JP5880302B2

JP5880302B2 - 路車間通信システム、管理サーバ、および車両

Info

Publication number: JP5880302B2
Application number: JP2012135521A
Authority: JP
Inventors: 晟尉蔡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2032-06-15
Also published as: JP2014003355A

Description

本発明は、路車間通信に関し、特に路車間通信における無線リソースの割り当て予約に関する。

車載通信モジュールを使って、車両からネットワークにアクセスし、情報を取得したり情報を送信したりするシステムが実用化されている。そのようなシステムの一例として、事故や急病の際に現在位置の情報を通知する緊急通報サービスや、車両をセンサ代わりにして情報を収集するプローブシステムを挙げることができる。今後も情報システムの発展に伴って、車両からネットワークへのアクセス需要はますます増えると予想される。サービスによってはＶｏＩＰやテレビ電話などのように常時接続・常時通信が必須なものも存在する。その場合、通信サービスの可用性に関する要求条件がより一層厳しくなると考えられる。

車両からの通信手段としてセルラーシステム（携帯電話網）が利用されることが多い。しかし、ネットワークアクセスの輻輳によって通信不能となることが考えられる。したがってネットワークアクセスを保証するために、あらかじめ無線リソースの割り当てを行うことが考えられる。例えば、特許文献１には、携帯電話機の移動ルートとこの移動ルートを移動する時刻とを予測し、予測した移動ルートにサービスエリアを有する基地局に、無線リソースの割り当てを予約するシステムが開示されている。

特開２００４−３０４２９８号公報

車載無線通信装置に対して予測される移動経路に基づいて無線リソースの予約を行っても、予測通りの移動経路を通るとは限らず、また渋滞等が原因となって予測通りの時間に基地局エリアに進入するとは限らない。したがって、無線リソースの予約を行った後でも、状況の変化に応じて予約を随時変更できることが好ましい。

そこで、本発明は、車両の移動に応じて、基地局が有する無線リソースの割当を予約可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係る路車間通信システムは、無線通信装置を含む車両と、複数の基地局と、前記複数の基地局の無線リソースの管理を行う管理サーバとから構成される。なお、車両に含まれる無線通信装置は、車両に固定的に備え付けられたものであっても良いし、持ち運び可能であり車両内に持ち運ばれたものであっても良い。

本発明において車両は、走行予定経路に関する情報を含む無線リソース割当要求を管理サーバに送信する無線リソース要求手段を有する。ここで走行予定経路に関する情報とは、車両がいつどの地点を走行するかを予測できる情報であればどのような情報であっても構わない。典型的には、走行予定経路に関する情報は、複数の時刻において予測される車両の位置を含んだ情報とすることができる。このような情報は、例えば、現在位置と目的地とを用いて経路探索を行うことで得られる。また経路探索を行えば上記の情報を取得す
ることができるので、走行予定経路に関する情報は、現在位置と目的地とであっても構わない。

本発明において管理サーバは、基地局情報記憶手段と、受信手段と、車両動作予測手段と、無線リソース予約手段とを有する。基地局情報記憶手段は、複数の基地局のサービス提供エリアを記憶する。受信手段は、車両から無線リソース割当要求を受信する。車両動作予測手段は、無線リソース割当要求に含まれる走行予定経路に関する情報と、基地局情報記憶手段に記憶された基地局のサービス提供エリアとに基づいて、車両が複数の基地局のサービス提供エリアを通過する時間帯を予測する。無線リソース予約手段は、車両動作予測手段によって予測された、車両が基地局のサービス提供エリアを通過する時間帯に基地局の無線リソースを車両に割り当てるように予約する。

ここで、車両は、無線リソース割当要求を送信した後も、所定のタイミングで走行予定経路に関する情報を管理サーバに送信する。そして、管理サーバは、車両から送信される走行予定経路に関する情報に基づいて、各基地局の無線リソースの割当の予約を更新する。ここで、所定のタイミングとは、所定の時間が経過するタイミングであっても良いし、所定の距離を車両が走行するタイミングであっても良い。また、車両の走行予定経路は変更されたタイミング、通信に必要な無線リソース量が変更されたタイミング、ハンドオーバが生じる所定時間前のタイミングなどであっても良い。また、これらの組合せによって求められるタイミングであっても良い。

このような構成を採用することで、走行経路が予約当初の予定あるいは予想から変更された場合であっても、速やかに変更後の走行予定経路に基づいて無線リソースの割当予約を変更することができる。これにより、無線リソースを予約したのに利用されないという無駄や、ハンドオーバが発生したが無線リソースの予約が行われておらず通信ができないという不具合を抑制できる。

また本発明において、車両は、必要とする無線リソース量を無線リソース割当要求に含めて管理サーバに送信することも好ましい。

車両において利用するサービスに応じて必要な無線リソース量は変化する。必要に応じた無線リソース量を予約することで、過剰な無線リソースを予約してしまう無駄や、予約した無線リソースが不十分であり必要な通信帯域が得られないという不具合を抑制できる。

また、管理サーバは、無線リソース割当要求に含まれる要求リソース量の無線リソースを予約し、要求リソース量の予約が不可能な場合には利用可能な最大量の無線リソースの割当を予約することも好ましい。

このようにすることで、車両からの要求に最大限応えることができる。

また本発明において、管理サーバは、予約できた無線リソース量を車両に通知する予約結果通知手段を有することも好ましい。

これにより、車両はどれだけの無線リソース量が予約できたのかを把握することができる。また、要求した無線リソース量の予約ができなかった場合に、どのような対応を取るかを決定することができる。

また本発明において、車両は、異なる基地局のサービス提供エリアに移動すると予想される場合に、移動先の基地局に対して予約された無線リソース量に応じて、前記異なる基地局のサービス提供エリアに移動する前に実行するアプリケーションを切り替えることが好ましい。例えば、予約された無線リソース量が十分ではない場合に、必要な通信量を抑制できるサービスに切り替えることが考えられる。具体例としては、予約された無線リソース量が十分であればテレビ電話を実行し、十分でない場合には音声通話のみを実行することが考えられる。その他にも、通信するデータのデータ量を削減するようにしても良い。

