JP2019068411A - 車両用通信システム、車両用通信装置および管理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
車両(5、5A、5B)で用いられる車両用通信装置(21、121)と、
無線リソースの管理を行う管理装置(4、4A、4C)とを備えた車両用通信システムであって、
時刻別の場所および無線リソースの割り当てを要求するリソース割り当て要求を管理装
置へ送信する要求送信部を備え、
車両用通信装置は、車両の外部へ信号を無線送信する車両側送信部(213)と、車両の外部から無線送信される信号を受信する車両側受信部(214)と、車両側送信部および車両側受信部を制御する車両側通信制御部(212)とを備え、
管理装置は、
リソース割り当て要求を受信する管理装置側受信部(44)と、
管理装置側受信部が受信したリソース割り当て要求に応じて、リソース割り当て要求を送信した車両用通信装置に、時刻別の場所および無線リソースを割り当てる割り当て部(42)と、
割り当て部の割り当て結果を、リソース割り当て要求を送信した車両用通信装置へ送信する管理装置側送信部(43)とを備え、
車両側受信部は、割り当て結果を受信し、
車両側通信制御部は、車両側受信部が受信した割り当て結果に基づいて、車両側送信部と車両側受信部を制御する。
車両で用いられ、無線通信を行う車両用通信装置(21、121)であって、
車両の外部へ信号を無線送信する車両側送信部(213)と、車両の外部から無線送信される信号を受信する車両側受信部(214)と、車両側送信部および車両側受信部を制御する車両側通信制御部(212)とを備え、
車両側受信部は、管理装置から、リソース割り当て要求が要求した時刻別の場所および無線リソースが割り当てられたか否かを示す割り当て結果を受信し、
車両側通信制御部は、車両側受信部が受信した割り当て結果に基づいて、車両側送信部と車両側受信部を制御する。
無線リソースの管理を行う管理装置(4)であって、
時刻別の場所において無線リソースの割り当てを要求するリソース割り当て要求を受信する管理装置側受信部(44)と、
管理装置側受信部が受信したリソース割り当て要求に応じて、車両で用いられ、無線通信を行う車両用通信装置に、時刻別の場所および無線リソースを割り当てる割り当て部(42)と、
割り当て部の割り当て結果を、車両用通信装置へ送信する管理装置側送信部(43)とを備える。
[全体構成]
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、車両用通信システム1の概略構成を説明する図である。車両用通信システム1は、車載システム2と、基地局3と、管理装置である管理サーバ4とを備えている。
車載システム2の構成を図2に示す。車載システム2は、車両用通信装置21と、自動運転装置22と、位置検出器23とを備える。
管理サーバ4の構成を図3に示す。管理サーバ4は、サーバ側通信部41と、サーバ側通信制御部42とを備える。サーバ側通信部41は、サーバ側送信部43とサーバ側受信部44とを備える。サーバ側通信部41は、基地局3と通信可能に接続されている。サーバ側送信部43は、管理装置側送信部であり、基地局3を介して車両用通信装置21に信号を送信する。サーバ側受信部44は、管理装置側受信部であり、基地局3を介して車両用通信装置21から送信される信号を受信する。
車両側通信制御部212は、図4に示す処理を、信号の送受信を行う周期で実行する。ステップ(以下、ステップを省略)S1では予約タイミングになったか否かを判断する。予約タイミングは、管理サーバ4に対して、リソース割り当て要求を送信するタイミングである。
次に、サーバ側通信制御部42が実行する処理を説明する。サーバ側通信制御部42は、図5に示す処理を周期的に実行する。S21では、リソース割り当て要求を受信したか否かを判断する。S21の判断がNOであれば図5に示す処理を終了する。一方、S21の判断がYESであればS22に進む。
以上、説明した第1実施形態では、管理サーバ4は、車両用通信装置21に対して、時刻別の無線リソースを割り当てているだけではなく、時刻別の場所リソースも割り当てている。場所リソースも割り当てていることから、無線リソースは割り当てられたが、無線リソースを割り当てられた時刻に無線リソースを使用できる場所に位置することができず、割り当てられた無線リソースを使用できないことが抑制される。
次に、第2実施形態を説明する。この第2実施形態以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。
