JP7053740B2 - 移動体、通信システム、通信制御方法及びプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、移動通信網を介した車両等の移動体の通信装置と情報処理装置との通信に関するものである。
従来、道路を移動する移動体である車両の自動運転において、移動通信網(セルラーネットワーク)の基地局を介して車両に搭載した車載装置(通信装置)とサーバとが通信を行う構成が知られている。例えば、非特許文献1には、車両からアップロードされたGPS情報についてマップマッチング処理を行うサーバが開示されている。また、非特許文献2には、各車両の車載装置が,LTEや5Gの移動通信網(セルラーネットワーク)の基地局を介して、車載装置のセンサ等で取得した現在の位置や車速などの車載センサ情報(車両情報)を、MEC(Multi-access Edge Computing)を行うサーバへ随時アップロードしたり、他車両の車載センサ情報をサーバからダウンロードしたりするV2N(Vehicle-to-Network)等の通信システムの構成が開示されている(非特許文献1参照)。
三浦 貴司,野間 唯,「類似検索を利用したマップマッチング処理」,[online],DEIM Forum 2016 D8-6,[2020年7月30日検索],インターネット<URL:https://db-event.jpn.org/deim2016/papers/359.pdf>
5GAA(Automotive Association)_T-170219-White Paper,"Toward fully connected vehicles: Edge computing for advanced automotive communications",[online],2017年12月,5GAA,[2020年7月30日検索],インターネット<URL:http://5gaa.org/wp-content/uploads/2017/12/5GAA_T-170219-whitepaper-EdgeComputing_5GAA.pdf>
上記従来の通信システムでは、サーバ(情報処理装置)が車両のGNSS情報(位置情報)を取り扱う場合が多い。車両の道路(移動経路)を含むように予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて地域ごとにサーバを設け、各サーバが、対応する地域に存在する車両のGNSS情報を分散処理することで、サーバの処理応答の遅延を低減することができる。
しかしながら、地域ごとにサーバを設けた場合、車両が地域をまたがって移動するとき、その車両の位置によっては処理するサーバが変わり,各サーバ上にある共通の情報処理の連続性を担保できず、当該車両だけでなく、その周辺の車両にとっても、適切な処理応答をサーバから得られないおそれがある、という課題(第1の課題)がある。
また、地域ごとにサーバを設けた場合、車両が地域をまたがって移動したとき、移動後の地域に対応するサーバへアクセスするための当該サーバの接続アドレス情報(例えば、IPアドレス)を知ることができない、という課題(第2の課題)がある。
前記第1の課題に対応する本発明の第1の態様に係る通信システムは、移動体が有する通信装置との間で移動通信網を介して情報の通信を行う情報処理装置を備え、前記移動体の移動経路を含むように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに前記情報処理装置が設けられた通信システムである。この通信システムにおいて、前記複数の地域の地理上の位置はそれぞれ、前記移動経路に沿った方向に互いに隣接する隣接部分を重ねるように設定され、前記移動体の通信装置は、前記地域の隣接部分を重ねた領域に前記移動体が位置しているとき、前記隣接部分を重ねた複数の地域に対応する複数の情報処理装置との間で、同一情報処理の対象になっている情報の通信を行う。
前記第1の課題に対応する本発明の第2の態様に係る通信装置は、移動経路を移動する移動体に備える通信装置である。この通信装置は、前記移動体の移動経路を含み前記移動経路に沿った方向に互いに隣接する隣接部分を重ねるように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに設けられた情報処理装置との間で、移動通信網を介して情報の通信を行う情報通信手段を備える。前記情報通信手段は、前記地域の隣接部分を重ねた領域に前記移動体が位置しているとき、前記隣接部分を重ねた複数の地域に対応する複数の情報処理装置との間で、同一情報処理の対象になっている情報の通信を行う。
前記第1の課題に対応する本発明の第3の態様に係る通信方法は、移動体が有する通信装置と、前記移動体の移動経路を含むように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに設けた情報処理装置との間で、移動通信網を介して通信する通信方法である。この通信方法は、前記複数の地域の地理上の位置をそれぞれ、前記移動経路に沿った方向に互いに隣接する隣接部分を重ねるように設定することと、前記地域の隣接部分を重ねた領域に前記移動体が位置しているとき、前記隣接部分を重ねた複数の地域に対応する複数の情報処理装置と前記通信装置の間で、同一情報処理の対象になっている情報の通信を行うことと、を含む。
前記第1の課題に対応する本発明の第4の態様に係るプログラムは、移動経路を移動する移動体に備える通信装置に備えるコンピュータ又はプロセッサにおいて実行されるプログラムである。このプログラムは、前記移動体の移動経路を含み前記移動経路に沿った方向に互いに隣接する隣接部分を重ねるように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに設けられた情報処理装置との間で、移動通信網を介して情報の通信を行うためのプログラムコードと、前記地域の隣接部分を重ねた領域に前記移動体が位置しているとき、前記隣接部分を重ねた複数の地域に対応する複数の情報処理装置との間で、同一情報処理の対象になっている情報の通信を行うためのプログラムコードと、を有する。
前記通信システム、前記通信装置、前記通信方法及び前記プログラムにおいて、前記移動体の平均速度、前記移動経路のリンク、前記移動体の属性及び前記情報処理装置で行う情報処理の種類の少なくとも一つに基づいて、前記地域の隣接部分を重ねる領域の長さを変更してもよい。
前記通信システム及び前記通信装置において、前記移動体の通信装置は、前記移動通信網上に論理的に定義されて前記地域毎に構築された複数の仮想ネットワークに接続する仮想ネットワーク接続手段と、前記移動体の移動によって複数の地域をまたぐと予想される場合、移動先の地域に対応する仮想ネットワークに接続し、前記仮想ネットワーク毎に設けられた個別DNSにアドレス情報取得要求を送信することにより、前記個別DNSから、前記移動先の地域に対応する前記情報処理装置の接続アドレス情報を取得する情報取得手段と、を備えてもよい。
前記通信システム及び前記通信装置において、前記移動体の通信装置は、前記移動通信網上に論理的に定義されて前記地域毎に構築された複数の仮想ネットワークに接続する仮想ネットワーク接続手段と、前記移動体の移動によって複数の地域をまたぐと予想される場合、移動先の地域に対応する仮想ネットワークに接続し、前記仮想ネットワークにおける前記通信装置のクライアント情報を含むアドレス情報取得要求を、前記複数の仮想ネットワークに共通のDNSに送信することにより、前記共通のDNSから、前記移動先の地域に対応する前記情報処理装置の接続アドレス情報を取得する情報取得手段と、を備えてもよい。
前記第2の課題に対応する本発明の第5の態様に係る通信システムは、移動体が有する通信装置との間で移動通信網を介して情報の通信を行う情報処理装置を備え、前記移動体の移動経路を含むように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに前記情報処理装置が設けられた通信システムである。この通信システムにおいて、前記移動体の通信装置は、前記移動通信網上に論理的に定義されて前記地域毎に構築された複数の仮想ネットワークに接続する仮想ネットワーク接続手段と、前記移動体の移動によって複数の地域をまたぐと予想される場合、移動先の地域に対応する仮想ネットワークに接続し、前記仮想ネットワーク毎に設けられた個別DNSにアドレス情報取得要求を送信することにより、前記個別DNSから、前記移動先の地域に対応する前記情報処理装置の接続アドレス情報を取得する情報取得手段と、を備える。
前記第2の課題に対応する本発明の第6の態様に係る通信装置は、移動経路を移動する移動体に備える通信装置である。この通信装置は、前記移動体の移動経路を含むように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに設けられた情報処理装置との間で、移動通信網を介して情報の通信を行う情報通信手段と、前記移動通信網上に論理的に定義されて前記地域毎に構築された複数の仮想ネットワークに接続する仮想ネットワーク接続手段と、前記移動体の移動によって複数の地域をまたぐと予想される場合、移動先の地域に対応する仮想ネットワークに接続し、前記仮想ネットワーク毎に設けられた個別DNSにアドレス情報取得要求を送信することにより、前記個別DNSから、前記移動先の地域に対応する前記情報処理装置の接続アドレス情報を取得する情報取得手段と、を備える。
