JP2010171692A - 路側通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】局所通信メディアと広域通信メディアとを相互補完的に用いて、通信の効率性を高める。
【解決手段】車両Ｖに搭載された第１車載通信機３との通信を行う局所通信機１と、前記車両に搭載された第２車載通信機４との通信を行う広域通信機２とを有する路側通信システムであって、前記局所通信機は、所定の局所エリアＡ１に存在する第１車載通信機との通信を行うよう構成され、前記広域通信機は、前記局所エリアよりも広いエリアであって、前記局所エリア近傍の又は前記局所エリアと重複する広域エリアＡ２、に存在する第２車載通信機との通信を行うよう構成され、前記局所通信機及び前記広域通信機を制御するための制御部５を有し、前記制御部は、前記車両側へ送信すべきデータのうち、前記局所通信機及び前記広域通信機のうちいずれか一方の通信機によって送信できなかったデータを、他方の通信機によって補完的に車両側へ送信する。
【選択図】図３

Description

本発明は、路側通信システムに関するものである。

路側の通信機から、道路を走行する車両に対してデータを送信する技術としては、ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）が普及している。ＶＩＣＳでは、路側に設置されたビーコン（光ビーコン又は電波ビーコン）とよばれる通信機によって、リンク渋滞情報、リンク旅行時間等の交通情報を、車両に提供する。

一方、車車間の通信にも利用できる無線通信の方式として、ＵＨＦ帯及び５．８ＧＨｚ帯において、米国のＤＳＲＣに類する無線メディアを用いたＣＳＭＡ型のアクセス方式が検討されており、本方式によって路車間の無線通信を行う方式が検討されている（例えば、非特許文献１,２参照）。

ＩＥＥＥ８０２．１１ｐ ＩＥＥＥ８０２．１１

ＶＩＣＳにおいて用いられる光ビーコンは、通信エリアが狭く、通信エリアとなる所定の局所エリア内に存在する車両のみとのスポット通信を行うものであるため、通信地点を、車両の位置評定に利用し易い。また、光ビーコンでは、スポット通信であるため、個々の車両に対する確実な帯域確保が可能であり、また秘匿性にも優れる。

しかし、光ビーコンは通信エリアが狭いため、車両の速度が大きい場合、狭い通信エリアに車両が滞在している時間が短く、十分にデータのやり取りができなくなるおそれがある。

一方、非特許文献１、２に記載のような無線メディア（以下、「広域通信メディア」という）は、光ビーコンよりも伝送容量が多いだけでなく、広い通信エリアへの適用を想定しており、エリア内で多くの通信回線を設けられる。したがって、通信エリア内の車両数が少なければ、車両１台当たりの伝送容量が、光ビーコンを勝る可能性がある。

しかし、前記広域通信メディアでは、電波漏洩が生じるため、サービス基点情報を車両に提供することが困難である。
また、前記広域通信メディアでは、路車間通信のほか車車間通信、路路間通信も行われる可能性があるため、通信エリア内の車両数が増加すると、帯域が逼迫するおそれがある。例えば、渋滞時には通信エリア内の車両数が増加し、通信エリア内に収容される車両台数は１０００台超となることが予想され、個々の車両に対して十分な帯域を確保することが困難である。

このように、局所通信メディアでは、車両速度が速い場合などにおいてデータ送信が不十分となるおそれがあり、前記広域通信メディアでは、車両数の増加時などおいて帯域が逼迫して、やはりデータ送信が不十分となるおそれがある。

そこで、本発明は、ビーコンのような局所通信メディアと広域通信メディアとを相互補完的に用いることで、通信の効率性を高めることを目的とする。

（１）第１の本発明は、車両に搭載された第１車載通信機との通信を行う局所通信機と、前記車両に搭載された第２車載通信機との通信を行う広域通信機と、を有する路側通信システムに関するものである。
前記路側通信システムが有する局所通信機は、所定の局所エリアに存在する車両に搭載された第１車載通信機との通信を行うよう構成されたものであり、典型的には、光ビーコン若しくは電波ビーコンなどのビーコン、又はＤＳＲＣ（車用狭域通信；Dedicated Short Range Communication）用通信機である。

