JP2006295476A - 車両間通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両間通信において連送の回数を通信条件に合わせて最適化して、パケット衝突に起因する通信エラーの発生を抑制しながらスループットの確保を図る。
【解決手段】総車両台数推定部４でネットワークに参加する車両台数を推定し、推定結果に応じて連送回数決定部５で連送回数を適切に変化させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、ネットワークに接続される端末の数が頻繁に変動するネットワークにおいて、パケット通信におけるパケットの衝突を抑制し、通信効率を向上させる技術に関するものである。

端末の数が頻繁に変動するネットワークの代表的なものに、走行中の車両相互の間で通信を行う、いわゆる車々間通信がある。この車々間通信においてパケットの衝突の影響を抑制する技術としては、たとえば下記のようなものが特許出願されている。
この出願においては、各々の基地局が、各通信フレームに含めるデータスロットの数をランダムに変更することによって、パケットが衝突した場合でも通信フレーム長さが異なっている状態を作り出し、後続の制御パケットの衝突によるエラーの発生を抑制するものである。

特開２００２−１９８８９０号公報

上記の技術では、各基地局から制御パケットを送信するタイミングが、ランダムに変動するデータスロットの数に依存して前後する。しかし一方で、データスロットのランダム性を担保するため、不要なデータスロットを設けることが多く、通信速度の効率の点では、やや不満が残る。

特に車々間通信においては、通信に参加する車両が頻繁に入れ替わるため、多数台の車両の参加を想定するとデータスロット数の設定に無駄が増え易く、通信速度の向上が難しくなる。その一方で、車両が接近している短い時間の間に通信を完了することへの技術的要請も強い。この２点が相反する要求となる。
また、パケットの衝突による通信エラーを防止する手法としては、同一内容の情報を複数回繰り返して送信する、いわゆる連送方式が知られているが、この方式では、ネットワークに参加する車両の台数が増えるに従って、連送方式を用いない場合に比べてパケットの衝突が起こり易くなり、パケットエラー率が高くなってしまう。

そこでこの発明においては、車々間通信において通信に参加する車両台数の増減に応じて、常に最適なパケット通信環境を作成し、パケットエラーの発生を抑制して通信速度の効率を向上させることを狙いとする。

上記の狙いを実現するために、本件出願の第１の発明においては、
自車両の周囲でネットワークに参加している車両の台数を推定する総車両台数推定部と
推定された総車両台数を基にして連送回数を決定する連送回数決定部と
決定された回数だけ連送を行う連送実行部と
を設けたものである。

また第２の発明においては、
各車両の間での通信トラフィック量を算出するう通信トラフィック算出部と
算出された通信トラフィック量を基にして連送回数を決定する連送回数決定部と
決定された回数だけ連送を行う連送実行部と
を設けたものである。

さらに第３の発明においては、
キャリアセンスを行って他車両の通信トラフィックを推定するキャリアセンス部と
自車両から送信する分の通信トラフィック量を算出する自車両トラフィック算出部と
キャリアセンス部ならびに自車両トラフィック算出部で算出された通信トラフィック量を基にして連送回数を決定する連送回数決定部と
決定された回数だけ連送を行う連送実行部と
を設けたものである。

さらに第４の発明においては、
自車両からみた他車両の相対位置を算出する相対位置算出部と
算出された各車両の相対位置を基に、自車慮との間の通信条件が最も厳しい車両を基準車両に選定する基準車両設定部と
字車両から見た基準車両の相対位置に基づいて連送回数決定部と連送回数を決定する連送回数決定部と
決定された回数だけ連送を行う連送実行部と
を設けたものである。

上記の構成を採用することによって、この発明から、ネットワークに参加する端末の数が頻繁に変動するような場合でも、通信効率を最大限に高く保てる。

以下、この発明を実施する形態のひとつについて説明する。

図１に、この発明の第１の実施例のシステム構成を示す。図において、１は受信アンテナ、２は他車両情報受信部、３は他車両ＩＤ記憶部、４は総車両台数推定部、５は連送回数決定部、６は自車両情報送信部、７は自車両ＩＤ決定部、８は送信アンテナである。これらの構成要件は、すべて図示しない１台の車両に搭載されている。また本実施例においては、相互に通信を行う全ての車両について、パケットサイズならびに情報更新の周期が統一されていることを前提とする。

