JP2017055375A - 光ビーコン - Google Patents

Abstract

【課題】設置現場において低速フレームの受信感度と高速フレームの受信感度との関係を適切に設定することができる、アップリンク方向でマルチレート対応の光ビーコンを提供する。【解決手段】高低２種類の伝送速度での光電気変換が可能な光受信部１１、及び所定の伝送速度での電気光変換が可能な光送信部を有するビーコンヘッド８と、低速フレームを受信するための低速用受信系２６Ａと、高速フレームを受信するための高速用受信系２６Ｂと、を含む。前記低速用受信系及び前記高速用受信系それぞれは、上りの光信号を受光する受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅する増幅器３３Ａ，３３Ｂと、を有し、前記低速用受信系及び前記高速用受信系のうち少なくとも一方の受信系は、前記増幅器の増幅倍率を変更可能な調整部３９をさらに有し、前記増幅倍率の変更指示を外部から取得するように構成されている。【選択図】図１４

Description

本発明は、走行中の車両の車載機と光信号による無線通信を行う光ビーコンに関する。

光ビーコンと車載機が無線で光通信を行う路車間通信システムにおいて、高速アップリンク受信に対応する光ビーコン（以下、「新光ビーコン」ともいう。）と、高速アップリンク送信に対応する車載機（以下、「新車載機」ともいう。）を新たに導入することが検討されている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、新光ビーコンは、低速アップリンク送信のみを行う車載機（以下、「旧車載機」という。）と通信可能であり、新車載機は、低速アップリンク受信のみを行う光ビーコン（以下、「旧光ビーコン」ともいう。）と通信可能である必要がある。
そこで、特許文献１では、車両の識別情報（以下、「車両ＩＤ」という。）を格納した低速フレームを高速フレームの前に送信し、高速アップリンク通信に対応する新型機器の場合でも、低速フレームによる通信を最初に行う通信手順が提案されている。

新車載機が低速フレームの後に高速フレームを送信する場合には、車両の走行速度によっては、低速フレームを受信可能であるが高速フレームを受信不能な領域（特許文献１の図１１の不感領域Ｆ）において、新車載機が高速フレームを送信することがある。
かかる不感領域において高速フレームが送信されると、新光ビーコンが高速フレームを受信できなくなり、高速フレームの再送を許さない通信規格の場合は、新光ビーコンが高速フレームを取得できる可能性がなくなる。

そこで、特許文献１では、低速フレームを受信可能なエリアの上流端（以下、「第１アップリンク上流端」という。）よりも上流側又は実質的に同じ位置となるように、高速フレームを受信可能なエリアの上流端（以下、「第２アップリンク上流端」という。）の位置を設定すること（以下、「アップリンク位置設定」という。）が提案されている。
これにより、新光ビーコンに上記の不感領域が発生しなくなり、低速フレームの後に送信される高速フレームを新光ビーコンが適切に受信できるようになる。

特開２０１４−１６９７３号公報

上述のアップリンク位置設定が成立するための光学的な条件（以下、「光学的条件」という。）は、アップリンク領域の上流端付近の所定位置から送信された高速フレームの新光ビーコンによる受信が必須（受信必須）である場合に、当該所定位置において新光ビーコンによる低速フレームの受信が禁止（受信禁止）されていることである。
上記の光学的条件に関連するパラメータを図示すると、図１６のようになる。すなわち、図１６は、アップリンク位置設定の光学的条件に関するパラメータの説明図である。

図１６において、「ＵＬ１」は低速フレームを示し、「ＵＬ２」は高速フレームを示している。ここでは、新車載機が同じ光強度のＵＬ１及びＵＬ２を道路上から送信した場合の、ビーコンヘッドの受光面におけるＵＬ１及びＵＬ２の光強度を想定する。
図１６に示す通り、ＵＬ１の最大受信禁止感度Ｘ１は、新光ビーコンがこの値より小さいＵＬ１を受けてはいけない光強度の閾値（例えば、Ｘ１＝０．４μＷ／ｃｍ^２）であり、ＵＬ１の最低受信必須感度Ｘ２は、新光ビーコンがこの値より大きいＵＬ１は受けなければならない光強度の閾値（例えば、Ｘ２＝０．５μＷ／ｃｍ^２）である。

同様に、ＵＬ２の最大受信禁止感度Ｙ１は、新光ビーコンがこの値より小さいＵＬ２を受けてはいけない光強度の閾値（例えば、Ｙ１＝０．２μＷ／ｃｍ^２）であり、ＵＬ２の最低受信必須感度Ｙ２は、新光ビーコンがこの値より大きいＵＬ２は受けなければならない光強度の閾値（例えば、Ｙ２＝０．３μＷ／ｃｍ^２）である。

新光ビーコンの受信感度の閾値を上記のように定義すると、第２アップリンク上流端が第１アップリンク上流端よりも上流側（又は実質的に同じ位置）となるためには、アップリンク領域の上流端（ビーコンヘッドの真下から上流側に６．０４ｍの位置）付近の同じ位置から送信されたＵＬ１，ＵＬ２について、Ｘ１≧Ｙ２となるように新光ビーコンの受信感度を調整すればよい。

なお、アップリンク光の発光パワーが比較的大きい新車載機の場合には、アップリンク領域の上流端よりも更に上流側から送信されたＵＬ１，ＵＬ２を、新光ビーコンが受信可能となる場合もある。
従って、アップリンク領域の上流端よりも更に上流側の幾つかの所定位置から送信されたＵＬ１，ＵＬ２においても、Ｘ１≧Ｙ２の関係が成立することを確認することが好ましい。なお、ＵＬ１，ＵＬ２の送信位置は、道路の進行方向の座標で定義してもよいし、受光面に対する入射角θで定義してもよい。

しかし、Ｘ１≧Ｙ２の光学的条件が成立するように新光ビーコンを工場出荷時に調整しても、設置現場において、例えば道路環境や新光ビーコンの設置環境が特殊な場合には、Ｘ１≧Ｙ２の光学的条件が成立しなくなることが想定される。
本発明は、このような事情に鑑み、アップリンク位置設定の光学的条件を設置現場で成立させることができる、アップリンク方向でマルチレート対応の光ビーコンを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る光ビーコンは、高低２種類の伝送速度での光電気変換が可能な光受信部、及び所定の伝送速度での電気光変換が可能な光送信部を有するビーコンヘッドと、前記光受信部が出力する電気信号から低速フレーム又は高速フレームを再生可能な通信制御部と、を備え、走行中の車両の車載機と光信号による無線通信を行う光ビーコンであって、前記光受信部は、低速フレームを受信するための低速用受信系と、高速フレームを受信するための高速用受信系と、を含み、前記低速用受信系及び前記高速用受信系それぞれは、上りの光信号を受光する受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅する増幅器と、を有し、前記低速用受信系及び前記高速用受信系のうち少なくとも一方の受信系は、前記増幅器の増幅倍率を変更可能な調整部をさらに有し、前記調整部は、前記増幅倍率の変更指示を前記ビーコンヘッドの外部から取得するように構成されている、光ビーコンである。

本発明によれば、アップリンク位置設定の光学的条件を設置現場で成立させることができる、アップリンク方向でマルチレート対応の光ビーコンを提供することができる。

路車間通信システムの全体構成を示すブロック図である。 光ビーコンの設置部分を上から見た道路の平面図である。 光ビーコンの通信領域を示す側面図である。 従来の通信手順を示すシーケンス図である。 新旧の光ビーコンと車載機の混在状態を示す図である。 新光ビーコンの上位互換制御を示すフローチャートである。 アップリンク情報のフレーム構成図である。 ダウンリンク情報のフレーム構成図である。 送信中断期間を設けない場合の路車間通信を示すシーケンス図である。 送信中断期間を設ける場合の路車間通信を示すシーケンス図である。 アップリンク領域の上流側に位置するダウンリンク領域の部分である、ダウンリンク上流部の一例を示す説明図である。 新光ビーコンの回路構成例を示すブロック図である。 低速用受信系と高速用受信系の受信可能なエリアを示す側面図である。 新光ビーコンの制御構成例を示すブロック図である。 変形例に係る新光ビーコンの制御構成を示すブロック図である。 アップリンク位置設定の光学的条件に関するパラメータの説明図である。 アップリンク位置設定の光学的条件の道路位置ごとの成立条件の説明図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本発明の実施形態に係る光ビーコンは、高低２種類の伝送速度での光電気変換が可能な光受信部、及び所定の伝送速度での電気光変換が可能な光送信部を有するビーコンヘッドと、前記光受信部が出力する電気信号から低速フレーム又は高速フレームを再生可能な通信制御部と、を備え、走行中の車両の車載機と光信号による無線通信を行う光ビーコンであって、前記光受信部は、低速フレームを受信するための低速用受信系と、高速フレームを受信するための高速用受信系と、を含み、前記低速用受信系及び前記高速用受信系それぞれは、上りの光信号を受光する受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅する増幅器と、を有し、前記低速用受信系及び前記高速用受信系のうち少なくとも一方の受信系は、前記増幅器の増幅倍率を変更可能な調整部をさらに有し、前記調整部は、前記増幅倍率の変更指示を前記ビーコンヘッドの外部から取得するように構成されている。

上記光ビーコンによれば、ビーコンヘッドの光受信部における低速用受信系及び高速用受信系のうち少なくとも一方の受信系の調整部に対して、ビーコンヘッドの外部から増幅器の増幅倍率の変更指示を行うことができる。
このため、新光ビーコンの設置現場において、低速フレームの受信感度と高速フレームの受信感度との関係を適切に設定することにより、アップリンク位置設定の光学的条件を設置現場で成立させることができる。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
［システムの全体構成］
図１は、本発明の実施形態に係る路車間通信システムの全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態の路車間通信システムは、インフラ側の交通管制システム１と、道路Ｒを走行する車両２０（図３参照）に搭載された車載機２とを備える。

交通管制システム１は、交通管制室等に設けられた中央装置３と、道路Ｒの各所に多数設置された光ビーコン（光学式車両感知器）４とを備える。光ビーコン４は、近赤外線を通信媒体とした光通信によって車載機２との間で無線通信を行うことができる。
光ビーコン４は、ビーコン制御機７と、このビーコン制御機７のセンサ用インタフェースに接続された複数（図１では４つ）のビーコンヘッド（投受光器ともいう。）８とを有している。

ビーコン制御機７は、インフラ側の通信部６に接続されており、通信部６は電話回線等の通信回線５によって中央装置３と接続されている。
通信部６は、例えば、信号灯器の灯色を制御する交通信号制御機や、インフラ側における交通情報の中継処理を行う情報中継装置等より構成することができる。

