JP6540439B2 - Wireless communication method and wireless communication device - Google Patents

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Description

本発明は、無線通信に関連し、特に、利用する通信方式および通信を行うタイミングを動的に決定して通信を行う無線通信に関連する。   The present invention relates to wireless communication, and more particularly to wireless communication in which communication is performed by dynamically determining a communication scheme to be used and timing of performing communication.

車両に搭載された無線通信機が複数の無線通信方式(3G,LTE,DSRC,WiFiなど)に対応している場合、その時点で最も効率的な無線通信方式を用いて通信を行うことが一般的である。   When a wireless communication device mounted on a vehicle supports a plurality of wireless communication methods (3G, LTE, DSRC, WiFi, etc.), it is general to perform communication using the most efficient wireless communication method at that time It is

特許文献1は、サービスの利用可能性に応じて車車間通信と路車間通信を切り替えることを開示する。また、特許文献2は、車両の位置および通信が車車間通信か路車間通信かに基づいて、利用するアンテナ(無指向性アンテナ、指向性アンテナなど)を切り替えることを開示する。また、特許文献3は、自車両と路側機の間に他の車両が存在する場合に、シャドウイングを避けるために当該他の車両を中継車両として利用することを開示する。   Patent Document 1 discloses switching between vehicle-to-vehicle communication and road-to-vehicle communication according to availability of service. Moreover, patent document 2 discloses switching the antenna (a non-directional antenna, a directional antenna, etc.) to utilize based on the position of a vehicle, and communication whether communication is vehicle-to-vehicle communication or road-to-vehicle communication. Further, Patent Document 3 discloses that when another vehicle is present between the host vehicle and the roadside machine, the other vehicle is used as a relay vehicle to avoid shadowing.

特開2014−131236号公報JP, 2014-131236, A 特開2011−191946号公報JP, 2011-191946, A 特開2009−152700号公報JP, 2009-152700, A

それぞれの車両がその時点で最も効率的な無線通信方式を用いて路側機と通信を行うと、複数の車両からなるシステム全体で見たときの通信効率は最大化されない。これは、路側機は通信する車両全てに対して均等に帯域幅(例えばスロットや搬送波)を割り当てるが、路側機から遠い車両は低レベルの変調方式や符号化方式しか利用できずスループットが低いためである。   If each vehicle communicates with the roadside device using the most efficient wireless communication scheme at that time, the communication efficiency as viewed across the system of multiple vehicles is not maximized. This is because the roadside unit equally allocates bandwidth (for example, slots and carriers) to all the communicating vehicles, but vehicles far from the roadside unit can use only low-level modulation and coding schemes and throughput is low. It is.

本発明は、複数の車両がそれぞれ複数の無線通信方式を用いて通信を行う環境において、システム全体の無線通信の効率を向上させることを目的とする。   An object of the present invention is to improve the efficiency of wireless communication of the entire system in an environment where a plurality of vehicles communicate with each other using a plurality of wireless communication methods.

上記の目的を達成するために、本発明の第一の態様では、車両が利用する通信方式および通信を行うタイミングを動的に決定して無線通信を行うものであり、通信のコストに対する通信の効用が高いタイミングおよび無線通信方式で無線通信を行う。   In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, a communication method used by a vehicle and timing for performing communication are dynamically determined to perform wireless communication, and communication for the cost of communication is performed. Wireless communication is performed with timing and wireless communication system with high utility.

より具体的には、本態様に係る無線通信方法は、
将来の複数の時点における車両の位置を推定するステップと、
前記将来の複数の時点のそれぞれについて、各時点での車両の位置における通信のコストおよび通信の効用を、複数の通信方式のそれぞれについて取得するステップと、
前記将来の複数の時点のそれぞれについて、通信の効用に対する通信のコストの比が最も小さい通信方式である最適通信方式を決定するステップと、
前記将来の複数の時点の最適通信方式のうち、前記比が小さいものから順番に所定数個を選択するステップと、
選択された時点において当該時点での最適通信方式を用いて通信を行うステップと、
を含む。
More specifically, the wireless communication method according to this aspect is
Estimating the position of the vehicle at multiple points in the future;
Acquiring, for each of a plurality of communication methods, the cost of communication and the utility of communication at the position of the vehicle at each of the plurality of future points in time;
Determining an optimal communication scheme, which is the communication scheme having the smallest ratio of the cost of communication to the utility of communication, for each of the plurality of future points in time;
Selecting a predetermined number in order from the one with the smallest ratio among the future optimal communication schemes at a plurality of points in time;
Communicating at the selected time using the optimal communication scheme at that time;
including.

このような構成によれば、通信のコストに対する効用が最も高い通信方式を用いた通信が行えるので、複数の無線通信装置からなるシステム全体での通信を効率化できる。   According to such a configuration, it is possible to perform communication using a communication method with the highest effect on the cost of communication, and therefore, it is possible to streamline communication in the entire system including a plurality of wireless communication devices.

