JP5088003B2 - 通信制御装置、方法及びプログラム、並びに、車々間通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信制御装置、方法及びプログラム、並びに、車々間通信装置に関し、特に、複数車両の同時送信による当該車両の通信失敗を除去するために、各車両の送信時刻を効率よく分散させることで通信品質の向上を実現するシステムに関するものである。

従来、車々間通信装置は、自律分散制御を用いた無線通信技術を用いることにより、路側装置等のインフラを介在することなく、車両同士が直接通信を行うことで、車両走行時における安全支援や娯楽情報の提供を実現することを目的としている。

自律分散制御を実現するには、アクセス方式として、ＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）を採用することにより、送信トラフィック発生時にキャリアセンスを行い、他車の送信時には待機しながら、ランダムに決定した時間を経過後、送信を開始することで、各車の送信するパケット同士の衝突による通信の失敗を回避する方法が一般に知られている（非特許文献１参照）。

松江英明、守倉正博著、「ＩＤＧ情報通信シリーズ ８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書」、株式会社ＩＤＧジャパン、２００３年３月２９日、ｐ.66-ｐ.84

しかしながら、従来の方法であるＣＳＭＡ方式を採用した車々間通信装置を適用する場合、複数車両がほぼ同時に送信しようとするときにおいては、最も早く送信を開始した車両以外は、それぞれ次の送信開始まで待機することになるので、遅延の増大を解決することができない。

また、ＣＳＭＡ方式を採用した車々間通信装置を適用する場合、キャリアセンスを行い、他車が送信していないことを確認した後で送信処理を開始するが、この送信処理を開始するまでの間の遅延が無視できない場合がある。

すなわち、送信処理を開始するまでの間に、他車が送信を開始すると他車の送信パケットとの衝突による通信失敗が発生するため、ほぼ同時に送信を開始しようとする複数車両においては、通信の失敗する確率が高くなるという問題があった。

加えて、全車両が所定周期で情報を送信する場合、一旦、複数車両による同時送信が発生すると、当該複数車両の送信周期は同一であるため、次回以降の周期においても当該複数車両による同時送信が繰り返し発生し、通信品質が改善しないという問題があった。

そのため、周辺に存在する１又は複数の他の通信装置との間で、送信タイミングを効率よく分散させることにより、送信情報の衝突や遅延を低減させることができる通信制御装置、方法及びプログラム、並びに、車々間通信装置が求められている。

かかる課題を解決するために、第１の本発明の通信制御装置は、車両に搭載され、周辺に存在する１又は複数の移動可能な他の通信装置との間で衝突を回避する送信タイミングで自車の最新の状態を示す車両情報を送信させる通信制御装置において、（１）直前の送信タイミングから所定の１送信周期後の時点を中心とし、これに前後する所定期間の範囲内でランダムに選択した時点を次回の送信タイミングとして決定する送信タイミング決定手段と、（２）送信タイミング決定手段により決定された次回の送信タイミングで車両情報を送信する送信手段と、（３）車両情報の送信に係る送信状況情報に基づいて、送信タイミングにおける通信トラフィック量を求める通信トラフィック量検出手段とを備え、通信トラフィック量検出手段が、車両情報の送信に係る送信状況情報としての送信すべき情報の発生から送信完了までに経過した時間と、想定される時間とに基づいて、送信すべき情報の発生から送信完了までに経過した時間が想定される時間よりも大きい場合に上記通信トラフィック量が大きいものとし、そうでない場合に通信トラフィック量が小さいとするものであり、送信タイミング決定手段は、通信トラフィック量検出手段により通信トラフィック量が大きいと検出するときに、１送信周期後の時点を中心に前後する所定の範囲を変えることを特徴とする。

第２の本発明の通信制御方法は、車両に搭載され、周辺に存在する１又は複数の移動可能な他の通信装置との間で衝突を回避する送信タイミングで自車の最新の状態を示す車両情報を送信させる通信制御装置の通信制御方法において、（１）送信タイミング決定手段が、直前の送信タイミングから所定の１送信周期後の時点を中心とし、これに前後する所定期間の範囲内でランダムに選択した時点を次回の送信タイミングとして決定する送信タイミング決定工程と、（２）送信手段が、送信タイミング決定手段により決定された次回の送信タイミングで車両情報を送信する送信工程と、（３）通信トラフィック量検出手段が、車両情報の送信に係る送信状況情報に基づいて、送信タイミングにおける通信トラフィック量を求める通信トラフィック量検出工程とを有し、通信トラフィック量検出手段が、車両情報の送信に係る送信状況情報としての送信すべき情報の発生から送信完了までに経過した時間と、想定される時間とに基づいて、送信すべき情報の発生から送信完了までに経過した時間が上記想定される時間よりも大きい場合に通信トラフィック量が大きいものとし、そうでない場合に通信トラフィック量が小さいと判断し、送信タイミング決定手段は、通信トラフィック量検出手段により通信トラフィック量が大きいと検出するときに、１送信周期後の時点を中心に前後する所定の範囲を変えることを特徴とする。

第３の本発明の通信制御プログラムは、車両に搭載され、周辺に存在する１又は複数の移動可能な他の通信装置との間で衝突を回避する送信タイミングで自車の最新の状態を示す車両情報を送信させる通信制御プログラムにおいて、コンピュータを、（１）直前の送信タイミングから所定の１送信周期後の時点を中心とし、これに前後する所定期間の範囲内でランダムに選択した時点を次回の送信タイミングとして決定する送信タイミング決定手段、（２）送信タイミング決定手段により決定された次回の送信タイミングで車両情報を送信する送信手段、（３）車両情報の送信に係る送信状況情報に基づいて、送信タイミングにおける通信トラフィック量を求める通信トラフィック量検出手段として機能させ、通信トラフィック量検出手段が、車両情報の送信に係る送信状況情報としての送信すべき情報の発生から送信完了までに経過した時間と、想定される時間とに基づいて、送信すべき情報の発生から送信完了までに経過した時間が想定される時間よりも大きい場合に通信トラフィック量が大きいものとし、そうでない場合に通信トラフィック量が小さいと判断し、送信タイミング決定手段は、通信トラフィック量検出手段により通信トラフィック量が大きいと検出するときに、１送信周期後の時点を中心に前後する所定の範囲を変えることを特徴とする。