図２ないし図４には、図１に構成を示した第１実施例のシステムの動作の大まかなフローチャートを示す。
まず、図２には、車両の受信側の動作を示す。当該車両の近傍に存在する他の車両から、他車両情報を載せた電波が送信されてくる。この電波は、図２のステップ１０１において受信アンテナ１で受信され、他車両情報受信部２へ送られる。他車両情報受信部２では、ステップ１０２において、受け取った他車両情報から、他車両ＩＤ情報を抽出して、他車両ＩＤ記憶部３へ送信する。ここで他車両ＩＤ情報は、上述の電波の送信元の車両に固有の情報である。後述の自車両ＩＤ情報も当該車両に固有の情報であり、それぞれの情報から送信元の車両を特定できるような内容になっている。

他車両ＩＤ記憶部３では、受け取った他車両ＩＤ情報を一旦記憶するとともに、これを総車両台数推定部４へ送る。総車両台数推定部４では、内蔵のタイマで時間を計測しており、一定時間内に受信した他車両ＩＤ情報を基に、ステップ１０３において送信元車両の台数を推定して総車両台数情報を生成して、この総車両台数情報を連送回数決定部５へ送る。
ここで、総車両台数情報は、上記一定時間を経過した時点で自車両が既に送信を開始している場合には、自車両を台数に含めることになるため、推定した他車両台数よりも１台分多く、自車両が未送信の場合には、推定した他車両台数と等しい台数となる。

総車両台数情報を受け取った連送回数決定部５では、この総車両台数情報、パケットサイズ（全ての車両に共通）、ならびに情報更新周期（これも全ての車両に共通）を基に、ステップ１０４においてパケットエラーの発生率を最小に抑制できるような連送回数を決定し、連送回数情報を生成して、自車両情報送信部６へ送る。ここで、連送回数の定め方として、情報更新周期をパケットサイズならびに総車両台数で除した値を求め、この値に比例するように連送回数を決定する。この連送回数は、受信側での処理においては用いられないが、後述する送信側での処理において用いられる。

その後、ステップ１０５において、他車両からの受信を終了したか否かを、受信した信号の内容などからチェックする。受信を終了していなければ、ステップ１０１以降の処理を反復して実行する。
これと並行して、自車両ＩＤ決定部７は、ステップ１０６において自車両ＩＤを決定し、自車両ＩＤ情報を生成して、同じく自車両情報送信部６へ送る。

自車両情報送信部６では、連送回数情報と自車両ＩＤ情報とを受け取ると、自車両ＩＤ情報を自車両情報に付加して、ステップ１０７において送信アンテナ８を介して他車両宛てに送信を開始する。
その後、ステップ１０８において、上述の受信側のステップ１０４で決定された連送回数の情報を引用して、自車両からの連送回数とする。この連送回数に基づいて、ステップ１０９において送信を行う。その後、ステップ１１０において、連送回数を含め送信を終了したか否かをチェックする。送信を終了していない場合には、ステップ１０８以降の処理を反復して実行する。
ここで、ステップ１０９において送信未終了の場合に、ステップ１０８の処理を含めて反復実行することとしたのは、連送を実行している間に、通信相手の他車両の台数が変動するなどの理由により、必要な連送回数が変化する可能性を考慮したための措置である。

次に、図５にこの発明の第２の実施例のシステム構成を示す。図５において、一部の構成要件は図１と同様のものであるので、これらについては説明を省略する。
９は他車両送信分通信トラフィック算出部、１０は総通信トラフィック算出部、１１は自車両送信分通信トラフィック算出部である。図３に示した構成要件は、上述の第１の実施例と同様に、図示しない１台の車両に搭載されている。また、この第２の実施例においては、第１の実施例とは異なり、パケットサイズならびに情報更新の周期のいずれか一方もしくは両方が、車両ごとに異なる条件を想定している。

当該車両の近傍に存在する他の車両から、ステップ２０１において他車両情報を載せた電波が送信されてくる。この電波は、受信アンテナ１で受信され、他車両情報受信部２へ送られる。他車両情報受信部２では、ステップ２０２において、受け取った他車両情報から他車両パケットサイズ情報を抽出して、他車両送信分通信トラフィック算出部９へ送る。ここで他車両パケットサイズ情報は、受信した他車両情報を構成するパケットの数を示す情報である。次いでステップ２０３において所定時間が経過したか否かをチェックし、経過していなければステップ２０２のパケットサイズ検出処理を反復して実行する。このステップ２０３における経過時間のチェックは、受信したパケットの総数を所定時間にわたって積算するための処理である。

