(57)【要約】【課題】アドホックネットワークにおいて、輻輳の発生を抑えつつ特定の車両間での車々間通信を実現する通信制御方法を得ること。【解決手段】本発明は、通信フレームを構成する複数のスロットのいずれか一つを使用して通信を行う車載通信装置により構成されたアドホックネットワークにおいて、いずれか一つの車載通信装置が実行する通信制御方法であって、各車載通信装置の位置関係に基づいて、各車載通信装置が使用するスロット、または通信フレームを構成するスロット数および各車載通信装置が使用するスロット、を決定する決定ステップと、決定結果を各車載通信装置へ通知する通知ステップと、を含んでいる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信フレームを構成する複数のスロットのいずれか一つを使用して通信を行う複数の車載通信装置により構成されたアドホックネットワークにおいて、当該アドホックネットワークを構成しているいずれか一つの車載通信装置が実行する通信制御方法であって、
前記アドホックネットワークを構成している各車載通信装置の位置関係に基づいて、当該各車載通信装置が使用するスロット、または前記通信フレームを構成するスロット数および当該各車載通信装置が使用するスロット、を決定する決定ステップと、
前記決定ステップでの決定結果を前記各車載通信装置へ通知する通知ステップと、
を含むことを特徴とする通信制御方法。
【請求項２】
前記決定ステップでは、
前記アドホックネットワークに属していない他の車載通信装置からエントリー要求を受信した場合、当該他の車載通信装置がエントリーした後のアドホックネットワークを構成している各車載通信装置の位置関係に基づいて、当該各車載通信装置が使用するスロット、または前記通信フレームを構成するスロット数および当該各車載通信装置が使用するスロット、を再決定することを特徴とする請求項１に記載の通信制御方法。
【請求項３】
前記決定ステップでは、
前記アドホックネットワークに属している他の車載通信装置から離脱要求を受信した場合、当該他の車載通信装置が離脱した後のアドホックネットワークを構成している各車載通信装置の位置関係に基づいて、当該各車載通信装置が使用するスロット、または前記通信フレームを構成するスロット数および当該各車載通信装置が使用するスロット、を再決定することを特徴とする請求項１または２に記載の通信制御方法。
【請求項４】
前記各車載通信装置の位置関係を、当該各車載通信装置が存在している車線および存在している車線上での並び順とすることを特徴とする請求項１、２または３に記載の通信制御方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の通信制御方法を実現することを特徴とする車載通信装置。
【請求項６】
通信フレームを構成する複数のスロットのいずれか一つを使用して通信を行う複数の車載通信装置により構成されたアドホックネットワークにおける車載通信装置であって、
前記アドホックネットワークを構成している各車載通信装置の位置関係に基づいて、当該各車載通信装置が使用するスロット、または前記通信フレームを構成するスロット数および当該各車載通信装置が使用するスロット、を決定する決定手段と、
前記決定手段での決定結果を前記各車載通信装置へ通知する通知手段と、
を備えることを特徴とする車載通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された複数の通信装置が形成するアドホックネットワークにおいて特定の通信装置同士が通信を行う場合のタイミングを管理する通信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信環境において同じ環境下にある無線端末を用いて、輻輳を避けて特定の相手と交信する方法が下記特許文献１に記載されている。下記特許文献１に記載の方法では、既存の網の一部を活用し、さらに、特定のアドホックネットワークを構成している各無線端末の位置情報などを含んだ各種情報を持つ管理データベースを別途設け、車両に搭載された無線端末は他の交信先無線端末との交信に際して、管理データベースから交信先無線端末の特定情報を取得する。そして、取得した特定情報を用いて通信を行うことにより、通信網で輻輳が発生するのを回避する。なお、無線端末は、道路に設置された路側通信機を介して管理データベースへアクセスする。
【０００３】
また、下記特許文献２には、ネットワークの構成が頻繁に変更される環境において効率良く通信を行うための方法が記載されている。この方法では、従来のアドレスよりも短いアドレスを使用することにより、効率的な通信を実現している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１１２０４３号公報
