JP2007318354A - 移動体用通信装置および移動体用通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信形態（接続方法）の異なる複数の基地局と通信し、通信間の円滑な切り替えを実現すること。
【解決手段】通信装置１０内部にＣＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ、ＷｉＦｉなどの各通信方式に対応した通信部を備えるとともに、基地局に関する情報を基地局データベース１１に登録する。基地局探索部２１は、基地局データベース１１を参照して通信可能な基地局を検知もしくは予測し、接続判断部２２は探索した基地局の通信形態に基づき、通信接続するメリットがあるか否かによって接続可否を判断し、統合通信部２３は接続可と判断された基地局と通信する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、車両などの移動体用の通信装置およびその通信方法に関し、特に通信形態（接続方法）の異なる複数の基地局と通信する通信装置およびその通信方法に関する。

近年、車両などの移動体に通信機能を持たせる技術が実用化されている。かかる移動体による通信では、その移動に伴って通信相手となる基地局が変化するため、基地局の切り替えを円滑に行うことが重要である。

そこで、例えば特許文献１は、車両にＶＰＮで通信する通信手段を備え、通信手段が基地局と通信するエリアを自車位置から予測し、予測した通信エリアに近づいた場合に予めＶＰＮの構築（ＩＰアドレスやドメインネームの設定など）を行なうことで、迅速に通信接続を行なう技術を開示している。

特開２００４−３１２３５０号公報

ところで、移動体の通信に使用可能な通信形態は、携帯電話網に用いられるＣＤＭＡをはじめとしてＷｉＦｉやＷｉＭＡＸ、ＤＳＲＣなど多岐にわたり、さらに今後増加することが予想される。

また、サービス提供者は、これら複数の通信形態を用いて同一のサービスを提供することが可能である。すなわち、車両側では任意の通信形態を用いた接続によって所望のサービスを受けることができる。

そこで、異なる通信形態を統合して利用する移動体用通信と、通信形態の異なる基地局間での円滑な切り替えの実現が重要な課題となっていた。

本発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであって、特に通信形態の異なる複数の基地局と通信し、通信間の円滑な切り替えを実現する移動体用通信および移動体用通信方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る移動体用通信装置および移動体用通信方法は、通信可能な基地局を検知もしくは予測し、通信可能な基地局の通信形態に基づいて、当該基地局との通信接続が必要であるか否かを判断し、通信接続が必要であると判断した基地局との通信を行なう。

本発明によれば移動体用通信装置および移動体用通信方法は、通信形態の異なる基地局から接続先を選択する場合に、基地局との通信接続の必要性に基づいて選択を行なうので、通信形態の異なる複数の基地局と通信し、通信間の円滑な切り替えを実現する移動体用通信装置および移動体用通信方法を得ることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る移動体用通信装置および移動体用通信方法の好適な実施例について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例である車両用の通信装置１０の概要構成を示す概要構成図である。同図に示すように、通信装置１０は、車両１に搭載され、ナビゲーション装置３１、オーディオ装置３２、車速センサ４１、エンジン制御装置４２、ブレーキ制御装置４３などと接続する。

ナビゲーション装置３１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）人工衛星と通信して特定した自車両の位置と、予め記憶した地図データとを利用して走行経路の設定および誘導を行なう車載装置である。また、ナビゲーション装置３１は、通信装置１０に対して自車両の位置情報や周辺の地図情報、走行予定経路、時刻情報などを提供する。

車速センサ４１は、タイヤの回転速度などから車両１の走行速度を検知して、通信装置１０に出力する。また、エンジン制御装置４２はエンジンの動作制御を、ブレーキ制御装置４３はブレーキの動作制御を行なうＥＣＵであり、通信装置１０に対して自車両の動作状態を通知する。さらに、エンジン制御装置４２やブレーキ制御装置４３は、通信装置１０による外部との通信によってファームウェアの更新などを行なうことができる。

通信装置１０は、その内部に基地局データベース１１、制御部１２、ＣＤＭＡ通信部１３、ＷｉＭＡＸ通信部１４、ＷｉＦｉ通信部１５、アンテナ１６〜１８およびゲートウェイ部１９を有する。

