JP4429824B2 - 無線通信システム、無線通信端末、その制御方法、制御プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信に係り、特に、通信データを中継する技術に関する。

従来より、無線通信においては、専用の中継機を配置したり、或いは、通信事業者間を結ぶバックボーン回線を利用する等して、無線通信端末間で送受する通信データを中継し、実質的な無線通信エリアの拡大が図られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−３００００号公報

しかしながら、専用の中継機を配置する構成にあっては、システム全体のコストが高くなるという問題や、中継機が介在する分、通信制御が複雑になるといった問題がある。また、バックボーン回線を利用する場合も、異なる通信事業者間で通信を行うための通信設備が必要になるため、コストが高くなり、通信制御も煩雑になるといった問題がある。

また、無線による中継通信の他の方法として、無線通信端末に通信データの中継機能を持たせ、各無線通信端末が、直接通信可能な無線通信端末の情報を端末間で交換し、この情報に基づいて中継経路を決定して通信データを中継する方法が提案されている。しかしながら、無線通信端末間で情報交換を行う必要があるため、通信量が定常的に多くなり、携帯電話機を用いた移動体通信システム等の大規模な無線通信システムへの適用が困難である等の問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、専用の中継機を必要とせず、通信データを中継する際の中継ルートを適切に選択できる無線通信システム、無線通信端末、その制御方法、制御プログラム及び記録媒体を提供することを目的としている。

上述課題を解決するため、本発明は、複数の無線通信端末を備え、各々の無線通信端末が互いに無線により通信する無線通信システムにおいて、前記無線通信端末は、自身の端末の無線通信エリア内に、通信相手の無線通信端末が在圏するか否かを判断する判断手段と、前記判断手段による判断の結果、前記通信相手の無線通信端末が在圏する場合、前記通信相手の無線通信端末に通信データを送信すると共に、前記通信相手の無線通信端末が在圏しない場合には、自身の端末の無線通信エリア内に在圏する他の無線通信端末に前記通信データを送信し前記通信データを中継させる通信制御手段とを備え、前記通信制御手段は、前記通信相手の無線通信端末が在圏しない場合には、自身の端末の周囲エリアを複数のエリアブロックに分割し、各エリアブロック内に在圏する直接通信可能な他の無線通信端末の存在数の偏りに基づいて、通信不能エリアが存在すると推定されるエリアブロックを特定し、特定したエリアブロック外に在圏する前記他の無線通信端末に前記通信データを中継させることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記通信制御手段は、前記各エリアブロック内に在圏する他の無線通信端末の存在数の平均値を求め、この平均値と、前記エリアブロック内に在圏する他の無線通信端末の存在数との差が所定範囲内となるエリアブロック内に在圏する前記無線通信端末に前記通信データを中継させることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記通信制御手段は、前記各エリアブロック内に在圏する他の無線通信端末の存在数の平均値と標準偏差とを求め、この平均値と、前記エリアブロック内に在圏する他の無線通信端末の存在数との差が標準偏差以内となるエリアブロック内に在圏する前記無線通信端末に前記通信データを中継させることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記特定したエリアブロック外に在圏する他の無線通信端末のうち、前記通信相手の無線通信端末に最も近い無線通信端末に前記通信データを中継させることを特徴とする。また、本発明は、上記発明において、前記無線通信端末は、自身の端末の無線通信エリア内に在圏する他の無線通信端末の位置情報を格納する周辺端末テーブルを記憶することを特徴とする。

また、本発明は、他の無線通信端末と互いに無線により通信する無線通信端末において、自身の端末の無線通信エリア内に、通信相手の無線通信端末が在圏するか否かを判断する判断手段と、前記判断手段による判断の結果、前記通信相手の無線通信端末が在圏する場合、前記通信相手の無線通信端末に通信データを送信すると共に、前記通信相手の無線通信端末が在圏しない場合には、自身の端末の無線通信エリア内に在圏する他の無線通信端末に前記通信データを送信し前記通信データを中継させる通信制御手段とを備え、前記通信制御手段は、前記通信相手の無線通信端末が在圏しない場合には、自身の端末の周囲エリアを複数のエリアブロックに分割し、各エリアブロック内に在圏する直接通信可能な他の無線通信端末の存在数に基づいて、通信不能エリアが存在すると推定されるエリアブロックを特定し、特定したエリアブロック外に在圏する前記他の無線通信端末に前記通信データを中継させることを特徴とする。

また、本発明は、他の無線通信端末と互いに無線により通信する無線通信端末の制御方法において、自身の端末の無線通信エリア内に、通信相手の無線通信端末が在圏するか否かを判断する判断ステップと、この判断の結果、前記通信相手の無線通信端末が在圏する場合、前記通信相手の無線通信端末に通信データを送信する一方、前記通信相手の無線通信端末が在圏しない場合には、自身の端末の無線通信エリア内に在圏する他の無線通信端末に前記通信データを送信し前記通信データを中継させる通信ステップとを有し、この通信ステップにおいては、前記通信相手の無線通信端末が在圏しない場合には、自身の端末の周囲エリアを複数のエリアブロックに分割し、各エリアブロック内に在圏する前記他の無線通信端末の存在数に基づいて、通信不能エリアが存在すると推定されるエリアブロックを特定し、特定したエリアブロック外に在圏する前記他の無線通信端末に前記通信データを中継させることを特徴とする。

