JP2014131236A - 車両通信システム、車載器、プログラム、及び、通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車載器に複数のサービスが提供される場合に、複数のサービス間の切り替えを、電波干渉を抑制しながら実行する。
【解決手段】通信システムが、車車間通信に対応した車載器と、路車間通信を行う路側装置１０とを備えている。車車間通信のサービスチャネルにおける通信においては、複数のサービスチャネルあたりに１つ、車載器が受信動作のみを行う受信専用サービスチャネルが設けられると共に、受信専用サービスチャネルにおける通信が、路車間通信のコントロールチャネルと同一の周波数で行われる。車載器は、車車間通信が行われているときに、受信専用サービスチャネルにおいて、路車間通信のコントロールチャネルで路側装置１０から送られた無線信号を受け取ったことを検出したことに応答して、路車間通信への切り替えを行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両通信システム、車載器、プログラム、及び、通信方法に関し、特に、車載器に複数のサービスの提供を行うように構成された車両通信システム、それに用いられる車載器、プログラム及び通信方法に関する。

高度交通システム（ＩＴＳ:intelligent transport system）の分野において、車載器（又はそれを搭載する車両）に様々なサービスを提供するための通信規格として、ＷＡＶＥ（wireless access in vehicular environment）が提案されている。ＷＡＶＥは、無線ＬＡＮ規格であるＩＥＥＥ８０２．１１を移動体向けに改定したものであり、レイヤー１（物理層）、レイヤー２（データリンク層）においてＩＥＥＥ８０２．１１ｐを用いている。ＷＡＶＥの一つの特徴は、各端末に送信機会が平等に与えられる自律分散制御（ＤＣＦ）を行うことである。詳細には、ＷＡＶＥにおいては、各通信フレームが、「チャネル」と呼ばれる複数のタイムスロットに区分されている。各通信フレームは、単一のコンロトールチャネルと、少なくとも一のサービスチャネルを含んでいる。コントロールチャネルでは同報通信が行われ、サービスチャネルでは、特定の送信先にデータを送信するための通信が行われる。送信を希望する送信元の通信端末は、コントロールチャネルにおいて送信先の通信端末及び送信が行われるサービスチャネルを指定する。送信先の通信端末は、指定されたサービスチャネルにおいて、送信元の通信端末からデータを受信する。コントロールチャネルにおける通信とサービスチャネルにおける通信とが交互に繰り返されることで、複数のサービスが時分割により並行して実現される。なお、ＷＡＶＥに関する技術は、例えば、特許文献１（特開２０１０−２３９６０７号公報）に開示されている。

図１は、ＷＡＶＥによる通信の一例を概念的に示す図であり、２つのサービスＡ、サービスＢを通信端末＃１に提供する場合の通信手順の一例を示している。ここで、通信端末＃２は、サービスＡの提供を行う通信端末であり、通信端末＃３は、サービスＢの提供を行う通信端末である。

例えば、通信フレーム＃ｋにおいて、通信端末＃１が、同報通信であるコントロールチャネルにより、サービスＡのための通信を行うこと、及び、応答すべきサービスチャネルを指示するデータを送信したとする。サービスＡの提供を行う通信端末＃２は、通信端末＃１が送信したデータに応答して、サービスチャネルにより、通信端末＃１にデータを送信する。図１の例では、次のサービスチャネル、即ち、通信フレーム＃ｋのサービスチャネルにおいて通信端末＃２が通信端末＃１にデータを送信しているが、必ずしも次のサービスチャネルでなくてもよい。通信を要求されていない通信端末＃３は、同報通信により通信端末＃１からのデータを受け取っても応答しない。また、通信フレーム＃ｋ＋１において、通信端末＃１が、同報通信であるコントロールチャネルにより、サービスＢのための通信を行うこと、及び、応答すべきサービスチャネルを指示するデータを送信したとする。この場合、サービスＢの提供を行う通信端末＃３は、通信端末＃１が送信したデータに応答して、サービスチャネルにより、通信端末＃１にデータを送信する。このようにして、通信端末＃１に複数のサービスが提供される。

一つの問題は、複数のサービス間の切り替えを可能にするためには各サービスにおいてコントロールチャネルの通信を行う周波数を共通にする必要がある一方で、周波数が共通の場合、複数の通信端末が同時にコントロールチャネルで同報通信を行うと、アンテナ間の通信可能領域の重複やマルチパスフェージングにより、電波干渉が発生し得ることである。電波干渉が発生すると、コントロールチャネルでのデータ通信に失敗し、結果として、サービス間の切り替えに失敗する可能性がある。

図２は、車載器１０２に、車車間通信のサービスと路車間通信のサービスとを提供する場合における電波干渉の発生の例を示す図である。図２において、道路１１１にはガントリ１１３が設けられ、そのガントリ１１３には、各車線１１２に対応して路側通信装置１０１−１〜１０１−４が設けられている。車載器１０２は車両１０３に搭載されており、車両１０３と共に移動する移動局として機能する。符号１０４−１〜１０１−４は、それぞれ、路側通信装置１０１−１〜１０１−４の通信可能範囲を示している。また、符号１０５は、車載器１０２の通信可能範囲を示している。

他の車載器（図示されない）と車車間通信を行っていた車載器１０２が、路側通信装置１０１−１〜１０１−４の通信可能範囲に入り、車載器１０２と路側通信装置１０１−１〜１０１−４との間の路車間通信を開始すべき状況になったとする。即ち、車載器１０２を、車車間通信を行う状態から、路車間通信を行う状態に切り替える必要が生じたとする。このような状況は、例えば、路側通信装置１０１−１〜１０１−４が電子料金収受システム（ＥＴＣ：electronic toll collection system）において使用される路側装置であり、課金処理のために、路側通信装置１０１−１〜１０１−４との通信が必要であるような場合に発生し得る。

このような場合、路側通信装置１０１−１〜１０１−４の通信可能範囲１０４−１〜１０４−４と、車載器１０２の通信可能範囲１０５とが重なるので、電波干渉が発生し得る。図２においては、電波干渉が発生する領域が、符号１０６で示されている。

