(57)【要約】【課題】車両アドホックネットワーク（ＶＡＮＥＴ）において、送受信機ノードが車両に配置される。【解決手段】送受信機ノードは、プロトコルスタックを含む。このプロトコルスタックは、アプリケーションレイヤと、リンクレイヤと、前記アプリケーションレイヤと前記リンクレイヤとの間に配置される輻輳制御レイヤとを備える。この輻輳制御レイヤは、前記アプリケーションレイヤと前記リンクレイヤとの間でショートメッセージを転送する。このショートメッセージは、車両アドホックネットワーク（ＶＡＮＥＴ）のための標準規格に従って定義され、前記輻輳制御レイヤは、前記ショートメッセージのための、ネットワーク全体のレート割り当てを最適化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両アドホックネットワークにおけるノードであって、前記ノードは車両に配置され、前記ノードは、送信機、受信機、及びプロトコルスタックのステップを実行するためのプロセッサを含み、
前記プロトコルスタックは、
アプリケーションレイヤと、
リンクレイヤと、
前記アプリケーションレイヤと前記リンクレイヤとの間に配置される輻輳制御レイヤとを備え、
前記輻輳制御レイヤは、前記アプリケーションレイヤと前記リンクレイヤとの間でショートメッセージを転送するように構成され、
前記ショートメッセージは、前記車両アドホックネットワークのための標準規格に従って定義され、
前記輻輳制御レイヤは、前記ショートメッセージのための、ネットワーク全体のレート割り当てを最適化する、
車両アドホックネットワークにおけるノード。
【請求項２】
前記ショートメッセージは、ブロードキャストされる
請求項１記載のノード。
【請求項３】
前記プロトコルスタックは、
物理レイヤと、
前記輻輳制御レイヤと前記物理レイヤとの間に配置されるショートメッセージレイヤとをさらに備え、
前記ショートメッセージレイヤは、前記ノードが、前記ショートメッセージのための、前記物理レイヤの特性を直接制御することを可能にする
請求項１記載のノード。
【請求項４】
前記特性は、チャネル番号、データレート、送信電力レベル、及びプロバイダサービス識別子を含む
請求項３記載のノード。
【請求項５】
前記ブロードキャストされたショートメッセージの受信機は、前記ショートメッセージに肯定応答しない
請求項２記載のノード。
【請求項６】
前記ショートメッセージは、前記車両のロケーション、速度、加速度、及びブレーキ状態を含む
請求項１記載のノード。
【請求項７】
前記輻輳制御レイヤは、
前記ノードのステータスを記憶する手段と、
ローカルネットワーク情報データベースと、
前記ショートメッセージを記憶するように構成されるバッファとを備え
請求項１記載のノード。
【請求項８】
前記ショートメッセージは、所定の時間間隔の後、前記バッファから削除される
請求項７記載のノード。
【請求項９】
前記ショートメッセージは、更新メッセージである
請求項１記載のノード。
【請求項１０】
前記ショートメッセージは、アラートメッセージである
請求項１記載のノード。
【請求項１１】
複製の入来ショートメッセージは、削除される
請求項１記載のノード。
【請求項１２】
前記輻輳制御レイヤは、ローカル密度を求め、
前記ローカル密度は、近傍車両の個数、及び前記近傍車両によって使用されるデータレートに依存する
請求項１記載のノード。
【請求項１３】
前記ショートメッセージは、出行メッセージレートが最適なレートよりも高いときに、前記バッファに記憶される
請求項７記載のノード。
【請求項１４】
前記バッファ内の前記ショートメッセージは、前記最適なレート及び前記ショートメッセージの優先度に従って前記ショートメッセージレイヤへ転送される
請求項１３記載のノード。
【請求項１５】
前記ローカル密度は、入来ショートメッセージ及び出行ショートメッセージ、並びに前記ノードにおけるショートメッセージのアイドル受信、成功した受信、及び失敗した受信の確率によって求められる
請求項１２記載のノード。
【請求項１６】
アイドルなパケット受信、成功したパケット受信、及び失敗したパケット受信の回数は、前記リンクレイヤから前記輻輳制御レイヤへ送信される
