JP7363729B2 - データ送信装置、データ送信方法、及びデータ送信プログラム - Google Patents
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Description
ここで、無線通信においては電波が干渉しあうことにより、場所によって電波の送信レベルや受信レベルに強弱が生じることが知られており、一般的にこの現象はフェージングと呼ばれている。自動車等の移動体においては移動を前提としているので、移動に伴い通信品質の変動が生じることから、特定の場所における通信品質をあらかじめ知ることができれば事前に対策を講じることができる。
また、特許文献2には、位置と通信速度との関係が統計的に処理された情報を用いて、通信経路における通信品質の予測を行なうことが記載されている。
地図上の地点とその地点での電波伝搬路の状態又は推定結果を示す電波マップを用いることにより、将来の移動経路における電波伝搬路の状態を事前に知ることができる。よって、移動経路と電波伝搬路の状態に基づき将来の通信計画を立てることができる。しかし、通信を行うにあたり、車両の現在位置を常に取得しながら電波マップと照合する必要があるので演算量が増大してしまう。
また、通信計画を立てるにあたり、例えば送受信するデータに期限が設定されている場合、期限内に送受信を完了させるためには時間の管理が必要となる。よって、電波マップと現在位置だけでは通信計画を立てることができない。
より具体的には、時間の要素を取り入れることにより、効率的にデータを送受信することを目的とする。
外部の通信装置との間で無線通信を行う無線通信部(101)と、
前記無線通信部から送信するデータを保存するデータ保存部(104)と、
前記移動体の将来の走行経路を取得する走行経路情報取得部(108)と、
前記走行経路における、前記無線通信で用いる電波伝搬路の伝搬環境情報を取得する伝搬環境情報取得部(109)と、
前記移動体の移動速度を取得する速度情報取得部(103)と、
前記移動速度に基づき、前記走行経路と前記伝搬環境情報との関係を、単位時間毎の通信速度で定義されたデータスロットに変換する変換部(110)と、
前記通信速度が速い前記データスロットから順に前記データを割当てる割当部(111)と、
現在時刻に対応する前記データスロットに前記データが割当てられている場合、前記無線通信部に対し前記データスロットに割当てられた前記データの送信を指示する送信指示部(112)と、を有する。
前記移動体との間で無線通信を行う外部の通信装置に前記データを送信する送信部(202)と、
前記送信部から送信する前記データを保存するデータ保存部(203)と、
前記移動体の将来の走行経路を取得する走行経路情報取得部(207)と、
前記走行経路における、前記無線通信で用いる電波伝搬路の伝搬環境情報を取得する伝搬環境情報取得部(208)と、
前記移動体の移動速度を受信する受信部(201)と、
前記移動速度に基づき、前記走行経路と前記伝搬環境情報との関係を、単位時間毎の通信速度で定義されたデータスロットに変換する変換部(209)と、
前記通信速度が速い前記データスロットから順に前記データを割当てる割当部(210)と、
現在時刻に対応する前記データスロットに前記データが割当てられている場合、前記送信部に対し前記データスロットに割当てられた前記データの送信を指示する送信指示部(211)と、を有する。
図1を用いて、各実施形態で関係する機器及びその相互関係、並びに各実施形態の全体構成例をまず説明する。
上り回線用の電波マップは、上り回線の受信状況を評価するための情報が位置情報と紐づけられていればよい。例えば、プローブ車両が送信した参照信号を、基地局装置4が受信したときの受信強度を測定し、これをプローブ車両の位置情報とともに収集することにより受信電波マップを生成している。例えば、参照信号のRSSI、RSRP、又はRSRQがこれにあたる。あるいは、プローブ車両がデータを送信したときの送信平均ビットレート〈bit/s〉をプローブ車両の位置情報とともに収集することにより送信電波マップを生成している。
もっとも、上り回線と下り回線の伝搬環境が同じと評価できる場合は、上り回線の評価に下り回線用電波マップを用いてもよいし、下り回線の評価に上り回線用電波マップを用いてもよい。例えば、上り回線と下り回線とが同じ周波数帯域を用いるTDDモードの場合が挙げられる。別の例として、ビル等の遮蔽物により、上り回線と下り回線で同じ伝搬環境の変化が予想される場合が挙げられる。
また、図1では情報配信サーバ装置2は移動しないことを前提としているが、これを車載装置1を搭載している車両とは別の車両に搭載して、車載装置1に対して基地局装置4を介してデータを送信するようにしてもよい。これは、実施形態2の変形例で説明する。