図13に第2実施形態となる車両用通信システム1Aの構成を示す。車両用通信システム1Aは、車載システム2、基地局3、管理サーバ4A、走行計画リスト10、電波マップ11を備えている。
この第2実施形態の車両用通信システム1Aは、車両5の走行計画を決定する計画サーバ9Aを備えている。計画サーバ9Aは、他の車両5に対して決定済みの走行計画を参照できるので、他の車両5との車間距離を一定距離だけ確保できる安全性の高い走行計画を決定することができる。
第3実施形態の車両用通信システム1Bは、ハードウェア構成は第2実施形態の車両用通信システム1Aと同じである。第2実施形態では、計画サーバ9Aが、電波マップ11を参照して、予約リソース量を決定していたのに対して、第3実施形態では、リソース管理サーバ8Aが電波マップ11を参照して予約リソース量を決定する。
第4実施形態の車両用通信システムは、ハードウェア構成は第2実施形態の車両用通信システム1Aと同じである。したがって、管理サーバ4Aは、計画サーバ9Aとリソース管理サーバ8Aとを備えており、計画サーバ9Aは電波マップ11を参照できる。
(式2) PU(t)≧P≧PL(t)
式1において、Xは、どの基地局3かを示し、RSrは予約リソース量を意味する。よって、式1の左辺は、ある基地局3についての時刻tでの予約リソース量である。式1の右辺に示すRSnは、必要リソース量、Pは経路上の場所である。また、式2に示すPU(t)は、時刻tにおいて経路上で最も終点PGに近い場所、PL(t)は時刻tにおいて経路上で最も起点PSに近い場所である。図25の例では、PU(t30)は場所P11であり、PL(t30)は場所P12である。
この第4実施形態では、変動要因を考慮して、時刻別の場所の変動範囲を示したマージン付き走行計画を導出する。そして、場所の変動範囲内で車両5の場所が変化しても、無線リソースが不足しないように予約リソース量を決定する。これにより、種々の事情で、ある時刻における車両5の場所が変動しても、割り当てられた無線リソースで必要な通信速度が得られなくなってしまうことが抑制される。
図26に、第5実施形態の車両用通信システム1Cの構成を示す。車両用通信システム1Cは、管理サーバ4Cが、これまでの実施形態の管理サーバ4、4Aとは相違する。管理サーバ4Cは、2つのリソース管理サーバ8A、8Bと、計画サーバ9Aとを備えている。
この第5実施形態では、相互に干渉しない複数のネットワークを利用できる場合には、同じ時刻において無線リソースの割り当てを要求する基地局3を、複数のネットワークに属する複数の基地局3としている。これにより、各基地局3の無線リソースの使用率を低くすることができる。
図29に、第6実施形態の車両用通信システムが備える車載システム102の構成を示す。車載システム102は、車両用通信装置121が車車間通信部215を備えている点が、これまでの実施形態で説明した車載システム2と相違する。
この第6実施形態では、走行計画が示す走行経路内に通信途絶区間があっても、通信途絶区間に位置する車両用通信装置21と基地局3との間の通信を車車間通信により中継できる場合には通信途絶区間を走行する走行計画を導出することができる。よって、走行計画の自由度が拡大する。
第7実施形態の車両用通信システムは、ハードウェア構成は第2実施形態の車両用通信システム1Aと同じである。したがって、管理サーバ4Aは、計画サーバ9Aとリソース管理サーバ8Aとを備えており、計画サーバ9Aは電波マップ11を参照できる。
この第7実施形態では、リソース割り当て要求に、他用途通信を行う時間帯が含まれている場合、他用途通信を、通信効率がよい場所で滞在して行う走行計画を決定する。これにより、相対的に通信効率の悪い場所で他用途通信をする場合よりも、無線リソースを有効に活用することができる。
第8実施形態の車両用通信システムも、ハードウェア構成は第2実施形態の車両用通信システム1Aと同じであり、管理サーバ4Aは、計画サーバ9Aとリソース管理サーバ8Aとを備え、計画サーバ9Aは電波マップ11を参照できる。
この第8実施形態では、周辺監視センサにより得られる情報量が低下する程度が大きくなる可能性を考慮して予約リソース量を決定している。したがって、車両用通信装置21が取得する必要がある情報量が多くなっても、無線リソースが不足してしまう可能性を低減できる。
サーバ側通信制御部42は、最大許容リソース量を算出するために用いる係数Nの値を、時刻および場所の少なくとも一方に基づいて変更してもよい。係数Nの値を大きくするほど、無線リソースを有効活用することができる一方で、係数Nの値を大きくするほど輻輳が生じる可能性は高くなる。輻輳を抑制するためには、車両用通信装置21が、割り当てられた無線リソースを使用する比率が高いほど、係数Nを小さくすればよい。