第４の本発明の車々間通信装置は、周辺に存在する１又は複数の他車両が搭載する通信装置との間で、自車の車両情報を授受する車々間通信装置において、自車の車両情報を間欠的に送信させる通信制御手段が、第１の本発明の通信制御装置に対応するものであることを特徴とする。

本発明の通信制御装置、方法及びプログラム、並びに、車々間通信装置によれば、周辺に存在する他の通信装置との間で、送信タイミングを分散させることにより、送信情報の衝突や遅延を低減することができる。

（Ａ）第１の実施形態
次に、本発明の通信制御装置、方法及びプログラム、並びに、車々間通信装置の第１の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

第１の実施形態の車々間通信装置は、車両が相互に所定周期で自車の位置情報や速度情報等の車両情報を交換しあい、各車両（自車、他車）の車両情報に基づいて、各車両が他車との衝突を回避することで、安全運転支援を行うシステムで使用することを想定している。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態の車々間通信装置１の機能構成を示す機能ブロック図である。

図１において、車々間通信装置１は、送信時刻通知手段１１１、車両状態検出手段１１２、送信時刻判定手段１１３、車々間通信送信手段１１４、通信トラフィック量検出手段１１５、車々間通信受信手段１２１、通知判定手段１２２、情報出力手段１２３、を少なくとも有して構成される。なお、車々間通信装置１は、車両内に搭載されるものである。

送信時刻通知手段１１１は、送信時刻判定手段１１３から取得した次回の送信時刻情報を、車両状態検出手段１１２に与えるものである。このように、次回の送信時刻情報を車両状態検出手段１１２にフィードバックすることにより、次回の送信時刻が、たとえ１周期後とは異なる時刻に変更となった場合でも、車両情報の検出時刻を次回の送信に反映可能なもっとも遅い時刻に変更することで、車両情報を検出後、送信開始までの時間を極力小さくすることが可能となる。すなわち、送信する情報を常に最新の車両情報に保つことが可能となる。

車両状態検出手段１１２は、自車の位置情報、速度情報等の車両情報を検出し、その検出した車両情報を車々間通信送信手段１１４及び通知判定手段１２２に与えるものである。ここで、車両状態検出手段１１２は、送信時刻通知手段１１１から与えられた次回の送信時刻情報までの間に、自車の位置情報、速度情報等の車両情報を検出しておき、その検出した車両情報を車々間通信送信手段１１４に与える。

送信時刻判定手段１１３は、通信トラフィック量検出手段１１５から過去の送信時刻における通信トラフィック量を受け取り、この過去の送信時刻における通信トラフィック量に基づいて次回の送信時刻を判定し、次回の送信時刻情報を送信時刻通知手段１１１及び車々間通信送信手段１１４に与えるものである。

ここで、送信時刻判定手段１１３は、過去の送信時刻における通信トラフィック量に基づいて次回の送信時刻を判定する際、通信トラフィック量検出手段１１５から取得した最後（最新）の通信トラフィック量を参照して判定する方法や、過去の数回の通信トラフィック量を参照する方法や、過去の数回の通信トラフィック量の統計的なデータを参照する方法等を適用することができる。

過去の通信トラフィック量から次回の送信時刻を判定する方法の一例として、以下に示す方法が挙げられる。

過去の送信時刻における通信トラフィック量が大きい場合とは、自車の送信開始時刻とほぼ同時期に送信する他車が多い場合に相当する。このとき、各車両は、所定周期で送信情報を送信するため、次回の送信時刻でも通信トラフィック量が大きくなり、自車の送信トラフィック発生から送信完了までの遅延が増大する確率、又は自車の送信が他車の送信パケットとの衝突により失敗する確率が高くなり得る。

この場合、第１の実施形態の送信時刻判定手段１１３は、ちょうど１周期後の値（時刻）を次回の送信時刻情報とするのではなく、１周期後の値（時刻）にランダムな値（時刻）を加算又は減算した１周期前後の値（時刻）を次回の送信時刻情報とし、自車と他車との間の送信時刻をずらすことで、送信時刻の重複を回避し、自車の送信遅延の増大や衝突による送信の失敗を回避させるようにする。

ランダムな値を用いて次回の送信時刻情報を求める方法としては、最後の送信時刻から１周期後の値（時刻）を中心として、前後０．５周期相当の値（時刻）の範囲を用いる方法を適用することができる。これにより、平均では一定周期後に送信することが可能となり、送信間隔が大きくなり過ぎることを防止できる。また、確率分布としては一様、正規分布などとすることなどが考えられる。

これに対して、過去の送信時刻における通信トラフィック量が小さい場合とは、自車の送信開始時刻とほぼ同時期に送信する他車が少ない場合に相当する。このとき、各車両は、所定周期で送信情報を送信するため、次回の送信時刻でも通信トラフィック量は小さく、自車の送信トラフィック発生から送信完了までの遅延が増大する確率、又は自車の送信が他車の送信パケットとの衝突により失敗する確率は低く、送信時刻をずらす必要はないと考えられる。

