(57)【要約】【課題】  ダウンリンク切り替え後に提供する対価サービス情報を確実に新車載機に提供できる、アップリンク方向でマルチレート対応の新光ビーコンを提供する。【解決手段】  本発明は、走行中の車両の車載機２と光信号による無線通信を行う光ビーコン４に関する。この光ビーコン４は、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１１と、所定の伝送速度での電気光変換が可能な光送信部１０と、ダウンリンク切り替えを行ための条件として次の２種類の条件を採用可能な通信制御部（ビーコン制御機）７とを備える。  第１の条件：低速フレームＵＬ１の受信完了  第２の条件：高速フレームＵＬ２の受信完了【選択図】      図１２
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【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、
ダウンリンク切り替えを行うための条件として次の２種類の条件を採用可能な通信制御部と、を備えていることを特徴とする光ビーコン。
第１の条件：低速フレームの受信完了
第２の条件：高速フレームの受信完了
【請求項２】
前記通信制御部は、前記第１の条件が成立した場合は、車両の識別情報を格納した車線通知情報を含む下りフレームの連続送信を伴うダウンリンク切り替えを行い、前記第２の条件が成立した場合は、前記車線通知情報を含む前記下りフレームの連続送信を伴わないダウンリンク切り替えを行う請求項１に記載の光ビーコン。
【請求項３】
複数の前記高速フレームの連続送信を許容する通信規約の場合において、
前記第２の条件は、複数の前記高速フレームのうち任意の前記高速フレームの受信完了から所定時間が経過したことである請求項１又は２に記載の光ビーコン。
【請求項４】
前記所定時間は、予め定められた固定時間である請求項３に記載の光ビーコン。
【請求項５】
前記所定時間は、複数の前記高速フレームのうち受信完了後の任意の高速フレームに続いて受信し得る、残りの高速フレームのフレーム数から算出可能な予測時間である請求項３に記載の光ビーコン。
【請求項６】
複数の前記高速フレームの連続送信を許容する通信規約の場合において、
前記第２の条件は、複数の前記高速フレームのうち最終フレームを示す情報を含む前記高速フレームの受信完了である請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ビーコン。
【請求項７】
道路に設置された光ビーコンと光信号による無線通信を行う車載機であって、
高低２種類の伝送速度での電気光変換が可能な光送信部と、
所定の伝送速度での光電気変換が可能な光受信部と、
低速フレームの送信の後に送信中断期間を設けて１又は複数の高速フレームを送信する通信制御部と、を備えており、
最初の前記低速フレームの送信開始から下りフレームの受信開始までのアップリンク期間が、その期間後に受信可能な複数の下りフレームにて前記光ビーコンから提供される対価サービス情報を、少なくとも２回受信できる時間長に設定されていることを特徴とする車載機。
【請求項８】
前記アップリンク期間には、次に定義する第１〜第４の時間が含まれる請求項７に記載の車載機。
第１の時間：低速フレームを再送する場合の当該低速フレームの送信周期
第２の時間：送信中断時間
第３の時間：１又は複数の高速フレームの送信時間
第４の時間：高速フレームの送信完了から受信態勢になるまでの切り替え時間
【請求項９】
前記第１〜第４の時間のうちの少なくとも１つが、それぞれ次に定義する時間長に設定されている請求項８に記載の車載機。
第１の時間：０．５ｍ秒刻みで１０〜２９．５ｍ秒までの範囲から選択された時間長
第２の時間：０．５ｍ秒刻みで１０〜２３．５ｍ秒までの範囲から選択された時間長
第３の時間：１〜８つの中から選択されたフレーム共通部の個数で生成した１又は複数の高速フレームの送信時間長
第４の時間：０．５ｍ秒刻みで０．５〜４．５ｍ秒までの範囲から選択された時間長
【請求項１０】
前記通信制御部は、前記低速フレームのヘッダ部には車両の識別情報の格納領域を含め、前記高速フレームのヘッダ部には当該識別情報の格納領域を含めない請求項７〜９のいずれかに記載の車載機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号による無線通信を行う光ビーコンと車載機に関する。
【背景技術】
【０００２】
路車間通信システムを利用した交通情報サービスとして、光ビーコン、電波ビーコン又はＦＭ多重放送を用いたいわゆるＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System：（財）道路交通情報通信システムセンターの登録商標）が既に展開されている。
このうち、光ビーコンは、近赤外線を通信媒体とした光通信を採用しており、車載機との双方向通信が可能である。具体的には、車両の保持するビーコン間の旅行時間情報等を含むアップリンク情報が車載機からインフラ側の光ビーコンに送信される。
【０００３】
逆に、光ビーコンからは、渋滞情報、区間旅行時間情報、事象規制情報及び車線通知情報等を含むダウンリンク情報が車載機に送信されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
このため、光ビーコンは、車載機との間で光信号を送受するビーコンヘッド（投受光器）を備え、投受光器には、ビーコン制御機から入力された送信信号を発光ダイオードに入力してダウンリンク光を送出する光送信部と、フォトダイオードが受光した光信号を電気信号に変換してビーコン制御機に出力する光受信部が搭載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６８９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
１９９３年から現在までの間に、約５４０００ヘッドの光ビーコンが全国各地の道路に配備されているが、かかる既設の光ビーコンを用いた従来の光通信システムよりも、通信容量を拡大してシステムを高度化することが検討されている。
通信容量を拡大する方策としては、アップリンク及びダウンリンクそれぞれについての伝送速度の高速化、通信領域の拡張あるいは通信プロトコルの変更などの方策がある。このうち、アップリンク速度を現状（６４ｋｂｐｓ）よりも高速化すれば、通信領域をさほど広げなくても、大容量のプローブデータを車載機から収集でき、交通信号制御の高度化に役立てることができる。
【０００６】
このように、アップリンク速度の高速化を実現するためには、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。）を新たに導入する必要がある。
しかし、新光ビーコンや新車載機を導入するとしても、これらの新型の機器が、低速アップリンク通信しかできない従来の機器と互換性がなければ、既存の路車間通信システムと整合しなくなるため、アップリンク速度の高速化が阻害される。