また、本発明は、以上説明した無線通信端末及びその制御方法に適用する他、この発明を実施するための制御プログラムを電気通信回線を介して一般ユーザに配布したり、そのようなプログラムを、磁気記録媒体、光記録媒体、半導体記録媒体等のコンピュータに読み取り可能な記録媒体に格納して一般ユーザに配布する、といった態様でも実施され得る。

本発明によれば、専用の中継機を必要とせず、通信データを中継する際の中継ルートを適切に選択して、通信不能エリア近傍に在圏する無線通信端末に通信データを中継させることによって生じる余分な通信を回避することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。

図１は本実施の形態に係る無線通信システムとしての車々間通信システムＳの構成を模式的に示す図である。当該車々間通信システムＳは、複数台の車両１の各々に搭載された移動通信端末たる無線通信機器１１（図２参照）を備えると共に、無線通信機器１１の各々が、無線通信可能な所定範囲（無線通信エリア）を有し、無線通信エリア内にあっては、無線通信機器１１同士が互いに無線により車々間通信を行う。

図２は、車両１に搭載される車載システムＳａの概略的構成を示すブロック図である。この図に示すように、車載システムＳａは、車両制御機器１２と、上記無線通信機器１１と、当該無線通信機器１１に接続されるアンテナ１３とを備えている。

車両制御機器１２は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用した図示せぬカーナビゲーションシステムから得られる車両の位置情報を取得し、一時的に記憶する等して管理すると共に、この位置情報を上記無線通信機器１１に出力するものである。また、車両制御機器１２は、位置情報の他に、図示せぬ車速計から得られる車両速度情報や、図示せぬブレーキペダルセンサから得られるブレーキ情報等の各種の車両情報も取得可能に構成されている。

図３は、無線通信機器１１の構成を示すブロック図である。同図に示すように、無線通信機器１１は、ＣＰＵ（通信制御手段）１０１と、メモリ１０２と、データリンク部１０３と、変復調部１０４と、ＲＦ部１０５とを有している。

ＣＰＵ１０１は、無線通信機器１１の全体の制御を行うコンピュータとして機能するものであり、例えば、受信データのメモリ１０２への格納、送信データのメモリ１０２からの呼び出し、無線通信における搬送波検出の判断等を行う。またＣＰＵ１０１は、車両制御機器１２から車両の位置情報等の各種データを図示せぬインターフェースを介して取得しメモリ１０２に格納する等の処理も実行する。

メモリ１０２は、ＣＰＵ１０１にて実行される制御プログラムや各種のデータ、変数等を記憶するものである。これらのデータには、無線通信にて受信したデータや、車両制御機器１２からの上記位置情報といったデータがあり、これらのデータを一時的に記憶するバッファとしても機能する。

データリンク部１０３は、車々間通信プロトコルに準拠した無線フレームの生成や制御を実行するものである。変復調部１０４は、送信データ信号の変調又は受信データ信号の復調を行うものである。ＲＦ（高周波）部１０５は、データ信号の送受信を行うものであり、例えば、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路、ＡＧＣ（Auto Gain Control）回路、増幅回路等から構成される。なお、変復調部１０４及びＲＦ部１０５は、本実施の形態の車々間通信システムＳに適用される無線通信方式（例えば、スペクトラム拡散通信方式など）に応じて、それに適合するように構成される。かかる構成の下、無線通信機器１１は、他車両１の無線通信機器１１に通信データを送信し、また、他の無線通信機器１１から通信データを受信するといった双方向通信を行う。

ところで、無線通信機器１１は、上述のように、無線通信エリアを形成しており、その無線通信エリア内に在圏する他の無線通信機器とは、直接通信可能であるもの、何ら対策を施さなければ、無線通信エリア外の無線通信機器とは通信不可能となってしまう。また、この無線通信エリアを拡大すべく、無線通信機器１１の通信データを中継する中継機器を車々間通信システムＳに用いる構成とすると、この中継機器と無線通信機器１１との間の通信制御等が煩雑になるといった問題が生じる。

そこで本実施の形態の車々間通信システムＳにおいては、無線通信機器１１が直接無線通信可能でない第１の無線通信機器に通信データを送信する場合、直接無線通信可能であり、尚且つ、上記第１の無線通信機器と直接無線通信可能な第２の無線通信機器に通信データを送信し、当該第２の無線通信機器に通信データを中継させる構成としている。以下、この構成について詳述する。

図４は、本実施の形態の車々間通信システムＳにおいて用いられる無線フレームの構成を模式的に示す図である。なお、この図には、無線フレームのうち、通信データの中継に関する部分のみを図示している。

同図に示すように、無線フレーム２００は、宛先フィールド２００ａと、送信元フィールド２００ｂと、最終宛先フィールド２００ｃとの３つのフィールドを有している。宛先フィールド２００ａは、通信データの送信先に該当する無線通信機器を一意に特定する識別情報、及び、当該送信先の現在の位置情報が格納されるフィールドである。送信元フィールド２００ｂは、通信データの送信元に該当する無線通信機器を一意に特定する識別情報、及び、当該送信元の現在の位置情報が格納されるフィールドである。また、最終宛先フィールド２００ｃは、通信データの最終到達先に該当する無線通信機器を一意に特定する識別情報、及び、最終到達先の現在の位置情報が格納されるフィールドである。発信元フィールド２００ｄは、当該通信データを最初に発信した発信元を一意に特定する識別情報、及び、位置情報が格納されるフィールドである。

