JP2008219409A - 移動通信システム及び移動通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動通信システム及び移動通信制御方法に関し、安定接続、継続通信維持、エラー低減、遅延縮小を図る。
【解決手段】固定無線局と走行車両に搭載した移動無線局との間で無線通信する路車間通信及び移動無線局間で無線通信する車車間通信を行う移動通信システム及び移動通信方法であって、固定無線局及び移動無線局は、データ部とヘッダ部とを含む無線フレームのヘッダ部に、データの最初の送信元を示すデータ送信元情報とデータ識別情報と転送処理情報とを含む制御情報を付加して送受信する送受信手段を有し、単一又は複数の経路により受信した無線フレームのヘッダ部に付加した制御情報のデータ送信元情報とデータ識別情報とを基に中継送出するか否かを判定し、自局宛てではない受信無線フレームは中継伝送するように制御する判定処理手段とを含み、この中継伝送を順次行う処理過程を含むものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、道路を走行する移動車両相互間及び移動車両と固定の無線局との間の通信を行う移動通信システム及び移動通信制御方法に関する。

現在、ＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍ；高度道路交通システム）と称される情報通信技術を用いて、「人」、「道路」、「車両」相互間で、各種情報を利用するシステムの開発が進められている。このＩＴＳが目指すものとして、安全性の向上、輸送効率の向上、快適性の向上、環境の改善、新たな産業の創出といったビジョンが掲げられている。具体的なサービスとしては、ナビゲーションの高度化、自動料金収受システム、安全運転の支援、交通管理の最適化、道路管理の効率化、公共交通の支援、商用車の効率化、歩行者の安全性の支援、緊急車両の運行支援等が考えられている。これらのサービスの一部として、例えば、高速道路のＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）等が実用化されている。

前述のようなサービスを実現する為に最も重要な技術として、車両搭載の無線局により相互間で通信する車車間通信と、道路脇等に設置した固定の無線局と車両搭載の無線局との間の路車間通信とがある。これらの車車間通信及び路車間通信で取り扱う情報としては、交通信号情報、気象情報、道路規制情報、死角画像情報、接近車両情報、停止／低速車両情報、横断歩行者／自転車情報等がある。又路車間通信及び車車間通信に於いては、車両に設けたアンテナを高くすることができない点と、送信電力を高出力とすることができない点とを含み、長距離通信が困難である。又ＩＴＳには、画像を取り扱うサービスを含むもので、従って、画像伝送の為に、例えば、数１００ｋｂｐｓ〜数Ｍｂｐｓの伝送帯域を必要とすることになり、帯域割当てを多数の車両に対して的確に行うことが望ましいことになる。又車車間が直線上の位置関係でなく、交差点等の右折や左折した見通し外の位置関係の場合でも、車車間通信が可能であることが望ましいことになる。

又通信方式としては、既に各種の方式が提案され、且つ実用化されている。例えば、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＣＳＭＡ、ＣＤＭＡ等の多重化通信方式等が知られており、又それぞれの通信方式を組み合わせた通信方式も提案されている。例えば、時分割で割当てられたＴＤＭＡによる時間領域と、競合してアクセスするＣＳＭＡによる時間領域とを、時間軸上に周期的に分割して割当てる通信方式等がある。

又移動通信システムに於いて、各無線基地局は、そのサービスエリア内に存在する移動端末の端末情報を管理し、或る移動端末からの同報パケットを、複数の着信側の移動端末が存在する無線基地局へ、複数の無線基地局間を相互に接続したネットワークを介して順次中継転送する手段が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−８０１３０号公報

道路を走行中の車両に搭載した移動無線局相互の車車間通信と、移動無線局と道路脇等に設置した固定無線局との間の路車間通信とに於いては、次のような課題がある。
（１）．安定接続の維持；車車間通信と路車間通信とに於いては、車載の移動無線局は高速移動している場合が多く、従って、移動速度に関係なく、安定した通信を継続できるようにする必要がある。即ち、通常のセルラーサービスシステムに於ける携帯電話機等に比較して車載の移動無線局は、相互に高速移動し、且つ自移動無線局（自車両）がカバーする通信エリアと、他の移動無線局及び固定無線局の通信エリアとが頻繁に交差することになり、又交通量が多い場合は、他の移動無線局（他車両）の数が非常に多くなる。従って、多数の無線局（他車両の移動無線局及び道路脇の固定無線局）との間で、接続や切断の状態が頻発する。又セルラーサービスシステムに於ける固定無線局としての基地局のアンテナは、電柱上やビル屋上等の地上から高い位置に設置されるが、車車間通信では、車両の高さ程度の低い位置にアンテナが設けられているから、トンネルやビル等の建造物、カーブ等による遮蔽物の影響により、スケルチ断のような通信品質の劣化が生じて、切断及び再接続が頻発する可能性が高くなる。

（２）．継続した通信の維持；車車間及び路車間通信では瞬断や切断が発生し易いことは前述の通りであり、セルラーサービスシステムでは、瞬断や切断が発生しても再接続処理により、サービスを継続することが可能であるが、車車間通信及び路車間通信に於いては、移動無線局が高速移動していることを考えると、対向車（特に建物、トンネル、カーブ等による電波の遮蔽物の向こう側）との間の瞬断や切断により通信ができなくなることは、衝突事故などの危険に繋がる虞れがある。従って、車車間及び路車間通信では、電波遮蔽物等による不感エリアも含めて常に通信を維持させる必要がある。

（３）．エラーに強い通信；前述の通信の瞬断や切断等の無線通信品質の劣化により、無線通信区間によるデータ損失が発生する。一般には、再送プロトコルにより、未到達データを再送処理することが考えられるが、車車間通信及び路車間通信に於いては、再送処理によるデータ遅延が発生し、且つ高速移動を行なっていることから、データ遅延が大きくなると、情報入手が遅れて、衝突回避処理が遅れる事態が発生する可能性が高くなる。従って、確実なデータ通信が必要となる。

