JP5556124B2 - 通信制御装置、路側通信機及び通信システム - Google Patents
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Description
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。
そこで、このような限られた周波数帯域内で路車間及び車車間の各通信を行うために、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。
そこで、路側通信機の情報送信を優先的に行うために、通信に用いる周波数を、一定時間ごとに時分割して路側通信機の送信専用のタイムスロットを設ける、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。
これに対して、路側通信機が送信する情報には、ある対象地点までの道路の長さや傾斜等の道路構造を示す道路線形情報があり、この道路線形情報は、短時間では変化しない情報である。
そこで、本発明は、路側通信機用のタイムスロットで送信する情報の内容に応じた好ましい手段によって情報提供が可能となる通信制御装置、この通信制御装置を備えた路側通信機、及び、通信システムを提供することを目的とする。
この場合、分類分けされた異なる種類の第一情報と第二情報とが一つのパケットに混在せず、情報を受信した無線通信機は情報の処理が容易となる。
例えば、路側用タイムスロットで送信する情報が、更新する頻度の高低を判断基準として、第一情報と第二情報とに分類されており、このうちの第一情報が、第二情報と比べて更新の頻度を高くして送信すべき情報であるとした場合に、前記情報割り当て部によれば、当該第一情報を優先してパケットに割り当て、余りの部分に第二情報を割り当てるので、路側用タイムスロット毎で、第一情報を優先して送信することが可能となる。
なお、前記の場合、第二情報は第一情報と比べて更新頻度を高くしなくてもよい情報であるので、この第二情報(全部又は一部)を、ある路側用タイムスロットのパケットに割り当てないで送信できなくても、後の(別の)路側用タイムスロットで送信すればよい。
このように、路側用タイムスロットで送信する情報には、更新する頻度が高い方が好ましい情報や、更新頻度が低くてもよい情報があるが、本発明によれば、更新頻度の高低に応じた情報提供が可能となる。
また、同様に、路側用タイムスロットで送信する情報が、当該情報の重要度を判断基準として第一情報と第二情報とに分類され、このうちの第一情報が、第二情報と比べて優先的に送信すべき情報であるとした場合に、前記情報割り当て部によれば、当該第一情報を優先してパケットに割り当て、余りの部分に第二情報を割り当てるので、路側用タイムスロット毎で、第一情報を優先して送信することが可能となる。
さらに、路側用タイムスロットで送信する情報が、当該情報の量を判断基準として第一情報と第二情報とに分類され、このうちの第一情報が、第二情報と比べて情報量が多い場合に、前記情報割り当て部によれば、当該第一情報を優先してパケットに割り当て、余りの部分に第二情報を割り当てるので、路側用タイムスロット毎で、第一情報を優先して送信することが可能となる。すなわち、情報量が多い場合にはその分割数を多くし、分割数の多い情報ほど優先してパケットに割り当てることで、再送機会を増やすことが可能となる。
この通信システムは、前記通信制御装置と同じ作用を奏することができる。そして、この通信システムの情報分類部と情報割り当て部とは、同じ装置に設けられていてもよいが、別々の装置に設けられていてもよい。
この通信システムは、前記通信制御装置と同じ作用を奏することができる。そして、この通信システムの情報分類部と情報割り当て部とは、同じ装置に設けられていてもよいが、別々の装置に設けられていてもよい。
図1は、高度道路交通システム(ITS)の実施の一形態を示す概略斜視図である。本実施形態の高度道路交通システムは、交通信号灯器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、路側センサ6を含む。
交通信号灯器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。
すなわち、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、交通信号灯器1から受けた前記信号現示情報、交通信号灯器1の切り替えタイミングに関する信号制御指令、路側センサ6から受けた前記センサ情報等の各種の提供情報D1を、交通信号灯器1及び路側通信機2に送信する(図1参照)。
