JP6419350B2 - 通信ネットワーク用の端末機器、当該端末機器を備えている車両、当該端末機器の動作方法、および、当該動作方法を実施するためのコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、端末機器の動作方法と、端末機器とに関する。本発明はさらに、無線セル管理サーバの動作方法と、無線セル管理サーバとに関する。また本発明は、車両及びコンピュータプログラムにも関する。

従来技術
半自動及び完全自動の走行機能を達成するためには、通常はクラウドベースの走行機能が必然的に必要となる。例として、実摩擦値、一時的な危険箇所及び道路状態又は天候についての情報があり、これらは、ビークルダイナミクス制御に介入することが可能になる前に、車両の周囲に相当する周囲モデルの解釈及び評価のために必要とされる。こうするためには通常は、車両と、上掲の値及び情報を提供するサーバとの間において通信ネットワークを介して高速のデータレートで確実かつ切断無しの通信を行うことができることを保証する必要がある。データレート及び可用性に課されるかかる将来の要求を満たすため、公知の移動無線網が、例えば移動無線規格５Ｇに基づいて構築されている。

例えば５Ｇ移動無線ネットワークを実現するためには、通常、今日入手可能な移動端末機器が備えるＭＩＭＯより格段に多数のＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）アンテナを備えた新規の無線局や移動端末機器が必要であり、格段に小さい無線半径の基地局を格段に高い地理的密度で設けること、及び、空気中において格段に広幅の周波数スペクトルが必要になる。

無線半径が小さくなると、通常、無線セルの切替えが常時行われることになる。これは特に、車両の走行速度が比較的高速である場合に生じる。よって、データ接続の切断と、特に応答時間の延長とを、ますます考慮しなければならなくなる。

発明の開示
よって、本発明の基礎となる課題は、公知の欠点を解消し、かつ、高い通信可用性を可能にし、データ接続の切断を可能な限り回避できる、通信ネットワーク用の端末機器の動作方法を実現することである、といえる。

また本発明の基礎となる課題は、上記動作方法に対応する、通信ネットワーク用の端末機器、無線セル管理サーバの動作方法、無線セル管理サーバ、車両及びコンピュータプログラムを実現することである、ともいえる。

前記課題は、各独立請求項に記載の発明によって解決される。各従属請求項に本発明の有利な実施形態が記載されている。

本発明の一側面は、通信ネットワーク用の端末機器の動作方法を対象としており、当該方法では、端末機器が、当該端末機器の将来のルートに基づき、当該通信ネットワークを介して、当該ルートにおける通信ネットワークのいずれかの無線セルへの登録についての予約問合せを無線セル管理サーバへ送信することにより、無線セル管理サーバの応答に応じて、問合せ対象の当該無線セルに登録できるようにする。

本発明の他の一側面は、通信ネットワークの無線セルに対応した無線セル管理サーバの動作方法を対象としており、当該方法では、無線セル管理サーバは通信ネットワークを介して、いずれかの無線セルへの登録についての予約問合せを端末機器から受け取り、無線セル管理サーバは、予約問合せに従って当該無線セルへの登録が可能であるか否かを検査し、当該無線セルサーバは検査の結果に依存して、問合せ対象の無線セルへの登録が可能であるか又は不可能であるかの対応する応答を、通信ネットワークを介して端末機器へ送信する。

本発明の他の一側面は、通信ネットワーク用の端末機器を対象としており、当該端末機器はプロセッサと通信インタフェースとを備えており、プロセッサは、当該端末機器の将来のルートに基づき、当該ルートにおける通信ネットワークのいずれかの無線セルへの登録についての予約問合せを算出するように構成されており、通信インタフェースは、当該端末機器が無線セル管理サーバの応答に応じて問合せ対象の当該無線セルに登録できるようにすべく、通信ネットワークを介して予約問合せを無線セル管理サーバへ送信するように構成されている。

さらに他の一側面は、通信ネットワークの無線セルに対応した無線セル管理サーバを対象としており、無線セル管理サーバは通信インタフェースとプロセッサとを備えており、通信インタフェースは端末機器から通信ネットワークを介して、いずれかの無線セルへの登録についての予約問合せを受け取るように構成されており、プロセッサは、予約問合せに従って当該無線セルへの登録が可能であるか否かを検査するように構成されており、プロセッサはさらに、検査の結果に依存して、問合せ対象の無線セルへの登録が可能であるか又は不可能であるかの対応する応答を算出するように構成されており、通信インタフェースはさらに、通信ネットワークを介して前記応答を端末機器へ送信するように構成されている。

