(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行中の車両の車載機と光信号による無線通信を行う光ビーコンであって、
高低２種類の伝送速度での光電気変換が可能な光受信部と、
所定の伝送速度での電気光変換が可能な光送信部と、
前記光受信部が受信した低速フレームに含まれる車両ＩＤを、前記光送信部が送信する下りフレームに格納する格納処理を実行する通信制御部と、を備えており、
前記通信制御部は、前記低速フレームの送信元の前記車載機の種別に応じて前記格納処理を実行するタイミングを切り替え可能であり、
前記通信制御部は、下記に定義する第１タイミングを下記に定義する第２タイミングよりも遅らせることが可能となるように構成されている記載の光ビーコン。
第１タイミング：高速アップリンク送信に対応する車載機の車両ＩＤを、下りフレームに格納する格納処理を実行するタイミング
第２タイミング：高速アップリンク送信に非対応の車載機の車両ＩＤを、下りフレームに格納する格納処理を実行するタイミング
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行中の車両の車載機と光信号による無線通信を行う光ビーコンに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ビーコンと車載機が無線で光通信を行う路車間通信システムにおいて、高速アップリンク受信に対応する光ビーコン（以下、「新光ビーコン」ともいう。）と、高速アップリンク送信に対応する車載機（以下、「新車載機」ともいう。）を新たに導入することが検討されている（例えば、特許文献１参照）。
新光ビーコン及び新車載機を新たに導入するには、低速フレームを用いてアップリンク通信を行う従来機器との上位互換性を確保する必要がある。
【０００３】
具体的には、新光ビーコンは、低速アップリンク送信のみを行う車載機（以下、「旧車載機」という。）と通信可能であり、新車載機は、低速アップリンク受信のみを行う光ビーコン（以下、「旧光ビーコン」ともいう。）と通信可能である必要がある。
そこで、特許文献１では、車両の識別情報（以下、「車両ＩＤ」という。）を格納した低速フレームを高速フレームの前に送信し、高速アップリンク通信に対応する新型機器の場合でも、低速フレームによる通信を最初に行う通信手順が提案されている。
【０００４】
新車載機が低速フレームの後に高速フレームを送信する場合には、車両の走行速度によっては、低速フレームを受信可能であるが高速フレームを受信不能な領域（特許文献１の図１１の「不感領域」）において、新車載機が高速フレームを送信することがある。
かかる不感領域において高速フレームが送信されると、新光ビーコンが高速フレームを受信できなくなり、高速フレームの再送を許さない通信規格の場合は、新光ビーコンが高速フレームを取得できる可能性がなくなる。
【０００５】
そこで、特許文献１では、低速フレームを受信可能なエリアの上流端（以下、「第１アップリンク上流端」という。）よりも上流側又は実質的に同じ位置となるように、高速フレームを受信可能なエリアの上流端（以下、「第２アップリンク上流端」という。）の位置を設定すること（以下、「アップリンク位置設定」という。）が提案されている。
これにより、新光ビーコンに上記の不感領域が発生しなくなり、低速フレームの後に送信される高速フレームを新光ビーコンが適切に受信できるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５３００１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の新光ビーコンにおいて、ダウンリンク領域が、第２アップリンク上流端よりも上流側に広がる部分（以下、「ダウンリンク上流部」という。）まで設定されている場合がある。
新車載機が上記のダウンリンク上流部の内部に進入すると、新車載機は下りフレームの受信を契機として、自車両の車両ＩＤを含む低速フレームの送信を開始する。
【０００８】
一方、アップリンク領域は、ビットエラーレートが所定の通信品質（例えば、１０−５以下）を満たす領域として規定されている。従って、新車載機がダウンリンク上流部において低速フレームを送信しても、通信品質を満たすことが少なく、通常、新光ビーコンは低速フレームを受信できない。
しかし、新車載機が最初に送信する低速フレームは、比較的データサイズが小さく１フレームのみの場合が多いため、確率は高くないものの、ダウンリンク上流部で送信された低速フレームを新光ビーコンが受信する可能性がある。
【０００９】
この場合、新光ビーコンは、ダウンリンク切り替えを行って新車載機の車両ＩＤを格納した下りフレームを送信するので、新車載機は、下りフレームの受信に応じて高速フレームの送信を開始する。
そして、高速フレームは、比較的データサイズが大きくフレーム数も多いため、高速フレームの送信開始時点において、新車載機の車両進行方向の位置が第２アップリンク上流端に未達の場合は、新光ビーコンがすべての高速フレームを適切に受信できない可能性がある。
【００１０】
このように、上述のアップリンク位置設定が行われていても、光ビーコン・車載機の位置条件・設置条件等によっては、新光ビーコンが高速フレームを適切に受信できなくなることがあり得る。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、低速フレームの後に送信される高速フレームを適切に受信する可能性を高めることができる、アップリンク方向でマルチレート対応の光ビーコンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）  本発明の光ビーコンは、走行中の車両の車載機と光信号による無線通信を行う光ビーコンであって、高低２種類の伝送速度での光電気変換が可能な光受信部と、所定の伝送速度での電気光変換が可能な光送信部と、前記光受信部が受信した低速フレームに含まれる車両ＩＤを、前記光送信部が送信する下りフレームに格納する格納処理を実行する通信制御部と、を備えており、前記通信制御部は、所定の条件を満たすまで前記格納処理の実行を待機する待機処理を実行可能である。
【００１２】
（７）  他の観点から見た本発明の光ビーコンは、走行中の車両の車載機と光信号による無線通信を行う光ビーコンであって、高低２種類の伝送速度での光電気変換が可能な光受信部と、所定の伝送速度での電気光変換が可能な光送信部と、前記光受信部が受信した低速フレームに含まれる車両ＩＤを、前記光送信部が送信する下りフレームに格納する格納処理を実行する通信制御部と、を備えており、前記通信制御部は、前記低速フレームの送信元の前記車載機の種別に応じて前記格納処理を実行するタイミングを切り替え可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、低速フレームの後に送信される高速フレームを適切に受信する可能性を高めることができる、アップリンク方向でマルチレート対応の光ビーコンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】路車間通信システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】光ビーコンの設置部分を上から見た道路の平面図である。
【図３】光ビーコンの通信領域を示す側面図である。
【図４】従来の通信手順を示すシーケンス図である。
【図５】新旧の光ビーコンと車載機の混在状態を示す図である。
【図６】新光ビーコンの上位互換制御を示すフローチャートである。
【図７】アップリンク情報のフレーム構成図である。
【図８】ダウンリンク情報のフレーム構成図である。
【図９】送信中断期間を設けない場合の路車間通信を示すシーケンス図である。
【図１０】送信中断期間を設ける場合の路車間通信を示すシーケンス図である。
【図１１】アップリンク領域の上流側に位置するダウンリンク領域の部分である、ダウンリンク上流部の一例を示す説明図である。
【図１２】待機処理が可能な新光ビーコンの回路構成例を示すブロック図である。
【図１３】メインＣＰＵが実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】新光ビーコンと新車載機との路車間通信を示すシーケンス図である。
【図１５】新光ビーコンと旧車載機との路車間通信を示すシーケンス図である。
【図１６】新光ビーコンと新車載機との別の路車間通信を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜本発明の実施形態の概要＞
以下、本発明の実施形態の概要を列記して説明する。
（１）  本実施形態の光ビーコンは、走行中の車両の車載機と光信号による無線通信を行う光ビーコンであって、高低２種類の伝送速度での光電気変換が可能な光受信部と、所定の伝送速度での電気光変換が可能な光送信部と、前記光受信部が受信した低速フレームに含まれる車両ＩＤを、前記光送信部が送信する下りフレームに格納する格納処理を実行する通信制御部と、を備えており、前記通信制御部は、所定の条件を満たすまで前記格納処理の実行を待機する待機処理を実行可能である。
【００１６】
本実施形態の光ビーコンによれば、通信制御部が、低速フレームに含まれる車両ＩＤを下りフレームに格納する格納処理の実行を、所定の条件を満たすまで待機する待機処理を実行可能であるから、通信相手が低速フレームの後に高速フレームを送信する新車載機である場合に、新車載機による高速フレームの送信開始を遅らせることができる。
このため、アップリンク方向でマルチレート対応の光ビーコンが、低速フレームの後に送信される高速フレームを適切に受信する可能性を高めることができる。
【００１７】
（２）  本実施形態の光ビーコンにおいて、前記所定の条件としては、例えば、同じ車両ＩＤの前記低速フレームの受信回数が２以上に設定された回数閾値以上となることを採用すればよい。
この場合、低速フレームの受信回数が少なくとも２回以上である場合にダウンリンク切り替えが行われるので、１回目の低速フレームの受信に応じてダウンリンク切り替えを行う場合に比べて、新車載機による高速フレームの送信開始を遅らせることができる。
【００１８】
（３）  本実施形態の光ビーコンにおいて、前記所定の条件として、最初の前記低速フレームの受信時点から所定の待機時間が経過した後に、同じ車両ＩＤを含む前記低速フレームを受信したことを採用してもよい。
この場合も、低速フレームの受信回数が少なくとも２回以上である場合にダウンリンク切り替えが行われるので、１回目の低速フレームの受信に応じてダウンリンク切り替えを行う場合に比べて、新車載機による高速フレームの送信開始を遅らせることができる。
【００１９】
（４）  本実施形態の光ビーコンにおいて、前記通信制御部は、前記低速フレームの送信元の前記車載機が高速アップリンク送信に非対応である場合は、前記待機処理を実行せず、前記低速フレームの送信元の前記車載機が高速アップリンク送信に対応する場合は、前記待機処理を実行することが可能となるように構成されていることが好ましい。
【００２０】
その理由は、高速アップリンク送信に対応する車載機（新車載機）の場合には、低速フレームの後に高速フレームを送信するので、光ビーコンによる高速フレームの受信可能性を高める必要があるからである。
また、高速アップリンク送信に非対応の車載機（旧車載機）の場合には、低速フレームの後に高速フレームを送信しないので、光ビーコンによる高速フレームの受信可能性を高める必要がないからである。