この場合、送信時刻判定手段１１３は、１周期後の値（時刻）を次回の送信時刻情報とする。

例えば、自車が１００ミリ秒周期で送信を行う場合、最後の送信時刻における通信トラフィック量が大きい場合には、次回の送信時刻を最後の送信時より５０〜１５０ミリ秒の間での一様分布の確率密度による乱数で決定した値を経過後とし、通信トラフィック量が小さい場合には、次回の送信時刻を１００ミリ秒後とする。

ここでは、過去の通信トラフィック量を「大きい」と「小さい」の２値のみとして表し、次回の送信時刻を判定する方法を２通りに分類したが、過去の送信トラフィック量を連続的な値として取り扱い、次回の送信時刻を判定する方法を１通りのみとする方法も可能である。一例として、次回の送信時刻は１周期後の値（時刻）にランダムな値（時刻）を加算又は減算した１周期前後の値（時刻）とし、ランダムな値の範囲を、過去の通信トラフィック量に比例した値とする方法が挙げられる。すなわち、過去の通信トラフィック量が大きい場合には、ランダムな値の範囲が大きくなるため送信時刻をずらすことが可能となり、過去の通信トラフィック量が小さい場合には、ランダムな値の範囲が小さく、ほぼ所定周期後とすることが可能である。

車々間通信送信手段１１４は、送信時刻判定手段１１３から取得した次回の送信時刻に、車両状態検出手段１１２から取得した車両情報を送信すると共に、通信トラフィック量検出手段１１５に対して車々間通信送信手段１１４で検出可能な通信トラフィック量の指標となる情報を与えるものである。

ここで、車々間通信送信手段１１４で検出可能な通信トラフィック量の指標となる情報の一例として、車々間通信送信手段１１４がアクセス方式としてＣＳＭＡを採用する場合、自車の情報の送信トラフィック発生から送信完了までに経過した時間が挙げられる。

送信トラフィック発生時における通信トラフィック量が大きい場合、すなわち、自車の送信開始時刻とほぼ同時期に送信する他車が多い場合、他車の送信による自車の送信待ち時間が大きくなり、送信トラフィック発生から送信完了までに経過した時間は大きくなる。

これに対し、送信トラフィック発生時における通信トラフィック量が小さい場合、すなわち、自車の送信開始時刻とほぼ同時期に送信する他車が少ない場合、他車の送信による自車の送信待ちの機会は減るため、送信トラフィック発生から送信完了までに経過した時間は小さくなる。このことより、自車の情報の送信トラフィック発生から送信完了までに経過した時間を、通信トラフィック量の指標として利用可能である。

なお、車々間通信送信手段１１４が採用するアクセス方式はＣＳＭＡに限定されるものでなく他の方式も可能であり、採用した方式に応じて車々間通信送信手段１１４で検出可能な通信トラフィック量の指標となる情報の内容を変えることとしてもよい。

車々間通信受信手段１２１は、他車の車々間通信送信手段から取得した情報を通知判定手段１２２に与えると共に、車々間通信受信手段１２１で検出可能な通信トラフィック量の指標となる情報を通信トラフィック量検出手段１１５に与えるものである。

ここで、車々間通信受信手段１２１で検出可能な通信トラフィック量の指標となる情報の一例として、車々間通信受信手段１２１がアクセス方式としてＣＳＭＡを採用する場合、送信トラフィック発生時刻を中心とした一定時間内における他車からの受信パケット数が挙げられる。

ただし、車々間通信送信手段１１４で検出可能な通信トラフィック量の指標となる情報を自車の情報の送信トラフィック発生から送信完了までに経過した時間とした場合、本情報は、他車の送信状況、すなわち他車の受信状況を反映しているため、車々間通信受信手段１２１で検出可能な通信トラフィック量の指標となる情報は不要とすることで、安価な装置の実現が期待できる。

なお、車々間通信受信手段１２１が採用するアクセス方式はＣＳＭＡに限定されるものでなく他の方式も可能であり、採用した方式に応じて車々間通信受信手段１２１で検出可能な通信トラフィック量の指標となる情報の内容を変えることとしてもよい。

通信トラフィック量検出手段１１５は、車々間通信送信手段１１４から受け取った車々間通信送信手段１１４で検出可能な通信トラフィック量の指標となる情報と、車々間通信受信手段１２１から受け取った車々間通信受信手段１２１で検出可能な通信トラフィック量の指標となる情報とに基づいて、過去の送信時刻における通信トラフィック量を検出する。また、通信トラフィック量検出手段１１５は、検出した過去の送信時刻における通信トラフィック量を送信時刻判定手段１１３に与える。

このように、過去の送信時刻における通信トラフィック量を送信時刻判定手段１１３にフィードバックすることにより、ほぼ同時に送信する車両の次回の送信時刻を互いに異なる時刻に変更することが可能となるため、複数車両が同一周期での送信を行う際に起こりうる、同時送信の繰り返しを避けることが可能となる。

また、次回の送信時刻が変更となった場合でも、車両状態の検出時刻を次回の送信情報に反映可能な最新の時刻に変更することで、車両状態を取得後、実際に送信が開始されるまでの時間を極力小さくすることが可能となる。すなわち、送信する情報を常に最新の車両情報に保つことが可能となる。

ここで、通信トラフィック量検出手段１１５が送信時刻判定手段１１３に提供する通信トラフィック量のとり得る値の一例として、「大きい」又は「小さい」の２値のみとして表す方法がある。

例えば、アクセス方式としてＣＳＭＡを採用し、車々間通信送信手段１１４から受け取った車々間通信送信手段１１４で検出可能な通信トラフィック量の指標となる情報のみを用いるとする場合、送信トラフィック発生より送信完了までに経過した時間が、最大バックオフ時間と送信パケット長に起因する送信時間の和よりも大きな場合、他車の送信パケットをキャリアセンスしたことによるスロット時間単位での送信待ち時間が必ず存在するため、通信トラフィック量は「大きい」と検出し、それ以外の場合、他車の送信パケットによる待ち時間はほとんどなく、送信完了した可能性が高いため、通信トラフィック量が「小さい」と検出する。