前記路側通信システムが有する広域通信機は、前記局所エリアよりも広いエリアに存在する車両に搭載された第２車載通信機との通信を行うよう構成されたものであり、典型的には、ＵＨＦ帯を無線で路車間通信・車車間通信に共用する方式の無線通信機である。
広域エリアは、局所エリア近傍に位置するか、又は前記局所エリアと重複して位置する。広域エリアと局所エリアの位置関係としては、車両が、局所エリアに先に進入し、その後に広域エリアに進入するようなものでもよいし、あるいは、車両が、広域エリアに先に進入し、その後に局所エリアに進入するようなものでもよい。また、局所エリアと広域エリアが連続するように隣接又は重複している必要はない。

第１の本発明に係る路側通信システムは、前記局所通信機によるデータ送信及び前記広域通信機によるデータ送信を制御するための制御部を有している。これにより、局所通信機と広域通信機を連携させた一体運用が可能となっている。

そして、前記制御部は、前記車両側へ送信すべきデータのうち、前記局所通信機及び前記広域通信機のうちいずれか一方の通信機によって送信できなかったデータを、他方の通信機によって補完的に車両側へ送信させるよう構成されている。
この構成により、車両はいずれかの通信機からデータを受信でき、局所通信機と広域通信機とを相互補完的に機能させることができる。

（２）第２の本発明も、車両に搭載された第１車載通信機との通信を行う局所通信機と、車両に搭載された第２通信機との通信を行う広域通信機と、を有する路側通信システムに関するものである。
第１の本発明と同様に、前記局所通信機は、所定の局所エリアに存在する車両に搭載された第１車載通信機との通信を行うよう構成され、前記広域通信機は、前記局所エリアよりも広いエリアであって、前記局所エリア近傍の又は前記局所エリアと重複する広域エリア、に存在する車両に搭載された第２車載通信機との通信を行うよう構成されている。

第２の本発明に係る路側通信システムは、前記局所通信機による情報送信及び前記広域通信機によるデータ送信を制御するための制御部を備えている。
前記制御部は、前記局所エリア若しくは前記広域エリア又はそれらのエリア近傍における交通状況に基づいて、車両側に送信すべきデータを、前記局所通信機及び前記広域通信機のいずれによって送信するかを選択するため、あるデータを、局所通信機から送信するか、広域通信機から送信するかを選択できる。したがって、交通状況に応じて、より適切な通信機からデータを車両へ送信することができる。

（３）第３の本発明も、車両に搭載された第１車載通信機との通信を行う局所通信機と、車両に搭載された第２通信機との通信を行う広域通信機と、を有する路側通信システムに関するものである。
前記局所通信機は、所定の局所エリアに存在する車両に搭載された第１車載通信機との通信を行うよう構成され、前記広域通信機は、前記局所エリアよりも広い広域エリアに存在する車両に搭載された第２車載通信機との通信を行うものであり、前記広域エリアは、前記車両が前記局所エリアを通過した後において、当該広域エリア内に位置するように、前記局所エリアよりも車両進行方向下流側に配置されている。

第３の本発明に係る路側通信システムは、前記局所通信機による情報送信及び前記広域通信機によるデータ送信を制御するための制御部を備え、前記制御部は、前記局所エリア若しくは前記広域エリア又はそれらのエリア近傍における交通状況に基づいて、前記局所通信機によって送信すべきデータ量を調整し、前記局所通信機によって送信しきれなかったデータを、前記広域通信機によって送信させるよう構成されている。