図2は、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。なお、道路構造はこれに限られるものではない。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(移動通信機)の一種である車載通信機3とを備えている。
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。
交通管制センターに設けられた前記中央装置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。
また、各路側通信機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。
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21と、中央装置4と双方向通信する有線通信部22と、こ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。
また、通知部23Bは、無線通信部21が受信した車載通信機3の車両情報(車両5の位置、速度及び方向等)を、記憶部24に一時的に記憶させ、有線通信部22から中央装置4に転送させる。
そして、各路側用タイムスロットTaでは各種情報がパケットとして送信される。すなわち、前記提供情報D1は、路側用タイムスロットTa毎の複数のパケットに割り当てられて送信される。
なお、図5は、無線通信部21から送信される信号の構造を説明する説明図である。標準ヘッダにはアドレスの情報等が含まれていて、拡張ヘッダに前記スロット情報D2が含まれる。そして、データ部分に前記提供情報D1が含まれる。
すなわち、情報分類部23Cは、路側用タイムスロットTaで送信する提供情報D1を、第一情報と第二情報とに分類する機能を有している。この分類は、所定の判断基準に基づいて実行されるが、この判断基準としては、路側用タイムスロットTaで送信する情報を更新する頻度の高低、当該情報の重要度、及び、当該情報の量の内の少なくとも一つである。なお、以下の実施形態では、情報を更新する頻度の高低を判断基準として分類する場合を説明する。
具体的には、提供情報D1には、前記信号現示情報や前記センサ情報がある。信号現示情報やセンサ情報による車両の位置情報は、刻々と変化する時間的に動的な情報であり、このような情報は、更新頻度を高くして送信すべき高頻度更新情報となる。
特に、信号現示情報は、信号制御器又は中央装置4の制御によって、交通信号灯器1が設置されている道路の渋滞状況に応じて変化させることがあるため、このような信号現示情報は、更新頻度を高くして送信すべき情報である。
道路線形情報は、その道路のある対象地点(交差点やカーブ)を通過するまでは、その情報は有効であることから、更新し続ける必要はない。このため、このような道路線形情報は時間的に静的な情報であり、更新頻度を低くして送信してもよい低頻度更新情報である。
さらに、道路線形情報は、ある対象地点やある対象区間までの道路構造を示す情報であることから、当該対象地点や対象区間までに存在している路側通信機2から送信すればよい。
そこで、前記情報分類部23Cは、提供情報D1が高頻度更新情報であるか低頻度更新情報であるかについて、前記識別子に基づいて判定することができ、この判定により、路側用タイムスロットTaで送信する提供情報D1を、高頻度更新情報と低頻度更新情報とに分類することができる。
すなわち、前記のとおり、信号現示情報等の高頻度更新情報は、所定の交通信号灯器1の設置位置(近傍)に存在する所定の路側通信機2(例えば親機R1)から送信することに意義があるため、その高頻度更新情報は、当該所定の路側通信機2(親機R1)の路側用タイムスロットTaに含まれるパケットに割り当て、しかも、この高頻度更新情報は低頻度更新情報よりも優先して割り当てられる。
なお、情報割り当て部23Dによる情報の割り当ての具体例については後に説明する。
図3に戻り、車載通信機3は、前記路側通信機2(通信制御装置)と無線通信可能な構成であり、このために、無線通信のためのアンテナ30に接続され前記提供情報D1や前記スロット情報D2等を含む情報を受信する通信部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。
また、車載用タイムスロットTbでは、通信制御部32A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に行わせることができ、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、通信制御部32A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。
