(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ひとつの特定の局が複数の相手局との間で通信を行う時分割多重通信方法であって、ひと組の開始信号伝送時間と終了信号伝送時間と、当該開始信号伝送時間と終了信号伝送時間との間に所定数の小単位時間を含む大単位時間を有し、個々の大単位時間ごとに所定の順番に従って小単位時間を個々の相手局に割り当てて、割り当てられた小単位時間には、当該単位時間が割り当てられた相手局との間で通信を行う通信方法において、
前記大単位時間に含まれる前記小単位時間の所定数を、
相手局との通信に先立って相手局から受け取った通信要求に応じて
可変とすることを特徴とする、時分割多重通信方法。
【請求項２】
請求項１に記載の通信方法であって、前記小単位時間の所定数を、相手局から通信要求を受け取るたびに増やすことを特徴とする、時分割多重通信方法。
【請求項３】
請求項１もしくは２に記載の通信方法であって、前記小単位時間の所定数を、相手局との間で通信を完了するたびに減らすことを特徴とする、時分割多重通信方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の通信方法であって、前記小単位時間の所定数を、前記特定の局と通信可能な前記相手局の数と一致させることを特徴とする時分割多重通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
時分割多重通信方式、すなわち通信時間をタイムスロットと呼ばれる短い単位時間に分割して、それぞれの単位時間を相異なる相手局との通信に用いる通信方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、時分割多重通信方式を用いてひとつの局が複数の相手局と通信を行う場合においては、タイムスロットと呼ばれる時間単位を設定して、このタイムスロットを個々の相手局に割り当てる方式が用いられている。すなわち、ひとつのタイムスロットに対応する時間を、複数の相手局のうちのひとつの局との間の通信だけに用いて、その時間が経過して次のタイムスロットに対応する時間になると、当該次のタイムスロットを割り当てられた別の相手局との間の通信だけに用いる、という方式である。このようにして、タイムスロットが変わるごとに、次々に別の相手局との間で通信を行う、という方式が、用いられている。
【０００３】
ここで、所定数のタイムスロットが、フレームと呼ばれる大きな単位時間の中に、複数のタイムスロットを設ける形で、まとめられている。このフレームの中におけるタイムスロットの順番によって、割当先の相手局が一意に決まる。すなわち、あるフレームにおいて、第一番目のタイムスロットが割り当てられた相手局を第一の相手局とし、第二番目のタイムスロットが割り当てられた相手局を第二の相手局として、以下第ｎ番目のタイムスロットが割り当てられた相手局を第ｎの相手局とすれば、別のフレームにおいても、第一番目のタイムスロットは第一の相手局に、第二番目のタイムスロットは第二の相手局に、以下第ｎ番目のタイムスロットは第ｎの相手局に、順次割り当てられる。この関係は、すべてのフレームにおいて共通である。
【０００４】
このタイムスロットに該当する時間だけ、タイムスロットを割り当てられた相手局との間で通信を行い、時間が経過して別のタイムスロットに該当する時間にさしかかると、それまで通信を行っていた相手局との通信を打ち切り、当該別のタイムスロットを割り当てられていた別の相手局との通信を開始する。
このようにして、次々に異なる相手局との通信を行い、この動作をフレームごとに周期的に繰り返すことによって、複数の相手局との通信を、並行して行うかのように動作するものである。
【０００５】
このときに、フレームにおけるタイムスロットの数は、通信制御のアプリケーション・ソフトウェアに依存していた。すなわち、アプリケーション・ソフトウェアが、ひとつのフレームに含まれるタイムスロットの数を予め宣言して、その通りにタイムスロットを作成して、通信を行っていた。このタイムスロットの数は、固定されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような通信技術は、 ＩＴＳ （高度道路情報システム）の路車間通信システムに用いられるものである。ＩＴＳにおいては、路側に設けられた路側局と、路側局の付近の道路を走行する車両に搭載された車載局との間で通信を行うものであり、個々の車載局ごとにタイムスロットを割り当てて、いわゆる路車間通信を行う。