将来の複数の時点における車両の位置は、予想走行経路から求めることができる。例えば、ナビゲーションシステムに目的地までの経路が設定されている場合には、この経路から将来の車両の位置を推定できる。また、経路が明示的に設定されていない場合であっても、利用者の過去の走行履歴や日時などから走行経路が予想できる場合には、この予想走行経路を用いて将来の車両位置を推定できる。なお、将来の複数の時点における車両の位置は、時間を所定間隔のタイムステップに区切り、また、道路を所定距離ごとの道路区間に区切り、各タイムステップにおいて車両が位置する道路区間を特定することにより指定するとよい。   The position of the vehicle at future points in time can be determined from the expected travel path. For example, when the route to the destination is set in the navigation system, it is possible to estimate the future position of the vehicle from this route. In addition, even if the route is not explicitly set, if the travel route can be predicted from the user's past travel history or date and time, the future vehicle position can be estimated using this predicted travel route. it can. The positions of the vehicle at a plurality of future points in time divide the time into time steps at predetermined intervals, divide the road into road sections at predetermined distances, and identify the road section where the vehicle is located at each time step. It is good to specify by.

ある無線通信方式の通信の効用は、例えば、当該無線通信方式を用いて通信した際のスループットあるいは1タイムステップにおいて行える通信量に基づいて決定するとよい。ここで、必要な通信量が明確に把握できる場合には、1タイムステップにおいて行える通信量を必要な通信量で正規化した値を用いるとよい。   The utility of communication of a certain wireless communication scheme may be determined based on, for example, the throughput when communicating using the wireless communication scheme or the amount of communication that can be performed in one time step. Here, when the required communication amount can be clearly understood, it is preferable to use a value obtained by normalizing the communication amount that can be performed in one time step with the necessary communication amount.

ある無線通信方式の通信のコストは、例えば、通信のオーバーヘッド、通信に要する費用(料金)、通信のセキュリティ強度の少なくともいずれかまたはこれらの組み合わせに基づいて決定するとよい。通信のオーバーヘッドは、当該無線通信方式の最大スループットに対する実際のスループットの比に基づいて決定するとよい。   The cost of communication of a certain wireless communication system may be determined based on, for example, communication overhead, communication cost (charge), and / or security strength of communication. Communication overhead may be determined based on the ratio of actual throughput to the maximum throughput of the wireless communication scheme.

通信の効用およびコストは、各無線通信方式の無線基地局からの距離に基づいて決定することができる。すなわち、あらかじめ無線基地局からの距離に応じた通信のコストおよび効用を対応付けたモデル(算出式であってもよいし、テーブルであってもよい)を記憶しておき、無線基地局の位置と自車両の将来の時点における位置との間の距離を用いて上記モデルを参照して通信のコストと効用を取得するとよい。無線基地局の位置は、車両があらかじめ記憶していてもよいし、無線通信により外部装置から取得してもよい。   The utility and cost of communication can be determined based on the distance from the wireless base station of each wireless communication scheme. That is, a model (which may be a calculation formula or a table) in which the cost and utility of communication according to the distance from the wireless base station are associated with each other is stored in advance, and the position of the wireless base station The cost and utility of communication may be obtained by referring to the above-mentioned model using the distance between and the position of the vehicle at a future time. The position of the wireless base station may be stored in advance by the vehicle or may be acquired from an external device by wireless communication.

あるいは、通信の効用およびコストは、位置ごとおよび無線通信方式ごとの通信のコストおよび効用を記憶したテーブルを参照して取得することもできる。当該テーブルは車両があらかじめ記憶していてもよいし、その他の装置から無線通信により取得してもよい。また、テーブル自体はサーバ装置などの他の装置が有しており、車両が当該サーバ装置に対して位置情報を含む問合せを行って、当該位置に対応する通信の効用およびコストを取得してもよい。   Alternatively, the utility and cost of communication can be obtained by referring to a table storing communication costs and utilities for each location and for each wireless communication scheme. The table may be stored in advance by the vehicle, or may be acquired by wireless communication from another device. Also, even if the table itself is possessed by another device such as a server device, the vehicle makes an inquiry including position information to the server device to acquire the utility and cost of communication corresponding to the position. Good.

上記のテーブルは、例えば、実際の通信履歴に基づいて生成することができる。車両が通信を行った際の通信のコストおよび効用を、当該車両が通信を行った位置とともにサーバ装置に送信し、サーバ装置が複数の車両から取得される情報に基づいて上記テーブルを生成すればよい。また、上記のテーブルはシミュレーションなどの手法によって生成されても構わない。   The above table can be generated, for example, based on the actual communication history. If the cost and the utility of the communication when the vehicle performs communication are transmitted to the server device together with the position where the vehicle performs communication, and the server device generates the table based on the information acquired from the plurality of vehicles. Good. Also, the above table may be generated by a method such as simulation.

なお、本発明は、上記処理の少なくとも一部を実行する通信方法として捉えることもできる。本発明は、上記処理の少なくとも一部を実行する手段を備える無線通信装置として捉えることができる。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、あるいはこのコンピュータプログラムを非一時的に記憶したコンピュータ可読記憶媒体として捉えることもできる。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。   In addition, this invention can also be grasped as a communication method which performs at least one part of the said process. The present invention can be understood as a wireless communication apparatus provided with means for performing at least a part of the above-mentioned processing. Also, the present invention can be regarded as a computer program for causing a computer to execute this method, or a computer readable storage medium storing this computer program non-temporarily. Each of the above means and processes can be combined with one another as much as possible to constitute the present invention.

本発明によれば、複数の車両がそれぞれ複数の無線通信方式を用いて通信を行う環境において、システム全体の無線通信の効率を向上できる。   According to the present invention, in an environment in which a plurality of vehicles communicate with each other using a plurality of wireless communication methods, it is possible to improve the efficiency of wireless communication of the entire system.

