2015 Fiscal Year Annual Research Report
低い管理コストで長期運用できる実用的な省電力無線センサネットワークの研究開発
| Project/Area Number |
15H02691
|
|---|
| Research Institution | Wakayama University |
|---|
Principal Investigator |
吉廣 卓哉 和歌山大学, システム工学部, 准教授 (80362862)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤本 章宏 和歌山大学, システム情報学センター, 助教 (30711551)
川橋 裕 (泉裕) 和歌山大学, システム情報学センター, 講師 (50304192)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | センサネットワーク / MACプロトコル / 経路制御プロトコル / 運用管理 / 低消費電力 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
MACプロトコル及び経路制御プロトコルの提案は順調に進捗しており，第１段階の学術的成果として原著論文１本を出版した．第１段階の提案プロトコルでは，データ配送木の葉ノードがビーコンの送信を停止することで，大幅に消費電力を削減できることが明らかになった．また，同時に，提案プロトコルでは，葉ノードがフレーム受信の契機となるビーコンを停止しても，ネットワークのトポロジ変化時にデータ配送木を再構築できることを確認した．解析的な評価の結果，センシング間隔を長くすれば単３電池２本で１０年以上の長寿命を実現できる可能性があることを示した．
ビーコン送信タイミングのスケジューリングアルゴリズムの提案も順調に進捗し，データ配送遅延を低く抑える自律分散スケジューリングアルゴリズムの設計を完了した．提案手法では，シンクノードからの距離に依存してビーコンを送信する時間スロットを決定することで，各葉ノードからシンクに至る経路に沿ってビーコン送信タイミングを順番に並べる．これによって，任意の葉ノードからのデータ送信が，ビーコン送信の一周期の間に完了し，低い配送遅延でシンクにデータが集約できる実用的な制御が可能になる．また，シミュレーション評価により，提案手法が実際に低い配送遅延でデータを配送できることを示した．
センサネットワーク管理ツールのソフトウェア設計も完了し，試作ソフトウェアを実装した．評価のために，簡易的なセンサネットワークのシミュレーションによって，ノード故障が発生した場合にシンクで収集されるデータを生成した．試作ソフトウェアにこのデータを適用したところ，この簡易なシナリオにおいては，故障ノードの把握や通信性能の低下など，管理において気づくべき故障や性能低下が的確に把握でき，提案する管理ツールが有用である可能性を示すことができた．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
MACプロトコル及び経路制御プロトコルの提案は順調に進捗しており，提案手法の設計・評価を終えたうえで，第１段階の学術的成果として原著論文１本を出版した．
ビーコン送信タイミングのスケジューリングアルゴリズムの提案も順調に進捗し，データ送信遅延を低く抑える自律分散スケジューリングアルゴリズムの設計・評価を完了した．
センサネットワーク管理ツールのソフトウェア設計も計画通りに完了し，試作ソフトウェアを用いた簡易的な評価により，一定の実用可能性を確認できた．
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は，各課題について各担当者が個別に研究を進めると同時に，提案プロトコルを統合したシミュレーション及び実機評価を進める．
MAC及び経路制御プロトコルに関しては，まず，提案手法をシミュレーション及び実機環境に実装する．また，ノードが故障した場合のデータ配送木の修復時に，多数のノードが再構築処理に参加しなければならず消費電力が大きくなる問題を解消する改良手法を提案する．具体的には，故障ノード周辺のできるだけ少数のノードのみが部分的に配送木を再構築することにより，配送木の修復を最小限の電力で局所的に実施できるようにする．また，ビーコンスケジューリング手法をシミュレーション及び実機に取り入れ，システム全体の評価・検証を進める．
開発したビーコンスケジューリング手法は，提案中のMAC及び経路制御プロトコルと併せて動作させ評価するために，ネットワークシミュレータ及び実機に実装する．また，シンクノードに近い中継ノードはより多くのデータパケットを転送する必要があることに注目し，シンクノードからの距離が近いほど転送可能時間を大きく確保できるよう，スジューリング手法を改良する．
センサネットワーク管理ツールは，試作ソフトウェアを実際に近いシナリオを用いたシミュレーション結果に適用することにより，管理ツールとしての実用性を評価する。また，それによって得られた知見から，センサネットワークの実管理に必要となる要求をより明確にし，さらなる管理ツールの改良を行う．
|