前記第2の課題に対応する本発明の第7の態様に係る通信方法は、移動体が有する通信装置と、前記移動体の移動経路を含むように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに設けた情報処理装置との間で、移動通信網を介して通信する通信方法である。この通信方法は、前記移動通信網上に論理的に定義された複数の仮想ネットワークを前記地域毎に構築することと、前記移動体の通信装置が、前記移動体の移動によって複数の地域をまたぐと予想される場合、移動先の地域に対応する仮想ネットワークに接続し、前記仮想ネットワーク毎に設けられた個別DNSにアドレス情報取得要求を送信することにより、前記個別DNSから、前記移動先の地域に対応する前記情報処理装置の接続アドレス情報を取得することと、を含む。
前記第2の課題に対応する本発明の第8の態様に係るプログラムは、移動経路を移動する移動体に備える通信装置に備えるコンピュータ又はプロセッサにおいて実行されるプログラムである。このプログラムは、前記移動体の移動経路を含むように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに設けられた情報処理装置との間で、移動通信網を介して情報の通信を行うためのプログラムコードと、前記移動通信網上に論理的に定義されて前記地域毎に構築された複数の仮想ネットワークに接続するためのプログラムコードと、前記移動体の移動によって複数の地域をまたぐと予想される場合、移動先の地域に対応する仮想ネットワークに接続し、前記仮想ネットワーク毎に設けられた個別DNSにアドレス情報取得要求を送信することにより、前記個別DNSから、前記移動先の地域に対応する前記情報処理装置の接続アドレス情報を取得するためのプログラムコードと、を有する。
前記第2の課題に対応する本発明の第9の態様に係る通信システムは、移動体が有する通信装置との間で移動通信網を介して情報の通信を行う情報処理装置を備え、前記移動体の移動経路を含むように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに前記情報処理装置が設けられた通信システムである。この通信システムにおいて、前記移動体の通信装置は、前記移動通信網上に論理的に定義されて前記地域毎に構築された複数の仮想ネットワークに接続する仮想ネットワーク接続手段と、前記移動体の移動によって複数の地域をまたぐと予想される場合、移動先の地域に対応する仮想ネットワークに接続し、前記仮想ネットワークにおける前記通信装置のクライアント情報を含むアドレス情報取得要求を、前記複数の仮想ネットワークに共通のDNSに送信することにより、前記共通のDNSから、前記移動先の地域に対応する前記情報処理装置の接続アドレス情報を取得する情報取得手段と、を備える。
前記第2の課題に対応する本発明の第10の態様に係る通信装置は、移動経路を移動する移動体に備える通信装置である。この通信装置は、前記移動体の移動経路を含むように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに設けられた情報処理装置との間で、移動通信網を介して情報の通信を行う情報通信手段と、前記移動通信網上に論理的に定義されて前記地域毎に構築された複数の仮想ネットワークに接続する仮想ネットワーク接続手段と、前記移動体の移動によって複数の地域をまたぐと予想される場合、移動先の地域に対応する仮想ネットワークに接続し、前記仮想ネットワークにおける前記通信装置のクライアント情報を含むアドレス情報取得要求を、前記複数の仮想ネットワークに共通のDNSに送信することにより、前記共通のDNSから、前記移動先の地域に対応する前記情報処理装置の接続アドレス情報を取得する情報取得手段と、を備える。
前記第2の課題に対応する本発明の第11の態様に係る通信方法は、移動体が有する通信装置と、前記移動体の移動経路を含むように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに設けた情報処理装置との間で、移動通信網を介して通信する通信方法である。この通信方法は、前記移動通信網上に論理的に定義された複数の仮想ネットワークを前記地域毎に構築することと、前記移動体の通信装置が、前記移動体の移動によって複数の地域をまたぐと予想される場合、移動先の地域に対応する仮想ネットワークに接続し、前記仮想ネットワークにおける前記通信装置のクライアント情報を含むアドレス情報取得要求を、前記複数の仮想ネットワークに共通のDNSに送信することにより、前記共通のDNSから、前記移動先の地域に対応する前記情報処理装置の接続アドレス情報を取得することと、を含む。
前記第2の課題に対応する本発明の第12の態様に係るプログラムは、移動経路を移動する移動体に備える通信装置に備えるコンピュータ又はプロセッサにおいて実行されるプログラムである。このプログラムは、前記移動体の移動経路を含むように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに設けられた情報処理装置との間で、移動通信網を介して情報の通信を行うためのプログラムコードと、前記移動通信網上に論理的に定義されて前記地域毎に構築された複数の仮想ネットワークに接続するためのプログラムコードと、前記移動体の移動によって複数の地域をまたぐと予想される場合、移動先の地域に対応する仮想ネットワークに接続し、前記仮想ネットワークにおける前記通信装置のクライアント情報を含むアドレス情報取得要求を、前記複数の仮想ネットワークに共通のDNSに送信することにより、前記共通のDNSから、前記移動先の地域に対応する前記情報処理装置の接続アドレス情報を取得するためのプログラムコードと、を有する。
前記通信システム、前記通信装置、前記通信方法及び前記プログラムにおいて、前記仮想ネットワークは、前記移動体の通信装置との間でPDU(Protocol Data Unit)セッションを確立して通信するネットワークスライスであってもよい。
前記通信システム、前記通信装置、前記通信方法及び前記プログラムにおいて、前記仮想ネットワークは、前記移動体の通信装置との間でPDU(Protocol Data Unit)セッションを確立して通信するネットワークスライスであり、前記仮想ネットワークにおける前記通信装置のクライアント情報は、前記仮想ネットワークにおいて前記通信装置に払い出されたPDUセッションのIPサブネットにおける拡張DNSクライアントサブネットIPアドレス情報であってもよい。
前記通信システム、前記通信装置、前記通信方法及び前記プログラムにおいて、前記複数の地域それぞれの前記重ねた領域以外の部分に対応する第1の基地局及び第2の基地局のトラッキングエリアと、前記重ねた領域に対応する第3の基地局のトラッキングエリアとを互いに異なるように設定し、前記複数の仮想ネットワークのうち、第1の仮想ネットワークは、前記第1のトラッキングエリアの基地局と前記第3のトラッキングエリアの基地局とにより構築され、第2の仮想ネットワークは、前記第2のトラッキングエリアの基地局と前記第3のトラッキングエリアの基地局とにより構築してもよい。
前記通信システム、前記通信装置、前記通信方法及び前記プログラムにおいて、前記情報処理装置で行う情報処理は、地図上で前記移動体の現在の位置を特定する処理であってもよい。
前記通信システム、前記通信装置、前記通信方法及び前記プログラムにおいて、前記移動体は、地上を移動する車両であり、前記移動体と前記情報処理装置との間で通信する情報は、前記車両の自動運転の制御に用いる前記車両の現在位置及び速度の情報を含んでもよい。
本発明の更に他の態様に係る移動体は、移動経路を移動する移動体であり、前記いずれかの通信装置を備える。
前記通信システム、前記通信装置、前記移動体、及び前記プログラムにおいて、前記移動体は、地上、地中、空中、水上又は水中を移動する移動体であってもよく、前記移動体の情報は、前記移動体の自動運転の制御に用いる前記移動体の現在位置及び速度の情報を含んでもよい。また、前記移動体は、地上を移動する車両であってもよく、前記移動体の情報は、前記車両の自動運転の制御に用いる前記車両の現在位置及び速度の情報を含んでもよい。
本発明によれば、移動体との間で情報の通信を行う情報処理装置を地域ごとに設けた場合に、移動体が地域をまたがって移動するときでも移動体が適切な処理応答を得ることができる。
また、本発明によれば、移動体との間で情報の通信を行う情報処理装置を地域ごとに設けた場合に、地域をまたがって移動した移動体が、移動後の地域に対応する情報処理装置へアクセスするための当該情報処理装置の接続アドレス情報を知ることができる。
また、本発明によれば、移動体との間で情報の通信を行う情報処理装置を地域ごとに設けた場合に、地域をまたがって移動した移動体が、移動後の地域に対応する情報処理装置へアクセスするための当該情報処理装置の接続アドレス情報を知ることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る通信システムの全体構成の一例を示す説明図である。本実施形態の通信システムにおいて、移動経路としての道路90の各車線91,92を走行している複数の移動体としての車両30はそれぞれ、通信装置を含む車載装置を備え、移動通信網(セルラーネットワーク)の無線アクセスネットワーク(RAN)16を構成する基地局160を介して、地域800A,800Bごとに設けられた情報処理装置としてのサーバ10A,10Bから、周辺の他の車両の情報(例えば、現在位置及び速度の情報)等を取得して運転を制御する自動運転機能を有する。