実施形態にかかる車載通信装置の機能ブロック図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The functional block diagram of the vehicle-mounted communication apparatus concerning embodiment. 実施形態にかかる無線通信方法のフローチャート。The flowchart of the radio | wireless communication method concerning embodiment. 無線基地局からの距離に応じたスループットを対応付けるモデルの例。The example of the model which matches the throughput according to the distance from a wireless base station. 実施形態にかかる無線通信方法によって、無線通信を行う区間および無線通信方式を決定する具体例を説明する図。The figure which illustrates the specific example which determines the area and radio | wireless communication system which perform radio | wireless communication by the radio | wireless communication method concerning embodiment.

本実施形態は、車両に搭載された無線通信装置が所定の時間内にある容量のデータを通信する必要がある状況において好適な無線通信方法である。例えば、地図データやソフトウェア(アプリケーションプログラム)またはこれらの更新情報などのデータをダウンロードする状況を想定する。このような通信はある程度の遅延が許容され即座に通信を開始する必要が無いので、通信効率の良い時点において通信をすることで、システム全体の通信効率を向上させることができる。   This embodiment is a wireless communication method suitable in a situation where it is necessary for a wireless communication device mounted on a vehicle to communicate data of a certain capacity within a predetermined time. For example, it is assumed that data such as map data, software (application program) or update information thereof is downloaded. Since such communication allows a certain degree of delay and there is no need to immediately start communication, communication at a time when communication efficiency is good can improve the communication efficiency of the entire system.

本実施形態に係る車載通信装置10について説明する。車載通信装置10は、車両1に搭載された(備え付けられた、もしくは持ち込まれた)無線通信装置であり、複数の無線通信方式による通信が可能である。車載通信装置10は、複数の無線通信方式のそれぞれに対応した複数の無線通信部16、もしくは複数の無線通信方式に対応可能な1つの無線通信部16を有する。車載通信装置10は、また、中央演算処理装置、RAMやROMなどの記憶装置、入出力装置、通信インタフェースなどを有し、中央演算処理装置がプログラムを実行することで、図1に示す機能を実現する。すなわち、車載通信装置10は、位置推定部11、コスト・効用取得部12、基地局位置記憶部13、通信区間・通信方式決定部14、通信制御部15として機能する。なお、これらの機能のうち一部または全部について専用のハードウェア回路によって実現しても構わない。   The on-vehicle communication device 10 according to the present embodiment will be described. The in-vehicle communication device 10 is a wireless communication device mounted (provided or brought into) the vehicle 1 and capable of communication by a plurality of wireless communication methods. The in-vehicle communication device 10 includes a plurality of wireless communication units 16 corresponding to each of a plurality of wireless communication methods, or one wireless communication unit 16 compatible with a plurality of wireless communication methods. The in-vehicle communication device 10 also includes a central processing unit, a storage device such as a RAM or a ROM, an input / output device, a communication interface, etc., and the central processing unit executes a program to perform the functions shown in FIG. To realize. That is, the in-vehicle communication device 10 functions as a position estimation unit 11, a cost / utility acquisition unit 12, a base station position storage unit 13, a communication zone / communication method determination unit 14, and a communication control unit 15. Note that part or all of these functions may be realized by a dedicated hardware circuit.

図2は、車載通信装置10が無線通信を行う際の処理の流れを示したフローチャートである。以下、図2を参照しながら、本実施形態における車載通信装置10の無線通信方法の詳細について説明する。   FIG. 2 is a flowchart showing the flow of processing when the on-vehicle communication device 10 performs wireless communication. The details of the wireless communication method of the in-vehicle communication device 10 in the present embodiment will be described below with reference to FIG.

まず、ステップS1において、位置推定部11が、現在以降のタイムステップt1〜tnにおいて車両1が位置する道路区間S1〜Snを特定する。具体的には、位置推定部11は、例えば、ナビゲーション装置に設定されている予定走行経路を取得し、予定走行経路と、予想される走行速度に基づいて、各タイムステップtにおける車両1の道路区間Sを特定する。本実施形態においては、道路区間Sは所定距離(例えば100m)を有し、各タイムステップtは所定の時間間隔(例えば1秒)とする。道路区間Sおよびタイムステップtは、一つの区間内および一つのタイムステップ内では通信状況が同一とみなせるように設定することが望ましい。また、現在から何秒後までの道路区間を特定するか、すなわちnの値は、通信を完了すべき時間(許容遅延時間)に基づいて決定するとよいが、あらかじめ定められた値を上限値としてもよい。   First, in step S1, the position estimation unit 11 specifies road sections S1 to Sn in which the vehicle 1 is located in time steps t1 to tn after the present. Specifically, the position estimation unit 11 acquires, for example, the planned traveling route set in the navigation device, and the road of the vehicle 1 at each time step t based on the planned traveling route and the predicted traveling speed. Section S is identified. In the present embodiment, the road section S has a predetermined distance (for example, 100 m), and each time step t is a predetermined time interval (for example, one second). It is desirable to set the road section S and the time step t so that the communication situation can be considered identical within one section and within one time step. In addition, how many seconds after the current road section should be specified, that is, the value of n should be determined based on the time to complete communication (allowable delay time), but a predetermined value is set as the upper limit value It is also good.

次に、特定された道路区間S1〜Snのそれぞれについて、以下のループL1の処理が実行される。以下、変数iは、処理対象の道路区間を表す。なお、道路区間Siは、タイムステップtにおける車両1の位置なので、タイムステップを表すともいえる。 Next, the process of the following loop L1 is executed for each of the identified road sections S1 to Sn. Hereinafter, the variable i represents a road section to be processed. Note that road segment Si, since the position of the vehicle 1 at time step t i, it can be said to represent the time step.

