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2019 年度 実績報告書

無線LANを用いた車載APの広域被覆配置による広域高速大容量通信

研究課題

研究課題/領域番号 19H04093
研究機関名古屋大学

研究代表者

村瀬 勉  名古屋大学, 情報基盤センター, 教授 (10530941)

研究分担者 塩田 茂雄  千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (70334167)
甲藤 二郎  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70318765)
金井 謙治  早稲田大学, 理工学術院, 次席研究員(研究院講師) (40732160)
小畑 博靖  広島市立大学, 情報科学研究科, 准教授 (30364110)
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)
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) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード無線LAN / ミリ波通信 / スループット / 車両AP / 移動AP / 802.11ad
研究実績の概要

以下の3つの研究テーマを実施した。
■研究テーマ1: 車の移動制御・最適ルート誘導制御においては、(a)目的地に向かう車両の最短経路ではなく、需要のある場所への迂回ルートをとったときの、得失を評価する。■成果:車両が移動する経路を2.5倍居ないに納めるという条件のもと、最適なルート制御を行うことで、最短経路の場合よりも、スループットを280%(=約4倍)向上させることができる、という結果を得た。これにより、車両のルート制御をうまく行うことで、所望のスループットを得るという当初の目的が概ね達成できる見込みとなった。
■研究テーマ2: 干渉緩和技術・最適AP選択技術においては、(d) APへの接続可否制御、APへの負荷分散制御を提案する。■成果: 移動するAPに連続して接続するための基礎検討を行った。IEEE802.11adのミリ波通信においては、移動する車との通信は、非常に短時間に高速で情報を転送する必要があることがわかった。そのため、現在普及しているIEEE802.11acなどの帯域では、混信(干渉)が大きすぎ実用が困難であることがわかった。一方、11adを用いる本研究の方法では、干渉や混信の影響よりもハンドオーバの制御方法で性能が決まることが判明し、ハンドオーバの最適化方法として、ビーコン送出間隔の調整と、ハンドオーバタイミングを決定する技術を開発した。
■研究テーマ3: 高速短時間通信技術においては、(g)IEEE802.11adのミリ波通信方法の移動通信における性能を評価する。■成果:車内のアクセスポイントと車外の歩行者のスマホとで通信するモデルにおいて、ミリ波通信は、車両のボディが障害物とある影響で性能が大きく変わってくることが明らかになった。特に金属ボディでの減衰は極めて大きく、逆に、ガラスを通した場合には、それほどでも無いことなどを定量的に明らかにした。

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

前述の(a)において、需要のある場所への迂回ルートに関する最適化手法において、計算コストと精度の両方で優れているgreedyアルゴリズムを提案し、その効果を評価した。これらの成果は、IEEEの国際学会などにて発表し、聴講の研究者らとさらなる検討を深めた。国際会議2件、その他5件の発表・掲載を行った。
前述の(d)においては、APのハンドオーバにおける最適AP選択のための、ビーコン送信間隔制御、コンテンション制御、伝送レート最適制御などの制御を開発し、IEEEの国際会議などにて発表し、聴講の研究者らとさらなる検討を深めた。ジャーナル論文6件、国際会議10件、その他14件の発表・掲載を行った。
前述の(g)においては、IEEE802.11adのミリ波通信方法の性能を、車内のアクセスポイントと車外の歩行者のスマホとで通信するモデルにて、実験を行った。移動する車との通信実験は、計算機シミュレーションにて行い、車の車体や窓ガラスなどが、ミリ波通信に及ぼす影響については、実車を用いて計測した。それらの結果を、IEEE国際会議などにて、発表した。また、セルラー系である5Gを用いた移動APと比較するための性能評価を行った。ジャーナル論文2件、国際会議3件、その他3件の発表・掲載を行った。
上記の成果により、基礎検討レベルではあるが、移動・ルート制御と最適AP選択技術とミリ波通信の特性を活かした制御を組み合わせることで、IEEE802.11技術の無線LANを用いた車載APの広域被覆配置による広域高速大容量通信を実現するという当初の目的が概ね達成できる見込みとなった。 (a)(d)(g)は、研究テーマ当初の予定通り進んだと判断する。

