JP2010213044A - 車々間通信装置、車群管理方法、及び通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信トラフィック量に応じた車群管理を行うことで通信品質を維持することが可能な車々間通信装置を提供すること。
【解決手段】自車両を含む一又は複数の車両が属する自車群の内部で車両間の通信に用いる車群内通信チャネルの通信トラフィック量を検出する車群内通信トラフィック量検出手段と、前記自車群とは異なる他車群に属する車両との間の通信に用いる車群間通信チャネルの通信トラフィック量を検出する車群間通信トラフィック量検出手段と、前記車群内通信チャネル及び前記車群間通信チャネルの通信トラフィック量に基づいて前記自車群内への参入を許容する車両の最大数を決定する車両数決定手段と、を備える、車々間通信装置が提供される。
【選択図】図５

Description

本発明は、車々間通信装置、車群管理方法、及び通信制御方法に関する。特に、安全性の向上等を目的に開発が進められている先進安全自動車（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｖｅｈｉｃｌｅ；ＡＳＶ）等に適用可能な車々間通信（Ｉｎｔｅｒ−Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ＩＶＣ）システムに関する。

最近、自律分散制御型の無線通信技術を利用して路側装置等のインフラを介在することなく車両同士が直接通信を行う車々間通信（ＩＶＣ）と呼ばれる技術に注目が集まっている。このＩＶＣは、例えば、ＡＳＶ等に適用され、車両の走行時における安全運転支援サービスや娯楽情報サービス等の提供を目的とするものである。これに関し、例えば、下記の非特許文献１には、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｓｈｏｒｔ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）型ＩＶＣシステムに関する記載がある。

同文献には、ＤＳＲＣ型のＩＶＣシステムに求められる通信特性への要求として、高速、大容量、高品質、広いサービスエリア、及び高いモビリティが挙げられている。また、ＤＳＲＣ型のＩＶＣシステムでは、自車両周辺のサービスエリアに参入したり、或いは、当該サービスエリアから離脱する車両との間で速やかに情報交換を行うことが求められる。そのため、上記の車々間通信には、高いリアルタイム性が要求される。なお、ＤＳＲＣとは、ＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）等で利用されている狭域短区間通信のことである。

上記のＩＶＣシステムにおいては、個々の車両同士が直接的に通信することが想定されている。しかし、このような方法を用いると、車両密度が増大した場合に通信品質の低下が発生してしまい、所定のサービスが提供されなくなる可能性がある。そこで、複数の車両をグループ化し、グループ（以下、車群）を単位として車々間の通信を実現する方法が考案された。この方法は、例えば、同一車群内の車両間では車群内の通信に割り当てられた周波数帯を利用して通信し、異なる車群に属する車両との間の通信では車群間の通信に割り当てられた周波数帯を利用して通信するというものである。

近年、ＩＶＣシステムには、ＤＳＲＣの他にも、ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）等の利用が検討されている。そこで、周波数帯としては、その伝播特性を考慮し、車群間通信にＵＨＦを利用し、車群内通信にＤＳＲＣを利用する方法が考えられる。このような方法を利用することで、車々間通信が車群間通信と車群内通信とに階層化され、所定以上の通信品質を維持しつつ、サービスの提供対象となる車両数を増大させることが可能になる。

徳田清仁，「ＤＳＲＣ型車々間通信システムによるユビキタスネットワーク環境下での安全アプリケーションの実現」，沖テクニカルレビュー，２００４年１０月／第２００号，Ｖｏｌ．７１，Ｎｏ．４（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｋｉ．ｃｏｍ／ｊｐ／Ｈｏｍｅ／ＪＩＳ／Ｂｏｏｋｓ／ＫＥＮＫＡＩ／ｎ２００／ｐｄｆ／２００＿Ｒ０７．ｐｄｆ）

上記の方法においては、車群間通信を行う際、各車群内で選出された車両（以下、マスター）の間で通信が行われる。つまり、各マスターは、自車両が管理する車群内の車両が送信する車両情報を収集して他の車群を管理するマスターに送信する。また、各マスターは、他の車群を管理するマスターから送られてくる車両情報を受信し、自車群の各車両に分配する。しかし、市街地等のように多数の車両が密集している地域においては、多数の車両情報が車群内通信チャネルを介して各マスターに収集／分配されたり、車群間通信チャネルを介して送受信されたりすることで、各通信チャネルの通信トラフィック量が許容値を超えてしまうことがある。その結果、通信エラーが増加してしまい、所定のサービスを提供することができない状況が発生してしまう。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、車群間通信チャネル又は車群内通信チャネルにおける通信トラフィック量の増加を抑制することが可能な、新規かつ改良された車々間通信装置、車群管理方法、及び通信制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、自車両を含む一又は複数の車両が属する自車群の内部で車両間の通信に用いる車群内通信チャネルの通信トラフィック量を検出する車群内通信トラフィック量検出手段と、前記自車群とは異なる他車群に属する車両との間の通信に用いる車群間通信チャネルの通信トラフィック量を検出する車群間通信トラフィック量検出手段と、前記車群内通信チャネル及び前記車群間通信チャネルの通信トラフィック量に基づいて前記自車群内への参入を許容する車両の最大数を決定する車両数決定手段と、を備える、車々間通信装置が提供される。

このような構成にすることで、車群内通信チャネルにおける通信トラフィック量、及び車群間通信チャネルにおける通信トラフィック量を考慮して車群内の車両数を管理することが可能になる。その結果、サービスの提供が困難になるほど通信品質が劣化してしまうのを避けることが可能になり、所定品質以上のサービスが維持される。

また、前記車両数決定手段は、前記車群内通信チャネルの通信トラフィック量が大きく、前記車群間通信チャネルの通信トラフィック量が小さい場合に前記車両の最大数を小さい値に決定するように構成されていてもよい。このような構成にすることで、車群内通信チャネルの通信トラフィック量が大きくなり過ぎて、車群内通信の通信品質が所定以下にまで劣化してしまうのを防止することができる。

また、前記車両数決定手段は、前記車群内通信チャネルの通信トラフィック量が小さく、前記車群間通信チャネルの通信トラフィック量が大きい場合に前記車両の最大数を大きい値に決定するように構成されていてもよい。このような構成にすることで、車群間通信チャネルの通信トラフィック量が大きくなり過ぎて、車群間通信の通信品質が所定以下にまで劣化してしまうのを防止することができる。また、車群が大きくなるため、より車群間通信環境の良い車両を車群間通信を担う車両に選出することができるようになり、車群間通信の品質をより向上させることができる。

また、上記の車々間通信装置は、前記自車群の車両数が前記車両数決定手段で決定された車両の最大数に達した場合に前記自車群への新たな車両の参入を拒否する車群管理手段をさらに備えていてもよい。このように、車群管理手段を用いて新規車両の参入が抑制されることにより、車群内通信の通信品質が所定以上に維持される。

また、上記の車々間通信装置は、前記車両数決定手段で決定された車両の最大数を含むビーコンフレームを生成し、当該ビーコンフレームを所定の時間間隔で送信する通信手段をさらに備えていてもよい。このように、最大車両数の情報をビーコンフレームに含めて送信することで、周囲の他車両が自身で車群への参入可否を判断できるようになる。

また、前記車群内通信トラフィック量検出手段は、前記車群内通信チャネルを通じて受信したフレーム数に基づいて通信トラフィック量を検出するように構成されていてもよい。さらに、前記車群間通信トラフィック量検出手段は、前記車群間通信チャネルを通じて受信したフレーム数に基づいて通信トラフィック量を検出するように構成されていてもよい。このように、各通信チャネルの受信フレーム数を検出することで、容易に両チャネルの通信トラフィック量を推定することが可能になる。

また、前記車群管理手段は、前記車両数決定手段で決定された前記車両の最大数、及び前記自車群内の車両数を監視し、当該自車群内の車両数が前記車両の最大数を超えている場合に前記自車群内の車両数が前記車両の最大数以下になるように前記自車群内の車両を離脱させるように構成されていてもよい。このような構成にすることで、通信トラフィック量が変化した際に車群内の車両数を動的に変化させ、その通信トラフィック量に対して適切な車群内の車両数を維持できるようになる。その結果、通信品質が維持される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、自車両を含む一又は複数の車両が属する自車群の内部で車両間の通信に用いる車群内通信チャネルの通信トラフィック量を検出する車群内通信トラフィック量検出手段と、前記自車群とは異なる他車群に属する車両との間の通信に用いる車群間通信チャネルの通信トラフィック量を検出する車群間通信トラフィック量検出手段と、前記車群内通信チャネル及び前記車群間通信チャネルの通信トラフィック量に基づいて情報を送信する際に利用する送信チャネルとして前記車群内通信チャネル又は前記車群間通信チャネルを選択する送信チャネル選択手段と、を備える、車々間通信装置が提供される。

このような構成にすることで、車群内通信チャネルにおける通信トラフィック量、及び車群間通信チャネルにおける通信トラフィック量を考慮して送信チャネルを使い分けることが可能になる。その結果、サービスの提供が困難になるほど通信品質が劣化してしまうのを避けることが可能になり、所定品質以上のサービスが維持される。