【０００７】
このときに、各フレームにおける第一番目のタイムスロットはすべて第一番目の車両の車載局に、第二番目のタイムスロットはすべて第二番目の車両の車載局に、以下第ｎ番目のタイムスロットはすべて第ｎ番目の車両の車載局に、というように、個々の車両に搭載された車載局に対して、各フレームのうちからひとつのタイムスロットが割り当てられる。このようにして、すべての車載局は、すべてのフレームにおいて、割り当てれられたタイムスロット分の時間だけ、路側局との間で通信を行うことができる。
【０００８】
ここで、特定のフレームにおいて、路側局と通信を行うべき車載局の数は、交通の状況に応じて変動する。すなわち、特定のフレームに対応する時間内に、路側局との間で通信可能な通信可能エリアの中に、車載局を搭載した車両が何台進入するかに応じて、路側局と通信を行うべき車載局の数が変動する。これに応じて、ひとつのフレームに設けるべきタイムスロットの数も、変動する。これは、ひとつのフレームに設けられるタイムスロットの数が、当該フレームにおいて路側局との間で通信可能な車載局の数の上限を、規定するためである。
【０００９】
このような問題に対して、相手局の数として考え得る最大数を想定して、その数を少なくとも下回ることのないように、ひとつのフレーム当たりのタイムスロット数を定めることが、考えられる。たとえば、上述の路車間通信システムにおいては、道路が混雑して車間距離が狭まっている場合を想定する。ないしは交通渋滞の状況を想定する。この状況で、路側局と車両との通信が可能な領域としてひとつの路側局がカバーする通信可能エリアに、最大何台の車両が進入できるか、これは平地の駐車場における収容台数のごとき単純な問題であるので、その進入可能台数をもとに相手局の最大数を推測して、それを下回ることのないように、ひとつのフレーム当たりのタイムスロット数を定めればよい。そのようにすれば、一部の車載局と通信を行えない、という問題は、少なくとも回避できる。
【００１０】
反面、通信効率の面からみると、これは最良の手法とは言えない、なぜなら、ひとつのフレーム内におけるタイムスロットの割り当ては、ひとつの車載局に対してひとつのタイムスロットであり、割り当てられなかったタイムスロットは、実質的に無駄となるからである。無駄なタイムスロットの分だけ、通信を行わずに時間を消費するだけになるので、通信中に待ち時間に似た時間の無駄を生じることになる。
【００１１】
このような時間の無駄を省いて通信効率を最大限に向上させることは、特に高速で走行中の車両に搭載された車載局と路側局との間で通信を行うような場合には、きわめて重要な課題である。なぜなら、このシステムにおいては、一方で通信可能な領域である通信可能エリアを狭めて複数の車両の混同を避けることが要求され、その一方では通信可能エリアを広げて冗長な通信などを可能にすることが要求されるからである。
【００１２】
この背反した要求を満たすには、上述の通信効率を向上させ、ひと通りの通信を完了するまでの時間を短縮して、通信可能エリアを狭めて通信可能時間を短くしても、充分に通信を完了できるようにすることが、きわめて有効である。そのうえで通信可能エリアを狭めて、複数の車両の混同を回避できるようにすれば、上記の要求に応えられる。
このように、時分割多重通信においてタイムスロットの無駄を省き、通信効率を向上させることが、きわめて重要な課題となっている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
かかる上記の課題を解決する目的で、本発明においては、路車間通信システムにおいて、ひとつのフレーム内におけるタイムスロットの数を可変とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について、例を挙げて説明する。
図１に、本発明の実施形態を例示するシステム外観図を示す。
図において、１は道路であり、２は道路１上の適切な場所に設けられた路側局（通信機）、３は図示しない車載局（通信機）を搭載した車両である。かかる構成において、車両３は図に示すごとく道路１上を走行する。このとき、車両３が路側局２に接近した状態では、路側局２と車両３に搭載された車載局との間で、車両３が走行中であっても通信可能になっている。