実施形態では、リソース割り当て要求に走行計画を含ませていた。しかし、車両5の将来の位置が推定できる、走行計画とは別の情報をリソース割り当て要求に含ませてもよい。たとえば、車両5の現在の位置、進行方向、速度を走行計画に代えてリソース割り当て要求に含ませてもよい。
車両用通信装置21は、基地局3と通信を行うことに代えて、あるいは、基地局3と通信を行うことに加えて、車車間通信あるいは路車間通信を行ってもよい。
管理サーバ4が、基地局3別にあってもよい。また、基地局3が管理サーバ4の機能を備えていてもよい。
実施形態では、時刻別に無線リソースを予約しており、時刻の他に、基地局別に無線リソースを予約する例を説明した。つまり、実施形態では、無線リソースを、時刻と基地局とにより区別した例を説明した。しかし、無線リソースを時刻と基地局以外のパラメータで区別してもよい。無線リソースを区別するパラメータとしては、時刻と基地局以外に、周波数領域、CDMA符号、MIMOプリコーディング設定などがある。
管理サーバ4、4A、4Cは、ある車両用通信装置21に対して、1つの基地局3との通信のために、時刻別の場所および無線リソースの割り当てと同時に、その基地局3と基地局エリア7の一部が重なる他の基地局3に対して、無線リソースの使用を禁止してもよい。
電波マップ11は信号強度を計測して作成していたが、信号強度を計測せず、基地局3からの距離により信号強度を決定する簡易な電波マップとしてもよい。この場合、基地局3からの距離が遠いほど信号強度が低下する。この電波マップの表現形式は、二次元的なものではなく、基地局3からの距離により信号強度が定まる関数としてもよい。この関数は、実質的に、基地局3からの距離が遠いほど信号強度が低下する二次元マップを示しているからである。
リソース割り当て要求に、必要通信速度に代えて、通信により実行する制御(たとえば車両遠隔制御)など、通信速度が推定できる情報を含ませてもよい。
無線リソース予約依頼に含まれる予約リソース量は基地局別でなくてもよい。どの基地局の無線リソースを割り当てるかをリソース管理サーバ8Aが決定してもよいからである。
実施形態では、車両5に搭載された車両側通信部213が、要求送信部としてリソース割り当て要求を送信していた。しかし、要求送信部は、車両5に搭載されている必要はない。スマートフォンのように携帯される端末が要求送信部としての機能を備えていてもよい。携帯される端末が要求送信部としての機能を備える場合、車両5に持ち込まれた状態でリソース割り当て要求を送信する場合に限らず、車両5の外でユーザに操作され、車両5の外でリソース割り当て要求を送信してもよい。
第7実施形態では、他用途通信開始時刻に存在可能な場所の変動範囲において、最も通信効率がよい場所を滞在場所に決定していた。しかし、滞在する場所は、他用途通信を行う時間帯内に滞在可能な場所の変動範囲であればよく、他用途通信開始時刻に存在可能な場所の変動範囲内である必要はない。他用途通信を行う時間帯の一部の時間帯だけでも、通信効率がよい場所に滞在すれば、相対的に通信効率が悪い場所で他用途通信をするよりも無線リソースを有効に活用することができるからである。また、第7実施形態では、滞在場所を、滞在可能な場所の変動範囲において最も通信効率がよい場所としていた。しかし、滞在場所は、他用途通信を行うための滞在をすることなく走行する場合よりも、全体として通信効率が向上する場所であればよい。
第6実施形態において、車車間通信により中継する区間を、通信途絶区間に限らず、必要リソース量に対して、割り当て可能な無線リソースが不足する区間としてもよい。つまり、走行経路の一部に、必要リソース量に対して割り当て可能な無線リソースが不足する区間があると判断しても、車車間通信を介した中継により、不足する必要リソース量を提供できる場合、その走行経路を、走行経路の候補とすることもできる。車車間通信を介した中継は、第6実施形態と同様に、無線リソースが不足する区間の前後に位置する車両用通信装置21が行う。中継するリソース量は、必要リソース量の全部であってもよいし、不足する無線リソース量だけでもよい。
Claims (17)
- 車両(5、5A、5B)で用いられる車両用通信装置(21、121)と、
無線リソースの管理を行う管理装置(4、4A、4C)とを備えた車両用通信システムであって、
時刻別の場所および前記無線リソースの割り当てを要求するリソース割り当て要求を前記管理装置へ送信する要求送信部を備え、
前記車両用通信装置は、前記車両の外部へ信号を無線送信する車両側送信部(213)と、前記車両の外部から無線送信される信号を受信する車両側受信部(214)と、前記車両側送信部および前記車両側受信部を制御する車両側通信制御部(212)とを備え、
