JP2012257033A - 路側通信機、無線通信システム、無線信号の受信方法及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】 複数の車載通信機から取得した受信フレームに含まれる暗号化データを適切な順序で復号し、有用性の高い受信フレームを効率的に処理する。
【解決手段】 本発明は、車載通信機３が送信した無線信号を受信する路側通信機２に関する。路側通信機２は、非暗号化データを格納する第１領域と暗号化データを格納する第２領域を有する送信フレームの変調信号である無線信号を復調して、受信フレームを取り出す復調部（受信部４０）と、取り出された受信フレームの第１領域に含まれる非暗号化データの内容に基づいて、受信フレームの優先度を設定する設定部５２と、設定された優先度に従って、受信フレームの第２領域に含まれる暗号化データを復号する復号部５４と、を備える。
【選択図】 図９
【解決手段】 本発明は、車載通信機３が送信した無線信号を受信する路側通信機２に関する。路側通信機２は、非暗号化データを格納する第１領域と暗号化データを格納する第２領域を有する送信フレームの変調信号である無線信号を復調して、受信フレームを取り出す復調部（受信部４０）と、取り出された受信フレームの第１領域に含まれる非暗号化データの内容に基づいて、受信フレームの優先度を設定する設定部５２と、設定された優先度に従って、受信フレームの第２領域に含まれる暗号化データを復号する復号部５４と、を備える。
【選択図】 図９
Description
本発明は、例えば、高度道路交通システム（ＩＴＳ：Intelligent Transport System）の構成要素として好適である路側通信機、この路側通信機を備えた無線通信システム、その路側通信機による無線信号の受信方法、及び、その路側通信機のためのコンピュータプログラムに関する。
従来、ＩＴＳの一環として、交差点ごとに設置された複数の路側通信機により、車両から無線送信された各種の情報を取得する無線通信システムが検討されている。
この無線通信システムでは、限られた周波数帯域を有効に利用するため、路側通信機が送信するタイムスロットをＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access ）方式で割り当て、残ったタイムスロットをＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access ）方式による車車間通信に割り当てることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この無線通信システムでは、限られた周波数帯域を有効に利用するため、路側通信機が送信するタイムスロットをＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access ）方式で割り当て、残ったタイムスロットをＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access ）方式による車車間通信に割り当てることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
かかる無線通信システムにおいて、車両の位置や速度を含む車両情報を車載通信機がブロードキャスト送信して他の車両に通知すれば、別の車両との衝突を回避する安全運転支援に役立てることができる（特許文献１の段落００６７参照）。
また、交差点に設置された路側通信機が受信した車両情報を、その交差点の周囲に向けて転送すれば、ある流入路を走行する車両の車両情報を別の流入路を走行する車両に通知できるので、右直衝突や出合い頭衝突を回避する安全運転支援に役立てることができる。
また、交差点に設置された路側通信機が受信した車両情報を、その交差点の周囲に向けて転送すれば、ある流入路を走行する車両の車両情報を別の流入路を走行する車両に通知できるので、右直衝突や出合い頭衝突を回避する安全運転支援に役立てることができる。
ところで、成りすまし端末が送信した誤った車両情報が流通するのを防止するため、車載通信機が生成する送信フレームのデータの一部を暗号化することが検討されている。
一方、ＩＴＳの無線通信システムでは、比較的狭い通信帯域（７１５〜７２５ＭＨｚ）しか割り当てられないので、路側通信機は、短い周期（例えば、１００ｍ秒）に多くの車両（最大で２００台程度が想定される。）が送信した無線信号を復調し、復調後に得られた受信フレームを高速でデータ処理せねばならない。
一方、ＩＴＳの無線通信システムでは、比較的狭い通信帯域（７１５〜７２５ＭＨｚ）しか割り当てられないので、路側通信機は、短い周期（例えば、１００ｍ秒）に多くの車両（最大で２００台程度が想定される。）が送信した無線信号を復調し、復調後に得られた受信フレームを高速でデータ処理せねばならない。
このため、車載通信機の送信フレームの暗号化が本格化すると、路側通信機は、車載通信機から取得した受信フレームに含まれる暗号化データの復号を更に行う必要がある。
この場合、取得したすべての受信フレームにつき、単純に到着順に暗号化データを復号するとすれば、事故又は故障などの特殊情報を通知する車両からの受信フレームや、安全運転支援の場合に重要な交差点に向かう車両からの受信フレームなどの、有用性の高い受信フレームの処理が遅延したり、バッファ溢れによってその受信フレームが破棄されたりする可能性がある。
この場合、取得したすべての受信フレームにつき、単純に到着順に暗号化データを復号するとすれば、事故又は故障などの特殊情報を通知する車両からの受信フレームや、安全運転支援の場合に重要な交差点に向かう車両からの受信フレームなどの、有用性の高い受信フレームの処理が遅延したり、バッファ溢れによってその受信フレームが破棄されたりする可能性がある。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、複数の車載通信機から取得した受信フレームのうち、有用性の高い受信フレームの暗号化データを確実に復号できるようにすることを目的とする。
（１） 本発明の路側通信機は、車載通信機が送信した無線信号を受信する路側通信機であって、非暗号化データを格納する第１領域と暗号化データを格納する第２領域を有する送信フレームの変調信号である前記無線信号を復調して、受信フレームを取り出す復調部と、取り出された前記受信フレームの前記第１領域に含まれる前記非暗号化データの内容に基づいて、前記受信フレームの優先度を設定する設定部と、設定された優先度に従って、前記受信フレームの前記第２領域に含まれる前記暗号化データを復号する復号部と、を備えていることを特徴とする。
本発明の路側通信機によれば、設定部が、車載通信機から取得した受信フレームの第１領域に含まれる非暗号化データの内容に基づいて、その受信フレームの優先度を設定し、復号部が、設定された優先度に従って、その受信フレームの第２領域に含まれる暗号化データを復号するので、複数の車載通信機から取得した受信フレームのうち、有用性の高い受信フレームの暗号化データを確実に復号することができる。
このため、有用性の高い受信フレームの処理遅延や、バッファ溢れによる破棄を未然に防止でき、車載通信機から取得した受信フレームを効率的に処理することができる。
このため、有用性の高い受信フレームの処理遅延や、バッファ溢れによる破棄を未然に防止でき、車載通信機から取得した受信フレームを効率的に処理することができる。
（２） ところで、車載通信機は、車両の位置や速度などの普段の車両情報を外部に通知する場合は、その情報を格納する送信フレームの受信側アドレス値（例えば、図５のＭＡＣヘッダの「ＲＡ」の値）をブロードキャストに設定し、放送形式で無線信号を送信する。
また、車載通信機は、事故や故障などの個別情報を外部に通知する場合には、その情報を格納する送信フレームの受信側アドレス値を路側通信機宛のユニキャストに設定し、路側通信機に対して無線信号を送信する。
また、車載通信機は、事故や故障などの個別情報を外部に通知する場合には、その情報を格納する送信フレームの受信側アドレス値を路側通信機宛のユニキャストに設定し、路側通信機に対して無線信号を送信する。
そこで、本発明の路側通信機において、前記設定部は、前記第１領域における受信側アドレス値がユニキャストを示す前記受信フレームについては、その値がブロードキャストを示す前記受信フレームよりも高優先度に設定することが好ましい。
この場合、上記のような個別情報を含む有用性の高い受信フレームの暗号化データを、普段の情報を含む通常の受信フレームの暗号化データよりも優先的に復号することができる。
この場合、上記のような個別情報を含む有用性の高い受信フレームの暗号化データを、普段の情報を含む通常の受信フレームの暗号化データよりも優先的に復号することができる。
（３） また、パトカー又は消防車などの緊急車両の車載通信機が緊急情報を外部に通知する場合や、その緊急車両或いはバスなどの公共車両の車載通信機が自車の車両情報を通知する場合は、その情報を格納する送信フレームの送信側アドレス値（例えば、図５のＭＡＣヘッダの「ＴＡ」の値）を緊急車両或いは公共車両であることを示す値に設定し、放送形式で無線信号を送信する。
