JP5206486B2 - 通信制御装置とこれを備えた路側通信機、及び、スロット割当方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、高度道路交通システム（ＩＴＳ：Intelligent Transport System）の構成要素として好適な通信制御装置とこれを備えた路側通信機に関する。より具体的には、その路側通信機等が行うスロット割当方法に関する。

近年、交通安全の促進や交通事故の防止を目的として、道路に設置されたインフラ装置からの情報を受信し、或いは車両同士で情報交換を行い、これらの情報を活用することで車両の安全性を向上させる高度道路交通システムが検討されている（例えば、特許文献１参照）。
かかる高度道路交通システムは、主として、インフラ側の無線通信装置である複数の路側通信機と、各車両に搭載される無線通信装置である複数の車載通信機とによって構成される。

この場合、各通信主体間で行う通信の組み合わせには、路側通信機同士が行う路路間通信と、路側通信機と車載通信機とが行う路車（又は車路）間通信と、車載通信機同士が行う車車間通信とが含まれる。

特許第２８０６８０１号公報

上記高度道路交通システムにおいては、車車間通信をはじめ、路車間通信や路路間通信及び路歩間通信も含め、これらの各通信の共存を図るに当たって、帯域を有効利用してどのような通信制御を行うかが課題となる。そこで、限られた周波数帯域内で路路間、路車間及び車車間の各通信を行うべく、マルチアクセス(Multiple Access)が用いられることが検討されている。

このマルチアクセス方式としては、周波数分割多重（ＦＤＭＡ：Frequency Division Multiple Access）や符号分割多重（ＣＤＭＡ：Code Division Multiple Access）があるが、山間部などで少数の車載通信機のみでの通信も想定される車車間通信としてのマルチアクセス方式としては、例えばＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）に代表される自律的なランダムアクセス方式を採用するのが好ましい。

しかし、路側通信機が存在するエリアでは、路車間通信、路路間通信及び車車間通信が共存する。この場合、インフラ側である路側通信機の取り扱う情報の優先度が高いのが一般的であるため、車車間通信よりも路車間通信や路路間通信が優先的に行われる仕組みが必要である。
そこで、路側通信機の情報送信を優先的に行うためには、通信を行う時間を分割して路側通信機の送信専用の時間スロットを設ける、時分割多重（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）によるマルチアクセスが有効となる。

従って、例えば、交差点ごとに設置された複数の路側通信機群で構成される通信システムを想定すると、各路側通信機が送信する時間スロットをＴＤＭＡ方式で割り当て、残った時間スロットをＣＳＭＡ方式による車車間通信に使用させるのが、合理的な通信システムになると考えられる。
なお、この場合、各路側通信機からの送信タイミングを制御するため、各路側通信機は他の路側通信機との時刻同期機能を有している必要がある。

上記のような路側の送信制御のためのＴＤＭＡ方式と、車車間でのマルチアクセスのためのＣＳＭＡ方式が混在する高度道路交通システムでは、例えば、都市部において多数の路側通信機が比較的狭いエリアに集中して設置されることが想定されるため、路側通信機を新設する際には、その新設の路側通信機が近隣の既設の路側通信機と電波干渉しないように、自装置の送信時間を設定してスロット割当を行う必要がある。

かかる新設の路側通信機に対するスロット割当の方法としては、既設の路側通信機が使用するタイムスロットの割当情報（以下、単に「割当情報」ということがある。）を事業者が記録しておき、新設の路側通信機に対して使用可能なタイムスロットを事業者が手動で人為的に割り当てるのが確実である。
しかし、これでは、多数の交差点（全国の交差点は約１９万個ある。）に設置すべき路側通信機の割当情報を事業者がすべて管理せねばならず、割当情報の管理が繁雑になる。また、設置後における近隣の路側通信機との電波干渉の状況を考慮して、自律的にスロット変更する機能を路側通信機に持たせる場合には、割当情報の管理が更に困難になる。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、既設の路側通信機のタイムスロットの割当情報を管理しなくても、設置現場において最適なタイムスロットを自動的に選択することができる通信制御装置とこれを備えた路側通信機、及び、これによるスロット割当方法を提供することを目的とする。

本発明の通信制御装置（請求項１）は、路側通信機が無線送信を行う時間帯を時分割で割り当て、それ以外の時間帯を移動通信機による無線送信のために開放する通信制御装置であって、特定の路側通信機以外の他の路側通信機が使用中の複数のタイムスロットと、当該他の路側通信機の設置位置に関する他装置情報を取得する取得手段と、前記他の路側通信機の設置位置と当該他の路側通信機が使用中の複数のタイムスロットとに基づいて、前記特定の路側通信機が使用するタイムスロットを選択するスロット選択手段と、を備えていることを特徴とする。
なお、上記設置位置に関する他装置情報は、設置位置の絶対座標でもよいし、設置位置の相対座標でもよい。また、設置されている交差点の識別情報（識別コード等）や、地図データにおけるノードの識別情報（識別コード等）など、それらの情報から設置位置の絶対座標や相対座標を取得できる情報でもよい。

本発明の路側通信機によれば、上記スロット選択手段が、取得手段が取得した他の路側通信機の設置位置と当該他の路側通信機が使用中の複数のタイムスロットとに基づいて、特定の路側通信機が使用するタイムスロットを選択するので、他の路側通信機の割当情報を事業者が人為的に入力しなくても、特定の路側通信機に最適なタイムスロットを自律的に選択することができる。
このため、路側通信機の新設時にタイムスロットの割当情報を設定する作業が不要であり、路側通信機の新設作業が簡便になる。

本発明の通信制御装置において、特定の路側通信機と他の路側通信機とが同じタイムスロットを使用できるためには、両者間で電波干渉が生じないことが必要となるが、この電波干渉の発生如何は、特定の路側通信機と他の路側通信機との間の距離の大小によって概ね正確に判定することができる。
そこで、前記スロット選択手段として、前記他の路側通信機の設置位置に基づいて前記特定の路側通信機との電波干渉の度合いを判定し、当該電波干渉の度合いに基づいて前記特定の路側通信機が使用するタイムスロットを選択するものを採用することができる（請求項２）。この場合、例えば、前記特定の路側通信機との電波干渉の度合いが最も小さい設置位置にある前記他の路側通信機が使用するタイムスロットを、当該特定の路側通信機のタイムスロットとして選択するようにすればよい（請求項３）。

