JP2012528496A - ネットワークノードの無線送受信機を連携させる方法およびネットワークノード - Google Patents

Abstract

ネットワークノードの無線送受信機を、特に車両ネットワークの通信ノードにおける応用のために、連携させる方法を提供する。前記ネットワークノードは、相互に干渉し得る電磁信号を相異なる電磁チャネル上で同時に生成および／または受信することが可能な１つ以上の無線送信機を備える。該方法は、前記電磁チャネルのうちの特定の電磁チャネル上でのそれぞれの未処理のパケット送信に対して、前記電磁チャネルのうちの他の１つ以上の電磁チャネル上での進行中および／または予定のアクティビティの存在をチェックするステップと、進行中および／または予定のアクティビティが前記電磁チャネルのうちの他の１つ以上の電磁チャネル上で検出された場合、少なくとも、前記電磁チャネルのうちの他の１つ以上の電磁チャネル上での該検出された進行中および／または予定のアクティビティが完了するまで、前記未処理のパケット送信を延期するステップとを備えたことを特徴とする。また、対応するネットワークノードが開示される。

Description

本発明は、ネットワークノードの無線送受信機を、特に車両ネットワークの通信ノードにおける応用のために、連携させる方法に関する。前記ネットワークノードは、相互に干渉し得る電磁信号を相異なる電磁チャネル上で同時に生成および／または受信することが可能な１つ以上の無線送信機を備える。

また、本発明は、ネットワークノード、特に車両ネットワークの通信ノードに関する。該ネットワークノードは、相互に干渉し得る電磁信号を相異なる電磁チャネル上で同時に生成および／または受信することが可能な１つ以上の無線送受信機を有する。

一部の通信ネットワークでは、相異なる電磁チャネル上での通信を容易にするために、ネットワークノードが２つ以上の無線送受信機を備えることが一般的である。このような場合、ノードの相異なる送信機が物理的に近接していることにより、相異なるチャネル間に干渉が非常に起こりやすい。この干渉の問題は、比較的近い電磁チャネル、さらには隣接する電磁チャネルで送受信機が動作するときに、悪化する。

上記の問題が起こり得る状況として、車両アドホックネットワークがある。車両通信は、高度道路交通システム（Intelligent Transport Systems, ＩＴＳ）の主要技術と考えられている。その理由は、車両通信は、道路安全および交通効率を向上させる可能性を有しているためである。この目的のためには、成熟し、安価で、広く利用可能な８０２．１１無線ＬＡＮ技術が非常に魅力的であるように思われる。車両通信において、車両は無線送受信機を備え、相互に自発的にアドホックネットワークを形成することができる。ネットワークノードとして作用する車両は、このアドホックネットワークを用いて、協調型衝突警報のような安全性アプリケーションをサポートするために相互に通信することができる。

車両通信の可能性を認識して、欧州委員会は最近、高度道路交通システムの安全性関連通信のために３０ＭＨｚ幅の周波数帯（５８７５−５９０５ＭＨｚ）を割り当てた（非特許文献１）。欧州委員会は、ＥＴＳＩ ＴＣ ＩＴＳ（European Technical Standards Institute Technical Committee Intelligent Transport Systems）における標準化作業の現状に基づき、この周波数帯がどのように使用されることになるかを規定していないが、この周波数帯は、１つの１０ＭＨｚ幅の制御チャネル（ＣＣＨ）と、２つの１０ＭＨｚ幅のサービスチャネル（ＳＣＨ１およびＳＣＨ２）とに分割されることが期待されている。安全性関連通信のための、予想されるヨーロッパのチャネル割当の概略を図１に示す。同じ５．８−５．９ＧＨｚ周波数帯において、追加的な１０ＭＨｚ幅のサービスチャネルが、他の車両アプリケーションのためにヨーロッパでは利用可能になると期待されている。

また、自動車産業では、車両は制御チャネル上に送信されるメッセージを常に受信できることが要求されているが、現在および短期／中期的に利用可能なハードウェアによる最も適切な解決法は、この周波数帯で動作する２つの送受信機を有するデュアル送受信機通信システムからなるものである。これらの送受信機の一方は、周期的メッセージおよびイベント駆動警告メッセージの交換専用の制御チャネルで動作する。他方の送受信機は、サービスチャネル上で交互に動作し、他のＩＴＳ関連の通信目的のために使用される。

図１から分かるように、ＣＣＨ、ＳＣＨ１、およびＳＣＨ２は重畳していない。したがって、理論的には、これらのチャネルは直交している。すなわち、これらのチャネル上に同時に送信される信号は相互に干渉しない。しかし、これらのチャネルは隣接（ＳＣＨ２−ＣＣＨ、ＳＣＨ１−ＳＣＨ２）または近接（ＳＣＨ１−ＣＣＨ）しているため、これらのチャネル間には干渉が起こる。干渉が起こる場合として、送信スペクトルマスクが不完全なために、あるチャネル上で送信される信号が隣接チャネルにあふれて、それらの隣接チャネル上の信号と干渉する場合がある。また、干渉の他の原因としては、受信機のフィルタの限界や、同一装置内の２つの送受信機の共配置による、基板クロストークや放射漏洩のような問題が挙げられる。干渉の結果として、以下のことが挙げられる。（ｉ）送信機側では、隣接・近接チャネルの干渉は、ＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）方式の無線通信技術に対するスプリアスキャリアセンスを引き起こす。（ｉｉ）受信機側では、信号が隣接チャネルにあふれて互いの受信を阻害するために、隣接・近接チャネルの干渉は、一種の隠れ端末問題（hidden node problem）を生じる。