これにより、予約できた無線リソース量に応じて適切なサービスを選択できる。また、割り当てられた無線リソース量が少ない場合であってもサービス品質を落としてサービスの提供を継続できるので、可用性が確保される。

また、本発明において、無線リソース予約手段は、無線リソース割当要求に含まれる要求リソース量の予約が不可能な場合に、車両の走行予定経路の代替となる代替経路についての無線リソースの予約可能性を調べて、代替経路とこの代替経路を走行した場合の予約可能な無線リソース量を車両に通知することも好ましい。

このようにすれば、ユーザは、代替経路を採用すれば無線リソースを確保できることが分かる。したがって、無線通信の可用性を重視するユーザは走行経路を変更して無線通信を行える経路を選択できるようになる。

また、無線リソース予約手段は、代替経路を走行した場合に予約可能な無線リソース量が、元々の走行予定経路を走行した場合よりも多い場合に、代替経路に関する通知を行うようにしても良い。

より多くの無線リソースを予約できる経路のみを通知することで、無駄な通知を減らすことができる。

なお、本発明は、上記手段の少なくとも一部を備える路車間通信システムとして捉えることができる。また、本発明は、上記処理の少なくとも一部を実行する無線リソース予約方法として捉えることもできる。また、本発明は、この方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムとして捉えることもできる。また、本発明は、上記処理の少なくとも一部を実行する管理サーバあるいは車両として捉えることができる。上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。

例えば、本発明の一態様としての管理サーバは、
複数の基地局のサービス提供エリアを記憶する基地局情報記憶手段と、
車両から走行予定経路に関する情報を含む無線リソース割り当て要求を受信する受信手段と、
前記無線リソース割当要求に含まれる走行予定経路に関する情報と、前記基地局情報記憶手段に記憶された基地局のサービス提供エリアとに基づいて、前記車両が前記複数の基地局のサービス提供エリアを通過する時間帯を予測する車両動作予測手段と、
前記車両動作予測手段によって予測された、前記車両が基地局のサービス提供エリアを通過する時間帯に当該基地局の無線リソースを前記車両に割り当てるように予約する無線リソース予約手段と、
を備え、
前記無線リソース割当要求には、前記車両が必要とする無線リソース量が含まれており、
前記無線リソース予約手段は、前記無線リソース割当要求に含まれる要求リソース量の無線リソースの予約が不可能な場合に、前記走行予定経路の代替となる代替経路について無線リソースの予約可能性を調べ、前記代替経路と当該代替経路を走行した場合に予約可能な無線リソース量を前記車両に通知する。

また、本発明の一態様として車両は、
走行予定経路に関する情報を含む無線リソース割り当て要求を、複数の基地局の無線リソースの管理を行う管理サーバに送信する無線リソース要求手段を有し、
前記無線リソース割当要求に必要な無線リソース量を含めて前記管理サーバへ送信し、
前記管理サーバから、予約が行われた無線リソース量の通知を受信し、異なる基地局のサービス提供エリアに移動すると予想される場合に、予約された無線リソース量に応じて、前記異なる基地局のサービス提供エリアに移動する前に実行するアプリケーションを切り替える。

本発明によれば、車両の移動に応じて、基地局が有する無線リソースの割当を予約可能となる。

本実施形態にかかる路車間通信システムの概要を示す図。本実施形態にかかる車載端末の機能ブロックを示す図。本実施形態にかかる管理サーバの機能ブロックを示す図。（ａ）は無線リソース割当要求のデータフォーマットを示す図、（ｂ）は基地局エリアデータベースを模式的に示す図、（ｃ）は車両位置推定部による推定結果を模式的に示す図、（ｄ）は無線リソース割当予約の結果を示す図である。車載端末における無線リソース割当要求処理の流れを示すフローチャート。管理サーバにおける無線リソース予約処理の流れを示すフローチャート。管理サーバにおける車載端末走行経路の更新情報受信時の予約更新処理の流れを示すフローチャート。車載端末における利用可能無線リソース量に応じたアプリケーション切り替え処理の流れを示すフローチャート。第２の実施形態での管理サーバにおける無線リソース予約処理であって、車両が予定経路を走行すると必要な通信帯域が確保できない場合に行われる処理の流れを示すフローチャート。第２の実施形態での車載端末において代替経路での割当可能な無線リソース量の通知を受けた際の表示画面の例。

（第１の実施形態）
＜システム概要＞
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる路車間通信システムの概要を示す図である。本実施形態にかかる路車間通信システムは、車載端末（車載無線通信装置）１１０を含む車両１００と、複数の基地局２００と、基地局の無線リソースの管理を行う管理サーバ３００とから構成される。

基地局２００は車載端末１１０に対して無線アクセスを提供する。車両１００は、基地局２００を介してインターネットなどの外部ネットワークにアクセスすることが可能である。ここで、車両１００と基地局２００との間の無線通信方式は任意の方式であって構わず、例えばＧＳＭ（登録商標）、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ−２０００、ＬＴＥ、モバイルＷｉＭＡＸを例として挙げることができる。

基地局２００は、無線リソースを車載端末１１０を割り当ててネットワークアクセスを提供する。ここで、無線リソースは、通信方式によって時間スロット、周波数サブキャリア、拡散符号である。具体的な無線リソースが何であるにせよ、基地局において利用可能な無線リソースには限度があり、それを超える通信要求があると各通信装置に割り当てる無線リソースが不足することがある。本実施形態では、このようなアクセスの輻輳が生じた場合でも車載端末１１０が通信を行えるように、各基地局２００の無線リソースを予約可能とする。