また、前記送信チャネル選択手段は、前記車群内通信チャネルの通信トラフィック量が小さく、前記車群間通信チャネルの通信トラフィック量が大きい場合に前記送信チャネルとして前記車群内通信チャネルを選択し、前記車群内通信チャネルの通信トラフィック量が大きく、前記車群間通信チャネルの通信トラフィック量が小さい場合に前記車群間通信チャネルを選択するように構成されていてもよい。このような構成にすることで、車群内通信チャネルの通信トラフィック量が大きくなり過ぎて車群内通信の通信品質が所定以下にまで劣化してしまうのを防止することができる。さらに、車群間通信チャネルを有効に利用することができる。

また、上記の車々間通信装置は、前記送信チャネル選択手段で選択された送信チャネルの周波数でフレームを送信する送信手段をさらに備えていてもよい。このような構成にすることで、フレームを送信する際に用いる通信チャネルを使い分けることができる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、自車両を含む一又は複数の車両が属する自車群の内部で車両間の通信に用いる車群内通信チャネルの通信トラフィック量を検出する車群内通信トラフィック量検出ステップと、前記自車群とは異なる他車群に属する車両との間の通信に用いる車群間通信チャネルの通信トラフィック量を検出する車群間通信トラフィック量検出ステップと、前記車群内通信チャネル及び前記車群間通信チャネルの通信トラフィック量に基づいて前記自車群内への参入を許容する車両の最大数を決定する車両数決定ステップと、を含む、車群管理方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、自車両を含む一又は複数の車両が属する自車群の内部で車両間の通信に用いる車群内通信チャネルの通信トラフィック量を検出する車群内通信トラフィック量検出ステップと、前記自車群とは異なる他車群に属する車両との間の通信に用いる車群間通信チャネルの通信トラフィック量を検出する車群間通信トラフィック量検出ステップと、前記車群内通信チャネル及び前記車群間通信チャネルの通信トラフィック量に基づいて情報を送信する際に利用する送信チャネルとして前記車群内通信チャネル又は前記車群間通信チャネルを選択する送信チャネル選択ステップと、を含む、通信制御方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記の車々間通信装置が有する機能をコンピュータに実現させるためのプログラムが提供されうる。さらに、当該プログラムが記録されたコンピュータにより読み取り可能な記録媒体が提供されうる。

以上説明したように本発明によれば、車群間通信チャネル又は車群内通信チャネルにおける通信トラフィック量の増加を抑制することが可能になる。

従来の車々間通信装置の機能構成例を示す説明図である。 車々間通信装置のハードウェア構成例を示す説明図である。 従来の車々間通信方法の一例を示す説明図である。 従来の車々間通信方法の一例を示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係る車々間通信装置の機能構成例を示す説明図である。 同実施形態に係るパケット構成例を示す説明図である。 同実施形態に係る通信トラフィック量に応じた最大車両数の決定方法を示す説明図である。 同実施形態に係る通信トラフィック量に応じた最大車両数の決定処理の流れを示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る車々間通信装置の機能構成例を示す説明図である。 同実施形態に係る通信トラフィック量に応じた送信チャネルの決定方法を示す説明図である。 同実施形態に係る通信トラフィック量に応じた送信チャネルの決定処理の流れを示す説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

［説明の流れについて］
ここで、以下で行う説明の流れについて簡単に述べる。まず、図１を参照しながら、従来の車々間通信装置（１０）が有する機能構成について説明する。次いで、図２を参照しながら、車々間通信装置の機能を実現するためのハードウェア構成例について説明する。次いで、図３及び図４を参照しながら、従来の車々間通信方法について説明する。

次いで、図５を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る車々間通信装置（１００）の機能構成について説明する。また、図６〜図８を参照しながら、同実施形態に係る車々間通信方法について詳細に説明する。次いで、図９を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る車々間通信装置（２００）の機能構成について説明する。また、図１０及び図１１を参照しながら、同実施形態に係る車々間通信方法について詳細に説明する。

［従来の車々間通信装置１０の機能構成］
まず、本発明の好適な実施形態について説明するに先立ち、同実施形態に係る技術と従来技術との間の相違点を明確にするため、従来の車々間通信装置１０の機能構成について簡単に説明する。図１は、従来の車々間通信装置１０の機能構成例を示す説明図である。

図１に示すように、車々間通信装置１０は、主に、サービス制御手段１２と、車群制御手段１４と、車々間通信手段１６とにより構成される。

（サービス制御手段１２）
まず、サービス制御手段１２について説明する。サービス制御手段１２は、所定のサービスを提供するために他車両に通知すべき情報（以下、車両情報）を生成する手段である。車両情報には、自車両の位置や速度等に関する情報、及び所定のサービスに関する情報等が含まれる。所定のサービスとしては、例えば、他車両が自車両に接近していることをドライバーに警告するサービス（以下、接近車両通知サービス）等がある。なお、以下の説明において、自車両が生成した車両情報のことを自車両情報と呼ぶことがある。

また、サービス制御手段１２は、他車両が生成した車両情報（即ち、他車両の位置や速度等に関する情報、及び所定のサービスに関する情報等）を取得する。なお、以下の説明において、他車両が生成した車両情報のことを他車両情報と呼ぶことがある。他車両情報は、車々間通信手段１６を用いて取得され、データ処理手段２２を経由してサービス制御手段１２に入力される。例えば、接近車両通知サービスを提供する場合、まず、サービス制御手段１２は、取得した他車両情報に基づいて自車両と他車両との間が接近しているか否かを判断する。そして、自車両と他車両との間の距離が接近していると判断した場合、サービス制御手段１２は、必要に応じてドライバーへ警告する。

上記の例に限らず、サービス制御手段１２は、定期的に又は所定のタイミングで他車両情報を取得し、取得した他車両情報に基づいて所定のサービスを提供するのに必要な処理を実行する。例えば、サービス制御手段１２は、他車両が接近していることをドライバーに警告する。また、サービス制御手段１２は、他車両に通知すべき自車両情報を生成する。そして、サービス制御手段１２により生成された自車両情報は、データ処理手段２２、車々間通信手段１６を介して他車両に送信される。

（車群制御手段１４）
次に、車群制御手段１４について説明する。車群制御手段１４は、データ処理手段２２と、車群形成手段２４と、により構成される。

（データ処理手段２２）
まず、データ処理手段２２について説明する。データ処理手段２２は、サービス制御手段１２により生成された自車両情報の送信先となる車両を選択したり、取得すべき他車両情報の送信元となる車両を選択したりする。上記の通り、データ処理手段２２には、サービス制御手段１２から自車両が生成した車両情報が入力される。さらに、データ処理手段２２には、後述する車群形成手段２４から自車両が属する車群の情報（以下、自車群情報）、及び当該車群に含まれる車両から取得した車両情報が入力される。

自車両情報を送信する場合、まず、データ処理手段２２は、サービス制御手段１２により提供されるサービスの種類に応じて、車両情報の送信先を車群内の車両にするか、或いは、車群外の車両も含む全ての車両にするかを判断する。この判断は、自車両が車群内のマスターか否かに応じて行われる。例えば、自車両がマスターである場合、車両情報の種類にも依存するが、車群内の車両に加え、他の車群に属する車両も車両情報の送信先に含める。このようにして車両情報の送信先が指定されると、車両情報と共に、指定された送信先の情報が車々間通信手段１６に入力される。

他車両情報を受信する場合、まず、データ処理手段２２は、サービス制御手段１２により提供されるサービスの種類に応じて、車両情報の送信元（取得先）を車群内の車両にするか、或いは、車群外の車両も含む全ての車両にするかを判断する。この判断は、自車両がマスターであるか否かに応じて行われる。例えば、自車両がマスターである場合、車両情報の種類にも依存するが、車群内の車両に加え、他の車群に属する車両も車両情報の送信元に含める。このようにして車両情報の送信元が指定されると、指定された送信元を特定するための情報が車々間通信手段１６に入力される。

（車群形成手段２４）
次に、車群形成手段２４について説明する。車群形成手段２４は、自車両の周辺に存在する車両と共に車群を形成したり、既に形成されている車群に参入したり、或いは、車群から離脱したりするための処理を行う手段である。また、車群形成手段２４は、車群に属する車両の中で、車群間通信を行う車両（マスター）を設定する。例えば、車群形成手段２４は、最初に車群を形成した車両をマスターに設定する。また、マスターに設定されていた車両が離脱した場合、車群形成手段２４は、離脱した車両の次に参入した車両をマスターに設定する。このような方法を用いることで、車群内に常にマスターが設定された状態が維持される。もちろん、マスターの設定方法は、これに限定されない。

なお、以下の説明において、車群に属する車両の中でマスターではない車両のことをスレーブと呼ぶことがある。つまり、車群に属しているが、マスターではない車両の属性はスレーブに設定される。このような属性を導入すると、各車両の状態は、マスター、スレーブ、車群外という３種類の属性（以下、「状態」と呼ぶことがある。）に分類される。このようにして車群形成手段２４で設定された自車両の状態を示す情報（以下、状態情報）は、データ処理手段２２に入力される。そして、車両情報の送信先又は送信元が選択される際にデータ処理手段２２により、この状態情報が参照される。