請求項１記載のノード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アドホック移動ネットワークに関し、より詳細には、車両移動アドホックネットワークにおけるメッセージの輻輳制御、アドミッション制御、及び再ブロードキャスト制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロトコルスタックを使用するノードから成る従来の無線ネットワークでは、インターネットプロトコル（ＩＰ）メッセージ８００（図８参照）が、アプリケーションレイヤ、トランスポート制御プロトコル（ＴＣＰ）レイヤ、ネットワークレイヤ、リンクレイヤ、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤ、及び物理（ＰＨＹ）レイヤの間で転送される。出行メッセージは上から下へ転送され、入来メッセージは下から上へ転送される。
【０００３】
ＴＣＰレイヤは、エンドツーエンドの輻輳制御を担当する。ＴＣＰレイヤは、メッセージ肯定応答に依拠してレート管理を行う。
【０００４】
ＭＡＣレイヤは、ＩＥＥＥ８０２．１１標準規格によって仕様が定められているように、搬送波感知多重アクセス（ＣＳＭＡ）及びランダムバックオフを使用して、物理レイヤへのアクセスを制御する。２つ以上のノードがメッセージを同時に送信する場合、衝突が発生する可能性があり、その結果、メッセージを復号することができない。例えばスループット、誤り率、及び遅延といったネットワークの性能は、衝突率に依存する。
【０００５】
ノードは、車両環境に関連した情報を広めるために車両に組み込むことができる。ＩＥＥＥ  Ｐ１６０９標準規格は、車両環境における無線アクセス（ＷＡＶＥ）に関するものであり、ＷＡＶＥプロトコルスタックの仕様を定めている。
【０００６】
車両環境では、複数の優先レベルが定義される。時間依存ショートメッセージ（ＳＭ）９００（図９参照）は、近くのすべての車両及び路側インフラストラクチャ（road-side infrastructure）へ低レイテンシで確実に送信されるべきである。一例として、米国自動車技術者協会（ＳＡＥ）は、衝突が差し迫っていることの通知（crash-pending notification）及び急ブレーキ等の一組の安全性再重要視ショートメッセージ（safety critical short message）が最大１０ミリ秒までのレイテンシしか許容しないことを規定している。この基準は、多くのメッセージを比較的短い時間間隔内に通信する必要がある輻輳したネットワークでは満たすことができない。
【０００７】
ユニキャストネットワーク及びブロードキャストネットワークの双方において、拡張分散型調整機能（ＥＤＣＦ）が、ＭＡＣレイヤにおける異なるアクセスカテゴリ（ＡＣ）への異なるアクセス優先度をサポートする。高優先度のＡＣによって、より短い配信レイテンシ及びより高いスループットが達成される。
【０００８】
メッセージ衝突率、メッセージ配信遅延、及び媒体利用率は、Romdhani他によって「Adaptive EDCF: enhanced service differentiation for IEEE 802.11 wireless ad-hoc networks」(Wireless Communications and Networking, 20 March 2003)に記載されている。衝突率及び遅延は、無線ネットワークの全体的な負荷の関数として増加する。
【０００９】