そして、送信部32Bは、通信部31が受信した前記スロット情報D2や前記提供情報D1を、他の移動通信機3に対して、通信部31を介して通知(転送)する機能を有している。
図6は、路側通信機2(親機R1)の路側用タイムスロットTaにおける送信パケットを説明する説明図である。この路側用タイムスロットTaで送信する前記提供情報D1には、高頻度更新情報と低頻度更新情報とがある。この高頻度更新情報と低頻度更新情報との分類は、前記のとおり情報分類部23Cによって行われる。
高頻度更新情報には二種類の情報があり、一方を「高a」と示し、他方を「高b」と示している。低頻度更新情報は一種類であり「低a」と示している。例えば「高a」が前記信号現示情報であり、「高b」が前記センサ情報であり、「低a」が前記道路線形情報である。
図6では、「高a」が前記最大データ長を超えているため、情報割り当て部23Dによって「高a」は分割されていて、始めのパケットP1には最大データ長に分割した一部である「高a(1/2)」が割り当てられ、残りの「高a(2/2)」が二番目のパケットP2に割り当てられている。
また、三番目のパケットP3は前記最大データ量に対してまだ余裕があるため、この余裕分が一部となるようにして「低a」が分割されていて、当該パケットP3に「低a」の前記一部である「低a(1/2)」が割り当てられている。そして、残りの「低a(2/2)」が四番目のパケットP3に割り当てられている。このように、路側用タイムスロットTaのパケットの内の余りの部分に、低頻度更新情報が割り当てられている。
図7は、路側通信機2(親機R1)の路側用タイムスロットTaにおける送信パケットを説明する説明図である。この実施例においても、路側用タイムスロットTaで送信する前記提供情報D1には、高頻度更新情報と低頻度更新情報とがあり、この高頻度更新情報と低頻度更新情報との分類は、前記のとおり情報分類部23Cによって行われる。
さらに、高頻度更新情報には「高a」と「高b」との二種類の情報があり、低頻度更新情報は「低a」の一種類の情報がある。
ここで、この二番目のパケットP2に関して、一つのパケットにおける前記最大データ量に対しまだ余裕があっても、前記のとおり、情報の種類毎に分けてパケットに割り当てるので、このパケットP2には、第一実施例のように「高a」とは情報の種類が異なる「高b」を割り当てず、「高a(2/2)」のみを割り当てる。
ここで、この三番目のパケットP3に関して、一つのパケットにおける前記最大データ長に対しまだ余裕があっても、前記のとおり、情報の種類毎に分けてパケットに割り当てるので、このパケットP3には、「高b」とは情報の種類が異なる「低a」を割り当てず、「高b」のみを割り当てる。すなわち、各パケットには、高頻度更新情報と低頻度更新情報とのうちの一方のみが割り当てられている。
このようにして、高頻度更新情報が優先して先ずパケットに割り当てられる。
また、この第二実施例では、パケット数が第一実施例よりも増えるが、データ長が最大値に達していない小さいパケットもあるので、伝搬路変動の影響によるパケット受信エラーの発生を低くすることも可能となる。
図8は、路側通信機2(親機R1)の路側用タイムスロットTaにおける送信パケットを説明する説明図である。この実施例においても、路側用タイムスロットTaで送信する前記提供情報D1には、高頻度更新情報と低頻度更新情報とがあり、この高頻度更新情報と低頻度更新情報との分類は、前記のとおり情報分類部23Cによって行われる。さらに、高頻度更新情報には「高a」と「高b」との二種類の情報があり、低頻度更新情報は「低a」の一種類の情報がある。
そして、高頻度更新情報については、情報の種類毎に分けてパケットに割り当てるので、このパケットP2には、「高a」とは情報の種類が異なる「高b」を割り当てず、「高a(2/2)」のみが割り当てられている。
ここで、この三番目のパケットP3に関しても、情報の種類毎に分けてパケットに割り当てるので、このパケットP3には、「高b」とは情報の種類が異なる「低a」を割り当てず、「高b」のみが割り当てられる。すなわち、各パケットには、高頻度更新情報と低頻度更新情報とのうちの一方のみが割り当てられている。
このようにして、高頻度更新情報が優先して先ずパケットに割り当てられる。
低頻度更新情報は細分化されているので、仮に路側用タイムスロットTaに空き時間があれば、その空き時間に、細分化した低頻度更新情報の一部(又は全部)を再度割り当てることができ、再送が可能(容易)となる。
また、データ長が最大値に達していない小さいパケットがあるので、伝搬路変動の影響によるパケット受信エラーの発生を低くすることも可能となる。