例えば、自車両の状態がスレーブであり、送信先の車両が車群外である場合、データ処理手段２２により、車両情報の送信先としてマスターが選択される。一方、自車両の状態がマスターであり、送信先の車両が車群外である場合、データ処理手段２２により、車両情報の送信先として他車群のマスターが選択される。もちろん、送信先の車両が車群内であれば、データ処理手段２２により、その車両が送信先の車両として選択される。

（車々間通信手段１６）
次に、車々間通信手段１６について説明する。上記の通り、車々間通信手段１６には、データ処理手段２２から車両情報が入力される。車々間通信手段１６は、データ処理手段２２から車両情報が入力されると、その車両情報に対してアクセス制御に必要な情報を付加してフレームを生成する。このフレームは、所定の周波数で変調され、データ処理手段２２で選択された送信先の車両に送信される。また、車々間通信手段１６は、データ処理手段２２で選択された送信元が所定の周波数で送信した車両情報の変調信号を受信してフレームを復調する。そして、車々間通信手段１６は、復調されたフレームからアクセス制御に必要な情報を除去してデータ処理手段２２に入力する。

以上、従来の車々間通信装置１０の機能構成について説明した。上記のように、車々間通信装置１０は、車群の形成、車群に対する参入／離脱を制御する機能を有する。また、車々間通信装置１０は、形成した車群内でマスター等の車両状態を設定する機能を有する。さらに、車々間通信装置１０は、自車両の状態に応じてサービスの提供に必要な車両情報の送信先、又は受信すべき車両情報の送信元を設定する機能を有する。

このような車々間通信装置１０を搭載した車両間では、必要に応じて車群が形成され、車群内の通信と車群間の通信とが階層化される。そのため、車々間で情報を送受信する際の周波数利用効率が向上し、所定の周波数帯に収容可能な車両数が増加する。

［ハードウェア構成例］
次に、図２を参照しながら、車々間通信装置１０、及び後述する車々間通信装置１００、２００の機能を実現することが可能なハードウェア構成について説明する。図２は、車々間通信装置１０、１００、２００のハードウェア構成例を示す説明図である。

図２に示すように、車々間通信装置１０、１００、２００の機能は、例えば、ＧＰＳ受信機Ｈ１２、中央処理装置（ＣＰＵ；Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）Ｈ１４、メモリＨ１６、通信制御部Ｈ１８、ＲＦフロントエンド回路Ｈ２０、アンテナＨ２２等のハードウェア資源により実現される。また、中央処理装置Ｈ１４、メモリＨ１６、及び通信制御部Ｈ１８は、バスＨ２４を介して接続されている。

ＧＰＳ受信機Ｈ１２は、自車両の位置を検出する手段である。また、ＧＰＳ受信機Ｈ１２は、中央処理装置Ｈ１４に接続されている。例えば、ＧＰＳ受信機Ｈ１２は、各時刻における自車両の位置を検出して中央処理装置Ｈ１４に入力する。中央処理装置Ｈ１４は、演算処理チップである。中央処理装置Ｈ１４は、例えば、自車両の位置に関する情報を用いて所定の処理を実行し、その処理結果をメモリＨ１６に保存したり、通信制御部Ｈ１８に入力したりする。

メモリＨ１６としては、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリや、磁気記録媒体、光記録媒体、光磁気記録媒体等が用いられる。メモリＨ１６には、例えば、車両間の相対的な位置を示す相対位置情報、サービスが提供されるエリアを示すエリア範囲情報、自車両の状態情報、自車群又は他車群の車両数情報、送受信データ等が格納される。さらに、メモリＨ１６には、自車両の位置に関する情報に基づいて推定される交差点から自車両までの距離、周辺の車両密度、再送制御に用いる情報、通信トラフィックの測定に用いられる情報等が格納される。

通信制御部Ｈ１８は、ＲＦフロントエンド回路Ｈ２０等を制御する制御チップである。ＲＦフロントエンド回路Ｈ２０は、ＲＦ信号の周波数変換や信号増幅等の信号処理を行うための信号処理回路である。例えば、ＲＦフロントエンド回路Ｈ２０は、送信データを所定周波数のＲＦ信号に変換してアンテナＨ２２に出力する。アンテナＨ２２は、ＲＦフロントエンド回路Ｈ２０から出力されるＲＦ信号用の送受信アンテナである。

以上、車々間通信装置１０、１００、２００の機能を実現することが可能なハードウェア構成の一例について説明した。

［従来の車々間通信方法について］
次に、図３、図４を参照しながら、従来の車々間通信方法について簡単に説明する。図３は、従来の車々間通信方法における車両情報送信処理の流れを示す説明図である。図４は、従来の車々間通信方法におけるビーコン送信処理の流れを示す説明図である。

（車両情報の送信処理について）
まず、図３を参照する。図３は、サービス開始に伴って車々間通信装置１０が車両情報を送信する際に実行される処理の流れを示したものである。まず、サービスが開始されると、車々間通信装置１０は、自車両の車両情報を送信するか否かを判断する（Ｓ１２）。車両情報を送信する場合、サービス制御手段１２により車両情報が生成され、データ処理手段２２により車両情報の送信先が選択される。そして、車々間通信装置１０は、ステップＳ１４の処理に進行する。一方、車両情報を送信しない場合、車々間通信装置１０は、再びステップＳ１２の処理に進行し、車両情報を送信するか否かを判断する。

ステップＳ１４に進行した場合、車々間通信装置１０は、サービス制御手段１２で生成された車両情報をデータ処理手段２２で選択された送信先の車両に送信する（Ｓ１４）。このとき、サービス制御手段１２で生成された車両情報と共に、データ処理手段２２で選択された送信先の情報が車々間通信手段１６に入力される。この送信先の情報には、例えば、送信先が自車群内の車両であるか、或いは、他車群内の車両であるかが示されている。そこで、車々間通信手段１６は、入力された送信先の情報に基づいて車群内通信に用いる通信チャネル（以下、車群内通信チャネル）又は車群間通信に用いる通信チャネル（以下、車群間通信チャネル）を選択する。そして、車々間通信手段１６は、選択した通信チャネルで車両情報を送信する。

上記のようにして車両情報を送信すると、車々間通信装置１０は、車両情報の送信に係る一連の処理を終了するか否かを判断する（Ｓ１６）。処理を終了する場合、車々間通信装置１０は、車両情報の送信に係る一連の処理を終了する。一方、処理を終了しない場合、車々間通信装置１０は、再びステップＳ１２に進行し、車両情報を送信するか否かを判断する。このように、車々間通信装置１０は、送信先に応じて車群内通信チャネル及び車群間通信チャネルを使い分け、効率的に車両情報を送信することができる。

なお、上記の例は、自車両がマスターの場合を想定していた。仮に、自車両がスレーブの場合、他車群の車両に車両情報を送信するには、マスターを介して他車群の車両に車両情報を送信する必要がある。そのため、自車両がスレーブの場合、車々間通信手段１６は、車群内通信チャネルを用いて車両情報をマスター又は送信先の車両に送信する。このような構成にすることで、車群内通信チャネル及び車群間通信チャネルを効率的に利用することができるようになる。

（ビーコンの送信処理について）
次に、図４を参照する。図４は、サービス開始に伴って車々間通信装置１０がビーコンフレームを送信する際に実行される処理の流れを示したものである。ビーコンフレームには、当該フレームの送信元となる自車両の識別情報、自車両が属する車群の識別情報、自車両が属する車群内の車両数等が示されている。そのため、各車両の車々間通信装置１０は、車群形成手段２４により車群を形成したり、車群への参入又は車群からの離脱等を設定したりする際に、受信したビーコンフレームの情報を参照する。

まず、サービスが開始されると、車々間通信装置１０は、ビーコンフレームを送信するか否かを判断する（Ｓ２２）。ビーコンフレームを送信する場合、サービス制御手段１２により各種の情報が生成され、車々間通信手段１６に入力される。そして、車々間通信手段１６では、入力された情報に対してアクセス制御に必要な情報が付加され、ビーコンフレームが生成される。生成されたビーコンフレームは、車々間通信手段１６により送信される（Ｓ２４）。

ビーコンフレームを送信すると、車々間通信装置１０は、ビーコンフレームの送信に係る一連の処理を終了するか否かを判断する（Ｓ２６）。処理を終了する場合、車々間通信装置１０は、ビーコンフレームの送信に係る一連の処理を終了する。一方、処理を終了しない場合、車々間通信装置１０は、再びステップＳ２２に進行し、ビーコンフレームを送信するか否かを判断する。このようにしてビーコンフレームを送信することで、個々の車両が周囲に存在する車両や車群の状態を把握することが可能になり、車群の形成や車群への参入、或いは、車群からの離脱や車群の解消を効率的に行うことができるようになる。なお、上記の説明では車両情報とビーコンを別個のフレームとして送信するものとしたが、車両情報およびビーコンを結合して１つのフレームとして送信しても構わない。

