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無線リレーとPONによって構成される適応的C-RAN

Research Project

Project/Area Number 20H04178
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 60060:Information network-related
Research InstitutionChitose Institute of Science and Technology

Principal Investigator

吉本 直人  公立千歳科学技術大学, 理工学部, 教授 (60619550)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 桑野 茂  大同大学, 情報学部, 教授 (20761513)
丸田 一輝  東京工業大学, 超スマート社会卓越教育院, 特任准教授 (30801170)
久野 大介  大阪大学, 工学研究科, 助教 (40802088)
中山 悠  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80802058)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
Keywordsモバイルネットワーク / 動的リソース制御 / ミッドホール / PON / 無線フロントホール / 光無線統合ネットワーク / 波長多重方式 / 動的帯域割当 / エッジAI / 時間領域シンボル拡散 / 光・無線統合ネットワーク / 適応ネットワーク / 同期
Outline of Research at the Start

近年のモバイルトラヒックの爆発的な増大に伴い、モバイル基地局はより高密度・多数配置されることが予想される。さらに近年はトラヒックの時空間的な変動が顕著化し、従来の固定的な基地局によるモバイルネットワークでは設備効率悪化やサービス品質低下といった課題が生じていた。本研究では、上記課題を解決するためのモバイルネットワークである適応的C-RANのコンセプト確立と実証を目的とする。具体的には、フロントホールの低遅延要求とミッドホールの大容量転送とを両立可能な光・無線統合ネットワークの動的リソース制御技術及び、無線フロントホールを実現するためのトラヒック転送技術の確立に向けて研究を行う。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では,フロントホールの低遅延要求とミッドホールの大容量転送とを両立可能な光・無線統合ネットワークの動的リソース制御技術及び,無線フロントホールを実現するためのトラヒック転送技術の確立に向けて研究を行った.
動的リソース制御技術の中で,物理層における波長リソースの効率化については,収容効率を2倍に拡大できる「一波長双方向通信方式」非直交多重方式と, 同一波長を用いることで収容効率を2倍に拡大できる「電力多重型非直交多元接続方式」について検討を行なった。「一波長双方向通信方式」では,反射光の干渉を抑圧するアルゴリズムを開発し,原理確認実験を実施した.「電力多重型非直交多元接続方式」では,時空間領域等化器に逐次干渉抑圧(Successive interference cancellation)機能を新たに開発し,原理確認実験を実施した.これら2つの技術により波長利用効率を4倍向上できることを示した.
MAC層における検討として, GPUを用いたエッジAIによる画像の物体検出は,ネットワーク輻輳による遅延増大するといった課題に対し,バッチサイズ増大による計算効率の向上と,リアルタイムでの物体検出を実現する低遅延のデータ伝送の両立する新たな波長帯域割り当てアルゴリズムを提案し, 代表的な帯域割り当てアルゴリズムであるIPACTと比較し大幅に遅延を低減可能であることをシミュレーションによって示した.
無線フロントホール,を実現するためのトラヒック転送技術において,同一チャネルを用いた複数リンク間の干渉レベルの推定手法として深層学習の応用を提案し,その効果を確認した.また,干渉レベルに依存することなく適応アルゴリズムを適切に動作可能とする時間領域シンボル拡散(TISS)を提案した.これによりSIRが-10dB以上の領域において良好な干渉抑圧効果を確認した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

進捗に関して,当初2021年度上期に予定していた原理確認実験を完遂し,PoC検証を開始する等,計画を前倒ししている.

Strategy for Future Research Activity

(1) 動的リソース制御技術(物理層)に関しては,今後は,検討している技術の適用領域を明確化する.さらに光ファイバ通信で懸念される偏波の変動や波長分散に起因するチャネル歪み,送受信器の非線形性等の影響も加味して,原理確認実験を網羅的に実施予定である.(2) 動的リソース制御技術(MAC層)に関しては,今後は,PoCを構築し実機での検証を進める.また,無線フロントホールについて,現実的な条件を設定したシミュレーション評価を行い,提案ルーティング手法の検証を進める.(3) 無線フロントホールを実現するためのトラヒック転送技術に関しては,今後は,実際の無線フロントホール環境を想定したシミュレーション評価を通して提案方式の有効性を確認するとともに,実機実験を通して真の有効性を明らかにする.

