JP6512371B2 - Fixed wireless communication device and mobile wireless communication device - Google Patents
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Description
この発明は、無線通信によって複数の装置のなかからリーダとなる装置を選出するシステムに用いる無線通信装置に関する。 The present invention relates to a wireless communication apparatus used in a system for selecting a device to be a reader from among a plurality of devices by wireless communication.
グループに属する複数の装置が協調して動作を行う場合、グループ内の装置からリーダを選出することで円滑な協調動作が可能になる。例えば、自動で走行する複数の車両のうちの一台がグループ内における相対的な位置を変更しようとする場合、リーダとなる車両を選出し、リーダの管理下で位置を変更することにより衝突等の危険性を軽減することができる。 When a plurality of devices belonging to a group operate in cooperation, selecting a leader from the devices in the group enables a smooth cooperation operation. For example, when one of a plurality of vehicles traveling automatically tries to change the relative position in the group, a vehicle serving as a leader is selected, and a collision or the like is performed by changing the position under the management of the leader. Can reduce the risk of
リーダ選出を自律的に行う手法として、リーダ候補の装置からの投票要求(送信要求)への応答としてグループ内の装置が投票を行い、過半数の装置から支持を得た装置をリーダに選出する手法がある。ここで、グループ内の各装置が互いに離れている場合には、投票に無線通信を用いることが有効である。例えば特許文献1には、それぞれの端末装置が送信する無線信号が衝突しないように、あらかじめテスト送信を実施してそれぞれの端末装置に異なる送信タイミングを設定した後に投票を行う投票システムが開示されている。
As a method of autonomously selecting a leader, a method in which devices in a group vote as a response to a request for voting (transmission request) from a device of a leader candidate, and a device with support from a majority of devices is elected as a leader There is. Here, when the devices in the group are separated from one another, it is effective to use wireless communication for voting. For example,
上述の従来の無線通信を用いた投票方式を適用してリーダ選出を行う場合には、リーダ選出の前にあらかじめテスト送信を行ってそれぞれの端末装置の送信タイミングを設定する必要がある。しかし、上述の車両によって構成されるグループのようにグループの構成が動的に変化する場合には、テスト送信のオーバヘッドをできるだけ小さくして、リーダ選出を実施できることが望ましい。無線通信における衝突回避の公知技術としてCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)方式があるが、単にCSMA/CA方式を適用するのみでは、リーダ候補からの投票要求を受信した装置間の隠れ端末問題によって、応答が衝突する可能性がある。 In the case of performing reader selection by applying the above-described conventional voting method using wireless communication, it is necessary to perform test transmission in advance and set the transmission timing of each terminal device before the reader selection. However, in the case where the configuration of the group changes dynamically as in the case of the group configured by vehicles described above, it is desirable to be able to implement leader election with the test transmission overhead as small as possible. There is a CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) method as a known technique for collision avoidance in wireless communication, but the mere application of the CSMA / CA method results in concealment between devices which have received voting requests from candidate readers. Terminal problems can cause responses to collide.
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、少ないオーバヘッドで送信要求に対する応答の送信タイミングを決定して、それぞれの装置から送信される応答の衝突確立を低減し、リーダ選出成功確率を向上することが可能なリーダ選出システムを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and determines the transmission timing of responses to transmission requests with less overhead, thereby reducing the collision establishment of responses transmitted from the respective devices. An object of the present invention is to obtain a leader election system capable of improving the success probability of leader election.
固定無線通信装置と複数の移動体にそれぞれ搭載された複数の移動無線通信装置とを備え、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)方式の無線通信により前記複数の移動体からリーダを選出するシステムにおける固定無線通信装置であって、移動無線通信装置から周期的に送信された周期メッセージを受信するメッセージ受信部と、周期メッセージの受信タイミングを記録する受信タイミング記録部と、周期メッセージの受信タイミングに基づいて、それぞれの移動無線通信装置に対して送信タイミングを割り当てる送信タイミング決定部と、受信した周期メッセージの送信元である移動無線通信装置を搭載する移動体のなかからリーダ候補にする移動体を判定するリーダ候補判定部と、リーダ選出処理の開始とリーダ候補の移動体と割当てした送信タイミングとを移動無線通信装置に通知する投票要求メッセージを作成するメッセージ送信部と、を備えるようにしたものである。 A reader is selected from the plurality of mobile bodies by wireless communication of a CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) system including a fixed radio communication device and a plurality of mobile radio communication devices respectively mounted on a plurality of mobile bodies. Message receiving section for receiving a periodic message periodically transmitted from the mobile wireless communication apparatus, a reception timing recording section for recording the reception timing of the periodic message, and reception of the periodic message Based on the timing, a transmission timing determination unit that allocates transmission timing to each mobile radio communication device, and movement as a leader candidate from among mobiles equipped with the mobile radio communication device that is a transmission source of the received periodic message A leader candidate determination unit that determines the body, the start of And a message transmitting unit for generating a voting request message for notifying the mobile radio communication apparatus of the mobile unit and the allocated transmission timing.
