(57)【要約】  各モバイルノード（１０，１２，１４，１６）が少なくとも一つのブロードキャストチャンネル（１８）を介して少なくとも１個のメッセージ（２４，２６）を送信し、少なくとも１台の近接ノード（１２，１４，１６）によってブロードキャストチャンネル（１８）を介して送信された少なくとも１個の到着メッセージを受信し、ブロードキャストチャンネル（１８）へのアクセスが調整され、帯域分割のある種の公平性が保証され、ネットワーク過負荷が防止された、モバイルノード（１０，１２，１４，１６）同士およびモバイルノード間の、特に、車両同士および車両間の通信システム（１００）と通信方法とを提供するため、メッセージ（２４，２６）の伝送が、ブロードキャストチャンネル（１８）の使用状況に依存して、特に、ブロードキャストチャンネル（１８）の負荷、ブロードキャストチャンネル（１８）上のＳ（信号）／Ｎ（雑音）比、および／または、ブロードキャストチャンネル（１８）を介して受信されたメッセージ（３４，３６）の内容および／またはタイプに依存してスケジューリングされることが提案される。
2008507881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各ノードが、
少なくとも一つのブロードキャストチャンネルを介して少なくとも１個のメッセージを送信する少なくとも１台の送信側ユニットと、
少なくとも１台の近接ノードによって前記ブロードキャストチャンネルを介して送信された少なくとも１個のメッセージを感知する少なくとも１台の受信側ユニットと、
を備え、
モバイルノード同士およびモバイルノード間、特に、車両同士および車両間の通信のための通信システムであって、
前記メッセージの伝送が、前記ブロードキャストチャンネルの使用状況に依存して、特に、
前記ブロードキャストチャンネルの負荷、
前記ブロードキャストチャンネルの信号（Ｓ）／雑音（Ｎ）比、および／または、
前記ブロードキャストチャンネルを介して受信されたメッセージの内容および／またはタイプ
に依存してスケジューリングされることを特徴とする、通信システム。
【請求項２】
少なくとも１台のチャンネル占有検出ユニットによって少なくとも１個のパラメータ、特に、少なくとも１個の帯域幅占有係数（α）、および／または、少なくとも１個の信号（Ｓ）／雑音（Ｎ）比係数（β）が供給され、
各ノードの最大総メッセージレート（Ｒ）を計算し、
前記計算された最大総メッセージレート（Ｒ）の条件下で、最大遅延、遅延分散、および／または、帯域幅保証のようなＱｏＳパラメータ（ＱＰ）で表現されたサービス品質（ＱｏＳ）要件を実現させ、
前記メッセージが少なくとも１台の搬送波感知多重アクセス／衝突回避（ＣＤＭＡ／ＣＡ）装置を介して無事に伝送されたとき、または、前記メッセージの伝送が失敗したならば、少なくとも１台のメッセージ生成ユニットに通知する、
少なくとも１台のスケジューリングユニットによって特徴付けられる、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記メッセージ生成ユニットが、安全上の目的に関連しているようなハローメッセージ（ＨＭ）と、安全上の目的に関連しているような警報メッセージ（ＷＭ）と、一般的な目的に関連しているようなデータメッセージ（ＤＭ）とを生成するために設計され、
利用可能な全帯域幅がアプリケーションレベルから供給されるような情報に基づいてこれらの３タイプのメッセージ（ＨＭ，ＷＭ，ＤＭ）の間で分割されることを特徴とする、請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記近接ノードによって供給された前記メッセージを復号化し、
たとえば、近傍で検出されたノードの台数（Ｎ）に関する情報を少なくとも１台のサービス品質（ＱｏＳ）パラメータ生成／調整ユニットへ供給するためこれらの復号化されたメッセージを処理し、
検出された近接ノードの前記台数（Ｎ）に関する前記情報がある種のレンジ内で異なる識別番号を伴って受信されたハローメッセージ（ＨＭ）の個数を考慮することにより取り出し可能である、
少なくとも１台のメッセージ解析ユニットによって特徴付けられる、請求項１から３のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項５】
前記ＱｏＳパラメータ生成／調整ユニットが、前記メッセージ解析ユニットから受信された情報、および、たとえば、前記ノードの速度を考慮して少なくとも１台のローカル状況解析ユニットから受信された情報に基づいて、上記スケジューリングユニットのための前記ＱｏＳ要件パラメータ（ＱＰ）を計算することを特徴とする、請求項４に記載の通信システム。
【請求項６】
前記受信側ユニットによって正確に感知された前記メッセージを前記メッセージ解析ユニットへ送信する少なくとも１台の外部メッセージ受信機ユニットによって特徴付けられる、請求項４または５記載の通信システム。
【請求項７】
各ノードが、少なくとも一つのブロードキャストチャンネルを介して少なくとも１個のメッセージを送信し、少なくとも１台の近接ノードによって前記ブロードキャストチャンネルを介して送信された少なくとも１個の到着メッセージを受信する、モバイルノード同士およびモバイルノード間、特に、車両同士および車両間の通信の方法であって、
前記メッセージの伝送が、前記ブロードキャストチャンネルの使用状況に依存して、特に、
前記ブロードキャストチャンネルの負荷、
