JP2001320315A

JP2001320315A - 移動体通信システム及び方法

Info

Publication number: JP2001320315A
Application number: JP2000139052A
Authority: JP
Inventors: Akinao Soneoka; 昭直曽根岡; Akio Yoshikawa; 明夫吉川; Hiroaki Sakamoto; 弘章坂本; Narifumi Takahashi; 成文高橋; Yoshiyuki Hashikawa; 善之橋川
Original assignee: NTT Data Corp
Current assignee: NTT Data Group Corp
Priority date: 2000-05-11
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2001-11-16

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】数十ｍほどの狭い通信エリアしか持たない路
側機を用いた場合でも、自動車が高速走行したままで料
金収受ができるようにする。【解決手段】所定の通信時間の間に移動体が走行する
であろう十分に長い距離区間にわたり、複数の路側機３
０（１）〜３０（２９）を配列する。移動体２０が最初
の路側機の通信エリア４０（１）に初めて入ると、最初
の路側機３０（１）の待ち受けエージェント７０がその
移動体２０と通信して認証処理を開始するとともに、後
続の所定基数の路側機３０（２）、３９（３）に、自己
の分身である待ち受けエージェント７０を複製して、そ
の分身に同じ情報をマルチキャストすることで、それら
複数の路側機の待ち受けエージェント７０、７０、７０
が１グループとして同時に同一の認証処理を行うように
する。移動体２０が２番目の路側機の通信エリアに移動
すると、その路側機３０（２）の待ち受けエージェント
が認証処理を途中から引き継ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば高速道路に
おける自動料金収受システムなどに好適な移動体通信シ
ステム及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＴＳ（Intelligent Transport System
s）と呼ばれる一連の交通の高度化システムが提案され
ており、わが国政府もＩＴＳの積極的な推進を図ってい
る。ＩＴＳにおいては、携帯電話等の広域通信の他に、
道路交通における道路と自動車との間の一つの通信方式
として、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communicat
ion）と呼ばれる狭域通信方式の利用が検討されてい
る。

【０００３】ＤＳＲＣを利用した具体的なシステムとし
て、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection System)と呼
ばれる有料道路自動料金収受システムや駐車場利用管理
システムなどが提案されている。従来のＥＴＣでは、道
路の特定場所の脇又は上方などに１台の無線基地局（以
下、路側機という）が設置され、各自動車には無線通信
端末（以下、車載器という）が搭載される。そして、そ
の路側機がもつ道路上の通信エリア内に自動車が入った
とき、その自動車の車載器とその１台の路側機との間で
通信が行われる。

【０００４】現在、ＥＴＣにおけるこのような単一の路
側機と車載器との間のＤＳＲＣは、「有料道路自動料金
収受システム標準規格 ARIB STD-T55 1.1版」にて規定
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】単一の路側機がもつＤ
ＳＲＣの通信エリアは数十ｍ程度の全長しかない狭いも
のである。ＤＳＲＣを適用した高速道路の自動料金収受
システムにおいて、この狭い通信エリア内を自動車が通
常の巡航速度（例えば約１００ｋｍ／ｈ）で通過した場
合、通信時間があまりにも短すぎて（例えば１〜２
秒）、自動料金収受に必要な全ての情報通信（例えば、
自動車及び搭乗者の認証、搭乗者の与信確認、課金情報
の送受信など）を完全に行うことが難しい。そのため、
従来のＥＴＣでは、自動車は路側機の通信エリアに入る
手前で速度を落として十分な低速で通信エリアを走行す
るか又はそこで一時停止する必要がある。しかし、その
結果、トールゲートによる交通渋滞を解消するという自
動料金収受システムの重要目的が十分に達成できないと
いう問題が生じてしまう。

【０００６】従って、本発明の目的は、ＩＴＳにおいて
狭域通信方式を利用した場合であっても、自動車が道路
を高速走行したままで、自動料金収受のようなサービス
を受けることができるようにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に従う移動体通信
システムは、移動体の走行経路に配列された、相互間で
通信可能な一連の複数の無線通信基地局を備える。それ
らの無線通信基地局は、走行経路上にそれぞれの通信エ
リアをもち、移動体がそれぞれの通信エリアに居るとき
にその移動体と無線通信することができる。各無線通信
基地局は、移動体に関する一連の情報処理を実行するた
めのエージェントを有している。移動体が或る１つの無
線基地局の通信エリア内に居るとき、その無線基地局を
含む所定範囲内に存在する連続的な２基以上の無線基地
局にそれぞれ存在するエージェントが、その移動体に割
り当てられた共同処理グループを形成して、その移動体
に関する一連の情報処理を共同実行する。このとき、そ
の共同処理グループのエージェントは、無線通信基地局
間の相互通信により、その共同実行している情報処理に
関わる実質的に同一の情報を共有する。前記移動体の移
動に伴って、共同処理グループのエージェントは移動体
との無線通信を順次に引き継いでいく。共同処理グルー
プのエージェントは、その移動体についての一連の情報
処理の情報を共有しているので、その情報処理を後戻り
させることなく前進させていく。つまり、移動体が或る
無線基地局から別の基地局へと移動体したとき、前の無
線基地局で行った処理を次の基地局で再び繰り返すこと
なく、前の無線基地局で行った処理の続きを次の基地局
が引き継ぐ形で、一連の処理を継続的に進行させてい
く。結果として、移動体が高速走行していても、情報処
理に要する時間に移動体が走行する距離を包含する十分
な距離範囲にわたって無線通信基地局が配列されていれ
ば、移動体との通信を継続して情報処理を完遂すること
ができる。

【０００８】好適な実施形態では、共同処理グループに
属する複数のエージェントが、上記一連の複数の無線基
地局の中を、移動体の移動に合わせて移動体の進行方向
へ移動していく。これにより、共同処理グループを構成
する無線基地局の基数を必要最低限に減らすことがで
き、無線基地局の資源を効率的に活用できる。

