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Content-based Wake-up Control for Energy-Efficient Sensing Data Collections

Research Project

Project/Area Number 19K04401
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
Research InstitutionKansai University

Principal Investigator

四方 博之  関西大学, システム理工学部, 教授 (00510124)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords無線センサネットワーク / ウェイクアップ無線 / 省電力化 / コンテンツ指向制御 / ウェイクアップ受信機 / データ指向制御
Outline of Research at the Start

本格的なIoT社会の到来とともにIoTデータ収集基盤技術である無線センサネットワークが普及しつつある。本研究課題では、所望コンテンツ(センシング情報)を保持するノードのみを無線リモート起動することで省電力データ収集を実現するコンテンツ指向ウェイクアップ制御の研究を行う。ウェイクアップ制御法設計と通信品質向上・広域化の課題に取り組むことで広域コンテンツ指向省電力・低遅延データ収集技術を確立する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、コンテンツ指向ウェイクアップ制御技術の確立とその有効性実証を目指している。本年度は、top-kデータ収集のためのデータ収集法として提案しているカウントダウンコンテンツベースウェイクアップ方式を用いて広域センシングを実現するためのマルチホップ化に関する検討を行った。
昨年度までのマルチホップ化に関する検討として、クラスタリングを適用した2-hopネットワークでのカウントダウンコンテンツベースウェイクアップ方式設計を行ってきた。本年度は、この方式をさらに任意のホップ数のマルチホップネットワークに適用できるように拡張を行った。マルチホップ化に必要となるシグナリング方式を設計するとともに、各クラスタのデータ収集結果を他のクラスタでのデータ収集に活用する機構の設計、また、
クラスタメンバ数に応じて適切なウェイクアップ制御をコンテンツ指向制御とIDベース制御の間で切り替える機構の設計を行った。本提案方式のデータ収集遅延およびノードの消費エネルギーに関するシミュレーション評価を行い、まず、構築するネットワークトポロジーの影響評価を行い、Dominating Set Tree (DST)に基づき構築するトポロジーの有効性を確認した。そして、コンテンツ指向制御のみを用いる方式およびIDベース制御のみを用いる方式に対する提案方式の有効性を確認した。上記の検討により、観測データの特質考慮によりウェイクアップ制御の特性向上を実現できる事を実証するとともに任意のホップ数のマルチホップネットワークに適した方式を明確にした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度の目標は広域センシングを実現するためのマルチホップ環境に適したウェイクアップ制御法の明確化であり、前年度まで2-hopにのみ対応していた方式を任意のホップ数に拡張することで、その目的を達成できた。この理由から、本年度はおおむね順調に研究が進捗したと評価する。

Strategy for Future Research Activity

今後は、マルチホップネットワーク対応のtop-kデータ収集用コンテンツベースウェイクアップ制御法の詳細評価を行う予定である。また、ウェイクアップ制御の実用化に向けた課題についても検討を行う予定である。

Report

(5 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 1 results)

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  • [Journal Article] Energy-Efficient Distributed Estimation Using Content-Based Wake-Up in Wireless Sensor Networks2021

    • Author(s)
      Hitoshi Kawakita, Hiroyuki Yomo, and Petar Popovski
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Communications

      Volume: E104.B Issue: 4 Pages: 391-400

    • DOI

      10.1587/transcom.2020EBT0003

    • NAID

      130008014030

    • ISSN
      0916-8516, 1745-1345
    • Year and Date
      2021-04-01
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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Periodical Top-k Ranking Query in Wireless Sensor Networks Exploiting Wake-up Receivers2021

    • Author(s)
      Junya Shiraishi and Hiroyuki Yomo
    • Journal Title

      IEEE Sensors Journal

      Volume: 21 Issue: 20 Pages: 23698-23710

    • DOI

      10.1109/jsen.2021.3111697

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      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Content-Based Wake-Up for Top-k Query in Wireless Sensor Networks2021

    • Author(s)
      Shiraishi Junya、Yomo Hiroyuki、Huang Kaibin、Stefanovic Cedomir、Popovski Petar
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Green Communications and Networking

