(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路上の移動局と通信を行うために、道路に沿って連続的に配置された複数の無線基地局を有する路車間通信システムにおける移動局情報の転送方法において、
当該移動局が、第１の無線基地局の通信エリアから退出した際に、該第１の無線基地局は、当該移動局の予想される移動先となる第２の無線基地局へ、当該移動局の前記移動局情報を送信する前記移動局情報送信段階と、
当該移動局が、前記第２の無線基地局の通信エリアへ進入した際に、該第２の無線基地局が、前記第１の無線基地局から送信された前記移動局情報に基づいて当該移動局との間で継続した通信を再開する通信再開段階と
を有することを特徴とする路車間通信システムにおける移動局情報の転送方法。
【請求項２】
前記第２の無線基地局は、前記通信再開段階について、当該移動局及び前記第２の無線基地局の間で通信回線が確立した際に、その旨を前記第１の無線基地局へ通知する通信確立通知段階と、
前記第１の無線基地局は、前記通知を受信した際に、当該移動局情報を破棄する段階とを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記移動局情報は、当該移動局に関する制御情報と、当該移動局及び無線基地局の間で送受信するデータ情報とを含み、
前記データ情報は、当該移動局及び無線基地局の間で送受信が完了したデータ情報、送受信が未完了であるデータ情報、又は、これら２つのデータ情報の間の境界を示すオフセット情報のいずれかを含む
ことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路上の移動局と通信を行うために、道路に沿って連続的に配置された複数の無線基地局を有する路車間通信システムにおける移動局情報の転送方法に関する。詳細には、複数の無線基地局によって、サービスカバレッジが数ｍ〜１００ｍ程度のマイクロセルを、高速道路、交差点又は一般道に連続的に配置する道路無線システムであって、その移動局情報の転送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の携帯／自動車電話システムやＰＨＳなどでは、連続、かつ、安定した通信サービスをユーザに提供することを目的とするため、セルカバレッジに途切れが生じないようにセル設計が行われていた。一方、路車間通信システムにおいて想定されているセルサイズは３０ｍと非常に小さく、電波的に途切れのない連続通信サービスを提供するためには膨大な数の基地局を配置する必要がある。更に、繰り返し周波数も２〜３程度しか確保できないため、基地局間の設置距離が短い場合、同一チャネル干渉の影響により回線品質が劣化する可能性が高い。そのため、路車間通信システムにハンドオーバ機能を実装する場合は、セル径３０ｍ程度のマイクロセルが一定間隔で配置されることが予想される。この場合、車両は新しいセルに進入する度に基地局との間でリンク接続、リンク切断を繰り返し行うとともに、連続した通信を実現するために、基地局間でハンドオーバのための情報の受け渡しを行う必要がある。
【０００３】
一方、電波産業会（ＡＲＩＢ）の標準規格である「有料道路自動料金収受システム（ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ５５）」のような従来の路車間通信システムでは、スポット的に配置された１０〜３０ｍ程度の無線ゾーン内に存在する車両と単一の無線基地局間の双方向通信を想定しており、連続的又は離散的スポット通信システムである路車間通信システムで必要となるハンドオーバ機能は考慮されていない。更に、現在、電通技審等で検討されている汎用ＤＳＲＣについても、連続的又は離散的に配置された複数の無線基地局と車両間における継続的な情報通信サービス提供を想定しているものの、変復調方式やアプリケーションに関する検討が先行して行われており、継続的な情報通信を実現するためのハンドオーバ方法については具体的に規定されていない。
【０００４】
