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耐災害CPSのための局所集中型通信制御技術

研究課題

研究課題/領域番号 20K11785
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60060:情報ネットワーク関連
研究機関東北大学

研究代表者

西山 大樹  東北大学, 工学研究科, 教授 (90532169)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード局所集中型通信 / 局所集中型 / 耐災害 / CPS
研究開始時の研究の概要

災害時には携帯電話等の通信インフラが使用できないことが想定されるため,被災地内の通信機器(スマートフォン・自動車・ドローン等)を利用することで応急的な通信機能を提供するアドホック通信が非常に有用である.そこで本研究では,アドホック通信の一つである局所集中型通信制御技術について研究を行う.

研究実績の概要

実世界とサイバー空間を融合したCPS(Cyber Physical System)は,世界が直面する様々な社会課題を解決するものとして,あらゆる産業分野でその実現に向けた試みが本格化している.防災・減災の分野も例外ではなく,例えば,耐災害CPSの一つとしてリアルタイム避難誘導システムの実現が期待されている.そして,その実現に向けて,その情報伝達手段を担うアドホック通信に期待が集まっている.災害時には携帯電話等の通信インフラが使用できないことが想定されるため,被災地内の通信機器(スマートフォン・自動車・ドローン等)を利用することで応急的な通信機能を提供するアドホック通信は非常に有用であるが,耐災害CPSが必要とする性能を達成可能なアドホック通信技術は未だに確立されていない.そこで本研究では,この課題の主要因である通信要求の衝突や電波の干渉の問題を解決すべく,局所集中型通信制御技術を創出するとともに,それによる性能向上を定量的に明らかにすることを目的としている.
本年度の最大の成果は,ドローン等を用いて構成する独立した仮想セルに関する研究成果である.特定のエリアをドローン等が周回することで構成される仮想セルにおいては,ドローン等の飛行経路と地上の端末の位置関係によっては,端末間で通信機会が不公平となる問題があった.これに対し,昨年度まではドローン等の動的な速度制御により通信の公平性を高める方法を検討していたが,今年度はそれに加えて動的な帯域割当制御の方法についても検討を行った.さらに,これらの動的制御を可能にする上で必要になるアーキテクチャについても提案した.

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

当初の計画から遅れることなく進捗しているため.

今後の研究の推進方策

研究成果のとりまとめを加速していく見込み.

報告書

(4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
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2024 2023 2022 2020

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Integration of speed control and bandwidth allocation to enable fair uplink communications in UAV-aided aerial base stations based on Open-RAN2024

    • 著者名/発表者名
      Mitsui Shu、Nishiyama Hiroki
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: 13 号: 3 ページ: 93-96

    • DOI

      10.23919/comex.2023XBL0178

    • ISSN
      2187-0136
    • 年月日
      2024-03-01
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 下り回線における複数スモールセル基地局間の干渉を考慮した周波数割当に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      伊藤栄輔
    • 雑誌名

      東北大学電通談話会記録

      巻: 92 ページ: 50-51

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 遅延耐性ネットワークにおけるデータ到達確率向上のための中継端末選択に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      斉藤陽
    • 雑誌名

      東北大学電通談話会記録

      巻: 92 ページ: 60-61

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 基地局機能分離下でのクラスタを考慮した周波数割当に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      眞尾幸佑
    • 雑誌名

      東北大学電通談話会記録

      巻: 92 ページ: 82-83

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 基地局機能分離環境における端末収容と帯域割当に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      松澤和泉
    • 雑誌名

      東北大学電通談話会記録

      巻: 92 ページ: 84-85

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 無線アクセスバックホール統合伝送における無線資源分割に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      八島拓也
    • 雑誌名

      東北大学電通談話会記録

      巻: 92 ページ: 86-87

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Speed-Control Technique for Achieving Fair Uplink Communications With a UAV-Aided Flying Base Station2023

    • 著者名/発表者名
      Mitsui Shu、Nishiyama Hiroki
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 11 ページ: 21332-21344

    • DOI

      10.1109/access.2023.3251580

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Potential of cooperative SIC for uplink NOMA in multi-cell network2022

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Mio、Nishiyama Hiroki
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: 11 号: 8 ページ: 497-502

    • DOI

      10.1587/comex.2022TCL0028

    • ISSN
      2187-0136
    • 年月日
      2022-08-01
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fairness-aware resource allocation technique for UAV-aided information collection system in a disaster2022

    • 著者名/発表者名
      Tajima Genki、Nishiyama Hiroki
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: 11 号: 8 ページ: 474-479

    • DOI

      10.1587/comex.2022TCL0022

    • ISSN
      2187-0136
    • 年月日
      2022-08-01
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 空中基地局と地上端末間の上りリンク無線資源割り当てに関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      田島元樹
    • 雑誌名

      東北大学電通談話会記録

      巻: 91 ページ: 104-105

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 上りリンク協調干渉除去を用いた非直交多元接続における送信電力制御に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      中村零
    • 雑誌名

      東北大学電通談話会記録

      巻: 91 ページ: 114-115

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] HAPSへのオフロードを利用した地上基地局における商用電力の消費量削減に関する一検討2024

    • 著者名/発表者名
      堀野泰輔,西山大樹
    • 学会等名
      2024年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 遅延耐性ネットワークの発信端末における受信信号強度に基づく中継端末選択による情報送信効率の向上2024

    • 著者名/発表者名
      上村優樹,西山大樹
    • 学会等名
      第645回伝送工学研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] A Bandwidth Allocation Algorithm Mitigating Unfairness Issues in a UAV-Aided Flying Base Station Used for Disaster Recovery2023

    • 著者名/発表者名
      Shu Mitsui and Hiroki Nishiyama
    • 学会等名
      IEEE 98th Vehicular Technology Conference (VTC2023-Fall)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 下り回線におけるスモールセル間干渉を考慮した周波数割当に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      伊藤栄輔,西山大樹
    • 学会等名
      第636回伝送工学研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of Optimal Bandwidth Partitioning Ratio in Full-Duplex Integrated Access and Backhaul2022

    • 著者名/発表者名
      Takuya Yashima and Hiroki Nishiyama
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Communications 2022, Workshop on Industrial Private 5G-and-beyond Wireless Networks
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 地上端末間の公平性を考慮した空中基地局の速度制御手法2022

    • 著者名/発表者名
      三井周,西山大樹
    • 学会等名
      2022年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 災害時における端末接続と周波数帯域割当問題のモデル化2022

    • 著者名/発表者名
      松澤和泉,西山大樹
    • 学会等名
      2022年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] DTNに基づいた情報配信における転送相手選択の重要性2022

    • 著者名/発表者名
      鎌田崚暉,西山大樹
    • 学会等名
      2022年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] DTNにおける通信相手選択がデータ到達確率に与える影響2022

    • 著者名/発表者名
      斉藤陽,西山大樹
    • 学会等名
      2022年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Fundamental Analysis of Ground-to-Air Communication Using NOMA2020

    • 著者名/発表者名
      Mio Nakamura and Hiroki Nishiyama
    • 学会等名
      2020 Tohoku-Section Joint Convention of Institutes of Electrical and Information Engineers
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] A Study on Power Allocation for Fairness in Downlink-NOMA2020

    • 著者名/発表者名
      Mio Nakamura and Hiroki Nishiyama
    • 学会等名
      2020 International Workshop on Emerging ICT
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Study on UAV-aided Communication Network2020

    • 著者名/発表者名
      Genki Tajima and Hiroki Nishiyama
    • 学会等名
      2020 International Workshop on Emerging ICT
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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