もっとも、この場合、特定の路側通信機と他の路側通信機との間に高層ビルその他の障害物がある場合には、両者が比較的近距離である場合でも電波干渉が生じない可能性がある。逆に、他の路側通信機とからの見通しがよい場所に特定の路側通信機を設置すると、両者間に電波干渉が生じる可能性が高い。
そこで、前記スロット選択手段は、前記他の路側通信機との距離、及び、当該他の路側通信機からの見通しの少なくとも１つに基づいて、前記特定の路側通信機との電波干渉の度合いを判定することが好ましい（請求項４）。

この場合、他の路側通信機からの見通しが良いか否かは、例えば、特定の路側通信機と他の路側通信機とが同じ道路上にあるか否かによって判定することができる。特定の路側通信機と同じ道路上にない他の路側通信機については、両者間に何らかの障害物が存在すると見なせるので、距離対応の干渉評価値を所定値だけ増加させる補正処理を行って、他の路側通信機との距離を実際よりも遠目に見積もることにより、他の路側通信機との間で生じ得る電波干渉の有無をより正確に推定できるようになる。

また、本発明の通信制御装置において、前記スロット選択手段は、前記他の路側通信機のタイムスロットの中に選択すべきタイムスロットがない場合に、前記通信制御装置が使用していないタイムスロットを前記特定の路側通信機用のタイムスロットとして選択することにしてもよい（請求項６）。
この場合、スロット選択手段が未使用のタイムスロットを選択するので、他の路側通信機との関係で電波干渉が有りと推定される場合でも、特定の路側通信機用のタイムスロットを自律的に割り当てることができる。

もっとも、移動通信機に対して最大限にタイムスロットを開放するという観点からは、なるべく他の路側通信機が使用中のタイムスロットを特定の路側通信機用のタイムスロットとして選択することが好ましい（請求項５）。従って、電波干渉の発生が明白であるため、選択すべきタイムスロットが存在しないことが明らかである場合にのみ、未使用のタイムスロットから選択することが好ましい。

更に、本発明の通信制御装置において、前記スロット選択手段は、いずれのタイムスロットを選択しても前記他の路側通信機と前記特定の路側通信機との間で電波干渉が生じる場合に、前記特定の路側通信機と共通のデータを前記他の路側通信機に無線送信させることにしてもよい（請求項７）。
この場合、他の路側通信機が特定の路側通信機と共通のデータを無線送信するので、特定の路側通信機が自身の通信エリアに無線送信しなくても、移動通信機に所定のデータを伝送できるようになる。

また、本発明の通信制御装置において、前記スロット選択手段は、選択したタイムスロットを使用する前記他の路側通信機と前記特定の路側通信機との間で電波干渉が生じる場合に、それらの路側通信機のいずれか一方又は双方の送信電力を低下させるようにしてもよい（請求項８）。
この場合、特定の路側通信機又は他の路側通信機若しくはこれらの双方の送信電力が低下するので、他の路側通信機が使用するタイムスロットを特定の路側通信機用として選択しても、両者間で電波干渉が生じるのを防止することができる。

本発明の通信制御装置は、更に、前記他装置情報の送信を前記他の路側通信機に要求するリクエスト信号を、少なくとも前記特定の路側通信機の起動時に当該特定の路側通信機の通信部に送信させる通信制御部を備えていることが好ましい（請求項９）。
この場合、上記通信制御部が、少なくとも特定の路側通信機の起動時に上記リクエスト信号を当該特定の路側通信機の通信部に送信するので、前記スロット選択手段による自律的なスロット選択を自装置の起動時に必ず実行させることができる。

また、本発明の通信制御装置において、前記通信制御部が、前記リクエスト信号を、予め設定された所定期間おきに前記特定の路側通信機の通信部に送信させるようにすれば（請求項１０）、前記スロット選択手段による自律的なスロット選択を所定期間おきに実行させることができるので、近隣の交差点に他の路側通信機が別途追加されたり、或いは他の路側通信機が撤去されたりして当該他の路側通信機との電波干渉状態が事後的に変化しても、その変化に対応した適切なタイムスロットを選択し直すことができる。

本発明の通信制御装置において、前記取得手段は、前記他の路側通信機が無線送信した前記他装置情報を受信可能な無線通信部より構成することができる（請求項１１）。
この場合、特定の路側通信機が他の路側通信機と通信回線で繋がっていなくても、近隣の他の路側通信機から他装置情報を取得することができる。

前記した本発明に係る通信制御装置は、路側通信機とは別個にインフラ側に設置されていてもよいが、当該通信制御装置を路側通信機が備えていてもよい（請求項１２）。
この場合、子機のスロット割当を行う親機の路側通信機が本発明の通信制御装置を備えていてもよいし、自装置に対するスロット割当を自律的に行う路側通信機が本発明の通信制御装置を備えていてもよい。

本発明のスロット割当方法（請求項１３）は、移動通信機との無線送信が可能な路側通信機が無線送信を行う時間帯を時分割で割り当てるためのスロット割当方法であって、
特定の路側通信機以外の他の路側通信機が使用中の複数のタイムスロットと、当該他の路側通信機の設置位置に関する他装置情報を取得するステップと、前記他の路側通信機の設置位置と前記他の路側通信機が使用中の複数のタイムスロットとに基づいて、前記特定の路側通信機が使用するタイムスロットを選択するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明のスロット割当方法によれば、取得した他の路側通信機の設置位置と当該他の路側通信機が使用中の複数のタイムスロットとに基づいて、特定の路側通信機が使用するタイムスロットを選択するので、他の路側通信機の割当情報を事業者が人為的に入力しなくても、特定の路側通信機に最適なタイムスロットを自律的に選択することができる。
このため、路側通信機の新設時にタイムスロットの割当情報を設定する作業が不要であり、路側通信機の新設作業が簡便になる。