メッセージレート減少手順が、Yang他によって「vehicle-to-vehicle communication protocol for cooperative collision warning」(Mobile and Ubiquitous Networks: Networking and Services, 2004)に説明されている。その手順は、アラートメッセージが各車両によって生成される際のメッセージレートを制御して、高密度な車両ネットワークにおいて低レイテンシを達成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の実施の形態は、車両アドホックネットワーク（ＶＡＮＥＴ）のための輻輳制御プロトコルを提供する。この輻輳制御プロトコルは、ローカルネットワーク情報、すなわち、ノード密度、並びに入来メッセージ及び出行メッセージのための総データレート、近傍ノード情報、受信の成功回数及び失敗回数を抽出して記憶する。また、輻輳制御プロトコルは、ノードステータスの経過も追跡する。ローカルノードは、通信範囲内にあるノードである。
【００１１】
ローカルネットワーク情報及びステータスに従って、プロトコルは、ショートメッセージ（ＳＭ）に対して輻輳制御オペレーション、アドミッション制御オペレーション、及び再ブロードキャスト制御オペレーションを実行する。すなわち、レイヤは、ショートメッセージのバッファへの一時的な記憶、レイヤ間でのメッセージの転送、遅延の導入、メッセージの削除、及び送信パラメータの変更を行う。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態による車両ネットワークの概略図である。
【図２】本発明の実施の形態によるプロトコルスタックのブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態による輻輳制御レイヤにおけるオペレーションのブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態による定期的な更新メッセージのブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態によるアラートメッセージのブロック図である。
【図６Ａ】本発明の実施の形態による入来メッセージを処理するフロー図である。
【図６Ｂ】本発明の実施の形態による密度推定のフロー図である。
【図７】本発明の実施の形態による出行メッセージを処理するフロー図である。
【図８】インターネットプロトコル（ＩＰ）メッセージのブロック図である。
【図９】時間依存ショートメッセージ（ＳＭ）のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
車両ネットワーク
図１に示すように、本発明者の発明の実施の形態は、ノード１０１から成る車両アドホックネットワーク（ＶＡＮＥＴ）１００におけるメッセージ１０２の輻輳制御を提供する。各ノードは、プロセッサ１０５及び送受信機１０６、すなわち送信機及び受信機を含む。したがって、この説明において、ノード及び車両という用語は、交換可能に使用される。ノードは車両にあるので、車両が交通を出入りするに従って、ネットワークは、アドホックで且つ移動性のものとなる。ノードは、チャネル１０３でメッセージ１０２を送受信する。メッセージは、ネットワークの設計及びメッセージの長さに応じて、１つ又は複数のパケットとして送信できることが理解される。ネットワークは、緊急対策機関と通信するためのインフラストラクチャノード１０４も含むことができる。プロセッサは、当該技術分野で既知のように、メモリ及び入出力インターフェースを含むことができる。
【００１４】
本発明者の輻輳制御は、通信チャネル１０３の過剰収容（oversubscription）を防止するように、ネットワーク１００に入るメッセージ１０２を管理する。通常、ノードの輻輳制御レイヤは、最適なネットワーク全体のレート割り当てを達成する。１つの最適なレート割り当ては、
【００１５】
【数１】
2011045047.tif 000003
【００１６】
である。ここで、ｘはレートであり、このレートは、送信確率によって決定することができ、Ｕはネットワークに対する利益を測定する凸効用関数である。例えば、Ｕ（ｘ）は、送信レートｘを与えられると、或る継続時間の間にネットワークのすべてのノードが受信するパケットの総数を表すことができる。ｘが当初小さい場合、ｘが増加すると、ネットワークにおいて送信されるパケットの総数も増加し、その結果、この増加によって、Ｕ（ｘ）が増加する。一方、ｘが大きくなるにつれて、最終的には、衝突によって、受信パケットが誤りを有するようになり、その結果、Ｕ（ｘ）は減少する。