【００２１】
（５）  本実施形態の光ビーコンにおいて、前記待機処理の実行を許可するか否かを切り替え可能な切替部を、更に備えることが好ましい。
この場合、通信制御部による待機処理の実行を許可するか否かを切り替えることができるので、例えば、ダウンリンク上流部を有する光ビーコンについては待機処理の実行を許可し、ダウンリンク上流部を有しない光ビーコンについては待機処理の実行を許可しないなど、現場の状況に応じて光ビーコンを柔軟に運用することができる。
【００２２】
（６）  本実施形態の光ビーコンにおいて、前記光ビーコンが設置された道路の車両速度に応じて決定された前記回数閾値又は前記待機時間を記憶する記憶部を、更に備えることが好ましい。
この場合、回数閾値又は待機時間が道路の車両速度に応じて決定されているので、それらが車両速度と無関係の固定値である場合に比べて、現場の状況に応じた適切な条件設定が可能となり、高速フレームを適切に受信する可能性をより高めることができる。
【００２３】
（７）  他の観点から見た本実施形態の光ビーコンは、走行中の車両の車載機と光信号による無線通信を行う光ビーコンであって、高低２種類の伝送速度での光電気変換が可能な光受信部と、所定の伝送速度での電気光変換が可能な光送信部と、前記光受信部が受信した低速フレームに含まれる車両ＩＤを、前記光送信部が送信する下りフレームに格納する格納処理を実行する通信制御部と、を備えており、前記通信制御部は、前記低速フレームの送信元の前記車載機の種別に応じて前記格納処理を実行するタイミングを切り替え可能である。
【００２４】
（８）  本実施形態の光ビーコンによれば、通信制御部が、低速フレームの送信元の車載機の種別に応じて格納処理を実行するタイミングを切り替え可能であるから、例えば、下記に定義する第１タイミングを下記に定義する第２タイミングよりも遅らせるタイミング設定が可能となる。
そして、上記のタイミング設定を採用すれば、通信相手が新車載機である場合に、新車載機による高速フレームの送信開始を遅らせることができる。
【００２５】
第１タイミング：高速アップリンク送信に対応する車載機（新車載機）の車両ＩＤを、下りフレームに格納する格納処理を実行するタイミング
第２タイミング：高速アップリンク送信に非対応の車載機（旧車載機）の車両ＩＤを、下りフレームに格納する格納処理を実行するタイミング
【００２６】
また、上記のタイミング設定が可能な構成が好適である別の理由は、次の点にある。
すなわち、新車載機については、光ビーコンの設置条件・設定条件等により、高速フレームを適切に受信できなくなる可能性がありうるため、低速フレームに基づくダウンリンク切り替えのタイミングを遅らせることが好ましい場合があるが、旧車載機については、高速フレームを送信しないため、低速フレームに基づくダウンリンク切り替えのタイミングを遅らせる必要がないので、新車載機の場合にのみ、ダウンリンク切り替えのタイミングを遅らせることが可能な構成を適用することが好ましい。
【００２７】
＜本発明の実施形態の詳細＞
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の詳細を説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係る路車間通信システムの全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態の路車間通信システムは、インフラ側の交通管制システム１と、道路Ｒを走行する車両２０（図３参照）に搭載された車載機２とを備える。
【００２８】
交通管制システム１は、交通管制室等に設けられた中央装置３と、道路Ｒの各所に多数設置された光ビーコン（光学式車両感知器）４とを備える。光ビーコン４は、近赤外線を通信媒体とした光通信によって車載機２との間で無線通信を行うことができる。
光ビーコン４は、ビーコン制御機７と、このビーコン制御機７のセンサ用インタフェースに接続された複数（図１では４つ）のビーコンヘッド（投受光器ともいう。）８とを有している。
【００２９】
ビーコン制御機７は、インフラ側の通信部６に接続されており、通信部６は電話回線等の通信回線５によって中央装置３と接続されている。
通信部６は、例えば、信号灯器の灯色を制御する交通信号制御機や、インフラ側における交通情報の中継処理を行う情報中継装置等より構成することができる。
【００３０】
本実施形態の光ビーコン４は、全二重通信方式を採用している。すなわち、後述のビーコン制御機７は、光送信部１０に対するダウンリンク方向の送信制御と、光受信部１１に対するアップリンク方向の受信制御とを同時に行うことができる。
これに対して、本実施形態の車載機２は、半二重通信方式を採用している。すなわち、後述の車載制御機２１は、光送信部２３に対するアップリンク方向の送信制御と、光受信部２４に対するダウンリンク方向の受信制御とを同時には行わない。
【００３１】
なお、光送信部２３に対するアップリンク方向の送信制御と、光受信部２４に対するダウンリンク方向の受信制御は同時に行われていても良いが、実態として、どちらかのみしか機能しないように構成されているものとする。すなわち、アップリンクの送信中にはダウンリンクを受信することが困難な構成である。
【００３２】
〔光ビーコンの構成〕
光ビーコン４のビーコンヘッド８は、電気光変換が可能な光送信部１０と、光電気変換が可能な光受信部１１とを筐体の内部に有している。
このうち、光送信部１０は、近赤外線よりなるダウンリンク光（ダウンリンク方向の光信号）をダウンリンク領域ＤＡ（図３参照）に送出する発光素子を有し、光受信部１１は、アップリンク領域ＵＡ（図３参照）にある車載機２からの近赤外線よりなるアップリンク光（アップリンク方向の光信号）を受光する受光素子を有する。
【００３３】
光送信部１０は、ビーコン制御機７から送出される下りフレームを所定の伝送速度のシリアルな送信信号に変換する送信回路と、出力された送信信号をダウンリンク方向の光信号に変換する、発光ダイオード等よりなる発光素子と備えている。
本実施形態の光ビーコン４では、光送信部１０が送信する光信号の伝送速度は、従来の旧光ビーコンと同様に１０２４ｋｂｐｓである。
【００３４】
光受信部１１は、フォトダイオード等よりなる受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅してデジタルの受信信号を生成する受信回路とを備えている。
本実施形態の光ビーコン４では、光受信部１１は、高低２種類の伝送速度での光電気変換が可能なマルチレート対応である。低い方の伝送速度は、従来の旧光ビーコンと同様に６４ｋｂｐｓである。高い方の伝送速度は、１２８ｋｂｐｓ、１９２ｋｂｐｓ、２５６ｋｂｐｓ、３８４ｋｂｐｓ、５１２ｋｂｐｓ、１０２４ｋｂｐｓなどの速度を採用し得るが、本実施形態では２５６ｋｂｐｓであるとする。
【００３５】
図２は、本実施形態の光ビーコン４の設置部分を上から見た道路Ｒの平面図である。
図２に示すように、本実施形態の光ビーコン４は、同じ方向の複数（図例では４つ）の車線Ｒ１〜Ｒ４を有する道路Ｒに設置されている。光ビーコン４は、車線Ｒ１〜Ｒ４に対応して設けられた複数のビーコンヘッド８と、これらのビーコンヘッド８を一括制御する制御部である１台のビーコン制御機７とを備えている。
【００３６】
ビーコン制御機７は、信号処理部、ＣＰＵ及びメモリなどを有するコンピュータ装置よりなり、通信部６（図１参照）を介した中央装置３との双方向通信と、車載機２との路車間通信を行う通信制御部としての機能を有する。
また、ビーコン制御機７は、通信制御のためのコンピュータプログラムを記憶装置に格納しており、このプログラムをＣＰＵが読み出して実行することにより、当該ＣＰＵが上記通信制御部として機能する。
【００３７】
ビーコン制御機７は、道路脇に立設した支柱１３に設置されている。また、各ビーコンヘッド８は、支柱１３から道路Ｒ側に水平に架設した架設バー１４に取り付けられ、道路Ｒの各車線Ｒ１〜Ｒ４の直上に配置されている。
ビーコンヘッド８の発光素子は、車線Ｒ１〜Ｒ４の直下よりも車両進行方向の上流側に向けて近赤外線を発光しており、これにより、車載機２との間で路車間通信を行うための通信領域Ａが当該ヘッド８の上流側に設定されている。
【００３８】
〔光ビーコンの通信領域〕
図３は、光ビーコン４の通信領域Ａを示す側面図である。
図３に示すように、光ビーコン４の通信領域Ａは、ダウンリンク領域（図３において実線のハッチングを設けた領域）ＤＡと、アップリンク領域（図３において破線のハッチングを設けた領域）ＵＡとからなる。
【００３９】
図３において、ダウンリンク領域ＤＡは、ビーコンヘッド８の投受光位置ｄ、地上１ｍ高さの位置ａ及びｃを頂点とする△ｄａｃで示された範囲である。
ダウンリンク領域ＤＡは、車載機２の投受光器である車載ヘッド２２が、ビーコンヘッド８が送出するダウンリンク方向の光信号を所定のビットエラーレート（例えば、規格値では１０−５）以下で受信できる領域である。
【００４０】
図３において、アップリンク領域ＵＡは、ビーコンヘッド８の投受光位置ｄと、地上１ｍ高さの位置ｂ及びｃを頂点とする△ｄｂｃで示された範囲である。
アップリンク領域ＵＡは、光ビーコン４の投受光器であるビーコンヘッド８が、車載ヘッド２２が送出するアップリンク方向の光信号を所定のビットエラーレート（例えば、規格値では１０−５）以下で受信できる領域である。
【００４１】
図３に示すように、通信規格では、ダウンリンク領域ＤＡとアップリンク領域ＵＡの上流端ｃは一致するように規定されている。この場合、アップリンク領域ＵＡは、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の上流部分（図３の右側部分）と重複する。
また、ダウンリンク領域ＤＡは、アップリンク領域ＵＡよりも下流側に延びている。従って、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向長さは、通信領域Ａ全体の同方向長さと一致することになる。
【００４２】
旧光ビーコン（光学式車両感知器）の通信規格では、ダウンリンク領域ＤＡ及びアップリンク領域ＵＡに適用すべき領域寸法は、次のように規定されている。
すなわち、一般道向けの旧光ビーコンの場合、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａが、ビーコンヘッド８の直下の１．０〜１．３ｍ上流側に位置し、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａからアップリンク領域ＵＡの下流端ｂまでの距離が２．１ｍと規定されている。アップリンク領域ＵＡの下流端ｂから同領域ＵＡの上流端ｃまでの距離は１．６ｍと規定されている。従って、通信領域Ａの車両進行方向の全長（ａｃ間の長さ）は３．７ｍとなる。
【００４３】
これに対して、本実施形態の光ビーコン４（新光ビーコン）では、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａをビーコン直下まで延ばし上流端ｃを上記規定よりも上流側に延ばすことにより、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の範囲を、高速アップリンク受信に非対応の旧光ビーコンの場合よりも広く設定している。
【００４４】
具体的な数値で例示すると、ビーコンヘッド８の真下を０ｍ（原点）として、そこから上流方向を正の方向とした場合、本実施形態のダウンリンク領域ＤＡの範囲（図３の位置ａから位置ｃまでの範囲）は、０．７０〜６．０４ｍとなっている。