前記ブロードキャストチャンネルの信号（Ｓ）／雑音（Ｎ）比、および／または、
前記ブロードキャストチャンネルを介して受信されたメッセージの内容および／またはタイプ
に依存してスケジューリングされることを特徴とする、通信の方法。
【請求項８】
前記メッセージが、ハローメッセージ（ＨＭ）と、警告メッセージ（ＷＭ）と、データメッセージ（ＤＭ）と呼ばれる３個の異なる種類のメッセージに区別され、
利用可能な総メッセージレートが、外部メッセージから、および、状況解析から取り出された情報に依存したそれぞれの値をもつ３個の異なるサブレートに分割されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ブロードキャストチャンネルにおける少なくとも１個の「帯域幅譲渡」メッセージの明示の場合に調整される帯域幅の譲渡と、前記ノードの間で回復される正常な帯域幅区分とによって特徴付けられる、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
特に、車線変更または車線合流中に衝突を回避するため、および、車両が同じ領域内で異なる方向へ移動するときに、たとえば、覆い隠された、または、陰に隠された物体のような見えない障害物を報告するため、車が協働的に相互作用し、たとえば、警告メッセージ（ＷＭ）を配信する、ワイヤレスアドホックネットワーク、特に、自動車または車対車通信のための請求項１から６の少なくとも１項に記載の少なくとも一つの通信システム、および／または、請求項７から９の少なくとも一項に記載の方法の使用。
【請求項１１】
ノードが、
少なくとも一つのブロードキャストチャンネルを介して少なくとも１個のメッセージを送信する少なくとも１台の送信側ユニットと、
少なくとも１台の近接ノードによって前記ブロードキャストチャンネルを介して送信された少なくとも１個のメッセージを感知する少なくとも１台の受信側ユニットと、
を備える、通信システムのモバイルノードであって、
前記メッセージの伝送が、前記ブロードキャストチャンネルの使用状況に依存して、特に、
前記ブロードキャストチャンネルの負荷、
前記ブロードキャストチャンネルの信号（Ｓ）／雑音（Ｎ）比、および／または、
前記ブロードキャストチャンネルを介して受信されたメッセージの内容および／またはタイプ
に依存してスケジューリングされることを特徴とするモバイルノード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一般に、本発明は、一般にすべてのワイヤレスネットワークにおける最優先課題であり、システム信頼性が最重要特性である自動車または車対車通信において特に重要である、アドホックワイヤレスネットワークの媒体アクセス制御（ＭＡＣ）の問題に関係する。
【０００２】
特に、本発明は、各モバイルノードが、
少なくとも一つのブロードキャストチャンネルを介して少なくとも１個のメッセージを送信し、
少なくとも１台の近接ノードによってブロードキャストチャンネルを介して送信された少なくとも１個の到着メッセージを受信する、
モバイルノード同士およびモバイルノード間、特に、車両間の通信システムおよび通信方法に関係する。
【背景技術】
【０００３】
車対車通信システムの最重要特性の一つは、完全に分散化されなければならないあらゆる条件における完全な信頼性と操作性である。実際には、ノードの台数とノードの移動性は非常に広い間隔の範囲内で変化し得る。集中コントローラ無しで、ネットワークの安定性を維持することは、
各ノードが、必要とされる性能を保証しつつ、高い信頼性で動作しなければならないこと、および、
利用されるすべてのアルゴリズムが完全分散型で機能すること
を意味する。
【０００４】
通常、道路環境では、多数の車が相互に接近するときに危険な状況が起こり、同時に、この状況は、パケット衝突のために、伝送チャンネルが簡単に過負荷状態になり、ますます使いものにならなくなる状況でもある。実際には、チャンネル過負荷の最重要問題は、ネットワークのスループットが容認できない低レベルまで低下する可能性があることである。
【０００５】
このような状況が起こるならば、ネットワークがもはや重要な情報の交換をサポートできなくなり、その上、ネットワークが不確定の時間に亘って輻輳する危険性がある。
【０００６】
最も広範に普及しているワイヤレスネットワーク規格の一つであるＩＥＥＥ  ８０２．１１ＷＬＡＮ規格は、パケット衝突を防止するため、すべてのノードが伝送中の媒体を感知し、媒体が空いていることを感知した時点からランダム時間を待機した後に伝送チャンネルにアクセスすることを試みる、搬送波感知多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）と呼ばれるメカニズムを提案する。このＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムは、ネットワーク負荷が過度ではないときには十分に機能するが、過負荷条件では、主にいわゆる隠れノード問題のため、スループットは容認できないレベルまで低下する。
【０００７】
多数の解決策がこの隠れノード問題に取り組むため提案されている。たとえば、従来技術文献米国特許第２００３／０１０９２６Ａ１号は、チャネル条件に依存して伝送レートを適合させるシステムを提案する。従来技術文献米国特許第２００３／００７８００６Ａ１号では、適応変調および符号化が導入され、一方、従来技術文献欧州特許第１３２６４３６Ａ１号では、電力制御メカニズムが符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）ネットワークの性能を高めるため使用される。