ループL1内では、まず、ループL2の処理において無線通信方式ごとにステップS2およびS3の処理が実行される。以下、変数jは、処理対象の無線通信方式を表す。   In the loop L1, first, the processes of steps S2 and S3 are executed for each wireless communication method in the process of the loop L2. Hereinafter, the variable j represents a wireless communication method to be processed.

ステップS2において、コスト・効用取得部12は、道路区間Sにおいて無線通信方式jを用いて通信をした場合の、通信の効用uijとコストcijを取得する。本実施形態においては、通信の効用uijは、以下の式で定義する。

Figure 0006540439
ここで、thijは道路区間Sにおいて無線通信方式jを用いて通信をした場合のスループット(単位時間あたりの通信量)、Δtは1タイムステップの時間、Bはアプリケーション等から要求される必要な通信量(例えば、ダウンロードする3次元地図データのデータ容量)を表す。すなわち、本実施形態においては、通信の効用uijは、道路区間Sにおいて無線通信方式jを用いて通信できる通信量を、必要な(要求される)通信量で正規化した値である。 In step S2, the cost / utility acquisition unit 12 acquires the utility u ij and the cost c ij of the communication when the communication is performed using the wireless communication method j in the road section S i . In the present embodiment, the utility u ij of communication is defined by the following equation.
Figure 0006540439
Here, th ij is the throughput (the amount of communication per unit time) when communication is performed using the wireless communication method j in the road section S i , Δt is the time of one time step, and B is required from the application etc. Communication amount (for example, data capacity of 3D map data to be downloaded). That is, in the present embodiment, the utility u ij of communication is a value obtained by normalizing the amount of communication that can be communicated using the wireless communication method j in the road section S i with the required (required) amount of communication.

また、本実施形態においては、コストcijは、以下の式で定義する。

Figure 0006540439
ここで、thmax は、無線通信方式jにおいて可能な最大スループットを表す。定義から明らかなように、本実施形態においてはコストcijは通信効率の補数であり、最大スループットで通信可能であればコストが小さく、オーバーヘッドが大きいほどコストが大きくなる。 Further, in the present embodiment, the cost c ij is defined by the following equation.
Figure 0006540439
Here, th max j represents the maximum throughput possible in the wireless communication scheme j. As is clear from the definition, in the present embodiment, the cost c ij is the complement of the communication efficiency, and the cost is smaller if communication is possible at the maximum throughput, and the cost is larger as the overhead is larger.

なお、通信の効用uijおよびコストcijは、道路区間Sと無線通信方式jの無線基地局の位置との間の距離に基づいて決定することができる。例えば、コスト・効用取得部12は、図3のように無線基地局からの距離とスループットの関係を定義したモデル(算出式もしくはテーブル)を参照して、効用および効用を決定するとよい。なお、図3には、2つの無線通信方式についてのモデル(実線と点線)が描かれている。無線基地局の位置は、基地局位置記憶部13にあらかじめ格納しておいてもよいし、無線通信によって取得してもよい。 The utility u ij and cost c ij of communication can be determined based on the distance between the road section S i and the position of the wireless base station of the wireless communication system j. For example, the cost / utility acquisition unit 12 may determine the utility and the utility with reference to a model (calculation formula or table) that defines the relationship between the distance from the wireless base station and the throughput as illustrated in FIG. In FIG. 3, models (solid line and dotted line) for two wireless communication methods are depicted. The position of the wireless base station may be stored in advance in the base station position storage unit 13 or may be obtained by wireless communication.

ステップS3において、コスト・効用取得部12は、道路区間Sにおける無線通信方式jの評価値rijを算出する。評価値rijは、通信のコストcijと効用uijに基づいて無線通信方式jを用いた通信の効率を定義した値である。評価値rijは、通信のコストcijと効用uijに基づき、コストcijが小さいほど大きく、効用uijが大きいほど大きい値を取るように定義することができる。本実施形態においては、次式のように通信のコストcijと効用uijの比によって評価値rijを定義する。

Figure 0006540439
In step S3, the cost / utility acquisition unit 12 calculates the evaluation value r ij of the wireless communication system j in the road section S i . The evaluation value r ij is a value that defines the efficiency of communication using the wireless communication system j based on the cost of communication c ij and the utility u ij . The evaluation value r ij can be defined to take a larger value as the cost c ij is smaller, and as the utility u ij is larger, based on the communication cost c ij and the utility u ij . In the present embodiment, the evaluation value r ij is defined by the ratio of the communication cost c ij to the utility u ij as expressed by the following equation.
Figure 0006540439

ループL2の処理によって、道路区間Sにおける、全ての無線通信方式jについてのコストcij、効用uij、および評価値rijが算出される。なお、上述したように道路区間Sはタイムステップtにおける車両1の位置なので、cij、uij、およびrijは、タイムステップtにおける無線通信方式jについてのコスト、効用、および
評価値であるともいえる。
By the processing of loop L2, costs c ij , utilities u ij and evaluation values r ij for all the wireless communication methods j in the road section S i are calculated. As mentioned above, since the road section S i is the position of the vehicle 1 at the time step t i , c ij , u ij and r ij are the cost, utility and evaluation of the wireless communication system j at the time step t i It can be said that it is a value.