図9は、路側通信機2(親機R1)の路側用タイムスロットTaにおける送信パケットを説明する説明図である。この実施例においても、路側用タイムスロットTaで送信する前記提供情報D1には、高頻度更新情報と低頻度更新情報とがあり、この高頻度更新情報と低頻度更新情報との分類は、前記のとおり情報分類部23Cによって行われる。さらに、高頻度更新情報には「高a」と「高b」との二種類の情報があり、低頻度更新情報は「低a」の一種類の情報がある。
この四番目のパケットP4は、前記一定のデータ長に対してまだ余裕があるため、この余裕分が一部となるようにして「高b」が分割されており、当該パケットP4に「高b」の前記一部である「高b(1/4)」も割り当てられている。そして、残りの「高b(2/4)」「高b(3/4)」「高b(4/4)」が、以降のパケットP5,P6,P7に割り当てられている。このようにして、高頻度更新情報が優先して先ずパケットに割り当てられる。
このように、路側用タイムスロットTaのパケットの内の余りの部分に、低頻度更新情報が所定のデータ長(所定のパケット長)に小さく分割されて割り当てられる。
図10は、路側通信機2(親機R1)の路側用タイムスロットTaにおける送信パケットを説明する説明図である。この第五実施例は第四実施例の変形例であり、この第五実施例では、「高a」と「高b」とは情報の種類が異なることから別のスロット(P4、P5)に分けられて割り当てられる。
この第五実施例では、情報の種類毎に分けてパケットに割り当てられることから、「高a」とは種類が異なる「高b」は、パケットP5以降に割り当てられる。すなわち、「高b」は四分割されていて、パケットP5からパケットP6,P7,P8それぞれに割り当てられる。
このように、路側用タイムスロットTaのパケットの内の余りの部分に、低頻度更新情報が所定のデータ長(所定のパケット長)に小さく分割されて割り当てられる。
さらに、高頻度更新情報と低頻度更新情報とで、情報の種類に分けてパケットに割り当てるので、一方の情報を再送信するためには、当該情報に該当するパケットのみを再送信すればよい。また、高頻度更新情報についても、「高a」と「高b」とで、情報の種類に分けてパケットに割り当てるので、一方の情報を再送信するためには、当該情報に該当するパケットのみを再送信すればよい。
さらに、前記第三実施例と同様に、情報割り当て部23Dによって、低頻度更新情報は所定の短いデータ長(パケット長)に分割してパケットに割り当てられ、さらに、低頻度更新情報が分割される前記所定のデータ長(パケット長)は、他の路側用タイムスロットTaから同じようにして分割して送信される低頻度更新情報と共通したデータ長(パケット長)である。このため、例えば、親機R1から送信された分割された部分「低a(1/4)」を、ある車載通信機3(図3参照)が受信し損ねた場合であっても、当該「低a(1/4)」を、次の路側用タイムスロットTaが割り当てられた子機R2(図4参照)から取得して、低頻度更新情報を補完することが可能となり、また、その補完処理が容易となる。
前記第四及び前記第五実施例で説明したように、情報割り当て部23Dは、所定の分割ロジックに基づいて、路側通信機2から送信する情報を所定の分割数に分割する。この分割数は、次の<1><2>の条件を共に満たすことによって決定される。
<1>各路側用タイムスロットTaで送信する情報のデータ長を、所定のデータ長(データ量)で除算した場合に、そのあまりが最小(ゼロ)となる当該データ長で分割する。
<2>(全分割数+1)×(DIFS)+(各パケットにおける送信時間の総数)<(路側用タイムスロットTaのスロット長)
なお、前記所定のデータ長は変数であり、例えば、実用的な前記最大データ長(1500バイト)以下の値が採用され、例えば、1500バイト、1000バイト、500バイトなどである。これらデータ長の値が順に適用されて演算が行われ、あまりが最小となる分割数を、情報割り当て部23Dが求める。そして、あまりが最小となる分割数でのデータ長が、情報を分割する単位となるデータ長となる。
低頻度更新情報は、高頻度更新情報と比べて更新頻度を低くして送信してもよい情報であるので、この低頻度更新情報(全部又は分割した場合はその一部)を、ある路側用タイムスロットTaで送信できなくても、別の路側用タイムスロットTaで送信すればよい。
このように、路側用タイムスロットTaで送信する情報には、高頻度更新情報や低頻度更新情報があるが、本発明によれば、このような更新頻度の高低に応じた情報提供が可能となる。
例えば、前記各実施形態では、高頻度更新情報の割り当ては、路側用タイムスロットTaの先頭のパケットから開始したが、これ以外に、途中のパケットであってもよく、最後尾のパケットから割り当ててもよい。
また、前記実施形態では、情報分類部23Cは、路側用タイムスロットTaで送信する提供情報D1を、情報の更新頻度の高低を判断基準として、第一情報と第二情報とに分類する場合を説明したが、この更新頻度の高低以外に、又はこの更新頻度の高低に合わせて、情報の重要度、及び/又は、情報量を判断基準として、第一情報と第二情報とに分類してもよい。