今後の研究の推進方策

当初計画していた 研究テーマ(a)(d)(g)は、所望の結果を得られたため、2020年度は、計画通り、以下の3つのテーマに取り組む。
1. 車の移動制御・最適ルート誘導制御においては、(b)需要に応じたAPの必要台数(車の流量)を明らかにする。車の速度が均一であるといった、簡単化したモデルを用いる。2. 干渉緩和技術・最適AP選択技術においては、 (e) 複数のAPによる干渉が品質に及ぼす影響および、提案方法でどの程度の干渉を緩和でき、通信品質を改善できるかを評価する。3. 高速短時間通信技術においては、引き続き(g)近距離高速バースト通信の可能性を評価するために、通信時間と通信可能データ量の関係を明らかにする。

なお、当初の予定で想定外であった新型コロナ禍のため、実機実験の比率を低下させ、その代わりに解析手法での検討を強化する。解析手法の強化のため、ネットワークモデルの解析に強い芝浦工業大学 宮田純子准教授を新たに分担者に加える。

  • 研究成果

    (47件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 5件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (39件) (うち国際学会 14件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Collaborative Vehicular Edge Computing towards Greener ITS2020

    • 著者名/発表者名
      Su Buda, Siri Guleng, Celimuge Wu, Jiefang Zhang, Kok-Lim Alvin Yau, and Yusheng Ji
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 8 ページ: 63935-63944

    • DOI

      10.1109/ACCESS.2020.2985731

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] SDN-based Handover Scheme in Cellular/IEEE 802.11p Hybrid Vehicular Networks2020

    • 著者名/発表者名
      Ran Duo, Celimuge Wu, Tsutomu Yoshinaga, Jiefang Zhang, Yusheng Ji
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 20 ページ: 18 pages

    • DOI

      10.1007/s11276-019-02241-x

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A VDTN Scheme with Enhanced Buffer Management2020

    • 著者名/発表者名
      Zhaoyang Du, Celimuge Wu, Xianfu Chen, Xiaoyan Wang, Tsutomu Yoshinaga, Yusheng Ji
    • 雑誌名

      Wireless Networks

      巻: 26 ページ: 1537-1548

    • DOI

      10.1109/ACCESS.2020.2985731

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Modeling of Transmission Rate Based on Experimental Evaluation on Multi-Rate Wireless LAN for Safe and Secure Life2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyasu Obata, Chisa Takano, and Kenji Ishida
    • 雑誌名

      Proc. IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS2019)

      巻: - ページ: 5pages

    • DOI

      DOI 10.1109/ISCAS.2019.8702221

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Node Placement for Connected Target Coverage in Wireless Sensor Networks with Dynamic Sinks2019

    • 著者名/発表者名
      Phi Le Nguyen, Nguyen Thi Hanh, Nguyen Tien Khuong, Huynh Thi Thanh Binh, Yusheng Ji
    • 雑誌名

      Pervasive and Mobile Computing

      巻: 59 ページ: -

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.pmcj.2019.101070

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Methods for Adaptive Video Streaming and Picture Quality Assessment to Improve QoS/QoE Performances2019

    • 著者名/発表者名
      Kenji KANAI, Bo WEI, Zhengxue CHENG, Masaru TAKEUCHI, Jiro KATTO
    • 雑誌名

      IEICE TRANSACTIONS on Communications

      巻: Vol.E102-B, No.7 ページ: 1240-1247

    • DOI

      10.1587/transcom.2018ANI0003

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of Throughput Prediction for Adaptive Bitrate Control Using Trace-Based Emulation2019

    • 著者名/発表者名
      Bo Wei, Hang Song, Shangguang Wang, Kenji Kanai and Jiro Katto
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: Vol.7 ページ: 51346-51356

    • DOI

      10.1109/ACCESS.2019.2909399

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Node Clustering Communication Method With Member Data Estimation to Improve QoS of V2X Communications for Driving Assistance With Crash Warning2019

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Hirai, Tutomu Murase
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: Vol.7 ページ: 37691-37707

    • DOI

      10.1109/ACCESS.2019.2906392

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] WLAN密集環境におけるスループット公平性を改善する数理モデルに基づくキャプチャ効果を用いたメディアアクセス制御2020

    • 著者名/発表者名
      三浦 圭輝, 小畑 博靖, 高野 知佐, 石田 賢治
    • 学会等名
      電子情報通信学会情報ネットワーク研究会
  • [学会発表] キャプチャ効果を考慮した無線LANマルチホップ環境における結合振動子の同期現象に基づくメディアアクセス制御SP-MACのスループット特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      中村 一貴, 三浦 圭輝, 小畑 博靖, 高野 知佐, 石田 賢治
    • 学会等名
      電子情報通信学会情報ネットワーク研究会
  • [学会発表] マルチレート伝送を考慮したアドホックネットワーク環境における伝送レート利用率とスループットの特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      遠藤 丈瑠, 三浦 圭輝, 小畑 博靖, 高野 知佐, 石田 賢治
    • 学会等名
      電子情報通信学会情報ネットワーク研究会
  • [学会発表] 無線LAN環境における配信範囲を限定した移動アクセスポイントによる情報配信制御2020