本実施形態の光ビーコン４は、全二重通信方式を採用している。すなわち、後述のビーコン制御機７は、光送信部１０に対するダウンリンク方向の送信制御と、光受信部１１に対するアップリンク方向の受信制御とを同時に行うことができる。
これに対して、本実施形態の車載機２は、半二重通信方式を採用している。すなわち、後述の車載制御機２１は、光送信部２３に対するアップリンク方向の送信制御と、光受信部２４に対するダウンリンク方向の受信制御とを同時には行わない。

なお、光送信部２３に対するアップリンク方向の送信制御と、光受信部２４に対するダウンリンク方向の受信制御は同時に行われていても良いが、実態として、どちらかのみしか機能しないように構成されているものとする。すなわち、アップリンクの送信中にはダウンリンクを受信することが困難な構成である。

［光ビーコンの構成］
光ビーコン４のビーコンヘッド８は、電気光変換が可能な光送信部１０と、光電気変換が可能な光受信部１１とを筐体の内部に有している。
このうち、光送信部１０は、近赤外線よりなるダウンリンク光（ダウンリンク方向の光信号）をダウンリンク領域ＤＡ（図３参照）に送出する発光素子を有する。光受信部１１は、アップリンク領域ＵＡ（図３参照）にある車載機２からの近赤外線よりなるアップリンク光（アップリンク方向の光信号）を受光する受光素子を有する。

光送信部１０は、ビーコン制御機７から送出される下りフレームを所定の伝送速度のシリアルな送信信号に変換する送信回路と、出力された送信信号をダウンリンク方向の光信号に変換する、発光ダイオード等よりなる発光素子と備えている。
本実施形態の光ビーコン４では、光送信部１０が送信する光信号の伝送速度は、従来の旧光ビーコンと同様に１０２４ｋｂｐｓである。

光受信部１１は、フォトダイオード等よりなる受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅してデジタルの受信信号を生成する受信回路とを備えている。
本実施形態の光ビーコン４では、光受信部１１は、高低２種類の伝送速度での光電気変換が可能なマルチレート対応である。低い方の伝送速度は従来の旧光ビーコンと同様に６４ｋｂｐｓである。高い方の伝送速度は、１２８ｋｂｐｓ、１９２ｋｂｐｓ、２５６ｋｂｐｓ、３８４ｋｂｐｓ、５１２ｋｂｐｓ、１０２４ｋｂｐｓなどの速度を採用し得るが、本実施形態では２５６ｋｂｐｓであるとする。

図２は、本実施形態の光ビーコン４の設置部分を上から見た道路Ｒの平面図である。
図２に示すように、本実施形態の光ビーコン４は、同じ方向の複数（図例では４つ）の車線Ｒ１〜Ｒ４を有する道路Ｒに設置されており、車線Ｒ１〜Ｒ４に対応して設けられた複数のビーコンヘッド８と、これらのビーコンヘッド８を一括制御する制御部である１台のビーコン制御機７とを備えている。

ビーコン制御機７は、信号処理部、ＣＰＵ及びメモリなどを有するコンピュータ装置よりなり、通信部６（図１参照）を介した中央装置３との双方向通信と、車載機２との路車間通信を行う通信制御部としての機能を有する。
また、ビーコン制御機７は、通信制御のためのコンピュータプログラムを記憶装置に格納しており、このプログラムをＣＰＵが読み出して実行することにより、当該ＣＰＵが上記通信制御部として機能する。

ビーコン制御機７は、道路脇に立設した支柱１３に設置されている。また、各ビーコンヘッド８は、支柱１３から道路Ｒ側に水平に架設した架設バー１４に取り付けられ、道路Ｒの各車線Ｒ１〜Ｒ４の直上に配置されている。
ビーコンヘッド８の発光素子は、車線Ｒ１〜Ｒ４の直下よりも車両進行方向の上流側に向けて近赤外線を発光しており、これにより、車載機２との間で路車間通信を行うための通信領域Ａが当該ヘッド８の上流側に設定されている。

［光ビーコンの通信領域］
図３は、光ビーコン４の通信領域Ａを示す側面図である。
図３に示すように、光ビーコン４の通信領域Ａは、ダウンリンク領域（図３において実線のハッチングを設けた領域）ＤＡと、アップリンク領域（図３において破線のハッチングを設けた領域）ＵＡとからなる。

このうち、ダウンリンク領域ＤＡは、ビーコンヘッド８が送出するダウンリンク方向の光信号を、車載機２の投受光器である車載ヘッド２２にて受信できる領域であり、ビーコンヘッド８の投受光位置ｄ、地上１ｍ高さの位置ａ及びｃを頂点とする△ｄａｃで示された範囲である。
また、アップリンク領域ＵＡは、車載ヘッド２２が送出するアップリンク方向の光信号を、ビーコンヘッド８にて受信できる領域であり、上記投受光位置ｄと、地上１ｍ高さの位置ｂ及びｃを頂点とする△ｄｂｃで示された範囲である。

従って、ダウンリンク領域ＤＡとアップリンク領域ＵＡの上流端ｃは互いに一致し、アップリンク領域ＵＡは、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の上流部分（図３の右側部分）に重複している。また、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向長さは、通信領域Ａ全体の同方向長さと一致している。
旧光ビーコン（光学式車両感知器）の場合、ダウンリンク領域ＤＡ及びアップリンク領域ＵＡの正式な領域寸法が規約によって規定されている。

例えば、一般道向けの旧光ビーコンの場合、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａが、ビーコンヘッド８の直下の１．０〜１．３ｍ上流側に位置し、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａからアップリンク領域ＵＡの下流端ｂまでの距離が２．１ｍと規定されている。
また、アップリンク領域ＵＡの下流端ｂから同領域ＵＡの上流端ｃまでの距離は１．６ｍと規定されている。従って、正式な通信領域Ａの車両進行方向の全長（ａｃ間の長さ）は３．７ｍとなる。

これに対して、本実施形態の光ビーコン４（新光ビーコン）では、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａをビーコン直下まで延ばし上流端ｃを上記規定よりも上流側に延ばすことにより、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の範囲を、高速アップリンク受信に非対応の旧光ビーコンの場合よりも広く設定している。

具体的な数値で例示すると、ビーコンヘッド８の真下を０ｍ（原点）として、そこから上流方向を正の方向とした場合、本実施形態のダウンリンク領域ＤＡの範囲（図３の位置ａから位置ｃまでの範囲）は、０．７０〜６．０４ｍとなっている。
このようにダウンリンク領域ＤＡを広めに設定すると、車載機２がダウンリンク方向の光信号を受信する確実性が増すとともに、通信時間が長くなるのでダウンリンク方向の通信容量を拡大することができる。

また、本実施形態のアップリンク領域ＵＡの範囲（図３の位置ｂから位置ｃまでの範囲）は、３．４０〜６．０４ｍとなっており、上流端ｃの位置が従来よりも１．０４ｍだけ上流側に拡張されている。
このようにアップリンク領域ＵＡを広めに設定すると、光ビーコン４がアップリンク方向の光信号を受信する確実性が増すとともに、通信時間が長くなるのでアップリンク方向の通信容量を拡大することができる。

［車載機の構成］
図３に示すように、本実施形態の車載機２は、車載制御機２１と車載ヘッド２２とを備えており、車載ヘッド２２の内部には、光送信部２３と光受信部２４が収容されている。
このうち、光送信部２３は、近赤外線よりなるアップリンク光（アップリンク方向の光信号）を発光する発光素子を有し、光受信部２４は、ダウンリンク領域ＤＡに送出された近赤外線よりなるダウンリンク光（ダウンリンク方向の光信号）を受光する受光素子を有する。

光送信部２３は、車載制御機２１から出力される上りフレームを所定の伝送速度のシリアルな送信信号に変換する送信回路と、出力された送信信号をアップリンク方向の光信号に変換する、発光ダイオード等よりなる発光素子とを備えている。
本実施形態の車載機２では、光送信部２３は、高低２種類の伝送速度での電気光変換が可能なマルチレート対応であり、低い方の伝送速度は、従来の旧車載機と同様に６４ｋｂｐｓである。高い方の伝送速度は、１２８ｋｂｐｓ、１９２ｋｂｐｓ、２５６ｋｂｐｓ、３８４ｋｂｐｓ、５１２ｋｂｐｓ、１０２４ｋｂｐｓなどの速度を採用し得るが、本実施形態では２５６ｋｂｐｓであるとする。

光受信部２４は、フォトダイオード等よりなる受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅してデジタルの受信信号を生成する受信回路とを備えている。
本実施形態の車載機２では、光受信部２４が受信する光信号の伝送速度は、従来の旧車載機と同様に１０２４ｋｂｐｓである。

車載制御機２１は、信号処理部、ＣＰＵ及びメモリなどを有するコンピュータ装置よりなり、光ビーコン４との路車間通信を行う通信制御部としての機能を有する。
また、車載制御機２１は、通信制御のためのコンピュータプログラムを記憶装置に格納しており、このプログラムをＣＰＵが読み出して実行することにより、当該ＣＰＵが上記通信制御部として機能する。

更に、車載制御機２１は、アップリンクデータとして、自車両の走行データ（例えば、通過位置と通過時刻を時系列に並べた走行軌跡データであるプローブ情報など）を生成して、光送信部２３にアップリンク送信させる機能も有する。
この場合、アップリンク速度を高速化することで、より多くのプローブ情報（走行軌跡を記録する道路区間を長くしたり、同一道路区間における通過位置と通過時刻の記録密度を高くしたりした情報）を送信することが可能になる。

なお、本実施形態の車載制御機２１は、上記ＣＰＵを含む本体制御部とは別に、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit ）等を含む簡易制御部を設けた回路構成であってもよい。
この簡易制御部は、例えば、光受信部２４が何らかの下りフレームを受信した場合に、自機の車両２０の識別情報（以下、「車両ＩＤ」という。）を含む低速の上りフレームを生成する機能を有する。

［用語の定義等］
ここで、本明細書で用いる用語の定義を行う。
下りフレームＤＬ１：光ビーコン４が、後述するダウンリンク切り替え前に、ダウンリンク領域ＤＡに向けて繰り返し送信する下りフレームのことをいう。
上りフレームＵＬ１：下りフレームＤＬ１の受信に応じて車載機２が送信する上りフレームのうち、伝送速度が低速のものをいう。「低速フレームＵＬ１」ともいう。

上りフレームＵＬ２：下りフレームＤＬ１の受信に応じて車載機２が送信する上りフレームのうち、伝送速度が高速のものをいう。「高速フレームＵＬ２」ともいう。
車載機２が高速アップリンク送信に対応する新車載機２Ａ（図５参照）の場合は、上りフレームとして、低速フレームＵＬ１と高速フレームＵＬ２の双方を送信でき、車載機２が高速アップリンク送信に非対応の旧車載機２Ｂ（図５参照）の場合には、上りフレームとして低速フレームＵＬ１しか送信できない。

