JP6904781B2 - 車両用無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、車両用無線通信システムに関する。

例えば、車両上で様々な機器の間を、有線または無線によるメッシュ状のネットワークを経由して接続することにより、必要に応じて様々な経路を利用して、互いに通信することができる。また、無線通信を利用する場合には、その経路の分だけワイヤハーネスの構造を簡略化したり、ワイヤハーネスの配索作業の負担を削減することができる。

また、メッシュネットワーク（mesh network）を構成する場合には、ある送信元ノードから別の送信先ノードまでの間で、様々な経路を選択的に利用して通信経路を確保できる。したがって、故障などで使えなくなった経路が発生しても別の経路に切り替えて継続的に接続できる。例えば、特許文献１に示されているようにダイナミックルーティング（dynamic routing）を利用すれば、メッシュ状のネットワーク上で、通信に使用する経路をその都度変えることができるので、故障などの影響を受けにくくなる。

また、特許文献１においては、移動体通信システムを構成する場合に、比較的広い範囲の領域（マクロセル）をカバーする広域基地局と、比較的狭い範囲の領域（マイクロセル）をカバーする狭域基地局とを用いて、様々な位置の端末が無線通信するために利用可能な領域を形成している。また、特許文献１においては、マイクロセルで無線通信し、通信遅延が大きくなったことを確認した場合には、端末と基地局との間の無線通信をマクロセルに切り替えて通信遅延を小さくすることを示している。

また、特許文献２では、複数のノードで構成される通信システムにおいて、目的ノードまで迅速にデータを送信するための技術を示している。

特開２０１０−１４７８４８号公報 特開２０１４−２２５８５９号公報

例えば、通信可能な範囲が比較的狭い多数の無線通信端末を、様々な位置に分散した状態で配置し、これらの無線通信端末を利用してメッシュ状の無線通信ネットワークを単純に構成する場合を想定する。このような場合は、１つの送信元ノードの無線通信端末から他の宛先ノードの無線通信端末に対してデータを送信する際に、様々な端末の間で順次に、あるいは並列的に通信を行いながら、送信元から送信先までの通信に利用可能な経路を探索するための通信処理を行う必要がある。更に、通信に利用可能な経路が確定した後であっても、送信元から送信先にデータが届くまでの間に、このデータは様々な中継点を経由することになる。したがって、この無線通信ネットワーク上を通過するトラフィックが増大する。また、送信元から送信先までの間のデータ中継回数が増えるのに伴って通信の遅延時間も増大する。

上記のようなトラフィックの増大や通信の遅延時間の増大の問題は、各無線通信端末の通信可能な相手の数が増えるほど顕著になる。つまり、各無線通信端末の通信可能な範囲を狭くして、狭い領域内に配置する無線通信端末の数を増やすと、通信システム全体の効率が低下する。

したがって、このような場合には一般的にクラスタリング(clustering)の方式が用いられる。すなわち、多数の端末を複数のグループ（クラスタ）に区分し、複数のグループがお互いに接続するようにネットワークを構成する。これにより、通信可能な経路を探索する際に発生するトラフィックを減らすことができる。しかし、各端末が自分の属しているグループの外側のネットワークに関する情報を把握していない場合には、効率よくトラフィックを減らすことはできない。また、通信の遅延時間の問題も解決できない。

そのため、例えば特許文献１に示されているような技術を利用することが考えられる。つまり、各端末の無線通信の範囲を狭域から広域に切り替えることにより、経路の探索に伴う通信の回数や、伝送するデータの中継回数を減らすことができる。これにより、通信の遅延時間を減らすことができ、トラフィックも削減される。しかしながら、特許文献１の技術を採用するためには、全ての無線通信端末が、狭域無線通信と広域無線通信の両方の機能を備える必要があるので、システム全体のコストが大幅に増えるのは避けられない。また、システム全体の動作を管理する装置も必要になる。

また、上記のクラスタリングを適用して構成した無線通信システムの場合には、システム全体のトラフィックが増大する。また、トラフィックの増大に伴って各端末の通信処理の負荷や無線通信回線の負荷が増大するため、通信の遅延時間が増大する。

また、車両上で使用する無線通信システムの場合には、車両上の限られた狭い空間の中の様々な箇所に、様々な種類の電装品の制御に用いる多数の無線通信端末が配置される可能性がある。更に、自車両上で行う無線通信の電波が、他の車両内の無線通信や、車両以外の様々な無線通信に影響を与えないように予め考慮しなければならない。したがって、車両上の各無線通信端末が送信する電波の出力電力を抑制し、ごく狭い範囲の狭域無線通信を行うことが望ましい。しかし、各無線通信端末の通信可能な範囲がごく狭い範囲に限られる場合には、上述のようにトラフィックの増大、および通信の遅延時間の増大が大きな問題になる。更に、通信システムのコストの上昇を抑制する必要がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストの上昇を抑制すると共に、通信の遅延時間の増大およびトラフィックの増大を避けることが可能な車両用無線通信システムを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る車両用無線通信システムは、下記（１）〜（５）を特徴としている。
（１） 無線通信機能を有する複数の通信ノードにより構成され、
前記複数の通信ノードとして、第１通信ノードおよび第２通信ノードを備え、
前記第１通信ノードは、無線通信可能な範囲を、狭域、および前記狭域よりも広い広域の少なくともいずれかに切り替え可能な第１無線通信ユニットを含み、
前記第２通信ノードは、無線通信可能な範囲が前記狭域に限定された第２無線通信ユニットを含み、
前記第１通信ノードの前記第１無線通信ユニットにおける無線通信可能な範囲を、予め定められた条件に応じて、前記狭域又は前記広域に切り替える切替制御部、を備え、
無線通信の範囲として、全体領域と、前記全体領域よりも小さく且つ前記全体領域に含まれる複数のセル領域と、が形成され、
各前記セル領域に、少なくとも１つの前記第１通信ノードと、少なくとも１つの前記第２通信ノードと、が含まれており、
各前記通信ノードがデータを送信する場合において、
自身が属する前記セル領域である自セルと、前記データの宛先の前記通信ノードが属する前記セル領域である宛先セルと、が異なるときは、前記自セル内の他の通信ノードを経由する通信経路に従い且つ前記他の通信ノードの無線通信可能な範囲を前記狭域に限定して、前記データを前記自セル内の前記第１通信ノードまで転送し、前記自セル内の前記第１通信ノードが、無線通信可能な範囲を前記広域に設定して前記転送されたデータを送信し、
前記自セルと前記宛先セルとが同じときには、前記自セル内の他の通信ノードを経由する通信経路に従い且つ前記他の通信ノードの無線通信可能な範囲を前記狭域に限定して、前記データを前記宛先の前記通信ノードに送信する、
ことを特徴とする車両用無線通信システム。

（２） 前記切替制御部は、伝送対象の信号の伝送遅延時間の大きさに応じて、前記第１通信ノードの無線通信可能な範囲を、前記狭域又は前記広域に切り替える、
ことを特徴とする上記（１）に記載の車両用無線通信システム。

（３） 前記切替制御部は、伝送対象の各信号に割り当てられた優先度、および伝送対象の信号の送出元に割り当てられた優先度の少なくとも一方を反映するように、前記第１通信ノードの無線通信可能な範囲を、前記狭域又は前記広域に切り替える、
ことを特徴とする上記（１）に記載の車両用無線通信システム。

