JP2019193255A - コネクティッド車両向けのクラウドベースのネットワーク最適化 - Google Patents

コネクティッド車両向けのクラウドベースのネットワーク最適化 Download PDF

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Abstract

【課題】コネクティッド車両による無線通信を最適化する。【解決手段】車両が、前記車両に搭載された無線通信装置が利用可能な複数のチャネルのリストと、各チャネルの選択好適度を表す構成選択確率値と、を含む構成データを取得する取得ステップと、前記複数のチャネルの中から、前記構成選択確率値が最も高いチャネル以外のチャネルを選択する選択ステップと、前記選択したチャネルを使用してデータパケットを送信するように前記無線通信装置を構成する構成ステップと、を実行する。【選択図】図1A

Description

(関連出願への相互参照)
本出願は、「CLOUD-BASED NETWORK OPTIMIZER FOR CONNECTED VEHICLES」と題し、2018年4月20日に出願された米国特許出願第15/958,925号の優先権を主張する。これらの特許出願は、その全体が参照によって本願明細書に援用される。
本明細書は、コネクティッド車両に対してクラウドベースのネットワーク最適化を提供することに関する。
コネクティッド車両は、専用狭域通信(DSRC)、ロングタームエボリューション(LTE)、無線フィデリティ(WiFi(登録商標))、ミリメータ波(ミリ波)などの様々なタイプの無線にアクセスできる。各無線タイプは、様々な状況で様々な動作をする。コネクティッド車両が使用するのに最適な無線タイプを選択するのを支援しようとする既存の解決策があるが、これらには大きな欠点がある。
クラウドサーバを使用してネットワークデータを収集し、様々な地理的領域に対して最適な無線タイプを決定する既存の解決策があり、これらの解決策は、最適な無線タイプを指定するデータをコネクティッド車両に提供する。地理的領域内のすべての様々なコネクティッド車両は、最適な無線タイプを使用する。これらの既存の解決策には、現実世界での使用には不適切な3つの欠点がある。第1に、既存の解決策は、最適な無線タイプを決定する際に外部チャネル負荷およびリソース要求を考慮しておらず、その結果、しばしば、最適であると指定された無線タイプは実際には最適ではない。第2に、既存の解決策は最適な無線タイプを定義し、次にすべてのコネクティッド車両にこの最適な無線タイプを使用することを要求するが、最適として指定された無線タイプによるチャネル輻輳および不十分な性能をもたらす。第3に、既存の解決策は、すべての地理的領域において各無線タイプが受ける残余チャネル負荷を最大にすることを目的として各地理的領域内でどの無線タイプを使用するかをグローバルに設定する必要性または利点を考慮していない。
特開2007−221339号公報
本明細書で説明するのは、サーバ上で動作可能なネットワーク最適化器の実施形態、およびコネクティッド車両の車載ユニットに設置された構成選択器の実施形態である。
一部の実施形態において、ネットワークオプティマイザ(ネットワーク最適化器)は、様々な時点の様々な地理的位置における様々な無線タイプ(例えば、DSRC、LTE、Wi−Fi、ミリ波など)についての情報を記述するデータベースを構築する。ネットワーク最適化器は、様々な車両から受信した報告データの1つ以上のインスタンスを解析し、様々な時点の地理的領域ごとに、(1)車両以外の無線装置によって発生したトラフィック量(すなわち、「外部チャネル負荷」)、および(2)制御可能な車両によって発生したネットワークトラフィック量(すなわち、「リソース要求」)を決定する。ネットワーク最適化器は、外部チャネル負荷およびリソース要求、ならびにデータベースに含まれている他のデータを解析して、各地理的領域の候補無線構成のセットを生成する。候補無線構成のセットは、コネクティッド車両が特定の地理的領域において使用できる2つ以上
の様々な無線タイプを表す。各無線タイプには、それが選択されるべきかどうかを反映する確率が割り当てられるが、本発明は、最も高い確率を有する無線タイプでのチャネル輻輳を減らすために、コネクティッド車両が、最も高い確率より低い無線タイプを選択するように設計される。ネットワーク最適化器は、様々なコネクティッド車両の地理的位置を追跡し、それらの現在の地理的位置に対応する候補無線構成のセットをコネクティッド車両に送信し、これは、車両が新しい地理的領域に入るたびに繰り返される。構成選択器は、車載ユニットによって実行された場合に、様々な車両機能(例えば、コネクティッド車両の1つ以上の車両アプリケーションによって提供されるものなど)に使用する無線タイプを選択するために車載ユニットに候補無線構成のセットを使用させるように動作可能なコードおよびルーチンを含む。構成選択器はまた、車載ユニットによって実行された場合に、デジタルデータを集約して無線ネットワークを介してネットワーク最適化器に送信し、それによってネットワーク最適化器がデータベースを構築するのを支援するように動作可能なコードおよびルーチンを含む。
既存の解決策には存在しない、本明細書に記載の実施形態によって提供される3つの例示的な利点および改善点がある。
第1に、既存の解決策は、最適な無線タイプを決定する際に外部チャネル負荷およびリソース要求を考慮していない。それに対して、本明細書に記載の実施形態は、外部チャネル負荷およびリソース要求の両方を考慮している。
第2に、既存の解決策は最適な無線タイプを定義し、次にすべてのコネクティッド車両にこの最適な無線タイプを使用することを要求するが、最適として指定された無線タイプによるチャネル輻輳および不十分な性能をもたらす。それに対して、本明細書に記載の実施形態は、コネクティッド車両に2つ以上の無線タイプを提供し、コネクティッド車両は、希望の無線タイプを自由に選択することができる。この手法は、既存の解決策に存在するチャネル輻輳の問題を回避する。
第3に、既存の解決策は、すべての地理的領域において各無線タイプが受ける残余チャネル負荷を最大にすることを目的として各地理的領域内でどの無線タイプを使用するかをグローバルに設定する必要性または利点を考慮していない。それに対して、本明細書に記載の実施形態の目的は、すべての地理的領域において各無線タイプが受ける残余チャネル負荷を最大にすることである。
1つ以上のコンピュータのシステムは、動作中にシステムに動作を実行させるソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはそれらの組み合わせをシステムにインストールすることによって、特定の動作または行動を実行するように構成することができる。1つ以上のコンピュータプログラムは、データ処理装置によって実行された場合に装置に動作を実行させる命令を含めることによって、特定の動作または行動を実行するように構成することができる。
1つの一般的な態様は、
コネクティッド車両のV2X無線機の候補V2Xチャネルのセットと、そのセットの特定の候補V2Xチャネルが選択される可能性を記述する構成選択確率値とを記述する構成データをコネクティッド車両によって受信するステップと、選択される可能性が最も高いV2Xチャネル以外のV2Xチャネルをセットから選択するステップと、および選択したV2Xチャネルを使用してデータパケットを送信するようにコネクティッド車両のV2X無線機を構成するステップを含む。
この態様の他の実施形態は、それぞれ方法の行動を実行するように構成された、1つ以上のコンピュータ記憶装置に記録された対応するコンピュータシステム、装置、およびコンピュータプログラムを含む。
実施は、以下の特徴のうちの1つ以上を含みうる。
構成選択確率が、V2X無線機によってサポートされるすべてのV2Xチャネルが複数の地理的領域において受ける残余チャネル負荷を最大にするように動作可能である方法。
構成選択確率が、コネクティッド車両を含む地理的領域内の車両以外の無線装置によって発生したトラフィック量に部分的に基づいて決定される方法。
構成選択確率が、コネクティッド車両を含む地理的領域内の制御可能な車両によって発生したネットワークトラフィック量に部分的に基づいて決定される方法。
コネクティッド車両が、車載ユニットによって実行された場合に方法を実行するように動作可能な構成選択器を有する車載ユニットを含むので、コネクティッド車両が制御可能な車両である方法。
コネクティッド車両が自動化車両である方法。
方法はまた、コネクティッド車両が人間の介入なしに自身を作動させる高度に自動化された車両である方法を含みうる。
選択されたV2Xチャネルが、WiFiチャネル、3Gチャネル、4Gチャネル、LTEチャネル、ミリ波通信チャネル、DSRCチャネル、およびLTE−V2Xチャネルのいずれかを含むグループから選択される方法。
選択されたV2Xチャネルが、WiFiチャネル、3Gチャネル、4Gチャネル、LTEチャネル、ミリ波通信チャネル、DSRCチャネル、およびLTE−V2Xチャネルのいずれかを含まないグループから選択される方法。
記載された技術の実施は、ハードウェア、方法もしくはプロセス、またはコンピュータアクセス可能媒体上のコンピュータソフトウェアを含みうる。
1つの一般的な態様は、非一時的メモリに通信可能に結合されたプロセッサを含むシステムを含み、メモリは、プロセッサによって実行された場合に、プロセッサに、コネクティッド車両のV2X無線機の候補V2Xチャネルのセットと、そのセットの特定の候補V2Xチャネルが選択される可能性を記述する構成選択確率値とを記述する構成データを受信するステップと、選択される可能性が最も高いV2Xチャネル以外のV2Xチャネルをセットから選択するステップと、および選択したV2Xチャネルを使用してデータパケットを送信するようにコネクティッド車両のV2X無線機を構成するステップとを実行させるように動作可能なコンピュータコードを記憶する。
この態様の他の実施形態は、それぞれ方法の行動を実行するように構成された、1つ以上のコンピュータ記憶装置に記録された対応するコンピュータシステム、装置、およびコンピュータプログラムを含む。
実施は、以下の特徴のうちの1つ以上を含みうる。
構成選択確率が、V2X無線機によってサポートされるすべてのV2Xチャネルが複数の地理的領域において受ける残余チャネル負荷を最大にするように動作可能であるシステム。
構成選択確率が、コネクティッド車両を含む地理的領域内の車両以外の無線装置によって発生したトラフィック量に部分的に基づいて決定されるシステム。
構成選択確率が、コネクティッド車両を含む地理的領域内の制御可能な車両によって発生したネットワークトラフィック量に部分的に基づいて決定されるシステム。
コネクティッド車両がコンピュータコードによって記述される構成選択器を含むので、コネクティッド車両が制御可能な車両であるシステム。
コネクティッド車両が自動化車両であるシステム。システムはまた、コネクティッド車両が人間の介入なしに自身を作動させる高度に自動化された車両であるシステムを含みうる。
記載された技術の実施は、ハードウェア、方法もしくはプロセス、またはコンピュータアクセス可能媒体上のコンピュータソフトウェアを含みうる。
1つの一般的な態様は、命令を含むコンピュータプログラム製品を含み、命令は、プロ
セッサによって実行された場合に、1つ以上のプロセッサに、コネクティッド車両のV2X無線機の候補V2Xチャネルのセットと、そのセットの特定の候補V2Xチャネルが選択される可能性を記述する構成選択確率値とを記述する構成データを受信するステップと、選択される可能性が最も高いV2Xチャネル以外のV2Xチャネルをセットから選択するステップと、および選択したV2Xチャネルを使用してデータパケットを送信するようにコネクティッド車両のV2X無線機を構成するステップとを含む動作を実行させる。
この態様の他の実施形態は、それぞれ方法の行動を実行するように構成された、1つ以上のコンピュータ記憶装置に記録された対応するコンピュータシステム、装置、およびコンピュータプログラムを含む。
実施は、以下の特徴のうちの1つ以上を含みうる。
構成選択確率が、V2X無線機によってサポートされるすべてのV2Xチャネルが複数の地理的領域において受ける残余チャネル負荷を最大にするように動作可能であるコンピュータプログラム製品。
構成選択確率が、コネクティッド車両を含む地理的領域内の車両以外の無線装置によって発生したトラフィック量に部分的に基づいて決定されるコンピュータプログラム製品。
構成選択確率が、コネクティッド車両を含む地理的領域内の制御可能な車両によって発生したネットワークトラフィック量に部分的に基づいて決定されるコンピュータプログラム製品。
記載された技術の実施は、ハードウェア、方法もしくはプロセス、またはコンピュータアクセス可能媒体上のコンピュータソフトウェアを含みうる。
本発明の一態様は、車両が実行する通信チャネル選択方法であって、前記車両に搭載された無線通信装置が利用可能な複数のチャネルのリストと、各チャネルの選択好適度を表す構成選択確率値と、を含む構成データを取得する取得ステップと、前記複数のチャネルの中から、前記構成選択確率値が最も高いチャネル以外のチャネルを選択する選択ステップと、前記選択したチャネルを使用してデータパケットを送信するように前記無線通信装置を構成する構成ステップと、を含む。
また、本発明の一態様は、車両に搭載される無線通信装置であって、前記無線通信装置が利用可能な複数のチャネルのリストと、各チャネルの選択好適度を表す構成選択確率値と、を含む構成データを取得する取得手段と、前記複数のチャネルの中から、前記構成選択確率値が最も高いチャネル以外のチャネルを選択する選択手段と、前記選択したチャネルを使用してデータパケットを送信する送信手段と、を有する。
また、本発明の一態様は、複数のチャネルを利用して通信が可能な車両に対して、前記チャネルを選択するための情報を提供するサーバ装置が行う情報提供方法であって、前記車両から位置情報を含む報告データを取得し、地理的領域ごとの無線通信状況を表すネットワーク情報データベースを生成する第一生成ステップと、前記ネットワーク情報データベースを用いて、前記車両による通信トラフィックと、前記車両以外の無線装置による通信トラフィックを地理的領域ごとに分析し、分析の結果に基づいて、各チャネルの選択好適度を表す構成選択確率値を含む構成データを生成する第二生成ステップと、前記構成データを前記車両に送信する送信ステップと、を含む。
また、本発明の一態様は、複数のチャネルを利用して通信が可能な車両と、前記車両に前記チャネルを選択するための情報を提供するサーバ装置が行う無線通信方法であって、前記車両が、位置情報を含む報告データを生成して前記サーバ装置に送信し、前記サーバ装置が、前記報告データに基づいて、地理的領域ごとの無線通信状況を表すネットワーク情報データベースを生成し、前記サーバ装置が、前記ネットワーク情報データベースを用いて、前記車両による通信トラフィックと、前記車両以外の無線装置による通信トラフィックを地理的領域ごとに分析し、分析の結果に基づいて、各チャネルの選択好適度を表す構成選択確率値を含む構成データを生成して複数の前記車両に送信し、前記複数の車両のそれぞれが、前記複数のチャネルの中から、前記構成選択確率値が最も高いチャネル以外
のチャネルを選択して無線通信を行う。
なお、前記構成選択確率値は、複数の地理的領域ごとの無線リソースを最適化するサーバ装置によって、前記車両から送信された報告データに基づいて生成されることを特徴としてもよい。
また、前記構成選択確率値は、前記無線通信装置が利用可能なすべての前記チャネルについて、前記車両が位置する地理的領域における残余リソースが最大になるように最適化された値であることを特徴としてもよい。
また、前記無線通信装置が利用可能な複数のチャネルは、それぞれ異なるタイプの無線チャネルであり、前記残余リソースは正規化された値であることを特徴としてもよい。
また、前記選択ステップでは、前記チャネルごとのリアルタイムの混雑度を測定し、当該測定の結果に基づいて、受信した前記構成選択確率値を補正したうえで前記チャネルの選択を行うことを特徴としてもよい。
また、前記構成選択確率値は、前記車両以外の無線装置によって発生する通信量と、前記車両によって発生する通信量の双方に基づいて決定されることを特徴としてもよい。
また、前記報告データは、前記車両の位置情報と、チャネルごとの測定値を含むことを特徴としてもよい。
本開示は、添付の図面の図に限定としてではなく例として示されており、これらの図面では、類似の要素を指すために類似の参照番号が使用されている。
