安心・安全、快適な社会の実現に向け、5G/6Gを含むコネクティビティ技術やエッジ・クラウド連携技術により、実世界と仮想空間を連携させさまざまなデータをつなぎ、AIによる分析やデジタルツインによりデータ起点で新たな価値を創生する技術開発を行っています。これらの研究開発を通じて、社会のデジタルトランスフォーメーションを加速し、社会イノベーションに貢献します。
基本研究： IoTデータ収集・分散処理、IoTデータ分析、現場やクラウドの通信やサーバの設定・運用管理(オーケストレーション)、エッジコンピューティング、エッジクラウド連携、5G/6G/無線システムエンジニアリング、ネットワークインテグレーション、データ分散処理、分散AI、連合学習、センシング信号処理(画像・音声認識、デジタルフィルタ等)、セクタを跨ったIoTデータ流通(認証認可、流通制御、セキュリティ、トラスト）、CPS(サイバーフィジカルシステム)等
応用研究： スマートファクトリ、自動運転鉄道、コネクテッドモビリティ、コネクテッドビルティング、コネクテッドマイニング、コネクテッドシティ等
Node-RED - WoT-Discovery Integration and Thing Orchestration
W3C Technical Plenary and Advisory Committee 2022
東村邦彦
https://github.com/w3c/wot/tree/main/PRESENTATIONS/2022-09-hybrid-f2f#presentation-material-from-september-2022-hybrid-wot-f2f
Node-RED 2.1の新機能: HTTP Requestノードのログ機能強化
Qiita 日立グループ OSS Advent Calendar 2021
東村邦彦
https://qiita.com/k-toumura/items/294aa189c59333e2dd18
Node-RED 2.0の新機能: Flow Linter
東村邦彦
https://qiita.com/k-toumura/items/37f23c9fe43fe16453bb
Node-RED 1.3の新機能: Plugin framework
東村邦彦
https://qiita.com/k-toumura/items/9131b4a7cbce66cc088b
Node Generator for Node-REDを使ったThingの操作
GitHub W3C Web of Things Japanese Community Group (W3C WoT-JP CG) リポジトリ
東村邦彦
https://github.com/w3c/wot-jp-cg/blob/main/docs/nodegen-tutorial.md
IoT相互運用のためのWeb of Things標準化
信学技報, vol. 121, no. 301, NS2021-101, pp. 25-28, 2021年12月.
東村邦彦
https://www.ieice.org/ken/paper/20211216oC6C/
W3Cでは、IoT相互運用のための標準としてWeb of Things(WoT)を策定している。WoTの特長は、新たなプラットフォームやプロトコルを規定するのではなく、既存のプラットフォーム上のIoTデバイスへの接続手段、そのデバイス自体の情報、そのデバイスがもつデータの情報をThing Description(TD)として規定する点にある。本稿では、WoTの概要と関連する活動について解説する。
Function of storing, maintaining, and referring for model_content(s)
(技術報告書) "APPLICATION OF IEC 63339 TO SMART MANUFACTURING REFERENCE MODELS"
ISO-TC184/IEC-TC65 JWG21 meeting at 米NIST, 2024年1月, IEC(国際電気標準会議)
Kiyotaka Takahashi, Youichi Nonaka
ローカル5Gネットワークと既設ネットワークとの相互接続技術
電子情報通信学会論文誌B Vol.J106-B No.5 pp.281-291 (2023年5月)
大石 裕司，大沼 晃浩，眞下 大輔，高瀬 誠由
ローカル5Gは既設ネットワークから分離して敷設されうるが、ローカル5Gネットワークから既設ネットワーク内システムの利用のために相互接続の需要がある。一方でローカル5Gネットワークと既設ネットワークとの間には、(1)アドレス体系が独立でありネットワーク管理レイヤが異なるため、既設ネットワークからローカル5G端末を識別・管理できない、(2)セキュリティレベルの低いローカル5Gネットワークにより既設ネットワークのセキュリティリスクが増大する、という二つのギャップがあり相互接続が許可されない。本論文では解決技術として、(1)レイヤ間でアドレスを変換し既設ネットワークからローカル5G端末を識別・管理させる「レイヤ間アドレス変換」、(2)ローカル5Gネットワークから既設ネットワークへの通信範囲を限定する「既設ネットワーク内トンネリング」の二つの手法を提案した。提案手法をソフトウェアにより実装し、実際のローカル5Gネットワークと実際の社内ネットワークを用いて評価を行った。結果として、提案手法にて二つのギャップを解決し、ローカル5Gネットワークと既設ネットワーク間で相互接続できることを確認した。
鉄道・公衆網環境における教師なしクラスタリングを用いたスループットのモデル化
電子情報通信学会論文誌B No.11 pp.768-778 (Nov. 2023)
中島 康雄, 谷村 崇仁
無線通信におけるスループットモデルの作成においては、位置や速度等、環境を表すパラメータを用いて細かい状況ごとにモデルを作成することで、局所的なモデルの精度を向上させることができる一方で、モデルの細分化によるデータ収集コストの増大が課題である。そこで本論文では、クラスタリングによって類似のモデルをまとめることで、全体を表現しつつモデル数を削減する手法を提案する。また、提案手法を鉄道・公衆網環境での測定結果に適用し、モデルについての評価を行う。
Physical status representation in multiple administrative optical networks by federated unsupervised learning
IEICE Transactions on Communications vol. 106, no. 11, pp.1084-1092 (2023)
