JP5722326B2 - 通信ネットワーク内でマルチチャネル信号方式を可能にする方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信ネットワーク内で、特に車両アドホックネットワーク（ｖｅｈｉｃｕｌａｒ ａｄ ｈｏｃ ｎｅｔｗｏｒｋ）内でマルチチャネル信号方式(multi-channel signaling)を可能にする方法に関し、前記通信ネットワークは、多数の通信ノードを含み、前記通信ノード間の通信が、通信チャネル上でメッセージを送信および受信することによって行われ、前記通信チャネルは制御チャネルおよび少なくとも１つのサービスチャネルを含む。

車両通信は道路の安全性および交通の効率を増大させる能力があるので、高度道路交通システム（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＩＴＳ）のための重要な技術と考えられる。この目的のために、成熟した安価で広く利用できる８０２．１１無線ＬＡＮ技術が非常に魅力的であると思われる。車両通信の分野では、車両は無線トランシーバを装備され、無線トランシーバ間でアドホックネットワークを自発的に形成することができる。ネットワークノードの役割を果たしている車両は、安全性のアプリケーションたとえは共同の衝突警告をサポートするために、アドホックネットワークを使用して互いに通信することができる。

車両通信の可能性を認識して、欧州委員会（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）が、高度道路交通システムの安全性関連の通信のために３０ＭＨｚの周波数帯（５８７５ＭＨｚ〜５９０５ＭＨｚ）を最近割り当てた（Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ Ａｕｇｕｓｔ ５、２００８ ｏｎ ｔｈｅ ｈａｒｍｏｎｉｚｅｄ ｕｓｅ ｏｆ ｒａｄｉｏ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｉｎ ｔｈｅ ５８７５−５９０５ＭＨｚ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂａｎｄ ｆｏｒ ｓａｆｅｔｙ−ｒｅｌａｔｅｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＩＴＳ（ＩＴＳの安全性関連のアプリケーションのための５８７５ＭＨｚ〜５９０５ＭＨｚの周波数帯での電波スペクトルの調和した使用に関する２００８年８月５日の委員会決定）、２００８／６７１／ＥＣ）。車両通信のための追加周波数帯が将来のために計画された。欧州委員会は、この周波数帯がどのように使用されるかを指定しなかったが、ＥＴＳＩ ＴＣ ＩＴＳ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍ、欧州通信規格協会技術委員会高度道路交通システム）での標準化活動の現在の状態に基づき、この周波数帯が１つの１０ＭＨｚの制御チャネル（ＣＣＨ）および２つの１０ＭＨｚのサービスチャネル（ＳＣＨ１およびＳＣＨ２）に分割されることが期待される。例として、そのようなチャネル割当のための分析を説明している非特許文献１が参照される。追加周波数帯が将来割り当てられれば、より多くのサービスチャネルが存在することが期待される。したがって、欧州での車両通信はマルチチャネル動作を特徴とするであろう。

さらに、自動車産業は、車両が、制御チャネル上に送信されるメッセージを絶えず受信することができることを必要とするので、現在、および短期／中期で利用できるハードウェアによる最も適切な解決策が、この周波数帯で動作する２つのトランシーバを含む二重トランシーバ通信システムからなる。これらのトランシーバの一方は、周期的メッセージ、および活動中の安全性アプリケーションのためのイベント駆動警告メッセージの交換専用の制御チャネルで動作する。代わりに他方のトランシーバはサービスチャネル上で動作し、別のＩＴＳ関連の通信目的のために使用される。

米国では、７５ＭＨｚの周波数帯（５．８５５ＧＨｚ〜５．９２５ＧＨｚ）が、単一ＣＣＨおよび６つのＳＣＨに分割される専用狭域通信（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｓｈｏｒｔ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、ＤＳＲＣ）のために割り当てられた。マルチチャネル動作は、単一トランシーバがＣＣＨとＳＣＨの１つとの間を絶えず切り換えることを規定するＩＥＥＥ Ｐ１６０９．４規格に従う。「常時接続（ａｌｗａｙｓ ｏｎ）」のチャネルはないが、すべての通信ノードがＣＣＨに周期的に切り換わる。

その結果、米国でも欧州でも車両間通信のために複数の無線チャネルがあり、さらに、車両通信システムのために２つのタイプのチャネルがある。第１のチャネルタイプは制御チャネルであり、すべての通信ノードが制御チャネルに自分のトランシーバを切り換える、想定される期間がある。多数のトランシーバがある場合、１つのトランシーバが制御チャネルに常に同調させられる。単一トランシーバが提供される場合、トランシーバは制御チャネルと別のチャネルとの間のチャネル切換を使用する。第２のタイプのチャネルがサービスチャネルであり、サービスチャネルは通信ノードによりたまにしか使用されず、すべての通信ノードが自分のトランシーバを、期待される期間にサービスチャネルに同調させることが期待されるわけではない。