すなわち、ほぼ同時に２つの車両が送信を開始した場合でも、他車より早く送信を開始した車両は、送信トラフィック量を「小さい」と検出することで、送信時刻判定手段１１３が判定する次回の送信時刻は１周期後とし、他車より遅く送信を開始した車両は、送信トラフィック量が「大きい」と検出して、次回の送信時刻を変更する。これにより、片方の車両の送信時刻のみを変更することが可能となり、各車の送信時刻を異なる時刻に効率よく分散させることが可能となる。

通知判定手段１２２は、車両状態検出手段１１２により検出した自車の位置情報、速度情報等の車両情報と、車々間通信受信手段１２１から取得した他車の位置情報、速度情報等の車両情報に基づいて周辺車両の存在の有無を判定し、続いて運転者への通知の必要性を判定し、周辺車両の情報を情報出力手段１２３に与えるものである。

情報出力手段１２３は、通知判定手段１２２より取得した周辺車両の情報を基に、運転者に周辺車両の存在を通知する。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態の車々間通信装置の処理の動作を図面を参照しながら説明する。図２は、第１の実施形態の車々間通信装置の処理を示す動作フローチャートである。

ここでは、車両搭載の車々間通信装置１は、所定周期で、他車の車々間通信装置との間で、自車の位置情報や速度情報等の車両情報を交換するものである。

まず、車々間通信装置１において、第１の実施形態のサービスが開始すると（ステップＳ１０１）、自車の車両情報を検出するか否かを判定するステップＳ１１１に移行すると同時に、自車の車両情報を送信するか否かを判定するステップＳ１２１と、車々間通信受信手段１２１により他車の車両情報を取得するステップＳ１３１に移行する。

ステップＳ１１１において、送信時刻通知手段１１１より取得した次回の送信時刻に基づき、自車の車両情報を検出しないと判定した場合、サービスが終了したか否かを判定するステップＳ１０２に移行する。一方、自車の車両情報を検出すると判定した場合、続いて車両状態検出手段１１２により自車の車両情報を検出し（ステップＳ１１２）、サービスが終了したか否かを判定するステップＳ１０２に移行する。

ステップＳ１２１において、送信時刻判定手段１１３より取得した次回の送信時刻に基づき、自車の車両情報を送信しないと判定した場合、サービスが終了したか否かを判定するステップＳ１０２に移行する。一方、自車の車両情報を送信すると判定した場合、続いて車々間通信送信手段１１４により自車の車両情報を他車に通知し（ステップＳ１２２）、通信トラフィック量検出手段１１５により通信トラフィック量を検出し（ステップＳ１２３）、サービスが終了したか否かを判定するステップＳ１０２に移行する。

ステップＳ１３１において、続いて車両状態検出手段１１２により自車の車両情報を検出し（ステップＳ１３２）、周辺車両が存在するか否かを判定するステップＳ１３３に移行する。

周辺車両が存在しないと判定した場合、サービスが終了したか否かを判定するステップＳ１０２に移行する。一方、周辺車両が存在すると判定した場合、続いて運転者への通知が必要か否かを判定するステップＳ１３４に移行する。運転者への通知が不要と判定した場合、サービスが終了したか否かを判定するステップＳ１０２に移行する。運転者への通知が必要と判定した場合、続いて情報出力手段１２３により運転者に周辺車両の存在を通知し（ステップＳ１３５）、サービスが終了したか否かを判定するステップＳ１０２に移行する。

サービスが終了しないと判定した場合、自車の車両情報を検出するか否かを判定するステップＳ１１１に移行すると同時に、自車の車両情報を送信するか否かを判定するステップＳ１２１と、車々間通信受信手段１２１により他車の車両情報を取得するステップＳ１３１に移行し、上記のステップを繰り返す。サービスが終了したと判定した場合、ステップＳ１０３に移行し、サービスを終了する。

図９〜図１７は、第１の実施形態の効果を確認するシミュレーション結果を示す図である。図９〜図１７では、安全支援アプリケーションを想定して、パケット長は１６６バイトとし、本データを１００ミリ秒周期で各車両の車々間装置が送信するものとする。

図９〜図１５はそれぞれ、送信車両数に対する、平均パケットエラー率 、パケットエラー率分散、最大パケットエラー率、平均遅延、遅延分散、平均受信間隔、受信間隔分散を示す図である。

図９〜図１５に示す各シミュレーションにおいては、１回のシミュレーション当たりの送信パケット数を１０００個（すなわち、約１００秒間相当）とし、繰り返し回数を１０００回とした場合の結果を示している。図９〜図１５において、白丸は第１の実施形態のシミュレーション結果を示すプロットであり、黒丸（大）は従来技術のシミュレーション結果を示すプロットである。

図９〜図１５のシミュレーション結果より、第１の実施形態による結果は、従来技術と比較して、図１４に示すように平均受信間隔を従来と同程度維持すると共に、送信車両数の増加と共に改善効果は小さくなるものの、平均パケットエラー率（図９）、パケットエラー率分散（図１０）、最大パケットエラー率（図１１）、平均遅延（図１２）、遅延分散（図１３）、受信間隔分散（図１５）が改善していることが読み取れる。

図１６〜図１７は、送信パケットのシーケンス番号とパケットエラー率との関係を示したものである。図１６は、車両数を１０台として、パケット長が１６６バイトの送信パケットを１００ミリ秒周期で送信した場合の結果であり、図１７は、車両数を２台、５台、１０台、２０台、５０台、１００台と増やした場合の結果である。