（４） 前記複数の通信ノードとして、２以上の前記第１通信ノードと、２以上の前記第２通信ノードとを備えた、
ことを特徴とする上記（１）に記載の車両用無線通信システム。

（５） 前記複数の通信ノードの各々は、車両構造体もしくはそれに隣接する空間に配置され、
前記広域の範囲は、前記車両構造体の範囲内に相当する領域である、
ことを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の車両用無線通信システム。

上記（１）の構成の車両用無線通信システムによれば、第１通信ノードを利用することにより、無線通信可能な領域として、比較的広い範囲と狭い範囲の２種類を状況に合わせて使い分けることが可能になる。しかも、無線通信可能な領域が狭い範囲のみに限定される第２通信ノードと、第１通信ノードとを組み合わせて使用するので、システム全体のコスト上昇を抑制できる。第１通信ノードが無線通信可能な領域として、比較的広い範囲を選択した時には、データの送信元から送信先までの経路を探索する際の通信、およびデータを送信元から送信先まで転送する際の通信に伴って発生する全体のトラフィックを減らすことができ、通信の遅延時間も短縮できる。

上記（２）の構成の車両用無線通信システムによれば、例えば伝送対象の信号の実際の伝送遅延時間が所定の閾値を超えたような場合に、第１通信ノードの無線通信可能な範囲を広域に切り替えることが可能である。この切替により、閾値以内になるように伝送遅延時間を短縮できる。

上記（３）の構成の車両用無線通信システムによれば、例えば優先度の高い信号を伝送するときや、優先度の高い送信元が送出する信号を伝送するときに、第１通信ノードの無線通信可能な範囲を前記広域に切り替えることが可能である。この切替により、信号の伝送遅延時間を短縮できる。つまり、優先度の高い信号や、優先度の高い送出元の信号に対しては伝送遅延時間が増大しないように、優先的に扱うことができる。

上記（４）の構成の車両用無線通信システムによれば、複数の第１通信ノードの間で相互に送信および受信を行うことが可能であるので、広域の範囲で通信する場合であっても、高い信頼性を確保できる。また、複数の前記第１通信ノードの各々に第２通信ノードを接続し、第１通信ノードと第２通信ノードとの間で比較的狭い範囲に限定した無線通信を行うことができる。

上記（５）の構成の車両用無線通信システムによれば、第１通信ノードが前記広域の範囲で無線通信する場合であっても、自車両の外側の空間に漏れた電波が他の無線通信に影響するのを抑制できる。

本発明の車両用無線通信システムによれば、コストの上昇を抑制すると共に、通信の遅延時間の増大およびトラフィックの増大を避けることが可能である。すなわち、第１通信ノードを利用することにより、無線通信可能な領域として、比較的広い範囲と狭い範囲の２種類を状況に合わせて使い分けることが可能になる。しかも、無線通信可能な領域が狭い範囲のみに限定される第２通信ノードと、第１通信ノードとを組み合わせて使用するので、システム全体のコスト上昇を抑制できる。第１通信ノードが無線通信可能な領域として、比較的広い範囲を選択した時には、データの送信元から送信先までの経路を探索する際の通信、およびデータを送信元から送信先まで転送する際の通信に伴って発生する全体のトラフィックを減らすことができ、通信の遅延時間も短縮できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の実施形態の車両用無線通信システムに含まれる複数の無線通信端末の配置および無線通信回線の構成に関する具体例を示す平面図である。 図２は、本発明の実施形態の車両用無線通信システムにおけるネットワークの構成例を示す模式図である。 図３は、本発明の実施形態の車両用無線通信システムが使用する１つの無線通信端末の構成例を示すブロック図である。 図４は、各ノード位置の無線通信端末における送信処理の例を示すフローチャートである。 図５は、各ノード位置の無線通信端末における受信処理の例を示すフローチャートである。 図６は、各ノード位置の無線通信端末における受信処理の変形例を示すフローチャートである。 図７は、無線通信を行う複数ノードで構成される通信ネットワークの構成例を示す模式図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

＜各端末の配置および無線通信回線の構成の具体例＞
本発明の実施形態の車両用無線通信システムに含まれる複数の無線通信端末の配置および無線通信回線の構成に関する具体例を図１に示す。

図１に示した矩形形状の全体領域ＡＲＬは、一般的な自動車の車両構造体の領域に相当する。図１は、車両を上方から視た平面における各要素の配置状態を表している。図１の左端側がこの自動車の前方側を表し、図１の右端側がこの自動車の後方側を表す。

図１に示した例では、全体領域ＡＲＬ、すなわち車両構造体およびそれに隣接した領域の空間の各部に分散した状態で多数の無線通信端末１０−１、１０−３、・・・、１０−１７が設置されている。これらの無線通信端末１０−１〜１０−１７の各々を設置する位置や総数については、必要に応じて変更される。また、車両構造体に別途追加される構造物に設置されてもよい。

これらの無線通信端末１０−１〜１０−１７の各々は、この自動車の各部に搭載されている様々な電装品、例えば電子制御ユニット（ＥＣＵ）、各種センサ、各種スイッチ、各種負荷などがそれぞれ必要とする信号の送受信を無線通信により可能にするために設けてある。

図１に示した例では、無線通信端末１０−１〜１０−１７の無線通信機能を利用することにより、これらの間を接続する無線通信経路Ｃ０１、Ｃ０３、Ｃ０４、・・・、Ｃ１６を形成することができる。また、図１に示した例では、全体領域ＡＲＬの内側の空間内に、それよりも十分に小さい複数のスモールセル領域ＡＲＳ１、ＡＲＳ２、ＡＲＳ３が形成されている。

また、互いに隣接しているスモールセル領域ＡＲＳ１、ＡＲＳ２は一部分が互いに重なった状態で形成されている。また、互いに隣接しているスモールセル領域ＡＲＳ２、ＡＲＳ３も一部分が互いに重なった状態で形成されている。スモールセル領域ＡＲＳ１の内側には、無線通信端末１０−３、１０−４、１０−８が配置されている。スモールセル領域ＡＲＳ２の内側には、無線通信端末１０−８、１０−１１が配置されている。スモールセル領域ＡＲＳ３の内側には、無線通信端末１０−１２、１０−１３、１０−１５が配置されている。

なお、図１には示されていないが、無線通信端末１０−１〜１０−１７の中には少なくとも２つの種類がある。すなわち、基本ノードＮＢとして構成された無線通信端末１０と、補助ノードＮＡとして構成された無線通信端末１０とがある。基本ノードＮＢは、広域の無線通信と狭域の無線通信の両方に対応した端末であり、補助ノードＮＡは、狭域の無線通信のみに対応した端末である。これの詳細については後述する。

なお、本実施形態における「広域」は、全体領域ＡＲＬの範囲内の全ての領域について無線通信が可能であることを意味し、それよりも広い範囲で無線通信を行うものではない。つまり、本実施形態の車両用無線通信システムは、自車両の車体やサイドミラーなどを含む車両構造体のみに電波が届くように、例えば送信出力が事前に制限されている。なお、「広域」に含まれる領域が、車室内の空間のみ、あるいはラゲッジルームの空間のみであってもよい。例えば、図１には、また、本実施形態における「狭域」は、「広域」よりも十分に小さい範囲を表し、例えば図１に示したスモールセル領域ＡＲＳ１、ＡＲＳ２、ＡＲＳ３のいずれかに相当する大きさである。

