JP5340475B2

JP5340475B2 - 通信制御装置および通信制御方法

Info

Publication number: JP5340475B2
Application number: JP2012503099A
Authority: JP
Inventors: 悠司濱田; 幸夫後藤; 雅彦伊川; 茂樹森田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2031-02-24
Also published as: US20120275334A1; JPWO2011108439A1; US8976650B2; WO2011108439A1

Description

この発明は、端末に搭載され、端末間の無線通信を効率的に実現する通信制御装置及び通信制御方法に関する発明であり、特に、送信する情報の送信タイミングの分散制御により通信品質を向上させる通信制御装置に関するものである。

従来、端末同士で無線通信を行う通信装置は、端末が自律分散的に無線通信を実現できるように、アクセス方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）方式が利用されている。

ＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、端末が情報を無線送信する場合に、送信前にランダムバックオフ時間待機後、周辺端末が通信中か否かを確認するキャリアセンスを行い、周辺端末の送信中には自端末の送信をランダムバックオフ時間さらに待機し、周辺端末が送信していなければ送信を開始することにより、無線通信が衝突することを回避する手法であることが一般的に知られている。

一方で、路側装置などの固定端末と移動端末で通信を行う路車間通信や、移動端末間で通信を行う車車間通信を行う通信装置を利用して運転支援システムを実用化する手法が検討されている。この場合、通信装置のアプリケーションは、一般的に各端末の位置や移動速度、車両の種別などの端末情報を一定周期ごとに送信し合う通信方法が用いられる。

ＣＳＭＡ／ＣＡ方式において、端末情報を周期的に送信する場合、通信範囲内に端末数が多くなると、各端末がバックオフ時間だけ送信待機することを繰り返し、送信できなくなる輻輳が発生したり、バックオフ時間後の送信タイミングが一致する確率が高くなり無線通信パケットが衝突したり、キャリアセンスできない端末となる隠れ端末の無線通信パケットと衝突したりすることで、通信の信頼性が劣化し、運転支援システムの提供ができなくなることが考えられる。

さらに、輻輳が発生したり、パケットが衝突したりしても、端末情報を周期的に送信するアプリケーションは輻輳や衝突の発生を検出できないので、次の周期でも同じタイミングかつ同じ周期でＣＳＭＡ／ＣＡにより送信を要求するため、送信できない情報が累積したり、送信パケットが衝突する可能性は軽減できないままである。

そこで、特許文献１では、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式において、無線送信を実行した時間を基準時刻として記憶し、基準時刻から一周期の時間だけ経過した後を次周期の送信タイミングとして設定することにより、パケット衝突が毎周期発生する可能性を低くする無線通信方法が開示されている。

また、特許文献２では、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式において、周期的に無線通信するタイミングを前回送信タイミングから一周期後を基準時刻として、周期毎に所定期間だけ前後させることにより、パケット衝突が毎周期発生する可能性を低くする通信制御装置が開示されている。

特開２００８−１９９２８９号公報特開２００８−３１１７３３号公報

特許文献１に記載の無線通信方法では、キャリアセンス後、送信できた時点を基準時刻として設定しているため、キャリアセンスできない端末同士が同じ基準時刻に設定した場合には、毎周期パケットが衝突してしまう問題点を有しているため、ＣＳＭＡ特性自体の改善にはならなかった。

また、特許文献２に記載の通信制御装置では、基準時刻から所定のランダム時刻だけ前後させているため、毎周期ごとに衝突する可能性は低減できるが、キャリアセンスできない端末との通信に関してはパケット衝突する確率は軽減できない問題点を有しているため、ＣＳＭＡ特性自体の改善にはならなかった。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、無線通信の衝突を回避するために、キャリアセンスできない端末を考慮して、送信する端末情報の衝突を低減する通信制御装置及び通信制御方法を得ることを目的とする。

この発明にかかる通信制御装置は、所定の端末に搭載され、前記所定の端末以外の少なくとも一つの周辺端末との間で無線通信を行う通信制御装置であって、前記少なくとも一つの周辺端末から送信される端末情報を周辺端末情報として受信し、前記周辺端末情報の受信時における受信電力を測定し、前記所定の端末が所定レベル以上の電波強度で受信している時間割合である自端末通信帯域利用率を測定する受信手段と、前記受信手段から取得した前記周辺端末情報、前記受信電力、及び前記自端末通信帯域利用率を格納情報として格納する情報格納手段と、送信用端末情報を出力するとともに、前記送信用端末情報による送信を要求する送信要求を行う情報処理手段と、前記送信要求に応答して、前記格納情報を参照し、前記送信用端末情報に基づく送信データによるデータ送信処理要求を行う送信タイミング制御手段と、前記送信データを前記少なくとも一つの周辺端末に送信するデータ送信処理を行う送信手段とを備え、前記送信タイミング制御手段は、前記周辺端末情報の最新の受信時刻である直近周辺端末受信時刻と、前記情報処理手段が前記送信要求を行った時刻である送信要求時刻との時間差が所定の時間よりも小さい場合には、前記送信手段が前記データ送信処理を行うタイミングである送信タイミングを変更し、前記時間差が前記所定の時間よりも大きい場合には前記送信タイミングを変更しない。

この発明における通信制御装置の送信タイミング制御手段は、直近周辺端末受信時刻と送信要求時刻との時間差に基づき送信タイミングの変更の有無を決定している。

このため、少なくとも一つの周辺端末が通信中か否かを確認するキャリアセンスと独立して、送信タイミングの変更の有無を制御することができるため、少なくとも一つの周辺端末との間で送信データが衝突する可能性を低減できる効果を奏する。

この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

この発明の実施の形態１である通信制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。図１で示した通信制御装置の構成をより詳細に示すブロック図である。実施の形態１による通信制御装置における送信手段の動作を示すフローチャートである。３つの端末による送受信例を模式的に示す説明図である。実施の形態１による通信制御装置の送信タイミング制御手段の動作を示すフローチャートである。通信帯域利用率と送信オフセットとの関係を表形式で示す説明図である。受信電力とバックオフパラメータとの関係を表形式で示す説明図である。通信帯域利用率と送信オフセットとの関係を示すグラフである。過去の受信履歴を利用したバックオフ時間の算出例を模式的に示す説明図である。周辺端末との相対距離とコンテンションウィンドウＣＷとの関係を表形式で示す説明図である。図５で説明した送信タイミング制御の具体例を模式的に示す説明図である。実施の形態１による通信制御装置の情報処理手段の動作を示すフローチャートである。図１２で説明したステップＳ３０７の処理における具体例を模式的に示す説明図である。この発明の実施の形態２である通信制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。この発明の実施の形態２による通信制御装置の構成を詳細に示すブロック図である。実施の形態２による通信制御装置の輻輳制御処理部の動作を示すフローチャートである。図１５で示した輻輳制御処理部のフィードバック制御の構成を示す説明図である。制御からの経過時間に基づく送信電力変化を示すグラフである。目標通信帯域利用率と連送回数との関係を表形式で示す説明図である。この発明の実施の形態３である通信制御装置の構成を詳細に示すブロック図である。実施の形態３による通信制御装置の送信タイミング制御手段における送信タイミング制御の動作を示すフローチャートである。受信電力とシフトパラメータとの関係を表形式で示す説明図である。実施の形態３による送信タイミング制御の具体例を模式的に示す説明図である。実施の形態３による送信タイミング制御の具体例を模式的に示す説明図である。実施の形態３による送信タイミング制御の具体例を模式的に示す説明図である。この発明の実施の形態４である通信制御装置の構成を詳細に示すブロック図である。実施の形態４による送信タイミング制御の具体例を模式的に示す説明図である。

＜実施の形態１＞
この発明に係る実施の形態１について、図１〜図１３を用いて説明する。なお、実施の形態１に係る通信制御装置および通信制御方法は、路車間通信システムの通信制御装置としてサービスを提供したり、車車間通信システムの通信制御装置としてサービスを提供したり、それ以外の通信端末としてサービスを提供したりすることができるが、本実施の形態１では、主として車両に搭載される端末の主要部となる通信制御装置と想定して、説明する。

図１はこの発明の実施の形態１である通信制御装置１００の構成を概略的に示すブロック図である。なお、本明細書において、同一または相当する構成には同一の符号を付し、これは明細書の全文において共通する。

通信制御装置１００は、複数の端末の各々に搭載される。そして、この通信制御装置１００を通じて、各端末間において無線通信が行われる。ここでの、通信制御装置１００とは端末に搭載される通信を行う主要部を示し、無線ＬＡＮ（Local Area Network）端末や携帯電話のように端末を持ち運べる通信端末や、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）のように車両に搭載される通信端末や、路側装置や基地局などのインフラのように固定された通信装置の主要部を構成する。

また、無線通信とはＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）を用いても良いし、無線ＬＡＮや携帯電話で利用される通信方式を用いても良いし、欧米で検討されているＩＥＥＥ８０２．１１ｐ、またはＣＡＬＭ（Communication Access for Land Mobile）で利用される通信方式などを用いても良い。

また、本明細書においては、通信制御装置１００が搭載された「自端末」（第１の端末）と称す第１の端末に注目して説明するものとし、当該「自端末」以外で通信制御装置１００を搭載した他の複数の端末を、「周辺端末」（第２の端末）と称する。さらに、周辺端末のうち、自端末から送信を行っているか否かを確認（以下、「キャリアセンス」と呼ぶ場合あり）できない周辺端末を「隠れ端末」と称する。

図１に示すように、通信制御装置１００は、送信手段１、受信手段２、送信タイミング制御手段３、情報格納手段４、情報処理手段５、及び情報入力手段６を有する。なお、図１で示す例では情報入力手段６は通信制御装置１００の外部に設けられることを想定している。

送信手段１は、周辺端末に搭載された通信制御装置１００と同様な通信制御装置と無線通信を行う手段であり、情報処理手段５が情報格納手段４の有する自端末の位置や速度などの情報から生成する端末情報を、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式により周辺端末に対して無線空間上に送信する。また、送信手段１は、送信タイミング制御手段３によって設定されるバックオフパラメータに基づいて、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式のランダムバックオフ時間を算出し、制御する。

ここで、端末情報とは、端末の速度、加減速度、位置、走行方向、ウィンカーのＯＮ／ＯＦＦ情報など端末に関する情報や、自端末が周辺端末と交換するアプリケーション情報など、端末が送信要求する情報全てを示す。

受信手段２は、周辺端末に搭載される通信制御装置１００と同様な通信制御装置と無線通信を行うものであり、周辺端末から送信された端末情報（以下、単に「周辺端末情報」と称する場合あり）を受信したり、その受信時の受信電力を測定したり、通信帯域が利用中（以下、「ビジー」と称する場合あり）か、利用されていない（以下、「アイドル」と称する場合あり）か否かを判別し、ビジーの時間割合を通信帯域利用率（自端末通信帯域利用率）として測定したりする。

送信タイミング制御手段３は、情報処理手段５から（送信用）端末情報の送信を要求されると、情報格納手段４から過去の自端末の通信帯域情報を取得し、送信タイミングを制御するか否かを判別する。さらに、送信タイミング制御手段３は、情報格納手段４から取得する過去の受信電力情報の履歴に基づいて、制御するバックオフパラメータを算出し、送信手段１に対するバックオフパラメータを設定する。また、送信タイミング制御手段３は、送信手段１が算出したバックオフ時間の通知を受信すると、次の周期の送信タイミングからバックオフ時間シフトするように、受信したバックオフ時間を情報処理手段５に通知する。