図１６〜図１７では、シミュレーション１回当りの送信パケット数を１００個（すなわち約１０秒間相当）とし、繰り返し回数を１０００００回とした場合の結果を示している。

シーケンス番号は「１」を開始番号とし、送信を１回行う毎に「１」増加するため、各回についてシーケンス番号が「１」から「１００」までの結果が得られる。

図１６〜図１７のシミュレーション結果より、第１の実施形態の結果は、従来技術と比較して、図１６に示すように送信を繰り返すことにより、パケットエラー率が改善すると共に、一定の値に収束していることが読み取れる。更に、図１７に示すように送信車両数の増加と共に改善効果は小さくなるものの、パケットエラー率の値が収束する時間は小さくなることが読み取れる。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、第１の実施形態によれば、自車の状態に加え、通信手段により、他車の情報を取得し、安全な走行が可能であるか否かを判定し、運転者に通知を行うので、運転者が認識できていない危険を通知できると共に安全な運転動作を支援することが可能となる。

加えて、第１の実施形態によれば、過去の送信時における通信トラフィック量を送信時刻判定手段にフィードバックすることにより、複数車両による同時送信の繰り返しを避けることが可能となり、更に、次回の送信時刻を一定周期内のランダムな値に設定することにより、送信間隔が大きくなり過ぎることなく、各車の送信時刻を異なる時刻に効率よく分散させることが可能である。これにより、各車の送信完了時刻が遅延する、又は衝突により自車の送信が失敗する確率を低減することで、遅延の低減、パケットエラー率の減少といった通信品質の向上を達成可能であり、システムの信頼性向上が期待できる。

さらに、第１の実施形態では、次回の送信時刻を車両状態検出手段にフィードバックすることにより、送信する情報を常に最新の車両状態に保つことが可能となるため、リアルタイム性確保によるシステムの信頼性向上が期待できる。

（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明の通信制御装置、方法及びプログラム、並びに、車々間通信装置の第２の実施形態を図面を参照しながら説明する。

（Ｂ−１）第２の実施形態の構成及び動作
図３は、第２の実施形態の車々間通信装置の機能構成を示す機能ブロック図である。図３において、第２の実施形態の車々間通信装置２は、車両状態検出手段１１２、送信時刻判定手段１１３、車々間通信送信手段１１４、通信トラフィック量検出手段１１５、車々間通信受信手段１２１、通知判定手段１２２、情報出力手段１２３、を少なくとも有して構成される。

第２の実施形態の車々間通信装置２が、第１の実施形態の車々間通信装置１と異なる点は、第２の実施形態の車々間通信装置２が、送信時刻通知手段１１１を備えない点である。

これにより、車両状態検出手段１１２及び送信時刻判定手段１１３の機能が第１の実施形態と異なる。それ以外の機能は、第１の実施形態で説明した機能に対応するものであるため、詳細な説明を省略する。

送信時刻判定手段１１３は、第１の実施形態と同様にして次回の送信時刻を判定し、次回の送信時刻を車々間通信送信手段１１４にのみ与えるものである。

車両状態検出手段１１２は、次回の送信時刻とは無関係に、所定周期で自車両の位置情報、速度情報等の車両情報を検出するものである。つまり、送信時刻通知手段１１１から次回の送信時刻のフィードバックを受けない点が、第１の実施形態と異なる。

このように、第２の実施形態では、次回の送信時刻を車両状態検出手段１１２にフィードバックしないようにする。

そうすると、必ずしも、次回の送信時刻に合わせて、最新の車両情報を取得することができない場合もある。つまり、送信時刻判定手段１１３が、次回の送信時刻として、１周期後の値を中心として前後０．５周期相当の値の範囲で決定する場合、車両情報の取得時刻と送信トラフィック発生時刻との差が、最大で、１．５周期分となる。

しかしながら、車両が搭載する車々間通信装置２によっては、リアルタイムな車両情報を必要としない場合もある。そこで、第２の実施形態では、このような場合に、次回の送信時刻のフィードバックをしなくても、所定周期で自車両の車両情報を取得できるようにする。

図４は、第２の実施形態の車々間通信システムの処理を示す動作フローチャートである。

図４において、車々間通信装置２において、第２の実施形態のサービスが開始すると（ステップＳ１０１）、第１の実施形態と異なり、ステップＳ１１１は存在しないため、車両状態検出手段１１２において、所定周期で自車の車両情報を検出する（ステップＳ１１２）。

また、このステップＳ１１２に移行すると同時に、自車の車両情報を送信するか否かを判定するステップＳ１２１と、車々間通信受信手段１２１により他車の車両情報を取得するステップＳ１３１に移行する。この点は、第１の実施形態と同様である。

ステップＳ１２１〜Ｓ１２３の処理、及び、ステップＳ１３１〜Ｓ１３５の処理は、第１の実施形態で説明したので詳細な説明は省略する。

（Ｂ−２）第２の実施形態の効果
以上のように、第２の実施形態によれば、次回の送信時刻を車両状態検出手段にフィードバックしないため、車両状態取得時刻と送信トラフィック発生時刻との差は、例えば最大で１．５周期分となるが、この時刻差が問題とならないシステムにおいては、第１の実施形態とほぼ同等の効果が期待できる。その結果、第１の実施形態で説明した装置よりも安価な装置の実現が期待できる。

（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明の通信制御装置、方法及びプログラム、並びに、車々間通信装置の第３の実施形態を図面を参照して説明する。

（Ｃ−１）第３の実施形態の構成及び動作
図５は、第３の実施形態の車々間通信装置の機能構成を示す機能ブロック図である。図５において、第３の実施形態の車々間通信装置３は、送信時刻通知手段１１１、車両状態検出手段１１２、送信時刻判定手段１１３、車々間通信送信手段１１４、車々間通信受信手段１２１、通知判定手段１２２、情報出力手段１２３、を少なくとも有して構成される。