つまり、本実施形態における「広域」は例えば３メートル程度の大きさ、「狭域」は例えば１メートル程度の大きさになると想定される。これにより、自車両内の車両用無線通信システムが送信した電波が、他の車両内の無線通信や、その他の自車両外部の様々な無線通信に影響を与えるのを抑制できる。

＜ネットワークの構成例＞
本発明の実施形態の車両用無線通信システムにおけるネットワークの構成例を図２に示す。すなわち、図１に示した無線通信端末１０−１〜１０−１７を用いて、図２に示すような無線通信のネットワークを形成することができる。

図２に示したネットワークにおいては、互いに異なる４つのスモールセル領域ＡＲ−ＣＡ、ＡＲ−ＣＢ、ＡＲ−ＣＣ、およびＡＲ−ＣＤが形成されている。ここで、互いに隣接している２つのスモールセル領域ＡＲ−ＣＢ、ＡＲ−ＣＤは、一部分が重なった状態になっている。同様に、互いに隣接している２つのスモールセル領域ＡＲ−ＣＢ、ＡＲ−ＣＡも、一部分が重なった状態になっている。また、互いに隣接している２つのスモールセル領域ＡＲ−ＣＣ、ＡＲ−ＣＡも、一部分が重なった状態になっている。

隣接する２つのスモールセル領域ＡＲ−ＣＣ、ＡＲ−ＣＡが重なっている領域には、基本ノードＮＢ−Ｃが配置されている。また、隣接する２つのスモールセル領域ＡＲ−ＣＢ、ＡＲ−ＣＡが重なっている領域には、基本ノードＮＢ−Ｂが配置されている。また、隣接する２つのスモールセル領域ＡＲ−ＣＢ、ＡＲ−ＣＤが重なっている領域には、基本ノードＮＢ−Ｄが配置されている。

スモールセル領域ＡＲ−ＣＡの内部には、基本ノードＮＢ−Ｂ、ＮＢ−Ｃの他に、補助ノードＮＡ−Ａ１およびＮＡ−Ａ２が配置されている。また、スモールセル領域ＡＲ−ＣＢの内部には、基本ノードＮＢ−Ｂ、ＮＢ−Ｄの他に、補助ノードＮＡ−Ｂ３が配置されている。また、スモールセル領域ＡＲ−ＣＣの内部には、基本ノードＮＢ−Ｃの他に、補助ノードＮＡ−Ｃ２、ＮＡ−Ｃ３、ＮＡ−Ｃ４が配置されている。また、スモールセル領域ＡＲ−ＣＤの内部には、基本ノードＮＢ−Ｄの他に、補助ノードＮＡ−Ｄ２、ＮＡ−Ｄ３、ＮＡ−Ｄ４が配置されている。

つまり、４つのスモールセル領域ＡＲ−ＣＡ、ＡＲ−ＣＢ、ＡＲ−ＣＣ、およびＡＲ−ＣＤの各々においては、その内部に少なくとも１つの基本ノードＮＢが備わっており、それ以外に更に１つ以上の補助ノードＮＡが備わっている。また、各基本ノードＮＢ−Ｂ、ＮＢ−Ｃ、ＮＢ−Ｄは、補助ノードＮＡと同じ機能を含んでいるので、状況に応じて補助ノードＮＡと同じ動作を行うことができる。

したがって、基本ノードＮＢ−Ｂは、スモールセル領域ＡＲ−ＣＡにおける４番目の補助ノードＮＡ（Ａ４）として動作することもできるし、スモールセル領域ＡＲ−ＣＢにおける１番目の補助ノードＮＡ（Ｂ１）として動作することもできる。同様に、基本ノードＮＢ−Ｃは、スモールセル領域ＡＲ−ＣＡにおける３番目の補助ノードＮＡ（Ａ３）として動作することもできるし、スモールセル領域ＡＲ−ＣＣにおける１番目の補助ノードＮＡ（Ｃ１）として動作することもできる。また、基本ノードＮＢ−Ｄは、スモールセル領域ＡＲ−ＣＢにおける２番目の補助ノードＮＡ（Ｂ２）や、スモールセル領域ＡＲ−ＣＤにおける１番目の補助ノードＮＡ（Ｄ１）として動作することもできる。

図２に示したスモールセル領域ＡＲ−ＣＡの内側では、１番目の補助ノードＮＡ−Ａ１と、基本ノードＮＢ−Ｂ、ＮＢ−Ｃ、および補助ノードＮＡ−Ａ２との間が、それぞれ無線通信の経路で接続されている。また、スモールセル領域ＡＲ−ＣＢの内側では、基本ノードＮＢ−Ｂと、基本ノードＮＢ−Ｄ、および３番目の補助ノードＮＡ−Ｂ３との間が、それぞれ無線通信の経路で接続されている。また、スモールセル領域ＡＲ−ＣＣの内側では、補助ノードＮＡ−Ｃ２と、基本ノードＮＢ−Ｃ、３番目の補助ノードＮＡ−Ｃ３、および４番目の補助ノードＮＡ−Ｃ４との間が、それぞれ無線通信の経路で接続されている。また、スモールセル領域ＡＲ−ＣＤの内側では、補助ノードＮＡ−Ｄ２と、基本ノードＮＢ−Ｄ、３番目の補助ノードＮＡ−Ｄ３、４番目の補助ノードＮＡ−Ｄ４との間が、それぞれ無線通信の経路で接続されている。

したがって、例えば図２に示した補助ノードＮＡ−Ｃ３が同じスモールセル領域ＡＲ−ＣＣ内の補助ノードＮＡ−Ｃ４との間で通信する場合には、補助ノードＮＡ−Ｃ２で通信を中継することにより、補助ノードＮＡ−Ｃ３、ＮＡ−Ｃ４間の通信経路を確保することができる。

また、例えば補助ノードＮＡ−Ｃ３が他のスモールセル領域ＡＲ−ＣＡ内の補助ノードＮＡ−Ａ１との間で通信する場合であっても、２つのスモールセル領域ＡＲ−ＣＡ、ＡＲ−ＣＣを跨ぐ位置に基本ノードＮＢ−Ｃが配置されているので、基本ノードＮＢ−Ｃで通信を中継することにより、補助ノードＮＡ−Ｃ３、ＮＡ−Ａ１間の通信経路を確保することができる。

＜ネットワークの設計方法＞
図２に示したような通信ネットワークを実際に設計する場合には、例えば図１に示した多数の無線通信端末１０−１〜１０−１７を複数のグループに区分して、各々のグループを、例えば図２に示したスモールセル領域ＡＲ−ＣＡ、ＡＲ−ＣＢ、ＡＲ−ＣＣ、ＡＲ−ＣＤのいずれかに対応付ける。そして、図２に示す例のように隣接する複数のスモールセル領域ＡＲ−ＣＡ、ＡＲ−ＣＢ、ＡＲ−ＣＣ、ＡＲ−ＣＤを互いに接続するようにネットワークを構成する。複数のスモールセル領域間の接続関係は予め決めておく。また、複数のスモールセル領域に跨がるノードを１つ以上含めるようにグループを作成する。そして、スモールセル領域ＡＲ−ＣＡ、ＡＲ−ＣＢ、ＡＲ−ＣＣ、ＡＲ−ＣＤの各々について、セル内のみで経路設計を行う。セル内の経路設計については、例えば「ダイナミックルーティング」の手順を用いることにより自動的に処理することができる。