そこで、本発明の路側通信機において、前記設定部は、前記第１領域における送信側アドレス値が緊急車両又は公共車両を示す前記受信フレームについては、その値がそれらの車両ではないことを示す前記受信フレームよりも高優先度に設定することが好ましい。
この場合、上記のような緊急情報や公共車両の車両情報を含む有用性の高い受信フレームの暗号化データを、普段の情報を含む通常の受信フレームの暗号化データよりも優先的に復号することができる。
この場合、上記のような緊急情報や公共車両の車両情報を含む有用性の高い受信フレームの暗号化データを、普段の情報を含む通常の受信フレームの暗号化データよりも優先的に復号することができる。
（４） また、路側通信機が交差点の近傍に設置されている場合に、路側通信機の送信エリアにおける、所定時間内の送信回数（送信頻度）が比較的小さい車両は、送信エリアを停止せずにそのまま通過したと推定できるので、この車両からの受信フレームは、交差点の周囲に発生する渋滞長の推定にはさほど価値がない。
逆に、所定時間内の送信回数（送信頻度）が比較的大きい車両は、送信エリアで低速走行又は停止したと推定できるので、この車両からの受信フレームは、交差点の周囲に発生する渋滞長を推定に有用である。
逆に、所定時間内の送信回数（送信頻度）が比較的大きい車両は、送信エリアで低速走行又は停止したと推定できるので、この車両からの受信フレームは、交差点の周囲に発生する渋滞長を推定に有用である。
そこで、本発明の路側通信機において、前記設定部は、前記設定部は、前記第１領域における送信元アドレス値（例えば、図５のＭＡＣヘッダの「ＳＡ」の値）の検出頻度が所定値以上である前記受信フレームを、その検出頻度が所定値未満である前記受信フレームよりも高優先度に設定することが好ましい。
この場合、交差点の周囲に発生した渋滞長の推定に役立つ受信フレームの暗号化データを、その推定とは関係のない受信フレームの暗号化データよりも優先的に復号することができる。
この場合、交差点の周囲に発生した渋滞長の推定に役立つ受信フレームの暗号化データを、その推定とは関係のない受信フレームの暗号化データよりも優先的に復号することができる。
（５） また、後述の実施形態で述べるように、タイムスロットの割当情報が際限なく転送されるのを防止するために、車車間通信において送信フレームの第１領域に含まれる転送回数（例えば、図５のＲＳＵ制御の「リサイクル（転送回数）」の値）をインクリメントする場合がある。
この場合、路側通信機が交差点の近傍に設置されており、かつ、車載通信機から取得した受信フレームの転送回数が少ない場合には、その車載通信機の車両は、交差点の近傍にあって安全運転支援の必要性が高い車両であると推定できる。
この場合、路側通信機が交差点の近傍に設置されており、かつ、車載通信機から取得した受信フレームの転送回数が少ない場合には、その車載通信機の車両は、交差点の近傍にあって安全運転支援の必要性が高い車両であると推定できる。
そこで、前記設定部は、前記第１領域における転送回数値が所定値以下である前記受信フレームを、その転送回数値が所定値を超える前記受信フレームよりも高優先度に設定することが好ましい。
この場合、交差点における安全運転支援に役立つ受信フレームの暗号化データを、その安全運転支援に余り関係のない受信フレームの暗号化データよりも優先的に復号することができる。
この場合、交差点における安全運転支援に役立つ受信フレームの暗号化データを、その安全運転支援に余り関係のない受信フレームの暗号化データよりも優先的に復号することができる。
（６） 本発明の無線通信システムは、ＣＳＭＡ方式による車車間通信を無線で行う車載通信機と、前記車載通信機が送信した前記無線信号を受信する上述の（１）〜（４）のいずれかに記載した本発明の路側通信機と、を備えていることを特徴とする。
従って、本発明の無線通信システムは、上述の（１）〜（４）のいずれかに記載した本発明の路側通信機と同様の作用効果を奏する。
従って、本発明の無線通信システムは、上述の（１）〜（４）のいずれかに記載した本発明の路側通信機と同様の作用効果を奏する。
（７） 本発明の受信方法は、車載通信機が送信した無線信号を路側通信機が受信する方法であって、非暗号化データを格納する第１領域と暗号化データを格納する第２領域を有する送信フレームの変調信号である前記無線信号を復調して、受信フレームを取り出すステップと、取り出された前記受信フレームの前記第１領域に含まれる前記非暗号化データの内容に基づいて、前記受信フレームの優先度を設定するステップと、設定された前記優先度に従って、前記受信フレームの前記第２領域に含まれる前記暗号化データを復号するステップと、を含むことを特徴とする。
本発明の受信方法によれば、車載通信機から取得した受信フレームの第１領域に含まれる非暗号化データの内容に基づいて、その受信フレームの優先度を設定し、設定された優先度に従って、その受信フレームの第２領域に含まれる暗号化データを復号するので、複数の車載通信機から取得した受信フレームのうち、有用性の高い受信フレームの暗号化データを確実に復号することができる。
このため、有用性の高い受信フレームの処理遅延や、バッファ溢れによる破棄を未然に防止でき、車載通信機から取得した受信フレームを効率的に処理することができる。
このため、有用性の高い受信フレームの処理遅延や、バッファ溢れによる破棄を未然に防止でき、車載通信機から取得した受信フレームを効率的に処理することができる。
（８） 本発明のコンピュータプログラムは、非暗号化データを格納する第１領域と暗号化データを格納する第２領域を有する受信フレームに、所定の復号処理を行うデータ処理部として、コンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムであって、前記受信フレームの前記第１領域に含まれる前記非暗号化データの内容に基づいて、前記受信フレームの優先度を設定するステップと、設定された前記優先度に従って、前記受信フレームの前記第２領域に含まれる前記暗号化データを復号するステップと、を含むことを特徴とすることを特徴とする。
本発明のコンピュータプログラムによれば、車載通信機から取得した受信フレームの第１領域に含まれる非暗号化データの内容に基づいて、その受信フレームの優先度を設定し、設定された優先度に従って、その受信フレームの第２領域に含まれる暗号化データを復号するので、複数の車載通信機から取得した受信フレームのうち、有用性の高い受信フレームの暗号化データを確実に復号することができる。
このため、有用性の高い受信フレームの処理遅延や、バッファ溢れによる破棄を未然に防止でき、車載通信機から取得した受信フレームを効率的に処理することができる。
このため、有用性の高い受信フレームの処理遅延や、バッファ溢れによる破棄を未然に防止でき、車載通信機から取得した受信フレームを効率的に処理することができる。
以上の通り、本発明によれば、複数の車載通信機から取得した受信フレームのうち、有用性の高い受信フレームの暗号化データを確実に復号できるので、有用性の高い受信フレームの処理遅延や、バッファ溢れによる破棄を未然に防止することができる。
〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係る高度道路交通システム（ＩＴＳ）の全体構成を示す概略斜視図である。なお、本実施形態では、道路構造の一例として、南北方向と東西方向の複数の道路が互いに交差した碁盤目構造を想定している。
図１に示すように、本実施形態の高度道路交通システムは、交通信号機１、路側通信機２、車載通信機３（図２及び図３参照）、中央装置４、車載通信機３を搭載した車両５、及び、各種の車両感知器よりなる路側センサ６などを含む。
図１は、本発明の実施形態に係る高度道路交通システム（ＩＴＳ）の全体構成を示す概略斜視図である。なお、本実施形態では、道路構造の一例として、南北方向と東西方向の複数の道路が互いに交差した碁盤目構造を想定している。
図１に示すように、本実施形態の高度道路交通システムは、交通信号機１、路側通信機２、車載通信機３（図２及び図３参照）、中央装置４、車載通信機３を搭載した車両５、及び、各種の車両感知器よりなる路側センサ６などを含む。
交通信号機１と路側通信機２は、複数の交差点Ｊｉ（図例では、ｉ＝１〜１２）のそれぞれに設置されており、電話回線等の通信回線７を介してルータ８に接続されている。このルータ８は交通管制センター内の中央装置４に接続されている。
中央装置４は、自身が管轄するエリアに含まれる各交差点Ｊｉの交通信号機１及び路側通信機２とＬＡＮ（Local Area Network）を構成している。従って、中央装置４は、各交通信号機１及び各路側通信機２との間で双方向通信が可能である。なお、中央装置４は、交通管制センターではなく道路上に設置してもよい。
中央装置４は、自身が管轄するエリアに含まれる各交差点Ｊｉの交通信号機１及び路側通信機２とＬＡＮ（Local Area Network）を構成している。従って、中央装置４は、各交通信号機１及び各路側通信機２との間で双方向通信が可能である。なお、中央装置４は、交通管制センターではなく道路上に設置してもよい。