下りフレームＤＬ２：光ビーコン４が、後述するダウンリンク切り替え後に、ダウンリンク領域ＤＡに向けて繰り返し送信する下りフレーム（一連のフレーム群の場合を含む。）のことをいう。
ＩＤ格納フレーム：車載機２が、自車両の車両ＩＤの値を所定の格納領域（例えば、アップリンク情報のヘッダ部の「車両ＩＤ」（図７参照））に記して生成した、「低速」の上りフレームＵＬ１のことをいう。

折り返しフレーム：光ビーコン４が、ＩＤ格納フレームを受信した場合に、そのフレームに含まれる車両ＩＤと同じ値を所定の格納領域に記して生成した下りフレームＤＬ２のことをいう。
ＩＤ折り返し：光ビーコン４が、ＩＤ格納フレームを受信した場合に、折り返しフレームを生成してダウンリンク送信する処理のことをいう。

なお、光ビーコン４が、ＩＤ格納フレームを受信した場合に、折り返しフレームの連送を行わずにダウンリンク切り替えを行ってもよい。
車両ＩＤのループバック：車載機２がＩＤ格納フレームを生成し、生成したＩＤ格納フレームをアップリンク送信し、光ビーコン４がＩＤ折り返しを行うことにより、車両ＩＤを送信元の車載機２にループバックさせる一連の処理のことをいう。

ダウンリンク切り替え：光ビーコン４が繰り返して送信する下りフレームＤＬ１，ＤＬ２に含める実質的なデータ内容を、当該切り替えの前後で変化させることをいう。
本実施形態では、ダウンリンク切り替え後の下りフレームＤＬ２には、折り返しフレームと、車両ＩＤに対応する車両向けの提供情報を含む下りフレームＤＬ２とが含まれる。この提供情報には、例えば、渋滞情報、区間旅行時間情報及び事象規制情報などの情報を含めることができる。

これらの情報は、高速アップリンク送信に非対応の旧車載機に対しても提供されるものである。
もっとも、本実施形態の光ビーコン４（新光ビーコン）では、高速アップリンク送信に対応する新車載機を搭載した車両向けの提供情報として、例えば、交差点における信号灯色の切り替えタイミングを含む信号情報や、車両２０が電気自動車の場合に有用な情報である直近の充電ステーションまでの経路を示す充電ステーション情報など、新車載機用として予め定めた専用情報を提供することもできる（図９及び図１０参照）。

上りフレームＵＬ１及び下りフレームＤＬ１，ＤＬ２における車両ＩＤのデータ格納領域は、どの領域を使用してもよいが、例えば「ヘッダ部」や「車線通知情報」を使用することができる。
下りフレームＤＬ１，ＤＬ２の車線通知情報には、車線Ｒ１〜Ｒ４（図２）ごとに車両ＩＤを格納するフィールドがあり、各車両ＩＤに対して車線番号を付与できる。このため、異なる車線Ｒ１〜Ｒ４を走行する車両２０の車載機２は、格納フィールド内のいずれに自車両の車両ＩＤが含まれるかを読み取ることで、自車両がどの車線Ｒ１〜Ｒ４を走行中かを判定できる。

［上りフレームのフレーム構成］
図７は、アップリンク情報（上りフレーム）のフレーム構成図である。
図７に示すように、上りフレームＵＬ１は、先頭から順に、受信側と同期を取るための同期用の伝送制御部（以下、「同期部」という。）、ヘッダ部、実データ部及びＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check ）用の伝送制御部（以下、「ＣＲＣ部」という。）を有する。

図７に示すように、上りフレームＵＬ１の場合は、同期部に１バイトが割り当てられ、ヘッダ部に１０バイトが割り当てられ、実データ部に最大５９バイトが割り当てられ、ＣＲＣ部には４バイト（１バイトのアイドル部＋２バイトのＣＲＣ＋１バイトの最終同期部）が割り当てられている。
アップリンク情報のヘッダ部には、「サブシステムキー情報数」、「車両ＩＤ」、「車載機種別」及び「情報種別」などの格納領域が含まれる。

「サブシステムキー情報数」（以下、「情報数」と略記することがある。）には、実データ部の先頭から順に格納する「サブシステムキー情報」の数が格納される。
すなわち、情報数がゼロの場合は、実データ部に「サブシステムキー情報」が含まれず、情報数が「１」の場合は、実データ部に１つの「サブシステムキー情報」が含まれ、情報数が「ｎ」の場合は、実データ部にｎ個の「サブシステムキー情報」が含まれる。

上記「サブシステムキー情報」は、光ビーコン４が、公共車両優先システム（ＰＴＰＳ）、車両運行管理システム（ＭＯＣＳ）、現場急行支援システム（ＦＡＳＴ）及び安全運転支援システム（ＤＳＳＳ）などのダウンリンク情報の付加情報を選択するためのキー情報である。
車載機２は、自車両がＵＴＭＳ規格のどのシステムに対応しているかに応じて、「サブシステムキー情報数」と「サブシステムキー情報」の内容を決定する。

例えば、車載機２は、自車両がＵＴＭＳ規格の１つのシステムに対応する場合は、ヘッダ部の「サブシステムキー情報数」の値を「１」に設定し、当該１つのシステムの規格に従った内容の「サブシステムキー情報（１）」を、実データ部に格納する。
また、車載機２は、自車両がＵＴＭＳ規格の２つのシステムに対応する場合は、ヘッダ部の「サブシステムキー情報数」の値を「２」に設定し、当該２つのシステムの規格にそれぞれ従った内容の「サブシステムキー情報（１）」及び「サブシステムキー情報（２）」を、実データ部に格納する。

なお、「サブシステムキー情報」のデータ形式は、各々のシステムの規格によって相違するので詳細は割愛するが、例えば、安全運転支援システム（ＤＳＳＳ）の場合には、ブレーキ状態、ターンシグナル状態、ハザード状態、車速、進行方向、加減速度及びアクセルペダル位置などの情報が含まれる。

一方、光ビーコン４は、アップリンク情報に含まれる「サブシステムキー情報」の種別により、車載機２が、ＵＴＭＳ規格に含まれるどのシステムに対応するかを判断し、当該システムの規格に応じた提供情報を、ダウンリンク切り替え後の下りフレームＤＬ２に格納してダウンリンク送信する。なお、この提供情報は、サブシステムキー情報の対価として提供されるという意味で、「対価サービス情報」ということがある。
このように、「サブシステムキー情報」は、ダウンリンク切り替え後の提供情報の種類を新旧の光ビーコン４が決定するのに使用される。

「車両ＩＤ」は、車載機２が自身で生成した、或いは、光ビーコン４が自動生成した車両ＩＤの値を格納する領域であり、車載機２は、アップリンク送信時に記憶している車両ＩＤの値を、上りフレームＵＬ１のヘッダ部の車両ＩＤに格納する。
「車載機種別」は、車載機２の種別を格納する領域であり、「情報種別」は、アップリンク情報の種別を格納する領域であり、本実施形態では、これらの格納領域の値により、アップリンク送信主体の新旧と、アップリンク情報が高速か低速かを表す。

具体的には、本実施形態の車載機２（新車載機２Ａ）は、低速の上りフレームＵＬ１を送信する場合は、「車載機種別」に新車載機２Ａを示す所定値（例えば、「６」）を格納し、「情報種別」に低速であることを示す所定値（例えば、「１」）を格納する。
また、新車載機２Ａは、高速の上りフレームＵＬ２を送信する場合は、「車載機種別」に新車載機２Ａを示す所定値（例えば、「６」）を格納し、「情報種別」に高速であることを示す所定値（例えば、「４」）を格納する。

従って、本実施形態の光ビーコン４（新光ビーコン４Ａ）は、受信した上りフレームの車載機種別の値が「６」でかつ情報種別の値が「１」の場合は、新車載機２Ａからの低速フレームＵＬ１であると判定でき、受信した上りフレームの車載機種別の値が「６」でかつ情報種別の値が「４」の場合は、新車載機２Ａからの高速フレームＵＬ２であると判定することができる。
なお、旧車載機２Ｂの場合は、車載機種別の値を「６」以外に設定するので、新光ビーコン４Ａは、「車載機種別」の値が「６」以外の上りフレームを受信した場合は、旧車載機２Ｂからの低速フレームＵＬ１であると判定することができる。

新光ビーコン４Ａは、新車載機２Ａ及び旧車載機２Ｂからの低速フレームＵＬ１の受信を完了すると、ヘッダ部に含まれる車両ＩＤの値を車線通知情報に格納した折り返しフレームを生成し、このフレームの連続送信を伴うダウンリンク切り替えを行う。
一方、本実施形態では、新光ビーコン４Ａは、新車載機２Ａからの高速フレームＵＬ２の受信を完了した場合には、ダウンリンク切り替えを行わない。もっとも、高速フレームＵＬ２の受信完了に応じて、ダウンリンク切り替えを行う規格を採用してもよい。

このように、本実施形態では、新車載機２Ａ及び旧車載機２Ｂからの低速フレームＵＬ１の受信完了は、新光ビーコン４Ａが折り返しフレームの連続送信を伴うダウンリンク切り替えを行うための条件（契機ないしトリガー）となっている。
また、新車載機２Ａからの高速フレームＵＬ２の受信完了は、新光ビーコン４Ａが折り返しフレームの連続送信やダウンリンク切り替えを行うための条件（契機ないしトリガー）になっていない。

「最終フレームフラグ」は、車載機２（新旧いずれでもよい。）が複数の上りフレームＵＬよりなる上りフレーム群を送信する場合に、その上りフレーム群のどれが最終フレームであるかを示すための格納領域である。
すなわち、車載機２は、上りフレーム群を構成する複数の上りフレームＵＬのうち、最終フレームの「最終フレームフラグ」にのみ所定のフラグ値（例えば、「１」）を格納し、それ以外の上りフレームＵＬにはそのフラグ値を格納しない。

［下りフレームのフレーム構成］
図８は、ダウンリンク情報（下りフレーム）のフレーム構成図である。
図８に示すように、下りフレームＤＬ１，ＤＬ２のフレーム構成も、上りフレームＵＬ１のフレーム構成（図７）の場合と同様に、先頭から順に、同期部、ヘッダ部、実データ部及びＣＲＣ部とからなる。

下りフレームＤＬ１，ＤＬ２の場合は、同期部に１バイトが割り当てられ、ヘッダ部に５バイトが割り当てられ、実データ部に１２３バイトが割り当てられ、ＣＲＣ部に４バイト（１バイトのアイドル部＋２バイトのＣＲＣ＋１バイトの最終同期部）が割り当てられている。
下りフレームＤＬ１，ＤＬ２の実データ部には、車両２０向けの提供情報として、図９に示す各種情報のうちのいずれか１つが格納される。

具体的には、光ビーコン４（新旧いずれでもよい。）は、ダウンリンク切り替え前の下りフレームＤＬ１の実データ部には、「車線通知情報」を含める。
また、光ビーコン４は、ダウンリンク切り替え後の下りフレームＤＬ２の実データ部には、その下りフレームＤＬ２が折り返しフレームである場合を除き、車載機２からアップリンクされたサブシステムキー情報に対応する提供情報を選択し、選択した提供情報を実データ部に含める。