以上の通り、本発明によれば、特定の路側通信機の割当情報を人為的に入力しなくても最適なタイムスロットを自律的に選択するので、路側通信機の新設時においてタイムスロットの割当情報の設定作業が不要であり、路側通信機の新設作業が簡便になる。

高度道路交通システムの全体構成を示す概略斜視図である。 高度道路交通システムの管轄エリアの一部を示す道路平面図である。 路側通信機と車載通信機の内部構成を示すブロック図である。 タイムスロットの一例を示す概念図である。 車載通信機が送信するデータフォーマットの一例を示す図である。 タイムスロットの割当処理の一例を示すフローチャートである。 新設の自装置と既設の他装置の配置例を示す道路の平面図である。 図７の配置例において、各地点の他装置に対応するスロット番号や干渉評価値等の一例を纏めた表である。 新設の自装置と既設の他装置の別の配置例を示す道路の平面図である。 図９の配置例において、各地点の他装置に対応するスロット番号や干渉評価値等の一例を纏めた表である。 本発明の変形例を示すための道路の平面図である。

〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係る高度道路交通システム（ＩＴＳ）の全体構成を示す概略斜視図である。なお、本実施形態では、道路構造の一例として、南北方向と東西方向の複数の道路が互いに交差した碁盤目構造を想定している。
図１に示すように、本実施形態の高度道路交通システムは、交通信号機１、路側通信機２、車載通信機３（図２及び図３参照）、中央装置４、車載通信機３を搭載した車両５、及び、車両感知器や監視カメラ等よりなる路側センサ６を含む。

交通信号機１と路側通信機２は、複数の交差点Ｊｉ（図例では、ｉ＝１〜１２）のそれぞれに設置されており、電話回線等の通信回線７を介してルータ８に接続されている。このルータ８は交通管制センター内の中央装置４に接続されている。
中央装置４は、自身が管轄するエリアに含まれる各交差点Ｊｉの交通信号機１及び路側通信機２とＬＡＮ（Local Area Network）を構成している。従って、中央装置４は、各交通信号機１及び各路側通信機２との間で双方向通信が可能である。なお、中央装置４は、交通管制センターではなく道路上に設置してもよい。

路側センサ６は、各交差点Ｊｉに流入する車両台数をカウントする等の目的で、管轄エリア内の道路の各所に設置されている。この路側センサ６は、直下を通行する車両５を超音波感知する車両感知器、或いは、道路の交通状況を時系列に撮影する監視カメラ等よりなり、感知情報Ｓ４や画像データＳ５は通信回線７を介して中央装置４に送信される。
なお、図１及び図２では、図示を簡略化するために、各交差点Ｊｉに信号灯器が１つだけ描写されているが、実際の各交差点Ｊｉには、互いに交差する道路の上り下り用として少なくとも４つの信号灯器が設置されている。

〔中央装置〕
中央装置４は、ワークステーション（ＷＳ）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等よりなる制御部を有しており、この制御部は、路側通信機２、路側センサ６からの各種の交通情報の収集・処理（演算）・記録、信号制御及び情報提供を統括的に行う。
具体的には、中央装置４の制御部は、自身のネットワークに属する交差点Ｊｉの交通信号機１に対して、同一道路上の交通信号機１群を調整する系統制御や、この系統制御を道路網に拡張した広域制御（面制御）を行うことができる。

また、中央装置４は、通信回線７を介してＬＡＮ側と接続された通信インタフェースである通信部を有しており、この通信部は、信号灯器の灯色切り替えタイミングに関する信号制御指令Ｓ１や、渋滞情報等を含む交通情報Ｓ２を所定時間ごとに交通信号機１及び路側通信機２に送信している（図１参照）。
信号制御指令Ｓ１は、前記系統制御や広域制御を行う場合の信号制御パラメータの演算周期（例えば、１．０〜２．５分）ごとに送信され、交通情報Ｓ２は、例えば５分ごとに送信される。

また、中央装置４の通信部は、各交差点Ｊｉに対応する路側通信機２から、その通信機２が車載通信機３から受信した車両５の現在位置等を含む車両情報Ｓ３、車両通過時に生じるパルス信号よりなる車両感知器（図示せず）の感知情報Ｓ４、及び、監視カメラが撮影した道路のデジタル情報よりなる画像データＳ５等を受信しており、中央装置４の制御部は、これらの各種情報に基づいて前記系統制御や広域制御を実行する。

〔無線通信の方式等〕
図２は、上記高度道路交通システムの管轄エリアの一部を示す道路平面図である。
図２では、互いに交差する２つの道路の各々が上りと下りで片側１車線のものとして例示されているが、道路構造はこれに限られるものではない。
図２にも示すように、本実施形態の高度道路交通システムは、車載通信機３との間で無線通信が可能な複数の路側通信機２と、キャリアセンス方式で他の通信機２，３と無線通信を行う移動無線送受信機の一種である車載通信機３と備えている。

複数の路側通信機２は、それぞれ路側の交差点Ｊｉごとに設置されていて、図１及び図２の例では交通信号機１の支柱に取り付けられている。一方、車載通信機３は、道路を走行する各車両５にそれぞれ搭載されている。
各路側通信機２は、その周囲に広がる通信エリアＡ（路側通信機２の送信信号が十分に届く範囲）をそれぞれ有し、自身の通信エリアＡを走行する車両５の車載通信機３との無線通信が可能である。また、各路側通信機２は、通信エリアＡが重複（一部重複でも全部重複でもよい。）する他の路側通信機２とも無線通信が可能である。

本実施形態の高度道路交通システムでは、路側通信機２同士（路路間通信）については無線通信が用いられ、また、路側通信機２と車載通信機３との間（「路」から「車」への路車間通信と「車」から「路」への車路間通信との双方を含む。）と車載通信機３同士（車車間通信）についても、無線通信が用いられている。
なお、前記した通り、交通管制センターに設けられた中央装置４は、各路側通信機２と有線での双方向通信が可能となっているが、これらの間も無線通信であってもよい。