以上、従来の車々間通信方法について簡単に説明した。上記の方法を用いることで、車群を用いた効率的な通信環境を実現することが可能になる。しかしながら、狭い範囲に多数の車両が密集していたり、マスターに対して車群内の全車両が一斉に車両情報を送信してしまったりすると、通信トラフィック量が非常に大きくなり、所定品質のサービスを提供することが難しくなると考えられる。

そこで、後述する第１実施形態においては、通信トラフィック量に応じて車群内の車両数に制限を課す方法が提案される。さらに、後述する第２実施形態においては、通信トラフィック量に応じて通信チャネルを適切に切り替え制御する方法が提案される。これらの方法を用いることで、市街地のような車両が密集する状況における通信品質を改善することが可能になる。

＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態は、通信トラフィック量に応じて車群内の最大車両数を決定し、車群に属する車両数を制限する構成に特徴がある。

［車々間通信装置１００の機能構成］
まず、図５を参照しながら、本実施形態に係る車々間通信装置１００の機能構成について説明する。図５は、本実施形態に係る車々間通信装置１００の機能構成例を示す説明図である。

図５に示すように、車々間通信装置１００は、主に、サービス制御手段１０２と、車群制御手段１０４と、車々間通信手段１０６と、通信トラフィック量測定手段１０８と、により構成される。図１に示した車々間通信装置１０との主な相違点は、車群制御手段１０４の機能、及び通信トラフィック量測定手段１０８の存在にある。なお、上記の通信トラフィック量測定手段１０８は、車群内通信トラフィック量検出手段、及び車群間通信トラフィック量検出手段の一例である。また、上記の車々間通信手段１０６は、通信手段の一例である。

（サービス制御手段１０２）
まず、サービス制御手段１０２について説明する。サービス制御手段１０２は、所定のサービスを提供するために他車両に通知すべき情報（車両情報）を生成する手段である。また、サービス制御手段１０２は、車々間通信手段１０６を介して他車両が生成した車両情報（他車両情報）を取得する。車両情報には、自車両の位置又は速度等に関する情報や所定のサービスに関する情報等が含まれる。例えば、サービス制御手段１０２は、他車両情報を自車両に関する情報と併せて参照し、所定のサービスを提供するために必要な情報（自車両情報）を生成する。サービス制御手段１０２で生成された自車両情報は、データ処理手段１１２、及び車々間通信手段１０６を介して他車両に送信される。

（車群制御手段１０４）
次に、車群制御手段１０４について説明する。車群制御手段１０４は、データ処理手段１１２と、車群形成手段１１４と、車両数決定手段１１６と、により構成される。なお、車群形成手段１１４は、車群管理手段の一例である。

（データ処理手段１１２）
まず、データ処理手段１１２について説明する。データ処理手段１１２は、サービス制御手段１０２で生成された自車両情報の送信先となる車両を選択したり、取得すべき他車両情報の送信元となる車両を選択したりする。上記の通り、データ処理手段１１２には、サービス制御手段１０２から自車両情報が入力される。さらに、データ処理手段１１２には、後述する車群形成手段１１４から自車両が属する車群の情報（自車群情報）、及び当該車群に含まれる車両から取得した車両情報が入力される。

自車両情報を送信する場合、まず、データ処理手段１１２は、サービス制御手段１０２により提供されるサービスの種類に応じて、自車両情報の送信先を車群内の車両にするか、或いは、車群外の車両も含む全ての車両にするかを判断する。この判断は、自車両が車群内のマスターか否かに応じて行われる。例えば、自車両がマスターである場合、車両情報の種類にも依存するが、車群内の車両に加え、他の車群に属する車両も車両情報の送信先に含める。このようにして車両情報の送信先が指定されると、車両情報と共に、指定された送信先の情報が車々間通信手段１０６に入力される。

他車両情報を受信する場合、まず、データ処理手段１１２は、サービス制御手段１０２により提供されるサービスの種類に応じて、車両情報の送信元（取得先）を車群内の車両にするか、或いは、車群外の車両も含む全ての車両にするかを判断する。この判断は、自車両がマスターであるか否かに応じて行われる。例えば、自車両がマスターである場合、車両情報の種類にも依存するが、車群内の車両に加え、他の車群に属する車両も車両情報の送信元に含める。このようにして車両情報の送信元が指定されると、指定された送信元を特定するための情報が車々間通信手段１０６に入力される。

（車群形成手段１１４）
次に、車群形成手段１１４について説明する。車群形成手段１１４は、自車両の周辺に存在する車両と共に車群を形成したり、既に形成されている車群に参入したり、或いは、車群から離脱したりするための処理を行う手段である。また、車群形成手段１１４は、車群に属する車両の中で、車群間通信を行う車両（マスター）を設定する。例えば、車群形成手段１１４は、最初に車群を形成した車両をマスターに設定する。また、マスターに設定されていた車両が離脱した場合、車群形成手段１１４は、離脱した車両の次に参入した車両をマスターに設定する。なお、マスターの設定方法は、これに限定されない。

マスターが設定されると、車群間における車両情報の送受信は、マスターを通じて実行される。例えば、スレーブから車群外の車両に向けて車両情報が送信される際、スレーブからマスターに一旦車両情報が送信され、マスターから車群外の車両に車両情報が送信される。場合によっては、自車群のマスターから他車群のマスターに車両情報が中継され、他車群のスレーブに車両情報が転送されることもある。このような方法を用いることで、車群内通信と車群間通信とが適切に使い分けられ、通信品質の改善に寄与する。

さらに、マスターは、車群の構成を管理する。この管理は、主にマスターの車群形成手段１１４により行われる。例えば、自車両がマスターの場合、車群形成手段１１４は、他車両が自車群へ参入したり、自車群から離脱したりする際の処理を行う。このとき、車群形成手段１１４は、後述する車両数決定手段１１６により決定された車群内の最大車両数に基づいて車群構成の管理を行う。車群内の最大車両数とは、自車群に収容可能な車両数の最大値である。つまり、車群形成手段１１４は、自車群内の車両数が車両数決定手段１１６で決定された車群内の最大車両数に達している場合、新たな車両を参入させない。

このような構成にすることで、自車群内の車両数が制限されるため、車群内通信チャネルを用いてスレーブからマスターに送信される情報量が所定値以下に限定される。その結果、自車群の車群内通信における通信トラフィック量が所定値以下に抑制され、車群内通信の通信トラフィック量増加に伴って発生するサービス品質の劣化を低減させることができる。また、マスターに集中する情報量が許容範囲に抑えられることで、マスターの処理負荷増大に伴うサービス品質の低下も低減される。

上記の通り、車群形成手段１１４は、車両数決定手段１１６から入力される車群内の最大車両数に基づいて車群を管理する。このとき、車両数決定手段１１６は、車群内に新たに参入する車両を制限するだけでなく、通信トラフィック量の変化に応じて車両数決定手段１１６で決定される最大車両数を参照し、動的に車群内の車両数を減少させることもできる。例えば、車群内通信トラフィック量が増大し、車両数決定手段１１６から現時点で車群内に存在する車両数よりも小さい最大車両数が通知された場合、車群形成手段１１４は、車群内の車両数が通知された最大車両数以下になるように一部の車両を離脱させる。

このような構成にする場合、車群形成手段１１４は、車両数決定手段１１６で決定される最大車両数を所定周期又は所定のタイミングで参照することになる。なお、車群形成手段１１４は、車群内のマスターを極力離脱させず、できるだけスレーブの中から離脱する車両を選択する。また、選択方法としては、例えば、車群内のスレーブから再度参入要求を受け付け、最大車両数に達するまで順番に参入を認める方法が考えられる。但し、離脱又は参入を管理する車両をマスターに集中させるように構成されていてもよいし、各スレーブが自律的に離脱又は参入の判断をするように構成されていてもよい。

また、離脱車両の決定基準としては、上記の他、各車両の位置、通信を確立している車両数（リンク数）、ランダム等が考えられる。もちろん、これらの要素を組み合わせて離脱車両を選択するように構成されていてもよい。また、通信トラフィック量が頻繁に変動する場合を想定し、車両の離脱処理や車群の再構成処理を行う際に、離脱した車両が再参入可能になるまでに所定の待機時間を設定したり、参入処理の実行開始基準となる通信トラフィック量の閾値と離脱処理の実行開始基準となる通信トラフィック量の閾値とを異なる値に設定したりする方が好ましい。

さて、車群形成手段１１４で設定された自車両の状態情報は、データ処理手段１１２に入力され、車両情報の送信先又は送信元が選択される際に参照される。

（車両数決定手段１１６）
次に、車両数決定手段１１６について説明する。車両数決定手段１１６は、後述する通信トラフィック量測定手段１０８により測定された通信トラフィック量に応じて自車群内の最大車両数を決定する手段である。車両数決定手段１１６には、通信トラフィック量測定手段１０８から車群内通信チャネル及び車群間通信チャネルの通信トラフィック量を示す情報が入力される。そこで、車両数決定手段１１６は、車群内チャネルの通信トラフィック量（以下、車群内通信トラフィック量）、及び車群間チャネルの通信トラフィック量（以下、車群間通信トラフィック量）に応じて自車群内の最大車両数を決定する。