すなわち、ある無線通信機器１１ａが直接無線通信可能でない無線通信機器１１ｃに通信データを送信するに際し、直接無線通信可能な無線通信機器１１ｂに通信データを中継させる場合、図５に示すように、宛先フィールド２００ａには、通信データの送信先である無線通信機器１１ｂの識別情報と位置情報とが格納され、送信元フィールド２００ｂには、通信データの送信元である無線通信機器１１ａの識別情報と位置情報とが格納される。また、最終宛先フィールド２００ｃには、通信データの最終到達先である無線通信機器１１ｃの識別情報と位置情報とが格納され、発信元フィールド２００ｄには、通信データを最初に発信した発信元である無線通信機器１１ａの識別情報と位置情報とが格納される。

かかる無線フレーム２００を送信先の無線通信機器１１ｂが受信した場合、最終宛先フィールド２００ｃに格納された識別情報に基づいて、当該無線フレーム２００が自器１１ｂ宛のものか、或いは、他の無線通信機器に送信すべきものであるかを判断する。そして、この無線フレーム２００では、最終宛先フィールド２００ｃに、他の無線通信機器１１ｃの識別情報が格納されていることから、この無線フレーム２００を最終宛先フィールド２００ｃで指定されている無線通信機器１１ｃに送信し、この結果、通信データが無線通信機器１１ｃに到達することとなる。

また、この無線通信機器１１ｃへの通信データの送信に際し、無線通信機器１１ｂは、図６に示すように、宛先フィールド２００ａ及び最終宛先フィールド２００ｃの各々に無線通信機器１１ｃの識別情報及び位置情報を格納すると共に、送信元フィールド２００ｂに自器１１ｂの識別情報及び位置情報を格納する。

この無線フレーム２００を、送信先の無線通信機器１１ｃが受信した場合には、最終宛先フィールド２００ｃに自器１１ｃが指定されていることから、他の無線通信機器に当該無線フレーム２００を中継する必要がない事が判断できる。なお、最終宛先フィールド２００ｃに格納された情報に基づいて無線通信機器１１が通信データの中継の要否を判断する構成ではなく、中継の要否を示す情報を格納するための専用のフィールドを無線フレーム２００に設ける構成としても良い。

このように、本実施の形態では、無線フレーム２００に送信先や最終宛先となる無線通信機器の識別情報及び位置情報を格納する構成としているため、無線通信機器１１がこれらの情報を取得している必要がある。そこで、本実施の形態では、無線通信機器１１は、直接無線通信可能な無線通信機器の識別情報及び位置情報が登録された周辺端末テーブル２１０をメモリ１０２に予め格納し、通信データを送信する際には、この周辺端末テーブル２１０を参照して、上記無線フレーム２００の各フィールド２００ａ〜２００ｄに情報を格納する。

図７は、上記周辺端末テーブル２１０の構成を模式的に示す図である。この図に示すように、周辺端末テーブル２１０の１つのレコードには、番号２１０ａと、識別情報２１０ｂと、位置情報２１０ｃと、時刻２１０ｄとが含まれている。番号２１０ａは、各レコードを識別するための情報であり、例えば各レコードを参照する際に使用される。識別情報２１０ｂは、直接無線通信可能な無線通信機器を一意に特定する情報であり、上記無線フレーム２００の各フィールド２００ａ〜２００ｄに格納される識別情報に相当する。位置情報２１０ｃは、直接無線通信可能な無線通信機器の現在の位置を示す情報である。また、時刻２１０ｄは、レコードを登録或いは更新した時刻を示す情報である。

上記識別情報２１０ｂとしては、通信機器に予め割り当てられている例えばＭＡＣ（Media Access Control）アドレス等を用いることができる。また、位置情報２１０ｃとしては、例えば緯度・経度情報や住所、或いは、無線通信機器１１の位置を特定するためのシステム固有の情報等を用いることができる。本実施の形態では、上述のように、車両制御機器１２が例えばＧＰＳ（Global Positioning System）を利用した図示せぬカーナビゲーションシステムから自車両１の位置情報を取得するように構成され、無線通信機器１１は、その位置情報を用いる構成としている。また、時刻２１０ｄとしては、無線通信機器１１に内蔵された図示せぬタイマ回路や計時回路、或いは、他の機器から得られる時間情報等を用いることができる。

このような周辺端末テーブル２１０へのレコードの登録或いは更新は、上記無線フレーム２００を受信することで行われる。具体的には、無線通信機器１１は、自器宛ての無線フレーム２００に限らず、受信可能な無線フレーム２００を逐次受信している。この無線フレーム２００の送信元の無線通信機器とは直接通信可能であるため、無線通信機器１１は、その無線フレーム２００を受信するごとに、次に示す周辺端末テーブル処理を実行して、当該無線フレーム２００の送信元フィールド２００ｂに格納されている情報に基づいて、直接通信可能な無線通信機器について周辺端末テーブル２１０に登録或いは更新を行う。

図８は、かかる周辺端末テーブル処理を示すフローチャートである。この図に示すように、無線フレーム２００が受信されると、無線通信機器１１のＣＰＵ１０１は、送信元である無線通信機器の識別情報といった送信元情報を、今回受信した無線フレーム２００の送信元フィールド２００ｂから読み取る（ステップＳ１０１）。次いでＣＰＵ１０１は、この送信元の識別情報を検索キーとして周辺端末テーブル２１０の各レコードを検索し、該当するレコードが既に存在するか否かを判断する（ステップＳ１０２）。