図３は、電波干渉により、コントロールチャネルによる通信が失敗し、これにより、車車間通信から路車間通信への切り替えが失敗する例を示す概念図である。図３に図示された動作では同一周波数のコントロールチャネル（Ｃ−ＣＨ）が、車車間通信と路車間通信の両方に用いられる。また、図３において、サービスチャネル＃１（Ｓ−ＣＨ＃１）は、路車間通信（車載器１０２と路側通信装置１０１−１〜１０１−４との間の通信）に用いられるサービスチャネルである。一方、サービスチャネル＃２（Ｓ−ＣＨ＃２）は、車車間通信（車載器１０２と他の車載器（図示されない）との間の通信）に用いられるサービスチャネルである。

また、路側通信装置１０１−２、１０１−３は、コントロールチャネルによる同報通信により、サービスチャネル＃１を用いて通信するように要求するデータを車載器１０２に送信しようとする。その一方で、車載器１０２は、同一周波数のコントロールチャネルによる同報通信により、車車間通信のためのデータを他の車載器に車載器１０２に送信しようとすることがある。すると、電波干渉により、車載器１０２は、路側通信装置１０１−２、１０１−３からコントロールチャネルによって送られてくるデータの受信に失敗することがある。これは、車載器１０２が使用するサービスチャネルが、サービスチャネル＃２（Ｓ−ＣＨ＃２）のままに維持され、サービスチャネル＃１に切り替わらない、即ち、車車間通信から路車間通信への切り替えに失敗するという事態を生じさせ得る。

このような背景から、複数のサービス間の切り替えを、電波干渉を抑制しながら実行するための技術の提供のニーズが存在する。

なお、本発明に関連し得る技術として、特許文献２（特開２０００−１６５３１４号公報）には、路車間通信に対して妨害を与えることなく、移動局間の通信が可能な車車間通信方式を提供することを目的とした技術が開示されている。

特開２０１０−２３９６０７号公報 特開２０００−１６５３１４号公報

したがって、本発明の目的は、車載器に複数のサービスが提供される場合に、複数のサービス間の切り替えを、電波干渉を抑制しながら実行するための技術を提供することにある。

本発明の一の観点では、通信システムが、車載器と、車載器と第１サービスのための通信を行う第１通信装置と、車載器と第２サービスのための通信を行う第２通信装置とを備えている。第１サービスのための通信、及び、第２サービスのための通信の両方において、各通信スロットが、同報通信が行われる一のコントロールチャネルと、特定の送信先に送信を行うための少なくとも一のサービスチャネルとを含んでいる。第１サービスのための通信のコントロールチャネルにおける通信は、第１周波数で行われ、第１サービスのための通信のサービスチャネルにおける通信は、第１周波数とは異なる第２周波数で行われる。第２サービスのための通信のコントロールチャネルにおける通信は、第１周波数及び第２周波数と異なる第３周波数で行われる。第２サービスのための通信のサービスチャネルにおける通信においては、複数のサービスチャネルに対して１つ、車載器が受信動作のみを行う受信専用サービスチャネルが設けられると共に、受信専用サービスチャネルにおける通信が第１周波数で行われ、残りのサービスチャネルにおける通信が第１周波数、第２周波数、及び、第３周波数のいずれともと異なる第４周波数で行われる。車載器は、第２サービスのための通信が行われているときに、受信専用サービスチャネルにおいて、第１サービスのための通信のコントロールチャネルで第１通信装置から送られた無線信号を受け取ったことを検出したことに応答して、第１サービスのための通信への切り替えを行う。

第２サービスのための通信から第１サービスのための通信への切り替えを確実に行うためには、第２サービスのための通信のサービスチャネルの期間の長さが可変であるように制御されることが好ましい。

一実施形態では、第１サービスのための通信が、路車間通信であり、第２サービスのための通信が、車車間通信である。他の実施形態では、第１サービスが、車載器に交通情報を提供する交通情報サービスであり、第２サービスが、車載器のユーザに課せられる料金の処理を電子的に行う課金サービスである。

本発明の他の観点では、車載器が、第１通信装置と第１サービスのための通信を行い、第２通信装置と第２サービスのための通信を行うことができるように構成された無線回路と、制御部とを具備する。第１サービスのための通信、及び、第２サービスのための通信の両方において、各通信スロットが、同報通信が行われる一のコントロールチャネルと、特定の送信先に送信を行うための少なくとも一のサービスチャネルとを含んでいる。第１サービスのための通信のコントロールチャネルにおける通信は、第１周波数で行われ、第１サービスのための通信のサービスチャネルにおける通信は、第１周波数とは異なる第２周波数で行われる。第２サービスのための通信のコントロールチャネルにおける通信は、第１周波数及び第２周波数と異なる第３周波数で行われる。第２サービスのための通信のサービスチャネルにおける通信においては、複数のサービスチャネルに対して１つ、車載器が受信動作のみを行う受信専用サービスチャネルが設けられると共に、受信専用サービスチャネルにおける通信が第１周波数で行われ、残りのサービスチャネルにおける通信が第１周波数、第２周波数、及び、第３周波数のいずれともと異なる第４周波数で行われる。制御部は、第２サービスのための通信が行われているときに、受信専用サービスチャネルにおいて、前第１サービスのための通信のコントロールチャネルで第１通信装置から送られた無線信号を受け取ったことを検出すると、無線回路を制御して、第１サービスのための通信への切り替えを行う。

本発明の更に他の観点では、通信方法が、車載器と第１通信装置との間で第１サービスのための通信を行うステップと、車載器と第２通信装置との間で第２サービスのための通信を行うステップとを備えている。第１サービスのための通信、及び、第２サービスのための通信の両方において、各通信スロットが、同報通信が行われる一のコントロールチャネルと、特定の送信先に送信を行うための少なくとも一のサービスチャネルとを含んでいる。第１サービスのための通信のコントロールチャネルにおける通信は、第１周波数で行われ、第１サービスのための通信のサービスチャネルにおける通信は、第１周波数とは異なる第２周波数で行われる。第２サービスのための通信のコントロールチャネルにおける通信は、第１周波数及び第２周波数と異なる第３周波数で行われる。第２サービスのための通信のサービスチャネルにおける通信においては、複数のサービスチャネルに対して１つ、車載器が受信動作のみを行う受信専用サービスチャネルが設けられると共に、受信専用サービスチャネルにおける通信が第１周波数で行われ、残りのサービスチャネルにおける通信が第１周波数、第２周波数、及び、第３周波数のいずれともと異なる第４周波数で行われる。第２サービスのための通信が行われているときに、車載器が、受信専用サービスチャネルにおいて、第１サービスのための通信のコントロールチャネルで第１通信装置から送られた無線信号を受け取ったことを検出すると、第２サービスのための通信から第１サービスのための通信への切り替えが行われる。