【特許文献２】特開２００４−２２２００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、上記特許文献１に記載の方法では、通信相手を特定する際に路側通信機を経由して管理データベースにアクセスしなければならない。すなわち、路側通信機が存在していなければ通信することができない、という問題があった。この問題は、道路に設置する路側通信機の数を増やし、すべての道路上で路側通信機と通信できるようにすれば解消可能であるが、現実的には不可能に近い。また、管理データベースなどを必要とする複雑なシステムではなく、近隣の無線端末同士が容易に直接通信できるシステムの実現が望まれている。
【０００６】
また、路側通信機との通信を経て他の無線端末と通信を行う場合には、車々間の直接通信に比べて処理時間がかかるため、緊急通信（たとえば、他車との衝突を防止するためのブレーキ情報の伝送）には向かない、という問題もある。
【０００７】
また、通常の車々間通信に関しては、交通量の少ない場所で適用する場合は問題ないが、交差点や渋滞の中など、車の密度が高い場所においては、通信トラフィックの集中により、スループットが大きく低下する、という問題がある。さらに、IEEE802.11a方式の無線ＬＡＮのような、キャリアセンス方式（ＣＳＭＡ／ＣＡ）の無線通信では、通信トラフィックの集中により、送信できない端末が発生する、という問題もある。
【０００８】
また、上記特許文献２に記載の方法では、車両の位置関係が判断できないため、ブレーキ情報のような近接車両とのみ通信すれば良い情報を取り扱う場合でもネットワーク内の全ての車両に対して情報提供を行う。そのため、ネットワークを構成する通信機間の距離が大きい場合には、送信電力も大きくなり、近隣のネットワークに対して影響（干渉）を与える、という問題がある。例えば、隣接ネットワークがキャリアセンス方式の無線通信を適用している場合、特許文献２に記載の方法を適用しているネットワーク内の車載端末が発する強い電波を受信した隣接ネットワーク内の車載端末が送信できなくなる、という問題が発生する。その結果、車々間通信システム全体のスループットが低下してしまう。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アドホックネットワークにおいて、路側通信機を必要とせずに、輻輳の発生を抑えつつ特定の車両間での車々間通信を実現する通信制御方法およびこれを実現する車載通信装置を得ることを目的とする。
【００１０】
また、送信電力を抑圧し、近隣ネットワークへの影響を抑えることが可能な通信制御方法およびこれを実現する車載通信装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、通信フレームを構成する複数のスロットのいずれか一つを使用して通信を行う複数の車載通信装置により構成されたアドホックネットワークにおいて、当該アドホックネットワークを構成しているいずれか一つの車載通信装置が実行する通信制御方法であって、前記アドホックネットワークを構成している各車載通信装置の位置関係に基づいて、当該各車載通信装置が使用するスロット、または前記通信フレームを構成するスロット数および当該各車載通信装置が使用するスロット、を決定する決定ステップと、前記決定ステップでの決定結果を前記各車載通信装置へ通知する通知ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、アドホックネットワークでは、各車載通信装置の位置関係に基づいて、通信を行う車載通信装置の組合せ毎に個別に通信スロットを割り当て、各車載通信装置は、通信相手毎に異なる通信スロットを使用するので、輻輳の発生を抑えつつ特定の車両間での車々間通信を実現できる、という効果を奏する。
【００１３】
また、信号の受信タイミング（信号を受信した通信スロット）から、信号送信元の装置を特定できる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる通信制御方法および通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の説明では、実際に通信を行うのは各車両に搭載された通信装置（車載通信装置）であるが、説明を簡略化するため「車載通信装置が通信（送信，受信）を行う」という意味で「車両が通信（送信，受信）を行う」という表現を用いる。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信制御方法を実現する車載通信装置の実施の形態１の動作を説明するための図であり、車載通信装置を搭載した複数の車両が片側２車線の道路を走行し、車群Ａ〜Ｃを形成している場合の例を示している。
