(57)【要約】【課題】低帯域な環境において少ない通信量で動的最適化を行う。【解決手段】コンピュータ７は、通信の状態変化ごとに変化因子識別子と増減パターンとを対応させた動的計画を生成する。通信品質制御装置１１は、車両用通信システムにおけるスイッチ２，１２等の通信装置に対してこの動的計画を設定しておくことで、各通信装置の稼働中に動的な状態変化が生じた際、各通信装置に対して変化因子識別子を通知するだけで各通信装置を制御できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータが、
車両における複数の通信装置が行う通信を、通信が生じるタイミング及び通信の優先度に応じた複数の通信ケースに分類し、
前記複数の通信ケースのそれぞれに対して単位時間ごとに帯域を割り当てた静的計画を生成し、
通信の変化因子ごとに、前記複数の通信ケースのそれぞれに対して割り当てた帯域を増減させる操作を行い、１つの増減パターンに対して１つの変化因子識別子を割り当て、
前記静的計画を初期状態として前記初期状態からの前記変化因子による通信の状態変化を網羅的に算出し、算出した前記状態変化ごとに前記変化因子識別子を割り当てた動的計画を生成する通信ネットワーク設計方法。
【請求項２】
請求項１記載の通信ネットワーク設計方法により生成された前記静的計画及び前記動的計画を用いて、車両における複数の通信装置の通信を制御する通信品質制御装置であって、
前記複数の通信装置に対して、前記静的計画に基づく帯域の割り当てを設定すると共に、前記動的計画における前記変化因子識別子と前記増減パターンとの対応関係を設定する設定部と、
前記複数の通信装置における通信の状態を監視する監視部と、
前記動的計画を参照し、前記監視部により監視された状態に対応する変化因子識別子を選択する選択部と、
前記選択部により選択された前記変化因子識別子を前記複数の通信装置に対して通知することによって前記複数の通信装置の通信量を増減させる通知部とを備えることを特徴とする通信品質制御装置。
【請求項３】
前記通知部から前記複数の通信装置に対して前記変化因子識別子が通知された後、前記監視部により監視される実際の状態が想定される状態となっているか否かを判断する判断部と、
前記実際の状態が前記想定される状態となっていない場合、前記実際の状態に最も近い状態を前記動的計画の中から選出し、前記変化因子識別子が通知される前の状態から前記選出した状態に至る変化因子識別子を、前記変化因子識別子が通知される前の状態から前記想定される状態に至る変化因子識別子に置き換える是正部とを備えることを特徴とする請求項２記載の通信品質制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の通信ネットワーク設計方法により生成された前記静的計画及び前記動的計画を用いて、車両における複数の通信装置の通信を制御する通信品質制御プログラムであって、
前記複数の通信装置に対して、前記静的計画に基づく帯域の割り当てを設定すると共に、前記動的計画における前記変化因子識別子と前記増減パターンとの対応関係を設定する設定手順と、
前記複数の通信装置における通信の状態を監視する監視手順と、
前記動的計画を参照し、前記監視手順により監視された状態に対応する変化因子識別子を選択する選択手順と、
前記選択手順により選択された前記変化因子識別子を前記複数の通信装置に対して通知することによって前記複数の通信装置の通信量を増減させる通知手順とを、コンピュータに実行させることを特徴とする通信品質制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用の通信ネットワーク設計方法、通信品質制御装置、及び通信品質制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両における動画、音声、及びインターネット等のデータ通信は、利用が少なく、少ない帯域であっても十分に対応可能であり、最適化を行う必要がなかった。そのため、通信量の設計についても、通信ドメイン別のキューの分類といった事前の計画、又は優先度に応じたキューの整理で済んでいた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし近年、コネクテッドカー、スマートフォンと連携した車両、及びカーエンターテイメント等の普及に伴いデータ通信の需要が増加し、計画に無い通信の突発的な発生等、動的に変化する状況に対して如何に少ない帯域を効率よく割り当てられるかが重要となってきている。
【０００４】