ここで、例えば、交通状況が「混雑」又は「車両が低速」であることを示すものである場合、広域エリアには多数の車両が存在している可能性があり、広域通信機による通信では帯域が逼迫しやすく不利になる一方、局所エリアでの車両の滞在時間は長くなるため、局所通信機では、データを確実に送信でき、有利になる。
逆に、交通状況が「閑散」又は「車両が中・高速」であることを示すものである場合、広域エリアに存在する車両の数は少ない可能性が高く、広域通信機による通信では帯域に余裕が生じやすくなり有利である一方、局所エリアでの車両の滞在時間が短くなるため、局所通信機では、十分なデータを送信する時間を確保できず、不利になる。

そこで、第３の本発明では、前記制御部は、交通状況に基づいて、前記局所通信機によって送信すべきデータ量を調整する。つまり、車両が先に進入する局所エリアでの通信を行う局所通信機によるデータ送信量が、交通状況（例えば、車両速度や車両の混雑度）に応じて調整される。
そして、前記局所通信機によって送信しきれなかったデータが、前記広域通信機によって送信される。上記のように、交通状況によって、局所通信機と広域通信機のうちいずれか一方が有利になるため、局所通信機によって送信しきれなかったデータを、広域通信機によって送信することで、両通信機において相互補完が行われ、全体として効率的に通信を行うことができる。

（４） 前記制御部は、前記広域通信機が前記車両側へ送信すべきデータ量、及び、前記交通状況に基づいて、前記広域通信機の送信データレートを調整するのが好ましい。データレートの調整には、変調度の調整、誤り訂正効率の調整、空間多重数の調整によって行える。また、前記調整手段を組み合わせてもよい。

ここで、前記広域通信機が前記車両側へ送信すべきデータ量と交通状況とは、スループット性能に関連性を与える。そこで、データ量と交通状況に応じて、データレートの調整を行うことで、スループットを向上させることができる。

前記制御部は、車両より車両が対応するいずれかの無線メディア（無線機）より対応する無線メディアの情報（各無線メディアに対する対応/未対応/異常情報等）を受信し、その情報に基づき、送信する無線メディア及び各無線メディアにおける送信データ量を決定することを特長とする。

本発明によれば、局所通信機と広域通信機とを相互補完的に機能させることができ、通信の効率性を高めることができる。

路側無線通信システムを示す概略図である。 路側無線通信システム及び車両のブロック図である。 路側無線通信システムのデータ送信処理を示すフローチャートである。 車交通状況算出処理を示すフローチャートである。 データ量調整処理を示すフローチャートである。 車速と混雑度の関係を示す図である。 セットデータテーブルを示す図である。 伝送レートテーブルを示す図である。

〔システムの全体構成〕
図１及び図２は、路側の通信機として、局所通信機（局所通信メディア）である光ビーコン１と、広域通信機（広域通信メディア）である路側無線通信機２とを複合的に備えた路側通信システムを示している。この路側通信システムは、高度道路交通システム（ＩＴＳ）における通信システムの一部として用いられ、道路を走行する車両Ｖに対して、安全支援などのための各種データを提供するために使用される。

この路側通信システムは、光ビーコン１及び路側無線通信機２に接続された路側制御機（制御部）５を備えている。路側制御機５は、公衆電話回線網を介して、情報提供センタ（交通管制センタ）内の装置６に接続されている。

前記光ビーコン１は、車両が通過する道路の上方に設置されており、車両Ｖに搭載された光ビーコン用車載機（第１車載通信機）３との間で光の送受信を行い、車両Ｖを感知できるほか、路側通信システムから車両Ｖへ情報を提供したり、車両Ｖから路側通信システムへ情報を送信することができる。なお、車両感知は、光ビーコン１とは別の車両感知器で行っても良い。

光ビーコン１が光ビーコン用車載機３と通信可能なエリアは、車両Ｖが１台しか存在できない程度の比較的狭い局所エリアＡ１であり、具体的には光ビーコン１の直下であって車両進行方向長さが３．５ｍ程度の範囲である。つまり、光ビーコン１は狭いエリアへのスポット通信を行うものであり、車両Ｖは、局所エリアＡ１を通過したときだけ、光ビーコン１との通信が可能である。光ビーコン１の場合、通信エリアである局所エリアＡ１には、通常、１台しか車両が進入できないため、個々の車両Ｖごとに帯域が確保でき、秘匿性に優れる。また、光ビーコン１の場合、通信位置を車両Ｖの位置評定に利用しやすい。

