耐災害CPSのための局所集中型通信制御技術

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．本年度は主に，(1)ツリー構造化に基づく無線リソース制御法と，(2)遅延特性と安定性の定量評価の，2つに関する検討を実施した．(1)については，稠密型の仮想セルクラスタを主たる検討対象とし，セル間の干渉を考慮した周波数割当法や，端末収容問題と周波数割当問題を同時に扱う手法等について提案を行い，その有効性を示した．(2)については，特定エリアを周回するアドホック基地局によって構成される独立した仮想セルにおける周回速度の制御手法について研究を行った．当該手法は，動的な速度制御により通信の公平性を高めつつ，周回周期を一定に保つ仕組みを採用することで，通信遅延のバラツキをなくして安定性を高めることを可能にした．

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．本年度は主に，(1)ツリー構造化に基づく無線リソース制御法と，(2)遅延特性と安定性の定量評価の，2つに関する検討を実施した．(1)については，稠密型の仮想セルクラスタを主たる検討対象とし，セル間の干渉を考慮した周波数割当法や，端末収容問題と周波数割当問題を同時に扱う手法等について提案を行い，その有効性を示した．(2)については，特定エリアを周回するアドホック基地局によって構成される独立した仮想セルにおける周回速度の制御手法について研究を行った．当該手法は，動的な速度制御により通信の公平性を高めつつ，周回周期を一定に保つ仕組みを採用することで，通信遅延のバラツキをなくして安定性を高めることを可能にした．