JP5355236B2 - 通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、アドホックネットワークで緊急無線通信を行う通信装置に関する。

従来、無線基地局を必要とせず、各無線端末が対等に接続してネットワークを構成するアドホックネットワークがある。アドホックネットワークは、災害などで既存のセルラネットワークが使用できない場合やトラフィックが輻輳している場合において、携帯電話機と救助側との通信を可能にする技術として応用されている。例えば、中継センサを災害地域に散布し、中継センサが、携帯電話機の位置情報を含む災害情報を周囲にブロードキャストすることで、救助隊員が被災者の位置情報を取得することができる。このような技術が、下記特許文献１において開示されている。

また、アドホックネットワークは、車車間通信にも利用されている。通信を行う車両は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access／Collision Avoidance）により、輻輳を発生させることなく、パケットの衝突を回避している。また、ＱｏＳ（Quality of Service）の優先順位の高い緊急通信については、一般の通信よりも送出タイミングを早くすることで、優先的に行うことができる。一方で、直接通信できない複数の車両が同じ車両に対してパケットを送信する場合には、ＣＳＭＡ／ＣＡが機能せずパケット衝突が発生する。いわゆる、隠れ端末の問題である。しかしながら、この場合でも、緊急通信を行う車両が、事前に周辺の車両に対して送信を停止させる信号を発信し、周辺の車両が当該信号をブロードキャストすることで、隠れ端末の車両の送信も停止させることができ、パケット衝突を回避した緊急通信を行うことができる。

特開２００６−２３７６６６号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、隠れ端末の問題を解消するためにブロードキャストされた信号が繰り返し転送されると、アドホックネットワーク内で輻輳が発生し、緊急通信を行う端末に干渉しない端末の通信まで停止させてしまう。そのため、ネットワーク内のスループットが低下する、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アドホックネットワークにおいて、ネットワーク内のスループットを低下させることなく緊急無線通信を行うことが可能な通信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、アドホックネットワークで緊急無線通信を行う通信装置であって、通常通信フレームと異なるフレーム構成の緊急通信フレームを生成して送信する送信手段と、緊急通信フレームを検出可能な受信手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、スループットを低下させることなく緊急無線通信を行うことができる、という効果を奏する。

図１は、アドホックネットワーク無線システムの構成例を示す図である。 図２は、フレームの構成例を示す図である。 図３は、受信部の構成例を示す図である。 図４は、アドホックネットワーク無線システムの構成例を示す図である。

以下に、本発明にかかる通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本実施の形態にかかるアドホックネットワーク無線システムの構成例を示す図である。アドホックネットワーク無線システムは、車両１〜１０で構成される。各車両は、周辺の車両とアドホックネットワークを構成して無線通信を行うことができる通信装置を搭載している。ここでは、車両１が緊急通信を開始する場合を想定する。

図１のアドホックネットワーク無線システムにおいて、緊急通信エリアＥ１は、車両１が直接緊急通信を行うことができるエリアを示す。ここでは、車両１以外に車両２〜５が緊急通信エリアＥ１に在圏している。隠れ端末エリアＥ２は、車両１が直接緊急通信を行うことはできないが、緊急通信エリアＥ１に存在する車両２〜５のいずれかが直接通信を行うことができるエリアを示す。ここでは、車両６〜８が隠れ端末エリアＥ２に在圏している。車両６〜８が、車両１における隠れ端末である。非輻輳端末エリアＥ３は、緊急通信エリアＥ１内の車両１〜５とは直接通信を行うことができないエリアを示す。ここでは、車両９〜１０が非輻輳端末エリアＥ３に在圏している。

従来では、緊急通信を開始する車両１が、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access／Collision Avoidance）などにより、緊急通信エリアＥ１内の車両と送信タイミングを調整することでパケット衝突を回避しようとしても、例えば、車両１と車両８との間ではＣＳＭＡ／ＣＡが機能しないため、車両１と車両８が同時にパケットを送信した場合に車両５においてパケット衝突が発生する。パケット衝突を回避する方法として、車両１が送信を停止させる（待機状態にする）ための制御フレームを周辺の車両２〜５に送信し、車両２〜５が制御フレームを転送することで、車両６〜８が制御フレームを受信して待機状態に入ることができる。しかし、制御フレームが繰り返し転送されると、緊急通信エリアＥ１内の車両と干渉しない非輻輳端末エリアＥ３内の車両９、１０に対しても送信を停止させてしまい、ネットワーク内でのスループットが低下する。