（４）．遅延が小さい通信；セルラーサービスシステムに於けるメールやダウンロードサービスに於いては、データ遅延が発生しても、殆ど問題なくデータ受信が可能であるが、車車間通信及び路車間通信に於いては、相互に高速移動している場合、データ遅延により、例えば、衝突回避処理が遅れることがあり、従って、高速且つデータ遅延が少ない通信である必要がある。

車車間通信及び路車間通信に於いて、前述の（１）〜（４）の問題点について、前記特許文献及び他の従来の通信技術を参照しても、これを解決する手段は開示されていない。本発明は、車車間通信及び路車間通信を含む移動通信に於ける前述の問題点を解決することを目的とする。

本発明の移動通信システムは、固定無線局と走行車両に搭載した移動無線局との間で無線通信する路車間通信及び移動無線局間で無線通信する車車間通信を行う移動通信システムであって、固定無線局及び移動無線局は、データ部とヘッダ部とを含み、このヘッダ部に、データの最初の送信元を示すデータ送信元情報とデータ識別情報とを少なくとも含む制御情報を付加した無線フレームを送受信する送受信手段と、単一又は複数の経路により受信したデータの前記データ送信元情報と前記データ識別情報とを基に中継送出するか否かを判定して、送受信手段を制御する判定処理手段とを含む構成を備えている。

又前記固定無線局及び前記移動無線局は、データ部とヘッダ部とを含む無線フレームのヘッダ部に、データの最初の送信元を示すデータ送信元情報と、データの異同を識別する為のデータ識別情報と、転送制御を指示する転送処理情報とを含む制御情報を付加して、送受信手段から送信する構成を備えている。

又前記固定無線局及び前記移動無線局は、送受信手段により複数の経路で受信したデータ部とヘッダ部とを含む無線フレームについて、ヘッダ部に付加されている制御情報の中のデータ送信元情報とデータ識別情報とが同一の場合に同一データと判断して、データ部を多重合成処理する構成を備えている。

又前記固定無線局及び前記移動無線局は、送受信手段により受信した無線フレームのヘッダ部に付加した制御情報の中の転送処理情報を基に、無線フレームを中継転送する構成を備えている。

又本発明の移動通信制御方法は、固定無線局と走行車両に搭載した移動無線局との間で無線通信する路車間通信及び前記移動無線局間で無線通信する車車間通信を行う移動通信制御方法であって、固定無線局及び移動無線局は、ヘッダ部とデータ部とを含む無線フレームのヘッダ部に、データの最初の送信元を示すデータ送信元情報と、データ内容の異同を識別するデータ識別情報と、転送制御を指示する転送処理情報とを少なくとも含む制御情報を付加して送信し、この無線フレームを受信した固定無線局又は移動無線局は、制御情報を基に中継送出するか否かを判定し、中継送出する判定の場合に、無線フレームを形成して送信する過程を含むものである。

又前記固定無線局及び前記移動無線局は、路車間通信又は車車間通信による複数経路で受信した複数の無線フレームのヘッダ部に付加した制御情報の中のデータ送信元情報とデータ識別情報とを比較し、比較一致により無線フレームのデータ部を多重合成する処理過程を含むものである。

又前記固定無線局及び前記移動無線局は、路車間通信又は車車間通信により受信した無線フレームのヘッダ部に付加した制御情報の中の転送処理情報は、中継転送による回数や遅延累積時間を含む遅延情報を含み、該遅延情報と予め設定又は移動無線局の状態に応じて変更する閾値と比較し、この閾値を超える前記遅延情報を有する無線フレームについては中継転送を中止し、又無線フレームのヘッダ部に付加した制御情報の中の転送処理情報は、低遅延転送指示又は到達率指示する情報を含み、この転送制御情報に従った低遅延転送又は到達率となるように、無線フレームの中継転送処理を行い、又無線フレームのヘッダ部に付加した制御情報の中の転送処理情報は、中継処理の優先度情報を含み、この優先度情報に従って優先度の高いデータについての中継転送処理を優先処理する処理過程を含み、又無線フレームのヘッダ部に付加した制御情報の中の転送処理情報は、無線フレームを送信した送信元の位置又は移動速度と加速度とを含む送信元情報を含み、この送信元情報により、無線フレームを送信した移動無線局と、この無線フレームを受信した自移動無線局との相対位置又は相対位置の変化態様を識別し、相対位置が所定値以上は離れている場合又は相対位置が次第に離れる状態の場合に、無線フレームの中継転送処理を中止する処理過程を含むことができる。

車両に搭載した移動無線局は、ヘッダ部とデータ部とを含む無線フレームを受信処理すると共に中継転送する手段を備えており、従って、移動無線局間で順次中継転送することにより、送受信アンテナが低く、且つ送信電力の増大が容易でない場合でも、画像情報や交通情報等の各種の情報を順次広範囲に伝送することが可能となり、且つ通信相手の移動無線局との間に遮蔽物等が存在する状態となっても、他の移動無線局による中継転送により、相互間の安定通信並びにその継続が可能となる。又複数経路により無線フレームを受信して多重合成によりエラーを低減したデータを中継転送することが可能であり、従って、エラー体力を増大することができる。又無線フレームのヘッダ部に制御情報として転送処理情報等を含ませることができるから、無線レイヤ処理により中継転送処理を実行することも可能となり、又低遅延の指定や高優先度の指定等により、低遅延転送も可能となる利点がある。

本発明の移動通信システムは、固定無線局と走行車両に搭載した移動無線局との間で無線通信する路車間通信及び移動無線局間で無線通信する車車間通信を行う移動通信システムであって、固定無線局及び移動無線局は、データ部とヘッダ部とを含み、このヘッダ部に、データの最初の送信元を示すデータ送信元情報とデータ識別情報とを少なくとも含む制御情報を付加した無線フレームを送受信する送受信手段と、単一又は複数の経路により受信したデータの制御情報の中のデータ送信元情報とデータ識別情報とを基に中継送出するか否かを判定して、送受信手段を制御する判定処理手段とを含む構成を備えている。