なお、光ビーコン４は、提供情報が実データ部の容量（１２３バイト）に収まる場合は、１つの下りフレームで提供情報を送信するが、収まらない場合は、複数の下りフレームにて提供情報を送信することもある。

図８に示すように「車線通知情報」の格納領域には、「車両ＩＤ」、「車線番号」及び「ビーコン識別フラグ」などが含まれる。
光ビーコン４は、ダウンリンク切り替え前の下りフレームＤＬ１の場合は、「車線通知情報」の「車両ＩＤ」に値を格納せず、車載機２からＩＤ格納フレームを受信すると、そのヘッダ部に含まれる車両ＩＤの値を、「車線通知情報」の「車両ＩＤ」に格納して折り返しフレームを生成する。光ビーコン４は、アップリンク情報を取得したビーコンヘッド８に対応する車線番号値を「車線番号」に記す。

「ビーコン識別フラグ」は、自機が高速アップリンク受信に対応するか否かを示す格納領域である。
すなわち、光ビーコン４は、自機が高速アップリンク受信に対応する新光ビーコン４Ａの場合は、下りフレームＤＬ１，ＤＬ２の「ビーコン識別フラグ」に所定のフラグ値（例えば、「０１」）を格納し、自機が高速アップリンク受信に対応しない旧光ビーコン４Ｂの場合は、下りフレームＤＬ１，ＤＬ２の「ビーコン識別フラグ」にそれ以外の値（例えば、「００」）を格納する。

従って、高速アップリンク送信に対応する本実施形態の車載機２（新車載機２Ａ）は、下りフレームＤＬ１，ＤＬ２の「車線通知情報」に含まれる「ビーコン識別フラグ」の値により、通信相手の光ビーコン４が、新光ビーコン４Ａであるか旧光ビーコン４Ｂであるかを判定することができる。

ダウンリンク切り替え後に光ビーコン４の光送信部１０から繰り返し送信される下りフレーム群は、１〜８０個の下りフレームＤＬ２で構成され、その繰り返し送信の送信可能時間は２５０ｍ秒である。
また、下りフレームＤＬ２は、ダウンリンク方向に送出すべきデータ量に応じた任意数のフレームで構成され、上記送信可能時間の範囲内で繰り返し送信される。また、下りフレームＤＬ２の送信周期は約１ｍ秒である。

従って、例えば、３つの下りフレームＤＬ２で１つの有意なデータを構成する場合は、その送信周期が約３ｍ秒になるので、そのデータは所定の送信可能時間（２５０ｍ秒）内に約８０回繰り返して送信されることになる。
もっとも、本実施形態のように、ダウンリンク領域ＤＡをビーコンヘッド８の直下付近まで拡大すれば（図３参照）、繰り返し送信する下りフレームＤＬ２の個数を最大２００個程度まで増加させることができる。

なお、後述の図１０の路車間通信に示すように、光ビーコン４がＩＤ格納フレームに応じてダウンリンク切り替えを行う場合には、後続フレームのアップリンク送信の時間とダウンリンク切り替え後のダウンリンク送信の時間が重複し得るので、ダウンリンク切り替え後の下りフレームＤＬ２の送信可能期間は、（２５０＋α）ｍ秒（例えば、３５０ｍ秒）とすることが好ましい。

［従来の路車間通信］
図４は、通信領域Ａで行われる従来の通信手順を示すシーケンス図である。
ここで、図４において、白丸を付したフレームは、車両ＩＤを含まないフレーム（車両ＩＤなしの車線通知情報を有するフレーム）であることを示し、黒丸を付したフレームは、路車間のＩＤ折り返しに利用するフレーム（上りの「ＩＤ格納フレーム」又は下りの「折り返しフレーム」）であることを示す。図９及び図１０においても同様である。

また、以下の路車間通信の説明では、動作主体が光ビーコン４と車載機２であるとして説明するが、実際の通信制御は、光ビーコン４のビーコン制御機７と、車載機２の車載制御機２１が実行する。この点についても、図９及び図１０の路車間通信において同様である。

図４に示すように、光ビーコン４（図４の場合は旧光ビーコン４Ｂ）は、車線Ｒ１〜Ｒ４ごとに設けられたビーコンヘッド８から、下りフレームＤＬ１を所定の送信周期で送信し続けている。この段階では、車線通知情報に車両ＩＤが格納されていない。
車両２０がダウンリンク領域ＤＡに入ると、車載機２（図４の場合は旧車載機２Ｂ）が車線通知情報（車両ＩＤ無し）を含む下りフレームＤＬ１或いはその他の下りフレームＤＬ１を受信し、車両２０が光ビーコン４の通信領域Ａ内に入ったことを察知する。

この際、車載機２は、ヘッダ部に車両ＩＤを格納した低速の上りフレームＵＬ１（図４のＩＤ格納フレームＵ０）を生成し、自機の通信をいったん受信から送信に切り替えて、生成した低速の上りフレームＵＬ１をアップリンク送信し、その後、自機の通信を送信から受信に戻す。
なお、旅行時間情報などの光ビーコン４に提供すべき情報がある場合には、ＩＤ格納フレームＵ０の実データ部にその情報が格納される。

受信フレームのＣＲＣチェック等を経てＩＤ格納フレームＵ０が光ビーコン４において正規に受信されると、光ビーコン４は、遅くとも１０ｍ秒以内でダウンリンク切り替えを行ったあと、下りフレームＤＬ２の繰り返し送信を開始する。
ダウンリンク切り替えの後に繰り返し送信させる複数の下りフレームＤＬ２は、先頭部分で連送される複数の折り返しフレーム（黒丸付きの下りフレームＤＬ２）と、その後に繰り返し送信される所定の提供情報を含む下りフレームＤＬ２とからなる。

この下りフレームＤＬ２の繰り返し送信は、前記した所定時間内において可能な限り繰り返される。
また、図４に示すように、折り返しフレーム（黒丸付きの下りフレームＤＬ２）は、提供情報の送信期間中においてダウンリンク情報を構成する一連の複数の下りフレームＤＬ２（例えば５個の下りフレームＤＬ２）の１つであり、従来は、一連の複数の下りフレームＤＬ２の先頭にのみ含まれて繰り返し（図４の例では５フレームごと）送信される。

なお、ダウンリンク情報を構成する一連の下りフレームＤＬ２は最大で８０個まで格納できるため、折り返しフレーム（黒丸付きの下りフレームＤＬ２）は、最も少ない頻度の場合には８０フレームに１つの割合で格納されることとなる。
車載機２は、光ビーコン４から複数の下りフレームＤＬ２を受信し、その複数の下りフレームＤＬ２の中で、自車両の車両ＩＤが記された車線通知情報を含むものがあるか否かを判定する。

車載機２は、その判定結果が肯定的である場合に、自車両の車両ＩＤのループバックが成功したことを確認し、この時点で自機の通信を受信のままに維持する。
逆に、車載機２は、その判定結果が否定的である間は、自車両の車両ＩＤのループバックが成功していないと判断し、自機の通信を受信から送信に切り替えて、上りフレームＵＬ１を再送する。この場合、車載機２は、例えば、先に送信した上りフレームＵＬ１の送信後所定時間（例えば、３０ｍ秒）後に、再び上りフレームＵＬ１を送信する。車載機２は、この再送の動作を車両ＩＤのループバックが成功するまで繰り返す。

［混在状況における問題点］
図５は、新旧の光ビーコン４Ａ，４Ｂと車載機２Ａ，２Ｂの混在状態を示す図である。
図５に示すように、新光ビーコン４Ａは、低速の伝送速度（６４ｋｂｐｓ）だけでなく高速の伝送速度（例えば２５６ｋｂｐｓ）でのアップリンク受信に対応している。本実施形態の光ビーコン４は、新光ビーコン４Ａに該当する。
同様に、新車載機２Ａは、低速の伝送速度（６４ｋｂｐｓ）だけでなく高速の伝送速度（例えば２５６ｋｂｐｓ）でのアップリンク送信に対応している。本実施形態の車載機２は新車載機２Ａに該当する。

これに対して、旧光ビーコン４Ｂは、低速の伝送速度（６４ｋｂｐｓ）でのアップリンク受信のみを行う光ビーコン、すなわち、高速の伝送速度（例えば２５６ｋｂｐｓ）でのアップリンク受信に非対応の光ビーコンである。
同様に、旧車載機２Ｂは、低速の伝送速度（６４ｋｂｐｓ）でのアップリンク送信のみを行う車載機、すなわち、高速の伝送速度（例えば２５６ｋｂｐｓ）でのアップリンク送信に非対応の車載機である。

上述の用語の定義で記載した通り、図５の「ＤＬ１」は、ダウンリンク切り替え前に新旧の光ビーコン４Ａ，４Ｂが送信する下りフレームを示し、図５の「ＵＬ１」は、下りフレームＤＬ１の受信を契機として、新旧の車載機２Ａ，２Ｂが送信可能な低速フレームを示し、図５の「ＵＬ２」は、新車載機２Ａのみが送信可能な高速フレームを示している。
また、図５の「ＤＬ２」は、ダウンリンク切り替え後に新旧の光ビーコン４Ａ，４Ｂが送信する下りフレームを示している。

ここで、新光ビーコン４Ａと新車載機２Ａが路車間通信する場合を想定する。そして、光ビーコン４の新旧タイプを判別不能な場合は、新車載機２Ａは、上りフレームを確実に受信して貰うために低速でアップリンク送信を行うとする。
この場合、ダウンリンク方向の伝送速度は、新旧いずれの場合も「１０２４ｋｂｐｓ」であるから、新車載機２Ａは、新光ビーコン４Ａから下りフレームＤＬ１を受信しただけでは、通信相手が新光ビーコン４Ａであることを察知できない。

このように、新車載機２Ａが、新光ビーコン４Ａのダウンリンク領域ＤＡを通過する間に新光ビーコン４Ａと通信していることを認識できなければ、高速のアップリンク送信が可能である筈の新車載機２Ａが、新光ビーコン４Ａに対しても低速でアップリンク送信を行ってしまい、アップリンク速度の高速化が実現できなくなる。
そこで、本実施形態では、自機が高速アップリンク受信に対応する新光ビーコン４Ａである旨のビーコン識別情報（例えば、図８の「ビーコン識別フラグ」）を、ビーコン制御機７が下りフレームＤＬ２に含めることができる。

具体的には、前述の通り、光送信部１０にダウンリンク送信させる下りフレームＤＬ２の「車線通知情報」（「ヘッダ部」でもよい。）に、光ビーコン４の新旧タイプを示すフラグフィールドを予め定義しておく。
そして、ビーコン制御機７は、自機を新光ビーコン４Ａとして動作させる場合には、繰り返し送信するすべての下りフレームＤＬ２又は所定周期ごとの下りフレームＤＬ２のフラグフィールドをオンにし、自機を旧光ビーコン４Ｂとして動作させる場合には、その下りフレームＤＬ２のフラグフィールドをオフにする。