図1は、本実施形態に係る通信システムの全体構成の一例を示す説明図である。本実施形態の通信システムにおいて、移動経路としての道路90の各車線91,92を走行している複数の移動体としての車両30はそれぞれ、通信装置を含む車載装置を備え、移動通信網(セルラーネットワーク)の無線アクセスネットワーク(RAN)16を構成する基地局160を介して、地域800A,800Bごとに設けられた情報処理装置としてのサーバ10A,10Bから、周辺の他の車両の情報(例えば、現在位置及び速度の情報)等を取得して運転を制御する自動運転機能を有する。
複数の管理対象エリアとしての地域800A,800Bはそれぞれ、車両30が移動する道路90を含むように地理上の位置が設定された地域である。地域800A,800Bは2次元的な外縁形状(例えば、四角形、六角形)を有するように定義してもよいし、3次元的な外縁形状(例えば、立方体、直方体)を有するように定義してもよいし、又は、その他の任意の外縁形状を有するように定義してもよい。地域800A,800Bの地理上の位置は、GNSS等で位置情報を取得可能な緯度及び経度(又は、緯度、経度及び高度)で設定することができる。
表1は、車両30の車載装置やサーバのデータベースに地域設定テーブルとして記憶される複数の管理対象エリアとしての地域の設定例である。本例では、複数の地域の外縁形状が道路90に沿って延在して一又は複数の道路区間(道路リンク)を囲むように定義される四角形の例であり、各地域の地理上の位置は四角形の地域の対角点1,2の緯度及び経度で設定される。
表2は、車両30の車載装置やサーバのデータベースに地域設定テーブルとして記憶される複数の管理対象エリアとしての地域の他の設定例である。特に、本例では、移動通信網上に論理的に定義されて地域毎に構築された複数の仮想ネットワークとしてのネットワークスライス(NS)の識別子(s-NSSAI:Single-Network Slice Selection Assistance Information、又は、Sub-Network Slice Selection Assistance Information)が更に設定されている。ネットワークスライス(NS)において、本実施形態の端末としての通信装置は、s-NSSAIごとに異なる仮想ネットワークに接続でき、それぞれの仮想ネットワークごとに異なる端末IPアドレスを持つことができる。
任意の外縁形状を有する地域の場合、複数の地域の外縁形状が道路90に沿って延在して一又は複数の道路区間(道路リンク)を囲むように3以上の複数の線分で定義してもよい。各線分の接続点の地理上の位置は、GNSS等の緯度及び経度(又は、緯度、経度及び高度)で設定することができる。
表1、表2等の地域設定テーブルは、車両30の車載装置が作成して自装置内のデータベース内に記憶してもよいし、サーバ10が作成してデータベース内に記憶したものを車両30の車載装置(通信装置)がダウンロードして自装置内のデータベース内に記憶してもよい。
地域設定テーブルは、例えば地図データに含まれる一又は複数の道路区間(道路リンク)の両端のノード位置データに基づいて作成することができる。各道路区間(道路リンク)の両端は、交差点や他の道路との接続点が位置するノードである。
なお、図1の例では、2つの地域800A,800Bが互いに隣接している場合について示しているが、本発明は3以上の管理対象エリアとしての地域が道路90に沿って連続して隣接する場合にも適用できる。
また、図1の例では、自動運転機能を有する6台の車両30が走行している場合について示しているが、自動運転機能を有する車両30の数は1台~5台でもよいし、7台以上であってもよい。また、本実施形態では、車両30が自動運転機能を有する場合について記載するが、本発明は、自動運転機能を有していない車両30等の移動体にも適用できる。
車両30は、例えば、地上の移動経路である道路90を移動する自動車、トラック、バス、バイクなどである。本発明を適用可能な移動体は、地上の車両30のほか、所定高度の上空における移動経路を飛行して移動可能な飛行体などの移動体であってもよい。また、移動体は、地下における移動経路を移動する地下移動体、水上(例えば海上)などにおける移動経路を移動可能な船舶などの水上移動体、又は、水中(例えば海中)の移動経路を移動する潜水ロボットなどの水中移動体であってもよい。
図1において、本実施形態の通信システムは、複数の地域800A,800Bのそれぞれに対応するように複数の情報処理装置としてのサーバ10A,10Bを備えている。サーバ10A,10Bはそれぞれ、地域800A,800B内の道路90を走行している複数の車両30から、例えば所定の周期でアップロードされる各車両30の車両情報(移動体の情報)を受信する。また、サーバ10A,10Bはそれぞれ、地域800A,800B内の道路90を走行している複数の車両30のそれぞれに、周辺の他の車両の情報(例えば、現在位置及び速度の情報)等を、例えば所定の周期で送信する。
車両情報は、例えば、車両識別情報(移動体の識別情報)と車載センサ情報とを含む。車載センサ情報は、GNSS受信機でGNSS衛星から電波を受信して取得した車両30の現在位置の情報、速度センサで取得した車両30の速度の情報などの車載センサ情報を含む。車両情報は、車両30の自動運転等の遠隔制御のための制御情報を含んでもよい。
また、サーバ10は、例えば各車両30の車両識別情報と現在位置の情報と速度情報とを対応付けた車両管理データ(移動体管理データ)を記憶した車両データベースと、道路90の情報を含む地図データとを有する。地図データは、前記地域設定テーブルのデータを含んでもよい。
本実施形態のサーバ10A,10Bは、例えば車両30の通信装置との間で基地局160を介して送受信される各種のデータ処理を行うことができるMEC(Multi-access Edge Computing)装置である。MEC装置からなるサーバ(以下「MECサーバ」ともいう。)10A,10Bはそれぞれ、多数の車両30との間で送受信される情報の処理負荷を分散してサーバの処理応答の遅延を低減することができるように、また、通信の伝送遅延を低減することができるように,地域800A,800Bに対応させて地域毎に設けられている。本実施形態において、MECサーバ10A,10Bは、移動通信網のコアネットワーク15に設けられているが、MECサーバ10A,10Bは、移動通信網における無線アクセスネットワーク(RAN)16の基地局160ごとに基地局160に接続して設けてもよいし、基地局160とコアネットワーク15との間のノードに設けてもよい。
MECサーバ10A,10Bは、各車両30に制御情報を送信して各車両30の自動運転等を遠隔的に制御する遠隔制御装置の機能を有してもよい。また、MECサーバ10A,10Bは、道路90の位置、形状、幅、車線91,92、信号設置位置などの道路に関する情報を含む地図情報を管理する地図サーバの機能を有してもよい。また、MECサーバ10A,10Bは、各車両30から車載カメラ映像やLiDAR(Light Detection And Ranging)、RADAR(Radar Detection And Ranging)など各種車載センサの大容量の情報を処理し各車両の制御に資する機能を有しても良い。
基地局160は、一つ又は複数のセル(セクタ、セクタセルとも呼ばれる。)を形成する。セルは地上又は海上に2次元的に形成してもよいし、上空から地上又は海上に向けて3次元的に形成してもよい。セルは、マクロセル、スモールセル、フェムトセル、ピコセル、大セル等であってもよい。複数のセルは、複二次元的に又は三次元的に隣り合うように分布するセルラー構造を構成してもよいし、階層的に一部又は全部が重なり合った階層セル構造を構成してもよい。基地局160は、マクロセル基地局、スモールセル基地局、フェムトセル基地局、ピコセル基地局、大セル基地局、地上等に固定設置された固定基地局、地上、海上、上空などを移動可能な移動型の基地局等であってもよい。基地局160は、eNodeB(evolved Node B:eNB)、gNodeB(gNB)、en-NodeB(en-gNB)、アクセスポイント等と呼ばれる無線通信装置であってもよい。車両30と基地局160との通信は、道路90の周辺に設けられた路側通信中継装置RSU(Road Side Unit)を介して行ってもよい。
車両30の通信装置は、移動通信サービスの加入者として使用可能なネットワーク通信部を構成するユーザ装置(以下「UE」という。)を備える。UEは、ユーザ端末、端末、端末装置、移動局、移動機等と呼ばれる無線通信装置であってもよい。車両30のUEはそれぞれ、各車両の中で利用者が携帯した状態で使用する装置でもよいし、各車両に組み込んで設置された装置(例えばナビゲーション装置の一部として組み込まれた装置)であってもよい。
また、車両30の通信装置は、周辺の他の車両との間で直接無線通信(車車間通信)をする機能を有する。車車間通信は、例えばマイクロ波、ミリ波等の電波を用いられる。車車間通信の周波数は、例えば、1GHzよりも低い数百MHzでもよいし、1GHz以上の高周波数帯であってもよい。また、車車間通信の周波数は、ITS(Intelligent Transport Systems)やCACC(Cooperative Adaptive Cruise Control)で使用される700MHz帯(715MHz~725MHz)、5.8GHz帯(5770MHz~5850MHz)やLTE-V2X Sidelink(PC-5)で使用される5.9GHz帯(5850MHz~5925MHz)、NR-V2X Sidelink(PC-5)で使用される周波数等であってもよい。また、車車間通信のため所定のビーム幅を有する複数のアンテナを備えてもよい。例えば、車両30は、前方の車両と車車間通信するための指向性アンテナと、後方の車両と車車間通信するための指向性アンテナと、右側方の車両と車車間通信するための指向性アンテナと、左側方の車両と車車間通信するための指向性アンテナとを備えてもよい。車車間通信は、道路90の周辺に設けられた路側通信中継装置RSUを介して行ってもよい。