本発明のさらに他の一側面は、本発明の端末機器を備えた車両を対象とする。

本発明のさらに他の一側面は、コンピュータ上で実行されるときに、通信ネットワーク用の端末機器の動作方法を実施するための及び／又は通信ネットワークの無線セルに対応した無線セル管理サーバの動作方法を実施するためのプログラムコードを含む、コンピュータプログラムも対象とする。

よって、本発明は特に、端末機器のルート上において、例えば車両の走行ルート上において、予測的な無線セル予約を行うという思想を包含するものである。無線セルはこの端末機器に対して予約される。これにより、端末機器に対して容量が確保され、例えば伝送容量及び／又はデータ容量が確保される。その理由は、通常、１つの無線セルには限られた数の加入局又は端末機器しか同時に登録できないからである。上述の予約により、現時点で未だ容量が存在していても、他の加入局の登録によって、無線セルに登録する加入局の最大数を超えそうな場合に他の加入局が当該無線セルに登録できなくなることが保証される。その理由は、この容量が問合せ側の端末機器に対して既に予約されているからである。このことによって、通信に関する可用性が保証されるという利点が奏される。

予約問合せの無線セルは、端末機器が将来登録しようとしている無線セルである。その理由は、かかる無線セルが端末機器の将来のルート上に存在するからである。予約問合せをするためには、端末機器は、将来のルートで見て問合せ対象の無線セルより手前に、特に、将来のルートで見て問合せ対象の無線セルの直前に位置する無線セル内に存在する。

一実施形態では、端末機器は移動端末機器であり、例えば移動通信電話機、有利にはスマートフォンである。

他の一実施形態では、端末機器は車両に組み付けられている。かかる実施形態によって、例えば、通信ネットワークを介してのクラウドインフラストラクチャとのデータ接続を必要とする車両ベースのサービス又は車両ベースの機能も可能になる。

本願明細書において特に移動端末機器についての記載がある場合、常に、その上位概念の態様の端末機器についても述べた記載であると解するものとする。

一実施形態では、将来のルート上に存在する複数の無線セルを予約する。よって、１つの無線セルに係る予測的な無線セル予約の原理は、有利には複数の無線セルについても拡張される。

一実施形態では、上述の応答が、問合せ対象のセルへの登録が不可能である旨を含んでいる場合、端末機器はこの応答への応答として、通信ネットワークを介してネットワークサーバインフラストラクチャに対し、将来の必要なデータを要求する。かかる実施形態により奏される技術的利点は、特に、端末機器が問合せ対象のセルに登録できないことに左右されずに対応できることである。というのも、現時点で既に、将来の必要なデータの要求がなされるからである。将来の必要なデータの上述の要求は、いわゆる「プリフェッチ」とも称し得る。即ち、現時点では未だ必要ではないが将来必要となることが予測され得るデータを要求する、ということである。しかし、問合せ対象の無線セルへの登録はできないので、端末機器が、有利には移動端末機器が、無線セル内に存在する場合、そのデータを呼び出し又は要求することはできない。そこで、本発明では、端末機器が無線セル内に来る前にそのデータを要求する。

本発明におけるデータは、例えば摩擦値、ルート上の一時的な危険箇所についてのデータ、ルートの道路状態についてのデータ、天候データ、特に天気のデータ、つまり、特に一般的には、車両の周囲に相当する周囲モデルの解釈及び評価に使用できるデータである。従って、これは、車両のビークルダイナミクス制御への介入が行われる前のものである。データは例えば、ナビゲーションデータ及び／又は交通データを含む。

その後、要求された将来のデータは特に端末機器によって通信インタフェースを用いて受信され、特に一実施形態では、例えばメモリ等に一時記憶され、特に車両に一時記憶又は記憶される。この一時記憶は特に、特にネットワークサーバインフラストラクチャとのデータ通信が再び可能になるまで行われる。かかるメモリは、「データ蓄積器」とも称し得る。

本発明におけるネットワークサーバインフラストラクチャは、例えば１つ又は複数のネットワークサーバを含む。特に、ネットワークサーバインフラストラクチャはクラウドインフラストラクチャとして、特にデータクラウドとして構成されている。

