(57)【要約】      （修正有）【課題】制御パケットの衝突確率を低くすることができる路側機を提供する。【解決手段】路側機２０は、１フレームの期間内に送信される制御用パケットの送信開始タイミングを、フレーム毎にランダムに変化させる。例えば、それぞれの路側機２０は、フレーム期間毎に乱数を発生させ、制御パケットの送信開始タイミングを、フレームの開始タイミングから、発生させた乱数に応じた時間分遅らせて送信する。【選択図】図２
2011259028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御パケットを送信する各無線通信端末間でフレーム同期が取れていることを前提とし、フレーム期間毎に制御パケットを送信する無線通信端末であって、
時刻情報を外部から取得する時刻情報取得手段と、
前記時刻情報で示される時刻に同期して、予め定められた間隔のフレームタイミングを生成するフレームタイミング生成手段と、
制御情報を含む制御パケットを生成する制御パケット生成手段と、
フレーム期間毎に前記制御パケットを送信する制御パケット送信手段と
を備え、
前記制御パケット送信手段は、
フレーム期間毎に、前記制御パケットを送信するタイミングを、フレーム期間内でランダムに変化させることを特徴とする無線通信端末。
【請求項２】
制御パケットを送信する各無線通信端末間でフレーム同期が取れていることを前提とし、フレーム期間毎に制御パケットを送信する無線通信端末における送信制御方法であって、
前記無線通信端末が、
時刻情報を外部から取得する時刻情報取得ステップと、
前記時刻情報で示される時刻に同期して、予め定められた間隔のフレームタイミングを生成するフレームタイミング生成ステップと、
制御情報を含む制御パケットを生成する制御パケット生成ステップと、
フレーム期間毎に前記制御パケットを送信する制御パケット送信ステップと
を実行し、
前記制御パケット送信ステップにおいて、
フレーム期間毎に、前記制御パケットを送信するタイミングを、フレーム期間内でランダムに変化させることを特徴とする送信制御方法。
【請求項３】
コンピュータを、制御パケットを送信する各無線通信端末間でフレーム同期が取れていることを前提とし、フレーム期間毎に制御パケットを送信する無線通信端末として機能させるプログラムであって、
前記コンピュータに、
時刻情報を外部から取得する時刻情報取得機能、
前記時刻情報で示される時刻に同期して、予め定められた間隔のフレームタイミングを生成するフレームタイミング生成機能、
制御情報を含む制御パケットを生成する制御パケット生成機能、および
フレーム期間毎に前記制御パケットを送信する制御パケット送信機能
を実現させ、
前記制御パケット送信機能は、
フレーム期間毎に、前記制御パケットを送信するタイミングを、フレーム期間内でランダムに変化させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレーム期間毎に制御パケットを送信する無線通信端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の非特許文献１には、予め定められたフレーム周期毎に、サービス情報の種類、それぞれのサービス情報が提供される周波数帯域、およびそれぞれのサービス情報の送信タイミング等の情報を含む制御パケットを送信し、その制御パケットを受信した相手装置が、制御パケットから抽出した情報に従って目的のサービス情報を取得することが記載されている。
【０００３】
制御パケットやサービス情報を送信する装置は、例えば、道路の近傍に設置された路側機であり、受信した制御パケットの情報に従ってサービス情報を受信する装置は、例えば、車両に搭載された無線通信端末である。各路側機は、共通の時刻基準に同期したフレーム周期で制御パケットおよびサービス情報を送信しており、各車両に搭載された無線通信端末も、この共通の時刻基準に同期してフレーム周期中の制御パケットをモニタし、制御パケットから抽出した情報に従ってサービス情報を取得する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】IEEE802.11p  D1.0
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、天気予報や、ニュース、渋滞情報、事故情報等のさまざまな情報を、路側機から各車両に搭載された無線通信端末に提供するサービスが検討されている。このようなサービスが実用化されると、異なるサービスを提供する複数の路側機が設置されることになる。
【０００６】
サービスの種類が多いと、全てのサービスが１つの業者によって提供されるとは限らず、それぞれのサービスを提供する業者が異なる場合がある。さらに、それぞれの業者は独自に路側機を設置する場合がある。交通量が多い道路や大きな駐車場など、情報提供に適した地点には複数の業者それぞれの路側機が設置され、そのような地点では、それぞれの路側機からの電波が受信可能な強度で届く範囲（サービスエリア）は、複数の路側機で重なることになる。
【０００７】
上記非特許文献１では、フレーム期間内のどのタイミングで制御パケットを送信すべきかまでは規定されていないため、制御パケットの送信タイミングは、路側機を製造するメーカが独自に決めることになる。しかし、複数の路側機は共通の時刻基準に同期しているため、異なるメーカによって製造された路側機であっても、複数の路側機が、例えば制御パケットをフレーム期間の先頭で送信するとすれば、制御パケットの送信タイミングが同一になる。