ステップS4では、通信区間・通信方式決定部14が、道路区間Sについて、評価値rijが最小となる無線通信方式jを決定する。以下では、この無線通信方式を道路区間Sにおける最適通信方式Mと称し、また、最適通信方式Mの評価値を最小評価値rと称する。また、道路区間Sにおける最適通信方式Mの効用およびコストを、それぞれuおよびcと表す。 In step S4, the communication section and communication method determination unit 14 determines, for the road section S i , the wireless communication method j that minimizes the evaluation value r ij . Hereinafter, it referred the wireless communication method with the optimum communication method M i in road section S i, also referred to as the minimum evaluation value r i of the evaluated value of the optimum communication method M i. Moreover, the utility and cost of the optimal communication method M i in road section S i, each represents a u i and c i.

ループL1の処理によって、以上のステップS2〜S4の処理が繰り返され、全て道路区間Sについて、最適通信方式Mおよびその通信のコストおよび効用が算出される。 The process of the loop L1, repeats the processing of steps S2 to S4, all the road sections S i, the cost and utility of the optimal communication method M i and the communication are calculated.

通信区間・通信方式決定部14は、各道路区間における最適通信方式の中から最小評価値が順番に所定数個を選択して、選択された道路区間(タイムステップ)において選択された最適通信方式を用いて通信を行うものと決定する(ステップS5〜S9)。以下、この処理についてより具体的に説明する。   The communication section / communication method determination unit 14 selects a predetermined number of minimum evaluation values in order from the optimum communication methods in each road section, and selects the optimum communication method selected in the selected road section (time step). It is determined that communication is to be performed by using (steps S5 to S9). Hereinafter, this process will be described more specifically.

ステップS5において、通信区間・通信方式決定部14は、変数Uをゼロに初期化する。そして、ステップS6において、通信区間・通信方式決定部14は、道路区間Sのうち最小評価値rが最も小さい道路区間Sを選択する。ステップS7において、通信区間・通信方式決定部14は、変数Uに、道路区間Sにおける最適通信方式Mの効用uを加える。 In step S5, the communication section and communication method determination unit 14 initializes the variable U to zero. Then, in step S6, the communication section and communication mode determination unit 14 selects the smallest road segment S k is the minimum evaluation value r i of the road section S i. In step S7, the communication path and communication scheme determining unit 14, the variable U, added utility u k of the optimum communication method M k in the road section S k.

ステップS8において、通信区間・通信方式決定部14は、変数Uが閾値以上であるか否かを判定する。閾値として1を用いることができる。効用は、道路区間内で通信可能な通信量の必要な通信量に対する比であるので、効用の和が1以上であれば、必要な通信が行えるためである。すなわち、通信を行う区間(タイミング)を、要求された通信量を通信できるだけの最小の数とすることができる。ただし、安全を考慮して閾値を1より大きい値、例えば、1.2などとしてもよい。   In step S8, the communication section and communication method determination unit 14 determines whether the variable U is equal to or greater than a threshold. One can be used as the threshold. The utility is the ratio of the communicable amount of traffic in the road section to the necessary amount of traffic, so that if the sum of the utility is 1 or more, the necessary communications can be performed. That is, the section (timing) in which communication is performed can be made the requested amount of communication the smallest possible number of communication. However, in consideration of safety, the threshold may be a value larger than 1, for example, 1.2.

変数Uが閾値未満の場合(S8−NO)には、ステップS6に戻り、選択されていない道路区間の中から最小評価値rが最も小さい道路区間を選択して、上記の処理を繰り返す。変数Uが閾値以上となった場合(S8−YES)は、ステップS9に進む。 In the case the variable U is less than the threshold (S8-NO), the process returns to step S6, by selecting the smallest road segment minimum evaluation value r i from the road section that is not selected, the above processing is repeated. If the variable U is equal to or greater than the threshold (S8-YES), the process proceeds to step S9.

ステップS9では、通信区間・通信方式決定部14は、上記の処理において選択された道路区間において最適通信方式を用いて通信を行うものと決定する。具体的には、通信制御部15が、車両1が選択された道路区間に到達したか否かを判断し、到達した場合にはその道路区間での最適通信方式を用いて通信を行うように、無線通信部16を制御する。   In step S9, the communication section / communication method determination unit 14 determines that communication will be performed using the optimal communication method in the road section selected in the above process. Specifically, the communication control unit 15 determines whether or not the vehicle 1 has reached the selected road section, and when the vehicle 1 has reached, communication is performed using the optimal communication method in the road section. , And the wireless communication unit 16.

上記の処理について、図4(A)〜4(C)を参照して具体的に説明する。図4(A)〜4(C)の例では説明を簡略化するために、2種類の無線通信方式が利用可能である場合を想定する。また、4タイムステップ先までを考慮し、4つの道路区間S1〜S4を対象とする。   The above process will be specifically described with reference to FIGS. 4 (A) to 4 (C). In the examples of FIGS. 4A to 4C, in order to simplify the description, it is assumed that two types of wireless communication methods can be used. In addition, four road sections S1 to S4 are targeted in consideration of up to four time steps.

図4(A)は、それぞれの道路区間Sおよび無線通信方式jでの効用uijおよびコストcijの例を示す。図中において、左側の数値が効用であり、右側の数値がコストである。例えば、道路区間S1における無線通信方式1の効用u11は0.1、コストc11は0.5である。 FIG. 4A shows an example of utility u ij and cost c ij in each of the road section S i and the wireless communication system j. In the figure, the value on the left is the utility, and the value on the right is the cost. For example, the utility u 11 of the wireless communication method 1 in the road section S1 is 0.1, and the cost c 11 is 0.5.