また、既存のＰＨＳやセルラーシステムでは、複数の基地局を制御する回線制御局（交換局）によって基地局と制御局の通信経路を切り替えることによりハンドオーバを実現していたが、上記のような路車間通信システムではマイクロセル間を車両が高速移動するために従来のような回線切替的なハンドオーバは適用することができず、基地局間でハンドオーバ制御のための制御信号を受け渡す必要があるが、具体的なシステムとして実用化された実績はない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
セル径３０ｍ程度のマイクロセルを道路上に連続的に配置する路車間通信システムにおいて、高速走行する複数の車両が複数の無線基地局にわたって継続した通信を行うためには、移動車両が在圏していた無線基地局から、次に移動車両が通信を行う無線基地局に対して、対象となる移動車両に関する情報、並びに、その車両と無線基地局間でやり取りしたデータの継続情報等を迅速に受け渡す必要がある。特に、道路交通の安全性・効率性の向上、道路交通環境の改善、並びにドライバーの利便性・快適性の向上を図ることを目的とする走行支援システムでは、障害物や交差車両等の走行支援に関わる情報をリアルタイムにドライバーに対して提供する必要がある。
【０００６】
図８は、走行支援システムにおける連続的な無線ゾーンの構成図である。図８によれば、走行車線上に停車している故障車両に関する情報と、危険回避のための警報情報とを、連続的な複数の無線ゾーン区間にわたって走行車両に対して提供可能とするものである。このように連続的に配置された無線ゾーン間を車両が高速移動する場合、車両・無線基地局間にわたるハンドオーバ処理は、走行支援システムで要求される通信遅延時間を考慮し、迅速、かつ、確実に行う必要がある。
【０００７】
そこで、本発明は、セル径３０ｍ程度のマイクロセルが道路上に連続的に配置される路車間通信システムにおいて、高速走行する複数の車両に対し、継続した通信を効率的に実現するために必要となるハンドオーバ時の基地局間データ転送を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本願発明は、道路上の移動局と通信を行うために、道路に沿って連続的に配置された複数の無線基地局を有する路車間通信システムにおける移動局情報の転送方法において、
当該移動局が、第１の無線基地局の通信エリアから退出した際に、該第１の無線基地局は、当該移動局の予想される移動先となる第２の無線基地局へ、当該移動局の移動局情報を送信する移動局情報送信段階と、
当該移動局が、第２の無線基地局の通信エリアへ進入した際に、該第２の無線基地局が、第１の無線基地局から送信された移動局情報に基づいて当該移動局との間で継続した通信を再開する通信再開段階と
を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本願発明の他の実施形態によれば、
当該移動局及び第１の無線基地局の間で通信回線が切断された状態においても、第１の無線基地局は当該移動局の移動局情報を保持し、
第１の無線基地局は、移動局情報送信段階について、移動局情報を第２の無線基地局へ送信を完了した時点で、当該移動局情報を破棄するものであることも好ましい。
【００１０】
本願発明によれば、
道路上の移動局と通信を行うために、道路に沿って連続的に配置された複数の無線基地局を有する路車間通信システムにおける移動局情報の転送方法において、
当該移動局が、第１の無線基地局の通信エリアから退出した際に、該第１の無線基地局は、当該移動局の予想される移動先となる第２の無線基地局へ、当該移動局の移動局情報を送信する移動局情報送信段階と、
当該移動局が、第２の無線基地局の通信エリアへ進入した際に、該第２の無線基地局が、第１の無線基地局から送信された移動局情報に基づいて当該移動局との間で継続した通信を再開する通信再開段階と
を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本願発明の他の実施形態によれば、
第２の無線基地局は、通信再開段階について、当該移動局及び第２の無線基地局の間で通信回線が確立した際に、その旨を第１の無線基地局へ通知する通信確立通知段階と、
第１の無線基地局は、通知を受信した際に、当該移動局情報を破棄する段階とを有することも好ましい。
【００１２】
更に、本願発明の他の実施形態によれば、移動局情報は、当該移動局に関する制御情報と、当該移動局及び無線基地局の間で送受信するデータ情報とを含み、