(1)データ送信装置100の構成
図2を用いて、実施形態1のデータ送信装置100の構成について説明する。本実施形態では、図1の車載装置1がデータ送信装置100に相当する。
ここで、「移動体」とは、移動可能な物体をいい、移動速度は任意である。また移動体が停止している場合も当然含む。例えば、自動車、自動二輪車、自転車、歩行者、船舶、航空機、及びこれらに搭載される物を含み、またこれらに限らない。
また、「搭載された」とは、移動体に直接固定されている場合の他、移動体に固定されていないが移動体と共に移動する場合も含む。例えば、移動体に乗った人が所持している場合、移動体に載置された積荷に搭載されている場合、が挙げられる。
もちろん、データ送信装置100を、LSI等の専用のハードウェアで実現してもよい。
なお、データ送信装置100は、単一のECUの他、複数のECUで構成されてもよい。例えば、外部との通信を通信ECUが担当するようにしてもよい。
ここで、「無線通信」とは、無線で信号を送信、又は/及び、受信することをいう。
位置情報取得部102は、測位受信機の他、位置情報の補正に用いる補正情報を供給する機器も含まれる。例えば、ジャイロセンサや加速度センサなどの慣性センサ、レーザセンサ、地図情報データベース、も位置情報取得部102として把握できる。
本実施形態では、位置情報取得部102はデータ送信装置100に含まれるが、データ送信装置100の外部に設けられていてもよい。この場合、外部から位置情報を受信するインターフェースが、位置情報取得部102に相当する。
ここで、「データ」とは、何らかの情報性を有していれば足り、画像データや車両情報などの他、プログラムやコマンドなども含む。
本実施形態では、基地局装置4を介して情報蓄積サーバ装置3にデータを送信する際に電波マップを用いるので、用いる電波マップは上り回線用の電波マップが望ましい。
ここで、「伝搬環境情報」とは、電波伝搬路の状態又は推定結果を示すものであり、これを表す指標として、例えばRSSI、RSRP、RSRQ、SNR、SIR、BER、伝搬関数、伝搬路行列、単位時間当たりの平均ビットレート(bit/s)等が挙げられる。
また、「取得する」とは、伝搬環境情報を外部の通信装置等から取得する場合、伝搬環境情報を当該データ送信装置の記憶装置から読み出して取得する場合、伝搬環境情報を当該データ送信装置が自ら生成することにより取得する場合のいずれも含む。
このようなデータスロットに区切ることにより、単位時間当たりに送信できるデータ量が求まる。
ここで、「データを割当てる」とは、1つのデータスロットでデータの全部が送信できる場合はデータの全部を割当て、1つのデータスロットでデータの全部が送信できない場合はデータの一部を割当てることをいう。後者の場合、データは複数のデータスロットにまたがって割当てられる。
図4(a)において、各データスロットの送信ビットレートはaが一番速く、b、c、d、eの順に遅くなっている。ここで、所定のサイズのデータを送信する場合を考える。所定のサイズのデータを、ビットレートの一番早いデータスロットaから順に割当てた場合、a1、a2、a3、a4、b1、b2、c1、c2の順で割当て、最後にd1に割当てた時点で当該データが全てデータスロットに収まる。つまり、これらのデータスロットはデータを送信するデータスロットであり、データが割当てられなかったd2、d3、d4、e1、e2、e3はデータを送信しないデータスロットである。
ここで、「送信期限」とは、送信が要求される最終時点が特定できれば足り、期限で定められる場合の他、期間で定められる場合も含む。また、期限や期間は時刻や時間の他、カウンタの値などの他の形式で定められてもよい。
そこで、本実施形態では、所定の条件を満たした場合に、変換部110による変換、及び割当部111による割当てを行う。
このように、移動速度が変化した場合に変換及び割当を行うことにより、電波マップの伝搬環境情報と実際データを送信する場合の伝搬環境とのずれを小さくすることができる。
ここで、「所定の値」とは、一定値の他、所定の条件によって変化する値も含む。
このように、データスロットの単位時間毎に変換及び割当を行うことにより、移動速度が変化した場合においてもそれを吸収することができ、電波マップの伝搬環境情報と実際にデータを送信する場合の伝搬環境とのずれをより小さくすることができる。
ここで、「優先度」とは、重要性や緊急性等、データ自体の価値評価が反映されていれば足りる。
図5のフローチャートを用いて、本実施形態のデータ送信装置100の動作を説明する。
なお、以下の動作は、データ送信装置100で実行されるデータ送信方法を示すだけでなく、データ送信装置100で実行可能なデータ送信プログラムの処理手順を示すものである。
