産業の活性化や社会問題の解決手段として，目的に応じた物理センサと無線機能を備えるIoTデバイスからなるサイバーフィジカルシステム(CPS)やIoTシステムといったデータ収集構造が注目を集めています．無線ネットワークやIoTシステム，IoTデバイスなど様々な研究分野から成るシステムであり，実現・普及・高度化のためには学際的な研究が求められるシステムです．本研究室では，これを実現するための無線ネットワーク・無線信号検出やCPSやIoTシステムの基盤技術となる無線センサネットワークや無線ネットワークのシステム運用管理技術に関する研究開発を行います．
近年，IoTシステムといった，物理センサと無線通信機能をもつIoTデバイスによるデータ収集構造が注目を集めています．これの無線通信インフラとして期待されているのが920MHz帯を使用するLPWA通信であり，LPWA通信をベースとする無線センサネットワークによるIoTシステム構築が各所で検討されています．成枝研では，IoT向けSub-GHz帯無線ネットワークのための高精度化を目指した電力検出キャリアセンス技術やこれを想定した無線ネットワークの特性解析，LPWAN通信エリア評価，通信プロトコルの研究開発に取り組んでいます．信号検出理論に基づく理論解析や計算機シミュレーションに加えて，実際の製品に近い環境下での実証実験を通して研究開発を進めています．
LPWAモジュールに実装した電力検出キャリアセンスの実証実験
電力検出キャリアセンスの消費電力測定
参考文献：
- S. Narieda and T. Fujii, "Characteristics of Energy Detection for Carrier Sense Implemented on LPWA Modules," IEEE Sensors Journal, vol.24, no.23, pp.39779-39788, 2024年10月
- S. Narieda and T. Fujii, "Energy Detection Based Carrier Sense in LPWAN," IEEE Access, vol.11, pp.79105-79119, 2023年8月
IoTシステムの基盤技術の一つである無線センサネットワークは，データ収集ノードであるいくつかのゲートウェイとデータ観測の役割を担うセンサノード（エンドデバイス）から構成されています．成枝研では，AI技術などを用いた勘や経験に頼らない無線センサネットワークのデータ駆動型設計・構築技術に関する研究を進めています．研究室内といった屋内環境や大学キャンパスなど屋外環境をフィールドとして実験します．実験フィールドに開発したIoTデバイスを多数配置して得られた観測データを元に，IoTデバイスの最適配置や観測量補間・推定のためのアルゴリズムに関する研究を行っています．
無線センサネットワークと各デバイス構成要素
無線センサネットワークによる室内でのCO2濃度観測実験
屋外での環境モニタリングのための無線センサ
参考文献：
- T. Yokoyama, S. Narieda, and H. Naruse, "Optimization of Sensor Node Placement for CO2 Concentration Monitoring Based on Wireless Sensor Networks in an Indoor Environment," IEEE Sensors Letters, vol.8, no.4, pp.1-4, 2024年4月
無線ネットワークのシステム運用管理技術としての，スループット推定技術に関する研究を進めています．極多数の無線LAN機器・高密度に配置された無線LANエリアといった環境下のスループット低下を防ぐために，Wireshark等のパケットキャプチャ技術を用いた複数チャネルにおける無線LANトラヒックのスループット推定技術について研究しています．各機器のスループットを正確に推定することで，複数のアクセスポイント環境でのトラヒックのロードバランスを行い，各機器のスループット改善を目指します．
無線LANの複数チャネルスループット同時推定技術の実証実験
参考文献：
- K. Shibata, S. Narieda, and H. Naruse, "Throughput Estimation of WLAN in Multiple Channels Using a Software Based Packet Analyzer," IEEE Networking Letters, vol.4, no.3, pp.123-126, 2022年9月