ところで、エンタープライズ及びクラウドの分野では、動的な最適化は従来から技術検討がされていたが、広帯域でかつ専用の監視網も備えることが前提となっていた。そのため、車載のような低帯域かつ限定された通信網となる環境に対して転用できる技術ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１２８５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなことから、動的な最適化を高効率に行う、車載向けの通信品質制御技術が求められているという課題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、低帯域な環境において少ない通信量で動的最適化を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る通信ネットワーク設計方法は、コンピュータが、車両における複数の通信装置が行う通信を、通信が生じるタイミング及び通信の優先度に応じた複数の通信ケースに分類し、複数の通信ケースのそれぞれに対して単位時間ごとに帯域を割り当てた静的計画を生成し、通信の変化因子ごとに、複数の通信ケースのそれぞれに対して割り当てた帯域を増減させる操作を行い、１つの増減パターンに対して１つの変化因子識別子を割り当て、静的計画を初期状態として初期状態からの変化因子による通信の状態変化を網羅的に算出し、算出した状態変化ごとに変化因子識別子を割り当てた動的計画を生成するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、状態変化ごとに変化因子識別子と増減パターンとを対応させた動的計画を生成するようにしたので、この動的計画を各通信装置に設定しておくことで、各通信装置の稼働中に動的な状態変化が生じた際、各通信装置に対して変化因子識別子を通知するだけで各通信装置を制御できる。従って、低帯域な環境において少ない通信量で動的最適化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る車両用通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る通信品質制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１における通信ケースの分類例を示す図である。
【図４】実施の形態１における静的計画の設計方法を示すフローチャートである。
【図５】図５Ａは、実施の形態１における静的計画の一例を示す図であり、図５Ｂは、実施の形態１における静的計画の理解を助けるための参考例を示す図である。
【図６】実施の形態１における変化因子識別子と増減パターンとの対応関係の一例を示す図である。
【図７】実施の形態１における想定通信量の算出方法の一例を示す図である。
【図８】実施の形態１における状態遷移表の一例を示す図である。
【図９】図９Ａ、図９Ｂ、及び図９Ｃは、実施の形態１における動的計画の設計方法を示す図である。
【図１０】実施の形態１における動的計画の設計方法を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態１に係る通信品質制御装置の動作例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図１２Ｃは、実施の形態１に係る通信品質制御装置による動的計画の是正例を示す図である。
【図１３】図１３Ａ及び図１３Ｂは、実施の形態１に係る通信品質制御装置のハードウェア構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る実施の形態１に係る車両用通信システムの構成例を示すブロック図である。車両用通信システムは、例えば、ヘッドユニット１、スイッチ２、通信ユニット３、ディスプレイ４、及びメータ５を含む。実施の形態１の車両用通信システムは、イーサネット（登録商標）による有線又は無線通信を行うものであり、スイッチ２，１２はイーサネットスイッチであるものとする。情報系ユニット１０、制御系ユニット１３、スイッチ２，１２、通信ユニット３、ディスプレイ４、及びメータ５は、「通信装置」に相当する。
【００１２】
通信ユニット３は、無線通信により車外のネットワーク６に接続する、車両に搭載された無線通信装置である。または、通信ユニット３は、車内に持ち込まれたスマートフォン等の無線通信端末を接続するためのアクセスポイント等であってもよい。ディスプレイ４は、ダッシュボードに設置されたセンタディスプレイ、又は車両前側の座席の背面等に設置されたリアシートエンタテイメント（ＲＳＥ）用のディスプレイ等である。メータ５は、インスツルメントパネルに設置されるスピードメータ等である。
【００１３】
