(57)【要約】【課題】車両から構成される無線通信システムにおいて、それぞれの車両において異なる定常メッセージレートを自律分散的に決定可能な輻輳制御を提供する。【解決手段】車両が行う無線通信方法であって、チャネルがビジーである割合を表すチャネルビジー率を測定するステップと、測定されたチャネルビジー率と目標チャネルビジー率とを比較してビジー率誤差を計算するステップと、重みの比に少なくとも部分的に基づいて、第１の車両のための第１のパラメータを決定するステップと、前記ビジー率誤差および前記第１のパラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の車両からメッセージを送信する際のメッセージレートを決定するステップと、を含む。【選択図】図３
2014090400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が行う無線通信方法であって、
チャネルがビジーである割合を表すチャネルビジー率を測定するステップと、
測定されたチャネルビジー率と目標チャネルビジー率とを比較してビジー率誤差を計算するステップと、
重みの比に少なくとも部分的に基づいて、第１の車両のための第１のパラメータを決定するステップと、
前記ビジー率誤差および前記第１のパラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の車両からメッセージを送信する際のメッセージレートを決定するステップと、
を含む、無線通信方法。
【請求項２】
前記第１のパラメータを決定するステップは、
前記重みに比に少なくとも部分的に基づいてパラメータの比を決定するステップと、
前記パラメータの比に少なくとも部分的に基づいて前記第１の車両のための前記第１のパラメータを決定するステップと、
を含む、請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項３】
前記パラメータの比は、第１の車両のための第１のパラメータと第２の車両のための第２のパラメータの比を表す、請求項２に記載の無線通信方法。
【請求項４】
前記パラメータの比は、前記重みの比に等しい、請求項２または３に記載の無線通信方法。
【請求項５】
前記第１の車両のための前記第１のパラメータは、前記第１の車両の種類にも基づいて決定される、請求項２〜４のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項６】
前記第１の車両のメッセージレートを決定するステップでは、
前記第１の車両のためのメッセージレートを再帰的に決定することにより、当該第１の車両のメッセージレートが前記重みの比に基づいた定常メッセージレートに収束するようにする、
請求項１〜５のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項７】
前記第１の車両のメッセージレートを決定するステップは、
ビジー率誤差の符号を判定するステップと、
前記ビジー率誤差の符号に少なくとも部分的に基づいて、前記第１の車両のメッセージレートを決定するステップと、
を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項８】
チャネルがビジーである割合を表すチャネルビジー率を測定する測定モジュールと、
前記測定モジュールと通信可能に結合された計算モジュールであって、測定されたチャネルビジー率と目標チャネルビジー率とを比較してビジー率誤差を計算する計算モジュールと、
前記計算モジュールと通信可能に結合された決定モジュールであって、重みの比に少なくとも部分的に基づいて、第１の車両のための第１のパラメータを決定し、前記ビジー率誤差および前記第１のパラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の車両からメッセージを送信する際のメッセージレートを決定する決定モジュールと、
を備える無線通信システム。
【請求項９】
前記決定モジュールは、
前記重みに比に少なくとも部分的に基づいてパラメータの比を決定し、
前記パラメータの比に少なくとも部分的に基づいて前記第１の車両のための前記第１のパラメータを決定する、
請求項８に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記パラメータの比は、第１の車両のための第１のパラメータと第２の車両のための第２のパラメータの比を表す、請求項８または９に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記パラメータの比は、前記重みの比に等しい、請求項８〜１０のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記決定モジュールは、前記第１の車両の種類にも基づいて、前記第１の車両のための前記第１のパラメータを決定する、請求項８〜１１のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記決定モジュールは、前記第１の車両のためのメッセージレートを再帰的に決定することにより、当該第１の車両のメッセージレートが前記重みの比に基づいた定常メッセージレートに収束するようにする、
請求項７〜１２のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記決定モジュールは、ビジー率誤差の符号を判定し、前記ビジー率誤差の符号に少なくとも部分的に基づいて、前記第１の車両のメッセージレートを決定する、
請求項７〜１３のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項１５】
コンピュータに対して、
チャネルがビジーである割合を表すチャネルビジー率を測定するステップと、
測定されたチャネルビジー率と目標チャネルビジー率とを比較してビジー率誤差を計算するステップと、
重みの比に少なくとも部分的に基づいて、第１の車両のための第１のパラメータを決定するステップと、
前記ビジー率誤差および前記第１のパラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の車両からメッセージを送信する際のメッセージレートを決定するステップと、
を実行させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、車両通信システムに関する。本明細書は、特に、複数の車両が自律分散的に同調してメッセージレートを更新し、各車両に対して異なる重み付けがされた公平なレートにメッセージレートが収束することによって通信の輻輳を制御するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両は、通常、自動車での使用に特化して設計された専用狭域通信(DSRC)チャネルを用いて、互いに通信する。DSRCチャネル上での輻輳を緩和することがDSRCの実用化に向けての優先課題の一つであることはよく知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
既存のメッセージレートに基づく輻輳制御戦略では、輻輳制御に参加しているすべての車両を、同一の定常状態メッセージレートに収束させる。しかしながら、異なる車両に対して異なる定常メッセージレートを割り当てることが望まれる状況が存在する。たとえば、緊急サービスに従事している救急車やパトカーは、個人の車両よりも高速度で移動しており、したがって事故を起こす可能性が高い。したがって、そのような車両は個人の車両によって用いられるレートよりも高いレートでメッセージを送ることが現実には望ましい。しかし、既存のメッセージレートに基づく輻輳制御戦略では、異なる車両に異なる定常メッセージレートを実現することはできない。
【０００４】
本発明の目的は、車両から構成される無線通信システムにおいて、それぞれの車両において異なる定常メッセージレートを自律分散的に決定可能な輻輳制御を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記従来技術の課題の少なくとも一部を以下の構成により克服する。すなわち、本発明の第一の態様は、車両が行う無線通信方法であって、
チャネルがビジーである割合を表すチャネルビジー率を測定するステップと、
測定されたチャネルビジー率と目標チャネルビジー率とを比較してビジー率誤差を計算するステップと、
重みの比に少なくとも部分的に基づいて、第１の車両のための第１のパラメータを決定するステップと、
前記ビジー率誤差および前記第１のパラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の車両からメッセージを送信する際のメッセージレートを決定するステップと、
を含む。
【０００６】
本発明の第二の態様は、無線通信システムであって、
チャネルがビジーである割合を表すチャネルビジー率を測定する測定モジュールと、
前記測定モジュールと通信可能に結合された計算モジュールであって、測定されたチャネルビジー率と目標チャネルビジー率とを比較してビジー率誤差を計算する計算モジュールと、
前記計算モジュールと通信可能に結合された決定モジュールであって、重みの比に少なくとも部分的に基づいて、第１の車両のための第１のパラメータを決定し、前記ビジー率誤差および前記第１のパラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の車両からメッセージを送信する際のメッセージレートを決定する決定モジュールと、