ＩＥＥＥ ８０２．１１規格（ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１（商標）−２００７、ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ−Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｙｓｔｅｍｓ−Ｌｏｃａｌ ａｎｄ ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋｓ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ Ｐａｒｔ １１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）が、ＩＢＳＳ（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）でビーコン生成を調整するために使用される、ＭＡＣレイヤでの分散信号方式を規定する。ＩＢＳＳではすべてのＷＬＡＮステーションが、ＩＢＳＳに加わるとき、同一ビーコン期間を採用することにより自分のビーコン生成を同期させる。そのような信号方式は、単一チャネル上で実行されている単一トランシーバシステムのために利用されることができる。

マルチチャネル信号方式の仕組みが特許文献１で説明されている。開示された技法は、データ伝送に適したチャネルを示し選択するための信号方式の方法およびシステムを扱い、それにより、適切なチャネルが、ＩＥＥＥ ８０２．１１ ＷＬＡＮで定義される送信要求（Ｒｅｑｕｅｓｔ−ｔｏ−Ｓｅｎｄ、ＲＴＳ）および送信可（Ｃｌｅａｒ−ｔｏ−Ｓｅｎｄ、ＣＴＳ）のフレームの中に埋め込まれたチャネルインデックスを用いて示される。提案された技法は多数チャネルを扱うが、単一トランシーバシステムだけにしか適用できない。さらに、このマルチチャネル信号方式の仕組みは、パケットごとに基づき動作し、かなりの信号方式オーバヘッドを招く。

ＩＥＥＥ １６０９．３規格（ＩＥＥＥ Ｓｔｄ １６０９．３（商標）−２００７、ＩＥＥＥ Ｔｒｉａｌ−Ｕｓｅ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ａｃｃｅｓｓ ｉｎ Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ（ＷＡＶＥ）−Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）が、アプリケーションがＷＢＳＳ（ＷＡＶＥ ｂａｓｉｃ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｅｔ）に関連して自分のトラフィックを送信することを選択することができることを規定している。そのような信号方式の方法は、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ １６０９．４（商標）−２００６、ＩＥＥＥ Ｔｒｉａｌ−Ｕｓｅ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ａｃｃｅｓｓ ｉｎ Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ（ＷＡＶＥ）−Ｍｕｌｔｉ−ｃｈａｎｎｅｌ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎで説明されるＩＥＥＥ １６０９．４システムに基づく。言及された方法は、単一トランシーバおよび多数チャネルを特徴とする。システムは、すべての通信ピアからのトランシーバがＵＴＣ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｉｍｅ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ、協定世界時）の時間に同期することを必要とし、各トランシーバが単一ＣＣＨと、複数のＳＣＨの１つとの間を切り換える「同期間隔（Ｓｙｎｃ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）」を定義する。同一手順がそれぞれの「同期間隔」内で繰り返される。ＷＢＳＳが特定のアプリケーションとの間のトラフィックをサポートするために確立され、ＷＢＳＳの存在が別の機器に対してアナウンスされ、適合したアプリケーションが加わる。機器は、所与のＷＢＳＳに対して提供者またはユーザの役割を果たす。提供者は、別の機器にＷＢＳＳの存在および関連する１つまたは複数のアプリケーションサービスの存在について通知するために、ＷＡＶＥアナウンスメントと呼ばれるメッセージを生成する。アナウンスメントの受信に基づいてＷＢＳＳに加わる任意の機器により、ユーザの役割が期待される。ＷＢＳＳは１つの機器（提供者）でアプリケーションの要求によって開始され、ＣＣＨ上でアナウンスされる。ＷＡＶＥアナウンスメントは単一ホップ通信ピアだけにより受信されるので、ＷＢＳＳを使用して得られる通信はまた、単一ホップ通信に制限される。加えて、ノードの数が大きい場合、ＷＡＶＥアナウンスメントの数も大きくなり得る。ＩＥＥＥ １６０９．３は単一トランシーバを備えるＩＥＥＥ １６０９．４に基づくが、ＩＥＥＥ １６０９．３の方法はまた、マルチトランシーバシステムに適用され得る。しかし、ＩＥＥＥ １６０９．３の主な制約は、単一ホップ通信だけを許可することである。