【０００９】好適な実施形態では、各無線基地局は、移
動体との認証処理を行うための待ち受けエージェント
と、料金自動収受などの所定サービスの情報交換を移動
体と行う移動体エージェントとを有している。そして、
移動体が、上記一連の複数の無線基地局のうちの最初の
無線基地局の通信エリアに入ったとき、まず、その最初
の無線基地局から所定範囲に存在する２基以上の無線基
地局の待ち受けエージェントが、共同処理グループを形
成して、その移動体との認証処理を実行する。この待ち
受けエージェントの共同処理グループによる認証処理が
終わると、次に、その時点で移動体と通信可能な１つの
無縁基地局から所定範囲に存在する２基以上の無線基地
局の移動体エージェントが、共同処理グループを形成し
て、待ち受けエージェントから認証情報を引き継ぎ、そ
れにより認証処理を再度繰り返すことなく、直ちに移動
体との情報交換を開始する。こうして、無線基地局が並
んだ区間を移動体が走行している間に、認証処理と、こ
れに引き続く情報交換という一連の情報処理が、後戻り
することなく継続的に実行され完遂される。

【００１０】好適な実施形態では、共同処理グループに
属する複数のエージェントのうち、移動体と無線通信可
能な１つの無線基地局のエージェントがマスターエージ
ェントとなり、他の無線基地局のエージェントがスレー
ブエージェントとなる。そして、マスターエージェント
がスレーブエージェントに対して、移動体についての情
報処理に関わる同一の情報をマルチキャストすることに
より、共同処理グループに属する複数のエージェントが
同一の情報を共有して同一の処理を同時に実行するよう
になっている。このことは、見方を変えれば、移動体と
無線通信可能な無線基地局のマスターエージェントが、
自分の基地局から所定範囲内に存在する他の無線基地局
に、自分の分身としてのスレーブエージェントを複製す
ると説明することもできる。そして、移動体が次の無線
基地局に移動するのに伴って、次の無線基地局のスレー
ブエージェントがマスターエージェントに昇格して、そ
の移動体との通信と情報処理とを引き継いで更に進めて
いく。

【００１１】好適な実施形態では、無線基地局が配列さ
れた走行区間内に複数の移動体が存在する場合、各移動
体に別々のエージェントの共同処理グループが割り当て
られる。この場合、各共同処理グループ（例えば、グル
ープ内のマスターエージェント）は、他の共同処理グル
ープ（例えば、グループ内のマスターエージェント）に
対して情報を送信することができる。この共同処理グル
ープ間の通信機能は、例えば或る移動体が事故を起こし
たとき、その事故情報を他の移動体へ通知する用途など
に活用できる。すなわち、その事故情報を、それを最初
にキャッチした（典型的には、事故車に割り当てられ
た）共同処理グループから、同事故現場へ向って走って
いる他の移動体の共同処理グループへ送信する（例え
ば、マルチキャストする）ことで、他の移動体の搭乗者
に事故を知らせることができる。

【００１２】好適な実施形態では、上記一連の複数の無
線通信基地局を管理するための管理センタが更に設けら
れる。各無線基地局は、その管理センタと通信し且つ自
局のエージェントとも通信することで、管理センタと自
局のエージェントとの間の通信を可能にする手段を更に
有している。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態のシ
ステム構成を示す。

【００１４】道路１０に沿って、多数の路側機３０
（１）〜３０（２０）が設置されている。路側機３０
（１）〜３０（２０）は、それぞれＤＳＲＣの通信基地
局であって、それぞれの通信エリア４０（１）〜４０
（２０）を道路１０上に有する。これらの通信エリア４
０（１）〜４０（２０）は繋がっていて連続した長い通
信エリアを形成しているが、必ずしもそうである必要は
無く、後述する複数の路側機の共同的な作動に支障を与
えない程度の間隔で離れていてもよい。道路１０を走る
移動体（自動車）２０(1)、２０（２）の各々には、Ｄ
ＳＲＣの通信端末である車載器が搭載されている。各移
動体２０(1)、２０（２）の車載機は、各路側機３０
（１）〜３０（２０）と、それぞれの通信エリア４０
（１）〜４０（２０）内で通信することができる。

【００１５】ここで、必要な路側機の基数について述べ
る。この実施形態のシステムがＥＴＣに利用されるもの
として、１台の移動体について、認証に例えば５秒、引
き続く収金などのサービス処理に例えば５秒を要し、ト
ータルで１０秒を要すると仮定する。時速２５０ｋｍで
走る移動体にも対応できるようにすると、時速２５０ｋ
ｍの移動体は１０秒間で約７００メートル走る。通信障
害で通信が途絶えることもあり得ることを考慮すると、
１ｋｍ程度にわたって通信を続けられることが望まし
い。個々の路側機の通信エリアの距離は５０ｍ程度であ
る。よって、１ｋｍでは２０基の路側機が並ぶことにな
る。そこで、この実施形態では、２０基の路側機３０
（１）〜３０（２０）を設けている。

【００１６】これらの路側機３０（１）〜３０（２０）
は、専用線を用いた通信ネットワーク５０を通じて互い
に通信可能に接続されていると共に管理センタ６０とも
通信可能に接続されている。管理センタ６０は、路側機
３０（１）〜３０（２０）の管理、移動体２０（１）、
２０（２）についての通行料の収金などのサービス処理
の情報の収集や制御を行うものである。

【００１７】路側機３０（１）〜３０（２０）の各々
は、多重にプログラムを実行できる演算装置を有してお
り、そして、プログラムとして、待ち受けエージェント
７０、移動体エージェント８０及びセンターエージェン
ト９０という３種類のエージェントを有している。

【００１８】待ち受けエージェント（以下、ＬＡとい
う）７０とは、個々の移動体が初めて路側機群の通信エ
リア群内に入ったときに、その移動体との間で通信確立
と認証とを行うエージェントである。ＬＡ７０には、マ
スターエージェント（以下、ＬＭＡという）と、スレー
ブエージェント（以下、ＬＳＡという）の２種類があ
る。ＬＭＡは、移動体と直接通信し処理を進めるエージ
ェントである。ＬＳＡは、ＬＭＡと通信を行い、擬似的
に処理を進めるエージェントである。