一部の実施形態によるネットワーク最適化器の動作環境を示すブロック図である。 一部の実施形態によるネットワーク最適化器の動作環境を示すブロック図である。 一部の実施形態によるネットワーク最適化器を含む例示的なコンピュータシステムを示すブロック図である。 一部の実施形態による、車両対モノ(V2X)無線機のチャネル選択を構成する方法を示す。 一部の実施形態による、車両対モノ(V2X)無線機のチャネル選択を構成する方法を示す。 一部の実施形態による、車両エンドポイントの構成選択器の動作方法を示す。 一部の実施形態による、サーバのネットワーク最適化器の動作方法を示す。 一部の実施形態による、ネットワーク最適化器による例示的な解析のブロック図を示す。 一部の実施形態による、ネットワーク最適化器による例示的な解析のブロック図を示す。 一部の実施形態による、ネットワーク最適化器による例示的な解析のブロック図を示す。 一部の実施形態による、ネットワーク最適化器による例示的な解析のブロック図を示す。 一部の実施形態による、ネットワーク最適化器による例示的な解析のブロック図を示す。 一部の実施形態による基本安全メッセージ(BSM)データの一例を示すブロック図である。 一部の実施形態による基本安全メッセージ(BSM)データの一例を示すブロック図である。
ネットワーク最適化器の実施形態が説明される。ネットワーク最適化器と互換性のあるV2X通信の例には、以下のタイプの無線V2X通信、すなわち、DSRC、LTE、ミリ波、3G、4G、5G、LTE−車両対モノ(LTE−V2X)、LTE−車両対車両(LTE−V2V)、LTEデバイス対デバイス(LTE−D2D)、5G−V2X、高度道路交通システム−G5(ITS−G5)、ITS−コネクト、ボイスオーバーLTE(VoLTE)、およびここに記載されている1つ以上のV2X通信プロトコルの派生物または分岐物のうちの1つ以上が含まれる。
本明細書で説明するのは、既存の解決策に存在する欠点を修正しながら、コネクティッド車両がその状況に基づいてどの無線タイプを使用するのかを選択するのを支援する集中型クラウドベースの解決策を提供する実施形態である。本明細書に記載の実施形態のさらなる目的は、各地理的領域で利用可能なすべての無線タイプが最適に機能し、所与の時間に最大残余帯域幅を有するように、車両が様々な状況で使用する無線タイプをグローバルに調整するシステムを提供することである。
多くの車載アプリケーションでは、その機能を提供するために、コネクティッド車両の1つ以上の無線チャネルを介して受信したデジタルデータへの、一貫した高品質アクセスが必要である。例えば、コネクティッド車両の先進運転支援システム(ADASシステム)は、コネクティッド車両の無線チャネルの1つから受信されるデジタルデータへの一貫したアクセスを持たないので、コネクティッド車両に対して致命的な動作決定をしうる。
画像認識はしばしば不正確である。画像認識が車両アプリケーションに使用されるとき、これは潜在的に致命的な問題である。例えば、道路標識の内容を判定するために画像認識が使用される場合、車両のADASシステムは、不正確な画像認識結果に基づいて車両に対して致命的な動作決定をしうる。
コネクティッド車両は、多くの様々なV2X無線タイプ(例えば、DSRC、LTE、WiFi、ミリ波など)にアクセスすることができる。各無線タイプは、様々な状況で様々な動作をする。コネクティッド車両が使用するのに最適な無線タイプを選択するのを支援しようとする既存の解決策があるが、これらの既存の解決策には大きな欠点がある。例えば、これらの既存の解決策は、使用するのに最適な無線タイプをコネクティッド車両が選択するのを支援しようと試みるとき、以下の情報、すなわち(1)車両以外の無線装置によって発生したトラフィック量として定義される外部チャネル負荷、および(2)制御可能な車両によって発生したネットワークトラフィック量として定義されるリソース要求を考慮していない。
外部チャネル負荷およびリソース要求を考慮していないのは、既存の解決策における重大な欠点である。例えば、既存の解決策では外部チャネル負荷およびリソース要求の重大な影響が考慮されていないので、最適であると指定された無線タイプが実際には最適ではないことがよくある。
本明細書で説明するのは、状況に基づいてどの無線タイプを使用するか(またはどのタイプの無線チャネルを使用するか)をコネクティッド車両が選択するのを支援する集中型クラウドベースの解決策を提供するネットワーク最適化器の実施形態である。本明細書に記載のネットワーク最適化器の実施形態は、所与の状況に対してどのV2X無線機(またはV2Xチャネル)を使用するかコネクティッド車両が選択するのを支援するデジタルデータをコネクティッド車両に提供する際に外部チャネル負荷およびリソース要求の両方を考慮することによって既存の解決策の欠点を克服する。一部の実施形態では、ネットワーク最適化器は、各地理的領域で利用可能なすべての無線タイプが最適に機能し、所与の時
点で最大残余帯域幅を有するように、コネクティッド車両が様々な状況で使用する無線タイプをグローバルに調整するシステムを提供するように動作可能である。
一部の実施形態では、ネットワーク最適化器は、サーバのプロセッサによってアクセスされ実行されるように構成されているサーバの非一時的メモリにインストールされたコードおよびルーチンを含む。サーバはネットワーク通信機能を備えている。ネットワーク最適化器は、サーバに無線ネットワークと通信させるように動作可能である。ネットワーク最適化器は、コネクティッド車両の構成クライアントと無線通信する。構成クライアントは、コネクティッド車両の車載ユニットにインストールされたコードおよびルーチンを含む。コネクティッド車両はネットワーク通信機能を備える。構成選択器は、コネクティッド車両に無線ネットワークと通信させるように動作可能である。構成選択器は、ネットワーク最適化器がその機能を提供するのを支援するためにネットワーク最適化器と協働する。例えば、構成選択器は、コネクティッド車両の車載ユニットによって実行された場合に、車載ユニットに、報告データを集約させ、無線ネットワークを介してネットワーク最適化器に報告データを送信させるように動作可能なコードおよびルーチンを含む。
一部の実施形態では、報告データは、以下の情報、すなわち(1)コネクティッド車両の一意の識別子(例えば、車両識別番号(VIN番号))、(2)コネクティッド車両の地理的位置、(3)様々な時点において地理的位置で検出された車両台数(例えば、DSRC、BSMプローブ、カメラ画像、レーダ、LIDAR、ネットワークトラフィックスニファなどを介して検出)、(4)様々な時点において各V2X無線タイプ(例えば、DSRC、LTE、WiFi、ミリ波など)について観測された平均伝送速度(例えば、ネットワークトラフィックスニファまたはコネクティッド車両の他の何らかのセンサによって観測)、(5)様々な時点における各無線タイプの平均全体チャネル負荷、(6)様々な時点における各無線タイプのパケットエラー率、(7)様々な時点における様々な無線タイプのチャネル使用率、(8)スマートフォン(例えば、コネクティッド車両のユーザによって携帯されるものなど)および他の非車両エンドポイントから観測された無線通信トラフィック、(9)車両エンドポイントから観測された無線通信トラフィック(例えば、ネットワークトラフィックスニファまたはコネクティッド車両の他の何らかのセンサによって観測)、(10)コネクティッド車両によって使用されている無線構成(例えば、V2X無線機チャネル)を記述するデジタルデータである。
一部の実施形態では、ネットワーク最適化器は、(それぞれが構成選択器の独自のインスタンスを有する)多くの様々なコネクティッド車両から報告データを受信する。ネットワーク最適化器は、報告データを使用して、様々な地理的領域について以下のデータ、すなわち(1)様々な時点における予想車両台数、(2)様々な時点における各V2X無線タイプ(例えば、DSRC、LTE、WiFi、ミリ波など)の平均伝送速度、(3)様々な時点における各無線タイプの平均全体チャネル負荷、(4)パケットエラー率、チャネル使用率、トラフィックソースなどの他のネットワークデータを記述するネットワーク情報データベース(またはその他のデータ構造)を構築する。例えば、図7、および本明細書で提供されるネットワーク最適化器の統計解析器の機能に関する説明を参照されたい。
一部の実施形態において、地理的領域(例えば、カリフォルニア州)は、複数の地理的領域(例えば、郡ごと、グリッドシステムと同様の同じ領域を有するブロック、または地理的領域を形成するための他の何らかの基礎)に分割される。ネットワーク情報データベースは、ネットワーク情報データベースに記憶されたデータが地理的領域ごとに取得可能であるように地理的領域に基づいて索引付けされる。ネットワーク最適化器は、報告データの新しいインスタンスを受信するたびに、それに含まれる地理的位置(例えば、GPS座標)を解析し、どの地理的領域がこの地理的位置を含むかを判定する。次にネットワー
ク最適化器は、報告データに含まれる情報をこの特定の地理的領域に関連付ける。
一部の実施形態では、ネットワーク最適化器はこのデータを解析し、各地理的領域について以下の情報、すなわち(1)車両以外の無線装置によって発生したトラフィック量(すなわち、「外部チャネル負荷」)、(2)制御可能な車両によって発生したネットワークトラフィック量(すなわち、「リソース要求」)を決定する。
一部の実施形態では、ネットワーク最適化器は、各地理的領域についてネットワーク情報データベースに含まれる外部チャネル負荷、リソース要求、および他のデータを解析して、各地理的領域について候補無線構成のセットを生成する。候補無線構成のセットは、コネクティッド車両がその地理的領域に基づいて使用すべき2つ以上のネットワークタイプを記述する。各地域には独自の無線構成のセットがある。
一部の実施形態では、候補無線構成のセットに含まれるネットワークタイプのそれぞれに構成選択確率が割り当てられる。構成選択確率は、特定の無線タイプが、コネクティッド車両がその地理的位置に基づいて選択すべきネットワークタイプであるという可能性を表す数値または値である。すなわち、構成選択確率は、特定の無線タイプが選択される尤度、ないし、選択好適度を表す値である。
一部の実施形態では、本明細書で説明される実施形態の例示的な利点および改善は、コネクティッド車両がより低い確率を有するネットワークタイプを自由に選択できることであり、なぜなら、普通ならすべての車両が最も高い確率を有するネットワークタイプを常に選択するとチャネル輻輳が発生するからである。本明細書で説明される実施形態の別の例示的な利点および改善点は、ネットワーク最適化器が、地理的領域内の利用可能な各無線タイプに対する残余チャネル負荷(the residual channel load/チャネルに負荷をか
けた後の残りリソース量を意味する)を最大にするという目的で構成選択確率を割り当てることである。
一部の実施形態では、ネットワーク最適化器は、様々なコネクティッド車両について受信した報告データに基づいて、様々なコネクティッド車両の地理的位置を追跡する。報告データの各インスタンスについて、ネットワーク最適化器は、報告データに含まれるVIN番号を使用して(これはネットワーク最適化器のオプション機能である)、この特定のコネクティッド車両がネットワーク最適化器に提供した報告データの最後のインスタンスに含まれる地理的情報を検索する。現在の地理的情報を以前の地理的情報と比較することによって、ネットワーク最適化器は、この特定のコネクティッド車両が新しい地理的領域に入ったかどうかを判定することができる。特定のコネクティッド車両が(それが入った最後の新しい地理的領域に対して)新しい地理的領域に入った場合、ネットワーク最適化器は、それらの新しい地理的領域に対応する候補無線構成のセットをコネクティッド車両に送信する。
一部の実施形態では、コネクティッド車両の構成選択器は、候補無線構成のセットを受信する。構成選択器は、候補無線構成のセットを使用して様々な車両機能にどの無線タイプを使用するかを選択するように構成される。本明細書で説明される実施形態の例示的な利点および改善点は、構成選択器が、最も高い構成選択確率を有する候補無線構成を必ずしも選択しないように構成されるということである。
一部の実施形態では、構成選択器は自律型車両の要素である。一部の実施形態では、構成選択器は非自律型車両の要素である。
一部の実施形態では、構成選択器を含むコネクティッド車両はDSRC装備車両である。DSRC装備車両は、(1)DSRC無線機を含み、(2)DSRC準拠の全地球測位
システム(GPS)ユニットを含み、(3)DSRC装備車両が位置する管轄区域内で合法的にDSRCメッセージを送受信するように動作可能な車両である。DSRC無線機は、DSRC受信機およびDSRC送信機を含むハードウェアである。DSRC無線機は、DSRCメッセージを無線で送受信するように動作可能である。DSRC準拠のGPSユニットは、車線レベルの精度を有する車両(またはDSRC準拠のGPSユニットを含む他の何らかのDSRC装備デバイス)の位置情報を提供するように動作可能である。DSRC準拠のGPSユニットを、以下により詳細に説明する。
「DSRC装備」デバイスは、DSRC無線機、DSRC準拠のGPSユニットを含み、DSRC装備デバイスが位置する管轄区域内で合法的にDSRCメッセージを送受信するように動作可能なプロセッサベースのデバイスである。様々なエンドポイントは、例えば、路側機(RSU)、スマートフォン、タブレットコンピュータ、および上記のようなDSRC無線機を含み、かつDSRCメッセージを合法的に送受信するように動作可能な任意の他のプロセッサベースのコンピューティングデバイスを含む、DSRC装備デバイスである。
一部の実施形態では、DSRC装備デバイスであるRSUは、DSRC準拠のGPSユニットを含まないが、車線レベルの精度を有するRSUの位置情報を記述するデジタルデータを記憶する非一時的メモリを含み、RSUのDSRC無線機または他の何らかのシステムは、このデジタルデータのコピーをRSUのDSRC無線機によって送信されたBSMデータに追加する。このように、RSUは、DSRC準拠のGPSユニットを含まないが、DSRC標準の要件を満たすBSMデータを配信するように依然として動作可能である。BSMデータを、一部の実施形態によって、図11および図12を参照して以下により詳細に説明する。
DSRCメッセージは、車両などのモバイル性の高いデバイスによって送受信されるように特別に構成された無線メッセージで、その派生物または分岐物を含む以下のDSRC標準、すなわちEN12253:2004専用狭域通信−5.8GHzのマイクロ波を使用する物理層(レビュー)、EN12795:2002専用狭域通信(DSRC)−DSRCデータリンク層:媒体アクセスおよび論理リンク制御(レビュー)、EN12834:2002専用狭域通信−アプリケーション層(レビュー)、およびEN13372:2004専用狭域通信(DSRC)−RTTTアプリケーション用DSRCプロファイル(レビュー)、EN ISO14906:2004電子料金徴収−アプリケーションインタフェースのうちの1つ以上に準拠している。
米国、ヨーロッパおよびアジアでは、DSRCメッセージは5.9GHzで送信される。米国では、DSRCメッセージに5.9GHz帯域の75MHzのスペクトラムが割り当てられている。ヨーロッパおよびアジアでは、DSRCメッセージに5.9GHz帯域の30MHzのスペクトラムが割り当てられている。したがって、無線メッセージは、5.9GHz帯域で動作しない限り、DSRCメッセージではない。無線メッセージはまた、それがDSRC無線機のDSRC送信機によって送信されない限り、DSRCメッセージではない。
したがって、DSRCメッセージは、WiFiメッセージ、3Gメッセージ、4Gメッセージ、LTEメッセージ、ミリ波通信メッセージ、Bluetoothメッセージ、衛星通信、および315MHzまたは433.92MHzのキーフォブによって送信またはブロードキャストされる近距離無線メッセージのいずれでもない。例えば、米国では、遠隔キーレスシステム用のキーフォブは、315MHzで動作する近距離無線送信機を含み、この近距離無線送信機からの送信またはブロードキャストは、例えば、そのような送信またはブロードキャストは、いかなるDSRC標準にも準拠せず、DSRC無線機のDS
RC送信機によって送信されず、5.9GHzで送信されないので、DSRCメッセージではない。別の例では、ヨーロッパおよびアジアでは、遠隔キーレスシステム用のキーフォブは433.92MHzで動作する近距離無線送信機を含み、この近距離無線送信機からの送信またはブロードキャストは、米国の遠隔キーレスシステムについての上記と同様の理由でDSRCメッセージではない。