他の一実施形態では、端末機器をルートに沿って移動させ（例えば、端末機器が車両に組み付けられていること等の理由により、車両によって移動させ）、当該移動中に１つの無線セルから次の無線セルへ移行させ、予約問合せの無線セルは、端末機器が現時点で位置している無線セルの直後の無線セルである。

これによって特に、切断無しのいわゆる移動セルホッピングが可能になるという技術的利点が奏される。「移動セルホッピング（Mobile Cell Hopping）」との文言は、端末機器が移動するとき又は端末機器を移動させるときの、１つの無線セルから次の無線セルへの移行を意味する英語の概念である。

一実施形態では、将来のルートはナビゲーションシステムによって提供される。これは、具体的には特に、ナビゲーションシステムによって提供された、ルートに相当するルートデータに基づいて、端末機器が現時点で位置する現時点の無線セルの直後の無線セルを算出できる、ということである。

他の一実施形態では予約問合せは、端末機器が無線セルに登録したい時期を含む。このことによって奏される技術的利点は、特に、無線セルを特定の時間にわたってのみ当該端末機器に対して予約すればよい、ということである。このことによって、無線セルの最大負荷を最適にすることができる。

一実施形態では、応答は、問合せ対象の無線セルが当該端末機器の登録のために予約されている期間を含む。かかる実施形態により奏される技術的利点は、特に、問合せ対象のセルが当該端末機器の登録のために予約されている期間について端末機器が把握できることである。このことによって、端末機器は有利には、問合せ対象の無線セルに未だ間に合うように到達できるか否かを推定することができるようになる。特に、予約は要求に応じて適宜調整される。具体的には、端末機器が登録のために間に合うように、即ち、上記期間の間に、無線セルに到達できなくなった場合に、新規の予約問合せを無線セル管理サーバへ送信できる、ということである。

移動端末機器は、一実施形態では移動通信電話機、特にスマートフォンである。

一実施形態では、通信ネットワークは移動無線網、特に４Ｇ又は５Ｇネットワークである。

端末機器及び無線セル管理サーバの機能は、対応する方法の機能から類推により導き出され、その逆も成り立つ。具体的には特に、端末機器及び無線セル管理サーバの装置構成が方法の構成要件から類推的に導き出され、かつ、その逆も成り立つ、ということである。

以下、有利な実施例を参照して本発明を詳細に説明する。

端末機器の動作方法のフローチャートである。 無線セル管理サーバの動作方法のフローチャートである。 通信ネットワークに対応した端末機器を示す図である。 無線セル管理サーバを示す図である。 車両を示す図である。

図１は、通信ネットワークに対応した端末機器の動作方法のフローチャートである。

ステップ１０１において端末機器が、当該端末機器の将来のルートに基づき、当該通信ネットワークを介して、当該ルート上における通信ネットワークのいずれかの無線セルへの登録についての予約問合せを無線セル管理サーバへ送信する。この端末機器は、一実施形態では移動端末機器である。ステップ１０３において端末機器は、通信ネットワークを介して無線セル管理サーバの応答を受け取る。この応答が、問合せ対象のセルへの登録が可能である旨を含んでいる場合、端末機器はステップ１０５において、問合せ対象の無線セルに登録する。このことは、端末機器が無線到達範囲内又は無線セル内に来たときに行われる。

上述の応答が、問合せ対象のセルへの登録が不可能である旨を含んでいる場合、端末機器はステップ１０７においてこの応答への応答として、通信ネットワークを介してネットワークサーバインフラストラクチャに対し、将来の必要なデータを要求する。

図２は、通信ネットワークの無線セルに対応した無線セル管理サーバの動作方法のフローチャートである。

ステップ２０１において、無線セル管理サーバは通信ネットワークを介して、いずれかの無線セルへの登録についての予約問合せを端末機器から受け取る。この端末機器は、例えば移動端末機器である。

ステップ２０３において無線セル管理サーバは、予約問合せに従って端末機器側の当該無線セルへの登録が可能であるか否かを検査する。ステップ２０５において、無線セルサーバは検査の結果に依存して、問合せ対象の無線セルへの登録が可能であるか又は可能でない即ち不可能であるかの対応する応答を、通信ネットワークを介して端末機器へ送信する。