この判断の結果、送信元の識別情報が周辺端末テーブル２１０に未だ登録されていなければ（ステップＳ１０２：いいえ）、ＣＰＵ１０１は、周辺端末テーブル２１０内の未使用の番号２１０ａを取得し（ステップＳ１０３）、その番号２１０ａが付されたレコードに送信元の識別情報を格納し、このレコードを周辺端末テーブル２１０に登録する（ステップＳ１０４）。これにより、直接通信可能な無線通信機器のレコードが新規に生成され周辺端末テーブル２１０に登録されることとなる。

一方、ステップＳ１０２の判断の結果、送信元の識別情報が周辺端末テーブル２１０に既に登録されている場合には（ステップＳ１０２：はい）、ＣＰＵ１０１は、該当するレコードに含まれた位置情報２１０ｃ等を、今回受信した無線フレーム２００に含まれた情報で更新するために、そのレコードの番号２１０ａを取得する（ステップＳ１０５）。

次いでＣＰＵ１０１は、今回受信した無線フレーム２００の送信元フィールド２００ｂから、送信元の無線通信機器の位置情報を読み取り（ステップＳ１０６）、その送信元の位置情報を、ステップＳ１０４にて登録したレコード、或いは、ステップＳ１０５にて取得した番号２１０ａに該当するレコードに格納する（ステップＳ１０７）。そしてＣＰＵ１０１は、現在の時刻を取得し（ステップＳ１０８）、その時刻を、ステップＳ１０７と同様に、ステップＳ１０４にて登録したレコード、或いは、ステップＳ１０５にて取得した番号２１０ａに該当するレコードに格納する（ステップＳ１０９）。

以上の周辺端末テーブル処理により、無線通信機器１１の無線通信エリア内に在圏し、直接無線通信可能な無線通信機器が周辺端末テーブル２１０に順次登録、或いは、更新されることとなる。

ところで、上記周辺端末テーブル処理にあっては、受信した無線フレーム２００に含まれた情報に基づいて周辺端末テーブル２１０の各レコードの情報を更新するため、既に無線通信エリア外に遠ざかった無線通信機器がある場合であっても、そのまま周辺端末テーブル２１０に登録され続けることとなる。そこで、本実施の形態の無線通信機器１１は、次に示す周辺端末テーブル更新処理を間欠的（例えば５秒ごと）に実行することで、無線通信エリア外に遠ざかってしまったと判断される無線通信機器に関するレコードを、周辺端末テーブル２１０から削除している。

図９は、かかる周辺端末テーブル更新処理を示すフローチャートである。この図に示すように、無線通信機器１１のＣＰＵ１０１は、周辺端末テーブル２１０から１件のレコードを読み出し（ステップＳ２０１）、そのレコードに含まれる時刻２１０ｄ（図７参照）に基づいて、レコードを登録或いは更新した時刻から所定時間（例えば５秒）が経過しているかを判断して、そのレコードの情報が古いものであるかを判断する（ステップＳ２０２）。

情報が古ければ（ステップＳ２０２：はい）、レコードに登録された情報の信頼性が低く、そのレコードに登録されている無線通信機器が無線通信エリアから既に遠ざかっているとみなし、ＣＰＵ１０１は、そのレコードを周辺端末テーブル２１０から削除する（ステップＳ２０３）。そして、ＣＰＵ１０１は、周辺端末テーブル２１０の全てのレコードについて判断が完了していなければ（ステップＳ２０４：いいえ）、残りのレコードについて判断すべく、処理手順をステップＳ２０１に戻す。また、ステップＳ２０２の判断の結果、レコードの情報が古くない場合にも（ステップＳ２０２：いいえ）、周辺端末テーブル２１０の全てのレコードについて判断が完了していなければ（ステップＳ２０４：いいえ）、ＣＰＵ１０１は、残りのレコードについて判断すべく、処理手順をステップＳ２０１に戻す。

この周辺端末テーブル更新処理により、周辺端末テーブル２１０から既に無線通信エリア外に遠ざかったとみなされる無線通信機器の情報が削除され、周辺端末テーブル２１０には、直接通信可能な無線通信機器のみが登録されることとなる。

次いで、上記無線フレーム２００及び周辺端末テーブル２１０を用いて無線通信機器１１が通信データを送信する場合の動作について具体的に説明する。無線通信機器１１は、通信データを送信するに際し、次に示す無線ルート選択処理を実行することで、通信データを受信すべき（すなわち、最終宛先となる）無線通信機器が直接通信可能でない場合には、この通信データを中継させるべき無線通信機器を直接通信可能な無線通信機器の中から選択し、その無線通信機器に通信データを送信する。

図１０は、かかる無線ルート選択処理を示すフローチャートである。この図に示すように、無線通信機器１１のＣＰＵ１０１は、通信データを送信するに際し、最終宛先である無線通信機器が直接通信可能であるかを判断すべく、その無線通信機器の識別情報を検索キーとして、自器のメモリ１０２に格納された周辺端末テーブル２１０を検索する（ステップＳ３０１）。なお、本実施の形態では、無線通信機器１１が、通信相手（最終宛先）となり得る無線通信機器の識別情報及び位置情報を予めメモリ１０２に記憶している構成とするが、この構成の詳細については後述する。

この検索の結果、最終宛先となる無線通信機器が周辺端末テーブル２１０に登録されている場合には（ステップＳ３０２：テーブルに有る）、この無線通信機器と直接通信可能であり、他の無線通信機器に通信データを中継させる必要がないことを示す。そこで、ＣＰＵ１０１は、この無線通信機器の識別情報及び位置情報を周辺端末テーブル２１０から読み出して、無線フレーム２００の宛先フィールド２００ａ及び最終宛先フィールド２００ｃに格納すると共に、自器の識別情報及び位置情報を送信元フィールド２００ｂに格納して無線フレーム２００を生成して（ステップＳ３０３）、送信する。