遠隔キーレスエントリシステムの構成要素として作成されたキーフォブの無線メッセージは、さらなる理由からDSRCメッセージではない。例えば、DSRCメッセージのためのペイロードはまた、様々なデータタイプの豊富な量の車両データを記述するデジタルデータを含むことを要求される。一般に、DSRCメッセージは、最低でも、DSRCメッセージおよびその車両のGPSデータを送信する車両の一意の識別子を常に含む。この量のデータは、他のタイプの非DSRC無線メッセージで可能なものよりも広い帯域幅を必要とする。遠隔キーレスエントリシステムの構成要素としてのキーフォブの無線メッセージは、DSRC標準で許容されるペイロードを含まないため、DSRCメッセージではない。例えば、キーフォブは、キーフォブと対になっている、車両に知られているデジタルキーを含む無線メッセージを送信するだけである、というのも、これらの送信に割り当てられる帯域幅が非常に小さいため、他のデータをペイロードに含めるのに十分な帯域幅がないからである。それに対して、DSRCメッセージには大量の帯域幅が割り当てられており、DSRCメッセージを送信した車両の一意の識別子やGPSデータなど、はるかに豊富なデータを含めるように要求されている。
一部の実施形態では、DSRC装備車両は、従来の全地球測位システムユニット(「GPSユニット」)を含まず、代わりにDSRC準拠のGPSユニットを含む。従来のGPSユニットは、従来のGPSユニットの実際の位置の10メートル前後の精度で従来のGPSユニットの位置を記述する位置情報を提供する。それに対して、DSRC準拠のGPSユニットは、DSRC準拠のGPSユニットの実際の位置の1.5メートル前後の精度でDSRC準拠のGPSユニットの位置を記述するGPSデータ(例えば、GPSデータ192)を提供する。例えば道路の車線は一般に幅約3メートルであり、車両が道路のどの車線を走行しているかを識別するためには1.5メートル前後の精度で十分であるので、この精度の程度は「車線レベル精度」と呼ばれる。
一部の実施形態では、DSRC準拠のGPSユニットは、戸外にいる時間の68%の間、その実際の位置の1.5メートル以内で、その二次元位置を識別、監視および追跡するように動作可能である。
図1Aを参照すると、一部の実施形態によるネットワーク最適化器199の動作環境100が示されている。示されるように、動作環境100は、以下の要素、すなわち自車両123、遠隔車両124、V2X接続デバイス122、サーバ107を含む。これらの要素は、ネットワーク105によって互いに通信可能に結合されている。
図1Aには、1台の自車両123、1台の遠隔車両124、1つのV2X接続デバイス122、1つのサーバ107、および1つのネットワーク105が示されているが、実際には、動作環境100は、1台以上の自車両123、1台以上の遠隔車両124、1つ以上のV2X接続デバイス122、1つ以上のサーバ107、および1つ以上のネットワーク105を含みうる。
自車両123および遠隔車両124は共にコネクティッド車両である。例えば、自車両123および遠隔車両124のそれぞれは、通信ユニット145A、145B(サーバ107の通信ユニット145Cと共に、集合的にまたは個別に「通信ユニット145」と呼ばれる)を含み、したがって各車両は、ネットワーク105を介して電子メッセージを送
受信するように動作可能なコネクティッド車両である。
ネットワーク105は、有線または無線の従来型のものとしえ、スター構成、トークンリング構成、または他の構成を含む多数の様々な構成を有しうる。さらに、ネットワーク105は、ローカルエリアネットワーク(LAN)、ワイドエリアネットワーク(WAN)(例えば、インターネット)、または複数のデバイスおよび/またはエンティティが通信しうる他の相互接続されたデータパスを含みうる。一部の実施形態では、ネットワーク105はピアツーピアネットワークを含みうる。ネットワーク105はまた、様々な通信プロトコルでデータを送信するための通信ネットワークの一部に結合しえ、またはその一部を含みうる。一部の実施形態において、ネットワーク105は、ショートメッセージングサービス(SMS)、マルチメディアメッセージングサービス(MMS)、ハイパーテキスト転送プロトコル(HTTP)、直接データ接続、無線アプリケーションプロトコル(WAP)、電子メール、DSRC、全二重無線通信、ミリ波、WiFi(インフラストラクチャモード)、WiFi(アドホックモード)、可視光通信、TVホワイトスペース通信、衛星通信経由を含むデータを送受信するためのBluetooth(登録商標)通信ネットワークまたはセルラ通信ネットワークを含む。ネットワーク105はまた、3G、4G、5G、LTE、LTE−V2V、LTE−V2I、LTE−V2X、LTE−D2D、5G−V2X、ITS−G5、ITS−コネクト、VoLTEを含みうるモバイルデータネットワーク、または任意の他のモバイルデータネットワークまたはモバイルデータネットワークの組み合わせを含みうる。さらに、ネットワーク105は、1つ以上のIEEE802.11無線ネットワークを含みうる。
自車両123、遠隔車両124、V2X接続デバイス122、およびサーバ107は、ネットワーク105のエンドポイントである。一部の実施形態では、自車両123および遠隔車両124は、構成選択器198のインスタンスを含む。自車両123および遠隔車両124は、集合的または個別に「車両エンドポイント」と呼ばれる。車両エンドポイントの構成選択器は、ネットワーク105を介して報告データ193をサーバ107に中継する。一部の実施形態では、V2X接続デバイス122は、ネットワーク105を介して報告データ193のインスタンスをサーバ107に中継する(例えば、特定の車両エンドポイントがサーバ107の送信範囲外にある場合)。サーバ107は、ネットワーク最適化器199のインスタンスを含む。ネットワーク最適化器199は、車両エンドポイントからの報告データ193を解析し、この解析に基づいて、(報告データ193の直近の報告インスタンスによって示される)これらの各車両エンドポイントの地理的位置に基づいて、動作環境の車両エンドポイントに提供する候補無線構成のセットを決定する。次に、ネットワーク最適化器199は、各特定の車両エンドポイントについて、その特定の地理的位置に基づいて、この特定の車両エンドポイントについての候補無線構成のセットを記述する構成データ194のインスタンスを提供する。この提供プロセスは、各車両エンドポイントについてネットワーク最適化器199によって繰り返される。次に、車両エンドポイントの構成選択器198は、ネットワーク最適化器199から受信した構成データ194に基づいて、それら自身の通信ユニット145を構成する。
自車両123は任意のタイプのコネクティッド車両である。例えば、自車両123は、乗用車、トラック、スポーツ用多目的車、バス、半トラック、ロボット車、ドローンまたは他の道路ベースの輸送手段といった、通信ユニット145Aを含む車両タイプのうちの1つである。一部の実施形態では、自車両123はDSRC装備車両である。
一部の実施形態では、自車両123は、自律型車両または半自律型車両である。例えば、自車両123は、自車両123を自律型車両にするのに十分な自律機能を自車両123に提供する高度運転支援システム180のセット(ADASシステム180のセット)を含む。ADASシステム180のセットは、1つ以上のADASシステムを含む。
米国運輸省道路交通安全局(「NHTSA」)は、自律型車両の様々な「レベル」、例えばレベル0、レベル1、レベル2、レベル3、レベル4、およびレベル5を定義している。自律型車両が他の自律型車両よりも上位レベルの番号を持つ場合(例えば、レベル3は、レベル2または1よりも上位レベルの番号である)、上位レベル番号を持つ自律型車両は、低いレベルの番号を持つ車両に比べてより多くの組み合わせと数の自律機能を提供する。以下に、様々なレベルの自律型車両について簡単に説明する。
レベル0:車両に設置されたADASシステム180のセットは、車両制御を持たない。ADASシステム180のセットは、車両の運転者に警告を発しうる。レベル0の車両は、自律型または半自律型の車両ではない。
レベル1:運転手はいつでも自律型車両の運転制御を行う準備ができている必要がある。自律型車両に設置されたADASシステム180のセットは、定速走行および車間距離制御(ACC)、自動操舵による駐車支援、車線維持支援(LKA)タイプIIのうちの1つ以上などの自律機能を任意の組み合わせで提供しうる。
レベル2:運転者は、車道環境における物体および事象を検出し、自律型車両に設置されたADASシステム180のセットが適切に応答しない場合に(運転者の主観的判断に基づいて)対応する義務がある。自律型車両に設置されたADASシステム180のセットは、加速、制動、および操舵を実行する。自律型車両に設置されたADASシステム180のセットは、運転者による引継ぎの際に直ちに停止することができる。
レベル3:既知の限られた環境(高速道路など)内では、運転手は安全に運転作業から注意をそらすことができるが、必要なときに自律型車両を制御する準備ができている必要がある。
レベル4:自律型車両に設置されたADASシステム180のセットは、悪天候のような少数の環境を除くすべての環境において自律型車両を制御することができる。運転者は、安全な場合にのみ自動化システム(車両に設置されたADASシステム180のセットからなる)を有効にしなければならない。自動化システムが有効になっている場合、運転者は、自律型車両が安全に動作し、許容される基準に一致するように注意を払う必要はない。
レベル5:目的地の設定とシステムの起動を除けば、人間の介入は不要である。自動化システムは、運転が合法的な場所であればどこにでも運転して行くことができ、独自の決定を下すことができる(これは車両が位置する地域によって異なりうる)。
高度自律型車両(HAV)は、レベル3以上の自律型車両である。
したがって、一部の実施形態では、自車両123は、レベル1の自律型車両、レベル2の自律型車両、レベル3の自律型車両、レベル4の自律型車両、レベル5の自律型車両、およびHAVのうちの1つである。
ADASシステム180のセットは、以下のADASシステム、すなわちACCシステム、適応ハイビームシステム、適応調光システム、自動駐車システム、自動車用暗視システム、死角モニタ、衝突回避システム、横風安定化システム、運転者の眠気検知システム、運転者監視システム、緊急運転者支援システム、前方衝突警報システム、交差点支援システム、インテリジェント速度適応システム、車線逸脱警報システム(LKAシステムとも呼ばれる)、歩行者保護システム、交通標識認識システム、方向転換アシスタント、逆
方向運転警告システム、オートパイロット、合図認識そして合図支援のうちの1つ以上を含む。これらの例示的なADASシステムのそれぞれは、本明細書でそれぞれ「ADAS特徴」または「ADAS機能」と呼ばれうるそれら自体の特徴および機能を提供する。これらの例示的なADASシステムによって提供される特徴および機能は、本明細書ではそれぞれ「自律特徴」または「自律機能」とも呼ばれる。
一部の実施形態では、自車両123は、以下の要素、すなわちADASシステム180のセット、車載ユニット126、プロセッサ125、メモリ127、通信ユニット145、DSRC準拠のGPSユニット150、センサセット184、電子ディスプレイ140、構成選択器198を含む。自車両123のこれらの要素は、バス120を介して互いに通信可能に結合されている。
ADASシステム180のセットは上述したので、ここではその説明は繰り返さない。
一部の実施形態では、プロセッサ125およびメモリ127は、車載車両コンピュータシステムの要素である。車載車両コンピュータシステムは、自車両123の構成選択器198の動作を引き起こすまたは制御するように動作可能である。車載車両コンピュータシステムは、メモリ127に記憶されたデータにアクセスしてこれを実行し、自車両123の構成選択器198またはその構成要素に対して本明細書に記載の機能を提供するように動作可能である。車載コンピュータシステムは、構成選択器198を実行するように動作可能であり、これにより車載コンピュータシステムは、それぞれ図3Aおよび図3Bならびに図4を参照して以下に説明される方法300、400のうちの1つ以上のうちの1つ以上のステップを実行する。
一部の実施形態において、プロセッサ125およびメモリ127は、車載ユニット126の要素である。車載ユニット126は、構成選択器198の動作を引き起こすまたは制御するように動作可能である電子制御ユニット(本明細書では「ECU」)または車載コンピュータシステムを含む。一部の実施形態では、車載ユニット126は、メモリ127に記憶されたデータにアクセスしてこれを実行して、構成選択器198またはその要素に対して本明細書に記載の機能を提供するように動作可能である。車載ユニット126は、構成選択器198を実行するように動作可能であり、これにより車載ユニット126は、図3A、図3Bおよび図4を参照して以下に説明される方法300、400のうちの1つ以上のうちの1つ以上のステップを実行する。
一部の実施形態では、DSRC準拠のGPSユニット150は、自車両123またはDSRC準拠のGPSユニット150を、その派生物または分岐物を含む、以下のDSRC標準、すなわちEN12253:2004専用狭域通信−5.8GHzのマイクロ波を使用する物理層(レビュー)、EN12795:2002専用狭域通信(DSRC)−DSRCデータリンク層:媒体アクセスおよび論理リンク制御(レビュー)、EN12834:2002専用狭域通信−アプリケーション層(レビュー)、およびEN13372:2004専用狭域通信(DSRC)−RTTTアプリケーション用DSRCプロファイル(レビュー)、EN ISO14906:2004電子料金徴収−アプリケーションインタフェースのうちの1つ以上に準拠させるのに必要なハードウェアおよびソフトウェアを含む。
一部の実施形態では、DSRC準拠のGPSユニット150は、自車両123の位置を記述するGPSデータ192を車線レベルの精度で提供するように動作可能である。例えば、自車両123は、車道のある車線を走行している。車線レベルの正確さとは、自車両123の位置がGPSデータ192によって正確に記述され、その結果、自車両123の走行車線を、DSRC準拠のGPSユニット150によって提供されたこの自車両123
用のGPSデータ192に基づいて正確に決定しうることを意味する。一部の実施形態では、GPSデータ192は、通信ユニット145AによってBSMの要素として送信されるBSMデータの要素である。
一部の実施形態では、DSRC準拠のGPSユニット150は、DSRC標準に準拠する精度で自車両123の地理的位置を記述するGPSデータ192を取得するためにGPS衛星と無線通信するハードウェアを含む。DSRC標準は、2台の車両(そのうちの1台は例えば自車両123)が隣接する走行車線に位置しているかどうかを推測するのに十分に正確なGPSデータ192を要求する。一部の実施形態では、DSRC準拠のGPSユニット150は、戸外にいる時間の68%の間、その実際の位置の1.5メートル以内で、その二次元位置を識別、監視および追跡するように動作可能である。走行車線の幅は通常3メートル以上であるので、GPSデータ192の二次元誤差が1.5メートル未満であるときはいつでも、本明細書に記載のネットワーク最適化器199は、DSRC準拠のGPSユニット150によって提供されるGPSデータ192を解析して、道路上を同時に走行している2台以上(そのうちの1台は例えば自車両123)の相対位置に基づいて、自車両123がどの車線を走行しているかを判定する。
DSRC準拠のGPSユニット150と比較すると、DSRC標準に準拠していない従来のGPSユニットは、自車両123の位置を車線レベルの精度で決定することができない。例えば、一般的な車線の幅は約3メートルである。しかしながら、従来のGPSユニットは、自車両123の実際の位置に対して10メートル前後の精度しかない。結果として、そのような従来のGPSユニットは、GPSデータ192のみに基づいて自車両123の走行車線を識別するのに十分に正確ではなく、代わりに、従来のGPSユニットのみを有するシステムは、自車両の123の走行車線を識別するためにカメラなどのセンサを利用しなければならない。例えば、一部の実施形態ではGPSデータ192はネットワーク最適化器199に提供される報告データ193に含まれ、したがって、より正確なGPSデータ192を有することでネットワーク最適化器199が自車両123についてより最適化された候補無線構成を生成するのを有利に助けることになるので、車両の走行車線を識別することは有益である。