図３は、通信ネットワークに対応した端末機器３０１を示す図である。

端末機器３０１はプロセッサ３０３を備えており、このプロセッサ３０３は、当該端末機器３０１の将来のルートに基づき、当該ルート上における通信ネットワークのいずれかの無線セルへの登録についての予約問合せを算出するように構成されている。端末機器３０１はさらに通信インタフェース３０５も備えており、これは、当該端末機器３０１が無線セル管理サーバの応答に依存して、問合せ対象の無線セルに登録できるようにすべく（このことは、応答が肯定的であった場合、即ち、無線セルが予約された場合に関係することでもある）、通信ネットワークを介して無線セル管理サーバへ予約問合せを送信するように構成されている。よって、通信インタフェースは特に、通信ネットワークを介して無線セル管理サーバの対応する応答を受け取るように構成されている。否定的な応答とは、登録が不可能であり、無線セルが予約されなかった場合の応答である。否定的な応答の場合には、特に、将来の必要なデータを要求する（プリフェッチ）。

端末機器３０１は、例えば移動端末機器である。端末機器は、例えば車両に組み付けられたものである。

図４は、通信ネットワークの無線セルに対応した無線セル管理サーバ４０１を示す図である。

無線セル管理サーバ４０１は通信インタフェース４０３を備えており、これは、通信ネットワークを介して、いずれかの無線セルへの登録についての予約問合せを端末機器から受け取るように構成されている。無線セル管理サーバ４０１はさらにプロセッサ４０５も備えており、これは、予約問合せに従って端末機器側の当該無線セルへの登録が可能であるか否かを検査するように構成されており、プロセッサ４０５はさらに、検査の結果に依存して、問合せ対象の無線セルへの登録が可能であるか又は可能でないか即ち不可能であるかの対応する応答を算出するように構成されている。通信インタフェース４０３は、通信ネットワークを介して前記応答を端末機器へ送信するように構成されている。

図５は、図３の端末機器３０１を備えた車両５０１を示す。例えば、端末機器３０１は、車両に組み付けられたものである。例えば、端末機器３０１は、車両に組み付けられた移動端末機器である。

従って、本発明の思想は、特に、通信インタフェースの可用性を保証するという利点を奏するために、ルート上において、特に車両の走行ルート上において、予測的な無線セル予約を行うことに基づくものである。予約が可能でない場合、本発明では、必要な将来のデータのプリフェッチを行う。このことにより、データ可用性及びデータ一貫性を保証することができる。

本発明は特に有利には、５Ｇ移動無線網において使用できるものである。これは、一実施形態ではそのように構成されている。即ち、５Ｇ移動無線網において使用されることを予定している。

５Ｇ移動無線網は例えば、３００ＭＨｚから３００ＧＨｚまでのスペクトラムを有し、これは特にフレキシブルに使用することができる。比較のため、ＬＴＥ移動無線網は少なくとも独国では、８００ＭＨｚ、１８００ＭＨｚ及び２６００ＭＨｚの３つの固定した周波数ブロックを使用する。残りの２９７ＧＨｚは現在のところ、地上移動通信では未だ全く使用されていない。

端末機器のルート、特に端末機器を備えた車両の走行ルートは、有利には複数の無線セルによってカバーされるものである。このことはつまり、ルート上、特に走行ルート上に複数の無線セルが存在する、ということである。このことは特に、通信ネットワークが３Ｇ又は４Ｇ移動無線網である場合にも該当する。

例えば無線セルが、例えば５０ｍ未満の距離で離隔している場合において、車両が１００ｋｍ／ｈで走行している場合、６０秒未満で無線セルに到達する。このとき、移動セルホッピングに必要なステップが行われる。このステップは、ハンドシェイクを含む接続確立、データ伝送、及び、無線セルからの接続切断である。