実際、いくつかの測定研究により、隣接・近接チャネル干渉の問題が確認されている。これに関して、例えば、非特許文献２および非特許文献３を参照されたい。これらの研究は、８０２．１１ネットワークにおけるさまざまな干渉状況を特定している。それらは便宜的に、干渉信号を生成するソースに従って分類される。本発明によって扱われる状況は、複数の送受信機上の同時の活動が同じノード内で起こる（すなわち、「ローカルに」干渉する）状況である。ＴＸ−ＴＸ（送信機−送信機）の場合、２つの同時送信が相互に干渉するため、受信機側での正確な受信の確率が制限される。ＴＸ−ＲＸ（送信機−受信機）の場合、進行中の受信が、送信の開始によって妨害される。

８０２．１１の車両関連の草案（非特許文献４）は、隣接チャネル干渉の問題を認識しており、４クラスの送受信機スペクトルマスクを導入しているが、そのうちの最高のクラスＤは、現在利用可能なハードウェアの性能を超えている。クラスＤスペクトルマスクを達成するために要求される追加的な複雑さはかなり高く、最終的な装置あたりの送受信機コストに強く影響を及ぼすことから、自動車産業にとって主要な懸念となっており、このため、クラスＤ送受信機が導入される見込みが低くなっている。

隣接チャネル干渉の影響を制限するために、メッシュネットワークのような他の短距離無線アプリケーションにおいて、さまざまな技術が提案されている。そのような技術として、指向性アンテナを使用するもの（例えば、非特許文献５）や、周波数における相互の距離が十分であるチャネルを選択的に使用するもの（例えば、非特許文献６）がある。しかし、これらの技術は、多様な状況には適していない。特に、ネットワークノードが静止しておらず、利用可能なチャネルは隣接または近接しているチャネルだけであるという車両通信には適用可能でない。

相異なるチャネル上で動作する複数の無線機を備えた無線アクセスポイントのスループットを向上させるための関連技術が、特許文献１に記載されている。開示されている技術は、無線アクセスポイントがまず、あるチャネル上であるクライアントへユニキャストデータフレームを送信してから、その直後に、別のチャネル上で別のクライアントへユニキャストデータフレームを送信するという異常な状況を扱っている。この場合、第２の送信がまだ進行中に、第１のクライアントが無線アクセスポイントへ肯定応答を送信する。チャネル干渉により、第１のクライアントの肯定応答は、無線アクセスポイントによって正しく受信されることができない。これにより、無線アクセスポイントは、１回以上の再送をすることになり、パフォーマンスが低下する。提案されている技術は、無線アクセスポイントのすべての無線機を同期させて、複数のチャネル上でのその送信がほぼ同時に開始・終了するようにすることによって、この異常な状況を解決している。この技術は、車両通信には適用可能でない。車両通信はアドホックモードで動作し、アクセスポイントを有しないからである。また、車両通信は、肯定応答メカニズムを有しないブロードキャストフレームで、安全性関連メッセージを送信する。

特許文献２には、別の関連方法が記載されている。この方法によれば、同一局に共配置された複数の送信機が交互にオン・オフされる。送信機のオン・オフを切り替えるということは、オフにされている送信機が、その送信キューに蓄積しているパケットを結局破棄してしまうことを意味する。また、送信機の状態（ステータス）を切り替えると、送信機がアクティブ状態に復帰するために必要な時間によるレイテンシ（待ち時間）が生じる。

特許文献３に記載されている解決法は、テクノロジー間アクティビティチェックを導入しているが、これは、干渉する可能性のある送信に対して、一方を拒否し、拒否回数を計数して、その計数値に基づいて、他方の送信のアクティビティを低減するだけである。これは、統計的に、両方の送信機が相互に干渉を引き起こすことなく送信機会を有することを可能にするが、送信の干渉を防止しながらレイテンシをできるだけ低減したパケット再スケジューリングはできない。単なる拒否は高いレイテンシを意味し、統計的干渉低減は、有効であるためには、一方の送信機上のアクティビティの低減を必要とする。特に安全性アプリケーションにとって、これらのパフォーマンス特性は受け入れられない。

米国特許出願公開第２００５／０２８６４４６号明細書 米国特許出願公開第２００３／０１４７３６８号明細書 米国特許出願公開第２００８／０２３２３３９号明細書

Commission Decision of 5 August, 2008 on the harmonized use of radio spectrum in the 5875-5905 MHz frequency band for safety-related applications of ITS, 2008/671/EC Nachtigall et al., "The Impact of Adjacent Channel Interference in Multi-Radio Systems using IEEE 802.11", Proceedings of the International Wireless Communications and Mobile Computing Conference, August 2008 Angelakis et al., "Adjacent Channel Interference in 802.11a: Modeling and Testbed validation", IEEE Radio and Wireless Symposium (RWS 2008), Orlando, FL, USA, January 2008 IEEE P802.11p/D6.0 - Draft Standard for Information Technology - Telecommunications and information exchange between systems - Local and metropolitan area networks - Specific requirements - Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications - Amendment 7: Wireless Access in Vehicular Environments Cheng et al., "Adjacent Channel Interference in Dual-radio 802.11 Nodes and Its Impact on Multi-hop Networking", IEEE Global Telecommunications Conference (GLOBECOM 2006), November 2006 V. Raman, "Dealing with Adjacent Channel Interference Effects in Multichannel, Multi-interface Wireless Networks", Master's Thesis, University of Illinois at Urbana-Champaign, December 2008

したがって、本発明の目的は、頭書のようなネットワークノードの無線送受信機を連携させる方法およびネットワークノードにおいて、実施の容易なメカニズムを使用することにより、相異なる送受信機の同時送信によって引き起こされる干渉が、確実かつ効率的な形で広く除去されるような改良およびさらなる展開を行うことである。