本発明の更に他の観点では、第１通信装置と第１サービスのための通信を行い、第２通信装置と第２サービスのための通信を行うことができるように構成された車載器を制御するためのプログラムが提供される。第１サービスのための通信、及び、第２サービスのための通信の両方において、各通信スロットが、同報通信が行われる一のコントロールチャネルと、特定の送信先に送信を行うための少なくとも一のサービスチャネルとを含んでいる。第１サービスのための通信のコントロールチャネルにおける通信は、第１周波数で行われ、第１サービスのための通信のサービスチャネルにおける通信は、第１周波数とは異なる第２周波数で行われる。第２サービスのための通信のコントロールチャネルにおける通信は、第１周波数及び第２周波数と異なる第３周波数で行われる。第２サービスのための通信のサービスチャネルにおける通信においては、複数のサービスチャネルに対して１つ、車載器が受信動作のみを行う受信専用サービスチャネルが設けられると共に、受信専用サービスチャネルにおける通信が第１周波数で行われ、残りのサービスチャネルにおける通信が第１周波数、第２周波数、及び、第３周波数のいずれともと異なる第４周波数で行われる。当該プログラムは、車載器に、第２サービスのための通信が行われているときに、受信専用サービスチャネルにおいて、第１サービスのための通信のコントロールチャネルで第１通信装置から送られた無線信号を受け取ったことを検出すると、第１サービスのための通信への切り替えを行うステップを実行させる。

上記実施形態によれば、車載器に複数のサービスが提供される場合に、複数のサービス間の切り替えを、電波干渉を抑制しながら実行することができる。

ＷＡＶＥ通信規格による通信の一例を示す概念図である。 ＷＡＶＥ通信規格に準拠した通信システムの構成の例、及び、該通信システムにおいて車載器に複数のサービスの提供を行う場合における、電波干渉の発生を説明する図である。 ＷＡＶＥ通信規格において車載器に複数のサービスの提供を行う場合における、電波干渉の発生を説明する図である。 本発明の第１の実施形態における通信システムの構成の例を示す概念図である。 車載器の構成の例を示すブロック図である。 第１の実施形態における、路側通信装置が送受信する無線信号の通信フレームのフォーマット（即ち、路車間通信の通信フレームのフォーマット）を示す概念図である。 第１の実施形態における、車載器が送受信する無線信号の通信フレームのフォーマット（即ち、車車間通信の通信フレームのフォーマット及び路車間通信の通信フレームのフォーマット）を示す概念図である。 第１の実施形態における、車車間通信から路車間通信への切り替え手順を示す概念図である。 路側通信装置が送受信する無線信号の通信フレームのフォーマットの変形例を示す概念図である。 車載器が送受信する無線信号の通信フレームのフォーマットの変形例を示す概念図である。 路車間通信のコントロールチャネルにおける通信の期間が、常に車車間通信のコントロールチャネルにおける通信の期間内にあるような関係にある場合の問題を示す図である。 車車間通信のサービスチャネルの期間の長さが可変である場合の車車間通信から路車間通信への切り替えを示す概念図である。 第２の実施形態における通信システムの構成の例を示す概念図である。 交通情報サービスネットワークの構成の例を示す概念図である。 第２の実施形態における、車載器が送受信する無線信号の通信フレームのフォーマット（即ち、交通情報サービスのための通信の通信フレームのフォーマット及び課金サービスのための通信の通信フレームのフォーマット）を示す概念図である。 第１の実施形態における、交通情報サービスのための通信から課金サービスのための通信への切り替え手順を示す概念図である。

第１の実施形態：
図４は、本発明の第１の実施形態における通信システムの一例を示す概念図である。本実施形態では、車載器３を搭載した車両４に、車車間通信のサービスと路車間通信のサービスとの両方を提供するような構成の通信システムが提示される。車車間通信においては、車載器３と、他の車載器（図示されない）との間の通信が行われる。ここで、車車間通信では、各車載器が等価な通信装置（通信端末）として機能するから、当該他の車載器も、車載器３と同様の構成を有し、同様の動作をすることに留意されたい。一方、路車間通信においては、車載器３と路側装置１０との間の通信が行われる。

路側装置１０は、路側通信装置１−１〜１−４と、路側制御装置２とを備えている。路側通信装置１−１〜１−４は、道路１１に設けられたガントリ１３に設けられており、対応する各車線１２を走行する車両４に搭載された車載器３に無線信号を送信し、又は、車載器３から無線信号を受信する機能を有している。路側制御装置２は、無線信号によって路側通信装置１−１〜１−４から車載器３に送るべきデータを生成し、車載器３から路側通信装置１−１〜１−４に無線信号によって送られてきたデータを処理する。図４において、符号５−１〜５−４は、それぞれ、路側通信装置１−１〜１−４の通信可能範囲を示しており、符号６は、車載器３の通信可能範囲を示している。

路側制御装置２は、通信インターフェース２１と、制御部２２と、記憶部２３とを備えている。通信インターフェース２１は、路側通信装置１−１〜１−４に接続されており、車載器３に送るべきデータを路側通信装置１−１〜１−４のうちの適切な路側通信装置に送信すると共に、車載器３から路側通信装置１−１〜１−４に送られたデータを受け取る機能を有している。制御部２２は、路側通信装置１−１〜１−４から車載器３に送るべきデータを生成し、車載器３から路側通信装置１−１〜１−４に無線信号によって送られてきたデータを処理する。制御部２２としては、演算装置、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）が使用され得る。記憶部２３は、路車間通信に必要なデータを記憶する。路側制御装置２の機能は、記憶部２３に格納されたソフトウェアプログラムを制御部２２が実行することで実現されてもよい。