前記路側無線通信機２は、例えば、交差点に設置され、車両 Ｖに搭載された無線通信用車載機（第２車載通信機）４との間で無線通信（電波による通信）を行い、路側通信システムから車両５へ情報を提供したり、車両５から路側通信システムへ情報を送信することができる。

路側無線通信機２が無線通信用車載機４と通信可能なエリアは、路側無線通信機２の周囲の比較的広い広域エリアＡ２であり、具体的には、路側無線通信機２の周囲の数十〜数百メートルの範囲である。したがって、車両Ｖの無線通信用車載機４は、広域エリアＡ２内を走行している間は、連続して路側無線通信機２との通信が可能である。
また、広域エリアＡ２は、比較的広いため、多数の車両Ｖが、当該広域エリアＡ２内に存在することがある。

図１に示す本実施形態においては、局所エリアＡ１は、広域エリアＡ２の境界付近であって、広域エリアＡ２の車両Ｖ走行方向上流側に設定されており、車両Ｖは、広域エリアＡ２に進入する直前において、局所エリアＡ１に進入することになる。なお、局所エリアＡ１と広域エリアＡ２との位置関係は、図１のものに限定されるわけではない。例えば、局所エリアＡ１は、広域エリアＡ２の境界付近であって、広域エリアＡ２の車両Ｖ走行方向下流側に設定されていてもよい。また、図１において、局所エリア１と広域エリアＡ２とは隣接しているが、両エリアＡ１，Ａ２は重複していてもよいし、離れていても良い。
また、図１において、局所エリア１と広域エリアＡ２とは隣接しているが、両エリアＡ１，Ａ２は重複していてもよいし、離れていても良い。

なお、無線通信用車載機４は、路側無線通信機２との通信（以下、「路車間無線通信」という）と同じ周波数帯域を用いて、無線通信用車載機４同士の通信（以下、「車車間無線通信」という）、路側無線通信機２同士の通信(以下、「路路間通信」という)も行える。車車間無線通信は、車両Ｖ間で安全運転支援に役立つ情報を相互に提供し合うこと等を行うものである。路路間通信は、路側機間の送信タイミング制御や情報共有等を行うものである。

路側無線通信機２が信号送信する時間（路側用スロット）と、無線通信用車載機４が信号送信する時間（車両用スロット）とは、時分割によって分けられている。複数の路側無線通信機２は、路側無線通信機２に割り当てられた時間（スロット）においてＴＤＭＡ方式乃至はＣＳＭＡ方式によって信号送信を行い、複数の無線通信用車載機４は、無線通信用車載機４に割り当てられた時間（スロット）において、ＣＳＭＡ方式によって信号送信を行う。

図２に示すように、光ビーコン１は、送受信データの変復調を行うデータ変復調部１１と、送受信データの加工を行うデータ加工部１２とを備えている。
また、路側無線通信機２も、送受信データの変復調を行うデータ変復調部２１と、送受信データの加工を行うデータ加工部２２とを備えている。

路側制御機（制御部）５は、送信データ処理部５１及び受信データ処理部５２を備えている。送信データ処理部５１は、光ビーコン１及び／又は路側無線通信機２から送信すべきデータを処理し、当該送信データを光ビーコン１及び／又は路側無線通信機２に与えるためのものである。
受信データ処理部５２は、光ビーコン１及び／又は路側無線通信機２からデータを受信し、当該受信データを処理するためのものである。
また、路側制御機５は、情報提供センタの装置６からのデータの変復調を行う変復調部５３を備えている。この変復調部５３は、交通信号機７とも接続されており、路側制御機５は、情報提供センタ（交通管制センタ）の装置６からの指令に基づいて、交通信号機７の動作を制御することができる。

