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コンテンツ指向ウェイクアップ制御を用いた省電力センシングデータ収集に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 19K04401
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21020:通信工学関連
研究機関関西大学

研究代表者

四方 博之  関西大学, システム理工学部, 教授 (00510124)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード無線センサネットワーク / ウェイクアップ無線 / 省電力化 / コンテンツ指向制御 / ウェイクアップ受信機 / データ指向制御
研究開始時の研究の概要

本格的なIoT社会の到来とともにIoTデータ収集基盤技術である無線センサネットワークが普及しつつある。本研究課題では、所望コンテンツ(センシング情報)を保持するノードのみを無線リモート起動することで省電力データ収集を実現するコンテンツ指向ウェイクアップ制御の研究を行う。ウェイクアップ制御法設計と通信品質向上・広域化の課題に取り組むことで広域コンテンツ指向省電力・低遅延データ収集技術を確立する。

研究実績の概要

本研究課題では、コンテンツ指向ウェイクアップ制御技術の確立とその有効性実証を目指している。本年度は、top-kデータ収集のためのデータ収集法として提案しているカウントダウンコンテンツベースウェイクアップ方式を用いて広域センシングを実現するためのマルチホップ化に関する検討を行った。
昨年度までのマルチホップ化に関する検討として、クラスタリングを適用した2-hopネットワークでのカウントダウンコンテンツベースウェイクアップ方式設計を行ってきた。本年度は、この方式をさらに任意のホップ数のマルチホップネットワークに適用できるように拡張を行った。マルチホップ化に必要となるシグナリング方式を設計するとともに、各クラスタのデータ収集結果を他のクラスタでのデータ収集に活用する機構の設計、また、
クラスタメンバ数に応じて適切なウェイクアップ制御をコンテンツ指向制御とIDベース制御の間で切り替える機構の設計を行った。本提案方式のデータ収集遅延およびノードの消費エネルギーに関するシミュレーション評価を行い、まず、構築するネットワークトポロジーの影響評価を行い、Dominating Set Tree (DST)に基づき構築するトポロジーの有効性を確認した。そして、コンテンツ指向制御のみを用いる方式およびIDベース制御のみを用いる方式に対する提案方式の有効性を確認した。上記の検討により、観測データの特質考慮によりウェイクアップ制御の特性向上を実現できる事を実証するとともに任意のホップ数のマルチホップネットワークに適した方式を明確にした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度の目標は広域センシングを実現するためのマルチホップ環境に適したウェイクアップ制御法の明確化であり、前年度まで2-hopにのみ対応していた方式を任意のホップ数に拡張することで、その目的を達成できた。この理由から、本年度はおおむね順調に研究が進捗したと評価する。

今後の研究の推進方策

今後は、マルチホップネットワーク対応のtop-kデータ収集用コンテンツベースウェイクアップ制御法の詳細評価を行う予定である。また、ウェイクアップ制御の実用化に向けた課題についても検討を行う予定である。

報告書

(5件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] オールボー大学(デンマーク)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] オールボー大学(デンマーク)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 香港大学(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] オールボー大学(デンマーク)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 香港大学(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Energy-Efficient Distributed Estimation Using Content-Based Wake-Up in Wireless Sensor Networks2021

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Kawakita, Hiroyuki Yomo, and Petar Popovski
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E104.B 号: 4 ページ: 391-400

    • DOI

      10.1587/transcom.2020EBT0003

    • NAID

      130008014030

    • ISSN
      0916-8516, 1745-1345
    • 年月日
      2021-04-01
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Periodical Top-k Ranking Query in Wireless Sensor Networks Exploiting Wake-up Receivers2021

    • 著者名/発表者名
      Junya Shiraishi and Hiroyuki Yomo
    • 雑誌名

      IEEE Sensors Journal

      巻: 21 号: 20 ページ: 23698-23710

    • DOI

      10.1109/jsen.2021.3111697

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Content-Based Wake-Up for Top-k Query in Wireless Sensor Networks2021

    • 著者名/発表者名
      Shiraishi Junya、Yomo Hiroyuki、Huang Kaibin、Stefanovic Cedomir、Popovski Petar
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Green Communications and Networking