図５は、車載器３の構成の例を示す図である。車載器３は、アンテナ３１と、無線回路３２と、制御部３３と、表示装置３４と、記憶部３５とを備えている。アンテナ３１は、路側通信装置１−１〜１−４から送られてくる無線信号を受信し、また、路側通信装置１−１〜１−４に無線信号を送信する機能を有している。無線回路３２は、路側通信装置１−１〜１−４からアンテナ３１に送信された無線信号を復調して受信データを生成し、また、制御部３３から送られてくる送信データを変調して無線信号を生成し、アンテナ３１を介して路側通信装置１−１〜１−４に送信する。制御部３３は、無線回路３２から送られてきた受信データを処理すると共に、路側通信装置１−１〜１−４に送るべき送信データを生成して無線回路３２に供給する。また、制御部３３は、車車間通信、路車間通信を行うに当たり、無線回路３２を制御する、特に無線回路３２が通信を行う周波数を制御する機能を有している。更に制御部３３は、表示装置３４に表示すべき情報を表示装置３４に送る機能を有している。表示装置３４は、制御部３３の制御の元、車車間通信、路車間通信を行うに当たりユーザに提示すべき情報を表示するユーザインターフェースとして機能する。車載器３の機能は、記憶部３５に格納されたソフトウェアプログラムを制御部３３が実行することで実現されてもよい。

図６は、路側装置１０の路側通信装置１−１〜１−４が送受信する無線信号の通信フレームのフォーマット、即ち、路車間通信の通信フレームのフォーマットを示す概念図である。路車間通信は、ＷＡＶＥ通信規格に準拠して行われ、各通信フレームが、単一のコントロールチャネル（Ｃ−ＣＨ）と、少なくとも一つのサービスチャネル（Ｓ−ＣＨ）を含んでいる。図６には、一つの通信フレームが一つのコントロールチャネルと一つのサービスチャネルとで構成されている場合を図示しているが、これに限られない。上述のように、コントロールチャネルとは、同報通信が行われるチャネルであり、サービスチャネルとは、送信先が特定された通信が行われるチャネルである。ここで、路車間通信のコントロールチャネルにおける通信は、周波数ｆ_１で行われ、路車間通信のサービスチャネルにおける通信は、周波数ｆ_１とは異なる周波数ｆ_２で行われる。

ここで、図６に図示されているように、本実施形態では、路車間通信の各通信フレームが開始される時刻が、隣接する２つの路側通信装置１で異なっている。即ち、コントロールチャネルによる通信が行われる期間、及び、サービスチャネルによる通信が行われる期間が、奇数番目の路側通信装置１−１、１−３と車載器３との間の通信と、偶数番目の路側通信装置１−２、１−４と車載器３との間の通信と異なっている。

詳細には、奇数番目の路側通信装置１−１、１−３と車載器３との間の通信において、コントロールチャネルによる通信が行われる期間をＴ_１、サービスチャネルによる通信が行われる期間をＴ_２とする。奇数番目の路側通信装置１−１、１−３と車載器３との間の通信における通信フレームは、期間Ｔ_１の開始時に開始されることになる。

一方、偶数番目の路側通信装置１−２、１−４と車載器３との間の通信における通信フレームは、期間Ｔ_２の開始時に開始される。即ち、偶数番目の路側通信装置１−２、１−４と車載器３との間の通信では、期間Ｔ_２においてコントロールチャネルによる通信が行われ、該期間Ｔ_２に続く期間Ｔ_１においてサービスチャネルによる通信が行われる。

このようなタイミングで路側通信装置１−１〜１−４と車載器３との間の通信が行われることにより、隣接する路側通信装置１の間での電波干渉が抑制されている。

図７は、車載器３が送受信する無線信号の通信フレームのフォーマットを示す概念図である。車載器３は、２つの動作モード：車車間通信モード及び路車間通信モードを有している。ここで、車車間通信モードとは、車車間通信が行われる動作モードであり、路車間通信モードとは、路車間通信が行われる動作モードである。車車間通信及び路車間通信の両方がＷＡＶＥ通信規格に準拠して行われ、いずれの動作モードにおいても、各通信フレームが、単一のコントロールチャネル（Ｃ−ＣＨ）と、少なくとも一つのサービスチャネル（Ｓ−ＣＨ）とを含んでいる。ただし、コントロールチャネルにおける通信の周波数、及びサービスチャネルにおける通信の周波数が、車車間通信モードと路車間通信モードとで異なっている。

まず、車車間通信のコントロールチャネルにおける通信は、上記の周波数ｆ_１、ｆ_２のいずれとも異なる周波数ｆ_３で行われる。ここで、車車間通信のコントロールチャネルにおける通信の周波数ｆ_３が、路車間通信のコントロールチャネルにおける通信の周波数ｆ_１と相違していることに留意されたい。

一方、車車間通信のサービスチャネルにおける通信は、周波数ｆ_１又は周波数ｆ_４で行われる。ここで、周波数ｆ_４は、路車間通信のコントロールチャネルにおける通信の周波数ｆ_１、路車間通信のサービスチャネルにおける通信の周波数ｆ_２、及び、車車間通信のコントロールチャネルにおける通信の周波数ｆ_３のいずれとも相違している。周波数ｆ_１が、上述の路車間通信のコントロールチャネルの周波数に一致していることに留意されたい。

車車間通信において周波数ｆ_１で通信を行うサービスチャネルは、２以上の所定数のサービスチャネルあたりに一つ設けられ、さらに、周波数ｆ_１で通信を行う当該サービスチャネルでは、車載器３が受信動作のみを行う（即ち、無線信号の発信を行わない）。本実施形態では、各通信フレームに含まれるサービスチャネルの数は１なので、２以上の所定数の通信フレームあたりに一つの通信フレームにおいて、周波数ｆ_１で通信が行われ、且つ、車載器３が受信動作のみを行うサービスチャネルが設けられる。図７の例では、通信フレーム＃２ｋ−１、＃２ｋ＋１において、周波数ｆ_１で通信が行われ、且つ、車載器３が受信動作のみを行うサービスチャネルが設けられ、一方、通信フレーム＃２ｋにおいては、周波数ｆ_４で通信が行われるサービスチャネルが設けられている。なお、後述されるように、各通信フレームが複数のサービスチャネルを含む場合には、該複数のサービスチャネルのうちの一つが、周波数ｆ_１で通信が行われ、且つ、車載器３が受信動作のみを行うサービスチャネルであってもよい。