又本発明の移動通信制御方法は、固定無線局と走行車両に搭載した移動無線局との間で無線通信する路車間通信及び前記移動無線局間で無線通信する車車間通信を行う移動通信制御方法であって、固定無線局及び移動無線局は、ヘッダ部とデータ部とを含む無線フレームのヘッダ部に、データの最初の送信元を示すデータ送信元情報と、データ内容の異同を識別するデータ識別情報と、転送制御を指示する転送処理情報とを少なくとも含む制御情報を付加して送信し、この無線フレームを受信した固定無線局又は移動無線局は、制御情報を基に中継送出するか否かを判定し、中継送出する判定の場合に、無線フレームを形成して送信する過程を含むものである。

図１は、本発明の実施例１の説明図であり、１は道路脇等に設置した固定無線局、２−１，２−２は道路を走行する車両（図示せず）に搭載した移動無線局、１１は無線送受信部、１２は送受信制御部、１３はデータ処理部、１４はアンテナ、２１は無線送受信部、２２は送受信制御部、２３はデータ処理部、２４は車載アンテナを示す。又図示を省略しているが、ＧＰＳ機能、テレビカメラ機能、画像表示機能、レーダ監視機能等を設けた構成とすることができる。又無線送受信部１１，２１と送受信制御部１２，２２とにより、無線フレームの送受信手段を構成し、無線送受信部１１，２１は、データを送受信する為の変復調手段等を含み、送受信制御部１２，２２により制御される。又データ処理部１３，２３は、送受信データの処理や図示を省略した表示部への表示制御等を行う為のプロセッサ等により構成することができ、前述の送受信手段を制御する判定処理手段を含むものである。

又データ処理部１３，２３は、例えば、テレビカメラで撮像した画像データを処理して送信する機能又は受信した画像データを処理して図示を省略した表示部に表示させる制御等を行う機能を含むものである。又アンテナ１４，２４は、単一の構成の場合を図示しているが、複数のアンテナを設けて、送信と受信との専用又はスペースダイバーシティ方式又はＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）方式等を適用することも可能である。又車両にミリ波レーダやレーザ・レーダ等と共に前方を撮像するテレビカメラを設けて、前方障害物監視を行うと共に、障害物検出情報を、他の車両に対して送信する安全走行支援手段を含むことができる。又テレビカメラによる前方撮像画像データを後続車両に送信し、後続車両は、その画像データを受信処理して表示することにより、走行前方を直接的に観察できない状態の場合でも、走行前方の状態を認識可能とする手段を設けることができる。又固定無線局１にもテレビカメラを設けて、例えば、交差点に進入して右折や左折する場合の死角となる部分を撮像して、この画像データを路車間通信により車両側へ送信することもできる。それにより、車載の移動無線局では、画像データを受信して画像表示機能により表示し、車両走行時に、死角となる部分の状況を認識可能とすることができる。

又移動無線局２−１，２−２は、車載アンテナ２４により、移動無線局相互間及び固定無線局１との間で無線通信を可能とするものであり、且つ移動無線局間で順次情報を中継伝送する機能や、複数の中継伝送経路を介して受信したデータを多重合成して、エラー修正を可能とする機能等を含むものであり、従って、１台の移動無線局のサービスエリアが小さくても、他の車両搭載の移動無線局により中継伝送することにより、実質的なサービスエリアの拡大を図ることができる。このサービスエリアの拡大は、固定無線局１についても移動無線局の中継伝送により容易に実現することができる。この移動無線局による中継伝送は、車両の走行方向が同一の場合のみでなく、対向車線を走行する車両や追い越し車線等の並行的に走行する車両間についても、それぞれに搭載した移動無線局間の中継伝送により、各種の情報伝達を行うことができる。

図２は、路車間通信及び車車間通信の概要の説明図であり、（Ａ）は、固定無線局１と複数の車両に搭載した移動無線局２−１，２−２，２−３，・・・との概略の位置関係を示し、３は交通信号機、４はアンテナを示し、固定無線局１を交通信号機３の上部等に設置した場合を示す。又（Ｂ）は、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ）方式に従った固定無線局１と、そのサービスエリア内の移動無線局との間の通信期間Ｔ１と移動無線局相互間の通信期間Ｔ２との関係を示し、（Ｃ）は固定無線局１の点線で示すサービスエリアから離れている移動無線局相互間の通信期間Ｔを示す。又移動無線局２−１，２−２，２−３，・・・は、それぞれ、図１に示すように、無線送受信手段、データ処理手段を含む構成を備えており、且つ、順次車車間通信や路車間通信による中継伝送可能の構成を有するものである。

又図２の（Ｂ）に示す通信期間Ｔ２と、図２の（Ｃ）に示す通信期間Ｔとに於ける通信は、移動無線局間で複数の周波数チャネルを選択使用することを可能としたもので、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式を適用して、衝突しない周波数チャネルの選択を行う場合を示している。この場合、移動無線局がそれぞれ相互に接近していても、周波数チャネル数に従った移動無線局間の無線通信が可能となる。なお、一斉同報通信方式等を適用した場合、個別の周波数チャネル選択制御は行わない通信方式とすることができる。又固定無線局１のアンテナ４によるサービスエリアを点線で示す場合、そのサービスエリア内を走行する車両に搭載した移動無線局２−１，２−２と、固定無線局１との間の通信期間Ｔ１に於いては、各種の多重通信方式を適用することができ、例えば、ＴＤＤスロットとして、（Ｂ）に示すように、Ｔ１＝Ｔ２とし、固定無線局１と移動無線局２−１，２−２との間は、期間Ｔ１に於いて通信し、移動無線局２−１，２−２間は、期間Ｔ２に於いて例えばＣＳＭＡ方式で通信を行うことができる。この場合、固定無線局１は、ＧＰＳ衛星からの時刻情報を利用してシステムクロックを形成し、そのシステムクロックを基に送信タイミング信号を形成して、ＴＤＤスロットタイミングの高精度の切替制御を行うことが可能であり、又送信タイミング情報を移動無線局へも通知し、相互にＴＤＤスロットの切替えを行うことも可能となる。