ヘッドユニット１は、情報系ユニット１０、スイッチ１２、及び制御系ユニット１３を含む。情報系ユニット１０と制御系ユニット１３とは、スイッチ１２及びスイッチ２を介して、通信ユニット３、ディスプレイ４、及びメータ５と通信を行う。制御系ユニット１３は、車両に関する情報を収集し、収集した情報の中から予め定められた条件に適合する情報を選択して、スイッチ１２を介して情報系ユニット１０へ出力する。予め定められた条件に適合する情報とは、例えば、メータ５に表示させるべき情報である。
【００１４】
情報系ユニット１０は、ネットワーク６を介して車外へ送信する情報、並びに、ディスプレイ４及びメータ５に表示させる情報等を、スイッチ１２，２を介して通信ユニット３、ディスプレイ４、及びメータ５へ出力する。また、情報系ユニット１０は、通信ユニット３がネットワーク６を介して車外から受信した情報を、スイッチ２，１２を介して受け取る。通信ユニット３がネットワーク６を介して送受信した情報は、音声入力に使用されるクラウド連携ＶＲ（Ｖｏｉｃｅ  Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）、車載機器のソフトウェア更新等に使用されるＯＴＡ（Ｏｖｅｒ  Ｔｈｅ  Ａｉｒ）、通信ユニット３をアクセスポイントとしたスマートフォン通信、交通情報、又はテレマティクス等である。ディスプレイ４に表示させる情報は、車載カメラが撮像した画像、ＲＳＥ動画、又は、上述した通信ユニット３がネットワーク６を介して送受信した情報等である。メータ５に表示させる情報は、車両において発生したエラー情報、車速等の車両情報、又はナビゲーション情報等である。なお、情報系ユニット１０が扱う情報は、上記の情報に限定されるものではなく、車両に搭載されたスピーカに出力させるオーディオの音声等であってもよい。
【００１５】
通信品質制御装置１１は、図１に示される車両用通信システムにおける通信を監視し、通信品質を制御するものである。通信品質制御装置１１は、例えば、情報系ユニット１０とスイッチ１２との間の通信、スイッチ１２とスイッチ２と間の通信、スイッチ２とディスプレイ４との間の通信、スイッチ２とメータ５との間の通信、スイッチ２と通信ユニット３との間の通信を監視し、各通信の品質を制御する。
【００１６】
図２は、実施の形態１に係る通信品質制御装置１１の構成例を示すブロック図である。通信品質制御装置１１は、記憶部１１０、設定部１１１、監視部１１２、選択部１１３、通知部１１４、判断部１１５、及び是正部１１６を含む。
【００１７】
記憶部１１０は、事前に生成された静的計画及び動的計画を記憶している。静的計画及び動的計画は、車両用通信システムの稼働前に、コンピュータ７により生成されて記憶部１１０に格納されたものである。なお、このコンピュータ７は、車両用通信システムには含まれず、従って車両には搭載されない。
【００１８】
ここで、静的計画及び動的計画の生成するための、通信ネットワーク設計方法を説明する。コンピュータ７は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサにより実現され、以下の手順により静的計画及び動的計画を設計する。
【００１９】
まず、コンピュータ７は、静的計画を設計する。コンピュータ７は、まず、車両用通信システムにおける通信を、通信が生じるタイミング及び通信の優先度に応じて、複数の通信ケースに分類する。図３は、実施の形態１における通信ケースの分類例を示す図である。図３の例では、車両用通信システムにおける各通信が、通信が生じるタイミングである突発、恒常、及び定期と、通信の優先度である高優先、中優先、及び低優先とからなる、合計９つの通信ケースに分類される。
【００２０】
コンピュータ７は、次に、通信ケースに対し、通信特性パラメータを設定する。通信特性パラメータは、例えば、以下のパラメータから構成される。
（１）強制度パラメータ
・強度
通信のライフサイクルが継続する強度
・攻撃度
通信のライフサイクルが外部から打ち切られる強度
（２）通信量変化パラメータ
・通信変化型
１通信における通信量の変化の型（三角波、定常波、又はサイン波等）
・通信量変化
１通信の要求する最大通信量の平均及び偏差
・通信期間変化
１通信の生じる期間の平均及び偏差
（３）ライフサイクルパラメータ
・発生期間
ライフサイクル中の次の通信までの平均期間及び偏差
・通信重畳数
１ライフサイクル中に並行して生じる通信の最大数
・通信重畳時差
１ライフサイクル中に並行して生じる通信の開始時刻の偏差
（４）通信経路パラメータ
どの通信装置のどのポートを経由するか
【００２１】
コンピュータ７は、（２）通信量変化パラメータと（３）ライフサイクルパラメータとを基に、（１）強制度パラメータと（４）通信経路パラメータとを制約条件として、各通信ケースに対して帯域を暫定的に割り当て、静的計画とする。
【００２２】
図４は、実施の形態１における静的計画の設計方法を示すフローチャートである。