このようにダウンリンク領域ＤＡを広めに設定すると、車載機２がダウンリンク方向の光信号を受信する確実性が増すとともに、通信時間が長くなるのでダウンリンク方向の通信容量を拡大することができる。
【００４５】
また、本実施形態のアップリンク領域ＵＡの範囲（図３の位置ｂから位置ｃまでの範囲）は、３．０４〜６．０４ｍとなっており、上流端ｃの位置が従来よりも１．０４ｍだけ上流側に拡張されている。
このようにアップリンク領域ＵＡを広めに設定すると、光ビーコン４がアップリンク方向の光信号を受信する確実性が増とともに、通信時間が長くなるのでアップリンク方向の通信容量を拡大することができる。
【００４６】
〔車載機の構成〕
図３に示すように、本実施形態の車載機２は、車載制御機２１と車載ヘッド２２とを備えており、車載ヘッド２２の内部には、光送信部２３と光受信部２４が収容されている。
このうち、光送信部２３は、近赤外線よりなるアップリンク光（アップリンク方向の光信号）を発光する発光素子を有する。光受信部２４は、ダウンリンク領域ＤＡに送出された近赤外線よりなるダウンリンク光（ダウンリンク方向の光信号）を受光する受光素子を有する。
【００４７】
光送信部２３は、車載制御機２１から出力される上りフレームを所定の伝送速度のシリアルな送信信号に変換する送信回路と、出力された送信信号をアップリンク方向の光信号に変換する、発光ダイオード等よりなる発光素子とを備えている。
本実施形態の車載機２では、光送信部２３は、高低２種類の伝送速度での電気光変換が可能なマルチレート対応である。低い方の伝送速度は、従来の旧車載機と同様に６４ｋｂｐｓである。高い方の伝送速度は、１２８ｋｂｐｓ、１９２ｋｂｐｓ、２５６ｋｂｐｓ、３８４ｋｂｐｓ、５１２ｋｂｐｓ、１０２４ｋｂｐｓなどの速度を採用し得るが、本実施形態では２５６ｋｂｐｓであるとする。
【００４８】
光受信部２４は、フォトダイオード等よりなる受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅してデジタルの受信信号を生成する受信回路とを備えている。
本実施形態の車載機２では、光受信部２４が受信する光信号の伝送速度は、従来の旧車載機と同様に１０２４ｋｂｐｓである。
【００４９】
車載制御機２１は、信号処理部、ＣＰＵ及びメモリなどを有するコンピュータ装置よりなり、光ビーコン４との路車間通信を行う通信制御部としての機能を有する。
また、車載制御機２１は、通信制御のためのコンピュータプログラムを記憶装置に格納しており、このプログラムをＣＰＵが読み出して実行することにより、当該ＣＰＵが上記通信制御部として機能する。
【００５０】
更に、車載制御機２１は、アップリンクデータとして、自車両の走行データ（例えば、通過位置と通過時刻を時系列に並べた走行軌跡データであるプローブ情報など）を生成して、光送信部２３にアップリンク送信させる機能も有する。
本実施形態では、アップリンク速度を高速化しているので、より多くのプローブ情報（走行軌跡を記録する道路区間を長くしたり、同一道路区間における通過位置と通過時刻の記録密度を高くしたりした情報）を送信することが可能になる。
【００５１】
なお、本実施形態の車載制御機２１は、上記ＣＰＵを含む本体制御部とは別に、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit ）等を含む簡易制御部を設けた回路構成であってもよい。
この簡易制御部は、例えば、光受信部２４が何らかの下りフレームを受信した場合に、自機の車両２０の識別情報（以下、「車両ＩＤ」という。）を含む低速の上りフレームを生成する機能を有する。
【００５２】
〔用語の定義等〕
ここで、本明細書で用いる用語の定義を行う。
下りフレームＤＬ：光ビーコン４がダウンリンク送信する通信フレームの総称である。下りフレームＤＬには、後述の下りフレームＤＬ１及び下りフレームＤＬ２が含まれる。
上りフレームＵＬ：車載機２がアップリンク送信する通信フレームの総称である。上りフレームＵＬには、後述の上りフレームＵＬ１及び上りフレームＵＬ２が含まれる。
【００５３】
下りフレームＤＬ１：光ビーコン４が、後述するダウンリンク切り替え前に、ダウンリンク領域ＤＡに向けて繰り返し送信する下りフレームＤＬのことをいう。
上りフレームＵＬ１：下りフレームＤＬ１の受信に応じて車載機２が送信する上りフレームＵＬのうち、伝送速度が低速のものをいう。「低速フレームＵＬ１」ともいう。
【００５４】
上りフレームＵＬ２：下りフレームＤＬ１の受信に応じて車載機２が送信する上りフレームＵＬのうち、伝送速度が高速のものをいう。「高速フレームＵＬ２」ともいう。
車載機２が高速アップリンク送信に対応する新車載機２Ａ（図５参照）の場合は、上りフレームＵＬとして、低速フレームＵＬ１と高速フレームＵＬ２の双方を送信でき、車載機２が高速アップリンク送信に非対応の旧車載機２Ｂ（図５参照）の場合には、上りフレームＵＬとして低速フレームＵＬ１しか送信できない。
【００５５】
下りフレームＤＬ２：光ビーコン４が、後述するダウンリンク切り替え後に、ダウンリンク領域ＤＡに向けて繰り返し送信する下りフレームＤＬ（一連のフレーム群の場合を含む。）のことをいう。
ＩＤ格納フレーム：車載機２が、自車両の車両ＩＤの値を所定の格納領域（例えば、アップリンク情報のヘッダ部の「車両ＩＤ」（図７参照））に記して生成した、「低速」の上りフレームＵＬ１のことをいう。
【００５６】
折り返しフレーム：光ビーコン４が、ＩＤ格納フレームを受信した場合に、そのフレームに含まれる車両ＩＤと同じ値を所定の格納領域に記して生成した下りフレームＤＬ２のことをいう。
ＩＤ折り返し：光ビーコン４が、ＩＤ格納フレームを受信した場合に、折り返しフレームを生成してダウンリンク送信する処理のことをいう。
【００５７】
なお、光ビーコン４が、ＩＤ格納フレームを受信した場合に、折り返しフレームの連送を行わずにダウンリンク切り替えを行ってもよい。
車両ＩＤのループバック：車載機２がＩＤ格納フレームを生成し、生成したＩＤ格納フレームをアップリンク送信し、光ビーコン４がＩＤ折り返しを行うことにより、車両ＩＤを送信元の車載機２にループバックさせる一連の処理のことをいう。
【００５８】
ダウンリンク切り替え：光ビーコン４が繰り返して送信する下りフレームＤＬに含める実質的なデータ内容を、当該切り替えの前後で変化させることをいう。
本実施形態では、ダウンリンク切り替え後の下りフレームＤＬ２には、折り返しフレームと、車両ＩＤに対応する車両向けの提供情報を含む下りフレームＤＬ２とが含まれる。この提供情報には、例えば、渋滞情報、区間旅行時間情報及び事象規制情報などの情報を含めることができる。
【００５９】
これらの情報は、高速アップリンク送信に非対応の旧車載機に対しても提供されるものである。
もっとも、本実施形態の光ビーコン４（新光ビーコン４Ａ）では、高速アップリンク送信に対応する新車載機を搭載した車両向けの提供情報として、例えば、交差点における信号灯色の切り替えタイミングを含む信号情報や、車両２０が電気自動車の場合に有用な情報である直近の充電ステーションまでの経路を示す充電ステーション情報など、新車載機用として予め定めた専用情報を提供することもできる（図９及び図１０参照）。
【００６０】
上りフレームＵＬ及び下りフレームＤＬの車両ＩＤのデータ格納領域は、どの領域を使用してもよいが、例えば「ヘッダ部」や「車線通知情報」を使用することができる。
下りフレームＤＬの車線通知情報には、車線Ｒ１〜Ｒ４（図２）ごとに車両ＩＤを格納するフィールドがあり、各車両ＩＤに対して車線番号を付与できる。このため、異なる車線Ｒ１〜Ｒ４を走行する車両２０の車載機２は、格納フィールド内のいずれに自車両の車両ＩＤが含まれるかを読み取ることで、自車両がどの車線Ｒ１〜Ｒ４を走行中かを判定できる。
【００６１】
〔上りフレームのフレーム構成〕
図７は、アップリンク情報（上りフレームＵＬ）のフレーム構成図である。
図７に示すように、上りフレームＵＬは、先頭から順に、受信側と同期を取るための同期用の伝送制御部（以下、「同期部」という。）、ヘッダ部、実データ部及びＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check ）用の伝送制御部（以下、「ＣＲＣ部」という。）を有する。
【００６２】
図７に示すように、上りフレームＵＬの場合は、同期部に１バイトが割り当てられ、ヘッダ部に１０バイトが割り当てられ、実データ部に最大５９バイトが割り当てられ、ＣＲＣ部には４バイト（１バイトのアイドル部＋２バイトのＣＲＣ＋１バイトの最終同期部）が割り当てられている。
アップリンク情報のヘッダ部には、「サブシステムキー情報数」、「車両ＩＤ」、「車載機種別」及び「情報種別」などの格納領域が含まれる。
【００６３】
「サブシステムキー情報数」（以下、「情報数」と略記することがある。）には、実データ部の先頭から順に格納する「サブシステムキー情報」の数が格納される。
すなわち、情報数がゼロの場合は、実データ部に「サブシステムキー情報」が含まれず、情報数が「１」の場合は、実データ部に１つの「サブシステムキー情報」が含まれ、情報数が「ｎ」の場合は、実データ部にｎ個の「サブシステムキー情報」が含まれる。
【００６４】
上記「サブシステムキー情報」は、光ビーコン４が、公共車両優先システム（ＰＴＰＳ）、車両運行管理システム（ＭＯＣＳ）、現場急行支援システム（ＦＡＳＴ）及び安全運転支援システム（ＤＳＳＳ）などのダウンリンク情報の付加情報を選択するためのキー情報である。
車載機２は、自車両がＵＴＭＳ規格のどのシステムに対応しているかに応じて、「サブシステムキー情報数」と「サブシステムキー情報」の内容を決定する。
【００６５】
例えば、車載機２は、自車両がＵＴＭＳ規格の１つのシステムに対応する場合は、ヘッダ部の「サブシステムキー情報数」の値を「１」に設定し、当該１つのシステムの規格に従った内容の「サブシステムキー情報（１）」を、実データ部に格納する。
また、車載機２は、自車両がＵＴＭＳ規格の２つのシステムに対応する場合は、ヘッダ部の「サブシステムキー情報数」の値を「２」に設定し、当該２つのシステムの規格にそれぞれ従った内容の「サブシステムキー情報（１）」及び「サブシステムキー情報（２）」を、実データ部に格納する。
【００６６】
なお、「サブシステムキー情報」のデータ形式は、各々のシステムの規格によって相違するので詳細は割愛するが、例えば、安全運転支援システム（ＤＳＳＳ）の場合には、ブレーキ状態、ターンシグナル状態、ハザード状態、車速、進行方向、加減速度及びアクセルペダル位置などの情報が含まれる。
【００６７】
一方、光ビーコン４は、アップリンク情報に含まれる「サブシステムキー情報」の種別により、車載機２が、ＵＴＭＳ規格に含まれるどのシステムに対応するかを判断し、当該システムの規格に応じた提供情報を、ダウンリンク切り替え後の下りフレームＤＬ２に格納してダウンリンク送信する。なお、この提供情報は、サブシステムキー情報の対価として提供されるという意味で、「対価サービス情報」ということがある。
このように、「サブシステムキー情報」は、ダウンリンク切り替え後の提供情報の種類を新旧の光ビーコン４が決定するのに使用される。
【００６８】
「車両ＩＤ」は、車載機２が自身で生成した、或いは、光ビーコン４が自動生成した車両ＩＤの値を格納する領域であり、車載機２は、アップリンク送信時に記憶している車両ＩＤの値を、上りフレームＵＬ１のヘッダ部の車両ＩＤに格納する。