図１及び図２では、図示を簡略化するために、十字路交差点である各交差点Ｊｉに信号灯器が１つだけ描写されているが、実際の各交差点Ｊｉには、互いに交差する道路の上り下り用として少なくとも４つの信号灯器が設置されている。
路側センサ６は、各交差点Ｊｉに流入する車両台数をカウントしたり、渋滞末尾を検出したりする目的で、管轄エリア内の適所に設置された各種の車両感知器よりなる。
この車両感知器としては、例えば、超音波式車両感知器、マイクロ波式車両感知器、光学式車両感知器（光ビーコン）、「画像式車両感知器」及び「旅行時間計測用感知器」などを採用することができる。
この車両感知器としては、例えば、超音波式車両感知器、マイクロ波式車両感知器、光学式車両感知器（光ビーコン）、「画像式車両感知器」及び「旅行時間計測用感知器」などを採用することができる。
〔中央装置〕
中央装置４は、ワークステーション（ＷＳ）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等よりなる制御部を有している。この制御部は、路側通信機２や路側センサ６からの各種の交通情報の収集・処理（演算）・記録、信号制御及び情報提供を統括的に行う。
具体的には、中央装置４の制御部は、自身のネットワークに属する交差点Ｊｉの交通信号機１に対して、同一道路上の交通信号機１群を調整する系統制御や、この系統制御を道路網に拡張した広域制御（面制御）を行うことができる。
中央装置４は、ワークステーション（ＷＳ）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等よりなる制御部を有している。この制御部は、路側通信機２や路側センサ６からの各種の交通情報の収集・処理（演算）・記録、信号制御及び情報提供を統括的に行う。
具体的には、中央装置４の制御部は、自身のネットワークに属する交差点Ｊｉの交通信号機１に対して、同一道路上の交通信号機１群を調整する系統制御や、この系統制御を道路網に拡張した広域制御（面制御）を行うことができる。
また、中央装置４は、通信回線７を介してＬＡＮ側と接続された通信インタフェースである通信部を有している。この通信部は、信号灯器の灯色切り替えタイミングに関する信号制御指令Ｓ１や、渋滞情報等を含む交通情報Ｓ２を所定時間ごとに交通信号機１及び路側通信機２に送信している（図１参照）。
信号制御指令Ｓ１は、前記系統制御や広域制御を行う場合の信号制御パラメータの演算周期（例えば、１．０〜２．５分）ごとに送信され、交通情報Ｓ２は、例えば５分ごとに送信される。
信号制御指令Ｓ１は、前記系統制御や広域制御を行う場合の信号制御パラメータの演算周期（例えば、１．０〜２．５分）ごとに送信され、交通情報Ｓ２は、例えば５分ごとに送信される。
また、中央装置４の通信部は、各交差点Ｊｉに対応する路側通信機２から、当該路側通信機２が車載通信機３から受信した車両５の位置や速度等を含む車両情報Ｓ３を受信し、各道路に設置された路側センサ６から前記感知情報Ｓ４を受信する。
中央装置４の制御部は、管轄エリア内の路側通信機２や路側センサ６などから通信部が取得した車両情報Ｓ３及び感知情報Ｓ４に基づいて、前記系統制御や広域制御を実行することができる。
中央装置４の制御部は、管轄エリア内の路側通信機２や路側センサ６などから通信部が取得した車両情報Ｓ３及び感知情報Ｓ４に基づいて、前記系統制御や広域制御を実行することができる。
〔無線通信の方式等〕
図２は、上記高度道路交通システムの管轄エリアの一部を示す道路平面図である。
図２では、互いに交差する２つの道路の各々が上りと下りで片側１車線のものとして例示されているが、道路構造はこれに限られるものではない。
図２にも示すように、本実施形態の高度道路交通システムは、車載通信機３との間で無線通信が可能な複数の路側通信機２と、ＣＳＭＡ方式で無線通信を行う移動無線送受信機の一種である複数の車載通信機３とを有する、無線通信システムを含んでいる。
図２は、上記高度道路交通システムの管轄エリアの一部を示す道路平面図である。
図２では、互いに交差する２つの道路の各々が上りと下りで片側１車線のものとして例示されているが、道路構造はこれに限られるものではない。
図２にも示すように、本実施形態の高度道路交通システムは、車載通信機３との間で無線通信が可能な複数の路側通信機２と、ＣＳＭＡ方式で無線通信を行う移動無線送受信機の一種である複数の車載通信機３とを有する、無線通信システムを含んでいる。
路側通信機２は、それぞれ路側の交差点Ｊｉごとに設置されていて、図１及び図２に例示するように、例えば交通信号機１の支柱に取り付けられている。車載通信機３は、道路を走行する車両５に搭載されている。
路側通信機２は、自身の受信エリアＡｒ内にある車載通信機３からの無線信号を受信可能であり、その受信エリアＡｒが他の路側通信機２のアンテナに到達している場合には、当該他の路側通信機２からの無線信号も受信可能である。
路側通信機２は、自身の受信エリアＡｒ内にある車載通信機３からの無線信号を受信可能であり、その受信エリアＡｒが他の路側通信機２のアンテナに到達している場合には、当該他の路側通信機２からの無線信号も受信可能である。
本実施形態の路側通信機２では、道路の延長方向に沿った指向性を有する複数のアンテナ２０ａ，２０ｂ（図３及び図７参照）を採用しているため、受信エリアＡｒが交差点Ｊ２から道路の延長方向に沿って延びた形状になっている。
なお、図２では、交差点Ｊ２に設置された路側通信機２の受信エリアＡｒのみが描かれているが、その他の交差点Ｊｉに設置された路側通信機２の受信エリアＡｒも同様に、交差点Ｊｉから道路の延長方向に沿って延びた形状になっている。
なお、図２では、交差点Ｊ２に設置された路側通信機２の受信エリアＡｒのみが描かれているが、その他の交差点Ｊｉに設置された路側通信機２の受信エリアＡｒも同様に、交差点Ｊｉから道路の延長方向に沿って延びた形状になっている。
本実施形態の高度道路交通システムでは、路側通信機２同士（路路間通信）については無線通信が用いられ、また、路側通信機２と車載通信機３との間（「路」から「車」への路車間通信と「車」から「路」への車路間通信との双方を含む。）と車載通信機３同士（車車間通信）についても、無線通信が用いられている。
なお、前記した通り、交通管制センターに設けられた中央装置４は、各路側通信機２と有線での双方向通信が可能となっているが、これらの間も無線通信であってもよい。
なお、前記した通り、交通管制センターに設けられた中央装置４は、各路側通信機２と有線での双方向通信が可能となっているが、これらの間も無線通信であってもよい。
路側通信機２は、自身が無線送信するための専用のタイムスロット（図４の第１スロットＴ１）をＴＤＭＡ方式で割り当てており、このタイムスロット以外の時間帯（図４の第２スロットＴ２）には無線送信を行わない。従って、路側専用のタイムスロット以外の時間帯は、車載通信機３のためのＣＳＭＡ方式による送信時間として開放されている。
また、路側通信機２は、自身の送信タイミングを制御するために、他の路側通信機２との時刻同期機能を有している。この路側通信機２の時刻同期は、例えば、自身の時計をＧＰＳ時刻に合わせるＧＰＳ同期や、自身の時計を他の路側通信機２からの送信信号に合わせるエア同期等によって行われる。
また、路側通信機２は、自身の送信タイミングを制御するために、他の路側通信機２との時刻同期機能を有している。この路側通信機２の時刻同期は、例えば、自身の時計をＧＰＳ時刻に合わせるＧＰＳ同期や、自身の時計を他の路側通信機２からの送信信号に合わせるエア同期等によって行われる。
なお、本実施形態において、「送信フレーム」とは、路車間通信又は車車間通信において送信側となる通信機２，３の制御部２３，３２が生成する、変調前の通信フレームＦ（図５参照）のことをいう。
また、「受信フレーム」とは、路車間通信又は車車間通信において、受信側となる通信機２，３の制御部２３，３２が生成する、受信した無線信号を復調することによって復元された、送信フレームと同じ通信フレームＦのことをいう。
また、「受信フレーム」とは、路車間通信又は車車間通信において、受信側となる通信機２，３の制御部２３，３２が生成する、受信した無線信号を復調することによって復元された、送信フレームと同じ通信フレームＦのことをいう。
〔路側通信機〕
図３は、路側通信機２と車載通信機３の内部構成を示すブロック図である。
路側通信機２は、無線通信のためのアンテナ２０ａ，２０ｂを有する無線通信部（送受信部）２１と、中央装置４と双方向通信する有線通信部２２と、それらの通信制御を行うプロセッサ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）等よりなる制御部２３と、制御部２３に接続されたＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置よりなる記憶部２４とを備えている。
図３は、路側通信機２と車載通信機３の内部構成を示すブロック図である。