本発明によれば、上記の目的は、請求項１の構成を備えた方法によって達成される。この請求項に記載の通り、本方法は、
前記電磁チャネルのうちの特定の電磁チャネル上でのそれぞれの未処理のパケット送信に対して、前記電磁チャネルのうちの他の１つ以上の電磁チャネル上での進行中および／または予定のアクティビティの存在をチェックするステップと、
進行中および／または予定のアクティビティが前記電磁チャネルのうちの他の１つ以上の電磁チャネル上で検出された場合、少なくとも、前記電磁チャネルのうちの他の１つ以上の電磁チャネル上での該検出された進行中および／または予定のアクティビティが完了するまで、前記未処理のパケット送信を延期するステップと
を備えたことを特徴とする。

また、上記の目的は、独立請求項１５の構成を備えたネットワークノードによって達成される。この請求項に記載の通り、本ネットワークノードは、前記無線送受信機が、前記電磁チャネルのうちの特定の電磁チャネル上でのそれぞれの未処理のパケット送信に対して、前記電磁チャネルのうちの他の１つ以上の電磁チャネル上での進行中および／または予定のアクティビティの存在をチェックする検出手段を有し、前記無線送受信機が、進行中および／または予定のアクティビティが前記電磁チャネルのうちの他の１つ以上の電磁チャネル上で検出された場合、少なくとも、前記電磁チャネルのうちの他の１つ以上の電磁チャネル上での該検出された進行中および／または予定のアクティビティが完了するまで、前記未処理のパケット送信を延期するように構成されることを特徴とする。

本発明によって初めて認識されたこととして、隣接または近接しているチャネル上での同一ネットワークノードによる同時送信によって引き起こされる干渉は、ローカルに生成されるパケット送信に起こり得る重畳を防止することによって効率的に回避することができる。この目的のため、本発明は、特定の電磁チャネル上でのそれぞれの未処理のパケット送信に対して、他のすべての電磁チャネル上での進行中および／または予定のアクティビティの存在をチェックすることを提案する。本発明による方法は、物理層とＭＡＣ層との間のインタラクションを活用して、あるチャネル上のフレーム送信の完了を待ってから異なるチャネル上で別のフレームを送信するか、または、着信パケットの完了を待ってから干渉チャネル上で別のフレームを送信する。これに関して、本発明は、１つのネットワークノードの相異なる送受信機のドライバが同一オペレーティングシステムの制御下にあるので、ネットワークノードの相異なる送受信機間の情報交換が可能であることを利用する。

特定の電磁チャネルによる未処理のパケット送信に対して、進行中および／または予定のアクティビティが他のいずれかのチャネル上に検出された場合、本発明は、それぞれのパケット送信の延期を導入する延期メカニズムを提供する。このようにして、パケットレベルの粒度でのパイプライン化送信として記述することができるような、相異なる電磁チャネル上でのネットワークノードによるパケット送信の特定のスケジューリングが実現される。その結果、相異なる電磁チャネル上での同一ネットワークノードによる同時干渉アクティビティの除去が実現され、延期メカニズムを備えた局によって送信および／または受信されるメッセージの受信確率が大幅に増大する。

本発明のもう１つの効果として、提案するメカニズムは、静的なシステムパラメータを事前に選択することのない、完全に自己設定的なメカニズムであることに注意すべきである。静的なシステムパラメータを事前に選択すると、例えば、車両アドホックネットワークに適用される場合のような動的なネットワーク環境ではパフォーマンス低下を生じやすい。また、提案するメカニズムは、完全にローカルに実行され適用される。すなわち、他のノードとのインタラクションは不要である。そのようなインタラクションは、動的環境では信頼性が低下する場合がある。特に、肯定応答やその他のシグナリングメッセージの待機は不要である。

より詳細には、本発明による方法は、隣接または近接しているチャネルに同調し同一局内に配置された干渉する２つの送受信機による同時送信が起こらないようにする。あるチャネル上で送信が行われている間は、現在送信中のパケットが完了するまで、他の干渉チャネル上の送信は延期される。同じポリシーは、隣接または近接しているチャネル上での進行中のパケット受信と干渉し得るパケット送信を延期することに適用可能である。結果として、２つの送受信機はパイプライン化される。すなわち、交互に動作し、同時には動作しない。なお、修正されるのは（送信パスおよび受信パスの両方の状態に基づいてであるが）送信パスだけなので、２つの受信機は依然として同時に受信可能であることに注意すべきである。

好ましい実施形態によれば、特定の電磁チャネル上での未処理のパケット送信は、他の１つ以上の電磁チャネル上での検出された進行中および／または予定のアクティビティが完了するとすぐに実行される。これにより、レイテンシに関するパフォーマンスが最大化される。すなわち、最小限のレイテンシで、相異なる送受信機上のパケットのインターリーブ型スケジューリングが保証される。

具体的実施形態によれば、ネットワークノードは、ＩＥＥＥ８０２．１１標準ファミリに基づく複数の無線ＬＡＮ送受信機を備えてもよい。このような場合、延期メカニズムは、ネットワーク層または一般的な上位層からＭＡＣ層にパケットを渡すことを延期することによって実現してもよい。すなわち、延期メカニズムは、ＭＡＣ層アクセス競合が実行される前に適用されてもよい。他の送受信機上での進行中のアクティビティが完了したらすぐに、送受信機は、未処理パケットを送出するために、ＭＡＣ層アクセス競合を開始してもよい。