又図示のように、移動無線局２−１，２−２は、点線範囲内の固定無線局１のサービスエリアに移動し、他の移動無線局２−３，２−４，２−５，・・・は、そのサービスエリア外の場合、それぞれ移動無線局相互間では矢印で示すように無線通信が可能の距離であるとすると、固定無線局１からのデータを、移動無線局２−１，２−２から、サービスエリア外の移動無線局２−３，２−４，・・・に対して順次中継伝送することができる。又固定無線局１を中継局として、複数の移動無線局間の通信を行うことも可能である。又車両走行車線が複数平行している場合には、横方向や斜め方向に位置する車両搭載の移動無線局との間の通信も可能であり、中継伝送経路は複数形成される場合が多くなる。従って、固定無線局１が点在する場合でも、それぞれ必要とする交通情報等を確実に車両搭載の移動無線局へ通知することが可能となる。

図３は、固定無線局と複数の移動無線局とによる中継伝送の説明図であり、それぞれ移動無線局を搭載した自車両と、相手車両と、車両搭載の中継局＃１，＃２，＃４と、固定無線局を交通信号機に設けた中継局＃３とを示す。自車両と相手車両との間で通信する場合に、中継局＃４を介した通信路１（太線）と、中継局＃１，＃２を介した通信路３（２点鎖線）と、中継局＃１，＃４を介した通信路５（１点鎖線）と、中継局＃３（固定無線局）を介した通信路６（実線）が確立可能であり、従って、複数の通信路を形成することにより、通信可能エリアを拡大することができる。このように、複数の通信路を形成可能となり、且つ走行状態に応じて、順次通信経路の確立と、遮断とを行って、通信経路を確保できるから、各種の交通状態に於いても、通信の切断が頻発する事態を回避することができる。

図４は、中継局を利用した通信形態の説明図であり、（Ａ）は、矢印方向に走行する車両に搭載した移動無線局と、交差点横の車両に搭載した移動無線局との間の通信路が、建物により遮断された状態を示し、その場合でも、通信可能の位置を走行する他の単一又は複数の車両にそれぞれ搭載した移動無線局を中継局として通信を維持することができる。更に車両が矢印方向に走行して、（Ｂ）に示すように交差点内に入った場合、交差点横の車両との間は見通し状態となり、直接的な通信路を確保できるから、そのまま通信を維持することができる。更に車両が矢印方向に走行して、（Ｃ）に示す状態となると、建物により直接的な通信路が遮断されるが、他の車両に搭載した移動無線局を介した中継通信路を介して、通信を確保することができる。従って、中継伝送と複数通信路の形成とによって、瞬断防止が可能となり、前述の（１）の安定接続、（２）の継続接続、（３）の低エラー接続の課題を解決することができる。

図５は、データ中継時の遅延短縮の説明図であり、複数の上位レイヤと無線レイヤとの概要を示し、データを中継伝送する場合、それぞれのレイヤ毎の処理を実施することになる。通常の無線通信に於ける電力制御等の無線制御は、無線レイヤ上の制御信号を用いて実施し、ＩＰ／ＵＤＰといった上位レイヤの処理はあくまで上位レイヤに閉じて実施されている。これはプロトコルのアーキテクチャとして非常に設計し易い反面、ユーザデータを終端するまでに多数のレイヤのプロトコル（及びそれを処理するハードウェア、ソフトウェア、機器）を経由する必要があり、従って、実線矢印の経路に沿った処理時間により、処理遅延が大きくなる。特に、中継通信を行う場合の中継車両／道路の無線局に於いて処理すべきプロトコルが増えることは、中継転送する毎に、処理遅延が累積してデータ遅延が増加する。

そこで、本来上位プロトコルに位置する制御信号やヘッダ部の内容のうち、中継車両／道路等の途中で処理が必要になる部分を、無線レイヤ上の制御信号を拡張して含める。即ち、上側に示す従来例に対して下側に示すように、点線の上位レイヤの処理を省略して、下位レイヤの無線レイヤ処理で済むようにする。それにより、上位プロトコルまで複数のレイヤを処理することなく、無線レイヤという下位レイヤで処理を終端することができる。これにより非効率なプロトコル処理による処理遅延の増加をなくし、データ遅延の少ない高速通信の実現が可能となる。即ち、前述の（４）の伝送遅延の問題点を回避することができる。この場合、後述のように、ヘッダ部とデータ部とを含む無線フレームのヘッダ部に、転送処理に必要とする制御情報を付加するものである。

図６〜図９は、交差点近傍の中継伝送の説明図であり、図６に示すように、交差点前の自車両の通信可能エリア内に他の車両が存在するが、相手車両が交差点付近の建物により通信可能エリア外となっている場合、図７に示すように、交差点内の中継車両を中継局として、自車両から相手車両に対して通信することが可能となる。又図８に示すように、中継１〜３として示す中継車両が存在し、それぞれの通信可能エリアをａ１〜ａ３とすると、図９に示すように、自車両から相手車両に対する通信経路は、中継１を介した経路と、中継１，３を介した経路とにより、車車間通信を行うことができる。従って、移動無線局を搭載した中継車両を利用した中継通信を実施することが可能となり、瞬断や切断と再接続とが頻発することなく、安定した車車間通信及び路車間通信を維持することができる。又交差点等に於ける遮蔽物が存在して、直接的な通信経路を維持できない場合でも、中継通信により車車間通信及び路車間通信が継続して可能となる。又順次中継通信を行うことにより、直接通信が困難なエリアが存在しても、車車間通信及び路車間通信が可能となる。又複数の中継通信経路による受信データを多重合成等の手段により、エラーを修正して受信処理することが可能となり、通信の信頼性を向上することができる。又無線レイヤ上の制御情報を、図５について説明したように、上位プロトコルではなく、無線レイヤ上に搭載することにより、中継処理時間を短縮し、データ伝送の遅延時間を短縮することができる。