情報格納手段４は、情報入力手段６から取得できる端末情報、周辺端末から無線通信により取得する周辺端末情報、周辺端末から周辺端末情報を受信した際の受信電力情報、および通信帯域の利用率情報を格納する。

情報処理手段５は、自端末が周辺端末に対して端末情報の送信要求を生成し、端末情報を情報格納手段４から取得し、送信用端末情報を生成した後、送信タイミング制御手段３に送信する。また、情報処理手段５は、送信タイミング制御手段３からの送信タイミング変更要求に応答して、周期的に出力する送信用端末情報の送信要求タイミングを変更する。なお、情報処理手段５は周期的に送信用端末情報を出力したり、イベント的に送信用端末情報を出力したり、その他要求によって送信用端末情報を送信したりすることも可能である。

情報入力手段６は、自端末に搭載されるセンサーや外部装置などの情報を検出し、検出した端末情報を情報格納手段４に保存する。

図２は図１で示した通信制御装置１００の構成をより詳細に示すブロック図である。なお、図２において、同一または相当する構成には同一の符号を付し、これは明細書の全文において共通する。

図２を用いて、通信制御装置１００に搭載される各ブロック１〜６の機能を詳細に説明する。

送信手段１は、送信部１０とバックオフ算出部１１とを有する。送信部１０は、送信タイミング設定部３２から送信データＴＤを入力し、周辺端末全部に対してブロードキャスト送信または特定端末に対して送信データＴＤを送信するユニキャスト送信（データ送信処理）を行う。なお、送信データＴＤは、送信データ生成部５０により生成された端末情報Ｄ５０（送信用端末情報）に基づき、送信タイミング設定部３２で設定されたデータである。

送信部１０は、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式を利用して送信データＴＤを無線空間に送信する際には、送信対象となる周辺端末が送信しているか否かを確認するキャリアセンスを実行し、送信していなければ送信し、送信していればランダムバックオフ時間経過後に再度キャリアセンスした後、送信を行う。なお、送信部１０が利用するバックオフ時間はバックオフ算出部１１により設定される。

バックオフ算出部１１は、送信タイミング設定部３２から、バックオフパラメータＢＰを入力し、送信部１０がバックオフする際のバックオフ時間ＢＯＴを算出して設定する。また、バックオフ算出部１１は、算出したバックオフ時間ＢＯＴを送信タイミング通知部３３に通知する。

ここで、バックオフパラメータＢＰとは、ランダムバックオフ時間そのものではなく、Contention Window（以下、「ＣＷ」と略記する）、ＣＷの最小値（以下、「ＣＷｍｉｎ」と略記する）やＣＷの最大値（以下、「ＣＷｍａｘ」と略記する）、スロットタイム、ランダム値、および再送回数Ｒなどである。

受信手段２は、受信部２０、受信電力検出部２１及び通信帯域検出部２２を有する。受信部２０は、周辺端末の送信部１０から送信されたデータを受信し、受信した情報（周辺端末情報）を端末情報蓄積部４０に格納する。

受信電力検出部２１は、周辺端末の送信部１０から送信されたデータを受信した際の電力（以下、「受信電力」と呼ぶ場合あり）と受信時刻とを受信電力蓄積部４１に格納する。

通信帯域検出部２２は、無線空間上がビジーか、アイドルかを自端末が観測し、一定時間内のビジーの割合である自端末通信帯域利用率を通信帯域蓄積部４２に格納する。

なお、無線空間は周辺端末と共有するものであり、自端末以外に複数の周辺端末のいずれかがデータを送信している場合には、無線空間上がビジー状態として検出される。また、「ビジー」か否か判定については、自端末で受信する電力が一定以上の場合を「ビジー」と判定するのが一般的である。

送信タイミング制御手段３は、送信タイミング制御判定部３０、送信タイミング算出部３１、送信タイミング設定部３２、及び送信タイミング通知部３３を有する。

送信タイミング制御判定部３０は、送信データ生成部５０から送信用の端末情報Ｄ５０を受けると、通信帯域蓄積部４２から通信帯域利用率情報Ｄ４２を取得し、送信タイミングを制御するか否かを判断する閾値（以下、「送信オフセット」と称する場合あり）を算出し、送信タイミングを分布させるか（バックオフパラメータ制御を行う否か）を判定する。

そして、送信タイミング制御判定部３０は、受信電力蓄積部４１から最も現在時刻に近い時間に受信したデータの受信電力と受信時刻（直近周辺端末受信時刻）を取得し、送信データ生成部５０からの端末情報Ｄ５０が送信された時刻である送信要求時刻と上記直近周辺端末受信時刻との時間差が送信オフセット以内かを判断する。

上記時間差が送信オフセット以内の場合には、送信タイミング制御判定部３０は、送信タイミング算出部３１にバックオフパラメータの算出を要求し、送信タイミング算出部３１より算出された結果を受けると、送信タイミング設定部３２に送信用の端末情報Ｄ３０ｔとバックオフパラメータ情報Ｄ３０ｂを出力する。一方、上記時間差が送信オフセット以上の場合には、送信タイミング制御判定部３０は、送信タイミング設定部３２に端末情報Ｄ３０ｔのみを出力する。

送信タイミング算出部３１は、送信タイミング制御判定部３０を介して、周辺端末からの受信電力を入力すると、受信電力に応じてバックオフパラメータを算出し、算出した結果（バックオフパラメータ）を送信タイミング制御判定部３０に返す。なお、周辺端末からの受信電力は送信タイミング制御判定部３０がバックオフパラメータの算出要求の際に併せて送信タイミング算出部３１に出力する。

送信タイミング設定部３２は、送信タイミング制御判定部３０から、端末情報Ｄ３０ｔを入力すると、端末情報Ｄ３０ｔを含む送信データＴＤを送信部１０に出力することにより送信部１０による送信データＴＤのデータ送信処理要求を行う。また、送信タイミング設定部３２は、送信タイミング制御判定部３０から、バックオフパラメータ情報Ｄ３０ｂを入力すると、バックオフパラメータ情報Ｄ３０ｂで規定されたバックオフパラメータＢＰをバックオフ算出部１１に設定する。

送信タイミング通知部３３は、バックオフ算出部１１から、算出されたバックオフ時間ＢＯＴを入力すると、バックオフ時間ＢＯＴを入力した時間を規定した送信タイミング通知情報Ｄ３３を送信要求生成部５１に通知する。

情報格納手段４は、端末情報蓄積部４０、受信電力蓄積部４１、及び通信帯域蓄積部４２を有する。

端末情報蓄積部４０は、情報入力手段６内の端末情報検出部６０が検出した自端末の端末情報や、周辺端末から受信した周辺端末情報を端末情報Ｄ４０として格納する。また、端末情報蓄積部４０は周辺端末との通信台数も端末情報Ｄ４０として管理する。

受信電力蓄積部４１は、受信電力検出部２１によって検出された周辺端末から受信した際の受信電力及び受信時刻について、過去の一定期間分の情報を受信電力情報Ｄ４１として格納する。

通信帯域蓄積部４２は、通信帯域検出部２２によって検出された無線空間上の通信帯域利用率について、過去の一定期間の平均値やその履歴などを通信帯域利用率情報Ｄ４２として格納する。上述した端末情報Ｄ４０、受信電力情報Ｄ４１及び通信帯域利用率情報Ｄ４２が情報格納手段４の格納情報となる。

情報処理手段５は、送信データ生成部５０及び送信要求生成部５１を有する。送信データ生成部５０は、送信要求生成部５１から送信要求信号Ｓ５１を受けると、端末情報蓄積部４０の端末情報Ｄ４０から自端末の端末情報を取得し、送信用の端末情報Ｄ５０を生成する。送信データ生成部５０は、生成した端末情報Ｄ５０を送信タイミング制御判定部３０に出力する。送信タイミング制御判定部３０への端末情報Ｄ５０の出力が、端末情報Ｄ５０による周辺端末へ送信要求となる。

送信要求生成部５１は、周期的に自端末の端末情報を送信するタイミングを管理して、周期的に送信要求信号Ｓ５１を生成したり、イベント的に周辺端末に端末情報の送信要求を指示する送信要求信号Ｓ５１を生成したりする。さらに、送信要求生成部５１は、周期的に自端末の端末情報を送信する場合、送信タイミング通知部３３からの要求（送信タイミング通知情報Ｄ３３）に応じて送信要求タイミング（送信要求信号Ｓ５１の出力タイミング）を変更する。なお、送信要求生成部５１は、アプリケーションとして情報の送信要求を生成するものであり、情報処理手段５内に一つ以上存在しても良い。

情報入力手段６は端末情報検出部６０を有する。端末情報検出部６０は、自端末に搭載されるセンサーや外部装置などの持つ情報を検出し自端末の端末情報として端末情報蓄積部４０に格納する。なお、端末情報検出部６０は、検出した情報を周期的に端末情報蓄積部４０に格納しても良いし、端末情報が変化した場合に格納しても良い。

次に、実施の形態１に係る通信制御装置の各手段の動作について説明する。図３並びに後述する図５及び図１２は実施の形態１による通信制御装置の各手段の動作を示すフローチャートである。以下に、それぞれの手段での動作を説明する。

図３は、実施の形態１による通信制御装置における送信手段１の動作を示すフローチャートである。

同図を参照して、ステップＳ１０１で通信制御装置の起動後、ステップＳ１０２において、送信手段１の送信部１０は、送信タイミング制御手段３から送信データＴＤの入力（データ送信処理要求）を確認する。

ステップＳ１０２でデータ送信処理要求の入力が確認されない場合、ステップＳ１０２において、データ送信処理要求の入力待機を継続する。

ステップＳ１０２で送信要求を入力した場合、ステップＳ１０３において、送信部１０は無線帯域上をキャリアセンスして、通信帯域上がアイドルかビジーかを確認し、アイドルに変化した後、一定時間（ＩＦＳ：Inter Frame Space）経過するのを待機する。なお、ステップＳ１０３において、当初から通信帯域上がアイドルの場合、直ちにＩＦＳ期間Ｔifsの経過を待機することになる。また、ＩＦＳ期間Ｔifs待機するのは、無線ＬＡＮＩＥＥＥ８０２．１１規格で規定されており、データの衝突を回避するためや、データの送信順を制御するために利用される。

その後、ステップＳ１０４において、バックオフ算出部１１はＣＳＭＡ／ＣＡ方式のバックオフ制御により、バックオフ時間ＢＯＴを算出し、送信部１０および送信タイミング通知部３３にバックオフ時間ＢＯＴを通知する。

その後、ステップＳ１０５において、送信部１０はキャリアセンスしながら、アイドル状態でバックオフ時間ＢＯＴ経過するのを待機し続け、バックオフ時間ＢＯＴ経過後はステップＳ１０６に移行する。

一方、ステップＳ１０５において、バックオフ時間ＢＯＴ経過前に、通信帯域がビジーになった場合、ステップＳ１０７において、バックオフ時間の残り時間を保存したまま、再度通信帯域がアイドルになるのを待機する。

そして、ステップＳ１０７において、キャリアセンスを行いながら通信帯域がアイドルになるまでは待機を続け、アイドルになれば（ＹＥＳ）、再びステップＳ１０５に移動し、再度、ステップＳ１０５において残りのバックオフ時間ＢＯＴが経過するのを待機する。なお、ステップＳ１０７でＹＥＳ後に、ステップＳ１０３と同様、ＩＦＳ期間Ｔifsの経過を待つステップを挿入した後にステップＳ１０５に戻るようにしても良い。