＜ネットワーク上の基本的な通信動作例＞
図２に示した通信ネットワークにおいて、送信元の補助ノードＮＡ−Ａ１から補助ノードＮＡ−Ｄ２を宛先としてデータを送信する場合を想定した動作について、以下に説明する。

１．補助ノードＮＡ−Ａ１では、宛先が補助ノードＮＡ−Ｄ２の通信なので、自セルであるスモールセル領域ＡＲ−ＣＡから、ＡＲ−ＣＢを経由して宛先を含むスモールセル領域ＡＲ−ＣＤに繋がることを確認する。ここで、スモールセル領域ＡＲ−ＣＡ、ＡＲ−ＣＢ、ＡＲ−ＣＣ、ＡＲ−ＣＤの間のつながりは固定であり、予め決められているので、例えば所定のテーブルに保持してある情報を参照することで、つながりを確認できる。

２．宛先のノードを含むスモールセル領域ＡＲ−ＣＤまでデータを転送するためには、まず自セルに隣接するスモールセル領域ＡＲ−ＣＢにデータを送る必要があるので、補助ノードＮＡ−Ａ１から、２つのスモールセル領域ＡＲ−ＣＡ、ＡＲ−ＣＢを跨ぐ位置に存在する基本ノードＮＢ−Ｂまでの通信経路を作成する。具体的には、送信元の補助ノードＮＡ−Ａ１の動作を契機として、スモールセル領域ＡＲ−ＣＡ内で、例えば「ダイナミックルーティング」の手法のような手順が実行され、このセル内における各ノードの接続が確認され、通信に利用可能な適切な経路が自動的に作成される。

３．上記の処理により作成した経路に従い、スモールセル領域ＡＲ−ＣＡ内の各ノードが、補助ノードＮＡ−Ａ１の出力した送信データを基本ノードＮＢ−Ｂまで転送する。

４．スモールセル領域ＡＲ−ＣＢ内では、上記「３．」の動作により基本ノードＮＢ−Ｂが受け取った送信データに基づき、上記「２．」「３．」と同様の動作を行う。これにより、スモールセル領域ＡＲ−ＣＢ内で基本ノードＮＢ−Ｂから基本ノードＮＢ−Ｄまでの経路が作成され、この経路を利用して、基本ノードＮＢ−Ｂの送信データが基本ノードＮＢ−Ｄまで転送される。

５．スモールセル領域ＡＲ−ＣＤ内では、上記「４．」の動作により基本ノードＮＢ−Ｄが受け取った送信データに基づき、上記「４．」と同様の動作を行う。これにより、スモールセル領域ＡＲ−ＣＤ内で基本ノードＮＢ−Ｄから補助ノードＮＡ−Ｄ２までの経路が作成され、この経路を利用して、基本ノードＮＢ−Ｄの送信データが補助ノードＮＡ−Ｄ２まで転送される。

なお、各セル内で上記の経路を作成するための処理を事前に行い、その結果得られた情報を各ノードが保持しておくこともできる。その場合には、実際の送信データを転送する際に、上記の経路を作成するための所要時間が大幅に短縮される。

図２に示したような通信ネットワークにおいては、多数のノードを必要に応じて利用できるので、様々な経路を選択的に利用してデータの送信元から送信先（宛先）までの通信経路を確保することが可能である。しかし、通信可能な相手ノードの数が多いので、経路を探索する際や、実際にデータを伝送する際の効率が低下する。すなわち、通信経路が確定していない状態で経路の探索を実施する時には、実際には使えない経路の相手ノードに対してもパケット等の信号をそれぞれ送信する必要があるため、相手ノードの数が増えると無駄なトラフィックが増えてネットワーク上の通信処理の負荷が増大し、信号の伝送遅延時間が増大する。また、通信経路が確定した後においても、この通信経路上で信号を中継するノードの数が増えるので、信号の伝送遅延時間が増大する。

上記のようなネットワークの効率の低下を抑制するために、図２に示した通信ネットワークにおいては、複数の基本ノードＮＢと、複数の補助ノードＮＡとを組み合わせてシステム全体を構成している。また、この通信ネットワークにおいては特別な制御を実施する。これについては後で詳細に説明する。

＜無線通信端末の構成例＞
本発明の実施形態の車両用無線通信システムが使用する１つの無線通信端末１０の構成例を図３に示す。この無線通信端末１０は、前述の基本ノードＮＢとして利用可能な機能を備えている。また、図３に示した無線通信端末１０における一部の機能を省略することにより、前述の補助ノードＮＡに対応する構成に変更できる。

図３に示した無線通信端末１０は、無線通信ユニット１１、インタフェース（Ｉ／Ｆ）１２ａ、１２ｂ、時刻情報生成機能部１３、セル判別機能部１４、時刻情報更新機能部１５、宛先判別機能部１６、遅延計測ユニット１７、およびルート検出機能部１８を備えている。

本実施形態の無線通信ユニット１１は、広域通信モジュール１１ａ、および狭域通信モジュール１１ｂを備えている。また、広域通信モジュール１１ａにアンテナ１９ａが接続され、狭域通信モジュール１１ｂにアンテナ１９ｂが接続されている。

広域通信モジュール１１ａ、および狭域通信モジュール１１ｂのそれぞれは、無線信号を送信および受信する機能を備えている。広域通信モジュール１１ａと狭域通信モジュール１１ｂとの大きな違いは、例えば、送信する無線信号の出力電力の違いにある。すなわち、広域通信モジュール１１ａにおける無線信号の送信出力電力は、図１に示した全体領域ＡＲＬの範囲内のどこででも電波を受信でき、且つそれを超える範囲には可能な限り電波が届かないように設計される。また、狭域通信モジュール１１ｂにおける無線信号の送信出力電力は、例えば図１に示したスモールセル領域ＡＲＳ１、ＡＲＳ２、ＡＲＳ３等のいずれかの範囲内のどこででも電波を受信でき、且つそれを超える範囲までは電波が届かないように設計される。もちろん、無線信号の出力電力の代わりに、変調方式の違いやアンテナの指向性を利用して通信可能な範囲を調整するようにしてもよいし、これらの複数の組み合わせにより通信可能な範囲を調整してもよい。

なお、例えば広域通信モジュール１１ａに送信出力電力を抑制する機能を追加すれば、狭域通信モジュール１１ｂと同等の動作が可能になるので、狭域通信モジュール１１ｂは必ずしも不可欠ではない。しかし、自動車には多数の電装品が搭載されているので、これに伴い通信モジュールも多数搭載する場合には、広域通信モジュール１１ａおよび狭域通信モジュール１１ｂの両方を搭載することにより、広域の無線通信と狭域の無線通信とを同時に行うことができ、ネットワーク全体の通信性能が向上する。

なお、広域通信モジュール１１ａおよび狭域通信モジュール１１ｂの各々については、標準的な規格に適合する無線ＬＡＮモジュールとして構成したものを採用することが想定される。

時刻情報生成機能部１３は、現在時刻などの時刻情報を生成する機能を有している。そして、送信対象の通信データが発生し、この通信データが外部の装置からインタフェース１２ａを経由して時刻情報生成機能部１３に入力された時に、その時刻を表す時刻情報を時刻情報生成機能部１３が生成する。