【０００８】
その場合、サービスエリアが重なる地点では、複数の路側機から同一のタイミングで送信された制御パケットが衝突してしまい、各車両に搭載された無線通信端末に目的の制御情報を提供することができない。１つの業者によって路側機が設置されれば、路側機のサービスエリアが重ならないように配置したり、高い出力の路側機を１台のみ設置する等の対策が採れるが、複数の異なる業者によって無秩序に路側機が設置されると、路側機のサービスエリアが重なってしまう場合がある。
【０００９】
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、制御パケットの衝突確率を低くすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
例えば、本発明は、装置間のフレーム同期が取れている事を前提とし、フレーム期間毎に制御パケットを送信する無線通信端末であって、
時刻情報を外部から取得する時刻情報取得手段と、
前記時刻情報で示される時刻に同期して、予め定められた間隔のフレームタイミングを生成するフレームタイミング生成手段と、
制御情報を含む制御パケットを生成する制御パケット生成手段と、
フレーム期間毎に前記制御パケットを送信する制御パケット送信手段と
を備え、
前記制御パケット送信手段は、
フレーム期間毎に、前記制御パケットを送信するタイミングを、フレーム期間内でランダムに変化させることを特徴とする無線通信端末を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の無線通信端末によれば、制御パケットの衝突確率を低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線通信システム１０のシステム構成図である。
【図２】路側機２０の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図３】制御パケットの送信タイミングを説明するための概念図である。
【図４】路側機２０の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】路側機２０の機能を実現するコンピュータ４０の構成の一例を示すハードウェア構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システム１０のシステム構成図である。無線通信システム１０は、複数の路側機２０を備える。それぞれの路側機２０は、例えば道路１４や駐車場の近傍等に設けられる。道路１４や駐車場には、通信機１３を有する車両１２が存在する。
【００１５】
例えば、異なるサービスを提供する業者によって路側機２０−１および２０−２がそれぞれ個別に設置された場合、例えば図１に示すように、複数の路側機２０が近接して設置される場合がある。その場合、路側機２０−１から送信される電波が所定以上の強度で届く範囲を示す通信エリア１１−１と、路側機２０−２から送信される電波が所定以上の強度で届く範囲を示す通信エリア１１−２とが、重なる場合がある。
【００１６】
IEEE802.11pでは、それぞれの路側機２０は、基準時刻に同期しているため、路側機２０−１が送信するデータのフレームタイミングと、路側機２０−２が送信するデータのフレームタイミングとは一致する。そして、フレーム期間毎に、フレーム期間における制御パケットの送出タイミングが同一である場合、通信エリア１１−１と通信エリア１１−２が重なる道路１４上の領域１５では、制御パケットが常に衝突することになる。
【００１７】
そのため、領域１５に存在する車両１２の通信機１３は、路側機２０−１および２０−２のいずれからも、常に、制御パケットを受け取ることができない。本実施形態では、この問題を解決し、上記領域１５においても、車両１２の通信機１３が、路側機２０−１および２０−２のいずれからの制御パケットも受け取れるようにすることができる。
【００１８】
図２は、路側機２０の機能構成の一例を示すブロック図である。路側機２０は、ＧＰＳ受信機２１、フレームタイミング生成部２２、制御パケット生成部２３、制御パケット送信部２４、サービス情報送信部２５、および送信機２６を有する。
【００１９】
ＧＰＳ受信機２１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの信号を受信し、受信した信号から時刻情報を抽出してフレームタイミング生成部２２に提供する。フレームタイミング生成部２２は、ＧＰＳ受信機２１から提供された時刻情報に基づいて、基準時刻に同期した各フレームの開始タイミングを生成し、生成したタイミングの情報を制御パケット送信部２４およびサービス情報送信部２５に提供する。
【００２０】
制御パケット生成部２３は、チャネル構成や、送信タイミング、配信すべきコンテンツ等の制御情報を、通信回線２７を介して図示しない制御局から受信した場合に、受信した制御情報に基づいて制御パケットを生成する。そして、制御パケット生成部２３は、生成した制御パケットを制御パケット送信部２４に提供する。
【００２１】