路側通信機２は、自身が無線送信するためのタイムスロット（図４の第１スロットＴ１）をＴＤＭＡ方式で割り当てており、このタイムスロット以外の時間帯（図４の第２スロットＴ２）には無線送信を行わない。従って、路側通信機２用のタイムスロット以外の時間帯は、車載通信機３のためのＣＳＭＡ方式による送信時間として開放されている。
また、路側通信機２は、自身の送信タイミングを制御するために他の路側通信機２との時刻同期機能を有している。この路側通信機２の時刻同期は、例えば、自身の時計をＧＰＳ時刻に合わせるＧＰＳ同期や、自身の時計を他の路側通信機２からの送信信号に合わせるエア同期等によって行われる。

なお、本実施形態では、後述の通り、路側通信機２が自装置に対するスロット割当を自律的に行う場合を例示するが、複数の路側通信機２の中から１つの親機を予め選定しておき、この親機が、自身が管理する子機同士で電波干渉が生じない送信タイミングとなるように、子機に対する総括的なスロット割当を行うことにしてもよい。
また、本実施形態では、後述のスロット割当手段２３Ｂやスロット選択手段２３Ｃ等を要旨とする本発明の「通信制御装置」を、各路側通信機２に搭載した場合を例示するが、その通信制御装置は、上記親機となる路側通信機２のみに設けてもよいし、路側通信機２とは別個に路側に設置することにしてもよい。

〔路側通信機〕
図３は、路側通信機２と車載通信機３の内部構成を示すブロック図である。
路側通信機２は、無線通信のためのアンテナ２０が接続された無線通信部（送受信部）２１と、中央装置４と双方向通信する有線通信部２２と、それらの通信制御を行うプロセッサ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）等よりなる制御部２３と、制御部２３に接続されたＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置よりなる記憶部２４とを備えている。

路側通信機２の記憶部２４は、制御部２３が実行する通信制御のためのコンピュータプログラムや、各通信機２，３の通信機ＩＤ等を記憶している。
路側通信機２の制御部２３は、後述するグラント情報Ｇの送信を他装置に要求するリクエスト信号Ｒを、少なくとも自装置の起動時に無線通信部２１に送信させる通信制御を実行可能である。

また、路側通信機２の制御部２３は、上記リクエスト信号Ｒを、予め設定された所定期間（例えば、１日〜数日）おきに無線通信部２１に送信させる通信制御も実行可能となっている。
更に、路側通信機２の制御部２３は、上記コンピュータプログラムを実行することで達成される機能部として、データ転送手段２３Ａと、スロット生成手段２３Ｂと、スロット選択手段２３Ｃとを備えている。

〔データ転送手段〕
このうち、制御部２３のデータ転送手段２３Ａは、有線通信部２２が受信した中央装置４からの交通情報Ｓ２等を、いったん記憶部２４に一時的に記憶させ、無線通信部２１を介して自装置の通信エリアＡにブロードキャスト送信する。
また、データ転送手段２３Ａは、無線通信部２１が受信した車両情報Ｓ３を、いったん記憶部２４に一時的に記憶させ、有線通信部２２を介して中央装置４に転送する。

更に、データ転送手段２３Ａは、後述するスロット選択手段２３Ｃで選択された、自装置が使用するタイムスロットの割当情報Ｓ６を、いったん記憶部２４に一時的に記憶させ、無線通信部２１を介して自装置の通信エリアＡにブロードキャスト送信する。
この割当情報Ｓ６は、自装置の送信時間を車載通信機３に通知するためのものであり、例えば次の内容（１）及び（２）が含まれる。

（１） 自装置及び他装置が使用中のスロット番号ｉ（図４参照）
（２） そのスロット番号ｉの第１スロットＴ１（図４参照）の開始時刻及び継続時間
通信エリアＡを走行する車両５の車載通信機３は、路側通信機２からの割当情報Ｓ６を受信すると、もともと車車間通信用として割り当てられた時間帯に加え、その割当情報Ｓ６に記された第１スロットＴ１以外の時間帯（図４の第２スロットＴ２）も利用して、キャリアセンス方式による無線送信を行う。

〔スロット生成手段〕
制御部２３のスロット生成手段２３Ｂは、他装置との間で送信タイミングの同期を取りつつ、所定のタイムスロットＴ１，Ｔ２を一定の周期Ｃで繰り返すように生成する。
図４は、スロット生成手段２３Ｂが生成するタイムスロットＴ１，Ｔ２の一例を示す概念図である。図４に示すように、タイムスロットＴ１，Ｔ２は、第１スロットＴ１と第２スロットＴ２とを含み、これらの合計期間が一定の周期Ｃで繰り返すようになっている。

第１スロットＴ１は、路側通信機２用のタイムスロットであり、この時間帯においては路側通信機２による無線送信が許容される。第１スロットＴ１にはスロット番号ｉが付されており、このスロット番号ｉは周期的にインクリメント又はデクリメントされる。
また、第２スロットＴ２は、車載通信機３用のタイムスロットである。この時間帯は車載通信機３による無線送信用として開放するため、路側通信機２は第２スロットＴ２では無線送信を行わない。

なお、図４に示すタイムスロットにおいて、各スロット番号ｉ＝１〜３の第１スロットＴ１に記したドット●は、当該第１スロットＴ１に複数の路側通信機２が送信時間を割り当てていることを示している。
すなわち、図４において、スロット番号（１）の第１スロットＴ１には、２つの路側通信機２が送信時間を割り当てており、スロット番号（２）の第１スロットＴ１には、３つの路側通信機２が送信時間を割り当てており、スロット番号（３）の第１スロットＴ１には、１つの路側通信機２が送信時間を割り当てている。

この図４に示すように、本実施形態の路側通信機２（具体的には、制御部２３のスロット選択手段２３Ｃ）は、自装置の送信時間を他装置の送信時間と重複して割り当てる重複割当機能を有している。
すなわち、各路側通信機２は、自装置が使用可能な複数の第１スロットＴ１のうち、他装置２Ｂが使用していない空きの第１スロットＴ１を単純に選択するのではなく、１つの第１スロットＴ１に対して他装置の送信時間と重複して割り当て可能となっている。