「車載機種別」は、車載機２の種別を格納する領域であり、「情報種別」は、アップリンク情報の種別を格納する領域である。本実施形態では、これらの格納領域の値により、アップリンク送信主体の新旧と、アップリンク情報が高速か低速かを表す。
【００６９】
具体的には、本実施形態の車載機２（新車載機２Ａ）は、低速の上りフレームＵＬ１を送信する場合は、「車載機種別」に新車載機２Ａを示す所定値（例えば、「６」）を格納し、「情報種別」に低速であることを示す所定値（例えば、「１」）を格納する。
また、新車載機２Ａは、高速の上りフレームＵＬ２を送信する場合は、「車載機種別」に新車載機２Ａを示す所定値（例えば、「６」）を格納し、「情報種別」に高速であることを示す所定値（例えば、「４」）を格納する。
【００７０】
従って、本実施形態の光ビーコン４（新光ビーコン４Ａ）は、受信した上りフレームＵＬの車載機種別の値が「６」でかつ情報種別の値が「１」の場合は、新車載機２Ａからの低速フレームＵＬ１であると判定することができ、受信した上りフレームＵＬの車載機種別の値が「６」でかつ情報種別の値が「４」の場合は、新車載機２Ａからの高速フレームＵＬ２であると判定することができる。
なお、旧車載機２Ｂの場合は、車載機種別の値を「６」以外に設定するので、新光ビーコン４Ａは、「車載機種別」の値が「６」以外の上りフレームＵＬを受信した場合は、旧車載機２Ｂからの低速フレームＵＬ１であると判定することができる。
【００７１】
新光ビーコン４Ａは、新車載機２Ａ及び旧車載機２Ｂからの低速フレームＵＬ１の受信を完了すると、ヘッダ部に含まれる車両ＩＤの値を車線通知情報に格納した折り返しフレームを生成し、このフレームの連続送信を伴うダウンリンク切り替えを行う。
一方、本実施形態では、新光ビーコン４Ａは、新車載機２Ａからの高速フレームＵＬ２の受信を完了した場合には、ダウンリンク切り替えを行わない。もっとも、高速フレームＵＬ２の受信完了に応じて、ダウンリンク切り替えを行う規格を採用してもよい。
【００７２】
このように、本実施形態では、新車載機２Ａ及び旧車載機２Ｂからの低速フレームＵＬ１の受信完了は、新光ビーコン４Ａが折り返しフレームの連続送信を伴うダウンリンク切り替えを行うための条件（契機ないしトリガー）となっている。
また、新車載機２Ａからの高速フレームＵＬ２の受信完了は、新光ビーコン４Ａが折り返しフレームの連続送信やダウンリンク切り替えを行うための条件（契機ないしトリガー）になっていない。
【００７３】
〔下りフレームのフレーム構成〕
図８は、ダウンリンク情報（下りフレームＤＬ）のフレーム構成図である。
図８に示すように、下りフレームＤＬのフレーム構成も、上りフレームＵＬのフレーム構成（図７）の場合と同様に、先頭から順に、同期部、ヘッダ部、実データ部及びＣＲＣ部とからなる。
【００７４】
下りフレームＤＬの場合は、同期部に１バイトが割り当てられ、ヘッダ部に５バイトが割り当てられ、実データ部に１２３バイトが割り当てられ、伝送制御部に４バイト（１バイトのアイドル部＋２バイトのＣＲＣ＋１バイトの最終同期部）が割り当てられている。
下りフレームＤＬの実データ部には、車両２０向けの提供情報として、図９に示す各種情報のうちのいずれか１つが格納される。
【００７５】
具体的には、光ビーコン４（新旧いずれでもよい。）は、ダウンリンク切り替え前の下りフレームＤＬ１の実データ部には、「車線通知情報」を含める。
また、光ビーコン４は、ダウンリンク切り替え後の下りフレームＤＬ２の実データ部には、その下りフレームＤＬ２が折り返しフレームである場合を除き、車載機２からアップリンクされたサブシステムキー情報に対応する提供情報を選択し、選択した提供情報を実データ部に含める。
【００７６】
なお、光ビーコン４は、提供情報が実データ部の容量（１２３バイト）に収まる場合は、１つの下りフレームＤＬで提供情報を送信するが、収まらない場合は、複数の下りフレームＤＬにて提供情報を送信することもある。
【００７７】
図８に示すように「車線通知情報」の格納領域には、「車両ＩＤ」、「車線番号」及び「ビーコン識別フラグ」などが含まれる。
光ビーコン４は、ダウンリンク切り替え前の下りフレームＤＬ１の場合は、「車線通知情報」の「車両ＩＤ」に値を格納せず、車載機２からＩＤ格納フレームを受信すると、そのヘッダ部に含まれる車両ＩＤの値を、「車線通知情報」の「車両ＩＤ」に格納して折り返しフレームを生成する。光ビーコン４は、アップリンク情報を取得したビーコンヘッド８に対応する車線番号値を「車線番号」に記す。
【００７８】
「ビーコン識別フラグ」は、自機が高速アップリンク受信に対応するか否かを示す格納領域である。
すなわち、光ビーコン４は、自機が高速アップリンク受信に対応する新光ビーコン４Ａの場合は、下りフレームＤＬの「ビーコン識別フラグ」に所定のフラグ値（例えば、「０１」）を格納し、自機が高速アップリンク受信に対応しない旧光ビーコン４Ｂの場合は、下りフレームＤＬの「ビーコン識別フラグ」にそれ以外の値（例えば、「００」）を格納する。
【００７９】
従って、高速アップリンク送信に対応する本実施形態の車載機２（新車載機２Ａ）は、下りフレームＤＬの「車線通知情報」に含まれる「ビーコン識別フラグ」の値により、通信相手の光ビーコン４が、新光ビーコン４Ａであるか旧光ビーコン４Ｂであるかを判定することができる。
【００８０】
なお、フラグフィールドをオン（ビーコン識別フラグ＝０１）にする下りフレームＤＬの種類は、ダウンリンク切り替え前後の双方の下りフレームＤＬ１，ＤＬ２であってもよいし、ダウンリンク切り替え後の下りフレームＤＬ２のみであってもよい。
本実施形態の新光ビーコン４Ａには、いずれを採用してもよいが、以下の説明では、後者の設定方法を前提とする。後者の設定方法の場合、下りフレームＤＬ１のフラグフィールドがオフ（ビーコン識別フラグ＝００）に設定され、下りフレームＤＬ２のフラグフィールドがオン（ビーコン識別フラグ＝０１）に設定される（図６参照）。
【００８１】
ダウンリンク切り替え後に光ビーコン４の光送信部１０から繰り返し送信される下りフレーム群は、１〜８０個の下りフレームＤＬ２で構成され、その繰り返し送信の送信可能時間は２５０ｍ秒である。
また、下りフレームＤＬ２は、ダウンリンク方向に送出すべきデータ量に応じた任意数のフレームで構成され、上記送信可能時間の範囲内で繰り返し送信される。また、下りフレームＤＬ２の送信周期は約１ｍ秒である。
【００８２】
従って、例えば、３つの下りフレームＤＬ２で１つの有意なデータを構成する場合は、その送信周期が約３ｍ秒になるので、そのデータは所定の送信可能時間（２５０ｍ秒）内に約８０回繰り返して送信されることになる。
もっとも、本実施形態のように、ダウンリンク領域ＤＡをビーコンヘッド８の直下付近まで拡大すれば（図３参照）、繰り返し送信する下りフレームＤＬ２の個数を最大２００個程度まで増加させることができる。
【００８３】
なお、後述の図１０の路車間通信に示すように、光ビーコン４がＩＤ格納フレームに応じてダウンリンク切り替えを行う場合には、新車載機２Ａが高速フレームをアップリンク送信する時間帯と下りフレームＤＬ２を受信する時間帯が重複し、新車載機２Ａが下りフレームＤＬ２の最初の部分を受信できない場合がある。
そこで、新光ビーコン４Ａによるダウンリンク切り替え後の下りフレームＤＬ２の送信可能期間は、（２５０＋α）ｍ秒（例えば、３５０ｍ秒）とすることが好ましい。
【００８４】
〔従来の路車間通信〕
図４は、通信領域Ａで行われる従来の通信手順を示すシーケンス図である。
ここで、図４において、白丸を付したフレームは、車両ＩＤを含まないフレーム（車両ＩＤなしの車線通知情報を有するフレーム）であることを示し、黒丸を付したフレームは、路車間のＩＤ折り返しに利用するフレーム（上りの「ＩＤ格納フレーム」又は下りの「折り返しフレーム」）であることを示す。図９及び図１０においても同様である。
【００８５】
また、以下の路車間通信の説明では、動作主体が光ビーコン４と車載機２であるとして説明するが、実際の通信制御は、光ビーコン４のビーコン制御機（通信制御部）７と、車載機２の車載制御機（通信制御部）２１が実行する。この点についても、図９及び図１０の路車間通信において同様である。
【００８６】
図４に示すように、光ビーコン４（図４の場合は旧光ビーコン４Ｂ）は、車線Ｒ１〜Ｒ４ごとに設けられたビーコンヘッド８から、下りフレームＤＬ１を所定の送信周期で送信し続けている。この段階では、車線通知情報に車両ＩＤが格納されていない。
車両２０がダウンリンク領域ＤＡに入ると、車載機２（図４の場合は旧車載機２Ｂ）が車線通知情報（車両ＩＤ無し）を含む下りフレームＤＬ１或いはその他の下りフレームＤＬ１を受信し、車両２０が光ビーコン４の通信領域Ａ内に入ったことを察知する。
【００８７】
この際、車載機２は、ヘッダ部に車両ＩＤを格納した低速の上りフレームＵＬ１（図４のＩＤ格納フレームＵ０）を生成し、自機の通信をいったん受信から送信に切り替えて、生成した低速の上りフレームＵＬ１をアップリンク送信し、その後、自機の通信を送信から受信に戻す。
なお、旅行時間情報などの光ビーコン４に提供すべき情報がある場合には、ＩＤ格納フレームＵ１の実データ部にその情報が格納される。
【００８８】
受信フレームのＣＲＣチェック等を経てＩＤ格納フレームＵ１が光ビーコン４において正規に受信されると、光ビーコン４は、遅くとも１０ｍ秒以内でダウンリンク切り替えを行ったあと、下りフレームＤＬ２の繰り返し送信を開始する。
ダウンリンク切り替えの後に繰り返し送信させる複数の下りフレームＤＬ２は、先頭部分で連送される複数の折り返しフレーム（黒丸付きの下りフレームＤＬ２）と、その後に繰り返し送信される所定の提供情報を含む下りフレームＤＬ２とからなる。
【００８９】
この下りフレームＤＬ２の繰り返し送信は、前記した所定時間内において可能な限り繰り返される。
また、図４に示すように、折り返しフレーム（黒丸付きの下りフレームＤＬ２）は、提供情報の送信期間中においてダウンリンク情報を構成する一連の複数の下りフレームＤＬ２（例えば５個の下りフレームＤＬ２）の１つであり、従来は、一連の複数の下りフレームＤＬ２の先頭にのみ含まれて繰り返し（図４の例では５フレームごと）送信される。
【００９０】
なお、ダウンリンク情報を構成する一連の下りフレームＤＬ２は最大で８０個まで格納できるため、折り返しフレーム（黒丸付きの下りフレームＤＬ２）は、最も少ない頻度の場合には８０フレームに１つの割合で格納されることとなる。
車載機２は、光ビーコン４から複数の下りフレームＤＬ２を受信し、その複数の下りフレームＤＬ２の中で、自車両の車両ＩＤが記された車線通知情報を含むものがあるか否かを判定する。
【００９１】
車載機２は、その判定結果が肯定的である場合に、自車両の車両ＩＤのループバックが成功したことを確認し、この時点で自機の通信を受信のままに維持する。
逆に、車載機２は、その判定結果が否定的である間は、自車両の車両ＩＤのループバックが成功していないと判断し、自機の通信を受信から送信に切り替えて、上りフレームＵＬ１を再送する。この場合、車載機２は、先に送信した上りフレームＵＬ１の送信後所定時間（例えば、３０ｍ秒）が経過した後に、再び上りフレームＵＬ１を送信する。車載機２は、この再送の動作を車両ＩＤのループバックが成功するまで繰り返す。
【００９２】
〔混在状況における問題点〕
図５は、新旧の光ビーコン４Ａ，４Ｂと車載機２Ａ，２Ｂの混在状態を示す図である。
図５に示すように、新光ビーコン４Ａは、低速の伝送速度（６４ｋｂｐｓ）だけでなく高速の伝送速度（例えば２５６ｋｂｐｓ）でのアップリンク受信に対応している。本実施形態の光ビーコン４は、新光ビーコン４Ａに該当する。