一部の実施形態では、自車両123はセンサセット184を含む。センサセット184は、自車両123の外部の物理的環境を測定するように動作可能な1つ以上のセンサを含む。例えば、センサセット184は、自車両123に近接する物理的環境の1つ以上の物理的特性を記録する1つ以上のセンサを含む。メモリ127は、センサセット184によって記録された1つ以上の物理的特性を記述するセンサデータ191を記憶する。センサデータ191は、報告データ193に含まれうる。センサデータ191はメモリ127に記憶される。一部の実施形態では、DSRC準拠のGPSユニット150は、センサセット184の要素である。
一部の実施形態では、自車両123のセンサセット184は、以下の車両センサ、すなわち、クロック、ネットワークトラフィックスニファ、カメラ、LIDARセンサ、レーダセンサ、レーザ高度計、赤外線検出器、動き検出器、サーモスタット、音検出器、一酸化炭素センサ、二酸化炭素センサ、酸素センサ、マスエアフローセンサ、エンジン冷却水温度センサ、スロットル位置センサ、クランクシャフト位置センサ、自動車エンジンセンサ、バルブタイマー、空燃比計、死角メータ、縁石フィーラ、欠陥検出器、ホール効果センサ、マニホールド絶対圧センサ、駐車センサ、レーダガン、速度メータ、速度センサ、タイヤ空気圧監視センサ、トルクセンサ、変速機油温センサ、タービン速度センサ(TSS)、可変磁気抵抗センサ、車速センサ(VSS)、水センサ、車輪速センサ、および他のタイプの自動車用センサのうちの1つ以上を含む。
一部の実施形態では、センサセット184は、報告データ193を構築するために必要な任意のセンサを含む。
通信ユニット145は、ネットワーク105または別の通信チャネルとの間でデータを送受信する。一部の実施形態では、通信ユニット145は、DSRCトランシーバ、DSRC受信機、および自車両123をDSRC装備のデバイスにするのに必要な他のハードウェアまたはソフトウェアを含む。
一部の実施形態では、通信ユニット145は、ネットワーク105または別の通信チャネルへの直接の物理的接続のためのポートを含む。例えば、通信ユニット145は、ネットワーク105と有線通信するためのUSB、SD、CAT−5等のポートを含む。一部の実施形態では、通信ユニット145はネットワーク105または他の通信チャネルとデータを交換するための無線トランシーバを含み、その際、以下を含む1つ以上の無線通信方法、すなわちIEEE802.11、IEEE802.16、BLUETOOTH(登録商標)、EN ISO14906:2004電子料金徴収−アプリケーションインタフェース、EN11253、2004専用狭域通信−5.8GHzのマイクロ波を使用する物理層(レビュー)、EN12795:2002専用狭域通信(DSRC)−DSRCデータリンク層:媒体アクセスおよび論理リンク制御(レビュー)、EN12834:2002専用狭域通信−アプリケーション層(レビュー)、EN13372:2004専用狭域通信(DSRC)−RTTTアプリケーション用DSRCプロファイル(レビュー)、2014年8月28日に出願された「全二重調整システム」と題する米国特許出願第14/471,387号に記載の通信方法、または別の適切な無線通信方法を使用する。
一部の実施形態において、通信ユニット145は、米国特許出願第14/471,387号に記載の全二重調整システムを含み、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
一部の実施形態では、通信ユニット145は、ショートメッセージングサービス(SMS)、マルチメディアメッセージングサービス(MMS)、ハイパーテキスト転送プロトコル(HTTP)、直接データ接続、WAP、電子メール、または別の適切なタイプの電子通信を含むセルラ通信ネットワークを介してデータを送受信するセルラ通信トランシーバを含む。一部の実施形態において、通信ユニット145は有線ポートおよび無線トランシーバを含む。通信ユニット145はまた、TCP/IP、HTTP、HTTPS、およびSMTP、ミリ波、DSRCなどを含む標準的なネットワークプロトコルを使用してファイルまたはメディアオブジェクトを配信するための、ネットワーク105への他の従来の接続を提供する。
一部の実施形態では、通信ユニット145はV2X無線機146Aを含む。V2X無線機146Aは、任意のV2Xプロトコルを介して無線メッセージを送受信するように動作可能な送信機および受信機を含むハードウェアユニットである。例えば、V2X無線機146Aは、以下のタイプのV2Xメッセージ、すなわち、DSRC、LTE、ミリ波通信、3G、4G、5G、LTE−V2X、LTE−V2V、LTE−D2D、5G−V2X、ITS−G5、ITS−コネクト、VoLTE、およびここに記載されている1つ以上のV2X通信プロトコルの任意の派生物または分岐物のうちの1つ以上を送受信するのに必要な任意のハードウェアおよびソフトウェアを含む。
一部の実施形態では、V2X無線機146Aは、複数のチャネルを含むマルチチャネルV2X無線機である。一部の実施形態では、一部のチャネルは、第1のV2Xプロトコルを介してV2Xメッセージを送受信するように動作可能である一方、一部のチャネルは、N番目のV2Xプロトコルを介してV2Xメッセージを送受信するように動作可能である
一部の実施形態では、V2X無線機146AはDSRC無線機である。例えば、V2X無線機146Aは、DSRCを介して無線メッセージを送受信するように動作可能である。V2X送信機は、5.9GHz帯域でDSRCメッセージを送信しブロードキャストするように動作可能である。V2X受信機は、5.9GHz帯域でDSRCメッセージを受信するように動作可能である。V2X無線機は、7つのチャネル(例えば、DSRCチャネル番号172、174、176、178、180、182、および184)を含み、これらのチャネルのうちの少なくとも1つはBSMの送受信用に予約されている(例えば、DSRCチャネル番号172はBSM用に予約されている)。一部の実施形態では、これらのチャネルの少なくとも1つは、その全体が参照により本明細書に組み入れられる、2017年10月27日に出願された「車両メッシュネットワークのためのPSMメッセージベースのデバイス発見」と題する米国特許出願第15/796,296号に記載されるように、歩行者安全メッセージ(PSM)を送受信するために予約されている。一部の実施形態では、DSRCチャネル番号172は、PSMを送受信するために予約されている。
一部の実施形態において、V2X無線機146Aは、BSMメッセージをブロードキャストするための周波数を制御するデジタルデータを記憶する非一時的メモリを含む。一部の実施形態では、非一時的メモリは、自車両123用のGPSデータ192がV2X無線機146Aによって定期的にブロードキャストされるBSMの要素としてブロードキャストされるように、自車両123用のGPSデータ192のバッファ版を記憶する。BSMは、DSRCだけではなく様々なV2Xプロトコルを介してV2X無線機146Aによってブロードキャストされうる。
一部の実施形態では、V2X無線機146Aは、自車両123をDSRC標準に準拠させるために必要な任意のハードウェアまたはソフトウェアを含む。一部の実施形態では、DSRC準拠のGPSユニット150は、V2X無線機146Aの要素である。
電子ディスプレイ140は、例えば、任意のタイプの電子ディスプレイ装置、すなわち自車両123のダッシュメータディスプレイ、自車両123のヘッドアップディスプレイユニット(HUD)、自車両123の拡張現実(AR)ディスプレイまたは自車両123の視覚装置、および自車両123のヘッドユニットのうちの1つ以上を含む。適切なHUDおよびAR視覚装置の一例は、その全体が参照により本明細書に組み入れられる、2017年5月23日に出願された「運転手への交通ミラーコンテンツの提供」と題する米国特許出願第15/603,086号に記載されている。適切なHUDおよびAR視覚装置の別の例は、その全体が参照により本明細書に組み入れられる、2017年5月9日に出願された「自動車車線案内のための拡張現実」と題する米国特許出願第15/591,100号に記載されている。
プロセッサ125は、計算を実行し、電子表示信号を表示装置に提供するための、論理演算装置、マイクロプロセッサ、汎用コントローラ、または他の何らかのプロセッサアレイを含む。プロセッサ125はデータ信号を処理し、複合命令セットコンピュータ(CISC)アーキテクチャ、縮小命令セットコンピュータ(RISC)アーキテクチャ、または命令セットの組み合わせを実装するアーキテクチャを含む様々な計算アーキテクチャを含む。自車両123は、1つ以上のプロセッサ125を含む。他のプロセッサ、オペレーティングシステム、センサ、ディスプレイ、および物理的構成も可能である。
メモリ127は、プロセッサ125によってアクセスされ実行されうる命令またはデータを記憶する非一時的メモリである。命令またはデータは、本明細書に記載の技法を実行
するためのコードを含む。メモリ127は、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)デバイス、スタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)デバイス、フラッシュメモリ、または他の何らかのメモリデバイスとする。一部の実施形態では、メモリ127は、ハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、CD−ROM装置、DVD−ROM装置、DVD−RAM装置、DVD−RW装置、フラッシュメモリ装置、またはより恒久的に情報を記憶するための他の何らかの大容量記憶装置を含む不揮発性メモリまたは同様の永久記憶装置および媒体を含む。メモリ127の一部は、バッファまたは仮想ランダムアクセスメモリ(仮想RAM)として使用されるために予約されうる。自車両123は、1つ以上のメモリ127を含む。
自車両123のメモリ127は、以下のタイプのデジタルデータ、すなわちセンサデータ191、GPSデータ192、報告データ193、および構成データ194のうちの1つ以上を記憶する。一部の実施形態では、構成データ194は、ネットワーク105を介してネットワーク最適化器199から生成され受信される。一部の実施形態において、センサデータ191およびGPSデータ192は報告データ193の要素である。図1Bは、統計データ152およびチャネル測定値データ153を示す。一部の実施形態において、統計データ152およびチャネル測定値データ153は、図1Aに示すメモリ127に記憶される。例えば、構成選択器198は、車載ユニット126によって実行された場合に、車載ユニット126に、センサデータ191およびGPSデータ192の解析と、この解析に基づいて、統計データ152およびチャネル測定値データ153の生成とを実行させるように動作可能なコードおよびルーチンを含む。一部の実施形態では、報告データ193は、以下のタイプのデジタルデータ、すなわちセンサデータ191、GPSデータ192、統計データ152、チャネル測定値データ153のうちの1つ以上を含む。
図1Aに戻って参照すると、図1Aには示していないが、一部の実施形態では、メモリ127は、ネットワーク105を介してサーバ107から受信した1つ以上のV2Xメッセージを記憶する。これらのV2Xメッセージは、サーバ107から受信した構成データ194を記憶する。
一部の実施形態では、メモリ127は、図11および図12に示すBSMデータ197を記憶する。BSMデータ197は、V2X接続デバイス122、遠隔車両124、またはサーバ107から受信されるBSMのペイロードとして受信される。例えば、一部の実施形態では、構成データ194はBSMデータ197に含まれ、かつ遠隔車両124またはV2X接続デバイス122などの1つ以上の中間エンドポイントを介してサーバ107のネットワーク最適化器199から自車両123に中継される。
一部の実施形態では、メモリ127は、DSRCメッセージで受信されたまたはDSRCメッセージとして送信されたデジタルデータであるDSRCデータを記憶する。DSRCデータは、BSMデータ197に含まれるあらゆる情報を記述する。例えば、BSMメッセージは、規則的な間隔(例えば、0.10秒ごとに1回)で送信される特別なタイプのDSRCメッセージであるが、DSRCメッセージの内容またはペイロード(すなわち、DSRCデータ)はBSMメッセージのそれと同じである(すなわち、DSRCメッセージ用のDSRCデータは、BSMメッセージ用のBSMデータと同一または類似している)。
一部の実施形態では、メモリ127は、デジタルデータとして、本明細書に記載の任意のデータを記憶する。一部の実施形態では、メモリ127は、ネットワーク最適化器199がその機能を提供するのに必要な任意のデータを記憶する。
センサデータ191は、センサセット184によってキャプチャされた記録および画像
を記述するデジタルデータである。センサデータ191は、(1)様々な時点において地理的位置で検出された車両台数(例えば、DSRC、BSMプローブ、カメラ画像、レーダ、LIDAR、ネットワークトラフィックスニファなどを介して検出)、(2)様々な時点においてV2X無線機146Aの各V2X無線タイプ(例えばDSRC、LTE、WiFi、ミリ波など)について観測された平均伝送速度(例えばネットワークトラフィックスニファまたはセンサセット184の他の何らかのセンサによって観測)、(3)様々な時点におけるV2X無線機146Aの各無線タイプについての平均全体チャネル負荷、(4)様々な時点におけるV2X無線機146Aの各無線タイプについてのパケットエラー率、(5)様々な時点におけるV2X無線機146Aの様々な無線タイプについてのチャネル使用率、(6)スマートフォン(例えば、自車両123のユーザによって携帯されるものなど)および他の非車両エンドポイントから観測された無線通信トラフィック、(7)車両エンドポイントから観測された無線通信トラフィック(例えばネットワークトラフィックスニファまたはセンサセット184の他の何らかのセンサによって観測)のうちの1つ以上を記述するデジタルデータを含む。
GPSデータ192は、自車両123の地理的位置を記述するデジタルデータである。一部の実施形態では、GPSデータ192は、自車両123の地理的位置を車線レベルの精度で記述する。
報告データ193は、(1)コネクティッド車両の一意の識別子(例えば、VIN番号)、(2)自車両123の地理的位置、(3)様々な時点において地理的位置で検出された車両台数(例えば、DSRC、BSMプローブ、カメラ画像、レーダ、LIDAR、ネットワークトラフィックスニファなどを介して検出)、(4)様々な時点においてV2X無線機146Aの各V2X無線タイプ(例えば、DSRC、LTE、WiFi、ミリ波など)について観測された平均伝送速度(例えば、ネットワークトラフィックスニファまたはセンサセット184の他の何らかのセンサによって観測)、(5)様々な時点におけるV2X無線機146Aの各無線タイプについての平均全体チャネル負荷、(6)様々な時点におけるV2X無線機146Aの各無線タイプについてのパケットエラー率、(7)様々な時点におけるV2X無線機146Aの様々な無線タイプについてのチャネル使用率、(8)スマートフォン(例えば、自車両123のユーザによって携帯されるものなど)および他の非車両エンドポイントから観測された無線通信トラフィック、(9)車両エンドポイントから観測された無線通信トラフィック(例えば、ネットワークトラフィックスニファまたはセンサセット184の他の何らかのセンサによって観測)、(10)自車両123によって使用されている無線構成(例えば、V2X無線機チャネル)のうちの1つ以上を記述するデジタルデータである。
V2X無線機146Aは、様々なタイプのV2X無線機チャネルを含むマルチチャネルV2X無線機であり、したがって、様々なタイプのV2X通信を送受信することができる。例えば、図1Bは、V2X通信を送受信するために使用されるV2X無線機146Aの複数のV2X無線機チャネルを示す。構成選択器198は、ネットワーク105を介してネットワーク最適化器199から直近に受信した構成データ194に少なくとも部分的に基づいて、これらのV2X無線機チャネルのどれを使用してV2X通信を送受信するかを決定する。構成データ194は、ネットワーク最適化器199によって提供される解析に基づいてV2X無線機146Aを構成するための候補無線構成のセットを記述するデジタルデータを含む。