このため、新車載機２Ａは、受信した下りフレームＤＬ２のフラグフィールドがオンである場合には、通信相手が新光ビーコン４Ａであると判定でき、オフの場合や当該フラグフィールドが検出できなかった場合には、通信相手が旧光ビーコン４Ｂであると判定できる。

もっとも、上りフレーム群に必ず低速フレームＵＬ１が含まれておれば、新車載機２Ａは、通信相手の光ビーコン４の新旧タイプを判定しなくても、両タイプの光ビーコン４との通信が可能である。
その理由は、低速フレームＵＬ１を利用すれば新旧双方の光ビーコン４Ａ，４Ｂと従来通りの通信ができるし、上りフレーム群の他のフレームを一律に高速フレームＵＬ２としても、旧光ビーコン４Ｂがそれを受信できないだけで、特に問題はないからである。

本実施形態では、新車載機２Ａは、光ビーコン４の新旧判定を行わないタイプであると仮定するが、新車載機２Ａは、下りフレームＤＬ２のフラグフィールドに基づいて光ビーコン４の新旧判定を行った結果、通信相手が新光ビーコン４Ａであると判明した場合に限り、高速フレームＵＬ２を送信するものであってもよい。

［新光ビーコンの上位互換制御］
図６は、本実施形態の光ビーコン４である、新光ビーコン４Ａのビーコン制御機７が行う上位互換制御を示すフローチャートである。
図６に示すように、新光ビーコン４Ａのビーコン制御機７は、フラグフィールドをオフに設定した下りフレームＤＬ１を所定周期で繰り返しダウンリンク送信する（図６のステップＳＴ１）。

この状態で、ビーコン制御機７は、上りフレームＵＬ１を受信したか否かを判定し（図６のステップＳＴ２）、その受信を検出するまで、ステップＳＴ１のダウンリンク送信を継続する。
上りフレームＵＬ１の受信を検出すると、ビーコン制御機７は、受信した上りフレームＵＬ１の送信主体が、高速の伝送速度（本実施形態では、２５６ｋｂｐｓ）に対応する新車載機２Ａであるか否かを判定する（図６のステップＳＴ３）。

このステップＳＴ３の判定は、例えば、光受信部１１で受信された上りフレームＵＬ１の伝送速度が、高速であったか低速であったかによって行うことができる。この場合、受信した上りフレームＵＬ１が高速であれば、送信主体が新車載機２Ａであると判定でき、低速であれば、送信主体が旧車載機２Ｂであると判定できる。
また、新車載機２Ａの車載制御機２１が、自機が高速アップリンク送信対応の新車載機２Ａである旨の車載機識別情報を、上りフレームＵＬ１に含める規格を採用してもよい。

具体的には、光送信部２３がアップリンク送信する上りフレームＵＬ１のヘッダ部に、車載機２の新旧タイプを示すフラグフィールド（例えば、図６の「車載機種別」）を予め定義しておく。
そして、新車載機２Ａの車載制御機２１は、自機を新車載機２Ａとして動作させる場合は、高速で送信する上りフレームＵＬ１のフラグフィールドをオンにし、自機を旧車載機２Ｂとして動作させる場合は、上りフレームＵＬ１のフラグフィールドをオフにする。

このため、かかる規格を採用すれば、ビーコン制御機７は、受信した上りフレームＵＬ１のフラグフィールドがオンである場合には、その送信主体が新車載機２Ａであると判定でき、上りフレームＵＬ１のフラグフィールドがオフの場合や当該フラグフィールドが検出できなかった場合には、その送信主体が旧車載機２Ｂであると判定できる。

ステップＳＴ３の判定結果が肯定的である場合、すなわち、上りフレームＵＬ１の送信主体が新車載機２Ａの場合は、ビーコン制御機７は、ダウンリンク切り替え後に新車載機用のダウンリンク送信を行う（図６のステップＳＴ４）。
新車載機用のダウンリンク送信は、渋滞情報、区間旅行時間情報及び事象規制情報などの旧車載機向けの提供情報に加え、信号情報や充電ステーション情報などの新車載機向けの提供情報を含む下りフレームＤＬ２を、繰り返し送信することによって行われる。

ステップＳＴ３の判定結果が否定的である場合、すなわち、上りフレームＵＬ１の送信主体が旧車載機２Ｂの場合は、ビーコン制御機７は、ダウンリンク切り替え後に旧車載機用のダウンリンク送信を行う（図６のステップＳＴ５）。
この旧車載機用のダウンリンク送信は、渋滞情報、区間旅行時間情報及び事象規制情報などの旧車載機向けの提供情報を含む下りフレームＤＬ２だけを、繰り返し送信することによって行われる。

新車載機用のダウンリンク送信に用いる下りフレームＤＬ２では、下りフレームＤＬ２のフラグフィールドがオン（ビーコン識別フラグ＝０１）に設定される（図６のステップＳＴ４）。
また、旧車載機用のダウンリンク送信に用いる下りフレームＤＬ２では、下りフレームＤＬ２のフラグフィールドがオフ（ビーコン識別フラグ＝００）に設定される（図６のステップＳＴ５）。

なお、前述の通り、ダウンリンク切り替え後に行われるステップＳＴ４，ＳＴ５の下りフレームＤＬ２のダウンリンク送信は、ダウンリンク切り替え時点から所定時間（例えば、２５０ｍ秒）が経過するまで行われる。

［送信中断期間を設けない場合の路車間通信］
図９は、新車載機２Ａが「送信中断期間」を設けずに上りフレームＵＬ１，ＵＬ２を送信するため、新車載機２ＡがＩＤ確認を失敗する場合の路車間通信を示すシーケンス図である。

図９において、Ｕ０〜Ｕ３は、下りフレームＤＬ１を検出した新車載機２Ａがアップリンク送信する、複数の上りフレーム（上りフレーム群）ＵＬ１，ＵＬ２を示している。
図９では、上りフレーム群のフレーム数が４フレームになっているが、そのフレーム数は４つに限定されるものではない。例えば、上りフレーム群は、高速フレームＵＬ２が３つ以上送信される場合もあるし、比較的長いデータ長である高速フレームＵＬ２が１つだけ送信される場合もあり得る。

また、ハッチングを付していない上りフレームＵ０は、伝送速度が低速（本実施形態では６４ｋｂｐｓ）の「低速フレームＵＬ１」であることを示し、ハッチングを付した上りフレームＵ１〜Ｕ３は、伝送速度が高速（本実施形態では２５６ｋｂｐｓ）の「高速フレームＵＬ２」であることを示している。
なお、低速フレームＵ０と高速フレームＵ１〜Ｕ３の図示上の区別については、図１０の路車間通信においても同様である。

プローブ情報などの大容量のデータをアップリンク送信する場合には、低速フレームＵ０にデータを格納しきれないことが多い。そこで、図９の例では、新車載機２Ａが合計３つの高速フレームＵ１〜Ｕ３を低速フレームＵ０の後に続けて送信している。
具体的には、新車載機２Ａは、ダウンリンク領域ＤＡにおいて下りフレームＤＬ１を受信すると、低速フレームＵ０を即座に低速でアップリンク送信し、それに続けて高速フレームＵ１〜Ｕ３をアップリンク送信する。

なお、本実施形態では、新車載機２Ａが通信相手の新旧を判定しない場合を想定しているので、低速フレームＵ０と高速フレームＵ１〜Ｕ３の連続送信は、新車載機２Ａの通信相手が新光ビーコン４Ａか旧光ビーコン４Ｂかに拘わらず実行される。
新車載機２Ａの通信相手の光ビーコン４は、上りフレーム群に含まれる低速フレームＵ０の受信完了を契機として、そのヘッダ部から車両ＩＤ値を抽出し、その値を車線通知情報に格納した折り返しフレームの連送とダウンリンク切り替えを行う。

すなわち、光ビーコン４が新光ビーコン４Ａの場合は、低速フレームＵ０の「車載機種別」の値が「６」でかつ「情報種別」の値が「１」であることを検出すると、折り返しフレームの連送とダウンリンク切り替えを行う。
また、光ビーコン４が旧光ビーコン４Ｂの場合は、上記のような種別判定を行うことができないので、低速フレームＵ０の受信が完了すると、従来通り、即座に折り返しフレームの連送とダウンリンクを行う。

このように、旧光ビーコン４Ｂは、大容量のアップリンク送信はされないという想定の下で、ＩＤ格納フレームである低速フレームＵ０を受信すると、即座に折り返しフレームを連送してダウンリンク切り替えを出来るだけ素早く行う運用になっており、新光ビーコン４Ａも、旧車載機２Ｂとの互換性を維持するため、低速フレームＵ０の受信完了を契機としてダウンリンク切り替えを即座に行うようになっている。
従って、図９に示すように、高速フレームＵ１〜Ｕ３の送信期間（図９の例ではＵ３）によっては、その送信中に折り返しフレームが新車載機２Ａに到達することがある。

この場合、新車載機２Ａが半二重通信方式を採用している場合には、光受信部２４に折り返しフレームが届いているにも拘わらず、新光ビーコン４Ａが車両ＩＤを認識済みであることを新車載機２Ａが察知できない。
また、この場合、図９に破線で示すように、新車載機２Ａは、ＩＤ格納フレームである低速フレームＵ０を含む大容量の上りフレーム群Ｕ０〜Ｕ３を再送信する。

この現象は、ダウンリンク情報に含めるべき車線通知情報以外の提供情報のデータ量が多いほど発生しやすくなる。
その理由は、提供情報のデータ量が多くなるほど、新光ビーコン４Ａが繰り返し送信する下りフレームＤＬ２に折り返しフレームを含める頻度が少なくなるため、新車載機２Ａがループバックを認識できない確率が高くなるためである。

従って、ダウンリンク切り替え後に定期的（図９の例では５フレームごと）にダウンリンク送信される折り返しフレームについても、上りフレーム群Ｕ０〜Ｕ３の送信期間と重なるタイミングになって、新車載機２Ａが受信できる可能性が低くなることがある。
この場合、上りフレーム群Ｕ０〜Ｕ３を再送信した後でも、新車載機２Ａが折り返しフレームに気付かず、上りフレーム群Ｕ０〜Ｕ３のアップリンク送信（再送）が無駄に継続されることになる。

そして、新車載機２Ａがアップリンク送信するフレーム数が多いほど、折り返しフレームに気付かないままアップリンク領域ＵＡにおいて上りフレーム群Ｕ０〜Ｕ３の送信が継続される可能性が増すことになる。
従って、より多くのデータを新光ビーコン４Ａにアップリンクしようとする新車載機２Ａほど、限られた期間（例えば２５０ｍ秒）にしか送信されない下りフレームＤＬ２の受信機会を大幅に喪失したり、極端な場合は、下りフレームＤＬ２を受信できずに通信領域Ａを通過したりするという、不合理な結果になるおそれがある。