路側通信機２は、無線通信のためのアンテナ２０ａ，２０ｂを有する無線通信部（送受信部）２１と、中央装置４と双方向通信する有線通信部２２と、それらの通信制御を行うプロセッサ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）等よりなる制御部２３と、制御部２３に接続されたＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置よりなる記憶部２４とを備えている。
記憶部２４は、制御部２３が実行する通信制御のためのコンピュータプログラムや、各通信機２，３の通信機ＩＤなどを記憶している。
無線通信部２１は、交差点Ｊｉの道路方向に沿った指向性を有する２つのアンテナ２０ａ，２０ｂを備えており、この２つのアンテナ２０ａ，２０ｂのうちのいずれか１つを受信アンテナとして選択する選択受信方式を採用している。なお、選択受信方式を採用する無線通信部２１の具体的構成（図６）については後述する。
無線通信部２１は、交差点Ｊｉの道路方向に沿った指向性を有する２つのアンテナ２０ａ，２０ｂを備えており、この２つのアンテナ２０ａ，２０ｂのうちのいずれか１つを受信アンテナとして選択する選択受信方式を採用している。なお、選択受信方式を採用する無線通信部２１の具体的構成（図６）については後述する。
制御部２３は、無線通信部２１や有線通信部２２が送受信するデータを総括的に制御する通信制御機能を有する。
具体的には、制御部２３は、無線通信部２１が車載通信機３から受信した車両情報Ｓ３を記憶部２４に一時的に記憶させ、有線通信部２２を通じて中央装置４に転送する。また、制御部２３は、有線通信部２２が中央装置４から受信した交通情報Ｓ２等を、記憶部２４に一時的に記憶させ、無線通信部２１からブロードキャスト送信する。
具体的には、制御部２３は、無線通信部２１が車載通信機３から受信した車両情報Ｓ３を記憶部２４に一時的に記憶させ、有線通信部２２を通じて中央装置４に転送する。また、制御部２３は、有線通信部２２が中央装置４から受信した交通情報Ｓ２等を、記憶部２４に一時的に記憶させ、無線通信部２１からブロードキャスト送信する。
また、制御部２３は、記憶部２４に記憶されたタイムスロットの割当情報Ｓ５を、無線通信部２１を介してブロードキャスト送信する。この割当情報Ｓ５は、路側通信機２の送信時間（図４の第１スロットＴ１）を車載通信機３に通知するための情報である。
路側通信機２から割当情報Ｓ５を取得した車両５の車載通信機３は、その割当情報Ｓ５を送信した路側通信機２が送信を行わない時間帯（図４の第２スロットＴ２）に、キャリアセンス方式による無線送信を行う。
路側通信機２から割当情報Ｓ５を取得した車両５の車載通信機３は、その割当情報Ｓ５を送信した路側通信機２が送信を行わない時間帯（図４の第２スロットＴ２）に、キャリアセンス方式による無線送信を行う。
〔タイムスロットの割当情報〕
図４は、上記割当情報Ｓ５に含まれるタイムスロットの一例を示す概念図である。
図４に示すように、タイムスロットには第１スロットＴ１と第２スロットＴ２とが含まれており、これらのスロットＴ１，Ｔ２は所定長のサイクルＣ（例えば、１００ｍ秒）内で所定回数だけ繰り返すようになっている。
第１スロットＴ１は、路側通信機２用のタイムスロットであり、この時間帯においては路側通信機２による無線送信が許容される。第１スロットＴ１にはスロット番号ｉが付されており、このスロット番号ｉは周期的にインクリメント又はデクリメントされる。
図４は、上記割当情報Ｓ５に含まれるタイムスロットの一例を示す概念図である。
図４に示すように、タイムスロットには第１スロットＴ１と第２スロットＴ２とが含まれており、これらのスロットＴ１，Ｔ２は所定長のサイクルＣ（例えば、１００ｍ秒）内で所定回数だけ繰り返すようになっている。
第１スロットＴ１は、路側通信機２用のタイムスロットであり、この時間帯においては路側通信機２による無線送信が許容される。第１スロットＴ１にはスロット番号ｉが付されており、このスロット番号ｉは周期的にインクリメント又はデクリメントされる。
また、第２スロットＴ２は、車載通信機３用のタイムスロットである。この時間帯は車載通信機３による無線送信用として開放するため、路側通信機２は第２スロットＴ２では無線送信を行わない。
図４に示すタイムスロットにおいて、各スロット番号ｉ＝１〜３の第１スロットＴ１に記したドット●は、当該第１スロットＴ１に複数の路側通信機２の送信時間が割り当てられていることを示している。
図４に示すタイムスロットにおいて、各スロット番号ｉ＝１〜３の第１スロットＴ１に記したドット●は、当該第１スロットＴ１に複数の路側通信機２の送信時間が割り当てられていることを示している。
すなわち、図４に示す例では、スロット番号（１）の第１スロットＴ１には、交差点Ｊ１とＪ５（図１参照）にある２つの路側通信機２の送信時間が割り当てられ、スロット番号（２）の第１スロットＴ１には、交差点Ｊ２，Ｊ６及びＪ８にある３つの路側通信機２の送信時間が割り当てられ、スロット番号（３）の第１スロットＴ１には、交差点Ｊ３にある１つの路側通信機２の送信時間が割り当てられている。
このように、各路側通信機２の送信時間は、第１スロットＴ１に対して１対１対応で割り当てられるのではなく、互いに電波干渉が生じない交差点Ｊｉに設置された路側通信機２同士について、同じスロット番号ｉに重複して割り当て可能となっている。
かかるスロット割当は、中央装置４が総括的に行うこともできるし、他装置から取得した設置位置やスロット情報を利用して各路側通信機２が自律的に行うこともできる。
また、複数の路側通信機２，２…の中から１つの親機を予め選定しておき、この親機が、他の路側通信機２である子機同士で電波干渉が生じない送信タイミングとなるように、スロット割当を行うようにすることもできる。
かかるスロット割当は、中央装置４が総括的に行うこともできるし、他装置から取得した設置位置やスロット情報を利用して各路側通信機２が自律的に行うこともできる。
また、複数の路側通信機２，２…の中から１つの親機を予め選定しておき、この親機が、他の路側通信機２である子機同士で電波干渉が生じない送信タイミングとなるように、スロット割当を行うようにすることもできる。
〔車載通信機〕
図３に戻り、車載通信機３は、無線通信のためのアンテナ３０を有する通信部（送受信部）３１と、この通信部３１に対する通信制御を行うプロセッサ等よりなる制御部３２と、この制御部３２に接続されたＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置よりなる記憶部３３とを備えている。
記憶部３３は、制御部３２が実行する通信制御のためのコンピュータプログラムや、各通信機２，３の通信機ＩＤ等を記憶している。
図３に戻り、車載通信機３は、無線通信のためのアンテナ３０を有する通信部（送受信部）３１と、この通信部３１に対する通信制御を行うプロセッサ等よりなる制御部３２と、この制御部３２に接続されたＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置よりなる記憶部３３とを備えている。
記憶部３３は、制御部３２が実行する通信制御のためのコンピュータプログラムや、各通信機２，３の通信機ＩＤ等を記憶している。
車載通信機３の制御部３２は、車車間通信のためのキャリアセンス方式による無線通信を通信部３１に行わせるものであり、路側通信機２との間の時分割多重方式での通信制御機能は有していない。
従って、車載通信機３の通信部３１は、所定の搬送波周波数の受信レベルを常時感知しており、その値がある閾値以上である場合は無線送信を行わず、当該閾値未満になった場合にのみ無線送信を行うようになっている。
従って、車載通信機３の通信部３１は、所定の搬送波周波数の受信レベルを常時感知しており、その値がある閾値以上である場合は無線送信を行わず、当該閾値未満になった場合にのみ無線送信を行うようになっている。
なお、車載通信機３の制御部３２は、車両５（車載通信機３）の現時の位置、方向及び速度等を含む車両情報Ｓ３を、通信部３１を介して外部にブロードキャストで無線送信させている。
また、車載通信機３の制御部３２は、他の車両５から直接受信した車両情報Ｓ３や、路側通信機２から受信した他の車両５の車両情報Ｓ３に含まれる、位置、速度及び方向に基づいて、右直衝突や出合い頭衝突等を回避するための安全運転支援制御を行うことができる。
また、車載通信機３の制御部３２は、他の車両５から直接受信した車両情報Ｓ３や、路側通信機２から受信した他の車両５の車両情報Ｓ３に含まれる、位置、速度及び方向に基づいて、右直衝突や出合い頭衝突等を回避するための安全運転支援制御を行うことができる。
更に、車載通信機３の制御部３２は、路側通信機２がブロードキャスト送信したタイムスロットの割当情報Ｓ５を通信部３１が受信すると、この割当情報Ｓ５を含む送信フレームを生成し、この送信フレームの無線信号をブロードキャスト送信して他の車載通信機３に割当情報Ｓ５に転送する。
従って、路側通信機２がダウンリンク送信した無線信号と、その路側通信機２の送信エリア外の車載通信機３がブロードキャスト送信した無線信号とが、その路側通信機２の送信エリア内の車載通信機３に同時に届くことはない。