パケット配送レイテンシをさらに低減するため、未処理のパケット送信の延期は、パケット送信をＭＡＣ層アクセス競合の後に延期することによって実現されるようにしてもよい。すなわち、延期メカニズムは、ＭＡＣ層アクセス競合が実行された後、すなわち、送信する権利を予め取得するために必要なＭＡＣ手順をＭＡＣ層が完了した後に、適用される。ＭＡＣ競合を実行している間に他の送受信機上での進行中のアクティビティが完了すれば、送受信機は、送信する権利を取得したらすぐにパケットを送出することができる。これにより、パケット配送レイテンシはかなり低くなる。その代わりに、他の送受信機上での進行中のアクティビティが完了していない場合には、送信機会（transmission opportunity, ＴＸＯＰ）が延期期間および送信を含む程度に長いと仮定して、送信は例えば同じ送信機会において延期される。

具体的実施形態において、進行中および／または予定のアクティビティに対するチェックは、他の電磁チャネル上の送信の存在をチェックすることのみを含むようにしてもよい。しかし、包括的な連携のため、チェックされる進行中および／または予定のアクティビティは、すべての干渉チャネル上の送信および受信の両方の存在を含むのが好ましい。この実施形態では、パケットがあるチャネル上で送信されるときには、他のチャネル上での進行中の受信の存在もチェックされる。この実施形態によれば、ネットワークノードは、未処理の送信の開始によって妨害されずにパケットを正確に受信することが可能となる。すなわち、進行中のパケット受信に対する自己干渉が低減される。

有利な態様として、ネットワークノードは、２つ以上の送受信機を備えた車両通信用車載装置であり、送受信機は、隣接または近接している電磁チャネルに一時的または永続的に同調されることが可能である。送受信機のうちの少なくとも２つが、同一周波数帯内の相異なる電磁チャネルに同調されるとしてもよい。特に、送受信機のうちの少なくとも２つが、５．８５５−５．９２５ＧＨｚの周波数範囲に属する、欧州委員会によって割り当てられた高度道路交通システム（ＩＴＳ）アプリケーションの周波数帯内の相異なる電磁チャネルに同調されるようにしてもよい。また、送受信機のうちの少なくとも１つが、ＥＴＳＩ ＴＣ ＩＴＳ仕様によって規定される制御チャネルに同調されるようにしてもよい。この場合、少なくとも１つの他の送受信機が、ＥＴＳＩ ＴＣ ＩＴＳ仕様によって規定されるサービスチャネルの１つに同調される。

必要に応じて、ネットワークノードは、好ましくは５．８５５−５．９２５ＧＨｚの周波数範囲内の２つ以上の相異なる電磁チャネル上で２つ以上の信号を同時送信可能な単一の広帯域送信機を備える。この場合、本発明は、単一の広帯域送信機によって生成される同時干渉電磁信号に適用され、広帯域送信機は、パケット送信の完了時に同種の通知を提供することが期待される。同様に、本発明の別の実施形態では、上記の連携メカニズムが、複数の送信機または単一の広帯域送信機に結合した単一の広帯域受信機に適用される。

好ましい実施形態によれば、送受信機のうちの少なくとも２つが単一のアンテナを共有してもよい。これは、本発明によりＭＡＣ層で可能となる。というのは、送受信がパイプライン化され、重畳しないからである。本発明は、物理層の問題は扱わない。物理層は、現状では、送受信機間のアンテナ共有を考慮に入れていない場合がある（例えば、シンセサイザからのスプリアス信号が２つの受信機上の同時受信を妨害する可能性があるなど）。しかし、相異なるチャネル上での重畳する送信および重畳する送受信動作を防止することにより、本発明は、ＭＡＣ層およびＰＨＹ層の一部までのアンテナ共有をサポートする動作のスケジューリングを提供する。これにより、例えば複数の送受信機を備えた車両通信用車載装置のようなネットワークノードを、より安価に生産し動作させることができる。

具体的実施形態において、電磁チャネルは、少なくとも１つの高優先度チャネルおよび少なくとも１つの低優先度チャネルを含んでもよい。例えば、高優先度チャネルは、上記のＥＴＳＩ ＴＣ ＩＴＳ仕様によって規定される制御チャネルであってもよく、前記少なくとも１つの低優先度チャネルは、上記のＥＴＳＩ ＴＣ ＩＴＳ仕様によって規定されるサービスチャネル１またはサービスチャネル２のいずれかであってもよい。有利な態様として、前記少なくとも１つの低優先度チャネルによる未処理のパケット送信は、前記少なくとも１つの高優先度チャネルによる送信を待機しているすべてのパケットの送信が完了するまで延期される。これにより、同一ネットワークノードにおける複数の送受信機にわたるパケット送信の優先制御が提供されることで、重要性の低いメッセージよりも重要なメッセージの受信確率および配送パフォーマンスが向上する。これは、送信機ごとのＭＡＣ層優先制御では実現できない。

具体的アプリケーションの状況に応じて、前記少なくとも１つの高優先度チャネルによるアクティブな送信中に該チャネルに新たに到着するすべてのパケットの送信が完了するまで、低優先度チャネルによる未処理のパケット送信を延期することによって、優先制御をさらに向上させることが可能である。優先制御をさらに向上させるため、１回のパケット送信のそれぞれの完了後に、低優先度チャネルで未処理のパケット送信が高優先度チャネルで未処理のパケット送信に譲歩するという意味で、低優先度チャネル上のパケット送信が制限されるようにしてもよい。これは、高優先度チャネル上での未処理パケットの待機時間を限定する。追加的な利点として、低優先度チャネル上のチャネル負荷が、高優先度チャネル上の負荷に自動的に適応することにより、高優先度チャネルに対する隣接チャネル干渉が低減される。