ステップＳＴ１において、コンピュータ７は、突発かつ高優先に該当する通信ケースに対して、帯域を割り当てる。ステップＳＴ２において、コンピュータ７は、残りの帯域から、突発かつ中優先に該当する通信ケースに対する帯域を割り当てる。ステップＳＴ３において、コンピュータ７は、残りの帯域から、恒常かつ低優先に該当する通信ケースに対する帯域を割り当てる。ステップＳＴ４において、コンピュータ７は、残りの帯域から、突発かつ低優先に該当する通信ケースに対する帯域を割り当てる。なお、コンピュータ７は、ステップＳＴ１〜ＳＴ４における通信ケース以外の通信ケースについて、状況などを加味し、ステップＳＴ２とステップＳＴ３との間、又はステップＳＴ４の後の少なくとも一方のタイミングで、帯域割り当てを行う。
【００２３】
なお、コンピュータ７は、ステップＳＴ１〜ＳＴ４のそれぞれにおいて、帯域の割り当てを、スカラでの割り当てではなく、時間軸を考慮した割り当てにする。図５Ａは、実施の形態１における静的計画の一例を示す図であり、時間軸を考慮した帯域割り当て例である。一方、図５Ｂは、実施の形態１における静的計画の理解を助けるための参考例を示す図であり、時間軸を考慮しない帯域割り当て例である。図５Ａ及び図５Ｂの例では、通信ケースα、β、γに対してそれぞれ帯域が割り当てられており、白色の領域は、通信ケースの割り当てがない空き帯域である。例えば、図５Ａに示される通信ケースαは、通信量変化パラメータの通信変化型が三角波であるため、単位時間ごとの割り当て帯域が、三角波状に増減する。また、この三角波の高さ及び周期等は、通信量変化パラメータの通信量変化及び通信期間変化等、上記通信特性パラメータに基づいて定まる。
【００２４】
次に、コンピュータ７は、動的計画を設計する。コンピュータ７は、動的計画として、車両用通信システムにある事象が生じた際にどのように通信の状態を変化させるのかを示す状態遷移を設計する。動的計画は、後述する図６に示される変化因子識別子と増減パラメータとの定義と、図８に示される状態遷移の定義との２つからなる。
【００２５】
コンピュータ７は、まず、通信の状態を変化させる変化因子ごとに、複数の通信ケースのそれぞれに対して割り当てた帯域を増減させる操作を行う。そして、コンピュータ７は、複数の通信ケースのそれぞれに対して割り当てた帯域を増減させた１つの増減パターンに対して、１つの変化因子識別子を割り当てる。
【００２６】
図６は、実施の形態１における変化因子識別子と増減パターンとの対応関係の一例を示す図である。コンピュータ７は、ある通信ケースαの割り当て帯域を増加させることを対象とし、その他の通信ケースβ、γの割り当て帯域を削減する値を定義する。削減対象の通信ケースβ、γは、通信ケースαより低優先のものとする。増減量は、通信ケースのそれぞれに対してパーセンテージで設定されるものとし、２５％、５０％、７５％、及び１００％を取り得るものとする。例えば、ある変化因子を示す変化因子識別子「＋Ａ」に対し、通信ケースα「＋２５％」、通信ケースβ「−２５％」、及び通信ケースγ「−２５％」からなる増減パターンが設定される。増減量が「＋２５％」の通信ケースαは、図５Ａに示される割り当て帯域幅が２５％増えることを意味する。
【００２７】
コンピュータ７は、次に、変化前の状態、変換行列、及び変化因子識別子に対応する増減パターンを基に、変化後の状態である想定通信量を算出する。図７は、実施の形態１における想定通信量の算出方法の一例を示す図である。図７では、変化因子識別子「＋Ａ」の変化が起きた後の状態における想定通信量の算出例が示される。変換行列の値は、事前に適切に定められた値である。
【００２８】
コンピュータ７は、次に、変化前の状態と変化後の状態と変化因子との対応関係を示す状態遷移表を生成する。図８は、実施の形態１における状態遷移表の一例を示す図である。図９Ａ、図９Ｂ、及び図９Ｃは、実施の形態１における動的計画の設計方法を示す図である。コンピュータ７は、図５Ａに示される静的設計を初期状態とし、この初期状態「０」に状態変化識別子「０」を割り当てる。そして、コンピュータ７は、状態変化識別子「０」が付与された初期状態と、変化因子識別子「＋Ａ」と、状態変化識別子「０」が付与された初期状態において変化因子識別子「＋Ａ」が付与された状態変化が起きた後の想定通信量とに対し、状態変化識別子「１」を割り当てる。また、コンピュータ７は、初期状態「０」から残りの変化因子識別子が付与された状態変化を、状態遷移の和が半ば閉じるまで、網羅的に算出する。
【００２９】
図１０は、実施の形態１における動的計画の設計方法を示すフローチャートである。
ステップＳＴ１１において、コンピュータ７は、静的設計である初期状態を、状態遷移表に追加する。ステップＳＴ１２において、コンピュータ７は、初期状態を中心にして、状態変化の余地がある状態候補を算出する。図９Ａの例では、状態「Ａ」、「Ｂ」、及び「Ｄ」が状態候補として算出される。