【００１９】移動体エージェント（以下、ＭＡという）
８０は、ＬＡ７０から認証情報を引き継ぎ、移動体と情
報交換を行うエージェントである。ＭＡ８０にも、マス
ターエージェント（以下、ＭＭＡという）と、スレーブ
エージェント（以下、ＬＭＡという）の２種類がある。
ＭＭＡは、移動体と直接通信し処理を進めるエージェン
トである。ＬＭＡは、ＬＭＡと通信を行い、擬似的に処
理を進めるエージェントである。

【００２０】センターエージェント（以下、ＣＡとい
う）９０は、管理センタ６０とＭＭＡとの間の情報交換
を中継するエージェントである。

【００２１】図１の左端に示すように、或る移動体２０
（１）が最初の路側機３０（１）の通信エリア４０
（１）に初めて入ると、そこから連続する所定基数の路
側機３０（１）〜３０（３）のＬＡ７０が１つの共同処
理グループを構成して共同的に作動して、その移動体２
０（１）と通信を確立しその移動体２０（１）について
の認証処理を行う。ここで、認証処理とは、後の情報交
換においてその移動体２０（１）を識別して通信するた
めに必要な認証情報（例えば、ＩＤと共通鍵（乱数情
報）など）を、その移動体２０（１）とＬＡ７０との間
で共有するための処理である。上記共同処理グループに
属する複数のＬＡ７０は、対象の移動体２０（１）につ
いて同じ情報を共有する。共同処理グループに属する複
数のＬＡ７０のうち、移動体２０（１）と直接通信する
路側機３０（１）のＬＡ７０はＬＭＡであり、他の路側
機３０（２）、３０（３）のＬＡ７０はＬＳＡである。
それらのＬＳＡは、ＬＭＡと同一情報を共有して共同処
理を行うから、実質的にＬＭＡの複製又は分身というこ
とができる。

【００２２】また、図１の中程に示すように、或る移動
体２０（２）について、前述のＬＡ７０による認証処理
が終わると、その移動体２０（２）の現在場所から連続
する所定基数の路側機３０（１６）〜３０（１９）のＭ
Ａ８０が１つの共同処理グループを構成して共同的に作
動して、その移動体２０（２）の認証情報を引き継ぎ、
通行料の収金などのサービス処理のための情報交換を移
動体２０（２）との間で行う。共同処理グループに属す
る複数のＭＡ８０は、対象の移動体２０（２）について
同じ情報を共有する。共同処理グループに属する複数の
ＭＡ８０のうち、移動体２０（２）と直接通信する路側
機３０（１６）のＭＡ８０はＭＭＡであり、他の路側機
３０（１７）〜３０（１９）のＭＡ８０はＭＳＡであ
る。それらのＭＳＡは、ＭＭＡと同一情報を共有して共
同処理を行うから、実質的にＭＭＡの複製又は分身とい
うことができる。

【００２３】ＬＡ７０についても、ＭＡ８０について
も、共同処理グループは移動体２０（２）の移動に伴っ
て移動していく。例えば、図１に例示する移動体２０
（２）についてのＭＡ８０の共同処理グループを例にと
ると、移動体２０（２）が移動して現在の通信エリア４
０（１６）から抜け出で次の通信エリア４０（１７）に
入ると、今までＭＭＡであった路側機３０（１６）のＭ
Ａ８０は終了し、次の路側機３０（１７）のＭＡ７０が
ＭＭＡに昇格し、そして、新たな路側機３０（２０）の
ＭＡ８０がＭＳＡとして起動されて共同処理グループに
加わっていく。

【００２４】ＬＡ７０についても、ＭＡ８０について
も、共同処理グループに入る路側機間では、同一の情報
がマルチキャストされて、それら路側機のエージェント
が同一情報を共有し同一状態で同一処理を行うようにな
っている。以下の説明では、共同処理グループに入る路
側機の基数を「マルチキャスト範囲」と呼ぶ。マルチキ
ャスト範囲の具体的な値を決める方法としては、固定値
を予め決めておいてもよいし、移動体の速度に合わせて
可変しても良い。いずれにしても、移動体との間で行わ
れる間欠的な無線通信のインターバルの間に移動体が走
行する距離を包含するのに十分な距離に存在する基数と
して、マルチキャスト範囲が決められるべきである。例
えば、マルチキャスト範囲として固定値を決めるとし
て、時速２５０ｋｍまで対応するとして、２秒間隔で定
期的に通信するとして、１基の通信エリアが５０ｍとし
たならば、時速２５０ｋｍでは２秒で約１４０ｍ走るの
で、マルチキャスト範囲は少なくとも３基、安全を見れ
ば４基か５基ということになる。

【００２５】ＬＡ７０についても、ＭＡ８０について
も、路側機のエージェントから移動体へデータを送信す
るときには、共同処理グループに属する路側機の全部か
ら電波を発信することになる。それにより、移動体がど
の路側機の通信エリア内に居ても、その送信データを受
信できることになる。また、移動体から路側機にデータ
を送信するときには、そのデータにはその移動体に割り
当てられたエージェントのＩＤが付加される。路側機で
は、そのＩＤを基にエージェントが特定され、そのデー
タがそのエージェントに引き渡される。

【００２６】ＬＡ７０の認証処理が終わると、認証情報
がＭＡ８０に引き渡されるので、ＭＡ８０は認証処理を
再度行うことなく、対象の移動体を特定して直ちに情報
交換のフェーズに入ることができる。しかし、万一、各
路側機において、移動体からコネクト依頼やデータを受
けたときに、その移動体に割り当てられたＭＡ８０が存
在しない場合には、再度新たなＬＡ７０がその移動体に
割り当てられて認証フェースからやり直す。

【００２７】各路側機のＣＡ９０は、自分の存在する路
側機のＭＡ８０を把握している。管理センタ６０から移
動体へ送信されるべきデータは、管理センタ６０から全
ての路側機にブロードキャストされ、対象の移動体に対
応する移動体エージェントが存在する路側機でだけ、Ｃ
Ａ９０からＭＡ８０へのデータの受け渡しの処理が実行
されて、対象の移動体へ送信される。

【００２８】図１では、簡単のために１つの路側機の通
信エリアに１台の移動体が入っている例しか示してな
い。しかし、実際には、複数台の移動体が同じ路側機の
通信エリアに入ることが多い。この場合、各移動体毎に
専用のＬＡ７０やＭＡ８０が割り当てられるので、１つ
の路側機では複数台の移動体にそれぞれ対応した複数の
ＬＡ７０又はＭＡ８０を多重に実行することになる。