このような状況において、各道路区間Sにおける最適通信方式Mは、図4(B)の点線の四角で囲った方式として決定される(ステップS4)。例えば、道路区間S2では
、無線通信方式1の評価値は6(=0.6/0.1)であり、無線通信方式2の評価値は0.25(=0.2/0.8)であるので、評価値が最小となる無線通信方式2が最適通信方式として選択される。
In such circumstances, the optimum communication method M i for each road section S i is determined as enclosed manner by the dotted rectangle in FIG. 4 (B) (step S4). For example, in the road section S2, the evaluation value of the wireless communication system 1 is 6 (= 0.6 / 0.1), and the evaluation value of the wireless communication system 2 is 0.25 (= 0.2 / 0.8) Because of this, the wireless communication method 2 with the smallest evaluation value is selected as the optimum communication method.

各道路区間Sにおける最適通信方式Mの最小評価値は、図4(B)の点線の四角の外側に示されるように、M1が5、M2が0.25、M3が0.375、M4が8となる。ここで、最小評価値が小さい無線通信方式から選択していくと、まず、最適通信方式M2(道路区間S2における最適無線通信方式=無線通信方式2)が選択される。このとき効用の合計は0.8であり閾値(ここでは1とする)以下なので、さらに次の最適通信方式が選択される。最小評価値が次に小さいのは最適通信方式M3(道路区間S3における最適無線通信方式=無線通信方式2)であるので、これが選択される。ここで効用の合計が1.6となり閾値以上となるので、選択処理を終了する。 Minimum evaluation value of the optimum communication method M i for each road section S i, as shown outside the dotted line box in FIG. 4 (B), M1 is 5, M2 is 0.25, M3 is 0.375, M4 is eight. Here, when selecting from the wireless communication system having the smallest minimum evaluation value, first, the optimal communication system M2 (the optimal wireless communication system in the road section S2 = the wireless communication system 2) is selected. At this time, since the total of the utilities is 0.8 and not more than the threshold (here, 1), the next optimum communication scheme is selected. The smallest evaluation value is the second smallest because it is the optimum communication method M3 (the optimum wireless communication method in the road section S3 = the wireless communication method 2), so this is selected. Here, since the total of the utilities becomes 1.6 and becomes equal to or more than the threshold, the selection processing is ended.

以上のように、図4(A)に示す状況においては、道路区間S2で無線通信方式2、道路区間S3で無線通信方式2を用いて通信を行うように決定される。なお、この例では、選択される道路区間が連続しており、かつ、無線通信方式に切り替えがないが、上述した選択方法から明らかなように、通信を行う道路区間は必ずしも連続している必要はないし、また、連続する道路区間で通信を行う場合に道路区間ごとに無線通信方式が切り替わっても構わない。   As described above, in the situation shown in FIG. 4A, it is determined that communication is performed using the wireless communication method 2 in the road section S2 and the wireless communication method 2 in the road section S3. In this example, the road sections to be selected are continuous, and there is no switching to the wireless communication method. However, as is clear from the selection method described above, the road sections to be communicated need to be always continuous. Alternatively, when communication is performed in continuous road sections, the wireless communication scheme may be switched for each road section.

図2に示した通信を行う道路区間および無線通信方式の決定処理は、定期的に繰り返し実行することが好ましい。状況の変化に応じて、最適な通信の仕方が変更することがあるためである。   It is preferable to periodically and repeatedly execute the determination process of the road section and the wireless communication system in which the communication shown in FIG. 2 is performed. This is because the optimal communication method may change in accordance with the change in situation.

本実施形態によれば、通信の効用とコストとを勘案して適切なタイミングで適切な無線通信方式を用いた通信が可能となるので、個々の無線通信装置がベストエフォート型で通信を行う場合よりもシステム全体の通信効率が向上する。また、上記の処理は、個々の無線通信装置が自律分散的に行う処理であるので、システム内の無線通信装置で連携を取ることなくシステム全体の通信効率を向上させることができる。   According to the present embodiment, it is possible to perform communication using an appropriate wireless communication method at an appropriate timing in consideration of the utility and cost of communication, and therefore, when individual wireless communication devices perform communication in a best effort manner Communication efficiency of the whole system is improved more than that. Further, since the above-described processing is processing performed by each wireless communication device in an autonomous distributed manner, communication efficiency of the entire system can be improved without cooperation among the wireless communication devices in the system.

<変形例>
上記の説明は、本発明を例示的に説明したものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その技術的思想の範囲内で、種々の変形が可能である。
<Modification>
The above description exemplifies the present invention, and does not limit the present invention. The present invention can be variously modified within the scope of the technical idea.