固定無線通信装置と複数の移動体にそれぞれ搭載された複数の移動無線通信装置とを備え、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)方式の無線通信により前記複数の移動体からリーダを選出するシステムにおける移動無線通信装置であって、固定無線通信装置と他の移動無線通信装置からのメッセージを受信するメッセージ受信部と、リーダ選出の開始とリーダ候補の移動体と割当てされた送信タイミングとを示す投票要求メッセージを固定無線通信装置から受信した場合に、当該投票要求メッセージに基づいて、自装置がリーダ候補として動作するか否かを判定するリーダ動作判定部と、定められた周期で周期メッセージを作成して送信するとともに、自装置がリーダ候補として動作する場合に、他の移動無線通信装置に自装置がリーダ候補であることを通知するリーダ提案メッセージを作成し、自装置がリーダ候補として動作しない場合に、他の移動無線通信装置からのリーダ提案メッセージを受信すると、多くとも1つの移動無線通信装置あてに当該移動無線通信装置をリーダとして受け入れることを通知する受け入れ応答メッセージを作成して、投票要求メッセージに示された送信タイミングに作成したメッセージを送信するメッセージ送信部と、を備えるようにしたものである。 A reader is selected from the plurality of mobile bodies by wireless communication of a CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) system including a fixed radio communication device and a plurality of mobile radio communication devices respectively mounted on a plurality of mobile bodies. A mobile radio communication device in a mobile communication system, the message reception unit receiving messages from the fixed radio communication device and another mobile radio communication device, the start of reader selection, and the transmission timing assigned to the mobile body of the reader candidate And a reader operation determination unit that determines whether or not the own device operates as a reader candidate based on the vote request message when a vote request message indicating the message is received from the fixed wireless communication device; When creating and transmitting a message and when the device itself operates as a reader candidate, another mobile radio communication device When the reader proposal message notifying that the device is a reader candidate is created and the device itself does not operate as a reader candidate, when receiving a reader proposal message from another mobile radio communication device, at most one mobile radio communication An acceptance response message for notifying the device that the mobile wireless communication device is accepted as a reader is prepared, and a message transmitting unit for transmitting the prepared message at the transmission timing indicated in the voting request message is provided. It is a thing.
この発明の固定無線通信装置と移動無線通信装置によれば、固定無線通信装置が移動無線通信装置から送信される周期メッセージの受信タイミングに基づいてそれぞれの移動無線通信装置の送信タイミングを定め、リーダ選出の開始と定めた送信タイミングをそれぞれの移動無線通信装置に通知し、移動無線通信装置はリーダ選出の開始を通知されると、指定された送信タイミングでリーダ選出のためのメッセージ送信をするようにしたので、CSMA/CA方式の無線通信を行う場合に、少ないオーバヘッドで隠れ端末問題によるメッセージの消失の確率を低減して、通信の成功率を向上することができるので、高い確率でリーダ選出を行うことが可能である。 According to the fixed wireless communication device and the mobile wireless communication device of the present invention, the fixed wireless communication device determines the transmission timing of each mobile wireless communication device based on the reception timing of the periodic message transmitted from the mobile wireless communication device Each mobile radio communication device is notified of the transmission timing determined as the start of selection and each mobile radio communication device is notified of the start of leader selection, and transmits a message for reader selection at a designated transmission timing. Since it is possible to improve the success rate of communication by reducing the probability of message loss due to a hidden terminal problem with a small overhead when performing wireless communication of the CSMA / CA method, the leader is elected with high probability. It is possible to