セル判別機能部１４は、送信対象の通信データに含まれている宛先情報に基づいて、該当する宛先ノードが含まれているセル、すなわち宛先セルを求める。ここで、各セルに相当するグループに含まれているノードは予め決まっているので、セルとノードとの対応関係を表す情報は、例えばテーブルとして保持しておくことができる。このテーブルを参照することにより、セル判別機能部１４は上記宛先情報から宛先セルを特定できる。

時刻情報更新機能部１５は、無線通信ユニット１１が他のノードから受信した通信データについて、データ発生時からの経過時間を表す時刻情報を更新する。
宛先判別機能部１６は、無線通信ユニット１１が他のノードから受信した通信データについて、宛先セルが自セルと同じか否かを判別する。また、宛先セルが自セルと同じ場合には、宛先ノードと自ノードとが同じか否かも判別する。

遅延計測ユニット１７は、無線通信ユニット１１が他のノードから受信した通信データについて、通信の遅延時間を計測する。実際には、当該通信データが発生した時刻の情報は他ノード内の時刻情報生成機能部１３により生成されて通信データに付加されている。また、この通信データが自ノードに到着するまでの経過時間は、自ノード内の時刻情報更新機能部１５が更新した情報に基づき特定できる。このような経過時間の他に、自セル内での発生が予想される遅延時間についても、遅延計測ユニット１７が算出する。

ルート検出機能部１８は、例えば「ダイナミックルーティング」の手順を実行することにより、自セル内における通信経路を構築し、構築した経路の情報を保持しておく。また、宛先セルが自セルとは異なる通信データを受信した場合には、この通信データについて、次のセル内の基本ノードＮＢまでの経路を算出する。

なお、図３に示した無線通信端末１０内の時刻情報生成機能部１３、セル判別機能部１４、時刻情報更新機能部１５、宛先判別機能部１６、遅延計測ユニット１７、およびルート検出機能部１８の各機能は、無線通信端末１０に内蔵された図示しないマイクロコンピュータの処理により実現してもよいし、専用のハードウェアを用いて実現してもよい。

なお、前述の補助ノードＮＡとして利用する無線通信端末１０の場合には、図３に示した無線通信ユニット１１内の広域通信モジュール１１ａは不要であり、狭域通信モジュール１１ｂだけを使用する。アンテナ１９ａも不要である。

＜送信処理の具体例＞
図２に示したような通信ネットワークにおける各ノード位置に配置される無線通信端末１０の送信処理（Ｓｅｎｄ）の例を図４に示す。図４の送信処理について以下に説明する。

通信データの送信元の装置（図示せず）からインタフェース１２ａを経由して自ノードの無線通信端末１０に通信データが入力された場合には、無線通信端末１０はこの通信データを新規データとして認識する（Ｓ１１）。そして、この通信データに対して時刻情報生成機能部１３がデータ発生時刻の情報を生成する（Ｓ１２）。生成したデータ発生時刻の情報は、該当する通信データ（パケット）に付加される。他ノードから転送された通信データの場合には、データ発生時刻の情報が変更されることはない。

インタフェース１２ａを経由して入力された新規データ又は他ノードから受信した通信データについて、セル判別機能部１４は当該データに含まれている宛先情報に基づき、宛先セルと自セルとを比較する（Ｓ１３）。

処理対象の通信データの宛先セルが自セルと異なる別セルの場合には、ルート検出機能部１８が前記通信データについて自セル内の通信経路を生成する（Ｓ１４）。そして、この通信経路に従い、前記通信データを狭域通信モジュール１１ｂを用いて送信し、自セル内の基本ノードＮＢまで転送する（Ｓ１５）。

そして、基本ノードＮＢの無線通信端末１０が別セル宛ての通信データを処理する場合には、前記通信データを広域通信モジュール１１ａを用いて送信する（Ｓ１６）。
一方、通信データの宛先ノードが自セル内にある場合には、ルート検出機能部１８が前記通信データについて自セル内の通信経路を生成する（Ｓ１７）。そして、この通信経路に従い、前記通信データを狭域通信モジュール１１ｂを用いて送信する（Ｓ１８）。ここで送信された通信データは、例えば同じセル内の他のノードを経由する経路で、宛先ノードの無線通信端末１０まで届く。

つまり、各ノードの無線通信端末１０が図４に示した送信処理を行う場合には、送信元と同じセル内で通信データを転送する時には狭域通信モジュール１１ｂが使用される（Ｓ１５，Ｓ１８）。そして、送信元と異なるセルの宛先ノードに通信データを転送する時には、複数セルを跨ぐ通信を基本ノードＮＢが行う際に、広域通信モジュール１１ａが使用される（Ｓ１６）。

ここで、例えば図２に示した通信ネットワークにおいて、新規の通信データの送信元がスモールセル領域ＡＲ−ＣＡ内の補助ノードＮＡ−Ａ１であり、宛先がスモールセル領域ＡＲ−ＣＤ内の補助ノードＮＡ−Ｄ２である場合を想定する。この場合に図４の送信処理を実行すると、複数ノードを跨ぐ基本ノードＮＢ−Ｂがデータを転送する際に、広域通信モジュール１１ａを利用するので、スモールセル領域ＡＲ−ＣＡから宛先セルであるスモールセル領域ＡＲ−ＣＤに直接送信することができる。そのため、送信元のノードと宛先ノードとの間にあるスモールセル領域ＡＲ−ＣＢの通信を省略することができる。したがって、補助ノードＮＡ−Ａ１から補助ノードＮＡ−Ｄ２までの経路について、通信データの中継回数を減らすことができ、送信元ノードから宛先ノードまでの間における通信遅延時間を短縮できる。また、ネットワーク全体のトラフィックも減らすことができる。

一方、送信元ノードと宛先ノードとが同一セル内にある場合には、当該セル内だけで各ノードが通信を行い、狭域通信モジュール１１ｂだけを利用する（Ｓ１８）ので、余分なトラフィックが他のセルまで送信されることはない。したがって、ネットワーク全体のトラフィックを減らすことができる。

また実際には、広域通信モジュール１１ａの利用により、図１に示した全体領域ＡＲＬ、すなわち自車両の車両構造体全体のどこにでも、各基本ノードＮＢの位置から電波を届けることができる。したがって、通信遅延時間を短縮できる。

＜受信処理の具体例＞
図２に示したような通信ネットワークにおける各ノード位置に配置される無線通信端末１０の受信処理（Ｒｅｃｖ）の例を図５に示す。すなわち、各無線通信端末１０内の無線通信ユニット１１（広域通信モジュール１１ａ又は狭域通信モジュール１１ｂ）が他のノードから無線信号の通信データを受信した場合に図５の処理が実行される。図５の受信処理について以下に説明する。

時刻情報更新機能部１５は、無線通信ユニット１１が他ノードから受信した通信データについて、時刻情報の更新処理を実施する（Ｓ２１）。つまり、当該通信データが発生した時刻からの経過時間を、受信した時刻に基づいて特定し、この時刻情報を当該通信データに付加する。

宛先判別機能部１６は、無線通信ユニット１１が他ノードから受信した通信データからその宛先情報を取得し、その宛先と自ノードとを比較する（Ｓ２２）。比較の結果、自ノードと宛先とが一致する場合には、受信した通信データを宛先判別機能部１６がインタフェース１２ｂを経由して外部の装置（図示せず）に出力し（Ｓ２３）、この受信処理を終了する。