【００３０】
ステップＳＴ１３において、コンピュータ７は、状態候補がある場合（ステップＳＴ１３“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ１４へ進み、状態候補がない場合（ステップＳＴ１３“ＮＯ”）、図１０のフローチャートに示される動作を終了する。ステップＳＴ１４において、コンピュータ７は、状態候補に対する変化因子を選択する。図９Ａの例では、初期状態に対して変化因子識別子「＋Ａ」、「−Ａ」、「＋Ｂ」、「−Ｂ」、「＋Ｄ」、及び「−Ｄ」が選択される。ステップＳＴ１５において、コンピュータ７は、選択した１つの変化因子による変化後の状態、即ち想定通信量を算出する。例えば、図９Ａのように初期状態に対して変化因子識別子「＋Ａ」が選択され、変化後の状態「Ａ」の想定通信量が算出される。
【００３１】
ステップＳＴ１６において、コンピュータ７は、算出した変化後の状態に近い既存の状態が存在しない場合（ステップＳＴ１６“ＮＯ”）、ステップＳＴ１８へ進む。ステップＳＴ１８において、コンピュータ７は、算出した変化後の状態を、新しい状態として状態遷移表に追加する。また、コンピュータ７は、新しい状態に対して新しい状態変化識別子を割り当てる。例えば、図９Ａにおいて、状態変化識別子「０」が付与された初期状態を対象に、変化因子識別子「＋Ａ」の変化が生じた状態を「Ａ」として、新たに状態変化識別子「１」を割り当てる。
【００３２】
ステップＳＴ１６において、コンピュータ７は、算出した変化後の状態に近い既存の状態が存在する場合（ステップＳＴ１６“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ１７へ進む。ステップＳＴ１７において、コンピュータ７は、既存の状態を変化後の遷移先とする。例えば、図９Ｃの状態「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」から既存の状態「Ｄ」への状態遷移又は既存の状態「Ｄ」に近い状態遷移が生じた場合、状態遷移先を既存の状態「Ｄ」にする。
【００３３】
ステップＳＴ１９において、コンピュータ７は、ステップＳＴ１４の状態候補に対する全ての変化因子についてステップＳＴ１５〜ＳＴ１８の処理を行った場合（ステップＳＴ１９“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ１２へ戻り、未処理の変化因子が残っている場合（ステップＳＴ１９“ＮＯ”）、ステップＳＴ１４へ戻り、未処理の変化因子を選択する。
【００３４】
なお、コンピュータ７は、ステップＳＴ１２に戻った後、状態変化の余地がある状態候補を再算出する。例えば、コンピュータ７は、図９Ｂのように、状態変化識別子「１」が付与された状態「Ａ」を対象に、変化因子識別子「＋Ｂ」の変化が生じた状態候補を「Ａ＋Ｂ」として再算出し、その後のステップＳＴ１８にて状態候補「Ａ＋Ｂ」に対して状態変化識別子「１２」を割り当てる。コンピュータ７は、この新たな状態変化識別子の割り当てを繰り返し、状態遷移を網羅する。
【００３５】
次に、図１に示される車両用通信システムの稼働時における通信品質制御装置１１の動作を説明する。図１１は、実施の形態１に係る通信品質制御装置１１の動作例を示すフローチャートである。通信品質制御装置１１の記憶部１１０には、図５Ａに示される静的計画と図６及び図８に示される動的計画とが記憶されているものとする。動的計画の設計は演算処理負荷が大きいが、車載の通信品質制御装置１１が行うのではなく、事前にコンピュータ７が行うため、通信品質制御装置１１の負荷は小さくてすむ。
【００３６】
ステップＳＴ２１において、設定部１１１は、車両用通信システムの稼働前又は稼働直後に、図５Ａに示される静的設計と図６に示される動的計画とを、記憶部１１０から読み出して、各通信装置に対して設定する。例えば、通信品質制御装置１１は、スイッチ２に対して、通信ケースαに分類された通信の情報種別と割り当て帯域、通信ケースβに分類された通信の情報種別と割り当て帯域、及び通信ケースγに分類された通信の情報種別と割り当て帯域とを、設定する。また、通信品質制御装置１１は、スイッチ２に対して、変化因子識別子と増減パターンとの対応関係を、設定する。
【００３７】
ステップＳＴ２２において、監視部１１２は、車両用通信システムにおける各通信装置の通信状態の監視を開始し、監視結果を選択部１１３及び判断部１１５へ通知する。例えば、監視部１１２は、スイッチ２の通信状態として、情報種別ごとの通信量を監視する。
【００３８】