制御パケット送信部２４は、フレーム期間毎に乱数を生成し、フレームタイミング生成部２２から提供されたフレームの開始タイミングから、生成した乱数に応じた時間分経過したタイミングで、制御パケット生成部２３から提供された制御パケットを送信機２６へ送る。
【００２２】
例えば、図３に示すように、フレーム期間をΔＴf、制御パケットの送信時間をΔＴcとした場合、制御パケット送信部２４は、下記の算出式（１）により、乱数の最大値ｎを算出する。
【００２３】
ｎ＝（ΔＴf−ΔＴc）／ΔＴc      ・・・（１）
ここで、ｍ／ｎはｍをｎで割った商を示す。
【００２４】
そして、制御パケット送信部２４は、算出した乱数の最大値ｎを用いて、下記の算出式（２）により、制御パケットの送信タイミングを、フレームの開始タイミングｔ0から遅らせる遅延時間ΔＴrを算出する。
【００２５】
ΔＴr＝ΔＴc×ｆ（ｎ）      ・・・（２）
ここで、ｆ（ｘ）は０からｘまでの整数の中からランダムに１つを選び出す関数を示す。
【００２６】
フレームの開始タイミングｔ0からΔＴr経過すると、制御パケット送信部２４は保持している制御パケットを送信機２６へ送る。
【００２７】
なお、制御パケット送信部２４は、制御パケット生成部２３から提供された制御パケットを保持し、新たに別な制御パケットが制御パケット生成部２３から提供されるまでは、それぞれのフレーム期間において、保持している制御パケットを送信機２６へ送る。
【００２８】
また、制御パケット送信部２４は、制御パケット内に、遅延時間ΔＴrの情報を格納して送信機２６へ送ってもよい。
【００２９】
これにより、制御パケットを受信した通信機１３は、制御パケットを受信した時刻から遅延時間ΔＴrだけさかのぼった時刻をフレームの開始タイミングとして認識することができる。
【００３０】
サービス情報送信部２５は、配信すべきコンテンツ等の情報を、通信回線２７を介して図示しない情報配信局から受信する。そして、サービス情報送信部２５は、フレームタイミング生成部２２から提供されたフレームタイミングの情報に基づいて、フレーム期間内でのコンテンツの配信タイミングを特定し、特定したタイミングで、配信すべき周波数チャネルの情報と共に、コンテンツを送信機２６へ送る。
【００３１】
送信機２６は、制御パケット送信部２４から制御パケットを受け取った場合に、受け取った制御パケットを、制御パケット用の周波数チャネル上にアンテナ２９を介して送信する。また、サービス情報送信部２５からコンテンツおよび周波数チャネルの情報を受け取った場合、送信機２６は、受け取ったコンテンツの情報を、受け取った情報で示される周波数チャネル上にアンテナ２９を介して送信する。
【００３２】
このように、各路側機２０は、フレーム期間毎に生成した乱数に応じて制御パケットの送信タイミングを決定することにより、図３に示すように、路側機２０−１と路側機２０−２とで制御パケットの送信タイミングが重ならないようにすることができる。これにより、路側機２０−１および路側機２０−２は、制御パケットの衝突確率を低くすることができ、図１の領域１５内に存在する通信機１３は、それぞれの路側機からの制御パケットを高い確率で受信することができる。
【００３３】
図４は、路側機２０の動作の一例を示すフローチャートである。なお、図４に示す動作の前提として、フレームタイミング生成部２２は、ＧＰＳ受信機２１から提供された時刻情報に基づいてフレームタイミングを生成して制御パケット送信部２４に提供している。
【００３４】
まず、制御パケット送信部２４は、制御パケット生成部２３から制御パケットが提供されたか否かを判定する（Ｓ１００）。制御パケットが提供されていない場合（Ｓ１００：Ｎｏ）、制御パケット送信部２４は、ステップＳ１０２に示す処理を実行する。なお、電源投入等の初期状態では、制御パケット送信部２４は、制御パケット生成部２３から制御パケットが最初に提供されるまではステップＳ１０２に示す処理を実行しない。
【００３５】
制御パケットが提供された場合（Ｓ１００：Ｙｅｓ）、制御パケット送信部２４は、提供された制御パケットで、保持している制御パケットを更新する（Ｓ１０１）。そして、制御パケット送信部２４は、前述の算出式（１）を用いて、乱数の最大値ｎを算出し（Ｓ１０２）、前述の算出式（２）を用いて、制御パケットの送信タイミングをフレームの開始タイミングから遅らせる遅延時間ΔＴrを算出する（Ｓ１０３）。
【００３６】
次に、制御パケット送信部２４は、フレームタイミング生成部２２から提供されるフレームの開始タイミングを監視して、フレームの開始タイミングになったか否かを判定する（Ｓ１０４）。フレームの開始タイミングになった場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、制御パケット送信部２４は、フレームの開始タイミングからの経過時間を計測する。そして、制御パケット送信部２４は、経過時間がステップＳ１０３で算出した遅延時間ΔＴrとなったか否かを判定する（Ｓ１０５）。
【００３７】
フレームの開始タイミングからの経過時間が遅延時間ΔＴrとなった場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、制御パケット送信部２４は、保持している制御パケットを送信機２６へ送る。送信機２６は、制御パケット送信部２４から受け取った制御パケットを、制御パケット用の周波数チャネル上にアンテナ２９を介して送信し（Ｓ１０６）、制御パケット送信部２４は、再びステップＳ１００に示した処理を実行する。
