(57)【要約】【課題】  車車間通信において経路変更の少ない安定した通信経路を構築するリアクティブルーチング方式の通信装置の提供。【解決手段】  従来のリアクティブルーチングの経路探索パケットの情報要素に加えて、パケット中継車アドレス欄、東西方向速度欄、南北方向速度欄、評価値欄を設け、受信した経路探索パケットを中継するときは最初に受信してから一定の待ち時間の間に受信されたパケットの評価値欄にセット手段６で算出した、直前車との相対速度値を加算してキュー３に格納されたパケットのうち評価値欄の値が最小のパケットに中継手段５で、パケット中継車アドレス欄を自車アドレスに、東西方向速度欄を自車東西方向速度に、南北方向速度欄を自車南北方向速度に更新し、送信手段９、アンテナ10を経てブロードキャストする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の各手段を具備することにより車車間通信経路を構築することを特徴とする車車間通信装置。
（イ）  経路探索パケット、経路応答パケット、データパケットおよび制御パケットを無線送信する送信手段
（ロ）  経路探索パケット、経路応答パケット、データパケットおよび制御パケットを無線受信する受信手段
（ハ）  パケット中継車アドレス欄、東西方向速度欄、南北方向速度欄および相対速度累計値を示す評価値欄を有する経路探索パケットを生成する経路探索パケット生成手段
（ニ）  自車が特定の宛先局までの経路探索を開始するときには、経路探索パケットのパケット中継車アドレス欄に自車アドレスを、東西方向速度欄および南北方向速度欄にはそれぞれ自車東西方向速度および自車南北方向速度を、評価値欄にはゼロをセットし、
他車の発した経路探索パケットを受信したときには、評価値欄の値に対して、受信した経路探索パケットに示されていた東西方向速度および南北方向速度と自車速度とから算出された相対速度値を加算更新するセット手段
（ホ）  特定の経路探索パケット発信局から特定の宛先局への経路探索パケットを初めて受信したときに、この受信を登録しておく経路探索パケット情報テーブル
（ヘ）  特定の経路探索パケット発信局から特定の宛先局への経路探索パケットを初めて受信したときから一定の待ち時間をセットする経路探索パケット待ちタイマ
（ト）  前記経路探索パケット情報テーブルに登録された経路探索パケットで、前記待ちタイマの待ち時間中に受信され評価値欄が加算更新された経路探索パケットを格納しておくキュー
（チ）  前記キューに格納された経路探索パケットの宛先局アドレスが自車アドレスでない場合には、格納されている経路探索パケット中から評価値欄の値が最も小さい経路探索パケットを選択し、その中継車アドレス欄を自車アドレスに、東西方向速度欄および南北方向速度欄をそれぞれ自車東西方向速度および自車南北方向速度に更新して中継ブロードキャストするため送信手段へ送出する中継手段
（リ）  前記キューに格納された経路探索パケットの宛先局アドレスが自車アドレスである場合には、格納されている経路探索パケットのうち評価値欄の値が最も小さいパケットの経路を選択して経路応答パケットを経路探索パケット発信局へ送るべく送信手段へ送出する経路応答パケット送出手段
【請求項２】
下記の各手段を具備することにより車車間通信経路を構築することを特徴とする車車間通信装置。
（イ）  経路探索パケット、経路応答パケット、データパケットおよび制御パケットを無線送信する送信手段
（ロ）  経路探索パケット、経路応答パケット、データパケットおよび制御パケットを無線受信する受信手段
（ハ）  パケット中継車アドレス欄、東西方向速度欄、南北方向速度欄、経度欄、緯度欄、および２車間の相対速度値と単位時間当りの相対位置変動量との和の累計値を示す評価値欄を有する経路探索パケットを生成する経路探索パケット生成手段
（ニ）  自車が特定の宛先局までの経路探索を開始するときには、経路探索パケットのパケット中継車アドレス欄に自車アドレスを、東西方向速度欄および南北方向速度欄にはそれぞれ自車東西方向速度および自車南北方向速度を、経度欄および緯度欄にはそれぞれ自車の経度および緯度を、評価値欄にはゼロをセットし、
他車の発した経路探索パケットを受信したときには、評価値欄の値に対して、受信した経路探索パケットに示されていた東西方向速度および南北方向速度と自車速度とから算出される相対速度値と、同じくパケットに示されていた経度および緯度と自車の経度および緯度とから算出される単位時間当りの相対位置変動量との和を加算更新するセット手段
（ホ）  特定の経路探索パケット発信局から特定の宛先局への経路探索パケットを初めて受信したときに、この受信を登録しておく経路探索パケット情報テーブル
（ヘ）  特定の経路探索パケット発信局から特定の宛先局への経路探索パケットを初めて受信したときから一定の待ち時間をセットする経路探索パケット待ちタイマ
（ト）  前記経路探索パケット情報テーブルに登録された経路探索パケットで、前記待ちタイマの待ち時間中に受信され評価値欄が加算更新された経路探索パケットを格納しておくキュー