【０００８】
よく知られているアプローチは、各ノードによって送信されるメッセージの個数を減少させることである。この種の解決策は、従来技術文献国際公開第０３／０４１３４５Ａ１号に提案されているが、この提案は、前に伝送されたメッセージの配信成功に依存して伝送されるパケットの個数を変化させる。同様に、従来技術文献国際公開第０３／０１５３５５Ａ２号には、パケット損失に基づくフィードバックに依存して伝送されるパケットの個数を減少させることが提案されている。特に、この考え方は、システムが輻輳することになるチャンネルを感知するならば、送信されるメッセージの個数を減少させることであり、ここで、輻輳は失われたパケットの個数に基づいて測定される。
【０００９】
この種のアプローチは、車対車通信システムのような、ブロードキャストされたメッセージに主として基づくシステムの性能を向上させるために使用され得ない。ブロードキャストされたメッセージについて、配信成功は測定され得ないので、チャンネル品質を測定するために他の手段を使用することが重要になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の不利点および欠点から始めて、上記の従来技術を考慮して、本発明の目的は、ブロードキャストチャンネルへのアクセスが調整され、帯域分割のある程度の公平性が保証され、ネットワーク過負荷が防止される、通信システムと通信方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の目的は、請求項１の構成要件を備える通信システムと、請求項７の構成要件を備える方法とにより実現される。本発明の有利な実施形態および都合のよい改良はそれぞれの従属請求項に開示されている。
【００１２】
したがって、本発明は、主として、メッセージハンドリングおよびノードレートメッセージング制御のための伝送チャンネル（またはブロードキャストチャンネル）測定の考え方と、特に、従来技術に記載されているようなアプローチとは全く異なって、物理レイヤより上の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）拡張およびアプリケーションレベルで現在の通信システム（またはコネクティビティシステム）を最適化する考え方に基づいている。
【００１３】
本発明によれば、信号（Ｓ）／雑音（Ｎ）比および／またはブロードキャストチャンネル（または伝送チャンネル）の負荷条件のような、異なるソースから供給された関連情報に依存して、各ノードがメッセージの生成を許可されるレートを継続的に調整するメカニズムが提案される。
【００１４】
したがって、導入されるメカニズムは、単に輻輳防止メカニズムではなく、むしろ、ＩＥＥＥ８０２．１１への拡張として利用可能帯域幅を公平に分割する方式である。これは、あらゆる車が周期的な警報「ハロー」メッセージを送信するために保証されたアクセス権を必要とする車対車通信のため特に重要である。提案されたメカニズムはとにかくシステムの輻輳をさらに防止する。
【００１５】
上記の従来技術と比べて、本発明の主要な相違点は、チャンネルの信号（Ｓ）／雑音（Ｎ）比と負荷条件を直接的に感知することにより、（ノード毎に）使用可能な帯域幅に制限を加えるメッセージレートを調整するために必要とされる情報が取り出されることである。さらに、受信されるメッセージのタイプが解析され、特に、受信された「ハロー」メッセージを用いて、近接車の台数が計算される。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によれば、外部警告メッセージから受信されたその他の関連情報が含まれる。より具体的には、各ノードで許容された帯域幅の使用の際に、使用されるメッセージの３基本タイプに対する３個のサブレートの区分化が提案される。
【００１７】
その上、本通信システムをよりフレキシブルにするため、必要な場合に１台のノードが他のノードに帯域幅を譲ることを要求することを可能にするメカニズムの実施が示唆されている。この概念は、Ｂａｎｇｎａｎ  Ｘｕ，  「Ｓｅｌｆ−ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｂｒｏａｄｂａｎｄ  ｍｕｌｔｉｈｏｐ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ  ｗｉｔｈ  ＱｏＳ  ｇｕａｒａｎｔｅｅ」，  Ａａｃｈｅｎｅｒ  Ｂｅｉｔｒａｇｅ  ｚｕｒ  Ｍｏｂｉｌ−ｕｎｄ  Ｔｅｌｅｋｏｍｍｕｎｉｋａｔｉｏｎ，  Ｂａｎｄ  ３２，  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２００２に既に提案され、従来技術と対比して、より多くの帯域幅を求める各要求の後に、ネットワークの正常な機能性を徐々に回復するメカニズムにより構成された重要な改良が紹介されている。
【００１８】
本発明は、特に、
車線変更または車線合流中に衝突を回避するため、および、
車両が同じ領域内で異なる方向へ移動するときに、たとえば、覆い隠された、または、陰に隠された物体のような見えない障害物を報告するため、
車が協働的に相互作用し、たとえば、警告メッセージを配信する、ワイヤレスアドホックネットワークのための、特に、自動車または車対車通信のための、上記されたような通信システムの使用と上記されたような方法の使用とに最終的に関係する。