ステップＳ１０５でバックオフ時間ＢＯＴ経過後に実行されるステップＳ１０６において、送信部１０は送信データＴＤを送信した後、ステップＳ１０２に戻る。

上述したステップＳ１０２〜Ｓ１０７の処理は送信タイミング制御手段３からの送信要求の入力を確認するごとに繰り返し実行される。

図４は３つの端末ＴＭ１〜ＴＭ３による送受信例を模式的に示す説明図である。図４を用いて、図３で説明したＣＳＭＡ／ＣＡ方式のバックオフ制御の動作について詳細に説明する。図４では各端末ＴＭｉ（ｉ＝１〜３のいずれか）はそれぞれキャリアセンス可能な位置に配置している。

まず、端末ＴＭ１が送信中（送信フレームＴＦＭ内の期間）に、端末ＴＭ２、端末ＴＭ３からの同時にデータ送信処理要求（送信タイミング設定部３２による送信データＴＤの出力）が発生すると、端末ＴＭ２，ＴＭ３は通信帯域がビジー（受信期間Ｔｒ）であるため、アイドルになるのまで待機する。

次に、端末ＴＭ１の送信が終了し、端末ＴＭ２、ＴＭ３は通信帯域がアイドルになったと検出できた場合、ＩＦＳ期間Ｔifs経過するまで待機し、ＩＦＳ期間Ｔifs経過した後、バックオフ時間Ｔｂｏ（Ｔｂｏ２，Ｔｂｏ３）をそれぞれランダムに算出し、バックオフ期間Ｔｂｏ経過するのを待機する。

図４では、端末ＴＭ２が先にバックオフ期間Ｔｂｏ２経過しているため、端末ＴＭ２が送信を開始する（送信フレームＴＦｍＲ期間に移行する）。この場合、端末ＴＭ３は通信帯域が再びビジー（受信期間Ｔｒ）となり、残りの残存バックオフ期間ＰＴｂｏ３を保持したまま、再度通信帯域がアイドルになるまで待機する。そして、端末ＴＭ２の送信が終了し、端末ＴＭ３は通信帯域がアイドルになった後、再度ＩＦＳ期間Ｔifsと残存バックオフ期間ＰＴｂｏ３とを待機した後で、送信フレームＴＦＭ期間においてデータの送信を開始することができる。

次に、図３のステップＳ１０６におけるＣＳＭＡ／ＣＡ方式におけるバックオフ制御とバックオフ時間の算出について詳細に説明する。

ＣＳＭＡ／ＣＡ方式では２進指数バックオフアルゴリズムによりバックオフ時間Ｔbackoff（図１のバックオフ時間ＢＯＴ、図４のバックオフ期間Ｔｂｏに相当）は次の式(1)のようにスロットタイムＳと、コンテンションウィンドウＣＷの乱数値との乗算により算出される。

ＣＷは最小値ＣＷｍｉｎから最大値ＣＷｍａｘの範囲内の値をとり、最小値ＣＷｍｉｎと再送回数Ｒとの乗算により算出され、キャリアセンス時にビジーと判定する度に再送回数Ｒを"１"インクリメントする。ＣＷは次の式(2)のように示される。

また、式(1)で用いたＲａｎｄ［０，ＣＷ］は、０〜ＣＷまでの整数値を一様確率密度でランダムに選択される関数を意味する。

ステップＳ１０６では、バックオフ算出部１１は送信タイミング設定部３２からバックオフパラメータＢＰとして、ＣＷｍｉｎや再送回数Ｒを指定したり、ＣＷを直接指定したり、ＣＷｍａｘを大きくしたりすることによって、ビジーと判定した回数に関わらず、バックオフ時間を短くしたり、長くしたり制御することができる。

図５は、実施の形態１による通信制御装置の送信タイミング制御手段３の動作を示すフローチャートである。

同図を参照して、ステップＳ２０１で通信制御装置の起動後、ステップＳ２０２において、送信タイミング制御手段３の送信タイミング制御判定部３０は、情報処理手段５の送信データ生成部５０から端末情報Ｄ５０の出力による送信要求の入力確認を待機する。ステップＳ２０２で送信要求の入力確認が行えない場合、ステップＳ２０２に戻り、入力確認を継続する。

ステップＳ２０２で送信要求の入力確認が行えた場合、ステップＳ２０３において、送信タイミング制御判定部３０は、情報格納手段４の通信帯域利用率情報Ｄ４２から得た自端末が検出した自端末通信帯域利用率と、受信電力情報Ｄ４１から得た直近に周辺端末から受信した時刻（以下、「直近周辺端末受信時刻」と略する場合あり）と受信電力を取得する。

次に、ステップＳ２０４において、送信タイミング制御判定部３０は、取得した自端末通信帯域利用率から送信オフセットを算出する。

図６は（自端末）通信帯域利用率と送信オフセットとの関係を表形式で示す説明図である。送信タイミング制御判定部３０は、図６を参照して、取得した（自端末）通信帯域利用率に基づき送信オフセットを算出する。

その後、ステップＳ２０５において、送信タイミング制御判定部３０は、情報処理手段５からの送信要求を受信した時刻（送信要求時刻）が、上記直近周辺端末受信時刻を起点として送信オフセット時間以内かを確認する。

ステップＳ２０５において、送信要求時刻が、直近周辺端末受信時刻から送信オフセット時間以内の場合、ステップＳ２０６において、送信タイミング制御判定部３０は、バックオフパラメータＢＰの算出指示と共に取得した周辺端末からの受信電力を送信タイミング算出部３１に送信する。

そして、ステップＳ２０７において、送信タイミング算出部３１は、送信タイミング制御判定部３０から受信した周辺端末からの受信電力に基づき、バックオフパラメータＢＰを算出する。

図７は受信電力と、バックオフパラメータＢＰとなるＣＷｍｉｎ、ＣＷｍａｘ及び再送回数Ｒとの関係を表形式で示す説明図である。

送信タイミング算出部３１は、図７を参照して、受信電力に基づき、バックオフパラメータＢＰとして、ＣＷｍｉｎ、ＣＷｍａｘや再送回数Ｒを算出し、送信タイミング制御判定部３０に返信する。

次に、ステップＳ２０８において、送信タイミング制御判定部３０は、送信タイミング算出部３１から、算出されたバックオフパラメータＢＰを入力すると、送信タイミング設定部３２にバックオフパラメータＢＰを指示するバックオフパラメータ情報Ｄ３０ｂとして出力する。

さらに、ステップＳ２０９において、端末情報Ｄ５０に基づく端末情報Ｄ３０ｔを送信タイミング設定部３２に出力する。

さらに、ステップＳ２１０において、送信タイミング設定部３２は、入力した端末情報Ｄ３０ｔを送信データＴＤとして送信部１０に出力し、さらにバックオフパラメータ情報Ｄ３０ｂを入力している場合、バックオフパラメータＢＰをバックオフ算出部１１に設定する。その後、情報処理手段５からの送信要求を受けて実行した送信タイミング処理を完了し、再びステップＳ２０２に戻る。

一方、ステップＳ２０５において、送信要求時刻が、上記直近周辺端末受信時刻よりも送信オフセット時間を超える場合、ステップＳ２０６〜Ｓ２０８を実行することなく、ステップＳ２０９に移動し、送信タイミング制御判定部３０は端末情報Ｄ３０ｔを送信タイミング設定部３２に送信する。

したがって、ステップＳ２０５，Ｓ２０９の後に実行されるステップＳ２１０においては、送信タイミング設定部３２は、入力した端末情報Ｄ３０ｔを送信データＴＤとして送信部１０に出力するが、バックオフパラメータＢＰのバックオフ算出部１１への出力は行われない。

一方、ステップＳ２０１において、通信制御装置の起動後、送信タイミング制御判定部３０、送信タイミング設定部３２と並行して動作する送信タイミング通知部３３は、バックオフ算出部１１がランダムに算出したバックオフ時間ＢＯＴの入力確認を待機する。

ステップＳ２１１において、バックオフ時間ＢＯＴの入力確認がなければ、バックオフ時間ＢＯＴの入力確認を継続する。

ステップＳ２１１でバックオフ時間ＢＯＴの入力を確認した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２１２において、送信タイミング通知部３３は入力したバックオフ時間ＢＯＴに基づく送信タイミング通知情報Ｄ３３を送信要求生成部５１に出力し、送信要求生成部５１による送信要求タイミング（送信要求信号Ｓ５１の出力タイミング）を設定して完了する。

ステップＳ２０２〜Ｓ２１０の処理は情報処理手段５からの送信要求の入力確認毎に繰り返し実行され、ステップＳ２１１，Ｓ２１２の処理はステップＳ２０１で起動後、継続的に実行される。

ステップＳ２０４において用いられる送信オフセットＴoffsetは、図６のようにリスト形式で管理しても良いし、（自端末）通信帯域利用率Ｏと送信周期Ｔｉから以下の式(3a)を用いて算出したり、端末情報蓄積部４０から通信台数Ｎと送信周期Ｔｉから送信周期内で一様に分布するように以下の式(3b)を用いて算出したり、他の情報を利用して算出したりしても良い。

図８は通信帯域利用率Ｏと送信オフセットの関係を示すグラフである。図８は、上記式(3a)において、送信周期Ｔｉを１００ｍｓｅｃとした場合の送信オフセットと通信帯域利用率との関係を示している。

また、ステップＳ２０７において算出するバックオフパラメータは図７に示すようなリスト形式で管理しても良いし、ＣＷｍｉｎ、ＣＷｍａｘやＲではなく、直接ＣＷを算出しても良いし、スロットタイムＳを制御してバックオフ算出部１１に設定しても良い。

図９が過去の受信履歴を利用したバックオフ時間ＢＯＴの算出例を模式的に示す説明図である。ステップＳ２０７において、図９に示すように、過去の受信履歴を利用して、通信帯域がアイドルのタイミングで送信できるように、ＣＷを算出して設定しても良い。すなわち、図９において、過去の周期Ｔａにおける複数のビジー期間Ｔｂｙ及び送信フレームＴＦＭ内における空き時間Ｔ０を考慮し、次の周期Ｔｂにおいて、空き時間Ｔ０に対応する時間帯に送信フレームＴＦＭを確保できるようにバックオフ期間Ｔｂｏが設定されるように、ＣＷ等のバックオフパラメータＢＰを設定しても良い。

図１０は周辺端末との相対距離とコンテンションウィンドウＣＷとの関係を表形式で示す説明図である。

ステップＳ２０７において、受信電力だけでなく、図１０を参照して、周辺端末との相対距離（または位置関係）に基づいて、近辺の周辺端末に対しては小さなコンテンションウィンドウＣＷ、遠方の周辺端末に対しては大きなコンテンションウィンドウＣＷとなるようにバックオフパラメータ算出制御を行い、その結果、バックオフパラメータＢＰに基づく送信タイミングを変更しても良い。

図１１は図５で説明した送信タイミング制御の具体例を模式的に示す説明図である。以下、図１１を用いて、図５で説明した送信タイミング制御手段３による送信タイミング制御について詳細に説明する。

図１１では、２つの端末ＴＭ１と端末ＴＭ２が存在し、端末ＴＭ２が端末ＴＭ１からのデータを受信した後、送信要求を発生した場合を例に挙げて示している。

同図に示すように、端末ＴＭ１は送信要求に応答してＩＦＳ期間Ｔifs、バックオフ期間Ｔｂｏ１経過後の時刻ｔ１から、送信フレーム期間ＴＦＭにおいてデータ送信処理を行っている。

一方、端末ＴＭ２は、時刻ｔ１から端末ＴＭ１の送信フレーム期間ＴＦＭに対応した期間が受信期間Ｔｒとなる。すなわち、端末ＴＭ２において、ｔ１は受信開始時刻ｔ１となる。端末ＴＭ２が端末ＴＭ１から受信し始めた時刻である受信開始時刻ｔ１から始まる受信期間Ｔｒにおいて、受信したデータの受信電力ＰｒＢを取得することができる。