（チ）  前記キューに格納された経路探索パケットの宛先局アドレスが自車アドレスでない場合には、格納されている経路探索パケット中から評価値欄の値が最も小さい経路探索パケットを選択し、その中継車アドレス欄を自車アドレスに、東西方向速度欄および南北方向速度欄を自車東西方向速度および自車南北方向速度に、経度欄および緯度欄をそれぞれ自車の経度および緯度に更新して中継ブロードキャストするため送信手段へ送出する中継手段
（リ）  前記キューに格納された経路探索パケットの宛先局アドレスが自車アドレスである場合には、格納されている経路探索パケットのうち評価値欄の値が最も小さいパケットの経路を選択して経路応答パケットを経路探索パケット発信局へ送るべく送信手段へ送出する経路応答パケット送出手段
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両同士をアドホックネットワークで接続し、車両間で情報を交換することにより、運転者及び同乗者の安全性や快適性を高める車車間通信システムにおける通信経路構築の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
車両同士をアドホックネットワークで接続し、車両間で情報を交換することにより、運転者及び同乗者の安全性や快適性を高める車車間通信システムに関する研究が盛んに行われている（例えば、非特許文献１、２参照）。
このシステムでは、特別な通信インフラを必要とせず、各車両が自立的にルーチング処理を行うことにより電波有効範囲外を走行する車両とも通信可能となるため、車車間での通話や画像伝送といったアプリケーションも低コストで利用可能となる。しかし、高速に走行する車両同士を接続したアドホックネットワークでは、トポロジーの動的変化が大きく、ルート維持変更に伴って発生する制御パケットが無線通信帯域を圧迫する懸念がある。そのため、アドホックネットワークを用いた車車間通信システムでは、ルーチング方式に対する十分な検討が必要である。
【０００３】
アドホックネットワークに関する検討はＩＥＴＦのＭＡＮＥＴ  ＷＧで進められており（例えば、非特許文献３参照）、種々のルーチング方法が提案されている。ルーチング方式は、大きくプロアクティブルーチングとリアクティブルーチングの２つに分けられる。プロアクティブルーチングは定期的に近隣局との間でメッセージを交換することにより、自らのルーチングテーブルを更新する方式である（例えば、非特許文献４、５参照）。
【０００４】
一方、リアクティブルーチングは通信の必要性が生じた時に送主局から宛先局宛にルート探索パケットをフラッディングし、当該パケットを受信した宛先局が送主宛にルート応答パケットをユニキャストすることによりルートを生成する方式である（例えは、特許文献６、７参照）。
【０００５】
局の移動速度が速い場合は、プロアクティブルーチングよりもリアクティブルーチングの方が、パケット到達率が高い報告があることから（例えば、特許文献８参照）、走行車両を結ぶアドホックネットワークでのルーチング方式としてはリアクティブルーチングの方が適している。
【０００６】
リアクティブルーチングは、複数の局により構成されるネットワークにおいて、任意の２局間の通信経路を確立するアルゴリズムである。リアクティブルーチングの工程は経路探索、経路応答、経路変更の３手順に分類される。
【０００７】
経路探索では、パケット送信局（以下、送主局という）は、通信相手の局（以下、宛先局という）にパケット送信する際にルーチングテーブルを検索する。ルーチングテーブルには宛先局にパケットを送る時には、どの局にパケットを送るべきかが記されており、ネットワークを構成する全局が独自のルーチングテーブルを保持している。ルーチングテーブルを検索し、宛先局へのルートが存在した場合には当該情報を利用してパケットをユニキャストする。
【０００８】
ユニキャストとは、ある局がパケットを無線送信するときに、電波が届く範囲に存在する特定の１局のみに当該パケットを受信させる通信手段で、送信パケット中に受信局のアドレス情報をセットすることにより実現する。
ルートが存在しない場合には、宛先局に対して経路探索パケット（以下、ＲＲＥＱ：Route Request Packet）をフラッディングする。
【０００９】
フラッディングとは、ある局がパケットをブロードキャストし、ブロードキャストパケット受信局は当該パケットを再びブロードキャストする。これを繰り返すことにより、ネットワークを構成する全ての局にパケットを受信させる通信手段で、パケットが既に受信済みの場合はブロードキャストせずに破棄する。
【００１０】
ブロードキャストとは、ある局がパケットを無線送信するときに、電波が届く範囲に存在する全ての局に当該パケットを受信させる通信手段で、送信パケット中にブロードキャストであることを示すビットをＯＮにすることにより実現する。
【００１１】
ＲＲＥＱを受信した局は、ルーチングテーブルに送主局へのルートを登録する。
経路応答では、宛先局は、複数のルートからＲＲＥＱを受信する。それらの中から最初に受信したルートを利用して送主局に経路応答パケット（以下、ＲＲＥＰ：Route Reply Packet）をユニキャストする。ルーチングテーブルにはＲＲＥＱが最も早くたどり着いた経路情報が登録される。ＲＲＥＰを受信した送主局は宛先局へのルートをルーチングテーブルに登録し、通信可能状態となる。
【００１２】