他車両送信分通信トラフィック算出部９では、受け取った他車両パケットサイズ情報を一旦記憶するとともに、ステップ２０４において一定時間内に受信した他車両情報に関する他車両パケットサイズ情報を積算して、他車両送信分通信トラフィック情報を算出して、これを総通信トラフィック算出部１０へ送る。

これと並行して、自車両情報送信部６では、ステップ２０５において送信アンテナ８を介して自車両情報を周囲の他車両へ宛てて送信するとともに、ステップ２０６において、送信した自車両情報のパケット数を検出し、自車両送信分通信トラフィック情報算出部１１へ送る。次いでステップ２０７において所定時間が経過したか否かをチェックし、経過していなければステップ２０６のパケットサイズ検出処理を反復して実行する。このステップ２０７における経過時間のチェックは、送信したパケットの総数を所定時間にわたって積算するための処理である。

自車両送信分通信トラフィック情報算出部１１では、ステップ２０８において一定時間内に送信したパケット数を集計し、自車両送信分通信トラフィック情報を算出して、これを総通信トラフィック算出部１０へ送る。

次に、総通信トラフィック算出部１０では、図7に示すステップ２０９において、他車両送信分通信トラフィック情報と自車両送信分通信トラフィック情報とを受け取って、両者を合計して総通信トラフィック情報を算出し、連送回数決定部５へ送る。

連送回数決定部５では、受け取った総通信トラフィック情報を基に、ステップ２１０においてパケットエラーの発生率を最小に抑制できるような連送回数を決定し、連送回数情報を生成して、自車両情報送信部６へ送る。自車両情報送信部６では、受け取った連送回数情報に応じて、ステップ２１１において２回目以降の送信を行う。

ステップ２１２ならびにステップ２１３においては、それぞれ自車両からの送信ならびに他車両からの受信を終了したか否かをチェックし、終了していなければ、それぞれステップ２０６ならびにステップ２０２以降の処理を、反復して実行する。

次に、図８にこの発明の第３の実施例のシステム構成を示す。図５において、一部の構成要件は前述の各図と同様のものであるので、これらについては説明を省略する。
図８において、１２はキャリアセンス部である。

上述の第１もしくは第２の実施例の場合と同様に、当該車両の近傍に存在する他の車両から、ステップ３１０において他車両情報を載せた電波が送信されてくる。この電波は、受信アンテナ１で受信され、他車両情報受信部２を介してキャリアセンス部１２へ送られる。キャリアセンス部１２ではステップ３０２において、受信した電波に対して搬送波を一定周期でサンプリングする。

ここで、ステップ３０３において経過時間をチェックして、サンプリングを行ったタイミングで搬送波を検出した回数を一定時間にわたって積算し、この積算回数をトラフィック量に換算する。この換算に際しては、搬送波を検出した回数は搬送波を受信した時間に比例し、この搬送波を受信した時間は通信トラフィックの量に比例するものと考えて差し支えない。そこで、ステップ３０４において上記の搬送波を検出した回数に所定の係数を乗じて、通信トラフィック量を算出する。
こうして算出された他車両通信トラフィック情報を、総通信トラフィック算出部１０へ送る。

これと並行して、自車両情報送信部６では、送信アンテナ８を介して自車両情報を周囲の他車両へ宛てて送信するとともに、送信した自車両情報のパケット数を示す自車両パケットサイズ情報を自車両送信分通信トラフィック情報算出部１１へ送る。これら送信側の処理に関しては上述の第２の実施例と同様であるので、説明に際しては第２の実施例を示す図 を再び引用する。
自車両送信分通信トラフィック情報算出部１１では、一定時間内に受け取ったパケットサイズ情報を集計し、自車両送信分通信トラフィック情報を算出して、これを総通信トラフィック算出部１０へ送る。

総通信トラフィック算出部１０では、他車両送信分通信トラフィック情報と自車両送信分通信トラフィック情報とを受け取って、両者を合計して総通信トラフィック情報を算出し、連送回数決定部５へ送る。