車両での移動の場合には移動の目的地や走行予定経路が把握できるので、管理サーバ３００は車両１００の移動経路上に位置する基地局２００の無線リソースを予約しておく。
これにより、車両１００が基地局２００の付近を走行する際に、すぐに保証された通信を開始することが可能となる。

（構成）
図２は、本実施形態における車両１００が有する各機能を示した機能ブロック図である。車両１００は、車載端末１１０を有する。車載端末１１０は、無線通信部１１１、ＧＰＳ装置１１２、入出力部１１３、経路探索部１１４、無線リソース割当要求部１１５、走行予定経路通知部１１６、アプリケーション実行部１１７の機能部を有する。これらの機能部は、専用のハードウェア回路によって実現されても良いし、演算装置（ＣＰＵ）や記憶装置などを備えた汎用の情報処理装置（コンピュータ）がソフトウェアプログラムを実行することによって実現されても良いし、これらの組合せにより実現しても良い。

無線通信部１１１は、基地局２００と通信可能である。車両１００は、基地局２００を介して、外部ネットワークと通信可能である。また、本実施形態においては、車両１００は、基地局２００を介して管理サーバ３００とも通信可能である。ただし、別の実施形態では、基地局２００と通信するための通信手段と、管理サーバ３００と通信するための通信手段の２つの通信手段を備えるようにしても構わない。

ＧＰＳ装置１１２はＧＰＳ衛星から信号を受信して現在の位置情報を取得する手段である。ＧＰＳ装置１１２は車両１００の現在位置を取得するために用いられているものであるため、位置情報を取得可能な手段であれば、その他の手段で置き換えても構わない。たとえば、携帯基地局やアクセスポイントや路側機などから送信される信号に基づいて現在位置を取得しても構わない。また、車両１００に搭載されるジャイロセンサや速度センサ、あるいは地図情報なども利用して、ＧＰＳ装置から得られる位置情報の精度を向上させるようにしても構わない。

入出力部１１３は、車両に搭乗するユーザと車載端末１１０とのインタフェースとなる機能部である。入出力部１１３は、液晶ディスプレイなどの表示装置と、ボタン、キーボード、マウス、タッチスクリーンなどの入力装置とから構成される。

経路探索部１１４は、ＧＰＳ装置１１２から得られる現在位置と、入出力部１１３を介してユーザから入力される目的地と、地図情報とに基づいて、現在位置から目的地までに到達するための経路を探索する。また、一度経路探索を行った後も、現在位置が予定経路から外れた場合や目的地が再設定された場合には、経路探索を再度行う。経路探索の手法やアルゴリズムは既知の任意の手法が採用可能である。本実施形態では車両１００内に設けられた構成のみによって経路探索を行うが、別の実施形態では車両１００が車両外のサーバ等に経路探索処理を依頼しその結果を受け取るようにしても構わない。また、経路探索の際に渋滞情報などを考慮して経路探索を行うことも好ましい。経路探索部１１４による探索結果は、たとえばリンク（エッジ）あるいはノードなどの集合として表される。

無線リソース割当要求部１１５は、管理サーバ３００に対して無線リソース割当要求を送信して、今後の走行における基地局２００の無線リソースを予約するように要求する。図４（ａ）に、無線リソース割当要求のデータフォーマットの例を示す。無線リソース割当要求には、車両１００（あるいは車載端末１１０）を識別するための車両ＩＤ、車両１００が今後走行する予定の経路情報、および予約を希望する所望通信帯域を含む。

車両ＩＤは、車両や車載端末を識別できる情報であればどのようなものであっても構わない。経路情報は、経路探索部１１４が現在位置と目的地とを用いて経路探索を行った結果として得られる情報である。所望通信帯域は、走行中に車載端末が必要とする無線リソース量を表すが、この必要量をどのように決定するかは種々の方法が考えられる。例えば
、車載端末１１０が最低限必要な通信帯域をあらかじめ設定として記憶しておき、その値を利用することができる。また、車載端末１１０が、走行中に必要となる通信帯域を推定して、その値を所望通信帯域とすることもできる。あるいは、走行中に実行するアプリケーションをユーザに問合せ、そのアプリケーションを実行するために必要な通信帯域を所望通信帯域とすることもできる。

無線リソース割当要求部１１５は、無線リソース割当要求を管理サーバ３００へ送信し、割当結果を受信する。無線リソース割当要求部１１５が受信した割当結果は、入出力部１１３を介してユーザに提示される。詳細については後述する。

走行予定経路通知部１１６は、無線リソースの予約を行った後も、走行予定経路に関する情報を所定のタイミングで管理サーバ３００へ送信する。走行予定経路に関する情報は、例えば、現在位置と目的地とを用いて経路探索を行った結果得られる走行予定経路情報である。所定のタイミングとは、例えば、所定の時間が経過するタイミングや所定の距離を走行するタイミングとすることができる。あるいは、経路探索部１１４によって経路探索が新たに行われたタイミングや、通信に必要な無線リソース量が変更されたタイミングや、予想されるハンドオーバの所定時間前のタイミングとすることができる。また、これらの組合せによって求められるタイミングとすることができる。

無線リソースの予約後に走行予定経路に関する情報を定期的に管理サーバ３００へ送信することで、無線リソースの予約が現状に即しているか否かを管理サーバ３００が判断できる。通知された新しい走行予定経路に関する情報とすでに行った予約とが正しく整合しないと判断される場合には、管理サーバ３００は無線リソースの再予約を行える。

アプリケーション実行部１１７は、無線通信を用いたアプリケーションを実行するための機能部である。アプリケーションの例としては、車載端末１１０が車両１００のセンサ（不図示）から取得したデータを基地局２００を経由してセンタサーバへ送信するプローブカーアプリケーションが挙げられる。別の例として、基地局２００を介して他のユーザとの間で、音声通話を行う音声通話サービスや、映像と音声の両方を送受信するビデオ通話サービス等も挙げられる。その他にも、インターネットアクセスを提供するサービスや、音楽データや動画データをサーバから取得して再生するサービスなども含まれても良い。