以下、この発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面においては同一もしくは相当する部分に同一の符号を付している。 Hereinafter, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings referred to in the following, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係るリーダ選出システムの構成の一例を示すブロック図である。図1に示されたリーダ選出システムは固定無線通信装置100と移動体に搭載された通信装置である6台の移動無線通信装置2001−2006を備えている。なお、移動無線通信装置2001−2006は同じ構成の装置であり、以下の説明において個々の装置を区別する必要が無い場合には移動無線通信装置200と表記する。また、図1に示す移動無線通信装置200は6台であるが、この発明は移動無線通信装置200の台数を限定するものではなく、6台よりも多くてもよいし、少なくてもよい。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a leader election system according to
図1に示すリーダ選出システムは、6台の移動無線通信装置200のそれぞれに対応する移動体がグループを構成し、グループ内の移動体から1台のリーダを選出するシステムである。なお、移動体と移動体に搭載された移動無線通信装置200は1対1に対応することから、特定の移動体をリーダとして選出することは、対応する移動無線通信装置200をリーダに選出すること同等である。
The leader selection system shown in FIG. 1 is a system in which mobiles corresponding to each of six mobile
図2はこの実施の形態に係る固定無線通信装置100の機能構成の一例を示すブロック図である。固定無線通信装置100は、無線送受信部101、メッセージ受信部102、メッセージ記録部103、受信タイミング記録部104、リーダ候補判定部105、送信タイミング決定部106、メッセージ送信部107、アンテナ109を備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a functional configuration of fixed
無線送受信部101は、アンテナ109を介して、周囲の移動無線通信装置200との間で交換する周期メッセージを含む無線信号を送受信する。ここで、無線送受信部101はCSMA/CA方式の無線通信を行うものとする。CSMA/CA方式の公知の通信技術としてIEEE802.11規格の通信技術がある。メッセージ受信部102は無線送受信部101が受信した無線信号に含まれている周期メッセージの受信処理を行う。メッセージ記録部103は受信した周期メッセージに含まれる情報の記録を行う。また、受信タイミング記録部104は、それぞれの周期メッセージを受信したタイミング(受信タイミング)を記録する。
The wireless transmission and
リーダ候補判定部105は、受信した周期メッセージに基づいてリーダ候補にする移動体に搭載された移動無線通信装置200を判定する。なお、上述のように移動体からリーダを選出することは移動無線通信装置200からリーダを選出することと同等であるので、以降の説明ではリーダ候補となる移動体に搭載された移動無線通信装置200をリーダ候補と称することもある。リーダ候補でない装置についても同様である。送信タイミング決定部106は、それぞれの移動無線通信装置200がメッセージを送信する送信タイミングを決定する。メッセージ送信部107は、イベント検出部110から入力されるリーダ選出のトリガとなるイベント(トリガイベント)の発生の通知に応じて、リーダ候補の装置とリーダ候補でない装置のそれぞれに送信タイミングを通知するメッセージを作成し、作成したメッセージを出力する。なお、メッセージ送信部107が作成したメッセージは無線送受信部101、アンテナ108を介して無線信号に変換されて送信される。
Based on the received periodic message, the reader
図3は、固定無線通信装置100のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図3に示す固定無線通信装置100は、プロセッサ120、ストレッジ121、メモリ122、無線送受信器(トランシーバ)123、アンテナ108を備えている。図2に示したそれぞれの機能ブロックのうち、メッセージ受信部102、メッセージ記録部103、受信タイミング記録部104、リーダ候補判定部105、送信タイミング決定部106、メッセージ送信部107は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ122に記憶される。メモリ122が記憶するプログラムをプロセッサ220が読みだして実行することにより各機能が実現される。また、プログラムが実行される中でメッセージ記録部103、受信タイミング記録部104が情報を記録する際には、メモリ122を用いてデータを保持してもよいし、ストレージ121を用いてデータを保持してもよい。また、無線送受信部101はCSMA/CA方式に対応するトランシーバ123により実現可能である。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of fixed
イベント検出部110はこの発明の実際のアプリケーションに応じて種々のセンサを用いることができる。例えば、固定無線通信装置100が車両に搭載された移動無線通信装置200と通信を行う路側に設置された装置であり、道路上の車両の状況に応じてトリガイベントを検出する場合であれば、図4に示すように画像センサ224をイベント検出部110として用いることが可能であるし、超音波センサを用いることも考えられる。
The
図4は、この発明の実施の形態1に係る移動無線通信装置200の機能構成の一例を示すブロック図である。移動無線通信装置200は、無線送受信部201、メッセージ受信部202、モード切替部203、リーダ動作判定部204、メッセージ送信部205、アンテナ209を備えている。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a functional configuration of mobile
無線送受信部201は、アンテナ209を介して固定無線通信装置100および周囲の他の移動無線通信装置200との間で交換するメッセージを含む無線信号を送受信する。ここで、無線送受信部201は固定無線通信装置100と同様にCSMA/CA方式で無線通信を行うものとする。メッセージ受信部202は固定無線通信装置100と他の移動無線通信装置200からのメッセージを受信し、解析処理を行う。モード切替部203はメッセージ受信部202の解析結果に基づいて自装置のモードの切り替えを行う。