以上に述べられているような車車間通信の通信フレームの構成は、後述されるように、路車間通信と車車間通信のコントロールチャネルの間の電波干渉を防ぐために重要である。

一方、路車間通信モードにおいては、通信フレームの構成が、図６に図示された路車間通信における通信に合わせられる。各通信フレームが、単一のコントロールチャネルと少なくとも一つのサービスチャネルとを含んでいる。路車間通信のコントロールチャネルにおける通信は、周波数ｆ_１で行われ、路車間通信のサービスチャネルにおける通信は、周波数ｆ_１とは異なる周波数ｆ_２で行われる。

図８は、車車間通信から路車間通信への切り替えの手順を示す図である。通常状態では、車載器３は、車車間通信モードで動作し、車車間通信を行う。即ち、無線回路３２は、周波数ｆ_３でコントロールチャネルにおける通信を行い、周波数ｆ_１又はｆ_４でサービスチャネルにおける通信を行う。ここで、周波数ｆ_１で通信が行われるサービスチャネルにおいては、車載器３は、受信動作しかしないことに留意されたい。

車載器３が、路側通信装置１−１〜１−４の通信可能範囲５−１〜５−４に進入すると、車車間通信から路車間通信への切り替えが行われる。詳細には、車載器３が路側通信装置１−１〜１−４の通信可能範囲５−１〜５−４に進入すると、車載器３の無線回路３２は、路側通信装置１−１〜１−４からの無線信号を受信し始める。ここで、路車間通信のコントロールチャネルの通信が周波数ｆ_１で行われるので、車車間通信の周波数ｆ_１で通信が行われるサービスチャネルにおいては、路車間通信のコントロールチャネルの無線信号を受信可能であることに留意されたい。

車載器３の制御部３３は、周波数ｆ_１で通信が行われるサービスチャネルにおいて路車間通信のコントロールチャネルの無線信号を受信したことを検出すると、車載器３を車車間通信モードから路車間通信モードに移行させ、無線回路３２に路車間通信を開始させる。路車間通信において、必要なデータ交換が完了すると、車載器３は、路車間通信モードから車車間通信モードに復帰し、車車間通信が再開される。例えば、路車間通信が料金収受に用いられる場合、料金収受のためのデータ交換が完了した後、車車間通信が再開されることになる。

以上に説明されているように、本実施形態では、車載器３が、周波数ｆ_１で通信が行われるサービスチャネルにおいて路側通信装置１−１〜１−４がコントロールチャネルにおいて送信する無線信号を受信できるので、車車間通信から路車間通信への切り替えを実行することができる。更に、コントロールチャネルにおける通信の周波数が、車車間通信と路車間通信とで異なっており、且つ、周波数ｆ_１で通信が行われるサービスチャネルにおいては車載器３が受信動作のみを行うので、車載器３がコントロールチャネルにおいて送信する無線信号と、路側通信装置１−１〜１−４がコントロールチャネルにおいて送信する無線信号の間の電波干渉は発生しない。

なお、路車間通信と車車間通信における通信フレームのフォーマットは、様々に変更可能である。

例えば、図９は、路側装置１０の路側通信装置１−１〜１−４が送受信する無線信号の通信フレームのフォーマット（即ち、路車間通信の通信フレームのフォーマット）の変形例を示している。図９に図示された通信フレームのフォーマットにおいても、図６と同様に、隣接する路側通信装置１の間で、コントロールチャネルの期間とサービスチャネルの期間とが相違している。即ち、路側通信装置１−１、１−３がコントロールチャネルにおける通信を行う期間Ｔ_１において、路側通信装置１−２、１−４は、サービスチャネルにおける通信を行い、路側通信装置１−１、１−３がコントロールチャネルにおける通信を行う期間Ｔ_２において、路側通信装置１−２、１−４は、コントロールチャネルにおける通信を行う。ここで、コントロールチャネルにおける通信の周波数ｆ_１は、路側通信装置１−１〜１−４について共通である。

加えて、図９に図示されている通信フレームのフォーマットでは、サービスチャネルにおける通信の周波数が、隣接する路側通信装置１で異なっている。具体的には、路側通信装置１−１、１−３のサービスチャネルにおける通信の周波数はｆ_２であるのに対し、路側通信装置１−２、１−４のサービスチャネルにおける通信の周波数は、上記の周波数ｆ_１〜ｆ_４のいずれとも相違する周波数ｆ_５である。このようなフォーマットによれば、隣接する路側通信装置１の間の電波干渉を一層に低減させることができる。

図１０は、車車間通信の通信フレームのフォーマットの変形例を示す図である。上述のように、車車間通信においては、２以上の所定数のサービスチャネル当たりに１つ、（上述の路車間通信のコントロールチャネルの周波数と同一の）周波数ｆ_１で通信を行い、且つ、車載器３が受信動作のみを行うサービスチャネルが設けられる。図１０に図示される通信フレームのフォーマットでは、車車間通信の１つの通信フレームに複数（図１０では２つ）のサービスチャネルが含まれ、各通信フレームの１つのサービスチャネルが、周波数ｆ_１で通信を行い、且つ、車載器３が受信動作のみを行うサービスチャネルに設定される。このような通信フレームのフォーマットにおいても、周波数ｆ_１で通信を行い、且つ、車載器３が受信動作のみを行うサービスチャネルにおいて、路車間通信のコントロールチャネルの通信データを受け取り、車車間通信から路車間通信への切り替えを行うことができる。

上述のような車車間通信から路車間通信への切り替えにおいては、路車間通信のコントロールチャネルのタイミングと、車車間通信の周波数ｆ_１による通信が行われるサービスチャネルのタイミングによっては、車車間通信から路車間通信への切り替えを行うことができないことがある。例えば、図１１Ａに図示されているように、路車間通信のコントロールチャネルにおける通信の期間が、常に車車間通信のコントロールチャネルにおける通信の期間内にあるような関係にある場合には、車車間通信から路車間通信への切り替えを行うことができない。このような事態は、例えば、路車間通信のコントロールチャネルにおける通信の周期が、車車間通信のコントロールチャネルにおける通信の周期の整数倍（１倍を含む）であり、且つ、路車間通信のコントロールチャネルにおける通信の期間の長さが、車車間通信のコントロールチャネルにおける通信の期間の長さ以下である場合に起こり得る。このような状況は、車車間通信と路車間通信とが仮に同期していない場合でも、偶然、起こり得ることに留意されたい。

