

• SensorWare Systems - センサー ウェブ テクノロジーを商業化するために NASA からスピンアウトした企業。
• Sensor Web Alliance – Sensor Web Alliance (SWA) と呼ばれる共同研究プラットフォームを開発している組織。その目的は、SWA でリソースをプールし、研究を調整し、参加組織が IP を共有できるようにすることで、リスクを分散し、参入コストを下げることです。
• SenseWeb プロジェクト – ユーザーが Windows Live Local などの地理インターフェイスを使用してリアルタイム データを視覚化およびクエリし、データ所有者が Web サービス インターフェイスを使用してライブ データを簡単に公開できるようにする Microsoft Research プロジェクト。
• GeoSensor Web Lab、カルガリー大学 – センサー Web とそのアプリケーション用の GIS インフラストラクチャを開発している大学の研究室です。環境および農業アプリケーション用に、いくつかのセンサー Web アプリケーションが開発され、導入されています。プロジェクト情報、出版物、デモ ビデオは、このサイトでご覧いただけます。
• 52°North – 空間データ インフラストラクチャ (SDI) の技術的な構成要素となる相互運用可能な Web サービスとデータ エンコーディング モデルを提供するオープン パートナーシップ組織。
• ミュンスター大学地理情報学研究所 (IFGI) の SWSL –センサーウェブ、Webベースのジオプロセシング、およびシミュレーションラボ(SWSL) は、地理センサー ウェブの構成要素に取り組んでおり、相互運用可能な方法であらゆる種類のセンサーを検出、アクセス、およびタスク実行可能にする大学のラボです。
• OGC SWE – 2002 年以来、Open Geospatial Consortium (OGC) は、センサー ウェブ イネーブルメント (SWE) 活動に注力してきました。OGC の観点から見ると、センサー ウェブとは、標準プロトコルとアプリケーション プログラム インターフェイス (API) を使用して検出およびアクセスできる、Web アクセス可能なセンサー ネットワークとアーカイブされたセンサー データを指します。
• オープン SensorWeb アーキテクチャ プロジェクト – このプロジェクトは、センサー ネットワークと計算グリッドなどの分散コンピューティング環境を統合する SensorWeb 用のサービス指向ミドルウェアの開発に重点を置いています。
• センサーウェブ研究室 – ジョージア州立大学の研究室。センサーウェブ システムを開発し、環境監視、スマート環境、スマート グリッド アプリケーションなどの科学的および社会的アプリケーションに適用しています。
• SEPS プロジェクト – 自己適応型地球予測システム (SEPS) のコンセプトは、地球システム モデル (ESM) と地球観測 (EO) を標準 Web サービスを通じて 1 つのシステムに統合します。これは、ジョージ メイソン大学の空間情報科学およびシステム センター (CSISS) 、NASA GSFC、UMBC の科学者で構成される共同プロジェクトです。