JP2009188883A - 車両用通信装置、通信システム、通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基地局の無線リソース状況に応じて、通信する基地局や通信態様を最適化する車両用通信装置、通信システム及び通信制御方法を提供すること。
【解決手段】中継局１６を介してセンタ１３と通信する車両用通信装置１００において、中継局１６ごと又は中継局１６がカバーする通信エリアごと、の通信負荷状況情報を受信する受信手段３５と、通信負荷状況情報に基づき、センタとの通信を制御する制御部２５と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、中継局を介してセンタと通信する車両用通信装置等に関し、特に、通信エリアや通信態様を制御する車両用通信装置、通信システム及び通信制御方法に関する。

車両に通信装置を搭載し移動中に通信網に接続して、交通情報や地図情報等の走行に有用な情報を受信したり、いわゆるプローブカーのように車両の位置情報や車速を、通信網を介して送信する技術が知られている。

しかしながら、通信網は所定エリアをカバーする基地局が複数点在して通信網全体をカバーするように形成されているため、車両などの移動体が無作為に通信を試みると特定の基地局にアクセスが集中し、通信速度やエラー率等の通信品質が低下したり通信自体が困難となることがある。これは、移動体通信では常に最善の努力をするよう設定されており無線混雑時でもその時点で可能な限り無線リソースを使用して通信を行うため、混雑している状況でも移動体の無線リソースが非常に少ない状態での通信となり、停滞域かつＳ／Ｎ比が小さくなるためである。この不具合を回避するため、各基地局で想定される最大の無線リソースを確保することも考えられるが、瞬間的な最大在圏者を賄う設備を整えることは不経済といえる。

アクセスの集中を回避するため、車速に応じてデータの送信を制御する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）特許文献１には、平均車速が低下して所定の閾値以下となった時、又は、平均車速が増加して所定の閾値以上となった時のみ車両からデータを送信する通信方法が記載されている。特許文献１では渋滞開始時と渋滞解消時にのみデータを送信するので、渋滞時に特定の基地局にアクセスが集中することを回避できる。また、サーバから地図情報を受信するナビゲーション装置において、通信するデータ量を均等にすることで効率的に通信するナビゲーション装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２によれば、ナビゲーション装置が現在値と目的地をサーバに送信し、サーバは道路地図を分割した矩形のメッシュに検索した移動経路を当てはめメッシュ毎の地図情報を均等なデータ量に分割して送信するので、ナビゲーション装置は１回に受信するデータ量を一定にすることができる。
特開２００５−１６５３８８号公報 特開２００４−３４７６８５号公報

しかしながら、特許文献１記載の通信方法では、基地局毎の実際のアクセス量を考慮していないので、渋滞とは関連なく基地局にアクセスが集中している場合に、車両から通信要求が生じることになるため通信品質が低下するおそれがある。また、渋滞が解消し、仮に無線リソースに余裕が生じても、移動体通信では固定回線の通信技術を元にして通信における混雑状況は急激には変化しないという前提に基づき、パケットサイズ又はウィンドウを徐々に増大するので、最大効率まで到達するのに時間がかかってしまう。このため、特許文献１のように、渋滞が解消した後に通信しても通信効率が悪い状態での通信となってしまう。

また、特許文献２記載のナビゲーション装置のように通信毎のデータ量を一定にしても、基地局にアクセスが集中していれば通信品質の低下は避けられない。

本発明は、上記課題に鑑み、基地局の無線リソース状況に応じて、通信する基地局や通信態様を最適化する車両用通信装置、通信システム及び通信制御方法を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明は、中継局を介してセンタと通信する車両用通信装置において、中継局ごと又は中継局がカバーする通信エリアごと、の通信負荷状況情報を受信する受信手段と、通信負荷状況情報に基づき、センタとの通信を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、通信負荷に応じて例えば通信負荷の小さい中継局又は通信エリアで通信することができるので、再送や通信不通となる機会を低減し、ＣＰＵリソースや無線リソースを効率的に作動させることができる。また、特定の中継局における通信負荷の集中を回避できる。

また、本発明の一形態において、通信負荷状況情報に基づき、中継局と通信するか否か、又は、通信エリアで通信するか否かを決定する通信位置決定手段を、有することを特徴とする。

また、本発明の一形態において、通信負荷状況情報に基づき、通信態様を決定する通信態様決定手段、を有することを特徴とする。

本発明によれば、例えば通信効率に影響する通信パラメータ等を可変にでき、通信負荷に応じて効率的な通信が可能となる。

また、本発明の一形態において、通信態様決定手段は、通信負荷状況情報に基づき、中継局と通信する際又は通信エリアで通信する際に、パケットサイズやウィンドウサイズ等の送信単位ごとのデータ量を変更する、ことを特徴とする。

本発明によれば、パケットサイズやウィンドウサイズを変更できるので、通信負荷が大きい場合には再送時のコストを抑制でき、通信負荷が小さい場合には高速に通信することができる。