図１０は、無線レイヤに於ける制御情報の説明図であり、図５に示す制御信号を詳細に示すもので、ヘッダ部とデータ部Ｄａｔａとにより無線フレームを形成し、ヘッダ部には宛先情報、送信元情報、電力制御情報等の通常の無線制御情報と共に、転送処理に用いる制御情報を付加する。新たに付加する制御情報は、この無線フレームの最初の送信元を示すデータ送信元情報としての送信元Ａｄｄ（送信元アドレス）、データの異同を識別する為のデータ識別情報としてのデータ識別子、転送処理情報としての送信元情報と遅延情報と転送制御情報とＱｏＳ情報とを含む場合を示す。データ識別子は、伝送するデータＤａｔａをユニークに識別する識別子であり、送信元情報は、送信元の速度／加速度や送信元位置等を含むものである。又遅延情報は、転送回数、累積遅延時間、送信時刻等の情報を含むものである。又転送制御情報は、低遅延で転送、到達率の向上等のデータ転送品質等の情報を含むものである。又ＱｏＳ情報は、優先度を示す情報である。

前述のパラメータについて、更に詳細に説明すると、送信元Ａｄｄは、データの送信元のアドレス（車両や固定無線局を識別する為の識別子であり、車ナンバー、ＭＡＣアドレス、ＩＰアドレス等とすることができる）であり、最初のデータ送信元を示し、中継送信した中継局のアドレスではなく、従って、中継送信処理に於いて変更しないものである。このデータを受信して、送信元アドレスが、自車両を示すものでない場合、その無線フレームのデータ部の受信処理を行うと共に、そのデータ部を複製又は同一データ部を形成して、中継伝送する。又送信元アドレスが自車両を示す場合は、中継経路を介して巡回受信したデータと判定して破棄する。又複数の受信データを多重合成する場合は、送信元アドレスとデータ識別子とについてそれぞれ一致するか否かを判定し、一致した場合は、同一データと判定して多重合成する。又何れか一方でも一致しないデータについては、異なるデータであるから、多重合成を行わない。

又データ識別子については、複数の通信経路を介して受信したデータが同一のものであるか否かを判定する場合に利用することができるもので、送信元アドレスと同様に、送信元に於いて付加した内容を、中継伝送時には変更しないものであり、送信元に於いて一意に割当てることができる値を使用する。例えば、ＭＤ５演算結果、３ＧＰＰのＩｎｔｅｇｉｒｉｔｙ演算結果、長周期のカウンタのカウント値を利用することができる。

又送信元情報は、送信元の送信時の状況を通知する為のもので、送信元アドレスと同様に、中継局に於いては変更しない。又その内容は、例えば、送信時の速度、加速度、位置情報等を用いるもので、それらの何れか一つ又は複数の情報を選択することができる。中継伝送に於いて、受信したデータの遅延が予め設定した閾値又は各種の状態に応じて変更する閾値を超えている場合は、そのデータは所望の時間以上経過し、有効期間を過ぎたものと判断して破棄する。その際に、閾値を予め設定した固定値ではなく、送信元情報や自車両の状況に応じて変更することができるもので、各種の状況に対応可能とすることができる。例えば、送信元情報（送信元の位置）と自車両の位置から相対距離を算出して、距離が近い場合には閾値を小さくし、反対に、距離が遠い場合には閾値を大きくすることができる。又送信元情報の相手の速度／加速度と自車両の速度／加速度から相対速度を算出して、接近中の場合は閾値を小さくし、反対に遠ざかっている場合は閾値を大きくすることができる。又中継車両（移動無線局）／道路（固定無線局）からリレー送信する相手先を、全員(ブロードキャスト)ではなく、送信元情報や自車両の状況に応じて選択する(マルチキャスト)方法とすることができる。例えば、送信元情報と自車両の状況から、送信元の進行方向に対する相対位置を算出して、中継車両（移動無線局）／道路（固定無線局）から見て、送信元車両の進行方向に沿った方向にいる車両（移動無線局）／道路（固定無線局）に対してはリレー送信（中継送信）し、進行方向から離れている方向にいる車両（移動無線局）／道路（固定無線局）に対してはリレー送信（中継送信）しない制御を行うことができる。

又遅延情報は、リレー送信（中継送信）によるデータ遅延の状態を通知するものであり、リレー送信（中継送信）時に中継車両（移動無線局）／道路（固定無線局）に於いて必要に応じて更新される。パラメータ内容の例としては、リレー送信（中継送信）により転送された累積回数、リレー送信（中継送信）により転送された累積のデータ遅延時間、初めの送信元車両（移動無線局）／道路（固定無線局）に於ける送信時刻、リレー送信（中継送信）により転送された累積の通信距離等の何れか一つ又は複数を採用することができる。何れも、初めの送信元車両（移動無線局）／道路（固定無線局）から送信されたデータが到達するまでにかかった時間や距離、即ち、送信元からの遅延の時間を知る為のパラメータとなる。又累積回数の場合には、中継車両（移動無線局）／道路（固定無線局）に於いて送信する度にカウントアップする。これにより、データ受信時に、何回リレー送信されたかを知ることができる。

又遅延情報として、累積データ遅延時間を用いる場合は、中継車両（移動無線局）／道路（固定無線局）に於いてリレー送信する度に、要した処理時間を遅延時間として加算（累積）する。これにより、データ受信時に、どれだけのデータ遅延が発生したかを知ることができる。又送信時刻を用いる場合は、初めの送信元車両（移動無線局）／道路（固定無線局）に於ける送信時の時刻を指定する。データ受信時に、受信時刻から送信時刻を差し引くことにより、通信時間（遅延時間）を知ることができる。又累積距離を用いる場合は、一つ前にデータを送信した車両（移動無線局）／道路（固定無線局）の送信時の位置情報を通知し、データ受信時には、通知された一つ前にデータを送信した車両（移動無線局）／道路（固定無線局）の位置情報と自車両/道路の位置情報から二者間の距離を算出し、データをリレー送信する度に、算出した距離を通信距離として加算(累積)する。これにより、データ受信時に、通信距離を知ることができる。

