(57)【要約】【課題】  車車間および車路間通信において中継通信を行う際、中継通信のトラフィック増大を回避し、中継処理に要する負荷を軽減する通信装置を提供すること。【解決手段】  車車間および車路間通信において中継通信を行う場合、中継回数の上限値を送信側で決定し、あらかじめ中継回数の上限値が大きいほど送信データ量を小さくするように送信データを生成する。このため、中継通信を行った場合でも、データの送信時の占有時間が中継回数に左右されないで一定となる。よって、中継通信のトラフィック増大を回避し、中継処理に要する負荷を軽減することができる。【選択図】  図４
2008048134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周辺の通信環境情報を取得する通信環境情報手段と、
前記通信環境情報に基づいて少なくとも送信の際の中継回数を含む中継情報を設定する中継情報設定手段と、
前記中継回数に基づいたデータ長の送信情報を生成する送信情報生成手段と、
前記送信情報を他の通信装置に送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記送信情報生成手段は、前記中継回数が多い場合ほど前記送信情報のデータ長を短くすること、
を特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記通信装置は移動体に搭載されていること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＩＴＳ（Intelligent Transport Systems＝高度道路交通システム）やＶＩＣＳ（Vehicle Informationand Communication Systems＝道路交通情報通信システム）等、道路を通行する車両に対して各種情報を提供するシステムの導入が進められている。さらに、他車両と各車両が有している交通情報や自車両の運転状態、自車両が検知した周囲の状態等の情報を交信しあうことで、自車両の進路に関する情報把握を可能とする車車間および車路間通信システムが知られている。
【０００３】
こうした通信システムにおいて使用される電波は、ギガヘルツ帯の高周波であり、直進性が高く回折損失が大きいため、直接交信ができる範囲が限られる。そこで、通信範囲を拡大する技術として、他車両や路面の通信装置を中継して情報を伝達する技術が有効である。
【０００４】
このような中継通信の技術として、無駄な中継を繰り返して通信トラフィックが増加することを防ぐため、データを中継する通信装置が情報の優先度や適切さを判断して不要データを削除することで、転送回数が多くなるほど中継する情報の占有時間が低減される技術が提案されている（例えば、特許文献１）。これにより、通信トラフィックを適切に維持し、優先度に応じた遅延の少ない通信を行うことが可能となる。
【特許文献１】特開２００５−１９１６９１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術では、転送データを中継する通信装置が各々で優先度の低い不要データの削除処理を行う必要があるため、中継通信が滞る恐れがある。例えば、多数の車両（通信装置）が一つの通信装置に集中してデータ転送した場合、車両一台から送られたデータのみ転送した場合に比べて、中継するための不要データの削除処理や転送負荷が増大する。このため、処理能力や転送速度によっては、中継通信が遅延する可能性がある。
【０００６】
そこで本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、車車間および車路間通信において中継通信を行う際、中継通信のトラフィック増大を回避し、中継処理に要する負荷を軽減する通信装置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】
【０００７】
すなわち本発明に係る通信装置は、周辺の通信環境情報を取得する通信環境情報手段と、前記通信環境情報に基づいて少なくとも送信の際の中継回数を含む中継情報を設定する中継情報設定手段と、前記中継回数に基づいたデータ長の送信情報を生成する送信情報生成手段と、前記送信情報を他の通信装置に送信する送信手段とを備えて構成されている。
【０００８】
この発明によれば、中継回数を送信側で設定し、予め中継回数に応じたデータ長の情報を生成して中継通信させることで、情報を中継する通信装置で不要データの削除処理を行う必要が無くなるため、中継処理に要する負荷を軽減することができる。
【０００９】