データ情報は、当該移動局及び無線基地局の間で送受信が完了したデータ情報、送受信が未完了であるデータ情報、又は、これら２つのデータ情報の間の境界を示すオフセット情報を含むことも好ましい。
【００１４】
道路上に連続的に配置されるセル径３０ｍ程度のスポットビームから構成される路車間通信システムに本発明による移動局情報の転送方法を適用することにより、車両の高速移動に対応したハンドオーバを実現することが可能となる。また、本発明によってハンドオーバ処理を迅速に行うことができるので、路車間通信システムのスループット特性を改善するとともに、ハンドオーバにより生じる通信の切断時間を極力抑えることができ、継続した通信をユーザに提供することができる。更に、セルラー系システムのように、複数の無線基地局を制御する無線制御局と無線基地局間の制御信号の送受信が基本的に行われないため、コストの高い専用回線が不要となるとともに、ハンドオーバ時の制御データの送受信を特定の無線基地局間で行うため、全無線基地局を互いに接続するネットワーク上に流れるトラヒック量を極力抑えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明による路車間通信システムのシステム構成図である。図１によれば、複数の無線基地局４−１〜４−Ｎ（Ｎは任意の自然数）は８の道路上に連続的に配置されるとともに３のローカルエリアネットワークに接続され、１のゲートウェイを介した外部ネットワーク、２のローカルサーバ、並びに３のローカルエリアネットワークに接続されている全無線基地局と互いに通信が行えるように構成されている。また、４−１〜４−Ｎの無線基地局は、５−１〜５−Ｎの無線周波数ｆ１〜ｆＮを用いて８の道路上に６−１〜６−Ｎの無線セルを構成し、高速走行する７の移動車両との間で上り方向（１０）、下り方向（１１）の通信を行う。ここで、９は７の移動車両の走行方向を示している。以下、本発明の実施例を説明する。
【００１７】
図１において、７の移動車両が６−１の無線セルエリア内に進入すると、４−１の無線基地局から定期的に送信される１１の制御信号を７の移動車両が受信、検出することにより、自局が４−１の無線基地局が提供するサービスエリア内に進入したことを認識する。次に、７の移動車両は４−１の無線基地局に対して通信リンクを確立するための要求信号を送出し、４−１の無線基地局で要求信号を受け付けることにより通信リンクが確立される。このとき、リンクを確立するためにやり取りされる情報としては移動局の識別符号、無線基地局の識別符号、対応可能なアプリケーション情報等が想定される。なお、本実施例では、アプリケーションとして下り方向の情報ダウンロードサービスを想定して説明を行う。
【００１８】
図２は、路車間通信システムにおいて生じるデータ転送手順の説明図である。４−１の無線基地局は、７の移動車両からの要求に基づき、２のローカルサーバにアクセスし、１２のデータ転送を要求する。次に、２のローカルサーバから転送された情報データは、一旦４−１の無線基地局に保存され、無線基地局−移動局間の通信プロトコルに基づき１３のデータ転送が順次行われる。ここで、一般的な無線アクセスでは、無線回線上で発生するマルチパスやフェージング、シャドウイング等の劣化要因に対処するため、情報データをデータ量の小さなパケットに分割し、パケット単位で送信及び受信確認通達を繰り返しながら情報データの転送を行うように構成されている。従って、送信側では情報データをパケット化する処理機能と、受信側では細分化されて送信されたデータを元に戻す処理機能とが各々必要となる。
【００１９】
次に、７の移動車両が９の方向に移動しつづけると、４−１の無線基地局が提供するサービスエリア、すなわち６−１の無線セルから、退出することになるため、４−１の無線基地局と７の移動車両との間で行われていた通信は一旦終了する必要がある。このとき、アプリケーション（本実施形態では下り方向のデータ転送）を継続するためには、無線基地局−移動局間でハンドオーバ処理を行う必要がある。なお、移動局が無線セルから出るタイミングを判断する方法としては、パケット受信誤り率や受信信号レベル等を観測し、事前に設定したスレッショルドレベルを下回った時点とする方法、又はタイマー設定により自動的に通信リンクを切断する方法などが想定される。
【００２０】
以下、本発明によるハンドオーバ時の基地局間データ転送方法について説明する。
【００２１】