道路の安全性または交通の効率化のために使用されるアプリケーションは、通常どの通信チャネルが使用されるかに関心がない。一般的な方法は、アプリケーションが、要求されたサービスメッセージをネットワークレイヤに送信し、ネットワークレイヤは一定のマッピング規則またはネットワーク管理機能に基づき決まったチャネル上にアプリケーションメッセージを送信することである。通信チャネルへのアプリケーションのマッピングは、ある種のアプリケーションが、決まったチャネル上でだけ実行されるポリシに基づくことができる。または、アプリケーションは、負荷バランスの理由またはチャネル内の干渉により、ネットワーク管理機能に基づき動的にチャネルにマッピングされる。ある種のアプリケーションでは、たとえば決定的に重要な安全性のアプリケーションでは、メッセージは制御チャネル上に単に送信されるだけである。しかし、アプリケーションがサービスチャネルを使用する場合、サービスチャネルは常時接続ではないので、ネットワークレイヤは別の通信ピアも同一サービスチャネルを使用しているかどうか決定することができない。

通信チャネルに加えて、車両通信は、通信プロファイルとして記述されることができる、異なるアクセス技法、異なるトランスポートプロトコルおよび／またはネットワークプロトコル、ならびに通信に関する異なるサービス品質要件を伴うことがある。

したがって、別の通信ピアを関与させるために、サービスチャネルの意図された使用を、より一般的には通信プロファイルを信号で伝える必要がある。信号方式は、ルーティングおよびチャネル関連の詳細をアプリケーションから隠す方法で行われるべきである。多くのアプリケーションが、単一ホップ通信の到達範囲を越えて届く一定領域をカバーする車両通信を必要とするので、信号方式はまた、単一ホップを越えて伝わる能力を有するものとする。さらに、本発明で考慮される通信シナリオはネットワークレイヤでのものであり、かついくつかのホップまで拡大し得るので、ＭＡＣレイヤプロトコルを使用するマルチチャネルのための信号方式は、単一ホップだけをカバーするために適切ではない。

マルチチャネル信号方式については難題がいくつかある。
１．信号方式は、中央の協調が何もない分散したアドホック型である。
２．潜在的に多数のノードがあり、それぞれがマルチチャネル信号方式を開始し得る。しかし、制御チャネルで利用できる帯域幅が非常に限られており、したがって、制御チャネルは、帯域幅の使用に関して非常に効率的でなければならない。
３．信号方式は、複雑な転送機構なしに単一ホップを越えて届く必要がある。

欧州での多数トランシーバのマルチチャネル車両通信システムでは、マルチチャネルの使用を信号で伝えるための方法がない。ＥＴＳＩ ＴＣ ＩＴＳはこれまでこの問題を依然として扱わなかった。典型的にはこの領域でどんな手法が従われるかを反映するいくつかの可能性が以下で指摘されている。

１つの可能な手法がＩＥＥＥ １６０９．３に従うことである。すなわち、ＣＣＨ上で１つのトランシーバを使用して、「ＷＡＶＥアナウンスメント」に類似するメッセージを送信して、決まったサービスチャネルの意図された使用を信号で伝えることである。すでに言及されたように、この手法はマルチホップ通信をサポートしない。

ＩＥＥＥ １６０９．３の手法に伴う別の問題が帯域幅の制約である。欧州では、ＣＣＨは重要な活動中の安全性のアプリケーションのために主に使用され、周期的メッセージおよびイベント駆動メッセージを運ばなければならない。ＳＣＨを使用する必要があるときにいつでも、各通信ノードが「ＷＡＶＥアナウンスメント」に類似するメッセージを送信することができるようにすることは、パケットの数を、したがってＣＣＨ上の負荷を増大させる。したがって、ＩＥＥＥ １６０９．３の手法は効率的な解決策ではない。

マルチホップ通信をサポートするために、簡単な方法が、配布領域を拡大するためにマルチホップのための信号方式メッセージを転送することである。事前に定義された数のホップに対してメッセージを転送するトポロジ的ブロードキャスト、およびメッセージを地理学的領域に転送する地理学的ブロードキャストなど、転送するために利用できる方法がすでにある。しかし、そのようなマルチホップ転送は、しばしば多くのパケットの再送につながり、ＣＣＨに対して適さない。

WO 2007/021158 A1

Long Le et al., "Analysis of Approaches for Channel Allocation in Car-to-Car Communication", 1st International Workshop on Interoperable Vehicles (IOV 2008), pages 33-38, Zurich, Switzerland, March 2008

したがって、容易に実現することができる仕組みを利用することにより、マルチホップ車両通信システムでサービスアナウンスメントをサポートする効率的マルチチャネル信号方式が提供されるような方法で、最初に述べられたタイプの、通信ネットワーク内でマルチチャネル信号方式を可能にする方法を改善し、さらに開発することが本発明の目的である。