また本発明に係る送信情報生成手段は、前記送信情報生成手段は、前記中継回数が多い場合ほど前記送信情報のデータ長を短くすることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、中継回数が多い場合ほど、送信データの長さを従来送信されていた情報（通信データの基本構成）よりも短くすることで、中継通信に係る送信データのトラフィック占有時間が短縮され、中継通信が介在しても他車両の通信可能時間帯を圧迫しないことが可能となる。
【００１１】
また本発明に係る通信装置は、前記通信装置は移動体に搭載されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、通信装置を車載するため、通信トラフィックを管理および監視するための基地局が不要となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、車車間および車路間通信において中継通信を行う際、中継処理に要する負荷を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
本発明の実施形態に係る通信装置は、例えば、車両に搭載され、車車間通信または車路間通信に用いられるものである。この通信装置の通信方式としては、例えば、ＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）方式が用いられる。ＣＳＭＡ方式は、通信装置が通信路の空き状態（アイドル状態）を確認してから信号送信するものである。
【００１６】
図１は本発明の実施形態に係る通信装置のハード構成概要図である。本実施形態に係る通信装置は、アンテナ１、受信部２、ＥＣＵ３、出力部４、送信部５を備えて構成される。ここで、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）とは、電子制御する自動車デバイスのコンピュータであり、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、および入出力インターフェイスなどを備えて構成されている。
【００１７】
アンテナ１は送受信兼用のものを用いることが好ましい。車車間や車路間の通信は、例えば、高周波帯域の周波数を用いて行うため、アンテナ１は高周波帯域の周波数の信号送受信に適したものを使用する。
【００１８】
受信部２は、アンテナ１に接続され、例えば、アンテナ１で受信した高周波信号を増幅する高周波増幅回路や、高周波増幅回路の出力信号を中間周波数信号に変換する周波数変換回路、中間周波数信号の利得を制御する利得制御回路、利得制御された中間周波数信号をベースバンドの信号に変換する周波数変換回路、ベースバンドのアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換回路などを備えて構成され、アンテナ１で受信した信号を変換してＥＣＵ３へ出力する。
【００１９】
ＥＣＵ３は、受信処理部３１、信号処理部３２、送信処理部３３を備えて構成される。受信処理部３１は、受信部から得られたデータを基にパケットの再構築を行い、メモリへ格納する機能を備えている。
【００２０】
信号処理部３２は、受信処理部３１がメモリへ格納した情報を参照し、車両状況判断や危険性判断、支援手段選定、出力タイミング算出などを行い、算出結果を出力部４と送信処理部３３へ出力する機能を備えている。
【００２１】
送信処理部３３は、中継回数を決定し、中継回数から得られるデータフォーマットを参照して送信データを作成する機能を備えている。
【００２２】
ＥＣＵ３内部で実現される機能は、必ずしもハードウェアで実現する必要も無く、ソフトウェアでも実現可能である。
【００２３】
出力部４は、運転者の視覚や聴覚などに訴えて運転状況や車両状況を伝える機能を有し、例えばディスプレイ、インジケータ、ブザー、スピーカなどを備えて構成される。
【００２４】
送信部５は、受信部２と逆の動作を行うものであり、信号処理部３２からのベースバンド信号をアナログ信号へ変換するデジタル／アナログ変換回路と、アナログ変換されたベースバンド信号を中間周波信号に変換する周波数変換回路と、中間周波数信号の利得を制御する利得制御回路と、利得制御された中間周波数信号を高周波信号に変換する周波数変換回路とを備えて構成される。送信部５は高周波信号をアンテナ１に出力する。
【００２５】
次に本実施形態に係る通信装置の動作について説明する。
【００２６】
図２は本実施形態に係る通信装置の送信動作を示すフローチャートである。図２の送信制御処理の開始タイミングは、システムタイマ等により別途判断される。例えば、送信が必要なデータがある場合は、そのつど送信処理を開始し、一定間隔で送信しなければならない車両情報などがある場合は、所定のタイミングで繰り返し実行する。