図３は、本発明による路車間通信システムにおけるデータ転送手順の第１の説明図である。図３によれば、７の移動車両が４−２の無線基地局が提供するサービスエリア、すなわち６−２の無線セル内に、進入すると、７の移動車両は１５の制御信号を受信し、その情報に基づき４−２の無線基地局に対して通信リンクを確立するための要求信号１４を送出し、４−２の無線基地局で要求信号を受け付けることにより通信リンクが確立される。このとき、リンクを確立するために、移動局の識別符号及び継続すべきアプリケーションに関する情報等が送受信される。４−２の無線基地局は４−１の無線基地局に対して７の移動車両に関する情報と、４−１の無線基地局と７の移動車両間で送受されたデータに関する情報との転送を、１６により要求する。４−１の無線基地局は、４−２の無線基地局からの要求に基づき、７の移動車両に関する情報等を１７により４−２の無線基地局に転送する。なお、１７の情報転送が完了すると、４−１の無線基地局では７の移動車両に関する情報を破棄することにより、新たに進入する車両に対して迅速に対応することが可能となる。但し、各無線基地局で、ハンドオーバ時に無線基地局間で受け渡すデータを保存するバッファの容量が十分用意されている場合には、タイマー等の設定により定期的に古いデータを破棄する方法も採用できる。
【００２２】
図４は、図３によるハンドオーバ完了後に、継続して下り方向のデータダウンロードサービスを提供する説明図である。無線基地局４−２は、無線基地局４−１から転送される移動車両に関する情報と、４−１の無線基地局と７の移動車両間で送受されたデータとに基づき、２のローカルサーバに情報データのダウンロード継続要求を送信し、１８および１９により７の移動車両に対して継続したデータ転送サービスを提供することができる。なお、図４に示すように４−２の無線基地局が２のローカルサーバにアクセスしてアプリケーションを継続させる方法以外に、４−１の無線基地局と２のローカルサーバ間でダウンロードすべき情報データを一括して転送し、その情報データ自体を各無線基地局間で持ち回る方法も考えられる。この場合は４−２の無線基地局から２のローカルサーバに再度アクセスする必要はなくなり、２のローカルサーバからは７の移動車両の在圏セルを意識することなく、サービス提供を行うことが可能となる。
【００２３】
図５は、本発明による路車間通信システムにおけるデータ転送手順の第２の説明図である。図５によれば、７の移動車両が４−１の無線基地局が提供するサービスエリア、すなわち６−１の無線セルから、退出してすぐに、７の移動車両が次に進入すると予想される４−２の無線基地局に対して、７の移動車両に関する情報と、４−１の無線基地局と７の移動車両間で送受されたデータに関する情報とを、２０により転送する方法である。これにより、７の移動車両が４−２の無線基地局が構成する６−２の無線セルに進入する以前に、ハンドオーバに必要となる情報の送受信が完了しているため、７の移動車両と４−２の無線基地局との通信リンクが確立した直後からデータ通信を再開できることになる。すなわち、４−２の無線基地局と７の移動車両との間で送受するデータ量を増やすことができるため、路車間通信システムとしての実効スループット特性を改善することが可能となる。
【００２４】
図６は、ハンドオーバ完了後のデータ転送手順の説明図である。７の移動車両が６−２の無線セル内に進入すると、７の移動車両は２２の制御信号を受信し、その情報に基づき４−２の無線基地局に対して通信リンクを確立するための要求信号２１を送信し、４−２の無線基地局で要求信号を受け付けることにより通信リンクが確立される。この時点で、４−２の無線基地局は、４−１の無線基地局に対して７の移動車両との通信リンクが確立したことを２３により通知し、４−１の無線基地局では、その通知情報に基づき、自局で保存していた７の移動車両に関する情報と、４−１の無線基地局と７の移動車両間で送受されたデータに関する情報とを消去する。これにより、４−１の無線基地局では、新たに進入する移動車両に対して迅速な対応が可能となる。また、４−２の無線基地局は、７の移動車両との通信リンクが確立した時点で、２のローカルサーバに対してアプリケーションの継続要求を送信し、２４により継続すべき情報データが４−２の無線基地局に転送され、７の移動車両に対して継続したデータ転送サービスを提供することができる。
【００２５】