［送信中断期間を設ける場合の路車間通信］
図１０は、新車載機２Ａが「送信中断期間」を設けて上りフレームＵＬ１，ＵＬ２を送信するため、新車載機２Ａが、ＩＤ確認を成功する場合の路車間通信を示すシーケンス図である。
図１０の例では、新車載機２Ａが低速フレームＵ０の後に高速フレームＵ１〜Ｕ３を連送する場合に、最初の低速フレームＵ０と高速フレームＵ１の間に「送信中断期間」を設けることにより、折り返しフレームの不達に伴う上述の問題点を解決している。

この「送信中断期間」は、新車載機２Ａが、自機が行う車両ＩＤのループバックの成功を確認するとともに、高速フレームＵ１の送信の準備をするために必要な所定の時間長に設定される。
例えば、新光ビーコン４ＡがＩＤ格納フレームＵ０の受信から下りフレームＤＬ２の送信開始までに５〜１０ｍ秒程度要すると仮定し、さらに、新車載機２Ａが自車の車両ＩＤのループバックを確認し、高速フレームＵ１の送信を開始するのに必要な遅延時間を１０ｍ秒と仮定すれば、送信中断期間は概ね１５〜２０ｍ秒の範囲で設定すればよい。

かかる送信中断期間を設けることにすれば、ダウンリンク切り替え後に連送される折り返しフレームが当該期間中に新車載機２Ａの光受信部２４に到達し、新車載機２Ａは、受信した折り返しフレームに含まれる車両ＩＤが自機のものと一致するか否かを判定することにより、車両ＩＤのループバックの成功を確認できる。
上記の確認の後、新車載機２Ａは、高速フレームＵ１〜Ｕ３を連送し、その連送が終了したあと、自機の通信を受信に切り替える。

このように、低速フレームＵ０と高速フレームＵ１の間に送信中断期間を設ける新車載機２Ａによれば、送信中断期間に新光ビーコン４Ａから受信した折り返しフレームにより、新光ビーコン４Ａが車両ＩＤを認識済みであることを確実に察知することができる。
このため、複数の上りフレームＵ０〜Ｕ１の送信を新車載機２Ａが無駄に継続することによる、下りフレームＤＬ２の受信機会の喪失を未然に防止することができる。

送信中断期間を設定する方法としては、車載制御機２１が消灯状態を示す信号をその期間中に光送信部２３に出力し続ける方法や、その期間の始期に光送信部２３の発光素子への電源供給を停止して消灯させ、その期間の終期に発光素子への電源供給を再開して再発光させる方法がある。
また、光信号が光ビーコン４に到達できない程度に、発光素子のパワーを低下させる方法を採用してもよい。このようにすれば、発光素子の再発光時のパワーの復帰を迅速に行え、上りフレームＵ１の先頭側の同期部の乱れを抑制できるという利点がある。

一方、何らかの原因（車両２０のフロントガラスの曇り等）で、ＩＤ格納フレームである低速フレームＵ０が新光ビーコン４Ａに届かなかった場合には、光ビーコン４が折り返しフレームを返して来ないので、新車載機２Ａはループバックの成功を確認できない。
そこで、新車載機２Ａは、送信中断期間にループバックの成功を確認できなかった場合には、図１０に破線で示すように、ＩＤ格納フレームである低速フレームＵ０のみを光送信部２３に再送信させ、再送信した低速フレームＵ０の後を送信中断期間とする。

従って、再送信した低速フレームＵ０を新光ビーコン４Ａが正規に受信できた場合は、上述と同様に、送信中断期間に新光ビーコン４Ａから受信した折り返しフレームにより、車両ＩＤのループバックの成功を確認することができる。

図１０の例において、最初の上りフレームである低速フレームＵ０のデータサイズは、できるだけ小さいことが好ましい。例えば、多くとも高速フレームＵ１〜Ｕ３のいずれか１つよりも小さいことが好ましい。
より好ましくは、例えば、低速フレームＵ０に格納するデータを、車両ＩＤ情報、ビーコン間の旅行時間や新車載機２Ａが対応するサービス種別等の必要最小限とすることにより、低速フレームＵ０のデータサイズを、１回の通信で送信する複数の上りフレームＵ０〜Ｕ３の中で最小（例えば、実データ部で５バイト程度）に設定することが好ましい。

その理由は、再送信の可能性がある低速フレームＵ０のフレーム長が長ければ、その分だけ、低速フレームＵ０を再送信した場合の、アップリンク送信が可能な残り時間が少なくなり、アップリンク送信する予定の複数の高速フレームＵ１〜Ｕ３のうちの、例えば最後の高速フレームＵ３が新光ビーコン４Ａに正常に到達しなくなる可能性があるからである。

なお、図１０の例において、新車載機２Ａが、下りフレームＤＬ１や送信中断期間中に受信した下りフレームＤＬ２に含まれるビーコン識別フラグに基づいて、通信相手が高速アップリンク受信に対応する新光ビーコン４Ａか非対応の旧光ビーコン４Ｂかを判定し、その判定結果に応じて、送信中断期間の後に高速フレームＵ１〜Ｕ３を送信するか否かを決定するようにしてもよい。

上記の通り、新光ビーコン４Ａの通信相手としては、低速フレームＵ０と高速フレームＵ１〜Ｕ３の間に送信中断期間を設けてアップリンク送信する新車載機２Ａ（図１０）であることが好ましいが、送信中断期間を設けずに上りフレームＵ０〜Ｕ３を連続送信する新車載機２Ａ（図９）であってもよい。
その理由は、高速フレームＵＬ２のフレーム数や送信時間を少なめに設定すれば、特に送信中断期間を設けなくても、低速フレームＵＬ１に対応してダウンリンクされた折り返しフレームを、新車載機２Ａが適切に受信し得るからである。

［高速フレームの不感領域による問題点］
図１１は、高速フレームＵＬ２の不感領域の一例を示す説明図である。
図１１において、実線のエリアＲＡ１は、光受信部１１が低速フレームＵＬ１を実際に受信可能なエリアを示し、仮想線のエリアＲＡ２は、光受信部１１が高速フレームＵＬ２を実際に受信可能なエリアを示している。

また、図１１において、Ｐ１は、低速フレームＵＬ１を受信可能なエリアＲＡ１の所定高さＨ（例えば、Ｈ＝１．０ｍ）における最上流端（＝第１アップリンク上流端：以下、「第１上流端」ともいう。）であり、Ｐ２は、高速フレームＵＬ２を受信可能なエリアＲＡ２の所定高さＨにおける最上流端（＝第２アップリンク上流端：以下、「第２上流端」ともいう。）である。
なお、この場合の「受信可能」とは、上りフレームＵＬ１，ＵＬ２を、所定のビットエラーレート（例えば、規格値では１０^−５）以下で受信できることを意味する。

ここで、図１１に示すように、エリアＲＡ１の車両進行方向の範囲は、エリアＲＡ２の同方向の範囲よりも広くなる。
かかる範囲の広狭差を、第１上流端Ｐ１と第２上流端Ｐ２の位置関係で換言すると、上りフレームＵＬ１，ＵＬ２の受光に同じレンズを用いる通常の光受信部１１では、第１上流端Ｐ１が第２上流端Ｐ２よりも上流側に位置するということになる。その理由は、次の通りである。

すなわち、新光ビーコン４Ａに搭載する光受信部１１のフィルタ３４（図１２参照）では、上りの電気信号を外乱（ダウンリンク光や太陽光の反射光を受光素子が感知して生じた電気信号）と分離するために、上り帯域の電気信号（本実施形態では６４ｋｂｐｓと２５６ｋｂｐｓ）は通過させるが、下り帯域の電気信号（本実施形態では１０２４ｋｂｐｓ）を含む約５００ｋＨｚ以上の帯域成分を遮断する周波数特性を有するものを用いる必要がある。

従って、遮断周波数に近い高速フレームＵＬ２の方が低速フレームＵＬ１よりもフィルタ３４に対する透過性がやや落ち、その結果、新光ビーコン４Ａの受信性能としては、低速フレームＵＬ１の方が高速フレームＵＬ２よりも若干悪くなる。
かかる伝送速度の差による受信性能の差が、そのまま低速フレームＵＬ１と高速フレームＵＬ２の受信可能な範囲の広狭となって表れ、低速フレームＵＬ１を実際に受信可能な「物理的」な最上流端である第１上流端Ｐ１が、高速フレームＵＬ２を実際に受信可能な「物理的」な最上流端である第２上流端Ｐ２よりも上流側になる。

このため、図１１における第１上流端Ｐ１から第２上流端Ｐ２までの領域は、低速フレームＵＬ１を受信可能であるが高速フレームＵＬ２を受信不能な領域（以下、「不感領域」という。）Ｆとなる。
ところで、例えば図１０の路車間通信のように、新車載機２Ａが最初に低速フレームＵＬ１を送信し、その後に受信する折り返しフレームで自身車両ＩＤを確認してから、高速フレームＵＬ２を送信する通信規約を採用すると、車両２０の走行速度によっては、不感領域Ｆにおいて新車載機２Ａが高速フレームＵＬ２を送信することもあり得る。

特に、車両２０が例えば１０ｋｍ／ｈ以下の低速で通信領域Ａを通過するような場合には、新車載機２Ａが、低速フレームＵＬ１のアップリンク送信→ダウンリンク切り替え後の折り返しフレームのダウンリンク受信→高速フレームＵＬ２のアップリンク送信までの一連の送受信を、すべて不感領域Ｆで行う場合がある。

このように、新車載機２Ａが不感領域Ｆにおいて高速フレームＵＬ２を送信すると、その高速フレームＵＬ２を新光ビーコン４Ａが受信できない。
また、新車載機２Ａがダウンリンク受信する時間を確保するために、高速フレームＵＬ２に再送チャンスを与えない通信規約を採用する場合には、新車載機２Ａが不感領域Ｆで送信した高速フレームＵＬ２を新光ビーコン４Ａが取り逃がすと、その高速フレームＵＬ２を取得できる可能性がなくなってしまう。

そこで、本実施形態では、第２上流端Ｐ２が第１上流端Ｐ１（或いは、図１１に示す見かけの第１上流端Ｐ１’でもよい。）よりも上流側又は実質的に同じ位置にする位置設定を行うことにより、不感領域Ｆの発生を防止し、新光ビーコン４Ａが高速フレームＵＬ２を確実に受信できるようにしている。

［新光ビーコンの回路構成］
図１２は、新光ビーコン４Ａの回路構成例を示すブロック図である。
図１２に示すように、本実施形態の新光ビーコン４Ａでは、光受信部１１は、低速フレームＵＬ１を受信するための低速用受信系２６Ａと、高速フレームＵＬ２を受信するための高速用受信系２６Ｂとを備えており、光受信部１１の受信系２６Ａ，２６Ｂが低速用と高速用の２系統になっている。