    • 著者名/発表者名
      小田木 良介, 三浦 圭輝, 小畑 博靖, 高野 知佐, 石田 賢治
    • 学会等名
      電子情報通信学会情報ネットワーク研究会
  • [学会発表] AP移動を考慮した無線LAN環境におけるメディアアクセス制御SP-MACのスループット向上に関する検討2020

    • 著者名/発表者名
      森田 万裕, 小畑 博靖, 高野 知佐, 石田 賢治
    • 学会等名
      電子情報通信学会情報ネットワーク研究会
  • [学会発表] Field Experiments of 28 GHz Band 5G System at Indoor Train Station Platform2020

    • 著者名/発表者名
      Mayuko Okano, Yohei Hasegawa, Kenji Kanai, Bo Wei and Jiro Katto
    • 学会等名
      IEEE CCNC 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] User Cooperative Mobility with Optimal Node Selection for High Throughput in Multiple Ad-Hoc Networks2020

    • 著者名/発表者名
      Kousuke Okumura, Tutomu Murase
    • 学会等名
      IEEE IMCOM 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Semi-synchronous Multiple Transmission Control / Collision Inference Exploiting Capture Effect for Collision and Against Collision2020

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Hiroshima, Tutomu Murase
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Informatics, IoT, and Enabling Technologies (ICIoT'20)
    • 国際学会
  • [学会発表] さらし無線LAN問題におけるユーザ移動制御を考慮した通信品質の評価2020

    • 著者名/発表者名
      廣島健亮, 村瀬勉
    • 学会等名
      電子情報通信学会情報ネットワーク研究会
  • [学会発表] 車載無線LAN通信におけるダイナミックな干渉変動に対応するQoS制御2020

    • 著者名/発表者名
      塩原拓海, 村瀬勉
    • 学会等名
      電子情報通信学会情報ネットワーク研究会
  • [学会発表] 多段階情報処理システムにおけるエッジノード間VM移動制御による性能改善2020

    • 著者名/発表者名
      安食拓海, 村瀬勉
    • 学会等名
      電子情報通信学会情報ネットワーク研究会
  • [学会発表] 歩行者に無線LANアクセスを提供する車載APの経路制御手法の性能評価2020

    • 著者名/発表者名
      宮崎亮汰, 村瀬勉
    • 学会等名
      電子情報通信学会情報ネットワーク研究会
  • [学会発表] 多数のアドホックネットワークにおけるマルチユーザ移動度によるシステムスループットの改善2020

    • 著者名/発表者名
      謝済全, 村瀬勉
    • 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
  • [学会発表] 車載IEEE 802.11adの耐干渉通信性能評価2020

    • 著者名/発表者名
      平田智紀, 村瀬勉
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
  • [学会発表] 移動車両APとの高速無線LAN通信における適応的ビーコン送信手法2020

    • 著者名/発表者名
      小林聖弥, 村瀬勉
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
  • [学会発表] 多段階情報処理システムにおけるエッジノード間VM移動による性能向上手法2020

    • 著者名/発表者名
      安食拓海, 村瀬勉
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
  • [学会発表] 無線LAN環境下におけるAP移動を考慮した結合振動子の同期現象に基づくメディアアクセス制御の特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      森田 万裕, 小畑 博靖, 高野 知佐, 石田 賢治
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2019年ソサイエティ大会
  • [学会発表] WLAN間のスループット公平性を改善するキャプチャ効果を用いたメディアアクセス制御2019

    • 著者名/発表者名
      三浦 圭輝, 小畑 博靖, 高野 知佐, 石田 賢治
    • 学会等名
      電子情報通信学会情報ネットワーク研究会
  • [学会発表] Crowdsourced Radio Environment Mapping by Exploiting Machine Learning2019

    • 著者名/発表者名
      Mina Akimoto, Xiaoyan Wang, Masahiro Umehira, Yusheng Ji
    • 学会等名
      22nd International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communications
    • 国際学会
  • [学会発表] A Contactless and Fine-grained Sleep Monitoring System Leveraging WiFi Channel Response2019

    • 著者名/発表者名
      Yu Gu, Chenyu Zhang, Yantong Wang, Zhi Liu, Yusheng Ji, Jie Li
    • 学会等名
      IEEE ICC 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] TCP throughput characteristics over 5G millimeter-wave network in an indoor train station2019