【００３８】
図５は、路側機２０の機能を実現するコンピュータ４０の一例を示すハードウェア構成図である。コンピュータ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１、ＲＡＭ（Random Access Memory）４２、ＲＯＭ（Read Only Memory）４３、無線機４４、有線通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）、および入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）４６を備える。
【００３９】
ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４３に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。ＲＯＭ４３は、コンピュータ４０の起動時にＣＰＵ４１によって実行されるブートプログラムや、コンピュータ４０のハードウェアに依存するプログラム、ＣＰＵ４１によって実行されるその他のプログラム等を格納する。
【００４０】
無線機４４は、アンテナを介して受信した電波を復調し、復号化や誤り訂正等を行い、復号化や誤り訂正等が施されたデータをＣＰＵ４１に提供する。また、無線機４４は、ＣＰＵ４１が生成したデータに、符号化や誤り訂正等を施し、符号化や誤り訂正等が施されたデータに応じて所定の変調を加えた電波をアンテナを介して送信する。
【００４１】
有線通信インターフェイス４５は、通信回線２７を介して他の装置かから受信したデータをＣＰＵ４１へ送ると共に、ＣＰＵ４１が生成したデータを通信回線２７を介して他の装置へ送信する。入出力インターフェイス４６は、キーパッド等の入力装置やＬＣＤ等の出力装置を制御し、入力装置から取得したデータをＣＰＵ４１へ送ると共に、ＣＰＵ４１が生成したデータを出力装置へ送る。また、入出力インターフェイス４６は、他の装置からプログラムまたはデータを取得し、ＲＡＭ４２を介してＣＰＵ４１に提供する。
【００４２】
ＣＰＵ４１は、入出力インターフェイス４６を介して取得したプログラムをＲＡＭ４２上にロードし、ロードしたプログラムを実行する。コンピュータ４０のＣＰＵ４１は、ＲＡＭ４２上にロードされたプログラムを実行することにより、ＧＰＳ受信機２１、フレームタイミング生成部２２、制御パケット生成部２３、制御パケット送信部２４、サービス情報送信部２５、および送信機２６の各機能を実現する。なお、コンピュータ４０は、プログラムを通信回線２７を介して他の装置から取得してもよい。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態について説明した。
【００４４】
上記説明から明らかなように、本実施形態の路側機２０によれば、制御パケットの衝突確率を低くすることができる。
【００４５】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【００４６】
例えば、上記した実施形態では、路側機２０から車両１２に搭載された通信機１３へ制御パケットが送信される路車間通信を例に説明したが、本発明はこれに限られず、車両１２どうしで制御パケットをやり取りする車々間通信においても本発明を適用することができる。
【００４７】
また、制御パケット送信部２４は、次に送信する制御パケットのランダムな遅延時間を制御パケット内に格納するようにしてもよい。
【００４８】
これにより、車両１２の通信機１３は、次に送信される制御パケットが次のフレーム開始タイミングからどれだけ遅れて送信されるのか特定できる。そのため、通信機１３は特定したタイミングのみで受信動作を行い、その他のタイミングでは低消費電力モードで動作する事により、消費電力を削減することができる。
【００４９】
また、上記した実施形態では、フレームタイミング生成部２２は、ＧＰＳ衛星からの信号より抽出された時刻情報を用いてフレームの開始タイミングを生成するが、本発明はこれに限られない。例えば、フレームタイミング生成部２２は、通信回線２７を介して時刻サーバから時刻情報を受信してフレームの開始タイミングを生成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０・・・無線通信システム、１１・・・通信エリア、１２・・・車両、１３・・・通信機、１４・・・道路、１５・・・領域、２０・・・路側機、２１・・・ＧＰＳ受信機、２２・・・フレームタイミング生成部、２３・・・制御パケット生成部、２４・・・制御パケット送信部、２５・・・サービス情報送信部、２６・・・送信機、２７・・・通信回線、２８・・・アンテナ、２９・・・アンテナ、４０・・・コンピュータ、４１・・・ＣＰＵ、４２・・・ＲＡＭ、４３・・・ＲＯＭ、４４・・・無線機、４５・・・有線通信インターフェイス、４６・・・入出力インターフェイス
【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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