アクティビティチェックメカニズムに関して、検出された進行中および／または予定のアクティビティの完了が、物理層によるそれぞれのチャネル間通知の提供をトリガするようにしてもよい。例えば、ネットワークノードが、相異なる電磁チャネルのそれぞれの上の物理層で進行中および未処理の送信を追跡するカウンタを保持するように構成されてもよい。電磁チャネルに対するこのようなカウンタは、そのチャネル上での送信のためにパケットが物理層に渡されるときにインクリメントされてもよい。他方、カウンタは、その電磁チャネル上でパケットの送信が完了したときにデクリメントされてもよい。すると送信機ハードウェアは通常、割込みによりソフトウェアドライバに通知する。別法として、またはこれに加えて、相異なる電磁チャネルのそれぞれがステータスエントリを有するような共有データ構造体を設けてもよい。具体的実施形態において、このような送信機のステータスは、上記のカウンタによって表してもよく、あるいは、「ビジー」（進行中および／または予定のアクティビティを示す）および「空き」または「アイドル」（現在のアクティビティがないことを示す）のような特定のパラメータを使用してもよい。

本発明を好ましい態様で実施するにはいくつもの可能性がある。このためには、一方で請求項１および１５に従属する諸請求項を参照しつつ、他方で図面により例示された本発明の好ましい実施形態についての以下の説明を参照されたい。図面を用いて本発明の好ましい実施形態を説明する際には、本発明の教示による好ましい実施形態一般およびその変形例について説明する。

ＥＴＳＩ ＴＣ ＩＴＳによって規定される安全性関連通信およびそのチャネル化に対する欧州委員会の周波数割当の模式図である。 本発明の一実施形態による、ローカルに干渉する送受信機を連携させる流れ図である。 ２つの送受信機を備えたネットワークノードの模式図である。 干渉する送信を防止するための具体的実施形態における本発明による方法を例示する図である。 進行中の受信がローカルな送信によって妨害されることを防止するための具体的実施形態における本発明による方法を例示する図である。

図２は、本発明に従って動作する、ローカルに干渉する送受信機を連携させる方法を例示する流れ図を示している。この例では、ネットワーク層（または一般的な上位層）が、どのチャネル上でパケットを送信すべきかを決定すると仮定している。簡単のため、図２では、全部で２つだけの送受信機を用いているが、言うまでもなく、説明する方法は２つより多くの送受信機の連携にも同様に適用される。明示してはいないが、送受信機は、図１に例示した５８７５−５９０５ＭＨｚの周波数帯で動作する。この周波数帯は、最近、欧州委員会および米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）が高度道路交通システム（ＩＴＳ）の安全性関連通信のために割り当てたものである。図２の例では、一方の送受信機が専用の制御チャネル（５８９５−５９０５ＭＨｚ）のために使用され、他方の送受信機が専用のサービスチャネル（それぞれ５８７５−５８８５ＭＨｚおよび５８８５−５８９５ＭＨｚ）のために使用されると仮定している。

例示した場合において、チャネルは相異なる優先度を有するアプリケーション（例えば安全性と非安全性）に割り当てられると仮定する。したがって、パケット送信を延期するためのポリシーは非対称である。非対称ポリシーの例として、以下のものがある。高優先度メッセージ専用のチャネル上で送信されるパケットは、低優先度チャネル上で送信されている１つのパケットを完了するのに必要な時間だけ延期される。一方、低優先度チャネル上で送信されるパケットは、高優先度チャネル上のすべての未処理のパケット送信が完了するまで延期される（すなわち、低優先度送受信機は高優先度送受信機に譲歩する）。この非対称性は、相異なるチャネルにわたるメッセージの優先制御を向上させる。これにより、パイプライン化した形で連携したパケット送信によって受信確率が増大するため、単一チャネルの優先制御技術に比べて有効である。優先制御の結果として、低優先度チャネル上の負荷が自動的に適応される。その結果、低優先度チャネル上で送信されるローカルな局のパケットによって引き起こされる、この連携の適用範囲外にある他のノードによる進行中の送信への干渉が、低減される。

図２の詳細に戻る。パケットがネットワーク層（または一般的な上位層）から渡されると、まず、送信用のチャネルが選択され、それがＭＡＣ層に伝えられる。すなわち、そのパケットが制御チャネルＣＣＨ宛であるかどうかがチェックされる。そうである場合、パケットを、送信のための媒体アクセス方式が実行される制御チャネルＣＣＨ用の（ハードウェア）送信キューへ配送する前に、サービスチャネルＳＣＨ上での進行中のアクティビティの存在がチェックされる。サービスチャネルＳＣＨ上でパケットの送信または受信が進行中である場合、制御チャネルＣＣＨ用の送信キューへのパケット配送は、サービスチャネルＳＣＨ上での進行中のパケット送受信が完了するまで延期される。制御チャネルＣＣＨが、サービスチャネルＳＣＨ上でのアクティビティの完了を知るとすぐに、パケットが、制御チャネルＣＣＨによる送信のためにＭＡＣ層または物理層に渡される。制御チャネルＣＣＨ用のパケットキュー内にさらにパケットがある場合、プロセスは再び、サービスチャネルＳＣＨ送受信機上での進行中のアクティビティをチェックすることから開始される。そうでない場合、それ以上のステップは実行されない。

