移動体向け通信アルゴリズムの開発と実証実験の成功

新たな移動体通信アルゴリズムの開発

国立大学法人京都大学の研究グループが、移動体向けの通信経路構築アルゴリズムを開発しました。この成果は、IoT（Internet of Things）システムの発展に大きく寄与すると期待されています。今回の研究を率いたのは、情報学研究科の原田博司教授や正木弘子研究員、そして関谷花音修士課程学生たちです。

背景

近年、スマートシティやスマートメータリングが注目され、大規模かつ広域な通信が求められています。その中で、国際無線通信規格「Wi-SUN FAN」が設けられ、数百台の機器が接続する環境下でも、各ノードが自律的に接続先を探索し、ネットワークを拡張できる特性を持っています。
このような特性により、遮蔽の影響を受けづらく、堅牢な通信網が構築可能です。しかし、Wi-SUN FANで標準採用されている経路構築アルゴリズムRPLは、移動体における動的な環境変化に対する最適な選択ができず、その結果、パケット伝送成功率が低下するという問題がありました。

研究成果

今回の研究では、移動体がシームレスに通信先ノードを選定できるアルゴリズムの開発に成功しました。このアルゴリズムは、移動速度に依存しない経路構築が可能で、迅速に最適な接続先を選択する仕組みを備えています。さらに、通信信頼性を向上させるために新たな制御フレームの送信方式や接続先ノードの維持方法も導入されました。

グループは、開発したアルゴリズムを用いて自律歩行型ロボットと複数の固定設置ノード（ルータ）からなる評価モデルで実験を行い、移動速度68.4 km/hでもパケット伝送成功率がほぼ100%を実現しました。従来のRPL方式に比べて成功率は約2.9倍向上しました。

実証実験

実証に向けて、自律歩行型ロボットにWi-SUN FAN無線機を実装し、特定の環境での運用を確認しました。これにより、信頼性の高い近距離ノードを選択し、シームレスな通信が可能であることが確認されました。また、ノードの接続先を視覚的に把握できる機能も実装し、ロボットが現在位置しているルータエリアを容易に認識できるようになりました。

この成果により、移動体からのセンシング情報を広域に収集・管理する新たなシステムの構築が実証されました。これまで固定ノード間通信が主流とされてきたWi-SUN FANが、移動体にも対応できることを示す重要な成果です。

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京都大学　原田研究室

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