【００１７】
輻輳制御は、フロー制御と混同されるべきではない。フロー制御は、送信機が受信機を圧倒することを防止するものである。
【００１８】
ノードは、車両環境における無線アクセス（ＷＡＶＥ）を提供するように、８０２．１１ｐ標準規格に従って設計することができる。この標準規格は、高度道路交通システム（ＩＴＳ）のアプリケーションをサポートする。この標準規格は、許可された周波数帯域での高速車両間のデータ交換及び車両と路側インフラストラクチャとの間のデータ交換を含む。ＩＥＥＥ１６０９標準規格群は、データリンクレイヤ機能性及び物理レイヤ機能性を提供するＩＥＥＥ８０２．１１ｐ標準規格に依拠するより高いレイヤの標準規格である。路側と車両システムとの間の電気通信及び情報交換（Telecommunications and Information Exchange Between Roadside and Vehicle Systems）のためのＡＳＴＭ  Ｅ２２１３−０３標準仕様も関連している。このＡＳＴＭ  Ｅ２２１３−０３標準仕様は、５ＧＨｚ帯域専用狭域通信（ＤＳＲＣ）の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）及び物理レイヤ（ＰＨＹ）の仕様である。代替的に、ネットワークは、ＩＳＯ／ＮＰ１３１８１標準規格「高度道路交通システム−陸上移動のための通信アクセス（ＣＡＬＭ）（Intelligent Transport System - Communications Access for Land Mobiles (CALM)）」に従って設計することもできる。
【００１９】
プロトコルスタック
図２に示すように、ネットワークの各ノードは、プロトコルスタック２００を含む。このプロトコルスタックは、上から下に、アプリケーションレイヤ１１０、トランスポートレイヤ１２０、ネットワークレイヤ１３０、リンクレイヤ１４０、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤ１５０、及び物理（ＰＨＹ）レイヤ１６０を含む。
【００２０】
加えて、プロトコルスタック２００は、輻輳制御レイヤ２１０及びショートメッセージレイヤ２２０も含む。
【００２１】
これらのレイヤは、このプロトコルのステップを実行するための各ノードの１つ又は複数のプロセッサ１０５において実施できることが理解される。輻輳制御レイヤ２１０は、本明細書で説明するように、各ノードに記憶されたローカルネットワーク情報及びノードステータスを利用して、出行（送信）メッセージのための輻輳制御、アドミッション制御、及び再ブロードキャスト制御を実行する。
【００２２】
ＩＰメッセージ及びＳＭメッセージの区別
図８及び図９に示すように、メッセージ１０２は、インターネットプロトコル（ＩＰ）メッセージ８００及びショートメッセージ（ＳＭ）９００を含むことができる。
【００２３】
ＩＰメッセージ
インターネットプロトコルバージョン６（ＩＰｖ６）は、ＩＰｖ４の後継プロトコルであり、より多くのアドレスを提供する。ＩＰｖ６は、１９９８年１２月にインターネットエンジニアリングタスクフォース（ＩＥＴＦ）によってインターネット標準仕様ＲＦＣ２４６０の公表により規定された。ＩＰメッセージは、ベストエフォート配信プロトコルを使用する。このベストエフォート配信プロトコルは、配信を保証するものではない。ＩＰメッセージは、ユニキャスト又はマルチキャストされ、したがって、送信元アドレス８１０及び宛先アドレス８２０を含む。ＩＰメッセージは、物理レイヤに関してパラメータを一切指定しないことに留意されたい。
【００２４】
ＳＭメッセージ
ＷＡＶＥデバイスは、一般的なＩＰｖ６トラフィックだけでなく、特殊化されたショートメッセージもサポートする。「ショート」という用語は、不明確にするように意図されるものではないことが理解される。不明確とは逆に、ショートメッセージは、具体的には、ＶＡＮＥＴ関連の標準規格（例えば、２００７年のＩＥＥＥ１６０９．３参照）では一義的に定義されたメッセージのタイプであって、その標準規格ではほかならぬショートメッセージとして一貫して呼ばれている、メッセージのタイプを指す。