そして、受信開始時刻ｔ１後の送信要求発生時刻ｔ２において、端末ＴＭ２は送信要求を発生したと仮定する。また、送信要求発生時刻ｔ２における（自端末）通信帯域利用率をＯ（ｔ）とする。

まず、端末ＴＭ２は送信要求発生時刻ｔ２における通信帯域利用率Ｏ（ｔ）から、送信オフセットＴoffsetを図６で示すリストを参照して算出する。端末ＴＭ２は受信開始時刻ｔ１から送信要求発生時刻ｔ２に至るまでの時間差が送信オフセット時間よりも小さいか、大きいかを判別する（図５のステップＳ２０５に相当）。

「Ｔoffset≧（ｔ２−ｔ１）」の場合（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、送信タイミングが近いと判断し、送信タイミングを変更するためのバックオフパラメータ算出制御（ステップＳ２０６〜Ｓ２０８の処理）を実行する。

バックオフパラメータ算出制御において、端末ＴＭ１からの受信電力ＰｒＢ（ステップＳ２０６で取得）からバックオフパラメータＢＰを算出し（ステップＳ２０７）、バックオフパラメータＢＰが送信タイミング設定部３２に出力される（ステップＳ２０８）。

その結果、図１１に示すように、ＩＦＳ期間Ｔifs、バックオフ期間Ｔｂｏ２経過後に、端末ＴＭ２は送信フレームＴＦＭを送信するデータ送信処理を行う。

その後、算出されたバックオフパラメータＢＰに含まれるＣＷｍｉｎ、ＣＷｍａｘや再送回数Ｒに基づいて、バックオフ算出部１１によってランダムにバックオフ時間が算出される。

一方、「Ｔoffset＜（ｔ２−ｔ１）」の場合（ステップＳ２０５でＮＯ）、バックオフパラメータ算出制御は行われることはない（ステップＳ２０９に移行する）。

図１２は、実施の形態１による通信制御装置の情報処理手段５の動作を示すフローチャートである。

同図を参照して、ステップＳ３０１で通信制御装置の起動後、情報処理手段５の送信要求生成部５１による送信要求信号Ｓ５１を発生すべきか否かの発生タイミングの有無を確認する。ステップＳ３０２で上記発生タイミングであると判断した場合(YES)はステップＳ３０３に移行し、上記発生タイミングで無いと判断した場合(NO)はステップＳ３０６に移行する。

ステップＳ３０２でＹＥＳの場合、ステップＳ３０３において、送信要求生成部５１は、送信データ生成部５０に送信要求信号Ｓ５１を出力する。

その後、ステップＳ３０４において、送信データ生成部５０は、端末情報蓄積部４０の端末情報Ｄ４０から自端末の端末情報を取得し、送信用の端末情報Ｄ５０を生成する。

次に、ステップＳ３０５において、データ生成部５０は生成した端末情報Ｄ５０を出力ことにより送信タイミング制御判定部３０に送信要求を行う。その後、ステップＳ３０２に戻り、次の発生タイミングの有無を確認する。

一方、ステップＳ３０２でＮＯの場合、ステップＳ３０６において、送信要求生成部５１は送信タイミング通知部３３からの送信タイミング通知情報Ｄ３３の入力を確認する。

ステップＳ３０６で送信タイミング通知情報Ｄ３３の入力を確認しなかった場合（ＮＯ）、ステップＳ３０２へ戻り、上記発生タイミングの入力確認を行う。

一方、Ｓ３０６で送信タイミング通知情報Ｄ３３の入力を確認した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ３０７において、周期的に送信要求信号Ｓ５１を生成している送信要求生成部５１は現在の送信要求の発生タイミングの基準を、送信タイミング通知情報Ｄ３３で規定されたバックオフ時間だけ先延ばしする方向で変更し、ステップＳ３０２へ戻る。

ステップＳ３０２からステップＳ３０５の処理は上記発生タイミングが認められる毎に繰り返し実行される。

なお、ステップＳ３０３において、前述したように、送信要求生成部５１が送信要求を行い、送信データ生成部５０が端末情報蓄積部４０の情報から送信データを生成しても良いし、バリエーションとして、送信要求生成部５１が送信要求と同時に送信する情報を送信データ生成部５０に渡し、送信データ生成部５０がこれらの情報に基づき端末情報Ｄ５０を生成するようにしても良い。

図１３は図１２で説明したステップＳ３０７の処理における具体例を模式的に示す説明図である。図１３では端末ＴＭ１は図１２で示した送信タイミング制御を行っていない場合を示し、端末ＴＭ２は送信タイミング制御を行っている場合を示している。

端末ＴＭ１では、送信要求は一定周期Ｔａで発生し、バックオフ時間に関わらず、送信要求が出直されるタイミングは変更されない。

一方、端末ＴＭ２では、送信要求は一定周期Ｔｂで発生するが、送信タイミング通知部３３からバックオフ期間Ｔｂｏ２を規定した送信タイミング通知情報Ｄ３３を入力すると、次の送信要求が発生するタイミングで、バックオフ期間Ｔｂｏ２だけ時間シフトさせて、送信要求を発生させる。すなわち、バックオフ期間Ｔｂｏ２分送信タイミングが変更される。以降、送信要求するタイミングはバックオフ期間Ｔｂｏ２だけシフトさせた時刻を基準として、一定周期（周期Ｔｂ＋バックオフ期間Ｔｂｏ２）間隔で実行される。以降は、送信タイミング通知情報Ｄ３３による送信要求のタイミング制御があるたびに、送信要求する時刻のシフトを繰り返し実行する。なお、バックオフ時間が送信周期に対して大きい場合には、送信要求のタイミングのシフトは行わなくても良い。

なお、本実施の形態では、送信タイミング制御手段３と、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式を動作させる送信手段１とは切り離した構成で示しているが、送信タイミング制御手段３の機能をＣＳＭＡ／ＣＡ方式内で動作させるために送信手段１の内部に組み込んでも良い。

また、本実施の形態では、送信要求生成部５１は通信制御装置１００内に含めているが、送信要求信号Ｓ５１等を用いた送信要求タイミングを決定する機能は通信制御装置１００と切り離して、外部から送信要求信号Ｓ５１に相当する信号を含む送信要求に関する情報を入力しても良い。

また、本実施の形態では、送信タイミング制御を行うための契機に、（自端末）通信帯域利用率Ｏ（ｔ）を利用して送信オフセット時間を算出しているが、通信帯域利用率Ｏ（ｔ）に限らず、通信台数、一定時間内での受信回数、周辺端末の検出した通信帯域利用率、送信するデータの種類や優先度、送信を要求するアプリケーション種別などを用いて送信オフセットを算出するようにしても良い。

さらに、本実施の形態では、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の動作に対して送信タイミング制御を行うように記載しているが、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式に限らず、ＣＳＭＡ方式、ＡＬＯＨＡ方式、Persistent方式など自律分散システムで利用される他のアクセス方式に対して適用しても良い。

本実施の形態では、送信タイミングを自端末で判定して制御を行っているが、算出した送信タイミングのシフト時間を、周辺端末に対して、通知しても良いし、変更要求を行っても良い。

例えば、各周辺端末の通信制御装置（通信制御装置１００に相当）において、端末情報蓄積部４０の端末情報Ｄ４０内の周辺端末情報に含まれる上記シフト時間に基づき、バックオフ時間を設定する処理を行うようにしても良い。

本実施の形態では、送信タイミング制御を行うためのバックオフパラメータＢＰの算出に、直近に受信した受信電力を利用して、ＣＷｍｉｎ、ＣＷｍａｘや再送回数Ｒを算出しているが、直近の受信電力に限らず、一定時間の過去の履歴、平均受信電力、直近の受信時刻との差分、周辺端末との位置関係、端末の速度、進行方向、送信するデータの優先度などを用いてバックオフパラメータＢＰを算出するようにしても良い。

なお、通信制御装置１００とは、無線ＬＡＮ端末や携帯電話のように移動する通信端末でも良いし、基地局のように固定された通信装置も含めても良い。

実施の形態１の通信制御装置１００では、送信タイミング制御手段３は、少なくとも一つのバックオフパラメータＢＰを可変制御可能である。

このため、少なくとも一つの周辺端末が通信中か否かを確認するキャリアセンスと独立して、バックオフ時間を制御して送信タイミングを変更することができるため、少なくとも一つの周辺端末との間で送信データ等を収めたパケットが衝突する可能性を低減できる効果を奏する。

以上のように、本実施の形態に記載の通信制御装置１００は、送信タイミング制御判定部３０が、通信帯域の混雑状況に応じて送信タイミングが近いか、遠いかを判定するため、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式において通信帯域の状況を考慮して、パケットが衝突する可能性を低減することができる。

さらに、送信タイミング制御判定部３０は、送信するタイミングが分散されている場合には制御を行わない（送信タイミングを変更しない）ことによって、分散された状態を保つことができるので、パケットが衝突する可能性を低いままに維持することができる。

なお、「送信するタイミングが分散されている場合」とは、具体的には「送信データ生成部５０からの送信要求時刻と直近の受信時刻との時間差が送信オフセット以上の場合」を意味する。

本実施の形態に記載の通信制御装置１００は、送信タイミング算出部３１が周辺端末から受信した際の受信電力を利用して、バックオフパラメータＢＰを設定するため、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式において、近傍の端末や隠れ端末とパケットが衝突する可能性を低減することができる。なぜならば、「受信電力の小さな端末」は、遠方に位置する可能性が高く、将来的に隠れ端末になる可能性が高い端末であるからである。

さらに、送信タイミング算出部３１が受信電力の小さな端末との送信タイミングを大きくシフトさせている。すなわち、受信電力と送信タイミングとの間に負の相関（所定の相関）を持たせている。このため、将来的に隠れ端末になる端末とのパケット衝突確率を低減できるのでＣＳＭＡ特性の改善ができる。

また、送信タイミング設定部３２よりバックオフパラメータＢＰを送信手段１の外部から設定しているため、既存装置のＣＳＭＡ／ＣＡ方式の動作に影響を与えないので、既存の送信手段を有する通信装置にそのまま適用できる。

さらに、バックオフパラメータＢＰを周辺端末との相対距離に基づいて設定するため、隠れ端末となりやすい遠方の端末との送信タイミングをずらすことができ、通信品質を向上させることができる。

本実施の形態に記載の通信制御装置１００は、バックオフ算出部１１が算出したバックオフ時間を送信タイミング通知部３３に通知し、送信タイミング通知部３３から送信タイミング通知情報Ｄ３３として送信要求生成部５１に通知することにより、周期的に送信するデータの場合、送信タイミングを新たな周期以降からずらすことができるため、送信タイミング制御後も、パケット衝突確率を低減することができ、通信品質を向上させることができる。

本実施の形態に記載の通信制御装置１００は、送信タイミングを通信帯域の混雑状況に応じて分散させているため、通信帯域においてビジーが連続的に続くことを回避できることにより、周期的に送信する情報以外を送信する場合にも送信遅延時間を短くすることができる。

なお、「送信タイミングを通信帯域の混雑状況に応じて分散させる」ことは、具体的には、図７に示すように、通信帯域利用率Ｏ（ｔ）に基づき送信オフセットを設定することにより実現される。