また、本発明の一形態において、現在地から所定地までの経路を検索する経路検索手段と、経路が通過する通信エリアの通信負荷状況情報に基づき、所定サイズの通信データの予想通信時間を、中継局毎若しくは通信エリア毎に算出する通信時間予想手段と、を有し、通信位置決定手段は、予想通信時間が最小の中継局又は前記通信エリアと通信するよう決定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、最も短い時間で通信が完了する中継局又は通信エリアでセンタと通信することができる。

また、本発明の一形態において、通信負荷状況情報に基づき、現在地から所定地までの経路であって、通信負荷が所定以下の中継局と接続可能な経路、又は、通信負荷が所定以下の中継局がカバーする通信エリアを通過する経路、を検索する経路検索手段、を有することを特徴とする。

本発明によれば、通信負荷が小さい中継局と通信可能な経路又は通信負荷が小さい通信エリアを通過する経路を設定することができる。

また、本発明の一形態において、現在地から所定地までの経路候補を検索する経路検索手段と、経路候補が通過する通信エリアの通信負荷状況情報に基づき、経路候補毎に、所定サイズの通信データの予想通信時間を算出する通信時間予想手段と、経路候補毎に予想通信時間を表示する表示手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、通信負荷が小さい経路、すなわち走行中に良好に通信が可能な経路を運転者に提供でき、また、乗員の経路選択の自由度を高めることができる。

基地局の無線リソース状況に応じて、通信する基地局や通信態様を最適化する車両用通信装置、通信システム及び通信制御方法を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

図１は、本実施例の通信方法の概略を説明する図である。車両１１は出発地点から目的地まで走行するため図示するような経路を検索している。なお、実際の通信エリアは矩形であることは少ないが、図1では説明のため通信エリアをメッシュ状に区切った。車載された車両用通信装置１００は、経路情報を通信網管理装置１３に送信し、通信網管理装置１３から通信エリア毎の無線リソース状況を受信する。図では無線リソース状況を、「空き状態」、「通常状態」、「混雑状態」の３段階に分類した。そして、車両用通信装置１００は車両１１が通過する通信エリアの無線リソース状況を参照し、通信エリアを選択したり通信態様を決定する。

なお、通信態様とは、パケットサイズやウィンドウサイズ、ヘッダのデータサイズ、エラー時の再送方法等、単位時間当たりの通信データ量を決定する種々の通信パラメータである。以下では、「単位時間当たりの通信データ量」を単に通信速度という。すなわち、通信速度は実際に通信データが送信される見かけ上の値である。

例えば、車両用通信装置１００は次のように通信エリア及び通信態様を決定する。
通信エリアＡ及びＢ：無線リソース状況が混雑状態であり、かつ、この先に空き状態の通信エリアがあるため、通信エリアＡ及びＢでは通信しない。
通信エリアＣ：無線リソース状況が通常状態であるので通信するが、パケットサイズやウィンドウサイズを小さめにして、エラー発生時のコスト（再送することになるデータ量）を抑制する。
通信エリアＤ：無線リソース状況が空き状態であるので、パケットサイズやウィンドウサイズを大きくして、高速に通信する。

すなわち、本実施例の車両用通信装置１００は経路の無線リソース状況を事前に把握することで、再送や通信不通となる機会を低減し、結果的にＣＰＵリソースや無線リソースを効率的に作動させ、消費電力を低減できる。

なお、ウィンドウサイズとは、例えば通信相手のバッファサイズに適した送信単位のデータの大きさであり、再送時にはこのウィンドウサイズ単位で再送される。また、パケットサイズは例えば送信単位のデータにＩＰアドレス等のヘッダを付与したデータの大きさである。本実施例ではウィンドウサイズとパケットサイズを区別することなく単にパケットサイズという。また、以下では通信データ量が大きいダウンロードを例に説明するが、通信データのアップロードに適用してもよい。

〔車両用通信装置１００〕
図２は、車両用通信システム２００の全体構成図を示す。車両用通信システム２００は、通信網管理装置１３により管理される通信網１２、通信網１２を構成する複数の基地局１６Ａ〜１６ｎ（以下、区別しない場合、単に基地局１６という）、車両１１に搭載された車両用通信装置１００を有する。基地局１６は基地局１６から所定距離内に圏在する車両用通信装置１００と通信する中継基地であり、電波が到達するこの所定距離が通信エリアとなる。通信網管理装置１３は複数の基地局１６Ａ〜１６ｎを通信エリアが一部重複するよう配置することで、複数の通信エリアから成る通信網１２を形成している。通信エリアが重複した位置からは２つ以上の基地局１６と通信可能となるが、各基地局１６から見ると１つの通信エリアをそれぞれ形成するので、本実施例では基地局１６と通信エリアを対応させて説明する。

通信網管理装置１３は、各基地局１６の無線リソース状況を管理するサーバ１４で、各基地局１６の無線リソース状況を定期的に検出しながら、ほぼリアルタイムの無線リソース状況を通信エリアに対応づけて無線リソース管理ＤＢ１５に登録している。なお、通信網管理装置１３は各基地局１６の通信エリアを確定する位置情報（例えば、通信エリアの矩形の頂点、基地局１６を中心とする円の半径等：以下、通信エリア情報という）を記憶している。

