Beyond 5G時代を支える状況変化適応型Fiber Wireless制御技術

• Project/Area Number: 21H03422
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 60060:Information network-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 加藤 寧 東北大学, 情報科学研究科, 教授 (00236168)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥13,780,000 (Direct Cost: ¥10,600,000、Indirect Cost: ¥3,180,000); Fiscal Year 2023: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2021: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 光通信 / 無線通信 / IoT / Beyond 5G / ネットワーク統合 / ネットワーク融合 / DBA機能

Outline of Research at the Start

超高速低遅延かつ高密度な通信を実現するBeyond 5G技術の有力な選択肢として，異種無線アクセス網を広帯域光アクセス網によって統合するFiWi（FiberWireless）システムが有力視されている．FiWiシステムでは，光帯域割当てと無線の周波数制御機能を有機的に連携し，高品質な通信を実現する．本研究では，通信要求特性を自律的に推定する機能を有し，光と無線の周波数・通信割当て機能を動的に再構成する状況変化適応型FiWiシステムを提案し，多種多様な端末・サービスが存在するBeyond 5G環境において通信サービスの品質の飛躍的な向上を目指す．

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，高速低遅延かつ高密度な通信を実現するBeyond 5G技術の有力な選択肢として注目が集まっているFiWi（FiberWireless）システムに着目し，多種多様なサービスが混在する環境においても高品質な通信サービスの提供を可能にする技術の開発を目指す．
本研究では3つの課題に取り組む．一つ目の課題1では動的設計理論の確立を行う．ここでは，本研究の核心となる動的設計理論を構築するために欠かすことのできない２つの機能（要求特性推定モデルと供給能力推定モデル）に関して研究を実施する．続いて，二つ目の課題2では状況変化適応型FiWi システムの知的制御エンジン設計を行う．課題1 で確立した動的設計理論をFiWi システムに適用し，知的制御エンジンを設計する．知的制御エンジンの目的は，サービス毎・通信基地局毎に，推定した通信要求特性を基に通信エリア全体の通信端末のサービス品質を安定的に満足するための周波数・機能構成を決定することである．本研究では周波数利用効率が最大となる無線と光の帯域幅の組み合わせを決定することで，突発的に発生する通信要求の増加あるいは供給能力の低下に対するロバスト性を向上させる．最後に課題3では実証実験を行う．実験用システムを用いて動的設計理論と知的制御エンジンの高度化と最適化のためのシミュレーション及び実証実験を実施する．最終的に提案システムでは，空間的・時間的に状況が変化するBeyond 5G異種ネットワーク環境におけるサービス品質保証端末数を従来の2倍（動的割当て可能リソースを全体の半分とした場合）に向上させる．
本年度は，課題3の実証実験を行った．はじめに小規模なシミュレーション実験で提案技術の有効性を検証してから実験規模を100台に拡大し，様々なスケールに適応可能な技術を開発した．考案システムによるサービス品質保証端末数の向上を確認した．

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。