    • 著者名/発表者名
      Mayuko Okano, Yohei Hasegawa, Kenji Kanai, Bo Wei and Jiro Katto
    • 学会等名
      IEEE WCNC 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] 有無線ネットワーク環境下における超高速TCPの性能評価2019

    • 著者名/発表者名
      前林伸治・岡野真由子・金井謙治・甲藤二郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会NS研究会
  • [学会発表] 屋内駅におけるシミュレーション及び実機測定による第五世代移動通信28GHz帯通信スループット特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      岡野真由子・長谷川洋平・金井謙治・魏博・甲藤二郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会NS研究会
  • [学会発表] Evaluation of Throughput Prediction Using Recurrent Neural Network2019

    • 著者名/発表者名
      Bo Wei, Hang Song, Kenji Kanai and Jiro Katto
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • [学会発表] 屋内駅プラットフォームにおける 28GHz帯を利用した第五世代移動通信のスループット特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      岡野真由子・長谷川洋平・金井謙治・甲藤二郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • [学会発表] Bistable behavior of IEEE 802.11 distributed coordination function2019

    • 著者名/発表者名
      Shigeo Shioda, Daiki Tsubotani
    • 学会等名
      The 22nd International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communications (WPMC 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] V2Xを用いた衝突警告アプリケーションの空間確率モデルによる信頼性評価2019

    • 著者名/発表者名
      古沼勇人,高橋快,塩田茂雄
    • 学会等名
      電子情報通信学会 コミニュケーションクオリティ研究会, CQ2019-39
  • [学会発表] V2Xによる衝突警告システムのフレーム受信成功確率の分布範囲2019

    • 著者名/発表者名
      古沼勇人,高橋快, 塩田茂雄, 平井健士, 村瀬勉
    • 学会等名
      電子情報通信学会 ソサイエティ大会, B-11-8
  • [学会発表] NOMA Concept for PC5-based Cellular-V2X mode 4 in Crash Warning System2019

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Hirai and Tutomu Murase
    • 学会等名
      IEEE VTC 2019-Fall
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance Characteristics of Sensing-based SPS of PC5-based C-V2X Mode 4 in Crash Warning Application under Congestion2019

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Hirai and Tutomu Murase
    • 学会等名
      IEEE ITSC 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Synchronization Mechanism for Collision and Against Collision in Densely Deployed Wireless LANs2019

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Hiroshima, Tutomu Murase
    • 学会等名
      IEEE 8th Global Conference on Consumer Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] User Cooperative Mobility for High Throughput in Multiple Ad-Hoc Networks2019

    • 著者名/発表者名
      Kousuke Okumura, Tutomu Murase
    • 学会等名
      IEEE 8th Global Conference on Consumer Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Wireless LAN Communication with Running Vehicle Access Points2019

    • 著者名/発表者名
      Shoya Kobayashi, Tutomu Murase
    • 学会等名
      IEEE 8th Global Conference on Consumer Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Route Control for Vehicle Access Point for Pedestrian2019

    • 著者名/発表者名
      Ryota Miyazaki, Tutomu Murase
    • 学会等名
      IEEE 8th Global Conference on Consumer Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Practical Performance of Naive PC5-based C-V2X Mode 4 using NOMA for Driver Assistant System with Crash Warning2019

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Hirai and Tutomu Murase
    • 学会等名
      SmartCom 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance Evaluation on MAC Layer Protocol in Crash Warning Application using PC5-based Cellular-V2X mode42019

    • 著者名/発表者名
      平井健士, 村瀬勉
    • 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
    • 招待講演
  • [学会発表] 複数の近接するアドホックネットワークにおけるネットワーク間干渉に基づいたユーザ移動制御手法の提案2019

    • 著者名/発表者名
      奥村幸介, 村瀬勉
    • 学会等名
      電子情報通信学会、超知性ネットワーキングに関する分野横断型研究会(RISING)
  • [学会発表] 移動車両をアクセスポイントとする高速無線LAN通信2019

    • 著者名/発表者名
      小林聖弥, 村瀬勉
    • 学会等名
      電子情報通信学会、超知性ネットワーキングに関する分野横断型研究会(RISING)
  • [学会発表] 歩行者に無線LANを提供する車載APの経路制御手法の提案2019

    • 著者名/発表者名
      宮崎亮汰, 村瀬勉
    • 学会等名
      電子情報通信学会、超知性ネットワーキングに関する分野横断型研究会(RISING)

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公開日: 2021-01-27  

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