車両用通信装置１００が車両１１の位置情報や経路情報と共に、通信エリアの無線リソース状況を通信網管理装置１３に問い合わせれば、車両１１が存在する通信エリアや経路を含む通信エリアの無線リソース状況を取得することができる。

図３は、車両用通信システム２００のブロック図の一例を示す。車両用通信装置１００は、車内ＬＡＮや専用線を介して接続されたナビシステム５０及び無線通信装置３５を有する。ナビシステム５０は制御部２５により制御され、ＧＰＳ受信機２１，車速センサ２２、ジャイロセンサ２３、地図ＤＢ２４、ディスプレイ３３、操作部３４と接続されている。

ＧＰＳ受信機２１は、地球の周りを周回する好ましくは４つ以上のＧＰＳ衛星を補足して、各ＧＰＳ衛星からの電波の到達時間を計算に基づき、ＧＰＳ衛星の電波から測位される車両１１の位置情報（緯度・経度・標高）を出力する。車速センサ２２は、例えば、車両１１の各輪に備えられたロータの円周上に定間隔で設置された凸部が通過する際の磁束の変化をパルスとして計測して、単位時間あたりのパルス数に基づき各輪毎に車輪速を計測する。車輪速にタイヤの外径を乗じれば車速が得られる。ジャイロセンサ２３は、例えば、マイクロマシニングで形成された震動片型ジャイロセンサであり、前後方向、車幅方向及び上下方向の３軸の、加速度の変化により生じる電極間の距離の変化を電圧信号として取り出す。例えば車幅方向の加速度を積分することでヨー角すなわち進行方向に変換することができる。

地図ＤＢ２４は、緯度や経度などの位置情報に対応づけて道路地図情報を記憶している。道路地図情報は、道路を構成するリンクのリンク情報と、リンクとリンクを接続するノード（交差点）のノード情報とを対応づけたテーブル状のデータベースである。リンク情報にはリンク長、幅員、接続ノード、接続方向等が含まれるため、道路地図情報により道路形状を検出することができる。また、地図ＤＢ２４には、リンク毎に自動車専用道路や一般道などの道路種別、及び、ガソリンリンスタンド、駅、バスターミナル等の施設の位置情報が記憶されている。

ディスプレイ３３は液晶や有機ＥＬなどの表示装置であって後述するように、地図描画部２８が生成した地図描画情報に基づき道路地図を表示したり、乗員にメッセージを通知するために用いられる。操作部３４は乗員とナビシステム５０のユーザインターフェイスとなり、例えばディスプレイ３３と一体のタッチパネル、キーボード、及び、音声入力装置等により構成される。

制御部２５は、プログラムを実行するＣＰＵ、プログラム実行の作業領域となりまた一時的にデータを記憶するＲＡＭ、プログラムやファイルを記憶するメモリ、設定パラメータ等を記憶するＲＯＭ、他の車載コンピュータと通信する通信装置、及び、操作部３４やディスプレイ３３と情報を入出力する入出力インターフェイス、がバスにより接続されたコンピュータである。制御部２５は、ＣＰＵがプログラムを実行したり、所定の演算回路等のハードウェアにより実現される、位置検出部２６、経路探索部２７、地図描画部２８、通信時間予想部２９、通信エリア決定部３０，通信態様決定部３１及びＤＬ制御部３２を有する。

位置検出部２６は、ＧＰＳ受信機２１が決定した車両１１の位置情報を起点にして、ジャイロセンサ２３が検出する方向に車速センサ２２が検出する走行距離を累積して、車両１１の位置を高精度に推定する。経路検索部２７は、位置検出部２６が推定した位置の位置情報（現在位置）、及び、操作部３４から入力されメモリに記憶された目的地情報に基づき、現在位置から目的地までの経路を検索する。経路検索部２７は、例えば、現在地から目的地までの経路の候補を構成するリンクを抽出し、リンク長や右左折、幅員、通行規制等をコストに置き換え、これらのコストの積算値が最も小さくなる経路を決定する（ダイクストラ法）。

なお、経路検索部２７が決定した経路の経路情報は無線通信装置３５から通信網管理装置１３に送信される。経路情報のフォーマットは、車両用通信装置１００による扱いに適したものと、通信網管理装置１３による扱いに適したものとがある。車両用通信装置１００に適したフォーマットでは、例えば経路はリンクを識別するリンク番号やリンクの位置情報を経路順に示す情報で表される。この場合、リンク番号やリンクの位置情報を経路順に並べた情報が経路情報になる。経路情報をリンク番号又は位置情報とした場合、通信網管理装置１３は、各車両と共通したリンク番号又は位置情報を用いて無線リソース状況を登録しておく。なお、リンク番号やリンクの位置情報は経路の全てを含む必要はなく、例えば所定間隔毎のリンク番号やリンクの位置情報であればよい。この所定間隔は少なくとも１つの通信エリアを含む間隔である。