このような問題を回避するためには、図１１Ｂに図示されているように、車車間通信のサービスチャネルの期間の長さが可変であるように車車間通信のサービスチャネルの期間の長さを制御すればよい。このような制御は、制御部３３の制御の元で無線回路３２によって実行され得る。もっとも簡便には、車車間通信の各サービスチャネルについてランダムスキャンを行う、即ち、各サービスチャネルの期間の長さをランダムに変化させればよい。これにより、車車間通信のコントロールチャネルにおける通信の期間と、路車間通信のコントロールチャネルにおける通信の期間とが偶然に一致し、車車間通信から路車間通信への切り替えを行うことができないという事態を防ぐことができる。

第２の実施形態：
図１２は、本発明の第２の実施形態における通信システムの一例を示す概念図である。第１の実施形態では、車車間通信のサービスと路車間通信のサービスとの両方を提供するような構成の通信システムが提供されているが、第２の実施形態では、交通情報サービスと課金サービスとの両方を提供する構成の通信システムが提供される。ここで、交通情報サービスとは、交通に関する様々な情報（交通情報）を車載器３（及び車載器３に接続された機器）に提供するサービスである。一方、課金サービスとは、車載器３を搭載する車両４のユーザに課される料金（例えば、有料道路の通行料金や駐車料金など）の処理を電子的に行うためのサービスである。

交通情報サービスの提供には、交通情報サービスセンター５１と路側通信装置５２とが使用される。図１３に図示されているように、交通情報サービスセンター５１と路側通信装置５２とは、通信ネットワーク５３によって接続され、交通情報サービスを提供する交通情報サービスネットワーク５０を構成している。交通情報サービスセンター５１は、路側通信装置５２を介して交通情報を提供する車載器３に提供するホストコンピュータである。交通情報サービスにおいて車載器３に提供される交通情報の例としては、渋滞情報、緊急車両接近情報、事故情報、天候情報、交通規制情報、広告情報及びニュース情報が挙げられる。

一方、課金サービスの提供には、第１の実施形態で説明されている路側装置１０が用いられる。即ち、課金サービスの提供には、第１の実施形態で説明されている路車間通信が用いられる。第１の実施形態において説明されているように、路側装置１０は、路側通信装置１−１〜１−４と路側制御装置２とを備えており、路側通信装置１−１〜１−４を用いて車載器３と通信するように構成されている（図４参照）。課金サービスにおいて路側装置１０と車載器３との間で交換される情報の例としては、車種情報（例えば、車両４が普通車、大型車、自動二輪のいずれであるかを示す情報）、課金カード情報（車載器３に挿入されたカードのカード種別、カード番号、）課金履歴情報（課金開始等の、課金の履歴）が挙げられる。

図１２から理解されるように、交通情報サービスセンター５１と路側通信装置５２とによって提供される交通情報サービスは、比較的広い地域で提供されるサービス（広域サービス）であるのに対し、路側装置１０とによって提供される課金サービスは、限定された地域で提供されるサービス（局所的サービス）である。このため、車載器３は、通常は交通情報サービスの提供を受ける交通情報サービスモードに設定される。その一方で、車両４が、課金エリア、即ち、路側通信装置１−１〜１−４の通信可能領域４−１〜４−４に進入すると、車載器３は、課金サービスの提供を受ける課金サービスモードに切り替えられる。

第２の実施形態においては、交通情報サービスのための通信と課金サービスのための通信のＷＡＶＥ通信規格に準拠して行われる。上述のように、ＷＡＶＥ通信規格に準拠して行われる通信では、各通信フレームが、単一のコントロールチャネル（Ｃ−ＣＨ）と、少なくとも一つのサービスチャネル（Ｓ−ＣＨ）とを含んでいる。そして、交通情報サービスのための通信の通信フレームのフォーマットは、第１の実施形態における車車間通信と同様であり、課金サービスのための通信の通信フレームのフォーマットは、第１の実施形態における路車間通信と同様である。

詳細には、課金サービスの提供にあたり、路側装置１０の路側通信装置１−１〜１−４が送受信する無線信号の通信フレームのフォーマット（即ち、課金サービスのための通信の通信フレームのフォーマット）は、図６に図示されているとおりである。課金サービスのための通信のコントロールチャネルにおける通信は周波数ｆ_１で行われ、課金サービスのための通信のサービスチャネルにおける通信は、周波数ｆ_１とは異なる周波数ｆ_２で行われる。

一方、図１４は、第２の実施形態において車載器３が送受信する無線信号の通信フレームのフォーマットを示す概念図を示している。車載器３は、２つの動作モード：交通情報通信モード及び課金通信モードを有している。ここで、交通情報通信モードとは、交通情報サービスのための通信が行われる動作モードであり、課金通信モードとは、課金情報サービスの提供のための通信が行われる動作モードである。交通情報通信モードと課金通信モードとでは、コントロールチャネルにおける通信の周波数及びサービスチャネルにおける通信の周波数が、異なっている。

まず、交通情報通信モードにおける通信については、コントロールチャネルにおける通信が、上記の周波数ｆ_１、ｆ_２のいずれとも相違する周波数ｆ_３で行われる。ここで、交通情報通信モードにおける通信のコントロールチャネルにおける通信の周波数ｆ_３が、課金通信モードにおけるコントロールチャネルにおける通信の周波数ｆ_１と相違していることに留意されたい。

一方、交通情報通信モードのサービスチャネルにおける通信は、周波数ｆ_１又は周波数ｆ_４で行われる。ここで、周波数ｆ_４は、課金通信モードにおけるコントロールチャネルにおける通信の周波数ｆ_１、課金通信モードにおけるサービスチャネルにおける通信の周波数ｆ_２、及び、交通情報通信モードにおけるコントロールチャネルにおける通信の周波数ｆ_３のいずれとも相違している。周波数ｆ_１が、上述の課金通信モードにおけるコントロールチャネルの周波数に一致していることに留意されたい。