を備える。
【０００７】
本発明の第三の態様は、上記の無線通信方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、車両から構成される無線通信システムにおいて、それぞれの車両において異なる定常メッセージレートを自律分散的に決定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
以下の説明および添付の図面は本発明を説明するための例示であり、本発明を限定するものではない。図面においては、同様の要素には同一の参照符号を付してある。
【００１０】
【図１】一実施形態にかかる重み付き公平メッセージレートに少なくとも部分的に基づいて、車両のために輻輳制御を実行するためにシステムを例示する高水準ブロック図である。
【図２】一実施形態にかかる車両システムを詳細に例示するブロック図である。
【図３】一実施形態にかかる輻輳制御モジュールを例示するブロック図である。
【図４】一実施形態にかかる記憶装置を例示するブロック図である。
【図５】一実施形態にかかるメッセージレートの更新方法を例示するフローチャートである。
【図６】他の実施形態にかかるメッセージレートの更新方法を例示フローチャートである。
【図７Ａ】一実施形態にかかるメッセージレートの測定方法を例示するフローチャートである。
【図７Ｂ】他の実施形態にかかるメッセージレートの測定方法を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
重み付き公平メッセージレートに少なくとも部分的に基づいて車両の輻輳制御を実現するシステムおよび方法について説明する。以下の説明では、本発明を十分に理解できるように、多くの詳細について説明する。しかしながら、各実施形態はこれらの具体的な詳細無しでも良いことは当業者にとって明らかであろう。また、説明が不明瞭になることを避けるために、構造や装置をブロック図の形式で表すこともある。たとえば、一実施形態は、ユーザインタフェースおよび特定のハードウェアとともに説明される。しかし、ここでの説明は、データおよびコマンドを受信する任意のタイプの計算装置および任意の周辺機器について適用できる。
【００１２】
本明細書における「一実施形態」または「ある実施形態」等という用語は、その実施形態と関連づけて説明される特定の特徴・構造・性質が少なくとも本発明の一つの実施形態に含まれることを意味する。「一実施形態における」等という用語は本明細書内で複数用いられるが、これらは必ずしも同一の実施形態を示すものとは限らない。
【００１３】
以下の詳細な説明の一部は、有形(非一時的)なコンピュータ可読記憶媒体に記憶されたデータビットに対する動作のアルゴリズムおよび記号的表現として提供される。これらのアルゴリズム的な説明および表現は、データ処理技術分野の当業者によって、他の当業者に対して自らの成果の本質を最も効果的に説明するために用いられるものである。なお、本明細書において(また一般に)アルゴリズムとは、所望の結果を得るための論理的な手順を意味する。処理のステップは、物理量を物理的に操作するものである。必ずしも必須ではないが、通常は、これらの量は記憶・伝送・結合・比較およびその他の処理が可能な電
気的または磁気的信号の形式を取る。通例にしたがって、これらの信号をビット・値・要素・エレメント・シンボル・キャラクタ・項・数値などとして称することが簡便である。
【００１４】
なお、これらの用語および類似する用語はいずれも、適切な物理量と関連付いているものであり、これら物理量に対する簡易的なラベルに過ぎないということに留意する必要がある。以下の説明から明らかなように、特に断らない限りは、本明細書において「処理」「計算」「コンピュータ計算(処理)」「判断」「表示」等の用語を用いた説明は、コンピュータシステムや類似の電子的計算装置の動作および処理であって、コンピュータシステムのレジスタやメモリ内の物理的(電子的)量を、他のメモリやレジスタまたは同様の情報ストレージや通信装置、表示装置内の物理量として表される他のデータへ操作および変形する動作および処理を意味する。
【００１５】
本発明は本明細書で説明される動作を実行する装置にも関する。この装置は要求される目的のための特別に製造されるものであっても良いし、汎用コンピュータを用いて構成しコンピュータ内に格納されるプログラムによって選択的に実行されたり再構成されたりするものであっても良い。このようなコンピュータプログラムは、コンピュータのシステムバスに接続可能な、例えばフロッピー(登録商標)ディスク・光ディスク・CD-ROM・MOディスク・磁気ディスクなど任意のタイプのディスク、読み込み専用メモリ(ROM)、ランダム
アクセスメモリ(RAM)、EPROM、EEPROM、磁気カード、フラッシュメモリ、光学式カード、電子的命令を格納するために適した任意のタイプの媒体などの、有形(非一時的)のコンピュータ可読記憶媒体に記憶される。
【００１６】
発明の具体的な実施形態は、完全にハードウェアによって実現されるものでも良いし、完全にソフトウェアによって実現されるものでも良いし、ハードウェアとソフトウェアの両方によって実現されるものでも良い。好ましい実施形態は、ソフトウェアによって実現される。ここでソフトウェアとは、ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードやその他のソフトウェアを含むものである。
【００１７】
さらに、ある実施形態は、コンピュータが利用あるいは読み込み可能な記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムプロダクトの形態を取る。この記憶媒体は、コンピュータや任意の命令実行システムによってあるいはそれらと共に利用されるプログラムコードを提供する。コンピュータが利用あるいは読み込み可能な記憶媒体とは、命令実行システムや装置によってあるいはそれらと共に利用されるプログラムを、保持、格納、通信、伝搬および転送可能な任意の装置を指す。
【００１８】
プログラムコードを格納・実行するために適したデータ処理システムは、システムバスを介して記憶素子に直接または間接的に接続された少なくとも1つのプロセッサを有する
。記憶素子は、プログラムコードの実際の実行に際して使われるローカルメモリや、大容量記憶装置や、実行中に大容量記憶装置からデータを取得する回数を減らすためにいくつかのプログラムコードを一時的に記憶するキャッシュメモリなどを含む。
【００１９】
入力/出力(I/O)装置は、例えばキーボード、ディスプレイ、ポインティング装置などであるが、これらはI/Oコントローラを介して直接あるいは間接的にシステムに接続される
。
【００２０】
システムにはネットワークアダプタも接続されており、これにより、私的ネットワークや公共ネットワークを介して他のデータ処理システムやリモートにあるプリンタや記憶装置に接続される。モデム、ケーブルモデム、イーサネット(登録商標)は、現在利用可能なネットワークアダプタのほんの一例である。
【００２１】
最後に、本明細書において提示されるアルゴリズムおよび表示は特定のコンピュータや他の装置と本来的に関連するものではない。本明細書における説明にしたがってプログラムを有する種々の汎用システムを用いることができるし、また要求された処理ステップを実行するための特定用途の装置を製作することが適した場合もある。これら種々のシステムに要求される構成は、以下の説明において明らかにされる。さらに、 本発明は、任意
の特定のプログラミング言語と関連づけられるものではない。本明細書で説明される本発明の内容を実装するために種々のプログラミング言語を利用できることは明らかであろう。
【００２２】
<システム概要>
図1は、一実施形態にかかる、重み付き公平メッセージレートに少なくとも部分的に基
づいて車両の輻輳制御を実現するためのシステム100のブロック図を図示する。図示され
たシステム100は、ユーザ125a、125b、125n(集合的に、または、個別に、ユーザ125と称
する)によってアクセスされる車両システム103a、103b、103n(個別に、または、集合的に、通信システム103と称する)と通信サーバ101を含む。図示される実施形態では、車両シ
ステム103と通信サーバ101はネットワーク105を介して通信可能に接続されている。例え
ば、車両システム103と通信サーバ101はネットワーク105を介して互いに通信可能に接続
されており、通信サーバ101が情報を車両システム103に送ることを可能とする。別の例では、車両システム103は、互いの間で情報の送受信を可能にするために、ネットワーク105を介してお互いに通信可能に結合される。
【００２３】
図1の中では3つの車両システム103a、103b、103nと1台の通信サーバ101が図示されるが、当業者であれば、任意の数の車両システム103と通信サーバ101がネットワーク105に通
信可能に結合してもよいことを理解できるであろう。さらに、図では1つのみのネットワ
ーク105が車両システム103と通信サーバ101に接続されているが、当業者であれば、車両
システム103と通信サーバ101に接続されるネットワーク105の数はいくつであってもよい
ことを理解できるであろう。
【００２４】