図４（ａ）は経路情報の一例を示す。図４（ａ）では、経路を所定間隔で区切り所定区間毎の位置情報（緯度・経度・標高）で経路情報を示した。

また、通信網管理装置１３による扱いに適したフォーマットでは、経路が含まれる通信エリアの識別情報や、経路に最寄りの基地局１６の識別情報を、経路情報とすることができる。この場合、車両用通信装置１００は、各通信エリアの通信エリア情報又は通信エリアをカバーする基地局１６の識別情報を記憶している。通信エリアの識別情報や基地局１６の識別情報を経路情報とする場合、経路情報のデータ量を低減でき、通信網管理装置１３が管理する通信エリア又は基地局１６と、経路情報が含む通信エリア又は基地局１６が１対１に対応するので、通信網管理装置１３の負荷を低減できる。

地図描画部２８は、ディスプレイ３３に表示する道路地図を生成する。地図描画部２８は、現在位置や目的地などを含む道路地図情報を地図ＤＢ２４から抽出し、リンク長、リンク間の接続方向、幅員、道路種別等に従い道路網を形成し、これに、現在位置に自車アイコン、目的地には目的地アイコン、施設に応じたアイコンを配置して道路地図を生成する。なお、各リンクや道路以外の市街地、河、海、山などは所定の色情報が設定される。

通信時間予想部２９は、通信網管理装置１３から送信された無線リソース状況情報と、ＤＬ制御部３２が通知する通信データのダウンロードデータサイズ（以下、ＤＬデータサイズという）とに基づき、各通信エリアにおける予想通信時間を算出する。ＤＬ制御部３２は、ナビシステム５０のアプリケーションプログラム（例えば、地図更新プログラム、交通情報取得プログラム等）の要求や、操作部３４から入力された音楽ファイルやＨＴＭＬファイル等のダウンロード要求に従い、通信データをダウンロードする。したがって、ＤＬ制御部３２にとってＤＬデータサイズは既知である。また、ＤＬ制御部３２は、通信態様決定部３１が決定した通信エリアに進入したことを車両１１の位置情報から検知して、通信データをダウンロードする。

＜予想通信時間＞
予想通信時間の算出について説明する。通信エリアの無線リソース状況及び経路の関係が図１に示す状態であるとする。通信時間予想部２９は、空き状態、通常状態、混雑状態、のそれぞれについて、単位時間当たりの通信データ量を概算する概算情報をメモリに記憶している。概算情報は、例えば、通信エラーによる再送発生確率、ＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）等である。なお、概算情報は、通信時間の予想を可能とするものであればよい。
・概算情報
混雑状態：再送発生確率 ５０％ or ＢＥＲ １０^-７〜１０^-６
通常状態：再送発生確率 ３０％ or ＢＥＲ １０^-８〜１０^-７
空き状態：再送発生確率 ５％ or ＢＥＲ １０^-９〜１０^-８
通信時間予想部２９は、ＤＬデータサイズからパケット数を見積もり、例えば次式で装う予想通信時間を見積もる。なお、この伝送速度は変調方式等、理論的に求められる値をいう。
混雑状態：予想通信時間＝パケット数×（パケットサイズ÷伝送速度）×１．５
通常状態：予想通信時間＝パケット数×（パケットサイズ÷伝送速度）×１．３
空き状態：予想通信時間＝パケット数×（パケットサイズ÷伝送速度）×１．０５
パケットサイズは再送が発生すると徐々に小さくなるので、再送の発生頻度に応じて、パケット数及びパケットサイズを可変とすることが好ましい。

ところで、車両１１が１つの通信エリアを通過する間に全ての通信データをダウンロードできれば、１つの通信エリアで通信が完了するので通信エリア毎に予想通信時間を比較すればよい。しかし、車両１１による通信エリアの通過時間及び無線リソース状況によっては、ダウンロードが複数の通信エリアに跨ることがある。この場合、通信エリアを跨いだ予想通信時間を算出することが好ましい。

通信時間予想部２９は、各通信エリアの通過時間をＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）が配信するリンク旅行時間等から決定し、経路手前の通信エリアから順に通過時間と予想通信時間を比較する。通過時間≧予想通信時間であれば、その通信エリアでダウンロードが完了することになる。通過時間＜予想通信時間の場合、その通信エリアではダウンロードが完了しないので、「残りのパケット数＝パケット数×（１−通過時間／予想通信時間）」を算出し、経路上の次の通信エリアの予想通信時間を算出する。これを、経路に沿った通信エリア毎に繰り返すことで、１つの通信データをダウンロードする際に複数の通信エリアを跨る場合の予想通信時間を算出することができる。なお、複数の通信エリアを跨る場合、どの通信エリアを起点にダウンロードを開始するかにより予想通信時間は変わるので、経路に沿った各通信エリアを順番に起点にしながら、予想通信時間を算出する（以下、跨る複数の通信エリアを単に一連の通信エリアという。）。

＜通信エリアの決定＞
通信エリアの決定について説明する。通信エリアを決定するにはいくつかのポリシーを採用しうる。
ａ）最も無線リソースの無駄が少なくなるように決定する。
ｂ）予想通信時間は長くなっても、ダウンロードが完了すると予想される時刻が最も早くなるように決定する。
ｃ）優先度が高い通信データは通信エリア毎の予想通信時間に関わらず、すぐにダウンロードを開始する。