【００２９】このように、各移動体について、複数基の
路側機が１グループとして共同的に作動して同一情報を
共有して認証やサービス処理のための情報交換を移動体
との間で行う。そのため、例えば認証のような一連の纏
まった処理を行っている途中で移動体が現在の路側機か
ら次の路側機へと移動しても、その処理は前の路側機か
ら次の路側機へとハンドオーバされて、次の路側機はそ
の処理を途中から引継いて実行する。こうして、それら
複数基の路側機の通信エリアを繋いだ長い通信エリアに
わたって実質的な連続通信が可能になるので、移動体が
高速移動していても、その長い通信エリアの中で必要な
全ての情報の通信を完遂させることができる。

【００３０】図２は、本実施形態における情報処理のレ
イヤ構成を示す。

【００３１】最も下層に、ＤＳＲＣの通信プロトコル処
理や、通信ネットワークでのＴＣＰ／ＩＰ等の通信プロ
トコル処理がある。最も上層に、認証処理や、各種サー
ビス（ロードプライシングの収金、インターネット接続
など）のアプリケーション処理がある。そして、それら
の層の間に、上述したエージェントによる連続通信処理
の層がある。

【００３２】図３は、個々の路側機３０のハードウェア
構成を示す。

【００３３】路側機３０は、演算装置３１、記憶媒体３
２、秘密情報格納部３３、ＤＳＲＣ通信部４３及び専用
線通信部３５を有する。演算装置３１は、エージェント
による処理など、路側機３０における各種処理を多重に
実行するものである。記憶媒体３２は、エージェントプ
ログラムや通信データなど、各種データを記憶する。秘
密情報格納部３３は、秘密鍵などの秘密データを保持
し、不正な解析に対しては、データを消去するなどの対
抗機能をもつ。ＤＳＲＣ通信部４３は、ＤＳＲＣによ
り、移動体の車載器と通信する。専用線通信部３５は、
ＴＣＰ／ＩＰなどにより、背後の管理センタや他の路側
機と、専用線を介して通信する。

【００３４】図４は、個々の移動体２０に搭載された車
載器２１のハードウェア構成を示す。

【００３５】車載器２１は、演算装置２２、記憶媒体２
３及びＤＳＲＣ通信部２４を有する。演算装置２２は、
車載器２１における各種処理を実行する。記憶媒体２３
は、通信データなど、各種データを記憶する。ＤＳＲＣ
通信部２４は、ＤＳＲＣにより、路側機３０と通信す
る。

【００３６】図５は、ＬＡ７０の機能構成を示す。

【００３７】ＬＡ７０は、認証処理部７１、移動体間通
信処理部７２、マルチキャスト処理部７３、情報管理部
７４、路側機間通信処理部７５を有する。認証処理部７
１は、移動体についての認証処理を行う。移動体間通信
処理部７２は、認証処理を行う時の移動体との通信を行
う。マルチキャスト処理部７３は、同じ共同処理グルー
プに属する他の路側機のＬＡ７０との間で、同じ情報を
共有するための情報のマルチキャスト処理を行う。情報
管理部７４は、認証処理に必要な各種鍵や、マルチキャ
ストの範囲（つまり、同じ共同処理グループを構成する
路側機の基数）を示す情報や、同じ共同処理グループに
属する他の路側機のＬＡ７０のＩＤや属性情報（ＬＭＡ
かＬＳＡかなど）を記憶する。路側機間通信処理部７５
は、マルチキャストを行う時の他の路側機との通信を行
う。

【００３８】図６は、複数の路側機３０のＬＡ７０によ
る共同処理の様子を示す。

【００３９】移動体２０の車載器は、各路側機３０の通
信エリアに４０に入る都度、コネクト依頼を発信する。
各路側機３０は、移動体２０から発信されるコネクト依
頼を待ち受けている。図６の左端に示す最初の路側機３
０（１）の通信エリア４０（１）に移動体２０が入る
と、路側機３０（１）は移動体２０からコネクト依頼を
受け、そして、その移動体２０に対して１つのＬＡ７０
（１）を割り当てる。そのＬＡ７０（１）は、図５に示
した情報管理部７４から予め設定されているマルチキャ
スト範囲（図示の例では３基）を読み取り、自機からそ
のマルチキャスト範囲に入る連続する後続の路側機３０
（２）、３０（３）のＬＡ７０（２）、７０（３）に対
してマルチキャスト設定を行なって、そのＬＡ７０
（１）がマルチキャストするデータを他のＬＡ７０
（２）、７０（３）が同時に受信できるようにする。換
言すれば、最初の路側機３０（１）のＬＡ７０（１）が
ＬＭＡとなり、後続の２基の路側機３０（２）、３０
（３）に自分の分身であるＬＳＡ７０（２）、７０
（３）を複製して、破線で囲んだような共同処理グルー
プを形成したことになる。このマルチキャスト設定で共
同処理グループが形成された段階で、同グループに属す
るＬＡ７０（１）〜７０（３）の各々の情報管理部７４
には、図７に例示するような、同グループに属する全て
のＬＡのＩＤと、ＬＭＡであるかＬＳＡであるかの区別
を記述したＬＡリストが作成される。ＬＡ７０（１）〜
７０（３）の各々は、このＬＡリストを参照すること
で、どのＬＡが同じ共同処理グループに属しているのか
が分る。

【００４０】ＬＭＡ７０（１）は、移動体２０との間で
認証処理を開始する。ＬＭＡ７０（１）は、認証処理の
過程で得たデータを、逐一、直ちに、ＬＳＡ７０
（２）、７０（３）にマルチキャストする。マルチキャ
ストされたデータには、送信元であるＬＭＡ７０（１）
のＩＤが付されている。そのマルチキャストされたデー
タを受けたＬＳＡ７０（２）、７０（３）は、受信デー
タに付されたＩＤを、自分がもつ図７に示したＬＡリス
トと照合することで、同じグループのＬＭＡ７０（１）
からマルチキャストされたデータであることを確認す
る。マルチキャストされたデータを受信したＬＳＡ７０
（２）、７０（３）は、受領確認をＬＭＡ７０（１）に
返却する。それらの受領確認にも、その送信元であるＬ
ＳＡ７０（２）、７０（３）のＩＤが付されているか
ら、それを受信したＬＭＡ７０（１）は、どのＬＳＡか
らの受領確認であるかを確認できる。これらの受領確認
を受け取ることで、ＬＭＡ７０（１）は、ＬＳＡ７０
（２）、７０（３）が自分と同一の認証処理を同時に行
っていることを確認する。