例えば、構成データ194は、(1)V2X通信を送受信するためにV2X無線機146Aによって使用されうる複数の候補無線チャネル、(2)各特定の候補無線チャネルについて、報告データ193の1つ以上のインスタンスを解析することに基づいてネットワーク最適化器199によって決定された構成選択確率を記述する。構成選択器198は、
車載ユニット126によって実行された場合に、車載ユニット126に、構成データ194をメモリ127から取得させ、かつV2Xメッセージの送受信に使用するためにこれらの候補無線チャネルの各々についての構成選択確率に少なくとも部分的に基づいて複数の候補無線チャネルのうちの1つを選択させるように動作可能なコードおよびルーチンを含む。
一部の実施形態では、構成選択確率は、特定の無線タイプ(すなわち、V2X無線機146Aの特定のV2Xチャネル)が、構成選択器198がその地理的位置に基づいて選択すべきネットワークタイプであるという可能性を表す数値または値である。構成データ194によって記述される各構成選択確率は、構成データ194の編成内の単一の候補無線チャネルと論理的に関連付けられる(または割り当てられる)。したがって、構成データ194は、(1)複数の候補無線チャネル、および(2)構成選択確率についての複数の値、各候補無線チャネルについての1つの構成選択確率値を記述する。
一部の実施形態では、既存の解決策に対する構成選択器198の例示的な利点および改善点は、構成選択器198のコードおよびルーチンは、構成選択器198が最も高い可能性を示す構成選択確率値を有する候補無線チャネルを必ずしも選択しないように動作可能であるという点であり、なぜなら、高い確率値を有する候補無線チャネルを選択することはこの候補無線チャネルのチャネル輻輳につながる。すなわち、チャネル輻輳は、この特定の地理的領域内のすべての自車両123が、同じ期間中に同じ候補無線チャネルを一斉に選択することによって引き起こされるからである。
構成データ194のインスタンスに含まれる複数の候補無線チャネルは、「候補無線構成のセット」として説明される。構成選択器198は、ある期間の間、1つの候補無線チャネルをV2X無線機146Aの構成として選択し、その際、構成データ194に少なくとも部分的に基づいてV2X無線機146Aを構成する。したがって、構成データ194によって記述された複数の候補無線チャネルは、自車両123のV2X無線機146Aについての候補無線構成のセットである。
一部の実施形態では、構成データ194によって記述される複数の候補無線チャネルに含まれる各候補無線チャネルはV2Xチャネルであり、非V2Xチャネルではない。
一部の実施形態では、地理的領域は、ネットワーク最適化器199によって制御可能な複数の車両(例えば、自車両123および遠隔車両124)を含み、その地理的領域内の各車両は、同じ構成データ194を受け取る。しかしながら、各車両エンドポイント用の構成選択器198は、同じ地理的領域内の様々な構成選択器198がそれらの車両のV2X無線機用の構成として様々な候補無線チャネルを選択することができるように構成される。
一部の実施形態では、1つ以上の地理的領域にわたって、様々な車両(例えば、自車両123および遠隔車両124)について構成データ194の様々なインスタンスによって記述される候補無線構成の各セットに構成選択確率値を割り当てるとき、各地理的領域についての候補無線構成の各セットは、各地理的領域における各利用可能な無線タイプ(例えば、V2Xチャネルタイプ)に対する残余チャネル負荷が最大化(または実質的に最大化)されるように、ネットワーク最適化器199によって互いに対して集合的に最適化される。
一部の実施形態では、構成選択器198は、プロセッサ125によって実行された場合に、プロセッサ125に図3および図4に示す方法300、400のステップのうちの1つ以上を実行させるように動作可能なソフトウェアを含む。
一部の実施形態では、構成選択器198は、フィールドプログラマブルゲートアレイ(「FPGA」)または特定用途向け集積回路(「ASIC」)を含むハードウェアを使用して実装される。一部の他の実施形態では、構成選択器198は、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせを使用して実装される。
遠隔車両124は、自車両123と同様の要素を含むので、ここではそれらの説明は繰り返さない。例えば、遠隔車両124は、以下の要素、すなわち構成選択器198、V2X無線機146Bを含む通信ユニット145Bのうちの1つ以上を含む。遠隔車両124の構成選択器198は、自車両123の構成選択器198と同じ機能を提供するので、ここでは説明を繰り返さない。遠隔車両124の通信ユニット145BおよびV2X無線機146Bは、自車両123の通信ユニット145AおよびV2X無線機146Aと同じ機能を提供するので、ここではそれらの説明は繰り返さない。
図1Aには示していないが、一部の実施形態では、遠隔車両124は自車両123の要素のうちの1つ以上を含む。例えば、遠隔車両124は、センサセット184、車載ユニット126、プロセッサ125、メモリ127、ADASシステム180のセット、DSRC準拠のGPSユニット150、電子ディスプレイ140のうちの1つ以上を含む。
遠隔車両124の構成選択器198は、自車両123の構成選択器198が自車両123に提供するのと同じ機能を遠隔車両124に提供する。例えば、遠隔車両124の構成選択器198は、報告データ193を生成し、報告データ193をネットワーク105を介してネットワーク最適化器199に提供し、通信ユニット145BのV2X無線機146Bの構成の仕方を選択する際に(すなわち、V2Xメッセージの送受信にV2X無線機146BのどのV2Xチャネルを使用するか決定する際に)、ネットワーク105を介してネットワーク最適化器199から受信した構成データ194を使用する。
V2X接続デバイス122は、スマートフォン、タブレットコンピュータ、パーソナルコンピュータ、路側機、または通信ユニット145Aなどの通信ユニットを含む他の何らかのプロセッサベースのコンピューティングデバイスを含む。一部の実施形態では、V2X接続デバイス122はDSRC装備デバイスである。V2X接続デバイス122は、例えば、V2Xメッセージを受信し、これらのメッセージを自車両123、遠隔車両124、およびサーバ107などの他の接続デバイスに中継するように動作可能である。このようにして、V2X接続デバイス122は、普通ならV2Xメッセージを送信したエンドポイントの送信範囲外にあるはずのエンドポイントにV2Xメッセージを中継する。
サーバ107は、プロセッサベースのコンピューティングデバイスである。例えば、コンピューティングデバイスは、スタンドアロンハードウェアサーバを含む。一部の実装形態では、サーバ107はネットワーク105に通信可能に結合されている。サーバ107はネットワーク通信機能を備えている。サーバ107は、ネットワーク105を介して無線メッセージを送受信するように動作可能である。
図示のように、サーバ107は、以下の要素、すなわちV2X無線機146Cを含む通信ユニット145C、ネットワーク情報データベース130、およびネットワーク最適化器199を含む。
サーバ107の通信ユニット145CおよびV2X無線機146Cは、自車両123の通信ユニット145AおよびV2X無線機146Aと同じまたは類似の機能を提供するので、ここではそれらの説明は繰り返さない。
一部の実施形態による構成選択器198の一部の機能を参照することによって、ネットワーク情報データベース130とネットワーク最適化器199のいくつかの機能とを一部の実施形態によって説明する。
一部の実施形態では、構成選択器198は、車載ユニット126によって実行された場合に、自車両123のセンサセット184に、報告データ193を作成するために構成選択器198によって使用されるセンサデータ191およびGPSデータ192を生成させるコードおよびルーチンを含む。構成選択器198は、車載ユニット126によって実行された場合に、通信ユニット145Aに、報告データ193を含む無線メッセージを、ネットワーク105を介してネットワーク最適化器199に送信させるコードおよびルーチンを含む。これらの無線メッセージは、自車両123が移動した時間または距離に基づいて決定されるある一定の間隔で送信される。
一部の実施形態では、通信ユニット145Cは、特有の構成選択器のインスタンスを有する多くの様々なコネクティッド車両(例えば、自車両123および遠隔車両124)から報告データ193の1つ以上のインスタンスを受信する。通信ユニット145Cは、この報告データ193をネットワーク最適化器199に送信する。ネットワーク最適化器199は、サーバ107のプロセッサによって実行された場合に、プロセッサに、通信ユニット145Cによって受信した報告データ193を使用して報告データ193の1つ以上のインスタンスに基づいてネットワーク情報データベース130を構築させるように動作可能なコードおよびルーチンを含む。
ネットワーク情報データベース130は、様々な地理的領域についての以下の統計情報、すなわち(1)様々な時点における予想車両台数、(2)様々な時点における各V2X無線タイプ(例えば、DSRC、LTE、WiFi、ミリ波など)の平均伝送速度、(3)様々な時点における各無線タイプの平均全体チャネル負荷、(4)パケットエラー率、チャネル使用率、トラフィックソースなどの他のネットワークデータを記述するデジタルデータを記憶するデータ構造である。一部の実施形態では、予想車両台数は地理的領域内のコネクティッド車両に限定され、非コネクティッド車両、すなわち通信ユニットを備えていない車両を含まない。一部の実施形態では、予想車両台数は構成選択器198を有する車両に限定されない、なぜならば、例えば、これらの車両のネットワーク105の使用量に関する情報は、構成選択器198を含み、かつ報告データ193をネットワーク最適化器199に提供するそれらの車両のネットワークトラフィックスニファによって取得されうるからである。一部の実施形態では、他のネットワークデータもまた、様々な車両の構成選択器198によって生成される報告データ193に含めうる。一部の実施形態では、ネットワーク情報データベース130に含まれる統計情報は、ネットワーク最適化器199の統計解析器131によって決定される。
ネットワーク情報データベース130に含まれる統計情報は、地理的領域内における無線通信状況を表すものであると言える。
一部の実施形態において、地理的領域(例えば、カリフォルニア州)は、複数の地理的領域(例えば、郡ごと、グリッドシステムと同様の同じ領域を有するブロック、または地理的領域を形成するための他の何らかの基礎)に分割される。ネットワーク情報データベース130は、ネットワーク情報データベース130に記憶されたデータが地理的領域ごとに検索可能であるように地理的領域に基づいて索引付けされる。一部の実施形態では、ネットワーク最適化器199が報告データ193の新しいインスタンスを受信するたびに、ネットワーク最適化器199は、サーバ107のプロセッサによって実行された場合に、プロセッサに、報告データ193に含まれる地理的位置(例えば、GPS座標)の解析、どの地理的領域がこの地理的位置を含むかの決定、および報告データ193に含まれる情報のこの特定の地理的領域への関連付けを実行させるように動作可能なコードおよびル
ーチンを含む。
一部の実施形態では、ネットワーク最適化器199は、サーバ107のプロセッサによって実行された場合に、ネットワーク最適化器199によって受信された報告データ193の1つ以上のインスタンスをプロセッサに解析させて、各地理的領域について以下の情報、すなわち(1)自動車以外の無線装置によって発生したトラフィック量(すなわち、「外部チャネル負荷」)、および(2)制御可能な車両によって発生したネットワークトラフィック量(すなわち、「リソース要求」)を決定するように動作可能なコードおよびルーチンを含む。
一部の実施形態では、自動車以外の無線装置は、スマートフォン、または自動車以外の他のプロセッサベースの通信装置である。したがって、一部の実施形態では、外部チャネル負荷は、これらの自動車以外の無線装置のネットワーク105使用量を指す。
一部の実施形態では、車両が構成選択器198を含む場合、その車両は「制御可能な車両」である。例えば、自車両123および遠隔車両124は制御可能な車両であるが、構成選択器198を含まない車両は制御可能な車両ではない。したがって、一部の実施形態では、リソース要求は、自車両123および遠隔車両124などの制御可能な車両のネットワーク105の使用量を指す。
一部の実施形態では、ネットワーク最適化器199は、サーバのプロセッサによって実行された場合に、プロセッサに、外部チャネル負荷、各地理的領域についてネットワーク情報データベース130に含まれるリソース要求および他のデータを解析して、各地理的領域について候補無線構成のセットを生成させるように動作可能なコードおよびルーチンを含む。候補無線構成のセットは、コネクティッド車両がその地理的領域に基づいて使用すべき2つ以上のネットワークタイプを記述する。各地域には独自の無線構成のセットがある。構成データ194は、特定の地理的領域についての無線構成のセットを記述するデジタルデータである。
一部の実施形態では、ネットワーク最適化器199は、サーバ107のプロセッサによって実行された場合に、通信ユニット145Cに、構成データ194を地理的領域に対応する様々な特定の車両エンドポイントに送信させるように動作可能なコードおよびルーチンを含み、これらの特定の各車両エンドポイントは、これらの各車両エンドポイントによって提供される報告データ193に含まれる地理的位置に基づいて配置される。本明細書で使用される場合、語句「車両エンドポイント」は、自車両123および遠隔車両124などの、車両であり構成選択器198を含む、ネットワーク105のエンドポイントを指す。
一部の実施形態では、ネットワーク最適化器199は、サーバ107のプロセッサによって実行された場合に、プロセッサに、様々な車両のエンドポイントについて受信した報告データ193に基づいて、様々な車両エンドポイントの地理的位置を追跡させるように動作可能なコードおよびルーチンを含む。報告データ193の各インスタンスについて、ネットワーク最適化器199は、報告データ193に含まれるVIN番号を使用して、この特定の車両エンドポイントがネットワーク最適化器199に提供した報告データ193の最後のインスタンスに含まれる地理的情報を検索する。現在の地理的情報を以前の地理的情報と比較することによって、ネットワーク最適化器199は、この特定の車両エンドポイントが新しい地理的領域に入ったかどうかを判定することができる。特定の車両エンドポイントが(それが入った最後の新しい地理的領域に対して)新しい地理的領域に入った場合、ネットワーク最適化器199は、それらの新しい地理的領域に対応する構成データ194のインスタンスを送信する。
一部の実施形態では、自車両123などの特定の車両エンドポイントの構成選択器198は、候補無線構成のセットを記述する構成データ194を受信する。構成選択器198は、車載ユニット126によって実行された場合に、車載ユニット126に、様々な車両機能に使用する無線タイプを選択するために候補無線構成のセットを使用させるように動作可能なコードおよびルーチンを含む。本明細書で説明される実施形態の例示的な利点および改善点は、構成選択器198が、最も高い構成選択確率を有する候補無線構成のセットから候補無線構成を必ずしも選択しないように構成されるということである。
一部の実施形態では、ネットワーク最適化器199は、サーバ107のプロセッサによって実行された場合に、プロセッサに、
対象の領域を複数の地理的領域に分割し、それにより対象の領域に対して地理的領域を指定するステップと、
複数の車両エンドポイントから報告データ193の複数のインスタンスを受信するステップと、
報告データ193の各インスタンスについて、含まれるGPSデータ192に基づいて、各インスタンスがどの地理的領域に関連付けられているかを識別するステップと、
報告データ193の各インスタンスが前のステップで識別された地理的領域と関連付けられるようにネットワーク情報データベース130を構築するステップと、
地理的領域ごとにネットワーク情報データベース130を解析して、(1)地理的領域に対する外部チャネル負荷(すなわち、車両以外の無線装置によって発生したトラフィック量)、および(2)地理的領域に対するリソース要求(すなわち、制御可能な車両によって発生したネットワークトラフィック量)を決定するステップと、