本実施の形態では、緊急通信に使用するフレームとして、通常の通信に使用するフレームとは異なる系列を採用する。図２は、通常通信フレームと緊急通信フレームの構成例を示す図である。通常通信フレームは、プリアンブルを除いた領域は、６４ポイントで構成されている。一方、緊急通信フレームは、全体として１６３８４ポイントのフレームとして構成されている。緊急通信フレームは、通常通信フレームと比較すると１６３８４／６４＝２５６倍（＝２４ｄＢ）となるので、利得を２４ｄＢ上げることができる。すなわち、緊急通信を開始する車両１から、非常に相関特性の良い系列のフレームを送信し、受信側の車両で当該フレームを検出できれば、通常の通信として成り立つ信号レベルよりも２４ｄＢ低いレベルの信号を検出可能となる。これにより、車両１は、緊急通信エリアＥ１よりも広いエリアに在圏する車両に対して、直接緊急通信の開始を通知することができる。なお、緊急通信フレームのポイント数を変えることで、通常通信フレームとの利得を調整することができる。

各車両が搭載する通信装置は、通常通信フレームとポイントが異なる緊急通信フレームを送信できる送信部、および、受信した際に緊急通信フレームを検出可能な受信部を備える。緊急通信フレームを送信する送信部は、大きなポイントのフレームを生成することができればよく、フレームを生成する構成以外は従来同等である。一方、緊急通信フレームを検出する受信部は、緊急通信フレームを検出可能な構成を備える。

図３は、通信装置における受信部の構成例を示す図である。受信部は、信号処理部１１と、復号部１２と、制御部１３と、緊急信号検出部１４と、復号部１５と、を備える。信号処理部１１は、受信した信号フレームに対してフィルタ処理やＤ／Ａ（Digital／Analogue）変換などの信号処理を行う。復号部１２は、信号処理後の通常通信フレームの信号を復号する。制御部１３は、車両間で送受信するフレームの制御を行う。緊急通信フレームを受信した場合は、通常通信フレームの送受信を停止して待機状態に入る。緊急信号検出部１４は、信号処理されたフレームから緊急通信フレームを検出する。緊急通信フレームは、通常通信フレームよりも相関特性の良い系列を採用しているため、通常の通信として成り立たない（検出できない）受信レベルの低いフレームを検出できる。復号部１５は、緊急信号検出後の緊急通信フレームの信号を復号する。

例えば、車両１が緊急通信フレームを送信した場合、周辺の車両は、通常通信フレームよりも低い受信レベルでも検出できる。そのため、隠れ端末エリアＥ２内の車両６〜８では、緊急信号検出部１４で緊急通信フレームを検出できた場合、制御部１３の制御により待機状態に入ることができる。これにより、車両１は、隠れ端末エリアＥ２に在圏する車両についても、直接待機状態にさせてから緊急通信を開始できる。すなわち、隠れ端末問題を発生させることなく緊急通信を開始できる。緊急通信フレームが非輻輳端末エリアＥ３まで届いた場合でも、車両１からは距離があり十分に減衰していると考えられるので、車両９、１０では、緊急信号検出部１４でも緊急通信フレームを検出できず、制御部１３において待機状態に入らないので非輻輳端末エリアＥ３内の通信に干渉を与えない。緊急通信フレームのポイントによって通常通信フレームとの利得を調整可能なため、隠れ端末エリアＥ２の範囲内で緊急通信フレームとして検出できるようにすることも可能である。

このように、緊急通信フレームを送受信することは、通常通信とは時間的に無相関でできるので、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）、いずれの方式についても適用可能である。