連送回数決定部５では、受け取った総通信トラフィック情報を基に、パケットエラーの発生率を最小に抑制できるような連送回数を決定し、連送回数情報を生成して、自車両情報送信部６へ送る。自車両情報送信部６では、受け取った連送回数情報に応じて、２回目以降の送信を行う。

次に、図７にこの発明の第４の実施例のシステム構成を示す。図５において、一部の構成要件は前述の各図と同様のものであるので、これらについては説明を省略する。
図７において、１３は相対位置算出部、１４は連送回数設定用他車両決定部、１５は自車両ＩＤ決定部、１６は自車両位置検出部である。

上述の各実施例の場合と同様に、当該車両の近傍に存在する他の車両から、ステップ４０１において他車両情報を載せた電波が送信されてくる。この電波は、受信アンテナ１で受信され、他車両情報受信部２へ送られる。

他車両情報受信部２では、ステップ４０２において、受信した情報の中から、送信元の他車両を示す車両ＩＤ情報と他車両位置情報を抽出して、相対位置算出部１３へ送る。ここで、他車両位置情報は、後述する自車両位置情報とともに、通信に参加するすべての車両に関して共通の形式で表され、複数の車両の位置情報を比較することで、当該車両の相対位置を算出できるものでなければならない。このような情報の一例としては、よく知られたＧＰＳ（Global Positioning System）によって得られる位置情報などがある。

相対位置算出部１３では、他車両情報受信部２から受け取った他車両の車両ＩＤ情報ならびに他車両位置情報に加えて、自車両位置検出部１６から得られた自社位置情報を使用して、自車両からみた周囲の各車両相対位置を算出する。その後に相対位置算出部１３は、他車両の相対位置情報を、当該車両の車両ＩＤ情報と関連付けたうえで連送回数設定用他車両決定部１４へ送る。

連送回数設定用他車両決定部１４では、ステップ４０３において、一定時間内に受信した他車両の車両ＩＤ情報、ならびに当該車両の相対位置情報を基に、連送回数を設定するための基準となる他車両を決定する。自車両から送信するための連送回数は、全ての他車両に対して共通の回数となる。
ここで、基準となる他車両としては、自車両との間で問題なく通信を行える所定の範囲内に存在する車両のうち、自車両から最も遠い位置に居る車両を選択する。このようにする理由は、自車両から遠い位置に居る車両ほど、確実な通信のためには多くの連送回数を必要とするものと考えられるためである。

その後、連送回数設定用他車両決定部１４は、上記の基準車両の相対位置情報を、連送回数決定部５へ送る。
連送回数決定部５では、ステップ４０４において、受け取った基準車両の相対位置情報を基に、パケットエラーの発生率を最小に抑制できるような連送回数を決定し、連送回数情報を生成して、自車両情報送信部６へ送る。

これと並行して、自車両情報送信部６では、自車両情報の送信を開始したのちに、受け取った連送回数情報に応じて、２回目以降の送信を行う。この送信手順に関しては、既に説明した各実施例と同様であるので、詳しい説明を省略する。

この発明は、走行中の車両相互間で通信を行うシステムに適用可能であり、車両の走行制御に関する情報を複数の車両間で共有したり、進行方向前方の映像を先行する車両から後続の車両へ伝達したりするような目的への応用が可能である。

この発明の第１実施例のシステム構成を示す説明図である。 第１実施例の受信側の動作を示すフローチャートである。 第１実施例の送信側の動作を示すフローチャートである。 この発明の第２実施例のシステム構成を示す説明図である。 第２実施例の受信側の動作を示すフローチャートである。 第２実施例の送信側の動作を示すフローチャートである。 第２実施例の送信側の動作を示すフローチャートである。 この発明の第３実施例のシステム構成を示す説明図である。 第３実施例の受信側の動作を示すフローチャートである。 この発明の第４実施例のシステム構成を示す説明図である。 第４実施例の受信側の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 受信アンテナ
２ 他車両情報受信部
３ 他車両ＩＤ記憶部
４ 総車両台数推定部
５ 連送回数決定部
６ 自車両情報送信部
７ 自車両ＩＤ決定部
８ 送信アンテナ
９ 他車両送信分通信トラフィック算出部
１０ 総通信トラフィック算出部
１１ 自車両送信分通信トラフィック算出部
１２ キャリアセンス部
１３ 相対位置算出部
１４ 連送回数設定用他車両決定部
１５ 自車両ＩＤ決定部
１６ 自車両位置検出部