【００２５】
「３．１．２９  ＷＡＶＥショートメッセージプロトコル（ＷＳＭＰ）：低レイテンシも重要な目的である、高速に変化するＲＦ環境におけるメッセージの高速で信頼性のある交換のためのプロトコル」
【００２６】
本明細書で説明するように、ＷＳＭＰは、ショートメッセージレイヤを使用して実施される。ショートメッセージレイヤは、ノードが、例えばショートメッセージのためのチャネル番号及び送信機電力といった物理レイヤ特性を直接制御することを可能にし、最小のチャネル容量を消費するように設計される。
【００２７】
「４．２．２  通信プロトコル：ＷＡＶＥは、標準的なインターネットプロトコル（ＩＰｖ６）と、ＷＡＶＥ環境における最適化されたオペレーション用に設計された固有のＷＡＶＥショートメッセージプロトコル（ＷＳＭＰ）との２つのプロトコルスタックに対応している。」
【００２８】
図９に示すように、フィールド長９１０は、バイト単位である。ショートメッセージ９００は、ＩＰメッセージのようにユニキャストされるのではなくブロードキャストされ、したがって、アドレス情報を含まない。ショートメッセージは、ＩＰメッセージとは異なり、タイムクリティカルであり、配信保証を満たすものと予想される。加えて、ショートメッセージは、物理レイヤパラメータを指定し、したがって、チャネル番号９０１、データレート９０２、送信電力レベル９０３、及びプロバイダサービス識別子９０４を含む。これらのフィールドのいずれも、ＩＰメッセージ８００には存在しない。
【００２９】
ノードによってチャネルで送信される出行メッセージは、アプリケーションレイヤからＰＨＹレイヤへ転送される。ノードによってチャネルで受信された入来メッセージは、ＰＨＹレイヤからアプリケーションレイヤへ転送される。
【００３０】
ショートメッセージは、ＩＰメッセージのようにトランスポートレイヤ１２０及びネットワークレイヤ１３０を通過するのではなく、輻輳制御レイヤ２１０及びショートメッセージレイヤ２２０を通過する。ショートメッセージは、ＩＰメッセージのようにユニキャスト又はマルチキャストされるのではなくブロードキャストされる。
【００３１】
マルチキャスト及びブロードキャストは混同されることが多いので、以下の定義を提供する。
【００３２】
ユニキャスト
ユニキャストメッセージは、ポイントツーポイントで送信される。１つの送信機及びアドレスによって指定された１つの受信機がある。
【００３３】
マルチキャスト
マルチキャストメッセージは、１つ又は複数のポイントから、複数の個々のアドレス又は単一のグループアドレスによって指定された一組の他の指定されたポイントへ送信される。
【００３４】
ブロードキャスト
ブロードキャストメッセージは、１つのポイントから範囲内のあらゆる受信機へ送信される。アドレスは指定されない。
【００３５】
車両ネットワークにおける一タイプのメッセージは、ハートビートメッセージである。このメッセージは、車両のロケーション、速度、加速度、及びブレーキ状態等の情報を含む。ハートビートメッセージは、１０ｍｓ未満の保証されたレイテンシで、１００ｍｓごとにすべての車両によってブロードキャストされる。
【００３６】
ショートメッセージのブロードキャストの性質に起因して、車両ネットワークにおけるショートメッセージは、他の従来のメッセージとは対照的に、肯定応答を使用しない。すなわち、ブロードキャストされたショートメッセージの受信機は、ショートメッセージを肯定応答しない。本発明による、肯定応答しないことについて、本質的にあいまいなものも不明確なものもない。本明細書で使用されるように、肯定応答がないことによって、ネットワークトラフィックは減少し、本発明の範囲の境界が、消極的ではあるが明確に構成される。
【００３７】
したがって、ＩＰメッセージに使用される従来のＴＣＰレイヤは、メッセージ肯定応答を提供せず且つメッセージがブロードキャストされる車両ネットワークにおける輻輳制御には使用することができない。
【００３８】
輻輳制御レイヤ