一方、ステップＳ３０１の検索の結果、最終宛先となる無線通信機器（最終宛先端末）が周辺端末テーブル２１０に登録されていなければ（ステップＳ３０２：テーブルに無い）、この最終宛先端末と直接通信可能ではなく、他の無線通信機器の中継を必要とすることを示す。そこで、無線通信機器１１のＣＰＵ１０１は、通信データを中継させるに適当な無線通信機器（中継端末）を周辺端末テーブル２１０に登録されている無線通信機器の中から選択するための処理を実行する。

ところで、中継端末を選択するに際し、直接通信可能な無線通信機器のうち、最終宛先となる無線通信機器と直線距離にして最も近い無線通信機器を選択したとしても、この中継端末と最終宛先端末との間に、無線通信を遮断する通信不能エリアが存在した場合は、中継端末は最終宛先端末と直接通信できず、中継端末は通信データをその通信データの送信元の無線通信機器に戻す、或いは、別の中継端末を選択して通信データを再中継する必要が生じ、余分な通信が生じることとなる。つまり、中継端末として、最終宛先端末との物理的な距離が近い端末を選択しても、無線通信上の距離については遠くなってしまうことがある。

そこで、本実施の形態では、自身の端末の周囲エリアを複数のエリアブロックに分割した場合に、通信不能エリアが存在するエリアブロックにおいては、他のエリアブロックに比して、当該エリアブロック内に在圏する直接通信可能な無線通信機器の存在数が偏る（少なくなる）ことに鑑み、直接通信可能な他の無線通信端末の存在数に基づいて、通信不能エリアが存在すると推定されるエリアブロックを特定し、この特定したエリアブロック内に在圏する無線通信機器を中継候補から除外する構成としている（ステップＳ３０４）。

図１１は、かかる中継候補除外処理を示すフローチャートである。まず、無線通信機器１１のＣＰＵ１０１は、自器の周囲エリアを、車両制御機器１２から取得した自位置を基準に、例えば緯度方向及び経度方向に区切って４つのエリアブロックに分割し、周辺端末テーブル２１０に登録されている無線通信機器の位置情報に基づいて、エリアブロック毎の無線通信機器の端末台数（存在数）を求める（ステップＳ４０１）。

次いで、ＣＰＵ１０１は、これらエリアブロックの端末台数の平均値及び標準偏差を求め（ステップＳ４０２）、この平均値と無線通信機器の端末台数との差が標準偏差以内となるエリアブロック、すなわち、無線通信機器の存在数が偏っていないエリアブロックを特定する（ステップＳ４０３）。具体的には、ＣＰＵ１０１は、平均値と標準偏差の下限値以上、平均値と標準偏差の加算値以上の範囲を設定範囲に設定し、端末台数がこの設定範囲内となるエリアブロックを特定し（ステップＳ４０３）、このエリアブロック内に在圏する直接通信可能な無線通信機器の中から中継候補を選択する。

このように、上記設定範囲を、各エリアブロックの端末台数の平均値を中心に標準偏差の幅の範囲内に設定することにより、周囲に存在する無線通信機器の分布状況に応じて、無線通信機器の存在数が偏っていないエリアブロックを適切に特定することができる。なお、標準偏差を算出する処理を省略し、無線通信機器の存在数が偏らないエリアブロックを特定できる範囲で、標準偏差の代わりとなる設定値を予め設定し、上記平均値と無線通信機器の端末台数との差がこの設定値以内となるエリアブロックを、存在数が偏っていないエリアブロックとして特定するようにしてもよい。

本実施の形態では、このようにして特定したエリアブロック内に在圏する直接通信可能な無線通信機器のうち、最終宛先となる無線通信機器と直線距離にして最も近い無線通信機器を中継候補として選択する。具体的に説明すると、無線通信機器１１のＣＰＵ１０１は、周辺端末テーブル２１０に登録されている各無線通信機器と、最終宛先の無線通信機器との直線距離を位置情報に基づいて順次求める（ステップＳ３０５）。

次いで、ＣＰＵ１０１は、このように求めた直線距離に基づいて、最終宛先の無線通信機器との距離が最も短い無線通信機器を求め（ステップＳ３０６）、この無線通信機器に通信データを中継させるべく、この無線通信機器の識別情報及び位置情報を宛先フィールド２００ａに格納すると共に、最終宛先フィールド２００ｃに通信データを最終的に受信すべき無線通信機器の識別情報及び位置情報を格納し、さらに、送信元フィールド２００ｂ及び発信元フィールド２００ｄに自器の識別情報及び位置情報を格納した無線フレーム２００を生成して（ステップＳ３０７）、送信する。

この無線ルート選択処理により、無線通信機器１１が通信データを送信する場合に、最終宛先の無線通信機器が直接通信可能であれば、その無線通信機器に通信データを直接送信し、また、直接通信可能でなければ、通信不能エリアが存在するエリアブロック外に在圏する直接通信可能な無線通信機器のうち、最終宛先の無線通信機器と最も距離の短い無線通信機器を選択し、その無線通信機器に通信データを中継させることとなる。