【００４１】移動体２０が最初の路側機３０（１）の通
信エリア４０（１）を出て次の路側機３０（２）の通信
エリア４０（２）に入ると、移動体２０は再びコネクト
依頼を発信する。次の路側機３０（２）のＬＳＡ７０
（２）は、そのコネクト依頼を受けると、移動体２０と
の通信接続を確立し、自分がＬＭＡに昇格して認証処理
を引き継ぐ。同時に、その旨の通知を同グループの他の
ＬＡ７０（１）と７０（３）にマルチキャストする。そ
の通知を受けると、今までＬＭＡであったＬＡ７０
（１）は消滅してその共同処理グループから抜ける。更
に、その昇格したＬＭＡ７０（２）は、自分からのマル
チキャスト範囲に入る新しい路側機３０（４）のＬＡ７
０（４）に対してマルチキャスト設定をして、そのＬＡ
７０（４）を新たなＬＳＡとして共同処理グループに参
入させる。こうして、移動体２０が２番目の路側機３０
（２）の通信エリア４０（２）に入ると、その２番目の
路側機３０（２）のＬＡ７０（２）がＬＭＡになり、図
中破線で囲んだ共同処理グループは路側機１基分だけ移
動体の進行方向へ移動する。そして、この新たなＬＭＡ
７０（２）からのマルチキャスト処理により、この移動
した共同処理グループに属するＬＡ７０（２）〜７０
（４）のＬＡリストは移動後のＬＡ構成に合うように更
新され、そして、認証処理を引き続き進めれられてい
く。

【００４２】図８は、移動体の移動に伴ってエージェン
トの共同処理グループが移動していく様子を示してい
る。図中の「Ｍ」の円はマスターエージェントを、
「Ｓ」の円はスレーブエージェントを示しており、実線
の四角で囲んだ５つのエージェントが一つの共同処理グ
ループである。なお、このエージェントグループの移動
の様子は、上述したＬＡ７０だけでなく、後述するＭＡ
８０についても同様である。

【００４３】移動体が図中左から右へと移動していく
と、移動体からの電波を受信できるエージェントがマス
ターとなり、このマスターエージェントが図中矢印で示
すように、移動体進行方向へ自分の分身である新しいス
レーブエージェントを次々に複製していく。それによっ
て、（Ａ）から（Ｄ）に示すように、共同処理グループ
は移動体の移動に合わせて移動していく。

【００４４】ところで、上述の説明では、１台の移動体
に対するＬＡ７０の共同処理グループについて説明し
た。複数台の移動体が存在する場合には、各移動体に対
して１つの独立した専用のＬＡ７０の共同処理グループ
が形成される。

【００４５】図９は、ＬＡの共同処理グループが行う認
証処理（一例）の流れを示す。

【００４６】或る移動体の車載器がコネクト依頼を発す
ると（ステップ）、そのコネクト依頼を受けた路側機
にて、１つのＬＡ（ＬＭＡ）がその移動体に割り当てら
れる（ステップ）。（同時に、上述したようにマルチ
キャスト範囲に、そのＬＭＡの分身のＬＳＡが幾つか複
製されて、以後、そのＬＭＡと実質的に同一の処理を行
う。）そのＬＭＡは、路側機群に共通の公開鍵証明書
と、そのＬＭＡに固有のＩＤとを車載器に送信する（ス
テップ）。ここで、公開鍵証明書は、公開鍵を含んで
いるとともに、その公開鍵と対になる秘密鍵の持ち主を
特定するための情報も含んでいる。車載器は、その公開
鍵証明書を検証する（ステップ）。車載器は、路側機
群へ公開鍵証明書を発行した発行主体から、公開鍵証明
書を予め受けて保持しており、その保持している公開鍵
証明書を用いてステップの検証を行う。次いで、車載
器は、共通鍵となる乱数を発生し、その共通鍵を、公開
鍵証明書内の公開鍵で暗号化する（ステップ）。次
に、車載器は、その暗号化した共通鍵と、相手のＬＭＡ
のＩＤとを、相手のＬＭＡに送信する（ステップ）。
そのＬＭＡは、暗号化された共通鍵を秘密鍵で復号する
（ステップ）。これで、ＬＭＡと車載器でＩＤと共通
鍵を共有することになり、認証処理が終わる。認証処理
が終わると、ＬＭＡは、そのＩＤと共通鍵を、同じ路側
機のＭＡに引き継がせる（ステップ）。

【００４７】上記の認証処理は、図９では、一つの路側
機のＬＡが行うように見えるが（移動体が停止又は非常
に低速で或る場合にはそういうこともあるが）、高速で
移動する移動体の場合にはそうではなく、図６〜図８を
参照して説明したように、移動体の移動先の路側機のＬ
Ａへと次々と認証処理が途中で引き継がれていく。この
処理の途中での引継ぎが可能な理由は、複数の路側機の
ＬＡが共同処理グループを形成して同じ情報を共有し同
じ処理を行っているからに他ならない。

【００４８】図１０は、ＭＡ８０の機能構成を示してい
る。

【００４９】ＭＡ８０は、状態管理部８１、移動体間通
信処理部８２、マルチキャスト処理部８３、情報管理部
８４及び路側機間通信処理部８５を備えている。状態管
理部８１は、移動体と情報交換するための通信状態を管
理する。移動体間通信処理部７２は、移動体との通信を
行う。マルチキャスト処理部８３は、同じ共同処理グル
ープに属する他の路側機のＭＡ８０との間で、同じ情報
を共有するための情報のマルチキャスト処理を行う。情
報管理部８４は、通信に必要な各種鍵や、マルチキャス
トの範囲（つまり、同じ共同処理グループを構成する他
の路側機の基数）を示す情報や、同じ共同処理グループ
に属する他の路側機のＭＡ８０のＩＤや属性情報（ＭＭ
ＡかＭＳＡかなど）を記憶する。路側機間通信処理部８
５は、マルチキャストを行う時の他の路側機との通信を
行う。

