2020 Fiscal Year Research-status Report
エネルギーハーベスティングを用いた異種無線センサネットワークの数理モデルの構築
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19K04390
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
佐々木 重信 新潟大学, 自然科学系, 教授 (20242399)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | エネルギーハーベスティング / センサネットワーク / リレー伝送 / エネルギー収支 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では異種の無線センサネットワーク(WSN)が混在する状況で、RFエネルギーハーベスティング (RF-EH)機能を無線端末に備えることで周辺の無線端末の電波からエネルギーを獲得し、WSNにおける情報伝送の信頼性と動作寿命の両立を狙いとした。そのためのWSNにおけるエネルギー収支および回線収支解析の理論的基盤の構築を目標に検討を進め、本年度は以下の研究成果を得た。
(1) WSNでは多数の端末の使用が想定されるが、周囲の複数のエネルギー源とみなせる無線端末(ES)の電波からセンサ端末へ有効なRF-EH が行える範囲をエネルギー収支の評価を通して明らかにした。この際にセンサ端末(ST)から中継端末(RT)への伝送パケットの廃棄により起こる再送により生じる付加的なエネルギー消費も考慮した。STから異なる距離にある2 つのES からのRF-EH を考慮した場合の運用持続時間を求め、最も近いESの距離と、より遠い距離にあるESとの距離比に対するRF-EH の有効範囲を明らかにした。
(2) Detcted and Forward(DetF)による複数の中継端末を切り替えるリレー伝送を想定し、中継端末のバッテリー残量によりリレー伝送を行う中継局を切り替え、それ以外の中継端末でRF-EHを行う手法について、伝搬損失とライスフェージング環境を考慮した場合のEH時間ならびに中継局数に対するOutage確率を評価した。これにより中継局数の増加による性能の改善効果を示した.
(3) センサ端末(ST)から中継端末(RT)への伝送について、RF-EHを考慮した場合のランダムアクセス型プロトコルとポーリング型プロトコルの運用持続時間の評価を行い、STの端末数に対する各種プロトコルの優劣を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は(1)複数のエネルギー源となる無線端末からのRF-EHの効果、(2)複数の中継端末によるリレー伝送の特性評価、(3)通信プロトコルによる性能比較、を実施し、概ね順調な進捗が見られた。新型コロナウイルス感染拡大の影響等により一部成果発表を持ち越しているものがあるが、まとまり次第次年度に発表する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度までの成果をもとに、複数のセンサ端末（送信端末）、複数の中継端末によるモデルへの拡張を引き続き進める。特にエネルギー源となる他の無線端末からの到来電波がランダムかつ間欠的な場合を考慮し、RF-EHにおける最低動作レベルや変換効率を考慮したエネルギー収支モデルの構築をすすめる。また通信における干渉の影響とRF-EHにおけるエネルギー獲得による長寿命化への貢献の条件を明らかにしていく。
これらの成果を異種WSNが共存する環境へ拡張する。他のWSN端末からの電波の到来を前提とした回線収支およびエネルギー収支モデルを構築する。WSNの信頼性および動作可能時間などを比較し、RF-EHによる効果を明らかにする。
また最終年度のため、これまでの成果を取りまとめて論文発表等を進める予定である。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染拡大の影響により、当初計画で参加を予定していた学会・会議が全てオンライン開催となったため、旅費に計上していた分を一部物品購入に回したものの、残額が生じた。次年度に成果発表のための費用にあてるとともに、新型コロナウイルスの影響が軽減され、学会参加が可能になった場合に成果発表の旅費として使用する計画である。
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