また、ビーコン制御機７は、通信ＩＣ２８と、メインＣＰＵ（通信制御部）３０とを含む。なお、通信ＩＣ２８及びメインＣＰＵ３０は、上記支柱１３に取り付けられた筐体７ａ（図２も参照）に収納されている。
図１２では図示していないが、ビーコン制御機７は、ＩＣ２８が出力する「上りデータ」を一時的に記憶するメモリも備えている。

両受信系２６Ａ，２６Ｂのうち、低速用受信系２６Ａは、図１２の左側から順に、レンズ３１Ａ、通信用の変換素子３２Ａ、増幅器３３Ａ、フィルタ３４Ａ及びコンパレータ３５Ａを有する。
通信用の変換素子３２Ａは、受光したアップリンク方向の光信号を電気信号に変換する受光素子（例えば、フォトダイオード（Photo Diode）：以下、「ＰＤ」ともいう。）よりなる。

増幅器３３Ａは、低速帯域（本実施形態では、６４ｋｂｐｓ）で動作する低速用増幅回路よりなる。増幅器３３Ａは、ＰＤ３２Ａにて変換された電気信号を低速帯域で動作して増幅し、増幅後の電気信号を後段のフィルタ３４Ａに出力する。
フィルタ３４Ａは、低速帯域の成分を抽出できるフィルタ回路よりなる。フィルタ３４Ａは、増幅された電気信号から低速成分を抽出し、抽出した低速信号を後段のコンパレータ３５Ａに出力する。

コンパレータ３５Ａは、低速信号と閾値との比較が可能な低速用コンパレータよりなる。コンパレータ３５Ａは、入力された低速信号を閾値と比較し、この比較によって抽出したデジタルの受信信号（ビットデータ）を後段の通信ＩＣ２８に出力する。

高速用受信系２６Ｂは、図１２の左側から順に、レンズ３１Ｂ、通信用の変換素子３２Ｂ、増幅器３３Ｂ、フィルタ３４Ｂ及びコンパレータ３５Ｂを有する。
通信用の変換素子３２Ｂは、上記変換素子３２Ａと同様の受光素子（例えば、フォトダイオード（Photo Diode）：以下、「ＰＤ」ともいう。）よりなる。

増幅器３３Ｂは、高速帯域（本実施形態では、２５６ｋｂｐｓ）で動作する高速用増幅回路よりなる。増幅器３３Ｂは、ＰＤ３２Ｂにて変換された電気信号を高速帯域で動作して増幅し、増幅後の電気信号を後段のフィルタ３４Ｂに出力する。
フィルタ３４Ｂは、高速帯域の成分を抽出できるフィルタ回路よりなる。フィルタ３４Ｂは、増幅された電気信号から高速成分を抽出し、抽出した高速信号を後段のコンパレータ３５Ｂに出力する。

コンパレータ３５Ｂは、高速信号と閾値との比較が可能な高速用コンパレータよりなる。コンパレータ３５Ｂは、入力された高速信号を閾値と比較し、この比較によって抽出したデジタルの受信信号（ビットデータ）を後段の通信ＩＣ２８に出力する。

通信ＩＣ２８は、先頭５バイトのアイドルパターンを用いて受信信号の伝送速度を判定し、判定した伝送速度にてビットデータをサンプリングし、上りフレームＵＬ１，ＵＬ２に含まれる上りデータを再生する。通信ＩＣ２８は、再生した上りデータを後段のメインＣＰＵ３０に送る。

図１３は、両受信系２６Ａ，２６Ｂが上りフレームＵＬ１，ＵＬ２をそれぞれ受信可能なエリアＲＡ１，ＲＡ２を示す側面図である。
図１３に示すように、低速用のレンズ３１Ａは、ＰＤ３２Ａの受光面に対向した状態でビーコンヘッド８に取り付けられ、同様に、高速用のレンズ３１Ｂは、ＰＤ３２Ｂの受光面に対向した状態でビーコンヘッド８に取り付けられている。

各レンズ３１Ａ，３１Ｂは、それらの光軸方向がいずれも斜め下方に向くように、各レンズ３１Ａ，３１Ｂがビーコンヘッド８に取り付けられており、それらの光軸方向を互いに非平行にセットしたり、焦点距離が異なるレンズ３１Ａ，３１Ｂを採用したりすることにより、エリアＲＡ１の上流側斜辺の傾斜角度がエリアＲＡ２の上流側斜辺の傾斜角度よりも大きくなっている。

このため、高速用受信系２６ＢのエリアＲＡ２の最上流端Ｐ２が、低速用受信系２６ＡのエリアのＲＡ１の最上流端Ｐ１よりも上流側となるように、各受信系２６Ａ，２６Ｂのレンズ３１Ａ，３１Ｂに対する光学的設定が行われている。
なお、エリアＲＡ２の最上流端Ｐ２は、必ずしもエリアＲＡ１の最上流端Ｐ１の上流側でなくてもよく、その最上流端Ｐ１と実質的に同じ位置となるように、光学的設定を行うことにしてもよい。もっとも、エリアＲＡ１，ＲＡ２の下流端を一致させる必要はない。

このように、本実施形態の新光ビーコン４Ａによれば、低速用受信系２６Ａと高速用受信系２６Ｂに対して上記の光学的設定を行うことにより、「物理的」な最上流端である第２上流端Ｐ２が「物理的」な最上流端である第１上流端Ｐ１よりも上流側（或いは、実質的に同じ位置でもよい。）に設定されているので、低速フレームＵＬ１は受信できるが高速フレームＵＬ２を受信できない不感領域Ｆが生じない。

従って、不感領域Ｆにて低速フレームＵＬ１が送信されることによって、後続の高速フレームＵＬ２が受信できなくなるのを未然に防止でき、低速フレームＵＬ１の後に送信される高速フレームＵＬ２を適切に受信できる、アップリンク方向でマルチレート対応の新光ビーコン４Ａが得られることになる。

また、本実施形態の新光ビーコン４Ａによれば、両受信系２６Ａ，２６Ｂのレンズ３１Ａ，３１Ｂの受光方向を定める光学的設定により、各々のエリアＲＡ１，ＲＡ２の上流端Ｐ１，Ｐ２の位置設定を行うので、受信制限処理による位置設定や回路設計による位置設定の場合に比べて、当該位置設定をより確実に行うことができる。
なお、受信制限処理とは、不感領域Ｆにて送信された低速フレームＵＬ１によるダウンリンク切り替えを禁止することにより、実際の第１上流端Ｐ１をこれより下流側の見かけの第１上流端Ｐ１’（図１１参照）にずらすことをいう。

［第１上流端と第２上流端の位置関係の調整］
ところで、低速用受信系２６Ａと高速用受信系２６Ｂに対して上記のような光学的設定を工場出荷時に行った場合でも、新光ビーコン４Ａの設置現場において、道路環境や新光ビーコンの設置環境が特殊な場合、第２上流端Ｐ２が第１上流端Ｐ１よりも下流側に位置した状態、すなわち、第２上流端Ｐ２が第１上流端Ｐ１よりも上流側（又は実質的に同じ位置）となる適切な位置関係を満たさなくなることが想定される。
そこで、本実施形態では、設置現場において上記位置関係を満たさなくなった場合に、当該位置関係を適切な関係となるように調整できるようになっている。以下、その具体構成について説明する。

図１２において、本実施形態の両受信系２６Ａ，２６Ｂそれぞれは、増幅器３３Ａ，３３Ｂの増幅倍率を変更可能な可変抵抗３６Ａ，３６Ｂをさらに有する。
可変抵抗３６Ａ，３６Ｂは、ビーコン制御機７からの制御指令に基づいて、増幅器３３Ａ，３３Ｂの増幅倍率をそれぞれ変化させるように構成されている。

図１４は、新光ビーコン４Ａの制御構成例を示すブロック図である。
図１４に示すように、本実施形態の新光ビーコン４Ａでは、ビーコン制御機７は、遠隔操作部４１と制御側ＩＣ（遠隔指示部）４２とをさらに含んでいる。本実施形態では、遠隔操作部４１及び制御側ＩＣ４２は、上記通信ＩＣ２８及びメインＣＰＵ３０（図１２参照）と共に、ビーコン制御機７の筐体７ａに収納されている。

遠隔操作部４１は、可変抵抗３６Ａ，３６Ｂそれぞれに対して増幅器３３Ａ，３３Ｂの増幅倍率の変更指示を行うものである。本実施形態の操作部４１は、例えば、２つのダイヤル式のつまみ部４１Ａ，４１Ｂを有する。
つまみ部４１Ａは、そのダイヤル操作により増幅器３３Ａの増幅倍率の変更指示を制御側ＩＣ４２に出力する。つまみ部４１Ｂは、そのダイヤル操作により増幅器３３Ｂの増幅倍率の変更指示を制御側ＩＣ４２に出力する。

なお、遠隔操作部４１は、ビーコンヘッド８の外部から増幅倍率の変更指示を行えるものであればよいので、ビーコン制御機７の内部又は外部に設けられた、上記筐体７ａとは別の筐体に収納されていてもよい。また、遠隔操作部４１は、必ずしも筐体に収納されていなくてもよい。例えば、筐体７ａ内には、つまみ部４１Ａ，４１Ｂ（又はつまみ部４１Ａ，４１Ｂを含む基板）を接続可能な端子のみを設けておき、増幅倍率の変更指示を行うときだけ、その端子につまみ部４１Ａ，４１Ｂ（又はつまみ部４１Ａ，４１Ｂを含む基板）を接続するようにしてもよい。さらに言えば、制御側ＩＣも筐体に収納されていなくてもよい。例えば、制御側ＩＣ４２とつまみ部４１Ａ，４１Ｂとを別の基板上に実装し、筐体７ａ内には、その基板を接続可能な端子のみを設けておき、増幅倍率の変更指示を行うときだけ、その端子に上記基板を接続するようにしてもよい。

また、遠隔操作部４１は、２つのつまみ部４１Ａ，４１Ｂにより可変抵抗３６Ａ，３６Ｂそれぞれに対して増幅倍率の変更指示を行えるようになっているが、単一のつまみ部によりいずれか一方の可変抵抗のみに対して増幅倍率の変更指示を行うようにしてもよい。
また、遠隔操作部４１は、上記つまみ部４１Ａ，４１Ｂ以外の他の操作機構を用いてもよい。例えば、図１５に示すように、遠隔操作部４１として、つまみ部４１Ａ，４１Ｂに替えてノートパソコン等の端末機４１ｃを採用し、筐体７ａ内に設けられた端子（図示省略）に端末機４１ｃを接続した状態で、当該端末機４１ｃをキー操作又はマウス操作することによって増幅倍率の変更指示を行うようにしてもよい。