基地局２００は、所定のサービス提供エリア（無線エリア）内に存在する車両１００（車載端末１１０）の無線通信部１１１に対して無線アクセスを提供する。基地局２００は車載端末１１０以外の無線通信装置（例えば、携帯電話端末など）に対しても無線アクセスを提供する。基地局２００は、アクセス要求を受けた無線通信装置に対して無線リソースを割り当てて無線アクセスを提供する。ここで、無線リソースは通信方式によって異なるが、時間、周波数、符号のいずれかまたはこれらの組合せである。

基地局２００は、無線アクセスの要求を受け付けた際に、基本的に利用可能な無線リソースを割り当てるが、特定の無線通信装置に対して無線リソースを優先的に割り当てるように予約可能とする。たとえば、基地局２００は、自らが有する無線リソースのうち一部の無線リソースについてのみ予約の対象としてもよいし、全ての無線リソースを予約の対象としてもよい。基地局２００の無線リソース管理部は、後述するように管理サーバ３００からある時間帯に所定の通信帯域の無線リソースを車両１００に割り当てるという割当の予約を受け付けて、その要求に従って無線リソースの予約を行う。要求された通信帯域を確保できない場合には、例えば利用可能な範囲内で無線リソースを予約するようにする。基地局２００の無線リソース管理は、予約結果を管理サーバ３００へ通知する。

図３は、本実施形態における管理サーバ３００が有する各機能を示した機能ブロック図である。管理サーバ３００は、無線通信部３０１、地図データベース３０２、基地局エリアデータベース３０３、車両位置推定部３０４、無線リソース予約部３０５、予約結果通知部３０６を備える。

通信部３０１は、基地局２００と通信可能である。管理サーバ３００と基地局２００との間の通信は、有線通信であっても無線通信であっても構わない。また、本実施形態においては、管理サーバ３００は、基地局２００を介して車両１００とも通信可能である。ただし、別の実施形態では、基地局２００と通信するための通信手段と、車両１００と通信するための通信手段の２つの通信手段を備えるようにしても構わない。

地図データベース３０２には、道路の位置に関する情報が格納される。基地局エリアデータベース３０３には、それぞれの基地局２００のサービス提供エリア（無線エリア）が格納される。図４（ｂ）は、基地局エリアデータベース（基地局情報記憶部）３０３が格納するデータを模式的に示す図である。管理サーバ３００は、地図データベース３０２と基地局エリアデータベース３０３とを参照することによって、任意の道路上の位置がどの基地局２００のサービス提供エリアに位置するかを判断することができる。

車両位置推定部３０４は、車両１００から送信される無線リソース割当要求に含まれる経路情報に基づいて車両動作を予測し、各時刻における車両の位置を推定する。たとえば、車両位置推定部３０４は、車両１００の走行予定経路や、走行予定経路の走行速度（法定速度や混雑状況を考慮した実際の走行速度など）などから図４（ｃ）に示すように各時刻における車両１００の位置を推定する。基地局エリアデータベース２０３と組み合わせることで、車両１００が基地局２００のサービス提供エリアに進入したりサービス提供エリアから退出する時刻を推定することが可能である。

なお、管理サーバ３００において把握する必要があるのは、車両１００がハンドオーバを行うタイミングとどの基地局に対してハンドオーバするかである。したがって、車両位置推定部３０４はこれらの情報を把握できるように車両１００の位置を推定すれば良く、必ずしも任意の時刻における車両の位置を推定する必要は無い。車両位置推定部３０４によって推定された車両１００の位置は、記憶部に格納される。

無線リソース予約部３０５は、無線リソース割当を要求した車両が基地局２００の無線リソースを利用できるように、基地局２００に対して無線リソース割当の予約を行う。車両位置推定部３０４によって車両１００が、それぞれの基地局２００のサービス提供エリアに進入する時刻およびサービス提供エリアから退出する時刻を推定できる。したがって、無線リソース予約部３０５は、車両１００が基地局２００のサービス提供エリアに滞在する期間に、基地局２００が車両１００に無線リソースを割り当てるようにあらかじめ予約を行う。ここで、無線リソース予約部３０５は、無線リソース割当要求に含まれる所望通信帯域にしたがって予約する無線リソース量を決定する。

無線リソース予約部３０５は、無線リソースの予約を行った後も、車両１００の走行予定経路通知部１０６から送信される走行予定経路に基づいて、基地局２００に対する無線リソースの予約を更新する。具体的には、車両１００が基地局２００のサービス提供エリアに進入する時刻や退出する時刻が変更すると推定される場合には、無線リソースを割り当てる時間を変更するように基地局２００に要求する。また、車両１００の走行予定経路が変更し予約済みの基地局とは異なる基地局のサービス提供エリアを通過すると推定される場合には、新たな基地局に対して無線リソース割当の予約を行い、予約済みの基地局に対して無線リソース割当の予約を解除する。

予約結果通知部３０６は、無線リソース予約部３０５からの無線リソースの割当要求に対する予約結果を受信し、車載端末１１０に受信した予約結果を通知する。通知される予約結果には、例えば図４（ｄ）に示すように、いつの時間帯に、どの基地局に対して、どれだけの無線リソースの予約を行ったかが把握できる情報が格納される。

（動作例）
次に、本実施形態にかかる路車間通信システムにおいて車両１００（車載端末１１０）、基地局２００、および管理サーバ３００が行う処理の流れを具体的な動作例にしたがって説明する。

図５は、車両１００に搭載された車載端末１１０が行う無線リソースの予約のために行う処理の流れを示したフローチャートである。まず車載端末１１０は、入出力部１１３を介してユーザから目的地の入力を受け付け、現在位置から目的地に至る経路の探索を経路探索部１１４が行う（Ｓ１１）。経路探索部１１４は複数の経路をユーザに提示していずれの経路を採用するかをユーザに選択させても良い。経路探索部１１４が探索した経路は、車両１００の走行予定経路として記憶部に格納される。