【００１９】
このような典型的なアプリケーションでは、本発明は、ワイヤレス自己組織型ネットワークが、たとえ、悪いトラフィック条件であっても、その正確な機能性を維持することを可能にする、一般的な規則を提供することが意図されている。そのため、本発明は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）を拡張し、アプリケーションレイヤに影響を与えるプロトコルの基本部分として実施されるべきである。
【００２０】
本発明によれば、利用可能な帯域幅はより良く活用され、実際に、あるレンジ内に僅かな台数の車しかないならば、あらゆる車は、より多くのデータを送信し、厳密には安全性に関係しない情報を交換することが許可される。これに対して、多数の車が動き回っているならば、システムは、あらゆるノードがあるレートで自分の位置を指定でき、状況に応じて、警告メッセージを送信する能力をもつことを保証し、
全体として、本発明は、車対車通信のためのワイヤレスアドホックネットワークにおける媒体アクセス制御の問題の一つを解決する。完全分散型組織の状態にするという考え方であるため、媒体へのアクセスを調整し、ノード間で適切な方式で利用可能な帯域幅を区分化し、チャンネルの有害な過負荷を防止することができる集中コントローラはない。
【００２１】
本発明は、各ノードが、僅かな台数のノードが送信し、したがって、大量のデータを交換することが許可される状況から、多数のノードが送信することを要求し、よって、最も関連した情報だけを送信することが許可される状況まで、あらゆる状況でネットワーク性能を向上させるために追従するアルゴリズムの形式である規則を与える。この場合、本発明によるメカニズムの重要性は明白になる。
【００２２】
本発明によるメカニズムは、ブロードキャストチャンネルまたは伝送チャンネルへのアクセスを調整し、帯域分割においてある程度の量を保証し、特に、高トラフィック負荷状況においてネットワーク過負荷を防止する。
【００２３】
既に記載したように、本発明の教示を有利に具現化し、ならびに、改良する複数のオプションが存在する。この目的のため、請求項１および請求項７に従属する請求項が参照され、本発明のさらなる改良、特長および利点は、単なる例として、好ましい実施形態（図１〜図５を参照）と添付図面を参照して、以下で説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
同じ参照番号が図１〜図５における対応する部分に使用される。
【００２５】
以下では、本発明によるノード相互通信システム１００、すなわち、車対車通信システム１００の配置の一実施例が図１に示されている。
【００２６】
車のグループ、すなわち、
対象車（＝基準ノード１０）、
近接車（＝第１のノード１２）、
グループの中央領域にある数台の車（＝第２のノード１４）、および、
グループの境界領域にある数台の車（＝第３のノード１６）は、
ワイヤレスアドホックネットワークを用いて通信中である。
【００２７】
図２に示されているように、各車１０、１２、１４、１６は、
アンテナ２２を含み、ブロードキャストチャンネルまたは伝送チャンネル１８を介してメッセージ２４、２６を送信する送信側ユニット２０と、
アンテナ３２を含み、ブロードキャストチャンネルまたは伝送チャンネル１８を介して近接車１２、１４、１６によって送信されたメッセージ３４、３６を感知する受信側ユニット３０と、
を伴う通信システムアーキテクチャを備える。
【００２８】
通信システム１００のアーキテクチャの主な考え方は、
信号（Ｓ）／雑音（Ｎ）比と、
ブロードキャストチャンネル１８の負荷と、
受信されたメッセージ３４、３６の内容および／またはタイプと、
を調べることによりブロードキャストチャンネル１８の使用状況に関する情報を取得し、
メッセージ２４、２６の伝送の予定を立てるため、この情報を考慮に入れることである。
【００２９】
共用媒体を仮定すると、目的はその媒体へのアクセスを調整することである。単に媒体を感知し、媒体が利用可能であるときにメッセージを送信する代わりに（搬送波感知多重アクセス／衝突回避（ＣＤＭＡ／ＣＡ））、本発明の特長は、メッセージの生成レートを調整することである。
【００３０】
このことが必要とされるのは、あらゆるノードがチャンネル１８の過負荷を回避するために守るべきある種の規則が必要とされる完全分散型システムであるためである。実際に、このような通信システム１００では、各車（＝各ノード１０、１２、１４、１６）は、ネットワークの安定性および性能を保護するため積極的に酸化することにより、グループ全体の利益のため協働しなければならない。
【００３１】
図２に示されたようなシステムアーキテクチャによれば、プロセスは媒体を走査する車１０から始まり、チャンネル占有検出ユニット４０は、ブロードキャストまたは伝送チャンネル１８を感知し、帯域幅占有係数αを取得する。
【００３２】
この帯域幅占有係数αは、システムの帯域幅全体に対して、訂正され復号化されたメッセージによって占有される帯域幅の割合を表現し、その上、チャンネル占有の最近の履歴を取り扱うさらなる係数も使用される。
【００３３】