〔スロット選択手段〕
制御部２３のスロット選択手段２３Ｃは、次の内容（１）〜（４）を含むグラント情報Ｇを生成し、このグラント情報Ｇは記憶部２４に記憶される。
（１） 自装置の通信機ＩＤ
（２） 自装置が使用中のスロット番号ｉ
（３） そのスロット番号ｉの第１スロットＴ１の開始時刻及び継続時間
（４） 自装置の設置位置
（５） 自装置の設置位置を通過する道路の識別情報

本実施形態のスロット選択手段２３Ｃは、他装置から受信した上記グラント情報Ｇ（図３参照）に含まれる他装置の設置位置を利用して、他装置との間の電波干渉状態を判定する判定処理を実行可能である。
この電波干渉状態の判定処理は、具体的には、他装置と自装置との間の距離の大小や、自装置から他装置への見通しの有無によって行うことができるが、この判定処理の詳細については後述する。

また、スロット選択手段２３Ｃは、上記電波干渉状態の判定結果に基づいて、複数の第１スロットＴ１の中から自装置が使用すべきスロット番号ｉを選択し、上記の内容（１）〜（５）を含む自装置のグラント情報Ｇを生成する。
具体的には、スロット選択手段２３Ｃは、既設の複数の他装置から受信した複数のグラント情報Ｇから、複数の他装置が使用中のスロット番号ｉをすべて抽出し、上記電波干渉状態の判定結果を考慮して、自装置が使用するのに適した第１スロットＴ１を、他装置が既に使用中の複数の第１スロットＴ１の中から選択する。

もっとも、スロット選択手段２３Ｃは、上記電波干渉状態の判定結果により、他装置２Ｂが使用する第１スロットＴ１の中に選択すべきものがない場合には、他装置２Ｂが使用していない第１スロットＴ１を自装置用のタイムスロットとして選択する。なお、この選択処理の詳細についても後述する。

〔車載通信機〕
図３に戻り、車載通信機３は、無線通信のためのアンテナ３０に接続された通信部（送受信部）３１と、この通信部３１に対する通信制御を行うプロセッサ等よりなる制御部３２と、この制御部３２に接続されたＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置よりなる記憶部３３とを備えている。
記憶部３３は、制御部３２が実行する通信制御のためのコンピュータプログラムや、各通信装置２，３の通信機ＩＤ等を記憶している。

車載通信機３の制御部３２は、車車間通信のためのキャリアセンス方式による無線通信を通信部３１に行わせるものであり、路側通信機２との間の時分割多重方式での通信制御機能は有していない。
従って、車載通信機３の通信部３１は、所定の搬送波周波数の受信レベルを常時感知しており、その値がある閾値以上である場合は無線送信を行わず、当該閾値未満になった場合にのみ無線送信を行うようになっている。

なお、車載通信機３の制御部３２は、車両５（車載通信機３）の現時の位置、方向及び速度等を含む車両情報Ｓ３を、通信部３１を介して外部にブロードキャストで無線送信させている。
また、車載通信機３の制御部３２は、他の車両５から直接受信した車両情報Ｓ３や、路側通信機２から受信した他の車両５の車両情報Ｓ３に含まれる、位置、速度及び方向に基づいて、右直衝突や出合い頭衝突等を回避するための安全運転支援制御を行うことができる。

図５は、車載通信機３が送信するデータフォーマットの一例を示す図である。
図５に示すように、車載通信機３の送信信号には、プリアンブル、ヘッダ、データ、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）が含まれている。
このうち、データには、車両５の位置、方向（進行方向）及び速度が含まれるが、路側通信機２からの送信信号を受信した場合の受信レベルを含めることもできる。車両５の位置や方向は、通常は、ＧＰＳ等の車両５側のセンサ類が自律的に測定した情報であるが、光ビーコン等のインフラ側から取得可能な場合もある。速度は、車両５の速度センサに基づいた情報である。

〔路側通信機によるスロット割当〕
なお、以下において、道路の交差点Ｊｉに設置される複数の路側通信機２のうち、スロット割当の実施対象である特定の路側通信機２を「自装置」といい、これ以外の他の路側通信機２を「他装置」という。
図６は、新設の路側通信機（自装置）２の制御部２３が実施する、スロット割当の処理内容を示すフローチャートである。
一方、図７は、新設及び既設の路側通信機２の配置例を示す道路の平面図であり、図７に示す各地点（交差点）Ａ〜Ｅに、他装置２Ｂが設置されているものと仮定する。また、図７において、各地点Ａ〜Ｅの右側に付した数字は、その地点Ａ〜Ｅに設置されている他装置２Ｂが使用中のスロット番号ｉを示している。

更に、図７の地点Ｐに自装置２Ａを新設するものとし、この新設の自装置２Ａは、無線通信のみで他装置２Ｂと通信可能であり、丸印を付した地点Ａ１、地点Ｂ４及び地点Ｃ２からの送信電波を受信可能であると仮定する。
なお、図７の配置例において、新設の自装置２Ａは、地点Ａ４及び地点Ｂ２からの電波を受信可能な可能性が高く、地点Ａ３、地点Ａ５及び地点Ｂ１からの送信電波も受信可能な可能性もあるが、以下においては、理解を容易にするために上記３つの地点Ａ１，Ｂ４，Ｃ２からの無線送信のみを想定する。

〔電波干渉状態の判定〕
図６に示すように、自装置２Ａの制御部２３は、電源がオンになると、無線通信部２１を通じてリクエスト信号Ｒを無線送信させる（図６のステップＳＴ１）。これにより、近隣の他装置２Ｂ（図７の地点Ａ１、地点Ｂ４及び地点Ｃ２にある他装置２Ｂ）に対してリクエスト信号Ｒが通知される。
その後、自装置２Ａの制御部２３は、各他装置２Ｂからグラント情報Ｇを受信したか否かを判定する（図６のステップＳＴ２）。