他方、パケットがサービスチャネルＳＣＨによる送信のためのものである場合、流れ図に非対称性が導入される。これにより、制御チャネルＣＣＨ上で送信されるメッセージに対して、より高い優先度が保証される。すなわち、制御チャネルＣＣＨ送受信機上での進行中のアクティビティをチェックする前に、制御チャネルＣＣＨ用のパケットキューにパケットが存在するかどうかをチェックする。存在する場合、サービスチャネルＳＣＨ用のキューに未処理のパケットが挿入され、送信が延期される。制御チャネルＣＣＨ上での現在のパケットアクティビティ（送受信）および未処理のパケットアクティビティ（送信）が両方とも完了した場合にのみ、パケットがサービスチャネルＳＣＨによる送信のためにＭＡＣ層または物理層に渡される。

図３は、図２に関連して動作を説明した２つの送受信機を備えたネットワークノードの模式図である。制御チャネルＣＣＨで動作する送受信機ＴＸ＋ＲＸをＡで表し、サービスチャネルＳＣＨで動作する送受信機ＴＸ＋ＲＸをＢで表す。送受信機ＡおよびＢはいずれも、それぞれドライバＡおよびドライバＢというドライバによって制御される。これらは、同一ソフトウェアの２つの実行時インスタンスであってもよい（例えば、２つの送受信機が類似または同一のハードウェアを有する場合）。図３から分かるように、送受信機ＡおよびＢは両方とも、同一のオペレーティングシステムＯＳの制御下で動作する。したがって、送受信機ドライバＡおよびＢの両者は、共通のデータ構造体を共有し、それらの進行中および／または予定のアクティビティに関するステータスをそのデータ構造体に保持することが可能である。結果として、共有データ構造体にアクセスすることにより、送受信機ドライバＡは、送受信機ドライバＢの現在のステータスに関する情報を取得することができ、また逆も同様である。

本発明の別の具体的実施形態を図４に示す。この実施形態では、送受信機の連携は、進行中の送信の存在のみに基づく。この実施形態は、２つの送受信機を備えた車両ノードの車載装置に関する。２つのソフトウェアパケットキューが保持される。一方は制御チャネルＣＣＨ用、もう一方はサービスチャネルＳＣＨ用である。これらのキューは、いずれかの他のチャネル上に進行中または未処理の送信があるときに、媒体アクセスおよび送信のためにＭＡＣ層の送信キューにパケットを与える前に、そのパケットを一時的に格納するために使用される。この実施形態では、車両ノードは、制御チャネルＣＣＨおよびサービスチャネルＳＣＨ上の物理層ＰＨＹにおける進行中および未処理の送信を追跡するために２つのカウンタを保持する。チャネルのカウンタは、そのチャネル上での送信のためにパケットが物理層に渡されるとインクリメントされる。チャネル上でのパケットの送信が完了すると、物理層によって通知が提供され、対応するチャネルのカウンタがそれに従ってデクリメントされる。カウンタは、図３に関連して説明した共有データ構造体に保持されてもよい。

パケットが制御チャネルＣＣＨ上で送信されるものである場合、ノードは、物理チャネルにおいていずれかのサービスチャネルＳＣＨ上で進行中の送信があるかどうか、すなわち、サービスチャネルＳＣＨのカウンタが０であるかどうかをチェックする。サービスチャネルＳＣＨ上で進行中の送信がない場合、パケットは、制御チャネルＣＣＨ上での送信のために物理層に渡され、制御チャネルＣＣＨのカウンタがインクリメントされる。そうでない場合、サービスチャネルＳＣＨのカウンタが０に達するまで（このカウンタは、物理層ＰＨＹがサービスチャネルＳＣＨ上での送信を１つ完了するとデクリメントされる）、パケットは制御チャネルＣＣＨのパケットキューに保持される。この時点で、制御チャネルＣＣＨのキューからのパケットが送信のために物理層ＰＨＹに与えられる。

本連携メカニズムは、いずれかのサービスチャネルＳＣＨ上で送信すべきパケットを受け取ると、いずれかのチャネル上に進行中または未処理の送信があるかどうか、すなわち、制御チャネルＣＣＨのパケットキューが空であり、かつ、制御チャネルＣＣＨおよびサービスチャネルＳＣＨの両方のカウンタが０であるかどうかをチェックする。いずれのチャネル上にも進行中または未処理の送信がない場合、パケットは、いずれかのサービスチャネルＳＣＨ上での送信のために物理層ＰＨＹに渡される。そうでない場合、制御チャネルＣＣＨのパケットキューが空になり、かつ、制御チャネルＣＣＨおよびサービスチャネルＳＣＨの両方のカウンタが０に達するまで（チャネルのカウンタは、物理層ＰＨＹがそのチャネル上での送信を１つ完了するとデクリメントされる）、パケットはサービスチャネルＳＣＨのパケットキューに保持される。

なお、上記の連携メカニズムは、制御チャネルＣＣＨのパケットキューが空であり、かつ、いずれのチャネル上にも進行中の送信がない場合に、サービスチャネルＳＣＨ上でのパケット送信を開始することのみによって、制御チャネルＣＣＨに対する優先度サポートを提供する。また、１回のパケット送信のそれぞれの完了後に、低優先度チャネルで未処理のパケット送信が高優先度チャネルで未処理のパケット送信に譲歩するという意味で、物理層ＰＨＹにおけるサービスチャネルＳＣＨ上でのパケット送信は制限される。これは、制御チャネルＣＣＨ上での未処理パケットの待機時間を限定する。追加的な利点として、低優先度のサービスチャネルＳＣＨ上のチャネル負荷が自動的に適応することにより、高優先度の制御チャネルＣＣＨに対する隣接チャネル干渉が低減される。

