Data collections integrating communications and aggregation process for efficient use of radio resource

集成通信和聚合过程的数据收集，以有效利用无线电资源

基本信息

批准号：
22K04114
负责人：
四方博之
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kansai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究課題では、通信と集約処理を統合し、真に必要とされるデータ伝送のみに無線リソース（周波数・エネルギー）を消費するデータ収集技術を確立することを目的としている。本年度は、集約に時間的制限がある環境でデータ収集ノードで必要とされるデータのみを収集するコンテンツ指向ウェイクアップ制御および通信・集約統合手法の一つであるAirCompを用いる環境で必要とされるデータのみを集約可能な方式の提案・評価を行った。コンテンツ指向ウェイクアップ制御に関する検討では、まず、集約時間制限（デッドライン）が設けられた場合のウェイクアップクエリタイミング最適化に関して検討を行った。デッドライン時刻にデータ収集ノードが保持する所望センシングデータ集合と真のデータ集合の誤差を最小化するクエリタイミングを導出した。この最適タイミングは、各センシングデータの統計情報である変動確率に依存するため、変動確率推定誤差の影響を考慮した評価を行った。その結果、コンテンツ指向ウェイクアップ制御を用いることで、ラウンドロビンスケジューリング方式よりも高精度・省電力なデータ集約を実現できることを示した。AirCompに関する検討では、各センサノードが、それぞれのセンシングデータに、ある一定閾値以上の変動があった場合のみ送信を行う事で省電力化を実現する差分AirCompの提案を行った。提案方式に関して、シミュレーション評価を行い、提案方式が少ない集約精度劣化で不要なセンサノードの送信を抑制できることを示した。これにより周波数利用効率・エネルギー使用効率の両観点で効率的な伝送ができる可能性を確認した。さらに差分AirCompの送信・受信パラメータがデータ集約精度に与える影響について基礎評価を行った。また、中継を活用したAirCompのノードスケジューリング方式の提案・評価を行った。

该研究项目的目的是建立一种集通信和聚合处理于一体的数据采集技术，仅在真正必要的数据传输时消耗无线资源（频率和能量）。今年，我们将推出AirComp，这是一种面向内容的唤醒控制和通信/聚合集成方法，在聚合有时间限制的环境中仅收集数据收集节点所需的数据。只能聚合数据的方法。在我们面向内容的唤醒控制的研究中，我们首先研究了设置聚合时间限制（截止日期）时的唤醒查询时序优化。我们推导了查询时序，使数据收集节点持有的所需传感数据集与截止时间的真实数据集之间的误差最小化。由于该最佳时机取决于作为各传感数据的统计信息的变化概率，因此我们进行了考虑变化概率估计误差的影响的评估。结果表明，面向内容的唤醒控制能够实现比轮询调度方法更高准确度和更低功耗的数据聚合。在我们对 AirComp 的研究中，我们提出了差分 AirComp，它通过让每个传感器节点仅在其传感数据波动超过某个阈值时才进行传输来节省功耗。我们对所提出的方法进行了仿真评估，结果表明所提出的方法可以抑制不必要的传感器节点传输，而聚合精度几乎没有恶化。这证实了在频率使用效率和能量使用效率方面高效传输的可能性。此外，我们还对差分 AirComp 传输和接收参数对数据聚合精度的影响进行了基本评估。我们还提出并评估了一种利用中继的 AirComp 节点调度方法。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

無線センサネットワークにおけるクエリ時間での情報鮮度を考慮したコンテンツベースウェイクアップ制御

无线传感器网络中考虑查询时信息新鲜度的基于内容的唤醒控制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
白石順哉;Anders Ellersgaard Kalor;Federico Chiariotti;Israel Leyva;Petar Popovski;四方博之
通讯作者：
四方博之

Node Scheduling for AF-based Over-the-Air Computation

基于 AF 的无线计算的节点调度

DOI：
10.1109/lwc.2022.3189010
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
6.3
作者：
Suhua Tang; Hiroyuki Yomo; Chao Zhang;Sadao Obana
通讯作者：
Sadao Obana

オールボー大学(デンマーク)

奥尔堡大学（丹麦）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Query Timing Analysis for Content-based Wake-up Realizing Informative IoT Data Collection

基于内容的唤醒的查询时序分析实现信息丰富的物联网数据收集

DOI：
10.1109/lwc.2022.3225333
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
6.3
作者：
Junya Shiraishi; Anders E. Kalor; Federico Chiariotti; Israel Leyva;Hiroyuki Yomo
通讯作者：
Hiroyuki Yomo

差分データ送信制御を用いた省電力空中計算方式に関する一検討

一种基于差分数据传输控制的节能航空计算方法研究