本実施形態の通信システムにおいて、複数の地域800A,800Bに対応させて地域ごとにMECサーバ10A,10Bを設けた場合、車両30が地域800A,800Bをまたがって移動するとき、その車両30の位置によっては処理するMECサーバが変わり、各MECサーバ10A,10B上にある共通の情報処理(例えば車両のマッピング処理)の連続性を担保できず、当該車両30だけでなく、その周辺の車両30にとっても、適切な処理応答(例えば車両のマッピング処理の応答)をMECサーバ10A,10Bから得られないおそれがある。
そこで、本実施形態では、図1に示すように、複数の地域800A,800Bの地理上の位置をそれぞれ、道路90に沿った方向に互いに隣接する隣接部分を所定の距離(例えば、数百m)だけ重ねるように設定している。そして、車両30の通信装置は、地域800A,800Bの隣接部分を重ねた重ね領域(図1中のクロスハッチング領域)800Xに車両30が位置しているとき、前記隣接部分を重ねた複数の地域800A,800Bに対応する複数のMECサーバ10A,10Bとの間で、同一情報処理の対象になっている情報の通信を行っている。このように重ね領域800Xにおいて移動前後の複数の地域800A,800Bに対応するMECサーバ10A,10Bとの間で同一情報処理の対象になっている情報の通信を行うことにより、車両30が地域800Aから出るときに当該情報処理を途切れることなく継続することができ、車両30は、当該情報処理について移動後の地域に対応するMECサーバから適切な処理応答を得ることができる。
なお、前記重ね領域800Xの長さは、車両30の平均速度、道路90の道路リンク(地図データにおける道路の基本単位である道路区間の方向及び長さ)、移動体の属性(例えば、車両、歩行者などの移動体の種類)及びMECサーバ10A,10Bで行う情報処理の種類(例えば、処理応答の時間間隔)の少なくとも一つに基づいて変更してもよい。この重ね領域800Xの長さの変更により、重ね領域800Xにおける車両30と複数のMECサーバ10A,10Bとの間の情報の通信による負荷上昇を抑制しつつ、移動後の地域に対応するMECサーバから適切な処理応答を得ることができる。
図2は、本実施形態に係る通信システムにおける複数の地域800A,800B間の重ね領域800Xの可変制御の一例を示す説明図である。図中の破線で示した領域800X’は変更前の重ね領域である。
図2において、道路90の上側の車線を走行している車両30が重ね領域800Xに向かって平均速度V1avgで近づくとき、その平均速度V1avgに応じて設定した距離DBだけ移動先の地域800Bの左端を左方向に移動させて重ね領域800Xを図中左側に広げるように変更する。地域800Bを広げる距離DBは、車両30の平均速度V1avgの関数であり、その計算式はDB=f(V1avg)で表される。
一方、図2において、道路90の下側の車線を走行している車両30が重ね領域800Xに向かって平均速度V2avgで近づくとき、その平均速度V2avgに応じて設定した距離DAだけ移動先の地域800Aの右端を右方向に移動させて重ね領域800Xを図中右側に広げるように変更する。地域800Aを広げる距離DAは、車両30の平均速度V2avgの関数であり、その計算式はDA=f(V2avg)で表される。
図2の例によれば、道路90を走行している車両30の平均速度にかかわらず、重ね領域800Xにおける車両30と複数のMECサーバ10A,10Bとの間の情報の通信による負荷上昇を抑制しつつ、移動後の地域に対応するMECサーバから適切な処理応答を得ることができる。
また、重ね領域800Xの長さは、車両30が走行している道路90の道路リンク(地図データにおける道路区間の方向及び長さ)に基づいて変更してもよい。例えば、地図データにおける対象の道路90の基本単位である道路区間の方向の変化が所定角度より大きい場合、又は、道路区間の長さが所定の閾値より短く交差点や他の道路との交差が多い場合は、処理応答の時間間隔が短いことが想定されるため、重ね領域800Xを短くする。一方、道路区間の方向の変化が所定角度未満の場合、又は、道路区間の長さが所定の閾値以上の場合は、処理応答の受信間隔が長いことが想定されるため、重ね領域800Xを長くする。この場合、車両30が走行している道路90の道路リンク(地図データにおける道路区間の方向及び長さ)の状況にかかわらず、重ね領域800Xにおける車両30と複数のMECサーバ10A,10Bとの間の情報の通信による負荷上昇を抑制しつつ、移動後の地域に対応するMECサーバから適切な処理応答を得ることができる。
また、重ね領域800Xの長さは、MECサーバ10A,10Bと情報の通信を行う移動体の属性に基づいて変更してもよい。例えば、重ね領域800Xは、MECサーバ10A,10Bと情報の通信を行う移動体が、所定の閾値よりも大きな速度で移動する車両の場合に長くし、所定の閾値未満の速度で移動する歩行者の場合は短くしてもよい。この場合は、MECサーバと情報の通信を行う移動体の種類にかかわらず、重ね領域800Xにおける車両30と複数のMECサーバ10A,10Bとの間の情報の通信による負荷上昇を抑制しつつ、移動後の地域に対応するMECサーバから適切な処理応答を得ることができる。
また、重ね領域800Xの長さは、MECサーバ10A,10Bで行う情報処理の種類に基づいて変更してもよい。例えば、重ね領域800Xは、MECサーバ10A,10Bで行う情報処理が処理応答の時間間隔が所定の閾値よりも短い情報処理の場合に短くし、処理応答の時間間隔が所定の閾値以上の情報処理の場合に長くしてもよい。この場合、MECサーバ10A,10Bで行う情報処理の種類(処理応答の時間間隔)にかかわらず、重ね領域800Xにおける車両30と複数のMECサーバ10A,10Bとの間の情報の通信による負荷上昇を抑制しつつ、移動後の地域に対応するMECサーバから適切な処理応答を得ることができる。
また、本実施形態の通信システムにおいて、車両30が地域800A,800Bをまたがって移動したとき、移動後の地域に対応するMECサーバへアクセスするための当該MECサーバの接続アドレス情報としてのIPアドレスを知る必要がある。各地域に対応するMECサーバのIPアドレスは互いに異なるが,当該MECサーバ上のサーバアプリケーションのドメイン名は共通である。
そこで、本実施形態では、図3及び図4に例示するように、複数の地域800A,800Bのそれぞれに対応させて、移動通信網上に論理的に定義された互いに異なる複数の仮想ネットワークとしてのネットワークスライス150A,150Bを地域毎に構築している。そして、車両30の移動によって車両30が複数の地域800A,800Bをまたぐと予想される場合、車両30の車載装置(通信装置)が、移動先の地域800Bに対応するネットワークスライス150Bに接続して移動先の地域に対応するMECサーバ10Bの接続アドレス情報としてのIPアドレス(IP_MEC B)を取得している。
例えば、図3の例では、車両30が複数の地域800A,800Bをまたぐと予想される場合、車両30の車載装置(通信装置)は、移動先のネットワークスライス150Bに接続し、そのネットワークスライス150Bにおいてユーザデータのパケット転送を行うノードであるUPF(User Plane Function)18Bとの間でPDU(Protocol Data Unit)セッションを確立するとき、移動先のネットワークスライス150Bに設けられた個別DNSサーバ17Bに当該MECサーバ上のサーバアプリケーションのドメイン名についてのアドレス情報取得要求を送信(DNS Query)し、その個別DNSサーバ17Bから、移動先の地域800Bに対応するMECサーバ10BのIPアドレスを取得する。
また例えば、図4の例では、車両30が複数の地域800A,800Bをまたぐと予想される場合、車両30の車載装置(通信装置)は、移動先のネットワークスライス150Bに接続してUPF18Bとの間でPDUセッションを確立するとき、そのネットワークスライス150Bにおける当該車両30の車載装置(通信装置)のクライアント情報を含むアドレス情報取得要求を、複数のネットワークスライス150A,150Bに共通のDNSサーバ17に送信することにより、共通のDNSサーバ17から、移動先の地域800Aに対応するMECサーバ10BのIPアドレスを取得する。共通のDNSサーバ17には、各ネットワークスライスで払い出される端末IPアドレスのサブネットの情報と、MECサーバ10A,10BのIPアドレスの情報が紐付けられて格納されている。
ここで、前記車両30の車載装置(通信装置)のクライアント情報は、例えば、移動先のネットワークスライス150Bにおいて当該車載装置(通信装置)に払い出されたPDUセッションのIPサブネットにおける拡張DNSクライアントサブネット(EDNS Client Subnet)IPアドレスである。拡張DNSクライアントサブネットは、当該DNSサーバに対して問い合わせ元のクライアント情報を伝達することができる。あらかじめ、当該DNSサーバには、各ネットワークスライスがクライアントに払い出すIPサブネット情報を紐付けられている。これにより、当該DNSサーバは、クライアントから拡張DNSクライアントサブネットにて当該MECサーバ上のサーバアプリケーションのドメイン名についてのアドレス情報取得要求を受信すると、当該クライアントがどの地域(ネットワークスライス)に属するかを知ることができるため、当該クライアントに対して適切なMECサーバのIPアドレスを通知することができる。