本実施の形態に記載の通信制御装置１００は、バックオフ制御に利用するバックオフパラメータＢＰとして、ＣＷｍｉｎ、ＣＷｍａｘや再送回数Ｒを変更しているので、標準のＣＳＭＡ／ＣＡ方式よりもパケット衝突の回避確率を高くすることができ、通信信頼性を向上できる。また、バックオフパラメータＢＰのコンテンションウィンドウＣＷも直接指定できるため、送信するタイミングを自由に制御することができることにより、パケット衝突の発生しない時間帯を推定して送信することで、通信品質を向上させることができる。

本実施の形態に記載の通信制御装置１００は、過去の通信帯域の利用状況を考慮して、利用されていない時間帯に送信できるようにバックオフ時間を制御して送信タイミングを変更することができるので、パケット衝突確率を低減させることができ、通信品質を向上させることができる。

＜実施の形態２＞
この発明に係る実施の形態２について、図１４〜図１７を用いて説明する。本実施の形態２では、主として端末を車両に搭載される通信制御装置と想定して説明する。

図１４はこの発明の実施の形態２である通信制御装置１０１の構成を概略的に示すブロック図である。また、図１５はこの発明の実施の形態２による通信制御装置１０１の構成を詳細に示すブロック図である。なお、実施の形態１と同一の部位には同一の符号を付し、その詳細な説明は適宜省略する。

本発明の実施の形態２は、実施の形態１の図１と同様に送信手段１Ｂ（送信手段１に相当）と、受信手段２と、送信タイミング制御手段３と、情報格納手段４と、情報処理手段５と、情報入力手段６とを有するが、図１４に示すように実施の形態２は輻輳制御手段７をさらに備えている点が実施の形態１と異なる。

さらに、実施の形態２の通信制御装置１０１においては、送信手段１Ｂ内に送信電力切替部１２をさらに有している点が、実施の形態１の通信制御装置１００の送信手段１と異なる。また、輻輳制御手段７内に輻輳制御処理部７０を有している。

実施の形態２の送信手段１Ｂは、輻輳制御手段７からの要求（輻輳制御情報Ｄ７０）に応じて、送信電力切替部１２よって送信電力を設定する。

実施の形態２の情報格納手段４は、通信している周辺端末との台数や周辺端末から受信した送信電力や送信周期、（周辺端末）通信帯域利用率なども格納する。

実施の形態２の情報処理手段５は、送信タイミング制御手段３からの要求に応じて送信周期を規定する送信要求タイミング（送信要求信号Ｓ５１の出力タイミング）を変更する。

実施の形態２の輻輳制御手段７は、情報格納手段４から取得した情報Ｄ４０〜Ｄ４２を利用して、送信電力や送信周期を制御したり、送信要求のあった送信データＴＤの連続的送信を指示する輻輳制御情報Ｄ７０を送信手段１Ｂに出力したりする。

前述したように、実施の形態２の送信手段１Ｂは、送信電力切替部１２をさらに備える。

送信電力切替部１２は、輻輳制御処理部７０から出力される輻輳制御情報Ｄ７０によって指示（要求）された送信電力に設定し、送信データＴＤを設定した送信電力にて無線空間上に送信するように、送信部１０の送信電力を切り替える。

実施の形態２における送信タイミング設定部３２は送信データ生成部５０から受ける端末情報Ｄ５０に基づく送信データＴＤを送信部１０に出力せずに、輻輳制御処理部７０に出力し、送信要求を行う。

前述したように、実施の形態２の輻輳制御手段７は、輻輳制御処理部７０を備える。輻輳制御処理部７０は、送信タイミング設定部３２から送信データＴＤの入力をデータ送信処理要求として入力すると、情報格納手段４から出力した種々の情報とに基づき、輻輳制御情報Ｄ７０を生成して送信部１０及び送信電力切替部１２に出力する。なお、種々の情報としては、通信帯域蓄積部４２の通信帯域利用率情報Ｄ４２から取得する自端末及び周辺端末の通信帯域利用率、輻輳制御処理部７０が算出した送信電力、送信周期、受信感度、および連送回数等が含まれる。また、輻輳制御処理部７０は送信データＴＤを送信部１０に出力して、送信手段１Ｂに対するデータ送信処理要求を行う。

さらに、輻輳制御処理部７０は、情報格納手段４に格納された端末情報Ｄ４０、受信電力情報Ｄ４１及び通信帯域利用率情報Ｄ４２から、自端末および周辺端末の通信帯域利用率と、自端末および周辺端末の位置や速度などに基づいて、送信電力を制御したり、送信データＴＤを複製して連続的に送信したり、送信要求生成部５１の送信要求を発生させる周期であるバックオフ時間ＢＯＴを制御したりする情報である輻輳制御情報Ｄ７０を出力する。

ここで、輻輳制御情報Ｄ７０とは、自端末の検出する通信帯域利用率、自端末が設定する送信電力、送信周期、受信感度、および連送回数、情報の優先度などを示す。

実施の形態２における送信タイミング通知部３３は、輻輳制御処理部７０から入力される輻輳制御情報Ｄ７０に基づき、設定を要求される送信周期を規定した送信タイミング通知情報Ｄ３３を送信要求生成部５１に通知する。

実施の形態２における端末情報蓄積部４０は、周辺端末から受信した周辺端末情報に加えて、周辺端末から受信した輻輳制御情報に含まれる送信電力、送信周期、受信感度、および連送回数なども端末情報Ｄ４０として格納する。

実施の形態２における通信帯域蓄積部４２は、通信帯域利用率情報Ｄ４２として周辺端末から受信した周辺端末情報に含まれる周辺端末通信帯域利用率を格納する。

実施の形態２における送信要求生成部５１は、輻輳制御処理部７０から送信タイミング通知部３３を経由して入力される送信タイミング通知情報Ｄ３３に基づき、設定を要求される送信周期に認識し、送信要求信号Ｓ５１を出力する周期を切り換える。

以下、実施の形態２に係る通信制御装置１０１の動作について詳細に説明する。図１６は、実施の形態２による通信制御装置の輻輳制御処理部７０の動作を示すフローチャートである。また、図１７は、輻輳制御処理部７０のフィードバック制御の構成を示す説明図である。

図１６を参照して、ステップＳ４０１で通信制御装置の起動後、ステップＳ４０２において、輻輳制御手段７の輻輳制御処理部７０は、送信タイミング設定部３２からの送信データＴＤの出力によるデータ送信処理要求の有無を確認する。

ステップＳ４０２でデータ送信処理要求の入力を確認しない場合（ＮＯ）、ステップＳ４０２においてデータ送信処理要求の入力が確認されるまで待機する。

一方、ステップＳ４０２でデータ送信送信要求の入力を確認した場合、ステップＳ４０３において、輻輳制御処理部７０は情報格納手段４の通信帯域蓄積部４２の通信帯域利用率情報Ｄ４２から自端末および周辺端末の通信帯域利用率を取得し、端末情報蓄積部４０の端末情報Ｄ４０から自端末の通信台数および送信周期を取得する。

次に、ステップＳ４０４において、輻輳制御処理部７０は、自端末通信帯域利用率Ｏｉ（ｔ）とともに、周辺端末通信帯域利用率Ｏｊ（ｔ）に基づき、次に式(4)に従い最大の通信帯域利用率Ｏｍａｘ（ｔ）を選択する。

ただし、式(4)において、ｔは時間ステップを示し、Ｎは自端末ｉが通信可能な周辺端末台数を示し、ｊ＝０ときは、自通信帯域利用率Ｏｉ（ｔ）を意味し、ｊ≧１のときは周辺通信帯域利用率Ｏｊ（ｔ）を意味する。

次に、ステップＳ４０５において、輻輳制御処理部７０は、最大通信帯域利用率Ｏｍａｘ（ｔ）を目標の通信帯域利用率Ｏｒに収束させるために通信帯域利用率の偏差ΔＯｄ（ｔ）にＰＩＤ制御を適用し、次の式(5)に従いネットワーク全体で増減させる通信トラフィック量Ｑ（ｔ）［％］を算出する。

ただし、式(5)に示す各種パラメータにおいて、Ｋｐは比例ゲインを示し、Ｋｉは積分ゲインを示し、Ｋｄは微分ゲイン、Ｔｉは積分時間、Ｔｄは微分時間を示す。

図１８は制御からの経過時間に基づく送信電力変化を示すグラフである。上述した式(5)の各種パラメータを自由に設定することにより、図１８に示すように目標値に対する収束の早さを制御することができる。

図１８では、積分時間Ｔｉおよび微分時間Ｔｄを固定した場合において、比例ゲインＫｐの値を例として３パターン設定しているグラフである。送信電力変化Ｌ１〜Ｌ３の順で比例ゲインＫｐを大きく設定している。

同図に示すように、比例ゲインＫｐを大きく設定すると収束するまでの時間が早くなり、Ｋｐを小さく設定すると振動してから収束するため収束までに時間を要する。

その後、ステップＳ４０６において、輻輳制御処理部７０は、算出した通信トラフィック量Ｑ（ｔ）を自端末が通信している台数ｎ［台］で分担することとし、次の式(6a)を用いて１台当たりが増減させるトラフィック量ｑ（ｔ）［％］を算出し、次の式(6b)を用いて自端末が通信トラフィック量ｑ（ｔ）を満足させるために通信を減らす台数ｘ［台］を算出する。

ただし、式(6b)において、Ｂは端末１台が１回送信した際に占有する通信帯域利用率Ｂ＝Ｓ／Ｒ（データサイズＳ［ｂｉｔ］、伝送速度Ｒ［ｂｐｓ］）、Ｔｘは自端末と通信中の車両の送信周期を意味する。

そして、ステップＳ４０７において、輻輳制御処理部７０は、自端末と通信中の周辺端末のうち、自端末から遠い端末ｘ台分の通信エリアを縮小させるため、自端末に近い（ｎ−ｘ）台と通信できる距離ｄ［ｍ］を算出し、その距離ｄ［ｍ］が到達距離となる送信電力Ｐ（ｔ＋１）［ｄＢｍ］を次の式(7)に従い算出する。

ただし、式(7)において、Ｐ（ｔ）は時刻ｔにおける送信電力、Ｐｒは受信感度［ｄＢｍ］、Ｇｔは送信アンテナ利得［ｄＢｉ］、Ｇｒは受信アンテナ利得［ｄＢｉ］、Ｌ（ｄ）は距離ｄの電波伝搬損失［ｄＢ］、Ｌｏはケーブルロス、誤り訂正利得、フェージングマージンなどの他の増減要素、πは円周率、λは波長を示す。

次に、ステップＳ４０８において、輻輳制御処理部７０は、算出した送信電力Ｐ（ｔ＋１）を指示する輻輳制御情報Ｄ７０を送信電力切替部１２に出力することにより、送信電力切替部１２による送信電力Ｐ（ｔ＋１）の設定処理を実行させる。

さらに、ステップＳ４０９において、輻輳制御処理部７０は、送信周期Ｔ（ｔ＋１）［ｍｓｅｃ］を次の式(8)に示すように設定して送信周期制御を行い、目標の通信帯域利用率によって連送制御を行う。

図１９は目標通信帯域利用率と連送回数との関係を表形式で示す説明図である。ステップＳ４０９の連送制御において、図１９を参照して連送回数を設定する連送制御を行うことができる。

最後に、ステップＳ４１０において、輻輳制御処理部７０は、送信データＴＤと共に、通信帯域利用率、送信電力、送信周期、受信感度、連送回数などを指示する輻輳制御情報Ｄ７０を付加する。この際、ステップＳ４０９にて算出した連送回数に基づき、送信手段１Ｂによって送信データＴＤが複製されて総計Ｒ回連続的に送信される。