【００５０】図１１は、複数の路側機３０のＭＡ８０に
よる共同処理の様子を示す。

【００５１】ＬＡ７０による認証処理が完了すると、そ
の認証情報（図９の認証処理の結果、路側機と移動体と
で共有することになったＩＤと共通鍵）をＭＡ８０が引
き継ぐ。ＭＡ８０がＬＡ７０から認証情報を引き継ぐこ
とによって、そのＭＡ８０は対象の移動体に割り当てら
れたことになり、以後、その認証情報を基に対象の移動
体を特定して通信を行うことになる。よって、ＭＡ８０
は、改めて対象の移動体と認証処理を行う必要はなく、
直ちに各種サービスのための情報交換の処理に入る。

【００５２】図１１の例では、移動体２０が２番目の路
側機３０（２）の通信エリア４０（２）に入ったときに
認証処理が終了した例を示している。この例の場合、そ
の移動体２０に割り当てられたＬＡ７０が存在する２番
目と３番目の路側機３０（２）、３（３）で、それぞ
れ、ＬＡ７０からＭＡ８０へ認証情報が引き継がれる。
そして、２番目の路側機３０（２）では、ＬＭＡ７０
（２）から情報を引き継いだＭＡ８０（２）がＭＳＡと
なり、ＬＭＡが行ったのと同様に、マルチキャスト範囲
の他の路側機３０（３）、３０（４）のＭＡ８０
（３）、８０（４）に対してマルチキャスト設定を行な
う。こうして、移動体２０と直接通信が可能な路側機３
０（２）のＭＡ８０（２）がＭＭＡとなり、後続の２基
の路側機３０（３）、３０（４）に自分の分身であるＭ
ＳＡ８０（３）、８０（４）を複製して、破線で囲んだ
ような共同処理グループを形成する。この段階で、その
共同処理グループに属するＭＡ８０（２）〜８０（４）
の各々の情報管理部８４には、図１２に例示するよう
な、同グループに属する全てのＭＡのＩＤと、ＭＭＡで
あるかＭＳＡであるかの区別とを記述したＭＡリストが
作成される。ＭＡ８０（２）〜ＭＡ８０（４）の各々
は、このＭＡリストを参照することで、どのＭＡが同じ
共同処理グループに属しているのかが分る。

【００５３】ＭＭＡ８０（２）は、移動体２０との間で
サービス処理のための情報交換を開始する。図１３は、
この情報交換を行う時の各ＭＡ８０の動作を示してい
る。

【００５４】ＭＭＡ８０（２）は、移動体２０との通信
状況を、逐一、直ちに、同一グループの全てのＭＳＡ８
０（３）、８０（４）にマルチキャストして、ＭＭＡ８
０（２）とＭＳＡ８０（３）、８０（４）とを同じ状態
に保つ。ＭＭＡ８０（２）は、自分の路側機のＣＡ９０
（２）から移動体２０に伝達するべき情報１００を受け
取ると、その同じ情報１００をＭＳＡ８０（３）、８０
（４）にマルチキャストして、共有する。ＭＭＡ８０
（１）が移動体２０に１パケット１０１を送信し、移動
体２０から受信応答を返却されると、その返却情報をＭ
ＳＡ８０（３）、８０（４）にマルチキャストする。各
ＭＳＡ８０（３）、８０（４）は、逐次到着する返却情
報に基づいて、自分のもつ送信すべき情報１００
（３）、１００（４）から送信済みパケットを消してい
く。こうして、同じ共同処理グループに属するＭＭＡ８
０（１）とＭＳＡ８０（３）、８０（４）は同じ状態に
保たれる。

【００５５】移動体２０が２番目の路側機３０（２）の
通信エリア４０（２）を出て３番目の路側機３０（３）
の通信エリア４０（３）に入ると、移動体２０は再びコ
ネクト依頼を発信する。そうすると、既に説明したＬＡ
７０の場合と同様に、そのコネクト依頼を受けた３番目
の路側機３０（３）のＭＡ８０（３）が、移動体２０と
の通信接続を確立してＭＭＡに昇格し、今までＭＭＡで
あった２番目のＭＡ８０（２）は消滅してその共同処理
グループから抜け、更に、３番目の路側機３０（３）か
らのマルチキャスト範囲に入る５番目の路側機（図示せ
ず）のＭＡが、ＭＭＡ８０（３）からＭＡリストや情報
１００のコピーを渡されて、その共同処理グループに新
たに参入する。そして、ＭＭＡ８０（３）からのマルチ
キャストにより、この共同処理グループに属する全ての
ＭＳＡのＭＡリストは新たなグループのＭＡ構成に合う
ように更新される。こうして、図８を参照して既に説明
したように、ＭＡの共同処理グループも移動体の移動に
伴って移動していく。

【００５６】図１４は、ＭＡ８０が移動体２０と行う情
報交換の処理（一例）のフローを示す。なお、図示のフ
ローは、路側機側から車載器へデータを送信する場合の
フローであるが、逆方向の場合も同様のフローとなる。

【００５７】図１４に示すように、路側機のＭＭＡは、
送信データから共通鍵を用いてＭＡＣ（Message Authen
tication Code）を生成し、送信データとＭＡＣとを共
通鍵で暗号化する（ステップ）。ここで、ＭＡＣは、
送信データと共通鍵から生成されるものであるため、受
信側では、共通鍵を用いて送信データとＭＡＣとを検証
することで、送信データの完全性を確認するために使用
されるもおである。次に、ＭＭＡは、その暗号化した送
信データとＭＡＣに、ＭＭＡのＩＤと、その送信データ
に固有の通し番号とを付加して車載器に送信する（ステ
ップ）。車載器は、まず、受信データに含まれるＭＭ
ＡのＩＤと通し番号を確認する（ステップ）。通し番
号は、データの盗聴や再送による攻撃を防止するのに役
立つ。次に、車載器は、共通鍵により受信データを復号
し、ＭＡＣを検証して受信データの完全性を確認する
（ステップ）。