以下、図３に例示した連携プロセスについてさらに詳細に説明する。ステップ［１］で、パケット（ａ）、（ｂ）および（ｃ）がサービスチャネルＳＣＨの上位層から到着する。次のステップで、最初に到着したパケット（ａ）がサービスチャネルＳＣＨの物理層ＰＨＹに渡される［２］。［３］で、チャネルアクセス競合が実行され、特定の競合期間の後、パケット（ａ）がサービスチャネルＳＣＨを通じて送信される。［４］で、物理層ＰＨＹが、完了した送信について上位層に通知し、［５］で、同じプロセスが次の未処理パケットすなわちパケット（ｂ）に対して実行される。

その間に、パケット（ｄ）、（ｅ）および（ｆ）が上位層から制御チャネルＣＣＨに到着しており、これは［６］に示されている。しかし、制御チャネルＣＣＨによる送信のためにパケット（ｄ）を物理層ＰＨＹに渡す前に、送信機は［７］で、サービスチャネル上での進行中のアクティビティをチェックし、パケット（ｂ）の送信が現在進行中であることを検出する（点線）。その結果、パケット（ｄ）を物理層ＰＨＹに渡すことは、パケット（ｂ）のパケット送信が完了したというＰＨＹ通知（［８］の破線で示す）がサービスチャネルＳＣＨから受信されるまで延期される。その通知後、［９］で、パケット（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）が引き続き物理層ＰＨＹに渡され、制御チャネルＣＣＨを通じて送信される。

同時に、制御チャネルＣＣＨの優先制御により、サービスチャネルＳＣＨはロックされる［１０］。すなわち、未処理パケット（ｃ）および新たに到着したパケット（ｇ）はサービスチャネルＳＣＨのパケットキューに保持される。制御チャネルＣＣＨの優先制御により、さらに新たに到着するパケット（ｈ）は制御チャネルＣＣＨを通じて送信される［１１］が、一方でサービスチャネルＳＣＨは依然としてロックされる。［１２］で、制御チャネルＣＣＨの送信が終了し、制御チャネルＣＣＨのパケットキューにはパケットがなくなる。［１３］で、サービスチャネルＳＣＨはその通知を受け、最後にサービスチャネルＳＣＨは、パケット（ｃ）および（ｇ）の送信を再開する［１４］。

本発明の別の実施形態を図５に示す。この実施形態では、パケットが一方のチャネル上で送信されようとするとき、他方のチャネル上での進行中の受信の存在がチェックされる。パケット受信が現在行われている場合、未処理の送信は、現在のパケットの受信が完了するまで延期される。この実施形態によれば、局は、受信中のパケットを正しく受信することが可能となる。実際、別の受信機（干渉を受ける他のチャネルまたは他のテクノロジー）でパケットが受信されている間に未処理の送信を開始すると、受信パケットにエラーを生じやすい。

以下、図５に例示した連携プロセスについてさらに詳細に説明する。ステップ［１］で、パケット（ａ）、（ｂ）および（ｃ）がサービスチャネルＳＣＨ上で受信される。パケット（ｃ）の受信中、［２］で、パケット（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）が上位層から制御チャネルＣＣＨに到着する。しかし、これらのパケットの送信は延期されてパケットキューに保持される。というのは、［３］で、制御チャネルＣＣＨは（パケット（ｃ）の）進行中のパケット受信を検出しているからである。ここでも、このチェック手順は点線で示している。パケット（ｃ）の受信が完了すると、サービスチャネルＳＣＨは、［４］で破線で示すＯＫを送信することによってそれを制御チャネルＣＣＨに通知する。この通知を受信すると、制御チャネルＣＣＨは、次々に未処理パケットの送信を開始する［５］。それぞれの送信後，制御チャネルＣＣＨは再び、サービスチャネルＳＣＨ上での進行中の受信をチェックする。［６］で、（パケット（ｇ）の）進行中の受信が検出され、パケット（ｆ）の送信は、パケット（ｇ）の受信が完了するまで延期される［７］。図から分かるように、パケット（ｇ）および（ｅ）は部分的に重畳している。これは、図５では、パケット（ｇ）の送信がこのノードの制御外にあると仮定していることによる。本発明がパケット（ｇ）の発信者によって採用され、パケット（ｇ）の発信者がパケット（ｅ）を受信することができる場合には、上記で説明した連携メカニズムによって、この重畳は起こらない。

上記の説明および添付図面の記載に基づいて、当業者は本発明の多くの変形例および他の実施形態に想到し得るであろう。したがって、本発明は、開示した具体的実施形態に限定されるものではなく、変形例および他の実施形態も、添付の特許請求の範囲内に含まれるものと解すべきである。本明細書では特定の用語を用いているが、それらは総称的・説明的意味でのみ用いられており、限定を目的としたものではない。

Claims (24)