ここで、地点Ａ１の他装置２Ｂは、それと無線通信が可能である周囲の他装置２Ｂ、すなわち、図７の地点Ａ３、地点Ａ４及び地点Ａ５に設置された他装置２Ｂのグラント情報Ｇも察知している。従って、地点Ａ１の他装置２Ｂからは、地点Ａ１、地点Ａ３、地点Ａ４及び地点Ａ５にある各他装置２Ｂのグラント情報Ｇが得られる。
同様に、地点Ｂ４の他装置２Ｂからは、地点Ｂ４、地点Ａ５、地点Ｂ２及び地点Ｂ１にある各他装置２Ｂのグラント情報Ｇが得られる。また、地点Ｃ２の他装置２Ｂからは、地点Ｃ２、地点Ｃ３及び地点Ｃ６にある各他装置２Ｂのグラント情報Ｇが得られる。

上記グラント情報Ｇを受信した場合には、自装置２Ａの制御部２３（スロット選択手段２３Ｃ）は、電波干渉状態の判定処理を実行する（図６のステップＳＴ３）。
この判定処理は、基本的には、他装置２Ｂと自装置２Ａとの間の距離に基づいて行われるが、本実施形態では、自装置２Ａから見た他装置２Ｂへの見通しの有無も加味した干渉評価値Ｋに基づいて行われる。すなわち、自装置２Ａの制御部２３（スロット選択手段２３Ｃ）は、まず、グラント情報Ｇに含まれる他装置２Ｂの設置位置に基づいて、自装置２Ａの設置位置（図７の地点Ｐ）から他装置２Ｂまでの距離を算出する。

また、自装置２Ａの制御部２３（スロット選択手段２３Ｃ）は、グラント情報Ｇに含まれる他装置２Ｂの設置位置を通る道路の識別情報に基づいて、他装置２Ｂの設置位置が自装置２Ａの設置位置と同じ道路上であるか否かを判定する。
そして、自装置２Ａの制御部２３（スロット選択手段２３Ｃ）は、他装置２Ｂが自装置２Ａと同じ道路上にある場合には、当該他装置２Ｂまでの距離をそのまま干渉評価値Ｋとして採用し、逆に、他装置２Ｂが自装置２Ａと同じ道路上にない場合には、予め設定された所定の加算値（例えば、２００ｍ）を実距離に加算した値を、干渉評価値Ｋとして採用する。

例えば、上記判定処理を図７の地点Ａ１について検討すると、自装置２Ａの新設地点Ｐから地点Ａ１までの距離が３００ｍであるとした場合、地点Ａ１は地点Ｐと同じ道路上にあって地点Ｐから見て見通しがあるので、地点Ａ１の干渉評価値Ｋはその実距離分の３００ｍとなる。
これに対して、図７の地点Ａ５の場合には、自装置２Ａの新設地点Ｐから地点Ａ５までの距離が５００ｍであるとすると、地点Ａ５は地点Ｐと同じ道路上になく地点Ｐから見て地点Ａ５は見通しがないので、地点Ａ５の干渉評価値Ｋは、実距離である５００ｍに加算値である２００ｍを加えた７００ｍとなる。

次に、自装置２Ａの制御部２３（スロット選択手段２３Ｃ）は、自装置２Ａが使用するタイムスロットの選択処理を実行する（図６のステップＳＴ４）。
この選択処理は、複数の他装置２Ｂのグラント情報Ｇから抽出された各他装置２Ｂの第１スロットＴ１の中から、電波干渉状態の判定結果を考慮して、自装置２Ａが使用するのに適した第１スロットＴ１を選択する処理である。

図８は、タイムスロットの選択処理の理解を容易にするために、各地点に設置された他装置２Ｂに対応するスロット番号ｉや干渉評価値Ｋ等の一例を纏めた表である。
図８の表において、「距離」は、各地点Ａ〜Ｃにある他装置２Ｂの自装置２Ａからの距離を示し、「見通し」は、他装置２Ｂの設置位置が自装置２Ａと同じ道路上である場合には「○」、そうでない場合には「×」として表示してある。

図８の表のようなデータが得られている場合において、自装置２Ａの制御部２３（スロット選択手段２３Ｃ）は、例えば、すべての干渉評価値Ｋが７００ｍ以上のものであり、かつ、最も干渉評価値Ｋが高いスロット番号ｉを選択する。
図８の場合には、地点Ｃ６にある他装置２Ｂが使用するスロット番号ｉ＝６がそれに該当するので、自装置２Ａの制御部２３（スロット選択手段２３Ｃ）は、当該スロット番号ｉ＝６の第１スロットＴ１を自装置２Ａが使用する第１スロットＴ１として選択する。

一方、例えば、各地点Ａ〜Ｃの他装置２Ｂについての干渉評価値Ｋがすべて７００ｍ未満である場合には、他装置２Ｂが使用中のどのスロット番号ｉの第１スロットＴ１を自装置２Ａが使用しても、電波干渉が生じる恐れがある。
そこで、この場合には、自装置２Ａの制御部２３（スロット選択手段２３Ｃ）は、どの他装置２Ｂも未だ使用していないスロット番号ｉ（図８の例では、ｉ＝７又は８）の第１スロットＴ１を自装置２Ａの送信用として選択する。

図６に戻り、上記のようにして、自装置２Ａが使用するタイムスロットＴ１が決定すると、自装置２Ａの制御部２３（データ転送手段２３Ａ）は、自装置２Ａの前記割当情報Ｓ６を生成し、その割当情報Ｓ６を無線通信部２１から通信エリアＡに無線送信する（図６のステップＳＴ５）。
また、自装置２Ａの制御部２３（ステップ選択手段２３Ｃ）は、自装置２Ａのグラント情報Ｇを生成し、記憶部２４に記憶させる。