経路変更では、ルーチングテーブルに登録されているルートを利用して宛先局との通信が出来なくなった場合、ルート変更処理が必要となる。ルートの変更の必要を検知した局は、送主局宛に経路エラーパケット（以下、ＲＥＲＲ：Route Error Packet）をユニキャストする。当該パケットを受信した送主局は宛先局にＲＲＥＱを送信する。宛先局からのＲＲＥＰを受信することにより有効なルートを取得し、ルーチングテーブルに登録する。
【００１３】
以上のように、リアクティブルーチングでは、ルート確立にＲＲＥＱのフラッディングを利用する。経路の変更が頻繁に生じる場合には、フラッディングによる無線帯域消費が大きくなり、本来の目的であるデータパケットの通信にも支障をきたす。ネットワークを構成する局の密度が高い場合には、フラッディングによる無線帯域消費の影響がより強くなり、データパケットの通信がままならなくなるという問題が生じる。
【００１４】
この問題を改善する方法の１つとして、ルート確立時に安定なルートを選択することにより、その後のルート変更によるＲＲＥＱのフラッディング発生確率を減らす改善策が行われている。具体的には下記の２つの方法である。
第１の方法は、各局が定期的にビーコンを送信する。フラッディングパケット受信時、当該パケットを送った局からのビーコン連続受信回数が閾値以上である場合、パケットを中継することにより、安定ルートを構築する方法である。
【００１５】
第２の方法は、各局が定期的にビーコンを送信する。フラッディングパケット受信時、当該パケットを送った局からのビーコン連続受信回数が閾値以上であり、かつビーコンの信号強度もある一定以上の場合、フラッディングパケットを中継する方法である。
【非特許文献１】Ari Widodo，長谷川孝明：“車々間通信ネットワークの交通流に与える効果について”，信学論Ｂ，Vol.J82-B,No.11,pp2010-2017,Nov 1999
【非特許文献２】屋代智之、松下温：“車車間通信を用いた車両ネットワークの構築に関する提案”，信学論Ｂ，Vol.J82-B,No.1,pp9-18,Jan 1999
【非特許文献３】Mobile  Ad-hoc  Networks  (manet)  Chartr,http://www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html
【非特許文献４】C.E.Perkins and P.Bhagwat,“Highly dynamic destination-sequenced destance-vector routing(DSDV) for mobile computers,”ACM SIGCOMM'94 Conerence on Communications Architectures, Protocols and Applications,pp.234-244,1994
【非特許文献５】RFC 3626“Optimized Link State Routing Protocol(OLSR) ”
【非特許文献６】The Dynamic Source Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks(DSR)  http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-manet-dsr-09.txt
【非特許文献７】RFC 3561“Ad hoc On-Demand Distance Vector(AODV)Routing"
【非特許文献８】Josh Broch,David A.Maltz,David B.Johnson,Yih-Chun Hu,Jorjeta Jetcheva,“A Performance Comparison of Multi-Hop Wireless Ad Hoc Network Routing Protocols"Proceedings of the Fourth Annual International Conference on Mobile Computing and Networking(MobiCom'98),ACM,Dallas,TX,October 1998
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記対策方法は、フラッディングの発生頻度そのものを抑えるので、無線帯域の消費を大幅に低減することが可能となるが、一方ビーコンを利用して安定度を測定している。そして安定度の精度は、ビーコンの送信間隔を短くする程向上する。
しかし、ビーコンの送信間隔を短くすると、局密度が高い場合にはビーコンによる無線帯域消費が大きくなるという問題が出て来る。
また、ＣＰＵのビーコン受信処理コストの発生や、ビーコンとデータパケットとの衝突発生の問題を生じてくる。
【００１７】
本発明が解決しようとする課題は、このような問題のあるビーコンを使用せずに、車車間（局間）の相対速度や車車間の単位時間当りの距離変動を基にして、経路変更の少ない安定した通信経路を構築できる車車間通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、上記の課題を解決するために以下の各手段構成を有する。