（通信トラフィック量に応じた車群内最大車両数の決定方法について）
ここで、図７を参照しながら、車両数決定手段１１６による通信トラフィック量に応じた車群内最大車両数の決定方法について説明する。図７は、車両数決定手段１１６による通信トラフィック量に応じた車群内最大車両数の決定方法を示す説明図である。

図７の例では、安全運転支援サービスの一例として、交差点における出会い頭防止支援サービスが想定されている。また、各車両（Ａ〜Ｇ）は、所定周期で自車両情報（自車両の位置や速度等）をブロードキャストで送信しているものとする。なお、図７の例において、６台の車両Ａ〜Ｆが位置する道路を優先側道路、１台の車両Ｇが位置する道路を規制側道路と呼ぶことにする。そして、以下の説明では、優先側道路の車両Ａ〜Ｆ、及び規制側道路の車両Ｇが交差点に進入する状況を想定する。

また、車群内においては隣接車両間で通信リンクが形成されているものとする。そして、隣接車両以外の車両間で行う通信は、両車両の中間に位置する車両が転送することで実現されるものとする。例えば、車両Ａと車両Ｃとの間の通信は、両車両Ａ、Ｃの中間に位置する車両Ｂが転送することで実現される。なお、このような構成にすると、車群内の全車両が一斉に車群外の車両に情報を送信しようとする場合に、多数の転送処理（ホップ）が発生してしまい、車群内通信トラフィック量が非常に大きくなってしまう。

（具体例：最大車両数を大きくした場合）
例えば、図７（１）の場合、車両Ｆから車両Ｇに車両情報を送信しようとすると、車両Ｅ、Ｄ、Ｃ、Ｂ、Ａ、Ｇの順で車両情報が中継される。この例では、車両Ｆから車両Ｇに車両情報を送信する際のホップ数Ｈ１（Ｆ，Ｇ）は６となる。但し、車両Ａと車両Ｇとの間の通信が車群間通信である点に注意されたい。従って、車群内通信によるホップ数Ｈ１（Ｆ，Ａ）＝６−１＝５である。また、車群１内の全車両が車両情報を送信する場合、５台の車両（Ｂ〜Ｆ）がマスターである車両Ａに車両情報を送信するため、車群内通信トラフィック量Ｔｉ１（Ａ，Ｇ）は１５となる。すなわち、Ｔｉ１（Ａ，Ｆ）＝Ｈ１（Ｆ，Ａ）＋Ｈ１（Ｅ，Ａ）＋Ｈ１（Ｄ，Ａ）＋Ｈ１（Ｃ，Ａ）＋Ｈ１（Ｂ，Ａ）＝５＋４＋３＋２＋１＝１５である。

続いて、車群間通信のトラフィック量について説明する。車群間通信方法として、次の３通りを想定する。１つ目は、ｉ）車群内の全車両の車両情報を送信する方法である。２つ目は、ｉｉ）車群に属する一部の車両のみが車群間で車両情報を交換する方法である。ここでは、一例として出会い頭衝突防止支援サービスを想定し、他車との衝突の危険性の高い車群内の先頭車両の車両情報のみ送信するものとする。３つ目は、ｉｉｉ）車群の全車両から送信された車両情報をマスターが集約し、１つの車群情報として他車群のマスターに送信する方法である。すなわち、１つの車群あたり１つの車群情報のみが送信される。ここでは、車群情報のサイズを１車両あたりの車両情報のサイズと同一であるとする。

ｉ）の場合、６台分の車両情報が車群間通信で送信されるため、車群間通信トラフィック量Ｔｏ１（Ａ，Ｇ）は車両数と同じ６となる。ｉｉ）の場合、車群内の先頭車両であるマスター（車両Ａ）の情報を送信する際の車群間通信トラフィック量Ｔｏ１（Ａ）＝１が発生する。ｉｉｉ）の場合、車群１の車群情報を送信する際の車群間通信トラフィック量Ｔｏ１（Ｇｒｏｕｐ）＝１が発生する。

（具体例：最大車両数を小さくした場合）
一方、図７（２）のように車群内の最大車両数を小さくして車群を分けると、車両Ｆから車両Ｇに車両情報を送信する際のホップ数Ｈ２（Ｆ，Ｇ）は３（＜Ｈ１（Ｆ，Ｇ））となる。従って、車群内通信によるホップ数Ｈ２（Ｆ，Ｄ）＝３−１＝２である。また、２台の車両（Ｅ，Ｆ）がマスターである車両Ｄに車両情報を送信する際の車群内通信トラフィック量は３となる。すなわち、Ｈ２（Ｆ，Ｄ）＋Ｈ２（Ｅ，Ｄ）＝２＋１＝３である。同様に、２台の車両（Ｂ，Ｃ）がマスターである車両Ａに車両情報を送信する際の車群内通信トラフィック量は３となる。従って、車群１、２に属する全車両（Ａ〜Ｆ）の車両情報が送信される際の車群内通信トラフィック量Ｔｉ２（Ａ，Ｆ）＝３＋３＝６（＜Ｔｉ１（Ａ，Ｆ）＝１５）である。

車群間通信方法として上記の３通りの方法を想定すると、ｉ）の場合、３台分（車両Ｄ、Ｅ、Ｆ）の車両情報が車群間通信で送信されるため、車群間通信トラフィック量Ｔｏ２は車両数と同じ３となる。同様に、車両Ａ、Ｂ、Ｃの車両情報が車群間通信で送信される場合、車群間通信トラフィック量は車両数と同じ３となる。従って、車群１、２に属する全車両（Ａ〜Ｆ）の車両情報が送信される際の車群間通信トラフィック量Ｔｏ２（Ａ，Ｇ）＝３＋３＝６（＝Ｔｏ１（Ａ，Ｇ））となる。ｉｉ）の場合、マスター（車両Ａ、Ｄ）の情報を送信する際の車群間通信トラフィック量Ｔｏ２（Ａ＋Ｄ）＝２（＞Ｔｏ１（Ａ）＝１）が発生する。

ｉｉｉ）の場合、車群１、２の車群情報を送信する際の車群間通信トラフィック量Ｔｏ２（Ｇｒｏｕｐ）＝２（＞Ｔｏ１（Ｇｒｏｕｐ）＝１）が発生する。

図７（１）（２）の比較から明らかなように、車群内の最大車両数を制御することで、車群間通信トラフィック量と車群内通信トラフィック量との間のバランスを調整することができる。つまり、車群内の最大車両数を大きくすると、車群内通信トラフィック量が増加するものの、車群間通信トラフィック量を低減させることができる。一方、車群内の最大車両数を小さくすると、車群間通信トラフィック量が増加するものの、車群内通信トラフィック量を低減させることができる。

そこで、車両数決定手段１１６は、車群内通信トラフィック量が大きい場合、車群内の最大車両数を小さくする。その結果、車群内の通信経路におけるホップ数が低減され、同じ車群内の他車両が送信したフレームを転送する回数が少なくなり、車群内通信トラフィック量の増加を抑制することができる。逆に、車群間通信トラフィック量が小さい場合、車両数決定手段１１６は、車群内の最大車両数を大きくする。その結果、車群間通信トラフィック量の増加を抑制することができる。また、車群を大きくすることで、より遮蔽物の影響を受けにくい車両をマスターに設定することができるため、より良好な車群間通信環境を利用して通信することが可能になる。

なお、車両数決定手段１１６は、通信トラフィック量に基づいて車群内の最大車両数を決定する際、所定の計算式に基づくか、或いは、所定のテーブルを参照することで通信トラフィック量から車群内の最大車両数を決定する。

所定の計算式の一例を以下に示す。所定の通信品質を満たすことが可能な車群内通信トラフィック量の上限をＴａとする。各車群のマスターは自律的に、車群内通信トラフィック量の上限に近づくように、車群内の最大車両数を決定するものとする。車群内の最大車両数をＹとした場合、１車群あたりの車群内通信トラフィック量をＴｇとすると、Ｔｇ＝１＋２＋…＋（Ｙ−１）＝（Ｙ−１）×Ｙ／２となる。なお、Ｔｇは１フレームあたりの通信トラフィック量で正規化している。ここで、車両の総数をＮａとした場合、車群の総数Ｎｇ＝Ｎａ／Ｙとなる。Ｔａ＝Ｔｇ×Ｎｇであるので、Ｙ＝２Ｔａ／Ｎａ＋１が導かれる。

従って、各車群のマスターは以下の（１）から（３）までの手順により、車群内の最大車両数Ｙを決定することが可能である。（１）車群内通信トラフィック量の上限Ｔａを事前に設定する（メモリ等に記憶する）。この値は、無線方式（変調方式や帯域幅等）により決定される。（２）自車と通信可能な車両の総数Ｎａを求める。所定時間内に受信したフレーム数より求めることが可能である（フレームの送信元が同一のものは重複して数えないものとする）。（３）Ｔａ，Ｎａより車群内の最大車両数Ｙを決定する。