例えば、ａ）最も無線リソースの無駄が少なくなるようにするには、見積もった予想通信時間が最も小さくなる通信エリアを選択すればよい。例えば、図１の場合に、空き状態の通信エリアＣで予想通信時間が最小となった場合、通信エリア決定部３０は空き状態の通信エリアＣを、通信データをダウンロードする通信エリアに決定する。なお、予想通信時間が最小の通信エリア、又は、予想通信時間が最小となる一連の通信エリアが複数ある場合は、経路上の最も手前でダウンロードが完了する通信エリア又は一連の通信エリアを選択する。

また、例えばｂ）ダウンロードが完了すると予想される時刻が最も早くなるように決定するには、経路に沿った１つの通信エリアの予想通信時間又は一連の通信エリアの予想通信時間、及び、各エリアの通過時間とを用いて、ダウンロードが完了すると予想される時刻を見積もる。説明のため、各通信エリア又は一連の予想通信時間に、通信エリア又は起点となる通信エリアの識別名を付し、各通信エリアの通過時間に通信エリアの識別名を付す。（例えば、通信エリアＡの予想通信時間、又は、通信エリアＡを起点とした一連の通信エリアの予想通信時間を予想通信時間Ａ、通信エリアＡの通過時間を通過時間Ａとする）。
・通信エリアＡからダウンロードを開始する場合：現在時刻＋予想通信時間Ａ
・通信エリアＢからダウンロードを開始する場合：現在時刻＋通過時間Ａ＋予想通信時間Ｂ
・通信エリアＣからダウンロードを開始する場合：現在時刻＋通過時間Ａ＋通過時間Ｂ＋予想通信時間Ｃ（以下、同じ）
そして、通信エリア決定部３０はダウンロードが完了すると予想される時刻がもっと早い、通信エリアからダウンロードを開始する。この決定方法によれば、通信データ量が少ない場合に、「混雑状態」の通信エリアでもダウンロードを完了させ、早期に通信データを取得できることになる。また、経路の進行方向に空き状態がないかあっても遠方の場合、早期にダウンロードを開始できるので、早期に通信データを取得することができる。

また、ｃ）優先度を予想通信時間より優先する場合、ＤＬ制御部３２は判定した通信データの優先度に基づき、優先度が所定以上の場合、現在地からダウンロードを開始する。

＜通信態様の決定＞
通信態様決定部３１は無線リソース状況に応じてパケットサイズを最適化するなど通信効率を向上させる。例えば、無線リソース状況が「混雑状態」の通信エリアでは、位相変調や１６ＱＡＭなどの比較的確実な変調を用い、無線リソース状況が「空き状態」では６４ＱＡＭなど通信効率の優れた変調を用いる。また、無線リソース状況が「混雑状態」の通信エリアでは、符号化の冗長度を大きくし、無線リソース状況が「空き状態」では符号可の冗長度をちいさくする。

一般に、基地局１６は通信効率を最適化するようパケットサイズ等を調整するが、上記のようにパケットサイズ等は徐々に調整されるため、通信態様決定部３１がパケットサイズ等を基地局１６に指示することで早期の最適化が可能となる。

無線通信装置３５について説明する。無線通信装置３５は、携帯電話網や無線ＬＡＮ等の基地局１６に接続して、通信データを送受信する。無線通信装置３５は、メールやブラウザ等のアプリケーションプログラムが生成したデジタル信号に、プロトコル処理、誤り訂正処理、例えばＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）又はＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）に従った送信フレーム信号の生成処理、ベースバンド信号を生成処理、変調等を施し、この変調波をアンプで増幅してアンテナから送信する。

また、基地局１６からアンテナにより受信した変調波に対し、増幅処理、復調処理、ＴＤＭＡ又はＯＦＤＭに従うフレーム同期処理、多重分離、デスクランブルや誤り訂正などの処理、プロトコル処理等、を施してアプリケーションプログラムに渡す。

〔基地局１６、通信網管理装置１３〕
基地局１６は、車両用通信装置１００が伝送するための上り制御チャネルと、基地局１６から車両用通信装置１００へ伝送するデータチャネル及び下り制御チャネルを有する。上り制御チャネルでは、車両用通信装置１００からの受信状態情報（ＡＣＫ（確認応答）／ＮＡＣＫ（否定応答））、通信品質の情報（ＣＱＩ：Channel Quality Indicator）が伝送される。例えば、車両用通信装置１００は正常に受信できた場合には基地局１６へＡＣＫを返し、正常に受信できなかった場合には基地局１６へＮＡＣＫを返す。

基地局１６は、車両用通信装置１００からＮＡＣＫを受信した場合、通信データ（パケット）を再送するが、ＮＡＣＫが多くなると、再送時、基地局１６は、パケットサイズ等を低減して再送コストを抑制する。なお、下り制御チャネルでは、初送であるか再送であるかの別や送信パラメータの情報を伝送する。

また、車両用通信装置１００の無線通信装置３５は、受信レベル、ＢＥＲ、受信ＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）、及び、これらの変動率からＣＱＩを生成し、基地局１６に送信する。基地局１６は通常は複数の車両用通信装置１００又は携帯電話等の他の通信端末からＣＱＩを受信し、通信網管理装置１３に送信する。

