2022 Fiscal Year Annual Research 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 – 2023-03-31
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| Keywords | センサネットワーク / エネルギーハーベスティング / リレー伝送 / エネルギー収支 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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)機能を備えることで周辺の無線端末の電波からエネルギーの獲得による情報伝送の信頼性と動作寿命の両立を狙いとした。本年度はRF-EH機能を持つ中継局による複数のセンサ端末からのMIMOリレー伝送を行う手法について、シングルストリーム伝送とマルチストリーム伝送における他の無線局からの干渉がアウテジ確率やシステム持続時間に与える影響を明らかにした。
本研究では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試み、概ね次の成果が得られた。
・無線中継伝送における情報伝送/エネルギー収支モデルの構築に関しては、センサ端末(ST)/中継端末(RT)/基地局(受信端末:BS)から成るリレー伝送における情報伝送/エネルギー収支モデルを構築した。この中で周辺の無線端末(ES)のエネルギー源としての有効範囲、ESからの確率的なエネルギーの到来を考慮した。またRTからBSへの伝送に関してバッテリー残量により複数のRTを切り替えるリレー伝送について伝搬損失等を考慮したモデルを構築し、EH時間ならびに中継局数に対するアウテジ確率を明らかにした。
・複数の近接無線端末からの影響について、複数の異なる距離にあるESの電波からSTへ有効なRF-EH が行える範囲を、STからRTへの伝送パケット廃棄による再送のために生じるエネルギー消費とエネルギー獲得閾値を考慮したエネルギー収支の評価を通して明らかにした。また運用持続時間について最も近いESの距離とより遠くにあるESとの距離比に対するRF-EH の有効範囲を明らかにした。
・一般的なWSN モデルを考慮し、STからRTへの伝送にCSMA/CAなどの各種プロトコルについてRF-EHを考慮した場合のSTの運用持続時間を評価しその優劣を明らかにした。
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