次に、車載端末１１０は、走行中に実行するアプリケーションに必要な通信帯域を算出する（Ｓ１２）。必要な通信帯域の算出方法は任意であって構わない。ここでは、車両走行中に最低限実行する必要があるアプリケーションに必要な通信帯域と、車両のユーザが走行中に実行を希望するアプリケーションに必要な通信帯域の合計を求める。車両走行中に最低限実行する必要なアプリケーションが必要とする通信帯域はあらかじめ記憶しておくことができる。また、車両のユーザが走行中に実行を希望するアプリケーションをユーザから入力として受け付けることで、そのために必要な通信帯域を求めることができる。この際、アプリケーションを実行するタイミングをユーザから受け付けることも有効である。例えば、「１０時３０分から１０時４５分の間にビデオ通話を実行する」、「首都高速３号線に乗ったら音声を実行する」、「１５分おきに電子メールを受信する」などのように、アプリケーションの実行を行う時刻や場所、実行の間隔をユーザから受け付けることも有効である。

無線通信部１１１は基地局２００を介して管理サーバ３００とアクセス可能であるか判定し（Ｓ１３）、通信不可能な場合には通信が可能となるまで待機する。管理サーバ３００と通信可能であれば、無線リソース割当要求部１１５が無線リソース割当要求を生成して、無線通信部１１１を介して管理サーバ３００へ送信する（Ｓ１４）。無線リソース割当要求は図４（ａ）に示すように、車両ＩＤと経路情報と所望通信帯域が含まれる。経路情報のフィールドには、ステップＳ１１で経路探索部１１４によって探索された経路情報が格納される。所望通信帯域のフィールドには、走行中期間全体にわたって必要な最低限の通信帯域が格納されても良いし、時間や場所ごとに異なる通信帯域が格納されても構わない。ステップＳ１２において、時刻や場所に応じて実行するアプリケーションがユーザによって指定された場合には、時間や場所ごとに必要な通信帯域を格納することが好ましい。

管理サーバ３００における無線リソースの割当（予約）処理については後述する。車載端末１１０は、管理サーバ３００から無線リソースの割当結果を受信する（Ｓ１４）。割当結果は、図４（ｄ）に示すように、どの時間帯にどの基地局においてどの程度の無線リソースが割り当てられたかを含む。ただし、時間帯と、割り当てられた無線リソースあるいは予測される通信速度のみが車載端末１１０に通知されるようにしても構わない。

基地局２００の無線リソースの割当が適切に行われたならば（Ｓ１６−ＹＥＳ）、アプリケーション実行部１１７がアプリケーションを実行して、予約された無線リソースを使
った通信サービスを開始する（Ｓ１７）。なお実際に割り当てられた無線リソースの量が要求した量よりも少ない場合も考えられる。このような場合に、通信サービスを開始しないという選択肢も存在するが、サービス品質を落として通信サービスを提供できるのであればそのようにすることも好ましい。例えば、音声通話やビデオ通話を実行する場合に、音声や画像の符号化方式を変更することが考えられる。また、実行する通信サービスの内容を変更して通信サービスを提供することも好ましい。例えば、ビデオ通話の代わりに音声通話を実行することが考えられる。

車載端末１１０の走行予定経路通知部１１６は、無線リソースの予約が行えた後も、所定のタイミングで定期的に現在位置や走行経路に関する情報を管理サーバ３００へ送信する更新情報送信処理を開始する（Ｓ１８）。送信を行うタイミングは、例えば、前回の送信から所定の時間が経過するタイミングや、前回の送信から所定の距離を走行したタイミングとすることができる。また、ハンドオーバが発生すると予測されるタイミングの所定時間前とすることも好ましい。

なお、更新情報送信処理では、無線リソースの割当を要求したときと同様に無線リソース割当要求を送信しても良いし、初めに無線リソースの予約を行う場合と予約後に現在位置や走行予定経路を再送信する場合の処理は異なるようにしても構わない。例えば、異なる内容やフォーマットのデータを管理サーバ３００へ送信するようにしても良い。また、更新情報を管理サーバ３００に送信した際に管理サーバ３００から無線リソースの割当予約が変更になった場合のみ実行するアプリケーションを切り替えるなどの処理を行うようにすればよい。

次に、図６を参照して、車載端末１１０から無線リソース割当要求などを受信した管理サーバ３００が実行する処理の流れについて説明する。管理サーバ３００は、車載端末１１０から無線リソース割当要求を受信したか判定し（Ｓ２１）、受信していない場合は受信するまで待機する。車両位置推定部３０４は、車載端末１１０から受信した無線リソース割当要求に含まれる経路情報に基づいて、各時刻における車両１００の位置を推定し、基地局エリアデータベース２０３を参照して、車両１００がどの基地局のサービス提供エリアをいつ通るかを推定する（Ｓ２２）。経路情報から図４（ｃ）に示すように各時刻における位置が推定でき、図４（ｂ）に示すような基地局エリアデータベース２０３と比較することで、ハンドオーバが発生するタイミングなどを特定することができる。

無線リソース予約部３０５は、車両１００が通過する基地局２００における無線リソースの割当状況を調査して、要求された量の無線リソースを確保できるか判断する（Ｓ２３）。車両１００が基地局２００のサービス提供エリアを通過すると推定される時間帯に、無線リソース割当要求に含まれる所望通信帯域を割当可能であれば（Ｓ２４−ＹＥＳ）、要求された量の無線リソースを車載端末１１０に割り当てる（Ｓ２５）。一方、車両１００が基地局２００のサービス影響エリアを通過すると推定される時間帯に、要求された量の無線リソースが割当不可能であれば（Ｓ２４−ＮＯ）、割当可能な量の無線リソースを車載端末１１０に割り当てる（Ｓ２６）。この処理は、車両が通過する全ての基地局に対して実行される。