以上の手続きにより、車群内通信トラフィック量が大きい場合、車群内の最大車両数を小さい値とし、車群内通信トラフィック量が小さい場合、車群内の最大車両数を大きな値に決定することが可能である。すなわち、車両の合流等により車群内通信トラフィック量が増加し、上限Ｔｖを超えた場合、各車群のマスターは車群内通信トラフィック量をＴｖに抑えるように、車群内の最大車両数を減少する。一方、車両の離散等により車群内通信トラフィック量が減少し、上限Ｔｖを下回った場合、各車群のマスターは車群内通信トラフィック量がＴｖに達するように、車群内の最大車両数を増加する。

所定のテーブルとしては、例えば、下記の表１のような車両の総数Ｎａと車群内の最大車両数Ｙとを対応付けるテーブルが用いられる。このテーブルは、例えば、メモリＨ１６に格納される。もちろん、車両数決定手段１１６が車群内の車両数を決定する際に用いるテーブルの具体的な値や計算式の具体的な形状は適宜変更可能である。

さて、上記のｉｉ）車群に属する一部の車両のみが車群間で車両情報を交換するような場合、或いは、上記のｉｉｉ）車群内の全車両から送信された車両情報をマスターが集約し、１つの車群情報として他車群のマスターに送信する場合、次のような相乗効果が得られる。なお、車両情報を集約して１つの車群情報を生成する場合、マスターは、集約した車両情報を結合したり、圧縮したりして送信するように構成されていてもよい。上記の通り、車群内通信トラフィック量が大きく、車群間通信トラフィック量が小さい場合、車両数決定手段１１６は、車群内の最大車両数を小さくする。車群内の最大車両数が小さくなることで車群内通信トラフィック量の増加が抑制されると共に、上記のような場合においては、より多くの車両情報を車群間通信チャネルで送信することが可能になるという相乗効果が得られる。

以上、車両数決定手段１１６の機能について説明した。既に述べた通り、車両数決定手段１１６で決定された車群内の最大車両数を示す情報は、車群形成手段１１４に入力される。そして、車両数決定手段１１６で決定された最大車両数を超えないように車群形成手段１１４によって車群内の車両数が管理される。なお、車両数決定手段１１６で決定された車群内の最大車両数を示す情報は、車群形成手段１１４、データ処理手段１１２を通じて車々間通信手段１０６に入力される。

（車々間通信手段１０６）
再び図５を参照しながら、車々間通信手段１０６について説明する。上記の通り、車々間通信手段１０６には、データ処理手段１１２から車両情報が入力される。車々間通信手段１０６は、データ処理手段１１２から車両情報が入力されると、その車両情報に対してアクセス制御に必要な情報を付加してフレームを生成する。このフレームは、所定の周波数で変調され、データ処理手段１１２で選択された送信先の車両に送信される。例えば、送信先が車群内の車両である場合、フレームは車群内通信チャネルの周波数で変調される。逆に、自車両がマスターであり、送信先が車群外の車両である場合、フレームは車群間通信チャネルの周波数で変調される。

また、車々間通信手段１０６は、データ処理手段１１２で選択された送信元が所定の周波数で送信した車両情報の変調信号を受信してフレームを復調する。そして、車々間通信手段１０６は、復調されたフレームからアクセス制御に必要な情報を除去してデータ処理手段１１２に入力する。また、車々間通信手段１０６は、通信トラフィックの測定に用いる情報を通信トラフィック量測定手段１０８に通知する。例えば、車々間通信手段１０６は、フレームを受信したタイミングで受信通知やフレームの送信待ち時間（ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）を想定する場合）を通信トラフィック量測定手段１０８に入力する。

（ビーコンフレームの構成）
ここで、図６を参照しながら、車々間通信手段１０６で送受信されるビーコンフレームのフレーム構成について簡単に説明する。図６は、車々間通信手段１０６で送受信されるビーコンフレームの構成例を示す説明図である。

図６に示すように、ビーコンフレームには、ＭＡＣヘッダ、送信元車群ＩＤ、送信元車両ＩＤ、車群内の車両数、車群内の最大車両数、ＣＲＣが含まれる。ＭＡＣヘッダは、送信元のＭＡＣアドレスを示すものである。送信元車群ＩＤは、送信元の車群を特定するための識別情報である。送信元車両ＩＤは、送信元の車両を特定するための識別情報である。車群内の車両数は、ビーコンフレームの送信時点における車群内の車両数である。車群内の最大車両数は、車両数決定手段１１６で決定された車群内の最大車両数である。

ＣＲＣは、巡回冗長検査（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）符号である。このビーコンフレームは所定周期で送信されるものである。このように、ビーコンフレームに自車両の車両位置、車群内の車両数、及び車群内の最大車両数等が車群管理情報として含まれていることにより、通信トラフィック量を考慮した適切な車群の管理が行えるようになる。例えば、各車両は、ビーコンフレームを送信したマスターの管理する車群に参入可能か否かを判定することができるようになる。なお、最大車両数の情報に代えて、車群への参入可否を示す情報がビーコンフレームに含まれていてもよい。

以上、車々間通信手段１０６の機能について説明した。

（通信トラフィック量測定手段１０８）
再び図５を参照しながら、通信トラフィック量測定手段１０８について説明する。通信トラフィック量測定手段１０８は、通信トラフィック量を測定する手段である。例えば、通信トラフィック量測定手段１０８は、通信トラフィック量として、所定時間内に車々間通信手段１０６で受信したフレーム数を測定する。当然のことながら、受信したフレーム数が多いほど、通信トラフィック量が多いと考えられる。また、メディアアクセス方式としてＣＳＭＡを想定した場合、通信トラフィック量測定手段１０８は、通信トラフィック量として、送信待ち時間を測定する。ＣＳＭＡの場合、通信チャネルが混雑しているほど送信待ち時間が長くなる。そのため、送信待ち時間の長さから通信トラフィック量を推定することができる。

なお、通信トラフィック量測定手段１０８は、車群内通信チャネルの通信トラフィック量と、車群間通信チャネルの通信トラフィック量とを測定する。例えば、車群内通信チャネルで送信されたフレーム数をカウントすることにより、車群内通信トラフィック量を推定することができる。同様に、車群間通信チャネルで送信されたフレーム数をカウントすることにより、車群間通信トラフィック量を推定することができる。このようにして測定された車群内通信トラフィック量及び車群間通信トラフィック量の情報は、車両数決定手段１１６に入力される。この情報が入力されると、車両数決定手段１１６により、通信トラフィック量に応じた適切な車群内の最大車両数が決定される。

以上、本発明の第１実施形態に係る車々間通信装置１００の機能構成について説明した。上記の通り、車々間通信装置１００は、各通信チャネルの通信トラフィック量を検出し、その検出結果に応じて車群内の最大車両数を決定する構成に特徴がある。特に、車々間通信装置１００は、車群内通信トラフィック量又は車群間通信トラフィック量が効果的に低減されるように車群内の最大車両数を抑制することで通信品質を所定以上に維持する。

なお、上記の説明において、マスターが車群内の最大車両数を決定し、その最大車両数を車群に参入しようとする他車両に通知する構成が示された。しかし、マスターが車群内の最大車両数を他車両に通知する構成は必須ではない。例えば、車群への参入を試みる他車両が自律的に車群内の最大車両数を決定し、その最大車両数に応じて車群への参入可否を判断するように構成されていてもよい。この場合、ビーコンフレームに最大車両数の情報を含めず、車群に参入しようとする他車両が自身で測定した通信トラフィック量に応じて最大車両数を決定する。このような構成にしても、通信トラフィック量に応じた適切な車群管理が実現される。

［車々間通信装置１００による処理の流れ］
ここで、図８を参照しながら、上記の車々間通信装置１００による処理の流れについて説明する。図８は、上記の車々間通信装置１００による処理の流れを示す説明図である。

まず、サービスが開始されると、車々間通信装置１００は、ビーコンフレームを送信するか否かを判断する（Ｓ１０２）。ビーコンフレームを送信する場合、サービス制御手段１０２により各種の情報が生成され、車々間通信手段１０６に入力される。さらに、通信トラフィック量測定手段１０８で測定された通信トラフィック量に基づき車両数決定手段１１６により車群内の最大車両数が決定される（Ｓ１０４）。決定された車群内の最大車両数を示す情報は、車々間通信手段１０６に入力される。そして、車々間通信手段１０６では、入力された情報に対してアクセス制御に必要な情報が付加され、ビーコンフレームが生成される。生成されたビーコンフレームは、車々間通信手段１０６により送信される（Ｓ１０６）。

ビーコンフレームを送信すると、車々間通信装置１００は、ビーコンフレームの送信に係る一連の処理を終了するか否かを判断する（Ｓ１０８）。処理を終了する場合、車々間通信装置１００は、ビーコンフレームの送信に係る一連の処理を終了する。一方、処理を終了しない場合、車々間通信装置１００は、再びステップＳ１０２に進行し、ビーコンフレームを送信するか否かを判断する。このようにしてビーコンフレームを送信することで、個々の車両が周囲に存在する車両数、車群の状態、ビーコンフレームの送信元車群への参入可否を把握することが可能になり、通信トラフィック量を考慮した効果的な車群管理が実現される。