同様に、新車載機２Ａは、低速の伝送速度（６４ｋｂｐｓ）だけでなく高速の伝送速度（例えば２５６ｋｂｐｓ）でのアップリンク送信に対応している。本実施形態の車載機２は新車載機２Ａに該当する。
【００９３】
これに対して、旧光ビーコン４Ｂは、低速の伝送速度（６４ｋｂｐｓ）でのアップリンク受信のみを行う光ビーコン、すなわち、高速の伝送速度（例えば２５６ｋｂｐｓ）でのアップリンク受信に非対応の光ビーコンである。
同様に、旧車載機２Ｂは、低速の伝送速度（６４ｋｂｐｓ）でのアップリンク送信のみを行う車載機、すなわち、高速の伝送速度（例えば２５６ｋｂｐｓ）でのアップリンク送信に非対応の車載機である。
【００９４】
上述の用語の定義で記載した通り、図５の「ＤＬ１」は、ダウンリンク切り替え前に新旧の光ビーコン４Ａ，４Ｂが送信する下りフレームを示し、図５の「ＵＬ１」は、下りフレームＤＬ１の受信を契機として、新旧の車載機２Ａ，２Ｂが送信可能な低速フレームを示し、図５の「ＵＬ２」は、新車載機２Ａのみが送信可能な高速フレームを示している。
また、図５の「ＤＬ２」は、ダウンリンク切り替え後に新旧の光ビーコン４Ａ，４Ｂが送信する下りフレームを示している。
【００９５】
ここで、新光ビーコン４Ａと新車載機２Ａが路車間通信する場合を想定する。そして、光ビーコン４の新旧タイプを判別不能な場合は、新車載機２Ａは、上りフレームを確実に受信して貰うために低速でアップリンク送信を行うとする。
この場合、ダウンリンク方向の伝送速度は、新旧いずれの場合も「１０２４ｋｂｐｓ」であるから、新車載機２Ａは、新光ビーコン４Ａから下りフレームＤＬ１を受信しただけでは、通信相手が新光ビーコン４Ａであることを察知できない。
【００９６】
このように、新車載機２Ａが、新光ビーコン４Ａのダウンリンク領域ＤＡを通過する間に新光ビーコン４Ａと通信していることを認識できなければ、高速のアップリンク送信が可能である筈の新車載機２Ａが、新光ビーコン４Ａに対しても低速でアップリンク送信を行ってしまい、アップリンク速度の高速化が実現できなくなる。
そこで、本実施形態では、自機が高速アップリンク受信に対応する新光ビーコン４Ａである旨のビーコン識別情報（例えば、図８の「ビーコン識別フラグ」）を、ビーコン制御機７が下りフレームＤＬ２に含めることができる。
【００９７】
具体的には、前述の通り、光送信部１０にダウンリンク送信させる下りフレームＤＬ２の「車線通知情報」（「ヘッダ部」でもよい。）に、光ビーコン４の新旧タイプを示すフラグフィールドを予め定義しておく。
そして、ビーコン制御機７は、自機を新光ビーコン４Ａとして動作させる場合には、下りフレームＤＬ２のフラグフィールドをオンにし、自機を旧光ビーコン４Ｂとして動作させる場合には、下りフレームＤＬ２のフラグフィールドをオフにする。
【００９８】
新車載機２Ａは、受信した下りフレームＤＬ２のフラグフィールドがオンである場合には、通信相手が新光ビーコン４Ａであると判定でき、オフの場合や当該フラグフィールドが検出できなかった場合には、通信相手が旧光ビーコン４Ｂであると判定できる。
なお、新光ビーコン４Ａは、下りフレームＤＬ１，ＤＬ２の双方について、フラグフィールドをオンに設定してもよいが、本実施形態では、下りフレームＤＬ２のみについて、フラグフィールドをオンに設定する（図６参照）。
【００９９】
もっとも、上りフレーム群に必ず低速フレームＵＬ１が含まれておれば、新車載機２Ａは、通信相手の光ビーコン４の新旧タイプを判定しなくても、両タイプの光ビーコン４との通信が可能である。
その理由は、低速フレームＵＬ１を利用すれば新旧双方の光ビーコン４Ａ，４Ｂと従来通りの通信ができるし、上りフレーム群の他のフレームを一律に高速フレームＵＬ２としても、旧光ビーコン４Ｂがそれを受信できないだけで、特に問題はないからである。
【０１００】
従って、本実施形態の新車載機２Ａは、通信相手の光ビーコン４の新旧判定を行わないタイプであってもよいし、その新旧判定を行うタイプであってもよい。
前者タイプの新車載機２Ａは、下りフレームＤＬ２のフラグフィールドに基づく光ビーコン４の新旧判定を行わず、低速フレームＵＬ１の後に続けて上りフレームＵＬ２を連続送信する。後者タイプの新車載機２Ａは、下りフレームＤＬ２のフラグフィールドに基づく光ビーコン４の新旧判定の結果、通信相手が新光ビーコン４Ａであると判明した場合に限り、高速フレームＵＬ２を送信する。
【０１０１】
〔新光ビーコンの上位互換制御〕
図６は、本実施形態の光ビーコン４である、新光ビーコン４Ａのビーコン制御機７が行う上位互換制御を示すフローチャートである。
図６に示すように、新光ビーコン４Ａのビーコン制御機７は、フラグフィールドをオフに設定した下りフレームＤＬ１を所定周期で繰り返しダウンリンク送信する（図６のステップＳＴ１）。
【０１０２】
この状態で、ビーコン制御機７は、上りフレームＵＬ１（低速フレームＵＬ１）を受信したか否かを判定し（図６のステップＳＴ２）、その受信を検出するまで、ステップＳＴ１のダウンリンク送信を継続する。
上りフレームＵＬ１の受信を検出すると、ビーコン制御機７は、受信した上りフレームＵＬ１の送信主体が、高速の伝送速度（本実施形態では、２５６ｋｂｐｓ）に対応する新車載機２Ａであるか否かを判定する（図６のステップＳＴ３）。
【０１０３】
このステップＳＴ３の判定は、例えば、光受信部１１で受信された上りフレームＵＬ１の伝送速度が、高速であったか低速であったかによって行うことができる。この場合、受信した上りフレームＵＬ１が高速であれば、送信主体が新車載機２Ａであると判定でき、低速であれば、送信主体が旧車載機２Ｂであると判定できる。
また、新車載機２Ａの車載制御機２１が、自機が高速アップリンク送信対応の新車載機２Ａである旨の車載機識別情報を、上りフレームＵＬ１に含める規格を採用してもよい。
【０１０４】
具体的には、光送信部２３がアップリンク送信する上りフレームＵＬ１のヘッダ部に、車載機２の新旧タイプを示すフラグフィールド（例えば、図７の「車載機種別」）を予め定義しておく。
そして、新車載機２Ａの車載制御機２１は、自機を新車載機２Ａとして動作させる場合は、高速で送信する上りフレームＵＬ１のフラグフィールドをオンにし、自機を旧車載機２Ｂとして動作させる場合は、上りフレームＵＬ１のフラグフィールドをオフにする。
【０１０５】
このため、かかる規格を採用すれば、ビーコン制御機７は、受信した上りフレームＵＬ１のフラグフィールドがオンである場合には、その送信主体が新車載機２Ａであると判定でき、上りフレームＵＬ１のフラグフィールドがオフの場合や当該フラグフィールドが検出できなかった場合には、その送信主体が旧車載機２Ｂであると判定できる。
【０１０６】
ステップＳＴ３の判定結果が肯定的である場合、すなわち、上りフレームＵＬ１の送信主体が新車載機２Ａの場合は、ビーコン制御機７は、ダウンリンク切り替え後に新車載機用のダウンリンク送信を行う（図６のステップＳＴ４）。
新車載機用のダウンリンク送信は、渋滞情報、区間旅行時間情報及び事象規制情報などの旧車載機向けの提供情報に加え、信号情報や充電ステーション情報などの新車載機向けの提供情報を含む下りフレームＤＬ２を、繰り返し送信することによって行われる。
【０１０７】
ステップＳＴ３の判定結果が否定的である場合、すなわち、上りフレームＵＬ１の送信主体が旧車載機２Ｂの場合は、ビーコン制御機７は、ダウンリンク切り替え後に旧車載機用のダウンリンク送信を行う（図６のステップＳＴ５）。
この旧車載機用のダウンリンク送信は、渋滞情報、区間旅行時間情報及び事象規制情報などの旧車載機向けの提供情報を含む下りフレームＤＬ２だけを、繰り返し送信することによって行われる。
【０１０８】
新車載機用のダウンリンク送信に用いる下りフレームＤＬ２では、下りフレームＤＬ２のフラグフィールドがオン（ビーコン識別フラグ＝０１）に設定される（図６のステップＳＴ４）、
また、旧車載機用のダウンリンク送信に用いる下りフレームＤＬ２では、下りフレームＤＬ２のフラグフィールドがオフ（ビーコン識別フラグ＝００）に設定される（図６のステップＳＴ５）。
【０１０９】
なお、前述の通り、ダウンリンク切り替え後に行われるステップＳＴ４，ＳＴ５の下りフレームＤＬ２のダウンリンク送信は、ダウンリンク切り替え時点から所定時間（例えば、２５０ｍ秒）が経過するまで行われる。
【０１１０】
〔送信中断期間を設けない場合の路車間通信〕
図９は、新車載機２Ａが「送信中断期間」を設けずに上りフレームＵＬ１，ＵＬ２を送信するため、新車載機２ＡがＩＤ確認を失敗する場合の路車間通信を示すシーケンス図である。
【０１１１】
図９において、Ｕ０〜Ｕ３は、下りフレームＤＬ１を検出した新車載機２Ａがアップリンク送信する、複数の上りフレーム（上りフレーム群）ＵＬ１，ＵＬ２を示している。
図９では、上りフレーム群のフレーム数が４フレームになっているが、そのフレーム数は４つに限定されるものではない。例えば、上りフレーム群は、高速フレームＵＬ２が３つ以上送信される場合もあるし、比較的長いデータ長である高速フレームＵＬ２が１つだけ送信される場合もあり得る。
【０１１２】
ハッチングを付していない上りフレームＵ０は、伝送速度が低速（本実施形態では６４ｋｂｐｓ）の「低速フレームＵＬ１」であることを示し、ハッチングを付した上りフレームＵ１〜Ｕ３は、伝送速度が高速（本実施形態では２５６ｋｂｐｓ）の「高速フレームＵＬ２」であることを示している。
なお、低速フレームＵ０と高速フレームＵ１〜Ｕ３の図示上の区別については、図１０の路車間通信においても同様である。
【０１１３】
プローブ情報などの大容量のデータをアップリンク送信する場合には、低速フレームＵ０にデータを格納しきれないことが多い。そこで、図９の例では、新車載機２Ａが合計３つの高速フレームＵ１〜Ｕ３を低速フレームＵ０の後に続けて送信している。
具体的には、新車載機２Ａは、ダウンリンク領域ＤＡにおいて下りフレームＤＬ１を受信すると、低速フレームＵ０を即座に低速でアップリンク送信し、それに続けて高速フレームＵ１〜Ｕ３をアップリンク送信する。
【０１１４】
図９の例では、新車載機２Ａが通信相手の新旧を判定しない場合を想定している。従って、低速フレームＵ０と高速フレームＵ２〜Ｕ４の連続送信は、新車載機２Ａの通信相手が新光ビーコン４Ａか旧光ビーコン４Ｂかに拘わらず実行される。
新車載機２Ａの通信相手の光ビーコン４は、上りフレーム群に含まれる低速フレームＵ０の受信完了を契機として、そのヘッダ部から車両ＩＤ値を抽出し、その値を車線通知情報に格納した折り返しフレームの連送とダウンリンク切り替えを行う。
【０１１５】
すなわち、光ビーコン４が新光ビーコン４Ａの場合は、低速フレームＵ０の「車載機種別」の値が「６」でかつ「情報種別」の値が「１」であることを検出すると、折り返しフレームの連送とダウンリンク切り替えを行う。
また、光ビーコン４が旧光ビーコン４Ｂの場合は、上記のような種別判定を行うことができないので、低速フレームＵ０の受信が完了すると、従来通り、即座に折り返しフレームの連送とダウンリンクを行う。
【０１１６】
このように、旧光ビーコン４Ｂは、大容量のアップリンク送信はされないという想定の下で、ＩＤ格納フレームである低速フレームＵ０を受信すると、即座に折り返しフレームを連送してダウンリンク切り替えを出来るだけ素早く行う運用になっており、新光ビーコン４Ａも、旧車載機２Ｂとの互換性を維持するため、低速フレームＵ０の受信完了を契機としてダウンリンク切り替えを即座に行うようになっている。