図１２は、無線通信機器１１の通信データの送信動作を模式的に示す図である。この図においては、無線通信機器Ａの無線通信エリア３００内に、無線通信機器Ｂ，Ｄ，Ｈ〜Ｓの１４台の無線通信機器が在圏すると共に、無線通信機器Ｂの側に通信不能エリアＡＲが存在し、この無線通信エリア３００の外に通信データの最終到達先の無線通信機器Ｃが存在する場合を示している。また、この図に示す点（・）は、本実施の形態の車々間通信システムＳで用いられる距離の最小単位を示す。

この図１２に示す模式図においては、無線通信機器Ａの無線通信エリア３００内に無線通信機器Ｂ，Ｄ，Ｈ〜Ｓが在圏するため、この無線通信機器Ａが有する周辺端末テーブル２１０には、これら１４台の無線通信機器Ｂ，Ｄ，Ｈ〜Ｓの識別情報及び位置情報が格納されることになる。

このとき、例えば、無線通信機器Ｄから送信された無線フレーム２００を無線通信機器Ａが受信し、その無線フレーム２００の最終宛先フィールド２００ｃに無線通信機器Ｃが指定されていた場合、無線通信機器Ａの周辺端末テーブル２１０には、無線通信機器Ｃが登録されていないため、その無線フレーム２００を他の無線通信機器に中継させることとなる。

この場合、無線通信機器Ａは、自器の周囲エリアを自位置を中心に緯度方向（図示ｘ方向）及び経度方向（図示ｙ方向）に区切って４つの略等しい面積のエリアブロック（ブロック１，２，３，４）に分割し、各エリアブロックの無線通信機器の端末台数（存在数）の平均値及び標準偏差を求める。この図１２に示す模式図においては、エリアブロック１内の端末台数が１台、エリアブロック２及び４の端末台数が４台、エリアブロック３の端末台数が５台であるため、平均値は（１＋４＋４＋５）／４＝３．５台であり、標準偏差は、各値と平均値との差の２乗の平均（＝分散）の正の平方根であるから１．５となる。

次いで、無線通信機器Ａは、端末台数が、求めた平均値と標準偏差の減算値以上、かつ、加算値以下となる設定範囲（２台〜５台）内のエリアブロックを特定することにより、端末台数が他のエリアブロックに比して少ないエリアブロック１を除くエリアブロック２〜４を、中継候補を選択するエリアブロックとする。

そして、無線通信機器Ａは、周辺端末テーブル２１０に登録されている位置情報に基づいて、エリアブロック２〜４に在圏する無線通信機器Ｄ，Ｈ〜Ｓのうち、最終宛先である無線通信機器Ｃと最も距離が短い無線通信機器を、三平方の定理を用いる等して求め、該当する無線通信機器が無線通信機器Ｈであることを特定し、この無線通信機器Ｈに無線フレーム２００を送信する。この結果、無線フレーム２００は、無線通信機器Ｈによって中継され、無線通信機器Ｃに到達することとなる。

従って、通信不能エリアＡＲが存在するエリアブロック１内に在圏する無線通信機器Ｂを中継端末から除外することができ、無線通信機器Ｂが無線通信機器Ｃに直接通信できないために生じる無駄な中継通信を回避することができる。この結果、無線通信上の距離が最も短い最適な中継ルートを選択することができる。

この動作例においては、無線通信機器Ｄが、直接通信可能でない無線通信機器Ｃを最終宛先とした無線フレーム２００を送信するが、この最終宛先となる無線通信機器Ｃの情報は、予め、無線通信機器Ｄのメモリ１０２に格納されている。

具体的には、無線通信機器１１の各々は、通信データの最終宛先となり得る無線通信機器の識別情報及び位置情報をリスト化し、端末リスト（図示せず）として予めメモリ１０２に格納する構成としている。この端末リストは、ユーザが無線通信機器１１に設けられた図示せぬ入力装置（例えばキーボード）を操作する等して、設定、登録及び削除等を実行可能に構成される。なお、この端末リストを車両制御機器１２に格納し、無線通信機器１１が車両制御機器１２を介して端末リストのデータを参照する構成とし、車両制御機器１２に入力装置を設ける構成としても良い。

この端末リストには、ユーザが無線通信機器の識別を容易にするための無線通信機器名称、上記識別情報及び位置情報等が含まれ、これらの情報が初期登録される。このうち、位置情報は、該当する無線通信機器からの無線データ受信時に登録・更新等されるようになっている。

例えば、複数人のユーザが複数の車両１に分乗して移動等する場合には、それらの車両１に搭載された無線通信機器の呼称及び識別情報を、各自の無線通信機器１１の端末リストに予め登録する。そして、各自が一度集合場所に集まったときに、各無線通信機器が直接通信可能となるため、各々の無線通信機器が周辺端末テーブル２１０に、直接無線通信可能な無線通信機器として、これらの無線通信機器を登録する。このとき、各無線通信機器は、周辺端末テーブル２１０に登録した無線通信機器が上記端末リストにも登録されている場合、その無線通信機器について端末リストの位置情報も登録・更新する。これにより、端末リストに登録されている無線通信機器の情報が最新の情報に常に更新され、各無線通信機器１１は、無線通信時の最終宛先情報として利用可能となる。