【００１５】
なお、路側局２を設置する適切な場所としては、道路１上で車両の通過を管理する目的に合致する場所となる。たとえば、従来の高速道路において有人の料金所が設置されているような場所である。
【００１６】
図２に、上述の路側局２と車載局との間で行われる通信に用いられるプロトコルを示す。
図に示すＦＣＭからＥＮＤまでの一連の列は、通信に用いられる所定の長さの信号群を示す。この信号群全体をフレームと呼ぶ。このフレームは、図に四角の枠で区切られたＦＣＭ、ＭＤＳ、ないしＥＮＤまでの個々の信号列を連続的に伝送することにより構成される。この個々の信号列を、それぞれタイムスロット、もしくは単にスロットと呼ぶ。ここでは、以下タイムスロットを単にスロットと略称する。
【００１７】
この列においては左方が早い時刻を、右方が遅い時刻を、それぞれ示す。従って、信号はまずＦＣＭから始まって、次に、ＭＤＳ、１、２、と順番に伝送され、最後にＥＮＤが伝送されて、１フレーム分の伝送を終了する。ここで、ＦＣＭのスロットには、当該フレームにおけるスロットの数とスロットの用途とを示す特別な信号が格納され、このＦＣＭのスロットは、必ず当該フレームの最初に伝送される。
【００１８】
ここで、路側局２と車載局との間で伝送される情報は、中間の１ないし８に載せられる。すなわち、図においてＵＰＬＩＮＫとして示された１ないし４は車両から路側局２への送信に、図においてＤＯＷＮＬＩＮＫとして示された５ないし８は路側局２から車両への送信に、それぞれ割り当てられる。
【００１９】
図３は、上記プロトコルに基づいて実際に通信を行う状態を模式的に示す図である。
実際の通信は、まず車載局が路側局２に対して通信要求を送信し、この通信要求を受信した路側局２が、折り返し車載局に対して信号を送信する、という形態で行われる。
【００２０】
まず、車載局が通信要求を送信する。この通信要求はＵＰＬＩＮＫに載せて行われるが、車載局自体は、どのスロットが空き、すなわち通信に利用できるかを認識してはいない。そこで、車載局は疑似乱数発生機能を備えており、通信要求に先立ってこの機能を用いて疑似乱数を発生して、発生した乱数に基づいて任意にスロットを選択して、選択したスロットに載せて通信要求を送信する。この結果通信要求が正常に受信されて路側局２から信号が送信されれば、車載局はそのまま通信を続行するが、路側局からの信号がなければ、車載局は通信要求が正常に路側局２に到達しなかった可能性ありとして、再び任意にスロットを選択して通信要求を再送する。
【００２１】
このため、たとえば複数の車載局が同時に、すなわち同一のスロットを選択して通信要求を送信した場合には、この通信要求は路側局２においては正しく認識されない。このとき、それぞれの車載局は改めて乱数を発生して任意にスロットを選択し直す。この際には、再度複数の車両が同じスロットを選択することは現実的にはないため、同じ現象を繰り返すことはない。
こののち、通信要求を受信した路側局２において、受信した通信要求を解析して、これに応答する信号を、車載局ごとに生成する。
【００２２】
次いで、車載局ごとに生成された信号をＤＯＷＮＬＩＮＫのスロットに割り当て、割り当てられたスロットごとに車載局に向けて送信する。このようにして、一連のフレームの通信を完了する。
【００２３】
図４に、通信の前後に行われるべきタイムスロット割り当てならびに消去のフローチャートを示す。
図４において、まずステップ１において車両からの通信要求の有無を調べる。通信要求がない場合には、新しく通信要求を受け取る場合に備えて、ステップ１の動作を繰り返す。通信要求があった場合には、ステップ２においてスロット数を加算する。
【００２４】
スロット数の加算の概念を、図５に示す。図５において、上はステップ２における処理以前のフレーム構成、下はステップ２における処理以降のフレーム構成である。図において、ＤＯＷＮＬＩＮＫにおいてスロットの数を１だけ加算して、ＴＳ７が追加されている。
【００２５】
次にステップ３において、スロット数が最大に達したか否かを判定する。最大数に達した場合には、それ以上スロット数を増加させることはできないので、次に述べるステップ４での判定を省略して、さらなる通信要求の受け入れを打ち切って、ステップ６に移行する。
【００２６】