チャンネル占有検出器４０は、信号（Ｓ）／雑音（Ｎ）比（利用可能な帯域幅）によって表現された、使用されるチャンネル１８の一般的な質を示す別の係数βをさらに提供する。この信号（Ｓ）／雑音（Ｎ）比は、Ｔｅｒｏ  Ｏｊａｎｐｅｒａ，  「Ｏｖｅｒｖｉｅｗ  ｏｆ  ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ／ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ＤＳ−ＣＤＭＡ」，  ＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，  Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  １７−１９，１９９７に引用されているように、様々の方法によって検出される。
【００３４】
パラメータαおよびβは、各ノード１０、１２、１４、１６がそのチャンネル条件において越えてはならない最高総メッセージレートを計算し得るスケジューリングユニット５０に供給される。
【００３５】
スケジューリングユニット５０の機能は、最大遅延、遅延分散、および、帯域幅保証のようなＱｏＳ要件パラメータＱＰに表されたサービス品質（Ｑｏｓ）要件を実現させることである。スケジューラ５０は、計算された総最高メッセージレートの条件下でこの機能を実行しなければならない。
【００３６】
スケジューラ５０は、各メッセージをキューに一時的に格納し、メッセージが搬送波感知多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）装置４２によって伝送に成功したとき、または、伝送に失敗したならば、メッセージ生成ユニット６０へ通知する。スケジューリングユニット５０の具現化は、たとえば、重み付きラウンドロビンであり、または、その他の種類の重み付き均等キューイングの近似でもよい。
【００３７】
３種類のメッセージ：ハローメッセージＨＭ、警告メッセージＷＭおよびデータメッセージＤＭがメッセージ生成ユニット６０によって生成される。ハローメッセージＨＭおよび警告メッセージＷＭは、安全上の目的に関連し、一方、データメッセージＤＭはより一般的な目的のため使用される。
【００３８】
対象ノード１０の利用可能な全帯域幅は、３種類のメッセージの間で分割されるべきである。全帯域幅のこのような区分けは、アプリケーションレベルから供給され得るより詳細な情報を必要とする。実際に、メッセージ解析ユニット７０は、近接車１２、１４、１６によって供給された情報すべてを復号化し、たとえば、近傍において検出された車の台数に関する情報をサービス品質（ＱｏＳ）パラメータ生成／調整ユニット６２へ供給するため、その情報すべてを処理する。
【００３９】
近接車１２、１４、１６の台数Ｎに関する情報は、異なる識別番号を伴って受信され、近接車があるレンジ内、たとえば、４００メートルのレンジ内に入っていることを指定する位置フィールドを有する、ハローメッセージＨＭの個数を考慮することによって取り出される。
【００４０】
他のノードによって送信されたメッセージのタイプに関する情報は、メッセージを復号化し、メッセージタイプに関連したフィールドを読むことによって理解される。このようにして、通信システム１００は、チャンネル１８における更新されたトラフィックタイプの概要を持ち続けることができる。
【００４１】
ＱｏＳパラメータジェネレータ／レギュレータ６２は、メッセージアナライザ７０およびローカル状況解析ユニット７２から受信した情報に基づいて、スケジューリングユニット５０のためのＱｏＳ要件パラメータＱＰを計算する。このローカル状況アナライザ７２は、たとえば、車１０の速度を考慮に入れることが可能であり、比較的高速（他の車１２、１４、１６より高速）であるならば、比較的低速の場合より多数のハローメッセージＨＭを持つほうがよいであろう。
【００４２】
図２において、メッセージジェネレータ６０は、ローカルセンサから来る情報Ｌに基づいて、または、受信されたメッセージ３４、３６からの情報に基づいて、新しいメッセージＨＭ、ＷＭ、ＤＭを生成するブロックである。このメッセージジェネレータ６０は、生成されたメッセージをタイプによって区別された３個のキューイングリスト５２に挿入する。
【００４３】
次に、スケジューラ５０は、転送するためＣＳＭＡ／ＣＡ装置４２へ送られるべき次のメッセージ（ＤＡＴＡ：メッセージ）を取り出すべきキューイングリスト５２を選択するタスクを有する。選択は、計算された、区分された帯域幅を守るため（または、少なくとも越えないように）行われる。
【００４４】
利用可能な全帯域幅および区分された帯域幅は、周期的に再計算されるべきであり、ここで、周期はシミュレーションを用いて見つけ出されるべきであり、特定の状況に適合させることも可能である。
【００４５】
以下では、全帯域幅の計算の実施例が記載される。
【００４６】
最初に、適当な総メッセージレートが計算される必要がある。この総メッセージレートは、
ブロードキャストまたは伝送チャンネル１８の信号対雑音比（＝Ｓ／Ｎ比）と、
伝送の時点でのブロードキャストまたは伝送チャンネル１８の占有のレベルと、
に基づくことが必要である。
【００４７】
総メッセージレートは、異なる状況において、チャンネル１８の過負荷を回避するために、各ノード１０、１２、１４、１６が送信できるパケット（またはバイト）の最大レートを指定する。この計算は、以下の式のうちの一つに類似した式を用いて行われる。
【数１】
2008507881.tif 000003
または
【数２】
2008507881.tif 000004
ここで、項α（Ｃ−Ｃｓｔｄ）は、より良く機能する解を表現するならば、項α’（Ｃ／Ｃｓｔｄ）で置換してもよい。