【００２７】
図２の制御処理が開始されると、図２のＳ１０に示すように、通信環境を把握する処理を実施する。例えば、周囲の電波環境の情報や、車両または路面に設置されている通信装置が存在する否かといった情報、周囲の通信装置の個数や距離などの情報である。例えば、電波環境の情報については、情報の送受信が可能か否かでどのような電波状況であるのか判断すればよい。他の通信装置の存在確認は、例えば、不特定多数に存在確認のデータ送信を実施し、信号が返ってきた通信装置については存在すると判断すればよい。距離についても同様で、送信に対する応答の信号の強度や、回折時間、相手先送信時刻から判断すればよい。
【００２８】
Ｓ１０が終了すると、中継通信が利用できる状況かを判断する処理へ移行する（Ｓ１２）。Ｓ１２は、周囲の通信環境の情報を基に判断する処理である。例えば、車両または路面に通信装置が存在しないと判明した場合は、中継通信は不可能と判断して、中継なしへ移行する（Ｓ１８）。Ｓ１８では、例えば中継回数０回として決定される。一方、例えば、周囲の他車両に通信装置の存在が確認できた場合は、中継通信可能と判断し、中継通信が必要か否かを判断する処理へ移行する（Ｓ１４）。
【００２９】
Ｓ１４は、中継通信を実施するか否かを自車両で判断する処理である。例えば、特定相手と通信するとき、特定相手との距離が極めて近い場合や、特定相手と自車両との間に通信電波を遮る物体が無い場合は、中継通信する必要が無いため、中継なしへ移行する（Ｓ１８）。Ｓ１８は、例えば中継回数０回として決定される。反対に、特定相手と通信するときで、特定相手に直接電波が届かない場合や、不特定多数の相手へ順次情報を伝達する必要がある場合は、中継回数を決定する処理へ移行する（Ｓ１６）。
【００３０】
Ｓ１６は、自車両を基準にどこまでの範囲に情報を伝達するかを決定する処理である。例えば、不特定多数へ情報を伝達する場合、自車両周辺の車だけに知ってもらえばいい情報ならば、中継回数を１や２に設定すればよい。特定の相手への送信の場合、通信環境把握から得られた情報を用いて、自車両が何回中継すればよいかを判断して決定すればよい。
【００３１】
Ｓ１６が終了した場合は、送信データ長を決定する処理へ移行する（Ｓ２０）。Ｓ２０は、中継回数から送信データ長を決定する処理であり、詳細は後述する。
【００３２】
Ｓ２０が終了した場合は、データフォーマットテーブルを参照する処理へ移行する（Ｓ２２）。Ｓ２２は、送信するデータ長に見合ったデータフォーマットを用意する処理であり、優先度の低いデータは送信対象外とするものである。データ長を短く設定した場合のデータフォーマットについては、実施例を用いて後述する。また、中継回数や対象システムに応じて送信対象外とするデータを事前に決定し、あらかじめデータフォーマットを用意しておく処理としてもよい。例えば、データ長が長さＡに近い場合はａというデータフォーマットを選択し、長さＢに近い場合はｂというデータフォーマットを選択するという処理となる。
【００３３】
Ｓ２２が終了した場合は、稼動システムに必要なデータが不足しているか否かを判断する処理に移行する（Ｓ２４）。Ｓ２４は、Ｓ２２で決定したデータフォーマットに通信システムで使用するデータや、優先的なデータなどが欠落しているかチェックする処理である。例えば、優先度の高いデータ項目の長さより、Ｓ２０で算出した送信データ長が短い場合はデータ不足となってしまう。また、中継回数から決定された送信データ長によってあらかじめ決められたデータフォーマットを差し替える場合でも、必須データ項目がデータフォーマットに無い場合などが想定される。これらの場合は、中継なしとみなしてＳ１８へ移行する。
【００３４】
Ｓ２４でデータ不足が無いと判断された場合は、送信対象データを収集する処理となる（Ｓ２６）。Ｓ２６は、決定したデータフォーマットの項目に応じて、データを収集する処理である。
【００３５】
Ｓ２６が終了した場合は、中継回数を代入する処理へ移行する（Ｓ２８）。Ｓ２８は、Ｓ１６で決定した中継回数を送信データに入力する処理である。
【００３６】
Ｓ２８が終了した場合は、送信パケット構築処理へ移行する（Ｓ３０）。Ｓ３０は、送信データを分割してヘッダ情報を付与する処理である。
【００３７】
Ｓ３０が終了した場合、送信処理へ移行する（Ｓ３２）。Ｓ３２は、Ｓ３０でパケット化したデータを信号に変換して送信する処理である。Ｓ３２が終了すると、通信処理が終了する。
【００３８】
上記のように、中継回数を送信側で設定し、予め中継回数に応じたデータ長の情報を生成して中継通信させることで、情報を中継する通信装置で不要データの削除処理を行う必要が無くなるため、中継処理に要する負荷を軽減することができる。
【００３９】