上記図3及び図4に示すように、車両30の車載装置(通信装置)は、移動先のネットワークスライス150Bに接続することにより、移動先の地域800Aに対応するMECサーバ10BのIPアドレスを取得することができる。車載装置は、これまで通り当該MECサーバ上のサーバアプリケーションのドメイン名でDNS queryを送信するだけで、各地域に適切なMECサーバに接続することができる。
図5は、本実施形態に係るMECサーバ10の主要な機能の一例を示すブロック図である。図2において、サーバ10は、情報送受信部100と記憶部110と情報処理部120と制御部130とを備える。情報送受信部100は、基地局160を介して、対応する地域内に位置する複数の車両30の通信装置と通信する機能を有する。また、情報送受信部100は、情報処理部120または制御部130が何らかのイベント発生をもとに出力した指示に基づいて、車両30の通信装置への情報のダウンロードを開始してもよい。
記憶部110は、当該MECサーバに対応する地域の地図データと、その地域内に位置する複数の車両30の車両識別情報と現在位置の情報と速度情報とを対応付けた車両管理データを記憶する手段としての車両データベースの機能を有する。また、記憶部110は、前述の表1、表2等の地域設定テーブルを記憶してもよい。また、記憶部110は、車両情報をダウンロードする周期Tdの設定情報を更に記憶してもよい。
情報処理部120は、当該MECサーバに対応する地域内に位置する複数の車両30から受信した情報に基づいて、当該地域の地図において各車両30の位置を特定するマップマッチング処理を行う。マップマッチング処理の結果は、対応の地域内に位置する複数の車両30の全部又は一部に送信される。
制御部130は、所定の制御プログラムを読み込んで実行し、各部を制御する。
図6は、本実施形態に係る車両30の通信装置300の主要な機能の一例を示すブロック図である。図6において、通信装置300は、第1無線通信部301と第2無線通信部302と記憶部303と車両情報取得部304と制御部305を備える。なお、本実施形態において第2無線通信部302は必須ではない。
第1無線通信部301は、移動通信の基地局160を介してMECサーバ10A,10Bと通信するセルラーネットワーク通信を行うことができる。第2無線通信部302は、周辺の他の車両との間でのPC-5通信などの直接無線通信を行うことができる。第2無線通信部302は、道路90の周辺に設けられた路側通信中継装置RSUを介して周辺の他の車両との車車間通信を行ってもよい。
記憶部303は、MECサーバ10A,10Bからダウンロードした他の車両の車両情報、及び、MECサーバ10A,10Bにアップロードする自車両の車両情報を記憶する。記憶部303は、前述の表1、表2等の地域設定テーブルを更に記憶する。また、記憶部303は、MECサーバ10A,10Bに車両情報をアップロードする周期Tu及びMECサーバ10A,10Bから車両情報をダウンロードする周期Tdのそれぞれの設定情報を更に記憶してもよい。アップロードの周期Tuとダウンロードの周期Tdは共通の周期Tであってもよい。
車両情報取得部304は、例えばGNSS受信機や各種センサ(例えば速度センサ)などで構成され、車両の現在位置(例えば、緯度、経度及び高度)、速度等の車両情報を取得する。
制御部305は、所定の制御プログラムを読み込んで実行し、各部を制御する。また、制御部305は、第1無線通信部301及び記憶部303と連携することにより、次のA11~A15の手段として機能する。
A11:車両30が移動する道路90を含み道路90に沿った方向に互いに隣接する隣接部分を重ねるように地理上の位置が予め設定された複数の地域800A,800Bのそれぞれに対応させて地域ごとに設けられたMECサーバ10A,10Bとの間で移動通信網を介して情報の通信を行う手段
A12:前記複数の地域800A,800Bの隣接部分を重ねた重ね領域800Xに車両30が位置しているとき、前記隣接部分を重ねた複数の地域800A,800Bに対応する複数のMECサーバ10A,10Bとの間で、同一情報処理の対象になっている情報の通信を行う手段
A13:移動通信網上に論理的に定義されて地域毎に構築された複数のネットワークスライス(仮想ネットワーク)150A,150Bに接続する手段
A14:車両30の移動によって複数の地域800A,800Bをまたぐと予想される場合、移動先の地域800Bに対応するネットワークスライス150A,150Bに接続し、ネットワークスライス毎に設けられた個別DNSサーバ17Bにアドレス情報取得要求を送信することにより、個別DNSサーバ17Bから、移動先の地域800Bに対応するMECサーバ10BのIPアドレス(接続アドレス情報)を取得する手段
A15:車両30の移動によって複数の地域800A,800Bをまたぐと予想される場合、移動先の地域800Bに対応するネットワークスライス150Bに接続し、ネットワークスライス150Bにおける当該通信装置のクライアント情報を含むアドレス情報取得要求を、複数のネットワークスライスに共通のDNSサーバ17に送信することにより、共通のDNSサーバ17から、移動先の地域800Bに対応するMECサーバ10BのIPアドレス(接続アドレス情報)を取得する手段
A11:車両30が移動する道路90を含み道路90に沿った方向に互いに隣接する隣接部分を重ねるように地理上の位置が予め設定された複数の地域800A,800Bのそれぞれに対応させて地域ごとに設けられたMECサーバ10A,10Bとの間で移動通信網を介して情報の通信を行う手段
A12:前記複数の地域800A,800Bの隣接部分を重ねた重ね領域800Xに車両30が位置しているとき、前記隣接部分を重ねた複数の地域800A,800Bに対応する複数のMECサーバ10A,10Bとの間で、同一情報処理の対象になっている情報の通信を行う手段
A13:移動通信網上に論理的に定義されて地域毎に構築された複数のネットワークスライス(仮想ネットワーク)150A,150Bに接続する手段
A14:車両30の移動によって複数の地域800A,800Bをまたぐと予想される場合、移動先の地域800Bに対応するネットワークスライス150A,150Bに接続し、ネットワークスライス毎に設けられた個別DNSサーバ17Bにアドレス情報取得要求を送信することにより、個別DNSサーバ17Bから、移動先の地域800Bに対応するMECサーバ10BのIPアドレス(接続アドレス情報)を取得する手段
A15:車両30の移動によって複数の地域800A,800Bをまたぐと予想される場合、移動先の地域800Bに対応するネットワークスライス150Bに接続し、ネットワークスライス150Bにおける当該通信装置のクライアント情報を含むアドレス情報取得要求を、複数のネットワークスライスに共通のDNSサーバ17に送信することにより、共通のDNSサーバ17から、移動先の地域800Bに対応するMECサーバ10BのIPアドレス(接続アドレス情報)を取得する手段
図7は、本実施形態に係る移動中の車両30の通信装置300におけるMECサーバ10A,10Bとの情報通信の制御の一例を示すフローチャートである。図7の例は、図1及び図2における車両30が道路90上を地域800Aから地域800Bに移動する場合の例である。なお、図7の説明において、地域800Aを「地域A」と表記し、地域800Bを「地域B」と表記し、重ね領域800Xを「重ね領域X」と表記する(図8及び図9においても同様)。
図7において、車両30が地域A内を移動しているとき、車両30の通信装置300は、地域Aに対応するMECサーバ10Aとの間で情報の通信を行う(S101)。また、車両30の通信装置300は、GNSS受信機から出力された自車両の現在位置を定期的に取得する。
車両30の通信装置300は、自車両の現在位置に基づいて、隣接する地域Bとの重ね領域Xに入ったと判断したら(S102でYES)、地域Bに対応するMECサーバ10BのIPアドレス情報を取得し、MECサーバ10Bとの間で情報の通信を開始する(S103)。
車両30が重ね領域X内を移動しているとき、車両30の通信装置300は、地域Aに対応するMECサーバ10A及び地域Aに対応するMECサーバ10Aの両方のMECサーバとの間で、同一情報処理(例えば、マップマッチング処理)の対象になっている情報の通信を行う(S104)。また、車両30が重ね領域X内を移動しているときも、車両30の通信装置300は、GNSS受信機から出力された自車両の現在位置を定期的に取得する。
車両30の通信装置300は、自車両の現在位置に基づいて、重ね領域Xを出たと判断したら(S105でYES)、地域Aに対応するMECサーバ10Aと情報の通信を終了する(S106)。この終了後、車両30の通信装置300は、地域Bに対応するMECサーバ10Bとの間で、前記同一情報処理(例えば、マップマッチング処理)の対象になっている情報の通信を継続して行うことができる(S107)ので、車両30は途切れることなくMECサーバ10Bから適切な処理応答を得ることができる。
図8は、本実施形態に係る移動中の車両30の通信装置300における移動先の地域800Bに対応するMECサーバ10BのIPアドレスの取得の制御の一例を示すフローチャートである。図8の例は、図1及び図2における車両30が道路90上を地域800Aから地域800Bに移動する場合の例であり、図3のネットワーク構成に対応する。
図8において、車両30が地域A内を移動しているとき、車両30の通信装置300は、自車の現在位置、道路リンク及び平均速度の情報を定期的に取得し(S201)、それらの情報に基づいて、予め設定した所定時間(例えば、T秒)経過した後に隣接する地域(隣接地域)Bに入るか否かを予測判断する(S202)。ここで、所定時間(T秒)は、例えば、以下に示す隣接地域Bに対応するMECサーバ10BのIPアドレスの取得に要する時間よりも長く設定する。