本発明の第１の構成は、下記の各手段を具備することにより車車間通信経路を構築することを特徴とする車車間通信装置である。
（イ）  経路探索パケット、経路応答パケット、データパケットおよび制御パケットを無線送信する送信手段
（ロ）  経路探索パケット、経路応答パケット、データパケットおよび制御パケットを無線受信する受信手段
（ハ）  パケット中継車アドレス欄、東西方向速度欄、南北方向速度欄および相対速度累計値を示す評価値欄を有する経路探索パケットを生成する経路探索パケット生成手段
（ニ）  自車が特定の宛先局までの経路探索を開始するときには、経路探索パケットのパケット中継車アドレス欄に自車アドレスを、東西方向速度欄および南北方向速度欄にはそれぞれ自車東西方向速度および自車南北方向速度を、評価値欄にはゼロをセットし、
他車の発した経路探索パケットを受信したときには、評価値欄の値に対して、受信した経路探索パケットに示されていた東西方向速度および南北方向速度と自車速度とから算出された相対速度値を加算更新するセット手段
（ホ）  特定の経路探索パケット発信局から特定の宛先局への経路探索パケットを初めて受信したときに、この受信を登録しておく経路探索パケット情報テーブル
（ヘ）  特定の経路探索パケット発信局から特定の宛先局への経路探索パケットを初めて受信したときから一定の待ち時間をセットする経路探索パケット待ちタイマ
（ト）  前記経路探索パケット情報テーブルに登録された経路探索パケットで、前記待ちタイマの待ち時間中に受信され評価値欄が加算更新された経路探索パケットを格納しておくキュー
（チ）  前記キューに格納された経路探索パケットの宛先局アドレスが自車アドレスでない場合には、格納されている経路探索パケット中から評価値欄の値が最も小さい経路探索パケットを選択し、その中継車アドレス欄を自車アドレスに、東西方向速度欄および南北方向速度欄をそれぞれ自車東西方向速度および自車南北方向速度に更新して中継ブロードキャストするため送信手段へ送出する中継手段
（リ）  前記キューに格納された経路探索パケットの宛先局アドレスが自車アドレスである場合には、格納されている経路探索パケットのうち評価値欄の値が最も小さいパケットの経路を選択して経路応答パケットを経路探索パケット発信局へ送るべく送信手段へ送出する経路応答パケット送出手段
【００１９】
本発明の第２の構成は、下記の各手段を具備することにより車車間通信経路を構築することを特徴とする車車間通信装置である。
（イ）  経路探索パケット、経路応答パケット、データパケットおよび制御パケットを無線送信する送信手段
（ロ）  経路探索パケット、経路応答パケット、データパケットおよび制御パケットを無線受信する受信手段
（ハ）  パケット中継車アドレス欄、東西方向速度欄、南北方向速度欄、経度欄、緯度欄、および２車間の相対速度値と単位時間当りの相対位置変動量との和の累計値を示す評価値欄を有する経路探索パケットを生成する経路探索パケット生成手段
（ニ）  自車が特定の宛先局までの経路探索を開始するときには、経路探索パケットのパケット中継車アドレス欄に自車アドレスを、東西方向速度欄および南北方向速度欄にはそれぞれ自車東西方向速度および自車南北方向速度を、経度欄および緯度欄にはそれぞれ自車の経度および緯度を、評価値欄にはゼロをセットし、
他車の発した経路探索パケットを受信したときには、評価値欄の値に対して、受信した経路探索パケットに示されていた東西方向速度および南北方向速度と自車速度とから算出される相対速度値と、同じくパケットに示されていた経度および緯度と自車の経度および緯度とから算出される単位時間当りの相対位置変動量との和を加算更新するセット手段
（ホ）  特定の経路探索パケット発信局から特定の宛先局への経路探索パケットを初めて受信したときに、この受信を登録しておく経路探索パケット情報テーブル
（ヘ）  特定の経路探索パケット発信局から特定の宛先局への経路探索パケットを初めて受信したときから一定の待ち時間をセットする経路探索パケット待ちタイマ
（ト）  前記経路探索パケット情報テーブルに登録された経路探索パケットで、前記待ちタイマの待ち時間中に受信され評価値欄が加算更新された経路探索パケットを格納しておくキュー
（チ）  前記キューに格納された経路探索パケットの宛先局アドレスが自車アドレスでない場合には、格納されている経路探索パケット中から評価値欄の値が最も小さい経路探索パケットを選択し、その中継車アドレス欄を自車アドレスに、東西方向速度欄および南北方向速度欄を自車東西方向速度および自車南北方向速度に、経度欄および緯度欄をそれぞれ自車の経度および緯度に更新して中継ブロードキャストするため送信手段へ送出する中継手段
（リ）  前記キューに格納された経路探索パケットの宛先局アドレスが自車アドレスである場合には、格納されている経路探索パケットのうち評価値欄の値が最も小さいパケットの経路を選択して経路応答パケットを経路探索パケット発信局へ送るべく送信手段へ送出する経路応答パケット送出手段
【発明の効果】
【００２０】