ゲートウェイ部１９は、制御部１２によって接続された各通信部（ＣＤＭＡ通信部１３、ＷｉＭＡＸ通信部１４、ＷｉＦｉ通信部１５）からのデータを、後段のエンジン制御装置４２、ブレーキ制御装置４３などの車載装置、あるいはナビゲーション装置３１へ各々伝送するための装置である。例えば、通信データが地図の更新であればゲートウェイ部１９を介してナビゲーション装置３１にデータ伝送し、エンジン制御のメンテナンスデータであればゲートウェイ部１９を介してエンジン制御部４２へ伝送する。

ＣＤＭＡ通信部１３は、アンテナ１６を用いて基地局ＡとＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式による通信を行なうことで、携帯電話回線網４に無線接続する。また、ＷｉＭＡＸ通信部１４は、アンテナ１７を用いて基地局ＢとＷｉＭＡＸに（world interoperability for microwave access）よる通信を行なうことで、インターネット３に無線接続する。同様に、ＷｉＦｉ通信部１５は、アンテナ１８を用いて基地局ＣとＷｉＦｉによる通信を行なうことで、インターネット３に無線接続する。

ここで、渋滞や天候などの情報提供、音楽のダウンロードによる提供などのサービスを行なうサーバ２は、携帯電話回線網４とインターネット３の双方に接続している。そのため、通信装置１０は任意の通信方式を用いて所望のサービスを受けることができる。

基地局データベース１１は、基地局に関する情報を記憶する記憶手段である。基地局データベース１１の構成例を図２に示す。同図において基地局データベース１１は、各基地局の位置、接続重み、接続コスト、通信モード（インフラストラクチャ、アドホック、メッシュなど）、通信方式、伝送速度、周波数帯、アクセス方式、通信可能エリア、移動速度、契約状況、接続先アドレスやパスワードを記憶している。

基地局の位置は、緯度経度の指定によって特定される。また、接続重みは、その基地局との接続に対する優先度を示す値であり、接続コストは接続に要するコスト、例えば通信装置１０にかかる処理負荷や料金などを示す値である。また、通信モードや通信方式、アクセス方式は、その基地局の通信形態を特定する情報である。

伝送速度はその基地局との通信における通信速度であり、周波数帯は、通信に使用する周波数を示す。さらに、通信可能エリアはその基地局と通信可能な距離を示し、移動速度はその基地局と通信する際における移動速度（車両の走行速度）の上限を示す情報である。

契約状況は、その基地局と通信する際に予め必要な契約がなされているか否かを示す情報であり、接続先アドレスやパスワードはその基地局と通信する際に使用する接続準備情報である。

制御部１２は、ＣＰＵから成るマイコンなどによって実現され、各通信部１１〜１３に対する接続、切断、監視を行なうネットワーク制御を行なう処理部であり、その内部に基地局探索部２１、接続判断部２２、統合通信部２３、接続管理部２４を有する。

基地局探索部２１は、基地局データベース１１が記憶する基地局の情報や、通信装置１０の外部から取得した各種情報を用いて、通信可能な基地局を検知もしくは予測する処理を行なう。

具体的には、基地局データベース１１が記憶する基地局の位置と通信エリアから各基地局と通信可能なエリアを特定する。そして、自車両の位置や進行方向、移動速度、予定経路から自車両と通信可能な基地局を検知し、また通信可能となる基地局を予測する。

接続判断部２２は、基地局探索部２１が探索した基地局との通信接続が必要であるか否かを判断する。具体的には、接続判断部２２は、新たに通信可能な基地局との通信が、既に通信中の基地局との通信に比してメリットが存在する場合に新たに通信可能な基地局との通信接続が必要であると判断する。

例えば、新たに通信可能な基地局の伝送速度が高い場合や、接続コストが小さい場合には、メリットが存在するので通信接続が必要であると判断する。また、通信エリアの大きさや位置、移動速度の上限と、自車両の位置、走行予定経路、移動方向、移動速度から安定して長時間通信できる可能性がある場合にも、メリットが存在するので通信接続が必要であると判断する。