The wireless transmission and
リーダ動作判定部204は、移動体制御部210とのインタフェースを有し、自装置がリーダ候補の移動体の通信装置として動作するか否かを判定する。メッセージ送信部205は、自装置を搭載する移動体がリーダ候補である場合に投票開始を移動通信装置200に通知する投票要求メッセージであるリーダ提案メッセージを作成し、また、リーダ候補でない場合には投票メッセージである受入応答メッセージを生成し、指定された送信タイミングで作成したメッセージを送信する。
The reader
図5は、移動無線通信装置200のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図5に示す移動無線通信装置200は、プロセッサ220、ストレッジ221、メモリ222、トランシーバ223、アンテナ208を備えている。図4に示した各機能ブロックのうち、メッセージ受信部202、モード切替部203、リーダ動作判定部204、メッセージ送信部205は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ222に記憶される。メモリ222が記憶するプログラムをプロセッサ220が読み出して実行することにより各機能が実現される。各機能のプログラムの実行において必要なデータの保持は、メモリ222あるいはストレッジ221を用いて行われる。また、無線送受信部201はトランシーバ223により実現可能である。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the mobile
なお、移動体制御部210は移動無線通信装置200を搭載する移動体の制御を行うブロックであり、例えば移動体が自動走行車両である場合には、図5に示すように車両の走行を制御する車両制御器224が対応する。車両制御器224はプロセッサとプロセッサ周辺回路とプロセッサ上で実行されるプログラムで実現可能である。車両制御器224と移動無線通信装置200の間の接続は既存のデバイス間インタフェースを適用して接続すればよい。なお、車両制御器224がプロセッサを用いて実現されている場合、移動無線通信装置200のプロセッサ220と共通化することも考えられる。なお、移動体制御部210はプロセッサを用いて構成されるのではなく、論理回路等のハードウェアで実現されたものであってもよい。
The
次に、実施の形態1に係るリーダ選出システムの動作について説明する。まず、固定無線通信装置100の動作を説明する。図6はこの実施の形態の固定無線通信装置100の処理フローの一例を示すフローチャートである。図6に示すフローチャートは例であり、必要であれば処理の順序の入れ替え、並列化をしてもよい。また、無線送受信部101とアンテナ109は、CSMA/CA方式による無線インタフェース機能を提供するものであり、その動作は公知の無線送受信器が行う動作と同様であるので、簡単化のため図6のフローチャートでは省略している。また、通信相手の識別はデータリンク層、ネットワーク層、あるいはその他の層で用いられる公知のアドレスを用いて行うことが考えらえる。
Next, the operation of the reader selection system according to the first embodiment will be described. First, the operation of fixed
無線送受信部101は移動無線通信装置200から受信したメッセージをメッセージ受信部102に引き渡すものとする。固定無線通信装置100のメッセージ受信部102は、移動無線通信装置200が周期的に固定無線通信装置100あてに、あるいはブロードキャストにより送信する周期メッセージを受信しているか否かを確認する(S100)。ここで周期メッセージは、移動無線通信装置200を識別可能な識別子、移動無線通信装置200の位置、移動速度、移動方向などの装置情報を含むメッセージである。受信した周期メッセージがある場合、メッセージ記録部103が受信したメッセージに含まれる装置情報を移動無線通信装置200ごとに記録する(S110)。この実施の形態では、固定無線通信装置100が装置情報を記録している移動無線通信装置200に対応する移動体がリーダ選出の対象のグループを構成する。なお、メッセージ記録部103からの装置情報の削除はエイジングによって行うなどすればよい。
The wireless transmitting / receiving
次に、リーダ候補判定部105が、メッセージ記録部103が保持しているそれぞれの移動無線通信装置200の装置情報を参照して、移動無線通信装置200の位置、速度等の情報から当該移動無線通信装置200を搭載した移動体をリーダ候補にすることが可能かどうかのモード判定を行う(S120)。なお、リーダ候補にする移動体は1台以上であれば良い。このモード判定の具体的な判定方法の例としては、周期メッセージから移動無線通信装置200の位置を取得し、リーダとして動作がしやすい位置に存在する移動無線通信装置200であるか、リーダとして動作するのが困難な位置に存在する移動無線通信装置200かを区別することで判別する方法がある。例えば、後述する図10に示す高速道路等における合流車線から本線(走行車線と追越車線)への車両合流時の車両の協調動作であれば、最初に合流車両が合流する走行車線を走行する車両はリーダ装置として動作しやすく、追越車線を走行する車両はリーダとして動作しにくいというように位置に応じて判別することが考えられる。またさらに、他の車両よりも高速である場合には、リーダとして不適切と判断するようにすることも考えられる。
Next, the reader
次に、受信タイミング記録部104が周期メッセージの受信タイミングを移動無線通信装置200ごとに記録する(S103)。そして、送信タイミング決定部106が、受信タイミング記録部104が保持している周期メッセージの受信タイミングから得られる受信間隔(一台の移動無線通信装置200からの周期メッセージを前回受信してから次に受信するまでの時間)に基づいて、それぞれの移動無線通信装置200に割り当てる送信タイミングを決定する(S140)。送信タイミングの決定方法の具体例としては、例えば、一定時間内における移動無線通信装置200からの周期メッセージの受信間隔の最大値を送信に使用できる時間長(送信時間長)として、それぞれの移動無線通信装置200に定めた送信時間長を有するタイムスロットを1タイムスロットずつ重複しないように割り当てる方法がある。あるいは、タイムスロット長をあらかじめ定めておき、それぞれの移動無線通信装置200からの周期メッセージの受信間隔の最大値以上となる送信時間長が与えられるように、移動無線通信装置200に必要な個数のタイムスロットを割り当てる方法が考えられる。割当てした送信タイミングの移動無線通信装置200への指定方法として、機器内で共有された絶対時刻を用いて指定する方法や、受信したタイミングからの経過時刻を用いて指定する方法などが考えられる。
Next, the reception