前記管理装置は、
前記リソース割り当て要求を受信する管理装置側受信部(44)と、
前記管理装置側受信部が受信した前記リソース割り当て要求に応じて、前記リソース割り当て要求を送信した前記車両用通信装置に、前記時刻別の場所および前記無線リソースを割り当てる割り当て部(42)と、
前記割り当て部の割り当て結果を、前記リソース割り当て要求を送信した前記車両用通信装置へ送信する管理装置側送信部(43)とを備え、
前記車両側受信部は、前記割り当て結果を受信し、
前記車両側通信制御部は、前記車両側受信部が受信した前記割り当て結果に基づいて、前記車両側送信部と前記車両側受信部を制御する車両用通信システム。 - 前記車両用通信装置と無線通信を行う基地局(3)を備え、
前記リソース割り当て要求は、前記車両用通信装置が前記基地局と通信を行うための、前記時刻別の場所および前記無線リソースの割り当てを要求する情報である、請求項1に記載の車両用通信システム。 - 前記リソース割り当て要求は、前記無線リソースの割り当てを要求する区間、前記区間内の各位置を走行する予定時刻、必要な通信速度を示す情報を含み、時刻別の場所および前記無線リソースの割り当てを要求するものであり、
前記割り当て部は、前記管理装置側受信部が受信した前記リソース割り当て要求が要求している前記時刻別の場所および前記無線リソースを割り当てることができる場合、前記リソース割り当て要求を送信した前記車両用通信装置に、前記リソース割り当て要求が要求している前記時刻別の場所および前記無線リソースを割り当てる、請求項2に記載の車両用通信システム。 - 前記割り当て部は、時刻別の場所リソースを割り当てる場所リソース割り当て部(9A)と、時刻別の前記無線リソースを割り当てる無線リソース割り当て部(8A)とを備えており、
前記場所リソース割り当て部は、前記場所リソースを割り当てた後、場所別の通信効率に関する情報を表す無線リソースマップ(11)と、各場所において前記車両用通信装置が必要とする必要通信速度とに基づいて、時刻別の必要リソース量を決定し、時刻別の前記必要リソース量を前記無線リソース割り当て部に送信し、
前記無線リソース割り当て部は、時刻別の前記必要リソース量に基づいて、時刻別かつ前記基地局別の前記無線リソースを前記車両用通信装置に割り当てる、請求項2に記載の車両用通信システム。 - 前記無線リソースマップが前記基地局別になっており、
前記場所リソース割り当て部は、前記基地局別に前記必要リソース量を決定する、請求項4に記載の車両用通信システム。 - 前記割り当て部は、時刻別の場所リソースを割り当てる場所リソース割り当て部(9A)と、時刻別の前記無線リソースを割り当てる無線リソース割り当て部(8A)とを備えており、
前記場所リソース割り当て部は、前記場所リソースの割り当て結果を示す走行計画と、各場所において前記車両用通信装置が必要とする必要通信速度とを前記無線リソース割り当て部に送信し、
前記無線リソース割り当て部は、場所別の通信効率に関する情報を表す無線リソースマップ(11)と、各場所において前記車両用通信装置が必要とする必要通信速度とに基づいて時刻別かつ場所別の必要リソース量を決定し、時刻別かつ場所別の前記必要リソース量に基づいて、時刻別かつ前記基地局別の前記無線リソースを前記車両用通信装置に割り当てる、請求項2に記載の車両用通信システム。 - 前記場所リソース割り当て部は、前記場所リソースを割り当てた後、時刻別の場所リソースに基づいて各時刻における場所の変動範囲を推定し、各時刻における場所が前記変動範囲内で変動した場合に必要となる最大のリソース量以上を、時刻別かつ場所別の前記必要リソース量とする、請求項4に記載の車両用通信システム。
- 前記基地局を複数備え、複数の前記基地局は、複数のネットワークのいずれかに属しており、かつ、異なる前記ネットワークに属している複数の前記基地局の通信範囲である複数の基地局エリアは相互に一部重なっており、
前記場所リソース割り当て部は、異なる前記ネットワークに属している複数の前記基地局エリアが重なっている重複領域については、複数の前記ネットワークを使用する条件が成立した場合、複数の前記ネットワークに属する複数の前記基地局に対して要求するリソース量の合計が、前記無線リソースマップと前記必要通信速度とに基づいて定まるリソース量以上になるように、各基地局に対して要求する前記必要リソース量を決定する請求項4に記載の車両用通信システム。 - 前記割り当て部は、前記リソース割り当て要求が示している時刻および場所において必要なリソース量と、割り当て済みのリソース量とを合計したリソース量が、前記基地局に割り当てられているリソース総量に1以上の係数を乗じた最大許容リソース量以下となる場合に、前記リソース割り当て要求が要求している必要なリソース量を、前記リソース割り当て要求を送信した前記車両用通信装置に割り当てることができると判断する、請求項2に記載の車両用通信システム。