第１の実施形態の車車間通信と同様に、交通情報通信モードにおいては、周波数ｆ_１で通信を行うサービスチャネルが、２以上の所定数のサービスチャネルあたりに一つ設けられ、さらに、周波数ｆ_１で通信を行う当該サービスチャネルでは、車載器３が受信動作のみを行う（即ち、無線信号の発信を行わない）。なお、図９に図示されている車車間通信の通信フレームの構成と同様に、各通信フレームが複数のサービスチャネルを含む場合には、該複数のサービスチャネルのうちの一つが、周波数ｆ_１で通信が行われ、且つ、車載器３が受信動作のみを行うサービスチャネルであってもよい。以上に述べられているような交通情報通信モードの通信フレームの構成は、交通情報サービスのための通信と課金サービスのための通信の間で、コントロールチャネルの間の電波干渉を防ぐために重要にある。

一方、課金通信モードにおいては、車載器３が送受信する無線信号の通信フレームのフォーマットが、（図６に図示されているような）路側装置１０の路側通信装置１−１〜１−４が送受信する無線信号の通信フレームのフォーマットに合わせられる。課金通信モードにおけるコントロールチャネルにおける通信は、周波数ｆ_１で行われ、課金通信モードにおけるサービスチャネルにおける通信は、周波数ｆ_１とは異なる周波数ｆ_２で行われる。

図１５は、交通情報サービスのための通信から課金サービスのための通信への切り替えの手順を示す図である。通常状態では、車載器３は、交通情報通信モードで動作し、交通情報サービスのための通信を行う。即ち、周波数ｆ_３でコントロールチャネルにおける通信を行い、周波数ｆ_１又はｆ_４でサービスチャネルにおける通信を行う。ここで、周波数ｆ_１で通信が行われるサービスチャネルにおいては、車載器３は、受信動作しかしないことに留意されたい。

車載器３が、路側装置１０の路側通信装置１−１〜１−４の通信可能範囲５−１〜５−４に進入すると、交通情報通信モードから課金通信モードへの切り替えが行われる。詳細には、車載器３が路側通信装置１−１〜１−４の通信可能範囲５−１〜５−４に進入すると、車載器３は、路側通信装置１−１〜１−４からの無線信号を受信し始める。ここで、交通情報サービスのための通信のコントロールチャネルの通信が周波数ｆ_１で行われるので、課金サービスのための通信の周波数ｆ_１で通信が行われるサービスチャネルにおいては、交通情報サービスのための通信のコントロールチャネルの無線信号を受信可能であることに留意されたい。

車載器３は、周波数ｆ_１で通信が行われるサービスチャネルにおいて路車間通信のコントロールチャネルの無線信号を受信すると、交通情報通信モードから課金通信モードに移行し、課金サービスのための通信を開始する。課金サービスのための通信において、必要なデータ交換が完了すると、車載器３は、課金通信モードから交通情報通信モードに復帰し、交通情報サービスのための通信が再開される。

以上に説明されているように、本実施形態では、車載器３が、周波数ｆ_１で通信が行われるサービスチャネルにおいて路側通信装置１−１〜１−４がコントロールチャネルにおいて送信する無線信号を受信できるので、交通情報サービスのための通信から課金サービスのための通信への切り替えを実行することができる。更に、コントロールチャネルにおける通信の周波数が、交通情報サービスのための通信と課金サービスのための通信とで異なっており、且つ、周波数ｆ_１で通信が行われるサービスチャネルにおいて車載器３は受信動作のみを行うので、車載器３がコントロールチャネルにおいて送信する無線信号と、路側通信装置１−１〜１−４がコントロールチャネルにおいて送信する無線信号の間の電波干渉は発生しない。

以上には、本発明の実施形態が具体的に図示されているが、本発明が上記の実施形態に限定されない。本発明が様々な変更と共に実施され得ることは、当業者には自明的であろう。例えば、上記の実施形態では、本発明が車車間通信と路車間通信の間の切り替え、及び、交通情報サービスのための通信と課金サービスのための通信の間の切り替えについて言及されているが、他のサービスの間の切り替えについて本発明が適用されてもよい。

１ ：路側通信装置
２ ：路側制御装置
３ ：車載器
４ ：車両
５、６ ：通信可能範囲
１０ ：路側装置
１１ ：道路
１２ ：車線
１３ ：ガントリ
２１ ：通信インターフェース
２２ ：制御部
２３ ：記憶部
３１ ：アンテナ
３２ ：無線回路
３３ ：制御部
３４ ：表示装置
３５ ：記憶部
５０ ：交通情報サービスネットワーク
５１ ：交通情報サービスセンター
５２ ：路側通信装置
５３ ：通信ネットワーク
Ｔ_１、Ｔ_２：期間
ｆ_１、ｆ_２、ｆ_３、ｆ_４、ｆ_５：周波数

Claims (10)