最大数に達していない場合には、次のステップ４において、所定時間を経過したか否かを判定する。所定時間を経過していない場合には、さらに別の車両からの通信要求を受け入れることが可能であるので、再びステップ１に戻る。所定時間を経過した場合には、既に通信要求のあった車両との通信を開始しなければならないため、通信要求を受け入れる余裕の有無にかかわらず、さらなる通信要求の受け入れを打ち切って、ステップ６に移行する。
【００２７】
次にステップ６において、通信要求にタイムスロットを割り当てる。このとき、スロットの割り当て方には種々考えられるが、たとえば通信要求の早い順にスロットを割り当てるようにしてもよい。すなわち、最初に受信した通信要求にスロット１を、次に受信した通信要求にスロット２を、というように順次スロットを割り当てるようにしてもよい。
【００２８】
さらにステップ7において、ＦＣＭ用の割り当てデータを生成する。このＦＣＭ用の割り当てデータには、１フレームにいくつのスロットを含んでいるか、また個々のスロットがどの通信要求に、すなわちどの車載局に割り当てられているか、という情報を含んでいる。路側局２からの信号を受信した車載局では、この割り当てデータを読み取って、自車両のためにどのスロットのデータが必要であるかを判断できる。その結果、他車両のためのデータであると判断されたスロットについては、車載局側では無視しても構わない。
【００２９】
また、この割り当てデータは、ステップ２においてスロット数を加算した結果を反映している。すなわち、ステップ２の処理においてスロット数が変更されている場合には、その変更されたスロット数を示している。
【００３０】
次にステップ８において、実際の通信を行う。ここでの通信は路側局２から車載局への一方向通信であり、ステップ２において加算、もしくはステップ２の処理を省略して加算されなかった数のスロットに対して、それぞれ個別の車載局を割り当ててあり、この割り当てに基づいて路側局２と個々の車載局との間で実際の通信を行う。
【００３１】
その後、ステップ９において、特定の車載局との間で通信がすべて完了したか否かを、判断する。完了していれば、次のフレームでは当該車載局との間で通信を行う必要はなく、当該車載局に向けて信号を送信することもないので、ステップ１０においてスロット数を１だけ減算する。完了していない場合には、ステップ１０を省略することとして、スロット数の減算を行わない。
【００３２】
スロット数の減算の概念を、図６に示す。図６において、上はステップ１０における処理以前のフレーム構成、下はステップ１０における処理以降のフレーム構成である。図において、ＤＯＷＮＬＩＮＫにおいてスロットの数を１だけ減算して、スロット７が削除されている。
【００３３】
次に、ステップ１１において、ステップ９の判断を、現在スロットを割り当てられたすべての車載局に対して行ったか否かを、判断する。まだ判断していない車載局が残っている場合には、判断していない車載局について、ステップ９以降の処理を同様に行う。すべての車載局について判断を終えた場合には、一連の処理を終了する。
【００３４】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明においては、車載局からの通信要求に応じてスロットの数を可変としたので、フレームの数が車載局からの通信要求の数に応じて適宜増減することになり、その結果としてスロットを有効に利用することができ、フレームの時間長さを可能な限り短縮することができる。このために、時間的に効率の良い通信を行えることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用可能な路車間通信システムの概要を示す外観図である。
【図２】時分割多重通信のプロトコルの概念を示す説明図である。
【図３】通信状態を示す説明図である。
【図４】通信処理の手順を示す説明図である。
【図５】スロット数の加算の概念を示す説明図である。
【図６】スロット数の減算の概念を示す説明図である。
【符号の説明】
１        道路
２        路側局
【図１】
0004161506.tif 000002
【図２】
0004161506.tif 000003
【図３】
0004161506.tif 000004
【図４】
0004161506.tif 000005
【図５】
0004161506.tif 000006
【図６】
0004161506.tif 000007