2014 Fiscal Year Research-status Report
ファジィ強化学習を用いた車両ネットワーク通信プロトコルの設計と実証実験
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25730053
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
策力 木格 電気通信大学, 大学院情報システム学研究科, 助教 (90596230)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 車両アドホックネットワーク / 高度交通システム / マルチホッププロトコル / ファジィ論理 / 強化学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度には，車両アドホックネットワークを用いた事故・渋滞情報を周囲の車両に配布するためのマルチホッププロトコルの現実的なシナリオを考慮した改良・評価を行った．具体的には，下記の4点に焦点をあて，研究を進めてきた①今までのプロトコルでは，ファジィ論理に用いたメンバシップ関数やファジィルールの定義などで，シミュレーションにより得られた結果を反映しているため汎用性に問題があることに対して，強化学習を用いたメンバシップ関数の自動調整手法を提案し，コンピュータシミュレーションにより提案手法の評価を行った②また実無線デバイスにおいて提案プロトコルを実装し，実際に車両アドホックネットワークを構築し，提案手法の性能を評価した③MAC層における無線リソースの有効利用を図るために，バックボーン車両を用いる通信方式を提案し，送信者の数を減らすことで，MAC層におけるチャンネル競争による衝突，遅延を削減することが達成できた④現実な車両ネットワークにおけるTCP通信品質を評価した．
提案プロトコルでは，ファジィ論理に基づき車両間距離，車両の移動，無線帯域，無線電波の伝搬特性を柔軟に考慮し情報を中継する，また強化学習を用いて全体最適な経路を定めることを特徴とする．コンピュータシミュレーション，実証実験（移動を含まない無線通信部分の実験）により，さまざまなネットワークトポロジにおいて提案プロトコルの性能評価を行い，問題点を見つけて提案プロトコルを改良することを繰りした．シミュレータとしては，オープンソースネットワークシミュレータns-2.34を用いた．また無線電波伝搬モデルとしては，既存の高い評価のモデルであるNakagamiモデル（ns-2.34にて提供されている）を用いて，より現実的なフェージングを模擬した．車両移動モデルとして，SUMOとTraNSを利用した．
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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
本研究の目的は，車両アドホックネットワーク（VANET）を用いて事故・渋滞情報を周囲の車両に配布するためのマルチホッププロトコルを提案・評価することである．平成26年度には，当初の計画通り，メンバシップ関数の自動調整，経路選択がTCPにおける影響の検証，実証実験を用いたプロトコル性能評価などに焦点を当て，研究を進めてきた．コンピュータシミュレーション，実証実験を用いて，他の既存研究と比較しながら，提案プロトコルの評価を行った．また動的ネットワークにおけるバックボーン車両の選択方式およびバックボーン車両を用いた通信プロトコル（ブロードキャスト，ユニキャスト両方）を提案した．より現実的な無線電波伝搬モデル，車両移動モデルを用いて，提案プロトコルの評価と改善を行った．コンピュータシミュレーション，実証実験により様々なシナリオにおける提案手法の有効性を示した．さらに研究成果を国際会議（4件），国内大会・研究会（4件）に発表した．また論文誌2件は投稿中である．そのために，研究が当初の計画通り進展していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度には，より現実的なネットワーク環境において提案プロトコルの性能を評価し，提案プロトコルの改良を行う．提案プロトコルを実無線デバイスにて実装して，実無線環境での提案プロトコルの動作を確認する．さらに無線装置を車に搭載させることにより，実車両アドホックネットワークにおける動作確認をする．またブロードキャスト通信フローとユニキャスト通信フローが混在する場合における提案プロトコルの性能を評価する．提案プロトコルを実無線環境にて評価しながら，実環境における各層で連携することによる最適な通信方式を見つけることを目標とする．効果的に研究を進めるため，またはコストを削減するために，まず車なしで実無線ネットワークを構築して，提案プロトコルの評価と改良を十分行う．その次第，車両に提案プロトコルを搭載した無線装置を搭載させ，車両アドホックネットワークにて実証検証を行う．
また提案プロトコルとINTERNETプロトコルの接続を可能にして，実際の音声，ビデオなどのアプリケーションを用いて提案プロトコルを評価する．また経路選択が上位レイヤにおける影響を明らかにする．具体的には，経路変更がTCPの輻輳制御に関する影響，ホップ数がTCP性能に対する影響，経路上のノードのチャンネル競争がTCPスループットに対する影響などを明らかにする．その次，エンド・ツー・エンドのスループットを考慮した全体最適な通信パラメータを決定する．
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| Causes of Carryover |
円安，物価の上昇により予定されていた実証実験の一部が平成26年度の予算のみでは実行できなくなった．平成27年度の予算の一部で補填し，2015年5月末に実証実験を行うことにすると，研究全体の進捗に影響がない．そのため，平成26年度の予算の一部を平成27年度に繰越して，平成27年度予算の補填で実証実験を行う．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度予算と合わせて，2015年5月末に実証実験を行うことを予定している．
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