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 362-377

    • DOI

      10.1109/tgcn.2020.3033844

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] マルチホップ無線センサネットワークにおけるtop-kクエリのためのウェイクアップ制御特性評価2024

    • Author(s)
      村上拓矢,白石順哉,四方博之
    • Organizer
      電子情報通信学会 ネットワークシステム研究会
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Cluster-based Wake-up Control for Top-k Query in Wireless Sensor Networks2023

    • Author(s)
      Takuya Murakami, Junya Shiraishi, and Hiroyuki Yomo
    • Organizer
      2023 IEEE 97th Vehicular Technology Conference (VTC2023-Spring)
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      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Wake-up Control for Energy-efficient Identifications of Multiple Emission Sources in Wireless Sensor Networks2023

    • Author(s)
      Junya Shiraishi and Hiroyuki Yomo
    • Organizer
      2023 International Conference on Computing, Networking and Communications (ICNC)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Wake-up Control for Energy-Efficient Anomaly Detection in Wireless Sensor Networks2022

    • Author(s)
      Hitoshi Kawakita and Hiroyuki Yomo
    • Organizer
      2022 IEEE 95th Vehicular Technology Conference (VTC2022-Spring)
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      電子情報通信学会 無線通信システム研究会
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      白石順哉, 四方博之
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Wake-up Control with Kernel Density Estimation for Top-k Query in Wireless Sensor Networks2021

    • Author(s)
      Hiroyuki Yomo, Yuta Minami, Hitoshi Kawakita, and Junya Shiraishi
    • Organizer
      2021 IEEE Global Communications Conference (Globecom 2021)
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  • [Presentation] Energy-efficient Distributed Estimation Using Wireless Sensor with Wake-up Receivers2020

    • Author(s)
      Hitoshi Kawakita, Hiroyuki Yomo, and Petar Popovski
    • Organizer
      2020 IEEE 91st Vehicular Technology Conference (VTC2020-Spring)
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  • [Presentation] Wake-up Control for Wireless Sensor Networks Collecting top-k Data with Temporal Correlation2020

    • Author(s)
      Junya Shiraishi and Hiroyuki Yomo
    • Organizer
      2020 IEEE 92nd Vehicular Technology Conference (VTC2020-Fall)
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      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Content-based Wake-up for Aggregate Query in Wireless Sensor Networks2020

    • Author(s)
      Hiroyuki Yomo, Junya Shiraishi, and Hitoshi Kawakita
    • Organizer
      International Conference on Emerging Technologies for Communications 2020 (ICETC 2020)
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  • [Presentation] 無線センサネットワークにおける省電力異常検知のためのウェイクアップ制御2020

    • Author(s)
      川北和,四方博之
    • Organizer
      電子情報通信学会ネットワークシステム研究会
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  • [Presentation] ウェイクアップ受信機適用無線センサネットワークにおける順位精度を考慮した省電力top-kデータ収集法2020

    • Author(s)
      白石順哉,四方博之
    • Organizer
      電子情報通信学会ネットワークシステム研究会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Top-k Data Collection Exploiting Temporal Correlation in Wireless Sensor Networks with Wake-up Receivers2020

    • Author(s)
      Junnya Shiraishi, Hiroyuki Yomo
    • Organizer
      The 6th International Symposium on Electrical Engineering and Computer Science
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ウェイクアップ受信機搭載無線センサネットワークにおける時間的相関を有するtop-kデータ収集法2020

    • Author(s)
      白石順哉, 平野駿, 四方博之
    • Organizer
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  • [Presentation] Content-based Wake-up Control for Wireless Sensor Networks Exploiting Wake-up Receivers2019

    • Author(s)
      Junya Shiraishi, Hiroyuki Yomo, Kaibin Huang, Cedomir Stefanovic, Petar Popovski
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      IEEE 17th International Symposium on Modeling and Optimization in Mobile, Ad Hoc, and Wireless Networks (WiOpt)
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 無線センサネットワークのためのデータ指向ウェイクアップ制御2019

    • Author(s)
      四方博之
    • Organizer
      電子情報通信学会 無線通信システム研究会
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      2019 Research-status Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2024-12-25  

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