図７は、本発明による移動局情報のデータ構成図である。図７によれば、２５はローカルサーバ等から無線基地局を介して移動局へ、又は移動局から無線基地局を介してローカルサーバ等へ、転送される情報データである。２６は情報データの先端であり、２７は情報データの末端である。２８は、２５の情報データのうち、無線基地局と移動局との間でデータ転送が完了したデータ部分、すなわち、通信完了データを表しており、２９はデータ転送が完了していない通信未完了データを表している。また、３０は、通信完了点（通信未完了点）を表すオフセット情報を表している。本発明による基地局間データ転送方法では、無線基地局間で送受信される移動局情報として、無線基地局−当該移動局間で送受信された情報信号について、２８の通信完了データと、２９の通信未完了データと、３０のオフセット情報との何れも適用可能である。
【００２６】
前述した本発明の種々の実施形態によれば、本発明の技術思想及び見地の範囲における種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【００２７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を有する。
（１）道路上に連続的に配置されるセル径３０ｍ程度のスポットビームから構成される路車間通信システムにおいて、車両の高速移動に対応したハンドオーバを実現することが可能となる。
（２）車両が移動することにより生じるハンドオーバを迅速に行えるため、路車間通信システムのスループット特性を改善することができる。
（３）ハンドオーバにより生じる通信の切断時間を極力抑えることができ、継続した通信をユーザに提供することができる。
（４）セルラー系システムのように、複数の無線基地局を制御する無線制御局と無線基地局間の制御信号の授受が基本的に行われないため、コストの高い専用回線が不要となる。
（５）ハンドオーバ時の制御データの受け渡しを特定の無線基地局間で行うため、全無線基地局を互いに接続するネットワーク上に流れるトラヒック量を極力抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による路車間通信システムのシステム構成図である。
【図２】路車間通信システムにおいて生じるデータ転送手順の説明図である。
【図３】本発明による路車間通信システムにおけるデータ転送手順の第１の説明図である。
【図４】図３によるハンドオーバ完了後に、継続して下り方向のデータダウンロードサービスを提供する説明図である。
【図５】本発明による路車間通信システムにおけるデータ転送手順の第２の説明図である。
【図６】ハンドオーバ完了後のデータ転送手順の説明図である。
【図７】本発明による移動局情報のデータ構成図である。
【図８】走行支援システムにおける連続的な無線ゾーンの構成図である。
【符号の説明】
１  ゲートウェイ
２  ローカルサーバ
３  ローカルネットワーク
４−１〜４−Ｎ  無線基地局
５−１〜５−Ｎ  無線周波数
６−１〜６−Ｎ  無線セル
７  移動車両
８  道路
９  移動方向
１０  要求信号
１１  制御信号
１２  ローカルサーバから無線基地局へのデータ転送
１３  無線基地局から移動車両へのデータ転送
１４  要求信号
１５  制御信号
１６  ハンドオーバ情報のデータ転送要求
１７  ハンドオーバ情報
１８  ローカルサーバから無線基地局へのデータ転送
１９  無線基地局から移動車両へのデータ転送
２０  ハンドオーバ情報
２１  要求信号
２２  制御信号・無線基地局から移動車両へのデータ転送
２３  ハンドオーバ情報の消去指示
２４  ローカルサーバから無線基地局へのデータ転送
２５  情報データ
２６  情報データの先端
２７  情報データの末端
２８  通信完了データ
２９  通信未完了データ
３０  通信完了点（通信未完了点）
【図１】
0003823738.tif 000002
【図２】
0003823738.tif 000003
【図３】
0003823738.tif 000004
【図４】
0003823738.tif 000005
【図５】
0003823738.tif 000006
【図６】
0003823738.tif 000007
【図７】
0003823738.tif 000008
【図８】
0003823738.tif 000009