【００１６】
図１の車群Ａは同一方向に走行中の車両１〜５で構成される車群、車群Ｂは車群Ａの前方の車群、車群Ｃは対向車線を走行中の車両で構成される車群であり、この車群Ｃには車両６が含まれる。
【００１７】
各車両は、走行中に周囲の車両と通信が可能な程度の電力で電波を送信し車々間通信を行う。しかしながら、交差点近辺や渋滞中の場合は、前後左右に車両が近接しているため、通信を行いたい直近の車より遠い車両にも電波が届いてしまい、トラフィックの増加によるスループットの低下を招くことになる。また、対向車線や遠方の情報を得てしまうため、例えば、不要なブレーキ等（遠方から取得した情報を直近からの情報と勘違いして実行する動作）が発生するといった問題がある。これに関しては、送信電力制御を利用して問題発生を回避する方法も考えられるが、本実施の形態では、車々間のアドホックネットワーク内で各車両間の通信タイミング管理を行うことにより回避する方法を示す。
【００１８】
つぎに、図１、図２−１および図２−２を用いて、実施の形態１の通信制御方法を説明する。ここでは、車両５が車群Ａに入り、車群Ａの各車両により構成されているアドホックネットワークへ車両５がエントリーする場合の通信制御方法を説明する。
【００１９】
既存の車群Ａに対して車両５が新たに加わる場合、車両５は、車群Ａに対して車群へのエントリーを要求する（車群Ａにより構成されるアドホックネットワークへのエントリーを要求する）。例えばこのエントリーの要求では、車両５がエントリー要求（メッセージ）を送信し、送信されたエントリー要求は周辺車両（車両３や車両４など）に受信される。車群Ａ内では、車両５から送信されたエントリー要求に問題がなければ、エントリー要求を受け付けて車両５をアドホックネットワークへ組み入れる。そして、新たに車両５用の通信スロットを割り当て、通信用のフレームを再構築する。さらに、再構築したフレームについての情報は、たとえばブロードキャストにより、新しくエントリーした車両５を含む車群Ａ内のすべての車両に対して通知される。再構築されたフレームの情報を取得した各車両は、以後、その内容に従ったタイミングで周囲の車両と通信を行う。
【００２０】
なお、通信用フレームの再構築は、車両５から送信されたエントリー要求を最初に受信した車両が行ってもよいし、車群Ａを構成している他の車両で行うようにしてもよい。また、新たにエントリーを行った車両５が自ら行ってもよい。
【００２１】
図２−１および図２−２は、実施の形態１の通信制御方法で使用する通信用のフレーム（スーパーフレーム）の構成例を示す図である。本実施の形態では、図２−１や図２−２に示したように、各車載通信装置が使用する通信スロットを車列の並びに合わせて配置した構成の通信用のフレームを使用する。
【００２２】
図２−１は、車両５がエントリーする前の車群Ａで使用される通信用のフレームの構成例を示し、この通信用のフレームは「車両１・２間」と記した車両１と車両２が通信する際に使用する通信スロット（以下、通信スロットを“車両１・２間スロット”などと記載する）、車両２と車両３が通信する際に使用する車両２・３間スロットおよび車両３と車両４が通信する際に使用する車両３・４間スロットにより構成される。
【００２３】
したがって、図２−１に示した通信用フレームを使用する場合、車両１と車両２は車両１・２間スロットを使用して通信を行い、車両２と車両３は車両２・３間スロットを使用して通信を行う。同様に、車両３と車両４は車両３・４間スロットを使用して通信を行う。
【００２４】
図２−２は、車両５がエントリーした後の車群Ａで使用される通信用のフレームの構成例を示し、この通信用のフレームは、図２−１の通信用のフレームに対して車両５と車両４が通信する際に使用する通信スロット（車両４・５間スロット）を挿入して再構築したものである。また、車両４・５間スロットと他の通信スロットの位置関係（並び順）は、車両５と他の車両の位置関係（車列の並び）に対応している。
【００２５】
そのため、通信用のフレームを再構築するにあたり、新規にエントリー要求を出した車両（上記例では車両５）のネットワーク内の位置検出が必要となるが、位置情報に関しては、例えば、ネットワーク内の他の車両で測定した電力値、ＧＰＳによる位置情報、センサーやレーダによる周辺車両との相対位置情報、等を利用して把握できる。
【００２６】
なお、車両５のエントリー情報が対向車線の車群Ｃ内の車両６で受信されてしまった場合、車両６は一時的に２つの車群（ネットワーク）に属してしまうことになるが、周囲の車両がある程度の時間継続して監視すれば、車両５が車群Ｃではないことがわかるため、その場合には車群Ｃからリリースすればよい。または、エントリー時に車両の進行方向や前後何点かの位置情報も併せて通知し、通知された情報を用いて車群を特定することが可能であり、ミスエントリーは回避できる。