上記比較の結果、受信したデータの宛先が自ノードでない場合には、この通信データの遅延時間を遅延計測ユニット１７が計算する（Ｓ２４）。例えば、次式により遅延時間Ｔｄｘを算出する。
Ｔｄｘ＝Ｔｐ＋２×Ｔｃ＋Ｔα ・・・（１）
Ｔｐ：データ発生から現在までの経過時間
Ｔｃ：セル内の１区間の通信に相当する遅延時間
Ｔα：通信以外の切替などの処理にかかる所要時間と余裕分に相当する定数

なお、上記経過時間Ｔｐは、時刻情報更新機能部１５がＳ２１で更新した時刻情報として通信データから取得できる。また、宛先ノードが自セル以外の場合には、自セル内で少なくとももう一回の通信が必要になる。したがって、上記第（１）式では遅延時間Ｔｃの２倍の時間を考慮している。また、所要時間Ｔαは広域通信モジュール１１ａ、狭域通信モジュール１１ｂの選択の切替などに伴い必要とされる時間を含む。上記第（１）式のように経過時間Ｔｐの他に、同じセル内で発生が予想される遅延時間（Ｔｃ×２）の影響を事前に考慮することにより、適切な経路制御が可能になる。例えば、同じセル内で無駄な中継経路を通過した後で、基本ノードＮＢの位置まで戻って広域通信に切り替えるのを防止できる。

遅延計測ユニット１７は、上記第（１）式により算出した遅延時間Ｔｄｘを事前に定めた許容遅延時間の閾値Ｔｄｒと比較する（Ｓ２５）。ここで、許容遅延時間の閾値Ｔｄｒの代表例としては、２０〜５０［ｍsec］程度の時間を採用することが想定される。

上記比較の結果として、遅延時間Ｔｄｘが許容遅延時間以内の条件を満たす場合には、自端末が現在処理中の通信データを次のノードに転送する際の通信条件として、狭域通信モジュール１１ｂを選択する（Ｓ２６）。

上記比較の結果として、遅延時間Ｔｄｘが許容遅延時間を超える場合には、当該通信データの宛先ノードが自セル内か否かをセル判別機能部１４が判別する（Ｓ２７）。そして、宛先ノードが自セル内の場合には自端末が現在処理中の通信データを次のノードに転送する際の通信条件として、狭域通信モジュール１１ｂを選択する（Ｓ２８）。

一方、宛先ノードが自セル内でない場合には、セル判別機能部１４は自端末が基本ノードＮＢであるか否かを識別する（Ｓ２９）。自端末が基本ノードＮＢの場合には、セル判別機能部１４は宛先ノードが所属しているセルを宛先セルとして特定する（Ｓ３０）。そして、自端末が現在処理中の通信データを次のノードに転送する際の通信条件として、広域通信モジュール１１ａを選択する（Ｓ３１）。

また、自端末が基本ノードＮＢでない場合には、自セル内の基本ノードＮＢまでの経路情報が存在するか否かをルート検出機能部１８が識別する（Ｓ３２）。そして、経路情報が存在する場合には、この経路情報に従い、自端末が現在処理中の通信データを自セル内の基本ノードＮＢまで転送する。この転送の際には、狭域通信モジュール１１ｂを利用する（Ｓ３３）。

また、自セル内の基本ノードＮＢまでの経路情報が存在しない場合には、ルート検出機能部１８が、例えば「ダイナミックルーティング」の手順を実行することにより、自セル内における基本ノードＮＢまでの経路情報を生成する（Ｓ３４）。そして、この経路情報に従い、自端末が現在処理中の通信データを自セル内の基本ノードＮＢまで転送する。この転送の際には、狭域通信モジュール１１ｂを利用する（Ｓ３５）。

通信ネットワーク内の各ノードに相当する無線通信端末１０が図５に示した受信処理（Ｒｅｃｖ）を実行する場合には、処理対象の通信データの遅延時間が許容時間を超えることが予想される場合（Ｓ２５で「ＮＯ」）に特別な制御を行う。つまり、複数セル間を跨ぐ位置に配置されている基本ノードＮＢが、広域通信モジュール１１ａを選択して通信の範囲を狭域から広域に切り替える（Ｓ３１）。この切替により、通信データの送信元から宛先までの中継回数を減らし、ネットワーク全体のトラフィックも削減できる。また、広域の通信を利用する条件を特定の状況のみに限定することにより、基本ノードＮＢの送信した電波が自車両の外側の無線通信に与える影響を最小限に抑制できる。

＜受信処理の変形例＞
図２に示したような通信ネットワークにおける各ノード位置に配置される無線通信端末１０の受信処理の変形例（Ｒｅｃｖ＿２）を図６に示す。すなわち、各無線通信端末１０内の無線通信ユニット１１（広域通信モジュール１１ａ又は狭域通信モジュール１１ｂ）が他のノードから無線信号の通信データを受信した場合に図６の処理が実行される。図６の受信処理について以下に説明する。

この変形例においては、無線通信端末１０が送信する通信データの中に、送信元の優先度の高／低を表す優先度情報と、データ毎の優先度の高／低を表す優先度情報とを含めることが可能な状況を想定している。

他ノードからの通信データを無線信号として無線通信ユニット１１が受信した場合には、図５のＳ２１と同様に、時刻情報更新機能部１５が当該通信データの時刻情報を更新する（Ｓ４１）。

また、受信した通信データの宛先が自ノードでなく、且つ宛先ノードのセルが自セルと異なる場合には、自ノードが基本ノードＮＢか否かをセル判別機能部１４が判別する（Ｓ４４）。そして、自ノードが基本ノードＮＢの場合には、送信元の優先度が「高」か否かをＳ４５で識別し、送信データの優先度が「高」か否かをＳ４６で識別する。

送信元の優先度が「高」であるか、又は送信データの優先度が「高」である場合はＳ４７に進む。また、それ以外の場合は、図５のＳ２４、Ｓ２５と同様に、遅延時間を計算し、この遅延時間が許容時間内か否かを識別する。遅延時間が許容時間内の場合はＳ５１で狭域通信モジュール１１ｂの利用を選択する。

また、送信元の優先度が「高」である場合、送信データの優先度が「高」である場合、又は遅延時間が許容時間を超える場合には、図５のＳ３０、Ｓ３１と同様に、宛先セルを判定し、広域通信モジュール１１ａの利用を選択する。

つまり、図６に示した受信処理を実行する場合には、遅延時間が許容時間を超える場合だけでなく、高い優先度が割り当てられた特別な送信元が送信するデータや、高い優先度が割り当てられた特別なデータを送信する際にも、基本ノードＮＢが広域の無線通信を自動的に選択する。

車両上には様々な種類の電装品が搭載されており、車両上で通信により伝送する信号の種類も様々である。したがって、信号の伝達遅れや制御の遅延が重大な影響を及ぼす場合もあるし、遅延時間が増大してもあまり影響が生じない場合もある。図６に示した受信処理を実行する場合には、遅延時間の影響が大きい特定の電装品や、遅延時間の影響が大きい特定のデータについては、遅延時間が許容時間を超えていない状況であっても、更に遅延時間を短縮するように扱うことができる。したがって、例えば遅延時間の影響が比較的小さい電装品に合わせて、許容時間を比較的大きくすることも可能である。