図３は、本発明による輻輳制御レイヤ２１０の詳細を示す。レイヤ２１０は、輻輳制御方法のステップを実行するためのプロセッサを含むことができる。レイヤは、例えばデータベース、キャッシュ、及びバッファといったメモリも含むことができる。データインターフェース３２０及び制御インターフェース３８０は、輻輳制御レイヤをアプリケーションレイヤ１１０及びショートメッセージレイヤ２２０に接続する。輻輳制御レイヤ２１０は、ノードステータス３４０を記憶し、ローカルネットワーク情報データベース３５０を保持する。バッファ３６０は、入来ショートメッセージ及び出行ショートメッセージを記憶するのに使用することができる。この実施態様がバッファを含まない場合、メッセージは、ネットワーク輻輳中は転送されずに、単に削除（廃棄）することができる。
【００３９】
オペレーションロジック３７０は、高優先度メッセージ及び特殊なアプリケーションに関連付けられるメッセージを区別し、入来メッセージ及び出行メッセージから情報を抽出してノードステータス及びローカルネットワーク情報データベースを更新し、レイヤ間でメッセージを転送する前に、ノードステータス及びローカルネットワーク情報に基づいてメッセージを処理する。
【００４０】
ローカルネットワーク情報データベース
ローカルネットワーク情報データベース３５０は、所定の時間間隔のメッセージ受信の成功回数及び失敗回数、近傍ノードのステータス及び最も近時のノードロケーション、並びにノードの推定密度及び総データレート等、ローカルネットワーク情報を記憶する。記憶された情報は、或る所定の間隔内に更新されない場合に期限切れで失効する。
【００４１】
バッファ
バッファ３６０は、オペレーションロジック３７０によって必要にされるときにメッセージを記憶するために、輻輳制御レイヤによって保持される。各メッセージは、所定の時間間隔の間、バッファに記憶され、バッファリング遅延が所定の時間間隔を超えた場合にはオペレーションロジックによって削除される。オペレーションロジック３７０は、オーバーフロー及び優先度管理等のバッファ管理も提供する。例えば、オペレーションロジックは、バッファがオーバーフローしたとき、メッセージを削除し、ロジックは、より高い優先度のメッセージを最初に処理することができる。
【００４２】
更新メッセージ
図４に示すように、各ノードは、自身のステータス、ロケーション、及び他の情報４０７に関する更新を、メッセージ４００を使用して定期的にブロードキャストする。更新メッセージの内容は、フラグビット４０１、タイムスタンプ４０２、シーケンス番号４０３、送信元ＩＤ４０４、ノードロケーション４０５、ノードステータス４０６、及び他の内容４０７を含む。他の内容４０７は、ロケーション、速度、加速度、及びブレーキ状態等である。送信元ＩＤは、ＩＰｖ６の２００１：ｄｂ８：０：１２３４：０：５６７：１：１等の従来のＩＰアドレスと混同されるべきではない。
【００４３】
メッセージを生成するアプリケーションレイヤは、それ自身の記録からノードステータスを取得することもできるし、制御インターフェースを介して輻輳制御レイヤからノードステータスを取得することもできる。また、更新情報は、ＩＥＥＥ８０２．１１のビーコンメッセージに組み込むこともできるし、ＳＡＥによって定義されたハートビートメッセージに組み込むこともできる。
【００４４】
アラートメッセージ
図５は、ノードが異常なイベントを検出したときのアラートメッセージ４１０を示す。このアラートメッセージは、更新メッセージ４００のすべてのフィールド、並びに転送機（forwarder）ロケーション４１１、転送機ステータス４１２、及びイベント記述４１３を含む。転送機ロケーション及び転送機ステータスは、アラートメッセージが別のノードによって再ブロードキャストされるときに拡張される。更新メッセージ及びアラートメッセージの双方において、フラグビットは、メッセージを識別するのに使用される。送信元ＩＤ及びシーケンス番号は、メッセージを一意に識別する。定期的な更新メッセージ及びアラートメッセージは制御メッセージである。
【００４５】
入来メッセージに対するオペレーション