図３は本実施形態に係る通信装置の受信および中継動作を示すフローチャートである。図３の受信制御処理は、アンテナ１が受信信号を受け取ったタイミングで開始される。
【００４０】
最初に受信処理が実施される（Ｓ４０）。Ｓ４０は送られてきた信号をデータ化する処理である。
【００４１】
Ｓ４０が終了すると、受信パケット解析処理へ移行する（Ｓ４２）。Ｓ４２は、パケットのヘッダ情報に基づき、受信したパケットを組み合わせてどのような情報が送られてきたか読み込める状態にする処理である。
【００４２】
Ｓ４２が終了すると、宛先情報と中継回数を読み込む処理へ移行する（Ｓ４４）。
【００４３】
Ｓ４４が終了すると、中継通信が必要か否かを判断する処理へ移行する（Ｓ４６）。Ｓ４６は、受信したデータを中継すべきか否かを、宛先と中継回数から判断する処理である。例えば、読み込んだ宛先情報が自車両であるかを確認する。又、中継回数が０回であるか否かを確認する。宛先が自車両または中継回数が０回の場合は、データ部の読み込み処理またはパケット破棄を実施して終了する（Ｓ４８）。
【００４４】
中継処理が必要な場合、通信環境を把握する処理へ移行する（Ｓ５０）。Ｓ５０は、例えば、周囲の電波環境の情報や、車両または路面に設置されている通信装置が存在するか否かといった情報、周囲の通信装置の個数や距離などの情報である。例えば、電波環境の情報については、情報の送受信が可能か否かでどのような電波状況であるのか判断すればよい。他の通信装置の存在確認は、例えば、不特定多数に存在確認のデータ送信を実施し、信号が返ってきた通信装置については存在すると判断すればよい。距離についても同様で、送信に対する応答の信号の強度や、回折時間、相手先送信時刻から判断すればよい。
【００４５】
Ｓ５０が終了すると、中継通信が利用できる状況か否かを判断する処理へ移行する（Ｓ５２）。Ｓ５２は、周囲の通信環境の情報を基に判断する処理である。例えば、車両または路面に通信装置が存在しないと判明した場合は、中継通信は不可能と判断して、パケット破棄へ移行する（Ｓ４８）。例えば、周囲の他車両に通信装置の存在が確認できた場合は、中継通信可能と判断し、中継回数を１減らす処理へ移行する（Ｓ５４）。
【００４６】
Ｓ５４が終了すると、中継回数を代入する処理に移行する（Ｓ５６）。Ｓ５６は、Ｓ５４で算出した中継回数を送信データに入力する処理である。
【００４７】
Ｓ５６が終了した場合は、送信パケット構築処理へ移行する（Ｓ５８）。Ｓ５８は、送信データを分割してヘッダ情報を付与する処理である。
【００４８】
Ｓ５８が終了した場合、送信処理へ移行する（Ｓ６０）。Ｓ６０は、Ｓ５８でパケット化したデータを信号に変換して送信する処理である。Ｓ６０が終了すると、中継処理が終了する。
【００４９】
上述の本実施形態に係る通信装置の送信動作、受信および中継動作は、すべて車車間または車路間通信で得られた情報を基に行われているため、本発明の通信装置を車載することにより、通信トラフィックを管理および監視するための基地局が不要となる。
【００５０】
次に本実施形態に係る実施例として、中継回数から送信データ長を決定する例を説明する。
【００５１】
図４、図５は、本実施形態に係る中継回数に応じたデータ長の変化を示した具体例である。自車両から送信されるデータはOriginalとし、Ｎ回目の中継をしたデータはPass（Ｎ）（Ｎは整数）とする。中継回数０回において、長さＬのデータを送信するために通信を占有する時間をＴ秒とする。ここで、Ｎ回中継する場合、データ送信に必要な時間ＴＮ秒は、以下式で表される。
【００５２】
ＴＮ＝Ｔ・（Ｎ＋１）
上記より、ＴＮは中継回数に比例して増加する。ここで、中継通信で占有する時間を低減するために、中継通信のデータ送信時に占有できる時間が中継の回数に関わらずＴ秒とする。この時、Ｎ回中継したときのOriginalデータの送信占有時間の短縮率をαとすると、データ送信に必要な時間ＴＮ秒は、以下式で表される。
【００５３】
ＴＮ＝α・Ｔ・（Ｎ＋１）＝Ｔ
上記より、Originalデータの送信占有時間の短縮率αは、以下式で表される。
【００５４】
α＝１／（Ｎ＋１）
これより、中継回数が０回の時はOriginalデータの送信占有時間の短縮が無いが、中継回数が１回の時は１／２、中継回数が２回の時は１／３、中継回数がＮ回の時は１／（Ｎ＋１）とOriginalデータの送信占有時間を短縮することで、全体のデータ送信に必要な送信占有時間を常に一定とすることができる。これにより、中継通信が介在しても他車両の通信可能時間帯を圧迫しないことが可能となる。
【００５５】
上記計算は、必ずしも中継回数に関わらずトラフィック占有時間が一定とする必要もなく、中継回数が多いほどデータ長を短くすることにより通信トラフィック低減の効果を得ることができる。