また、車両Ｖは、前記光ビーコン用車載機３及び前記無線通信用車載機４のほか、これら車載機３，４に接続された車載制御機８を備えている。
前記光ビーコン用車載機３は、送受信データの変復調を行うデータ変復調部３１と、送受信データの加工を行うデータ加工部３２とを備えている。
また、無線通信用車載機４も、送受信データの変復調を行うデータ変復調部４１と、送受信データの加工を行うデータ加工部４２とを備えている。

車載制御機８は、送信データ処理部８１及び受信データ処理部８２を備えている。送信データ処理部５１は、光ビーコン用車載機３及び／又は無線通信用車載機４から送信すべきデータを処理し、当該送信データを光ビーコン用車載機３及び／又は無線通信用車載機４に与えるためのものである。なお、送信データ処理部５１は、車両Ｖに設けられた車速センサ１２と接続されており、車両Ｖの速度情報を取得することができる。
受信データ処理部８２は、光ビーコン用車載機３及び／又は無線通信用車載機４からデータを受信し、当該受信データを処理するためのものである。なお、受信データは、車載制御機８３の記憶部８３に記憶可能である。

また、受信データ処理部８２は、車両Ｖに搭載されたカーナビゲーションシステムのためのナビゲーション処理部９と接続されており、当該ナビゲーション処理部９から情報を取得することができる。なお、ナビゲーション処理部１１は、操作部１０及び表示部１１を備えており、各種操作を受け付け、様々な情報を表示することができる。

さて、路側通信システムでは、車両Ｖに送信すべきデータを、他装置６から受け取ったり、あるいは自ら生成するが、そのような送信データを車両Ｖへ送るためのメディア（通信機）としては、前述のように、局所通信メディアとしての光ビーコン１と、広域通信メディアとしての路側無線通信機２の２つが備わっている。

そして、本実施形態において、車両Ｖへ送信すべきデータ（情報）は、３つにカテゴライズされている。第１カテゴリのデータは、光ビーコン１のみによって送信されるデータであり、第２カテゴリのデータは、路側無線通信機２のみによって送信されるデータであり、第３カテゴリのデータは、光ビーコン１及び路側無線通信機２のいずれでも送信可能なデータである。

専ら光ビーコン１によって送信される第１カテゴリデータは、光ビーコン１の特性を活かせるデータであり、専ら路側無線通信機２によって送信される第２カテゴリデータは、路側無線通信機２の特性を活かせるデータである。

光ビーコン１の特性としては、例えば、スポット通信であることが挙げられる。スポット通信の場合、通信位置が限定されるため、その通信位置を基準位置とした位置情報（サービス基点情報）を提供するのに有利である。位置情報としては、例えば、現在位置情報、交差点までの距離の情報、路側無線通信機２によるデータ提供サービスエリアへのＩＮ地点／ＯＵＴ地点の情報などが挙げられる。
このような光ビーコン１の特性を活かせる位置情報等は、第１カテゴリデータとなる。

また、無線通信機２の特性としては、例えば、光ビーコン１よりも伝送容量が多く、通信エリアも広いことから通信回線が多く、車両Ｖ数が少なければ、車両１台あたりの伝送容量が、光ビーコン１を勝る可能性がある点である。したがって、無線通信機２では、比較的データ量が多くしかもリアルタイム性を有するサービス情報を提供するのに有利である。時々刻々と内容が変わるリアルタイム性を有するサービス情報としては、右直事故防止支援情報（右直画像情報、左折巻込防止情報など）や、その他の緊急情報などが挙げられる。
これらの路側無線通信機２の特性が活かせるリアルタイム性サービス情報等は、第２カテゴリデータとなる。