【００４８】
これに関連して、
Ｒは一般に送信され得るメッセージのレートを指定し、
Ｒｓｔｄは標準的な状況について計算された標準レートであり、
α、βは適応係数であり、
［Ｓ／Ｎ］ｄＢはチャンネル１８の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）であり、
Ｃはチャンネル１８の占有のレベルであり、
［Ｓ／Ｎ］ｄＢ（ｓｔｄ）、Ｃｓｔｄは標準的な状況を参照する。
【００４９】
信号対雑音比［Ｓ／Ｎ］ｄＢが高くなると、より高い帯域幅が利用可能であり、より多くのメッセージが送信されるので、項β・（［Ｓ／Ｎ］ｄＢ−［Ｓ／Ｎ］ｄＢ（ｓｔｄ））が加算され、ブロードキャストまたは伝送チャンネル１８が高度に占有されるならば、利用可能な帯域幅が低下し、ブロードキャスト又伝送チャンネル１８の過負荷を回避するためにメッセージの個数が少数に維持されるので、項α（Ｃ−Ｃｓｔｄ）が減算される。
【００５０】
この計算は、各車１０、１２、１４、１６が越えてはならないメッセージの最大レートを与える。これに対して、この利用可能なレートは、車対車通信のシナリオに最も適合する分割に従って、ハローメッセージＨＭと、警告メッセージＷＭと、データメッセージＤＭとの間で区分されるべきである。
【００５１】
全帯域幅の区分に関して、上位レイヤでは、サービス品質（ＱｏＳ）パラメータ生成／調整ユニット６２によって、利用可能なレートがどのように区分されるべきであるかが決定されるべきである。ＱｏＳパラメータジェネレータ／レギュレータ６２は、サービス品質（ＱｏＳ）パラメータをスケジューラ５０に供給する。実際には、この選択は、
近傍で検出された車１２、１４、１６の台数、
既に伝送されたトラフィックのタイプ、および、
その他の関連ローカル情報Ｌ（センスデータ）
などのより詳細なパラメータＤＰについての知識を含意する。
【００５２】
たとえば、ハローメッセージＨＭは、最初、利用可能な総レートの３０パーセントを使って送信される。より多数の車が近傍で感知されるならば、ハローメッセージＨＭで利用可能な情報は、より一層最新でなければならない。ハローメッセージＨＭのメッセージレートは、したがって、たとえば、５０パーセントまで増加させられる。
【００５３】
通信システム１００は、メッセージのタイプ毎に一つずつの３個の異なるキューイングリスト５２を使用して実施される。スケジューリングユニット５０は、あらゆるタイプのメッセージが送信されるべきレートに基づいて、次のメッセージが転送されるキューイングリスト５２を選択する。
【００５４】
これに関連して、３タイプの間の総メッセージレートの区分の計算は、チャンネル占有検出器４０から受信されたパラメータα、βと、ＱｏＳパラメータ生成／調整ユニット６２から受信された他のパラメータとに基づいて、スケジューラ５０によって行われる。
【００５５】
しかし、このようにして、警告メッセージＷＭを送信するため残される利用可能な帯域幅は少なくなり、このことは、多数の車１０、１２、１４、１６が近くにあるときにより一層危険であるが、その理由は、ブロードキャスト又伝送チャンネル１８はより重く負荷が加わり、利用可能な帯域幅が非常に狭くなり、関連情報の送信を阻止するからである。この理由のため、警告メッセージＷＭを優先するメカニズムもまた必要とされる。
【００５６】
実際には、非常に危険な状況では、ハローメッセージＨＭの代わりに、警告メッセージＷＭを送信する方が優れている。この場合、警告メッセージＷＭのメッセージレートは、ハローメッセージＨＭを犠牲にして増加させられるべきである。
【００５７】
通信システム１００は次のように機能する。最初に、ハローメッセージＨＭのレートに、近接車の台数Ｎと、車の速度Ｓと、許容総レートＲの関数として、最適値ＲＨ  ｏｐｔおよび安全最小値ＲＨ  ｍｉｎ：ＲＨ  ｏｐｔ＝ｆ１（Ｎ，Ｓ，Ｒ）；ＲＨ  ｍｉｎ＝ｆ２（Ｎ，Ｓ，Ｒ）が存在することを仮定する。
【００５８】
次に、許容された警告メッセージＷＭのレートＲＷは、ローカル情報Ｌと、総レートＲと、ハローメッセージの最適レートＲＨ  ｏｐｔとの関数：ＲＷ＝ｆ３（Ｌ，Ｒ，ＲＨ  ｏｐｔ）であると仮定される。ローカル情報Ｌを考慮するとき、考え方は、このローカル情報Ｌを分類し、関数ｆ３に挿入され得るパラメータに変換することである。
【００５９】
続いて、残りのレートＲＤが一般的なデータメッセージＤＭを伝送するため使用される：ＲＤ＝Ｒ−ＲＨ  ｏｐｔ−ＲＷ
これは通信システム１００の正常機能であろう。しかし、上記のように、緊急状況では、たとえ、警告のため利用可能なレートＲＷが十分でないとしても、ある種の警告メッセージＷＭ（←→図２における参照数字ＷＦ）が転送されるべきであることが起こり得る。
【００６０】
この場合、ハローメッセージＨＭのレートは、ＲＷが利用可能なレートＲの大部分を占有できるように、最小値ＲＨ  ｍｉｎまで減少させられる。通信システム１００は、その後、危険な状況が終わると直ぐに正常状況に戻り、ハローメッセージレートはその最適値ＲＨ  ｏｐｔに戻る。
【００６１】
しかし、チャンネル１８が重く負荷を加えられているならば、警告のため利用可能なレートＲＷは、たとえば、非常に低い全帯域幅Ｒに起因して、依然として低すぎるので必要な警告を送信できない。
【００６２】
この場合、外部メッセージ受信機ユニット５４は、媒体を走査し、正確に受信されたメッセージ３４、３６すべてをメッセージアナライザ７０へ送信する。メッセージアナライザ７０は、その他のノード１２、１４、１６によって送信されたメッセージ３４、３６のタイプを認識する。
