無線リソース割り当てによる受信完了時間の変動抑制効果の評価

• Item type: Journal(1)
• 公開日: 2024-12-15
• タイトル: 無線リソース割り当てによる受信完了時間の変動抑制効果の評価
• タイトル / 言語: en
• タイトル: Evaluation of the Effect of Wireless Resource Allocation on Reducing Reception Completion Time Variability
• 言語: jpn
• キーワード / 主題Scheme: Other
• キーワード / 主題: [一般論文] 産業用ネットワーク，Wi-Fi，リアルタイム，無線リソース，受信完了時間
• 資源タイプ / 資源タイプ識別子: http://purl.org/coar/resource_type/c_6501
• 資源タイプ: journal article
• ID登録: 10.20729/00241646
• ID登録 / ID登録タイプ: JaLC
• 著者所属: 株式会社国際電気通信基礎技術研究所
• 著者所属: 株式会社国際電気通信基礎技術研究所
• 著者所属: 株式会社国際電気通信基礎技術研究所
• 著者所属: 株式会社国際電気通信基礎技術研究所
• 著者所属: 株式会社国際電気通信基礎技術研究所
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Advanced Telecommunications Research Institute International
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Advanced Telecommunications Research Institute International
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Advanced Telecommunications Research Institute International
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Advanced Telecommunications Research Institute International
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Advanced Telecommunications Research Institute International
• 著者名: 青木, 寛; 山口, 真司; 長谷川, 晃朗; 樫原, 茂; 横山, 浩之
• 著者名(英): Hiroshi, Aoki; Shinji, Yamaguchi; Akio, Hasegawa; Shigeru, Kashihara; Hiroyuki, Yokoyama
• 論文抄録 / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録 / 内容記述: 産業用ネットワークは高度な信頼性と安定した品質を維持する必要があるため，主に有線ネットワークで構築されている．ここでの稼働機器はリアルタイムシステムとして稼働し，システムが求める時間よりデータ受信が遅延すると生産システム全体に影響を与えかねない．本稿が対象とするリアルタイムとは低遅延での処理を意味するのではなく，「定められた時刻内にイベントを正しく処理する」という時間制約を守ることを意味する．そのため，システム全体のリアルタイム性維持には，個々の装置の動作に加え，機器間通信のリアルタイム性を確保することが求められる．一方で，Internet of Things（IoT）機器の進化，設備配置の柔軟性，コスト削減等の観点から，ネットワークの無線化が求められている．特にWi-Fi技術はその普及度と簡便性から，産業用ネットワークへの適用が期待されている．しかし，Wi-Fi利用には，電波干渉や複数機器によるフレーム衝突等の問題がともない，通信遅延や信頼性の保証が難しい．そこで，本稿では，Wi-Fiネットワーク上でリアルタイム性を確保する方法として，ネットワーク通信帯域により無線リソースを仮想的に分割しIoT機器に割り当てる方式に着目する．そして，本方式がシステム動作に必要となるアプリケーションデータの受信完了時間に与える影響を評価し，その適用範囲について議論する．実機実験およびシミュレーション実験から，ネットワーク通信帯域により無線リソースを分割し，IoT機器に仮想的に分割することによって，受信完了時間の変動幅を軽減できることおよび適用範囲の見積もりが行えることを示した．一方で，機器数が増加した場合，割り当てられるネットワーク通信帯域が小さくなり，受信完了時間が増加することも確認された．本シミュレーション評価により，システムが求める受信完了時間と機器数等に応じて適切な帯域制限幅を設定することによって，リアルタイム性を確保することが可能と考えられる基礎的な知見を示した．
• 論文抄録(英) / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録(英) / 内容記述: Industrial networks are primarily wired due to the need for high reliability and stable quality. The devices operating within these networks function as real-time systems, where delays in receiving data beyond the system's required timeframe can affect the entire production system. In this paper, “real-time” does not refer to low-latency processing but rather to meeting the time constraint of “correctly processing events within a specified time frame.” Therefore, maintaining the real-time performance of the entire system requires ensuring real-time communication between devices, in addition to the individual operations of the devices. On the other hand, with the development of Internet of Things (IoT) devices, the need for flexible equipment placement, and cost reduction considerations, there is a growing demand for wireless networks. In particular, Wi-Fi technology is expected to be applied to industrial networks due to its widespread use and convenience. However, using Wi-Fi involves problems such as radio interference and frame collision from multiple devices, making it challenging to guarantee communication delays and reliability. This paper focuses on ensuring real-time performance over Wi-Fi networks by virtually partitioning wireless resources based on network communication bandwidth and allocating them to IoT devices. We evaluate the impact of this method on the reception completion time of application data required for system operation and discuss its applicability. Both real and simulation experiments demonstrate that partitioning wireless resources based on network communication bandwidth and virtually allocating them to IoT devices can reduce the variation in reception completion time and provide estimates of the applicable scope. However, it was also confirmed that as the number of devices increases, the allocated network communication bandwidth decreases, resulting in an increase in reception completion time. Through this simulation evaluation, we present fundamental insights suggesting that by setting appropriate bandwidth limits according to the required reception completion time and the number of devices, it is possible to ensure real-time performance.
• 書誌レコードID / 収録物識別子タイプ: NCID
• 書誌レコードID / 収録物識別子: AN00116647
• 書誌情報: 情報処理学会論文誌; 巻 65, 号 12, p. 1880-1891, 発行日 2024-12-15
• ISSN / 収録物識別子タイプ: ISSN
• ISSN / 収録物識別子: 1882-7764
• 公開者 / 言語: ja
• 公開者 / 出版者: 情報処理学会