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2017 年度 実施状況報告書

劣VANET通信環境を想定した車両クラスタリング及び災害時車両クラウドの実現

研究課題

研究課題/領域番号 16K00121
研究機関電気通信大学

研究代表者

策力 木格  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (90596230)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード車両アドホックネットワーク / クラスタリング / 車両クラウド / 断続的な接続環境 / 高密度環境 / VANET / 経路選択
研究実績の概要

本研究の目的は,車両アドホックネットワーク(VANET)における劣悪な通信環境を考慮した通信プロトコルの提案並びにシミュレーションと実証実験による評価を行うことである.平成29年度には,断続的な接続環境を想定したVANET通信手法に焦点をあてた.中継車両の選択が適切ではないと,データが目的地まで届かない,または無線リソースの利用効率及びスループットが低下する場合がある.そこで本研究では,車両間距離,移動速度,信号強度をファジィ論理により統合し,無線リンク品質,車両の移動予測,ノード分布情報に基づいて,中継車両を選択する方式を提案した.さらに,無線通信のブロードキャスト特性に対するネットワークコーディングの有効性を利用して,低オーバヘッドでデータを複数の車両に配布することにより,低遅延,高スループットを達成した.中継車両の数と通信品質(スループット,遅延)の関係を強化学習コントローラで学習することで,ネットワーク環境に応じて自動的にパラメータを調整できる通信プロトコルを提案した.またエンドツーエンド接続に依存するマルチホップ通信方式とDTN方式を組み合わせることでスループットの最大化を実現した.
コンピュータシミュレーションを用いて,他の既存研究と比較しながら,提案プロトコルの評価を行った.シミュレーションにより,様々なネットワークトポロジにおいて提案プロトコルの性能評価を行い,問題点を見つけて提案プロトコルを改良することを繰り返した.また実ネットワーク環境にて提案プロトコルの性能を評価し,提案プロトコルの改良を行った.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の計画通り,断続的な接続環境における通信プロトコルを提案して実証実験を用いて動作検証を行った.具体的には,車両の移動,無線リンク品質,車両分布に基づき中継車両を選択する,またネットワークコーディングを用いて全体送信データ量を削減し,送信効率を向上させる方式を提案した.さらに,エンドツーエンド接続に依存するマルチホップ通信方式とエンドツーエンド接続に依存しないDTN方式の組み合わせを最適化する手法を提案した.より柔軟且つ知能的なプロトコルを設計するためには,ファジィ論理を用いて複数の要素を統合的に考慮する,強化学習を用いて最適な通信パラメータを選択する方式を利用した.また平成30年度研究計画の一部は既に実現できている.

今後の研究の推進方策

平成30年度には,1年目と2年目の提案手法を連携させ,通信環境の変化に迅速に適応できるプロトコルを設計する(ファジィ論理と強化学習によるパラメータ調整で実現).提案プロトコルを実デバイスに実装して,実際にVANETを構築して,提案プロトコルの実環境での動作検証を行う.さらに音声,ビデオなどのアプリケーションを用いて評価する.動作検証により,提案プロトコルの実用化に向けた課題を明らかにして,実際に使用できる見通しをつける.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Cluster-Based Content Distribution Integrating LTE and IEEE 802.11p with Fuzzy Logic and Q-Learning2018

    • 著者名/発表者名
      Celimuge Wu, Tsutomu Yoshinaga, Xianfu Chen, Lin Zhang, Yusheng Ji
    • 雑誌名

      IEEE Computational Intelligence Magazine

      巻: NA ページ: 41-50

    • DOI

      10.1109/MCI.2017.2773818

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Vehicular Multi-access Edge Computing with licensed Sub-6 GHz, IEEE 802.11p and mmWave2017

    • 著者名/発表者名
      Qitu Hu, Celimuge Wu, Xiaobing Zhao, Xianfu Chen, Yusheng Ji, Tsutomu Yoshinaga
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 6 ページ: 1995-2004

    • DOI

      10.1109/ACCESS.2017.2781263

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Multihop Data Delivery Virtualization for Green Decentralized IoT2017

    • 著者名/発表者名
      Lifeng Zhang, Celimuge Wu, Tsutomu Yoshinaga, Xianfu Chen, Tutomu Murase, Yusheng Ji
    • 雑誌名

      Wireless Communications and Mobile Computing

      巻: 2017 ページ: 9 pages

    • DOI

      10.1155/2017/9805784

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 車両IoTにおける計算知能2018

    • 著者名/発表者名
      策力木格,吉永努,計宇生
    • 学会等名
      IEICE SR研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Connected Vehicles and Internet of Things2017

    • 著者名/発表者名
      Celimuge Wu
    • 学会等名
      2 nd International Conference on Telecommunication and Networks (TELNET-2017)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cooperative Content Delivery in Vehicular Networks with Integration of Sub-6 GHz and mmWave2017

    • 著者名/発表者名
      Celimuge Wu, Tsutomu Yoshinaga, Yusheng Ji
    • 学会等名
      IEEE GLOBECOM Workshop on 5G Networks Using Unlicensed Spectrum
    • 国際学会
  • [学会発表] A Learning-based Probabilistic Routing Protocol for Vehicular Delay Tolerant Networks2017

    • 著者名/発表者名
      Celimuge Wu, Tsutomu Yoshinaga, Yusheng Ji
    • 学会等名
      4th International Conference on Information and Communication Technologies for Disaster Management (ICT-DM2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Content Distribution in VANETs Integrating LTE and IEEE 802.11p2017

    • 著者名/発表者名
      Celimuge Wu, Tsutomu Yoshinaga, Yusheng Ji
    • 学会等名
      IEICE CQ研究会

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公開日: 2018-12-17  

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