従って、図９に示すように、高速フレームＵ１〜Ｕ３の送信期間（図９の例ではＵ３）によっては、その送信中に折り返しフレームが新車載機２Ａに到達することがある。
【０１１７】
この場合、新車載機２Ａが半二重通信方式を採用している場合には、光受信部２４に折り返しフレームが届いているにも拘わらず、新光ビーコン４Ａが車両ＩＤを認識済みであることを新車載機２Ａが察知できない。
また、この場合、図９に破線で示すように、新車載機２Ａは、ＩＤ格納フレームである低速フレームＵ０を含む大容量の上りフレーム群Ｕ０〜Ｕ３を再送信する。
【０１１８】
この現象は、ダウンリンク情報に含めるべき車線通知情報以外の提供情報のデータ量が多いほど発生しやすくなる。
その理由は、提供情報のデータ量が多くなるほど、新光ビーコン４Ａが繰り返し送信する下りフレームＤＬ２に折り返しフレームを含める頻度が少なくなるため、新車載機２Ａがループバックを認識できない確率が高くなるためである。
【０１１９】
従って、ダウンリンク切り替え後に定期的（図９の例では５フレームごと）にダウンリンク送信される折り返しフレームについても、上りフレーム群Ｕ０〜Ｕ３の送信期間と重なるタイミングになって、新車載機２Ａが受信できる可能性が低くなることがある。
この場合、上りフレーム群Ｕ０〜Ｕ３を再送信した後でも、新車載機２Ａが折り返しフレームに気付かず、上りフレーム群Ｕ０〜Ｕ３のアップリンク送信（再送）が無駄に継続されることになる。
【０１２０】
そして、新車載機２Ａがアップリンク送信するフレーム数が多いほど、折り返しフレームに気付かないままアップリンク領域ＵＡにおいて上りフレーム群Ｕ０〜Ｕ３の送信が継続される可能性が増すことになる。
従って、より多くのデータを新光ビーコン４Ａにアップリンクしようとする新車載機２Ａほど、限られた期間（例えば２５０ｍ秒）にしか送信されない下りフレームＤＬ２の受信機会を大幅に喪失したり、極端な場合は、下りフレームＤＬ２を受信できずに通信領域Ａを通過したりするという、不合理な結果になるおそれがある。
【０１２１】
〔送信中断期間を設ける場合の路車間通信〕
図１０は、新車載機２Ａが「送信中断期間」を設けて上りフレームＵＬ１，ＵＬ２を送信するため、新車載機２Ａが、ＩＤ確認を成功する場合の路車間通信を示すシーケンス図である。
図１０の例では、新車載機２Ａが低速フレームＵ０の後に高速フレームＵ１〜Ｕ３を連送する場合に、最初の低速フレームＵ０と高速フレームＵ１の間に「送信中断期間」を設けることにより、折り返しフレームの不達に伴う上述の問題点を解決している。
【０１２２】
この「送信中断期間」は、新車載機２Ａが、自機が行う車両ＩＤのループバックの成功を確認するとともに、高速フレームＵ１の送信の準備をするために必要な所定の時間長に設定される。
例えば、新光ビーコン４ＡがＩＤ格納フレームＵ０の受信から下りフレームＤＬ２の送信開始までに５〜１０ｍ秒程度要すると仮定し、さらに、新車載機２Ａが自車の車両ＩＤのループバックを確認し、高速フレームＵ１の送信を開始するのに必要な遅延時間を１０ｍ秒と仮定すれば、送信中断期間は概ね１５〜２０ｍ秒の範囲で設定すればよい。
【０１２３】
かかる送信中断期間を設けることにすれば、ダウンリンク切り替え後に連送される折り返しフレームが当該期間中に新車載機２Ａの光受信部２４に到達し、新車載機２Ａは、受信した折り返しフレームに含まれる車両ＩＤが自機のものと一致するか否かを判定することにより、車両ＩＤのループバックの成功を確認できる。
上記の確認の後、新車載機２Ａは、高速フレームＵ１〜Ｕ３を連送し、その連送が終了したあと、自機の通信を受信に切り替える。
【０１２４】
このように、低速フレームＵ０と高速フレームＵ１の間に送信中断期間を設ける新車載機２Ａによれば、送信中断期間に新光ビーコン４Ａから受信した折り返しフレームにより、新光ビーコン４Ａが車両ＩＤを認識済みであることを確実に察知することができる。
このため、複数の上りフレームＵ０〜Ｕ１の送信を新車載機２Ａが無駄に継続することによる、下りフレームＤＬ２の受信機会の喪失を未然に防止することができる。
【０１２５】
送信中断期間を設定する方法としては、車載制御機２１が消灯状態を示す信号をその期間中に光送信部２３に出力し続ける方法や、その期間の始期に光送信部２３の発光素子への電源供給を停止して消灯させ、その期間の終期に発光素子への電源供給を再開して再発光させる方法がある。
また、光信号が光ビーコン４に到達できない程度に、発光素子のパワーを低下させる方法を採用してもよい。このようにすれば、発光素子の再発光時のパワーの復帰を迅速に行え、上りフレームＵ１の先頭側の同期部の乱れを抑制できるという利点がある。
【０１２６】
一方、何らかの原因（車両２０のフロントガラスの曇り等）で、ＩＤ格納フレームである低速フレームＵ０が新光ビーコン４Ａに届かなかった場合には、光ビーコン４が折り返しフレームを返して来ないので、新車載機２Ａはループバックの成功を確認できない。
そこで、新車載機２Ａは、送信中断期間にループバックの成功を確認できなかった場合には、図１０に破線で示すように、ＩＤ格納フレームである低速フレームＵ０のみを光送信部２３に再送信させ、再送信した低速フレームＵ０の後を送信中断期間とする。
【０１２７】
従って、再送信した低速フレームＵ０を新光ビーコン４Ａが正規に受信できた場合は、上述と同様に、送信中断期間に新光ビーコン４Ａから受信した折り返しフレームにより、車両ＩＤのループバックの成功を確認することができる。
【０１２８】
図１０の例において、最初の上りフレームである低速フレームＵ０のデータサイズは、できるだけ小さいことが好ましい。例えば、多くとも高速フレームＵ１〜Ｕ３のいずれか１つよりも小さいことが好ましい。
より好ましくは、例えば、低速フレームＵ０に格納するデータを、車両ＩＤ情報、ビーコン間の旅行時間や新車載機２Ａが対応するサービス種別等の必要最小限とすることにより、低速フレームＵ０のデータサイズを、１回の通信で送信する複数の上りフレームＵ０〜Ｕ３の中で最小（例えば、実データ部で５バイト程度）に設定することが好ましい。
【０１２９】
その理由は、再送信の可能性がある低速フレームＵ０のフレーム長が長ければ、その分だけ、低速フレームＵ０を再送信した場合の、アップリンク送信が可能な残り時間が少なくなり、アップリンク送信する予定の複数の高速フレームＵ１〜Ｕ３のうちの、例えば最後の高速フレームＵ３が新光ビーコン４Ａに正常に到達しなくなる可能性があるからである。
【０１３０】
なお、図１０の例において、新車載機２Ａが、下りフレームＤＬ１や送信中断期間中に受信した下りフレームＤＬ２に含まれるビーコン識別フラグに基づいて、通信相手が高速アップリンク受信に対応する新光ビーコン４Ａか非対応の旧光ビーコン４Ｂかを判定し、その判定結果に応じて、送信中断期間の後に高速フレームＵ１〜Ｕ３を送信するか否かを決定するようにしてもよい。
【０１３１】
上記の通り、新光ビーコン４Ａの通信相手としては、低速フレームＵ０と高速フレームＵ１〜Ｕ３の間に送信中断期間を設けてアップリンク送信する新車載機２Ａ（図１０）であることが好ましいが、送信中断期間を設けずに上りフレームＵ０〜Ｕ３を連続送信する新車載機２Ａ（図９）であってもよい。
その理由は、高速フレームＵＬ２のフレーム数や送信時間を少なめに設定すれば、特に送信中断期間を設けなくても、低速フレームＵＬ１に対応してダウンリンクされた折り返しフレームを、新車載機２Ａが適切に受信し得るからである。
【０１３２】
〔高速フレームの全部又は一部を受信できない例〕
図１１は、アップリンク領域ＵＡの上流側に位置するダウンリンク領域ＤＡの部分である、ダウンリンク上流部ＤＡ０の一例を示す説明図である。
図１１において、一点鎖線の境界線ＤＢ０は、新旧の車載機２が新光ビーコン４Ａからダウンリンク切り替え前の下りフレームＤＬ１を受信可能なダウンリンク領域ＤＡの上流境界を示す。
【０１３３】
破線の境界線ＵＢ１は、新光ビーコン４Ａが新旧の車載機２から低速フレームＵＬ１を受信可能なアップリンク領域ＵＡの上流境界を示す。実線の境界線ＵＢ２は、新光ビーコン４Ａが新車載機２Ａから高速フレームＵＬ２を受信可能なアップリンク領域ＵＡの上流境界を示す。
なお、上記の「受信可能」とは、最低受信感度に相当する光量の上りフレームＵＬ又は下りフレームＤＬを、所定のビットエラーレート（例えば、規格値では１０−５）以下で受信できることを意味する。
【０１３４】
図１１において、Ｐ０は、上流境界ＤＢ０と車載機２の所定の設置高さＨ（例えば、Ｈ＝１．０ｍ）との交差位置（以下、「ダウンリンク上流端」という。）である。
図１１において、Ｐ１は、上流境界ＵＢ１と設置高さＨとの交差位置（＝第１アップリンク上流端）であり、Ｐ２は、上流境界ＵＢ２と設置高さＨとの交差位置（＝第２アップリンク上流端）である。
【０１３５】
本実施形態の新光ビーコン４Ａでは、第２アップリンク上流端Ｐ２が第１アップリンク上流端Ｐ１よりも上流側（一致でもよい。）となる位置設定が行われている。
その理由は、第１アップリンク上流端Ｐ１が第２アップリンク上流端Ｐ２よりも上流側にあると、上流端Ｐ１，Ｐ２間の範囲が、新光ビーコン４Ａが低速フレームＵＬ１を受信できるが高速フレームＵＬ２を受信できない「不感領域」（特許文献１の図１１参照）となり、新光ビーコン４Ａが高速フレームＵＬ２を適切に受信できなくなるからである。
【０１３６】
図１１に示すように、光ビーコン４のダウンリンク上流端Ｐ０は、車載機２がアップリンク領域ＵＡにさしかかった時に確実にアップリンク送信できるようにしておくため、アップリンク上流端（図１１の例では、第２アップリンク上流端Ｐ２）よりも上流側に設定される場合がある。
この場合、アップリンク領域ＵＡの上流境界ＵＢ２の上流側に位置するダウンリンク領域ＤＡの部分である、ダウンリンク上流部ＤＡ０が形成される。従って、新車載機２Ａがダウンリンク上流部ＤＡ０の内部に進入すると、新車載機２Ａは、下りフレームＤＬ１を受信して低速フレームＵＬ１の送信を開始する。
【０１３７】
一方、アップリンク領域ＵＡは、ビットエラーレートが１０−５以下の通信品質を満たす領域である。従って、新車載機２Ａがダウンリンク上流部ＤＡ０において低速フレームＵＬ１を送信しても、通常、新光ビーコン４Ａは低速フレームＵＬ１を受信できない。
しかし、新車載機２Ａが最初に送信する低速フレームＵＬ１は、比較的データサイズが小さく１フレームのみの場合が多い。このため、確率は高くないが、ダウンリンク上流部ＤＡ０で送信された低速フレームＵＬ１を新光ビーコン４Ａが受信する可能性がある。
【０１３８】
この場合、新光ビーコン４Ａは、ダウンリンク切り替えを行って新車載機２Ａの車両ＩＤを格納した下りフレームＤＬ２を送信するので、新車載機２Ａは、下りフレームＤＬ２の受信に応じて高速フレームＵＬ２の送信を開始する。
そして、高速フレームＵＬ２は、比較的データサイズが大きくフレーム数も多いため、高速フレームＵＬ２の送信開始時点において、新車載機２Ａの車両進行方向の位置が第２アップリンク上流端Ｐ２に未達の場合には、新光ビーコン４Ａがすべての高速フレームＵＬ２を適切に受信できない可能性がある。
【０１３９】
例えば、新車載機２Ａが第２アップリンク上流端Ｐ２の上流側近傍で高速フレームＵＬ２の送信を開始した場合には、複数の高速フレームＵＬ２よりなる上りフレーム群のうち、後半部分の複数の高速フレームＵＬ２については受信できるかも知れないが、最初の数フレーム分の高速フレームＵＬ２を新光ビーコン４Ａが受信できない可能性が高くなる。