＜「ダイナミックルーティング」の説明＞
無線通信を行う複数ノードで構成される通信ネットワークの構成例を図７に示す。図７においては、１つのセルの中に、無線通信を行うノードＮ−Ａ、Ｎ−Ｂ、Ｎ−Ｓ、Ｎ−Ｃ、Ｎ−Ｄが存在する状況を想定している。

そして、互いに隣接するノードＮ−Ａ、Ｎ−Ｂが１つの無線通信により接続され、ノードＮ−Ｂ、Ｎ−Ｓが１つの無線通信により接続され、ノードＮ−Ｓ、Ｎ−Ｃが１つの無線通信により接続され、ノードＮ−Ｃ、Ｎ−Ｄが１つの無線通信により接続されている。但し、初期状態では各ノードは隣接する他のノード以外との間の通信に利用可能な経路は把握していない。

ここで、図７に示したノードＮ−Ｓを通信元とし、ノードＮ−Ｄを宛先としてデータを送信する状況を想定し、「ダイナミックルーティング」を実行する場合の典型的な手順について以下に説明する。

１．まずはじめに、「通信元ノードＮ−Ｓ、宛先ノードＮ−Ｄ、中継ノード情報なし」として、通信元ノードＮ−Ｓが、ブロードキャスト（Broad Cast:BC）でルートリクエストパケット（Route-Request packet:RREQ）情報を無線信号として送信する。この情報は、通信元ノードＮ−Ｓとの間で無線通信が可能な隣接する位置の各ノードＮ−Ｂ、Ｎ−Ｃによって受信される。なお、他のノードへは距離の関係で電波が届かない。

２．各ノードＮ−Ｂ、Ｎ−Ｃにおいては、受信した情報の宛先が自ノードではないため、中継ノード情報に自ノードの情報を格納し、ブロードキャストでＲＲＥＱ情報を送信する。この場合、ノードＮ−Ｂがブロードキャストで送信したＲＲＥＱ情報は各ノードＮ−Ａ、Ｎ−Ｓで受信される。また、ノードＮ−Ｃがブロードキャストで送信したＲＲＥＱ情報は各ノードＮ−Ｓ、Ｎ−Ｄで受信される。

３．ノードＮ−Ａは、ノードＮ−Ｂから受信したＲＲＥＱ情報の宛先が自ノードではないため、中継ノード情報に自ノードの情報を格納し、ブロードキャストでＲＲＥＱ情報を送信する。また、ノードＮ−Ｄは、ノードＮ−Ｃから受信したＲＲＥＱ情報の宛先が自ノードであるので、通信元ノードの情報と中継ノード情報とに基づき、各ノードＮ−Ｓ、Ｎ−Ｃ、Ｎ−Ｄを順番に経由する経路で通信されることを把握する。

４．ノードＮ−Ｂは、ノードＮ−ＡからのＲＲＥＱ情報を受信するが、このＲＲＥＱ情報の中継ノード情報の中に自ノードの情報が含まれているので、このＲＲＥＱ情報を無視する。

５．ノードＮ−Ｄは、受信したＲＲＥＱ情報の内容により確定した経路情報に基づき、この経路情報を含むルートリプライパケット（Route-Reply packet:RREP）情報を返信する。この返信は、隣接するノードＮ−Ｃに向けて送信される。

６．ノードＮ−Ｃは、ノードＮ−ＤからのＲＲＥＰ情報を受信し、これに含まれている情報を利用して、ＲＲＥＰ情報をノードＮ−Ｓに向けて送信する。
７．ノードＮ−Ｓは、ノードＮ−Ｃから受け取ったＲＲＥＰ情報に含まれる経路情報に基づき、宛先ノードＮ−Ｄまでの経路を把握する。そして、この経路に従い、宛先がＮ−Ｄのデータを、隣接するノードＮ−Ｃに向けて送信する。
８．ノードＮ−Ｃは、ノードＮ−Ｓから受け取ったデータを中継し、宛先のノードＮ−Ｄへ転送する。

以上の手順により、通信元のノードＮ−Ｓと宛先のノードＮ−Ｄとの間の通信が可能になる。また、例えばいずれかのノードに故障が発生して無線通信回線が途絶えたような場合には、再び上記の手順を最初からやり直すことにより、必要な経路を確保することができる。

＜システムの変形の可能性＞
なお、図１に示した例では、各基本ノードＮＢにおける広域の通信範囲が、自動車の車両構造体にほぼ相当する全体領域ＡＲＬである場合を想定しているが、全体領域ＡＲＬが車両の車室内のみの空間、又はラゲッジルームの空間のみを含むように領域を形成してもよい。また、広域及び狭域の各範囲を調整するために、例えば指向性アンテナを利用してもよい。

また、図５に示した受信処理においては、Ｓ２４で遅延時間を計算してからＳ３１で広域通信モジュール１１ａを選択するように処理しているが、必要に応じて、通信要求が発生したら即座に広域通信モジュール１１ａの通信を起動してもよい。その場合には、ステップＳ２５で比較する許容遅延時間の閾値Ｔｄｒを「０」にしておけば、ステップＳ２４の結果とは無関係に、常に遅延時間が許容時間を超えるので、確実に広域の通信に切り替えることができる。

上述の実施形態では、セル内で通信経路を決定する際に、一般的な技術である「ダイナミックルーティング」を採用した場合を想定しているが、これ以外の方法を利用してもよい。例えば、特許文献２に示されている通信方式を適用することも考えられる。

上述の実施形態では、送信対象のデータが単一のデータである場合を想定して説明しているが、実際の通信システムにおいては、様々な状況が想定される。例えば、同一のセル内で複数の通信要求がほぼ同時に発生する場合がある。このような場合に、宛先セルが同一であれば、複数の通信要求を纏めて処理することで通信の効率を改善できる。

例えば、図２に示した通信ネットワークにおいて、スモールセル領域ＡＲ−ＣＡ内で、通信元が補助ノードＮＡ−Ａ２、宛先がスモールセル領域ＡＲ−ＣＤ内の補助ノードＮＡ−Ｄ３の通信要求と、通信元が補助ノードＮＡ−Ａ１、宛先がスモールセル領域ＡＲ−ＣＤ内の補助ノードＮＡ−Ｄ４の通信要求とが発生した場合を想定する。この場合は、２つの通信要求のデータを１組に纏めて、通信元セルの基本ノードＮＢ−Ｂから宛先セルの基本ノードＮＢ−Ｄへ送信することが考えられる。この場合、基本ノードＮＢ−Ｄが受信したデータを宛先セル内で補助ノードＮＡ−Ｄ２、ＮＡ−Ｄ３にそれぞれデータ転送する際には、狭域通信モジュール１１ｂを用いて狭域の通信を行う。

上述の実施形態では、各セル内に配置されるノードが事前に決められたグループに対応付けられ固定される場合を想定しているが、必要に応じて変更することも考えられる。例えば、システムの起動時に、各基本ノードが取り持つセル内の端末を自動的に調査して、同じセルに属する各補助ノードを決めることもできる。具体的には、システムの起動時に、各基本ノードが、所定の信号をブロードキャストで送信する。このブロードキャストの信号を受信した補助ノードは、送信元の基本ノードと同じセルに所属していることになるので、送信元の基本ノードに向けてブロードキャストの受信について返信する。基本ノードでは、各補助ノードから受信した情報を集約して、自身のネットワーク内（セル内）の端末を確認する。その後、複数の基本ノードの間で、各基本ノードのセルに所属している端末情報の交換を行い、各端末がどのセルに所属しているかを表すデータをシステム全体について構成する。