前述の遅延情報を利用して、中継車両（移動無線局）／道路（固定無線局）に於いて、受信したデータが、各中継車両（移動無線局）／道路（固定無線局）に於いて設定した閾値を超えている場合、該当データは有効期間を過ぎていると判断して廃棄し、周囲の車両（移動無線局）／道路（固定無線局）へのリレー送信は実施しない。これは、有効期間を過ぎた古いデータは無効と考えられること、及びリレー送信の繰り返しにより、データが複製されて増殖したり、車両（移動無線局）／道路（固定無線局）間を巡ったまま残留してしまうのを防止する為である。又終端車両（移動無線局）／道路（固定無線局）に於いて、受信したデータの遅延情報が終端車両（移動無線局）／道路（固定無線局）の定める閾値を超えている場合には、該当データは有効期間を過ぎていると判断して廃棄し、受信処理を実施しない。この場合も、有効期間を過ぎた古いデータは無効と考えられる為である。

又転送制御情報は、データの重要度（ＱｏＳ情報等）が同じでも、データ内容によっては、無線区間等で多少ロスしても構わないので早くリレー送信してより多数の車両（移動無線局）／道路（固定無線局）に伝えることを優先すべきものや、データの緊急度が高くリレー送信による遅延がなるべく生じないよう即リレー送信すべきものや、途中でロスしないように確実にリレー送信先の車両（移動無線局）／道路（固定無線局）に伝えるべきものというようにリレー送信時の扱いが異なる場合がある。そこで、転送制御情報は、リレー送信時の扱いを指定する。この転送制御情報は、初めの送信元車両（移動無線局）／道路（固定無線局）で指定され、リレー送信時の中継車両（移動無線局）／道路（固定無線局）では変更しない。

伝送制御情報のパラメータ内容の例としては、遅延を重視（周囲の車両（移動無線局）／道路（固定無線局）に対してより早くリレー送信する)か、到達率を重視(より確実にデータを到達させる）等がある。遅延を重視の場合は、リレー送信により複製された同一データであっても、受信したデータをそのまま即周囲の車両（移動無線局）／道路（固定無線局）にリレー送信する。多重合成などを実施せずに即転送する為、低遅延で転送が可能となる。又到達率を重視の場合は、受信したデータがリレー送信により複製された同一データならば、データの多重合成を行った後に、周囲の車両（移動無線局）／道路（固定無線局）にリレー送信する。これにより、中継車両（移動無線局）／道路（固定無線局）の無線区間上で発生したエラーを多重合成で復元しながらリレー送信する分、データの到達率向上が可能となる。又到達率を重視の場合は、中継車両（移動無線局）／道路（固定無線局）でデータを多重合成して１信号にまとめてからリレー送信する。

又ＱｏＳ情報は、送信データの内容に応じて指定する。終端車両（移動無線局）／道路（固定無線局）で受信データを処理する場合、及び中継車両（移動無線局）／道路（固定無線局）でリレー送信する場合の処理の優先度を決定する為に使用する。このＱｏＳ情報は、初めの送信元車両（移動無線局）／道路（固定無線局）で指定され、リレー送信時の中継車両（移動無線局）／道路（固定無線局）では変更しない。このＱｏＳ情報のパラメータとしては、データの優先度（高優先・中優先・低優先）を利用することができる。例えば、同一の送信元車両（移動無線局）／道路（固定無線局）から複数のデータが送信された場合、中継車両（移動無線局）／道路（固定無線局）を経由したりすることでデータの到着する順番が、送信時の順番と異なる場合がある。その場合、到着順そのままではなく、ＱｏＳ情報による高い優先度が指定されたデータから優先して送信処理を実施する。又複数の中継車両（移動無線局）／道路（固定無線局）から一斉にデータを受信するケースが考えられる。その場合、到着順そのままではなく、ＱｏＳ情報による高い優先度が指定されたデータから優先して処理を実施する。

優先度の割り当て方法としては、例えば、信号情報・死角画像情報・接近車両情報のような重要度及び緊急度が高いデータは優先度高、停止／低速車両情報・横断歩行者／自転車情報のような緊急度がそれほど高くないデータは優先度中、道路規制情報のような緊急度の低いデータは優先度低といった割り当てを行うことができる。この優先度の割り当て方法の例として、信号内容の重要度／緊急度だけでなく、送信元車両（移動無線局）／道路（固定無線局）の状況を考慮して割り当てることも可能である。例えば、信号情報・死角画像情報・接近車両情報は重要度及び緊急度共に高いデータと考えられるが、自分の位置情報より信号機・交差点・カーブからの距離が離れていたり、レーダ情報によって周辺車両との距離が離れていたり、自車両の速度／加速度情報が、低速度で運転（徐行）していることを示す場合には優先度を下げることができる。逆に、停止／低速車両情報・横断歩行者／自転車情報のような緊急性がそれほど高くない情報でも、自分の位置情報より信号機・交差点・カーブのすぐ近くであったり、レーダ情報によってすぐ近くに周辺車両が存在する場合や、自車両の速度／加速度情報よりスピードを出していたりする場合には優先度を上げる。

図１１は、中継送信処理の説明図であり、受信側と送信側との間で処理する内容として、上側は従来例、下側は本発明の実施例によるもので、従来例は、復調（Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、分離（Ｄｅｍｕｘ）、復号（Ｄｅｃｉｄｅ／Ｄｅｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）、上位プロトコル終端（ヘッダ処理など）、中継処理（複製、中継制御Ｐａｒａｍｅｔｅｒ処理）、上位プロトコル生成（ヘッダ付与など）、符号化（Ｅｎｃｏｄｅ／Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）、多重（Ｍｕｘ）、変調（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の処理を行うものであるが、本発明では、図５について説明したように、上位プロトコルの処理を省略可能とし、復調、分離、中継処理、多重、変調の処理を行うことにより、処理遅延を短縮する。

図１２は、合成処理の説明図であり、上側は従来例、下側は本発明の実施例による場合を示し、従来例の場合は、図１１に示す従来例と同様に、復調、分離、復号、上位プロトコル処理を行って多重合成するものであるが、本発明の実施例の場合、復調、分離を行ってＣＨ間の合成処理（中継制御Ｐａｒａｍｅｔｅｒ処理）として示すように多重合成し、復号、上位プロトコル処理を行う。この場合、図１０に示す無線フレーム内の制御パラメータとデータとを分離し、制御パラメータに従ってデータを多重合成する。