そして、これらの処理は、図5で示した順序には限定されない。すなわち、あるステップでその前段のステップの結果を利用する関係にある等の制約がない限り、順序を入れ替えてもよい。
データ送信装置100の走行経路情報取得部108は、車両の将来の走行経路を取得する(S101)。
伝搬環境情報取得部109は、走行経路情報取得部108で取得した走行経路における電波伝搬路の伝搬環境情報を取得する(S102)。
速度情報取得部103は、車両の移動速度を検出して取得する(S103)。
変換部110は、速度情報取得部103で取得した移動速度に基づき、走行経路と伝搬環境情報との関係を、単位時間毎の通信速度で定義されたデータスロットに変換する(S104)。
割当部111は、通信速度が速いデータスロットから順に、データ保存部104に保存されているデータを割当てる(S105)。
送信指示部112は、現在時刻に対応するデータスロットにデータが割当てられているかどうかを判定する(S106)。現在時刻に対応するデータスロットにデータが割当てられている場合(S106:Y)、無線通信部101に対しデータスロットに割当てられたデータの送信を指示する(S107)。現在時刻に対応するデータスロットにデータが割当てられていない場合(S106:N)、S108に処理を移す。
制御部107は、単位時間が経過したかどうか判定する(S108)。単位時間が経過した場合(S108:Y)、処理をS103に移す。
また、送信するデータを通信速度が速いデータスロットから順に割当てるので、通信に要する時間を少なくできることから、効率的にデータを送信することができる。その結果、基地局装置4の占有時間を短くすることができることから、基地局装置4の負担を軽減することができるとともに、基地局装置4により多数の送信端末を収容することができる。
さらに、現在時刻のデータスロットのデータの有無だけで通信計画を実行することができ、データ送信装置の負担を軽減することができる。
そして、変換及び割当を所定のタイミングで行うことにより、車両の速度変化があったとしても、適切なタイミングでデータを送信することができる。
(1)データ送信装置200の構成
図6を用いて、実施形態2のデータ送信装置200の構成について説明する。本実施形態では、図1の情報配信サーバ装置2がデータ送信装置200に相当する。なお、実施形態1のデータ送信装置100と同じ構成である場合は説明を省略し、適宜実施形態1の説明を引用する。
もちろん、データ送信装置200を、LSI等の専用のハードウェアで実現してもよい。
なお、データ送信装置200は、単一のサーバ装置の他、複数のサーバ装置で構成されてもよい。
図6では受信部201は、外部の通信装置である基地局装置4を介して車両からデータを受信しているが、必ずしも基地局装置4を介さなくてもよい。
本実施形態では、基地局装置4を介して車載装置1にデータを送信する際に電波マップを用いるので、用いる電波マップは下り回線用の電波マップが望ましい。
図7のフローチャートを用いて、本実施形態のデータ送信装置200の動作を説明する。
なお、以下の動作は、データ送信装置200で実行されるデータ送信方法を示すだけでなく、データ送信装置200で実行可能なデータ送信プログラムの処理手順を示すものである。
そして、これらの処理は、図7で示した順序には限定されない。すなわち、あるステップでその前段のステップの結果を利用する関係にある等の制約がない限り、順序を入れ替えてもよい。
データ送信装置200の走行経路情報取得部207は、車両の将来の走行経路を取得する(S201)。
伝搬環境情報取得部208は、走行経路情報取得部207で取得した走行経路における電波伝搬路の伝搬環境情報を取得する(S202)。
受信部201は、車両の移動速度を受信して取得する(S203)。
変換部209は、受信部201で受信した移動速度に基づき、走行経路と伝搬環境情報との関係を、単位時間毎の通信速度で定義されたデータスロットに変換する(S204)。
割当部210は、通信速度が速いデータスロットから順に、データ保存部203に保存されているデータを割当てる(S205)。
送信指示部211は、現在時刻に対応するデータスロットにデータが割当てられているかどうかを判定する(S206)。現在時刻に対応するデータスロットにデータが割当てられている場合(S206:Y)、送信部202に対しデータスロットに割当てられたデータの送信を指示する(S207)。現在時刻に対応するデータスロットにデータが割当てられていない場合(S206:N)、S208に処理を移す。
制御部206は、単位時間が経過したかどうか判定する(S208)。単位時間が経過した場合(S208:Y)、処理をS203に移す。