次に、メッセージ送信部107がイベント検出部110からリーダ選出開始のトリガとなるイベントの検出が通知されているか否かを判定する(S160)。なお、S100の処理で周期メッセージを受信していなかった場合は、S100の処理の次にS160の処理を実施する。S160の処理でイベントの発生が通知されている場合、メッセージ作成部108がリーダ選出開始メッセージを作成する(S170)。ここで、リーダ選出開始メッセージは、各々の移動無線通信装置200がリーダ候補となるかどうかというモード情報と、各々の移動無線通信装置200に割り当てられた送信タイミングを含む。そして、メッセージ作成部108は作成したリーダ選出開始メッセージをブロードキャストで送信する(S180)。なおブロードキャストを用いずに、それぞれの移動無線通信装置200あてにユニキャストメッセージを作成して送信するようにしてもよい。
Next, the
次に、移動無線通信装置200の動作を説明する。図7はこの実施の形態の移動無線通信装置200の処理フローの一例を示すフローチャートである。図7に示すフローチャートは例であり、必要であれば処理の順序の入れ替え、並列化をしてもよい。また、無線送受信部201とアンテナ209は、固定無線通信装置100の無線送受信部101とアンテナ109と同様にCSMA/CA方式による無線インタフェース機能を提供するものであるので、図7のフローチャートでは省略している。
Next, the operation of the mobile
移動無線通信装置200のメッセージ送信部206は、規定された周期が満了するごとに周期メッセージを送信する(S210)。周期メッセージは前述の通り、移動無線通信装置200を識別可能な識別子、移動無線通信装置200の位置、移動速度、移動方向などの装置情報を含むメッセージである。移動無線通信装置200を識別可能な識別子としては、個体識別のために移動体に割り当てられた識別子を用いたり、移動無線通信装置200に割り当てられた識別子を用いたりすることが考えられる。
The message transmission unit 206 of the mobile
周期メッセージを送信した後、あるいは規定された周期が満了していない場合には、メッセージ受信部202が固定無線通信装置100からのリーダ選出開始メッセージを受信しているか否かを確認し、リーダ選出開始メッセージを受信している場合にはリーダ選出処理の開始を判断する(S220)。リーダ選出処理を開始しない場合にはS210の処理にもどる。S220の処理でリーダ選出処理の開始を判断した場合、メッセージ受信部202は受信したリーダ選出開始メッセージの内容を解析し、自装置(あるいは自装置を搭載する移動体)がリーダ候補に指定されているか否かを示すモード情報と、固定無線通信装置100によって割り当てられた送信タイミングを抽出し、モード情報をモード切替部203に、送信タイミングをメッセージ送信部205に通知する(S230)。
After transmitting the periodic message, or if the prescribed period has not expired, the
次に、モード切替部203が、抽出されたモード情報に基づいて、自装置がリーダ候補に指定されているか否かを判定する(S240)。以降では、リーダ候補に指定された移動無線通信装置200をリーダ候補装置、リーダ候補に指定されていない移動無線通信装置200を受入装置とも称する。
Next, the
リーダ候補装置の移動無線通信装置200では、S240の処理の次に、リーダ動作判定部204が移動体制御部210に対してリーダとして動作可能であるか否かの確認を行い、リーダ候補として動作するか否かを決定する(S250)。なお、移動体制御部210は前述のように例えば移動体が自動走行車両であれば自動走行を制御する装置であり、移動体が協調動作のリーダとして動作可能であるかは移動体制御部210が、それぞれの適応形態に応じて判断すべきものである。この発明は移動体のリーダ動作可否の判断を特定の判断方法に限定するものではなく、移動体制御部210の判断に応じて動作をすればよい。
In the mobile
S250でリーダ候補として動作しないことが決定された場合、リーダ動作判定部204は自装置を非リーダに決定する(S251)。一方、S250でリーダ候補として動作することを決定した場合には、メッセージ送信部205がリーダ提案メッセージを作成し、(S252)、無線送受信部201を介して作成したリーダ提案メッセージをブロードキャスト送信する(S253)。リーダ提案メッセージは、当該メッセージを送信するリーダ候補装置の識別子とリーダ提案を示す提案識別子を含み、当該装置(もしくは当該装置を搭載する移動体)がリーダ候補であることを他の移動無線通信装置に通知するメッセージである。
If it is determined in S250 that the device does not operate as a reader candidate, the reader
次に、メッセージ受信部202はタイマを起動して(S254)、受入装置である移動無線通信装置200からの受入応答メッセージを待ち受けする。受入応答メッセージには、リーダ提案メッセージを送信したリーダ候補装置の識別子と提案に同意する旨を示す提案識別子を含み、当該受入応答メッセージを送信した受入装置がリーダ提案メッセージを送信したリーダ候補装置がリーダになることに同意したことを示す。タイマ起動後、メッセージ受信部202は、起動したタイマが満了したか否かを判定する(S255)。タイマが満了していない場合、次に、メッセージ受信部202は他の移動無線通信装置200から受入応答メッセージを受信したか否かを確認する(S256)。
Next, the
S256の処理で受入応答メッセージを受信していた場合、次に、モード切替部203が受信した受入応答メッセージの個数が規定値以上になったかどうかを判定する(S257)。ここでは、規定値の一例としてグループ内の受入装置の移動無線通信装置200の台数の過半数を規定値とする。なお、グループ内の受入装置の移動無線通信装置200の台数はリーダ選出開始メッセージから取得することができる。S257の処理で受信した受入応答メッセージ数が規定値以上と判定された場合、リーダ動作判定部204は自装置をリーダに決定する(S258)。
If the acceptance response message has been received in the process of S256, it is next determined whether the number of acceptance response messages received by the
S255の処理でタイマの満了を判定した場合には、S251の処理が実施される。また、S256の処理で受入応答メッセージを受信していない場合、S257の処理で受信数が規定値以上でない場合は、S255の処理が実施される。 If it is determined in step S255 that the timer has expired, the process of step S251 is performed. If the acceptance response message is not received in the process of S256, and if the number of receptions is not equal to or more than the specified value in the process of S257, the process of S255 is performed.