ステップＳＴ２３において、選択部１１３は、記憶部１１０に記憶されている状態遷移表を参照し、監視部１１２により監視されている実際の状態に対応する変化因子識別子を選択する。即ち、選択部１１３は、車両用通信システムの稼働中に動的な状態変化が生じた場合、図８に示される状態遷移表を参照し、変更前状態と、監視部１１２の監視結果である通信ケースごとの想定通信量とに合致する変化因子識別子を選択する。例えば、図９Ｃにおいて、変更前状態が初期状態「０」であり、監視部１１２によって通信ケースαの想定通信量が「１０」、通信ケースβの想定通信量が「７．５」、及び通信ケースγの想定通信量が「１５」に近い状態が観測された場合、選択部１１３は、変化因子識別子「＋Ａ」を選択する。
【００３９】
ステップＳＴ２４において、通知部１１４は、選択部１１３により選択された変化因子識別子を、各通信装置へ通知する。変化因子識別子を受け取った各通信装置は、受け取った変化因子識別子に対応する増減パターンに従って各通信ケースの通信量を増減する。例えば、各通信装置は、通信品質制御装置１１から変化因子識別子「＋Ａ」を受け取った場合、この変化因子識別子「＋Ａ」に対応する増減パターンに従い、通信ケースαの通信量を２５％増やし、通信ケースβの通信量を２５％減らし、通信ケースγの通信量を２５％減らす。従って、通信品質制御装置１１は、変化因子識別子を各通信装置に送信するだけで車両用通信システムの動的な最適化を行うことができる。
【００４０】
なお、車両用通信システムにおける通信装置は、通信ケースα、β、γの通信量を相対的に増減するため、変化因子識別子「＋Ａ」に対応する増減パターンどおりに各通信量を増減させたとしても、通信ケースα、β、γの実際の通信量が「１０」、「７．５」、「１５」になるとは限らない。そこで、通信品質制御装置１１は、ステップＳＴ２５，ＳＴ２６において、変化因子識別子が通知された後の実際の状態が想定した状態になっていない場合、動的設計を見直す。
【００４１】
ステップＳＴ２５において、判断部１１５は、通知部１１４により各通信装置に対して変化因子識別子が通知された時点から一定時間が経過した後、監視部１１２により監視される実際の通信状態が、記憶部１１０の状態遷移表において想定されている状態となったか否かを判断する。判断部１１５は、変化因子識別子が通知された後の実際の状態が想定した状態になったと判断した場合（ステップＳＴ２５“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ２３へ戻る。一方、判断部１１５は、変化因子識別子が通知された後の実際の状態が想定した状態になっていないと判断した場合（ステップＳＴ２５“ＮＯ”）、判断結果を是正部１１６に通知し、ステップＳＴ２６へ進む。
【００４２】
ステップＳＴ２６において、是正部１１６は、判断部１１５において状態変化後の実際の状態が想定した状態となっていないと判断されたため、記憶部１１０の状態遷移表を是正する。
【００４３】
次に、是正部１１６による状態遷移表の是正方法の例を説明する。
図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図１２Ｃは、実施の形態１に係る通信品質制御装置１１による動的計画の是正例を示す図である。ここでは、図１２Ａに示されるように、変更前状態を「Ｓ」、各通信装置に通知された変化因子識別子を「＋Ａ」、選択部１１３が想定していた変化後の状態を「Ｅ」、監視部１１２が観測した実際の状態と同じ又は最も近い既存の状態を「Ｒ」と仮定する。具体的には、状態「Ｓ」において通知部１１４が各通信装置に対して変化因子識別子「＋Ａ」を通知したが、監視部１１２により観測された実際の通信量が通信ケースα「１０」、通信ケースβ「７．５」、及び通信ケースγ「１５」（即ち、状態「Ｅ」）にならず、通信ケースα「５」、通信ケースβ「７．５」、及び通信ケースγ「１５」（即ち、状態「Ｒ」）となった場合を仮定する。これは、通信ケースαの通信量が、想定の半分しかない状態である。
【００４４】
図１２Ａにおいて、判断部１１５は、状態変化後の実際の状態「Ｒ」と、想定した状態「Ｅ」とが一致しないと判断する。この場合、是正部１１６は、少なくとも、変更前状態「Ｓ」から状態変化後の実際の状態「Ｒ」に至る変化因子識別子「＋Ｃ」を、変更前状態「Ｓ」から想定した状態「Ｅ」に至る変化因子識別子「＋Ａ」に置き換え、図１２Ｂのように是正する。是正部１１６は、上記「＋Ｃ」と「＋Ａ」の是正に加え、状態変化後の実際の状態「Ｒ」から変更前状態「Ｓ」に至る変化因子識別子「−Ｃ」を、想定した状態「Ｅ」から変更前状態「Ｓ」に至る変化因子識別子「−Ａ」に置き換える是正を行ってもよい。その後、選択部１１３等は、記憶部１１０に記憶されている是正後の状態遷移表を用いる。また、選択部１１３は、次回のステップＳＴ２３において、実際の状態「Ｒ」を、変更前状態として扱う。この是正により、これ以降の状態「Ｓ」において各通信装置に対して変化因子識別子「＋Ａ」が通知された場合、通信ケースαの通信量が想定の半分となり、実際の状態「Ｒ」に遷移する。
