| 研究課題/領域番号 |
20H00592
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分60:情報科学、情報工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立情報学研究所 |
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研究代表者 |
計 宇生 国立情報学研究所, アーキテクチャ科学研究系, 教授 (80225333)
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| 研究分担者 |
金子 めぐみ 国立情報学研究所, アーキテクチャ科学研究系, 准教授 (10595739)
村瀬 勉 名古屋大学, 情報基盤センター, 教授 (10530941)
吉永 努 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (60210738)
策力 木格 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (90596230)
江 易翰 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 助教 (10824196)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
42,250千円 (直接経費: 32,500千円、間接経費: 9,750千円)
2023年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2022年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2021年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
2020年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
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| キーワード | 次世代無線システム / 実時間制御 / 機械学習 / 資源割当 / 無線通信システム / 無線資源割当 / コンテクスト / オフローティング / FPGA |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超スマート社会の先進的なアプリケーションと知的イノベーションをサポートするためには、情報通信サービス基盤のさらなる高機能・高性能・高信頼化が求められる。本研究では、次世代無線通信システムにおける大容量、高密度な無線接続要求に対応するために、集中／分散型信号処理・資源割当・干渉制御、自律的アクセス制御・移動制御などの問題を数理モデルと機械学習の統合的な手法で解決する方法を検討する。また、資源の時空間的制約を総合的に考慮し、通信・処理・記憶・制御機能をシームレスに連携させ、高信頼実時間処理をエンドエンド間で実現することを目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、次世代無線通信システムとそのアプリケーションを実現するために、無線システムの知的制御と資源割当、および通信・計算・記憶・制御機能の遍在化の課題について取り組むものである。2021年度では、以下の研究項目を実施した。
１）無線資源割当：無線通信における制御最適化の課題を解決する効果的な学習方法を検討した。深層強化学習を用いて、ミリ波とギガヘルツ帯域を統合的に利用する次世代無線ネットワークにおいて、利用者のサービス品質を保証しながら、エネルギー消費も抑えられるように、複数のアクセスポイントとの接続を選択する最適化問題を解決した。また、ショートパケットを大量に送信するIoTアプリケーションにおいて、深層学習により無線環境の変動と利用者の品質要求に対応して、異なる無線帯域間の利用者分配と資源割当問題の解決方法を提案した。
２）ネットワーク資源のオーケストレーション：SDNなどのネットワークワイドな制御方法について、機械学習を利用したトラフィック予測技術を取り入れたトラフィックエンジニアリング手法を検討し、トラフィック需要に対する予測により、トラフィックの変動による経路変更の回数を大幅に減らし、実トラフィックデータを用いてその有効性を検証した。
３）タスクのオフローディングとスケジューリング：ユーザ、エッジ、クラウドなどのノード間の処理、記憶機能の連携と、タスク間の相互関係を意識したタスクのオフローティングとスケジューリングの方法を検討した。また、実時間制御で有効な性能指標である情報の鮮度について考慮し、深層強化学習を利用したモバイルユーザの行動の最適化方法を開発した。
４）通信処理とキャッシングの高速化：基地局の負荷低減の方法として、個々のモバイル端末をキャッシュサーバと見なした分散協調キャッシュ方式において、基地局の混雑状況に応じて柔軟にキャッシュ制御を行う方法を検討した。
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| 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
コロナ感染症拡大で研究員の雇用が延期になったため、一部の研究内容の実施が令和４年度にずれ込んだが、その後の検討は順調に進み、具体的な研究成果も出している。研究の実施は概ね順調に進展していると考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の研究計画で予定した研究の推進方策を続けていく予定である。外国との研究交流はオンラインでできる範囲においては実施していたが、状況の回復で再開していく予定である。
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