1. ネットワークノードの無線送受信機を、特に車両ネットワークの通信ノードにおける応用のために、連携させる方法において、前記ネットワークノードは、相互に干渉し得る電磁信号を相異なる電磁チャネル上で同時に生成および／または受信することが可能な１つ以上の無線送信機を備え、該方法は、
   前記電磁チャネルのうちの特定の電磁チャネル上でのそれぞれの未処理のパケット送信に対して、前記電磁チャネルのうちの他の１つ以上の電磁チャネル上での進行中および／または予定のアクティビティの存在をチェックするステップと、
   進行中および／または予定のアクティビティが前記電磁チャネルのうちの他の１つ以上の電磁チャネル上で検出された場合、少なくとも、前記電磁チャネルのうちの他の１つ以上の電磁チャネル上での該検出された進行中および／または予定のアクティビティが完了するまで、前記未処理のパケット送信を延期するステップと
   を備えたことを特徴とする、ネットワークノードの無線送受信機を連携させる方法。
2. 前記電磁チャネルのうちの特定の電磁チャネル上での前記未処理のパケット送信が、前記電磁チャネルのうちの他の１つ以上の電磁チャネル上での前記検出された進行中および／または予定のアクティビティが完了するとすぐに実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 未処理のパケット送信の前記延期が、ネットワーク層または一般的な上位層からＭＡＣ層に前記パケットを渡すことを延期することによって実現されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 未処理のパケット送信の前記延期は、ＭＡＣ層アクセス競合が完了し、前記ネットワークノードが送信する権利を取得した後に、適用されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
5. 未処理のパケット送信の前記延期および前記パケット送信が両方とも、前記ネットワークノードによって取得される同一の送信機会に実行されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
6. 進行中および／または予定のアクティビティの前記チェックが、前記電磁チャネルのうちの他の１つ以上の電磁チャネル上の送信の存在をチェックすることに制限されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記チェックされる進行中および／または予定のアクティビティが、前記電磁チャネルのうちの他の１つ以上の電磁チャネル上の送信および受信の存在を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記電磁チャネルが少なくとも１つの高優先度チャネルおよび少なくとも１つの低優先度チャネルを含み、前記少なくとも１つの低優先度チャネルによる未処理のパケット送信が、前記少なくとも１つの高優先度チャネルによる送信を待機しているすべてのパケットの送信が完了するまで延期されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記少なくとも１つの高優先度チャネルによるアクティブな送信中に該チャネルに新たに到着するすべてのパケットの送信が完了するまで、前記少なくとも１つの低優先度チャネルによる未処理のパケット送信が延期されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. １回のパケット送信のそれぞれの完了後に、低優先度チャネルで未処理のパケット送信が高優先度チャネルで未処理のパケット送信に譲歩するという意味で、前記少なくとも１つの低優先度チャネルによる送信が制限されることを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
11. 前記検出された進行中および／または予定のアクティビティの完了が、物理層によるそれぞれのチャネル間通知の提供をトリガすることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記ネットワークノードが、前記相異なる電磁チャネルのそれぞれの上の物理層で進行中および未処理の送信を追跡するカウンタを保持するように構成されることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 電磁チャネルに対する前記カウンタが、該電磁チャネル上での送信のためにパケットが物理層に渡されるときにインクリメントされ、前記カウンタが、前記電磁チャネル上でパケットの送信が完了したときにデクリメントされることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記相異なる電磁チャネルのそれぞれがステータスエントリを有する共有データ構造体が設けられることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の方法。
15. ネットワークノード、特に車両ネットワークの通信ノードにおいて、該ネットワークノードは、相互に干渉し得る電磁信号を相異なる電磁チャネル上で同時に生成および／または受信することが可能な１つ以上の無線送受信機を有し、
    前記無線送受信機が、前記電磁チャネルのうちの特定の電磁チャネル上でのそれぞれの未処理のパケット送信に対して、前記電磁チャネルのうちの他の１つ以上の電磁チャネル上での進行中および／または予定のアクティビティの存在をチェックする検出手段を有し、
    前記無線送受信機が、進行中および／または予定のアクティビティが前記電磁チャネルのうちの他の１つ以上の電磁チャネル上で検出された場合、少なくとも、前記電磁チャネルのうちの他の１つ以上の電磁チャネル上での該検出された進行中および／または予定のアクティビティが完了するまで、前記未処理のパケット送信を延期するように構成される
    ことを特徴とするネットワークノード。
16. 前記送受信機が、複数の無線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）送信機、特にＩＥＥＥ８０２．１１標準ファミリに基づく複数の無線ＬＡＮ送信機を有することを特徴とする請求項１５に記載のネットワークノード。
17. ２つ以上の相異なる電磁チャネル上で２つ以上の信号を同時送信可能な単一の広帯域送信機を備えたことを特徴とする請求項１５または１６に記載のネットワークノード。
18. ２つ以上の送受信機を備えた車両通信用車載装置を備えたことを特徴とする請求項１５または１６に記載のネットワークノード。
19. 前記２つ以上の送受信機が、隣接または近接している電磁チャネルに一時的または永続的に同調されることを特徴とする請求項１８に記載のネットワークノード。
20. 前記送受信機のうちの少なくとも２つが、同一周波数帯内の相異なる電磁チャネルに同調されることを特徴とする請求項１８または１９に記載のネットワークノード。
21. 前記送受信機のうちの１つ以上が、５．８５５−５．９２５ＧＨｚの周波数範囲に属する、高度道路交通システム（ＩＴＳ）アプリケーションのために欧州委員会によって割り当てられた周波数帯内の２つの相異なる電磁チャネルに同調されることを特徴とする請求項１７ないし２０のいずれか１項に記載のネットワークノード。
22. 前記送受信機のうちの少なくとも１つが、ＥＴＳＩ ＴＣ ＩＴＳ仕様によって規定される制御チャネルに同調され、前記送受信機のうちの少なくとも１つが、ＥＴＳＩ ＴＣ ＩＴＳ仕様によって規定されるサービスチャネルの１つに同調されることを特徴とする請求項１７ないし２１のいずれか１項に記載のネットワークノード。
23. 前記送受信機のうちの１つ以上が、５．８５５−５．９２５ＧＨｚの周波数範囲に属する、米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）によって割り当てられた周波数帯内の２つの相異なる電磁チャネルに同調されることを特徴とする請求項１７ないし２０のいずれか１項に記載のネットワークノード。
24. 前記送受信機のうちの少なくとも２つが単一のアンテナを共有することを特徴とする請求項１８ないし２３のいずれか１項に記載のネットワークノード。

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