無線リソース予約部３０５は、上記のように決定された無線リソースの割当を基地局２００へ送り、無線リソースを車両１００に割り当てるように予約する。基地局２００では予約された無線リソースは、車両１００が利用可能なようにあらかじめ確保する。

予約結果通知部３０６は、無線リソースの予約結果を車載端末１１０へ通知する。この予約結果は、図４（ｄ）に示すように、どの時間帯に、どの基地局において、どれだけの無線リソースを予約したかが含まれる。また、予約された無線リソースを使って行う際の
通信速度の予測値も含まれる。

図７は、無線リソースの割当を行った車載端末１１０から更新された走行経路情報が受信された場合の管理サーバ３００の処理の流れを示すフローチャートである。管理サーバ３００が車載端末１１０から更新された経路情報を受信したら（Ｓ３１−ＹＥＳ）、この経路情報に基づいて各時刻における車両１００の位置を推定し、ステップＳ２２と同様に車両１００がどの基地局のサービス提供エリアをいつ通るかを推定する（Ｓ３２）。更新された経路情報に基づくハンドオーバ対象の基地局２００およびハンドオーバ発生時期が、無線リソースを予約した際のものと同じか異なるかを判定する（Ｓ３３）。ここで、ハンドオーバ対象の基地局や発生時期に変更がなければ、処理を終了する。一方、ハンドオーバ対象の基地局や発生時期に変更がある場合には、無線リソースの割当処理を再度実行する（Ｓ３４）。このステップＳ３４の処理は、図６におけるステップＳ２３〜Ｓ２８の処理と同じである。なお、不要になった無線リソースに対する予約は取り消すことが好ましい。

このようにすれば、車両１００の走行経路が変更になった場合（経路自体が変更された場合と、走行する時刻が変更された場合を含む）に、無線リソースの予約を自動的かつ迅速に変更することができる。

次に、ハンドオーバが発生すると予想される場合の車載端末１１０の処理を、図８を参照しつつ説明する。車載端末１１０に対してハンドオーバ先での無線リソースの予約が完了しているので、移動先の基地局に対して予約された無線リソース量などをあらかじめ把握できそれにしたがって適切な制御を行うことができる。

車載端末１１０は、基地局２００から受信信号や、現在位置及び走行方向と基地局２００のエリア情報などに基づいて、ハンドオーバの発生を予測可能である（Ｓ４１）。ハンドオーバが発生すると予想される場合（Ｓ４２−ＹＥＳ）は、管理サーバ３００から受信した無線リソース割当結果通知に基づいて、ハンドオーバ先で予約された無線リソース量を調査する（Ｓ４３）。ここで、ハンドオーバ先での利用可能な無線リソース量は、増加、減少、変わらないという３つの場合がある。

ハンドオーバ先で利用可能な無線リソース量が減少する場合であって、その無線リソース量では現在実行中のアプリケーションが適切に動作しないと判断される場合には、ハンドオーバは発生する前に必要な帯域の少ない機能に切り替える（Ｓ４５）ことが好ましい。たとえば、ビデオ通話や音声通話の符号化方式を変更して情報の圧縮率を高めたり、ビデオ通話を音声通話に切り替えることが考えられる。ハンドオーバ前に実行機能の切り替えを実行することで、映像や音声が途切れたりする不具合の発生を抑制できる。

ハンドオーバ先で利用可能な無線リソース量が増加する場合であって、現在動作中の機能よりも高機能なサービスを提供可能と判断される場合には、ハンドオーバの発生後に必要帯域は多いがより高品質な機能に切り替える（Ｓ４６）ことが好ましい。上記の場合とは逆に、例えば、ビデオ通話や音声通話の符号化方式を変更して通話品質を向上させたり、音声通話をビデオ通話に切り替えることが考えられる。また、それまで実行していなかったアプリケーションを実行したり、ユーザに起動を促したりするようにしても良い。

ハンドオーバ発生後も利用可能な無線リソース量に変化がない場合には、現在実行中のアプリケーションをそのまま実行すればよい。

＜本実施形態の作用／効果＞
本実施形態によれば、車両の走行予定経路に基づいて基地局の無線リソースを予約して
いるので、ハンドオーバが発生して車両が基地局のサービス提供エリア内に進入した場合に、確実に無線リソースの割当を受けることができるようになる。また、無線リソースの予約時に、起動するアプリケーションに応じて必要な無線リソースの予約をしているので、適切な量の無線リソースの予約が行える。すなわち、無線リソースを過剰に予約して無駄になったり、無線リソース量が足りずにアプリケーションが適切に動作しないことが避けられる。

また、無線リソースの予約後も車両から管理サーバに対して現在位置や走行経路に関する情報を定期的に通知することで、管理サーバにおいて無線リソースの予約を変更する必要があるか否かを判断することができる。こうすることで、車両の走行経路が変更になった場合や、渋滞などにより車両の位置予測が変更になった場合に、無線リソース予約を迅速に変更することができる。したがって、無線リソースを予約したが使われずに無駄になったり、ハンドオーバを実行したが無線リソースが予約されていなくて通信が行えないといった不具合を避けることができる。また、一定時間の経過や一定距離の走行、経路の再探索、ハンドオーバの所定時間前などのタイミングで走行経路に関する情報を自動的に管理サーバに送信するためユーザが自発的に何らかの操作を行うことなく無線リソースの予約変更を行うことができる。

また、ハンドオーバ時に利用可能な無線リソース量が減少する場合に、必要な通信帯域の少ないアプリケーションにあらかじめ切り替えることで、ハンドオーバ後に通信帯域の不足に伴う動作の不具合を回避することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態では、車載端末１１０の走行予定経路を走行すると要求された無線リソースを確保できない場合に、より多くの無線リソースを確保可能な異なる走行経路を管理サーバから車載端末に通知する。路車間通信システムのシステム概要や、車載端末１１０および管理サーバ３００の機能ブロック図は図１，図２に示した第１の実施形態と同様であるため詳細な説明は省略する。