通信網管理装置１３は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、メモリ、ＲＯＭ及びネットワークに接続する通信装置等、がバスにより接続されたコンピュータであって、プログラム又は所定の演算回路により無線リソース状況抽出部４１及び無線リソース状況情報送信部４２、を実現し、また、ハードディスクドライブ等のメモリには無線リソース管理ＤＢ１５を記憶している。

通信網管理装置１３は、基地局１６ごとのＣＱＩに応じて無線リソース状況を３〜１０段階程度に決定し、無線リソース管理ＤＢ１５に、各基地局１６又は各基地局１６がカバーする通信エリアに対応づけて無線リソース状況を登録する。図４（ｂ）は無線リソース管理ＤＢ１５に記憶された通信エリア情報の一例を示す。無線リソース管理ＤＢ１５には、各基地局１６に対応づけて通信エリア情報と３段階の無線リソース状況が登録されている。リンクに対応づけて無線リソース状況を登録してもよい。図４（ｂ）ではメッシュ状の通信エリアの４つの頂点で通信エリア情報を示した。

無線リソース状況抽出部４１は、車両用通信装置１００から受信した経路情報に基づき無線リソース管理ＤＢ１５を参照し、経路に当たる無線リソース状況を抽出する。例えば、図１のような経路であった場合、無線リソース状況抽出部４１は経路情報が有する位置情報に基づき経路に当たる通信エリアを決定し、その通信エリアの無線リソース状況を抽出する。図1では、通信エリアＡ〜Ｆの無線リソース状況が抽出される。そして、無線リソース状況情報送信部４２は、車両用通信装置１００のアドレス宛に、通信エリアＡ〜Ｆの通信エリア情報に無線リソース状況を対応づけて基地局１６を介し送信する。

このように、車両用通信装置１００が通信エリア情報を有していなくても、無線リソース状況と共に通信エリア情報を送信するので、車両１１は現在の位置情報から通信エリアに進入したことを検知し、ＤＬ制御部３２が所望のタイミングでダウンロードを開始することができる。

なお、基地局１６の無線リソース状況を基地局１６の位置情報と共に車両用通信装置１００に送信してもよい。車両用通信装置１００が基地局１６の位置情報を有していなくても、無線リソース状況と共に基地局１６の位置情報を送信するので、車両１１は現在の位置情報から基地局１６とのおよその距離を求め通信エリアに進入したことを検知し、ＤＬ制御部３２が所望のタイミングでダウンロードを開始することができる。

〔ダウンロード手順〕
車両用通信装置１００が通信データをダウンロードする手順について図５のシーケンス図に基づき説明する。図５のシーケンス図は例えばイグニッションがオンになるとスタートする。

アプリケーションプログラムの要求や操作部３４からの操作情報により通信データのダウンロード要求が発生すると（Ｓ１０）、経路検索部２７は経路を検索するか予め検索してある経路を所定のフォーマットに変換する（Ｓ２０）。このフォーマットは図４（ａ）に示した経路の位置情報や通過する通信エリアの識別情報である。なお、経路を送信するのでなく、経路を含む所定エリア（例えば、図1を例にすると全ての通信エリア）の無線リソース状況情報を要求してもよい。また、通信網管理装置１３に直接、無線リソース状況情報を要求するのでなく、路側装置から路車間通信により取得してもよい。

そして、無線通信装置３５から経路情報が通信網管理装置１３に送信される（Ｓ９９）。通信網管理装置１３の無線リソース状況抽出部４１は、経路情報に基づき無線リソース管理ＤＢ１５を参照し、通信エリアの無線リソース状況情報を抽出し（Ｓ１００）、無線リソース状況情報送信部４２は無線リソース状況情報を車両用通信装置１００に送信する（Ｓ１０１）。

経路情報が送信された後、ＤＬ制御部３２はＤＬデータサイズを取得し（Ｓ３０）、通信時間予想部２９に送出する。通信時間予想部２９はＤＬデータサイズと無線リソース状況情報に基づき、各通信エリアの予想通信時間又は一連の通信エリアの予想通信時間を算出する（Ｓ４０）。

ついで、通信エリア決定部３０は通信エリアを決定し、通信態様決定部３１は通信態様を決定する（Ｓ５０）。例えば、通信エリア決定部３０は予想通信時間が最も小さくなるように通信エリアを決定する。また、通信態様決定部３１は通信エリア毎の無線リソース状況に応じて、例えば、空き状態の通信エリアＤでダウンロードする場合はパケットサイズを最大にすることで通信速度を大きくし、通常状態の通信エリアＣでダウンロードする場合はパケットサイズをやや小さめにすることで再送発生のコストを抑制する。

通信エリア及び通信態様が決定されたら、ＤＬ制御部３２は位置検出部２６が検出した位置情報を参照して、ダウンロードすると決定された通信エリアに進入すると決定された通信態様に従いダウンロードを開始する（Ｓ６０）。

以上説明したように、本実施例の車両用通信装置１００は、無線リソース状況が混雑状態や通常状態では通信データを少なくすることができるので、再送や通信不通となる機会を低減し、再送や通信待ちにより生じるＣＰＵリソースや無線リソースの無駄を省き、電力等の消費を低減できる。