なお、ステップＳ４０５の処理において、最大通信帯域利用率を利用しているが、通信台数や送信電力などに対して、直接、ＰＩＤ制御を適用しても良い。また、ステップＳ４０５において、実施の形態２ではＰＩＤ制御を適用しているが、ＰＩＤ制御以外のフィードバック制御やフィードフォワード制御を適用しても良い。

また、ステップＳ４０５において、目標の通信帯域利用率はＣＳＭＡ特性から所望の通信品質を確保するために算出されるものでも良いし、適切な値を自由に設定してもよい。

ステップＳ４０９において、送信周期に対しても送信電力と同様にＰＩＤ制御を適用しても良いし、他の制御を適用してもよい。

また、ステップＳ４０９において、要求される通信品質や通信距離、および送信電力の設定値に応じて、送信周期制御や連送制御を組み合わせて実行しても良いし、組み合わせずに、送信電力だけ制御しても良い。

以下、図１６で示した輻輳制御処理部７０の動作のより理解すべく図１７と関連づけて説明する。まず、図１６のフロー処理とは別に、以下の図１７の格納部８５において、図１７の無線空間８０（channel）から検出できる自通信帯域利用率Ｏｉ（ｔ）を周期的に測定し保存し、周辺端末からの情報(通信台数、周辺通信帯域利用率Ｏｊ（ｔ）等)を受信するたびに保存できるものとする。

その後、図１６のステップＳ４０２でデータ送信処理要求が発生した場合に以下の処理を開始する。

まず、図１６のステップＳ４０３では、図１７において、演算部８３は、通信帯域利用率Ｏｉ（ｔ），Ｏｊ（ｔ）、及び通信台数ｎを格納部８５から取得する。

次に、図１６のステップＳ４０４では、図１７の無線空間８０から格納部８５を介して取得した自通信帯域利用率Ｏｉ（ｔ），周辺通信帯域利用率Ｏｊ（ｔ）から、演算部８３は、最大の通信帯域利用率Ｏｍａｘ（ｔ）を算出する。

図１６のステップＳ４０５では、図１７の算出部８４は、演算部８３が算出したＯｍａｘ（ｔ）と予め保持している目標値ＯｒからΔＯｄ（ｔ）を算出する。さらに、図１７の制御部８１において、ΔＯｄ（ｔ）から増減させる通信量Ｑ（ｔ）を算出する。なお、ΔＯｄ（ｔ）は次の時間ステップ（ｔ＋１）で利用するため保持しておき、各種パラメータＫｐ、Ｋｉ、Ｋｄは制御部８１内で保持している。

さらに、図１６のステップＳ４０６、Ｓ４０７では、図１７の制御部８１内で処理を行い、ステップＳ４０６に対応して、増減させる通信量Ｑ（ｔ）からｑ（ｔ）を、ｑ（ｔ）から通信すべき台数ｘを算出する。

加えて、ステップＳ４０７に対応して、制御部８１は、台数ｘから通信距離ｄを、通信距離ｄからその距離届くための送信電力Ｐ（ｔ＋１）を算出する。なお、ここでは、Ｐ（ｔ＋１）を算出する際には周辺端末情報から位置情報を取得して自端末との相対距離を算出しており、Ｒ、Ｐｒ、Ｇｔ、Ｇｒ、Ｌｏ、λ等のパラメータは制御部８１内で保持している。

最後に、図１６のステップＳ４０８では、図１７の制御部８１で算出された送信電力Ｐ（ｔ＋１）によって送信電力切替部１２に設定し、ステップＳ４１０において、図１７の無線空間８０上に送信データＴＤ（端末情報）を送信する。なお、制御部８２及び算出部８６は周辺端末において、制御部８１及び算出部８４と同様な制御を行っている。

図１７の制御部８１において、ステップＳ４０４，Ｓ４０５と同様に、送信周期Ｔ（ｔ＋１）を算出できるが、特に図１７と対応付けは行っていない。また、連送回数も同様に図１７とは無関係で、図１９のように目標の通信大域利用率に基づいて設定することを想定している。

輻輳制御処理部７０の処理において、通信台数が多い場合に送信電力制御だけで輻輳を回避し、通信品質を確保しようとすると、送信電力が小さくなり、通信エリアが狭くなってしまう可能性があるため、送信電力が特定の閾値になれば、送信周期制御を開始し、さらに送信周期も特定の閾値になれば、連送制御を開始するなどとしても良い。また、輻輳制御処理部７０の処理において、送信電力制御により通信帯域利用率を低く抑圧することにより、通信帯域には空きが発生するため、通信帯域利用率が特定の閾値以下になった場合に、連送制御を適用しても良い。

さらに、輻輳制御処理部７０は、周辺端末との位置関係や進行方向、相対位置を考慮して、送信電力や送信周期を制御したり、連送制御を行ったりしてもよい。

なお、本実施の形態では、送信タイミング制御判定部３０、送信タイミング算出部３１は、実施の形態１と同様の処理を想定しているが、周辺端末から受信した輻輳制御情報Ｄ７０を利用して、周辺端末通信帯域利用率に基づいて送信タイミングを制御しても良い。

以上のように、本実施の形態に記載の通信制御装置１０１は、輻輳制御処理部７０を備えているため、通信端末数が増加した場合でも、通信の輻輳を回避できるため、送信タイミング制御の効果を低下させずに、パケット衝突を回避できる効果を奏する。

また、本実施の形態通信制御装置１０１では、周辺端末が検出した混雑状況（周辺通信帯域利用率Ｏｊ（ｔ））に基づいて、送信タイミングの変更の有無を判定することにより、自端末が検出できない場所を考慮した制御が可能となる。

また、本実施の形態に記載の通信制御装置１０１は、通信帯域が混雑した場合に、フィードバック制御により送信電力を小さく制御したり、送信周期を長くしたり、連送回数に基づき同一データを複製して送信することにより、通信の信頼性を向上させることができる。

本実施の形態に記載の通信制御装置１０１は、通信帯域が混雑した場合に、送信電力を小さく制御するが、送信電力が特定の閾値に到達したことを契機に、送信周期を長くしたり、連送を行ったりすることにより、高い通信品質を保ったまま、通信エリアが小さくなるのを防止したり、通信エリアを拡大したりできる。

本実施の形態に記載の通信制御装置１０１は、輻輳制御処理部７０を備えているため、一時的に通信端末が増加する交差点や高架などにおいても、送信電力や送信周期を高速に大小させることができるため、様々な交通環境においても利用でき、通信品質を確保することができる。

＜実施の形態３＞
この発明に係る実施の形態３について、図２０〜図２２を用いて説明する。本実施の形態３では、主として端末を車両に搭載される通信制御装置と想定して、説明する。

図２０はこの発明の実施の形態３である通信制御装置１０２の構成を詳細に示すブロック図である。なお、実施の形態１および実施の形態２と同一の部位には同一の符号を付し、その詳細な説明は適宜省略する。

本発明の実施の形態３は、実施の形態２の図１５で示す構成とほぼ同様に、送信手段１Ｃ（送信手段１Ｂに相当）、受信手段２、送信タイミング制御手段３Ｃ（送信タイミング制御手段３に相当）、情報格納手段４、情報処理手段５Ｃ（情報処理手段５に相当）、情報入力手段６、及び輻輳制御手段７から構成される。

従って、実施の形態３の通信制御装置１０２においては、図１５に示した送信タイミング制御手段３と異なり、送信タイミング制御手段３Ｃは送信タイミング設定部３２に代えて送信タイミング付与部３４を有する点と、送信手段１Ｃはバックオフ算出部１１を有していない点、送信タイミング制御手段３Ｃ内に送信タイミング設定部３２を有していない点、及び情報処理手段５Ｃ内に送信要求生成部５１に代えて送信要求生成部５２を有する点が実施の形態２と異なる。

実施の形態３の送信手段１Ｃは、バックオフ算出部１１を有していないため、バックオフ時間の算出は送信部１０が行い、標準的なＣＳＭＡ／ＣＡ方式に従って、バックオフ動作を行う。

実施の形態３の送信タイミング制御手段３Ｃの送信タイミング制御判定部３０は、送信要求生成部５２が周辺端末から端末情報の受信通知を受けた場合に、送信要求生成部５２からの要求（送信要求信号Ｓ５２）に応じて、送信タイミングの制御を行う否かの判定を行う。

実施の形態３の送信タイミング制御手段３Ｃ内の送信タイミング通知部３３は、送信タイミング算出部３１が算出した送信タイミングの送信シフト時間を送信タイミング制御判定部３０から入力し、算出された送信タイミングを規定した送信タイミング通知情報Ｄ３３を送信要求生成部５２に通知する。

実施の形態３の送信タイミング制御手段３Ｃの送信タイミング付与部３４は、送信データ生成部５０から端末情報Ｄ５０の入力により送信要求を確認すると、端末情報Ｄ５０に、送信要求生成部５２の有する送信周期と、端末情報局変換部４０の有する通信台数とで構成される送信タイミング制御情報を付加した送信タイミング制御情報Ｄ３４を輻輳制御処理部７０に送信する。

ここで、送信タイミング制御情報Ｄ３４とは、周期的に送信する情報の送信周期、通信中の周辺端末との通信台数、送信周期を通信台数で一様に分布させるためのオフセット時間などを意味する。

実施の形態３の情報処理手段５の送信要求生成部５２は、受信部２０から周辺端末の情報受信通知を入力すると、受信した時刻と、次に送信するまでの時刻、および送信周期を含む制御情報Ｄ５２を送信要求信号Ｓ５２と共に送信タイミング制御判定部３０に通知する。以下では、送信要求信号Ｓ５２の出力時に制御情報Ｄ５２も併せて出力されるとして、送信要求信号Ｓ５２を中心に説明する。

また、送信要求生成部５２は、送信タイミング通知部３３から送信タイミング通知情報Ｄ３３によって送信時間シフトを要求されると、次の送信タイミングをシフトして、次の送信要求信号Ｓ５２の出力に備える。

実施の形態３の情報処理手段５の受信部２０は、周辺端末から送信された端末情報や輻輳制御情報に加え、周辺端末の通信台数情報を受信し、端末情報蓄積部４０に格納する。また、周辺端末から情報を受信すると、受信した時刻、受信電力を送信要求生成部５２に通知する。

実施の形態３による通信制御装置１０２の動作について詳細に説明する。

図２１は、実施の形態３による通信制御装置の送信タイミング制御手段３Ｃにおける送信タイミング制御の動作を示すフローチャートである。

ステップＳ５０１で通信制御装置の起動後、ステップＳ５０２において、送信タイミング制御手段３Ｃの送信タイミング制御判定部３０は、送信要求生成部５２から送信タイミングをシフトするか否かの判定要求を行う送信要求信号Ｓ５２の入力の有無を確認する。

ステップＳ５０２で送信要求信号Ｓ５２の入力が確認されない場合、ステップＳ５０２において入力確認を待機する。ステップＳ５０２で送信要求信号Ｓ５２の入力が確認された場合、ステップＳ５０３において、送信タイミング制御判定部３０は情報格納手段４の端末情報蓄積部４０から通信している周辺端末の台数を取得する。

次に、ステップＳ５０４において、送信タイミング制御判定部３０は、取得した通信台数ｎ［台］と、送信要求生成部５２から受信した周辺端末からの受信開始時刻ｔ１と、次の送信要求発生時刻ｔ２（送信予定時刻）と、送信周期Ｔintervalとから、送信オフセット時間Ｔoffsetを算出する。