さらに、同一の周波数を使用する通信接続を複数並行して実行すると電波状態が不安定となるので、それまでの通信とは異なる周波数帯を使用する基地局についてもメリットがあると判断する。

また、天候や時間帯をさらに使用することもできる。例えば、電波状態が良好になる晴天時には安定性よりも通信速度を重視してメリットの判断を行ない、利用者の数が多く、通信トラフィックの増大が予測される時間帯については通信速度よりも安定性を重視してメリットの判断を行なえばよい。なお、天候の情報は例えばサーバ２から取得することができ、時間情報はナビゲーション装置３１から取得することができる。

統合通信部２３は、接続が必要であると判断された基地局の接続準備情報を用い、通信処理を行なう処理部である。ここで、同一のサービスを提供する通信形態の異なる複数の基地局と接続中である場合、統合通信部２３は、複数の基地局を切り替えつつ目的のサービスを受けることができる。

接続管理部２４は、基地局との接続結果や接続予定の管理を行なう処理部である。例えば、接続した基地局の履歴を走行した道路に対応付けて記憶し、同じ道路を走行する場合に過去に接続した基地局の履歴に沿って接続を行うことができる。

また、基地局の情報をサーバ２などから取得して基地局データベース１１を更新する、基地局データベース１１を参照して接続を試みた結果、撤去されていたり、停止している基地局があったなど基地局データベース１１と差異があった場合にはサーバ２などへ通知したり、基地局データベース１１を更新する、などの処理を行なうこともできる。

さらに、自車両の目的地までの経路をナビゲーション装置３１が設定している場合には、予め接続すべき基地局の順番を決めておき、この順番に従って基地局との接続を行うこともできる。

また、目的地までの経路上で使用した基地局の履歴をサーバ２などに送信して他のユーザが利用できるようにしたり、目的地までの経路上で他のユーザが使用した基地局の履歴をサーバ２などから取得して使用することもできる。

つぎに、通信装置１０の動作例について図３を参照して説明する。同図において、車両１は、位置１ａから位置１ｂ、位置１ｃ、位置１ｄの順に移動している。位置１ａでは、通信装置１０は携帯電話回線網４と接続する基地局Ａのみと通信し、サーバ２から交通情報などのセンタコンテンツを受信している。

その後、車両１が位置１ｂに移動すると、通信装置１０は基地局ＢとＷｉＭＡＸ通信を行ない、ＷｉＭＡＸ通信によって地域情報を取得するとともに、音楽のダウンロードを行なっている。

さらに、車両１が位置１ｃに至ると基地局Ｃと通信可能となる。基地局ＣとのＷｉＦｉ通信は、既に接続しているＷｉＭＡＸ通信に比して通信速度でのメリットがあるため、通信装置１０は基地局Ｃとの通信を開始する。

この位置１ｃにおいては、通信装置１０は、ＷｉＭＡＸ通信による地域情報の取得を継続するとともに、ＷｉＦｉ通信によって地域情報よりもさらに狭い範囲の情報である周辺情報を取得する。

また、音楽のダウンロードはＷｉＭＡＸ通信でもＷｉＦｉ通信でも実行可能であるので、通信装置１０は音楽ダウンロードをより高速なＷｉＦｉ通信に切り替えて継続する。

その後、車両１が位置１ｄに至って基地局ＣとＷｉＦｉ通信が不可能となると、通信装置１０は基地局Ｂと同様にＷｉＭＡＸ通信を提供する基地局Ｄとの通信を行なう。

この位置１ｄにおいて通信装置１０は、ＷｉＭＡＸ通信による地域情報の取得を継続するとともに、ＷｉＦｉ通信を利用して行なっていた音楽ダウンロードを、再びＷｉＭＡＸ通信に切り替えて継続している。

つづいて、制御部１２の処理動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。同図に示す処理動作は、制御部１２のメインルーチン、もしくはその一部として繰り返し実行される処理である。

同時に示すように、まず制御部１２内部の基地局探索部２１は、車両の現在位置情報、道路情報、車両の進行方向、車速情報を読み出す（ステップＳ１０１）。さらに、現在位置から所定範囲にある基地局の情報を基地局データベース１１から読み出して（ステップＳ１０２）、新たな基地局に接近しているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