制御側ＩＣ４２は、専用の信号線９を介してビーコンヘッド８における光受信部１１のヘッド側ＩＣ３８（後述）に接続されている。制御側ＩＣ４２は、各つまみ部４１Ａ，４１Ｂから操作指示を受けると、増幅器３３Ａ又は増幅器３３Ｂの増幅倍率の変更指示指令をシリアル信号として、信号線９を介してヘッド側ＩＣ３８に出力する。

ビーコンヘッド８の光受信部１１は、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ：Digital to Analog Converter）３７Ａ，３７Ｂと、ヘッド側ＩＣ３８とをさらに有する。
ヘッド側ＩＣ３８は、制御側ＩＣ４２から入力されたシリアル信号である変更指示指令の内容に応じて、両デジタルアナログ変換器３７Ａ，３７Ｂのうちのいずれか一方に当該シリアル信号を出力する。

具体的には、ヘッド側ＩＣ３８は、上記変更指示指令が増幅器３３Ａの増幅倍率の変更指示を示す内容であれば、シリアル信号をデジタルアナログ変換器３７Ａに出力する。また、ヘッド側ＩＣ３８は、上記変更指示指令が増幅器３３Ｂの増幅倍率の変更指示を示す内容であれば、シリアル信号をデジタルアナログ変換器３７Ｂに出力する。

デジタルアナログ変換器３７Ａは、入力されたシリアル信号をアナログ信号に変換し、そのアナログ信号を可変抵抗３６Ａに与える。同様に、デジタルアナログ変換器３７Ｂは、入力されたシリアル信号をアナログ信号に変換し、そのアナログ信号を可変抵抗３６Ｂに与える。
本実施形態では、可変抵抗３６Ａ，３６Ｂと、デジタルアナログ変換器３７Ａ，３７Ｂと、ヘッド側ＩＣ３８とにより、ビーコンヘッド８の外部から増幅器３３Ａ，３３Ｂの増幅倍率の変更指示を取得することで当該増幅倍率を変更可能な調整部３９が構成されている。

以上の構成により、ビーコン制御機７側に設けられた遠隔操作部４１のつまみ部４１Ａ（４１Ｂ）を操作することで、ビーコンヘッド８側の可変抵抗３６Ａ（３６Ｂ）に対して増幅器３３Ａ（３３Ｂ）の増幅倍率の変更指示を行うことができる。
かかる変更指示により、可変抵抗３６Ａ（３６Ｂ）は増幅器３３Ａ（３３Ｂ）の増幅倍率を変更するので、低速用受信系２６Ａ（高速用受信系２６Ｂ）の受信感度を変更することができる。

第２上流端Ｐ２が第１上流端Ｐ１よりも上流側（又は実質的に同じ位置）となる適切な位置関係を満たすための光学的条件は、アップリンク領域ＵＡの上流端付近の所定位置から送信された高速フレームＵＬ２の新光ビーコン４Ａによる受信が必須（受信必須）である場合に、当該所定位置において新光ビーコン４Ａによる低速フレームＵＬ１の受信が禁止（受信禁止）されていることである。

すなわち、新光ビーコン４Ａの受信感度の閾値を図１６のように定義した場合に、第２上流端Ｐ２が第１上流端Ｐ１よりも上流側（又は実質的に同じ位置）となるためには、アップリンク領域ＵＡの上流端（ビーコンヘッド７の真下から上流側に６．０４ｍの位置）付近の同じ位置から送信された低速及び高速フレームＵＬ１，ＵＬ２について、Ｘ１≧Ｙ２の関係を満たすように、両受信系２６Ａ，２６Ｂの受信感度を調整すればよい。

もっとも、アップリンク光ＵＯの発光パワーが比較的大きい新車載機２Ａの場合には、アップリンク領域ＵＡの上流端よりも更に上流側から送信された低速及び高速フレームＵＬ１，ＵＬ２を、新光ビーコン４Ａが受信可能となる場合もある。
従って、アップリンク領域ＵＡの上流端よりも更に上流側の幾つかの所定位置から送信された低速及び高速フレームＵＬ１，ＵＬ２においても、Ｘ１≧Ｙ２の関係が成立するように、両受信系２６Ａ，２６Ｂの受信感度を調整することが好ましい。

図１７は、図１６に示すアップリンク位置設定の光学的条件の道路位置ごとの成立条件の説明図である。
図１７において、道路位置Ｘｒは、ビーコンヘッドを設置する道路Ｒの道程方向の位置である。道路位置Ｘｒは、ビーコンヘッドの真下を０ｍ（原点）とし、そこから上流方向を正の方向としている。アップリンク領域ＵＡの下流端はＸｒ＝３．４０の位置であり、同領域ＵＡの上流端はＸｒ＝６．０４の位置である。

受光角度θは、アップリンク光ＵＯのビーコンヘッドの受光面に対する入射角度（受光面の法線に対する角度）のことである。受光角度θは、受光面の法線方向を０度（始線）とし、そこから図１７紙面における左回りの方向を正の方向としている。
θ１は、アップリンク領域ＵＡの上流端に対応する受光角度であり、θ２は、アップリンク領域ＵＡの上流端よりも更に上流側の任意位置（例えば、Ｘｒ＝６．５０）に対応する受光角度であり、θ３は、アップリンク領域ＵＡの下流端に対応する受光角度である。

図１７に示すように、新車載機２Ａがアップリンク光ＵＯを発光する任意の道路位置（以下、「アップリンク発光位置」という。）Ｘｒにおけるアップリンク位置設定の光学的条件は、次の３つの成立条件１〜３に分けることができる。
成立条件１：Ｙ２（＝０．３μＷ／ｃｍ^２）のＵＬ２を受信可能である。
成立条件２：Ｘ１（＝０．４μＷ／ｃｍ^２）のＵＬ１を受信不能である。
成立条件３：Ｘ２（＝０．５μＷ／ｃｍ^２）のＵＬ１を受信可能である。

この場合、アップリンク発光位置Ｘｒがアップリンク領域ＵＡの上流端付近である場合（Ｘｒ≒６．０４，θ≒θ１）は、成立条件１〜３のすべてを充足することがアップリンク位置設定の光学的条件となる。
アップリンク発光位置Ｘｒがアップリンク領域ＵＡの下流端付近である場合（Ｘｒ≒３．４０，θ≒θ３）は、成立条件１及び３を充足することがアップリンク位置設定の光学的条件となる。すなわち、Ｘｒ≒３．４０（θ≒θ３）の場合には、成立条件２は不要である。

アップリンク発光位置Ｘｒがアップリンク領域ＵＡの上流端よりも上流側の任意位置である場合（Ｘｒ≒６．５０，θ≒θ２）は、成立条件１及び２を充足することがアップリンク位置設定の光学的条件となる。すなわち、Ｘｒ≒６．５０（θ≒θ２）である場合には、成立条件３は不要である。

以上、本実施形態の新光ビーコン４Ａによれば、ビーコンヘッド８の外部に設けられた筐体７ａ内の遠隔操作部４１から、ビーコンヘッド８の光受信部１１における低速用受信系２６Ａ及び高速用受信系２６Ｂの可変抵抗３６Ａ，３６Ｂに対して、増幅器３３Ａ，３３Ｂの増幅倍率の変更指示を行うことができる。
このため、新光ビーコン４Ａの設置現場において、低速フレームＵＬ１の受信感度と高速フレームＵＬ２の受信感度との関係を適切に設定することにより、アップリンク位置設定の光学的条件（Ｘ１≧Ｙ２）を設置現場で成立させることができる。

［その他の変形例］
今回開示した実施形態（変形例を含む。）はすべての点で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、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上述の実施形態では、新車載機２Ａが複数の高速フレームＵ１〜Ｕ３を連続して送信することになっているが、フレーム間に所定時間長のインターバルを設けてバースト送信することにしてもよい。
また、本明細書において、「車載機」とは、車両２０に搭載されたあと常にその状態に固定されるものを含むことは勿論、ドライバが利用したい時だけ車両２０に持ち込まれ、一時的に車両２０に搭載されるものも含まれる。

１ 交通管制システム
２ 車載機
２Ａ 新車載機
２Ｂ 旧車載機
３ 中央装置
４ 光ビーコン
４Ａ 新光ビーコン
４Ｂ 旧光ビーコン
５ 通信回線
６ 通信部
７ ビーコン制御機
７ａ 筐体
８ ビーコンヘッド
９ 信号線
１０ 光送信部
１１ 光受信部
１３ 支柱
１４ 架設バー
２０ 車両
２１ 車載制御機
２２ 車載ヘッド
２３ 光送信部
２４ 光受信部
２６Ａ 低速用受信系
２６Ｂ 高速用受信系
２８ 通信ＩＣ
３０ メインＣＰＵ（通信制御部）
３１Ａ，３１Ｂ レンズ
３２Ａ，３２Ｂ 変換素子（受光素子）
３３Ａ，３３Ｂ 増幅器
３４Ａ，３４Ｂ フィルタ
３５Ａ，３５Ｂ コンパレータ
３６Ａ，３６Ｂ 可変抵抗
３７Ａ，３７Ｂ デジタルアナログ変換器
３８ ヘッド側ＩＣ
３９ 調整部
４１ 遠隔操作部
４１Ａ，４１Ｂ つまみ部
４１ｃ 端末機
４２ 制御側ＩＣ
Ｒ 道路
Ｒ１〜Ｒ４ 車線
Ａ 通信領域
ＵＡ アップリンク領域
ＤＡ ダウンリンク領域
ＵＬ１ 低速フレーム（上りフレーム）
ＵＬ２ 高速フレーム（上りフレーム）
Ｕ０ 低速フレーム（上りフレーム）
Ｕ１〜Ｕ３ 高速フレーム（上りフレーム）
ＤＬ１ 下りフレーム（ダウンリンク切り替え前）
ＤＬ２ 下りフレーム（ダウンリンク切り替え後）
Ｐ１ 第１上流端
Ｐ２ 第２上流端
Ｆ 不感領域

Claims (1)

1. 高低２種類の伝送速度での光電気変換が可能な光受信部、及び所定の伝送速度での電気光変換が可能な光送信部を有するビーコンヘッドと、
   前記光受信部が出力する電気信号から低速フレーム又は高速フレームを再生可能な通信制御部と、を備え、走行中の車両の車載機と光信号による無線通信を行う光ビーコンであって、
   前記光受信部は、低速フレームを受信するための低速用受信系と、高速フレームを受信するための高速用受信系と、を含み、
   前記低速用受信系及び前記高速用受信系それぞれは、上りの光信号を受光する受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅する増幅器と、を有し、
   前記低速用受信系及び前記高速用受信系のうち少なくとも一方の受信系は、前記増幅器の増幅倍率を変更可能な調整部をさらに有し、
   前記調整部は、前記増幅倍率の変更指示を前記ビーコンヘッドの外部から取得するように構成されている、光ビーコン。
   

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