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2023 年度 実施状況報告書

光ファイバセンサと光ネットワークの融合ー超低コスト/広域モニタシステムを目指して

研究課題

研究課題/領域番号 22K04143
研究機関大阪公立大学

研究代表者

小山 長規  大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (10336802)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
キーワード光ファイバセンサ / イーサネット / Ethernet / 長周期光ファイバグレーティング / LPFG / OpenFlow
研究実績の概要

研究実施計画に照らし、次の(1)~(3)を中心に研究を実施した。
(1) 光ネットワーク基盤型光ファイバセンサシステムの計測温度範囲の拡大: 出力波長の異なる複数のEthernet用光トランシーバと、光スイッチもしくは光カプラを用いることで光ネットワーク基盤型光ファイバセンサシステムの計測温度域を拡大する方法を提案した。実証実験により、波長多重された5波長を用いることで約60℃~760℃の高温度域、さらには氷点下の温度域に対して2波長で約0℃~-80℃の範囲を計測できることを明らかにした。
(2) 光ネットワーク基盤型光ファイバセンサシステムの低コスト化: システムに使用する機器の変更ではなく、使用数を少なくすることで低コスト化する手法を検討した。低コスト化の指標として、センシング対象地(光ファイバセンサ)あたりに必要な光トランシーバの数、ネットワーク機器などの数を採用することとした。
(3) ネットワーク仮想化技術の蓄積とウエブシステムの高機能化: ネットワーク管理者の負荷軽減を目的とする仮想化技術を蓄積した。OpenFlowをシングルボードコンピュータに搭載して、これとネットワーク装置及びウエブサーバと連携させ、マルチベンダ環境におけるネットワーク設定のための共通インターフェースの高機能化(ファイアウォール設定やレイヤ2フィルタリングなど)を進めた。
本研究に関連した論文を2件、国内大会で2件の研究発表を行った。また、1件が国内の研究発表会(電子情報通信学会関西支部学生会第28回学生会研究発表講演会)で高く評価され、受賞(奨励賞)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

2023年度の研究実施予定であった、(1)光ネットワーク基盤型光ファイバセンサシステムの計測温度範囲の拡大とシステムの低コスト化の検討と、(2)仮想化技術による光ネットワークと光ファイバセンサの融合技術の蓄積、に関しておおむね順調に成果を得ることができた。

今後の研究の推進方策

2023年度の成果を踏まえて2024年度は次の項目に重点を置き研究を進展させる。
(1) システムの低コスト化: 各計測対象場所に必要な構成機器を減らすことでシステムの構築コストの低減を目指す。また、温度評価に必要なコンピュータとして、安価なシングルボードコンピュータを用いることでシステムの低コスト化を目指す。
(2) システムの高機能化: 仮想化機能を搭載するシングルボードコンピュータ、ネットワーク装置、ウエブサーバなどの機能連携を推進することによってシステム全体の可用性を向上させる。

次年度使用額が生じた理由

2023年度に、ホワイトボックスとネットワークOSの購入を予定していたが、これらの購入を見送ったことが2024年度使用額が生じた理由である。ホワイトボックスとネットワークOSを用いることなく、非常に安価なシングルボードコンピュータ上で仮想化の基本機能を実装することに成功したため2023年度での購入を見送った。ただし、今後の研究の進捗によりホワイトボックスとネットワークOSが必要となる場合がある、と現在は想定している。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2024

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Expansion of Measurement Range of Low-Cost Ethernet-Based Temperature Sensing System Using Long-Period Fiber Grating2024

    • 著者名/発表者名
      Shogo Nanataki, Osanori Koyama, Kei Narumiya, Kanami Ikeda, Makoto Yamada
    • 雑誌名

      IEEE Sensors Letters

      巻: 8 ページ: -

    • DOI

      10.1109/LSENS.2023.3344105

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A low-cost centralized network management method to reduce management workload instead of replacing software-defined networking-enabled network devices2024

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Imae, Yuto Iwasaki, Osanori Koyama, Kanami Ikeda, Makoto Yamada
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: 13 ページ: 80-83

    • DOI

      10.23919/comex.2023XBL0163

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] OpenFlow搭載型シングルボードコンピュータを用いた統合インターフェースによるファイアウォール設定2024

    • 著者名/発表者名
      岩上太郎, 岩崎悠斗, 今江章裕, 小山長規, 後藤健太, 池田佳奈美, 山田誠
    • 学会等名
      電子情報通信学会関西支部学生会第28回学生会研究発表講演会
  • [学会発表] 光カプラを用いたEthernet基盤型光ファイバセンシングシステムの低温度計測域の拡大2024

    • 著者名/発表者名
      巽大地, 成宮慶, 小山長規, 七瀧章吾, 池田佳奈美, 山田誠
    • 学会等名
      電子情報通信学会関西支部学生会第28回学生会研究発表講演会

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公開日: 2024-12-25  

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