1. 車載器と、
   前記車載器と第１サービスのための通信を行う第１通信装置と、
   前記車載器と第２サービスのための通信を行う第２通信装置
   とを備え、
   前記第１サービスのための通信、及び、前記第２サービスのための通信の両方において、各通信スロットが、同報通信が行われる一のコントロールチャネルと、特定の送信先に送信を行うための少なくとも一のサービスチャネルとを含んでおり、
   前記第１サービスのための通信の前記コントロールチャネルにおける通信は、第１周波数で行われ、
   前記第１サービスのための通信の前記サービスチャネルにおける通信は、第１周波数とは異なる第２周波数で行われ、
   前記第２サービスのための通信の前記コントロールチャネルにおける通信は、前記第１周波数及び前記第２周波数と異なる第３周波数で行われ、
   前記第２サービスのための通信の前記サービスチャネルにおける通信においては、複数の前記サービスチャネルに対して１つ、前記車載器が受信動作のみを行う受信専用サービスチャネルが設けられると共に、前記受信専用サービスチャネルにおける通信が前記第１周波数で行われ、残りのサービスチャネルにおける通信が前記第１周波数、前記第２周波数、及び、前記第３周波数のいずれともと異なる第４周波数で行われ、
   前記車載器は、前記第２サービスのための通信が行われているときに、前記受信専用サービスチャネルにおいて、前記第１サービスのための通信の前記コントロールチャネルで前記第１通信装置から送られた無線信号を受け取ったことを検出したことに応答して、前記第１サービスのための通信への切り替えを行う
   通信システム。
2. 請求項１に記載の通信システムであって、
   前記第２サービスのための通信の前記サービスチャネルの期間の長さが可変であるように制御される
   通信システム。
3. 請求項１又は２に記載の通信システムであって、
   前記第１サービスのための通信が、路車間通信であり、
   前記第２サービスのための通信が、車車間通信である
   通信システム。
4. 請求項１又は２に記載の通信システムであって、
   前記第１サービスが、前記車載器に交通情報を提供する交通情報サービスであり、
   前記第２サービスが、前記車載器のユーザに課せられる料金の処理を電子的に行う課金サービスである
   通信システム。
5. 第１通信装置と第１サービスのための通信を行い、第２通信装置と第２サービスのための通信を行うことができるように構成された無線回路と、
   制御部
   とを具備する車載器であって、
   前記第１サービスのための通信、及び、前記第２サービスのための通信の両方において、各通信スロットが、同報通信が行われる一のコントロールチャネルと、特定の送信先に送信を行うための少なくとも一のサービスチャネルとを含んでおり、
   前記第１サービスのための通信の前記コントロールチャネルにおける通信は、第１周波数で行われ、
   前記第１サービスのための通信の前記サービスチャネルにおける通信は、第１周波数とは異なる第２周波数で行われ、
   前記第２サービスのための通信の前記コントロールチャネルにおける通信は、前記第１周波数及び前記第２周波数と異なる第３周波数で行われ、
   前記第２サービスのための通信の前記サービスチャネルにおける通信においては、複数の前記サービスチャネルに対して１つ、前記車載器が受信動作のみを行う受信専用サービスチャネルが設けられると共に、前記受信専用サービスチャネルにおける通信が前記第１周波数で行われ、残りのサービスチャネルにおける通信が前記第１周波数、前記第２周波数、及び、前記第３周波数のいずれともと異なる第４周波数で行われ、
   前記制御部は、前記第２サービスのための通信が行われているときに、前記受信専用サービスチャネルにおいて、前記第１サービスのための通信の前記コントロールチャネルで前記第１通信装置から送られた無線信号を受け取ったことを検出すると、前記無線回路を制御して、前記第１サービスのための通信への切り替えを行う
   車載器。
6. 請求項５に記載の車載器であって、
   前記制御部が、前記無線回路を前記第２サービスのための通信の前記サービスチャネルの期間の長さが可変であるように制御する
   車載器。
7. 請求項５又は６に記載の車載器であって、
   前記第１サービスのための通信が、路車間通信であり、
   前記第２サービスのための通信が、車車間通信である
   車載器。
8. 請求項５又は６に記載の車載器であって、
   前記第１サービスが、前記車載器に交通情報を提供する交通情報サービスであり、
   前記第２サービスが、前記車載器のユーザに課せられる料金の処理を電子的に行う課金サービスである
   車載器。
9. 車載器と第１通信装置との間で第１サービスのための通信を行うステップと、
   前記車載器と第２通信装置との間で第２サービスのための通信を行うステップ
   とを備え、
   前記第１サービスのための通信、及び、前記第２サービスのための通信の両方において、各通信スロットが、同報通信が行われる一のコントロールチャネルと、特定の送信先に送信を行うための少なくとも一のサービスチャネルとを含んでおり、
   前記第１サービスのための通信の前記コントロールチャネルにおける通信は、第１周波数で行われ、
   前記第１サービスのための通信の前記サービスチャネルにおける通信は、第１周波数とは異なる第２周波数で行われ、
   前記第２サービスのための通信の前記コントロールチャネルにおける通信は、前記第１周波数及び前記第２周波数と異なる第３周波数で行われ、
   前記第２サービスのための通信の前記サービスチャネルにおける通信においては、複数の前記サービスチャネルに対して１つ、前記車載器が受信動作のみを行う受信専用サービスチャネルが設けられると共に、前記受信専用サービスチャネルにおける通信が前記第１周波数で行われ、残りのサービスチャネルにおける通信が前記第１周波数、前記第２周波数、及び、前記第３周波数のいずれともと異なる第４周波数で行われ、
   前記第２サービスのための通信が行われているときに、前記車載器が、前記受信専用サービスチャネルにおいて、前記第１サービスのための通信の前記コントロールチャネルで前記第１通信装置から送られた無線信号を受け取ったことを検出すると、前記第２サービスのための通信から前記第１サービスのための通信への切り替えが行われる
   通信方法。
10. 第１通信装置と第１サービスのための通信を行い、第２通信装置と第２サービスのための通信を行うことができるように構成された車載器を制御するためのプログラムであって、
    前記第１サービスのための通信、及び、前記第２サービスのための通信の両方において、各通信スロットが、同報通信が行われる一のコントロールチャネルと、特定の送信先に送信を行うための少なくとも一のサービスチャネルとを含んでおり、
    前記第１サービスのための通信の前記コントロールチャネルにおける通信は、第１周波数で行われ、
    前記第１サービスのための通信の前記サービスチャネルにおける通信は、第１周波数とは異なる第２周波数で行われ、
    前記第２サービスのための通信の前記コントロールチャネルにおける通信は、前記第１周波数及び前記第２周波数と異なる第３周波数で行われ、
    前記第２サービスのための通信の前記サービスチャネルにおける通信においては、複数の前記サービスチャネルに対して１つ、前記車載器が受信動作のみを行う受信専用サービスチャネルが設けられると共に、前記受信専用サービスチャネルにおける通信が前記第１周波数で行われ、残りのサービスチャネルにおける通信が前記第１周波数、前記第２周波数、及び、前記第３周波数のいずれともと異なる第４周波数で行われ、
    前記車載器に、前記第２サービスのための通信が行われているときに、前記受信専用サービスチャネルにおいて、前記第１サービスのための通信の前記コントロールチャネルで前記第１通信装置から送られた無線信号を受け取ったことを検出すると、前記第１サービスのための通信への切り替えを行うステップを実行させる
    プログラム。

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