Takahito Tanimura, Riu Hirai, Nobuhiko Kikuchi
We present our data-collection and deep neural network (DNN)-training scheme for extracting the optical status from signals received by digital coherent optical receivers in fiber-optic networks. The DNN is trained with unlabeled datasets across multiple administrative network domains by combining federated learning and unsupervised learning. The scheme allows network administrators to train a common DNN-based encoder that extracts optical status in their networks without revealing their private datasets. An early-stage proof of concept was numerically demonstrated by simulation by estimating the optical signal-to-noise ratio and modulation format with 64-GBd 16QAM and quadrature phase-shift keying signals.
Data Collection Method for Security Digital Twin on Cyber Physical Systems
IEICE Communications Express (ComEX) Vol. 11 (2022), No. 12 pp. 829-834
Jens Doenhoff, Yu Tamura, Daisuke Tsuji, Tomohiro Shigemoto
Through the progress of Digital Twin technology and subsequent realization of Cyber-Physical Systems (CPS), the threat of cyber attacks to those systems is rising. Due to differing requirements in Operational Technology (OT) systems, existing IT security is insufficient to secure CPS. To overcome these challenges, we are developing a highly modular Security Digital Twin (SDT), targeting a wide variety of OT/IoT use-cases and scenarios. Due to its modular design, a naive implementation of required data collection is highly cost-inefficient; to address this, a data collection abstraction layer for the SDT is proposed, utilizing upper layer data requirements through a unified interface. In a qualitative evaluation, the proposed solution is shown to be cost-effective.
Numerical Simulation of Polarization Multiplexing for Suppressing FWM
菊池信彦
IEEE802.3 Jan 2023 Joint P802.3df / P802.3dj Session
次世代の高速データ通信規格となる800G/1.6TイーサのIEEE標準化においては、通信速度の増大により光信号波長の近接や光強度の増加が著しく、光ファイバ非線形効果である四光波混合（FWM)による通信品質の劣化が大きな課題となっていた。これに対し光信号の波長・偏波配置の工夫劣化方式を提案、その効果を数値シミュレーションで検証した。
https://www.ieee802.org/3/dj/public/23_01/index.html
回転偏波多重多値データ伝送システム
電気学会論文誌C分冊 2023年 143巻 8号 728-735頁
武井 健
https://doi.org/10.1541/ieejeiss.143.728
A multilevel data transmission system by using multiple Rotating Polarization Waves is proposed. Multilevel data are transmitted on plural RPWs which have different initial rotating phases at the same frequency. The receiver receives arriving waves on the optimum polarization at the optimum timing within the rotating period where the best communication quality was provided. The RPW system generates three different polarization channels when radio devices are surrounded by many electromagnetic scatters which disable to use line-of-sight paths. The selections of an optimum receiving polarization with and without a time block code achieve the best and better diversity effects by using independent three and two polarization channels, respectively.