ネットワーク105は、有線ネットワークであっても無線ネットワークであっても良く、
また、スター型、トークンリング型や当業者に知られているその他の構成を取ることができる。さらにまた、ネットワーク105は、ローカルエリアネットワーク(LAN)、ワイドエリアネットワーク(WAN)(例えばインターネット)や、複数の装置が通信に用いる相互接続さ
れたその他の任意のデータパスを含んでもよい。さらに別の形態では、ネットワーク105
はピアツーピアネットワークであってもよい。ネットワーク105は、複数の異なる通信プ
ロトコルでデータ送信するための通信ネットワークと接続されたり、このような通信ネットワークを含んだりしても良い。例えば、ネットワーク105は3Gネットワークや4Gネット
ワークである。別の実施形態では、ネットワーク105は、ブルートゥース(登録商標)通信
ネットワークや携帯電話通信ネットワークを含み、SMS(ショートメッセージサービス)、MMS(マルチメディアメッセージサービス)、HTTP(ハイパーテキスト転送プロトコル)、直接データ接続、WAP、電子メールなどのデータを送受信する。さらに別の実施形態では、ネ
ットワーク105内の全てまたは一部のリンクは、既存の暗号技術によって暗号化される。
このような暗号化技術は、SSL、セキュアHTTP、VPNなどを含む。
【００２５】
一実施形態においては、ネットワーク105は、移動車両をノードとして用いる車両アド
ホックネットワーク(VANET: Vehicular Ad-hoc Network)である。VANETネットワーク105
は、ノード間の専用狭域通信(DSRC)のユーザをサポートする。DSRCは、5.9GHzのバンドで75MHzのスペクトラムで動作する。一実施形態においては、ネットワーク105はモバイルネットワーク105であり、一部の車両が信号範囲から外れてネットワーク105から抜けたり、他の車両がネットワーク105に参加したりする。
【００２６】
図示される実施形態では、車両システム103aは信号線119(ワイヤレス)を介してネット
ワーク105と通信可能に結合されている。ユーザ125aは、車両システム103aとやりとりし
、信号線117はこのやりとりを表している。車両システム103b, 103nとユーザ125b, 125n
は、それぞれ同様の方法で結合し相互に作用する。図示される実施形態では、通信サーバ101は信号線133と信号線135(ワイヤレス)を介してネットワーク105と通信可能に結合されている。一実施形態においては、信号線119と135は、3G、4G、GPS、DSRCやその他任意の
適切な無線ネットワーク通信チャネルのうちの一つ以上の組合せである。
【００２７】
通信サーバ101は、重み付き公平メッセージレートに少なくとも部分的に基づいて輻輳
制御を実現するように車両システム103を機能させるプロセッサ(不図示)およびコンピュ
ータ可読記憶媒体(不図示)を有する任意のコンピュータである。たとえば、通信サーバ101は、車両システム103のメッセージレートを輻輳制御に適合させるために車両システム103によって用いられる情報を格納および提供するための専用サーバである。一実施形態に
おいては、通信サーバ101は、データを複数の車両システム103に送信して、同期的にメッセージレート輻輳制御アルゴリズムを実現する。
【００２８】
メッセージレートとは、車両システム103がDSRCチャンネルまたは他の適切な無線通信
チャネルを介してメッセージを送る速度を意味する。重み付き公平メッセージレートとは、ある車両の定常メッセージレートを、他車両の定常メッセージレートとの比で表したものである。たとえば、ある車両の定常メッセージレートは、他の車両の定常メッセージに対する比(例えば、2:1)である。重み付き公正さとは、2台の車両の定常メッセージレートの比率が、これら2台の車両に適用される重みの比によって決定されることを意味する。
明快さと便宜の目的のために、定常メッセージレートは、以下では、定常レート(定常状
態レート)、安定メッセージレート、安定レートなどと称することもある。メッセージレ
ートも、以下では単にレートと称することもある。
【００２９】
車両システム103は、車両に組み込まれるシステムである。たとえば、車両は車である
。一実施形態においては、車両システム103は、ネットワーク105を介して他の車両システム103と通信サーバ101へ情報を送信したり通信サーバ101から情報を受け取ったりする。
たとえば、車両システム103は、情報を他の車両システム103と交換する。別の例では、車両システム103は、通信サーバ101から情報(例えば輻輳制御アルゴリズムを実現するため
の一つまたは複数のパラメータ)を受け取る。一実施形態においては、車両システム103は、メッセージレートを動的なチャンネル負荷に合わせて変更し、他の車両のレートに対して固定割合になるように変更する。車両システム103は、図2と3に関してより詳細に以下
で説明される。
【００３０】
<車両システム103>
図2には、車両システム103の実施形態200が詳細に示される。図示の車両システム103は、制御部202、センサ231、インタフェース212、記憶装置240、送受信部230とアンテナ250を含む。図2には、制御部202、センサ231、インタフェース212、記憶装置240、送受信部230、アンテナ250のいずれもが1つだけが示されているが、当業者であれば、車両システム103がより多くの制御部202、センサ231、インタフェース212、記憶装置240、送受信部230とアンテナ250を含んでもよいことを理解できるであろう。さらにまた、当業者であれば
、車両システム103がスピーカー、表示装置、入力装置などのような図2に示されない他の構成を含んでも良いことを理解できるであろう。
【００３１】
本実施形態においては、インタフェース212は信号線215を介して制御部202に通信可能
に結合されている。ユーザ125は、インタフェース212とやりとりし、信号線117はこのや
りとりを表している。センサ231は、信号線217を介して制御部202と通信可能に結合され
ている。記憶装置240は、信号線241を介して制御部202と通信可能に結合されている。送
受信部230は、信号線213を介して制御部202と通信可能に結合されている。送受信部230は、信号線252を介してアンテナ250と通信可能に結合されている。アンテナ250は、信号線119(ワイヤレスで)を介してネットワーク105と通信可能に結合されている。
【００３２】
送受信部230は、信号を送受信する任意の計算装置(コンピュータ)である。たとえば、
送受信部230はDSRC装置を含む。一実施形態では、送受信部230は、FPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)などのハードウェアを用いて実装される。別の実施形態では、送受信部230はハードウェアとソフトウェアの
両方を用いて実装される。
【００３３】
一実施形態においては、送受信部230は、アンテナ250を介して信号を送受信する。アンテナ250は、ネットワーク105との間で無線により信号を送受信する。一実施形態においては、送受信部230は、ネットワーク105を介して、他の車両システム103の送受信部230との間で信号を送受信する。別の実施形態においては、送受信部230は、ネットワーク105を介して通信サーバ101との間で信号を送受信する。信号は、たとえば、交通情報や安全情報
を表す変調および/または符号化されたデータなどの、変調および/または符号化されたデータである。
【００３４】
一実施形態においては、送受信部230は制御部202からデータを受け取る。送受信部230
は、受信データを変調したり符合化したりすることによって、受信データを処理する。送受信部230は、変調や符合化がされたデータを、アンテナ250を介して他の車両システム103の送受信部230に送る。例えば、送受信部230は、制御部202から道路状況を表すデータを受け取る。送受信部230は、道路状況を表しているデータを符合化する。送受信部230は、道路状況を表している符合化されたデータを、アンテナ250を介して他の車両システム103の送受信部230に送る。
【００３５】
別の実施形態においては、送受信部230はアンテナ250を介して他の車両システム103か
ら信号を受け取る。送受信部230は、受信信号を処理する。たとえば、送受信部230はデータ(例えば交通情報や安全情報)を得るために、受信信号を復調したり復号したりする。送受信部230は、交通情報や安全情報を示すデータを制御部202へ送り、インタフェース212
を介してユーザに表示する。
【００３６】
一実施形態においては、送受信部230は、輻輳制御モジュール206から決定されたメッセージレートを受け取って、メッセージを送るためのメッセージレートを調節する。一実施形態においては、送受信部230は、決定されたメッセージレートを所定の間隔で定期的に
受信し、受信の度にメッセージレートを調節する。別の実施形態においては、送受信部230は、決定されたメッセージレートを不規則間隔で受信し、受信の度にメッセージレート
を調節する。
【００３７】
制御部202は、任意のプロセッサ型の計算装置である。例えば、制御部202は、車両内に実装される電子制御ユニット(ECU)である。一実施形態では、制御部202は、システムオンチップ(SOC)のような単一の集積回路を用いて実装される。一実施形態では、制御部202は、センサ231から1つまたは複数のセンサ信号を受信する。制御部202は、一つまたは複数