ここで、送信オフセット時間は次の式(9)によって算出される。

そして、送信タイミング制御判定部３０は、次の送信要求発生時刻ｔ２が受信開始時刻ｔ１、オフセット時間Ｔoffset以内かどうかを判定する（Ｓ５０５）。

ステップＳ５０５において、「（ｔ２−ｔ１）≦Ｔoffset」の場合（ＹＥＳ）、ステップＳ５０６において、送信タイミング制御判定部３０は、受信電力ＰｒＢを送信タイミング算出部３１に通知して、送信シフト時間の算出要求を行う。

その後、ステップＳ５０７において、送信タイミング算出部３１は受信電力ＰｒＢから送信シフト時間Ｔshiftを算出し、送信タイミング制御判定部３０に出力する。

ここで、送信シフト時間Ｔshiftは、受信電力から算出されるランダム整数値α（以下、シフトパラメータ）に、オフセット時間Ｔoffsetを乗算した値で式(10)によって算出される。式(10)において、さらに、ランダム時間Ｔrandを加算している。

図２２は受信電力とシフトパラメータとの関係を表形式で示す説明図である。同図に示すように、受信電力によってシフトパラメータαが設定される。

次に、ステップＳ５０８において、送信タイミング制御判定部３０は、送信シフト時間Ｔshiftを送信タイミング通知部３３を経由して、送信タイミング通知情報Ｄ３３として送信要求生成部５２に通知される。この際、送信シフト時間Ｔshiftは送信タイミング通知情報Ｄ３３に含まれる。その後、送信タイミング制御処理を完了し、ステップＳ５０２に戻る。

一方、ステップＳ５０５において、「（ｔ２−ｔ１）＞Ｔoffset」の場合、送信タイミングをシフトさせないと判断し、送信シフト時間を"０"に設定し、直ちにステップＳ５０８に移行する。

ステップＳ５０２〜ステップＳ５０８の処理は送信タイミング制御の判定要求（送信要求信号Ｓ５２の出力）を確認するごとに繰り返し実行される。

ステップＳ５０４において、送信オフセット時間Ｔoffsetは送信周期と通信台数から算出しているが、これに限らず、通信帯域利用率や一定時間内の情報受信回数、過去の受信履歴などを利用して算出しても良い。また、送信オフセット時間Ｔoffsetは式(9)で算出した値を加工して利用しても良い。

ステップＳ５０７において、送信シフト時間Ｔshiftは送信オフセット時間Ｔoffsetとシフトパラメータαから算出しているが、これに限らず、通信帯域利用率などを利用したり、過去の受信履歴から通信帯域がアイドルなタイミングになるように設定したり、周辺端末との位置関係に応じて設定したりしても良い。また、送信シフト時間はランダム時間を付与しているが、これはランダムバックオフ制御に基づいて算出しても良いし、過去の受信履歴などを利用して算出しても良い。

さらに、ステップＳ５０７において、シフトパラメータαは受信電力から算出しているが、通信帯域利用率、一定時間内の受信回数、周辺端末との位置関係に基づいて設定しても良い。また、ランダム時間Ｔrandは、バックオフ時間を利用しても良いし、バックオフ時間の最大値を利用しても良い。

本実施の形態の効果について、図２３〜図２５を用いて説明する。図２３〜図２５は、端末Ａ、端末Ｂ、および端末Ｃが送信タイミング制御を行って通信する状況の具体例を模式的に示す説明図である。

図２３は、端末Ａ、端末Ｂ、および端末Ｃが互いに通信可能な状態にある場合を示している。すなわち、同図(a)に示すように、端末８Ａの通信範囲９Ａ、端末８Ｂの通信範囲９Ｂ及び端末８Ｃの通信範囲９Ｃの重複範囲内に端末８Ａ，端末８Ｂ及び端末８Ｃが存在する場合を示している。

図２４および図２５は、端末Ｂと端末Ｃが互いに通信状態を検出できない場合を示している。すなわち、図２４(a)及び図２５(a)に示すように、通信範囲９Ｂと通信範囲９Ｃとの重複範囲内に端末８Ｂ及び端末８Ｃが存在しない場合を示している。

さらに、また、図２５は、端末Ｂは４台と通信し、端末Ｃは３台と通信している状況を示している。すなわち、図２５(a)に示すように、通信範囲９Ｂに端末８Ａ，８Ｄ〜８Ｆが存在し、通信範囲９Ｃに端末８Ａ，８Ｇ及び８Ｈが存在する場合を示している。

図２３(b)に示すように、送信タイミング制御手段３Ｃによる送信タイミング制御を行わない場合、バックオフ期間Ｔｂｏによっては異なる端末間で送信信号ＴＳ，ＴＳが衝突する可能性がある一方で、図２３(c)に示すように送信タイミング制御を行った場合は、送信タイミング変更用の送信シフト時間Ｔshiftが適宜設定されることにより、端末８Ａ〜８Ｃ間で同じタイミングで送信信号ＴＳが送信される確率が低くなるために、送信信号ＴＳ，ＴＳの衝突の可能性を低減することができる。

また、図２４(b)に示すように、隠れ端末の関係にある２台（端末８Ｂ，端末８Ｃ）が送信タイミングを近くに設定した場合には衝突する可能性が残ってしまうため、ランダム時間Ｔrandを利用することにより、送信シフト時間Ｔshiftを端末８Ｂ，端末８Ｃ間で異なる値に設定してタイミング変更を行うことにより、衝突の可能性が高くなるのを防止できる。

また、図２５(b)に示すように、各端末で送信オフセット時間Ｔoffsetの大きさが異なる場合には、送信シフト時間Ｔshiftにも時間差が発生し、端末間において送信信号ＴＳの送信タイミングが近くに設定されにくくなるため、ランダム時間Ｔrandに関わらず、衝突の可能性を低減することができる。

以上のように、本実施の形態に記載の通信制御装置１０２は、周辺端末から情報を受信した際に、送信タイミングのシフトを判定することによって、パケット衝突の可能性が低いタイミングで送信できるため、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の機能に依存せずに通信の信頼性を向上できる。

また、本実施の形態に記載の通信制御装置１０２は、送信タイミングをシフトさせる条件として、自端末が通信中の周辺端末数である通信台数と自端末における送信データの送信周期とを利用することによって、パケット衝突の発生確率が比較的高い場合にだけ、送信タイミングをシフトさせるので、キャリアセンスできない端末が存在した場合でも、パケット衝突の発生を低減させることができる。

さらに、本実施の形態に記載の通信制御装置１０２は、送信タイミングをシフトさせる時間幅の選択に、通信台数と送信周期から算出される送信オフセットを利用していることによって、送信周期の間に各端末の送信を一様分布させることができるので、パケット衝突の発生を低減させたり、送信遅延を低減させたりできる。

本実施の形態に記載の通信制御装置１０２は、送信オフセットの整数倍の位置に、次の送信要求タイミング（送信要求信号Ｓ５２の出力タイミング）を設定しているため、送信周期を効率的に分散させることができる。また、送信オフセットを周辺端末の位置関係に応じて、設定することによって、隠れ端末とのパケット衝突が発生しにくい送信タイミングに設定することができる。

本実施の形態に記載の通信制御装置１０２は、送信タイミングのシフト時間を受信電力に応じて算出したり、周辺端末との位置関係に基づいて算出したりしているため、近い端末とは送信タイミングを近くして、遠い端末とは送信タイミングを離すことができるので、隠れ端末になりそうな端末とのパケット衝突を低減させ、通信品質を改善することができる。

＜実施の形態４＞
この発明に係る実施の形態４について、図２６及び図２７を用いて説明する。本実施の形態４では、主として端末を車両に搭載される通信制御装置と想定して説明する。

図２６はこの発明の実施の形態４である通信制御装置１０３の構成を詳細に示すブロック図である。なお、実施の形態１から実施の形態３と同一の部位には同一の符号を付し、その詳細な説明は適宜省略する。

実施の形態４の通信制御装置１０３は、実施の形態１の図２と同様に送信手段１Ｄ（送信手段１Ａに相当）、受信手段２、送信タイミング制御手段３Ｄ（送信タイミング制御手段３に相当）、情報格納手段４、情報処理手段５及び情報入力手段６から構成される。

したがって、実施の形態４の通信制御装置１０３においては、図２に示した送信手段１とは異なり、送信手段１Ｄはバックオフ算出部１１を有していない点が実施の形態１と異なる。また、送信タイミング制御手段３Ｄは、送信タイミング算出部３１を有していない点が実施の形態１と異なる。

実施の形態４の送信手段１Ｄは、バックオフ算出部１１を有していないため、バックオフ時間の算出は送信部１０が行い、標準的なＣＳＭＡ／ＣＡ方式に従って、バックオフ動作を行う。

実施の形態４の送信タイミング制御手段３Ｄの送信タイミング制御判定部３０は、送信データ生成部５０から送信用の端末情報Ｄ５０を受信すると、受信電力蓄積部４１の受信電力情報Ｄ４１から直近周辺端末受信時刻を取得し、端末情報Ｄ５０が送信された時刻である送信要求時刻と上記直近周辺端末受信時刻との時間差がバックオフ時間の最大値以内かを判断する。

上記時間差がバックオフ時間の最大値以内の場合には、送信タイミング制御判定部３０は、バックオフ時間の最大値または最小値を指示するバックオフパラメータ情報Ｄ３０ｂを送信タイミング通知部３３に出力する。

また、送信タイミング制御判定部３０は端末情報Ｄ５０に基づく送信データＴＤを送信部１０に出力する。

実施の形態４の情報処理手段５の送信要求生成部５２は、送信タイミング通知部３３から送信時間シフトを要求されると、次の送信タイミングをシフトして、次の送信要求信号Ｓ５１の出力に備える。

実施の形態４による通信制御装置１０３の動作について詳細に説明する。

図２７は、実施の形態４による通信制御装置の送信タイミング制御手段３Ｄにおける送信タイミング制御の動作を示す図である。図２７の一つ目の最大バックオフ時間ＴbackoffMAXは、実施の形態１の図１１で示した（ｔ２−ｔ１）相当する時間であり、図２７の二つ目の最大バックオフ時間ＴbackoffMAXは、実施の形態１の図１３で示したバックオフ期間Ｔｂｏ２に相当する時間である。すなわち、図２７はシフトさせる送信タイミング時間として、実施の形態１の図１３で示したバックオフ期間Ｔｂｏ２を最大バックオフ時間ＴbackoffMAXに置き換えたものに相当する。

送信タイミング制御判断部３０は、図２７における送信要求の時間差（ｔ２−ｔ１）が最大バックオフ時間ＴbackoffMAX以内かどうかを判断する。図２７において、ｔ１は端末Ａが送信フレームＴＦＭの送信開始時刻であり、ｔ２は送信要求時刻である。

最大バックオフ時間ＴbackoffMAXは、先に述べた式(1)及び式(2)から算出することができる。例えば、ＣＷｍａｘ＝１０２４、再送回数Ｒ＝１、スロットタイムＳ＝９マイクロ秒を適用すると、ＣＷ＝１０２４となり、最大バックオフ時間ＴbackoffMAXは、９．２１６ｍｓｅｃと算出される。

送信要求の時間差が最大バックオフ時間ＴbackoffMAX以内の場合には、最大バックオフ時間ＴbackoffMAXを指示する信号を送信タイミング通知部３３より、送信要求生成部５２に通知し、次の送信タイミングを当初予定の送信要求時刻ｔαから最大バックオフ時間ＴbackoffMAXだけシフトさせたｔβにシフトする。

本実施の形態では、送信要求タイミングをシフトさせているが、一定時間経過後は、最大バックオフ時間ＴbackoffMAX分、時間を前倒しにシフトさせた後、元のタイミングに戻すように制御してもよい。また、シフトさせた時間の累計時間が送信周期を超えた場合には元のタイミングに戻すように制御したり、送信タイミングを遅らせる制御から早める制御に変更したりしても良い。