本発明によれば、前述の目的が請求項１の特徴を含む方法により達成される。この請求項によれば、そのような方法は、通信ノードが通信チャネル使用に関する情報を前記通信チャネルの１つで、特に前記制御チャネルで送信されるメッセージの中に埋め込み、前記情報は、それぞれのメッセージを送信した通信ノードにより特定のサービスおよび／またはアプリケーションのために利用されることが意図される通信チャネルを、特にサービスチャネルを前記通信ノードのその他に示し、通信チャネル使用に関する情報を含むメッセージを受信する通信ノードが、通信チャネル上に、特に前記制御チャネル上に送信される自分自身のメッセージのどの中でも前記情報を埋め込むことにより前記情報を転送することを特徴とする。

本発明によれば、効率的マルチチャネル信号方式に関する非常に多くの改善が、通信ノードが、通信チャネル使用に関する情報を通信チャネルの１つで送信されるメッセージの中に埋め込むことにより達成されることができることがまず認識された。そうする際に、通信チャネル使用に関する情報は、既存のメッセージ、および／またはいずれにしろ送信されなければならないメッセージの中に埋め込まれることができる。具体的には、情報は制御チャネル上で送信されるメッセージの中に埋め込まれることができ、このことは、通信ノードが制御チャネル上に送信されるメッセージを絶えず受信することができる、またはすべての通信ノードが自分のトランシーバを制御チャネルに切り換える、想定される期間があることが仮定されることができるので、特に有利である。サービスチャネルも、通信チャネル使用に関する情報を送信するために使用されてもよい。しかし、すべての通信ノードが同時に同一サービスチャネルに切り換えることができるわけではないので、サービスチャネルを使用することは、制御チャネルを使用することより効率的ではないことがある。さらに、本発明によれば、通信チャネル使用に関する情報は、それぞれのメッセージを送信した通信ノードにより特定のサービスおよび／またはアプリケーションのために利用されることが意図される通信チャネルを、特にサービスチャネルを通信ノードのその他に示す。さらに、通信チャネル使用に関する情報を含むメッセージを受信する通信ノードが、通信チャネル上で、特に制御チャネル上で送信される自分自身のメッセージのどの中にでも、すなわち受信者の出力メッセージのどの中にでも情報を埋め込むことにより、通信チャネル使用に関する情報を転送し得ることが認識された。好ましくは、通信ノードは、制御チャネル上で送信される自分自身の次のメッセージの中に情報を埋め込むことができる。したがって、信号方式は、単一ホップを越えて伝わる能力を有する。多くのアプリケーションが、単一ホップ通信の到達範囲を越えて届く所定の領域をカバーする車両通信を必要とするので、情報を埋め込み転送するこの一体化された手法は特に有利である。以下でいくらかより詳細に説明されるように、受信された情報を受信者の出力メッセージの中に再び埋め込むことによって、受信された情報の転送を統制するおよび／または支配する条件およびアルゴリズムが適用されることができる。

したがって、任意のアプリケーションメッセージが専用チャネル上で送信されるべき場合、たとえばアプリケーションを特定のサービスチャネルにマッピングする何らかのポリシに従って、または所定のメッセージに対してチャネルを動的に選択する一部のネットワーク管理機能に従って、意図されるチャネル、特にサービスチャネルの使用が別の通信ノードに信号で伝えられる。したがって、信号方式は、マルチホップ車両通信システムに対して効率的方法で行われ、加えて、ルーティングおよびチャネル関連の詳細をアプリケーションから隠す。

好ましい実施形態によれば、通信チャネル使用に関する情報は、メッセージを受信する通信ノードのいずれによっても読出可能な追加データフィールド内に情報を設定するまたは符号化することによりメッセージの中に埋め込まれることができる。具体的には、情報はメッセージのネットワークヘッダとトランスポートヘッダとの間に置かれてもよい。さらに、情報はまた、ペイロードの一部として、または何らかのミドルウェアレイヤたとえばファシリティレイヤによりアクセスされることができる情報の一部として、トランスポートヘッダの後に置かれてもよい。
さらに好ましい実施形態によれば、通信ノードは、所定の条件が満たされた場合だけ、通信チャネル使用に関する情報をメッセージの中に埋め込むことができる。たとえば、制御チャネルの負荷が事前に定義されたしきい値以下である場合。したがって、通信ノードは、所定の状況の下でだけ通信チャネル使用に関する情報を送信することが許可され得る。

通信チャネル使用に関する情報の適度なまたは高度な配布に関しては、通信ノードは、事前に定義された間隔および／または一定間隔で通信チャネル使用に関する情報の送信を繰り返すことができる。したがって、事前に定義された頻度で同一情報を送信することを永続して繰り返すことにより、情報の妥当性が拡大されることができる。