【０００７】
そこで、新車載機の上位互換性を確保するため、低速アップリンク送信のみを行う車載機（以下、「旧車載機」ともいう。）からの低速フレームのみをアップリンク受信できる光ビーコン（以下、「旧光ビーコン」ともいう。）が認識可能な、車両の識別情報（以下、「車両ＩＤ」ともいう。）を格納した低速フレームを、高速フレームの前にアップリンク送信する通信規約を採用すれば、旧光ビーコンにダウンリンク切り替えを行わせることができ、新車載機が旧光ビーコンとも通信できるようになる。
【０００８】
更に、最初に送信する低速フレームとその後に送信する予定の高速フレームとの間に、車両ＩＤを格納した車線通知情報を含む下りフレームを受信するための送信中断期間を設ける通信規約を採用すれば、車載機が自身の車両ＩＤを格納した下りフレームに気付かずに、複数の上りフレームの再送を繰り返すことによる、下りフレームの受信機会の喪失を防止することができる。
【０００９】
しかし、新車載機についても、その殆どが送信と受信を交互に行う半二重通信方式を採用すると考えられるので、上記のような通信規約を採用しても、高速フレームの送信期間中に自機に届いた下りフレームについては、新車載機がそれを受信することができない。
従って、下りフレームのダウンリンク切り替え後に光ビーコンが連続送信する下りフレーム群のうち、前半部分の下りフレームに格納される対価サービス情報につき、従来からの通信規約で必要とされる回数である２回分の受信を行えなくおそれがある。
【００１０】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、ダウンリンク切り替え後に提供する対価サービス情報を確実に新車載機に提供できる、アップリンク方向でマルチレート対応の新光ビーコンを提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、ダウンリンク切り替え後に提供される対価サービス情報をより確実に取得できる、アップリンク方向でマルチレート対応の新車載機を提供することを第２の目的とする。
【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、ダウンリンク切り替えを行うための条件として次の２種類の条件を採用可能な通信制御部と、を備えていることを特徴とする。
第１の条件：低速フレームの受信完了
第２の条件：高速フレームの受信完了
【００１２】
本発明の光ビーコンによれば、通信制御部が、第２の条件（高速フレームの受信完了）が成立した場合にも、ダウンリンク切り替えを実行できるので、ダウンリンク切り替え後に連続送信する下りフレーム群の送信開始時点を、高速フレームの受信完了のタイミングに近づけることにより、新車載機が、下りフレーム群の先頭側に含まれる対価サービス情報を２回受信できる可能性を高めることができる。
従って、ダウンリンク切り替え後に提供する対価サービス情報を確実に新車載機に提供でき、前述の第１の目的が達成される。
【００１３】
（２）  本発明の車載機において、前記通信制御部は、前記第１の条件が成立した場合は、車両の識別情報を格納した車線通知情報を含む下りフレームの連続送信を伴うダウンリンク切り替えを行い、前記第２の条件が成立した場合は、前記車線通知情報を含む前記下りフレームの連続送信を伴わないダウンリンク切り替えを行うことが好ましい。
【００１４】
その理由は、第１の条件（低速フレームの受信完了）に応じて実行される車線通知情報を含む下りフレームの連続送信により、車載機に対する車両ＩＤのループバックが完了することが多いので、第２の条件（高速フレームの受信完了）に応じた車線通知情報を含む下りフレーム（折り返しフレーム）の連続送信を、更に行う必要はないと考えられるからである。
この場合、第２の条件に応じた折り返しフレームの連続送信が行われないため、その分だけ他の有用な下りフレームの送信機会を増やすことができるという利点がある。
【００１５】
（３）  本発明の光ビーコンにおいて、複数の前記高速フレームの連続送信を許容する通信規約の場合には、前記第２の条件は、複数の前記高速フレームのうち任意の前記高速フレームの受信完了から所定時間が経過したことを採用することができる。
（４）  より具体的には、前記所定時間は、例えば、予め定められた固定時間に設定することにすればよい。この場合、固定時間の値を比較的長めに設定することにより、通信制御部の負荷を軽減できるという利点がある。
【００１６】
（５）  しかし、前記所定時間を予め定められた固定時間に設定すると、新車載機からの高速フレームの実際の送信時間が固定時間よりも小さい場合であっても、その固定時間が経過しないと第２の条件が成立せず、高速フレームを用いたダウンリンク切り替えの開始が無駄に遅れる。
そこで、前記所定時間は、複数の前記高速フレームのうち受信完了後の高速フレームに続いて受信し得る、残りの高速フレームのフレーム数から算出可能な予測時間であってもよい。
【００１７】
なお、高速フレームの残フレーム数は、例えば、低速フレームや高速フレームの先頭フレームに記された高速フレームの総フレーム数から、受信済みの高速フレームの数を減算することによって算出できる。
この場合、第２の条件が成立する予測時間を演算する必要があるが、新車載機が送信する高速フレームの数が変動しても、残りの高速フレームのフレーム数に応じて第２の条件の成立時期を正確に算出でき、高速フレームを用いたダウンリンク切り替えを正確に実行することができる。
【００１８】
（６）  本発明の光ビーコンにおいて、複数の前記高速フレームの連続送信を許容する通信規約の場合には、前記第２の条件は、複数の前記高速フレームのうち最終フレームを示す情報を含む前記高速フレームの受信完了であってもよい。
この場合、最終フレームを示す情報を含む高速フレームの受信完了を第２の条件とするので、新車載機が送信する上りフレームの数が変動しても、そのフレーム数に応じた第２の条件の成立時期を正確に決定でき、高速フレームを用いたダウンリンク切り替えを正確に実行することができる。
【００１９】
（７）  本発明の車載機は、道路に設置された光ビーコンと光信号による無線通信を行う車載機であって、高低２種類の伝送速度での電気光変換が可能な光送信部と、所定の伝送速度での光電気変換が可能な光受信部と、低速フレームの送信の後に送信中断期間を設けて１又は複数の高速フレームを送信する通信制御部と、を備えており、最初の前記低速フレームの送信開始から下りフレームの受信開始までのアップリンク期間が、その期間後に受信可能な複数の下りフレームにて前記光ビーコンが提供される対価サービス情報を、少なくとも２回受信できる時間長に設定されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の車載機によれば、アップリンク期間が、その期間後に受信可能な複数の下りフレームにて光ビーコンから提供される対価サービス情報を、少なくとも２回受信できる時間長に設定されているので、限られたダウンリンク領域での通信時間内において、新車載機が当該対価サービス情報を確実に２回受信できる。