【００６３】
メッセージアナライザ７０が、一般的なデータ（実際には、一般的なデータに加えて優先度の低い警告を妨害すると考えられることもある）が送信中であることを見つけるならば、メッセージアナライザ７０は、「帯域幅譲渡」メッセージをブロードキャストし、他のノード１２、１４、１６に一般的なデータメッセージDMの送信を減少させるように求めることが可能である。
【００６４】
このようにして、ブロードキャスト又伝送チャンネル１８の全体的な占有は減少し、ノード１０は、その最優先警告を送信する能力を回復する。類似したものが、利用可能ビットレート（ＡＢＲ）リアル・チャンネル・コネクション割込プロシージャ（Ｂａｎｇｎａｎ  Ｘｕ，  “Ｓｅｌｆ−ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｂｒｏａｄｂａｎｄ  ｍｕｌｔｉｈｏｐ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ  ｗｉｔｈ  ＱｏＳ  ｇｕａｒａｎｔｅｅ”，  Ａａｃｈｅｎｅｒ  Ｂｅｉｔｒａｇｅ  ｚｕｒ  Ｍｏｂｉｌ−  ｕｎｄ  Ｔｅｌｅｋｏｍｍｕｎｉｋａｔｉｏｎ，  Ｂａｎｄ  ３２，  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２００２を参照のこと）と呼ばれるワイヤレスチャンネル志向アドホック・マルチホップ・ブロードバンド（ＷＣＨＡＭＢ）プロトコルにおいて既に実施されている。しかし、この従来技術論文において、どのようにシステムがその正常の動きに戻り得るかについて指定されていない。
【００６５】
その結果として、ノード間で正確な帯域分割を再確立することを徐々に試行するアルゴリズムが提案される。図３は、この帯域幅レストレーションのメカニズムのグラフ式説明を与える。
【００６６】
前の値、データメッセージＤＭを送信することが許容される最大レート、ノードがデータメッセージＤＭを送信している実際の値、および、何らかの「帯域幅譲渡」メッセージの存在を考慮しながら、全帯域幅Ｒを継続的に更新することが狙いである。したがって、「帯域幅譲渡」メッセージが受信されるたびに、通信システム１００はその伝送レートＲを減少させ、これによって、パラメータδによって定められたパーセンテージずつ、現在のデータメッセージレートＲＤａｃｔを減少させる。
【００６７】
この後、通信システム１００は、パラメータεによって定められた幅で、そのデータメッセージレートを徐々に増加させることにより、その正常な挙動を取り戻すことを試行する。
【００６８】
これは、図３においても参照される次式：
Ｒｉ＋１＝Ｒｉ＋ε・（ＲＤ−ＲＤａｃｔ）−δ・ＲＤａｃｔ
において統合される。
【００６９】
ここでは、離散時間系が考慮され、Ｒｉは時点ｔでの総メッセージレートであり、Ｒｉ＋１は時点ｔ＋１における総メッセージレートである。δは、「帯域幅譲渡！」メッセージの受信に起因して、（現在のデータメッセージレートＲＤａｃｔと相対的に）ノードが譲渡する予定である帯域幅の量を指定するパラメータである。
【００７０】
ＲＤａｃｔは、データメッセージＤＭのレートの現在値を指定し、時点ｔにおける総メッセージレートＲｉがハローメッセージＨＭのレートについての最小値ＲＨ  ｍｉｎより小さい値、または、許容された総レートＲより大きい値を取り得ることを回避するために使用される。
【００７１】
ＲＤは、ノードが一般的なデータメッセージＤＭを送信することを許可されるレートを指定する。
【００７２】
パラメータεは、ノードにその正常転送レートを回復させる総レートにおける段階的な増加を表現する。パラメータδおよびεは、チャンネル占有およびその他の関連情報に基づいて、適応的に計算され変更され、パラメータδおよびεのそれぞれの値は０と１の間のレンジに収まる。
【００７３】
急激な推移を生ずる、僅かに異なる式：
Ｒｉ＋１＝Ｒｉ＋ε・（Ｒ−ＲＨ  ｍｉｎ）−δ・（Ｒ−ＲＨ  ｍｉｎ）
＝Ｒｉ＋（ε−δ）・（Ｒ−ＲＨ  ｍｉｎ）
を適用してもよい。
【００７４】
後者の場合、パラメータεは、時点ｔにおける総メッセージレートＲｉが許容された総レートＲに接近するときに０へ向かう傾向を有する必要があり、一方、パラメータδは、時点ｔにおける総メッセージレートＲｉがハローメッセージＨＭのレートの最小値ＲＨ  ｍｉｎに接近するときに０へ向かう傾向を有する必要がある、というさらなる条件が適用されるべきである。
【００７５】
本発明の開示は、一般に、自動車または車対車通信の分野に関係し、特に、たとえば、交通信号に関して、無事故走行を目的とした、自動車または車対車通信の分野に関係する。よって、本発明は、センサを装備した車１０、１２、１４、１６が衝突を回避するため協働的に相互作用する、赤外線（ＩＲ）および無線周波数（ＲＦ）ベースの車対車通信のため適切である。本発明によれば、コネクティビティシステム１００は、車の協働的な相互作用と、特に、警告メッセージＷＭの配信のため使用され、特に、車両が同じ領域内を異なる方向に移動しているとき、
車線変更または車線合流中（図１を参照せよ）の衝突を回避するため、
使用されている車線上の事故（図４Ａを参照せよ）を報告するため、および、
「見えない」障害物を報告するため、たとえば、覆い隠された、または、陰に隠された物体（図４Ｂを参照せよ）と通信（？）するため使用される。
【００７６】