従って、路側通信機２がダウンリンク送信した無線信号と、その路側通信機２の送信エリア外の車載通信機３がブロードキャスト送信した無線信号とが、その路側通信機２の送信エリア内の車載通信機３に同時に届くことはない。
また、車載通信機３の制御部３２は、他の車載通信機３のために割当情報Ｓ５を転送する場合には、送信フレームのヘッダ情報（図５のＲＳＵ制御）に含まれる「転送回数」を記す領域の値を、１つインクリメントするようになっている。
〔通信フレームの内容〕
図５（ａ）は、車車間通信と路車間通信とで共用する通信フレームＦのフレームフォーマットの一例を示す図であり、図５（ｂ）は、その通信フレームＦ中のＭＡＣヘッダの内容を示す表である。
図５（ａ）に示すように、通信フレームＦはＩＥＥＥ８０２．１１に準拠したＭＡＣ（Media Access Control）フレームであり、先頭部分から順に、「ＭＡＣヘッダ」、「ＲＳＵ制御」、「データペイロード」及び「ＦＣＳ（Frame Check Sequence）」を備える。
図５（ａ）は、車車間通信と路車間通信とで共用する通信フレームＦのフレームフォーマットの一例を示す図であり、図５（ｂ）は、その通信フレームＦ中のＭＡＣヘッダの内容を示す表である。
図５（ａ）に示すように、通信フレームＦはＩＥＥＥ８０２．１１に準拠したＭＡＣ（Media Access Control）フレームであり、先頭部分から順に、「ＭＡＣヘッダ」、「ＲＳＵ制御」、「データペイロード」及び「ＦＣＳ（Frame Check Sequence）」を備える。
ＭＡＣヘッダは、先頭部分から順に、「ＦＣ」、「Duration」、「ＲＡ」、「ＴＡ」などの、図５（ｂ）に記載した各用途で使用される複数の定義フィールドを有する。
図５（ｂ）に示すように、例えば、ＭＡＣヘッダの「ＲＡ」には、受信無線機のＭＡＣアドレス、すなわち、無線信号の相手方となる受信機のＭＡＣアドレスが記され、「ＴＡ」には、送信無線機のＭＡＣアドレス、すなわち、無線信号の送信元となる送信機のＭＡＣアドレスが記される。
図５（ｂ）に示すように、例えば、ＭＡＣヘッダの「ＲＡ」には、受信無線機のＭＡＣアドレス、すなわち、無線信号の相手方となる受信機のＭＡＣアドレスが記され、「ＴＡ」には、送信無線機のＭＡＣアドレス、すなわち、無線信号の送信元となる送信機のＭＡＣアドレスが記される。
従って、安全運転支援を目的する車車間通信の場合、通常、車載通信機３の制御部３２は、自車両の位置、速度及び方位などを周囲の車両５に放送形式で報知するため、ＭＡＣヘッダの「ＲＡ」にブロードキャストを示す値（オール「Ｆ」）を記した送信フレームを生成し、この送信フレームを通信部３１に無線送信させる。
また、故障や事故の処理を迅速に行うために、車両５に生じた故障や事故の情報を、車載通信機３から路側通信機２を通じて中央装置４や所定事業者のサーバに通知するアプリケーションも場合もある。
このようなアプリケーションの場合には、車載通信機３の制御部３２は、路側通信機２のＭＡＣアドレス（通信機ＩＤ）をＭＡＣヘッダの「ＲＡ」に記した送信フレームを生成し、この送信フレームを通信部３１に無線送信させる。
このようなアプリケーションの場合には、車載通信機３の制御部３２は、路側通信機２のＭＡＣアドレス（通信機ＩＤ）をＭＡＣヘッダの「ＲＡ」に記した送信フレームを生成し、この送信フレームを通信部３１に無線送信させる。
更に、パトカーや消防車等の緊急車両或いはバス等の公共車両を効率よく配備するために、緊急車両や公共車両の現在位置等を含む車両情報Ｓ３を、車載通信機３から路側通信機２を通じて中央装置４に報知するアプリケーションの場合がある。
このようなアプリケーションの場合には、車載通信機３の制御部３２は、自車両が緊急車両又は公共車両であることを示すＭＡＣアドレス（通信機ＩＤ）をＭＡＣヘッダの「ＴＡ」に記した送信フレームを生成し、この送信フレームを通信部３１に無線送信させる。
このようなアプリケーションの場合には、車載通信機３の制御部３２は、自車両が緊急車両又は公共車両であることを示すＭＡＣアドレス（通信機ＩＤ）をＭＡＣヘッダの「ＴＡ」に記した送信フレームを生成し、この送信フレームを通信部３１に無線送信させる。
ＲＳＵ（Road Side Unit）制御は、路側通信機２についての制御情報を格納するために定義された拡張フィールドである。このＲＳＵ制御には、通信フレームＦの「リサイクル」（以下、「転送回数」という。）の値を記すための定義フィールドが含まれている。
前述の通り、路車間のＴＤＭＡ方式と車車間のＣＳＭＡ方式の通信が混在する本実施形態の無線通信システムでは、路側通信機２はタイムスロットの割当情報Ｓ５を自装置の周囲に放送形式で送信する。
前述の通り、路車間のＴＤＭＡ方式と車車間のＣＳＭＡ方式の通信が混在する本実施形態の無線通信システムでは、路側通信機２はタイムスロットの割当情報Ｓ５を自装置の周囲に放送形式で送信する。
この場合、路側通信機２の送信エリアに属する車載通信機３は、割当情報Ｓ５を認識しているために路側通信機２用の第１スロットＴ１（図４参照）では無線送信を行わないが、路側通信機２の送信エリアから外れた車載通信機３は、割当情報Ｓ５を認識していないために路側通信機２の第１スロットＴ１でも無線送信を行う可能性がある。
このため、路側通信機２の送信エリアの端部において、その送信エリアに属する車両５の車載通信機３に対して、路側通信機２からの無線信号と、路側通信機２の送信エリア外の他の車両５の車載通信機３からの無線信号とが同時に到達し、干渉する場合がある。
このため、路側通信機２の送信エリアの端部において、その送信エリアに属する車両５の車載通信機３に対して、路側通信機２からの無線信号と、路側通信機２の送信エリア外の他の車両５の車載通信機３からの無線信号とが同時に到達し、干渉する場合がある。
そこで、上記のような路車間通信と車車間通信との干渉を防止するために、本実施形態の無線通信システムでは、車載通信機３が路側通信機２から割当情報Ｓ５を取得すると、取得した割当情報Ｓ５を、自車が車車間通信を行う際などに周囲の車両５に放送形式で転送するようになっている。
しかし、この場合、割当情報Ｓ５の転送が何時までも継続すると、路側通信機２から極めて遠方にある車両５の送信機会が奪われることになる。
しかし、この場合、割当情報Ｓ５の転送が何時までも継続すると、路側通信機２から極めて遠方にある車両５の送信機会が奪われることになる。
ＲＳＵ制御の「転送回数」は、そのようにタイムスロットの割当情報Ｓ５が際限なく転送されることによる、車両５側の送信機会を奪われるのを防止するための制御情報であり、次のように運用される。
すなわち、路側通信機２が送信する送信フレームには、転送回数の値として必ず「０」が記され、車載通信機３が送信する送信フレームには、受信フレームに記された転送回数の値を１つインクリメントした値を記す。
すなわち、路側通信機２が送信する送信フレームには、転送回数の値として必ず「０」が記され、車載通信機３が送信する送信フレームには、受信フレームに記された転送回数の値を１つインクリメントした値を記す。
このため、ある車載通信機３が受信した受信フレームの転送回数が「０」であれば、その受信フレームは路側通信機２から直接取得したものであることを示し、その受信フレームの転送回数が「１」であれば、路側通信機２から数えて１つの車載通信機３による転送を経て取得したものであることを示す。
そして、転送回数値が所定値を超える受信フレームは破棄する等の処理を行うことにより、古い割当情報Ｓ５が転送され続けるのを防止するようになっている。
そして、転送回数値が所定値を超える受信フレームは破棄する等の処理を行うことにより、古い割当情報Ｓ５が転送され続けるのを防止するようになっている。
図６は、上記通信フレームＦに含まれるデータペイロードのフォーマットの一例を示す図である。
図６に示すように、データペイロードには、アプリケーション層の「Ｌ７ヘッダ」と「ペイロード」が含まれている。Ｌ７ヘッダには、「データサイズ」と「セキュリティ有無」のフィールドが含まれており、ペイロードには、送信側機器（路側通信機２や車載通信機３）がデータを暗号化した場合の暗号化データが格納される。
図６に示すように、データペイロードには、アプリケーション層の「Ｌ７ヘッダ」と「ペイロード」が含まれている。Ｌ７ヘッダには、「データサイズ」と「セキュリティ有無」のフィールドが含まれており、ペイロードには、送信側機器（路側通信機２や車載通信機３）がデータを暗号化した場合の暗号化データが格納される。
すなわち、送信側機器は、暗号化データを送信フレームに含める場合には、Ｌ７ヘッダの「セキュリティ有無」のフィールド値を「有り」に設定し、所定の暗号化方式で暗号化したデータを「ペイロード」に格納する。
図６に示すように、送信側機器が署名対象データを格納する場合には、公開鍵証明書や所定の署名が署名対象データの中に記される。
図６に示すように、送信側機器が署名対象データを格納する場合には、公開鍵証明書や所定の署名が署名対象データの中に記される。