カラー管理された電力需給における高効率な電力利用を可能とする充放電および送電管理方式
情報処理学会論文誌Vol.63 No.1 1–17 (Jan. 2022)
鈴木敏明、村田正幸
近年、太陽光発電等による再生可能エネルギー利用の増加が促進されている。しかし、太陽光等による発電では天候等により発電量が変動し、供給電力量が不安定である。そこで、発電、充放電、電力消費を統合的に制御するマイクログリッドが注目されている。マイクログリッドでは電力の地産地消が図られるが、単体のマイクログリッドでは天候等により発電した電力が不足する場合が想定され、複数のマイクログリッドが電力を必要に応じて融通するマイクログリッド連携が検討されている。ただし、再生可能エネルギーにより発電された電力利用や充放電利用には、地域的な差があるため、送電やさらに充放電等によるコストを考慮することが必須である。本論文では、数理計画問題を解くことにより、マイクログリッド連携による広域接続マイクログリッドにおける送電および充放電による電力ロスを最小化する、高効率な電力利用方式を提案する。提案方式では、再生可能エネルギーによる発電とそれ以外の発電を区別した電力のカラー管理を行い、再生可能エネルギーによる電力消費の目標比率を管理可能とする。また、提案方式の評価を通して、充放電機能の最適な配備や送電および充放電について議論する。
CPSを活用した無線システムエンジニアリング技術
電子情報通信学会 ネットワークシステム研究会 2023年11月研究会 招待講演
五十嵐悠一・石野正典・山田大樹・亀井大向・武井健・大西正己
https://www.ieice.org/cs/ns/jpn/invited.html
近年、サイバー空間とフィジカル空間の融合を扱うCPS（Cyber-Physical System）や現実空間をデジタル空間・サイバー空間に表現しシステム構築や運用の効率化を実現するデジタルツインを構築するデジタル技術の急速な発展に伴い、デジタル技術の親和性ITシステムに加え、工場・ビル・建設現場・変電所などのOTシステム(Operational Technology)における現場作業効率化・省人化等、デジタルによる業務革新の対象領域が拡大してきた。本発表では、現場作業の一つである、モビリティの遠隔運転・操作を一例として、メタバースを活用した無線仮想空間での通信システム評価技術、移動体向け統合ネットワークシミュレション技術、超高速無線電波伝搬シミュレーション技術などを紹介し将来展望を述べる。
IoTデータ収集基盤におけるキュー共有とデータ処理フローIDフィルタリングによるクラウド使用量削減手法の提案
電気学会 通信研究会 2023年6月研究会
久恒泰地・羽原拓哉・伊藤大輔
https://jglobal.jst.go.jp/detail?JGLOBAL_ID=202302260858333816
IoT（Internet of Things）の普及が産業界で見られ、特に製造業では工場内センサからのデータを収集・分析することにより、品質管理や生産効率化が期待されている。しかし、IoTデータの収集と分析には大量のハードウェアリソースが必要で、適切なリソースの策定は困難であるため、パブリッククラウドの活用が注目されている。パブリッククラウドはクラウドサービスを提供し、従量課金制により、初期投資を抑制しつつ、スケーリングを可能にしている。しかし、過剰なリソース使用による高額なクラウド使用料の問題も存在する。本研究では、AWSを用いた大規模工場向けのIoTデータ収集基盤の構築において、キューサービスのクラウド使用料が全体の80%を占めていることを課題とし、キューの共有とデータ処理フローIDフィルタリングによるキューサービスのクラウド使用料削減手法を提案し評価した結果を報告する。
無線システムデジタルツインーアダプティプサイバーフィジカルシステムの開発ー
電気学会 通信研究会 2023年1月研究会
武井健
The wireless cyber-physical system is proposed. The system not only has the digital twin, which has a twin to calculate electromagnetic field within the service area including electromagnetic scatters by using their numerical models, estimates communication characteristics but also modifies these models with measurement values of electric intensities and directions of arriving waves. A very fast ray-tracing calculation by huge number of GPU cores enables such modification of numerical models within several hundred milli-seconds when the wireless system can be operated quasi-statically. The wireless cyber-physical system achieves to a very efficient operation of mobile wireless system that is composed of both moving electromagnetic scatters and radio devices attached to mobile apparatus, i.e., man, robot, car, train, and drone.