報告データ193が受信された各地理的領域もまた、この報告データ193に基づいてネットワーク最適化器199によって決定された外部チャネル負荷およびリソース要求を記述するデジタルデータに関連付けられるように、外部チャネル負荷およびリソース要求を記述するデジタルデータをネットワーク情報データベース130に格納するステップと、
各地理的領域について、この地理的領域の外部チャネル負荷、各地理的領域のリソース要求、およびこの地理的領域の報告データ193を解析して、この地理的領域の候補無線構成のセット(これはこの特定の地理的領域に関する構成データ194によって記述される)を決定するステップと、
候補無線構成の各セットに含まれる各無線タイプについて、この無線タイプに構成選択確率を割り当てるステップと、
ネットワーク最適化器199によって受信された報告データ193の各インスタンスについて、報告データ193を送信した車両エンドポイントがこの特定の車両エンドポイントから受信した報告データ193の最後のインスタンスに対して新しい地理的領域に入ったかどうかを判定するステップと、
車両エンドポイントが新しい地理的領域に入った場合、この車両エンドポイントに、車両エンドポイントがネットワーク最適化器199に提供した報告データ193に含まれるGPSデータ192によって示される車両エンドポイントの地理的位置に対応する構成データ194のインスタンスを提供するステップ
のうちの1つ以上を実行させるように動作可能なコードおよびルーチンを含む。
車両エンドポイントの構成選択器198は、車載ユニット126によって実行された場合に、ネットワーク最適化器199から受信した構成データ194によって記述された候補無線構成のセットに基づいて無線を選択するように動作可能なコードおよびルーチンを含む。一部の実施形態では、地理的領域内のすべての車両エンドポイントが最も高い確率を有するネットワークタイプを常に選択するとチャネル輻輳が発生するため、構成選択器198は、最も高い構成選択確率を有しないネットワークタイプを定期的に選択するよう
に構成される。一部の実施形態によれば、構成選択器198は、すべての車両エンドポイントをグローバルに横断して様々なクロックを使用して動作するので、構成選択器198は、それらが同じ地理的領域にある場合、すべてが同じ無線タイプを選択するわけではない。
さらに、一部の実施形態によれば、構成選択器198は、リアルタイムで取得したチャネルの測定値(リアルタイムの混雑度)に基づいて、構成選択確率を補正する。かかる構成によると、複数の車両が、サーバの指示に基づいてすべてが同じ無線タイプを選択することを防ぐことができる。
ネットワーク最適化器199は、以下の要素、すなわち統計解析器131、外部負荷推定器132、および無線構成最適化器133のうちの1つ以上を含む。
統計解析器131は、サーバ107のプロセッサによって実行された場合に、プロセッサに報告データ193の1つ以上のインスタンスを解析させて、(例えば、報告データ193に含まれるGPSデータ192に基づいて)どの地理的領域を記述するかを決定する、および報告データ193によって示される様々な地理的領域のそれぞれについて、以下のタイプの統計情報、すなわち(1)様々な時点における予想車両台数、(2)様々な時点における各V2X無線タイプ(例えば、DSRC、LTE、WiFi、ミリ波など)の平均伝送速度、(3)様々な時点における各無線タイプの平均全体チャネル負荷、(4)パケットエラー率、チャネル使用率、トラフィックソースなどの他のネットワークデータのうちの1つ以上を決定するように動作可能なコードおよびルーチンを含む。
一部の実施形態では、予想車両台数は地理的領域内のコネクティッド車両に限定され、非コネクティッド車両、すなわち通信ユニットを備えていない車両を含まない。一部の実施形態では、予想車両台数は構成選択器198を有する車両に限定されない、なぜならば、例えば、これらの車両のネットワーク105の使用量に関する情報は、構成選択器198を含み、かつ報告データ193をネットワーク最適化器199に提供するそれらの車両のネットワークトラフィックスニファによって取得されうるからである。一部の実施形態では、他のネットワークデータもまた、様々な車両の構成選択器198によって生成される報告データ193に含めうる。
一部の実施形態では、統計解析器131によって出力された統計情報を記述するデジタルデータは、各地理的領域についてネットワーク情報データベース130に記憶される。
統計解析器131の機能を、図7を参照して以下でより詳細に説明する。
外部負荷推定器132は、サーバ107のプロセッサによって実行された場合に、プロセッサに、統計解析器131によって出力された統計情報を記述するデジタルデータを受信させ、この統計情報に基づいて、(例えば、報告データ193が含むGPSデータ192に基づいて)報告データ193によって示される地理的領域の各々における各V2X無線タイプに対する外部チャネル負荷の推定値を記述するデジタルデータを生成させるように動作可能なコードおよびルーチンを含む。
一部の実施形態では、外部負荷推定器132は、図6に示す解析600を記述するコードおよびルーチンを含む。解析600は、変数のセットを含む。統計解析器131によって出力された統計情報は、外部負荷推定器132の解析600の変数に対する値を提供するように構成される。一部の実施形態では、外部負荷推定器132は、サーバ107のプロセッサによって実行された場合に、プロセッサに、統計解析器131から地理的領域のセット(すなわち、報告データ193によって示される地理的領域)についての統計情報を記述するデジタルデータを受信すること、統計情報に基づいて解析600の変数を入力
すること、および解析600を実行することを行わせるのに動作可能なコードおよびルーチンを含む。この解析600の出力は、地理的領域のセット(すなわち、報告データ193によって示される地理的領域)内の各V2X無線タイプに対する外部チャネル負荷の1つ以上の推定値を記述するデジタルデータである。
一部の実施形態では、各地理的領域内の各V2X無線タイプに対する外部チャネル負荷を記述するデジタルデータは、ネットワーク情報データベース130に記憶される。
外部負荷推定器132の機能を、図8を参照して以下により詳細に説明する。
ネットワーク最適化器199のサービスを受ける各コネクティッド車両は、V2X通信オプションのセット、すなわち様々なタイプのV2Xチャネル(例えば、DSRC、ミリ波、LTEなど)のセット、または様々なタイプの様々なV2X無線機を含む。ネットワーク最適化器199は、各地理的領域について、構成データ194のインスタンスを生成する。構成データ194の各インスタンスは、V2X通信オプションおよびこれらのV2X通信オプションのそれぞれについての構成選択確率値を記述するデジタルデータを含む。無線構成最適化器133は、サーバ107のプロセッサによって実行された場合に、プロセッサに、統計解析器131によって生成された1つ以上の統計情報と、外部負荷推定器132によって生成された外部負荷推定値とを解析させて、これらの入力に基づいて、これらのV2X通信オプションの各々に対する構成選択確率を記述するデジタルデータを生成させるコードおよびルーチンを含む。このようにして、無線構成最適化器133は、構成データ194に含まれる各無線構成オプションについて構成選択確率を記述し、割り当てるデジタルデータを出力する。
一部の実施形態では、無線構成最適化器133は、図9および図10に示す解析901を記述するコードおよびルーチンを含む。解析901は、変数のセットを含む。一部の実施形態では、統計解析器131によって出力された統計情報は、無線構成最適化器133の解析901の変数に対する値を提供するように構成される。一部の実施形態では、無線構成最適化器133は、サーバ107のプロセッサによって実行された場合に、プロセッサに、統計解析器131から地理的領域のセット(すなわち、報告データ193によって示される地理的領域)についての統計情報を記述するデジタルデータを受信すること、統計情報に基づいて解析901の変数を入力すること、および解析901を実行することを行わせるのに動作可能なコードおよびルーチンを含む。この解析901の出力は、構成データ194によって記述されたV2X通信オプションのそれぞれに対する構成選択確率についての値を記述するデジタルデータである。一部の実施形態では、解析901は、統計解析器131によって出力された統計情報を生成するために使用される報告データ193によって示されるすべての地理的領域において各無線タイプが受ける残余チャネル負荷を最大にするように動作可能である。
一部の実施形態では、各地理的領域内の各V2X無線タイプに対する構成選択確率の値を記述するデジタルデータは、ネットワーク情報データベース130に記憶される。
無線構成最適化器133の機能を、図9および図10を参照して以下でより詳細に説明する。
次に図1Bを参照すると、一部の実施形態によるネットワーク最適化器199の動作環境101を示すブロック図が示されている。
動作環境101は以下の要素、すなわちネットワーク最適化器199、および車載ユニット126を含む。動作環境101のこれらの要素は、ネットワーク105によって互い
に通信可能に結合されている。図1Bには示されていないが、一部の実施形態では、ネットワーク最適化器199はサーバ107の要素であり、車載ユニット126は自車両123または遠隔車両124の要素である。
ネットワーク105は、図1Aに関して上述したので、ここではその説明は繰り返さない。
ネットワーク最適化器199は、以下の要素、すなわちネットワーク情報データベース130、統計解析器131、外部負荷推定器132、および無線構成最適化器133を含む。これらの要素は、バス121を介して互いに通信可能に結合されている。以下の要素、すなわちネットワーク情報データベース130、統計解析器131、外部負荷推定器132、無線構成最適化器133は図1Aを参照して上述したので、ここではそれらの説明は繰り返さない。
車載ユニット126は以下の要素、すなわちセンサセット184、構成選択器198、V2X無線機146、車両アプリケーション161、および無線切替器160を含む。以下の要素、すなわちセンサセット184、構成選択器198、およびV2X無線機146は図1Aを参照して上述したので、ここではそれらの説明は繰り返さない。V2X無線機146は、自車両123のV2X無線機146A、または遠隔車両124のV2X無線機146Bのいずれかである。
車両アプリケーション161は、それ自体の機能がネットワーク105を介してデジタルデータのパケットを送受信することを要求する車両エンドポイント(例えば、自車両123または遠隔車両124)の任意の構成要素である。例えば、車両アプリケーション161は、インフォテインメントシステム、ナビゲーションシステム、ADASシステム180のセットのうちのADASシステム、あるいは、ネットワーク105を介した無線メッセージの送受信を要求または引き起こす自車両123または遠隔車両124の他の何らかの要素のうちの1つ以上である。
無線切替器160は、通信ユニット145に、セルラチャネル147、WiFiチャネル148、DSRCチャネル149、および「他のチャネル151」のうちの1つ以上のような様々なV2X無線機チャネル間で切り替えさせる通信ユニット145の要素であり、「他のチャネル151」は例えば、ミリ波通信チャネル、LTE−V2X通信チャネル、5G−V2X通信チャネル、ITS−G5通信チャネル、ITS−コネクトチャネル、および任意の他のタイプのV2X通信チャネルなどの任意の他のタイプのV2Xチャネルを含む。
一部の実施形態では、構成選択器198は、ネットワーク最適化器199に、GPSデータ192、統計データ152、およびチャネル測定値データ153を、ネットワーク105を介して送信させる。GPSデータ192、統計データ152、およびチャネル測定値データ153は、報告データ193の要素である。
GPSデータ192は、図1Aを参照して上述したので、ここでは説明を繰り返さない。
統計データ152は、無線切替器160によって測定された、V2X無線機146の様々なV2Xネットワークタイプに対するチャネル負荷の統計を記述するデジタルデータである。例えば、統計データ152は、様々な時点における各無線タイプに対する平均全体チャネル負荷を記述する。
チャネル測定値データ153は、V2X無線機146によって測定された、V2X無線機146の様々なV2Xネットワークタイプのチャネル測定値を記述するデジタルデータである。例えば、チャネル測定値データ153は、(例えば、どのBSMが受信されたか、およびBSMの送信範囲中の車両台数を数えるために使用可能なBSMの一意の車両識別子に基づいて)様々な時点において地理的位置で検出された車両台数、様々な時点における各無線タイプ(例えば、DSRC、LTE、Wi−Fi、ミリ波など)について観測された平均伝送速度、様々な時点における各無線タイプのパケットエラー率、様々な時点における様々な無線タイプのチャネル使用率、スマートフォンやその他の非車両エンドポイントから観測された無線通信トラフィック、車両エンドポイントから観測された無線通信トラフィックを記述する。
一部の実施形態では、構成選択器198は、候補無線構成のセットを記述する構成データ194をネットワーク105を介してネットワーク最適化器199から受信する。構成選択器198は、無線構成のセットのうちの1つを選択し、どのV2X無線機チャネルが使用されるかをこの選択に基づいて無線切替器160に修正させる。この例に示されるように、構成選択器198は、構成データ194に基づいてセルラチャネル147を選択してきた。普通なら、地理的領域内のすべての車両が最も高い確率を有するネットワークタイプを常に選択するとチャネル輻輳が発生するため、構成選択器198は、最も高い構成選択確率を有しないネットワークタイプ(例えば、V2X無線機チャネル)を定期的に選択するように構成される。
図示の実施形態では、無線切替器160は、構成選択器198によって選択された無線構成によって各ネットワークタイプの無線パラメータ(例えば、データレートなど)を設定する。無線切替器160はまた、車両アプリケーション161から来るデータパケット(すなわち、ネットワークトラフィック156に対する要求)を、構成選択器198によって選択されたネットワークタイプに転送する。
(コンピュータシステムの例)
次に図2を参照すると、一部の実施形態によるネットワーク最適化器199を含む例示的なコンピュータシステム200を示すブロック図が示されている。一部の実施形態では、コンピュータシステム200は、図3A、図3B、図4、図5を参照して以下に説明する方法300、400、500のうちの1つ以上のうちの1つ以上のステップ、または、図6、図8、図9および図10を参照して以下に説明される解析600、901を実行するようにプログラムされた専用コンピュータシステムを含む。
一部の実施形態では、コンピュータシステム200はサーバ107である。一部の実施形態では、コンピュータシステム200はV2X接続デバイス122である。一部の実施形態では、コンピュータシステム200は、自車両123または遠隔車両124などの車両の車載コンピュータである。一部の実施形態では、コンピュータシステム200は、自車両123または遠隔車両124の車載ユニット126である。一部の実施形態では、コンピュータシステム200は、自車両123または遠隔車両124のECU、ヘッドユニット、または他のプロセッサベースのコンピューティングデバイスである。
コンピュータシステム200は、一部の例によると、以下の要素、すなわちネットワーク最適化器199、プロセッサ225、通信ユニット245、およびメモリ227のうちの1つ以上を含む。コンピュータシステム200の構成要素は、バス220によって通信可能に結合されている。
図示の実施形態では、プロセッサ125は信号線238を介してバス220に通信可能に結合されている。通信ユニット245は、信号線226を介してバス220に通信可能
に接続されている。メモリ127は、信号線242を介してバス220に通信可能に結合されている。
プロセッサ225は、図1Aを参照して上述したプロセッサ125と同様の機能を提供するので、ここではその説明は繰り返さない。通信ユニット245は、図1Aを参照して上述した通信ユニット245と同様の機能を提供するので、ここではその説明は繰り返さない。メモリ227は、図1Aを参照して上述したメモリ127と同様の機能を提供するので、ここではその説明は繰り返さない。
メモリ227は、図1Aまたは図1Bを参照して上述した、または図2〜図12を参照して以下に説明するデータのいずれかを記憶する。メモリ227は、その機能を提供するためにコンピュータシステム200に必要とされる任意のデータを記憶する。