有利には、通信チャネル使用に関する情報を含むメッセージは、周期的メッセージでも、制御チャネル上で通信ノードにより送信されるイベント駆動メッセージでもよい。車両通信の分野では、制御チャネル上で、各通信ノードが、たとえばネットワークレイヤで周期的メッセージを送信することが仮定されることができるので、通信チャネル使用に関する情報を送信するおよび／または配布するためにこれらのメッセージを利用することが特に有利である。加えて、各通信ノードはまた、決まったイベントが発生した場合にイベント駆動メッセージを送信することができる。この目的のために、各ノードは、周期的メッセージを典型的には数ヘルツの頻度で、および同様にイベント駆動メッセージを制御チャネル上でときどき送信することが期待されることができる。

さらに、負荷に応じて、またはメッセージの優先順位に基づき、どのメッセージが通信チャネル使用に関する情報を運ぶかを選択する仕組みが実現され得る。そのように実現される仕組みは、中に情報を埋め込むために、周期的メッセージだけを、またはすべてのタイプのメッセージを選択し得る。仕組みはまた、チャネル使用信号方式のためだけに生成された独立した信号方式メッセージを生成することを選択してもよい。

好ましい実施形態によれば、通信チャネル使用に関する情報を含むメッセージはネットワークレイヤで送信され得る。したがって、この実施形態は、チャネルアナウンスメント、および／またはチャネル上でのサービスのチャネル使用情報に関係するネットワークレイヤ信号方式の仕組みを扱う。本発明による方法は、ミドルウェアレイヤで、たとえばファシリティレイヤで、またはアプリケーションレイヤで実現されることも同様に提供され得る。

有利には、通信チャネル使用に関する異なる情報を別の通信ノードから受信する通信ノードは、異なる情報をまったく転送しない、異なる情報の一部を転送する、または異なる情報のすべて転送するように構成され得る。異なる情報をまったく転送しない、異なる情報の一部を転送する、または異なる情報のすべてを転送するという決定はまた、何らかのポリシに基づくことができる。したがって、転送する通信ノードは融通がきき、転送する通信ノードの関心に従って作動することができる。

有利には、通信チャネル使用に関する情報の転送は、関与する通信ノードが通信のための可能なピアに気づく確認として機能し得る。関与する通信ノードは、そのような情報を含むメッセージを送信および／または受信し、かつその結果、そのような情報の配布に関与するノードである。したがって、通信チャネル使用に関する情報のソース、およびそのような情報の転送者は、通信のための可能なピアを知り得る。

好ましい実施形態によれば、通信チャネル使用に関する情報を含むメッセージを受信する通信ノードは、所定の条件が満たされた場合だけ情報を転送し得る。適切なアルゴリズムを適用することにより、帯域幅使用が、全体性能の低下が（ほとんど）なしに大きく低減されることができる。たとえば、そのような条件は、チャネル負荷、その情報をすでに送信した通信ノードの数、および／または通信ノードの相対的位置に基づくことができるが、それらに限定されない。

好ましい実施形態では、通信チャネル使用に関する情報の転送は、タイムアウト値により、および／またはホップの数により制限されることができ、タイムアウト値、またはホップの数は、デフォルト設定により定義される、またはメッセージで指定される。したがって、有効期間の周期、および／または通信チャネル使用に関する情報の配布の程度が制御され得る。

有利には、通信チャネル使用に関する情報は、情報の有効期間に関する情報を含む。したがって、通信チャネル使用に関する情報のソースである通信ノードは、この情報を含んだメッセージを繰り返すという持続性のない方法を有し得る。この情報のソースは、その情報を含むメッセージを一度だけ送信し、そのようなメッセージの妥当性は期間により限定され、メッセージ内に含まれる情報の有効期間は、デフォルト設定により、またはメッセージで指定されることにより統制される、および／または構成されることができる。

有利には、通信チャネル使用に関する情報は、示された通信チャネルを利用するアプリケーションの識別子を含み得る。したがって、情報を受信する通信ノードは、示された通信チャネルをどのアプリケーションが必要としているかを知り、情報を受信するノードの関心に従って作動し得る。

さらに、通信チャネル使用に関する情報は、アプリケーションの優先順位および／またはカテゴリに関する情報を含むことが提供され得る。

好ましい実施形態では、通信チャネル使用に関する情報は、通信に対するサービス品質要件に関する情報を含み得る。したがって、車両通信に関与し得る異なるサービス品質要件が、そのような情報を受信する通信ノードにより考慮されることができる。

車両通信に関与し得る異なるトランスポートプロトコルおよび／またはネットワークプロトコルに気づくことに関して、通信チャネル使用に関する情報がトランスポートプロトコルおよび／またはネットワークプロトコルに関する情報を含むことが提供され得る。

さらに、通信チャネル使用に関する情報が、情報を発行した通信ノードにより利用されるアクセス技術に関する情報を含むことが提供され得る。

したがって、サービスチャネルの意図された使用を信号で伝えることに加えて、通信ノードは、通信プロファイルとして記述されることができる、通信に対する異なるサービス品質要件、異なるトランスポートプロトコルおよびネットワークプロトコル、ならびに／または異なるアクセス技術に関して通知されることができる。それにより、別の通信ピアがより容易に関与するようになる。

