2019 Fiscal Year Annual Research Report
Design of robust control systems against cyber attacks
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17K14699
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
若生 将史 神戸大学, システム情報学研究科, 講師 (50778587)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | プライバシー / 分散最適化 / 送信電力制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，制御システムのプライバシーについて研究を行った．特に，太陽光発電などの環境発電とバッテリーによって稼働する無線基地局の送信電力制御に焦点を当てた．移動体通信ネットワークにおける消費電力は増加の一途をたどっており，本研究で取り扱う無線基地局はそのエネルギー問題を解決する一要素として期待されている．一方で，環境発電は一般に予測が困難であり，バッテリーの充電率が不安定になりやすいという問題があった．
無線基地局が高いエネルギー効率で稼働するためには，その近傍に存在するユーザーの数に基づいて送信電力を決定する必要がある．すなわち送信電力は，点在する無線基地局からユーザー数の情報を集約し，大域的な最適化問題を解くことで決定される．そのため，通信が傍受された際，近傍ユーザー数が盗聴され，ユーザー位置に関する情報が流出する可能性があった．これに対して，提案手法では，通信する前に意図的にユーザー数に対してノイズを印加することで，ユーザー数を秘匿する方法を提案した．従来の制御則においてノイズを加えた場合，最適化問題の評価関数と拘束条件が誤差を含むため，制御性能が大きく悪化してしまう．そこで，本研究では，分散最適化の手法を適用することで，拘束条件だけがノイズの影響を受けるアルゴリズムを提案した．従来の集中的な制御則ではノイズが大きくなるにつれてエネルギー効率が急速に低下する一方，提案した分散的な制御則はほとんどエネルギー効率の低下が見られないことを，数値シミュレーションで確認した．また，差分プライバシーの観点から，制御性能とプライバシーレベルの間のトレードオフについて解析を行った．
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