Claims (7)
- 路側通信機が無線送信を行う路側用タイムスロットが、時分割で割り当てられて、当該路側通信機と移動通信機との間で通信が行われる通信システムに用いられる通信制御装置であって、
前記路側用タイムスロットで送信する情報を所定の判断基準で第一情報と第二情報とに分類する情報分類部と、
前記路側用タイムスロットにおいて送信される複数のパケットに前記第一情報を優先して割り当て、余りの部分に前記第二情報を割り当てる情報割り当て部と、
を備え、
前記情報割り当て部は、前記第二情報を所定のデータ長に分割して前記複数のパケットの内の前記余りの部分に割り当て、更に、所定のデータ長に分割した前記第二情報を、再送可能とするために、前記路側用タイムスロットに空き時間があれば当該空き時間に、再度割り当て、
前記情報割り当て部によって前記第二情報が分割される前記所定のデータ長は、他の路側用タイムスロットから同じようにして分割して送信される前記第二情報と共通したデータ長であることを特徴とする通信制御装置。 - 路側通信機が無線送信を行う路側用タイムスロットが、時分割で割り当てられて、当該路側通信機と移動通信機との間で通信が行われる通信システムに用いられる通信制御装置であって、
前記路側用タイムスロットで送信する情報を所定の判断基準で第一情報と第二情報とに分類する情報分類部と、
前記路側用タイムスロットにおいて送信される複数のパケットに前記第一情報を優先して割り当て、余りの部分に所定のデータ長に分割した前記第二情報を割り当てる情報割り当て部と、
を備え、
前記情報割り当て部は、前記第一情報を所定のデータ長に分割してパケットに優先して割り当て、更に、所定のデータ長に分割した前記第一情報を、再送可能とするために、前記第二情報用のパケットに、再度割り当て可能であり、
前記情報割り当て部によって前記第二情報が分割される前記所定のデータ長は、他の路側用タイムスロットから同じようにして分割して送信される前記第二情報と共通したデータ長であることを特徴とする通信制御装置。 - 前記情報割り当て部は、分割した前記第一情報を、前記第二情報と分けてパケットに割り当てる請求項2に記載の通信制御装置。
- 前記情報分類部は、前記路側用タイムスロットで送信する情報を更新する頻度の高低、当該情報の重要度、及び、当該情報の量の内の少なくとも一つを前記所定の判断基準として、当該情報を第一情報と第二情報とに分類する請求項1〜3のいずれか一項に記載の通信制御装置。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の通信制御装置を備えた路側通信機。
- 路側通信機が無線送信を行う路側用タイムスロットが、時分割で割り当てられて、当該路側通信機と移動通信機との間で通信が行われる通信システムであって、
前記路側用タイムスロットで送信する情報を所定の判断基準で第一情報と第二情報とに分類する情報分類部と、
前記路側用タイムスロットにおいて送信される複数のパケットに前記第一情報を優先して割り当て、余りの部分に前記第二情報を割り当てる情報割り当て部と、
を備え、
前記情報割り当て部は、前記第二情報を所定のデータ長に分割して前記複数のパケットの内の前記余りの部分に割り当て、更に、所定のデータ長に分割した前記第二情報を、再送可能とするために、前記路側用タイムスロットに空き時間があれば当該空き時間に、再度割り当て、
前記情報割り当て部によって前記第二情報が分割される前記所定のデータ長は、他の路側用タイムスロットから同じようにして分割して送信される前記第二情報と共通したデータ長であることを特徴とする通信システム。 - 路側通信機が無線送信を行う路側用タイムスロットが、時分割で割り当てられて、当該路側通信機と移動通信機との間で通信が行われる通信システムであって、
前記路側用タイムスロットで送信する情報を所定の判断基準で第一情報と第二情報とに分類する情報分類部と、
前記路側用タイムスロットにおいて送信される複数のパケットに前記第一情報を優先して割り当て、余りの部分に所定のデータ長に分割した前記第二情報を割り当てる情報割り当て部と、
を備え、
前記情報割り当て部は、前記第一情報を所定のデータ長に分割してパケットに優先して割り当て、更に、所定のデータ長に分割した前記第一情報を、再送可能とするために、前記第二情報用のパケットに、再度割り当て可能であり、
前記情報割り当て部によって前記第二情報が分割される前記所定のデータ長は、他の路側用タイムスロットから同じようにして分割して送信される前記第二情報と共通したデータ長であることを特徴とする通信システム。
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