好ましい実施形態では、通信チャネル使用に関する情報は、受信する通信ノードがどの時点で所定の通信チャネルに、特にサービスチャネルに切り換えることを仮定されているかを指定するタイミング情報を含み得る。このタイミング情報は、絶対的、たとえばＵＴＣ（協定世界時）時間フォーマットとすることができる、または相対的とすることができ、たとえば通信ノードは、通信チャネル使用に関する情報を受信した後、１０ミリ秒以内にサービスチャネルに切り換えるべきである。

有利には、通信チャネル使用に関する情報を含むメッセージを受信する通信ノードは、チャネル使用の自分自身の目的に従って、特に別のアプリケーションを通信チャネル指示に追加することにより、および／またはホップの数、もしくは情報の有効期間を、これらのパラメータが利用できる場合には拡大することにより、情報を適合させる。

好ましい実施形態によれば、通信チャネル使用に関する情報を含むメッセージは、情報が、最初に埋め込む過程に起因する、転送過程に起因する、または両方に起因するかどうかを識別するためのデータフィールドをさらに含むことができる。したがって、メッセージの受信者は、受信されたメッセージに含まれる通信チャネル使用に関する情報が転送者により転送され、したがって、適合されるおよび／または操作されることができたかどうかを知る。

すでに上記で言及されたように、通信ノードが、通信チャネル使用に関する情報を、自分の「正常な」通信メッセージのどの中にでも、すなわち通信ノードの正常動作に関連して送信されなければならないメッセージの中に埋め込むことができる。しかし、通信ノードが、事前に定義された期間中にどんなメッセージも送信しないシナリオに関しては、通信チャネル使用に関する情報を含むメッセージを送信するための最大待ち時間を規定するためにタイマが通信ノードでセットされることが提供され得る。最大待ち時間が満了する前に情報が埋め込まれることができるメッセージがない場合、通信ノードは通信チャネル使用に関する情報を含む独立したメッセージを生成し、送信することができる。その限りでは、このメッセージは、通信チャネル使用に関する情報を別の通信ノードに示すためだけの追加メッセージである。しかし、これは、制御チャネル上の負荷が事前に定義されたしきい値以下であるときだけに許可され得る。

さらに、本発明による方法は、制御チャネルと多重サービスチャネルとの間でチャネル切換を行っている１つのトランシーバに対して適用され得る。さらに、本発明による方法は、複数のトランシーバに、すなわち常時接続の制御チャネルのための１つのトランシーバ、および少なくとも１つのサービスチャネルのための別のトランシーバに対して適用され得る。

加えて、トランシーバが、定義された時点ですべての通信ノードが切り換わる同期した方法で、または非同期の方法で、２つの異なるサービスチャネル間を切り換えることができる。

さらに、本発明による方法はまた、別の管理メッセージおよび／または制御メッセージを信号で伝えることが可能にされるような方法で実現され得ることが留意される。

本発明の教示を有利な方法で設計し、さらに発展させる方法がいくつかある。この目的のために、一方では、特許請求項１に従属する特許請求項が、および他方では、図面により示される例による、本発明の好ましい実施形態の以下の説明が参照されるべきである。図面による本発明の好ましい実施形態の説明と併せて、一般に好ましい実施形態、および教示のさらなる発展形態が説明される。

複数の通信ノードの信号方式の過程を図示する、本発明による方法の適用シナリオの一例の概略的概観である。 通信チャネル使用に関する情報を含むメッセージの構造の一実施形態の例を図示する概略的概観である。 図２のメッセージの中に埋め込まれた、通信チャネル使用に関する情報を含むデータフィールドの構造の一例を図示する概略的概観である。

図１は、本発明による方法の適用シナリオの一例を図示する概略的概観を示す。図１は、複数の通信ノードの信号方式の過程を２ステップで図示する。具体的には、図１は、５つの通信ノードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥを備える簡単な一例を図示する。通信ノードＡにより送信されるメッセージは、通信ノードＢ、Ｃ、およびＥにより直接受信されることができる。通信ノードＤにより送信されるメッセージは、通信ノードＢおよびＣにより直接受信されることができる。

第１のステップでは、一定の時点で、通信ノードＡが、アプリケーションＡ１のためにチャネルＣｈｘを使用しようとする。通信ノードＡはこの情報を自分のメッセージＭＡの中に埋め込み、メッセージＭＡは通信ノードＢ、Ｃ、およびＥにより受信される。一方では、通信ノードＤがアプリケーションＡ２のためにチャネルＣｈｙを使用しようとして、通信ノードＤはこの情報を自分のメッセージＭＤの中に埋め込む。このメッセージは通信ノードＢおよびＣにより受信される。