のセンサ信号を処理する。制御部202は、処理されたセンサ信号に少なくとも部分的に基
づいてセンサデータを生成する。一実施形態においては、制御部202はセンサデータを記
憶装置240に保存する。例えば、制御部202は、車両速度を表すセンサ信号を受信する。制御部202はセンサ信号を処理して、センサデータを生成する。このセンサデータは、車両
速度を示す。制御部202は、センサデータを記憶装置240に保存する。
【００３８】
一実施形態においては、制御部202は送受信部230からデータを受信する。たとえば、受
信データは交通情報や安全情報を表す。データは、ネットワーク105を介して他の車両シ
ステム103から送られる。制御部202は、インタフェース212を介して交通情報や安全情報
をユーザ125に表示する。
【００３９】
一実施形態においては、制御部202は、とりわけ、プロセッサ204と輻輳制御モジュール206から成る。別の実施形態では、制御部202は、メモリ(不図示)やI/Oインタフェース(不図示)などの制御部が従来持つような他の要素を含む。
【００４０】
プロセッサ204は、演算論理ユニット、マイクロプロセッサ、汎用制御装置や、その他
のプロセッサアレイを有し、計算を実行したり記憶装置240、その他に格納されたデータ
を取得したりする。プロセッサ204はデジタル信号を処理する。プロセッサのアーキテク
チャは、CISC(Complex Instruction Set Computer)、RISC(Reduced Instruction Set Computer)、これら両方の命令セットの組合せとして実装されたアーキテクチャなど様々なアーキテクチャが可能である。図2には1つのプロセッサ204だけが示されるが、複数のプロ
セッサ204が含まれてもよい。プロセッサ204の処理能力は、信号の表示や、信号の取得および送信に限られていても構わない。プロセッサの処理能力は、様々なタイプの特徴量抽出などのようなより複雑な処理を実行できるようなものであっても良い。当業者であれば、その他のプロセッサ、オペレーティングシステム、センサ、表示装置および物理的構成を採用可能であることは明らかであろう。
【００４１】
輻輳制御モジュール206は、重み付き公平メッセージレートに少なくとも部分的に基づ
いて輻輳制御を実施するためのコードおよびルーチンである。たとえば、チャンネルが混雑するとき、輻輳制御モジュール206は車両のメッセージレートを動的なチャンネル負荷
に合わせて変更する。一実施形態においては、車両のメッセージレートが他の車両の安定レートに対して固定割合となる重み付き定常状態レートに収束するように、輻輳制御モジュール206は当該車両のメッセージレートを調整する。たとえば、輻輳制御モジュール206は、車両のメッセージレートを再帰的に（繰り返し）更新し、そうすることで車両のメッセージレートが他の1つまたは複数の車両の定常メッセージレートと固定割合となるよう
にする。一実施形態においては、車両の輻輳制御モジュール206は、車両のメッセージレ
ートを自律分散的に計算および更新し、他の車両から学習パラメータを必要としない。
【００４２】
一実施形態においては、輻輳制御モジュール206は、プロセッサ204のオンチップストレージに格納されるコードとルーチンを含む。他の実施形態では、輻輳制御モジュール206
は、FPGA (Field Programmable Gate Array)やASIC (Application Specific Integrated Circuit)などのハードウェアを用いて実装される。さらに別の実施形態では、輻輳制御モジュール206はハードウェアとソフトウェアの両方を用いて実装される。輻輳制御モジュ
ール206の詳細は、図3を参照しながら後ほど説明する。
【００４３】
センサ231は、データを収集するための既存のセンサであり、収集するデータのタイプ
や、センサのタイプなどは任意であって良い。例えば、LIDAR(光検出および測距)センサ
、赤外線センサ、モーションセンサ、温度センサ、音感センサなどを、センサ231の例と
して挙げることができる。当業者であれば、他のタイプのセンサも利用可能であることが理解できるであろう。一実施形態においては、センサ231は車両に関する状態を測定する
。センサ231は、測定値に少なくとも部分的に基づいて状態を表わすセンサ信号を生成す
る。たとえば、センサ231は、ステアリング角度、ブレーキ角度、車両速度、移動方向、
車両の加速や減速、車内の温度、フォグライトがついているかどうか、ワイパーのオン・オフ、消費ガソリン量、消費無線エネルギー量、などを測定する。センサ231は、これら
の測定結果を表すセンサ信号を生成する。別の実施形態では、センサ231は、車両の外部
である環境の状況を測定し、その測定結果を表すセンサ信号を生成する。例えば、センサ231は、環境の湿度を測定して、その測定結果を表すセンサ信号を生成する。別の例では
、センサ231は道路上のくぼみ(ポットホール)を検出して、道路上のポットホールの位置
を測定する。センサ231は、道路上のポットホールの位置を表わすセンサ信号を生成する
。センサ231は、制御部202にセンサ信号を送る。
【００４４】
一実施形態においては、車両システム103は、異なるタイプの複数のセンサ231を有する。たとえば、車両システム103は、車両内のステアリング装置のステアリング角度をモニ
タするための第1のセンサ231、車両の速度をモニタするための第2のセンサ231、車両内のブレーキ装置のブレーキ角度をモニタするための第3のセンサ231を含む。
【００４５】
インタフェース212は、ユーザ125と制御部202の間のやりとりを処理するように構成さ
れた装置である。例えば、インタフェース212は、ユーザ125からの入力を受け取るタッチスクリーンや、ユーザ125が発する音声入力を取得するマイクなどを含む。インタフェー
ス212は、ユーザ125からの入力を制御部202へ送る。一実施形態では、インタフェース212は、制御部202からの出力をユーザ125へ伝えるように構成される。例えば、インタフェース212は、ユーザ125に対して通信輻輳を知らせる音声案内を再生するオーディオシステムを含む。他の実施形態では、インタフェース212は道路状態や交通状況をユーザ125に伝える表示装置を含む。当業者であれば、インタフェース212は、ここで記載された機能を提
供するためのその他の任意のタイプの装置を含むことを理解できるであろう。
【００４６】
ユーザ125aは、人間のユーザである。一実施形態では、ユーザ125aは、道路上の車両を運転するドライバーである。ユーザ125aは、インタフェース212とやりとりするか、ある
いはその他の方法で入力を提供する。インタフェース212は、制御部202との間で種々のタイプのデータを送受信する。例えば、インタフェース212はタッチスクリーンであり、ユ
ーザ125aはタッチスクリーンの一部を指やスタイラスなどで触ることで入力指示を提供する。
【００４７】
記憶装置240は、データを格納する非一時的(non-transitory)なメモリである。例えば
、記憶装置240は、DRAM、SRAM、フラッシュメモリやその他の既存のメモリ装置である。
一実施形態では、記憶装置240は、不揮発性のメモリや永久記憶装置を含んでも良い。例
として、ハードディスクドライブ、フロッピー(登録商標)ディスクドライブ、CD-ROM装置、DVD-ROM装置、DVD-RAM装置、DVD-RW装置、フラッシュメモリ装置などが挙げることができるが、その他の既存の不揮発性記憶装置を採用しても良い。記憶装置240の詳細は、図4を参照しながら後ほど説明する。
【００４８】
アンテナ250は、電流と電波を互いに変換するための電気装置である。たとえば、アン
テナ250は可変ビーム指向性アンテナである。アンテナ250は、送受信部230で使われる。
一実施形態においては、アンテナ250はネットワーク105から信号を受信して、送受信部230に受信信号を送り、送受信部230が受信信号を処理する。別の実施形態においては、アンテナ250は送受信部230から信号を受信して、ネットワーク105を介して信号を他の車両シ
ステム103に届ける。
【００４９】
<輻輳制御モジュール206>
図3には、輻輳制御モジュール206の詳細が示されている。図3は、一実施形態における
輻輳制御モジュール206を示すブロック図である。輻輳制御モジュール206は、通信モジュール301、測定モジュール303、計算モジュール305、決定モジュール307とグラフィカルユーザインタフェース(GUI)モジュール311から成る。輻輳制御モジュール206のこれらの要
素は、バス320に通信可能に接続されており、互いに通信可能である。図示される実施形
態では、プロセッサ204は信号線336を介してバス320と通信可能に結合されている。記憶
装置240は、信号線241を介してバス320と通信可能に結合されている。
【００５０】
通信モジュール301は、輻輳制御モジュール206の各要素と車両システム103の他の要素
との間での通信を処理するための、コードおよびルーチンである。一実施形態においては、通信モジュール301はネットワーク105からネットワークメッセージを受信して、ネットワークメッセージに少なくとも部分的に基づいてCBRを測るために、受信したネットワー
クメッセージを測定モジュール303に送る。一実施形態においては、通信モジュール301は決定モジュール307から決定されたメッセージレートを受信して、決定されたメッセージ