また、無線リソース状況が空き状態の通信エリアで積極的に通信することで、再送が発生せずまたパケットサイズを拡大できるので、同じＤＬデータサイズでも通信時間が短縮され、ＣＰＵリソースや無線リソースを効率的に使用でき、電力等の消費を低減できる。また、空き状態の通信エリアで通信するので、無線リソースの地理的な平滑化が図れ、車両数が多い都市部等への基地局１６の投資を低減できる。

実施例１では通信データのダウンロードに最適な通信態様を決定して通信したが、本実施例では無線リソース状況に応じて経路を決定する車両用通信装置１００について説明する。

図６は経路の決定の概略を説明する図である。車両用通信装置１００は実施例１と同様に各通信エリアの無線リソース状況情報を取得する。なお、本実施例では無線リソース状況に応じて経路を変更する可能性があるため、経路が含まれる通信エリアだけでなく例えば隣接した通信エリアを含む無線リソース状況情報を取得する。

そして、車両用通信装置１００は予想通信時間が短い通信エリアを通過する経路を車両１１の乗員に新たに提案する。したがって、目的地までの移動の時間が若干増大しても、無線通信の快適性を求める場合、乗員は予想通信時間のより短い経路に変更して通信データのダウンロードを優先することができる。すなわち、乗員の経路選択の自由度を高めることができる。

図７は、車両用通信装置１００が予想通信時間に基づき新たな経路を提案する手順を示すシーケンス図である。なお、図7において、図５と同一ステップには同一の符号を付しその説明は簡単に行う。

ダウンロード要求が発生すると（Ｓ１０）、ステップＳ２１において、図３の経路検索部２７は、ダイクストラ法のコストや走行距離が最小となるものだけでなく、１０〜２０％程度大きいコストや長い走行距離の経路まで、検索する経路候補を拡大する。経路検索部２７は複数の経路候補を検索し（Ｓ２１）、各経路候補の経路情報を通信網管理装置１３に送信する（Ｓ９９）。これにより、車両用通信装置１００は各経路候補の経路が通過する通信エリアの無線リソース状況情報を取得できる（Ｓ１０１）。

ついで、ＤＬ制御部３２はＤＬデータサイズを決定する（Ｓ３０）。そして、通信時間予想部２９は、通信網管理装置１３から受信した各経路候補の無線リソース状況情報と、経路探索部２７から取得した各経路候補の経路情報に基づき、各経路候補の予想通信時間を算出する（Ｓ４０）。算出方法は実施例１と同様であるが、ここでは、複数の通信エリアの予想通信時間のうち、最も短い予想通信時間を、各経路候補毎の予想通信時間として決定する。

例えば、図６の通信エリアＡから通信エリアＦまでの経路として経路候補Ｘと経路候補Ｙが検索された場合、経路検索部２７はそれぞれの予想走行時間、予想走行距離を算出する。また、通信時間予想部２９は経路候補Ｘと経路候補Ｙそれぞれについて、最も短い予想通信時間を算出する。ダウンロードが最も早く終了する時刻を、経路候補毎に算出してもよい。

そして、通信時間予想部２９は、例えば、経路候補ＸとＹの予想走行距離、予想走行時間及び予想通信時間、を地図描画部２８を介しディスプレイ３３に表示する（Ｓ４１）。

図８は、ディスプレイ３３に表示された経路候補毎の走行距離及び予想通信時間の一例を示す。基地局１６は実際には表示されないが、基地局１６が多い経路候補Ｙでは予想通信時間が短くなる。ディスプレイ３３には、経路候補Ｘに対し「予想走行距離：１０Ｋｍ 予想走行時間：１０分 予想通信時間：１５分」と、経路候補Ｙに対し「予想走行距離：１１Ｋｍ 予想走行時間：１２分 予想通信時間：１０分」と、表示されている。乗員は、実際の経路、予想走行距離、予想走行時間及び予想通信時間、を考慮して、所望の経路候補Ｘ又はＹを操作部３４から選択し、ナビシステム５０の実際の経路に設定することができる（Ｓ４２）。すなわち、走行時間と走行距離が若干長くなっても、ダウンロードしたい通信データがある場合、乗員は候補経路Ｂを選択することが可能となる。

以降は、実施例１と同様であり、決定された経路において、通信エリア決定部３０は通信エリアを決定し通信態様決定部３１は通信態様を決定する（Ｓ５０）。ＤＬ制御部３２は、決定された通信エリア及び通信態様で通信データをダウンロードする（Ｓ６０）。

なお、乗員が選択するのでなく、予想通信時間が最も短い経路候補を乗員に問い合わせることなくナビシステム５０が経路に設定してもよい。この場合、通信時間予想部２９は、通信エリア情報と無線リソース状況情報を経路検索部２７に送出する。経路検索部２７は、無線リソース状況情報を各通信エリアのリンクのコストに置き換え、無線リソース状況にかかるコストが最小となる経路をナビシステム５０に設定する。なお、この場合でも走行距離等により経路候補をいくつかに絞っておくことが好ましい。