なお、以下において、暗号化されないデータの格納領域の一部である図５中の「ＭＡＣヘッダ」と「ＲＳＵ制御」を「第１領域」といい、暗号化されたデータの格納領域である図６中の「ペイロード」を「第２領域」という。
〔路側通信機の無線通信部〕
図７は、無線通信部２１の構成例を示すブロック図である。
図７に示すように、路側通信機２の無線通信部２１は、２つのアンテナ２０ａ，２０ｂと、いずれか一方のアンテナ２０ａ，２０ｂで受信された無線信号を処理して受信フレームを生成する受信部４０と、制御部２３が送出する送信データを無線信号に変換して送信する送信部４１とを備えている。
図７は、無線通信部２１の構成例を示すブロック図である。
図７に示すように、路側通信機２の無線通信部２１は、２つのアンテナ２０ａ，２０ｂと、いずれか一方のアンテナ２０ａ，２０ｂで受信された無線信号を処理して受信フレームを生成する受信部４０と、制御部２３が送出する送信データを無線信号に変換して送信する送信部４１とを備えている。
また、無線通信部２１は、アンテナ２０ａ，２０ｂと送受信部４０，４１との間に切替スイッチ４２及びサーキュレータ４３を備えている。
このうち、切替スイッチ４２はａ接点とｂ接点とｃ接点を有する３ポートスイッチよりなり、ａ接点とｂ接点にそれぞれアンテナ２０ａ，２０ｂが接続されている。また、ｃ接点には、後段のサーキュレータ４３の一つのポートに接続されている。サーキュレータ４３は３ポートを有しており、この各ポートには、切替スイッチ４２のｃ接点、受信部４０及び送信部４１がそれぞれ接続されている。
このうち、切替スイッチ４２はａ接点とｂ接点とｃ接点を有する３ポートスイッチよりなり、ａ接点とｂ接点にそれぞれアンテナ２０ａ，２０ｂが接続されている。また、ｃ接点には、後段のサーキュレータ４３の一つのポートに接続されている。サーキュレータ４３は３ポートを有しており、この各ポートには、切替スイッチ４２のｃ接点、受信部４０及び送信部４１がそれぞれ接続されている。
図８は、路側通信機２のアンテナ２０ａ，２０ｂと受信エリアＡｒ１，Ａｒ２との関係を示す道路平面図である。
図８に示すように、路側通信機２の２つのアンテナ２０ａ，２０ｂは、交差点Ｊの近傍に設置されている。各アンテナ２０ａ，２０ｂは、所定方向に対する感度が大きい指向性アンテナよりなり、本実施形態では、交差点Ｊに流入する流入路Ｌ１〜Ｌ４の延長方向を指向するように設置されている。
図８に示すように、路側通信機２の２つのアンテナ２０ａ，２０ｂは、交差点Ｊの近傍に設置されている。各アンテナ２０ａ，２０ｂは、所定方向に対する感度が大きい指向性アンテナよりなり、本実施形態では、交差点Ｊに流入する流入路Ｌ１〜Ｌ４の延長方向を指向するように設置されている。
すなわち、２つのアンテナ２０ａ，２０ｂのうち、第１アンテナ２０ａは、東西の流入路Ｌ１，Ｌ２の延長方向に強い感度を示す指向性を有しており、第２アンテナ２０ｂは、南北の流入路Ｌ３，Ｌ４の延長方向に強い感度を示す指向性を有している。
従って、第１アンテナ２０ａに対応する第１受信エリアＡｒ１は、交差点Ｊを中心として東西方向に長いほぼ楕円形状になっており、第２アンテナ２０ｂに対応する第２受信エリアＡｒ２は、交差点Ｊを中心として南北方向に長いほぼ楕円形状になっている。
従って、第１アンテナ２０ａに対応する第１受信エリアＡｒ１は、交差点Ｊを中心として東西方向に長いほぼ楕円形状になっており、第２アンテナ２０ｂに対応する第２受信エリアＡｒ２は、交差点Ｊを中心として南北方向に長いほぼ楕円形状になっている。
なお、各アンテナ２０ａ，２０ｂの送信エリア（送信電波の届くエリア）は、送信電力の強弱に応じて大きさが変化することから、必ずしもアンテナ２０ａ，２０ｂの受信エリアＡｒ１，Ａｒ２と合同にはならないが、受信エリアＡｒ１，Ａｒ２と相似のほぼ楕円形状となる。
図７に戻り、切替スイッチ４２は、制御部２３が生成する制御信号Ｓに従って接点ａ，ｂの切り替え動作を行う。すなわち、制御部２３は、第１アンテナ２０ａを送受信アンテナとして選択する場合には、接点ａへ切り替える制御信号Ｓを切替スイッチ４２に出力し、第２アンテナ２０ｂを送受信アンテナとして選択する場合には、接点ｂへ切り替える制御信号Ｓを切替スイッチ４２に出力する。
従って、制御部２３は、２つのアンテナ２０ａ，２０ｂのうちのいずれか１つを送受信アンテナとして選択する選択部としての機能を有する。
従って、制御部２３は、２つのアンテナ２０ａ，２０ｂのうちのいずれか１つを送受信アンテナとして選択する選択部としての機能を有する。
受信部（復調部）４０は、選択されたアンテナ２０ａ，２０ｂが受信した無線信号を増幅してからＯＦＤＭ復調などの所定の復調処理を行い、その復調信号にＡ／Ｄ変換などの処理を行って無線信号から受信フレームを取り出し、受信フレームを制御部２３に入力する。
また、送信部（変調部）４１は、制御部２３から送出された送信フレームにＯＦＤＭ変調などの所定の変調処理を行い、その変調信号をＤ／Ａ変換及び増幅して無線信号を生成し、その無線信号を制御部２３から指定する送信タイミングでアンテナ２０ａ，２０ｂに送出する。
また、送信部（変調部）４１は、制御部２３から送出された送信フレームにＯＦＤＭ変調などの所定の変調処理を行い、その変調信号をＤ／Ａ変換及び増幅して無線信号を生成し、その無線信号を制御部２３から指定する送信タイミングでアンテナ２０ａ，２０ｂに送出する。
〔受信フレームのデータ処理部〕
図９は、路側通信機２の制御部２３に含まれるデータ処理部５０の構成例を示すブロック図である。
このデータ処理部５０は、路側通信機２の制御部２３が行う信号処理のうち、車載通信機３から取得した受信フレームに対するデータ処理を行う機能部であり、図９の左側から順に、受信バッファ５１、優先度設定部５２、中継バッファ５３、復号部５４及び中継処理部５５を備える。
図９は、路側通信機２の制御部２３に含まれるデータ処理部５０の構成例を示すブロック図である。
このデータ処理部５０は、路側通信機２の制御部２３が行う信号処理のうち、車載通信機３から取得した受信フレームに対するデータ処理を行う機能部であり、図９の左側から順に、受信バッファ５１、優先度設定部５２、中継バッファ５３、復号部５４及び中継処理部５５を備える。
受信部４０が制御部２３に送出した受信フレームは、受信バッファ５１にいったん蓄積され、到着順に優先度設定部５２に送られる。
優先度設定部５２は、受信バッファ５１から送られる受信フレームの第１領域（本実施形態では、図５の「ＭＡＣヘッダ」と「ＲＳＵ制御」）に対して、記憶部２３に定義された所定の「設定基準」を受信フレームに適用して、受信フレームの優先度を設定する。
優先度設定部５２は、受信バッファ５１から送られる受信フレームの第１領域（本実施形態では、図５の「ＭＡＣヘッダ」と「ＲＳＵ制御」）に対して、記憶部２３に定義された所定の「設定基準」を受信フレームに適用して、受信フレームの優先度を設定する。
すなわち、優先度設定部５２は、第１領域に含まれるデータ内容が上記設定基準に適合する受信フレームについては、その受信フレームのデータペイロードを中継バッファ５３の高優先度キューＨに入力する。
また、優先度設定部５２は、第１領域に含まれるデータ内容が上記設定基準に適合しない受信フレームについては、その受信フレームのデータペイロードを、中継バッファ５３の低優先度キューＬに入力する。なお、この優先度の設定基準については後述する。
また、優先度設定部５２は、第１領域に含まれるデータ内容が上記設定基準に適合しない受信フレームについては、その受信フレームのデータペイロードを、中継バッファ５３の低優先度キューＬに入力する。なお、この優先度の設定基準については後述する。
中継バッファ５３は、優先度が異なる複数のキューＨ，Ｌを有する。この複数のキューＨ，のうち、高優先度キューＨは、記憶部２４の設定基準に従って優先度設定部５２が「高優先度」と定めた受信フレームを格納するためのキューである。
また、低優先度キューＬは、記憶部２４の設定基準に従って優先度設定部５２が「低優先度」と定めた受信フレームを格納するためのキューである。
また、低優先度キューＬは、記憶部２４の設定基準に従って優先度設定部５２が「低優先度」と定めた受信フレームを格納するためのキューである。
復号部５４は、中継バッファ５３の各キューＨ，Ｌから送出された受信フレームの第２領域（本実施形態では、図６の「ペイロード」）に含まれる暗号化データに対して、共通鍵又は公開鍵を用いて所定の復号を行い、復号された受信フレームのデータを中継処理部５５に送出する。
中継処理部５５は、復号された受信フレームのデータから、自装置から送信する送信フレームを生成し、その送信フレームをそれぞれ送信部４１と有線通信部２２に中継する。
中継処理部５５は、復号された受信フレームのデータから、自装置から送信する送信フレームを生成し、その送信フレームをそれぞれ送信部４１と有線通信部２２に中継する。
〔優先度の設定基準〕
記憶部２４に記憶する優先度の設定基準としては、例えば、次の設定基準１〜４のうちの少なくとも１つを採用することができる。
記憶部２４に記憶する優先度の設定基準としては、例えば、次の設定基準１〜４のうちの少なくとも１つを採用することができる。
（設定基準１）
ＭＡＣヘッダの「ＲＡ」の値がユニキャストである受信フレーム：「高優先度」
