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エネルギーハーベスト技術を利用するコグニティブ無線の安定性解析と安定化手法の設計

研究課題

研究課題/領域番号 16K06363
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 通信・ネットワーク工学
研究機関岡山県立大学

研究代表者

榊原 勝己  岡山県立大学, 情報工学部, 教授 (10235137)

研究分担者 武次 潤平  岡山県立大学, 情報工学部, 助教 (10405483)
高林 健人  岡山県立大学, 情報工学部, 助教 (70803336)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードコグニティブ無線 / エネルギーハーベスト技術 / ランダムアクセスプロトコル / スロット付アロハ / ランダムアクセス / スループット / パケット伝送遅延時間 / 安定性 / エネルギーハーベスト / パケット伝送遅延制限 / カタストロフィ理論 / 安定性解析 / 安定化手法 / 数理モデル
研究成果の概要

端末周辺の環境からエネルギーを獲得するエネルギーハーベスト技術を利用した端末を2次的ユーザとするコグニティブ無線ネットワークにおいて,2次的ユーザがスロット付アロハ方式を利用する場合の性能を解析した.一定の仮定の下では,2次的ユーザは,保持しているデータ・パケットの送信失敗回数とエネルギー・パケット数を要素とする2次元マルコフ連鎖としてモデル化することができる.このモデルにより,時間スロット内でデータ・パケットを送信している2次的ユーザ割合に関する不動点方程式を立て,古典的なスロット付アロハ方式と同様,双安定性を示すことを確認した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

無線周波数(通信資源)は有限である反面,無線通信を利用する情報量は日々増加している.このとき,通信資源の空きを活用するコグニティブ無線,端末周辺の環境からエネルギーを獲得するエネルギーハーベスト技術,スロット付アロハ方式に代表されるMACプロトコルは,増加する情報量を収容するために重要な要素技術である.本研究の成果により,スロット付アロハ方式に限定されるものの,このような無線ネットワークの性能を評価するツールを提供することができる.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Modeling and Analysis of Slotted ALOHA Systems With Energy Harvesting Nodes and Retry Limit2018

    • 著者名/発表者名
      Sakakibara Katsumi、Takabayashi Kento
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 6 ページ: 63527-63536

    • DOI

      10.1109/access.2018.2877424

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Integrated Performance Evaluation of the Smart Body Area Networks Physical Layer for Future Medical and Healthcare IoT2018

    • 著者名/発表者名
      Takabayashi Kento、Tanaka Hirokazu、Sakakibara Katsumi
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 19 号: 1 ページ: 1-21

    • DOI

      10.3390/s19010030

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of random assigning of initial contention window value on performance of persistent relay CSMA with and without binary exponential backoff algorithm2018

    • 著者名/発表者名
      Katsumi Sakakibara, Naoya Yoda and Kento Takabayashi
    • 雑誌名

      WSEAS Transactions on Communications

      巻: 17 ページ: 120-128

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] On bistable region of slotted-ALOHA systems with delay constraints2016

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Horiuchi, Katsumi Sakakibara and Jumpei Taketsugu
    • 雑誌名

      Universal Journal of Communications and Network

      巻: 4 号: 2 ページ: 29-35

    • DOI

      10.13189/ujcn.2016.040201

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Performance analysis of slotted ALOHA systems with energy harvesting nodes and retry limit using DTMC model2018

    • 著者名/発表者名
      榊原勝己, 中田耀至, 高林健人
    • 学会等名
      Proceedings of the Federated Conference on Computer Science and Information Systems (FedCSIS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance Evaluation of Error Control Scheme in ETSI SmartBAN PHY2018

    • 著者名/発表者名
      高林健人, 田中宏和, 榊原勝己
    • 学会等名
      Proceedings of the Global IoT Summit 2018 (GIoTS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On stability of slotted-ALOHA systems with delay constraints and geometric transmission probability2017

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Horiuchi, Katsumi Sakakibara and Jumpei Taketsugu
    • 学会等名
      31st International Conference on Information and Networking (ICOIN2017)
    • 発表場所
      Danang, Vietnam
    • 年月日
      2017-01-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation study of persistent relay CSMA with random assigning of initial contention window values2017

    • 著者名/発表者名
      Katsumi Sakakibara, Naoya Yoda and Kento Takabayashi
    • 学会等名
      12th International Conference on Systems and Networks Communications (ICSNC2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 遅延制限されたスロット付アロハ方式の安定性に対する送信確率の影響2016

    • 著者名/発表者名
      堀内貴行, 榊原勝己, 武次潤平
    • 学会等名
      平成28年度(第67回)電気・情報関連学会中国支部連合大会
    • 発表場所
      東広島
    • 年月日
      2016-10-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] On bistable behavior of slotted-ALOHA systems with delay constraints2016

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Horiuchi, Katsumi Sakakibara and Jumpei Taketsugu
    • 学会等名
      13th IEEE VTS Asia Pacific Wireless Communications Symposium (APWCS2016)
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2016-08-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 遅延制限されたスロット付アロハ方式の双安定性に関する考察2016

    • 著者名/発表者名
      堀内貴行, 榊原勝己, 武次潤平
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告 (情報ネットワーク研究会)
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-05-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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