以上述べたように、本発明の第１の構成においては、経路探索パケットに、従来より新たに、パケット中継車アドレス欄、東西方向速度欄、南北方向速度欄および、経路探索パケットを直接授受した２車間の相対速度値を中継による授受の連鎖に応じて累積加算してその値を示す評価値欄を設け、一定時間内に受信された異なる中継経路を経て来た複数の、送主局・宛先局が同一の経路探索パケットのそれぞれの評価値欄に対して、それぞれのパケットに示されていた東西方向速度および南北方向速度と自車速度とから相対速度値を算出してその値を各受信パケットの評価値欄の値に加算更新したうえ、その値が最も小さい経路探索パケットを選択し、そのパケット中継車アドレス欄は、自車アドレスに東西方向速度欄および南北方向速度欄はそれぞれ自車の東西方向速度および南北方向速度に更新して、中継フラッディングする。
【００２１】
こうして、特定の経路探索パケット発信局（送主局）から経路を探索されている宛先局も、異なる中継経路を経て来た複数の経路探索パケットを受信することになるが、このうち加算更新数の評価値が最も小さい経路探索パケットが辿って来た中継経路を選択して経路応答パケットを送主局へユニキャストすることにより通信経路が確立されることになるが、この評価値は、中継回数が少なく、各中継車両間の相対速度値が小さい程小さい値となる。
【００２２】
中継回数が少ないということは、経路変更の可能性が少ないということで経路の安定性の指標であるし、相対速度値が小さいということは、相互の位置関係の動きが少ないということを示す１つの指標であるから、評価値が小さい程、経路の安定度が高いこと、即ち経路変更の頻度が少ないであろうことを予測させる。
本発明は、このように経路探索パケットに評価値を採り入れることにより、経路変更の少ない安定した通信経路を構築できるという効果がある。
【００２３】
本発明の第２の構成は、第１の構成における経路探索パケットに更に経度欄および緯度欄を設けるとともに、評価値の内容を相対速度値の累積値ではなく、相対速度値と単位時間当りの相対位置変動量との和の累積値としたものである。
相対位置関係に変動があることは、経路変更をしなければならない事態に到る可能性を示唆するものであり、単位時間当りの変動量が大きければ大きい程、経路変更を余儀なくされる可能性は大となる。
【００２４】
ところが相対位置変動値が異なっても相対速度値が変化しない場合がある。
例えば、直線上の或る固定位置Ｐに対して、直線上を位置Ｐに近づくように或る一定速度Ｖで移動する場合と、同じ速度Ｖで遠ざかるように移動する場合とでは、位置Ｐと移動体との相対位置変動は、前者では両者間の距離が短くなり、後者では長くなるから異なるが、相対速度値はＶで同じである。
【００２５】
このように、相対速度値が同じであっても相対位置変動量が異なれば経路変更の可能性は異なってくる。
そこで、相対速度値と相対位置変動量の和の累計値を評価値としたのが第２の構成である。
従って、第２の構成は第１の構成よりも更に確度高く、経路変更の可能性の少ない通信経路を選ぶことができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の車車間通信装置の実施形態では、送信手段、受信手段、経路探索パケット情報テーブル、経路探索パケット待ちタイマ、キュー等のハード手段以外の経路パケット生成手段、セット手段、中継手段、経路応答パケット送出手段等は、ソフトウェアによって行わせるのが最良である。
【００２７】
また、経路探索パケット情報テーブルに登録しておく時間や経路探索パケット待ちタイマの待ち時間の設定は、実際に想定される、車両分布、車両速度分布、走行路パターンによってシミュレーションした値を元にして、実際に行われた統計的結果によって修正しつつ行うのが最良の実施形態である。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明の車車間通信装置の通信経路構築手段の第１の実施例の機能ブロック図である。
リアクティブルーチングでは、各局は図示されていないルーチングテーブルを保持しており、そこに示されているルート（経路）を使って通信するが、データ送信時に宛先局へのルートがない場合、もしくはルートは存在するが期限切れ等の理由により無効となっている場合、経路探索を開始即ち経路探索パケットをブロードキャストする。
【００２９】
図２は本発明第１の構成で用いる経路探索パケットの情報要素を示す。これら情報要素のうち９番目のパケット中継車アドレス、１０番目の東西方向速度、１１番目の南北方向速度、１２番目の評価値が本発明の固有情報である。それ以外は一般的なリアクティブルーチングで使用されている情報要素である。
パケット中継アドレスは直前に当該パケットを中継した車両のアドレスで、ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス等が利用される。東西方向速度は、パケット中継車アドレスで示される車両の東西方向走行速度であり、東向きをプラス、西向きをマイナスとしている。南北方向速度は同じくパケット中継車アドレスで示される車両の南北方向走行速度であり、北向きをプラス、南向きをマイナスとしている。
【００３０】
評価値は、経路探索パケットを中継により直接授受した２車間の相対速度値を中継による連鎖に応じて累積加算した値である。
評価値をＭとし、自車東西方向速度をＶｓｘ、自車南北方向速度をＶｓｙ、直前車の東西方向速度をＶｐｘ、直前車の南北方向速度をＶｐｙとしたとき、Ｍは数式１で表される。