図１、図４Ａおよび図４Ｂに示されているような車対車通信のアプリケーション以外に、車対車通信は、消防車などのため空いた状態に保たれるべき交差点に車が進入するとき（図５を参照せよ）に衝突を回避するために同様に重大であると考えられる。
【００７７】
全体として、本発明は、媒体から直接的に感知される伝送チャンネル１８の品質および使用状況に関する情報に依存して、アドホックワイヤレスネットワークを構成するノード１０、１２、１４、１６によって送信されるメッセージ２４、２６のレートを調整するため設計されている。このことは、承認メカニズムを全く用いないブロードキャスティングのため、搬送波感知多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）アクセスを使用するシステムに本質的である。
【００７８】
メッセージは、「ハローメッセージ」、「警告メッセージ」、および、「データメッセージ」に区別され、全利用可能レートは、それぞれの値が外部メッセージおよび解析ブロック７０、７２から取り出された情報に依存する３個の異なるサブレートに分割される。
【００７９】
最後に、「帯域幅譲渡」メッセージがチャンネル１８において明らかにされた場合に、帯域幅の譲渡を調整する能力をもつアルゴリズムが提案され、同じアルゴリズムは、ノード１０、１２、１４、１６の間で正常な帯域幅区分を自動的に回復する傾向がある。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の方法にしたがって操作される本発明による通信システムの一実施形態の概略図である。
【図２】図１の通信システムのシステムアーキテクチャをより詳細に示す概略図である。
【図３】帯域幅レストレーション（すなわち、縦軸上の帯域幅Ｒの開放と再占有）のメカニズムのタイミングチャート（→横軸に時間ｔ）の概略図である。
【図４Ａ】前方事故の場合における本発明によるノード相互（＝車両相互）アドホック通信のアプリケーションの一実施例の概略図である。
【図４Ｂ】見えない障害物の場合における本発明によるノード相互（＝車両相互）アドホック通信のアプリケーションのさらなる実施例の概略図である。
【図５】十字路または交差点の場合における本発明によるノード相互（＝車両相互）アドホック通信のアプリケーションのさらなる実施例の斜視図である。
【符号の説明】
【００８１】
１００    通信システムまたはノード間通信のための配置
１０      基準ノード、特に第１の車両
１２      第１の近接ノード、特に第１の近接車両
１４      第２の近接ノード、特に中央領域内のノード
１６      第３の近接ノード、特に境界領域内のノード
１８      ブロードキャストチャンネルまたは伝送チャンネル
２０      送信側ユニットまたは送信機ユニット
２４      送信側ユニットまたは送信機ユニット２０によってブロードキャストチャンネル１８へ送信された第１のメッセージ
２６      送信側ユニットまたは送信機ユニット２０によってブロードキャストチャンネル１８へ送信された第２のメッセージ
３０      受信側ユニットまたは受信機ユニット
３２      受信側ユニットまたは受信機ユニット３０のアンテナ
３４      ブロードキャストチャンネル１８から到着する第１のメッセージ
３６      ブロードキャストチャンネル１８から到着する第２のメッセージ
４０      チャンネル占有検出ユニット
４２      搬送波感知多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）装置
５０      スケジューリングユニット
５２      キューイングリスト
５４      外部メッセージ受信機ユニット
６０      メッセージ生成ユニット
６２      サービス品質（ＱｏＳ）パラメータ生成／調整ユニット
７０      メッセージ解析ユニット
７２      状況解析ユニット
α        帯域幅占有計数
β        信号／雑音（Ｓ／Ｎ）比係数
ＤＭ      データメッセージ、特に補助データメッセージ
ＤＰ      近接ノード１２、１４、１６の台数Ｎおよび／またはトラフィックのタイプのような詳細パラメータ
δ        （現在のデータメッセージレートＲＤａｃｔに関連して）ノードが譲渡する帯域幅の量を指定するパラメータ
ε        総レートの段階的な増加を表現するパラメータ
ＨＭ      ハローメッセージ（ＤＡＴＡ）
Ｌ        ローカル情報
ＭＤ      表示されるべきメッセージ
Ｎ        近接ノード１２、１４、１６の台数
ＱＰ      サービス品質（ＱｏＳ）パラメータ、特にＱｏＳ要件パラメータ
Ｒ        最大総メッセージレート
ＲＤ      残りのメッセージレート
ＲＤａｃｔ  現在のデータメッセージレート
ＲＨ  ｍｉｎ  ハローメッセージレートの最小値
ＲＨ  ｏｐｔ  ハローメッセージレートの最適値
Ｒｉ      時点ｔでの総メッセージレート
ＲＷ      許容された警告メッセージのレート
Ｓ        車１０、１２、１４、１６の速度
ｔ        時間
ＷＦ      転送されるべき警告メッセージＷＭ
ＷＭ      警告メッセージ（ＤＡＴＡ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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