車両30の通信装置300は、所定時間(例えば、T秒)経過した後に地域Bに入ると予測判断したら(S202でYES)、地域Bに対応するように予め構築されたネットワークスライス(NS)150Bの識別子(s-NSSAI)を取得する(S203)。
ここで、通信装置300が当該識別子を取得する手法として主に2つある。第1の手法は、上記S202でYESと判断したら、通信装置300がPDUセッションの変更(PDU Session Modification)の手順(例えば、3GPP TS 23.502 V16.5.0(2020-07)の4.3.3節 参照)を開始し、その手順の中で上記ネットワークスライス(NS)150Bの識別子(s-NSSAI)を取得する方法である。
第2の手法は、後述の図10及び図11に示すように、地域Aと地域Bが隣接するエリアをカバーする基地局の第3のトラッキングエリア(TA)を地域Aと地域Bをカバーする基地局の第1のトラッキングエリア及び第2のトラッキングエリアとは異なるように定義しておき、通信装置300が地域Bに移動しようとしている最中に、通信装置300が隣接地域をカバーする基地局へハンドオーバし、通信装置300がトラッキングエリアが変化したことを検知することで、モビリティ登録の更新(Mobility Registration Update)の手順(例えば、3GPP TS 23.502 V16.5.0(2020-07)の4.2.2.1節及び4.2.2.2節 参照)を開始し、その手順の中で上記ネットワークスライス(NS)150Bの識別子(s-NSSAI)を取得する方法である第2の手法の場合、通信装置300は上記S202の判断をする機能が不要になる。
次に、車両30の通信装置300は、前記取得したネットワークスライス(NS)150Bの識別子(s-NSSAI)で、地域Bに対応するネットワークスライス(NS)150BのUPF18Bとの間でPDUセッションを確立し、通信装置300に払い出されたPDUセッションのIPサブネットにおける端末IPアドレスとともに、地域Bに対応するネットワークスライス(NS)150Bで指定された個別DNSサーバのIPアドレスを取得する(S204)。
次に、車両30の通信装置300は、ネットワークスライス(NS)150Bで指定された個別DNSサーバ17Bに、地域Bに対応するMECサーバ10BのIPアドレスを問い合わせるA/AAAA Queryを送出し(S205)、個別DNSサーバ17Bから、地域Bに対応するMECサーバ10BのIPアドレスを取得する(S206)。
車両30の通信装置300は、地域Bの道路を走行しているとき、個別DNSサーバ17Bから取得したIPアドレスに基づいて地域BのMECサーバ10Bとの間で情報の通信を行うことができる(S207)。
図9は、本実施形態に係る移動中の車両30の通信装置における移動先の地域800Bに対応するMECサーバ10BのIPアドレスの取得の制御の他の例を示すフローチャートである。図9の例は、図1及び図2における車両30が道路90上を地域800Aから地域800Bに移動する場合の例であり、図4のネットワーク構成に対応する。また、図9におけるS301~S303については、図8のS201~S203と同じであるため、説明を省略する。
図9において、車両30の通信装置300は、前記取得したネットワークスライス(NS)150Bの識別子(s-NSSAI)で、地域Bに対応するネットワークスライス(NS)150BのUPF18Bとの間でPDUセッションを確立し、複数のネットワークスライス(NS)150A,150Bに共通のDNSサーバ17のIPアドレスとともに、通信装置300に払い出されたPDUセッションのIPサブネットにおける端末IPアドレスを取得する(S304)。
次に、車両30の通信装置300は、複数のネットワークスライス(NS)150A,150Bに共通のDNSサーバ17に、ENS DNS requestにて、送信元IPアドレスとして上記端末IPアドレスを付与した、地域Bに対応するMECサーバ10BのIPアドレスを問い合わせるA/AAAA Queryを送出し(S305)、共通のDNSサーバ17から、地域Bに対応するMECサーバ10BのIPアドレスを取得する(S306)。
車両30の通信装置300は、地域Bの道路を走行しているとき、共通のDNSサーバ17から取得したIPアドレスに基づいて地域BのMECサーバ10Bとの間で情報の通信を行うことができる(S307)。
なお、上記図8及び図9のMECサーバのIPアドレスの取得制御の例では、所定時間(例えば、T秒)経過した後に地域Bに入ると予測判断したら(S202,S302でYES)、地域Bに対応するように予め構築されたネットワークスライス(NS)150Bの識別子(s-NSSAI)を取得しているが、上記S202の予測判断を行うことなく、トラッキングエリアの変化を検知したときのMobility Registration Updateの手順で地域Bに対応するネットワークスライス(NS)150Bの識別子(s-NSSAI)を取得してもよい。
図10は、本実施形態に係る通信システムにおける地域とネットワークスライスとトラッキングエリアとの関係の一例を示す説明図である。図11(a)及び(b)はそれぞれ、図10の通信システムにおいてトラッキングエリアの変化を検知して移動先の地域BのネットワークスライスとのPDUセッションを形成する手順の一例を示す説明図である。なお、図10及び図11において、前述の図1~図4の構成と共通する部分については同じ符号を付し、それらの説明は省略する。
図10において、地域A(800A)と地域B(800B)が隣接するエリアである重ね領域800Xをカバーする第3の基地局としての基地局160Xの第3のトラッキングエリア(TA)900Xを、地域A及び地域Bそれぞれの重ね領域800X以外の部分をカバーする第1の基地局としての基地局160Aの第1の仮想ネットワークとしてのトラッキングエリア(TA)900A及び第2の基地局としての基地局160Bの第2の仮想ネットワークとしてのトラッキングエリア(TA)900Bのそれぞれとは異なるように予め定義しておく。地域Aのネットワークスライス150Aは、トラッキングエリア900Aの基地局160Aとトラッキングエリア900Xの基地局160Xとにより構築される。また、地域Bのネットワークスライス150Bは、トラッキングエリア900Bの基地局160Bとトラッキングエリア900Xの基地局160Xとにより構築される。
図11(a)に示すように車両30が地域Aの道路を走行して重ね領域800Xに入る前において、車両30の通信装置300は、地域Aに対応するネットワークスライス(NS)150AのUPF18Aとの間でPDUセッション151Aを確立し、通信装置300に払い出されたPDUセッションのIPサブネットにおける端末IPアドレスとともにDNSサーバのIPアドレスを取得する。これにより、通信装置300は、地域Aに対応するMECサーバ10Aとの間で情報の通信を行うことができる。
図11(b)に示す車両30の重ね領域800Xへの移動に伴い、車両30の通信装置300は基地局160Aから基地局160Xへのハンドオーバを行う。そのハンドオーバの結果、通信装置300は、トラッキングエリア900Aからトラッキングエリア900XへのTA変化を検知すると、モビリティ登録の更新(Mobility Registration Update)の手順を開始する。この手順の中で、車両30の通信装置300は、地域Bのネットワークスライス(NS)150Bの識別子(s-NSSAI)を追加で検出し、地域Bのネットワークスライス(NS)150BのUPF18Bとの間でPDUセッション151Bを確立し、通信装置300に払い出されたPDUセッションのIPサブネットにおける端末IPアドレスとともにDNSサーバのIPアドレスを取得する。これにより、重ね領域800Xにおいて、通信装置300は、地域Bに対応するMECサーバ10Aとの間だけでなく、地域Bに対応するMECサーバ10Bとの間でも、情報の通信を行うことができる。
更に、車両30の地域B(800B)への移動に伴い、車両30の通信装置300は基地局160Xから基地局160Bへのハンドオーバを行う。そのハンドオーバの結果、通信装置300は、トラッキングエリア900Xからトラッキングエリア900BへのTA変化を検知すると、モビリティ登録の更新(Mobility Registration Update)の手順を開始する。この手順の中で、車両30の通信装置300は、地域Bのネットワークスライス(NS)150Bの識別子(s-NSSAI)だけを検出し、地域Aのネットワークスライス(NS)150AのUPF18Aとの間でPDUセッション151Aを解除する。これにより、地域Bに移動した車両30は、地域Bに対応するMECサーバ10Bとの間だけ、情報の通信を行うことができる。
以上、本実施形態によれば、車両30との間で情報の通信を行うMECサーバ10を地域800ごとに設けた場合に、車両30が地域800A,800Bをまたがって移動するときでも車両30がMECサーバ10から適切な処理応答を得ることができる。例えば、車両30の車載装置がアプリケーションレイヤで、MECサーバ10との情報の通信及びMECサーバ10のマップマッチング処理結果の利用などを伴うアプリケーションを起動している状態で、車両30が地域800A,800Bをまたがって移動するときでも、通信装置300の通信レイヤにおいてMECサーバ10との通信を継続することができる。従って、車両30の車載装置で起動しているアプリケーションは、地域800A,800Bをまたぐ車両30の移動の影響を受けることなく、MECサーバ10でのマップマッチング処理等の情報処理に必要な情報をMECサーバ10に送信し、マップマッチング処理等の情報処理の結果をMECサーバ10から受信することができる。