レートに少なくとも部分的に基づいてメッセージを送るために、受信したメッセージレートを送受信部230に送る。一実施形態においては、通信モジュール301はネットワーク105
から同期信号を受信して、メッセージレートに基づく輻輳制御アルゴリズムを同期的に実施するために、受信した同期信号を輻輳制御モジュール206内の一つまたは複数の適切な
モジュールに送る。通信モジュール301は、信号線322を介してバス320と通信可能に結合
されている。
【００５１】
一実施形態においては、通信モジュール301はGUIモジュール311からグラフィックデー
タを受信する。通信モジュール301は、制御部202を介してインタフェース212にグラフィ
ックデータを送信し、ユーザ125に情報提示を行う。たとえば、グラフィックデータは、
通信状況(例えば通信輻輳)をユーザ125に表示するためにユーザインタフェースを生成す
るのに用いられる。
【００５２】
一実施形態においては、通信モジュール301は、輻輳制御モジュール206内の他のサブモジュール303、305、307、309、311間の通信も取り扱う。たとえば、通信モジュール301は、測定モジュール303および計算モジュール305と通信して、測定モジュール303の出力(例えば、測定されたチャネルビジー率(Channel Busy Ratio: CBR))を計算モジュール305へ
渡す。説明の明確化および簡素化のために、本明細書では通信モジュール301に対する言
及をしばしば省略することがある。たとえば、明快さと便宜の目的のために、上記のシナリオは、測定モジュール303が計算モジュール305に出力(例えば測定されたCBR)を渡すと
表現することもある。
【００５３】
測定モジュール303は、CBRを測るためのコードおよびルーチンである。CBRは、通信チ
ャネルが混雑している時間の割合である。一実施形態においては、測定モジュール303は
、通信モジュール301を介してネットワークからネットワークメッセージを受信する。測
定モジュール303は、ネットワークメッセージに少なくとも部分的に基づいてCBRを測定する。たとえば、測定モジュール303はネットワークメッセージを分析して、CBRを計算する。一実施形態においては、測定モジュール303は、所定の間隔で定期的に、通信チャネル
のCBRを測定する。間隔は、固定あるいは予め定められる。たとえば、測定モジュール303は、定期的(例えば10ミリ秒ごと、100ミリ秒ごと、200ミリ秒ごと、1秒ごと、30秒ごと、1分ごと、5分ごとなど)に、DSRCチャンネルのCBRを測定する。別の実施形態においては、測定モジュール303は、間欠的に通信チャネルのCBRを測定する。たとえば、測定モジュール303は、不規則な間隔で通信チャネルのCBRを測定する。一実施形態においては、測定モジュール303は、ネットワーク105を介して通信サーバ101から送られる同期信号に少なく
とも部分的に基づいて測定を実行する。
【００５４】
一実施形態においては、測定モジュール303は、測定されたCBRを計算モジュール305に
送る。一実施形態においては、測定モジュール303は、測定されたCBRを記憶装置240に保
存する。測定モジュール303は、信号線324を介してバス320と通信可能に結合されている
。
【００５５】
計算モジュール305は、測定されたCBRに少なくとも部分的に基づいてビジー率誤差を計算するためのコードおよびルーチンである。たとえば、計算モジュール305は、測定モジ
ュール303から測定されたCBRを受信する。計算モジュール305は、測定されたCBRに少なく
とも部分的に基づいて、ビジー率誤差を計算する。計算モジュール305は、信号線326を介してバス320と通信可能に結合されている。
【００５６】
一実施形態においては、計算モジュール305は、目標CBRを決定して、測定されたCBRと
目標CBRに少なくとも部分的に基づいてビジー率誤差を計算する。計算モジュール305は、種々の方法で目標CBRを決定する。一実施形態においては、計算モジュール305は、ある面での通信性能を最適化するように目標CBRを決定する。たとえば、計算モジュール305は、チャネルのスループット(例えば1秒当たりのメッセージパケット数)を最大にするように
目標CBRを選ぶ。別の例では、計算モジュール305は、より複雑な基準(例えば、スループ
ットとパケットエラー率(PER)の間のトレードオフを成し遂げる基準)に少なくとも部分的に基づいて、目標CBRを選ぶ。別の実施形態においては、計算モジュール305は、ネットワーク105を介して通信サーバ101から目標CBRを示すデータを受信する。
【００５７】
一実施形態においては、計算モジュール305は、測定されたCBRを目標CBRと比較するこ
とによって、ビジー率誤差を計算する。たとえば、計算モジュール305は、目標CBRと測定されたCBRの差分として、ビジー率誤差を計算する。一実施形態においては、計算モジュ
ール305は、所定の間隔で定期的にビジー率誤差を計算する。たとえば、計算モジュール305は、定期的(例えば10ミリ秒ごと、100ミリ秒ごと、200ミリ秒ごと、1秒ごと、30秒ごと、1分ごと、5分ごと、その他)にビジー率誤差を計算する。別の実施形態においては、計
算モジュール305は、間欠的にビジー率誤差を計算する。たとえば、計算モジュール305は、不規則な間隔でビジー率誤差を計算する。一実施形態においては、計算モジュール305
は、CBRが測定モジュール303によって測定される度に毎回、ビジー率誤差を計算する。一実施形態においては、計算モジュール305は、通信サーバ101から送られる同期信号に少なくとも部分的に基づいてビジー率誤差を計算する。
【００５８】
一実施形態においては、ビジー率誤差のための計算は、以下の式により定義することができる。
【数１】
2014090400.tif 000003
ここで、e(t)は時間tにおけるビジー率誤差を表し、CBRtargetは目標CBR、CBRmeasuredは測定CBRを表す。一実施形態においては、tは、CBRが測定される時を表す。計算モジュ
ール305は、CBRが測定される時点でのビジー率誤差を計算する。一実施形態においては、計算モジュール305は、メッセージレートの更新値を決定するために、決定モジュール307に計算されたビジー率誤差を送る。
【００５９】
決定モジュール307は、ビジー率誤差に少なくとも部分的に基づいてメッセージレート
の更新値を決定するためのコードおよびルーチンである。一実施形態においては、決定モジュール307は、メッセージレートの更新値を決定するために、一つまたは複数の輻輳制
御アルゴリズムを実施する。一実施形態においては、決定モジュール307は、重みパラメ
ータを含む一つまたは複数の輻輳制御アルゴリズムのパラメータを決定する。重みパラメータは、重み付き定常状態メッセージレートを決定するアルゴリズムにおいて用いられるパラメータである。決定モジュール307は、重みパラメータを含むパラメータに少なくと
も部分的に基づいて一つまたは複数のアルゴリズムを実施することでメッセージレートの更新値を決定する。このように、車両のためのメッセージレートは、重み付き定常状態メッセージレートに収束する。決定モジュール307は、パラメータを他の車両から学ぶこと
なく自律分散的な方法で、パラメータを決定し車両103のメッセージレートを決定する。
決定モジュール307は、信号線328を介してバス320と通信可能に結合されている。
【００６０】
一実施形態においては、決定モジュール307は、メッセージレートの更新値を決定する
ために、AIMD (Additive Increase Multiplicative Decrease)アルゴリズムを実施する。決定モジュール307は、AIMDアルゴリズムを実施することによって、ビジー率誤差の符号
に少なくとも部分的に基づいて、メッセージレートの更新値を決定する。一実施形態においては、決定モジュール307はビジー率誤差の符号を決定する。たとえば、決定モジュー
ル307は、ビジー率誤差が正でないと判定する場合は、指数的減少パラメータに少なくと
も部分的に基づいてメッセージレートを決定する。言い換えると、測定CBRが目標CBRを越えると判定する場合は、決定モジュール307は指数関数的にメッセージレートを低下させ
る。たとえば、決定モジュール307は、現在のメッセージレートに応じた割合でメッセー
ジレートを低下させる。その割合の一例として10%を採用することができる。たとえば、
現在のメッセージレートが6Hzであるならば、決定モジュール307は、メッセージレートを0.6Hz低下させる。決定モジュール307は、ビジー率誤差が正であると判定する場合は、線型増加パラメータに少なくとも部分的に基づいてメッセージレートを決定する。言い換えると、測定CBRが目標CBRよりも小さいと判定する場合は、決定モジュール307は線型的に
メッセージレートを上昇させる。たとえば、決定モジュール307は、一定の量(例えば0.1Hz)ずつメッセージレートを上昇させる。上記のプロセスは、AIMDアルゴリズムの方程式を用いて以下で数学的に説明する。
【００６１】
一実施形態においては、決定モジュール307は、所定の間隔で定期的にビジー率誤差の