なお、本実施形態では、自装置２Ａの制御部２３が、自装置の起動時だけでなく、予め設定された所定期間（例えば、１日〜数日）おきにリクエスト信号Ｒを無線通信部２１に送信させることができる。このため、図６に示すスロット割当の処理は、自装置２Ａの新設時だけでなく、定期的に実施することができる。
このため、自装置２Ａを設置した後に、近隣の交差点に他装置２Ｂが別途追加されたり、或いは同他装置２Ｂが撤去されたりして、他装置２Ｂとの電波干渉状態が事後的に変化しても、その変化に対応した適切なタイムスロットＴ１を選択し直すことができる。

以上の通り、本実施形態の路側通信機２によれば、自装置２Ａの制御部２３（スロット選択手段２３Ｃ）が、他装置２Ｂから取得した他装置２Ｂの設置位置に基づいて、当該他装置２Ｂが使用中の第１スロットＴ１の中から自装置１Ａが使用する第１スロットＴ１を選択するので、他装置２Ｂの割当情報Ｓ６を事業者が人為的に入力しなくても、自装置２Ａが最適なタイムスロットを自律的に選択することができる。
このため、路側通信機２の新設時にタイムスロットの割当情報Ｓ６を設定する作業が不要であり、路側通信機２の新設作業が簡便になる。

〔変形例１：タイムスロットの選択が困難である場合〕
図９は、新設及び既設の路側通信機２の別の配置例を示す道路の平面図である。
図９に示す配置例は、図７の配置例と対比して、地点Ｆ６と地点Ｆ７に更に既設の他装置２Ｂが設置されている。

なお、図９の配置例においても、各地点Ａ〜Ｆの右側に付した数字は、その地点Ａ〜Ｆに設置されている他装置２Ｂが使用中のスロット番号ｉを示している。また、地点Ｐに自装置２Ａを新設するものとし、この新設の自装置２Ａは、無線通信のみで他装置２Ｂと通信可能であり、丸印を付した地点Ａ１、地点Ｂ４、地点Ｆ６及び地点Ｃ２からの送信電波を受信可能であると仮定する。

図１０は、図９の配置例の場合に、各地点に設置された他装置２Ｂに対応するスロット番号ｉや干渉評価値Ｋ等の一例を纏めた表である。
図１０の表においても、「距離」は、各地点Ａ〜Ｆにある他装置２Ｂの自装置２Ａからの距離を示し、「見通し」は、他装置２Ｂの設置位置が自装置２Ａと同じ道路上である場合には「○」、そうでない場合には「×」として表示してある。

ここで、前述のように、干渉評価値Ｋが７００ｍ以上であることを自装置２Ａにおけるスロット選択の必要条件とすると、図１０の表のようなデータが得られている場合には、その必要条件を満たすスロット番号ｉが存在せず、他装置２Ｂが使用中のどのスロット番号ｉの第１スロットＴ１を自装置２Ａが選択しても、電波干渉が生じる恐れがある。
また、図１０の表に示すように、この場合、既設の他装置２Ｂが使用していない未使用のスロット番号ｉの第１スロットＴ１が存在しない。

このような場合に採りうる方策として、例えば次の２つの方策が考えられる。
（１） 自装置２Ａ自身は無線送信を行わず、代わりに、周囲の他装置２Ｂに無線送信を行って貰う。
（２） 自装置２Ａは敢えていずれかのタイムスロットを選択するが、自装置２Ａ又は他装置２Ｂ若しくはこれらの双方の送信電力を低下させる。

上記方策（１）の具体的手段としては、他装置自装置２Ａと通信エリアＡが重複する他装置２Ｂ（図９の配置例では、地点Ａ１、地点Ｂ４、地点Ｆ６及び地点Ｆ７にある他装置２Ｂ）に、自装置２Ａと共通のデータを無線送信させるようにすればよく、これにより、自装置２Ａが自身の通信エリアＡに無線送信しなくても、車載通信機３に所定のデータを伝送できるようになる。
なお、他装置２Ｂに共通のデータを無線送信させる方法としては、その旨を記した制御信号を、自装置２Ａが周囲の他装置２Ｂに無線送信することが考えられる。

一方、上記方策（２）によれば、自装置２Ａ又は他装置２Ｂ若しくはこれらの双方の送信電力を低下させるので、他装置２Ｂが使用するタイムスロットを自装置２Ａ用として選択しても、両者間で電波干渉が生じるのを防止することができる。
例えば、図１０の表において、自装置２Ａの制御部２３（スロット選択手段２３Ｃ）が、敢えてスロット番号ｉ＝３の第１スロットＴ１を選択すると仮定した場合、制御部２３は、送信電力を下げる旨の制御信号を地点Ａ３の他装置２Ｂに送信するとともに、自装置２Ａの送信電力も下げるように、無線送信部２１を制御すればよい。

もっとも、この場合、両者間の電波干渉の防止が目的であるから、必ずしも自装置２Ａと他装置２Ｂ（地点Ａ３）の双方の送信電力を下げさせる必要はなく、いずれか一方のみの送信電力を下げることにしてもよい。

〔変形例２：指向性のある路側通信機〕
図１１は、本発明の変形例を示すための道路の平面図である。
この変形例に係る各路側通信機２は、指向性が異なる複数のアンテナを用いた無線通信が可能な無線通信部を搭載している。
上記無線通信部の各アンテナは、図１１に矢印で示すように、交差点に流入する各道路の進行方向に沿った指向性を有しており、無線通信部は、そのアンテナごとに送受信タイミングを設定することができる。

上記のような路側通信機２の場合には、１つの路側通信機２に対して、アンテナごとに独立した複数の通信エリアがあるものと見なすことができる。
そこで、路側通信機２ごとではなくアンテナごとに通信機が存在すると見なして、電波干渉の有無の判定やスロット割当を行うようにすれば、指向性アンテナごとに無線通信が可能な路側通信機２の場合にも、本発明を適用することができる。

〔その他の変形例〕
今回開示した各実施形態は本発明の例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、上記実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲とその構成と均等な意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。

例えば、上記実施形態では、路路間通信が無線で行われることを前提として、路側通信機２間のリクエスト信号Ｒとグラント情報Ｇのやり取りを無線通信で実施する場合を例示したが、路側通信機２と移動通信機３との無線通信帯域を十分に確保するため、路路間通信には無線通信の帯域が割り当てられない場合もあり得る。
そこで、路側通信機２同士が有線通信部２２による通信が可能である場合には、リクエスト信号Ｒとグラント情報Ｇのやり取りを有線通信で行うようにしてもよい。

