原田博司 情報学研究科教授らの研究グループは、数km四方内にある数百のセンサーからの情報を、IP（インターネットプロトコル）を利用しないメッシュ型の多段中継を利用することで、低消費電力で収集できる無線機を開発しました。この無線機は、IoT（Internet of Things：「モノ」のインターネット）向け新国際無線通信規格IEEE 802.15.10最終仕様に世界で初めて対応しています。
本研究のIEEE 802.15.10に対応した通信プロトコルを実現する通信ソフトウェアは、京都大学より技術移転が行われる予定です。
研究者からのコメント
社会リスクを低減する超ビッグデータプラットフォームを構築するためには各種センサー、メーター、モニターから創出されたビッグデータを効率的に処理エンジンに伝送する必要性があります。しかし、電源供給が制限された環境におけるセンサー等では、比較的短いデータ長で各端末からの送信回数を一定化することができる多段中継通信国際標準規格が必要になります。今回開発した無線機はこのすべてを満たす国際無線通信規格IEEE 802.15.10を搭載し、さらに特定の端末だけ電力消費が大きくならない送信機会均等アルゴリズムが追加搭載されています。この無線機開発の成功により、電源供給制限環境における「モノ」のインターネットIoTの開発が加速されることになります。
本研究成果のポイント
- 電源の供給が制限された環境にあるセンサーからの情報を、低消費電力で収集できる、メッシュ型の多段中継無線機を開発
- 新国際無線通信規格IEEE 802.15.10に対応したデータリンク層ルーティング方式（L2R）を、世界で初めて搭載
- 送信機会均等アルゴリズムを導入し、特定の端末に中継が集中しないように制御が可能
概要
既存の多段中継可能な無線センサーネットワークのうち、国際標準化されたものの多くは、IPなどのネットワーク層でのルーティング（経路選択）をベースにしています。そのため、データパケット長が長く、工場や防災現場、農地などの電源供給が制限された環境にあるセンサーやモニターでは、電池寿命が短いことが課題でした。
そこで本研究グループは、2017年1月に制定されたデータリンク層ルーティング方式（L2R）の新国際無線規格IEEE 802.15.10を採用した無線機を、世界で初めて実現することにより、低消費電力のメッシュ型多段中継無線ネットワークを実現しました。さらに、特定の端末に中継が集中することを防ぐ目的で、IEEE 802.15.10標準を変更せずにすむ新しい送信機会均等アルゴリズムを開発し、この無線機に導入しました。このアルゴリズムを導入することにより、導入前と比べ消費電力はそのままで送信回数の偏りを最大50％低減することが可能になります。
この無線機の開発により、電源供給が制限された環境におけるIoTの開発が加速されると期待されます。
図：開発した無線機を用いた多段中継実験
各端末がアクセスポイントへ1段近い6台の端末の中から送信先を選択し、その送信先の端末からメッシュ型多段中継で伝送