また、本実施形態によれば、車両30との間で情報の通信を行うMECサーバ10を地域800ごとに設けた場合に、地域800A,800Bをまたがって移動した車両30が、移動後の地域800Bに対応するMECサーバ10Bへアクセスするための当該MECサーバ10BのIPアドレスを知ることができる。
なお、上記実施形態において、前記重ね領域800Xに車両30等の移動体が位置しているか否かの判断、車両30の平均速度、道路のリンク、移動体の属性及びMECサーバ10で行う情報処理の種類の少なくとも一つに基づく重ね領域800Xの長さの変更、車両30等の移動体が複数の地域A,Bをまたぐか否かの予想等の処理は、車両30の通信装置300で行ってもよいし、MECサーバ10で行ってもよいし、移動通信網における他のノード装置やサーバで行ってもよい。
また、本明細書で説明された処理工程並びに移動通信システム、サーバ、基地局及び通信装置(端末、端末装置、ユーザ装置(UE)、移動局、移動機)の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。
ハードウェア実装については、実体(例えば、各種無線通信装置、Node B、端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置)において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、1つ又は複数の、特定用途向けIC(ASIC)、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、デジタル信号処理装置(DSPD)、プログラマブル・ロジック・デバイス(PLD)、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。
また、ファームウェア及び/又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム(例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード)で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び/又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ/プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び/又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び/又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリーメモリ(ROM)、不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM)、プログラマブルリードオンリーメモリ(PROM)、電気的消去可能PROM(EEPROM)、フラッシュメモリ、フロッピー(登録商標)ディスク、コンパクトディスク(CD)、デジタルバーサタイルディスク(DVD)、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、1又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。
また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であればよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの2以上が混在したものであってもよい。
また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。
10,10A,10B :MECサーバ
15 :移動通信網のコアネットワーク
16 :無線アクセスネットワーク(RAS)
160 :基地局
17 :共通のDNSサーバ
17A,17B :個別DNSサーバ
30 :車両
100 :情報送受信部
110 :記憶部
120 :制御部
300 :通信装置
301 :第1無線通信部
302 :第2無線通信部
303 :記憶部
304 :車両情報取得部
305 :制御部
800,800A,800B :地域(管理対象エリア)
15 :移動通信網のコアネットワーク
16 :無線アクセスネットワーク(RAS)
160 :基地局
17 :共通のDNSサーバ
17A,17B :個別DNSサーバ
30 :車両
100 :情報送受信部
110 :記憶部
120 :制御部
300 :通信装置
301 :第1無線通信部
302 :第2無線通信部
303 :記憶部
304 :車両情報取得部
305 :制御部
800,800A,800B :地域(管理対象エリア)
Claims (21)
- 移動体が有する通信装置との間で移動通信網を介して情報の通信を行う情報処理装置を備え、前記移動体の移動経路を含むように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに前記情報処理装置が設けられた通信システムであって、
前記複数の地域の地理上の位置はそれぞれ、前記移動経路に沿った方向に互いに隣接する隣接部分を重ねるように設定され、
前記移動体の通信装置は、前記地域の隣接部分を重ねた領域に前記移動体が位置しているとき、前記隣接部分を重ねた複数の地域に対応する複数の情報処理装置との間で、同一情報処理の対象になっている情報の通信を行うことを特徴とする通信システム。 - 請求項1の通信システムにおいて、
前記移動体の平均速度、前記移動経路のリンク、前記移動体の属性及び前記情報処理装置で行う情報処理の種類の少なくとも一つに基づいて、前記地域の隣接部分を重ねる領域の長さを変更する手段を備えることを特徴とする通信システム。 - 請求項1又は2の通信システムにおいて、
前記移動体の通信装置は、
前記移動通信網上に論理的に定義されて前記地域毎に構築された複数の仮想ネットワークに接続する仮想ネットワーク接続手段と、
前記移動体の移動によって複数の地域をまたぐと予想される場合、移動先の地域に対応する仮想ネットワークに接続し、前記仮想ネットワーク毎に設けられた個別DNSにアドレス情報取得要求を送信することにより、前記個別DNSから、前記移動先の地域に対応する前記情報処理装置の接続アドレス情報を取得する情報取得手段と、を備えることを特徴とする通信システム。 - 請求項1又は2の通信システムにおいて、
前記移動体の通信装置は、
前記移動通信網上に論理的に定義されて前記地域毎に構築された複数の仮想ネットワークに接続する仮想ネットワーク接続手段と、
前記移動体の移動によって複数の地域をまたぐと予想される場合、移動先の地域に対応する仮想ネットワークに接続し、前記仮想ネットワークにおける前記通信装置のクライアント情報を含むアドレス情報取得要求を、前記複数の仮想ネットワークに共通のDNSに送信することにより、前記共通のDNSから、前記移動先の地域に対応する前記情報処理装置の接続アドレス情報を取得する情報取得手段と、を備えることを特徴とする通信システム。 - 移動体が有する通信装置との間で移動通信網を介して情報の通信を行う情報処理装置を備え、前記移動体の移動経路を含むように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに前記情報処理装置が設けられた通信システムであって、
前記移動体の通信装置は、
前記移動通信網上に論理的に定義されて前記地域毎に構築された複数の仮想ネットワークに接続する仮想ネットワーク接続手段と、
前記移動体の移動によって複数の地域をまたぐと予想される場合、移動先の地域に対応する仮想ネットワークに接続し、前記仮想ネットワーク毎に設けられた個別DNSにアドレス情報取得要求を送信することにより、前記個別DNSから、前記移動先の地域に対応する前記情報処理装置の接続アドレス情報を取得する情報取得手段と、を備えることを特徴とする通信システム。 - 移動体が有する通信装置との間で移動通信網を介して情報の通信を行う情報処理装置を備え、前記移動体の移動経路を含むように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに前記情報処理装置が設けられた通信システムであって、
前記移動体の通信装置は、
前記移動通信網上に論理的に定義されて前記地域毎に構築された複数の仮想ネットワークに接続する仮想ネットワーク接続手段と、
前記移動体の移動によって複数の地域をまたぐと予想される場合、移動先の地域に対応する仮想ネットワークに接続し、前記仮想ネットワークにおける前記通信装置のクライアント情報を含むアドレス情報取得要求を、前記複数の仮想ネットワークに共通のDNSに送信することにより、前記共通のDNSから、前記移動先の地域に対応する前記情報処理装置の接続アドレス情報を取得する情報取得手段と、を備えることを特徴とする通信システム。 - 請求項3又は5の通信システムにおいて、
前記仮想ネットワークは、前記移動体の通信装置との間でPDU(Protocol Data Unit)セッションを確立して通信するネットワークスライスであることを特徴とする通信システム。 - 請求項4又は6の通信システムにおいて、
前記仮想ネットワークは、前記移動体の通信装置との間でPDU(Protocol Data Unit)セッションを確立して通信するネットワークスライスであり、
