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2020 Fiscal Year Research-status Report

Achieving 1-week Lifetime for 100/1000/10000 Meter Emergency Communications

Research Project

Project/Area Number 19K20250
Research InstitutionMuroran Institute of Technology

Principal Investigator

太田 香  室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 文部科学省卓越研究員(准教授) (50713971)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords耐災害ネットワーク / D2D / ドローン / LPWAN
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、これまで注目されてこなかった災害発生時の電力不足問題に着目し、耐災害ネットワークを長期間持続でき、かつ安定性が高く、さらに広域で利用するための基盤技術を研究開発することである。本研究では、通信範囲の異なる3つのレイヤーで構成される耐災害ネットワークを提案し、2020年度は第二レイヤーであるUAV(ドローン)を無線アクセスポイントとして利用しWi-Fiを提供するための技術を中心に研究を推進した。研究成果の一部は、IEEEを主とした国際学術論文誌や国際会議にて発表した。代表的な研究業績を次の通り二件紹介する。
第一に、UAVが地上にある無線端末機器(IoT機器やスマートホン等)からデータを効率的に回収するため、深層学習を適用し無線端末機器で構成されるネットワークのステイタスを動的に予測することで最適なルーティング経路を選定し、通信環境に依存せずに効率的なデータ収集を実現した。研究成果はトップレベルのジャーナルのIEEE Transactions on Network and Service Managementにて発表した。
第二に、暗闇でもドローンが搭載カメラでリアルタイムにユーザ捜索できるようにするため、サーモグラフィーの画像を元にユーザを認識する技術を深層学習をベースとして開発した。研究成果の一部は国際会議のMSN 2020で発表し、その革新性を認められBest Paper Awardを受賞している。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の予定通り、提案する耐災害ネットワークにおける第二レイヤーであるUAV(ドローン)によるWi-Fiの構築に関する研究を行い、その成果の一部は査読付き国際学術論文11件、国際会議論文6件として発表し、そのうち2件はBest Paper Awardを受賞している。さらに、提案技術を適用したデモシステムの開発と実験も行うことができたため、研究進捗はおおむね順調であるといえる。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、予定通り、提案する耐災害ネットワークにおける第三レイヤーであるLPWAN(Low Power Wide Area Network)を用いた省電力な長距離ネットワークに関する研究を中心に推進する。前年度までに開発してきた第一レイヤーと第二レイヤーの技術を組み合わせてのシステム最適化や各技術の改良も行う。

Causes of Carryover

当初予定していた出張や国際会議への参加が新型コロナウィルスの影響を受けて中止またはオンライン開催となったため、計上していた予算が次年度に繰越となった。また、実験の内容も同じ理由で変更となったが、研究計画自体に大幅な変更を生じることはなかったため支障なく研究を進めることができた。次年度以降の研究計画にも特に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初の予定通りの計画を進めていく。

  • Research Products

    (23 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Peer Reviewed: 11 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] 上海交通大学/中南大学/華中科技大学(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      上海交通大学/中南大学/華中科技大学
    • # of Other Institutions
      7
  • [Int'l Joint Research] 聖フランシスコ・ザビエル大学(カナダ)

    • Country Name
      CANADA
    • Counterpart Institution
      聖フランシスコ・ザビエル大学
  • [Int'l Joint Research] ノースイースタン州立大学(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      ノースイースタン州立大学
  • [Journal Article] Exponential Stability of Mixed Time-Delay Neural Networks Based on Switching Approaches2022

    • Author(s)
      Zhang Xiaoyu、Wang Degang、Ota Kaoru、Dong Mianxiong、Li Hongxing
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Cybernetics

      Volume: 52 Pages: 1125~1137

    • DOI

      10.1109/TCYB.2020.2985777

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Congestion-Aware Scheduling for Software-Defined SAG Networks2021

    • Author(s)
      Tao Xiaoyi、Ota Kaoru、Dong Mianxiong、Qi Heng、Li Keqiu
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Network Science and Engineering

      Volume: 8 Pages: 2861~2871

    • DOI

      10.1109/TNSE.2021.3055372

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Cost as Performance: VNF Placement at the Edge2021

    • Author(s)
      Tao Xiaoyi、Ota Kaoru、Dong Mianxiong、Qi Heng、Li Keqiu
    • Journal Title

      IEEE Networking Letters

      Volume: 3 Pages: 70~74

    • DOI

      10.1109/LNET.2021.3065651

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Healthchain: Secure EMRs Management and Trading in Distributed Healthcare Service System2021

    • Author(s)
      Li Chaoyang、Dong Mianxiong、Li Jian、Xu Gang、Chen Xiubo、Ota Kaoru
    • Journal Title