【００３１】
【数１】
2005341171.tif 000003
【００３２】
経路探索を開始する車両は、経路探索パケット生成手段７で生成された経路探索パケットのパケット中継車アドレス欄に自車アドレスを、東西方向速度欄および南北方向速度欄にそれぞれ自車東西方向速度および自車南北方向速度をセット手段６によってセットし、評価値欄にはゼロをセットする。
セットされた経路探索パケットは送信手段９、アンテナ１０を経てブロードキャストされる。
【００３３】
逆に、特定の経路探索パケット発信局（送主局）が特定の宛先局への経路を探索するためにブロードキャストした経路探索パケットを直接或いは中継を経て、アンテナ１０、受信手段８で受信されたとき、その経路探索パケットの受信が初めであるとき、即ち、経路探索パケット情報テーブル２を参照してみて未だ登録されていないときは、経路探索パケット情報テーブル２へ登録するとともに、経路探索パケット待ちタイマ１に予め定めた待ち時間例えば１０ｍｓをセットする。該パケットは、異なる中継経路を経たものが時間がずれて複数受信されることが考えられるが、この１０ｍｓの待ち時間内に受信されたパケットがキュー３へ格納される。この時間を越えたものは廃棄される。
【００３４】
これに対して、或る経路探索パケットを受信したとき、経路探索パケット情報テーブル２を参照したら既に登録されたものであったときには、受信が待ち時間経過前であれば、キュー３へ格納されるし、待ち時間経過後であれば廃棄される。
【００３５】
ここで、キュー３に格納される各パケットは、セット手段６によってパケットの東西方向速度および南北方向速度と自車速度とから算出された相対速度値を評価値に加算されて格納される。次に、こうしてキュー３に格納された経路探索パケットの宛先局アドレスが、自車アドレスでない場合には、中継手段５によって評価値の最も小さい経路探索パケットを選択し、当該パケットのパケット中継車アドレス欄を自車アドレスに、東西方向速度欄および南北方向速度欄をそれぞれ自車東西方向速度および自車南北方向速度に更新して送信手段９へ送出し、アンテナ１０からブロードキャストする。
【００３６】
このように、自車までの中継経路が異なる複数の経路探索パケットで最初に受信されたときから一定時間内（前記の例では１０ｍｓ）に受信されたパケットのうち評価値の最も小さいものを選んで送信することにより、少なくとも自車までの通信経路のうち最も経路変更の可能性の低い通信経路を経て来た経路探索パケットを中継することになる。
【００３７】
次に、キュー３に格納されたパケットの宛先局アドレスが、自車アドレスである場合には、経路応答パケット送出手段４により評価値の最も小さいパケットの中継経路を選択して送主局へ経路応答パケットをユニキャストすべく送信手段９へ送出する。
送主局がこの経路応答パケットを受信することにより通信経路が確立し通信が可能となる。
【実施例２】
【００３８】
実施例２は、実施例１の場合に対して、経路探索パケットの情報要素に新たな情報要素を追加したものである。
図３は、実施例２における経路探索パケットの情報要素を示す図である。１番目から８番目までは一般的なリアクティブルーチングに使用されている情報要素であること実施例１の場合と同様である。追加されたのは１２番目の経度欄と１３番目の緯度欄であり、これは、経路探索パケットを受信した際の直前中継車即ち、パケット中継車アドレス欄のアドレスを有する車両のパケット送信時の位置を経度と緯度で示すものである。
【００３９】
このように直前車の位置情報を追加した理由は以下の通りである。
実施例１の構成では、直線道路上を走行する車両が同一道路上を走行する車両への経路を探索する時、反対車線を走行する車両を中継車両に選択する確率は大幅に低減し、経路の安定度は上がると予想される。しかし、相対速度のみを評価値に用いた場合、安定した経路を構築できるか不明な場合がある。
【００４０】
例えば図４のような状況を想定する。車両Ａ〜Ｄが一様な速度で走行しており、車両Ａが車両Ｄへの経路確立を試みたとする。車両Ｂは車両Ａおよび車両Ｄと同一車線を走行しているため、車両Ｂを中継車両に選択すれば安定ルートが構築できる。しかし、車両Ｂもしくは車両Ｃからみた車両Ａの相対速度は、方向は異なるがその大きさは等しくなり、同様に車両Ｄからみた車両Ｂまたは車両Ｃの相対速度も等しくなる。従って、実施例１では、中継車両として車両Ｂを選択するか、車両Ｃを選択するかは、先着優先により決定されてしまう。そこで、実施例２では、上記の問題を是正するために、相対速度だけではなく車間距離の変化量を評価値に追加することとしたのである。
【００４１】
図５は実施例２の機能ブロック図である。
基本的には図１の機能ブロック構成と同じであるが、経路探索パケットに経度欄、緯度欄を設けたことにより、セット手段６および中継手段５には自車の位置を示す経度情報および緯度情報が入力されており、経路探索パケット生成手段７では、実施例１の場合の経路探索パケット（図２）に経度欄、緯度欄を追加した図３の経路探索パケットを生成する。
【００４２】
セット手段６は受信された経路探索パケットの評価値を更新する際には、当該パケットの経度欄、緯度欄に示された直前車両の位置情報と、東西方向速度欄と南北方向速度欄に示された速度から、当該車両が走行するコースを１次関数にする。同様に自車両の走行コースを１次関数にし、それらの交点を求める。