第３の実施形態の車々間通信装置３が、第１の実施形態の車々間通信装置１と異なる点は、通信トラフィック量検出手段１１５を備えない点である。

これにより、送信時刻判定手段１１３、車々間通信送信手段１１４及び車々間通信受信手段１２１の機能が第１の実施形態と異なる。

送信時刻判定手段１１３は、常に、次回の送信時刻を自律的にランダムな値に決定し、次回の送信時刻を送信時刻通知手段１１１及び車々間通信送信手段１１４に与えるものである。過去の送信時刻における通信トラフィック量に応じて次回の送信時刻を決定しない点が、第１の実施形態と異なる。

つまり、送信時刻判定手段１１３は、例えば、最後の送信時刻より１周期後の値を中心とする前後０．５周期相当の範囲内で、乱数を発生させて決定されたランダムな値を、次回の送信時刻とする。

第１の実施形態では、通信トラフィック量が小さい場合には、最後の送信時刻から１周期後を次回の送信時刻としていたが、第３の実施形態では、通信トラフィック量の大小によらず、全てランダムに決定する。

車々間通信送信手段１１４は、第１の実施形態と同様に、送信時刻判定手段１１３から取得した次回の送信時刻に、車両状態検出手段１１２から受け取った車両情報を送信するものである。車両情報の送信の際に、車両情報の車々間通信送信手段１１４で検出可能な通信トラフィック量の指標となる情報を通信トラフィック量検出手段１１５に与えない点が第１の実施形態と異なる。

車々間通信受信手段１２１は、第１の実施形態と同様に、他車から取得した情報を通知判定手段１２２に与えるものである。車々間通信受信手段１２１で検出可能な通信トラフィック量の指標となる情報を通信トラフィック量検出手段１１５に与えない点が第１の実施形態と異なる。

図６は、第３の実施形態の車々間通信システムの処理を示す動作フローチャートである。

図６において、車々間通信装置３において、第３の実施形態のサービスが開始すると（ステップＳ１０１）、自車の車両情報を検出するか否かを判定するステップＳ１１１に移行すると同時に、自車の車両情報を送信するか否かを判定するステップＳ１２１と、車々間通信受信手段１２１により他車の車両情報を取得するステップＳ１３１に移行する。

ステップ１１１、Ｓ１１２の処理は、第１の実施形態で説明したので詳細な説明は省略する。

ステップＳ１２１においては、第１の実施形態と同様に、送信時刻判定手段１１３より取得した次回の送信時刻に基づき、自車の車両情報を送信しないと判定した場合、サービスが終了したか否かを判定するステップＳ１０２に移行する。一方、自車の車両情報を送信すると判定した場合、続いて車々間通信送信手段１１４により自車の車両情報を通知する（ステップＳ１２２）。

自車の車両情報の通知の際の通信トラフィック量の検出がなされず、通信トラフィック量に応じた次回の送信時刻の判定もなされない。

また、ステップＳ１３１〜Ｓ１３５の処理も、第１の実施形態で説明したので詳細な説明は省略する。

図９〜図１５は、第３の実施形態の効果を確認するシミュレーション結果を示す図である。具体的には、図９〜図１５はそれぞれ、送信車両数に対する、平均パケットエラー率、パケットエラー率分散、最大パケットエラー率、平均遅延、遅延分散、平均受信間隔、受信間隔分散を示す図である。

なお、図９〜図１５では、安全支援アプリケーションを想定して、パケット長は１６６バイトとし、本データを１００ミリ秒周期で各車両の車々間装置が送信するものとする。

また、図９〜図１５において、黒丸（小）は第３の実施形態のシミュレーション結果を示すプロットであり、黒丸（大）は従来技術のシミュレーション結果を示すプロットである。

図９〜図１５のシミュレーション結果より、第３の実施形態による結果は、従来技術と比較して、図１５に示すように受信間隔分散は大きくなるが、平均パケットエラー率（図９）、平均遅延（図１２）、遅延分散（図１３）、平均受信間隔（図１４）を維持すると共に、送信車両数の増加と共に改善効果は小さくなるものの、パケットエラー率分散（図１０）、最大パケットエラー率（図１１）が改善していることが読み取れる。

また、図１６は、送信パケットのシーケンス番号とパケットエラー率との関係を示したものであり、車両数を１０台として、パケット長が１６６バイトの送信パケットを１００ミリ秒周期で送信した場合の結果である。

図１６に示すシミュレーション結果より、第３の実施形態による結果は、従来技術と同様に、シーケンス番号、すなわち送信回数の繰り返しとパケットエラー率との関係に変化はないことが読み取れる。

（Ｃ−２）第３の実施形態の効果
以上のように、第３の実施形態によれば、過去の送信時における通信トラフィック量を送信時刻判定手段にフィードバックしないため、通信トラフィック量とは関係なく、全車両がランダムな値に次回の送信時刻を決定することにより、第１の実施形態よりも各車の送信時刻を異なる時刻に効率よく分散させる効果は小さいが、複数車両による同時送信の繰り返しを避けることが可能となるため、衝突により自車の送信が失敗することの繰り返しを低減することで、第１の実施形態よりも効果は小さいが、最大パケットエラー率、パケットエラー率分散の減少といった通信品質の向上を達成可能であり、システムの信頼性向上が期待できる。その結果、第３の実施形態によれば、第１の実施形態よりも安価な装置の実現が期待できる。

（Ｄ）第４の実施形態
次に、本発明の通信制御装置、方法及びプログラム、並びに、車々間通信装置の第４の実施形態を図面を参照して説明する。

（Ｄ−１）第４の実施形態の構成及び動作
図７は、第４の実施形態の車々間通信装置４の機能構成を示す機能ブロック図である。図７において、第４の実施形態の車々間通信装置４は、車両状態検出手段１１２、送信時刻判定手段１１３、車々間通信送信手段１１４、車々間通信受信手段１２１、通知判定手段１２２、情報出力手段１２３、を少なくとも有して構成される。