よって、本発明の新車載機によれば、ダウンリンク切り替え後に提供する対価サービス情報を確実に取得でき、上述の第２の目的が達成される。
【００２１】
（８）  低速フレームを再送する場合を想定すると、前記アップリンク期間には、次に定義する第１〜第４の時間が含まれる。
第１の時間：低速フレームを再送する場合の当該低速フレームの送信周期
第２の時間：送信中断時間
第３の時間：１又は複数の高速フレームの送信時間
第４の時間：高速フレームの送信完了から受信態勢になるまでの切り替え時間
【００２２】
（９）  そこで、前記第１〜第４の時間のうちの少なくとも１つを、それぞれ次に定義する時間長に設定すれば、ダウンリンク切り替え後に提供する対価サービス情報をより確実に新光ビーコンから取得できるようになる。
第１の時間：０．５ｍ秒刻みで１０〜２９．５ｍ秒までの範囲から選択された時間長
第２の時間：０．５ｍ秒刻みで１０〜２３．５ｍ秒までの範囲から選択された時間長
第３の時間：１〜８つの中から選択されたフレーム共通部の個数で生成した１又は複数の高速フレームの送信時間長
第４の時間：０．５ｍ秒刻みで０．５〜４．５ｍ秒までの範囲から選択された時間長
【００２３】
なお、上記の第１〜第４の時間において、第１及び第２の時間の下限が１０ｍ秒である理由は、ダウンリンク切り替えに必要な時間が概ね１０ｍ秒程度だからである。
すなわち、第１及び第２の時間を１０ｍ秒未満に短縮すると、第１の条件（低速フレームの受信完了）に応じて行われるダウンリンク切り替えの際に光ビーコンが送信する、車線通知情報を含む下りフレームを新車載機が受信できなくなり、新車載機が光ビーコンと適切に通信できなくなるからである。
【００２４】
（１０）  本発明の車載機において、前記通信制御部は、前記低速フレームのヘッダ部には車両の識別情報の格納領域を含め、前記高速フレームのヘッダ部には当該識別情報の格納領域を含めないようにすることが好ましい。
このようにすれば、高速フレームのヘッダ部に車両ＩＤの格納領域を含めない分だけ、１又は複数の高速フレームのフレーム長を小さくできる。従って、第２の条件（高速フレームの受信完了）に伴うダウンリンク切り替えの開始時期が早まり、より多くの下りクレームを新車載機に提供できるようになる。
【００２５】
なお、低速フレームのヘッダ部に車両ＩＤの格納領域を含める理由は、この格納領域がないと、新旧双方の光ビーコンが、第１の条件（低速フレームの受信完了）に応じたダウンリンク切り替えを行うことができなくなり、新車載機が新旧双方の光ビーコンと適切に通信できなくなるからである。
【発明の効果】
【００２６】
以上の通り、本発明によれば、ダウンリンク切り替え後に提供する対価サービス情報を確実に提供できる、アップリンク方向でマルチレート対応の新光ビーコンが得られる。
また、本発明によれば、ダウンリンク切り替え後に提供される対価サービス情報を確実に取得できる、アップリンク方向でマルチレート対応の新車載機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】路車間通信システムの概略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】送信中断期間を設ける場合のタイミング例を示すタイムチャートであり、（ａ）は光ビーコンが最初の低速フレームの受信に成功する場合、（ｂ）は光ビーコンが最初の低速フレームの受信に失敗する場合を示す。
【図１２】第１実施形態の通信手順を示すシーケンス図である。
【図１３】第１実施形態の通信手順のタイミング例を示すタイムチャートである。
【図１４】第２実施形態の通信手順のタイミング例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
〔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に搭載された車載機２とを備えている。
【００２９】
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、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
〔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。
【００３４】
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から構成されている。
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。
【００３５】
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り、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。
【００３６】
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に設置されており、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
〔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。
【００４０】
このうち、ダウンリンク領域ＤＡは、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、車載機２の投受光器である車載ヘッド２２にて受信できる領域であり、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。
また、アップリンク領域ＵＡは、車載ヘッド２２が送出するアップリンク方向の光信号を、ビーコンヘッド８にて受信できる領域であり、上記投受光位置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。
【００４１】
従って、ダウンリンク領域ＤＡとアップリンク領域ＵＡの上流端ｃは互いに一致し、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）に重複している。また、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している。
旧光ビーコン（光学式車両感知器）の場合、ダウンリンク領域ＤＡ及びアップリンク領域ＵＡの正式な領域寸法が規約によって規定されている。
【００４２】
例えば、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。
また、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、正式な通信領域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し、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から構成されている。