ＭＡＣヘッダの「ＲＡ」の値がブロードキャストである受信フレーム：「低優先度」
この設定基準１は、故障や事故等の個別情報を路側通信機２に通知しようとする車載通信機３の受信フレームの暗号化データを、それ以外の通常の受信フレームの暗号化データよりも優先的に復号処理するための基準である。
ＭＡＣヘッダの「ＲＡ」の値がユニキャストである受信フレーム：「高優先度」
ＭＡＣヘッダの「ＲＡ」の値がブロードキャストである受信フレーム：「低優先度」
この設定基準１は、故障や事故等の個別情報を路側通信機２に通知しようとする車載通信機３の受信フレームの暗号化データを、それ以外の通常の受信フレームの暗号化データよりも優先的に復号処理するための基準である。
すなわち、上記設定基準１によれば、ＭＡＣフレームの「ＲＡ」の値がユニキャストである受信フレームが、その「ＲＡ」の値がブロードキャストである受信フレームよりも優先されるので、路側通信機２の送信エリアに属する複数の車載通信機３のうち、故障や事故等の個別情報を通知するために、路側通信機２宛に送信フレームをユニキャスト送信した車載通信機３の受信フレームからの暗号化データが、普通にブロードキャスト送信されて路側通信機２に到達した車載通信機３の受信フレームの暗号化データよりも、優先的に復号される。
（設定基準２）
ＭＡＣヘッダの「ＴＡ」の値が緊急車両又は公共車両を示す受信フレーム：「高優先度」
ＭＡＣヘッダの「ＴＡ」の値が緊急車両又は公共車両を示さない受信フレーム：「低優先度」
この設定基準２は、緊急車両や公共車両からの受信フレームの暗号化データを、それ以外の通常車両からの受信フレームの暗号化データよりも優先的に復号処理するための基準である。
ＭＡＣヘッダの「ＴＡ」の値が緊急車両又は公共車両を示す受信フレーム：「高優先度」
ＭＡＣヘッダの「ＴＡ」の値が緊急車両又は公共車両を示さない受信フレーム：「低優先度」
この設定基準２は、緊急車両や公共車両からの受信フレームの暗号化データを、それ以外の通常車両からの受信フレームの暗号化データよりも優先的に復号処理するための基準である。
すなわち、上記設定基準２によれば、ＭＡＣフレームの「ＴＡ」の値が緊急車両又は公共車両を示す受信フレームが、その「ＴＡ」の値が緊急車両又は公共車両を示さない受信フレームよりも優先されるので、路側通信機２の送信エリアに属する複数の車載通信機３のうち、緊急車両又は公共車両の車載通信機３からの受信フレームの暗号化データが、通常車両の車載通信機３からの受信フレームの暗号化データよりも、優先的に復号される。
（設定基準３）
同じ「送信元アドレス」の値（ＭＡＣヘッダの「ＳＡ」の値）の所定時間内における検出頻度が所定の閾値Ｔｈｋ以上である受信フレーム：「高優先度」
同じ「送信元アドレス」の値（ＭＡＣヘッダヘッダの「ＳＡ」の値）の所定時間内における検出頻度が所定の閾値Ｔｈｋ未満である受信フレーム：「低優先度」
同じ「送信元アドレス」の値（ＭＡＣヘッダの「ＳＡ」の値）の所定時間内における検出頻度が所定の閾値Ｔｈｋ以上である受信フレーム：「高優先度」
同じ「送信元アドレス」の値（ＭＡＣヘッダヘッダの「ＳＡ」の値）の所定時間内における検出頻度が所定の閾値Ｔｈｋ未満である受信フレーム：「低優先度」
ここで、車両３が渋滞に巻き込まれて低速走行又は停止した場合は、その車両５からの送信頻度（所定時間内の送信回数）が高くなるが、そうでない場合は、その車両５からの送信頻度は低い。従って、送信頻度が高い車載通信機３からの受信フレームに含まれる、車両５の位置や速度の情報は、中央装置４における渋滞長の推定に役立つ。
上記設定基準３は、かかる渋滞長の推定に有用となる、送信頻度が高い車載通信機３からの受信フレームの暗号化データを、それ以外の車載通信機３からの受信フレームの暗号化データよりも優先的に復号処理するための基準である。
上記設定基準３は、かかる渋滞長の推定に有用となる、送信頻度が高い車載通信機３からの受信フレームの暗号化データを、それ以外の車載通信機３からの受信フレームの暗号化データよりも優先的に復号処理するための基準である。
例えば、所定時間を１秒、閾値Ｔｈｋを７回、ある車載通信機３のＳＡを「12:34:56:78:9A」とする。この場合、優先度設定部５２は、所定時間、閾値Ｔｈｋを上回る車載通信機３のＳＡを調査し、受信バッファ５１に蓄積された受信フレームのうち、ＳＡ＝「12:34:56:78:9A」のフレーム受信回数が１秒以内に７回以上である場合には、その受信フレームの優先度を「高優先度」に設定するとともに、そのＳＡの情報を前記の条件を満たす時間中は保持する。
また、優先度設定部５２は、ＳＡ＝「12:34:56:78:9A」のフレーム受信回数が１秒以内に７回未満である場合には、その受信フレームの優先度を「低優先度」に設定する。
また、優先度設定部５２は、ＳＡ＝「12:34:56:78:9A」のフレーム受信回数が１秒以内に７回未満である場合には、その受信フレームの優先度を「低優先度」に設定する。
（設定基準４）
ＲＳＵ制御の「転送回数」の値が所定の閾値Ｔｈｔ以下である受信フレーム：「高優先度」
ＲＳＵ制御の「転送回数」の値が所定の閾値Ｔｈｔを超えている受信フレーム：「低優先度」
ＲＳＵ制御の「転送回数」の値が所定の閾値Ｔｈｔ以下である受信フレーム：「高優先度」
ＲＳＵ制御の「転送回数」の値が所定の閾値Ｔｈｔを超えている受信フレーム：「低優先度」
ここで、ＲＳＵ制御の「転送回数」は、路側通信機２を起点とした通信フレームＦの転送回数を意味するので、この回数値が多いほど、路側通信機２が設置された交差点Ｊからの距離が遠くなり、交差点Ｊにおける安全運転支援には役立たないと考えられる。
このため、上記設定基準４は、交差点Ｊにおける安全運転支援に有用である、交差点Ｊに近い車載通信機３からの受信フレームの暗号化データを、それ以外の車載通信機３からの受信フレームの暗号化データよりも優先的に復号処理するための基準である。
このため、上記設定基準４は、交差点Ｊにおける安全運転支援に有用である、交差点Ｊに近い車載通信機３からの受信フレームの暗号化データを、それ以外の車載通信機３からの受信フレームの暗号化データよりも優先的に復号処理するための基準である。
例えば、閾値Ｔｈｔを１回とした場合、ＲＳＵ制御の「転送回数」が１である受信フレームの暗号化データは、ＲＳＵ制御の「転送回数」が２以上である受信フレームの暗号化データよりも、優先的に復号される。
従って、路側通信機２の送信エリアに属する複数の車載通信機３のうち、転送回数が１回である交差点Ｊに近い所の車載通信機３の受信フレームが、転送回数が２以上の交差点Ｊから遠い所にある車載通信機３の受信フレームよりも、優先的に復号処理される。
従って、路側通信機２の送信エリアに属する複数の車載通信機３のうち、転送回数が１回である交差点Ｊに近い所の車載通信機３の受信フレームが、転送回数が２以上の交差点Ｊから遠い所にある車載通信機３の受信フレームよりも、優先的に復号処理される。
〔路側通信機の効果〕
以上の通り、本実施形態の路側通信機２によれば、制御部２３の優先度設定部５２が、車載通信機３から取得した受信フレームの第１領域に含まれる非暗号化データの内容（具体的には、「ＭＡＣヘッダ」の「ＲＡ」の値や「ＲＳＵ制御」の「転送回数」の値など）に基づいて、その受信フレームの優先度を設定し、復号部５４が、設定された優先度に従って、その受信フレームの第２領域（具体的には、図６の「ペイロード」）に含まれる暗号化データを復号する。
以上の通り、本実施形態の路側通信機２によれば、制御部２３の優先度設定部５２が、車載通信機３から取得した受信フレームの第１領域に含まれる非暗号化データの内容（具体的には、「ＭＡＣヘッダ」の「ＲＡ」の値や「ＲＳＵ制御」の「転送回数」の値など）に基づいて、その受信フレームの優先度を設定し、復号部５４が、設定された優先度に従って、その受信フレームの第２領域（具体的には、図６の「ペイロード」）に含まれる暗号化データを復号する。
従って、路側通信機２の送信エリアに含まれる複数の車載通信機３から取得した受信フレームのうち、種々の運用上の観点から有用性の高い受信フレームの暗号化データを、優先的に処理することができる。
例えば、前記設定基準１によれば、事故や故障などの個別情報を通報するためにユニキャスト送信された受信フレームが、普通にブロードキャスト送信された受信フレームよりも、暗号化データの復号が優先的に行われるので、個別情報を含む有用性の高い受信フレームを、普段の情報を含む受信フレームよりも優先的に処理することができる。
例えば、前記設定基準１によれば、事故や故障などの個別情報を通報するためにユニキャスト送信された受信フレームが、普通にブロードキャスト送信された受信フレームよりも、暗号化データの復号が優先的に行われるので、個別情報を含む有用性の高い受信フレームを、普段の情報を含む受信フレームよりも優先的に処理することができる。
また、前記設定基準２によれば、緊急車両や公共車両の車載通信機３からの受信フレームが、緊急車両や公共車両以外の通常の車両５からの受信フレームよりも、暗号化データの復号が優先的に行われるので、緊急車両からの緊急情報或いは緊急車両や公共車両の車両情報などを含む有用性の高い受信フレームを、それ以外の車両５からの普段の情報を含む受信フレームよりも優先的に処理することができる。