ポスト5Gネットワークを活用したAIおよびセンシング技術
電子情報通信学会 ネットワークシステム研究会 2022年11月研究会
谷村崇仁・松本久功・高浦則克・島明生・奥野通貴
https://ken.ieice.org/ken/paper/20221125LCOt/
5Gのさらなる高度化であるポスト5G/6Gでは、超高速・大容量、超低遅延、超カバレッジといった通信機能の強化に加え、コンピューティングとネットワークの一体化が更に進展すると考えられている。これらポスト5G/6G技術を活用し、世界的課題であるカーボンニュートラルやデータ主権を考慮しつつ、社会インフラストラクチャを支える業務の生産性を向上するためには、AI・センシング・ネットワークを用いて物理世界とサイバー世界を結び付けるサイバーフィジカルシステムの高度化が重要となる。本講演では、サイバーフィジカルシステムの高度化をめざし、これら高度化したネットワークを活用したAIおよびセンシング技術開発の取り組みについて紹介する。具体的には、通信インフラを活用し人や機械の位置を高精度に推定する測位技術、AIのエッジシフトを後押しするAIモデル推論の低遅延化技術、地域グリッド内電力需給をバランスさせる調整技術、ユーザのデータ主権を保護するネットワーク上に分散したAI訓練手法である連合学習について報告する。
ローカル5Gを活用したユースケースの検討
電子情報通信学会 フォトニックネットワーク研究会 2022年11月研究会
光野正志・眞下大輔・石野正典・亀井大向・大沼晃浩・北川雄一・大石裕司・髙瀬誠由・伊藤大輔
https://ken.ieice.org/ken/paper/20221107PCnP/
商用サービスが始まった5Gには、様々な分野での活用が期待されている。本報告では、次世代スマート工場の実現に向けて、ローカル5Gの実証環境を用いたユースケースの検討結果について報告する。
AR Assembly Navigation with Local 5G to Improve Industrial Production Efficiency
2023 IEEE International Conference on Metaverse Computing, Networking and Applications (MetaCom), Kyoto, Japan, 2023, pp. 682-683
Nobuyuki Muranaka, Masashi Kono, Daisuke Ito
Compressing model before federated learning by transferrable surrogate lottery ticket
IEEE 20th Consumer Communications & Networking Conference (CCNC) 2023
Communication-efficient federated learning of monitors in fiber-optic networks by model reduction using non-optical auxiliary data
IEICE International Conference on Emerging Technologies for Communications (ICETC) 2023, P3-32
Takahito Tanimura, Masayuki Takase,
Upgrade of Deep Neural Network-based Optical Monitors by Communication-Efficient Federated Learning
Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC) 2023
Takahito Tanimura, Masayuki Takase
Ultra-low Power Multi-Point Remote Sensing Technology Using Optical Fiber Power Supply for Sewage Systems
菊池信彦
12th International Conference on Communications, Circuits, and Systems
次世代スマート工場を実現するローカル5G 技術の検討
眞下大輔・大沼晃浩・大石裕司・石野正典・光野正志・高瀬誠由
2023年 総合大会 BI-7-2
条件分岐を含むストリーム処理のデプロイ時間短縮手法の提案
久恒泰地・羽原拓哉・伊藤大輔
2023年 総合大会 B-7-11
ネットワーク設定の効率的な事前テスト手法の提案
村中延之・飯島智之
2023年 総合大会 B-7-12
マルチテナント環境における多段的データ処理リソース割り当て手法
羽原拓哉・久恒泰地・伊藤大輔
2023年 総合大会 B-7-34
再生可能エネルギーによる電力向けトレーサビリティ検討
鈴木敏明・古谷幸太郎・Efrain Eduardo Tamayo Ruiz・伊藤政昭・定江和貴・齋藤 直
2023年 総合大会 B-9-4
短距離向けIM/DD超高速光PAM伝送におけるデジタル信号処理を用いたレーザRIN波形再構築による影響緩和の検討
菊池信彦・平井理宇
2023年 総合大会 B-10-17
Wi-FiセンシングにおけるCompressed Beamforming Reportのk-meansクラスタリングに関する実験的検討