一方、S240の処理で自装置がリーダ候補に指定されていないと判定した場合には、メッセージ受信部202がタイマを起動して(S260)、リーダ候補装置の移動無線通信装置200からのリーダ提案メッセージを待ち受けする。タイマ起動後、メッセージ受信部202は起動したタイマが満了したか否かを判定する(S261)。タイマが満了していない場合、次に、メッセージ受信部202はリーダ候補装置の移動無線通信装置200から送信されたリーダ提案メッセージを受信しているか否か判定する(S262)。
On the other hand, when it is determined in the process of S240 that the own device is not designated as a reader candidate, the
そして、リーダ提案メッセージを受信していた場合、次に、メッセージ受信部202は受信したリーダ提案メッセージが最初のリーダ提案メッセージであるか否かを判定する(S263)。受信したリーダ提案メッセージが最初のリーダ提案メッセージである場合、次に、メッセージ送信部205が受入応答メッセージを生成する。受入応答メッセージは前述の通り、受信したリーダ提案メッセージを送信したリーダ候補装置がリーダになることに同意したことを示すメッセージである。ここでは、最初に受信したリーダ提案メッセージに対して受入応答メッセージを作成することとしたが、受入応答メッセージを返すリーダ候補装置を決定する方法はこれに限らず、別の基準で決定してもよい。そして、メッセージ送信部205はS230の処理で通知されている送信タイミングを待ち(S265)、作成したメッセージを送信する(S266)。
Then, if the reader proposal message has been received, next, the
S266の処理の後、S261の処理が再度行われる。S262でリーダ提案メッセージを受信していないと判断された場合、S263で受信したリーダ提案メッセージが最初のリーダ提案メッセージでないと判断された場合も、S261の処理が再度行われる。S261の処理でタイマの満了が判断された場合、リーダ動作判定部204は自装置を非リーダに決定する(S267)。
After the process of S266, the process of S261 is performed again. If it is determined that the reader proposal message has not been received in S262, the process of S261 is performed again if it is determined that the reader proposal message received in S263 is not the first reader proposal message. When the expiration of the timer is determined in the process of S261, the reader
移動無線通信装置200が上述のように動作することにより、グループ内の受入装置である移動無線通信装置200のうち、過半数の移動無線通信装置200から受入応答メッセージを受信するリーダ候補装置の移動無線通信装置200は一台のみであるので、グループ内のリーダは1台であることが保証される。
When the mobile
図8は、固定無線通信装置100がS140の処理で実施する送信タイミング決定の具体例を示すタイミングダイアグラムである。ここでは、図1に示す移動無線通信装置2001と移動無線通信装置2002がリーダ候補装置に選ばれたものとする。図8においてそれぞれのタイムスロットに示した番号は個々の移動無線通信装置200の符号に対応するものであり、それぞれのタイムスロットがどの移動無線通信装置200に割り当てられたかを示している。この例では、リーダ候補装置である移動無線通信装置2001にスロットを割り当てた後に、受入装置である移動無線通信装置2003―2006にそれぞれ異なるスロットを割り当て、さらにリーダ候補装置である移動無線通信装置2002にタイムスロットを割り当てた後に、受入装置である移動無線通信装置2003―2006にそれぞれ異なるタイムスロットを割り当てて、それぞれの移動無線通信装置200の送信タイミングを指定している。これにより、それぞれの移動無線通信装置200に対して重複しない送信タイミングを指定することができる。FIG. 8 is a timing diagram showing a specific example of transmission timing determination performed by the fixed
図9は、送信タイミング決定の別の具体例を示すタイミングダイアグラムである。図9と同様に移動無線通信装置2001と移動無線通信装置2002がリーダ候補装置に選ばれたものとする。この例では、初めにリーダ候補装置の移動無線通信装置2001と移動無線通信装置2002に連続するタイムスロットを割り当てて送信タイミングを指定し、その後に受け入れ装置の移動無線通信装置2003―2006にタイムスロットを割り当てて送信タイミングを指定している。FIG. 9 is a timing diagram illustrating another example of transmission timing determination. 9 and the mobile radio communication apparatus in the
以上のように、固定無線通信装置100がグループを構成する移動体に搭載された移動無線通信装置200から送信される周期メッセージに基づいて、それぞれの移動無線通信装置200の送信タイミングを指定し、移動無線通信装置200は固定無線通信装置100によって指定された送信タイミングでメッセージを送信するようにしたので、送信要求に対する応答の送信タイミングの決定を少ないオーバヘッドですることができ、CSMA/CA方式の無線通信を用いたリーダ選出システムにおいて、隠れ端末問題によるパケットの衝突によりメッセージが失われる確率を低減することができ、これにより高い確率でリーダを選出することができる。
As described above, the transmission timing of each mobile
さらに、固定無線通信装置100がグループ内の移動無線通信装置200のなかから1台以上のリーダ候補装置を選定し、グループ内の他の移動無線通信装置200からの投票によりリーダを決定する際の基準を、グループ内のリーダ候補装置でない移動無線通信装置200の過半数から投票を得たリーダ候補装置とすることにより、リーダを一台にのみ決定することが可能となる。
Furthermore, fixed
以下に、この実施の形態のリーダ選出システムの具体的な適用例を説明する。図10は自動走行車両に必要な協調動作を実現するために、リーダとなる車両の選出にこの実施の形態に係るリーダ選出システムを適用した場合の動作例を示す模式図である。図10は合流車線を走行する車両が本線に合流する箇所において、車両の協調動作により合流車両のためのスペースを確保する例を示している。なお、図10で矢印は車両の進行方向を示す。固定無線通信装置100は路側装置である。また、移動無線通信装置200は車両に搭載されており、周期メッセージとして自車両の識別子や位置、速度を含んだ装置情報(車両情報)を送信する。路側装置(固定無線通信装置100)は、車両(移動無線通信装置200)から送信される周期メッセージを受信して、車両情報とその受信タイミングを記録する。
Below, the specific example of application of the leader election system of this embodiment is explained. FIG. 10 is a schematic diagram showing an operation example in the case where the leader selection system according to this embodiment is applied to the selection of a vehicle serving as a leader in order to realize the coordinated operation required for an automatic traveling vehicle. FIG. 10 shows an example of securing a space for a merging vehicle by cooperative operation of the vehicles at a location where a vehicle traveling on the merging lane merges with the main line. The arrow in FIG. 10 indicates the traveling direction of the vehicle. The fixed