また、送信するデータを通信速度が速いデータスロットから順に割当てるので、通信に要する時間を少なくできることから、効率的にデータを送信することができる。その結果、基地局装置4の占有時間を短くすることができることから、基地局装置4の負担を軽減することができるとともに、基地局装置4により多数の送信端末を収容することができる。
さらに、現在時刻のデータスロットのデータの有無だけで通信計画を実行することができ、データ送信装置の負担を軽減することができる。
そして、変換及び割当を所定のタイミングで行うことにより、車両の速度変化があったとしても、適切なタイミングでデータを送信することができる。
実施形態2のデータ送信装置200は情報配信サーバ装置2で実現しているが、データ送信装置200は移動体である車両に搭載し、他の車両に対しデータを送信するようにしてもよい。
データ送信装置200の受信部201は、車両Bの移動速度及び走行経路を受信する。また、伝搬環境情報取得部208は、車両Bと基地局装置4との間の下り回線用電波マップを取得することにより、伝搬環境情報を取得する。そして、送信部202は、送信指示部211の指示に基づき、変換部209及び割当部210によりデータスロットに割当てたデータを基地局装置4に送信する。基地局装置4は直接又は一旦バックボーンサーバを経由させることによりデータを車両Bの車載装置1に送信する。
実施形態1及び実施形態2は、データを送信する送信装置の例であるが、データを受信する受信装置に適用してもよい。その際に利用する電波マップは、図1の車載装置1側でデータ受信装置を実現した場合は下り回線用電波マップを、情報配信サーバ装置2側でデータ受信装置を実現した場合は上り回線用電波マップを取得する。
以上、本発明の各実施形態におけるデータ送信装置の特徴について説明した。
部品の形態として、半導体素子、電子回路、モジュール、マイクロコンピュータが挙げられる。
半完成品の形態として、電子制御装置(ECU(Electric Control Unit))、システムボードが挙げられる。
完成品の形態として、携帯電話、スマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータ(PC)、ワークステーション、サーバが挙げられる。
その他、通信機能を有するデバイス等を含み、例えばビデオカメラ、スチルカメラ、カーナビゲーションシステムが挙げられる。
また、携帯電話やタブレット、ゲーム機等、様々な用途に用いられる装置に適用可能である。
Claims (13)
- 移動体に搭載されたデータ送信装置であって、
外部の通信装置との間で無線通信を行う無線通信部(101)と、
前記無線通信部から送信するデータを保存するデータ保存部(104)と、
前記移動体の将来の走行経路を取得する走行経路情報取得部(108)と、
前記走行経路における、前記無線通信で用いる電波伝搬路の伝搬環境情報を取得する伝搬環境情報取得部(109)と、
前記移動体の移動速度を取得する速度情報取得部(103)と、
前記移動速度に基づき、前記走行経路と前記伝搬環境情報との関係を、単位時間毎の通信速度で定義されたデータスロットに変換する変換部(110)と、
前記通信速度が速い前記データスロットから順に前記データを割当てる割当部(111)と、
現在時刻に対応する前記データスロットに前記データが割当てられている場合、前記無線通信部に対し前記データスロットに割当てられた前記データの送信を指示する送信指示部(112)と、を有する
データ送信装置(100)。 - 移動体にデータを送信するデータ送信装置であって、
前記移動体との間で無線通信を行う外部の通信装置に前記データを送信する送信部(202)と、
前記送信部から送信する前記データを保存するデータ保存部(203)と、
前記移動体の将来の走行経路を取得する走行経路情報取得部(207)と、
前記走行経路における、前記無線通信で用いる電波伝搬路の伝搬環境情報を取得する伝搬環境情報取得部(208)と、
前記移動体の移動速度を受信する受信部(201)と、
前記移動速度に基づき、前記走行経路と前記伝搬環境情報との関係を、単位時間毎の通信速度で定義されたデータスロットに変換する変換部(209)と、
前記通信速度が速い前記データスロットから順に前記データを割当てる割当部(210)と、
現在時刻に対応する前記データスロットに前記データが割当てられている場合、前記送信部に対し前記データスロットに割当てられた前記データの送信を指示する送信指示部(211)と、を有する
データ送信装置(200)。 - 前記変換部及び前記割当部は、前記単位時間毎に変換及び割当てを実行する、
請求項1又は2記載のデータ送信装置。 - 前記変換部及び前記割当部は、前記移動速度が所定の値以上変化した場合に変換及び割当てを実行する、