一部の実施形態では、ネットワーク最適化器199は、プロセッサ225によって実行された場合に、図3A、図3Bおよび図5に示す方法300、500のうちの1つ以上を実行するように動作可能なコードおよびルーチンを含む。一部の実施形態では、ネットワーク最適化器199は、プロセッサ225によって実行された場合に、図6、図9、および図10に示す解析600、901のうちの1つ以上を提供するように動作可能なコードおよびルーチンを含む。
図2に示す実施形態では、ネットワーク最適化器199は、通信モジュール202、統計解析器131、外部負荷推定器132、および無線構成最適化器133を含む。
通信モジュール202は、ネットワーク最適化器199と図1Aの動作環境100または図1Bの動作環境101の他の構成要素との間の通信を処理するためのルーチンを含むソフトウェアである。
一部の実施形態では、通信モジュール202は、ネットワーク最適化器199とコンピュータシステム200の他の構成要素との間の通信を処理するための後述の機能を提供するためにプロセッサ225によって実行可能な命令のセットである。一部の実施形態では、通信モジュール202は、コンピュータシステム200のメモリ227に記憶することができ、プロセッサ225によってアクセスおよび実行可能である。通信モジュール202は、信号線222を介したプロセッサ225およびコンピュータシステム200の他の構成要素との協調および通信に適合する。
通信モジュール202は、通信ユニット245を介して、図1Aの動作環境100または図1Bの動作環境101の1つ以上の要素との間でデータを送受信する。例えば、通信モジュール202は、通信ユニット245を介して、メモリ127に記憶されているデジタルデータの一部またはすべてを受信または送信する。通信モジュール202は、通信ユニット245を介して、図1Aおよび図1Bを参照して上述した、または図2〜図12を参照して以下に説明するデジタルデータまたはメッセージのいずれかを送信または受信する。
一部の実施形態では、通信モジュール202は、ネットワーク最適化器199の構成要素からデータを受信し、そのデータをメモリ227(またはメモリ227のバッファもしくはキャッシュ、または図2には示されていないスタンドアロンバッファもしくはキャッシュ)に記憶する。例えば、通信モジュール202は、通信ユニット245から構成データ194を受信し、構成データ194をメモリ227に記憶する。
一部の実施形態では、通信モジュール202は、プロセッサ225によって実行された
場合に、プロセッサ225に、図3Aおよび図3Bを参照して以下に説明する方法300のステップ303を実行させるように動作可能なコードおよびルーチンを含む。別の例では、通信モジュール202は、プロセッサ225によって実行された場合に、プロセッサ225に、図5を参照して以下に説明する方法500のステップ501を実行させるように動作可能なコードおよびルーチンを含む。
一部の実施形態において、通信モジュール202は、ネットワーク最適化器199の構成要素間の通信を処理する。
統計解析器131は、図3Aおよび図3Bを参照して以下に説明する方法300、または図5を参照して以下に説明する方法500のうちの1つ以上のステップを実行するためのルーチンを含むソフトウェアである。例えば、統計解析器131は、プロセッサ225によって実行された場合に、プロセッサ225に、方法300のステップ305、ステップ307のうちの1つ以上を実行させるように動作可能なコードおよびルーチンを含む。別の例では、統計解析器131は、プロセッサ225によって実行された場合に、プロセッサ225に、方法500のステップ502を実行させるように動作可能なコードおよびルーチンを含む。
統計解析器131の機能の一部は、図1Aを参照して上述したので、ここではその説明は繰り返さない。
一部の実施形態では、統計解析器131は、コンピュータシステム200のメモリ227に記憶することができ、プロセッサ225によってアクセスおよび実行可能である。統計解析器131は、信号線224を介したプロセッサ225およびコンピュータシステム200の他の構成要素との協調および通信に適合する。
外部負荷推定器132は、図3Aおよび図3Bを参照して以下に説明する方法300、または図5を参照して以下に説明する方法500のうちの1つ以上のステップを実行するためのルーチンを含むソフトウェアである。例えば、外部負荷推定器132は、プロセッサ225によって実行された場合に、プロセッサ225に、方法300のステップ308、ステップ309のうちの1つ以上を実行させるように動作可能なコードおよびルーチンを含む。別の例では、外部負荷推定器132は、プロセッサ225によって実行された場合に、プロセッサ225に、方法500のステップ504を実行させるように動作可能なコードおよびルーチンを含む。
一部の実施形態では、外部負荷推定器132は、図6および図8を参照して以下に説明する解析600を提供するように動作可能であるコードおよびルーチンを含む。
外部負荷推定器132の機能の一部は、図1Aを参照して上述したので、ここではその説明は繰り返さない。
一部の実施形態では、外部負荷推定器132は、コンピュータシステム200のメモリ227に記憶することができ、プロセッサ225によってアクセスおよび実行可能である。外部負荷推定器132は、信号線243を介したプロセッサ225およびコンピュータシステム200の他の構成要素との協調および通信に適合する。
無線構成最適化器133は、図3Aおよび図3Bを参照して以下に説明する方法300、または図5を参照して以下に説明する方法500のうちの1つ以上のステップを実行するためのルーチンを含むソフトウェアである。例えば、無線構成最適化器133は、プロセッサ225によって実行された場合に、プロセッサ225に、方法300のステップ3
01、ステップ310、ステップ312、およびステップ314のうちの1つ以上を実行させるように動作可能なコードおよびルーチンを含む。別の例では、無線構成最適化器133は、プロセッサ225によって実行された場合に、プロセッサ225に、方法500のステップ507、およびステップ508のうちの1つ以上を実行させるように動作可能なコードおよびルーチンを含む。
一部の実施形態では、無線構成最適化器133は、図9および図10を参照して以下に説明する解析901を提供するように動作可能であるコードおよびルーチンを含む。
無線構成最適化器133の機能の一部は、図1Aを参照して上述したので、ここではその説明は繰り返さない。
一部の実施形態では、無線構成最適化器133は、コンピュータシステム200のメモリ227に記憶することができ、プロセッサ225によってアクセスおよび実行可能である。無線構成最適化器133は、信号線228を介したプロセッサ225およびコンピュータシステム200の他の構成要素との協調および通信に適合する。
(方法例)
ここで図3Aおよび図3Bを参照すると、一部の実施形態による、V2X無線機146のチャネル選択を構成する方法300が示されている。方法300のステップは任意の順序で実行可能であり、必ずしも図3Aおよび図3Bに示す順序でなくてもよい。
ステップ301において、対象のエリアが複数の地理的領域に分割され、それにより地理的領域が指定される。
ステップ303において、報告データ193の複数のインスタンスを複数の車両エンドポイントから受信する。
ステップ305において、報告データ193の各インスタンスについて、報告データ193に関連付けられた地理的領域を識別する。
ステップ307において、報告データ193の各インスタンスがステップ305で識別された地理的領域に関連付けられるように、ネットワーク情報データベース130が構築される。
ステップ308において、ネットワーク情報データベース130を解析し、各地理的領域について、(1)地理的領域に対する外部チャネル負荷(すなわち、車両以外の無線装置によって発生したトラフィック量)、および(2)地理的領域に対するリソース要求(すなわち、制御可能な車両によって発生したネットワークトラフィック量)を決定する。
ステップ309において、外部チャネル負荷およびリソース要求を記述するデジタルデータがネットワーク情報データベース130に記憶され、報告データ193が受信された各地理的領域もまた、この報告データ193に基づいてネットワーク最適化器199によって決定された外部チャネル負荷およびリソース要求を記述するデジタルデータに関連付けられる。
ステップ310において、(特定の地理的領域についての構成データ194によって記述される)各地理的領域に対する候補無線構成のセットを決定するために、この地理的領域に対する外部チャネル負荷、この地理的領域に対するリソース要求、およびこの地理的領域に関する報告データ193が解析される。
ステップ312において、候補無線構成の各セットに含まれる各無線タイプに対して、構成選択確率が割り当てられる。
ここで図3Bを参照すると、ステップ314において、ネットワーク最適化器199によって受信された報告データ193の各インスタンスについて、報告データ193を送信した車両エンドポイントがこの特定の車両エンドポイントから受信された報告データ193の最後のインスタンスに対して新しい地理的領域に入ったかどうかに関する判定が行われる。車両エンドポイントが新しい地理的領域に入った場合、この車両エンドポイントには、車両エンドポイントがネットワーク最適化器199に提供した報告データ193に含まれるGPSデータ192によって示される車両エンドポイントの地理的位置に対応する構成データ194のインスタンスが(例えば、ネットワーク105を介して)提供される。
図4を参照すると、一部の実施形態による、車両エンドポイント(例えば、自車両123または遠隔車両124)の構成選択器198の動作方法400が示されている。
ステップ402において、構成選択器198を含む車両エンドポイントが新しい地理的領域に入ったか否かを判定する。ステップ402において判定が肯定的である場合、方法400はステップ408に進む。ステップ402において判定が否定的である場合、方法400はステップ404に進む。
ステップ404において、構成選択器が車両エンドポイントの無線切替器160の設定を最後に変更してから時間閾値が満たされたか否かを判定する。時間閾値は、車両エンドポイントのメモリ(例えば、メモリ127)に記憶されているデジタルデータによって定義される。ステップ404において判定が肯定的である場合、方法400はステップ408に進む。ステップ402において判定が否定的である場合、方法400はステップ406に進む。
ステップ406において、構成データ194の新しいインスタンスがネットワーク最適化器199から受信されたかどうかに関する判定が行われる。ステップ406で判定が否定的である場合、方法400はステップ402に進む。ステップ406で決定が肯定的である場合、方法400はステップ408に進む。
ステップ408において、V2X無線機146の候補構成のうちの1つが、構成データ194の直近に受信されたインスタンスによって記述されたものから選択される。
一部の実施形態では、ステップ408は、最も高い構成選択確率を有するV2X無線機チャネルが必ずしも選択されないように構成される。例えば、車両エンドポイントのクロックは構成選択器198に入力を提供し、構成選択器198は、プロセッサ125によって実行された場合に、ステップ408において2番目に高い構成選択確率を有するV2X無線機チャネルが選択された場合に、プロセッサ125にインスタンスを選択させるように動作可能なコードおよびルーチンを含む。様々な車両エンドポイントは、様々なクロックまたは様々な時間設定を有するクロックを含み、それにより、各車両エンドポイントは、2番目に高い構成選択確率を有するV2X無線機チャネルを同時に選択しないようになっている。
このように、複数の車両エンドポイントは、構成選択確率に加え、車両ごとに固有な要素に基づいてチャネルの選択を行う。車両ごとに固有な要素は、車両内で生成されるクロックであってもよいし、通信を開始する時刻、車両の識別子などであってもよい。
さらに、一部の実施形態では、ステップ408で、構成選択器198が、リアルタイム
で取得したチャネルの測定値(リアルタイムの混雑度)に基づいて、構成選択確率を補正する。これは、過去に収集した報告データに基づいてサーバが俯瞰した通信状況と、リアルタイムの通信状況が異なる可能性があるためである。特に、複数の車両が、サーバから通知された構成選択確率のみに従ってチャネルを選択すると、特定のチャネルの負荷が急増するおそれがある。よって、構成選択確率に加え、リアルタイムで取得したチャネルの測定値を加味して、実際に使用するチャネルを決定するようにしてもよい。例えば、通知された構成選択確率が高い場合であっても、リアルタイムの混雑度が高い場合、当該構成選択確率を低く補正する。また、通知された構成選択確率が低い場合であっても、リアルタイムの混雑度が低い場合、当該構成選択確率を高く補正する。かかる構成によると、複数の車両がリアルタイムの通信状況を判断しながらチャネルの選択を行うため、輻輳を回避することができる。
ステップ410において、無線切替器160の設定が、ステップ408において選択されたV2X無線機チャネルに基づいて更新される。
次に図5を参照すると、一部の実施形態による、サーバ107のネットワーク最適化器199の動作方法500を示すブロック図が示されている。
ステップ501において、車両位置(例えば、GPSデータ192)、チャネル負荷測定値(例えば、チャネル測定値データ153)、発生したネットワークトラフィック量(例えば、統計データ152)および1つ以上の車両エンドポイントによって使用されている無線構成(例えば、これも統計データ152)を記述するデジタルデータが取得される。例えば、報告データ193は、1つ以上の車両エンドポイントの1つ以上の構成選択器198によって生成され、この報告データ193は、サーバ107のネットワーク最適化器199に送信されて取得される。
ステップ502において、デジタルデータ(例えば、報告データ193)が解析されて、車両の位置または地理的位置、様々な地理的領域における車両密度、制御可能な車両(例えば、内部に構成選択器198を有する車両エンドポイント)によって発生しているネットワークトラフィック量、および制御可能な車両の現在のネットワーク構成のうちの1つ以上が決定される。
ステップ504において、各地理的領域に対する外部チャネル負荷が推定される。
ステップ507において、候補構成のセットが決定される。すべての地理的領域において受ける残余チャネル負荷を最大にするために、構成選択確率もまた互いに対して決定され最適化される。その後、構成選択確率は、候補構成のセットに含まれるV2Xチャネルオプションのそれぞれに割り当てられる。このようにして、各地理的領域についての構成データ194が生成される。
なお、本例では、候補構成のセットに含まれるV2Xチャネルは、複数の異なるタイプの無線チャネルである。よって、図10に例示したように、チャネル負荷や残余チャネル負荷として、正規化した値を用いるようにしてもよい。
ステップ508において、構成データ194は、これらの車両エンドポイントの地理的位置に基づいて、ネットワーク105を介して車両エンドポイントに送信される。例えば、各地理的領域は構成データ194の独自のインスタンスを有し、各車両エンドポイントは、各車両エンドポイントの最も直近に報告された報告データ193のインスタンスによって記述されるGPS座標を含む地理的領域についての構成データ194を受信する。
次に図6〜図10を参照すると、本明細書に記載の実施形態によって提供される解析が
記載されている。図6〜図10はそれぞれ互いに関連し、(構成データ194によって記述されるものなどの)無線構成のセットから選択される特定の構成が、ネットワーク105を介してデータパケットを送信するために使用されるべき単一のタイプの無線を記述すると仮定し、(それぞれがコネクティッド車両である)車両エンドポイントがn種類の共通ネットワークインタフェースを含むと仮定すると、ネットワーク最適化器199は、n個の確率p、…、pを最適化する必要があり、ここでΣ1≦i≦n=1である。
次に図6を参照すると、一部の実施形態によるネットワーク最適化器199の外部負荷推定器132によって提供される例示的な解析600を示すブロック図が示されている。
次に図7を参照すると、一部の実施形態による統計解析器131によって生成される統計情報の一例を示すブロック図700が示されている。
一部の実施形態では、統計解析器131は報告データ193を解析して図7に示す変数の値を決定する。次に、これらの変数は外部負荷推定器132に入力される。