【００５８】上記の情報交換の処理は、図１４では、一
つの路側機のＭＡが行うように見えるが（移動体が停止
又は非常に低速で或る場合にはそういうこともある
が）、高速で移動する移動体の場合にはそうではなく、
既に説明したように、移動体の移動先の路側機のＭＡへ
と次々と情報交換処理が途中で引き継がれていく。この
処理の途中での引継ぎが可能な理由は、複数の路側機の
ＭＡが共同処理グループを形成して同じ状態を保って同
じ処理を行っているからに他ならない。

【００５９】図１５は、事故情報などの重要情報を複数
の移動体に提供するときＭＡの動作を示す。

【００６０】例えば、或る移動体２０（ｎ）に割り当て
られＭＭＡ８０（ｎ１）が、その移動体２０（ｎ）の事
故を認識したとする。そのＭＭＡ８０(ｎ1)は、同じ共
同処理グループ２００（ｎ）内の他のＭＡ（図示せず）
にその事故情報をマルチキャストするだけでなく、その
事故現場より上流側を走っている他の移動体２０
（２）、…にそれぞれ割り当てられたＭＭＡ８０（２
１）、…へ、その事故情報をマルチキャストする。マル
チキャストされた事故情報の受けた他の移動体２０
（２）、…のＭＭＡ８０（２１）、…の各々は、各々の
移動体２０（２）、…にその事故情報を送って事故を教
えるとともに、各々と同じ共同処理グループ２００
（２）、…内のＭＳＡ８０（２２）、…にその事故情報
をマルチキャストする。

【００６１】図１６は、ＣＡ９０の機能構成を示す。

【００６２】ＣＡ９０は、状態管理部９１、管理センタ
間通信処理部９２及びＭＭＡ通信処理部９３を有する。
状態管理部９１は、このＣＡ９０が行う通信状態を管理
する。管理センタ間通信処理部９２は、管理センタ６０
との通信を行う。ＭＭＡ通信処理部９３は、同じ路側機
のＭＭＡとも通信を行う。

【００６３】図１７は、ＣＡ９０の動作を示す。

【００６４】各路側機のＣＡ９０は、その路側機の動作
開始時に、管理センタ６０と通信し、路側機ＩＤを管理
センタ６０に登録する。各路側機のＣＡ９０は、また、
その路側機のシャットダウン時に、管理センタ６０へ動
作停止を通知し、管理センタ６０からの路側機ＩＤの削
除を行う。管理センタ６０は、路側機ＩＤの登録によ
り、路側機管理が可能になる。管理センタ６０は、不意
のエラーに対応するための状態チェックのために、登録
されている路側機に随時アライブを送信し、路側機管理
を行う。

【００６５】各路側機のＣＡ９０は、同じ路側機のＭＡ
８０がＭＭＡであるときのみ、管理センタ６０から受信
した情報をそのＭＭＡ７０に送信する。図示の例であれ
ば、２番目の路側機３（２）のＣＡ９０（２）のみが、
ＭＭＡ８０（２）に管理センタ６０からの情報を送信す
る。情報を受信したＭＭＡ８０（２）は、破線で示す同
じ共同処理ブループに属するＭＳＡ８０（３）、８０
（４）へ、その受信情報をマルチキャストし、グループ
内で同一情報を共有することになる。各路側機のＣＡ９
０は、また、管理センタ６０からの要求により、同じ路
側機のＬＡ７０及びＭＡ８０もログ情報を管理センタ６
０へ送信する。

【００６６】以上、本発明の一実施形態を説明したが、
上記の実施形態はあくまで本発明の説明のための例示で
あり、本発明を上記実施形態にのみ限定する趣旨ではな
い。従って、本発明は、上記実施形態以外の様々な形態
でも実施することができる。

【００６７】例えば、マルチキャスト範囲は、移動体の
走行速度（例えば、通信エリアを通過するのに要した時
間などで算出できる）に変化に応じて動的に加減するよ
うにしてもよい。そうすると、路側機の資源を有効利用
できる。

【００６８】また、本発明は、ＥＣＴだけでなく、速度
違反の取締りや、高速道路における個々の移動体の現在
位置割り出しなどにも適用できる。速度違反の取締りを
行う場合には、移動体をＭＡが追跡しつつ、その速度を
測定すればよい。

【００６９】移動体の場所割り出しに適用する場合に
は、高速道路網の複数のチェックポイントに本発明のシ
ステムを設置しておき、各チェックポイントを通過した
移動体のＩＤを把握しておけば、或る移動体が最近に通
過したチェックポイントと次のチェックポイントとの間
にその移動体が居ることが推定できる。移動体が事故を
起こしたような場合に、その移動体が何処に居るかを推
定して救急隊を迅速に派遣したり、大規模事故が発生し
た場合に巻き込まれた可能性の或る移動体を迅速に割り
出したりするのに有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のシステム構成を示すブロ
ック図。