また、上記実施形態では、他の路側通信機（他装置２Ｂ）との距離と見通しの双方を考慮して特定の路側通信機（自装置２Ａ）との電波干渉の度合いを判定しているが、他の路側通信機との距離だけに基づいて特定の路側通信機との電波干渉の度合いを判定してもよいし、他の路側通信機からの見通しの有無だけに基づいて特定の路側通信機との電波干渉の度合いを判定してもよい。

また、上記実施形態では、各路側通信機２が自装置２Ａに対するスロット割当を自律分散的に行う場合を例示したが、複数の路側通信機２の中から１つの親機を予め選定しておき、この親機が、自身が管理する子機同士で電波干渉が生じない送信タイミングとなるように、子機に対する総括的なスロット割当を行うことにしてもよい。

更に、上記実施形態の高度道路交通システムおいて、車載通信機３の代わりに或いは車載通信機３に加えて、歩行者等が携帯する通信機（携帯通信端末）を用いることもできる。もっとも、この場合には、その携帯通信端末が、上記実施形態の車載通信機３の場合と同様に、路側通信機２の送信時間（第１スロットＴ１）中においては無線送信を行わないという規約に従う必要がある。

１ 交通信号機
２ 路側通信機（通信制御装置）
２Ａ 自装置
２Ｂ 他装置
３ 車載通信機（移動通信機）
４ 中央装置
５ 車両
６ 路側センサ
７ 通信回線
８ ルータ
２０ アンテナ
２１ 無線通信部（取得手段）
２２ 有線通信部（取得手段）
２３ 制御部
２３Ａ データ転送手段
２３Ｂ スロット生成手段
２３Ｃ スロット選択手段
２４ 記憶部
３０ アンテナ
３１ 通信部
３２ 制御部
３３ 記憶部
Ｓ１ 信号制御情報
Ｓ２ 交通情報
Ｓ３ 車両情報
Ｓ４ 感知情報
Ｓ５ 画像データ
Ｓ６ 割当情報
Ｒ リクエスト信号
Ｇ グラント情報（他装置情報）
Ｔ１ 第１スロット（タイムスロット）
Ｔ２ 第２スロット（タイムスロット）

Claims (13)

1. 路側通信機が無線送信を行う時間帯を時分割で割り当て、それ以外の時間帯を移動通信機による無線送信のために開放する通信制御装置であって、
   特定の路側通信機以外の他の路側通信機が使用中の複数のタイムスロットと、当該他の路側通信機の設置位置に関する他装置情報を取得する取得手段と、
   前記他の路側通信機の設置位置と当該他の路側通信機が使用中の複数のタイムスロットとに基づいて、前記特定の路側通信機が使用するタイムスロットを選択するスロット選択手段と、
   を備えていることを特徴とする通信制御装置。
2. 前記スロット選択手段は、前記他の路側通信機の設置位置に基づいて前記特定の路側通信機との電波干渉の度合いを判定し、当該電波干渉の度合いに基づいて前記特定の路側通信機が使用するタイムスロットを選択する請求項１に記載の通信制御装置。
3. 前記スロット選択手段は、前記特定の路側通信機との電波干渉の度合いが最も小さい設置位置にある前記他の路側通信機が使用するタイムスロットを、当該特定の路側通信機のタイムスロットとして選択する請求項２に記載の通信制御装置。
4. 前記スロット選択手段は、前記他の路側通信機との距離、及び、当該他の路側通信機からの見通しの少なくとも１つに基づいて、前記特定の路側通信機との電波干渉の度合いを判定する請求項２又は３に記載の通信制御装置。
5. 前記スロット選択手段は、前記他の路側通信機が使用中のタイムスロットを前記特定の路側通信機用のタイムスロットとして選択する請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信制御装置。
6. 前記スロット選択手段は、前記他の路側通信機のタイムスロットの中に選択すべきタイムスロットがない場合に、前記他の路側通信機が使用していないタイムスロットを前記特定の路側通信機用のタイムスロットとして選択する請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信制御装置。
7. 前記スロット選択手段は、いずれのタイムスロットを選択しても前記他の路側通信機と前記特定の路側通信機との間で電波干渉が生じる場合に、前記特定の路側通信機と共通のデータを前記他の路側通信機に無線送信させる請求項２〜５のいずれか１項に記載の通信制御装置。
8. 前記スロット選択手段は、選択したタイムスロットを使用する前記他の路側通信機と前記特定の路側通信機との間で電波干渉が生じる場合に、それらの路側通信機のいずれか一方又は双方の送信電力を低下させる請求項２〜５のいずれか１項に記載の通信制御装置。
9. 前記他装置情報の送信を前記他の路側通信機に要求するリクエスト信号を、少なくとも前記特定の路側通信機の起動時に当該特定の路側通信機の通信部に送信させる通信制御部を備えている請求項１〜８のいずれか１項に記載の通信制御装置。
10. 前記通信制御部は、前記リクエスト信号を、予め設定された所定期間おきに前記特定の路側通信機の通信部に送信させる請求項９に記載の通信制御装置。
11. 前記取得手段は、前記他の路側通信機が無線送信した前記他装置情報を受信可能な無線通信部よりなる請求項１〜１０のいずれか１項に記載の通信制御装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の通信制御装置を備えた路側通信機。
13. 移動通信機との無線送信が可能な路側通信機が無線送信を行う時間帯を時分割で割り当てるためのスロット割当方法であって、
    特定の路側通信機以外の他の路側通信機が使用中の複数のタイムスロットと、当該他の路側通信機の設置位置に関する他装置情報を取得するステップと、
    前記他の路側通信機の設置位置と前記他の路側通信機が使用中の複数のタイムスロットとに基づいて、前記特定の路側通信機が使用するタイムスロットを選択するステップと、
    を含むことを特徴とするスロット割当方法。

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