- 前記割り当て部は、前記係数を、時刻および場所の少なくとも一方に基づいて変更する請求項9に記載の車両用通信システム。
- 前記割り当て部は、事故発生頻度が高い予め設定された区間の前記係数を、事故発生頻度が低い予め設定された区間の前記係数よりも小さくする請求項9に記載の車両用通信システム。
- 前記割り当て部は、時刻別の場所リソースおよび無線リソースを割り当てた後、時刻別の前記場所リソースにより定まる走行計画に対して走行速度を変更した変更計画と、変更前の走行計画のそれぞれに対して、移動距離および移動時間のいずれか一方と、計画に沿って走行した場合の無線リソースの利用率の最大値とを評価した値である評価値を算出し、前記評価値に基づいて、前記走行計画により定まる時刻別の前記場所リソースの割り当てを変更するか否かを決定する請求項1〜11のいずれか1項に記載の車両用通信システム。
- 前記リソース割り当て要求は、前記無線リソースの割り当てを要求する区間と、移動とは別の用途のための通信である他用途通信を行う時間帯を含み、時刻別の場所および前記無線リソースの割り当てを要求するものであり、
前記場所リソース割り当て部は、前記リソース割り当て要求に前記他用途通信を行う時間帯が含まれていれば、調整可能な走行速度範囲で前記区間を走行する場合に前記他用途通信を行う時間帯内に滞在可能な場所の変動範囲において、前記他用途通信のために滞在することなく前記区間を走行する場合よりも通信効率が向上する場所に、前記他用途通信を行う時間帯の少なくとも一部の間滞在する、時刻別の前記場所リソースの割り当てを決定する請求項4に記載の車両用通信システム。 - 前記車両用通信装置は、車車間通信を行う車車間通信部(215)をさらに備え、
前記場所リソース割り当て部は、複数の前記車両でそれぞれ用いられる複数の前記車両用通信装置に対して、まとめて前記時刻別の場所および前記無線リソースを割り当て可能であり、前記無線リソースマップを参照して、前記場所リソースを割り当てようとする走行経路の一部に前記必要リソース量に対して割り当て可能な前記無線リソースが不足する区間があると判断しても、前記無線リソースが不足する区間に位置する前記車両用通信装置に対して、不足する前記無線リソースを、前記走行経路において前記無線リソースが不足する区間の前後に位置する前記車両用通信装置を用いた中継により提供可能となる場合、前記無線リソースが不足する区間を走行する走行経路を、前記場所リソースを割り当てる走行経路の候補とする請求項4または6に記載の車両用通信システム。 - 前記車両に搭載され、前記車両用通信装置を介した通信に基づいて前記車両の走行に関する制御を行う走行制御装置(22)を備え、
前記走行制御装置は、前記車両側受信部が受信した前記割り当て結果が、前記リソース割り当て要求に応じた前記時刻別の場所および前記無線リソースが割り当てられたという結果であることを条件として、前記車両の走行に関する制御を行う請求項1〜14のいずれか1項に記載の車両用通信システム。 - 車両で用いられ、無線通信を行う車両用通信装置(21、121)であって、
前記車両の外部へ信号を無線送信する車両側送信部(213)と、前記車両の外部から無線送信される信号を受信する車両側受信部(214)と、前記車両側送信部および前記車両側受信部を制御する車両側通信制御部(212)とを備え、
前記車両側受信部は、管理装置から、リソース割り当て要求が要求した時刻別の場所および無線リソースが割り当てられたか否かを示す割り当て結果を受信し、
前記車両側通信制御部は、前記車両側受信部が受信した割り当て結果に基づいて、前記車両側送信部と前記車両側受信部を制御する車両用通信装置。 - 無線リソースの管理を行う管理装置(4)であって、
時刻別の場所において前記無線リソースの割り当てを要求するリソース割り当て要求を受信する管理装置側受信部(44)と、
前記管理装置側受信部が受信した前記リソース割り当て要求に応じて、車両で用いられ、無線通信を行う車両用通信装置に、前記時刻別の場所および前記無線リソースを割り当てる割り当て部(42)と、
前記割り当て部の割り当て結果を、前記車両用通信装置へ送信する管理装置側送信部(43)とを備える管理装置。
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