前記仮想ネットワークにおける前記通信装置のクライアント情報は、前記仮想ネットワークにおいて前記通信装置に払い出されたPDUセッションのIPサブネットにおける拡張DNSクライアントサブネットIPアドレス情報であることを特徴とする通信システム。 - 請求項3乃至8のいずれかの通信システムにおいて、
前記複数の地域それぞれの前記重ねた領域以外の部分に対応する第1の基地局及び第2の基地局のトラッキングエリアと、前記重ねた領域に対応する第3の基地局のトラッキングエリアとを互いに異なるように設定し、
前記複数の仮想ネットワークのうち、第1の仮想ネットワークは、前記第1のトラッキングエリアの基地局と前記第3のトラッキングエリアの基地局とにより構築され、第2の仮想ネットワークは、前記第2のトラッキングエリアの基地局と前記第3のトラッキングエリアの基地局とにより構築されることを特徴とする通信システム。 - 請求項1乃至9のいずれかの通信システムにおいて、
前記情報処理装置で行う情報処理は、地図上で前記移動体の現在の位置を特定する処理であることを特徴とする通信システム。 - 請求項1乃至10のいずれかの通信システムにおいて、
前記移動体は、地上を移動する車両であり、
前記移動体と前記情報処理装置との間で通信する情報は、前記車両の自動運転の制御に用いる前記車両の現在位置及び速度の情報を含むことを特徴とする通信システム。 - 移動経路を移動する移動体に備える通信装置であって、
前記移動体の移動経路を含み前記移動経路に沿った方向に互いに隣接する隣接部分を重ねるように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに設けられた情報処理装置との間で、移動通信網を介して情報の通信を行う情報通信手段を備え、
前記情報通信手段は、前記地域の隣接部分を重ねた領域に前記移動体が位置しているとき、前記隣接部分を重ねた複数の地域に対応する複数の情報処理装置との間で、同一情報処理の対象になっている情報の通信を行うことを特徴とする通信装置。 - 移動経路を移動する移動体に備える通信装置であって、
前記移動体の移動経路を含むように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに設けられた情報処理装置との間で、移動通信網を介して情報の通信を行う情報通信手段と、
前記移動通信網上に論理的に定義されて前記地域毎に構築された複数の仮想ネットワークに接続する仮想ネットワーク接続手段と、
前記移動体の移動によって複数の地域をまたぐと予想される場合、移動先の地域に対応する仮想ネットワークに接続し、前記仮想ネットワーク毎に設けられた個別DNSにアドレス情報取得要求を送信することにより、前記個別DNSから、前記移動先の地域に対応する前記情報処理装置の接続アドレス情報を取得する情報取得手段と、を備えることを特徴とする通信装置。 - 移動経路を移動する移動体に備える通信装置であって、
前記移動体の移動経路を含むように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに設けられた情報処理装置との間で、移動通信網を介して情報の通信を行う情報通信手段と、
前記移動通信網上に論理的に定義されて前記地域毎に構築された複数の仮想ネットワークに接続する仮想ネットワーク接続手段と、
前記移動体の移動によって複数の地域をまたぐと予想される場合、移動先の地域に対応する仮想ネットワークに接続し、前記仮想ネットワークにおける前記通信装置のクライアント情報を含むアドレス情報取得要求を、前記複数の仮想ネットワークに共通のDNSに送信することにより、前記共通のDNSから、前記移動先の地域に対応する前記情報処理装置の接続アドレス情報を取得する情報取得手段と、を備えることを特徴とする通信装置。 - 移動経路を移動する移動体であって、
請求項12乃至14のいずれかの通信装置を備えることを特徴とする移動体。 - 移動体が有する通信装置と、前記移動体の移動経路を含むように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに設けた情報処理装置との間で、移動通信網を介して通信する通信方法であって、
前記複数の地域の地理上の位置をそれぞれ、前記移動経路に沿った方向に互いに隣接する隣接部分を重ねるように設定することと、
前記地域の隣接部分を重ねた領域に前記移動体が位置しているとき、前記隣接部分を重ねた複数の地域に対応する複数の情報処理装置と前記通信装置の間で、同一情報処理の対象になっている情報の通信を行うことと、を含むことを特徴とする通信方法。 - 移動体が有する通信装置と、前記移動体の移動経路を含むように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに設けた情報処理装置との間で、移動通信網を介して通信する通信方法であって、
前記移動通信網上に論理的に定義された複数の仮想ネットワークを前記地域毎に構築することと、
前記移動体の通信装置が、前記移動体の移動によって複数の地域をまたぐと予想される場合、移動先の地域に対応する仮想ネットワークに接続し、前記仮想ネットワーク毎に設けられた個別DNSにアドレス情報取得要求を送信することにより、前記個別DNSから、前記移動先の地域に対応する前記情報処理装置の接続アドレス情報を取得することと、を含むことを特徴とする通信方法。 - 移動体が有する通信装置と、前記移動体の移動経路を含むように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに設けた情報処理装置との間で、移動通信網を介して通信する通信方法であって、
前記移動通信網上に論理的に定義された複数の仮想ネットワークを前記地域毎に構築することと、
前記移動体の通信装置が、前記移動体の移動によって複数の地域をまたぐと予想される場合、移動先の地域に対応する仮想ネットワークに接続し、前記仮想ネットワークにおける前記通信装置のクライアント情報を含むアドレス情報取得要求を、前記複数の仮想ネットワークに共通のDNSに送信することにより、前記共通のDNSから、前記移動先の地域に対応する前記情報処理装置の接続アドレス情報を取得することと、を含むことを特徴とする通信方法。 - 移動経路を移動する移動体に備える通信装置に備えるコンピュータ又はプロセッサにおいて実行されるプログラムであって、
前記移動体の移動経路を含み前記移動経路に沿った方向に互いに隣接する隣接部分を重ねるように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに設けられた情報処理装置との間で、移動通信網を介して情報の通信を行うためのプログラムコードと、
前記地域の隣接部分を重ねた領域に前記移動体が位置しているとき、前記隣接部分を重ねた複数の地域に対応する複数の情報処理装置との間で、同一情報処理の対象になっている情報の通信を行うためのプログラムコードと、を有することを特徴とするプログラム。 - 移動経路を移動する移動体に備える通信装置に備えるコンピュータ又はプロセッサにおいて実行されるプログラムであって、
前記移動体の移動経路を含むように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに設けられた情報処理装置との間で、移動通信網を介して情報の通信を行うためのプログラムコードと、
前記移動通信網上に論理的に定義されて前記地域毎に構築された複数の仮想ネットワークに接続するためのプログラムコードと、
前記移動体の移動によって複数の地域をまたぐと予想される場合、移動先の地域に対応する仮想ネットワークに接続し、前記仮想ネットワーク毎に設けられた個別DNSにアドレス情報取得要求を送信することにより、前記個別DNSから、前記移動先の地域に対応する前記情報処理装置の接続アドレス情報を取得するためのプログラムコードと、
を有することを特徴とするプログラム。 - 移動経路を移動する移動体に備える通信装置に備えるコンピュータ又はプロセッサにおいて実行されるプログラムであって、
前記移動体の移動経路を含むように地理上の位置が予め設定された複数の地域のそれぞれに対応させて前記地域ごとに設けられた情報処理装置との間で、移動通信網を介して情報の通信を行うためのプログラムコードと、
前記移動通信網上に論理的に定義されて前記地域毎に構築された複数の仮想ネットワークに接続するためのプログラムコードと、
前記移動体の移動によって複数の地域をまたぐと予想される場合、移動先の地域に対応する仮想ネットワークに接続し、前記仮想ネットワークにおける前記通信装置のクライアント情報を含むアドレス情報取得要求を、前記複数の仮想ネットワークに共通のDNSに送信することにより、前記共通のDNSから、前記移動先の地域に対応する前記情報処理装置の接続アドレス情報を取得するためのプログラムコードと、
を有することを特徴とするプログラム。
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Title |
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Samsung Electronics,Pseudo-CR on Deployment guidelines for seamless service continuity[online],3GPP TSG SA WG6 #038-e S6-201119,Internet<URL:https://www.3gpp.org/ftp/tsg_sa/WG6_MissionCritical/TSGS6_038-e/Docs/S6-201119.zip>,2020年07月31日 |
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