その結果、新たな基地局に接近していなければ（ステップＳ１０３，Ｎｏ）そのまま処理を終了し、新たな基地局に接近している場合に（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、接続判断部２２が新たな基地局との通信接続にメリットがあるかを判断する（ステップＳ１０４）。

そして、新たな基地局との通信接続にメリットが無ければ（ステップＳ１０４，Ｎｏ）そのまま処理を終了し、メリットがあるならば（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、統合通信部２３が基地局データベース１１から接続準備情報を読み出して接続準備を行なう（ステップＳ１０５）。

その後、接続準備を行なった基地局の電波強度が閾値以上となったならば（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）、読み出した接続準備情報を用いて基地局に接続し（ステップＳ１０７）、処理を終了する。

つづいて、基地局探索部２１による基地局探索についてさらに説明する。基地局探索部２１は、車両１の移動方向や走行予定経路に基づいて、前方に存在する基地局を選択的に探索する。例えば図５に示すように、車両１が位置１ｅを走行中である場合、後方領域６に位置する基地局ｃ１１および基地局ｃ１２は除外して基地局の探索を行なう。

また、車両１の進行方向や走行予定経路に変更があった場合、走行予定経路を外れた場合には基地局の探索を再実行する。

例えば、図５において車両１が位置１ｅを走行し、基地局ｃ１３と通信中である場合、車両１が直進する予定ならば基地局ｃ１３の後に接続すべき基地局の候補（接続候補）として前方領域５に位置する基地局ｃ１４および基地局ｃ１５を選択する。

その後、車両１が右折して位置１ｆを走行したならば、基地局探索部２１は、基地局の探索を再実行し、基地局ｃ１６，ｃ１７，ｃ１８を接続候補とする。

ここで、基地局ｃ１７と基地局ｃ１８のように、基地局から道路までの距離に差がある場合には、基地局探索部２１は、道路に近い（道路沿いの）基地局を優先的に接続候補とすることで、通信時の電波状態が安定し、かつ長時間通信できる可能性のある基地局を選択する。そのため、図５においては、基地局ｃ１７に対して基地局ｃ１８を優先することとなる。同様に、道路と基地局との間に遮蔽物となる建物が存在する場合には、そのような遮蔽物のない基地局を優先的に接続候補とする。

また、複数の基地局の間には、優先度（接続重み）を設定しておくことが好ましい。基地局間の優先度の設定例を図６に示す。同図において車両１は、基地局ｃ２１と通信中であり、次につながる可能性のある基地局は基地局ｃ２２および基地局ｃ２３である。

ここで、基地局間の距離、接続可否、周辺環境（道路からの近さや建物の有無）などに基づいて、基地局ｃ２１と基地局ｃ２２の間は優先度１に設定され、基地局ｃ２１と基地局ｃ２３との間は優先度４に設定されている。この優先度は、次につながる可能性の高さを示し、値が小さいほど次につながる可能性が高い。

そのため、車両１が基地局ｃ２１の次に接続する可能性の高いのは基地局ｃ２３となり、車両１は基地局ｃ２３に優先的につなげるよう接続準備を行ない、基地局ｃ２２を第二候補とする。

同様に、基地局ｃ２３の次につながる可能性のある基地局は基地局ｃ２４と基地局ｃ２５であるが、基地局ｃ２４が接続できない状態であるため、基地局ｃ２３から基地局ｃ２４への優先度は１０に設定されている。一方、基地局ｃ２３から基地局ｃ２５への優先度は２に設定されているので、基地局ｃ２３の次には基地局ｃ２５に接続する可能性が高い。

上述してきたように、本実施例にかかる通信装置１０は、基地局データベース１１を参照して通信可能な基地局を検知もしくは予測し、その基地局との通信接続にメリットがあるか否かによって接続可否を判断するので、通信形態の異なる複数の基地局との通信を統合して制御し、通信間の円滑な切り替えを行うことができる。

なお、本発明はかかる実施例によって限定されるものではなく、適宜変更して実施することができる。例えば、通信によって取得する情報の種類によって優先的に選択する通信方式を変更するようにしてもよい。具体的には、車両の動作制御に関わるＥＣＵのファームウェアを変更するデータを受信する場合には、セキュリティ強度に優れた通信を優先的に使用することが望ましい。