山崎良太・山田大樹
2023年 総合大会 B-15-14
産業システムへのOpenVPN適用に向けたトンネリングレイヤの評価
山田大樹・藤岡孝芳・中野亮
2023年 総合大会 B-16-12
バーティカルセクター応用に向けた5Gソリューション技術の検討
光野正志・眞下大輔・大沼晃浩・大石裕司・石野正典・亀井大向・北川雄一・髙瀬誠由
2023年 ソサイエティ大会 BI-2-5
電力取引における供給計画値の供給信頼度推定技術の開発
古谷幸太郎・鈴木敏明・Tamayo Ruiz Efrain Eduardo・定江和貴・齋藤直
2023年 ソサイエティ大会 B-9-3
短距離IM/DD波長多重伝送における直交偏波配置による四光波混合抑圧の実験実証
菊池信彦・田中滋久
2023年 ソサイエティ大会 B-10-39
k-means 法を用いたスループットモデル化手法の鉄道及び WiMAX 環境における評価
中島康雄・谷村崇仁・清水俊樹・大塚祐策・大宮英典
2023年 ソサイエティ大会 B-15-37
通信帯域予測による測定工数削減効果の検討
山田大樹・中島康雄・五十嵐悠一
2023年 ソサイエティ大会 B-15-38
クライアントデータの要約統計量を用いたクラスタリング連合学習
北川雄一・谷村崇仁・高瀬誠由
2023年 ソサイエティ大会 B-15-46
クライアント間のデータ特性の違いによるAIモデルの性能低下は、連合学習の大きな課題である。本研究では、データ特性の差によるAIモデル性能低下を解決するため、画像データの要約統計量によるクライアントの事前クラスタリング手法を提案し、提案手法を連合学習のシミュレーションにより検証する。
SDV実現のための異種通信フローを収容するTSN活用時間・帯域分割フロー配分型車載ネットワーク設計技術
大石 裕司，前田 功治，小野 豪一
自動車技術会2023年秋季大会 145-1
国内初、5Gを活用した鉄道システムの実証試験を2024年度に開始
https://www.hitachi.co.jp/New/cnews/month/2024/01/0124b.html
日立とドコモ、製造業・社会インフラ分野のDX推進に向け5G SAとARを活用した組み立て作業支援を実証
https://www.hitachi.co.jp/New/cnews/month/2022/03/0330.pdf
オープン協創拠点「協創の森」にローカル5G実証環境を開設し、社会インフラ向けの高信頼なエッジコンピューティング運用技術を実証
https://www.hitachi.co.jp/New/cnews/month/2020/10/1023.html
米国カリフォルニア州のシリコンバレーリサーチセンターにおいて、5Gによる産業用IoTソリューションのテストを開始
https://www.hitachi.co.jp/New/cnews/month/2020/09/0925a.html
国内初、5Gを活用した鉄道システムの実証試験を2024年度に開始
https://www.hitachi.co.jp/New/cnews/month/2024/01/0124b.html
24/7カーボンフリーエナジーの実現を支える電力需給管理サービス
日立評論 2024 Vol.106 No.1 顧客と共に成長するためのイノベーション、グリーンエナジー&モビリティ
(2024年2月25日発行予定)
現場でのシステム構築を容易化したスケーラブルな遠隔設備監視ソリューション
日立評論 2024 Vol.106 No.1 顧客と共に成長するためのイノベーション、コネクティブインダストリーズ
(2024年2月25日発行予定)
超高速無線伝搬シミュレータを用いた無線デジタルツインの実現
日立評論2023 vol.105 No.1
https://www.hitachihyoron.com/jp/archive/2020s/2023/01/17/index.html#sec10
5G向けエッジコンピューティング技術
日立評論2021Vol.103 No.1技術革新 IT：研究開発
https://www.hitachihyoron.com/jp/archive/2020s/2021/01/19/index.html#sec12
5Gプラットフォームに向けた５Gエンジニアリング技術
日立評論2021Vol.103 No.1技術革新 IT：研究開発
https://www.hitachihyoron.com/jp/archive/2020s/2021/01/19/index.html#sec11
5G/6GとAR/VRによる社会インフラ向けDXソリューションの研究開発
日立評論2021 vol.103 No.2
https://www.hitachihyoron.com/jp/archive/2020s/2021/02/02b03/index.html
生産現場を改善し続けるデジタルツイン技術 工場IoTプラットフォームの構築へ向けて
日立評論2020 vol.102 No.3
https://www.hitachihyoron.com/jp/archive/2020s/2020/03/03a05/index.html
グローバルIoTサービス「Hitachi Global Data Integration」
日立評論2020 vol.102 No.3
https://www.hitachihyoron.com/jp/archive/2020s/2020/03/03a06/index.html