路側装置(固定無線通信装置100)は、イベント検出部110(図10では図示せず)より合流車両(移動無線通信装置2006を搭載する)が接近していることを検出する。イベント検出部110は、合流車線付近にセンサを設置して合流車両があることを検知すればよい。あるいは、合流車両と路側装置とのメッセージのやり取りによって検知してもよい。合流車両(移動無線通信装置2006)を検出した路側装置(固定無線通信装置100)は、本線(走行車線および追越車線)を走行する車両(それぞれ移動無線通信装置2001−2005を搭載する)を対象に、それぞれの移動無線通信装置200についてリーダ候補装置にするか否かを決定するとともに、送信タイミングの割り当てを行い、リーダ選出開始メッセージを送信する。複数の車両(移動無線通信装置200)からリーダ候補を決定する方法の例としては、図10に示すような合流スペース確保動作を協調して行う場合であれば、合流車両2006が流入する走行車線を走る車両をリーダにすることでスムーズな協調動作が可能になると考えられることから、走行車線の車両をリーダ候補にする方法が考えられる。リーダ候補を選択する基準は、この発明の適用先に応じて決定されればよい。Road device (fixed wireless communication device 100) detects that the merging vehicle from the event detection unit 110 (not shown in FIG. 10) (equipped with a mobile
そして、リーダ選出開始メッセージを受信した移動無線通信装置200は前述の移動無線通信装置200の処理フローの処理を実施して、リーダの車両を選出する。リーダを定めることにより、例えばリーダとなった車両がスペースを確保するなどして、円滑なスペース確保が可能になる。なお、必ずしも合流車両をグループに含める必要はなく、本線を走行する車両のみをリーダ選出の対象にしてもよい。
実施の形態2.Then, the mobile
Second Embodiment
実施の形態1に示した固定無線通信装置100と移動無線通信装置200では、無線インタフェースの機能をリーダ選出以外の用途に使用する必要がある場合、用途を変更している間は移動無線通信装置200に割り当てる送信タイミングとして使用することができない。この実施の形態では、この問題に対処する固定無線通信装置100を説明する。
In fixed
この実施の形態の固定無線通信装置100の構成は実施の形態1と同様である。この実施の形態の固定無線通信装置100は、リーダ選出に使用できない時間があるとき、当該時間を考慮して送信タイミングをそれぞれの移動無線通信装置200に割り当てる点が実施の形態1の固定無線通信装置100と異なり、その他の点では同様の動作をする。なお、リーダ選出に使用できない時間はあらかじめ定められていても良いし、移動無線通信装置200から通知をうけることにより取得してもよい。
The configuration of fixed
図11は、この実施の形態の固定無線通信装置100が決定した送信タイミング割当ての一例を示すタイミングダイアグラムである。図11に示すようにリーダ選出に使用できない時間が存在した場合、使用できない時間を除外した送信に使用できる時間が定められた送信時間長になるようにタイムスロット長を調整して送信タイミングが割り当てられるようにする。
FIG. 11 is a timing diagram showing an example of transmission timing assignment determined by the fixed
この実施の形態によれば、リーダ選出に無線インタフェースの機能を使用することのできない時間が存在する場合にも、それぞれの移動無線通信装置200に送信タイミングを割り当てることができるので、リーダ選出の成功確率を向上できる。
According to this embodiment, even when there is a time when the function of the wireless interface can not be used for leader election, transmission timing can be assigned to each mobile
実施の形態3.
この実施の形態では固定無線通信装置100が移動無線通信装置200あての情報配信機能を備えている場合の例を説明する。この実施の形態の固定無線通信装置100は、実施の形態2と同様に情報配信を実施する時間を除外して、それぞれの移動無線通信装置200に送信タイミングを割り当てる。そして、送信タイミング割当てから除外した時間に固定無線通信装置100は情報配信を行う。Third Embodiment
In this embodiment, an example in which the fixed
図12は、この実施の形態の固定無線通信装置100が行った送信タイミング決定の一例を示すタイミングダイアグラムである。図12に示すようにリーダ選出に使用できない情報配信時間が存在した場合、使用できない時間を除外した送信に使用できる時間が定められた送信時間長になるようにタイムスロット長を調整して送信タイミングが割り当てられるようにする。
FIG. 12 is a timing diagram showing an example of transmission timing determination performed by the fixed
本実施の形態においては、情報配信時間を考慮した送信機会の割り当てを実施することにより、リーダ選出の成功確率の向上できるとともに、固定無線通信装置100からの情報配信に遅延が生じることを防止できる。
In the present embodiment, the assignment of the transmission opportunity taking into consideration the information delivery time can improve the success probability of the leader selection and prevent the occurrence of a delay in the information delivery from the fixed
この発明の固定無線通信装置および移動無線通信装置によれば、CSMA/CA方式の隠れ端末問題による無線信号の衝突の可能性を低減して、無線通信を用いた投票によりリーダ選出をする場合に、リーダの選出に失敗する可能性を低減することができるので、CSMA/CA方式を用いたリーダ選出システムに有用である。 According to the fixed wireless communication device and the mobile wireless communication device of the present invention, when the possibility of the collision of the wireless signal due to the hidden terminal problem of the CSMA / CA system is reduced and the leader is selected by voting using the wireless communication. This is useful for a leader election system using the CSMA / CA scheme because it can reduce the possibility of a leader election failure.