第４の実施形態の車々間通信装置４が、第１の実施形態の車々間通信装置１と異なる点は、送信時刻通知手段１１１及び通信トラフィック量検出手段１１５を備えない点である。

これにより、車両状態検出手段１１２、送信時刻判定手段１１３、車々間通信送信手段１１４及び車々間通信受信手段１２１の機能が第１の実施形態と異なる。

送信時刻判定手段１１３は、常に、次回の送信時刻を自律的にランダムな値に決定し、次回の送信時刻を送信時刻通知手段１１１及び車々間通信送信手段１１４に与えるものである。過去の送信時刻における通信トラフィック量に応じて次回の送信時刻を決定しない点が、第１の実施形態と異なる。

車両状態検出手段１１２は、次回の送信時刻とは無関係に、所定周期で自車両の位置情報、速度情報等の車両情報を検出するものである。つまり、送信時刻通知手段１１１から次回の送信時刻のフィードバックを受けない点が、第１の実施形態と異なる。

車々間通信送信手段１１４は、第１の実施形態と同様に、送信時刻判定手段１１３から取得した次回の送信時刻に、車両状態検出手段１１２から受け取った車両情報を送信するものである。車両情報の送信の際に、車両情報の車々間通信送信手段１１４で検出可能な通信トラフィック量の指標となる情報を通信トラフィック量検出手段１１５に与えない点が第１の実施形態と異なる。

車々間通信受信手段１２１は、第１の実施形態と同様に、他車から取得した情報を通知判定手段１２２に与えるものである。車々間通信受信手段１２１で検出可能な通信トラフィック量の指標となる情報を通信トラフィック量検出手段１１５に与えない点が第１の実施形態と異なる。

図８は、第４の実施形態の車々間通信システムの処理を示す動作フローチャートである。

図８において、車々間通信装置４において、第４の実施形態のサービスが開始すると（ステップＳ１０１）、第１の実施形態と異なり、ステップＳ１１１は存在しないため、車両状態検出手段１１２において、所定周期で自車の車両情報を検出する（ステップＳ１１２）。

また、このステップＳ１１２に移行すると同時に、自車の車両情報を送信するか否かを判定するステップＳ１２１と、車々間通信受信手段１２１により他車の車両情報を取得するステップＳ１３１に移行する。

ステップＳ１２１においては、第１の実施形態と同様に、送信時刻判定手段１１３より取得した次回の送信時刻に基づき、自車の車両情報を送信しないと判定した場合、サービスが終了したか否かを判定するステップＳ１０２に移行する。一方、自車の車両情報を送信すると判定した場合、続いて車々間通信送信手段１１４により自車の車両情報を通知する（ステップＳ１２２）。

自車の車両情報の通知の際の通信トラフィック量の検出がなされず、通信トラフィック量に応じた次回の送信時刻の判定もなされない。

また、ステップＳ１３１〜Ｓ１３５の処理は、第１の実施形態で説明したので詳細な説明は省略する。

（Ｄ−２）第４の実施形態の効果
以上のように、第４の実施形態によれば、次回の送信時刻を車両状態検出手段にフィードバックしないため、車両状態取得時刻と送信トラフィック発生時刻との差は、例えば最大で１．５周期分となるが、この時刻差が問題とならないシステムにおいては、第３の実施形態とほぼ同等の効果が期待できる。その結果、第４の実施形態によれば、第３の実施形態よりも安価な装置の実現が期待できる。

（Ｅ）他の実施形態
第１〜第４の実施形態において、車々間通信装置１〜４のハードウェア構成については、図示を省略するが、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等を有して構成されており、例えば、ＣＰＵが、ＲＯＭ等に格納されている所定の処理プログラム又は所定のインターフェースを通じてインストールされた所定の処理プログラムを実行することにより、後述する機能を実現することができる。

第１〜第４の実施形態では、車々間通信システムで利用する車々間通信装置を想定して説明したが、車両が搭載しない通信制御装置としても適用できる。例えば、無線ＬＡＮシステムにおける無線通信制御装置、例えば携帯電話機やＰＤＡ等が搭載する無線通信制御装置、例えば、ブルートゥース（登録商標）やＺｉｇｂｅｅ（登録商標）等に代表される近距離無線通信システムにおける無線通信制御装置などに広く適用可能である。

第１の実施形態の車々間通信装置の内部構成を示す機能ブロック図である。 第１の実施形態の車々間通信処理を示す動作フローチャートである。 第２の実施形態の車々間通信装置の内部構成を示す機能ブロック図である。 第２の実施形態の車々間通信処理を示す動作フローチャートである。 第３の実施形態の車々間通信装置の内部構成を示す機能ブロック図である。 第３の実施形態の車々間通信処理を示す動作フローチャートである。 第４の実施形態の車々間通信装置の内部構成を示す機能ブロック図である。 第４の実施形態の車々間通信処理を示す動作フローチャートである。 第１の実施形態と第３の実施形態の効果を平均パケットエラー率で示したシミュレーション結果を示す図である。 第１の実施形態と第３の実施形態の効果をパケットエラー率分散で示したシミュレーション結果を示す図である。 第１の実施形態と第３の実施形態の効果を最大パケットエラー率で示したシミュレーション結果を示す図である。 第１の実施形態と第３の実施形態の効果を平均遅延で示したシミュレーション結果を示す図である。 第１の実施形態と策３の実施形態の効果を遅延分散で示したシミュレーション結果を示す図である。 第１の実施形態と第３の実施形態の効果を平均受信間隔で示したシミュレーション結果を示す図である。 第１の実施形態と第３の実施形態の効果を受信間隔分散で示したシミュレーション結果を示す図である。 第１の実施形態と第３の実施形態の効果を送信パケットのシーケンス番号と平均パケットエラー率との関係で示したシミュレーション結果を示す図である。 第１の実施形態の効果を送信車両数別に送信パケットのシーケンス番号と平均パケットエラー率との関係で示したシミュレーション結果を示す図である。