図１３は、中継伝送によるループ発生認定処理の説明図であり、車両Ａを送信元とし、車両Ｂに対して中継伝送する場合、前述のように、車両Ａのアドレスを送信元Ａｄｄ（アドレス）とすると、中継車両に於いては送信Ａｄｄを変更しないで中継伝送するから、太線矢印で示す中継経路により送信元の車両Ａに戻ったデータは、それに付加されている送信元Ａｄｄは、自車両を送信元としたものであるから、ループ中継経路により戻ったものであることが容易に判定可能であり、そのデータを破棄する。従って、中継伝送に於ける無限ループの発生を防止することができる。

図１４は、同一データの判定処理の説明図であり、車両Ａ，Ｂ間の通信経路が、太線矢印、一点鎖線矢印、点線矢印、二点鎖線矢印の場合、中継車両は、送信Ａｄｄ及びデータ識別子を変更することなく中継伝送するものであり、車両Ａを送信元とし、送信Ａｄｄ：車両Ａとし、データ識別子：１２３４及びデータ識別子：５６７８の２種類のデータを送信した場合、車両Ｂに於いて、受信した複数経路のデータの送信元とデータ識別子とを照合し、送信元とデータ識別子とが同一のデータを多重合成し、送信元とデータ識別子との何れか一方でも異なる場合は、別データと判定して、多重合成は行わない。この多重合成により、データの誤り率の低減を図ることができる。

図１５は、受信データの多重合成と閾値との説明図であり、複数経路で受信したデータを多重合成する場合、転送回数と、送信元に対する受信側の移動状態に従って変更する閾値との有効／無効判定を行うものであり、送信元から直接的に受信元へ伝送されて、転送回数０の場合、１回中継されて伝送回数１の場合、２回中継されて転送回数２の場合、送信元の車両に受信元となる車両が接近中であると、閾値を例えば１とし、この閾値と転送回数とを比較し、閾値以下の転送回数０，１の受信データを多重合成し、転送回数２以上の受信データは破棄する。又送信元の車両に対して離れていく方向に走行する車両の場合は、閾値を例えば２、又はそれ以上に変更し、転送回数１，２の受信データについては多重合成し、閾値を超えた転送回数の受信データは破棄する。それにより、転送回数が多くなって、誤り率が高くなっていると想定される受信データを破棄し、受信データの信頼性を向上する。

図１６は、中継伝送の可否判定の説明図であり、送信元情報や自車両の状況に応じたマルチキャストを行う場合、送信元情報と自車両の状況とから、送信元車両の進行方向に対する自車両の相対位置を求めて、送信元車両の進行方向の車両／道路に対する中継伝送を行い、送信元車両から離れていく方向の車両／道路には中継伝送しない。それにより、無駄な中継伝送を低減することができる。

図１７は、遅延情報の説明図であり、（Ａ）は転送回数と遅延情報、（Ｂ）は通信距離と遅延情報の例を示し、（Ａ）は、（データＡ）については転送回数、（データＢ）については累積遅延時間を用いる場合を示す。即ち、点線矢印で示す経路の（データＡ）は、転送回数が２回、実線矢印で示す経路の（データＢ）は、中継伝送処理に５０ｍｓの時間を要したことにより、転送回数が１回で、累積遅延時間＝５０ｍｓとなる。そして、前述の閾値と比較して、閾値を超えたデータは廃棄し、閾値以下の転送回数又は累積遅延時間のデータは、中継転送処理又は多重合成処理する。

図１８は、転送回数による処理の説明図であり、例えば、データを受信する場合の閾値を１とすると、転送回数が１回までの受信データについては多重合成し、転送回数が２回以上の受信データは、遅延時間も大きくなり、有効期間を過ぎた古いデータと判断して破棄する。又転送処理に於いても、例えば、閾値を１とすると、転送回数１の受信データは中継伝送し、転送回数２の受信データは、中継伝送処理は中止する。それにより、無駄となるデータの中継伝送処理を行わないように制御することができる。

図１９は、転送制御情報に従った転送処理の説明図であり、転送制御情報としては、例えば、図１０に示すように、低遅延で転送又は到達率向上とする場合がある。又図１９の（Ａ）は、（データＡ）の転送制御情報が低遅延で転送することを示す場合であり、中継車両の移動無線局は、即リレー送信として示すように、転送回数や累積遅延時間等の判定を行うことなく、中継伝送処理を行う。それにより、送信元の車両から受信元の車両に対して低遅延で中継伝送される。又図１９の（Ｂ）は、（データＢ）の転送制御情報が到達率を向上する転送であることを示す場合であり、中継車両に於いては、それぞれ送信元からの複数経路の受信データを多重合成して中継伝送する。それにより、複数の同一のデータを多重合成して一つのデータとして中継伝送し、且つ多重合成により誤り率を低減したデータとして、中継伝送するから、到達率を向上することができる。

図２０は、ＱｏＳ情報による優先処理の説明図であり、（Ａ）は車両Ａ，Ｂ，Ｃからの高優先のデータＡ、低優先のデータＢ、中優先のデータＣについて、それぞれのＱｏＳ情報を基に、受信順番に関係なく、処理する順番をＱｏＳ情報が低優先のデータより高優先のデータを優先する場合を示す。又（Ｂ）は、中継処理についてもＱｏＳ情報を基に処理順番を決定するもので、中継車両に於いては、データＡ，Ｂ，Ｃの受信順番に関係なく、高優先のデータを優先して中継処理する場合を示す。

図２１は、ＱｏＳ情報の割当ての説明図であり、（Ａ）は、車両走行状態に応じてＱｏＳ情報を割当てる場合を示し、レーダ情報等により距離が近い車両に対するデータの優先度を高くする。又は自車両の速度／加速度情報によってスピードを上げている場合のデータの優先度を高くする。このような場合と反対に、自車両からの距離が遠い車両に対するデータの優先度を低くし、又スピードを低下している場合のデータの優先度を低くすることができる。又（Ｂ）は、情報種類に対応してＱｏＳ情報を割当てる場合を示し、例えば、道路規制情報は低優先、停止車両情報は中優先、死角画像情報は高優先、接近車両情報は高優先とすることができる。

