Advanced Integration of UAV Networks and MEC Technology to Support Disaster Response

• Project/Area Number: 20K19779
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 60060:Information network-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: KAWAMOTO Yuichi 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (30778783)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
• Keywords: 無線通信 / 無人航空機 / エッジコンピューティング

Outline of Research at the Start

本研究開発では，大規模災害時等の通信インフラが利用不可能な状況において，無人航空機（UAV: Unmanned Aerial Vehicle）ネットワーク及びモバイルエッジコンピューティング（MEC: Mobile Edge Computing）技術の融合により，柔軟かつ迅速に，高度な災害対応アプリケーションの利用環境を提供可能な自律分散通信プラットフォームを構築するための基盤技術創出を目指す．またこれにより，将来の高度情報社会を実現するUAVネットワーク×MEC技術による新たな通信プラットフォームの創造に貢献する．

Outline of Final Research Achievements

The goal of this research is to create the basic technology to build an autonomous distributed communication platform that can provide an environment for advanced disaster response applications in situations where communication infrastructure is unavailable, such as in a large-scale disaster, by integrating Unmanned Aerial Vehicle (UAV) networks and Mobile Edge Computing (MEC) technology. To achieve this, we proposed a method to reduce system latency by distributing the processing load and a method to optimize the location of UAVs and resource allocation by avoiding interference. The effectiveness of the proposed method was verified by computer simulation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

UAVネットワークとMECの融合に関する研究は世界的にも非常に新規的なものであり，かつこれに対して自律分散制御によるアプローチを試みる点は他の研究には見られない本研究独自の取り組みである．特に本研究で取り組む，通信・計算資源の割当とUAVの配置・移動制御によるネットワーク構築を統合的に検討し，ユーザ要求に対して最適化するという点は学術的に見ても新規的な部分が多い．このような試みはこれまでにない世界で初のものであり，将来の新たな高度情報社会を実現するUAVネットワークの創造が期待される．

Research Products

• [Presentation] V2V通信における遅延低減に向けたHAPSの制御によるNR Sidelinkのリソース割当モード使い分けに関する研究 (2023)
  • Author(s): 山崎凜，川本雄一，加藤寧
  • Organizer: 電子情報通信学会ネットワークシステム研究会
• [Presentation] 地上-衛星ネットワークにおけるeVTOL及びLEO衛星の位置に応じたスループット向上のためのハンドオーバタイミングに関する検討 (2023)
  • Author(s): 松浦大裕，川本雄一，加藤寧
  • Organizer: 電子情報通信学会衛星通信研究会
• [Presentation] Latency Reduction with Different NR Sidelink Modes in V2X Networks with UAV Support (2023)
  • Author(s): 山崎凜，川本雄一，加藤寧
  • Organizer: IEEE International Conference on Communications
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] SAGINとUAV×MEC技術による新たな耐災害通信システムの実現に向けて (2021)
  • Author(s): 川本雄一
  • Organizer: 電子情報通信学会総合大会
• [Presentation] UAV ネットワーク×MEC 技術によるIoT 支援プラットフォーム (2020)
  • Author(s): 川本雄一
  • Organizer: 電子情報通信学会ソサイエティ大会