符号を決定し、そしてメッセージレートを決定する。間隔は、固定あるいは予め定められる。たとえば、決定モジュール307は、定期的(例えば10ミリ秒ごと、100ミリ秒ごと、200ミリ秒ごと、1秒ごと、30秒ごと、1分ごと、5分ごとなど)に、ビジー率誤差の符号とメッセージレートを決定する。別の実施形態においては、決定モジュール307は、間欠的にビ
ジー率誤差の符号とメッセージレートを決定する。たとえば、決定モジュール307は不規
則な間隔でビジー率誤差の符号とメッセージレートを決定する。一実施形態においては、計算モジュール305がタイムステップごとにビジー率誤差を計算する度に毎回、決定モジ
ュール307はビジー率誤差の符号とメッセージレートを決定する。一実施形態においては
、決定モジュール307は、通信サーバ101から送信される同期信号に少なくとも部分的に基づいて、ビジー率誤差の符号とメッセージレートの決定を実行する。
【００６２】
一実施形態においては、決定モジュール307は再帰的にメッセージレートを決定する。
たとえば、決定モジュール307は、前のタイムステップでのメッセージレートに少なくと
も部分的に基づいて、現在のタイムステップでのメッセージレートを決定する。一実施形態においては、AIMDアルゴリズムを用いたメッセージレートの更新方法は、数学的に以下の方程式により示される。
【数２】
2014090400.tif 000004
ここで、ri(t)は時刻tにおける車両iのメッセージレートを表し、γは指数的減少パラ
メータを表し、δは線型増加パラメータを表す。一実施形態においては、tはビジー率誤
差が計算される時刻を表す。この時刻は、CBRが測定される時でもある。t+1は時間tの1タイムステップ後の時刻を表す。したがって、ri(t+1)は、将来のために決定されたメッセ
ージレートを表す。一実施形態においては、iは、車両のインデックスを表す。一実施形
態においては、線型増加パラメータは、AIMDアルゴリズムを実施する際に、重み付き定常状態メッセージレートに影響を及ぼす重みパラメータである。先に述べたように、指数的減少パラメータγの一例は、10%である。線型増加パラメータδの一例は、0.1Hzである。
【００６３】
一実施形態においては、決定モジュール307は、LIMERIC (LInear Message Rate Integr
ated Control)アルゴリズムを実施する。LIMERICアルゴリズムを実施することによって、決定モジュール307は比較要素を計算して、この比較要素を最大ゲインと比較する。最大
ゲインは、LIMERICアルゴリズムで用いられるゲイン飽和パラメータである。決定モジュ
ール307は、この比較に少なくとも部分的に基づいてメッセージレートを決定する。たと
えば、決定モジュール307は、比較要素が最大ゲインより大きいと判断する場合は、最大
ゲインに少なくとも部分的に基づいてビジー率誤差を更新して、更新されたビジー率誤差に少なくとも部分的に基づいてメッセージレートを決定する。決定モジュール307は、比
較要素が最大ゲインより大きくないと判断する場合は、ビジー率誤差を更新せずに、計算モジュール305から受信された更新していないビジー率誤差に少なくとも部分的に基づい
てメッセージレートを決定する。
【００６４】
一実施形態においては、決定モジュール307は、比較要素を最大ゲインと比較して、所
定の間隔で定期的にメッセージレートを決定する。間隔は、固定あるいは予め定められる。たとえば、決定モジュール307は、定期的(例えば10ミリ秒ごと、100ミリ秒ごと、200ミリ秒ごと、1秒ごと、30秒ごと、1分ごと、5分ごとなど)に比較要素を最大ゲインと比較して、メッセージレートを決定する。別の実施形態においては、決定モジュール307は、間
欠的に比較要素を最大ゲインと比較して、メッセージレートを決定する。たとえば、決定モジュール307は、不規則な間隔で比較要素を最大ゲインと比較して、メッセージレート
を決定する。一実施形態においては、計算モジュール305がタイムステップごとにビジー
率誤差を計算する度に毎回、決定モジュール307は比較要素を最大ゲインと比較して、毎
回メッセージレートを決定する。
【００６５】
一実施形態では、AIMDアルゴリズムを実施する場合と同様に、決定モジュール307は、LIMERICアルゴリズムを実施することによって、再帰的にメッセージレートを決定する。たとえば、決定モジュール307は、前のタイムステップでのメッセージレートに少なくとも
部分的に基づいて、現在のタイムステップでのメッセージレートを決定する。一実施形態においては、LIMERICアルゴリズムを用いたメッセージレートの更新方法は、数学的に以
下の方程式により示される。
【数３】
2014090400.tif 000005
ここでαおよびβはLIMERICで用いられる適応パラメータを表わし、MaxGainはLIMERIC
で用いられるゲイン飽和パラメータである最大ゲインを表す。一実施形態においては、適応パラメータαは、公正な収束を促進する指数的な忘却係数である。適応パラメータβは、ビジー率誤差とメッセージレートを線型的に相殺するスケール係数である。一実施形態においては、最大のゲインパラメータMaxGainは正の値と負の値を持つことができ、それ
ぞれMaxGainPos, MaxGainNegと表される。正の値と負の値は異なる値(絶対値)であってよい。したがって、一実施形態において、ビジー率誤差が正である場合は、比較要素と比較するためにMaxGainPosが上記の式で用いられ、ビジー率誤差が更新される。ビジー率誤差が負である場合は、比較要素と比較するためにMaxGainNegが上記の式で用いられる。一実施形態においては、tはビジー率誤差が計算される時刻を表す。この時刻は、測定されたCBRが測定される時でもある。t+1は時間tの1タイムステップ後の時刻を表す。したがって
、ri(t+1)は、将来のために決定されたメッセージレートを表す。一実施形態においては
、iは、車両のインデックスを表す。一実施形態においては、適応パラメータβは、LIMERICアルゴリズムを実施する際に、重み付き定常状態メッセージレートに影響を及ぼす重みパラメータである。
【００６６】
一実施形態においては、決定モジュール307は、AIMDとLIMERICアルゴリズムで用いられる重みパラメータを含む一つまたは複数のパラメータを決定する。一実施形態においては、決定モジュール307はネットワーク105を介して通信サーバ101からAIMDとLIMERICアルゴリズムで用いられるパラメータを表わすデータを受信する。一実施形態においては、決定モジュール307は、他の車両からAIMDとLIMERICアルゴリズムで用いられるパラメータを表わすデータを学習する。
【００６７】
一実施形態においては、決定モジュール307は、AIMDまたはLIMERICアルゴリズムで用いられる重みパラメータを定数にセットする。たとえば、各車両システム103の決定モジュ
ール307は、重みパラメータを定数「1」に設定する。その結果、すべての車両システム103のメッセージレートは、同じ定常状態レートに収束する。
【００６８】
一実施形態においては、決定モジュール307は、上記アルゴリズムのパラメータを変化
させて、メッセージレートが定常状態において異なるレートに収束するようにする。一実施形態においては、決定モジュール307は、AIMDアルゴリズムの方程式でのδとして示さ
れる線型増加パラメータを変更する。これにより、メッセージレートは、異なる定常レートに収束する。このようにすることで、車両システム103のメッセージレートを、他の車
両システム103の安定レートと異なる安定レートに収束させることができる。たとえば、AIMDアルゴリズムを実施する場合、車両システム103aの決定モジュール307は、第1の線型
増加パラメータを用いる。AIMDアルゴリズムを実施する場合、車両システム103bの決定モジュール307は、第2の線型増加パラメータを用いる。第1の線型増加パラメータは、第2の線型増加パラメータと異なる。たとえば、第1の線型増加パラメータは、第2の線型増加パラメータの2倍である。AIMDアルゴリズムが2つの車両システム103a,103bにおいて同期し
て実施されるので、2つの車両システム103a,103bのメッセージレートは、第1の定常レー
トおよび第2の定常レートにそれぞれ収束する。車両システム103aの第1の安定メッセージレートは、車両システム103bの第2の安定メッセージレートの2倍である。言い換えると、2つの安定メッセージレートの比は、2つの線型増加パラメータの比と同じである。したがって、決定モジュール307は、AIMDアルゴリズムの実施における線型増加パラメータを変
更することで、定常メッセージレートを制御できる。このプロセスの一実施形態について以下で説明する。
【００６９】
一実施形態においては、決定モジュール307は、重みの比を決定して、少なくとも部分
的にこの重みの比に基づいてパラメータ比率を決定する。パラメータ比率は、異なる車両システム103のパラメータの間での、一つまたは複数の割合を表す。たとえば、決定モジ
ュール307は、重みの比を2:1と決定する。決定モジュール307は、重みの比(例えば2:1)と等しいものとして、パラメータ比率を決定する。パラメータ比率は、第1の車両システム103aのパラメータと一つまたは複数の他の車両システム103の一つまたは複数のパラメータの間での、一つまたは複数の割合を表す。たとえば、パラメータ比率は、第1の車両シス
テム103aの線型増加パラメータと第2の車両システム103bの線型増加パラメータの間の割