光ビーコン１及び路側無線通信機２のいずれでも送信可能な第３カテゴリデータは、第１及び第２カテゴリデータを除く、その他のサービス情報であり、例えば、認証手続き情報、鍵（認証鍵・暗号鍵）交換手続き情報等である。
第３カテゴリデータのうち、光ビーコン１から送信される割合（データ量）と、路側無線通信機２から送信される割合（データ量）とが、路側制御機５において調整される。つまり、第３カテゴリデータは、その一部又が光ビーコン１から送信され、他の一部が路側制御機５によって送信される。なお、第３カテゴリデータの送信割合の調整によっては、光ビーコン１及び路側無線通信機２のいずれか一方によって第３カテゴリデータ全部が送信されることもありえる。

図３〜図５は、路側通信システムにおける車両Ｖへのデータ送信処理を示している。図３に示すように、まず、路側通信システム（の路側制御機５）は、必要な初期設定（ステップＳ１）を行ったのち、局所エリアＡ１に車両Ｖが進入したか否かを判定する（ステップＳ２）。局所エリアＡ１に車両Ｖが進入したか否かの検出は、光ビーコン１の車両感知機能若しくは、光ビーコン１が車両Ｖからのデータを受信したことの検出によって行われる。

局所エリアＡ１に車両Ｖが進入したことが検出されると、路側通信システムの路側制御機５は、交通状況の算出を行い（ステップＳ３）、交通状況に基づいて、第３カテゴリデータのうち、光ビーコン１にて送信すべきデータ量及び路側無線通信機２にて送信すべきデータ量それぞれを調整する（ステップＳ４）。

そして、路側通信システムにおける路側制御機５の送信データ処理部５１は、車両５に送信すべきデータのうち、第１カテゴリデータ、及び、第３カテゴリデータであって光ビーコン１用に割り当てられたデータを、光ビーコン１に与え、さらに、第２カテゴリデータ、及び、第３カテゴリデータであって路側無線通信機２用に割り当てられたデータを、路側無線通信機２に与える。光ビーコン１は、路側制御機１から与えられたデータを、車両Ｖに対して送信し（ステップＳ５）、路側無線通信機２は、路側制御機１から与えられたデータを、車両Ｖに対して送信する（ステップＳ６）。

図４は、前記ステップＳ３の交通状況の算出手順の詳細を示している。ここで求められる交通状況は、局所エリアＡ１若しくは前記広域エリアＡ２又はそれらのエリアＡ１，Ａ２近傍における交通状況である。また、交通状況としては、例えば、車両の車速と車両の混雑状況が算出される。

交通状況の算出では、まず、路側制御機５は、現在の周辺車両Ｖの平均速度を求めるため、光ビーコン１２による受信結果に基づいて、車両Ｖの光ビーコン用車載機３からのデータ（パケット）送信の有無を判定する（ステップＳ３１）。車両Ｖの光ビーコン用車載機３からのデータ（パケット）には、当該車両Ｖの速度情報が含まれており、当該データを光ビーコン１が受信できた場合には、当該データに基づいて、路側制御機５は、過去の複数の車両Ｖの速度情報をも用いて、周辺車両Ｖの平均速度を算出することができる（ステップＳ３２）。算出された平均速度は、路側制御機５の記憶部に保存される。

一方、光ビーコン１が光ビーコン用車載機３から車両速度を含むデータ（パケット）を受信できなかった場合には、光ビーコン１の車両感知機能によって、車両Ｖの速度を算出する（ステップＳ３３）。具体的には、局所エリアＡ１を通過するのに要した時間によって当該車両Ｖの速度を推定することができる。推定された速度及び過去の複数の車両Ｖの推定速度に基づいて、周辺車両Ｖの平均速度を算出することができる。算出された平均速度は、路側制御機５の記憶部に保存される。

なお、車両の速度情報は、路側無線通信機２が、車両Ｖの無線通信用車載機４からの定期的なフラッディングによって取得してもよい。

また、光ビーコン１に対して、光ビーコン用車載機３からのデータ送信があった場合には、光ビーコン１の車両感知機能によって存在が感知された車両Ｖは、光ビーコン用車載機３を搭載しており、光ビーコン通信に対応した車両であることがわかる。そこで、ステップＳ３２の段階で、算出した平均速度のほか、当該車両Ｖが光ビーコン対応車であることを示す情報も路側制御機５の記憶部に保存する。