【００２７】
また、車群から車両が離脱する場合も同様に、離脱後の車群を構成しているいずれかの車両がその後の通信で使用する通信用フレームを各車両の位置関係に基づいて再構築し、再構築後の通信用フレームについての情報を車群内のすべての車両へ通知する。
【００２８】
このように、本実施の形態では、アドホックネットワーク内で車列の並びに合わせた構成の通信用のフレームを構築し、各車載通信装置は、通信を行う際に、車両の組合せ（車列の並び）に対応した通信スロットを使用することとした。これにより、他の車両の通信に干渉を与えるのを防止でき、また輻輳の発生を抑えることができる。
【００２９】
また、車列の並びに合わせたフレーム構成としたので、信号の受信タイミング（信号を受信した通信スロット）から、信号の送信元車載通信装置を特定できる。そのため、例えば、車間距離が縮まった場合に、隣接している車両以外の通信が受信できたとしても、自車が間違って反応することはない。また、受信できた情報が有益な情報である場合には、危険予知が可能となる。具体例を示すと、車両１と車両２の間で通信しているブレーキ情報を車両４が受信できた場合、通常の経路（車両２から車両３および４を介して車両４に至る経路）で受信するよりも早くブレーキ情報を得ることができる等のメリットがある。さらに、通信対象車両を隣接車両のみに限定し、不特定多数の車両との通信を行わないようにしているので、システム全体のスループットを向上させることが可能である。
【００３０】
なお、上記説明では、図２−１および図２−２のような構成の通信用のフレームを使用する場合の例について説明した。これは、スループットを向上させる目的で、不要な通信スロット（空スロット）をなくすために現在の車群に必要な数だけの通信スロットで通信用のフレームを構成し、車群に新しい車両がエントリーされた場合に通信用のフレームを拡大するようにしていた。しかし、通信用のフレームを上記構成に限定するものではなく、例えば、図３−１，３−２のように、予め通信用のフレームに収容できる車両台数を設定しておき、車両数が設定数に満たない場合には未使用部分を空スロットとしておく方式でも良い。この場合、車両の新規エントリーやリリースが発生しても通信用のフレーム長が変化しないため、時間管理が簡単になるという利点がある。また、設定台数を越えるエントリーがあった場合に再度収容台数の設定を更新するようにしてもよい。
【００３１】
また、本実施の形態においては、車両のエントリー要求の方法は特に規定していないが、例えば、エントリー用の専用チャネルを設けることで対応可能であり、また、例えば、スーパーフレーム（通信用のフレーム）内にエントリー専用のフレームを設けることで対応可能である。また、ネットワークからの離脱要求に関しても、同様である。
【００３２】
また、本実施の形態では、フレームフォーマットを管理し、エントリー要求や離脱要求に対応してフレームフォーマットを再構築し、ネットワーク内の通信機に変更を通知するタイミング制御手段を搭載した通信機を特定していない。本手段はアドホックネットワークを構成するにあたり、マスターとなった車両に搭載しても良いし、ネットワーク内のマスター以外の車両が搭載しても良い。
【００３３】
実施の形態２．
上述した実施の形態１は、２車線分の車両を一括して車群Ａとして管理するようにしたものであるが、次に、車列情報をレーン毎に管理する場合の実施の形態を示す。
【００３４】
図４は、本発明にかかる通信制御方法を実現する車載通信装置の実施の形態２の動作を説明するための図である。なお、図４に示した車両１〜５は、実施の形態１で示した図１の車両１〜５と同一であり、車群Ａ−１は第１レーンを走行している車両１、２および３により構成され、車群Ａ−２は第２レーンを走行している車両３および４により構成される。図５−１および図５−２は、実施の形態２の通信制御方法で使用する通信用のフレーム（スーパーフレーム）の構成例を示す図である。
【００３５】
つぎに、図４、図５−１および図５−２を用いて、実施の形態２の車載通信装置の動作を説明する。実施の形態１では２車線分の車両を一括して車群Ａとして管理していたが、第１レーン（走行レーン）と第２レーン（追い越しレーン）では通常は走行速度が異なるため、２車線分を一括で管理する場合には車列情報（スロット順序）を高速に更新しなければならない。また、ブレーキ情報等は同一車線内のみでの送受信で十分である。そのため、本実施の形態では、図５−１，図５−２のように車列情報をレーン毎に管理する。但し、隣接車線を走行中の車の進路変更や、車線間をまたがる情報交換が必要な場合を想定し、隣接車線等との通信用に共通チャネルを設ける。