次に図8を参照すると、図6の解析600、および統計解析器131によって生成された統計情報がこの解析600にどのように入力されるかを示すブロック図800が示されている。一部の実施形態によると、解析600自体も図8によってさらに定義される。
次に図9を参照すると、一部の実施形態による、無線構成最適化器133の機能および無線構成最適化器133によって提供される解析901を示すブロック図900が示されている。
図10を参照すると、一部の実施形態による解析901の適用を表すブロック図1000が示されている。
一部の実施形態では、解析901は、すべての地理的領域に含まれる各無線タイプが受ける残余チャネル負荷を最大にするという目的を達成するために無線構成最適化器133によって実行される。
次に図11を参照すると、一部の実施形態によるBSMデータ197の一例を示すブロック図が示されている。
BSMを送信するための規則的な間隔は、ユーザが設定可能である。一部の実施形態では、この間隔のデフォルト設定は、0.10秒ごとまたは実質的に0.10秒ごとにBSMを送信することである。
BSMは、5.9GHzのDSRC帯域でブロードキャストされる。DSRC範囲は、実質的に1,000メートルでありうる。一部の実施形態では、DSRC範囲は、実質的に100メートルから実質的に1,000メートルの範囲を含みうる。DSRC範囲は、地形やDSRC装備エンドポイント間のオクルージョンなどの変数に応じて、通常300から500メートルである。一部の実施形態では、図1Aに示されている車両123、124および図1Aに示されているV2X接続デバイス122のうちの1つ以上は、DSRC装備エンドポイントである。
次に図12を参照すると、一部の実施形態によるBSMデータ197の一例を示すブロック図が示されている。
BSMは2つの部分を含む。これらの2つの部分は、図12に示すように様々なBSM
データ197を含む。
BSMデータ197のパート1は、車両のGPSデータ192、車両の進行方向、車両の速度、車両の加速度、車両のハンドル角、および車両のサイズのうちの1つ以上を記述する。
BSMデータ197のパート2は、オプションの要素のリストから引き出されたデータ要素の可変セットを含む。BSMのパート2に含まれるBSMデータ197の一部はイベントトリガに基づいて選択され、例えば、起動されているアンチロックブレーキシステム(「ABS」)は、車両のABSシステムに関連するBSMデータ197をトリガする。
一部の実施形態では、帯域幅を節約するために、パート2の一部の要素はそれほど頻繁に送信されない。
一部の実施形態において、BSMに含まれるBSMデータ197は、車両の現在のスナップショットを含む。
以上の説明では、本発明を十分に理解できるように、多くの詳細について説明した。しかしながら、各実施形態はこれらの具体的な詳細無しでも実施できることは当業者にとって明らかであろう。また、説明が不明瞭になることを避けるために、構造や装置をブロック図の形式で表すこともある。たとえば、一実施形態は、ユーザインタフェースおよび特定のハードウェアとともに説明される。しかし、本実施形態は、データおよびコマンドを受信する任意のタイプのコンピュータシステム、および、サービスを提供する任意の周辺機器について適用できる。
本明細書における「一実施形態」または「ある実施形態」等という用語は、その実施形態と関連づけて説明される特定の特徴・構造・性質が、少なくとも一つの実施形態に含まれることを意味する。「一実施形態における」等という用語は本明細書内で複数用いられるが、これらは必ずしも同一の実施形態を示すものとは限らない。
以上の詳細な説明の一部は、コンピュータ可読記憶媒体に記憶されたデータビットに対する動作のアルゴリズムおよび記号的表現として提供される。これらのアルゴリズム的な説明および表現は、データ処理技術分野の当業者によって、他の当業者に対して自らの成果の本質を最も効果的に説明するために用いられるものである。なお、本明細書において(また一般に)アルゴリズムとは、所望の結果を得るための論理的な手順を意味する。処理のステップは、物理量を物理的に操作するものである。必ずしも必須ではないが、通常は、これらの量は記憶・伝送・結合・比較およびその他の処理が可能な電気的または磁気的信号の形式を取る。通例にしたがって、これらの信号をビット・値・要素・エレメント・シンボル・キャラクタ・項・数値などとして称することが簡便である。
なお、これらの用語および類似する用語はいずれも、適切な物理量と関連付いているものであり、これら物理量に対する簡易的なラベルに過ぎないということに留意する必要がある。以下の説明から明らかなように、特に断らない限りは、本明細書において「処理」「計算」「コンピュータ計算(処理)」「判断」「表示」等の用語を用いた説明は、コンピュータシステムや類似の電子的計算装置の動作および処理であって、コンピュータシステムのレジスタやメモリ内の物理的(電子的)量を、他のメモリやレジスタまたは同様の情報ストレージや通信装置、表示装置内の物理量として表される他のデータへ操作および変形する動作および処理を意味する。
本発明は、本明細書で説明される動作を実行する装置にも関する。この装置は要求され
る目的のために特別に製造されるものであっても良いし、汎用コンピュータを用いて構成しコンピュータ内に格納されるプログラムによって選択的に実行されたり再構成されたりするものであっても良い。このようなコンピュータプログラムは、コンピュータのシステムバスに接続可能な、例えばフロッピー(登録商標)ディスク・光ディスク・CD−ROM・磁気ディスクなど任意のタイプのディスク、読み込み専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、EPROM、EEPROM、磁気または光学式カード、USBキーを含む不揮発性フラッシュメモリ、電子的命令を格納するために適した任意のタイプの媒体などの、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に記憶される。
発明の具体的な実施形態は、完全にハードウェアによって実現されるものでも良いし、完全にソフトウェアによって実現されるものでも良いし、ハードウェアとソフトウェアの両方によって実現されるものでも良い。好ましい実施形態は、ソフトウェアによって実現される。ここでソフトウェアとは、ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードやその他のソフトウェアを含むものである。
さらに、ある実施形態は、コンピュータが利用あるいは読み込み可能な記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムプロダクトの形態を取る。この記憶媒体は、コンピュータや任意の命令実行システムによってあるいはそれらと共に利用されるプログラムコードを提供する。コンピュータが利用あるいは読み込み可能な記憶媒体とは、命令実行システムや装置によってあるいはそれらと共に利用されるプログラムを、保持、格納、通信、伝搬および転送可能な任意の装置を指す。
プログラムコードを格納・実行するために適したデータ処理システムは、システムバスを介して記憶素子に直接または間接的に接続された少なくとも1つのプロセッサを有する。記憶素子は、プログラムコードの実際の実行に際して使われるローカルメモリや、大容量記憶装置や、実行中に大容量記憶装置からデータを取得する回数を減らすためにいくつかのプログラムコードを一時的に記憶するキャッシュメモリなどを含む。
入力/出力(I/O)装置は、例えばキーボード、ディスプレイ、ポインティング装置などであるが、これらはI/Oコントローラを介して直接あるいは間接的にシステムに接続される。
データ処理システムが、介在するプライベートネットワークおよび/またはパブリックネットワークを介して、他のデータ処理システム、ストレージデバイス、リモートプリンタなどに結合されるようになることを可能にするために、ネットワークアダプタもシステムに結合されうる。ワイヤレス(たとえば、Wi−Fi(登録商標))トランシーバ、イーサネット(登録商標)アダプタ、およびモデムは、ネットワークアダプタのほんの数例に過ぎない。
最後に、本明細書において提示されるアルゴリズムおよび表示は特定のコンピュータや他の装置と本来的に関連するものではない。本明細書における説明にしたがったプログラムを有する種々の汎用システムを用いることができるし、また要求された処理ステップを実行するための特定用途の装置を製作することが適した場合もある。これら種々のシステムに要求される構成は、以上の説明において明らかにされる。さらに、本発明は、特定のプログラミング言語と関連づけられるものではない。本明細書で説明される本発明の内容を実装するために種々のプログラミング言語を利用できることは明らかであろう。
実施形態の前述の説明は、例示と説明を目的として行われたものである。したがって、開示された実施形態が本発明の全てではないし、本発明を上記の実施形態に限定するものでもない。本発明は、上記の開示にしたがって、種々の変形が可能である。本発明の範囲
は上述の実施形態に限定解釈されるべきではなく、特許請求の範囲にしたがって解釈されるべきである。本発明の技術に詳しい者であれば、本発明はその思想や本質的特徴から離れることなくその他の種々の形態で実現できることを理解できるであろう。同様に、モジュール・処理・特徴・属性・方法およびその他の本発明の態様に関する名前付けや分割方法は必須なものでものないし重要でもない。また、本発明やその特徴を実装する機構は異なる名前や分割方法や構成を備えていても構わない。
さらに、モジュール・処理・特徴・属性・方法およびその他の本発明の態様は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェアもしくはこれらの組合せとして実装できる。また、本発明をソフトウェアとして実装する場合には、モジュールなどの各要素は、どのような様式で実装されても良い。例えば、スタンドアローンのプログラム、大きなプログラムの一部、異なる複数のプログラム、静的あるいは動的なリンクライブラリー、カーネルローダブルモジュール、デバイスドライバー、その他コンピュータプログラミングの当業者にとって既知な方式として実装することができる。さらに、本発明の実装は特定のプログラミング言語に限定されるものではないし、特定のオペレーティングシステムや環境に限定されるものでもない。以上のように、上記の本発明の説明は限定的なものではなく例示的なものであり、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲にしたがって定められる。
100 動作環境
105 ネットワーク
107 サーバ
122 V2X接続デバイス
123 自車両
124 遠隔車両
125 プロセッサ
126 車載ユニット
127 メモリ
130 ネットワーク情報データベース
131 統計解析器
132 外部負荷推定器
133 無線構成最適化器
140 電子ディスプレイ
145 通信ユニット
146 V2X無線機
150 DSRC準拠GPSユニット
191 センサデータ
192 GPSデータ
193 報告データ
194 構成データ
198 構成選択器
199 ネットワーク最適化器

Claims (16)

  1. 車両が実行する通信チャネル選択方法であって、
    前記車両に搭載された無線通信装置が利用可能な複数のチャネルのリストと、各チャネルの選択好適度を表す構成選択確率値と、を含む構成データを取得する取得ステップと、
    前記複数のチャネルの中から、前記構成選択確率値が最も高いチャネル以外のチャネルを選択する選択ステップと、
    前記選択したチャネルを使用してデータパケットを送信するように前記無線通信装置を構成する構成ステップと、
    を含む、通信チャネル選択方法。
  2. 前記構成選択確率値は、複数の地理的領域ごとの無線リソースを最適化するサーバ装置によって、前記車両から送信された報告データに基づいて生成される、
    請求項1に記載の通信チャネル選択方法。
  3. 前記構成選択確率値は、前記無線通信装置が利用可能なすべての前記チャネルについて、前記車両が位置する地理的領域における残余リソースが最大になるように最適化された値である、
    請求項1または2に記載の通信チャネル選択方法。
  4. 前記無線通信装置が利用可能な複数のチャネルは、それぞれ異なるタイプの無線チャネルであり、
    前記残余リソースは正規化された値である、
    請求項3に記載の通信チャネル選択方法。
  5. 前記選択ステップでは、前記チャネルごとのリアルタイムの混雑度を測定し、当該測定の結果に基づいて、受信した前記構成選択確率値を補正したうえで前記チャネルの選択を行う、
    請求項1から4のいずれかに記載の通信チャネル選択方法。
  6. 前記構成選択確率値は、前記車両以外の無線装置によって発生する通信量と、前記車両によって発生する通信量の双方に基づいて決定される、
    請求項1から5のいずれかに記載の通信チャネル選択方法。
  7. 車両に搭載される無線通信装置であって、
    前記無線通信装置が利用可能な複数のチャネルのリストと、各チャネルの選択好適度を表す構成選択確率値と、を含む構成データを取得する取得手段と、
    前記複数のチャネルの中から、前記構成選択確率値が最も高いチャネル以外のチャネルを選択する選択手段と、
    前記選択したチャネルを使用してデータパケットを送信する送信手段と、
    を有する、無線通信装置。
  8. 複数のチャネルを利用して通信が可能な車両に対して、前記チャネルを選択するための情報を提供するサーバ装置が行う情報提供方法であって、
    前記車両から位置情報を含む報告データを取得し、地理的領域ごとの無線通信状況を表すネットワーク情報データベースを生成する第一生成ステップと、
    前記ネットワーク情報データベースを用いて、前記車両による通信トラフィックと、前記車両以外の無線装置による通信トラフィックを地理的領域ごとに分析し、分析の結果に基づいて、各チャネルの選択好適度を表す構成選択確率値を含む構成データを生成する第二生成ステップと、
    前記構成データを前記車両に送信する送信ステップと、
    を含む、
    情報提供方法。
  9. 前記報告データは、前記車両の位置情報と、チャネルごとの測定値を含む、
    請求項8に記載の情報提供方法。
  10. 前記第二生成ステップでは、すべてのチャネルについて、前記地理的領域における残余リソースが最大になるように前記構成選択確率値を生成する、
    請求項8または9に記載の情報提供方法。
  11. 前記車両が利用可能な複数のチャネルは、それぞれ異なるタイプの無線チャネルであり、
    前記残余リソースは正規化された値である、
    請求項10に記載の情報提供方法。
  12. 複数のチャネルを利用して通信が可能な車両と、前記車両に前記チャネルを選択するための情報を提供するサーバ装置が行う無線通信方法であって、
    前記車両が、位置情報を含む報告データを生成して前記サーバ装置に送信し、
    前記サーバ装置が、前記報告データに基づいて、地理的領域ごとの無線通信状況を表すネットワーク情報データベースを生成し、
    前記サーバ装置が、前記ネットワーク情報データベースを用いて、前記車両による通信トラフィックと、前記車両以外の無線装置による通信トラフィックを地理的領域ごとに分析し、分析の結果に基づいて、各チャネルの選択好適度を表す構成選択確率値を含む構成データを生成して複数の前記車両に送信し、
    前記複数の車両のそれぞれが、前記複数のチャネルの中から、前記構成選択確率値が最も高いチャネル以外のチャネルを選択して無線通信を行う、
    無線通信方法。
  13. 前記車両は、前記構成選択確率値と、前記車両ごとに固有な要素と、の双方に基づいて前記チャネルの選択を行う、
    請求項12に記載の無線通信方法。
  14. 前記報告データは、前記車両の位置情報と、チャネルごとの測定値を含む、
    請求項12または13に記載の無線通信方法。
  15. 前記サーバ装置は、すべてのチャネルについて、前記地理的領域における残余リソースが最大になるように前記構成選択確率値を生成する、
    請求項12から14のいずれかに記載の無線通信方法。
  16. 前記車両が利用可能な複数のチャネルは、それぞれ異なるタイプの無線チャネルであり、
    前記残余リソースは正規化された値である、
    請求項15に記載の無線通信方法。
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