図１の第２のステップが第１のステップのすぐ後に行われる。通信ノードＢはまた、アプリケーションＡ１のためにチャネルＣｈｘを使用することに関心がある。したがって、通信ノードＢはその情報を自分自身のメッセージＭＢの中に埋め込み、メッセージＭＢを外に送信し、メッセージＭＢは通信ノードＡ、Ｃ、およびＤにより受信される。したがって、通信ノードＡは、通信ノードＢがチャネルＣｈｘ上のアプリケーションＡ１に関心があることを知る。しかし、通信ノードＣはアプリケーションＡ２のためにチャネルＣｈｙを使用することに関心があり、通信ノードＣはその情報を自分自身のメッセージＭＣの中に埋め込み、メッセージＭＣを外に送信し、メッセージＭＣは通信ノードＡ、Ｂ、およびＤにより受信される。したがって、通信ノードＤは、通信ノードＣがチャネルＣｈｙ上のアプリケーションＡ２に関心があることを知る。通信ノードＥはチャネルＣｈｘもチャネルＣｈｙも使用することに関心がなく、したがって、通信ノードＥは自分自身のメッセージＭＥを単に送信する。

通信チャネル使用に関する情報は、周期的メッセージの中に、またはイベント駆動メッセージの中に埋め込まれ、制御チャネル上で送信される。情報は、使用されることを意図されるチャネル、および同様に、そのチャネルを使用する必要があるアプリケーションを含む。周期的メッセージまたはイベント駆動メッセージに付加されるこの追加メッセージは、何らかの追加データフィールド内に符号化され、このデータフィールドはメッセージの任意の受信者により読み出される。

そのようなメッセージが通信ノードにより受信されると、元のパケットを処理することに加えて、通信ノードはまた、通信チャネル使用に関する信号方式情報も読み出す。受信者は、自分たちも、アナウンスされたサービスチャネルに切り換えることに関心があるかどうかをローカルでチェックし、自分たちもアナウンスされたチャネルを使用するかどうかを決定する。特定のチャネルを使用する決定は何らかのポリシに基づくことができる。受信者はまた、別の通信ノードに代わってメッセージを転送するためだけにチャネルを切り換えることに関心があり得る。

受信者が、アナウンスされたサービスチャネルに切り換えることに関心がある場合、制御チャネル上で送信される次のパケットの中にもチャネル使用情報を埋め込む。それ以外の場合、受信者は追加で何もしない。自分自身のパケットに付加された追加情報は、チャネル使用の情報に対応し、したがって、限定されたデータだけが自分自身のパケットに付加される。この方法では、チャネルアナウンスメントがいくつかのホップを越えて伝搬され得る。

本発明による方法、および特に図１に図示される実施形態による方法は、低いオーバヘッドを有し、既存のメッセージにいくつかの追加のバイトだけを付加する。これが、低い追加帯域幅の使用をもたらす。さらに、この方法は、情報を転送するために複雑なルーティングプロトコルを必要としない。したがって、方法はベストエフォートの信号方式を提供し、別のノードが、別のノードも関心がある場合に加わることができ、したがって、可能な到達範囲の領域を拡大する。チャネル使用情報の転送は確認として機能し、その結果、通信チャネル使用に関する情報のソースおよび転送者は、通信のための可能なピアを知り得る。さらに、異なるチャネル間で負荷のバランスを保つため、または干渉を避けるために、最良の通信チャネルを動的に選択する可能性が提供される。

図２は、通信チャネル使用に関する情報を含むデータフィールドを含むメッセージの構造の一実施形態の例を図示す概略的概観を示す。データフィールドは、図２ではチャネル使用情報として示されている。図２に図示されるデータパケットの構造は、以下の順序で、すなわちネットワークヘッダ、チャネル使用情報、トランスポートヘッダ、およびペイロードで設計される。

しかし、チャネル使用情報はまた、ペイロードの一部として、またはミドルウェアレイヤたとえばファシリティレイヤによりアクセスされることができる情報の一部として、トランスポートヘッダの後に置かれてもよいことが留意される。

図３は、図２のメッセージの中に埋め込まれる通信チャネル使用に関する情報を含むデータフィールドの構造の一例を図示する概略的な概観を示す。データフィールドは、データフィールドの長さ、チャネルＩＤ、有効期間、ホップの数、およびアプリケーションの調和する優先順位を伴う複数のアプリケーションＩＤをパラメータとして含む。

本明細書で明らかにされた、本発明の多くの修正形態および別の実施形態が、前述の説明および関連図面で提示された教示の利益を有する、本発明に関係がある当業者に思いつくであろう。したがって、本発明は、開示される特定の実施形態に限定されるべきではないこと、および修正形態および別の実施形態が、添付の特許請求の範囲に含まれることを意図されることが理解されるべきである。特定の用語が本明細書で採用されているが、包括的な意味および説明的な意味でだけ使用され、限定の目的のために使用されていない。