Report

(1 results)
  • 2020 Annual Research Report

Research Products

(22 results)

All 2021 2020

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results)

  • [Journal Article] Optical Reflection Interference Equalization for Single-Wavelength Bidirectional WDM-PON Transmission System2021

    • Author(s)
      Shibita Sho、Hisano Daisuke、Maruta Kazuki、Nakayama Yu、Mishina Ken、Maruta Akihiro
    • Journal Title

      IEEE Photonics Journal

      Volume: 13 Pages: 1-15

    • DOI

      10.1109/jphot.2020.3045049

    • Related Report
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Adaptive Subcarrier Grouping for MMSE-SMI Adaptive Array Interference Suppression2021

    • Author(s)
      K. Shima, S. Kojima, K. Ito, K. Maruta, C-J. Ahn
    • Journal Title

      IEEE Acces

      Volume: 9 Pages: 18361-18372

    • DOI

      10.1109/access.2021.3053989

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Uplink Null-Space Expansion for Multiuser Massive MIMO in Time-Varying Channels Under Unknown Interference2020

    • Author(s)
      Arai Kabuto、Maruta Kazuki、Ahn Chang-Jun
    • Journal Title

      IEEE Access

      Volume: 8 Pages: 224292-224305

    • DOI

      10.1109/access.2020.3044053

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  • [Presentation] 画像認識精度に基づいた再送制御による無線エッジコンピューティングにおけるトラヒック削減手法2021

    • Author(s)
      中原睦貴 ,久野大介,西村真衣,牛久祥孝,丸田一輝,中山悠
    • Organizer
      電子情報通信学会 センサネットワークとモバイルインテリジェンス研究専門委員会
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      鈴置皓介, 紫尾田 将, 久野 大介, 丸田 一輝, 丸田章博
    • Organizer
      電子情報通信学会 通信方式研究会
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    • Author(s)
      高野宏紀,久野大介,野尻洸輝,中原睦貴,鈴置晧介,丸田 一輝,小野寺幸仁,八重樫遼,中山悠,吉本直人
    • Organizer
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      高野宏紀,久野大介,中原睦貴 ,鈴置皓介,丸田 一輝,小野寺幸仁,八重樫遼,中山悠
    • Organizer
      電子情報通信学会 総合大会
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      Yu Nakayama, Yuko Hara-Azumi, Anh Hoang Ngoc Nguyen, Daisuke Hisano,Yoshiaki Inoue, Takayuki Nishio, Kazuki Maruta
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      IEEE 91th VehicularTechnology Conference (VTC2020-Spring)
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    • Author(s)
      Kazuki Maruta, Shun Kojima, Chang-Jun Ahn, Daisuke Hisano, Yu Nakayama
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      Proc. IEEE 91st Vehicular Technology Conference (VTC2020-Spring)
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  • [Presentation] Impact of Interference on Wavelength-Swapped WDM-PON System2020

    • Author(s)
      Sho Shibita, Daisuke Hisano, Kazuki Maruta, Yu Nakayama, Ken Mishina, Akihiro Maruta
    • Organizer
      IEICE 2020 International Conference on Emerging Technologies for Communications (ICETC)
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  • [Presentation] Numerical Demonstration of Successive Interference Canceller for Uplink Power-Domain NOMA-based Coherent PON System2020

    • Author(s)
      Kosuke Suzuoki, Daisuke Hisano, Kazuki Maruta, Akihiro Maruta
    • Organizer
      IEICE 2020 International Conference on Emerging Technologies for Communications (ICETC
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cell Zooming for Green Mobile Networks withVehicle-Mounted Radio Units2020

    • Author(s)
      Yu Nakayama, Kazuki Maruta
    • Organizer
      IEEE Global Telecommunications Conference(GLOBECOM)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Experimental Demonstration of Lloyd-Max Algorithm to Quantization Noise Reduction on a Power domain Non-Orthogonal Multiple Access based Coherent PON2020

    • Author(s)
      Kosuke Suzuoki, Daisuke Hisano, Sho Shibita, Kazuki Maruta, Akihiro Maruta
    • Organizer
      European Conference and Exhibition on Optical Communication(ECOC2020)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Real-Time andEnergy-Efficient Inference at GPU-Based Network Edge using PON2020

    • Author(s)
      Yukito Onodera, Yoshiaki Inoue, Daisuke Hisano, Yu Nakayama
    • Organizer
      IEEE Consumer Communications & Networking Conference (CCNC)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fast Beam Tracking Algorithmfor Wireless Backhaul in Adaptive Vehicular Cell Networks2020

    • Author(s)
      Kazuki Maruta, Daisuke Hisano, Yu Nakayama
    • Organizer
      Proc. The 39th IEEEInternational Conference on Consumer Electronics (ICCE 2021)
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  • [Presentation] メトロアクセス融合型ネットワークにおける遠隔制御型全光波長変換器の実験的検討2020

    • Author(s)
      辻涼太, 久野大介, 三科健, 丸田章博
    • Organizer
      電子情報通信学会 無線通信システム研究会
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      丸田 一輝, 小島駿, 久野大介, 中山悠
    • Organizer
      電子情報通信学会 通信システム研究会
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      紫尾田将, 久野大介, 中山悠, 丸田一輝, 三科健, 丸田章博
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      小野寺幸仁, 井上文 彰, 久野 大介, 中山悠
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      電子情報通信学会ソサイエティ大会
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      小野寺幸仁, 井上文 彰, 久野 大介, 中山悠
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      FIT2020 第19回情報科学技術フォーラム
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      丸田一輝, 久野大介, 中山悠
    • Organizer
      電子情報通信学会 革新的無線通信技術に関する横断型研究会
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Published: 2020-04-28   Modified: 2022-04-19  

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