また、前記設定基準３によれば、渋滞長の推定に役立つ車両５の車載通信機３からの受信フレームが、それ以外の車両５の車載通信機３の受信フレームよりも、暗号化データの復号が優先的に行われるので、交差点Ｊ周囲の道路リンクに発生する渋滞長の推定に有用な受信フレームを、その推定とは余り関係のない受信フレームよりも優先的に処理することができる。
更に、前記設定基準４によれば、交差点Ｊの近傍に設置した路側通信機２から近い所にある車載通信機３の受信フレームが、遠い所にある車載通信機３の受信フレームよりも、暗号化データの復号が優先的に行われるので、交差点Ｊにおける安全運転支援に役立つ有用性の高い受信フレームを、その支援とは余り関係のない受信フレームよりも優先的に処理することができる。
このように、本実施形態の路側通信機２によれば、個別情報又は緊急情報の通報、緊急車両や公共車両の車両情報の報知、交差点Ｊ周囲で発生する渋滞長の推定、或いは、交差点Ｊにおける安全運転支援の観点から有用性の高い受信フレームを、その有用性の低い受信フレームよりも優先的に処理できるので、有用性の高い受信フレームの処理が遅延したり、バッファ溢れによって破棄されたりするのを未然に防止することができ、車載通信機３から取得した受信フレームを効率的に処理することができる。
〔第１の変形例〕
図７及び図９に示すように、受信部４０に設けた検波回路（図示せず）によって受信信号の検波電圧Ｖｄを検出し、この電圧Ｖｄから求めた受信電力Ｐを、設定基準４による優先度の判定基準に加えてもよい。
車車間通信における電波到達距離によっては、転送回数が「１」の受信フレームが必ず交差点Ｊ近傍の車載通信機３から取得したものとは言えない場合もあるので、受信電力Ｐが所定値上であることを、高優先度に設定する条件に加えることが好ましい。
図７及び図９に示すように、受信部４０に設けた検波回路（図示せず）によって受信信号の検波電圧Ｖｄを検出し、この電圧Ｖｄから求めた受信電力Ｐを、設定基準４による優先度の判定基準に加えてもよい。
車車間通信における電波到達距離によっては、転送回数が「１」の受信フレームが必ず交差点Ｊ近傍の車載通信機３から取得したものとは言えない場合もあるので、受信電力Ｐが所定値上であることを、高優先度に設定する条件に加えることが好ましい。
〔その他の変形例〕
今回開示した実施形態は本発明の例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲及びその構成と均等な範囲内のすべての変更が含まれる。
今回開示した実施形態は本発明の例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲及びその構成と均等な範囲内のすべての変更が含まれる。
例えば、上述の実施形態では、東西方向と南北方向に指向性のある２つのアンテナ２０ａ，２０ｂを有する無線通信部２１を採用しているが、路側通信機２の無線通信部２１は、交差点Ｊに流入する各々の流入路Ｌ１〜Ｌ４に一対一で対応する指向性を有する、流入路Ｌ１〜Ｌ４と同数のアンテナを有するタイプのものであってもよいし、無指向性アンテナを１つだけ有するタイプのものであってもよい。
また、上述の実施形態では、路路間通信が無線で行われることを前提としたが、路側通信機２と車載通信機３との無線通信帯域を十分に確保するため、路路間通信には無線通信の帯域が割り当てられない場合もあり得る。
そこで、路側通信機２同士が有線通信部２２による通信が可能である場合には、その間の割当情報Ｓ５や位置情報の交換を有線通信で行うようにしてもよい。
そこで、路側通信機２同士が有線通信部２２による通信が可能である場合には、その間の割当情報Ｓ５や位置情報の交換を有線通信で行うようにしてもよい。
更に、上述の実施形態の高度道路交通システムおいて、車載通信機３は、普段は歩行者用の移動通信端末（例えば、携帯電話機、スマートフォン、携帯型ナビゲーション装置など）として利用されているが、一時的に車両５に搭載されて路側通信機２と通信するものも含まれる。
すなわち、本明細書における車載通信機３の「車載」とは、車両５に固定的に搭載されるものだけでなく、車両５の運転時に一時的に搭載される場合も含まれる意味である。
すなわち、本明細書における車載通信機３の「車載」とは、車両５に固定的に搭載されるものだけでなく、車両５の運転時に一時的に搭載される場合も含まれる意味である。
また、上述の実施形態では、無線通信部２１、有線通信部２２、制御部２３及び記憶部２４が１つの筐体に収納された一体型の路側通信機２を想定しているが、本発明の機能を有する制御部２３を、有線通信部２２と通信可能に接続された別筐体の「情報中継装置」に設けることにしてもよい。
すなわち、本発明にいう「路側通信機」は、各構成要素が必ずしも１つの筐体に収納されている必要はなく、通信部２１，２２と制御部２３とが別筐体で構成される場合を含む広義のものである。
すなわち、本発明にいう「路側通信機」は、各構成要素が必ずしも１つの筐体に収納されている必要はなく、通信部２１，２２と制御部２３とが別筐体で構成される場合を含む広義のものである。
１ 交通信号機
２ 路側通信機
３ 車載通信機
４ 中央装置
５ 車両
６ 路側センサ
２１ 無線通信部
２２ 有線通信部
２３ 制御部
２４ 記憶部
４０ 受信部（復調部）
４１ 送信部
５０ データ処理部
５１ 受信バッファ
５２ 優先度設定部（設定部）
５３ 中継バッファ
５４ 復号部
Ｊ 交差点
２ 路側通信機
３ 車載通信機
４ 中央装置
５ 車両
６ 路側センサ
２１ 無線通信部
２２ 有線通信部
２３ 制御部
２４ 記憶部
４０ 受信部（復調部）
４１ 送信部
５０ データ処理部
５１ 受信バッファ
５２ 優先度設定部（設定部）
５３ 中継バッファ
５４ 復号部
Ｊ 交差点
Claims (8)
- 車載通信機が送信した無線信号を受信する路側通信機であって、
非暗号化データを格納する第１領域と暗号化データを格納する第２領域を有する送信フレームの変調信号である前記無線信号を復調して、受信フレームを取り出す復調部と、
取り出された前記受信フレームの前記第１領域に含まれる前記非暗号化データの内容に基づいて、前記受信フレームの優先度を設定する設定部と、
設定された優先度に従って、前記受信フレームの前記第２領域に含まれる前記暗号化データを復号する復号部と、
を備えていることを特徴とする路側通信機。 - 前記設定部は、前記第１領域における受信側アドレス値がユニキャストを示す前記受信フレームを、その値がブロードキャストを示す前記受信フレームよりも高優先度に設定する請求項１に記載の路側通信機。
- 前記設定部は、前記第１領域における送信側アドレス値が緊急車両又は公共車両を示す前記受信フレームを、その値がそれらの車両ではないことを示す前記受信フレームよりも高優先度に設定する請求項１又は２に記載の路側通信機。
- 前記設定部は、前記第１領域における送信元アドレス値の検出頻度が所定値以上である前記受信フレームを、その検出頻度が所定値未満である前記受信フレームよりも高優先度に設定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の路側通信機。
- 前記設定部は、前記第１領域における転送回数値が所定値以下である前記受信フレームを、その転送回数値が所定値を超える前記受信フレームよりも高優先度に設定する請求項１〜４のいずれか１項に記載の路側通信機。
- ＣＳＭＡ方式による車車間通信を無線で行う車載通信機と、
前記車載通信機が送信した前記無線信号を受信する請求項１〜４のいずれか１項に記載の路側通信機と、
を備えていることを特徴とする無線通信システム。 - 車載通信機が送信した無線信号を路側通信機が受信する方法であって、
非暗号化データを格納する第１領域と暗号化データを格納する第２領域を有する送信フレームの変調信号である前記無線信号を復調して、受信フレームを取り出すステップと、
取り出された前記受信フレームの前記第１領域に含まれる前記非暗号化データの内容に基づいて、前記受信フレームの優先度を設定するステップと、
設定された前記優先度に従って、前記受信フレームの前記第２領域に含まれる前記暗号化データを復号するステップと、
を含むことを特徴とする無線信号の受信方法。 - 非暗号化データを格納する第１領域と暗号化データを格納する第２領域を有する受信フレームに、所定の復号処理を行うデータ処理部として、コンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムであって、
前記受信フレームの前記第１領域に含まれる前記非暗号化データの内容に基づいて、前記受信フレームの優先度を設定するステップと、
設定された前記優先度に従って、前記受信フレームの前記第２領域に含まれる前記暗号化データを復号するステップと、
を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
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