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り、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。
この場合、アップリンク速度を高速化することで、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。
【００５３】
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、上りフレームとして低速フレームＵＬ１しか送信できない。
【００５４】
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（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。
【００５５】
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。
【００５６】
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う場合もある（例えば、図１１に示す２回目のダウンリンク切り替え参照）。
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。
【００５７】
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ＤＬ１，ＤＬ２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。
【００５８】
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）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〜図１１参照）。
【００５９】
上りフレームＵＬ１及び下りフレームＤＬ１，ＤＬ２における車両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ＤＬ１，ＤＬ２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。
【００６０】
〔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）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ＵＬ１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。
【００６１】
図７に示すように、上りフレームＵＬ１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」、「情報種別」及び「最終フレームフラグ」などの格納領域が含まれる。
【００６２】
「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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
「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り、本実施形態では、これらの領域の値により、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。
【００６８】
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。
【００６９】
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、通信相手が高速アップリンク送信に非対応の旧車載機２Ｂであると判定する。
【００７０】
新光ビーコン４Ａは、新車載機２Ａ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。
また、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もダウンリンク切り替えを行うが、この場合は、折り返しフレームの連続送信を更に行ってもよいし、その連続送信を行わないことにしてもよい。
【００７１】
このように、新車載機２Ａ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（第１の条件）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を伴う或いはそれを伴わないダウンリンク切り替えを行うための条件（第２の条件）となっている。
【００７２】
更に、新光ビーコン４Ａは、「車載機種別」の値が新車載機２Ａを示す所定値（本実施形態では「６」）である上りフレームＵＬを受信した場合は、高速アップリンク受信に非対応の旧光ビーコン４Ｂの場合と同様に、その上りフレームＵＬの受信完了を条件として、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。
なお、新光ビーコン４Ａの通信相手が旧車載機２Ｂの場合には、高速フレームＵＬ２を受信することがないので、上記第２の条件に応じたダウンリンク切り替えは行われない。
【００７３】
「最終フレームフラグ」は、車載機２（新旧いずれでもよい。）が複数の上りフレームＵＬよりなる上りフレーム群を送信する場合に、その上りフレーム群のどれが最終フレームであるかを示すための格納領域である。
すなわち、車載機２は、上りフレーム群を構成する複数の上りフレームＵＬのうち、最終フレームの「最終フレームフラグ」にのみ所定のフラグ値（例えば、「１」）を格納し、それ以外の上りフレームＵＬにはそのフラグ値を格納しない。
【００７４】
〔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）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ＤＬ１，ＤＬ２のフレーム構成も、上りフレームＵＬ１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。
【００７５】
下りフレームＤＬ１，ＤＬ２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、ＣＲＣ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ＤＬ１，ＤＬ２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。
【００７６】
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。
【００７７】
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ＤＬ２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ＤＬ２にて提供情報を送信することもある。