【００５６】
また、上記計算は占有時間をデータ長として計算しても同様の結果となる。例えば、Originalデータの通信データ長を短縮して、中継回数に関わらず全体のデータ長がＬであることとして計算すればよい。
【００５７】
次に本実施形態に係る実施例として、送信データのデータフォーマットの構成例を説明する。
【００５８】
図５は、本実施形態に係る中継回数に応じたデータフォーマットの構成例である。送信データは、例えば通信基本データ部、車両状況データ部、メッセージデータ部を備えて構成される。
【００５９】
通信基本データ部は、車車間および車路間通信を実施するために必要不可欠な情報が含まれており、例えば、ヘッダおよびプリアンブル０、ID情報１、データフォーマットバージョン２、相手先４、中継回数５などの通信制御の情報と、車両種別３、保有システム６、起動中システム７といった通信インフラの情報が含まれている。
【００６０】
車両状況データ部は、自車両の走行状況に関する情報が含まれており、例えば、ヘッダ情報８、車両速度９、現在位置１０、進行方向１１、ブレーキ状態１２、ウインカー状態１３、各種SW信号１４、各種センサ信号１５、車両制御信号１６などが含まれている。
【００６１】
メッセージデータ部は、自車両に関連する外部情報やエラー制御情報などが含まれており、例えば、ヘッダ情報１７、緊急車両情報１８、メッセージ部位１９、メッセージ部位２０、転送データ２１、商用サービスデータ２２、指定グループ間専用データ２３、品質管理データ２４、ダイアグデータ２５、フッタおよびＣＲＣおよびチェックサム２６などが含まれる。
【００６２】
ここで、車両状況データ部およびメッセージデータ部の内容は、優先度をつけることが可能である。例えば、自車両のすぐ隣を走行している車は、自車両のウインカー状態を示す情報も重要であるが、自車両から遠く離れた車両にとっては、自車両のウインカー情報は、自車両の位置情報に比べれば重要な情報ではないといえる。このことから、送信情報の項目には相対的に優先順位を付与することができる。
【００６３】
上記の優先順位に基づいて、指定回数に依存した構成することで、送信データの長さを中継回数が多い場合ほど従来送信されていた情報（通信データの基本構成）よりも短くすることが可能となる。
【００６４】
以上のように、本実施形態に係る通信装置によれば、中継回数を送信側で設定し、予め中継回数に応じたデータ長の情報を生成して中継通信させることで、情報を中継する通信装置で不要データの削除処理を行う必要が無くなるため、中継処理に要する負荷を軽減することができる。
【００６５】
又、本実施形態に係る通信装置によれば、中継回数が多い場合ほど、送信データの長さを従来送信されていた情報（通信データの基本構成）よりも短くすることで、中継全体で発生するトラフィック占有時間と通常の送信一回のトラフィック占有時間を一定とすることができる。これにより、中継通信に係る送信データのトラフィック占有時間が短縮され、中継通信が介在しても他車両の通信可能時間帯を圧迫しないことが可能となる。
【００６６】
さらに、本実施形態に係る通信装置によれば、通信装置を車載するため、通信トラフィックを管理および監視するための基地局が不要となる。
【００６７】
なお、上述した実施形態は本発明に係る通信装置の一例を示すものである。本発明に係る通信装置は、これらの実施形態に係る通信装置に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、実施形態に係る通信装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態に係る通信装置の構成概要を示すブロック図である。
【図２】図１の通信装置の送信動作を示すフローチャートである。
【図３】図１の通信装置の受信および中継動作を示すフローチャートである。
【図４】中継許可回数に応じた送信データの中継および占有時間の説明図である。
【図５】中継許可回数に応じた送信の説明図である。
【図６】送信データのデータ構成例である。
【符号の説明】
【００６９】
１…アンテナ、２…受信部、３…ECU、３１…受信処理部、３２…信号処理部、３３…送信処理部、４…出力部、５…送信部。
【図１】
2008048134.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008048134.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008048134.tif 000007
【図６】
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