2020 Fiscal Year Research-status Report
ユーザの分布が時空間上で非均質な無線ネットワークにおけるリアルタイム制御法の研究
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19K14981
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
木村 達明 大阪大学, 工学研究科, 講師 (00834673)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 確率幾何 / 車両間通信 / シャドウイング / UAV / 分散制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は，主に(1) 車両間通信の理論的な性能解析と効率的な通信制御法の提案，(2) 一般の無線通信ネットワークを対象とした，通信品質の時空間的特性の解析， (3)空間的に非均質なネットワークにおけるリアルタイム制御法の検討, の３つの方向性で研究を進めた．まず，(1) に関しては，本研究課題の主要テーマである時空間的な非均質性を持つ通信ネットワークの対象として車両間通信ネットワークを想定し，その理論的な性能評価と効率的な通信制御法の提案を行った．具体的には，車両が混雑する交差点付近での無線干渉の影響を軽減するための車両のブロードキャストレートの制御法の提案と，理論的な解析に基づくその最適化法の提案を行った．また，近年注目されるセルラ協調型車両間通信 (C-V2X) ネットワークを対象として，セルラ基地局によるリレーを行う車両間通信の理論的な性能評価を行った．また，リレー通信と直接の車々間通信の性能差を理論的に明らかにし，これを考慮した新たな性能評価指標を提案した．(2) については，昨年度検討を行っていた無線伝搬路におけるシャドウイングの空間相関が通信品質の時空間的性質に与える影響に関する解析を拡張し，端末の位置に相関があるような，より現実的なネットワーク，および，車両間通信ネットワークを対象とした検討を行った．最後に，(3) 空間的に非均質なネットワークに対するリアルタイム制御法の検討として，昨年度進めてきた Unmanned Aerial Vehicle (UAV) を用いた空中基地局の分散制御法の一般化を行った．具体的には，昨年度はユーザの被覆の最大化のみをUAVの配置問題の目的としていたが，本年度は，ユーザ間の通信品質の公平性や，ユーザのQoSの最適化を行う手法への拡張を行った．これにより，様々な問題設定に応じてより柔軟に提案手法を適用できるようになった．
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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
(1)車両間通信の理論的な性能解析と効率的な通信制御法の提案，に関しては，年初での計画どおり，昨年度発表内容の拡張に成功し，IEEE Transactions on Mobile Computingならびに IEEE Transactions on Vehicular Technology という通信分野における高いインパクトファクターを持つ難関論文誌にいずれも採択が決定している．また，(2) の一般の無線通信ネットワークを対象とした通信品質の時空間的特性の解析，については，既に論文誌へ投稿を行っており，現在その拡張の研究に着手している．(3) 空間的に非均質なネットワークに対するリアルタイム制御法の検討についても，UAV空中基地局の分散制御法に関する研究成果は既に論文誌へ投稿を行っており，これまで簡単化のために考慮していなかった様々な物理制約を考慮した手法への拡張に現在着手している．以上より，本研究はおおむね順調に進展していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度の (2) において検討した，端末の位置間に相関のあるモデルの解析では，数学的な困難さから，端末のモビリティの相関の影響を考慮することができていなかった．今後は発展として，このモビリティの相関が通信品質に与える影響についての解析を進める．また，(3) において今年度提案したUAV空中基地局の分散制御法は，空中基地局ネットワークの性能評価指標である目的関数の形式の一般化を行ったが，実際のネットワークへ適用する際に必要なUAVの電力等の現実的な物理制約を考慮できていなかった．よって，今年度は制約条件を考慮した分散制御法の検討を進める．また，現状ではユーザの位置が時間変化する影響を十分にモデルで考慮できていないため，ユーザのモビリティの確率モデル化等も同時に検討する．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染拡大に伴う学会の中止に伴い，その参加費および出張旅費に関する差額が生じた．また，論文出版に伴う手数料等がその他の費用として計上されている．次年度においては，研究に関連する書籍の購入および，より発展的な実験を実施するための機材の購入を検討している．
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