無線システムにおける端末主導ハンドオーバの研究

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K11781
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 西村 俊和 立命館大学, 情報理工学部, 准教授 (00273483)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ハンドオーバー / 確率的ペトリネット / 連続時間マルコフ連鎖

Outline of Annual Research Achievements

無線システムにおける基地局間ハンドオーバーについて、確率的ペトリネット(SPN)と連続時間マルコフ連鎖(CTMC)による数理モデルの構築を試みた。ns3 (network simulator three)のような離散事象ネットワークシミュレータ(DINS)で得られる模擬結果と異なり、数理モデルでは当該システムの各々の状態の恒常的存在確率を求めることによって、特定の模擬初期値や模擬シナリオに依存しない、より理論的に精密な解析が可能であると考えている。各基地局の移動端末収容状態は、離散分散システムとしてSPNでモデル化することができるため、このSPNを全プレース内のトークン数の組み合わせ状態として展開して各々の恒常的存在確率を求めることによって、例えばハンドオーバー先基地局の通信チャネル不足など、特定の無線システム固有問題の発生確率を求めることができる。CTMCは特に各基地局への移動端末新規到着をモデル化するためのものである。これによって歩行速度による単体移動端末のハンドオーバー模擬のみならず、例えば公共交通機関の終着駅到着による多数移動端末の到着時など、DINSでは個別シナリオ別模擬であったハンドオーバー時の問題を、異なった遷移確率となるCIMCとして数理的に求めることが可能となる。上述数理モデルは無線システムにおけるハンドオーバーの存在を考慮した基地局側のモデルであるので、研究対象となる端末主導のハンドオーバーアルゴリズムは、異なった遷移確率となるCIMCとしてモデル化されることになる。
今後は無線システムとして現行のLTE (Long Term Evolution) を対象として、構築したモデルをDINSで得られる結果と比較することによって、作成モデルの正当性を検証する予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナウイルス感染症蔓延のため国際会議など対外発表そのものやそこでの他研究者との対面議論などの重要な機会損失が発生しており、そのために現在までの進捗状況を「(3) やや遅れている。」と評価している。現在は現地開催への参加と遠隔地参加の双方が可能な国際会議での発表を考えており、できるだけ同疾病流行による影響を小さくしていきたい。
同疾病流行によるそれ以外の直接影響や、学術研究、研究テーマに依存した進捗の遅れは得にない。

Strategy for Future Research Activity

無線システムにおける基地局間ハンドオーバーについて、確率的ペトリネット(SPN)と連続時間マルコフ連鎖(CTMC)による数理モデルの構築を試みた。これにより、より理論的に精密な解析が可能となると予想されるので、離散事象ネットワークシミュレーションとの比較を行って構築数理モデルの正当性の検証を行う。
一方、基地局間ハンドオーバーは遮蔽物など実世界の様々な影響を避けることはできないので実証実験も重要である。今後は無線LANなどのライセンス不要電波機器などを用いた実証実験環境を整備して、端末主導ハンドオーバーに関する研究を推進する予定である。

Causes of Carryover

当該年度内での日本国内でのコロナ禍の終息を予見して国際会議など対外発表・研究会参加の参加費・旅費執行を2021年1月以降に留保していたところ、新型コロナウイルス変異株の蔓延など当時予測不能であったその後の情勢変化のために執行を見送ったものである。現地開催でかつ遠隔参加も可能な国際会議での発表を現在考えているので、2021年度の対外発表に必要な費用の一部として次年度使用額を執行致したい。