上記の説明において、図3に示すように無線基地局からの距離に応じて、通信のコストと効用を算出しているが、通信のコストと効用の求め方はこれに限られない。例えば、通信のスループット等は通信を行う車両の台数によっても変化するので、無線基地局からの距離と周辺の車両密度と通信のコストおよび効用を対応付けたモデル(算出式またはテーブル)を参照して決定してもよい。周辺の車両台数は、受信する無線信号に含まれる車両識別子から判断すればよい。また、無線基地局からの距離や車両密度以外の周辺状況に関するパラメータも考慮して、通信のコストおよび効用を算出するようにすること好ましい。   In the above description, although the cost and utility of communication are calculated according to the distance from the radio base station as shown in FIG. 3, the method of determining the cost and utility of communication is not limited to this. For example, since the throughput of communication changes depending on the number of vehicles performing communication, reference is made to a model (calculation formula or table) in which the distance from the wireless base station and the density of vehicles in the periphery are associated with the cost and utility of communication. You may decide. The number of vehicles in the vicinity may be determined from the vehicle identifier included in the received radio signal. In addition, it is preferable to calculate the cost and utility of communication in consideration of parameters related to the surrounding conditions other than the distance from the radio base station and the vehicle density.

また、車載通信装置10が、位置ごとおよび無線通信方式ごとの通信のコストおよび効用を記憶したテーブルを参照して、通信のコストおよび効用を取得してもよい。位置ごとおよび無線通信方式ごとの通信のコストおよび効用を記憶したテーブルは、例えば、実際の通信履歴に基づいて生成してもよいし、シミュレーションに基づいて生成してもよい。実際の通信履歴に基づいてテーブルを生成する場合には、車載通信装置10が実際に通信を行った際の、位置、無線通信方式、コストおよび効用に関連する情報などをサーバ装置に送信するとよい。この送信はリアルタイムに行う必要はなく、適切なタイミングでまと
めて送信するようにしても良い。サーバ装置は多数の車両から送信される通信履歴情報に基づいて上記テーブルを生成できる。サーバ装置が生成した情報は適宜車載通信装置10に対して送信されてもよいし、車載通信装置10に送信することなく車載通信装置10からの問い合わせに応じて、サーバ装置が通信コストおよび効用をテーブルに基づいて取得して車載通信装置10に通知するようにしてもよい。なお、テーブルを作成する場合も、位置だけに限らず、周辺の車両台数やその他の周辺状況ごとに通信のコストおよび効用を定義するようにすることも好ましい。
Further, the in-vehicle communication device 10 may obtain the communication cost and the utility by referring to the table storing the communication cost and the utility for each position and each wireless communication method. A table storing communication cost and utility of each position and each wireless communication scheme may be generated based on, for example, an actual communication history, or may be generated based on a simulation. When the table is generated based on the actual communication history, it is preferable to transmit, to the server device, information related to the position, the wireless communication method, the cost, and the utility when the in-vehicle communication device 10 actually performs communication. . This transmission does not have to be performed in real time, and may be collectively transmitted at an appropriate timing. The server device can generate the table based on communication history information transmitted from a number of vehicles. The information generated by the server device may be appropriately transmitted to the in-vehicle communication device 10, or the server device may communicate with the communication cost and utility in response to an inquiry from the in-vehicle communication device 10 without transmitting to the in-vehicle communication device 10. It may be acquired based on the table and notified to the in-vehicle communication device 10. In the case of creating the table, it is also preferable to define the communication cost and utility not only for the position but also for the number of vehicles in the vicinity and other surrounding conditions.

通信の効用およびコストは上記で説明したものに限られない。例えば、通信の効用は、ユーザまたはアプリケーションにとっての有益さや満足度を表す指標であれば任意のものを採用できる。例えば、通信の効用として通信に要する時間に関連した値を採用することもできる。また、通信のコストは最小化することが望ましい指標であれば任意のものを採用できる。例えば、利用する帯域幅、通信に要する費用、セキュリティコストなどに関連した値をコストとして採用できる。また、これらおよび通信オーバーヘッドなどの複数の要因を組み合わせて得られる値をコストとして採用することもできる。   The utility and costs of communication are not limited to those described above. For example, the utility of communication may be any indicator that indicates the benefit or satisfaction to the user or application. For example, a value related to the time required for communication can also be adopted as a utility of communication. In addition, any cost may be adopted as long as it is an index that it is desirable to minimize. For example, values related to the bandwidth to be used, the cost for communication, the security cost, etc. can be adopted as the cost. Also, a value obtained by combining a plurality of factors such as these and communication overhead can be adopted as the cost.

上記の実施形態では、道路をあらかじめ所定距離の道路区間に区分するものとして説明したが、あらかじめ道路区間を定義せずにタイムステップの開始時点と終了時点における位置を始点および終点する区間を、当該タイムステップに対応する道路区間として決定してもよい。   In the above embodiment, the road has been described as being divided into road sections of a predetermined distance in advance, but without defining the road sections in advance, the sections that start and end the position at the start time and end time of the time step It may be determined as a road section corresponding to the time step.

10:車載通信装置 11:位置推定部 12:コスト・効用取得部
13:基地局位置記憶部 14:通信区間・通信方式決定部
15:通信制御部 16:無線通信部
10: in-vehicle communication device 11: position estimation unit 12: cost / utility acquisition unit 13: base station position storage unit 14: communication section / communication method determination unit 15: communication control unit 16: wireless communication unit

Claims (10)