合を表す。別の例では、パラメータ比率は、第1の車両システム103aがLIMERICアルゴリズムを実施する際の適応パラメータと、第2の車両システム103bの同パラメータの間の割合
を表す。
【００７０】
一実施形態においては、決定モジュール307は、パラメータ比率に少なくとも部分的に
基づいてAIMDアルゴリズムを実施する際の、線型増加パラメータ価値を決定する。たとえば、決定モジュール307は、パラメータ比率に少なくとも部分的に基づいて、第1の車両システム103aのAIMDアルゴリズムで用いられる線型増加パラメータ価値を決定する。第2の
車両システム103bの決定モジュール307は、このパラメータ比率に基づいて、第2の車両システム103bにおいてAIMDアルゴリズムで用いられる増加パラメータを、同期的に決定する。その結果、AIMDアルゴリズムが2つの車両システム103a,103bで同期して実施された後は
、第1の車両システム103aのメッセージレートは、第2の車両システム103bの定常レートに対して固定割合である定常レートに収束する。
【００７１】
同様に、一実施形態において、決定モジュール307は、LIMERICアルゴリズムで用いられる重みパラメータを変えることによって、安定メッセージレートを制御する。一実施形態においては、決定モジュール307は、異なる安定メッセージレートを実現するために、LIMERICアルゴリズムを実施する際の適応パラメータを変更する。たとえば、決定モジュール307は、LIMERICアルゴリズムの式の中でβとして記される適応パラメータを調節する。決定モジュール307は、調節後の適応パラメータβを用いてLIMERICアルゴリズムを実施するので、メッセージレートは異なる安定レートに収束する。
【００７２】
一実施形態においては、決定モジュール307は、パラメータ比率に少なくとも部分的に
基づいて、LIMERICアルゴリズムで用いられる適応パラメータβを決定する。たとえば、
決定モジュール307は、パラメータ比率に少なくとも部分的に基づいて、第1の車両システム103aのLIMERICアルゴリズムで用いられる適応パラメータβを決定する。第2の車両システム103bの決定モジュール307は、このパラメータ比率に基づいて、第2の車両システム103bにおいてLIMERICアルゴリズムで用いられる適応パラメータβを、同期的に決定する。
その結果、LIMERICアルゴリズムが2つの車両システム103a,103bで同期して実施された後
は、第1の車両システム103aのメッセージレートは、第2の車両システム103bの定常レートに対して固定割合である定常レートに収束する。
【００７３】
一実施形態においては、重みパラメータと安定メッセージレートの関係は、以下のように表現できる。
【数４】
2014090400.tif 000006
ここで、Rjは車両jの定常メッセージレートを表し、δjはAIMDアルゴリズムの線型増加パラメータを表し、βjはLIMEREICアルゴリズムの適応パラメータを表す。一実施形態にお
いては、jは、車両のインデックスを表す。
【００７４】
一実施形態においては、決定モジュール307は、車両の加速度または減速に少なくとも
部分的に基づいて、重みパラメータ値を決定する。たとえば、決定モジュール307は、加
速度または減速度が大きい車両に対してより大きな値の重みパラメータを割り当てる。これにより、加速度や減速度の大きい車両はより高い定常メッセージレートを有することができる。このような割り当てを行う理由は、加速度が大きいノード(例えば、車両)は、より大きいエネルギーを有し、他のノードと物理的に衝突する可能性が高いためである。したがって、定常メッセージレートが高ければ一定時間の間に送信できる情報(例えば、物
理的位置)が多いので、衝突を回避できる可能性が高くなる。一実施形態においては、決
定モジュール307は、重みパラメータ値を決定するために、加速度と減速度ではなくノー
ドの力学をモデル化する他の要素を用いる。
【００７５】
一実施形態においては、決定モジュール307は、車両の種類に少なくとも部分的に基づ
いて、重みパラメータ値を決定する。たとえば、決定モジュール307は、異なる種類の車
両に対して異なるパラメータ値を決定する。車両のタイプは、非常用のサービス車両(例
えば救急車、パトカー)、オートバイ、自家用車などを含む。非常用のサービス車両は、
高速で走行することが多く、また、車線変更も頻繁に行う。オートバイによる事故はより危険であり、また、オートバイを視認することが難しい場合もある。したがって、これらの車両は、道路で事故を避けるためにより高い速度でメッセージを送る必要がある。した
がって、一実施形態において、決定モジュール307は、非常用のサービス車両とオートバ
イの重みパラメータに、より高い値を割り当てる。たとえば、決定モジュール307は、非
常用のサービス車両(例えば救急車、パトカー)と自家用車に異なる重みパラメータ値を決定する。これらの重みパラメータ値の比率が2:1であると仮定する。異なる重みパラメー
タを用いてAIMDやLIMERICアルゴリズムを同期的に実施することで、非常用サービス車両
と自家用車は、それぞれのメッセージレートを、重みパラメータ値の比率と同様の2:1の
比率の定常レートに適合させる。別の実施形態においては、決定モジュール307は、異な
る重みパラメータ値を非常用のサービス車両とオートバイに割り当てる。たとえば、非常用のサービス車両とオートバイの重みパラメータ値を、5:3の比率とする。このように、
決定モジュール307は、車両の優先度に少なくとも部分的に基づいて重み、ひいては無線
チャネル上でのメッセージレートを決定する。
【００７６】
一実施形態においては、決定モジュール307は、乗物の衝突回避シナリオにおいて上記
で述べた以外のポイントに少なくとも部分的に基づいて、車両の重みパラメータ値を決定する。たとえば、決定モジュール307は、メッセージの内容や、車両ユーザが支払ってい
る料金に少なくとも部分的に基づいて、重みパラメータ値を決定する。この方法は、バースト的な通信を行う車両無線通信シナリオにおいて特に有効であるが、本方法は車両通信シナリオ以外の他の交通に対しても同様に適用可能である。たとえば、この方法は、データがバースト的に受信されるWi-Fiシステムにおける無線データ通信にも適用可能であり
、本方法によりWi-Fiシステムでも重み付き公平メッセージレートを実現できる。たとえ
ば、いろいろなWi-Fiユーザのための重みは、各ユーザが支払う価格に少なくとも部分的
に基づいて決定することができる。本方法は、Wi-Fiサービスを提供する公共施設(例えば、空港)において有効に用いることができる。本方法によれば、データ速度に応じた料金
プランを提供することが可能となり、ユーザは高い料金を支払うことでより高速なデータ速度を得ることが可能となる。別の例では、無線通信システムが搭載される対象は、任意の移動体や乗物であって構わない。通信を行う乗り物の一例は、水上のボートやカヤックである。決定モジュール307は、ボートやカヤックまたはこれらの乗客の要求に少なくと
も部分的に基づいて重みパラメータ値を決定することで、ボートやカヤックのメッセージレートを異なるメッセージレートに収束させる。
【００７７】
一実施形態においては、決定モジュール307は、決定された将来のメッセージレートを
送受信部230に送る。一実施形態においては、決定モジュール307は、所定の間隔で定期的に、決定されたメッセージレートを送る。たとえば、決定モジュール307は、定期的に(例えば100ミリ秒ごと)メッセージレートを決定して、決定の度に決定されたメッセージレートを送る。別の実施形態においては、決定モジュール307は、不規則な間隔で間欠的に決
定されたメッセージを送る。一実施形態においては、決定モジュール307は、決定された
メッセージレートを記憶装置240に保存する。
【００７８】
GUIモジュール311は、ユーザ125にグラフィックデータを提供するためのコードおよび
ルーチンである。GUIモジュール311は、信号線332を介してバス320と通信可能に結合されている。一実施形態においては、GUIモジュール311は、ユーザ125に現在の通信状態を通
知するためのユーザインタフェースを表示するためのグラフィックデータを生成する。たとえば、ビジー率誤差は通信チャネルが現在混雑することを示す。グラフィックデータは、通信チャネルが現在混雑していることを表示するためのユーザインタフェースを生成するために用いられる。他の実施形態に、GUIモジュール311は、ユーザ125が情報を通信シ
ステム103に入力することが可能なユーザインタフェースを表示するためのグラフィック
データを生成する。GUIモジュール311は、生成されたグラフィックデータをインタフェース212に送り、インタフェース212にユーザ125に対するユーザインタフェースを表示させ
る。
【００７９】
<記憶装置240>
図4は、一実施形態にかかる記憶装置240を例示するブロック図400である。記憶装置240は、測定データ401、パラメータデータ403、レートデータ405を含む。当業者であれば、
記憶装置240が本明細書に記述される機能を提供するために他のデータを含んでもよいこ
とを理解できるだろう。
【００８０】
測定データ401は、測定されたCBRを含む測定値を表わすデータである。たとえば、測定データ401は、ネットワークメッセージに少なくとも部分的に基づいて測定モジュール303によって生成される測定CBRを含む。
【００８１】