【００７８】
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。
【００７９】
「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ＤＬ１，ＤＬ２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ＤＬ１，ＤＬ２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。
【００８０】
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ＤＬ１，ＤＬ２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。
【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２５０ｍｓ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１ｍｓ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３ｍｓになるので、そのデータは所定の送信可能時間（２５０ｍｓ）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、後続フレームのアップリンク送信の時間とダウンリンク切り替え後のダウンリンク送信の時間が重複し得るので、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）ｍｓ（例えば、３５０ｍｓ）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〜図１１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。この点も、図９〜図１１の路車間通信においても同様である。
【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Ｕ１）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、例えば、先に送信した上りフレームＵ１の送信後所定時間（例えば３０ｍｓ）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ＤＬ１，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ＤＬ１，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、繰り返し送信するすべての下りフレームＤＬ１，ＤＬ２又は所定周期ごとの下りフレームＤＬ１，ＬＤ２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、その下りフレームＤＬ１，ＤＬ２のフラグフィールドをオフにする。
【００９８】
このため、新車載機２Ａは、受信した下りフレームＤＬ１，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。
【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、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。本実施形態では、新車載機２Ａは、光ビーコン４の新旧判定を行わないタイプであるとする。
【０１００】
〔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ン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ことにより（図６のステップＳＴ１）、自機が新光ビーコン４Ａであることを外部に通知している。
【０１０１】
この状態で、ビーコン制御機７は、上りフレーム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）。
【０１０２】
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に含める規約を採用してもよい。
【０１０３】
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。
【０１０４】
このため、かかる規約を採用すれば、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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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、２５０ｍｓ）が経過するまで行われる。
【０１０８】
〔送信中断期間を設けない場合の問題点〕
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。
【０１０９】
図９において、Ｕ１〜Ｕ４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く、例えば、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。
【０１１０】
また、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」であることを示し、ハッチングを付した上りフレームＵ２〜Ｕ４は、伝送速度が高速（本実施形態では２５６ｋｂｐｓ）の「高速フレーム」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及び図１２の路車間通信においても同様である。
【０１１１】
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。
【０１１２】
なお、本実施形態では、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ので、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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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〜Ｕ１を再送信する。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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２５０ｍｓ）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。
【０１１９】