請求項1又は2記載のデータ送信装置。 - さらに、信号機の停止信号の残時間を取得する信号機情報取得部(113)を有し、
前記移動体が前記信号機の前記停止信号に従って停止している場合、前記変換部は、前記残時間の経過後前記移動体の移動速度が一定割合で前記走行経路の制限速度まで増加するとみなして変換を実行する、
請求項1記載のデータ送信装置。 - さらに、前記受信部は信号機の停止信号の残時間を受信し、
前記移動体が前記信号機の前記停止信号に従って停止している場合、前記変換部は、前記残時間の経過後前記移動体の移動速度が一定割合で前記走行経路の制限速度まで増加するとみなして変換を実行する、
請求項2記載のデータ送信装置。 - 前記データには送信期限が設定されており、
前記割当部は、前記送信期限までの前記データスロットに前記データを割当てる、
請求項1又は2記載のデータ送信装置。 - 前記データが複数ある場合、前記割当部は、前記送信期限が現在時刻に近い前記データから順に前記データスロットに前記データを割当てる、
請求項7記載のデータ送信装置。 - 前記伝搬環境情報は、第1の通信速度と前記第1の通信速度よりも遅い第2の通信速度を含み、
前記送信指示部は、前記データの優先度が高い場合は前記第1の通信速度で、それ以外の場合は前記第2の通信速度で、前記データの送信を指示する、
請求項1又は2記載のデータ送信装置。 - 移動体に搭載され、外部の通信装置との間で無線通信を行う無線通信部を有するデータ送信装置で実行するデータ送信方法であって、
前記移動体の将来の走行経路を取得し(S101)、
前記走行経路における、前記無線通信で用いる電波伝搬路の伝搬環境情報を取得し(S102)、
前記移動体の移動速度を取得し(S103)、
前記移動速度に基づき、前記走行経路と前記伝搬環境情報との関係を、単位時間毎の通信速度で定義されたデータスロットに変換し(S104)、
前記通信速度が速い前記データスロットから順に前記無線通信部から送信するデータを割当て(S105)、
現在時刻に対応する前記データスロットに前記データが割当てられている場合、前記無線通信部に対し前記データスロットに割当てられた前記データの送信を指示する(S106)
データ送信方法。 - 移動体との間で無線通信を行う外部の通信装置にデータを送信する送信部を有するデータ送信装置で実行するデータ送信方法であって、
前記移動体の将来の走行経路を取得し(S201)、
前記走行経路における、前記無線通信で用いる電波伝搬路の伝搬環境情報を取得し(S202)、
前記移動体の移動速度を受信し(S203)、
前記移動速度に基づき、前記走行経路と前記伝搬環境情報との関係を、単位時間毎の通信速度で定義されたデータスロットに変換し(S204)、
前記通信速度が速い前記データスロットから順に前記データを割当て(S205)、
現在時刻に対応する前記データスロットに前記データが割当てられている場合、前記送信部に対し前記データスロットに割当てられた前記データの送信を指示する(S206)、
データ送信方法。 - 移動体に搭載され、外部の通信装置との間で無線通信を行う無線通信部を有するデータ送信装置で実行可能なデータ送信プログラムであって、
前記移動体の将来の走行経路を取得し(S101)、
前記走行経路における、前記無線通信で用いる電波伝搬路の伝搬環境情報を取得し(S102)、
前記移動体の移動速度を取得し(S103)、
前記移動速度に基づき、前記走行経路と前記伝搬環境情報との関係を、単位時間毎の通信速度で定義されたデータスロットに変換し(S104)、
前記通信速度が速い前記データスロットから順に前記無線通信部から送信するデータを割当て(S105)、
現在時刻に対応する前記データスロットに前記データが割当てられている場合、前記無線通信部に対し前記データスロットに割当てられた前記データの送信を指示する(S106)
データ送信プログラム。 - 移動体との間で無線通信を行う外部の通信装置にデータを送信する送信部を有するデータ送信装置で実行可能なデータ送信プログラムであって、
前記移動体の将来の走行経路を取得し(S201)、
前記走行経路における、前記無線通信で用いる電波伝搬路の伝搬環境情報を取得し(S202)、
前記移動体の移動速度を受信し(S203)、
前記移動速度に基づき、前記走行経路と前記伝搬環境情報との関係を、単位時間毎の通信速度で定義されたデータスロットに変換し(S204)、
前記通信速度が速い前記データスロットから順に前記データを割当て(S205)、
現在時刻に対応する前記データスロットに前記データが割当てられている場合、前記送信部に対し前記データスロットに割当てられた前記データの送信を指示する(S206)、
データ送信プログラム。
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