なお、本実施の形態では、車両１に搭載された無線通信機器１１のみが互いに通信する場合について例示したが、これに限らず、無線通信機器１１が、例えばユーザの自宅に設置された無線端末等と通信する構成としても良い。この構成においては、ユーザが端末リストに自宅の無線端末を登録すると、車両１に搭載された無線通信機器１１が起動されたときに、無線通信機器１１は、その無線端末を直接無線通信可能な端末として周辺端末テーブル２１０に登録すると共に、その無線端末の位置情報を端末リストに登録・更新する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、無線通信機器１１が、自器の無線通信エリア内に、通信相手の無線通信機器が在圏しない場合には、自身の端末の周囲エリアを複数のエリアブロックに分割し、各エリアブロック内に在圏する直接通信可能な他の無線通信端末の存在数に基づいて、通信不能エリアが存在すると推定されるエリアブロックを特定し、この特定したエリアブロック外に在圏する他の無線通信機器に通信データを中継させる構成としたため、専用の中継機を必要とせず、かつ、通信不能エリア近傍に在圏する無線通信端末を中継端末とすることによって生じる余分な通信を回避することができ、この無線通信システムへの負荷を低減することができる。

特に、本実施では、通信不能エリア近傍に在圏する無線通信端末を除く他の無線通信端末のうち、最終宛先である無線通信機器Ｃと最も距離が短い無線通信機器を中継端末とするため、無線通信上の距離を最も短くできる無線通信機器を中継端末に選択することができ、中継通信の回数を最も少なくでき、これによっても無線通信システムへの負荷を低減することができる。

また、本実施の形態によれば、無線通信機器１１が、直接通信可能な無線通信機器を登録した周辺端末テーブル２１０を記憶し、通常の通信データ受信により、この周辺端末テーブル２１０を更新し、そして、この周辺端末テーブル２１０に登録されている無線通信機器の中から、中継させるに最適な無線通信機器を選択する構成としたため、通信データの中継先の選択に関する余分な通信が不要となり、無線通信システムへの負荷が低減される。

特に、近年では、特定の中継機器を必要としない技術として、各通信端末が直接通信可能な通信端末をリスト化したデータを無線通信システム内に送信し、それらを各端末が通信データ送信の際に参照するといった技術も提案などされているものの、この技術にあっては、各通信端末が個々にリストデータを送信するため通信量が増大し、また、移動体通信システムへの適用が困難であるといった問題がある。

これに対して、本実施の形態によれば、移動通信端末たる無線通信機器１１の各々が、直接通信可能な無線通信機器の情報を逐次登録及び更新する機能と、通信データの送信に際し、最適な中継ルートを選択する機能とを備える構成としているため、通信量の増大を防止し、さらに、中継機能を有した移動体通信システムを簡易に構成することが可能となる。

なお、上述した実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形及び応用可能であることは勿論である。例えば、上述した実施の形態では、車両１に搭載された無線通信機器１１に本発明を適用した場合について例示したが、これに限らず、例えば携帯電話機等の移動通信端末同士の通信にも、本発明を適用することが可能である。また、上述した実施の形態では、無線通信機器１１が、自身の端末の周囲エリアを、自位置を基準に、緯度方向及び経度方向に区切って４つのエリアブロックに分割する場合について述べたが、４つ以上のエリアブロックに分割してもよい。

また、上述した実施の形態では、上記中継通信を行うための制御プログラムを無線通信機器１１のメモリ１０２に予め記憶しておく場合について説明したが、この制御プログラムを、磁気記録媒体、光記録媒体、半導体記録媒体等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納し、コンピュータが記録媒体からこの制御プログラムを読み取って実行するようにしてもよい。また、この制御プログラムを電気通信回線を介して通信ネットワーク上の配信サーバ等からダウンロードできるようにしてもよい。

本発明の実施の形態にかかる車々間通信システムの構成を概略的に示す図である。 車両に搭載される車載システムの概略的構成を示すブロック図である。 無線通信機器の機能的構成を示すブロック図である。 車々間通信システムに用いられる無線フレームの構成を模式的に示す図である。 車々間通信システムに用いられる無線フレームの構成を模式的に示す図である。 車々間通信システムに用いられる無線フレームの構成を模式的に示す図である。 周辺端末テーブルの構成を模式的に示す図である。 周辺端末テーブル処理のフローチャートである。 周辺端末テーブル更新処理のフローチャートである。 無線ルート選択処理のフローチャートである。 中継候補除外処理のフローチャートである。 無線通信機器の通信データの送信動作を説明するための図である。

符号の説明

１ 車両
２ 路側機器
１１、１１ａ〜１１ｃ、Ａ〜Ｃ、Ｈ、Ｋ 無線通信機器
１２ 車両制御機器
１０１ ＣＰＵ（判断手段、通信制御手段）
１０２ メモリ
２００ 無線フレーム
２００ａ 宛先フィールド
２００ｂ 送信元フィールド
２００ｃ 最終宛先フィールド
２００ｄ 発信元フィールド
２１０ 周辺端末テーブル
２１０ｂ 識別情報
２１０ｃ 位置情報
Ｓ 車々間通信システム
ＡＲ 通信不能エリア

Claims (9)