Claims (10)

1. 複数の車両が無線通信によってアドホックなネットワークを構成する車両間通信システムであって、
   ネットワークを構成する各車両が、
   ネットワークに参加している車両の台数を推定する総車両台数推定部と、
   総車両台数推定部によって推定された台数に応じて、通信に適した連送回数を決定する連送回数決定部と
   連送回数決定部によって決定された連送回数だけ連送を実行する送信部と
   を備えたことを特徴とする、車両間通信システム。
2. 請求項１に記載の車両間通信システムであって、
   前記総車両台数推定部は、ネットワークを介して受信した信号に含まれる車両ＩＤを集計して、ネットワークに参加している車両の台数を推定するものである
   ことを特徴とする、車両間通信システム。
3. 複数の車両が無線通信によってアドホックなネットワークを構成する車両間通信システムであって、
   ネットワークを構成する各車両が、
   ネットワークを介して送受信されるパケットのトラフィック量を算出する通信トラフィック算出部と
   通信トラフィック算出部によって算出された通信トラフィック量に応じて、通信に適した連送回数を決定する連送回数決定部と
   連送回数決定部によって決定された連送回数だけ連送を実行する送信部と
   を備えたことを特徴とする、車両間通信システム。
4. 複数の車両が無線通信によってアドホックなネットワークを構成する車両間通信システムであって、
   ネットワークを構成する各車両が、
   他車両の送信時間を推定して当該他車両から送信されるパケットのトラフィック量を推定するキャリアセンス部と
   自車両から送信されるパケットの通信トラフィック量を算出する自車両トラフィック算出部と
   キャリアセンス部ならびに自車両通信トラフィック算出部によって算出された総通信トラフィック量に応じて、通信に適した連送回数を決定する連送回数決定部と
   連送回数決定部によって決定された連送回数だけ連送を実行する送信部と
   を備えたことを特徴とする、車両間通信システム。
5. 複数の車両が無線通信によってアドホックなネットワークを構成する車両間通信システムであって、
   ネットワークを構成する各車両が、
   自車両からみた他車両の相対位置を算出する相対位置算出部と、
   算出された相対位置に基づいて、自車両との間で最も通信条件が厳しい車両を基準車両と定める基準車両設定部と
   自車両からみた当該基準車両の相対位置から通信に適した連送回数を決定する連送回数決定部と
   連送回数決定部によって決定された連送回数だけ連送を実行する送信部と
   を備えたことを特徴とする、車両間通信システム。
6. 複数の通信機器がアドホックなネットワークを構成して通信を行う通信方法であって、
   ネットワークを構成する各端末において、
   ネットワークに参加している通信機器の台数を推定し、
   推定された台数に基づいて連送回数を決定し、
   決定された回数だけ連送を行う
   ことを特徴とする、アドホックなネットワークにおける通信方法。
7. 請求項６に記載の通信方法であって、
   ネットワークを介して受信するＩＤを集計して、ネットワークに参加している通信機器の台数を推定することを特徴とする、アドホックなネットワークにおける通信方法。
8. 複数の通信機器がアドホックなネットワークを構成して通信を行う通信方法であって、
   ネットワークを構成する各端末において、
   送信ならびに受信されるパケットのトラフィック量を算出し、
   算出されたされたトラフィック量に基づいて連送回数を決定し、
   決定された回数だけ連送を行う
   ことを特徴とする、アドホックなネットワークにおける通信方法。
9. 複数の通信機器がアドホックなネットワークを構成して通信を行う通信方法であって、
   ネットワークを構成する各端末において、
   キャリアセンスによって自機器以外から送信されるトラフィック量を推定するとともに、
   自機器が送信するトラフィック量を算出し、
   これらのトラフィック量に基づいて連送回数を決定し、
   決定された回数だけ連送を行う
   ことを特徴とする、アドホックなネットワークにおける通信方法。
10. 複数の通信機器がアドホックなネットワークを構成して通信を行う通信方法であって、
    ネットワークを構成する各端末において、
    自機器からみた他機器の相対位置を検出し、
    検出された相対位置に基づき、自機器との間の通信条件が最も厳しい通信機器を基準機器と定め、
    基準機器と自機器との間の相対位置に基づいて連送回数を決定し、
    決定された回数だけ連送を行う
    ことを特徴とする、アドホックなネットワークにおける通信方法。

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