また、例えば基地局への接続が失敗した場合には、その基地局の優先度を下げて次回以降は他の基地局を優先的に使用するようにしてもよい。

さらに、検知もしくは予測した基地局の情報を地図表示などに重ね合わせて表示し、ユーザ（車両乗員）が手動で接続先を指定できるようにしても良い。

以上のように、本発明にかかる移動体用通信装置及び移動体用通信方法は、車両などの移動体用における通信に有用であり、特に通信形態の異なる複数の基地局との通信に適している。

本発明の実施例にかかる通信装置の概要構成を示す概要構成図である。 図１に示した基地局データベースの構成例を説明する説明図である。 図１に示した通信装置１０の動作例を説明する説明図である。 図１に示した通信装置１０の処理動作について説明するフローチャートである。 基地局の探索動作について説明する説明図である。 基地局間の優先度設定について説明する説明図である。

符号の説明

１ 車両
２ サーバ
３ インターネット
４ 携帯電話回線網
５ 前方領域
６ 後方領域
１０ 通信装置
１１ 基地局データベース
１２ 制御部
１３ ＣＤＭＡ通信部
１４ ＷｉＭＡＸ通信部
１５ ＷｉＦｉ通信部
１６〜１８ アンテナ
１９ ゲートウェイ部
２１ 基地局探索部
２２ 接続判断部
２３ 統合通信部
２４ 接続管理部
３１ ナビゲーション装置
３２ オーディオ装置
４１ 車速センサ
４２ エンジン制御装置
４３ ブレーキ制御装置

Claims (11)

1. 通信可能な基地局を探索する基地局探索手段と、
   前記通信可能な基地局の通信形態に基づいて、当該基地局との通信接続が必要であるか否かを判断する接続判断手段と、
   通信接続が必要であると判断した基地局との通信を行なう通信手段と、
   を備えたことを特徴とする移動体用通信装置。
2. 前記接続判断手段は、前記通信形態として基地局の接続コスト、通信モード、通信方式、伝送速度、使用周波数帯、アクセス方式、通信可能エリア、接続可能な移動体の速度のうち少なくとも何れか一つを用いて前記通信接続の必要性を判断することを特徴とする請求項１に記載の移動体用通信装置。
3. 前記接続判断手段は、前記基地局の位置、自らの位置、移動経路、移動方向、移動速度、天候、時間帯のうち、少なくとも何れか一つをさらに用いて前記通信接続の必要性を判断することを特徴とする請求項１または２に記載の移動体用通信装置。
4. 前記接続判断手段は、新たに通信可能な基地局との通信が、既に通信中の基地局との通信に比してメリットが存在する場合に当該新たに通信可能な基地局との通信接続が必要であると判断することを特徴とする請求項１，２または３に記載の移動体用通信装置。
5. 前記基地局探索手段は、自らの移動方向前方の基地局を選択的に探索することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の移動体用通信装置。
6. 前記基地局探索手段は、自らの移動経路もしくは移動方向に変更があった場合に前記通信可能な基地局の探索を再実行することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の移動体用通信装置。
7. 前記基地局探索手段は、複数の基地局の間に設定された優先度に基づいて優先度の高い基地局を接続候補とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の移動体用通信装置。
8. 前記基地局探索手段は、道路沿いの基地局を優先的に接続候補として選択することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の移動体用通信装置。
9. 前記基地局探索手段は、基地局と建築物との位置関係に基づいて接続候補となる基地局を選択することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の移動体用通信装置。
10. 前記通信手段は、同一のサービスを提供する通信形態の異なる複数の基地局と接続中である場合に、前記複数の基地局を切り替えつつ前記サービスを受けることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の移動体用通信装置。
11. 通信可能な基地局を探索する基地局探索工程と、
    前記通信可能な基地局の通信形態に基づいて、当該基地局との通信接続が必要であるか否かを判断する接続判断工程と、
    通信接続が必要であると判断した基地局との通信を行なう通信工程と、
    を含んだことを特徴とする移動体用通信方法。

Images