【００４５】
また、是正部１１６は、図１２Ｃのように、置き換え対象である変化因子識別子「＋Ｃ」及び「−Ｃ」が付与された、状態「Ｆ」と状態「Ｅ」との間の状態遷移を削除してもよい。
あるいは、図示は省略するが、是正部１１６は、状態「Ｅ」から状態「Ｆ」に至る変化因子識別子「＋Ｃ」を変化因子識別子「＋Ａ」に置き換えると共に、状態「Ｆ」から状態「Ｅ」に至る変化因子識別子「−Ｃ」を変化因子識別子「−Ａ」に置き換えてもよい。
【００４６】
状態「Ｓ」と状態「Ｒ」との間の変化因子識別子が、「＋Ｃ」及び「−Ｃ」から「＋Ａ」及び「−Ａ」に是正されたため、状態「Ｒ」から状態変化した後の状態「Ｆ」等における通信量に影響が及ぶ可能性がある。そこで、是正部１１６は、状態「Ｒ」と状態「Ｆ」との間の変化因子識別子「＋Ｂ」及び「−Ｂ」等を、別の変化因子識別子に置き換えてもよい。
【００４７】
最後に、実施の形態１に係る通信品質制御装置１１のハードウェア構成を説明する。
図１３Ａ及び図１３Ｂは、実施の形態１に係る通信品質制御装置１１のハードウェア構成例を示す図である。通信品質制御装置１１における設定部１１１、監視部１１２、選択部１１３、通知部１１４、判断部１１５、及び是正部１１６の機能は、処理回路により実現される。即ち、通信品質制御装置１１は、上記機能を実現するための処理回路を備える。処理回路は、専用のハードウェアとしての処理回路１００であってもよいし、メモリ１０２に格納されるプログラムを実行するプロセッサ１０１であってもよい。
【００４８】
図１３Ａに示されるように、処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路１００は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又はこれらを組み合わせたものが該当する。記憶部１１０、設定部１１１、監視部１１２、選択部１１３、通知部１１４、判断部１１５、及び是正部１１６の機能を複数の処理回路１００で実現してもよいし、各部の機能をまとめて１つの処理回路１００で実現してもよい。
【００４９】
図１３Ｂに示されるように、処理回路がプロセッサ１０１である場合、設定部１１１、監視部１１２、選択部１１３、通知部１１４、判断部１１５、及び是正部１１６の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ１０２に格納される。プロセッサ１０１は、メモリ１０２に格納されたプログラムを読みだして実行することにより、各部の機能を実現する。即ち、通信品質制御装置１１は、プロセッサ１０１により実行されるときに、図１１のフローチャートで示されるステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ１０２を備える。また、このプログラムは、設定部１１１、監視部１１２、選択部１１３、通知部１１４、判断部１１５、及び是正部１１６の手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。メモリ１０２は、記憶部１１０としての機能も持つ。
【００５０】
ここで、プロセッサ１０１とは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、処理装置、演算装置、又はマイクロプロセッサ等のことである。
メモリ１０２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）、又はフラッシュメモリ等の不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリであってもよいし、ハードディスク又はフレキシブルディスク等の磁気ディスクであってもよいし、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）又はＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）等の光ディスクであってもよい。
【００５１】
なお、設定部１１１、監視部１１２、選択部１１３、通知部１１４、判断部１１５、及び是正部１１６の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、通信品質制御装置１１における処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上述の機能を実現することができる。
【００５２】