以上、本発明の第１実施形態について説明した。上記のように、自車両周辺の通信トラフィックを検出し、その検出値に基づき車群内の最大車両数を決定することで、車群内通信トラフィック量又は車群間通信トラフィック量の増加を抑制することができる。その結果、通信品質を所定以上に維持することが可能になる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、通信トラフィック量に応じて車両情報の送信に用いる通信チャネルを決定する構成に特徴がある。

［車々間通信装置２００の機能構成］
まず、図９を参照しながら、本実施形態に係る車々間通信装置２００の機能構成について説明する。図９は、本実施形態に係る車々間通信装置２００の機能構成例を示す説明図である。

図９に示すように、車々間通信装置２００は、主に、サービス制御手段１０２と、車群制御手段２０２と、車々間通信手段２０４と、通信トラフィック量測定手段１０８と、により構成される。上記の第１実施形態に係る車々間通信装置１００との主な相違点は、車群制御手段２０２の機能にある。そこで、以下では、この相違点を中心に説明し、上記の第１実施形態に係る車々間通信装置１００と実質的に同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付することにより詳細な説明を省略する。なお、上記の通信トラフィック量測定手段１０８は、車群内通信トラフィック量検出手段、及び車群間通信トラフィック量検出手段の一例である。また、上記の車々間通信手段２０４は、送信手段の一例である。

（車群制御手段２０２）
まず、車群制御手段２０２について説明する。車群制御手段２０２は、データ処理手段１１２と、車群形成手段１１４と、送信チャネル決定手段２１２と、により構成される。なお、送信チャネル決定手段２１２は、送信チャネル選択手段の一例である。

（データ処理手段１１２）
まず、データ処理手段１１２について説明する。データ処理手段１１２は、サービス制御手段１０２で生成された自車両情報の送信先となる車両を選択したり、取得すべき他車両情報の送信元となる車両を選択したりする。データ処理手段１１２には、サービス制御手段１０２から自車両情報が入力される。さらに、データ処理手段１１２には、後述する車群形成手段１１４から自車両が属する車群の情報（自車群情報）、及び当該車群に含まれる車両から取得した車両情報が入力される。

（車群形成手段１１４）
次に、車群形成手段１１４について説明する。車群形成手段１１４は、自車両の周辺に存在する車両と共に車群を形成したり、既に形成されている車群に参入したり、或いは、車群から離脱したりするための処理を行う手段である。また、車群形成手段１１４は、車群に属する車両の中で、車群間通信を行う車両（マスター）を設定する。さらに、マスターの車群形成手段１１４は、車群の構成を管理する。例えば、車群形成手段１１４は、他車両が自車群へ参入したり、自車群から離脱したりする際の処理を行う。但し、本実施形態においては、上記の第１実施形態とは異なり、車群内の最大車両数を設定して新たな車両の参入を制限することはない。

（送信チャネル決定手段２１２）
次に、送信チャネル決定手段２１２について説明する。送信チャネル決定手段２１２は、通信トラフィック量測定手段１０８により測定された通信トラフィック量に基づき送信チャネルを決定する手段である。送信チャネル決定手段２１２には、車群内通信トラフィック量及び車群間通信トラフィック量を示す情報が通信トラフィック量測定手段１０８から入力される。そこで、送信チャネル決定手段２１２は、入力された情報に基づいて車両情報の送信に用いる送信チャネルを車群間通信チャネルにするか、或いは、車群内通信チャネルにするかを決定する。送信チャネル決定手段２１２により決定された送信チャネルの情報は、車々間通信手段２０４に入力される。

（通信トラフィック量に応じた送信チャネルの決定方法について）
ここで、図１０を参照しながら、送信チャネル決定手段２１２による通信トラフィック量に応じた送信チャネルの決定方法について、より詳細に説明する。図１０は、送信チャネル決定手段２１２による通信トラフィック量に応じた送信チャネルの決定方法を示す説明図である。

図１０の例では、安全運転支援サービスの一例として、交差点における出会い頭防止支援サービスが想定されている。また、各車両（Ａ〜Ｇ）は、所定周期で自車両情報（自車両の位置や速度等）をブロードキャストで送信しているものとする。なお、図７の例において、６台の車両Ａ〜Ｆが位置する道路を優先側道路、１台の車両Ｇが位置する道路を規制側道路と呼ぶことにする。そして、以下の説明では、優先側道路の車両Ａ〜Ｆ、及び規制側道路の車両Ｇが交差点に進入する状況を想定する。

また、車群内においては隣接車両間で通信リンクが形成されているものとする。そして、隣接車両以外の車両間で行う通信は、両車両の中間に位置する車両が転送することで実現されるものとする。例えば、車両Ａと車両Ｃとの間の通信は、両車両Ａ、Ｃの中間に位置する車両Ｂが転送することで実現される。なお、このような構成にすると、車群内の全車両が一斉に車群外の車両に情報を送信しようとする場合に、多数の転送処理（ホップ）が発生してしまい、車群内通信トラフィック量が非常に大きくなってしまう。

（送信チャネルを車群内通信チャネルに決定した場合）
例えば、図１０（１）の場合、車両Ｆから車両Ｇに車両情報を送信しようとすると、車両Ｅ、Ｄ、Ｃ、Ｂ、Ａ、Ｇの順で車両情報が中継される。この例では、車両Ｆから車両Ｇに車両情報を送信する際のホップ数Ｈ１（Ｆ，Ｇ）は６となる。但し、車両Ａと車両Ｇとの間の通信が車群間通信である点に注意されたい。従って、車群内通信によるホップ数Ｈ１（Ｆ，Ａ）＝６−１＝５である。また、車群内の全車両が車両情報を送信する場合、５台の車両（Ｂ〜Ｆ）がマスターである車両Ａに車両情報を送信するため、車群内通信トラフィック量Ｔｉ１（Ａ，Ｇ）は１５となる。すなわち、Ｔｉ１（Ａ，Ｆ）＝Ｈ１（Ｆ，Ａ）＋Ｈ１（Ｅ，Ａ）＋Ｈ１（Ｄ，Ａ）＋Ｈ１（Ｃ，Ａ）＋Ｈ１（Ｂ，Ａ）＝５＋４＋３＋２＋１＝１５である。

（具体例：送信チャネルを車群間通信チャネルに決定した場合）
一方、図１０（２）のようにスレーブの車両に車群間通信チャネルの利用を許可した場合、車両Ｆから車両Ｇに車群間通信チャネルを用いて直接的に車両情報を送信することが可能になる。そのため、車両Ｆから車両Ｇに車両情報を送信する際のホップ数Ｈ２（Ｆ，Ｇ）は１（＜Ｈ１（Ｆ，Ｇ）＝６）となる。また、各スレーブが車群間通信チャネルを用いる場合、６台の車両（Ａ〜Ｆ）は、車群間通信チャネルを通じて各々車両Ｇに車両情報を送信する。そのため、車群内通信チャネルの通信トラフィック量Ｔｉ２（Ａ，Ｇ）は０（＜Ｔｉ１（Ａ，Ｇ）＝１５）となる。但し、図１０（１）の場合に比べ、車群間通信トラフィック量は大きくなる。

図１０（１）（２）の比較から明らかなように、各車両が利用する送信チャネルを制御することで、車群間通信トラフィック量と車群内通信トラフィック量との間のバランスを調整することができる。つまり、送信チャネルとして車群間通信チャネルを用いると、車群間通信トラフィック量が増加するものの、車群内通信トラフィック量を低減させることができる。逆に、送信チャネルとして主に車群内通信チャネルを用いると、車群内通信トラフィック量が増加するものの、車群間通信トラフィック量を低減させることができる。

そこで、送信チャネル決定手段２１２は、車群内通信トラフィック量が大きい場合、自車両がスレーブであっても、送信チャネルとして車群間通信チャネルを利用する。このような構成にすることで、車群内通信経路におけるホップ数が低減され、送信元車両以外の車両がフレームを転送する回数が少なくなり、車群内通信トラフィック量の増加を抑制することができる。逆に、車群内通信トラフィック量が小さい場合、送信チャネル決定手段２１２は、自車両がスレーブの場合に送信チャネルに車群内通信チャネルを選択する。このような構成にすることで、車群間通信トラフィック量の増加を抑制できると共に、車群間通信環境の良好な位置にあるマスターを利用して車両情報を送信することができる。

以上、送信チャネル決定手段２１２の機能について説明した。送信チャネル決定手段２１２で決定された送信チャネルを示す情報は、車々間通信手段２０４に入力される。

（車々間通信手段２０４）
再び図９を参照しながら、車々間通信手段２０４について説明する。上記の通り、車々間通信手段２０４には、データ処理手段１１２から車両情報が入力される。車々間通信手段２０４は、データ処理手段１１２から車両情報が入力されると、その車両情報に対してアクセス制御に必要な情報を付加してフレームを生成する。このフレームは、所定の周波数で変調され、データ処理手段１１２で選択された送信先の車両に送信される。このとき、車々間通信手段２０４は、送信チャネル決定手段２１２で決定された送信チャネルの周波数でフレームを送信する。例えば、送信チャネルとして車群間通信チャネルが選択されている場合、自車両がスレーブであっても、車群間通信チャネルの周波数でフレームが送信される。