〔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、上述の問題点を解決している。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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Ｕ０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Ｕ０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。
【０１２２】
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〜Ｕ３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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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〜Ｕ４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。
【０１２７】
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Ｕ０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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
〔低速フレームを再送する場合の問題点〕
図１１は、送信中断期間を設ける場合のタイミング例を示すタイムチャートである。
また、図１１中の（ａ）は、光ビーコン４が最初の低速フレームＵＬ１の受信に成功する場合を示し、（ｂ）は、光ビーコン４が最初の低速フレームＵＬ１の受信に失敗する場合を示している。
【０１３０】
ここで、図１１の例では、車載ヘッド２２の設置高さが「１．５ｍ」である場合（例えば、大型車の場合）を想定している。従って、その高さが「１．０ｍ」である場合（例えば、中型車や小型車の場合）よりも、通信領域Ａを走行する間の通信時間が短い。
この場合、例えば、図３の通信領域Ａを車両２０が車速７０ｋｍ／時で通過するとすれば、車載機２がダウンリンク領域ＤＡの始点（アップリンク領域ＵＡの始点でもある。）の通過時点ｔｓから終点の通過時点ｔｅまでの通信時間は、２４３．７ｍ秒となる。
【０１３１】
図１１において、「ＤＬ２」で示す上段の時間帯は、新光ビーコン４Ａによる下りフレームＤＬ２の送信時間を示し、「ＵＬ」で示す下段の時間帯は、新車載機２Ａによる低速フレームＵＬ１と高速フレームＵＬ２の送信時間を示している。
図１１の例では、８０フレームで構成される一連の下りフレーム群のうち、先頭の下りフレームＤＬ２だけが折り返しフレームで構成されている。
【０１３２】
光ビーコン４は、下りフレーム群の先頭から５４フレーム（このフレーム数は、光ビーコンの「近赤外線式インタフェース規格」において要請されている。）までに、「対価サービス情報」を送信する。前述の通り、この「対価サービス情報」は、車載機２がアップリンクしたサブシステムキー情報に対応して、光ビーコン４がダウンリンクすべき所定の提供情報（サービス情報）のことである。
図１１中の「連送時間」は、ダウンリンク切り替えの後に、８０フレームの下りフレーム群の送信に先立って連続送信される折り返しフレームの送信時間長である。
【０１３３】
また、図１１の例では、低速フレームＵＬ１の送信所要時間は４．０ｍ秒であり、高速フレームＵＬ２の送信所要時間は、１６フレームで３７．９ｍ秒であるものとする。
更に、図１１の例では、低速フレームＵＬ１と高速フレームＵＬ２の間の送信中断期間は、２０．０ｍ秒に定められ、低速フレームＵＬ１を再送する場合の送信周期は、３０．０ｍ秒に定められ、新車載機２Ａが高速フレームの送信完了から受信態勢に戻る時点ｔｒまでの切り替え時間として、５．０ｍ秒が割り当てられているものとする。
【０１３４】
従って、図１１（ｂ）に示すように、アップリンクのタイミングが悪くて低速フレームＵＬ１を再送せねばならない場合は、最初の低速フレームＵ１の送信開始から下りフレームＤＬ２の受信開始までの「アップリンク期間ＵＴ」には、低速フレームＵＬ１の送信時間を除くと、次の第１〜第４の時間が含まれることになる。
第１の時間：低速フレームＵＬ１を再送する場合の当該低速フレームＵＬ１の送信周期（図１１の例では、３０．０ｍ秒）
第２の時間：送信中断期間（図１１の例では、２０．０ｍ秒）
【０１３５】
第３の時間：高速フレームＵＬ２の送信時間（図１１の例では、１６フレームの場合で３７．９ｍ秒）
第４の時間：新車載機２Ａが、高速フレームＵＬ２の送信完了から受信態勢に復帰する時点ｔｒまでの切り替え時間（図１１の例では、５．０ｍ秒）
【０１３６】
図１１（ａ）に示すように、最初の低速フレームＵＬ１の送信開始が始点通過時点ｔｓ以後であった場合（図例では２．０ｍ秒遅れ）は、その低速フレームＵＬ１を光ビーコン４が適切に受信できる。
従って、光ビーコン４は、最初の低速フレームＵＬ１の受信完了を契機としてダウンリンク切り替えを行い、連送時間の間に折り返しフレームを連続して送信し、下りフレーム群（８０フレーム単位）を繰り返してダウンリンク送信する。
【０１３７】
このように、最初の低速フレームＵＬ１によって適切にダウンリンク切り替えが行われた場合は、新車載機２Ａによる下りフレーム群の受信可能時間（復帰時点ｔｒから終点通過時点ｔｓまでの時間）は１７４．９ｍ秒となり、対価サービス情報を、規約上要請された回数である２回分受信できる時間が確保される。
【０１３８】
これに対して、図１１（ｂ）に示すように、例えば、最初の低速フレームＵＬ１の先頭が始点通過時点ｔｓに若干重なったために、光ビーコン４が最初の低速フレームＵＬ１を受信できないことがある。
この場合、２回目の低速フレームＵＬ２によってダウンリンク切り替えが行われるが、新車載機２Ａによる下りフレーム群の受信可能時間（復帰時点ｔｒから終点通過時点ｔｓまでの時間）は、１４６．９ｍ秒に短縮する。
【０１３９】
そして、この場合、対価サービス情報は、先頭から２８フレーム分であるハッチングを施した部分と、末端から４フレーム分である黒塗りの部分については、新車載機２Ａが２回受信するチャンスがあるものの、その間の２２フレーム分である白抜きの中間部分については、新車載機２Ａに１回しか受信するチャンスが与えられない。
このように、最初の低速フレームＵＬ１を光ビーコン４が受信できないアップリンク送信のタイミングの場合は、新車載機２Ａが、対価サービス情報が格納された下りフレーム群の一部について、規約で要請された回数である２回の受信を確保できない場合がある。
【０１４０】
〔第１実施形態〕
図１２は、第１実施形態の通信手順を示すシーケンス図である。
図１２に示すように、第１実施形態の通信手順では、新車載機２Ａが送信中断期間の後に高速フレームＵ１〜Ｕ３を連送する場合において、高速フレームＵ１〜Ｕ３の受信完了によっても、新光ビーコン４Ａがダウンリンク切り替えを行うことにより、低速フレームＵＬ１の再送に起因する上述の問題点を解決するようにしている。