かかる移動セルホッピングが切断無しで機能できるようにするため、本発明では、次の走行先である無線セルを、特に端末機器を含む車両について予約する。このことは特に、例えばナビゲーションシステムを用いて行われるルートプランニングを使用する。これは具体的には、プランニングされたルートから、特にプランニングされた走行ルートから、次の走行先の無線セルを求める、というものである。本発明では、端末機器から、具体的には特に端末機器を含む車両から、無線セル管理サーバへ予約問合せを送信する。この無線セル管理サーバは、移動通信オペレータの移動通信インフラストラクチャの一部とすることができる。無線セル管理サーバはこの予約を検査し、当該セル即ち無線セルを端末機器に対して、具体的には特に車両に対して、有利には所定の期間又は時間の間、割り当て又は予約する。このことは特に、無線セル管理サーバが無線セルを端末機器に対して、特に車両に対して予約し又は割り当て、このことは特に、所定の期間又は時間にわたって行われる、ということである。もちろん有利には、割当て又は予約がなされていても、最大割当容量を超えない限りにおいて、さらに他の端末機器、例えば移動端末機器を登録することができる。具体的には一実施形態では、問合せをした端末機器のみに対して当該無線セルを予約することはしない。

例えば無線セルが既に完全に割り当てられているため、上述の予測的な無線セル予約を行えない場合、その旨を適切な応答によって端末機器に、特に車両に通知する。その後、端末機器はこの応答の受信に応答して、ネットワークサーバインフラストラクチャから将来の必要なデータを得るため、ネットワークサーバインフラストラクチャへ要求又は問合せを送信する。即ち、端末機器は、ネットワークサーバインフラストラクチャに対して将来の必要なデータを要求する。このことは「プリフェッチ」とも称し得る。

その後、要求された将来のデータは特に端末機器によって通信インタフェースを用いて受信され、特に一実施形態では、例えばメモリ等に一時記憶され、特に車両に一時記憶される。この一時記憶は特に、特にネットワークサーバインフラストラクチャとのデータ通信が再び可能になるまで行われる。かかるメモリは、「データ蓄積器」とも称し得る。

よって、要約すると本発明は、データクラウド（一般的には、ネットワークサーバインフラストラクチャ）との切断無しの通信を行うための無線セルの予測的予約、特に移動無線セルの予測的予約の思想を提供するものである。

Claims (6)

1. 通信ネットワーク用の端末機器（３０１）の動作方法であって、
   前記端末機器は、当該端末機器（３０１）の将来のルートに基づき、前記通信ネットワークを介して、当該ルートにおける当該通信ネットワークのいずれかの無線セルへの登録についての予約問合せを無線セル管理サーバ（４０１）へ送信する（１０１）ことにより、当該無線セル管理サーバ（４０１）の応答に応じて、問合せ対象の当該無線セルに登録（１０５）できるようにし、
   前記応答が、問合せ対象の前記無線セルへの登録が不可能である旨を含んでいる場合、前記端末機器（３０１）は、当該応答への応答として、前記通信ネットワークを介してネットワークサーバインフラストラクチャに対し、将来の必要なデータを要求する（１０７）、
   ことを特徴とする動作方法。
2. 前記端末機器（３０１）を前記ルートに沿って移動させ、移動中に１つの無線セルから次の無線セルへ移行させ、
   前記予約問合せの無線セルは、前記端末機器（３０１）が現時点で位置している無線セルの直後の無線セルである、
   請求項１に記載の動作方法。
3. 前記予約問合せは、前記端末機器（３０１）が前記無線セルに登録したい時期を含む、
   請求項１又は２に記載の動作方法。
4. 通信ネットワーク用の端末機器（３０１）であって、
   移動用の前記端末機器（３０１）の将来のルートに基づき、当該ルートにおける前記通信ネットワークのいずれかの無線セルへの登録についての予約問合せを算出するように構成されたプロセッサ（３０３）と、
   前記端末機器（３０１）が無線セル管理サーバ（４０１）の応答に応じて問合せ対象の前記無線セルに登録できるようにすべく、前記通信ネットワークを介して前記予約問合せを前記無線セル管理サーバ（４０１）へ送信するように構成された通信インタフェース（３０５）と、
   を備えており、
   前記応答が、問合せ対象の前記無線セルへの登録が不可能である旨を含んでいる場合、前記端末機器（３０１）は、当該応答への応答として、前記通信ネットワークを介してネットワークサーバインフラストラクチャに対し、将来の必要なデータを要求するように構成されている、
   ことを特徴とする端末機器（３０１）。
5. 請求項４に記載の端末機器（３０１）を備えていることを特徴とする車両（５０１）。
6. コンピュータ上で実行されるときに、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の動作方法を実施するためのプログラムコードを含むことを特徴とするコンピュータプログラム。

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