【００３６】
このように、本実施の形態では、車列の並びに合わせたフレーム構成を使用し、車列情報を車線毎に管理することとした。これにより、車列情報の更新頻度が減るため、処理を大幅に軽減することができる。
【００３７】
実施の形態３．
上述した実施の形態１および２では、一つの車群内の通信は１チャネルとし、そのチャネル内を時分割しながら通信を行う場合を例に説明を行っていたが、次に、同一時間に複数の通信を行う場合の実施の形態を示す。
【００３８】
図６は、本発明にかかる通信制御方法を実現する車載通信装置の実施の形態３の動作を説明するための図であり、実施の形態１で示した車両１、２および５と、車両７および８と、により構成された車群を示している。図７は、実施の形態３の通信制御方法で使用する通信用のフレーム（スーパーフレーム）の構成例を示す図である。
【００３９】
つぎに、図６および図７を用いて、実施の形態３の車載通信装置の動作を説明する。実施の形態１および２では、一つの車群内で１チャネルを使用して通信を行うこととし、そのチャネル内を時分割して通信を行う場合を説明した。これは、例えば、車両１と２が通信中に車両２と５が通信を行う場合、同一チャネル（周波数）を用いて互いに干渉が発生する可能性があることを前提にしていたためである。したがって、この干渉を回避することができれば、同一車群内で複数の「車両間通信」が可能になる。
【００４０】
干渉を回避するための方法としては、例えば、各車両間でお互いの位置情報を交換し、取得した他の車両の位置情報に従って送信電力を最適化することにより干渉を回避する、車両間の相対位置からアンテナビーム制御を行うことにより遠方車両からの干渉を回避する、などが考えられる。このような干渉回避方法を用いることにより、たとえば図７に示したようにスーパーフレーム内の（Ａ）〜（Ｃ）の３つの通信を同一車群へ割り当て、同一チャネルに複数の「車両間通信」を収容することができる。
【００４１】
以上のように、干渉回避と提案するフレーム構成を組み合わせることで、同一車群内で一チャネル（周波数）しか使用できない場合でも、車両から見ればスーパーフレーム時間内に複数回の車両間通信を行うことが可能になり、実施の形態１や２の場合のように１スーパーフレーム内の所定のタイミングまで待たずに通信を行えるため、緊急通信が発生した場合の待ち時間が削減できる。また、１スーパーフレーム内で複数回の車両間通信を行うことが可能になるので、スループットの向上が図れる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明にかかる通信制御方法は、車々間通信に有用であり、特に、通信フレームを時分割して得られた通信スロットを特定の車載通信装置の間の通信に割り当てる制御を行う場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明にかかる通信制御方法を実現する車載通信装置の実施の形態１の動作を説明するための図である。
【図２−１】実施の形態１の通信制御方法で使用する通信用のフレームの構成例を示す図である。
【図２−２】実施の形態１の通信制御方法で使用する通信用のフレームの構成例を示す図である。
【図３−１】実施の形態１の通信制御方法で使用する通信用のフレームの構成例を示す図である。
【図３−２】実施の形態１の通信制御方法で使用する通信用のフレームの構成例を示す図である。
【図４】本発明にかかる通信制御方法を実現する車載通信装置の実施の形態２の動作を説明するための図である。
【図５−１】実施の形態２の通信制御方法で使用する通信用のフレームの構成例を示す図である。
【図５−２】実施の形態２の通信制御方法で使用する通信用のフレームの構成例を示す図である。
【図６】本発明にかかる通信制御方法を実現する車載通信装置の実施の形態３の動作を説明するための図である。
【図７】実施の形態３の通信制御方法で使用する通信用のフレームの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１〜７  車両
【図１】
2008311727.tif 000003
【図２−１】
2008311727.tif 000004
【図２−２】
2008311727.tif 000005
【図３−１】
2008311727.tif 000006
【図３−２】
2008311727.tif 000007
【図４】
2008311727.tif 000008
【図５−１】
2008311727.tif 000009
【図５−２】
2008311727.tif 000010
【図６】
2008311727.tif 000011
【図７】
2008311727.tif 000012