      IEEE Internet of Things Journal

      Volume: 8 Pages: 7192~7202

    • DOI

      10.1109/JIOT.2020.3038721

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] An Intelligent Collaboration Trust Interconnections System for Mobile Information Control in Ubiquitous 5G Networks2021

    • Author(s)
      Huang Shaobo、Zeng Zhiwen、Ota Kaoru、Dong Mianxiong、Wang Tian、Xiong Neal N.
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Network Science and Engineering

      Volume: 8 Pages: 347~365

    • DOI

      10.1109/TNSE.2020.3038454

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Deploying SDN Control in Internet of UAVs: Q-Learning-Based Edge Scheduling2021

    • Author(s)
      Zhang Chaofeng、Dong Mianxiong、Ota Kaoru
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Network and Service Management

      Volume: 18 Pages: 526~537

    • DOI

      10.1109/TNSM.2021.3059159

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Congestion-aware Traffic Allocation for Geo-distributed Data Centers2020

    • Author(s)
      Tao Xiaoyi、Ota Kaoru、Dong Mianxiong、Borjigin Wuyunzhaola、Qi Heng、Li Keqiu
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Cloud Computing

      Volume: 印刷中 Pages: 1~1

    • DOI

      10.1109/TCC.2020.3001192

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Preserving Edge Knowledge Sharing Among IoT Services: A Blockchain-Based Approach2020

    • Author(s)
      Li Gaolei、Dong Mianxiong、Yang Laurence T.、Ota Kaoru、Wu Jun、Li Jianhua
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Emerging Topics in Computational Intelligence

      Volume: 4 Pages: 653~665

    • DOI

      10.1109/TETCI.2019.2952587

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Fast Deployment of Emergency Fog Service for Disaster Response2020

    • Author(s)
      Xu Jianwen、Ota Kaoru、Dong Mianxiong
    • Journal Title

      IEEE Network

      Volume: 34 Pages: 100~105

    • DOI

      10.1109/MNET.001.1900671

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Big Data on the Fly: UAV-Mounted Mobile Edge Computing for Disaster Management2020

    • Author(s)
      Xu Jianwen、Ota Kaoru、Dong Mianxiong
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Network Science and Engineering

      Volume: 7 Pages: 2620~2630

    • DOI

      10.1109/TNSE.2020.3016569

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Result return aware offloading scheme in vehicular edge networks for IoT2020

    • Author(s)
      Huang Wei、Ota Kaoru、Dong Mianxiong、Wang Tian、Zhang Shaobo、Zhang Jinhuan
    • Journal Title

      Computer Communications

      Volume: 164 Pages: 201~214

    • DOI

      10.1016/j.comcom.2020.10.019

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] UAV-Aided Emergency Communication Systems2021

    • Author(s)
      Kaoru Ota
    • Organizer
      2021 First Quarterly Seminar Research on Key Technologies of Edge Computing Security and Privacy for Internet of Vehicles Services
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ドローンを適用した災害支援システム2021

    • Author(s)
      太田 香
    • Organizer
      電子情報通信学会若手交流・親睦会
  • [Presentation] Real-Time Survivor Detection in UAV Thermal Imagery Based on Deep Learning2020

    • Author(s)
      Jiong Dong, Kaoru Ota, Mianxiong Dong
    • Organizer
      The 16th International Conference on Mobility, Sensing and Networking (MSN 2020)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Vehicular Multi-slice Optimization in 5G: Dynamic Preference Policy using Reinforcement Learning2020

    • Author(s)
      Chaofeng Zhang, Kaoru Ota, Mianxiong Dong
    • Organizer
      IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM 2020)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Web Usage Prediction and Recommendation Based on Web Session Graph Embedded Analysis2020

    • Author(s)
      Shuning Huang, Kaoru Ota, Mianxiong Dong
    • Organizer
      IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM 2020)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Big Data Management Architecture for Standardized IoT Based on Smart Scalable SNMP2020

    • Author(s)
      Wentao Zhang, Mianxiong Dong, Kaoru Ota, Jianhua Li, Wu Yang, Jun Wu
    • Organizer
      IEEE International Conference on Communications (ICC 2020)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Intrusion Detection for Smart Home Security Based on Data Augmentation with Edge Computing2020

    • Author(s)
      Danni Yuan, Kaoru Ota, Mianxiong Dong, Xiaoyan Zhu, Tao Wu, Linjie Zhang, Jianfeng Ma
    • Organizer
      IEEE International Conference on Communications (ICC 2020)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Accelerate Deep Learning in IoT: Human-Interaction Co-Inference Networking System for Edge2020

    • Author(s)
      Chaofeng Zhang, Kaoru Ota, Mianxiong Dong
    • Organizer
      IEEE 13th International Conference on Human System Interaction (HSI 2020)
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] Welcome to Kaoru Ota's Website

    • URL

      http://www3.muroran-it.ac.jp/enes/~ota

URL: 

Published: 2021-12-27  

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