図６Ａは、輻輳制御レイヤによって入来メッセージ６０１を転送するためのプロセスを示す。オペレーションロジックは、最初に、キャッシュ６１４を使用して送信元ＩＤ及びシーケンス番号（ＳＮ）に基づき、メッセージが複製であるか否かを判断する（６１１）。これが複製メッセージである場合、そのメッセージは削除される（６１２）。そうでない場合、オペレーションロジックは、送信元ＩＤ及びＳＮをキャッシュし（６１３）、情報を抽出して、ローカルネットワーク情報データベース３５０を更新する（６３０）。更新された情報は、特定のデータレートでメッセージを送信した近傍車両のロケーション、速度、方向、ステータス、及びローカル密度を含む。次に、オペレーションロジックは、メッセージの内容と、場合によっては、測位システム６４２、ナビゲーションシステム６４３、及びオンボードセンサ６４４からの情報とに従って異常なイベントを検出する（６４１）。このようなイベントが検出された場合、オペレーションロジックは、ノードステータス３４０を緊急事態に設定し（６４５）、その入来メッセージをアプリケーションレイヤへ転送する（６５０）。
【００４６】
輻輳制御レイヤは、制御インターフェース３８０を使用して受信の成功回数及び失敗回数並びにアイドル時間も定期的に問い合わせることができる。
【００４７】
輻輳制御レイヤが、ＭＡＣレイヤに問い合わせを行うと、ＭＡＣレイヤは、成功回数、失敗回数、及びアイドル回数を０に設定する。メッセージ受信ログのタイムスタンプのチェック等、他の方法を使用して、この機能を実施することも可能である。
【００４８】
図６Ｂは、ローカルノード密度λを定期的に推定する（６８１）のに使用される、ＭＡＣレイヤから受信された情報６８０及び他の情報の処理を示す。密度推定で使用される追加の情報は、ノードステータス及び前のローカル密度を含むことができる。ローカルノード密度を推定するには、いくつかの方法がある。
【００４９】
パラメトリック
受信の成功回数がＳｎであり、受信の失敗回数がＦｎであり、現在時刻がＴｃであり、最後の推定時刻がＴｏである場合、密度は、
【００５０】
【数２】
2011045047.tif 000004
【００５１】
となる。ここで、Ｃ及びｗは、ネットワークによって決まる定数値である。
【００５２】
確率的
アイドル時間の確率がＰＩであり、受信を失敗する確率がＰＦである場合、密度は、
【００５３】
【数３】
2011045047.tif 000005
【００５４】
となる。ここで、ｃ０は、特定の車両が自身のメッセージを送信する確率である。関数Γ（・）は、送信電力、ネットワーク帯域幅、雑音、経路損失、及び信号変調方式に依存する。
【００５５】
実際
密度は、すべてのメッセージを監視することによって求めることもできる。この場合、ＭＡＣレイヤは、近傍車両の実際の個数を返す。
【００５６】
密度が更新されると、輻輳制御ロジックは、
【００５７】
【数４】
2011045047.tif 000006
【００５８】
を満たす送信確率ｃ０＊を求める（６８２）。ここで、μは、送信電力、ネットワーク帯域幅、受信機雑音、及び経路損失に依存する定数である。確率ｃ０＊は、出行メッセージの輻輳制御を実行するのに使用される。確率ｃ０＊は、最適な送信レートに関係する。
【００５９】
出行メッセージに対するオペレーション
輻輳制御レイヤは、アプリケーションレイヤによって生成されたすべての出行メッセージを処理し、情報を抽出して、ローカルネットワーク情報及びノードステータスを更新し、次いで、メッセージをショートメッセージレイヤへ転送する前に、ノードステータス及びローカルネットワーク情報に基づいて出行メッセージを処理する。
【００６０】
オペレーションは、メッセージのキャッシュ、メッセージレートの求値、遅延の導入、及びメッセージの削除を単独で又は組み合わせて含む。従来のアプリケーションが本発明と共に動作できるように、輻輳制御レイヤのオペレーションは、アプリケーションレイヤに対してトランスペアレントとすることができる。
【００６１】
アドミッション制御