このように、新車載機２Ａがダウンリンク上流部ＤＡ０において低速フレームＵＬ１を送信すると、第２アップリンク上流端Ｐ２を第１アップリンク上流端Ｐ１よりも上流側又は一致させる位置設定が行われていても、新光ビーコン４Ａが一部の高速フレームＵＬ２を受信できなくなるおそれがある。
【０１４０】
そこで、本実施形態では、新光ビーコン４Ａが、低速フレームＵＬ１に含まれる車両ＩＤを下りフレームＤＬ２に格納する処理（以下、「格納処理」という。）の実行を、所定の条件を満たすまで待機する処理（以下、「待機処理」という。）を実行する。
これにより、新車載機２Ａがダウンリンク上流部ＤＡ０において高速フレームＵＬ２の送信を開始するのを極力防止し、新光ビーコン４Ａが高速フレームＵＬ２を適切に受信する可能性を高める。
【０１４１】
〔待機処理が可能な新光ビーコンの回路構成〕
図１２は、待機処理が可能な新光ビーコン４Ａの回路構成例を示すブロック図である。
図１２に示すように、新光ビーコン４Ａは、ビーコン制御機７と、ビーコンヘッド８とを備える。ビーコン制御機７は、通信ＩＣ（通信処理部）３０と、メインＣＰＵ（情報処理部）３１と、記憶部３２と、通信ＩＦ３３とを含む。ビーコンヘッド８の内部には、光送信部１０と光受信部１１が収納されている。
【０１４２】
光送信部１０は、図１２の左側から順に、光通信用の発光素子３４及び駆動回路３５を含む。光受信部１１は、図１２の左側から順に、光通信用の受光素子３６、増幅器３７、フィルタ回路３８及びコンパレータ３９を含む。
発光素子３４は、ダウンリンク方向の電気信号を光信号に変換する素子（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ））よりなる。受光素子３６は、受光したアップリンク方向の光信号を電気信号に変換する素子（例えば、フォトダイオード（ＰＤ））よりなる。
【０１４３】
通信ＩＣ３０は、メインＣＰＵ３１から取得した下りデータを所定の符号化方式（例えば、マンチェスター符号）にて変換し、所定周期のシリアルな電気信号よりなるパルス信号ＰＳを生成する。このパルス信号ＰＳは駆動回路３５に入力される。
駆動回路３５は、通信ＩＣ３０から入力されたパルス信号ＰＳをベースとして、発光素子３４の駆動電圧を発生させるスイッチング素子を含み、発生した駆動電圧にて発光素子３４を駆動する。これにより、下りフレームＤＬの光信号が送出される。
【０１４４】
増幅器３７は、高速帯域（本実施形態では、２５６ｋｂｐｓ）で動作する高速用増幅回路よりなる。増幅器３７は、受光素子３６により変換された電気信号を高速帯域で動作して増幅し、増幅後の電気信号を後段のフィルタ回路３８に出力する。
フィルタ回路３８は、少なくとも高速帯域（本実施形態では、２５６ｋｂｐｓ）の成分を抽出できるローパスフィルタを含む。フィルタ回路３８は、低速成分から高速成分までをカバーするバンドパスフィルタを含んでいてもよい。
【０１４５】
フィルタ回路３８は、増幅された電気信号から低速成分又は高速成分を抽出し、抽出した低速信号又は高速信号を後段のコンパレータ３９に出力する。
コンパレータ３９は、高速信号と閾値との比較が可能な高速用コンパレータよりなる。コンパレータ３９は、入力された低速信号又は高速信号を閾値と比較し、この比較によって抽出したデジタルの受信信号（上りフレームＵＬのビットデータ）を後段の通信ＩＣ３０に出力する。
【０１４６】
通信ＩＣ３０は、先頭５バイトのアイドルパターンを用いて受信信号の伝送速度を判定する。また、通信ＩＣ３０は、判定した伝送速度にてビットデータをサンプリングし、上りフレームＵＬに含まれる上りデータを再生する。通信ＩＣ３０は、再生した上りデータを後段のメインＣＰＵ３１に送る。
【０１４７】
メインＣＰＵ３１は、上りデータが低速フレームＵＬ１のデータである場合には、そのデータから抽出した車両ＩＤの値を、下りフレームＤＬ２の所定の格納領域（例えば、図８の「車線通知情報」）に格納する格納処理を実行する。
メインＣＰＵ３１は、低速フレームＵＬ１の送信元が新車載機２Ａの場合は、上述の待機処理を実行し、低速フレームＵＬ１の送信元が旧車載機２Ｂの場合は、上述の待機処理を行わずに、車両ＩＤの格納処理を即座に実行する。
【０１４８】
記憶部３２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などよりなる１又は複数のメモリを含む。記憶部３２は、上りデータ及び下りデータなどの各種データを記憶するための一時的な記憶領域を有する。
記憶部３２は、格納処理及び待機処理などの情報処理を含む、新旧の車載機２との路車間通信に関連する情報処理を、メインＣＰＵ３１に実行させるコンピュータプログラムを格納するための恒久的な格納領域を有する。
【０１４９】
記憶部３２は、待機処理における待機の解除条件も記憶している。解除条件の例としては、例えば、次の解除条件１及び２を採用することができる。
解除条件１：同じ車両ＩＤの低速フレームＵＬ１の受信回数が所定の回数閾値Ｎ（Ｎ≧２：例えば、Ｎ＝２）以上となること。
解除条件２：最初の低速フレームＵＬ１の受信時点から所定の待機時間Ｔｗ（例えば、２５ｍ秒）が経過した後に、同じ車両ＩＤを含む低速フレームＵＬ１を受信したこと。
【０１５０】
通信ＩＦ３３は、中央装置３及び携帯端末と通信可能な通信インタフェースよりなる。携帯端末との通信方式は、ＵＳＢケーブル及びＬＡＮケーブルなどを通信媒体とする有線通信でもよいし、無線ＬＡＮ及びブルートゥース（登録商標）などの無線通信でもよい。
従って、携帯端末を通信ＩＦ３３に接続すると、交通技術者などの利用者が携帯端末に入力した新光ビーコン４Ａの設定情報をメインＣＰＵ３１に送信できる。操作入力が可能な設定情報には、上記の解除条件及び待機処理の許否指令などがある。
【０１５１】
メインＣＰＵ３１は、携帯端末（例えば、ノート型パソコンなど）から解除条件を受信すると、受信した解除条件を記憶部３２に記憶させ、記憶させた解除条件を自機が待機処理を実行する場合の条件とする。
メインＣＰＵ３１は、携帯端末から待機処理の許否指令を受信すると、受信した許否指令の種別を記憶部３２に記憶させ、記憶させた許否指令の種別に基づいて、待機処理を実行するか否かを判定する。
【０１５２】
具体的には、メインＣＰＵ３１は、記憶した許否指令の種別が「実行許可」の場合には、待機処理を実行する。メインＣＰＵ３１は、記憶した許否指令の種別が「実行禁止」の場合には、待機処理を実行しない。
従って、上記の種別を有する許否指令を外部から受信する通信ＩＦ３３は、メインＣＰＵ３１による待機処理の実行を許可するか否かを切り替えるための切替部としての機能を有する。
【０１５３】
ビーコン制御機７に対する許否指令の送信は、ビーコン制御機７の近くに通信可能に接続する携帯端末ではなく、中央装置３から行うことにしてもよい。
また、切替部の他の例として、ビーコン制御機７の基板に手動の切替スイッチ（図示せず）を設けることにしてもよい。この場合、制御スイッチがオンの場合にメインＣＰＵ３１が待機処理を実行し、オフの場合にメインＣＰＵ３１が待機処理を実行しないようにすればよい。
【０１５４】
〔メインＣＰＵが実行する処理内容〕
図１３は、メインＣＰＵ３１が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
図１３に示すように、メインＣＰＵ３１は、通信ＩＣ３０から上りデータを取得したか否かを常に判定しており（ステップＳＴ１１）、上りデータを取得した場合は、更に、その上りデータが低速フレームＵＬ１であるか否かを判定する（ステップＳＴ１２）。
【０１５５】
ステップＳＴ１２の判定は、例えば、通信ＩＣ３０が上りフレームＵＬのアイドルパターンを用いて行った伝送速度をメインＣＰＵ３１に通知し、メインＣＰＵ３１が、通知された伝送速度を所定の閾値と比較することによって行うことができる。
ステップＳＴ１２の判定結果が否定的である場合は、メインＣＰＵ３１は、処理をステップＳＴ１１の前に戻す。
【０１５６】
ステップＳＴ１２の判定結果が肯定的である場合は、メインＣＰＵ３１は、取得した上りデータの送信元が新車載機２Ａであるか否かを判定する（ステップＳＴ１３）。
ステップＳＴ１３の判定は、例えば、上りデータから抽出した「車載機種別」（図７参照）の値が「６」であるか否かによって行われる。
【０１５７】
ステップＳＴ１３の判定結果が否定的である場合、つまり、低速フレームＵＬ１の送信元が旧車載機２Ｂの場合は、メインＣＰＵ３１は、待機処理をスキップして（ステップＳＴ１５）、車両ＩＤの格納処理を実行する（ステップＳＴ１６）。
ステップＳＴ１３の判定結果が肯定的である場合、つまり、低速フレームＵＬ１の送信元が新車載機２Ａの場合は、メインＣＰＵ３１は、待機処理を実行した上で（ステップＳＴ１４）、車両ＩＤの格納処理を実行する（ステップＳＴ１６）。
【０１５８】
〔新車載機との路車間通信の例〕
図１４は、本実施形態の新光ビーコン４Ａが新車載機２Ａとの間で実行する路車間通信を示すシーケンス図である。
ここでは、新車載機２Ａが送信中断期間を設ける通信規格を採用し、かつ、新光ビーコン４Ａが回数閾値Ｎを用いる「解除条件１」を採用する場合を例示している。また、図１４の例では、解除条件１の回数閾値Ｎの値を「２」としている。
【０１５９】
上述の通り、新光ビーコン４ＡのメインＣＰＵ３１は、低速フレームＵＬ１の送信元が新車載機２Ａである場合には、待機処理を実行してから（図１３のステップＳＴ１４）、車両ＩＤの格納処理を実行する（図１３のステップＳＴ１６）。
また、解除条件１の回数閾値Ｎの値が２の場合は、メインＣＰＵ３１は、同じ車両ＩＤの低速フレームＵＬ１の受信回数が２以上となった場合に、格納処理の待機を解除して車両ＩＤの格納処理を実行する。
【０１６０】
従って、図１４に示すように、新光ビーコン４Ａは、新車載機２Ａから１回目の低速フレームＵＬ１（ＩＤ格納フレームＵ０）を受信した時点では、車両ＩＤの格納処理を行わず、車両ＩＤが格納されていない下りフレームＤＬ１の送信を継続する。
このため、新車載機２Ａは、低速フレームＵＬ１を１回送信しても、自身の車両ＩＤを含む折り返しフレームを受信できない。その後、新車載機２Ａは、所定の再送期間Ｔｒ（例えば、３０ｍ秒）の経過後に２回目の低速フレームＵＬ１を再送する。
【０１６１】
解除条件１の回数閾値Ｎの値が２の場合は、メインＣＰＵ３１は、２回目の低速フレームＵＬ１（ＩＤ格納フレームＵ０）を新車載機２Ａから受信すると、車両ＩＤの格納処理を開始し、所定時間（例えば、１０ｍ秒）以内にダウンリンク切り替えを実行する。
従って、図１４に示すように、新光ビーコン４Ａは、新車載機２Ａから２回目の低速フレームＵＬ１（ＩＤ格納フレームＵ０）を受信すると、車両ＩＤを含む下りフレームＤＬ２を生成し、その下りフレームＤＬ２の繰り返し送信を行う。
【０１６２】
新光ビーコン４Ａに対して、「解除条件１」の代わりに「解除条件２」を採用することにしてもよい。
この場合、新車載機２Ａが低速フレームＵＬ１を再送する再送期間Ｔｒ（例えば、３０ｍ秒）よりも短い時間長（例えば、２５ｍ秒）となるように、解除条件２に用いる待機時間Ｔｗを設定すれば、図１４の例と同様に、新光ビーコン４Ａが、２回目の低速フレームＵＬ１の受信に応じてダウンリンク切り替えを実行することになる。
【０１６３】
なお、図１４では、待機処理を実行可能な新光ビーコン４Ａが、低速フレームＵＬ１と高速フレームＵＬ２の間に「送信中断期間」を設ける新車載機２Ａと路車間通信を行う場合を例示しているが、待機処理を実行可能な新光ビーコン４Ａは、送信中断期間を設けない新車載機２Ａ（図９参照）との路車間通信を実行することもできる。
【０１６４】
〔旧車載機との路車間通信の例〕