本実施形態では、管理サーバ３００が車載端末１１０から無線リソース割当要求を受信した際の無線リソース予約処理（図６）の処理を一部変更する。具体的には、車両１００が通過する基地局のいずれかにおいて、車載端末１１０から要求された量の無線リソースを割り当てることができない場合（Ｓ２４−ＮＯの後のＳ２６〜Ｓ２８）の処理を、図９のフローチャートに示す処理のように変更する。

具体的には、管理サーバ３００は、車両１００の走行経路に関する情報から現在位置と目的地の情報を取得し、車両１００の現在位置から目的地まで到達するための走行予定経路以外の経路（以下、代替経路と称する）を探索する（Ｓ５１）。ここで、複数の代替経路を取得して、それぞれの代替経路について以下の処理を行うことが好ましいが、１つの代替経路のみについて以下の処理を行っても良い。

車両位置推定部３０４は、代替経路を走行した場合の車両１００の各時刻における位置を推定し、車両１００がどの基地局のサービス提供エリアをいつ通るかを推定する（Ｓ５２）。無線リソース予約部３０５は、車両１００が代替経路を走行した場合に通過する基地局２００における無線リソースの割当状況を調査し、どれだけの無線リソースを確保できるか判断する。さらに、代替経路で確保可能な無線リソース量が、元々の走行予定経路を走行した場合に確保可能な無線リソース量よりも多いか否か判断する（Ｓ５３）。代替経路を走行した場合の方が多くの無線リソースを予約できる場合（Ｓ５３−ＹＥＳ）には、管理サーバ３００は、代替経路に関する情報と、代替経路を走行した場合に割当可能な無線リソース量を車載端末１１０へ通知する（Ｓ５４）。通知データの内容は、予約割当
結果を通知する場合（図４（ｄ））と同様でよい。

図１０は、代替経路を走行した場合に割当可能な無線リソース量の通知を車載端末１１０が受け取った場合に表示される表示画面の例を示す。図１０に示すように、表示画面には現在位置から目的地まで到達するための走行経路として、元々の走行予定経路と管理サーバ３００から通知された代替経路が表示される。また、それぞれの経路を走行した場合における割当可能な無線リソース量も表示される。図１０の例では、各経路について上り通信と下り通信の通信速度が文字によって表示しているが、走行経路の色を変更するなどして図式的に割当可能な無線リソース量をユーザに通知しても良い。また、走行経路のそれぞれの位置における割当可能な無線リソース量がユーザに分かるように表示すること好ましい。

この表示画面において、代替経路を選択可能に表示することが好ましい。ユーザが代替経路を選択した場合は、選択された経路を誘導するように経路案内装置（不図示）が設定される。また、選択された経路が管理サーバ３００へ通知され、この経路上に位置する基地局に対して無線リソースの予約処理を実行する。

本実施形態によれば、代替経路を走行した場合に利用可能な無線リソース量をユーザが把握することができる。したがって、ネットワークサービスの可用性を重視するユーザは、走行経路を変更して無線リソースが利用可能な経路で走行することが可能となる。

（変形例）
上記の第１および第２の実施形態は種々の変形を行うことが可能である。例えば、車載端末１１０と管理サーバ３００は基地局２００を介して通信を行うと説明したが、その他の通信手段によって通信を行っても構わない。

また、上記では車両１００内において経路探索処理を行い、経路に関する情報を車両から管理サーバへ送っていた。しかしながら、現在位置から目的地に到達するまでの経路を管理サーバ３００が取得可能であれば、どのような処理によって実現しても構わない。例えば、経路探索処理を車両１００内部ではなく外部のサーバに問い合わせることで実行し、得られた経路情報を管理サーバ３００へ通知するようにしても良い。また、車両１００からは現在位置と目的地に関する情報のみを管理サーバ３００へ通知し、管理サーバ３００内で経路探索処理を行ったり、管理サーバ３００が外部サーバへ問合せを行うことで経路を取得するようにしても良い。