      巻: 5 号: 1 ページ: 362-377

    • DOI

      10.1109/tgcn.2020.3033844

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] マルチホップ無線センサネットワークにおけるtop-kクエリのためのウェイクアップ制御特性評価2024

    • 著者名/発表者名
      村上拓矢,白石順哉,四方博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会 ネットワークシステム研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Cluster-based Wake-up Control for Top-k Query in Wireless Sensor Networks2023

    • 著者名/発表者名
      Takuya Murakami, Junya Shiraishi, and Hiroyuki Yomo
    • 学会等名
      2023 IEEE 97th Vehicular Technology Conference (VTC2023-Spring)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wake-up Control for Energy-efficient Identifications of Multiple Emission Sources in Wireless Sensor Networks2023

    • 著者名/発表者名
      Junya Shiraishi and Hiroyuki Yomo
    • 学会等名
      2023 International Conference on Computing, Networking and Communications (ICNC)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wake-up Control for Energy-Efficient Anomaly Detection in Wireless Sensor Networks2022

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Kawakita and Hiroyuki Yomo
    • 学会等名
      2022 IEEE 95th Vehicular Technology Conference (VTC2022-Spring)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 無線センサネットワークにおけるtop-kクエリのためのマルチホップウェイクアップ制御に関する一検討2022

    • 著者名/発表者名
      村上拓矢,白石順哉,四方博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会 無線通信システム研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 無線センサネットワークにおける複数の観測データ発生源省電力同定法に関する一検討2022

    • 著者名/発表者名
      白石順哉, 四方博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会 短距離無線通信研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Wake-up Control with Kernel Density Estimation for Top-k Query in Wireless Sensor Networks2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Yomo, Yuta Minami, Hitoshi Kawakita, and Junya Shiraishi
    • 学会等名
      2021 IEEE Global Communications Conference (Globecom 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Energy-efficient Distributed Estimation Using Wireless Sensor with Wake-up Receivers2020

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Kawakita, Hiroyuki Yomo, and Petar Popovski
    • 学会等名
      2020 IEEE 91st Vehicular Technology Conference (VTC2020-Spring)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wake-up Control for Wireless Sensor Networks Collecting top-k Data with Temporal Correlation2020

    • 著者名/発表者名
      Junya Shiraishi and Hiroyuki Yomo
    • 学会等名
      2020 IEEE 92nd Vehicular Technology Conference (VTC2020-Fall)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Content-based Wake-up for Aggregate Query in Wireless Sensor Networks2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Yomo, Junya Shiraishi, and Hitoshi Kawakita
    • 学会等名
      International Conference on Emerging Technologies for Communications 2020 (ICETC 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 無線センサネットワークにおける省電力異常検知のためのウェイクアップ制御2020

    • 著者名/発表者名
      川北和,四方博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会ネットワークシステム研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ウェイクアップ受信機適用無線センサネットワークにおける順位精度を考慮した省電力top-kデータ収集法2020

    • 著者名/発表者名
      白石順哉,四方博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会ネットワークシステム研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Top-k Data Collection Exploiting Temporal Correlation in Wireless Sensor Networks with Wake-up Receivers2020

    • 著者名/発表者名
      Junnya Shiraishi, Hiroyuki Yomo
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Electrical Engineering and Computer Science
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ウェイクアップ受信機搭載無線センサネットワークにおける時間的相関を有するtop-kデータ収集法2020

    • 著者名/発表者名
      白石順哉, 平野駿, 四方博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会2020年総合大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Content-based Wake-up Control for Wireless Sensor Networks Exploiting Wake-up Receivers2019

    • 著者名/発表者名
      Junya Shiraishi, Hiroyuki Yomo, Kaibin Huang, Cedomir Stefanovic, Petar Popovski
    • 学会等名
      IEEE 17th International Symposium on Modeling and Optimization in Mobile, Ad Hoc, and Wireless Networks (WiOpt)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 無線センサネットワークのためのデータ指向ウェイクアップ制御2019

    • 著者名/発表者名
      四方博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会 無線通信システム研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-12-25  

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