2023 Fiscal Year Research-status Report
Research and Development of Ultra-Low Power Consumption IoT Systems
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23K11063
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
李 鶴 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (40759891)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Keywords | IoT / 超低消費電力 / RISC-V |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和５年度にの超低消費電力IoT構築について、以下３つの項目を展開した。
1.低消費電力IoTプラットフォームの開発：超低消費電力IoTプラットフォームには、RISC-Vチップを中心とするハードウェア層を設計する。RISC-V開発基盤のGPIO（General-Purpose Input/Output）とIoTサラウンドモジュールを接続、IoT対応の設備、センサー等を操作可能である。より低い消費電力のため、通信モジュールをUART（Universal Asynchronous Receiver-Transmitter）でIoTプラットフォームと接続する。
2.ヘテロジニアス低消費電力ネットワークの開発：各低消費電力ネットワークプロトコルのMAC層とIPv6ネットワーク層の間をユニバーサルプロトコル層が追加される。すべてのIoTデバイスはIPv6ネットワークに編成され、異なるネットワーク接続間のデータ転送をサポートする。
3.分散型超低消費電力IoTサービスアーキテクチャの開発：軽量のDockerベースのアーキテクチャがIoTハブデバイスで開発され、複数のタスク管理をサポートする。各超低消費電力IoTサービスのステータスがデバイスとIoTハブデバイスで同期され共同作業できる。
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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
令和５年度には、当初の予定通りこれらの計画を順調に実行できた。研究成果の一部は、IEEE Wireless Communications、IEEE Transactions on Green Communications and Networking、IEEE Transactions on Network and Service Managementなどの権威ある学術誌に掲載され、またThe 20th International Wireless Communications & Mobile Computing Conferenceなどの学会で発表される予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の超低消費電力IoT構築について、以下２つの項目を推進する。
1.低消費電力IoTプラットフォームの開発：複雑なタスクの処理をサポートするためのフル機能のオペレーティングシステムが必要である。Linuxカーネルをトリミングしてサイズを変更することにより、RISC-Vベースの開発ボードで軽量OS層を開発する。OS層の上に多様な超低消費電力IoTアプリケーションをサポートするため、IoTアプリケーションミドルウェアを開発する。
2.ヘテロジニアス低消費電力ネットワークの開発：ネットワークルーティングストラテジーは、最小限のエネルギー消費でIoTネットワーク内のネットワークパッケージを転送して、ネットワークの動作寿命を改善するように設計される。したがって、ルーティングストラテジーでは、バッテリー情報と厳格なトラフィックコントロールも考慮される。同時に、平時の期間中はサービス品質（QoS）が主要なオブジェクトである。
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| Causes of Carryover |
(理由)
低消費電力IoTプラットフォームの構築でRISC-V開発基盤等のデバイスを購入する予定である。また、世界的に影響力がある国際学会で研究成果発表を予定している。
(使用計画)
当初の予定通り、令和６年度は、引き続きRISC-Vの開発を行うと同時に、ネットワーク構築用の実機実験に対応するため、プロトタイプシステム開発用のWiFi HaLowモジュールやUWBモジュールおよび高性能なLoRa基地局3台を計上する。また、随時研究成果を発表するため、令和６度にそれぞれ国際学会への論文投稿を計画しており、そのための登録料を計上し、国際学会開催予定である令和６、令和７年度にそれぞれ旅費を計上している。
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