100 固定無線通信装置、200、2001、2002、2003、2004、2005、2006 移動無線通信装置、101 無線送受信部、102 メッセージ受信部、103 メッセージ記録部、 104 受信タイミング記録部、105 リーダ候補判定部、106 送信タイミング決定部、107 メッセージ送信部、109 アンテナ、110 イベント検出部、120 プロセッサ、121 ストレッジ、122メモリ、 123 トランシーバ、201 無線送受信部、202 メッセージ受信部、203 モード切替部、204 リーダ動作判定部、205 メッセージ送信部、209 アンテナ、210 移動体制御部、220 プロセッサ、221 ストレッジ、222 メモリ、223 トランシーバ。100 fixed wireless communication devices, 200, 200 1 , 200 2 , 200 3 , 200 4 , 200 5 , 200 6 mobile wireless communication devices, 101 wireless transmission / reception units, 102 message reception units, 103 message recording units, 104 reception
Claims (6)
前記移動無線通信装置から周期的に送信された周期メッセージを受信するメッセージ受信部と、
前記周期メッセージの受信タイミングを記録する受信タイミング記録部と、
前記周期メッセージの受信タイミングに基づいて、それぞれの前記移動無線通信装置に対して送信タイミングを割り当てる送信タイミング決定部と、
受信した前記周期メッセージの送信元である前記移動無線通信装置を搭載する前記移動体のなかからリーダ候補にする前記移動体を判定するリーダ候補判定部と、
リーダ選出の投票開始とリーダ候補の前記移動体と割当てした前記送信タイミングとを前記移動無線通信装置に通知する投票要求メッセージを作成するメッセージ送信部と、
を備えることを特徴とする固定無線通信装置。A reader is selected from the plurality of mobile bodies by wireless communication of a CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) system including a fixed radio communication device and a plurality of mobile radio communication devices respectively mounted on a plurality of mobile bodies. Said fixed wireless communication device in a system
A message receiver for receiving a periodic message periodically transmitted from the mobile radio communication device;
A reception timing recording unit that records the reception timing of the periodic message;
A transmission timing determination unit that allocates transmission timing to each of the mobile radio communication devices based on the reception timing of the periodic message;
A leader candidate determination unit that determines the mobile unit to be a leader candidate from among the mobile units mounted with the mobile radio communication apparatus that is a transmission source of the received periodic message;
A message transmission unit for generating a vote request message for notifying the mobile radio communication apparatus of the start of voting for leader selection and the transmission timing allocated to the mobile unit of the leader candidate;
A fixed wireless communication device comprising:
前記固定無線通信装置と他の前記移動無線通信装置からのメッセージを受信するメッセージ受信部と、
リーダ選出の投票開始とリーダ候補の移動体と割当てされた送信タイミングとを示す投票要求メッセージを前記固定無線通信装置から受信した場合に、当該投票要求メッセージに基づいて、自装置がリーダ候補として動作するか否かを判定するリーダ動作判定部と、
定められた周期で周期メッセージを作成して送信するとともに、自装置がリーダ候補として動作する場合に、他の前記移動無線通信装置に自装置がリーダ候補であることを通知するリーダ提案メッセージを作成し、自装置がリーダ候補として動作しない場合に、他の前記移動無線通信装置からのリーダ提案メッセージを受信すると、多くとも1つの前記移動無線通信装置あてに当該移動無線通信装置をリーダとして受け入れることを通知する受け入れ応答メッセージを作成して、前記投票要求メッセージに示された送信タイミングに作成したメッセージを送信するメッセージ送信部と、
を備えることを特徴とする移動無線通信装置。A reader is selected from the plurality of mobile bodies by wireless communication of a CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) system including a fixed radio communication device and a plurality of mobile radio communication devices respectively mounted on a plurality of mobile bodies. Said mobile radio communication device in a system
A message receiving unit for receiving messages from the fixed wireless communication device and another mobile wireless communication device;
When a vote request message indicating the leader election voting start, the leader candidate mobile and the assigned transmission timing is received from the fixed wireless communication device, the own device operates as the leader candidate based on the vote request message. A reader operation determination unit that determines whether to
A periodic message is generated and transmitted in a predetermined cycle, and a reader proposal message is generated to notify another mobile wireless communication device that the own device is a reader candidate when the own device operates as a reader candidate. If the device itself does not operate as a reader candidate and receives a reader proposal message from another mobile radio communication device, the mobile radio communication device is accepted as a reader for at most one mobile radio communication device. A message sending unit that creates an acceptance response message that notifies the user, and sends the created message at the transmission timing indicated in the voting request message;
A mobile radio communication device comprising:
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