パラメータデータ403は、AIMDアルゴリズムやLIMERICアルゴリズムを実施するためのパラメータを表わすデータである。パラメータは、AIMDアルゴリズムやLIMERICアルゴリズ
ムで用いられる重みパラメータを含む。たとえば、パラメータデータ403は、AIMDアルゴ
リズムの指数的減少パラメータと線型増加パラメータを表わすデータを含む。別の例では、パラメータデータ403は、LIMERICアルゴリズムの2つの適応パラメータとゲイン飽和パ
ラメータを表わすデータを含む。一実施形態においては、パラメータデータ403は、決定
モジュール307によって決定されて、格納される。
【００８２】
レートデータ405は、メッセージレートを表わすデータである。たとえば、レートデー
タ405は、一つまたは複数の決定されたメッセージレートを表す。別の例では、レートデ
ータ405は、再帰的に調節された車両システム103のメッセージレートを含む。
【００８３】
<方法>
ここでは図5-7Bを参照して、本発明に係る方法の種々の実施形態について説明する。
【００８４】
図5は、一実施形態にかかる車両のメッセージレートを更新する方法500を示すフローチャートである。通信モジュール301は、一つまたは複数のネットワークメッセージを受信
する。測定モジュール303は、一つまたは複数のネットワークメッセージに少なくとも部
分的に基づいてCBRを測定する(502)。決定モジュール307は、測定されたCBRと目標CBRに
少なくとも部分的に基づいて、メッセージレートの更新値を決定する(504)。一実施形態
においては、決定モジュール307は、一組のパラメータを決定し、決定されたパラメータ
を用いて、AIMDアルゴリズムまたはLIMERICアルゴリズムを実施する。送受信部230は、決定されたメッセージレートの更新値に少なくとも部分的に基づいてメッセージレートを更新する(506)。
【００８５】
図6は、他の実施形態にかかる車両のメッセージレートを更新する方法600を示すフローチャートである。通信モジュール301は、一つまたは複数のネットワークメッセージを受
信する。測定モジュール303は、一つまたは複数のネットワークメッセージに少なくとも
部分的に基づいて、CBRを測定する(602)。計算モジュール305は、測定されたCBRに少なくとも部分的に基づいて、ビジー率誤差を計算する(604)。一実施形態においては、計算モ
ジュール305は、測定CBRと目標CBRとを比較することによって、ビジー率誤差を計算する
。
【００８６】
決定モジュール307は、メッセージレートを適合させるAIMDアルゴリズムまたはLIMERICアルゴリズムを実施するための一つまたは複数のパラメータを決定する(606)。一つまた
は複数のパラメータは、重みパラメータを含む。決定モジュール307は、ビジー率誤差と
一つまたは複数のパラメータに少なくとも部分的に基づいて、メッセージレートを決定する(608)。たとえば、決定モジュール307は、ビジー率誤差の符号を判定して、ビジー率誤差の符号とAIMDアルゴリズムの2つのパラメータに少なくとも部分的に基づいてメッセー
ジレートを決定する。ステップ608は、図7A-7Bに関して以下でより詳細に説明する。送受
信部230は、決定されたメッセージレートに少なくとも部分的に基づいて、車両のために
メッセージレートを更新する(610)。
【００８７】
図7A-7Bは、2つの実施形態にかかるメッセージレートを決定する方法608を説明するフ
ローチャートである。図7Aは、AIMDアルゴリズムを実施することによってメッセージレートを決定する方法608aを示すフローチャートである。方法608aでは、まず、決定モジュール307が、ビジー率誤差の符号が正であるかどうか判定する(702)。ステップ702で決定モ
ジュール307がビジー率誤差の符号が正でないと決定するならば、方法608aはステップ704に進む。ステップ704で、決定モジュール307はAIMDアルゴリズムで用いられる指数的減少パラメータに少なくとも部分的に基づいて、メッセージレートを決定する。
【００８８】
ステップ702で決定モジュール307がビジー率誤差の符号が正であると決定するならば、方法608aはステップ706に進む。ステップ706で、決定モジュール307はAIMDアルゴリズム
で用いられる線型増加パラメータに少なくとも部分的に基づいて、メッセージレートを決定する。これら両状況における計算式の詳細は、図3とともに上記で詳しく説明してある
。一実施形態においては、方法608aは所定の間隔で定期的に決定モジュール307によって
実施される。たとえば、決定モジュール307は、定期的(例えば100ミリ秒ごと)にビジー率誤差の符号を決定し、すなわち、定期的(例えば100ミリ秒ごと)に新しいメッセージレー
トを決定する。別の実施形態においては、方法608aは不規則な間隔で間欠的に決定モジュール307によって実施される。このように、メッセージレートは再帰的に更新されること
ができて、他の車両システム103の定常メッセージレートとパラメータ比率に応じた固定
割合の定常メッセージレートに収束する。
【００８９】
図7Bは、LIMERICアルゴリズムを実施することによってメッセージレートを決定する方
法608bを示すフローチャートである。方法608bでは、まず決定モジュール307が、ビジー
率誤差に少なくとも部分的に基づいて比較要素とLIMERICアルゴリズムで用いられるパラ
メータとを計算する(752)。決定モジュール307は、比較要素が最大ゲインより大きいかどうか判定する。ステップ754で比較要素が最大ゲインより大きいと決定モジュール307が決定するならば、方法608bはステップ756に進む。ステップ756で、決定モジュール307は、
適応パラメータの最大ゲインと適応パラメータの少なくとも一つに基づいてビジー率誤差を更新する。
【００９０】
ステップ754で比較要素が最大ゲインより大きくないと決定モジュール307が決定するならば、方法608bはステップ758まで進行する。ステップ758で、決定モジュール307は、ビ
ジー率誤差(ステップ754での判定に応じて更新される場合もあるし更新されない場合もある)とLIMERICアルゴリズムで用いられる2つの適応パラメータに少なくとも部分的に基づ
いて、メッセージレートを決定する。これら両状況における計算式の詳細は、図3ととも
に上記で詳しく説明してある。一実施形態においては、方法608bは所定の間隔で定期的に決定モジュール307によって実施される。たとえば、決定モジュール307は、定期的(例え
ば100ミリ秒ごと)に比較要素を計算し、すなわち定期的(例えば100ミリ秒ごと)に新しい
メッセージレートを決定する。別の実施形態においては、方法608bは、不規則な間隔で間欠的に決定モジュール307によって実施される。このように、メッセージレートは再帰的
に更新されることができて、他の車両システム103の定常メッセージレートとパラメータ
比率に応じた固定割合の定常メッセージレートに収束する。
【００９１】
実施形態の前述の説明は、例示と説明を目的として行われたものである。したがって、開示された実施形態が本発明の全てではないし、本発明を上記の実施形態に限定するものでもない。本発明は、上記の開示にしたがって、種々の変形が可能である。本発明の範囲は上述の実施形態に限定解釈されるべきではなく、特許請求の範囲にしたがって解釈されるべきである。本発明の技術に詳しい者であれば、本発明はその思想や本質的特徴から離
れることなくその他の種々の形態で実現できることを理解できるであろう。同様に、モジュール・処理・特徴・属性・方法およびその他の本発明の態様に関する名前付けや分割方法は必須なものでものないし重要でもない。また、本発明やその特徴を実装する機構は異なる名前や分割方法や構成を備えていても構わない。さらに、当業者であれば、モジュール・処理・特徴・属性・方法およびその他の本発明の態様は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェアもしくはこれらの組合せとして実装できることを理解できるであろう。また、本発明をソフトウェアとして実装する場合には、モジュールなどの各要素は、どのような様式で実装されても良い。例えば、スタンドアローンのプログラム、大きなプログラムの一部、異なる複数のプログラム、静的あるいは動的なリンクライブラリー、カーネルローダブルモジュール、デバイスドライバー、その他コンピュータプログラミングの当業者にとって既知な方式として実装することができる。さらに、本発明の実装は特定のプログラミング言語に限定されるものではないし、特定のオペレーティングシステムや環境に限定されるものでもない。以上のように、上記の本発明の説明は限定的なものではなく例示的なものであり、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲にしたがって定められる。
【符号の説明】
【００９２】
103  車両システム
202  制御部
206  輻輳制御モジュール
230  送受信部
231  センサ
301  通信モジュール
303  測定モジュール
305  計算モジュール
307  決定モジュール
309  GUIモジュール
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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