なお、緊急性が高く確実に緊急通信メッセージを行き渡らせたい場合には、図１において、車両２〜８が、受信した緊急通信フレームをコピーして転送してもよい。これにより、送信を行っていた端末や偶然受信できなかった車両に対しても緊急通信を通知することが可能になる。ただし、単純にコピーして転送されると、無制限に繰り返される可能性がある。そのため、緊急通信フレームをコピーして転送する車両は、コピーされた緊急通信フレームであることを示すため、車両１が送信したフレームとは異なる相関系列にしてから転送する。これにより、車両１から緊急通信フレームを受信できなかったが、車両２〜８から受信した場合には、コピーされたものと判定可能なため、繰り返し転送される事態を回避できる。

図４は、アドホックネットワーク無線システムの構成例を示す図である。例えば、車両７では、緊急信号検出部１４が、何らかの要因で車両１からの緊急通信フレームを受信できなかった場合、車両３から転送された緊急通信フレームを受信することで、制御部１３の制御により待機状態に入ることができる。また、車両３から受信した緊急通信フレームがコピーであることがわかるので、制御部１３は、転送する制御を行わない。一方、車両７が、車両１から直接緊急フレームを受信できた場合には、制御部１３では転送する制御を行い、図示しない送信部において異なる相関系列にした緊急通信フレームを生成して送信をすることで、非輻輳端末エリアＥ３の車両１０まで通知される。車両１０は、緊急信号検出部１４が転送された緊急通信フレームを受信することで、制御部１３の制御により待機状態に入る。このように、非輻輳端末エリアＥ３の車両にも干渉することになるが、車両１周辺の車両に対しては、確実に緊急通信を通知することができる。

また、緊急通信を開始する車両では、緊急通信フレームを送信して周辺の車両を待機状態にしてから引き続き緊急通信に関する情報フレームを送信する場合に限らず、緊急性の高い信号が複数ある場合には、配列を変えた相関系列を複数使うことにより、緊急通信フレームに情報を含ませることができる。例えば、図示しない送信部において、緊急通信フレームに、急ブレーキや、右折、左折などの情報を含ませることができる。受信した車両では、緊急信号検出部１４で緊急通信フレームを検出し、制御部１３で情報の内容を読み取ることができる。緊急通信の内容が分かれば、受信した車両側では、継続して送信される情報フレームの前に、事前の対応を準備することができる。なお、より遠くのエリアまで通知したいのであれば、緊急通信フレームには情報を含ませない。周辺の車両を待機状態にさせるだけのフレームであれば、あらかじめ設定されたポイントのフレームを受信できればよく、解読の必要がないからである。

以上説明したように、本実施の形態では、緊急通信を開始する車両は、緊急通信フレームを通常通信フレームよりも大きいポイントで構成し、通常通信として成り立たないエリアまで緊急通信を通知できることとした。これにより、緊急通信フレームを受信した車両は転送を行わず、また、隠れ端末の問題も発生しないことから、ネットワーク内のスループットの低下を回避することができる。

以上のように、本発明にかかる通信装置は、アドホックネットワークの通信に有用であり、特に、緊急通信を行う通信装置として適している。

１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０ 車両
１１ 信号処理部
１２ 復号部
１３ 制御部
１４ 緊急信号検出部
１５ 復号部

Claims (4)

1. アドホックネットワークで緊急無線通信を行う通信装置であって、
   通常通信フレームと異なるフレーム構成の緊急通信フレームを生成して送信する送信手段と、
   緊急通信フレームを検出可能な受信手段と、
   を備え、
   前記受信手段は、
   緊急通信を開始する通信装置からの緊急通信フレームを受信した場合は、フレームの相関系列を変更して緊急通信フレームを転送し、フレームの相関系列が変更された緊急通信フレームを受信した場合は、緊急通信フレームを転送しない、
   ことを特徴とする通信装置。
2. 前記送信手段は、
   通常通信フレームよりもフレームを構成するデータサイズを示すポイントが大きい緊急通信フレームを生成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記送信手段は、
   緊急通信の内容に応じて配列を変更して緊急通信フレームを生成する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
4. 前記受信手段は、
   緊急通信フレームを受信した場合、通常通信フレームの送受信を停止する、
   ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の通信装置。

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