以上のように、実施の形態１に係る通信ネットワーク設計方法は、まず、コンピュータ７が、車両における複数の通信装置が行う通信を、通信が生じるタイミング及び通信の優先度に応じた複数の通信ケースに分類する。次に、コンピュータ７が、複数の通信ケースのそれぞれに対して単位時間ごとに帯域を割り当てた静的計画を生成する。次に、コンピュータ７が、通信の変化因子ごとに、複数の通信ケースのそれぞれに対して割り当てた帯域を増減させる操作を行い、１つの増減パターンに対して１つの変化因子識別子を割り当てる。次に、コンピュータ７が、静的計画を初期状態として初期状態からの変化因子による通信の状態変化を網羅的に算出し、算出した状態変化ごとに変化因子識別子を割り当てた動的計画を生成する。通信品質制御装置１１は、この動的計画を各通信装置に設定しておくことで、各通信装置の稼働中に動的な状態変化が生じた際、各通信装置に対して変化因子識別子を通知するだけで各通信装置を制御できる。従って、通信品質制御装置１１は、低帯域な環境において少ない通信量で動的最適化を行うことができる。
【００５３】
また、実施の形態１に係る通信品質制御装置１１は、設定部１１１、監視部１１２、選択部１１３、及び通知部１１４を備える。設定部１１１は、上記通信ネットワーク設計方法により生成された静的計画及び動的計画を用いて、複数の通信装置に対して、静的計画に基づく帯域の割り当てを設定すると共に、動的計画における変化因子識別子と増減パターンとの対応関係を設定する。監視部１１２は、複数の通信装置における通信の状態を監視する。選択部１１３は、動的計画を参照し、監視部１１２により監視された状態に対応する変化因子識別子を選択する。通知部１１４は、選択部１１３により選択された変化因子識別子を複数の通信装置に対して通知することによって複数の通信装置の通信量を増減させる。この構成により、通信品質制御装置１１は、低帯域な環境において少ない通信量で動的最適化を行うことができる。
【００５４】
また、実施の形態１に係る通信品質制御装置１１は、判断部１１５、及び是正部１１６を備える。判断部１１５は、通知部１１４から複数の通信装置に対して変化因子識別子が通知された後、監視部１１２により監視される実際の状態が想定される状態となっているか否かを判断する。是正部１１６は、実際の状態が想定される状態となっていない場合、実際の状態に最も近い状態を動的計画の中から選出し、変化因子識別子が通知される前の状態から選出した状態に至る変化因子識別子を、変化因子識別子が通知される前の状態から想定される状態に至る変化因子識別子に置き換える。この構成により、通信品質制御装置１１は、通信状態の変化に対する迅速な対応が可能となる。また、通信品質制御装置１１は、是正後の変化因子識別子を各通信装置に対して通知すればよいので、通信量が増加しない。
【００５５】
なお、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、又は実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【００５６】
実施の形態１では、ヘッドユニット１の情報系ユニット１０に、通信品質制御装置１１が内蔵された構成であったが、これに限定されるものではなく、例えばスイッチ２に通信品質制御装置１１が内蔵される構成であってもよい。
【００５７】
実施の形態１では、設定部１１１が、変化因子識別子と増減パターンとの対応関係を、各通信装置に対して設定する構成であったが、これに限定されるものではなく、変化前の状態変化識別子と、変化後の状態変化識別子と、変化因子識別子と、増減パターンとの対応関係を、各通信装置に対して設定する構成であってもよい。この構成の場合、車両用通信システムの稼働中、通知部１１４は、変化因子識別子ではなく、状態変化識別子を各通信装置へ通知する。各通信装置は、前回通知された状態変化識別子から今回通知された状態変化識別子への遷移に対応する変化因子識別子を選択し、選択した変化因子識別子に対応する増減パターンに従って通信量を制御する。
【符号の説明】
【００５８】
１  ヘッドユニット、２，１２  スイッチ（通信装置）、３  通信ユニット（通信装置）、４  ディスプレイ（通信装置）、５  メータ（通信装置）、６  ネットワーク、７  コンピュータ、１０  情報系ユニット（通信装置）、１１  通信品質制御装置、１３  制御系ユニット（通信装置）、１００  処理回路、１０１  プロセッサ、１０２  メモリ、１１０  記憶部、１１１  設定部、１１２  監視部、１１３  選択部、１１４  通知部、１１５  判断部、１１６  是正部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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