一方、光ビーコン１が光ビーコン用車載機３からデータ（パケット）を受信できなかった場合には、光ビーコン１の車両感知機能によって存在が感知された車両Ｖは、光ビーコン用車載機３を搭載しておらず、光ビーコン通信に非対応の車両であると推定される。そこで、ステップＳ３３の段階で、算出した車両Ｖの速度のほか、当該車両Ｖが光ビーコン非対応車であることを示す情報も路側制御機５の記憶部に保存する。

ステップＳ３２ののち、路側制御機５は、車両Ｖの光ビーコン用車載機３から送信されたデータに含まれる他メディア対応情報に基づいて、当該車両Ｖが、路側無線通信機２との通信に対応しているか否か、つまり、無線通信用車載機４を備えているか否かを確認する（ステップＳ３４）。車両Ｖが、路側無線通信機２との通信に対応している場合には、当該車両Ｖが無線通信対応車であることを示す情報が路側制御機５の記憶部に保存され、車両Ｖが、路側無線通信機２との通信に対応していない場合には、当該車両Ｖが無線通信非対応車であることを示す情報が路側制御機５の記憶部に保存される。

続いて、路側制御機５は、車両の混雑度を計算する（ステップＳ３５）。混雑度は、光ビーコン１によって単位時間当たりの路側機通過車両数を求めることによって得られる。なお、厳密には前記広域通信機を実装する車両数を把握できれば良いため、路側無線通信機２が、車両Ｖの無線通信用車載機４からの定期的なフラッディングパケットより、前記広域エリア内の当該車両数に基づいて、混雑度を算出してもよい。また、車両Ｖが光ビーコン用車載機３と無線通信用車載機４を併載する場合は、路側機は車両Ｖより光ビーコンによる通信を介して前記広域通信機による通信の可否情報を取得してもよい。さらに混雑度は、電波ビーコンなど他の集計手段を用いて求めても良い。
なお、平均速度や混雑度の計算更新周期は、例えば、算出された平均速度において局所エリアＡ１又は広域エリアＡ２を抜けるまでの時間より長くするのが好ましい。

ここで、図６は、車速と混雑度との関係を示している。図６に示すように、一般に、車速が遅ければ混雑度が高く、車速が速ければ混雑度が低い（閑散としている）、といえる。このため、路側制御機５は、車速と混雑度の関係を規定したテーブル又は関係式を有し、当該テーブル又は関係式を用いて、路側制御機５の記憶部に保存した車速から混雑度を算出してもよい。
なお、路側制御機５は、速度と混雑度のいずれか一方だけを求めるものであってもよい。

図５は、ステップ４のデータ量調整処理の詳細を示している。データ量調整処理では、車両Ｖに送信すべきデータのうち、第３カテゴリに属するデータ群について、光ビーコン１と路側無線通信機２それぞれのデータ提供割合を調整する。
具体的には、まず、局所通信メディアである光ビーコン１によって送信すべきデータ量（セットデータ量）を決定する（ステップＳ４１）。光ビーコン１によって送信すべきデータ量は、路側制御機５の記憶部に記憶されている車両Ｖの速度情報、混雑度情報、及び無線通信対応車であるか否かの情報に基づいて、決定される。
このように、第３カテゴリに属するデータそれぞれは、光ビーコン１及び路側無線通信機２のいずれによって送信するかが、路側制御機５によって選択される。

光ビーコン１によって送信すべきデータ量は、路側制御機５が有するセットデータテーブル５１を参照することによって決定される。セットデータテーブル５１は、光ビーコン１及び路側無線通信機２のそれぞれのセットデータ量を、車速（平均速度）との関係で規定したものである。セットデータテーブル５１は、混雑度に応じて複数用意されており、例えば、図７（ａ）に示すように、混雑度が低い（閑散）の場合のセットデータテーブルと、図７（ｂ）に示すように、混雑度が高い（混雑）の場合のセットデータテーブルの２つを用意することができる。