本実施例によれば、無線リソース状況の良好な経路、すなわち走行中に良好に通信が可能な経路を選択できる。また、乗員の経路選択の自由度を高めることができる。

また、本実施例では、双方向の通信を例にしたが、テレビ放送、ラジオ放送、衛星放送などの放送について適用してもよい。この場合、乗員はテレビ放送等の受信が良好な経路を選択できるので、走行中に映像や音声が乱れることなく放送を楽しむことができる。放送の場合、エリア毎の電波状況は大きく変化しない（同じ場所であれば時間的に安定している）ので、無線リソース状況情報に相当するエリア毎の放送の受信感度情報は車両１１が記憶しておくことができる。

なお、実施例１及び２では車両用通信システムのアンテナ数について説明していないが、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）のように複数のアンテナを備えていても本実施形態の通信方法を好適に適用できる。ＭＩＭＯの場合、アンテナ毎に通信の可否及びパケットサイズ等の通信態様を制御できるので、通信エリアの無線リソース状況に応じてより柔軟に通信態様を調整することができる。

通信方法の概略を説明する図である。 車両用通信システムの全体構成図の一例である。 車両用通信システムのブロック図の一例である。 経路情報、無線リソース管理ＤＢの一例を示す図である。 車両用通信装置が通信データをダウンロードする手順を示すシーケンス図である。 経路の決定の概略を説明する図である。 車両用通信装置が予想通信時間に基づき新たな経路を提案する手順を示すシーケンス図である。 ディスプレイに表示された経路候補毎の走行距離及び予想通信時間の一例を示す図である。

符号の説明

１１ 車両
１２ 通信網
１３ 通信網管理装置
１５ 無線リソース管理ＤＢ
１６ 基地局
２７ 経路検索部
２９ 通信時間予想部
３２ ＤＬ制御部
５０ ナビシステム
１００ 車両用通信装置
２００ 車両用通信システム

Claims (9)

1. 中継局を介してセンタと通信する車両用通信装置において、
   前記中継局ごと又は前記中継局がカバーする通信エリアごと、の通信負荷状況情報を受信する受信手段と、
   前記通信負荷状況情報に基づき、センタとの通信を制御する制御部と、
   を有することを特徴とする車両用通信装置。
2. 前記通信負荷状況情報に基づき、前記中継局と通信するか否か、又は、前記通信エリアで通信するか否かを決定する通信位置決定手段、
   有することを特徴とする請求項1記載の車両用通信装置。
3. 前記通信負荷状況情報に基づき、通信態様を決定する通信態様決定手段、
   を有することを特徴とする請求項１又は２記載の車両用通信装置。
4. 前記通信態様決定手段は、前記通信負荷状況情報に基づき、前記中継局と通信する際又は前記通信エリアで通信する際に、パケットサイズやウィンドウサイズ等の送信単位ごとのデータ量を変更する、
   ことを特徴とする請求項３記載の車両用通信装置。
5. 現在地から所定地までの経路を検索する経路検索手段と、
   前記経路から接続可能な前記中継局又は前記経路が通過する前記通信エリア、の前記通信負荷状況情報に基づき、所定サイズの通信データの予想通信時間を、前記中継局毎若しくは前記通信エリア毎に算出する通信時間予想手段と、を有し、
   前記通信位置決定手段は、前記予想通信時間が最小の前記中継局又は前記通信エリアと通信するよう決定する、
   ことを特徴とする請求項１記載の車両用通信装置。
6. 前記通信負荷状況情報に基づき、現在地から所定地までの経路であって、通信負荷が所定以下の前記中継局と接続可能な経路、又は、通信負荷が所定以下の前記中継局がカバーする前記通信エリアを通過する経路、を検索する経路検索手段、
   を有することを特徴とする請求項１〜５いずれか1項記載の車両用通信装置。
7. 現在地から所定地までの経路候補を検索する経路検索手段と、
   前記経路候補から接続可能な前記中継局又は前記経路候補が通過する前記通信エリア、の前記通信負荷状況情報に基づき、前記経路候補毎に、所定サイズの通信データの予想通信時間を算出する通信時間予想手段と、
   前記経路候補毎に前記予想通信時間を表示する表示手段と、
   を有することを特徴とする請求項１〜５いずれか1項記載の車両用通信装置。
8. 中継局を介して通信するセンタと車両用通信装置とを有する通信システムにおいて、
   前記センタは、前記中継局ごと又は前記中継局がカバーする通信エリアごと、の通信負荷状況情報を記憶した記憶手段を有し、
   前記車両用通信装置は、
   前記通信負荷状況情報を前記センタから受信する受信手段と、
   前記通信負荷状況情報に基づき、センタとの通信を制御する制御部と、を有する、
   ことを特徴とする通信システム。
9. 中継局を介してセンタと通信する車両用通信装置の通信制御方法において、
   受信手段が、前記中継局ごと又は前記中継局がカバーする通信エリアごと、の通信負荷状況情報を受信するステップと、
   制御部が、前記通信負荷状況情報に基づき、センタとの通信を制御するステップと、
   を有することを特徴とする通信制御方法。
   

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