【０１４１】
すなわち、第１実施形態（図１２）では、低速フレームＵＬ１の受信完了だけでなく、高速フレームＵＬ２の受信完了を検出した場合も、新光ビーコン４Ａがダウンリンク切り替えを実行する。換言すると、新光ビーコン４Ａは、ダウンリンク切り替えを行うための条件として、次の２種類の条件を採用している。
第１の条件：低速フレームの受信完了
第２の条件：高速フレームの受信完了
【０１４２】
上記の両条件のうち、第１の条件の成立は、低速フレームＵＬ１のＣＲＣチェックが正常に行われたことによって検出することができる。第２の条件の成立は、高速フレームＵＬ２が単数の場合は、当該１つの高速フレームＵＬ２のＣＲＣチェックが正常に行われたことによって検出することができる。
一方、複数の高速フレームＵＬ２の連続送信を許容する通信規約の場合には、任意の高速フレームＵＬ２の受信完了からの所定時間Ｔ１（図１２参照）の経過を、第２の条件が成立と見なすことにすればよい。
【０１４３】
例えば、複数の高速フレームＵＬ２のうちの任意のフレーム（例えば、先頭フレーム）のＣＲＣチェックが完了してから、予め定められた固定時間（例えば、先頭フレームの受信完了から１５フレーム分の送信時間である３５．５ｍ秒）が経過した場合に、第２の条件が成立したと見なす方法（第１の方法）を採用することができる。
第１の方法は、高速フレームＵＬ２の送信時間を固定長とする場合に特に有効であり、固定時間の値を高速フレームＵＬ２の送信時間に応じて比較的長めに設定できるので、ビーコン制御機７の負荷を軽減できるという利点がある。
【０１４４】
しかし、第１の方法では、高速フレームＵＬ２の送信時間をデータ量に応じて可変とする実装の場合には、高速フレームＵＬ２の実際の送信時間が、ビーコン側で設定された固定時間よりも小さくても、その固定時間が経過しないと第２の条件が成立せず、高速フレームＵＬ２を用いたダウンリンク切り替えの開始が無駄に遅れることになる。
【０１４５】
そこで、第２の条件の成立を、複数の高速フレームＵＬ２のうち受信完了後の高速フレームＵＬ２に続いて受信し得る、残りの高速フレームＵＬ２のフレーム数から算出可能な予測時間の経過によって判定する方法（第２の方法）を採用してもよい。
上記予測時間は、例えば、高速フレームＵＬ２の総フレーム数から受信済みの高速フレームＵＬ２の数を減算して求まる残フレーム数と、高速フレームＵＬ２の通信速度とから算出することができる。この場合、新光ビーコン４Ａが高速フレームＵＬ２の総フレーム数を察知する必要があるが、これについては、例えば、新車載機２Ａが、低速フレームＵＬ１や高速フレームＵＬ２の先頭フレームに高速フレームＵＬ２の総フレーム数を記すことにすればよい。
【０１４６】
第２の方法によれば、第２の条件の成立する予測時間を、通信相手が異なるごとに演算する必要があるが、新車載機２Ａが送信する高速フレームＵＬ２の数が変動しても、残りの高速フレームＵＬ２のフレーム数に応じて第２の条件の成立時期を正確に算出でき、高速フレームＵＬ２を用いたダウンリンク切り替えを正確に実行できるという利点がある。
【０１４７】
また、第２の条件の成立を、複数の高速フレームＵＬ２のうち、最終フレームを示す情報（例えば、前述の「最終フレームフラグ」）を含む高速フレームＵＬ２の受信完了によって判定する方法（第３の方法）を採用することにしてもよい。
第３の方法の場合も、新車載機２Ａが送信する上りフレームの数が変動しても、そのフレーム数に応じた第２の条件の成立時期を正確に決定でき、高速フレームＵＬ２を用いたダウンリンク切り替えを正確に実行することができる。
【０１４８】
なお、新光ビーコン４Ａの処理負荷をできるだけ軽減するには、第２の条件のトリガー発生からダウンリンク切り替えの開始までの時間がなるべく長いことが好ましい。
この点、第３の方法では、最終フレームの受信からダウンリンク切り替えまでの時間を余り長く取れないのに対して、第１及び第２の方法では、最終フレームではなく先頭フレームの受信をトリガーとするので、ダウンリンク切り替えまでの時間を比較的長く取ることができ、第３の方法に比べて処理負荷を軽減できるという利点がある。
【０１４９】
上述の第１〜第３の方法は、新光ビーコン４Ａにそれぞれ単独で採用することにしてもよいが、第１〜第３の方法から選択可能な複数の方法を、１つの新光ビーコン４Ａに組み合わせて採用することにしてもよい。
【０１５０】
〔第１実施形態の効果〕
図１３は、第１実施形態の通信手順のタイミング例を示すタイムチャートである。
図１３の場合も、図１１（ｂ）の例と同様に、最初の低速フレームＵＬ１の受信が失敗し、２番目の低速フレームＵＬ１にてダウンリンク切り替えが行われているが、高速フレームＵＬ２の受信完了の場合も、新光ビーコン４Ａがダウンリンク切り替えを行うので、８０フレーム単位の下りフレーム群の送信開始時点が、新車載機２Ａの受信態勢の復帰時点ｔｒ付近に調整される。
【０１５１】
このため、図１３に示すように、新車載機２Ａは、限られた下りフレーム群の受信可能時間（復帰事件ｔｒから終点通過時点ｔｓまでの時間：１４６．９ｍ秒）において、下りフレーム群の先頭側に配置される対価サービス情報を、規約上要請された回数である２回分受信できるようになる。
従って、本実施形態の新光ビーコン４Ａによれば、ダウンリンク切り替え後に提供する対価サービス情報をより確実に新車載機２Ａに提供することができる。
【０１５２】
〔高速フレームに応じた折り返しフレームの連送〕
図１３のタイムチャートでは、高速フレームＵＬ２の受信完了に応じて行われるダウンリンク切り替えの際にも、「連送時間」が設けられている。すなわち、新光ビーコン４Ａは、第２の条件（高速フレームＵＬ２の受信完了）が成立した場合にも、車線通知情報を含む下りフレームＤＬ２である折り返しフレームの連続送信を行っている。
【０１５３】
しかし、第１の条件（低速フレームＵＬ１の受信完了）に応じて実行される車線通知情報を含む下りフレームの連続送信により、車載機２に対する車両ＩＤのループバックが完了することが多く、第２の条件（高速フレームＵＬ２の受信完了）に応じた車線通知情報を含む下りフレームの連続送信を更に行うべき必要性は乏しいと考えられる。
【０１５４】
そこで、図１２の通信手順に示すように、第２の条件が成立した場合は、折り返しフレームの連続送信を伴わないダウンリンク切り替えを行うようにしてもよい。
かかる実装を採用すれば、第２の条件（高速フレームＵＬ２の受信完了）に応じた連続送信が行われないため、不要な連続送信によって他の下りフレームの送信機会が奪われるのを防止することができる。
【０１５５】
〔第２実施形態〕
図１４は、第２実施形態の通信手順のタイミング例を示すタイムチャートである。
図１４に示すように、第２実施形態では、アップリンク期間ＵＴに含まれる前述の第１〜第４の時間を、図１１の場合よりも短縮することにより、低速フレームＵＬ１の再送に伴う前述の問題点を解決するようにしている。
【０１５６】