１００車両
１１０車載端末
２００基地局
３００管理サーバ

Claims

無線通信装置を含む車両と、複数の基地局と、前記複数の基地局の無線リソースの管理を行う管理サーバとから構成される路車間通信システムであって、
前記車両は、走行予定経路に関する情報を含む無線リソース割当要求を前記管理サーバに送信する無線リソース要求手段を有し、
前記管理サーバは、
前記複数の基地局のサービス提供エリアを記憶する基地局情報記憶手段と、
前記車両から前記無線リソース割当要求を受信する受信手段と、
前記無線リソース割当要求に含まれる走行予定経路に関する情報と、前記基地局情報記憶手段に記憶された基地局のサービス提供エリアとに基づいて、前記車両が前記複数の基地局のサービス提供エリアを通過する時間帯を予測する車両動作予測手段と、
前記車両動作予測手段によって予測された、前記車両が基地局のサービス提供エリアを通過する時間帯に当該基地局の無線リソースを前記車両に割り当てるように予約する無線リソース予約手段と、
を有し、
前記車両は、必要とする無線リソース量を前記無線リソース割当要求に含めて前記管理サーバに送信し、
前記無線リソース割当要求に含まれる要求リソース量の無線リソースを予約し、要求リソース量の予約が不可能な場合には利用可能な最大量の無線リソースの割当を予約する、
路車間通信システム。
前記車両は、無線リソース割当要求を送信した後も、所定のタイミングで走行予定経路に関する情報を前記管理サーバに送信し、
前記管理サーバは、前記車両から送信される走行予定経路に関する情報に基づいて、各基地局の無線リソースの割り当ての予約を更新する、
請求項１に記載の路車間通信システム。
前記管理サーバは、予約できた無線リソース量を前記車両に通知する予約結果通知手段を更に有する、
請求項１または２に記載の路車間通信システム。
前記車両は、異なる基地局のサービス提供エリアに移動すると予想される場合に、移動
先の基地局に対して予約された無線リソース量に応じて、前記異なる基地局のサービス提供エリアに移動する前に実行するアプリケーションを切り替える、
請求項３に記載の路車間通信システム。
前記無線リソース予約手段は、前記無線リソース割当要求に含まれる要求リソース量の無線リソースの予約が不可能な場合に、前記走行予定経路の代替となる代替経路について無線リソースの予約可能性を調べ、前記代替経路と当該代替経路を走行した場合に予約可能な無線リソース量を前記車両に通知する、
請求項１〜４のいずれかに記載の路車間通信システム。
前記無線リソース予約手段は、前記代替経路を走行した場合に予約可能な無線リソース量が、前記走行予定経路を走行した場合よりも多い場合に、前記代替経路と当該代替経路を走行した場合に予約可能な無線リソース量を前記車両に通知する、
請求項５に記載の路車間通信システム。
前記走行予定経路に関する情報は、現在位置と目的地とを用いて経路探索を行った結果得られる走行予定経路情報であり、
前記車両動作予測手段は、当該走行予定経路情報と前記基地局情報記憶手段に記憶された基地局のサービス提供エリアとに基づいて、前記車両が前記複数の基地局のサービス提供エリアを通過する時間帯を予測する
請求項１〜６のいずれかに記載の路車間通信システム。
前記走行予定経路に関する情報は、車両の現在位置と目的地とを表す情報であり、
前記車両動作予測手段は、車両の現在位置と目的地とを用いて経路探索を行った結果得られる走行予定経路情報を取得し、当該走行予定経路情報と前記基地局情報記憶手段に記憶された基地局のサービス提供エリアとに基づいて、前記車両が前記複数の基地局のサービス提供エリアを通過する時間帯を予測する、
請求項１〜６のいずれかに記載の路車間通信システム。
無線通信装置を含む車両と、複数の基地局と、前記複数の基地局の無線リソースの管理を行う管理サーバとから構成される路車間通信システムであって、
前記車両は、走行予定経路に関する情報を含む無線リソース割当要求を前記管理サーバに送信する無線リソース要求手段を有し、
前記管理サーバは、
前記複数の基地局のサービス提供エリアを記憶する基地局情報記憶手段と、
前記車両から前記無線リソース割当要求を受信する受信手段と、
前記無線リソース割当要求に含まれる走行予定経路に関する情報と、前記基地局情報記憶手段に記憶された基地局のサービス提供エリアとに基づいて、前記車両が前記複数の基地局のサービス提供エリアを通過する時間帯を予測する車両動作予測手段と、
前記車両動作予測手段によって予測された、前記車両が基地局のサービス提供エリアを通過する時間帯に当該基地局の無線リソースを前記車両に割り当てるように予約する無線リソース予約手段と、
を有し、
前記車両は、必要とする無線リソース量を前記無線リソース割当要求に含めて前記管理サーバに送信し、
前記無線リソース予約手段は、前記無線リソース割当要求に含まれる要求リソース量の無線リソースの予約が不可能な場合に、前記走行予定経路の代替となる代替経路について無線リソースの予約可能性を調べ、前記代替経路と当該代替経路を走行した場合に予約可能な無線リソース量を前記車両に通知する、
路車間通信システム。
複数の基地局のサービス提供エリアを記憶する基地局情報記憶手段と、
車両から走行予定経路に関する情報を含む無線リソース割り当て要求を受信する受信手段と、
前記無線リソース割当要求に含まれる走行予定経路に関する情報と、前記基地局情報記憶手段に記憶された基地局のサービス提供エリアとに基づいて、前記車両が前記複数の基地局のサービス提供エリアを通過する時間帯を予測する車両動作予測手段と、
前記車両動作予測手段によって予測された、前記車両が基地局のサービス提供エリアを通過する時間帯に当該基地局の無線リソースを前記車両に割り当てるように予約する無線リソース予約手段と、
を備え、
前記無線リソース割当要求には、前記車両が必要とする無線リソース量が含まれており、
前記無線リソース予約手段は、前記無線リソース割当要求に含まれる要求リソース量の無線リソースの予約が不可能な場合に、前記走行予定経路の代替となる代替経路について無線リソースの予約可能性を調べ、前記代替経路と当該代替経路を走行した場合に予約可能な無線リソース量を前記車両に通知する、
管理サーバ。
前記無線リソース予約手段は、前記無線リソース割当要求に含まれる要求リソース量の無線リソースを予約し、要求リソース量の予約が不可能な場合には利用可能な最大量の無線リソースの割当を予約する、
請求項１０に記載の管理サーバ。
無線リソースの割り当て予約を行った基地局について、予約を行った無線リソース量を前記車両に通知する予約結果通知手段を更に備える、
請求項１０または１１に記載の管理サーバ。
無線リソースの割り当ての予約を行った後、前記車両から送信される走行予定経路に関する情報に基づいて、各基地局の無線リソースの割り当ての予約を更新する、
請求項１０〜１２のいずれかに記載の管理サーバ。
前記無線リソース予約手段は、前記代替経路を走行した場合に予約可能な無線リソース量が、前記走行予定経路を走行した場合よりも多い場合に、前記代替経路と当該代替経路を走行した場合に予約可能な無線リソース量を前記車両に通知する、
請求項１３に記載の管理サーバ。
走行予定経路に関する情報を含む無線リソース割り当て要求を、複数の基地局の無線リソースの管理を行う管理サーバに送信する無線リソース要求手段を有し、
前記無線リソース割当要求に必要な無線リソース量を含めて前記管理サーバへ送信し、
前記管理サーバから、予約が行われた無線リソース量の通知を受信し、異なる基地局のサービス提供エリアに移動すると予想される場合に、予約された無線リソース量に応じて、前記異なる基地局のサービス提供エリアに移動する前に実行するアプリケーションを切り替える、
車両。
無線リソース割当要求を送信した後も、所定のタイミングで走行予定経路に関する情報を前記管理サーバに送信する、
請求項１５に記載の車両。