Claims (14)

1. 複数の通信チャネルを用いた通信ネットワーク内でマルチチャネル信号方式を可能にする方法であって、
   前記通信ネットワークは多数の通信ノードを含み、
   前記通信ノード間の通信が、前記通信チャネル上でメッセージを送信および受信することによって行われ、
   前記通信チャネルが制御チャネルおよび少なくとも１つのサービスチャネルを含む方法であって、
   通信ノードが、通信チャネル使用に関する情報を前記通信チャネルの１つで、詳細には前記制御チャネルで送信されるメッセージの中に埋め込み、
   前記情報は、前記それぞれのメッセージを送信した前記通信ノードにより特定のサービスおよび／またはアプリケーションのために利用されることを意図される通信チャネルを、詳細にはサービスチャネルを前記通信ノードのその他に示し、
   通信チャネル使用に関する情報を含むメッセージを受信する通信ノードが、通信チャネルで、特に前記制御チャネルで送信される１つ以上の自分自身のメッセージの中に前記情報を埋め込むことにより前記情報を転送し、
   通信チャネル使用に関する前記情報が、
   前記情報の有効期間、および／または
   示された通信チャネルを利用するアプリケーション、および／または
   前記アプリケーションの優先順位ならびに／もしくはカテゴリ、および／または
   前記通信に対するサービス品質要件、および／または
   トランスポートプロトコルならびに／もしくはネットワークプロトコル、および／または
   前記情報を発行した通信ノードにより利用されるアクセス技術
   に関する情報を含むことを特徴とする、通信ネットワーク内でマルチチャネル信号方式を可能にする方法。
2. 前記通信ネットワークが車両アドホックネットワークであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 通信チャネル使用に関する前記情報が、前記メッセージを受信する通信ノードにより読出可能な追加データフィールド内に前記情報を設定するまたは符号化することにより前記メッセージの中に埋め込まれる、請求項１または２に記載の方法。
4. 所定の条件が満たされた場合だけ、特に前記制御チャネルの負荷が事前に定義されたしきい値以下であるとき、通信ノードが通信チャネル使用に関する情報を前記メッセージの中に埋め込む、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 通信ノードが、通信チャネル使用に関する情報の前記送信を、事前に定義された間隔および／または一定間隔で繰り返す、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. 通信チャネル使用に関する情報を含む前記メッセージが、通信ノードにより前記制御チャネル上で送信される周期的メッセージまたはイベント駆動メッセージである、および／または
   通信チャネル使用に関する情報を含む前記メッセージがネットワークレイヤで送信される、
   請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 通信チャネル使用に関する異なる情報を別の通信ノードから受信する通信ノードが、前記異なる情報をまったく転送しない、前記異なる情報の一部を転送する、または前記異なる情報のすべてを転送するように構成される、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
8. 通信チャネル使用に関する情報の前記転送が、関与する通信ノードが通信のための可能なピアに気づく確認として機能する、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
9. 通信チャネル使用に関する情報を含むメッセージを受信する通信ノードが、所定の条件が満たされた場合だけ前記情報を転送し、
   前記条件は、チャネルの負荷、前記情報をすでに送信した通信ノードの数、および／または前記通信ノードの相対的位置を考慮することができる、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
10. 通信チャネル使用に関する情報の前記転送が、タイムアウト値により、および／またはホップの数により制限され、前記タイムアウト値または前記ホップの数は、デフォルト設定により定義される、または前記メッセージ内で指定される、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
11. 通信チャネル使用に関する前記情報が、受信している通信ノードがどの時点で所定の通信チャネルに、詳細にはサービスチャネルに切り換えることを仮定されているかを指定するタイミング情報を含む、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
12. 通信チャネル使用に関する情報を含むメッセージを受信する通信ノードが、チャネル使用の自分自身の目的に従って、詳細には前記通信チャネル指示に別のアプリケーションを付加することにより、および／または前記情報の前記ホップの数もしくは有効期間を拡大することにより、前記情報を適合させる、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
13. 通信チャネル使用に関する情報を含む前記メッセージが、前記情報が、最初に埋め込む過程に起因する、転送過程に起因する、または両方に起因するかどうかを識別するデータフィールドをさらに含む、請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
14. 通信チャネル使用に関する情報を含むメッセージを送信するための最大待ち時間を規定するために、タイマが前記通信ノードでセットされ、前記情報が埋め込まれることができるメッセージが、前記最大待ち時間が満了する前に予定されていない場合、前記通信ノードが、前記情報を示すためだけに、独立したメッセージを送信しなければならない、請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
    

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