1. 複数の無線通信端末を備え、各々の無線通信端末が互いに無線により通信する無線通信システムにおいて、
   前記無線通信端末は、
   自身の端末の無線通信エリア内に、通信相手の無線通信端末が在圏するか否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段による判断の結果、前記通信相手の無線通信端末が在圏する場合、前記通信相手の無線通信端末に通信データを送信すると共に、前記通信相手の無線通信端末が在圏しない場合には、自身の端末の無線通信エリア内に在圏する他の無線通信端末に前記通信データを送信し前記通信データを中継させる通信制御手段とを備え、
   前記通信制御手段は、前記通信相手の無線通信端末が在圏しない場合には、自身の端末の周囲エリアを複数のエリアブロックに分割し、各エリアブロック内に在圏する前記他の無線通信端末の存在数に基づいて、通信不能エリアが存在すると推定されるエリアブロックを特定し、特定したエリアブロック外に在圏する前記他の無線通信端末に前記通信データを中継させる
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記通信制御手段は、前記各エリアブロック内に在圏する他の無線通信端末の存在数の平均値を求め、
   この平均値と、前記エリアブロック内に在圏する他の無線通信端末の存在数との差が所定範囲内となるエリアブロック内に在圏する前記無線通信端末に前記通信データを中継させる
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記通信制御手段は、前記各エリアブロック内に在圏する他の無線通信端末の存在数の平均値と標準偏差とを求め、
   この平均値と、前記エリアブロック内に在圏する他の無線通信端末の存在数との差が標準偏差以内となるエリアブロック内に在圏する前記無線通信端末に前記通信データを中継させる
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信システム。
4. 前記通信制御手段は、前記特定したエリアブロック外に在圏する他の無線通信端末のうち、前記通信相手の無線通信端末に最も近い無線通信端末に前記通信データを中継させる
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信システム。
5. 前記無線通信端末は、自身の端末の無線通信エリア内に在圏する他の無線通信端末の位置情報を格納する周辺端末テーブルを記憶することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の無線通信システム。
6. 他の無線通信端末と互いに無線により通信する無線通信端末において、
   自身の端末の無線通信エリア内に、通信相手の無線通信端末が在圏するか否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段による判断の結果、前記通信相手の無線通信端末が在圏する場合、前記通信相手の無線通信端末に通信データを送信すると共に、前記通信相手の無線通信端末が在圏しない場合には、自身の端末の無線通信エリア内に在圏する他の無線通信端末に前記通信データを送信し前記通信データを中継させる通信制御手段とを備え、
   前記通信制御手段は、前記通信相手の無線通信端末が在圏しない場合には、自身の端末の周囲エリアを複数のエリアブロックに分割し、各エリアブロック内に在圏する直接通信可能な他の無線通信端末の存在数に基づいて、通信不能エリアが存在すると推定されるエリアブロックを特定し、特定したエリアブロック外に在圏する前記他の無線通信端末に前記通信データを中継させる
   ことを特徴とする無線通信端末。
7. 他の無線通信端末と互いに無線により通信する無線通信端末の制御方法において、
   自身の端末の無線通信エリア内に、通信相手の無線通信端末が在圏するか否かを判断する判断ステップと、
   この判断の結果、前記通信相手の無線通信端末が在圏する場合、前記通信相手の無線通信端末に通信データを送信する一方、前記通信相手の無線通信端末が在圏しない場合には、自身の端末の無線通信エリア内に在圏する他の無線通信端末に前記通信データを送信し前記通信データを中継させる通信ステップとを有し、
   この通信ステップにおいては、前記通信相手の無線通信端末が在圏しない場合には、自身の端末の周囲エリアを複数のエリアブロックに分割し、各エリアブロック内に在圏する前記他の無線通信端末の存在数に基づいて、通信不能エリアが存在すると推定されるエリアブロックを特定し、特定したエリアブロック外に在圏する前記他の無線通信端末に前記通信データを中継させる
   ことを特徴とする無線通信端末の制御方法。
8. 他の無線通信端末と互いに無線により通信する無線通信端末をコンピュータにより制御するための制御プログラムにおいて、
   前記無線通信端末を、自身の端末の無線通信エリア内に、通信相手の無線通信端末が在圏するか否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段による判断の結果、前記通信相手の無線通信端末が在圏する場合、前記通信相手の無線通信端末に通信データを送信すると共に、前記通信相手の無線通信端末が在圏しない場合には、自身の端末の無線通信エリア内に在圏する他の無線通信端末に前記通信データを送信し前記通信データを中継させる通信制御手段であって、前記通信相手の無線通信端末が在圏しない場合には、自身の端末の周囲エリアを複数のエリアブロックに分割し、各エリアブロック内に在圏する前記他の無線通信端末の存在数に基づいて、通信不能エリアが存在すると推定されるエリアブロックを特定し、特定したエリアブロック外に在圏する前記他の無線通信端末に前記通信データを中継させる通信制御手段として機能させるための制御プログラム。
9. 他の無線通信端末と互いに無線により通信する無線通信端末をコンピュータにより制御するための制御プログラムを記録した記録媒体において、
   前記無線通信端末を、自身の端末の無線通信エリア内に、通信相手の無線通信端末が在圏するか否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段による判断の結果、前記通信相手の無線通信端末が在圏する場合、前記通信相手の無線通信端末に通信データを送信すると共に、前記通信相手の無線通信端末が在圏しない場合には、自身の端末の無線通信エリア内に在圏する他の無線通信端末に前記通信データを送信し前記通信データを中継させる通信制御手段であって、前記通信相手の無線通信端末が在圏しない場合には、自身の端末の周囲エリアを複数のエリアブロックに分割し、各エリアブロック内に在圏する前記他の無線通信端末の存在数に基づいて、通信不能エリアが存在すると推定されるエリアブロックを特定し、特定したエリアブロック外に在圏する前記他の無線通信端末に前記通信データを中継させる通信制御手段として機能させるための制御プログラムをコンピュータ読み取り可能に記録したことを特徴とする記録媒体。
   
   

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