（通信トラフィック量測定手段１０８）
次に、通信トラフィック量測定手段１０８について説明する。通信トラフィック量測定手段１０８は、通信トラフィック量を測定する手段である。例えば、通信トラフィック量測定手段１０８は、通信トラフィック量として、所定時間内に車々間通信手段２０４で受信したフレーム数を測定する。当然のことながら、受信したフレーム数が多いほど、通信トラフィック量が多いと考えられる。また、メディアアクセス方式としてＣＳＭＡを想定した場合、通信トラフィック量測定手段１０８は、通信トラフィック量として、送信待ち時間を測定する。ＣＳＭＡの場合、通信チャネルが混雑しているほど送信待ち時間が長くなる。そのため、送信待ち時間の長さから通信トラフィック量を推定することができる。このようにして測定された通信トラフィック量は、送信チャネル決定手段２１２に入力され、送信チャネルの決定処理に利用される。

以上、本発明の第２実施形態に係る車々間通信装置２００の機能構成について説明した。上記の通り、車々間通信装置２００は、各通信チャネルの通信トラフィック量を検出し、その検出結果に応じて送信チャネルを決定する構成に特徴がある。つまり、車々間通信装置２００は、車群内通信トラフィック量又は車群間通信トラフィック量が効果的に低減されるように送信チャネルを決定することで通信品質を所定以上に維持する。

［車々間通信装置２００による処理の流れ］
ここで、図１１を参照しながら、上記の車々間通信装置２００による処理の流れについて説明する。図１１は、上記の車々間通信装置２００による処理の流れを示す説明図である。

まず、サービスが開始されると、車々間通信装置２００は、車両情報を送信するか否かを判断する（Ｓ２０２）。車両情報を送信する場合、サービス制御手段１０２により各種の情報が生成され、車々間通信手段２０４に入力される。さらに、通信トラフィック量測定手段１０８で測定された通信トラフィック量に基づき送信チャネル決定手段２１２により送信チャネルが決定される（Ｓ２０４）。決定された送信チャネルを示す情報は、車々間通信手段２０４に入力される。そして、車々間通信手段２０４では、入力された情報に対してアクセス制御に必要な情報が付加され、フレームが生成される。生成されたフレームは、送信チャネル決定手段２１２で決定された送信チャネルの周波数で車々間通信手段２０４により送信される（Ｓ２０６）。

フレームを送信すると、車々間通信装置２００は、車両情報の送信に係る一連の処理を終了するか否かを判断する（Ｓ２０８）。処理を終了する場合、車々間通信装置２００は、車両情報の送信に係る一連の処理を終了する。一方、処理を終了しない場合、車々間通信装置２００は、再びステップＳ２０２に進行し、車両情報を送信するか否かを判断する。このようにして車両情報を送信することで、個々の車両が周囲に存在する車両数、車群の状態を把握することが可能になる。また、ステップＳ２０４で通信トラフィック量を考慮した送信チャネルが決定されることで、所定以上の通信品質が維持される。

以上、本発明の第２実施形態について説明した。上記のように、自車両周辺の通信トラフィックを検出し、その検出値に基づき送信チャネルを決定することで、車群内通信トラフィック量又は車群間通信トラフィック量の増加を抑制することができる。その結果、通信品質を所定以上に維持することが可能になる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記の説明においては、通信トラフィック量に応じて車群内の最大車両数を決定する構成と、通信トラフィック量に応じて送信チャネルを切り替える構成と、を分けて説明したが、両者を組み合わせて構成することも可能である。

１０、１００、２００ 車々間通信装置
１２、１０２ サービス制御手段
１４、１０４、２０２ 車群制御手段
１６、１０６、２０４ 車々間通信手段
１０８ 通信トラフィック量測定手段
２２、１１２ データ処理手段
２４、１１４ 車群形成手段
１１６ 車両数決定手段
２１２ 送信チャネル決定手段
Ｈ１２ ＧＰＳ受信機
Ｈ１４ 中央処理装置
Ｈ１６ メモリ
Ｈ１８ 通信制御部
Ｈ２０ ＲＦフロントエンド回路
Ｈ２２ アンテナ
Ｈ２４ バス

Claims (12)

1. 自車両を含む一又は複数の車両が属する自車群の内部で車両間の通信に用いる車群内通信チャネルの通信トラフィック量を検出する車群内通信トラフィック量検出手段と、
   前記自車群とは異なる他車群に属する車両との間の通信に用いる車群間通信チャネルの通信トラフィック量を検出する車群間通信トラフィック量検出手段と、
   前記車群内通信チャネル及び前記車群間通信チャネルの通信トラフィック量に基づいて前記自車群内への参入を許容する車両の最大数を決定する車両数決定手段と、
   を備えることを特徴とする、車々間通信装置。
2. 前記車両数決定手段は、前記車群内通信チャネルの通信トラフィック量が大きく、前記車群間通信チャネルの通信トラフィック量が小さい場合に前記車両の最大数を小さい値に決定することを特徴とする、請求項１に記載の車々間通信装置。
3. 前記車両数決定手段は、前記車群内通信チャネルの通信トラフィック量が小さく、前記車群間通信チャネルの通信トラフィック量が大きい場合に前記車両の最大数を大きい値に決定することを特徴とする、請求項１に記載の車々間通信装置。
4. 前記自車群の車両数が前記車両数決定手段で決定された車両の最大数に達した場合に前記自車群への新たな車両の参入を拒否する車群管理手段をさらに備えることを特徴とする、請求項２又は３に記載の車々間通信装置。
5. 前記車両数決定手段で決定された車両の最大数を含むビーコンフレームを生成し、当該ビーコンフレームを所定の時間間隔で送信する通信手段をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載の車々間通信装置。
6. 前記車群内通信トラフィック量検出手段は、前記車群内通信チャネルを通じて受信したフレーム数に基づいて通信トラフィック量を検出し、
   前記車群間通信トラフィック量検出手段は、前記車群間通信チャネルを通じて受信したフレーム数に基づいて通信トラフィック量を検出することを特徴とする、請求項４に記載の車々間通信装置。
7. 前記車群管理手段は、前記車両数決定手段で決定された前記車両の最大数、及び前記自車群内の車両数を監視し、当該自車群内の車両数が前記車両の最大数を超えている場合に前記自車群内の車両数が前記車両の最大数以下になるように前記自車群内の車両を離脱させることを特徴とする、請求項４に記載の車々間通信装置。
8. 自車両を含む一又は複数の車両が属する自車群の内部で車両間の通信に用いる車群内通信チャネルの通信トラフィック量を検出する車群内通信トラフィック量検出手段と、
   前記自車群とは異なる他車群に属する車両との間の通信に用いる車群間通信チャネルの通信トラフィック量を検出する車群間通信トラフィック量検出手段と、
   前記車群内通信チャネル及び前記車群間通信チャネルの通信トラフィック量に基づいて情報を送信する際に利用する送信チャネルとして前記車群内通信チャネル又は前記車群間通信チャネルを選択する送信チャネル選択手段と、
   を備えることを特徴とする、車々間通信装置。
9. 前記送信チャネル選択手段は、前記車群内通信チャネルの通信トラフィック量が小さく、前記車群間通信チャネルの通信トラフィック量が大きい場合に前記送信チャネルとして前記車群内通信チャネルを選択し、前記車群内通信チャネルの通信トラフィック量が大きく、前記車群間通信チャネルの通信トラフィック量が小さい場合に前記車群間通信チャネルを選択することを特徴とする、請求項８に記載の車々間通信装置。
10. 前記送信チャネル選択手段で選択された送信チャネルの周波数でフレームを送信する送信手段をさらに備えることを特徴とする、請求項８又は９に記載の車々間通信装置。
11. 自車両を含む一又は複数の車両が属する自車群の内部で車両間の通信に用いる車群内通信チャネルの通信トラフィック量を検出する車群内通信トラフィック量検出ステップと、
    前記自車群とは異なる他車群に属する車両との間の通信に用いる車群間通信チャネルの通信トラフィック量を検出する車群間通信トラフィック量検出ステップと、
    前記車群内通信チャネル及び前記車群間通信チャネルの通信トラフィック量に基づいて前記自車群内への参入を許容する車両の最大数を決定する車両数決定ステップと、
    を含むことを特徴とする、車群管理方法。
12. 自車両を含む一又は複数の車両が属する自車群の内部で車両間の通信に用いる車群内通信チャネルの通信トラフィック量を検出する車群内通信トラフィック量検出ステップと、
    前記自車群とは異なる他車群に属する車両との間の通信に用いる車群間通信チャネルの通信トラフィック量を検出する車群間通信トラフィック量検出ステップと、
    前記車群内通信チャネル及び前記車群間通信チャネルの通信トラフィック量に基づいて情報を送信する際に利用する送信チャネルとして前記車群内通信チャネル又は前記車群間通信チャネルを選択する送信チャネル選択ステップと、
    を含むことを特徴とする、通信制御方法。
    

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