符号の説明

１〜４…車々間通信装置、１１１…送信時刻通知手段、１１２…車両状態検出手段、１１３…送信時刻判定手段、１１４…車々間通信送信手段、１１５…通信トラフィック量検出手段、１２１…車々間通信受信手段、１２２…通知判定手段、１２３…情報出力手段。

Claims (5)

1. 車両に搭載され、周辺に存在する１又は複数の移動可能な他の通信装置との間で衝突を回避する送信タイミングで自車の最新の状態を示す車両情報を送信させる通信制御装置において、
   直前の送信タイミングから所定の１送信周期後の時点を中心とし、これに前後する所定期間の範囲内でランダムに選択した時点を次回の送信タイミングとして決定する送信タイミング決定手段と、
   上記送信タイミング決定手段により決定された次回の送信タイミングで上記車両情報を送信する送信手段と、
   上記車両情報の送信に係る送信状況情報に基づいて、送信タイミングにおける通信トラフィック量を求める通信トラフィック量検出手段と
   を備え、
   上記通信トラフィック量検出手段が、上記車両情報の送信に係る送信状況情報としての送信すべき情報の発生から送信完了までに経過した時間と、想定される時間とに基づいて、上記送信すべき情報の発生から送信完了までに経過した時間が上記想定される時間よりも大きい場合に上記通信トラフィック量が大きいものとし、そうでない場合に上記通信トラフィック量が小さいとするものであり、
   上記送信タイミング決定手段は、上記通信トラフィック量検出手段により上記通信トラフィック量が大きいと検出するときに、上記１送信周期後の時点を中心に前後する所定の範囲を変える
   ことを特徴とする通信制御装置。
2. 周辺に存在する上記各通信装置との間で授受すべき上記車両情報を取得し、取得した上記送信情報を上記送信手段に提供する送信情報取得手段と、
   上記送信タイミング決定手段により決定された上記次回の送信タイミングを、上記送信情報取得手段にフィードバックする送信タイミング通知手段と
   を備え、
   上記送信情報取得手段が、上記送信タイミング通知手段から受け取った上記次回の送信タイミングに合わせて、上記次回の送信タイミングの間際に上記車両情報を取得して上記送信手段に提供する
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信制御装置。
3. 車両に搭載され、周辺に存在する１又は複数の移動可能な他の通信装置との間で衝突を回避する送信タイミングで自車の最新の状態を示す車両情報を送信させる通信制御装置の通信制御方法において、
   送信タイミング決定手段が、直前の送信タイミングから所定の１送信周期後の時点を中心とし、これに前後する所定期間の範囲内でランダムに選択した時点を次回の送信タイミングとして決定する送信タイミング決定工程と、
   送信手段が、上記送信タイミング決定手段により決定された次回の送信タイミングで上記車両情報を送信する送信工程と、
   通信トラフィック量検出手段が、上記車両情報の送信に係る送信状況情報に基づいて、送信タイミングにおける通信トラフィック量を求める通信トラフィック量検出工程と
   を有し、
   上記通信トラフィック量検出手段が、上記車両情報の送信に係る送信状況情報としての送信すべき情報の発生から送信完了までに経過した時間と、想定される時間とに基づいて、上記送信すべき情報の発生から送信完了までに経過した時間が上記想定される時間よりも大きい場合に上記通信トラフィック量が大きいものとし、そうでない場合に上記通信トラフィック量が小さいと判断し、
   上記送信タイミング決定手段は、上記通信トラフィック量検出手段により上記通信トラフィック量が大きいと検出するときに、上記１送信周期後の時点を中心に前後する所定の範囲を変える
   ことを特徴とする通信制御方法。
4. 車両に搭載され、周辺に存在する１又は複数の移動可能な他の通信装置との間で衝突を回避する送信タイミングで自車の最新の状態を示す車両情報を送信させる通信制御プログラムにおいて、
   コンピュータを、
   直前の送信タイミングから所定の１送信周期後の時点を中心とし、これに前後する所定期間の範囲内でランダムに選択した時点を次回の送信タイミングとして決定する送信タイミング決定手段、
   上記送信タイミング決定手段により決定された次回の送信タイミングで上記車両情報を送信する送信手段、
   上記車両情報の送信に係る送信状況情報に基づいて、送信タイミングにおける通信トラフィック量を求める通信トラフィック量検出手段
   として機能させ、
   上記通信トラフィック量検出手段が、上記車両情報の送信に係る送信状況情報としての送信すべき情報の発生から送信完了までに経過した時間と、想定される時間とに基づいて、上記送信すべき情報の発生から送信完了までに経過した時間が上記想定される時間よりも大きい場合に上記通信トラフィック量が大きいものとし、そうでない場合に上記通信トラフィック量が小さいと判断し、
   上記送信タイミング決定手段は、上記通信トラフィック量検出手段により上記通信トラフィック量が大きいと検出するときに、上記１送信周期後の時点を中心に前後する所定の範囲を変える
   ことを特徴とする通信制御プログラム。
5. 周辺に存在する１又は複数の他車両が搭載する通信装置との間で、自車の車両情報を授受する車々間通信装置において、
   上記自車の車両情報を間欠的に送信させる通信制御手段が、請求項１又は２に記載の通信制御装置に対応するものであることを特徴とする車々間通信装置。

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