利用する通信方式および通信を行うタイミングを動的に決定して行う、車両の無線通信方法であって、
将来の複数の時点における車両の位置を推定するステップと、
前記将来の複数の時点のそれぞれについて、各時点での車両の位置における通信のコストおよび通信の効用を、複数の通信方式のそれぞれについて取得するステップと、
前記将来の複数の時点のそれぞれについて、通信の効用に対する通信のコストの比が最も小さい通信方式である最適通信方式を決定するステップと、
前記将来の複数の時点の最適通信方式のうち、前記比が小さいものから順番に所定数個を選択するステップと、
選択された時点において当該時点での最適通信方式を用いて通信を行うステップと、
を含む、無線通信方法。
A wireless communication method of a vehicle, wherein a communication method to be used and a timing of performing communication are dynamically determined.
Estimating the position of the vehicle at multiple points in the future;
Acquiring, for each of a plurality of communication methods, the cost of communication and the utility of communication at the position of the vehicle at each of the plurality of future points in time;
Determining an optimal communication scheme, which is the communication scheme having the smallest ratio of the cost of communication to the utility of communication, for each of the plurality of future points in time;
Selecting a predetermined number in order from the one with the smallest ratio among the future optimal communication schemes at a plurality of points in time;
Communicating at the selected time using the optimal communication scheme at that time;
Wireless communication method, including:
前記所定数個は、要求された通信量を通信できる最小の数である、
請求項1に記載の無線通信方法。
The predetermined number is a minimum number capable of communicating the requested amount of communication,
The wireless communication method according to claim 1.
通信方式の通信の効用は、各時点において当該通信方式を用いて行える通信量に基づいて決定される、
請求項1または2に記載の無線通信方法。
The utility of communication of the communication scheme is determined based on the amount of communication that can be performed using the communication scheme at each point in time,
A wireless communication method according to claim 1 or 2.
通信方式の通信のコストは、通信のオーバーヘッド、通信に要する費用、通信のセキュリティ強度の少なくともいずれかに基づいて決定される、
請求項1から3のいずれか1項に記載の無線通信方法。
The cost of communication of the communication system is determined based on at least one of communication overhead, communication costs, and security strength of communication.
The wireless communication method according to any one of claims 1 to 3.
通信方式の通信のコストは、前記複数の通信方式で達成可能な最大のスループットに対する前記通信方式でのスループットに基づいて決定される、
請求項1から3のいずれか1項に記載の無線通信方法。
The cost of communication of the communication scheme is determined based on the throughput of the communication scheme for the maximum throughput achievable with the plurality of communication schemes.
The wireless communication method according to any one of claims 1 to 3.
通信のコストおよび効用を取得するステップは、
各通信方式の無線基地局の位置を取得するステップと、
無線通信方式ごとに無線基地局からの距離と通信のコストおよび効用とを対応付けたモデルを参照して、前記車両の将来の時点の位置における通信のコストおよび効用を取得するステップと、
を含む、請求項1から5のいずれか1項に記載の無線通信方法。
The step of obtaining the cost and utility of communication is
Acquiring the position of the radio base station of each communication scheme;
Obtaining a cost and utility of communication at a future point in time of the vehicle with reference to a model in which the distance from the wireless base station is associated with the cost and utility of communication for each wireless communication system;
The wireless communication method according to any one of claims 1 to 5, comprising:
通信のコストおよび効用を取得するステップは、
位置ごとおよび通信方式ごとの通信のコストおよび効用を記憶したテーブルを参照して、前記車両の将来の時点の位置における通信のコストおよび効用を取得するステップと、
を含む、請求項1から5のいずれか1項に記載の無線通信方法。
The step of obtaining the cost and utility of communication is
Obtaining a cost and utility of communication at a future point in time of the vehicle with reference to a table storing the cost and utility of communication for each position and communication system;
The wireless communication method according to any one of claims 1 to 5, comprising:
車両が通信を行った際の通信のコストおよび効用と、当該車両が通信を行った位置とをサーバ装置に送信するステップをさらに含み、
前記テーブルは、複数の車両から送信された情報に基づいて前記サーバ装置によって生成される、
請求項7に記載の無線通信方法。
The method further includes the step of transmitting to the server apparatus the cost and utility of communication when the vehicle performs communication, and the position where the vehicle has performed communication.
The table is generated by the server device based on information transmitted from a plurality of vehicles.
The wireless communication method according to claim 7.
請求項1から8のいずれか1項に記載の方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。   A program for causing a computer to execute the steps of the method according to any one of claims 1 to 8. 利用する通信方式および通信を行うタイミングを動的に決定して行う、無線通信装置であって、
将来の複数の時点における無線通信装置の位置を推定する位置推定手段と、
前記将来の複数の時点のそれぞれについて、各時点での無線通信装置の位置における通信のコストおよび通信の効用を、複数の通信方式のそれぞれについて取得するコスト・効用取得手段と、
前記将来の複数の時点のそれぞれについて、通信の効用に対する通信のコストの比が最も小さい通信方式である最適通信方式を決定し、前記将来の複数の時点の最適通信方式のうち、前記比が小さいものから順番に所定数個を選択し、選択された時点において当該時点での最適通信方式を用いて通信を行うと決定する決定手段と、
を備える無線通信装置。
A wireless communication apparatus, which dynamically determines and performs a communication method to be used and timing to perform communication,
Position estimation means for estimating the position of the wireless communication device at a plurality of future times;
Cost / utility acquisition means for acquiring, for each of a plurality of communication methods, the cost of communication and the utility of communication at the position of the wireless communication device at each of the plurality of future points in time;
For each of the plurality of future points in time, the optimal communication method, which is the communication method with the smallest ratio of the cost of communication to the utility of communication, is determined, and the ratio is small among the optimum communication methods of the plurality of future points Determining means for selecting a predetermined number of items in order from the ones and determining that communication will be performed using the optimal communication scheme at that time at the selected time;
Wireless communication device comprising:
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