以上のように、本発明の各実施形態に係る車両用無線通信システムにおいては、許容範囲を超える通信の遅延が発生したような場合に、基本ノードＮＢにおける通信範囲を広域に切り替えて通信経路を変更できるので、遅延時間を短縮して許容範囲内に維持できる。また、通信範囲の広域と狭域との切り替えが可能な基本ノードＮＢと、狭域だけの通信が可能な補助ノードＮＡとを組み合わせてシステム全体を構成するので、使用する無線端末の総数が多いシステムを構成する場合であっても、コストの上昇を抑制できる。また、複数の基本ノードＮＢ間で通信する際に、宛先が同じセルの複数の通信要求を纏めて処理することにより、複数セルを跨ぐ通信の回数を減らすことができ、トラフィックの増加を抑制できる。

ここで、上述した本発明に係る車両用無線通信システムの実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［５］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 無線通信機能を有する複数の通信ノードにより構成され、
前記複数の通信ノードとして、第１通信ノードおよび第２通信ノードを備え、
前記第１通信ノード（基本ノードＮＢ）は、無線通信可能な範囲を、狭域、および前記狭域よりも広い広域の少なくともいずれかに切り替え可能な第１無線通信ユニット（無線通信ユニット１１）を含み、
前記第２通信ノード（補助ノードＮＡ）は、無線通信可能な範囲が前記狭域に限定された第２無線通信ユニット（狭域通信モジュール１１ｂ）を含み、
前記第１通信ノードの前記第１無線通信ユニットにおける無線通信可能な範囲を、予め定められた条件に応じて、前記狭域又は前記広域に切り替える切替制御部（セル判別機能部１４、Ｓ１３〜Ｓ１６、Ｓ２９〜Ｓ３１）、を備えた、
ことを特徴とする車両用無線通信システム。

［２］ 前記切替制御部は、伝送対象の信号の伝送遅延時間の大きさに応じて、前記第１通信ノードの無線通信可能な範囲を、前記狭域又は前記広域に切り替える（Ｓ２４、Ｓ２５、Ｓ３１：図５参照）、
ことを特徴とする上記［１］に記載の車両用無線通信システム。

［３］ 前記切替制御部は、伝送対象の各信号に割り当てられた優先度、および伝送対象の信号の送出元に割り当てられた優先度の少なくとも一方を反映するように、前記第１通信ノードの無線通信可能な範囲を、前記狭域又は前記広域に切り替える（Ｓ４５〜Ｓ５１：図６参照）、
ことを特徴とする上記［１］に記載の車両用無線通信システム。

［４］ 前記複数の通信ノードとして、２以上の前記第１通信ノードと、２以上の前記第２通信ノードとを備えた（図２参照）、
ことを特徴とする上記［１］に記載の車両用無線通信システム。

［５］ 前記複数の通信ノードの各々は、車両構造体もしくはそれに隣接する空間に配置され、
前記広域の範囲は、前記車両構造体の範囲内に相当する領域（全体領域ＡＲＬ）である（図１参照）、
ことを特徴とする上記［１］乃至［４］のいずれかに記載の車両用無線通信システム。

１０、１０−１〜１０−１７ 無線通信端末
１１ 無線通信ユニット
１１ａ 広域通信モジュール
１１ｂ 狭域通信モジュール
１２ａ，１２ｂ インタフェース
１３ 時刻情報生成機能部
１４ セル判別機能部
１５ 時刻情報更新機能部
１６ 宛先判別機能部
１７ 遅延計測ユニット
１８ ルート検出機能部
１９ａ，１９ｂ アンテナ
ＡＲ−ＣＡ，ＡＲ−ＣＢ，ＡＲ−ＣＣ，ＡＲ−ＣＤ スモールセル領域
ＡＲＬ 全体領域
ＡＲＳ１，ＡＲＳ２，ＡＲＳ３ スモールセル領域
Ｃ０１，Ｃ０３，Ｃ０４，Ｃ０５，Ｃ０７ 無線通信経路
Ｃ０８，Ｃ０９，Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ１４ 無線通信経路
Ｃ１５，Ｃ１６ 無線通信経路
ＮＢ−Ｂ，ＮＢ−Ｃ，ＮＢ−Ｄ 基本ノード
ＮＡ−Ａ１，ＮＡ−Ａ２，ＮＡ−Ｂ３ 補助ノード
ＮＡ−Ｃ２，ＮＡ−Ｃ３，ＮＡ−Ｃ４ 補助ノード
ＮＡ−Ｄ２，ＮＡ−Ｄ３，ＮＡ−Ｄ４ 補助ノード

Claims (5)

1. 無線通信機能を有する複数の通信ノードにより構成され、
   前記複数の通信ノードとして、第１通信ノードおよび第２通信ノードを備え、
   前記第１通信ノードは、無線通信可能な範囲を、狭域、および前記狭域よりも広い広域の少なくともいずれかに切り替え可能な第１無線通信ユニットを含み、
   前記第２通信ノードは、無線通信可能な範囲が前記狭域に限定された第２無線通信ユニットを含み、
   前記第１通信ノードの前記第１無線通信ユニットにおける無線通信可能な範囲を、予め定められた条件に応じて、前記狭域又は前記広域に切り替える切替制御部、を備え、
   無線通信の範囲として、全体領域と、前記全体領域よりも小さく且つ前記全体領域に含まれる複数のセル領域と、が形成され、
   各前記セル領域に、少なくとも１つの前記第１通信ノードと、少なくとも１つの前記第２通信ノードと、が含まれており、
   各前記通信ノードがデータを送信する場合において、
   自身が属する前記セル領域である自セルと、前記データの宛先の前記通信ノードが属する前記セル領域である宛先セルと、が異なるときは、前記自セル内の他の通信ノードを経由する通信経路に従い且つ前記他の通信ノードの無線通信可能な範囲を前記狭域に限定して、前記データを前記自セル内の前記第１通信ノードまで転送し、前記自セル内の前記第１通信ノードが、無線通信可能な範囲を前記広域に設定して前記転送されたデータを送信し、
   前記自セルと前記宛先セルとが同じときには、前記自セル内の他の通信ノードを経由する通信経路に従い且つ前記他の通信ノードの無線通信可能な範囲を前記狭域に限定して、前記データを前記宛先の前記通信ノードに送信する、
   ことを特徴とする車両用無線通信システム。
2. 前記切替制御部は、伝送対象の信号の伝送遅延時間の大きさに応じて、前記第１通信ノードの無線通信可能な範囲を、前記狭域又は前記広域に切り替える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用無線通信システム。
3. 前記切替制御部は、伝送対象の各信号に割り当てられた優先度、および伝送対象の信号の送出元に割り当てられた優先度の少なくとも一方を反映するように、前記第１通信ノードの無線通信可能な範囲を、前記狭域又は前記広域に切り替える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用無線通信システム。
4. 前記複数の通信ノードとして、２以上の前記第１通信ノードと、２以上の前記第２通信ノードとを備えた、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用無線通信システム。
5. 前記複数の通信ノードの各々は、車両構造体もしくはそれに隣接する空間に配置され、
   前記広域の範囲は、前記車両構造体の範囲内に相当する領域である、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車両用無線通信システム。

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