【図２】本実施形態における処理のレイヤ構成を示す。

【図３】路側機３０のハードウェア構成を示すブロック
図。

【図４】移動体２０に搭載された車載器２１のハードウ
ェア構成を示すブロック図。

【図５】ＬＡ７０の機能構成を示すブロック図。

【図６】複数の路側機３０のＬＡ７０による共同処理の
様子を示す説明図。

【図７】各ＬＡ７０がもつ、同じ共同処理グループに属
するＬＡのリストを示す図。

【図８】移動体の移動に伴ってエージェントの共同処理
グループが移動していく様子を示す説明図。

【図９】認証処理のフローチャート。

【図１０】ＭＡ８０の機能構成を示すブロック図。

【図１１】複数の路側機３０のＭＡ８０による共同処理
の様子を示す説明図。

【図１２】各ＭＡ８０がもつ、同じ共同処理グループに
属するＭＡのリストを示す図。

【図１３】情報交換を行う時の各ＭＡ８０の動作を示す
説明図。

【図１４】情報交換の処理（一例）のフローチャート。

【図１５】事故情報などの情報を複数の移動体に提供す
るときＭＡ８０の動作を示す説明図。

【図１６】ＣＡ９０の機能構成を示すブロック図。

【図１７】ＣＡ９０の動作を示す説明図。

【符号の説明】

１０道路２０移動体２１車載器３０路側機４０通信エリア５０通信ネットワーク６０管理センタ７０待ち受けエージェント（ＬＡ）８０移動体エージェント（ＭＡ）９０センターエージェント（ＣＡ）ＬＭＡ待ち受けマスターエージェントＬＳＡ待ち受けスレーブエージェントＭＭＡ移動体マスターエージェントＭＳＡ移動体スレーブエージェント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂本弘章東京都江東区豊洲三丁目３番３号株式会社エヌ・ティ・ティ・データ内 (72)発明者高橋成文東京都江東区豊洲三丁目３番３号株式会社エヌ・ティ・ティ・データ内 (72)発明者橋川善之東京都江東区豊洲三丁目３番３号株式会社エヌ・ティ・ティ・データ内Ｆターム(参考） 5H180 AA01 BB04 CC12 EE10 FF13 5K067 AA33 BB21 BB43 EE02 EE12 EE24 EE44 HH24 JJ39

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動体の走行経路に配列され、前記走行
経路上にそれぞれの通信エリアをもち、前記移動体がそ
れぞれの通信エリアに居るときに前記移動体と無線通信
可能であり、且つ、相互間で通信可能である一連の複数
の無線通信基地局と、前記移動体と無線通信が可能な１つの無線基地局を含む
所定範囲内に存在する連続的な２基以上の無線基地局に
それぞれ存在するエージェントであって、前記移動体に
割り当てられた共同処理グループを形成し、前記移動体
に関する一連の情報処理を共同実行し、前記無線通信基
地局間の相互通信により、前記一連の情報処理に関わる
実質的に同一の情報を共有する複数のエージェントとを
備え、前記共同処理グループに属する複数のエージェントが、
前記移動体の移動に伴って前記移動体との無線通信を順
次に引き継ぎながら、前記一連の情報処理を後戻りさせ
ることなく前進させていく移動体通信システム。
【請求項２】前記共同処理グループに属する複数のエ
ージェントが、前記一連の複数の無線基地局の中を、前
記移動体の移動に合わせて前記移動体の進行方向へ移動
していく請求項１記載の移動体通信システム。
【請求項３】各無線基地局は、前記移動体との認証処
理を行うための待ち受けエージェントと、所定サービス
のための前記移動体との情報交換を行うための移動体エ
ージェントとを有し、前記移動体が、前記一連の複数の無線基地局のうちの最
初の無線基地局の通信エリアに入ったとき、前記最初の
無線基地局から前記所定範囲に存在する２基以上の無線
基地局の前記待ち受けエージェントが共同処理グループ
を形成して、前記移動体との認証処理を実行し、前記待ち受けエージェントの共同処理グループによる認
証処理が終わったとき、このときに前記移動体と通信可
能な１つの無縁基地局から前記所定範囲に存在する２基
以上の無線基地局の前記移動体エージェントが共同処理
グループを形成して、前記待ち受けエージェントの共同
処理グループから認証情報を引き継ぎ、前記認証処理を
再度繰り返すことなく、前記移動体との情報交換を直ち
に実行する請求項１記載の移動体通信システム。
【請求項４】前記所定範囲が、前記移動体の走行速度
に応じて可変である請求項１記載の移動体通信システ
ム。
【請求項５】前記共同処理グループに属する複数のエ
ージェントのうち、前記移動体と無線通信可能な１つの
無線基地局のエージェントがマスターエージェントとな
り、他の無線基地局のエージェントがスレーブエージェ
ントとなり、前記マスターエージェントが前記スレーブエージェント
に対して前記一連の情報処理に関わる実質的に同一の情
報をマルチキャストすることにより、前記マスターエー
ジェントと前記スレーブエージェントが前記実質的に同
一の情報を共有する請求項１記載の移動体通信システ
ム。
【請求項６】複数の移動体にそれぞれ割り当てられた
複数の前記共同処理グループが存在する場合、各共同処理グループが、他の共同処理グループに対して
情報を送信する手段を有する請求項１記載の移動体通信
システム。
【請求項７】前記無線通信基地局から前記移動体へデ
ータを送信するときには、前記移動体に割り当てられた
共同処理グループに属するエージェントが存在する無線
基地局の全てから前記移動体へ前記データを無線送信す
る請求項１記載の移動体通信システム。
【請求項８】前記一連の複数の無線通信基地局を管理
するための管理センタを更に備え、前記各無線基地局が、前記管理センタと通信し且つ自局
の前記エージェントとも通信し、それにより前記管理セ
ンタと自局の前記エージェントとの間の通信を可能にす
るセンタ通信手段を更に有する請求項１記載の移動体通
信システム。
【請求項９】移動体の走行経路に配列された相互通信
可能な一連の複数の無線通信基地局を動作させて、前記
走行経路上に前記一連の複数の無線通信基地局の通信エ
リアを形成するステップと、前記移動体がいずれかの無線基地局の通信エリア内に居
るとき、この無線基地局を含む所定範囲内に存在する連
続的な２基以上の無線基地局に存在するエージェント
が、前記移動体に割り当てられた共同処理グループを形
成するステップと、前記共同処理グループに属するエージェントが、前記移
動体に関する一連の情報処理を共同実行するステップ
と、前記共同処理グループに属するエージェントが、前記無
線通信基地局間の相互通信により、前記一連の情報処理
に関わる実質的に同一の情報を共有するステップと前記
共同処理グループに属する複数のエージェントが、前記
移動体の移動に伴って前記移動体との無線通信を順次に
引き継ぐステップとを有し、それにより、前記共同処理グループに属するエージェン
トが、前記一連の情報処理を後戻りさせることなく前進
させていく移動体通信方法。
【請求項１０】前記共同処理グループに属する複数の
エージェントが、前記一連の複数の無線基地局の中を、
前記移動体の移動に合わせて前記移動体の進行方向へ移
動していくステップを更に有する請求項９記載の移動体
通信方法。