実施の形態４では、最大バックオフ時間ＴbackoffMAXに基づいて、送信タイミングをシフトするか判断し、送信タイミングをシフトする例を示したが、バックオフ時間の最大値の代わりに、バックオフ時間の最小値や実施の形態３で算出される送信オフセットなどに基づいて、送信タイミングの有無の判断・シフト量の設定を行っても良い。

また、本実施の形態では送信タイミングを遅らせているが、送信タイミングを早めても良い。

以上のように、本実施の形態に記載の通信制御装置１０３は、送信タイミング制御判定部３０が、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式により算出される最大時間（最大バックオフ時間ＴbackoffMAX）を考慮して、バックオフ時間分（例えば、最大バックオフ時間ＴbackoffMAX）、送信タイミングをシフトさせるか否かを判断するため、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式に依存せずにパケット衝突する可能性を低減させることができる。

また、本実施の形態に記載の通信制御装置１０３は、送信タイミングを遅らせる制御から早める制御に切り替えることができるので、送信タイミング制御により生じる送信遅延を低減したり、回復したりすることができる。

＜通信制御方法への適用＞
実施の形態１〜実施の形態４は通信制御装置１００〜１０３として説明したが、各手段１〜７の動作をステップとした通信制御方法として本発明を位置づけることもできる。

例えば、実施の形態１〜実施の形態４の通信制御装置１００〜１０３共通の制御内容を想定した場合、以下のように通信制御方法が実現される。

所定の端末（自端末）上で実行され、上記自端末を除く少なくとも一つの周辺端末との間で無線通信を行う通信制御方法であって以下のステップ(a)〜(e)を備える。

ステップ(a)は、上記少なくとも一つの周辺端末から送信される端末情報を周辺端末情報として受信し、上記周辺端末情報の受信時における受信電力を測定し、上記所定の端末が所定レベル以上の電波強度で受信している時間割合である自端末通信帯域利用率を測定する（受信手段２の処理）。

ステップ(b)は、上記ステップ(a)で取得した上記周辺端末情報、上記受信電力、及び上記自端末通信帯域利用率を格納情報として格納する（情報格納手段４の処理）。

ステップ(c)は、送信用端末情報Ｄ５０による送信を要求する送信要求を行う（情報処理手段５の処理）。

ステップ(d)は、上記送信要求に応答して、上記格納情報を参照し、上記送信用端末情報に基づく送信データによるデータ送信処理要求を行う（送信タイミング制御手段３による処理）。

ステップ(e)は、上記送信データＴＤを上記少なくとも一つの周辺端末に送信するデータ送信処理を行う（送信手段１の処理）。

そして、上記記ステップ(d)は、上記周辺端末情報の最新の受信時刻である直近周辺端末受信時刻と、前記ステップ(c)において上記送信要求を行った時刻である送信要求時刻との時間差が所定の時間よりも小さい場合には、上記データ送信処理要求を行うタイミングである送信タイミングを変更し、上記時間差が上記所定の時間よりも大きい場合には上記送信タイミングを変更しない制御を行っている。

実施の形態１〜実施の形態３は通信制御装置１００〜１０２として説明したが、各手段１〜７の動作をステップとした通信制御方法として本発明を位置づけることもできる。

さらに、実施の形態１及び実施の形態２の通信制御装置１００，１０１（輻輳制御手段７が無い場合）を想定した場合、以下のように通信制御方法が実現される。

所定の端末（自端末）上で実行され、少なくとも一つの周辺端末との間で無線通信を行う通信制御方法であって以下のステップ(a)〜(e)を備える。

ステップ(e)は、上記送信データＴＤを上記少なくとも一つの周辺端末に送信するデータ送信処理を行う（送信手段１，１Ｂの処理）。

そして、上記ステップ(e)は、上記ステップ(d)における上記データ送信処理要求に応答して、少なくともバックオフ時間経過後上記データ送信処理を実行し、上記バックオフ時間は少なくとも一つのバックオフパラメータＢＰにより決定され、上記ステップ(d)は、上記少なくとも一つのバックオフパラメータＢＰを可変設定するステップを含む。

このような通信制御方法において、ステップ(d)は、少なくとも一つのバックオフパラメータＢＰを可変設定する。

このため、少なくとも一つの周辺端末が通信中か否かを確認するキャリアセンスと独立して、バックオフ時間を制御することができるため、少なくとも一つの周辺端末との間で送信データが衝突する可能性を低減できる効果を奏する。

また、実施の形態２及び実施の形態３の通信制御装置１０１，１０２を想定した場合、以下のように通信制御方法が実現される。

所定の端末で実行され、少なくとも一つの周辺端末との間で無線通信を行う通信制御方法であって、以下のステップ(a)〜(f)を備える。

ステップ(a)は、上記少なくとも一つの周辺端末から送信される端末情報を周辺端末情報として受信し、上記周辺端末情報の受信時における受信電力を測定し、上記所定の端末が所定レベル以上の電波強度で受信している時間割合である自端末通信帯域利用率を測定する（受信手段２の処理）。そして、上記周辺端末情報は送信源である周辺端末の通信帯域利用率を含んでいる。

ステップ(b)は、ステップ(a)で取得した上記周辺端末情報、上記受信電力、及び上記自端末通信帯域利用率を格納情報として格納する（情報格納手段４の処理）。

ステップ(c)は、送信用端末情報Ｄ５０を出力するとともに、上記送信用端末情報による送信を要求する送信要求を行う（情報処理手段５Ｃの処理）。

ステップ(d)は、上記送信要求に応答して、上記格納情報を参照し、上記送信用端末情報に基づく送信データによるデータ送信処理要求を行う（送信タイミング制御手段３Ｃの処理）。

ステップ(e)は、上記データ送信処理時における送信電力、送信周期、上記送信データの連続送信回数である連送回数を設定する（輻輳制御手段７の処理）。

ステップ(f)は、送信データＴＤを上記少なくとも一つの周辺端末に送信するデータ送信処理を行い（送信手段１Ｃの処理）、上記ステップ(f)は、上記ステップ(e)で設定した上記送信電力、上記送信周期及び上記連送回数に従い実行される。

上記ステップ(e)は、上記自端末通信帯域利用率と、上記周辺端末情報から取得した上記少なくとも一つの周辺端末における通信帯域利用率である周辺端末通信帯域利用率とに基づいて、上記送信電力、上記送信周期、上記連送回数を設定する。

上記通信制御方法において、ステップ(e)は、周辺端末通信帯域利用率に基づき、送信電力、上記送信周期、上記連送回数しているため、少なくとも一つの周辺端末の数が増加した場合でも、通信の輻輳を回避できるため、送信タイミング制御の効果を低下させずに、送信データの衝突を回避できる効果を奏する。

この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

Claims

所定の端末に搭載され、前記所定の端末以外の少なくとも一つの周辺端末との間で無線通信を行う通信制御装置であって、
前記少なくとも一つの周辺端末から送信される端末情報を周辺端末情報として受信し、前記周辺端末情報の受信時における受信電力を測定し、前記所定の端末が所定レベル以上の電波強度で受信している時間割合である自端末通信帯域利用率を測定する受信手段と、
前記受信手段から取得した前記周辺端末情報、前記受信電力、及び前記自端末通信帯域利用率を格納情報として格納する情報格納手段と、
送信用端末情報を出力するとともに、前記送信用端末情報による送信を要求する送信要求を行う情報処理手段と、
前記送信要求に応答して、前記格納情報を参照し、前記送信用端末情報に基づく送信データによるデータ送信処理要求を行う送信タイミング制御手段と、
前記送信データを前記少なくとも一つの周辺端末に送信するデータ送信処理を行う送信手段とを備え、
前記送信タイミング制御手段は、
前記周辺端末情報の最新の受信時刻である直近周辺端末受信時刻と、前記情報処理手段が前記送信要求を行った時刻である送信要求時刻との時間差が所定の時間よりも小さい場合には、前記送信手段が前記データ送信処理を行うタイミングである送信タイミングを変更し、前記時間差が前記所定の時間よりも大きい場合には前記送信タイミングを変更しないことを特徴とする、
通信制御装置。
請求項１記載の通信制御装置であって、
前記所定の時間は所定のオフセット時間を含み、
前記送信タイミング制御手段は、
前記受信手段が測定した前記自端末通信帯域利用率に基づいて、前記所定のオフセット時間を算出する、
通信制御装置。
請求項１記載の通信制御装置であって、
前記送信手段は、
前記送信タイミング制御手段からの前記データ送信処理要求に応答して、少なくともバックオフ時間経過後に送信され、前記バックオフ時間は少なくとも一つのバックオフパラメータにより決定され、
前記送信タイミング制御手段は、
前記バックオフパラメータの少なくとも一つを可変制御することにより、前記送信タイミングを変更することを特徴とする、
通信制御装置。
請求項２記載の通信制御装置であって、
前記周辺端末情報は送信源である周辺端末の通信帯域利用率を含み、
前記送信タイミング制御手段は、
前記通信帯域利用率における最大値に基づいて、前記所定のオフセット時間を算出することを特徴とする、
通信制御装置。
請求項３記載の通信制御装置であって、
前記送信タイミング制御手段は、
前記直近周辺端末受信時刻に受信した前記周辺端末情報の受信電力に基づき、前記少なくとも一つのバックオフパラメータの内容を変更することを特徴とする、
通信制御装置。
請求項１記載の通信制御装置であって、
前記送信タイミング制御手段は、
前記所定の端末が通信中の周辺端末数である通信台数と前記所定の端末における送信データの送信周期とに基づいて、前記所定の時間を算出する、
通信制御装置。
請求項１記載の通信制御装置であって、
前記送信タイミング制御手段は、
前記送信タイミングを変更する際に、送信タイミングを遅らせる制御を繰り返した後、送信タイミングを早める制御に切り替えることを特徴とする、
通信制御装置。
請求項１記載の通信制御装置であって、
前記送信手段は、
前記送信タイミング制御手段からの前記データ送信処理要求に応答して、少なくともバックオフ時間経過後に送信され、
前記送信タイミング制御手段は、
前記バックオフ時間分、送信タイミングを変更制御することを特徴とする、
通信制御装置。
所定の端末上で実行され、前記所定の端末以外の少なくとも一つの周辺端末との間で無線通信を行う通信制御方法であって、
(a) 前記少なくとも一つの周辺端末から送信される端末情報を周辺端末情報として受信し、前記周辺端末情報の受信時における受信電力を測定し、前記所定の端末が所定レベル以上の電波強度で受信している時間割合である自端末通信帯域利用率を測定するステップと、
(b) 前記ステップ(a)で取得した前記周辺端末情報、前記受信電力、及び前記自端末通信帯域利用率を格納情報として格納するステップと、
(c) 送信用端末情報による送信を要求する送信要求を行うステップと、
(d) 前記送信要求に応答して、前記格納情報を参照し、前記送信用端末情報に基づく送信データによるデータ送信処理要求を行うステップと、
(e) 前記送信データを前記少なくとも一つの周辺端末に送信するデータ送信処理を行うステップとを備え、
前記ステップ(d)は、前記周辺端末情報の最新の受信時刻である直近周辺端末受信時刻と、前記ステップ(c)において前記送信要求を行った時刻である送信要求時刻との時間差が所定の時間よりも小さい場合には、前記データ送信処理要求を行うタイミングである送信タイミングを変更し、前記時間差が前記所定の時間よりも大きい場合には前記送信タイミングを変更しない、
通信制御方法。