すなわち、第２実施形態（図１４）に係る新車載機２Ａでは、上記第１〜第４の時間の短縮により、最初の低速フレームＵＬ１の送信開始から下りフレームの受信開始までのアップリンク期間ＵＴが、その期間ＵＴ後に受信可能な複数の下りフレームＤＬ２にて光ビーコン４から提供される対価サービス情報を、少なくとも２回受信できる時間長となるように設定されている。
【０１５７】
具体的には、図１１（ｂ）と図１４を対比すれば明らかな通り、低速フレームＵＬ１の送信周期を、３０．０ｍ秒から２０．０ｍ秒にすることにより、当該送信周期を１０．０ｍ秒短縮している。
また、低速フレームＵＬ１から最初の高速フレームＵＬ２の送信間隔（先頭から先頭までの間隔）を、２４．０ｍ秒から２０．０ｍ秒にすることにより、送信中断期間を４．０ｍ秒短縮している。
【０１５８】
更に、複数の高速フレームＵＬ２よりなる上りフレーム群の構成を、１６フレームから４フレームに変更することにより、高速フレームＵＬ２の送信時間を５．６ｍ秒短縮している。すなわち、実データ部の最大データ長を、５９バイトから４倍の２３６バイトに拡張し、ヘッダ部などのフレーム共通部のデータ量を減らして送信時間を短縮している。
また、高速フレームＵＬ２の送信完了から受信態勢になるまでの切り替え時間を、５．０ｍ秒から２．０ｍ秒にすることにより、その切り替え時間を３．０ｍ秒短縮している。
【０１５９】
第２実施形態の新車載機２Ａでは、上記時間短縮によってアップリンク期間ＵＴが合計で２２．６ｍ秒短縮されており、これにより、新車載機２Ａによる下りフレーム群の受信可能時間（復帰時点ｔｒから終点通過時点ｔｓまでの時間）が、８０フレーム単位の下りフレーム群を２回受信できる時間に拡張されている。
このため、本実施形態の新車載機２Ａによれば、対価サービス情報を確実に２回受信することができ、ダウンリンク切り替え後に提供される対価サービス情報をより確実に取得することができる。
【０１６０】
なお、第２実施形態に係る新車載機２Ａによる上記効果は、新車載機２Ａのアップリンク期間ＵＴの調整によるものであるから、通信相手である光ビーコン４の新旧タイプに関係なく奏功するものである。
【０１６１】
〔数値範囲のバリエーション〕
第２実施形態（図１４）における第１〜第４の時間長は、あくまでも例示であって、所定の範囲内において種々の時間長に設定することができる。
例えば、「第１の時間」は、０．５ｍ秒刻みで１０〜２９．５ｍ秒までの範囲から選択された時間長であればよい。また、「第２の時間」は、０．５ｍ秒刻みで１０〜２３．５ｍ秒までの範囲から選択された時間長であればよい。
【０１６２】
第１及び第２の時間の下限が１０ｍ秒である理由は、ダウンリンク切り替えに必要な時間が概ね１０ｍ秒程度だからである。
すなわち、第１及び第２の時間を１０ｍ秒未満に短縮すると、第１の条件（低速フレームの受信完了）に応じて行われるダウンリンク切り替えの際に光ビーコン４が送信する、車線通知情報を含む下りフレームを新車載機が受信できなくなり、新車載機２Ａが光ビーコン４と適切に通信できなくなる。
【０１６３】
また、「第３の時間」は、１〜８つの中から選択されたフレーム共通部の個数で生成した１又は複数の高速フレームの送信時間長であればよい。
なお、光ビーコン４と交通管制センターの中央装置などの上位装置との通信に関する規格（例えば、「Ｕ形通信アプリケーション共通規格））では、実データ部のデータ量が２４６バイト以内と規定されているので、光ビーコン４がそれを超えるデータ量を上位装置にアップリンクできるようにするには、その規格を変更する必要性が生じる。
【０１６４】
そこで、光ビーコン４で生成される実データ部の大きさは、５９×４＝２３６バイト以下となるように、フレーム共通部分の数を選択することが好ましい。
従って、「第３の時間」は、４〜８つの中から選択されたフレーム共通部の個数で生成した１又は複数の高速フレームの送信時間長であることが好ましい。
更に、「第４の時間」は、０．５ｍ秒刻みで０．５〜４．５ｍ秒までの範囲から選択された時間長であればよい。
【０１６５】
なお、第２実施形態では、第１〜第４の時間のすべてを短縮することで、アップリンク期間ＵＴの合計時間を短縮しているが、そのうちの少なくとも１つの時間を短縮することで、アップリンク期間ＵＴの合計時間を短縮することにしてもよい。
また、第２実施形態において、新車載機２Ａは、低速フレームＵＬ１のヘッダ部に車両ＩＤの格納領域（図７参照）を含めるが、高速フレームＵＬ２のヘッダ部については、車両ＩＤの格納領域を含めないことにしてもよい。
【０１６６】
この場合、高速フレームＵＬ２のヘッダ部に車両ＩＤの格納領域を含めない分だけ、１又は複数の高速フレームＵＬ２のフレーム長が小さくなる。従って、第２の条件（高速フレームの受信完了）に伴うダウンリンク切り替えの開始時期が早まり、より多くの下りクレームを新車載機２Ａに提供できるという利点がある。
【０１６７】
〔その他の変形例〕
今回開示した実施形態（上述の各変形例を含む。）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。
【０１６８】
例えば、上述の第２実施形態では、アップリンク期間ＵＴを短縮してダウンリンク情報の受信可能時間を延ばすことで、対価サービス情報の２回受信を確保しているが、対価サービス情報を含める下りフレームＤＬ２のフレーム数を現状よりも減少させる規約（例えば、５４フレームから２８フレームに減らす規約）を採用することにしても、対価サービス情報の２回受信を確保できる。
ただし、この場合には、光ビーコン４が対価サービス情報としてダウンリンクできるフレーム数が減少するため、運用上の制限が生じるというデメリットがある。
【０１６９】
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】
【０１７０】
２      車載機
２Ａ    新車載機
２Ｂ    旧車載機
４      光ビーコン
４Ａ    新光ビーコン
４Ｂ    新光ビーコン
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
２０      車両
２１      車載制御機（通信制御部）
２２      車載ヘッド
２３      光送信部
２４      光受信部
【図１】
2013164830.tif 000003
【図２】
2013164830.tif 000004
【図３】
2013164830.tif 000005
【図４】
2013164830.tif 000006
【図５】
2013164830.tif 000007
【図６】
2013164830.tif 000008
【図７】
2013164830.tif 000009
【図８】
2013164830.tif 000010
【図９】
2013164830.tif 000011
【図１０】
2013164830.tif 000012
【図１１】
2013164830.tif 000013
【図１２】
2013164830.tif 000014
【図１３】
2013164830.tif 000015
【図１４】
2013164830.tif 000016