図１５は、本実施形態の新光ビーコン４Ａが旧車載機２Ｂとの間で実行する路車間通信を示すシーケンス図である。
上述の通り、新光ビーコン４ＡのメインＣＰＵ３１は、低速フレームＵＬ１の送信元が旧車載機２Ｂである場合には、待機処理をスキップして（図１３のステップＳＴ１５）、車両ＩＤの格納処理を実行する（図１３のステップＳＴ１６）。
【０１６５】
従って、図１５に示すように、新光ビーコン４Ａは、旧車載機２Ｂから１回目の低速フレームＵＬ１（ＩＤ格納フレームＵ０）を受信すると、通常通り、車両ＩＤを含む下りフレームＤＬ２を生成し、その下りフレームＤＬ２の繰り返し送信を行う。
このように、新光ビーコン４Ａは、通信相手が旧車載機２Ｂである場合は、最初の低速フレームＵＬ１の受信に応じて即座にダウンリンク切り替えを行う。
【０１６６】
〔新車載機との路車間通信の別例〕
図１６は、本実施形態の新光ビーコン４Ａが新車載機２Ａとの間で実行する別の路車間通信を示すシーケンス図である。
ここでも、新車載機２Ａが送信中断期間を設ける通信規格を採用し、かつ、新光ビーコン４Ａが回数閾値Ｎを用いる「解除条件１」を採用する場合を例示している。また、図１６の例では、解除条件１の回数閾値Ｎの値を「３」としている。
【０１６７】
上述の通り、新光ビーコン４ＡのメインＣＰＵ３１は、低速フレームＵＬ１の送信元が新車載機２Ａである場合には、待機処理を実行してから（図１３のステップＳＴ１４）、車両ＩＤの格納処理を実行する（図１３のステップＳＴ１６）。
また、解除条件１の回数閾値Ｎの値が３の場合は、メインＣＰＵ３１は、同じ車両ＩＤの低速フレームＵＬ１の受信回数が３以上となった場合に、格納処理の待機を解除して車両ＩＤの格納処理を実行する。
【０１６８】
従って、図１６に示すように、新光ビーコン４Ａは、新車載機２Ａから１回目及び２回目の低速フレームＵＬ１（ＩＤ格納フレームＵ０）を受信した時点では、車両ＩＤの格納処理を行わず、車両ＩＤが格納されていない下りフレームＤＬ１の送信を継続する。
このため、新車載機２Ａは、低速フレームＵＬ１を２回送信しても、自身の車両ＩＤを含む折り返しフレームを受信できない。その後、新車載機２Ａは、所定の再送期間Ｔｒ（例えば、３０ｍ秒）の経過後に３回目の低速フレームＵＬ１を再送する。
【０１６９】
解除条件１の回数閾値Ｎの値が３の場合は、メインＣＰＵ３１は、３回目の低速フレームＵＬ１（ＩＤ格納フレームＵ０）を新車載機２Ａから受信すると、車両ＩＤの格納処理を開始し、所定時間（例えば、１０ｍ秒）以内にダウンリンク切り替えを実行する。
従って、図１６に示すように、新光ビーコン４Ａは、新車載機２Ａから３回目の低速フレームＵＬ１（ＩＤ格納フレームＵ０）を受信すると、車両ＩＤを含む下りフレームＤＬ２を生成し、その下りフレームＤＬ２の繰り返し送信を行う。
【０１７０】
新光ビーコン４Ａに対して、「解除条件１」の代わりに「解除条件２」を設定することにしてもよい。
この場合、新車載機２Ａが低速フレームＵＬ１を再送する再送期間Ｔｒ（例えば、３０ｍ秒）よりも長く、かつ、その再送期間Ｔｒの２倍よりも短い時間長（例えば、５５ｍ秒）となるように、解除条件２に用いる待機時間Ｔｗを設定すれば、図１６の例と同様に、新光ビーコン４Ａが、３回目の低速フレームＵＬ１の受信に応じてダウンリンク切り替えを実行することになる。
【０１７１】
なお、図１６では、待機処理を実行可能な新光ビーコン４Ａが、低速フレームＵＬ１と高速フレームＵＬ２の間に「送信中断期間」を設ける新車載機２Ａと路車間通信を行う場合を例示しているが、待機処理を実行可能な新光ビーコン４Ａは、送信中断期間を設けない新車載機２Ａ（図９参照）との路車間通信を実行することもできる。
また、図１６の新光ビーコン４Ａが旧車載機２Ｂと行う路車間通信の内容は、図１５の場合と同様である。
【０１７２】
〔新光ビーコンの効果〕
以上の通り、本実施形態の新光ビーコン４Ａによれば、メインＣＰＵ３１が、車両ＩＤを下りフレームＤＬ２に格納する格納処理の実行を、所定の条件（解除条件１又は２）を満たすまで待機する待機処理を実行するので、通信相手が低速フレームＵＬ１の後に高速フレームＵＬ２を送信する新車載機２Ａである場合に、新車載機２Ａによる高速フレームＵＬ２の送信開始を遅らせることができる。
このため、新光ビーコン４Ａが、低速フレームＵＬ１の後に送信される高速フレームＵＬ２を適切に受信する可能性を高めることができる。
【０１７３】
例えば、前述のダウンリンク上流部ＤＡ０（図１１参照）が存在するような場合に、新車載機２Ａがダウンリンク上流部ＤＡ０において低速フレームＵＬ１を送信しても、新車載機２Ａがダウンリンク上流部ＤＡ０において高速フレームＵＬ２の送信を開始するのを極力防止でき、高速フレームＵＬ２の送信をアップリンク領域ＵＡ内で開始する可能性を高めることができる。
従って、特に最初の数フレーム分の高速フレームＵＬ２の受信失敗を防止でき、新光ビーコン４Ａが、低速フレームＵＬ１の後に送信される高速フレームＵＬ２を適切に受信する可能性を高めることができる。
【０１７４】
本実施形態の新光ビーコン４Ａによれば、メインＣＰＵ３１が、低速フレームＵＬ１の送信元が旧車載機２Ｂの場合は、待機処理を実行しないので（図１３のステップＳＴ１３，ＳＴ１５）、通信相手が旧車載機２Ｂである場合は、通常通り、初回の低速フレームＵＬ１の受信を契機としてダウンリンク切り替えを行うことができる。
【０１７５】
本実施形態の新光ビーコン４Ａによれば、ビーコン制御機７が、待機処理の実行を許可するか否かを切り替える切替部（例えば、図１２の通信ＩＦ３３）を備える。
このため、図１１に例示するダウンリンク上流部ＤＡ０を有する新光ビーコン４Ａについては待機処理の実行を許可し、ダウンリンク上流部ＤＡ０を有しない光ビーコン４Ａについては、待機処理の実行を許可しないなど、現場の状況に応じて新光ビーコン４Ａを柔軟に運用することができる。
【０１７６】
〔新光ビーコンの別の特徴〕
上述の通り、本実施形態の新光ビーコン４Ａでは、ビーコン制御機７のメインＣＰＵ３１は、通信相手が新車載機２Ａの場合には、待機処理を経てから車両ＩＤの格納処理を実行し、通信相手が旧車載機２Ｂの場合には、待機処理をスキップして車両ＩＤの格納処理を実行する（図１３のステップＳＴ１３〜ＳＴ１６）。
【０１７７】
上記の処理を別の観点で言い換えると、メインＣＰＵ３１は、低速フレームＵＬ１の送信元の車載機２の種別（新車載機２Ａ又は旧車載機２Ｂ）に応じて、車両ＩＤの格納処理を実行するタイミングを切り替えていることになる。
具体的には、メインＣＰＵ３１は、送信元が新車載機２Ａである場合の格納処理の実行タイミング（＝第１タイミング）を、送信元が旧車載機２Ｂである場合の格納処理の実行タイミング（＝第２タイミング）よりも遅らせている（図１４及び図１５参照）。
【０１７８】
本実施形態の新光ビーコン４Ａの特徴を上記のように捉えると、新光ビーコン４Ａの効果は次のように言い換えられる。
すなわち、本実施形態の新光ビーコン４Ａによれば、上記の第１タイミングを第２タイミングよりも遅らせるタイミング設定を採用しているので、通信相手が新車載機２Ａである場合に、新車載機２Ａによる高速フレームＵＬ２の送信開始を遅らせることができる。
【０１７９】
このため、新車載機２Ａがダウンリンク上流部ＤＡ０において低速フレームＵＬ１を送信しても、新車載機２Ａがダウンリンク上流部ＤＡ０において高速フレームＵＬ２の送信を開始するのを極力防止でき、高速フレームＵＬ２の送信をアップリンク領域ＵＡ内で開始する可能性を高めることができる。
【０１８０】
また、第１タイミングを第２タイミングよりも遅らせるタイミング設定を採用すれば、新車載機２Ａに関して次のような効果を期待できる。
すなわち、第１タイミングを第２タイミングよりも遅らせると、新車載機２Ａは、ビーコンヘッド８の直下に近い位置で下りフレームＤＬ２を受ける傾向が強くなる。従って、新車載機２Ａは、光強度がより強い下りフレームＤＬ２を多く受信することができ、下りフレームＤＬ２をより確実に受信できるようになる。
【０１８１】
〔第１の変形例〕
上述の実施形態において、回数閾値Ｎ又は待機時間Ｔｗをどの程度の値に設定するのが適切であるかは、新車載機２Ａがダウンリンク上流部ＤＡ０（図１１参照）の通過に要する時間（以下、「通過時間」という。）に基づいて決定することができる。
その理由は、新車載機２Ａによるダウンリンク上流部ＤＡ０の通過時間が長いほど、車両ＩＤの格納を待機する時間を長くしないと、高速フレームＵＬ２の受信可能性を向上できないからである。
【０１８２】
そして、ダウンリンク上流部ＤＡ０の通過時間は、当該ダウンリンク上流部ＤＡ０の車両進行方向長さを、新光ビーコン４Ａのビーコンヘッド８を設置する道路Ｒの車両速度で除することによって算出することができる。
このため、回数閾値Ｎ又は待機時間Ｔｗは、道路Ｒの車両速度に応じて決定することができる。なお、道路Ｒの車両速度は、例えば、道路Ｒの法定速度又は制限速度を採用してもよいし、新光ビーコン４Ａの計測速度の統計値（例えば平均値）であってもよい。
【０１８３】
このように、新光ビーコン４Ａを設置する道路Ｒの車両速度に応じて、回数閾値Ｎ又は待機時間Ｔｗを決定すれば、これらが車両速度と無関係の固定値である場合に比べて、現場の状況に応じて解除条件１又は２を適切に設定することができる。
従って、各地に設置された新光ビーコン４Ａごとに、高速フレームＵＬ２の受信可能性をより確実に向上させることができる。
【０１８４】
〔その他の変形例〕
今回開示した実施形態（変形例を含む。）はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１８５】
例えば、上述の実施形態では、新車載機２Ａが複数の高速フレームＵ１〜Ｕ３を連続して送信することになっているが、フレーム間に所定時間長のインターバルを設けてバースト送信することにしてもよい。
また、本明細書において、「車載機」とは、車両２０に搭載されたあと常にその状態に固定されるものを含むことは勿論、ドライバが利用したい時だけ車両２０に持ち込まれ、一時的に車両２０に搭載されるものも含まれる。
【符号の説明】
【０１８６】
１    交通管制システム
２    車載機
２Ａ  新車載機
２Ｂ  旧車載機
３    中央装置
４    光ビーコン
４Ａ  新光ビーコン
４Ｂ  旧光ビーコン
５    通信回線
６    通信部
７    ビーコン制御機（通信制御部）
８    ビーコンヘッド
１０    光送信部
１１    光受信部
１３    支柱
１４    架設バー
２０    車両
２１    車載制御機
２２    車載ヘッド
２３    光送信部
２４    光受信部
３０    通信ＩＣ
３１    メインＣＰＵ
３２    記憶部
３３    通信ＩＦ
３４    発光素子
３５    駆動回路
３６    受光素子
３７    増幅器
３８    フィルタ回路
３９    コンパレータ
Ｒ    道路
Ｒ１〜Ｒ４  車線
Ａ    通信領域
ＵＡ    アップリンク領域
ＤＡ    ダウンリンク領域
ＵＬ１  低速フレーム（上りフレーム）
ＵＬ２  高速フレーム（上りフレーム）
Ｕ０    低速フレーム（上りフレーム）
Ｕ１〜Ｕ３  高速フレーム（上りフレーム）
ＤＬ１  下りフレーム（ダウンリンク切り替え前）
ＤＬ２  下りフレーム（ダウンリンク切り替え後）
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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