【００４３】
図４において車両Ａが送信した経路探索パケットを車両Ｂが受信した場合、Ｗで記される場所がこの交点に該当する。この時経路探索パケット受信時の車間距離Ｄと単位時間後の車間距離Ｄ′を数式２および数式３により算出する。
但し、Ｗｘ…交点Ｗの東西方向位置
Ｗｙ…交点Ｗの南北方向位置
Ａｘ…車両Ａの東西方向位置
Ａ′ｘ…車両Ａの単位時間後の東西方向位置
Ｂｙ…車両Ｂの南北方向位置
Ｂ′ｙ…車両Ｂの単位時間後の南北方向位置
である。単位時間後の位置は、最初の位置とその方向の速度から得られる。
【００４４】
【数２】
2005341171.tif 000004
【００４５】
【数３】
2005341171.tif 000005
【００４６】
そして、評価値Ｍは、数式１、２、３を用いて数式４により算出される。
【００４７】
【数４】
2005341171.tif 000006
【００４８】
なお、自車両の進行方向を記した１次関数と直前車両の進行方向を記した１次関数に交点が存在しない場合、数式５および数式６が示す単純な車間距離を利用する。
【００４９】
【数５】
2005341171.tif 000007
【００５０】
【数６】
2005341171.tif 000008
【００５１】
このように、受信した経路探索パケットの評価値に、自車と直前車との相対速度値と車間距離の変化量との和を加算更新してキュー３へ格納する。
また、中継手段５は、キュー３に格納された経路探索パケットのうち評価値Ｍの最も小さい経路探索パケットを選択して、当該パケットのパケット中継車アドレス欄を自車アドレスに、東西方向速度欄および南北方向速度欄をそれぞれ自車東西方向速度および自車南北方向速度に更新するとともに、経度欄および緯度欄を自車経度および自車緯度に更新して送信手段９へ送出しアンテナ１０からブロードキャストする。
その他の動作については図１の場合と同じである。
【００５２】
次に、上記実施例１および実施例２の場合についてのシミュレーションによる評価結果について述べる。
まず、直進モデルの場合について述べる。同一道路上を直進走行する車両間で通信する場合について、本発明の有効性をシミュレーションにより評価する。シミュレーションで用いられる直進走行モデルを図６に記す。半径６００ｍの円周上に２車線道路を配置し、円周上を走行させることで直線道路を模擬している。道路幅は１車線あたり５ｍとし、１車線に６０台ずつ計１２０台の車両を一様に配置する。無線通信方式はＩＥＥＥ８０２．１１ｂ準拠で電波有効範囲を８０ｍ、無線帯域幅を１１Ｍbps とする。
【００５３】
図６に記すように、ある車両Ａから同一車線上を走行する車両Ｂに対して５１２byteのＵＤＰデータを５０ｍｓ周期で10000 パケット送信したときのパケット到達率およびルート変更回数を測定する。車両走行速度はトポロジー変化量が小さい例として時速４０ｋｍ、トポロジー変化量が大きい例として時速１００ｋｍの場合についてシミュレーションする。シミュレータにはｎｓ−２を使用し、本発明の比較対照としてリアクティブルーチングの代表的なアルゴリズムであるＡＯＤＶを取り上げた。
【００５４】
車両Ａから車両ＢまでのＨｏｐ数を変化させた時のルート（経路）変更回数の測定結果を図７および図８に示す。
図７より、実施例１の場合および実施例２の場合とも目的局までのＨｏｐ数に関わらずルート（経路）変更回数が低く抑えられており安定したルート（経路）を構築できているのに対し、ＡＯＤＶでは目的局までのＨｏｐ数が増えるに連れてルート変更頻度が増加している。また図８より、実施例１の場合および実施例２の場合とも車両走行速度に関わらず安定したルートが構築できているのに対して、ＡＯＤＶは車両走行速度が速くなるとルート変更頻度が増加している。
【００５５】
ＡＯＤＶではルートの安定度を考慮していないため、中継局として反対車線を走行する車両を選択しうる。宛先車両までのＨｏｐ数が増えるほどその確率は高くなり、反対車線を走行する車両を中継局として選択した場合、車両走行速度が速くなるほどルートが切れるまでの時間が早くなる。ルート変更時にはコントロール（制御）パケットのフラッディングが生じることから、本発明ではコントロール（制御）パケットのフラッディングによるオーバヘッドを大幅に低減できることが分かる。
【００５６】
車両Ｂへのパケット到達率の測定結果を図９および図１０に記す。同図より、車両走行速度に関わらず、実施例１，実施例２，ＡＯＤＶともほぼ１００％パケットを受信できている。これはルーチングプロトコルでパケットの再送制御を行っていることによる。ルート切断頻度が低い場合は、再送制御により漏れなくパケットを宛先に到達させることが可能であるが、コネクション数が多く、車両密度が高い場合はコントロールパケットのフラッディングによるパケット衝突が生じ、再送制御を組み込んでもパケット到達率が低くなる。
【００５７】
次に、蛇行モデルの場合について述べる。