ノードのステータスが緊急事態である場合、より低い優先度のメッセージ及び現在のステータスに直接関連していないいくつかの高い優先度のメッセージは、ステータスが正常に戻るまでバッファに記憶される。例えば、ノードは、トラフィック状態及びロケーションに関連した情報を記憶することができる。他のメッセージを遅延させることによって、アラートメッセージのチャネルアクセスの遅延を削減することができる。
【００６２】
冗長性削減
ノードがメッセージを再ブロードキャストする必要があり且つ密度が所定のしきい値よりも大きい場合、オペレーションロジックは、そのメッセージを遅延させるか、又は密度の関数としての或る確率でそのメッセージを削除する。
【００６３】
輻輳制御
ＷＡＶＥ標準規格は、表Ｉに示すように、異なる優先度を有するサービスの４つのアクセス（ＡＣ）を定義する。
【００６４】
【表１】
2011045047.tif 000007
【００６５】
優先度は、対応する媒体アクセスパラメータを有し、例えば、最小コンテンションウィンドウサイズ、最大コンテンションウィンドウサイズ、アービトレーションフレーム間空間番号（ＡＩＦＳＮ）、及び送信機会を有する。
【００６６】
図７は、出行メッセージ７０１を転送するための処理を示す。このプロセスは、情報を抽出してローカルネットワーク情報データベース３５０及びノードステータス３４０を更新し、また、メッセージ属性を抽出する（７２０）。このメッセージの遅延を求める（７３０）。この遅延は、ローカル密度λの非減少関数である。優先度の区別が必要とされる場合、高い優先度を有するメッセージほど、遅延は小さくされる。遅延がメッセージの寿命よりも大きい場合（７３２）、そのメッセージを削除する（７３３）。そうでない場合、メッセージを、バッファ３６０に記憶し、遅延タイマに関連付ける（７４０）。輻輳制御ロジックは、出行メッセージによる影響を受けない独立したプロセスとして、関連付けられるタイマが満了した（７５０）メッセージをショートメッセージレイヤへ転送する（７０２）。
【００６７】
この転送は、メッセージ属性、ノードステータス、ローカルネットワーク情報データベースの情報、計算された最適なメッセージ送信確率ｃ０＊、及びＭＡＣレイヤからの表示信号に基づく。メッセージ送信信号がＭＡＣレイヤから受信された後、表示信号が、ＭＡＣレイヤから入手可能である場合、チャネルが利用可能であることをＭＡＣレイヤが検知した時はいつでも、輻輳制御ロジックは、メッセージをバッファに記憶するか否かを確率ｐで判定する。この確率ｐは、
【００６８】
【数５】
2011045047.tif 000008
【００６９】
である。ここで、ｃｗは、１以上であり、ＭＡＣレイヤのコンテンションウィンドウサイズである。メッセージがバッファから読み出された後、輻輳制御ロジックは、この手順を繰り返す前に、ＭＡＣからの別のメッセージ送信信号を待つ。表示信号が入手可能でない場合、輻輳制御ロジックは、或るレートに従ってメッセージを送信することを示す。このレートはｃ０＊の関数である。輻輳制御ロジックが、メッセージを転送すると判定した場合、メッセージは、バッファから読み出され、下位レイヤへ転送される。メッセージが転送される前に寿命が満了した場合、メッセージは削除される。
【００７０】
ノードは、送信確率ｃ０＊を絶えず求め、この値を使用して、メッセージが送信されるレートを求める。確率ｃ０＊によって、ネットワークにおける送信パケットの個数が十分少なくなることが確実にされ、その結果、緊急事態の場合、異常イベントが検出されたときに高速チャネルアクセスが保証される。
【００７１】
本発明を、好ましい実施の形態の例として説明してきたが、本発明の精神及び範囲内で他のさまざまな適合及び変更を行えることが理解されるべきである。したがって、本発明の真の精神及び範囲内に入るすべての変形及び変更を包含することが、添付の特許請求の範囲の目的である。
【図１】
2011045047.tif 000009
【図２】
2011045047.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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