本発明の実施例１の説明図である。 路車間通信及び車車間通信の概要の説明図である。 中継伝送の説明図である。 中継局を利用した通信形態の説明図である。 データ中継時の遅延短縮の説明図である。 交差点近傍の中継伝送の説明図である。 交差点近傍の中継伝送の説明図である。 交差点近傍の中継伝送の説明図である。 交差点近傍の中継伝送の説明図である。 無線レイヤに於ける制御情報の説明図である。 中継送信処理の説明図である。 合成処理の説明図である。 中継伝送に於けるループ発生認定処理の説明図である。 同一データ判定処理の説明図である。 受信データの多重合成と閾値との説明図である。 中継伝送の可否判定の説明図である。 遅延情報の説明図である。 転送回数による処理の説明図である。 転送制御情報に従った転送処理の説明図である。 ＱｏＳ情報による優先処理の説明図である。 ＱｏＳ情報割当ての説明図である。

符号の説明

１ 固定無線局
２−１，２−２ 移動無線局
１１，２１ 無線送受信部
１２，２２ 送受信制御部
１３，２３ データ処理部
１４ アンテナ
２４ 車載アンテナ

Claims (10)

1. 固定無線局と走行車両に搭載した移動無線局との間で無線通信する路車間通信及び前記移動無線局間で無線通信する車車間通信を行う移動通信システムに於いて、
   前記固定無線局及び前記移動無線局は、データ部とヘッダ部とを含み、該ヘッダ部に、データの最初の送信元を示すデータ送信元情報とデータ識別情報とを少なくとも含む制御情報を付加した無線フレームを送受信する送受信手段と、
   単一又は複数の経路により受信したデータの前記データ送信元情報と前記データ識別情報とを基に中継送出するか否かを判定して、前記送受信手段を制御する判定処理手段と
   を備えたことを特徴とする移動通信システム。
2. 前記固定無線局及び前記移動無線局は、データ部とヘッダ部とを含む無線フレームの前記ヘッダ部に、データの最初の送信元を示す前記データ送信元情報と、データの異同を識別する為の前記データ識別情報と、転送制御を指示する転送処理情報とを含み制御情報を付加して、前記送受信手段から送信する構成を備えたことを特徴とする請求項１記載の移動通信システム。
3. 前記固定無線局及び前記移動無線局は、前記送受信手段により複数の経路で受信したデータ部とヘッダ部とを含む無線フレームについて、前記ヘッダ部に付加されている前記制御情報の中の前記データ送信元情報と前記データ識別情報とが同一の前記データ部を多重合成処理する構成を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の移動通信システム。
4. 前記固定無線局及び前記移動無線局は、前記送受信手段により受信した前記無線フレームのヘッダ部に付加した前記制御情報の中の前記転送処理情報を基に、該無線フレームを中継転送する構成を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の移動通信システム。
5. 固定無線局と走行車両に搭載した移動無線局との間で無線通信する路車間通信及び前記移動無線局間で無線通信する車車間通信を行う移動通信制御方法に於いて、
   前記固定無線局及び前記移動無線局は、ヘッダ部とデータ部とを含む無線フレームの前記ヘッダ部に、データの最初の送信元を示すデータ送信元情報と、データ内容の異同を識別するデータ識別情報と、転送制御を指示する転送処理情報とを少なくとも含む制御情報を付加して送信し、該無線フレームを受信した前記固定無線局又は前記移動無線局は、前記制御情報を基に中継送出するか否かを判定し、中継送出する判定の場合に、該無線フレームを形成して送信する過程を含む
   ことを特徴とする移動通信制御方法。
6. 前記固定無線局及び前記移動無線局は、前記路車間通信又は前記車車間通信による複数経路で受信した複数の前記無線フレームの前記ヘッダ部に付加した制御情報の中のデータ送信元情報とデータ識別情報とを比較し、比較一致により前記無線フレームの前記データ部を多重合成する処理過程を含むことを特徴とする請求項５記載の移動通信制御方法。
7. 前記固定無線局及び前記移動無線局は、前記路車間通信又は前記車車間通信により受信した無線フレームの前記ヘッダ部に付加した制御情報の中の転送処理情報は、中継転送による回数や遅延累積時間を含む遅延情報を含み、該遅延情報と予め設定又は移動無線局の状態に応じて変更する閾値と比較し、該閾値を超える前記遅延情報を有する前記無線フレームについては中継転送を中止する処理過程を含むことを特徴とする請求項５又は６記載の移動通信制御方法。
8. 前記固定無線局及び前記移動無線局は、前記路車間通信又は前記車車間通信により受信した無線フレームの前記ヘッダ部に付加した制御情報の中の転送処理情報は、低遅延転送指示又は到達率指示する情報を含み、該転送制御情報に従った低遅延転送又は到達率となるように前記無線フレームの中継転送処理を行う処理過程を含むことを特徴とする請求項５又は６記載の移動通信制御方法。
9. 前記固定無線局及び前記移動無線局は、前記路車間通信又は前記車車間通信により受信した無線フレームの前記ヘッダ部に付加した制御情報の中の転送処理情報は、中継処理の優先度情報を含み、該優先度情報に従って優先度の高いデータについての中継転送処理を優先処理する処理過程を含むことを特徴とする請求項５又は６記載の移動通信制御方法。
10. 前記固定無線局及び前記移動無線局は、前記路車間通信又は前記車車間通信により受信した無線フレームの前記ヘッダ部に付加した制御情報の中の転送処理情報は、該無線フレームを送信した送信元の位置又は移動速度と加速度とを含む送信元情報を含み、該送信元情報により前記無線フレームを送信した前記移動無線局と該無線フレームを受信した自移動無線局との相対位置又は相対位置の変化態様を識別し、前記相対位置が所定値以上は離れている場合又は前記相対位置が次第に離れる状態の場合に、前記無線フレームの中継転送処理を中止する処理過程を含むことを特徴とする請求項５又は６記載の移動通信制御方法。

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