車両速度が一様である場合、自車両の進行方向に対して直交して進行する車両は、同一車線上の車両、反対車線上の車両に関わらず相対速度の絶対値は等しくなる。このため、相対速度を評価値として用いるルーチング方式では、反対車線を走行する車両を中継車両として選択し、経路の安定度を下げる可能性がある。そこで、蛇行する道路上を走行する車両間で通信する場合について、本発明の有効性をシミュレーションにより評価する。シミュレーションで用いられた蛇行走行モデルを図１１に示す。シミュレーションで使用したパラメータは図９、図１０の直進モデルと同じである。
【００５８】
車両Ａから同じ車線を走行する車両Ｂに対してＵＤＰパケットを送信したときのルート変更回数の測定結果を図１２および図１３に示す。図１２より、ＡＯＤＶに比べ本発明はルート変更頻度が低く抑えられており、安定なルートを構築している。実施例１は、反対車線を走行する車両を中継車両として選択してしまう場合があるのに対し、実施例２は、同一車線上を走行する車両を中継車両として選択する確率が高いため、より安定なルートを構築している。図１３より、車両速度が高い場合でも本発明ではルート変更回数が低く抑えられているのに対し、ＡＯＤＶではＨ０Ｐ数が増えるほど安定ルートが構築しづらくなっていることが分かる。
【００５９】
車両Ｂでのパケット到達率の測定結果を図１４および図１５に記す。
同図より、ルート再構築した場合にパケットの再送を行っているにも関わらず、ＡＯＤＶではＨ０Ｐ数が増えるにつれてパケット到達率が落ちていることが分かる。パケットの再送制御を入れても追いつかないほど頻繁にルートの変更が生じているためであり、コネクション数と車両密度を増加させるとこの傾向はより顕著となると予想できる。
【００６０】
以上の結果、ＡＯＤＶと比較してパケット到達率、経路の安定度ともに本発明装置の方が優れており、特にルートの切断頻度については宛先局までのＨ０Ｐ数や車両走行速度によらず低い値を示すことが分かった。本発明装置は高速道路を走行する車両間通信での利用だけではなく、ビーコンを使用しないことから市街地や駐車場など車両密度の高い環境下での車両間通信で利用しても有効性を示すと思われる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の車車間通信装置の通信経路構築手段の第１の実施例の機能ブロック図である。
【図２】本発明装置の第１の実施例における経路探索パケットの情報要素を示す図である。
【図３】本発明装置の第２の実施例における経路探索パケットの情報要素を示す図である。
【図４】車間距離変動算出の説明図である。
【図５】本発明の車車間通信装置の通信経路構築手段の第２の実施例の機能ブロック図である。
【図６】大きな円の一部を直線に擬した直進走行モデル図である。
【図７】図６の直進走行モデルにおいて、車両速度を４０ｋｍ／ｈとし、車両Ａから車両ＢまでのＨｏｐ数を変化させたときの経路変更回数を、ＡＯＤＶ、本発明第１の実施例および第２の実施例について比較したグラフである。
【図８】図７と同様のＨｏｐ数対経路変更回数のグラフで車両速度を１００ｋｍ／ｈとした場合である。
【図９】図６の直進走行モデルにおいて、車両速度を４０ｋｍ／ｈとし、車両Ａから車両ＢまでのＨｏｐ数を変化させたときのパケット到達率を、ＡＯＤＶ、本発明第１の実施例および第２の実施例について比較したグラフである。
【図１０】図９と同様のＨｏｐ数対パケット到達率のグラフで車両速度を１００ｋｍ／ｈとした場合である。
【図１１】蛇行走行モデル図である。
【図１２】図１１の蛇行走行モデルにおいて、車両速度を４０ｋｍ／ｈとし、車両Ａから同じ車線を走行する車両Ｂに対してＵＤＰパケットを送信したときのＨｏｐ数を変化させたときの経路変更回数を、ＡＯＤＶ、本発明第１の実施例および第２の実施例について比較したグラフである。
【図１３】図１２と同様のＨｏｐ数対経路変更回数のグラフで車両速度を１００ｋｍ／ｈとした場合である。
【図１４】図１１の直進走行モデルにおいて、車両速度を４０ｋｍ／ｈとし、車両Ａから車両ＢまでのＨｏｐ数を変化させたときのパケット到達率を、ＡＯＤＶ、本発明第１の実施例および第２の実施例について比較したグラフである。
【図１５】図１４と同様のＨｏｐ数対パケット到達率のグラフで車両速度を１００ｋｍ／ｈとした場合である。
【符号の説明】
【００６２】
１  経路探索パケット待ちタイマ
２  経路探索パケット情報テーブル
３  キュー
４  経路応答パケット送出手段
５  中継手段
６  セット手段
７  経路探索パケット生成手段
８  受信手段
９  送信手段
１０  アンテナ
【図１】
2005341171.tif 000009
【図２】
2005341171.tif 000010
【図３】
2005341171.tif 000011
【図４】
2005341171.tif 000012
【図５】
2005341171.tif 000013
【図６】
2005341171.tif 000014
【図７】
2005341171.tif 000015
【図８】
2005341171.tif 000016
【図９】
2005341171.tif 000017
【図１０】
2005341171.tif 000018
【図１１】
2005341171.tif 000019
【図１２】
2005341171.tif 000020
【図１３】
2005341171.tif 000021
【図１４】
2005341171.tif 000022
【図１５】
2005341171.tif 000023