図７に示すように、セットデータテーブルでは、光ビーコン１によって提供されるデータ量（セットデータ量）は、車速が遅くなるほど多くなり、車速が速くなるほど少なくなるように設定されている。逆に、路側無線通信機２によって提供されるデータ量（セットデータ量）は、車速が遅くなるほど少なくなり、車速が速くなるほど多くなるように設定されている。

これは、車速が速くなると、光ビーコン１の通信エリアである局所エリアＡ１内に車両Ｖが滞在する時間が短くなり、その分、光ビーコン１から送信する機会が減少し、光ビーコン１から提供できるデータ量を増やせないためである。これに対し、車速が遅くなると、局所エリアＡ１内に車両Ｖが滞在する時間が比較的長くなり、その分、光ビーコン１から送信する機会が増大し、光ビーコン１から提供できるデータ量を増やせるためである。

一方、車速が速いのは、道路上の車両数は比較的少なく閑散としており、速度を大きくすることが可能であるためと考えられる。したがって、広域エリアＡ２内の車両数も少ないことから、路車間無線通信や車車間無線通信に帯域の余裕が生じ、路側無線通信機２がより多くのデータを車両Ｖに提供しても問題が生じない。
また、車速が遅いのは、道路上の車両数が比較的多く混雑しており、速度を大きくすることができないためと考えられる。したがって、広域エリアＡ２内の車両数も多いことから、路車間無線通信や車車間無線通信に帯域の余裕がなくなり、路側無線通信機２が車両Ｖに提供するデータ量は少なくすべきである。

本実施形態では、上記のような光ビーコン１と路側無線通信機２の相互補完的な特性を利用し、車速が遅くなるほど、光ビーコン１により提供されるデータ量を増やすことで、路側無線通信機２から提供されるデータ量を低減して、路車間無線通信や車車間無線通信のための無線資源を節約している。

また、図７（ａ）（ｂ）の対比から明らかなように、車速が低速である場合には、混雑度が高い（図７（ｂ））ときには、混雑度が低い（図７（ａ））ときよりも、光ビーコン１から提供されるデータ量が多くなるように設定されている。混雑するほど、路車間無線通信及び車車間無線通信の帯域が逼迫しやすくなるが、本実施形態では、混雑するほど光ビーコン１から提供されるデータ量を多くするため、路車間無線通信や車車間無線通信のための無線資源を節約することができる。
なお、光ビーコン１は、同じデータを所定サイクルで繰り返し送信するよう構成されているため、繰り返し回数を減らすことで、より多くのデータ量を送ることが可能となる。また、車両閑散時の平均車速低速時（図７（ａ））は、車両混雑時の平均車速低速時（図７（ｂ））より少ないデータセット量としている。これは図６に示すように、車両閑散時の広域エリア内の車両速度のばらつきは混雑時のそれに比べ大きいことが予想されるため、閑散時はデータセット量を少なくし、繰り返し回数を増加させることで通信信頼性を向上させることが可能となる。

ステップＳ４１では、路側制御機５は、混雑度に基づいて、複数のセットデータテーブル５１のうちどのセットデータテーブル５１を用いるか決定し、さらに、算出された平均速度に基づいて、光ビーコン１にて送るデータ量を求める。なお、第３カテゴリデータのうち、本来、無線通信のために利用される性質のデータについては、車両Ｖが無線通信非対応車である場合には、車両Ｖに与える必要がないため、セットデータテーブル５１に基づいて決定されるデータ量よりも、データ量が削減される。

ステップＳ４１にて決定された光ビーコン１のデータ量にて、車両Ｖに送信すべき第３カテゴリデータ全てを送信できる場合には、路側無線通信機２にて送信すべき第３カテゴリデータが無くなるため、路側無線通信機２にて送るデータ量を決定することなく、路側無線通信機２にて送るべき第３カテゴリデータのデータ量＝０として、データ量調整処理を終了する（ステップＳ４２）。

ステップＳ４１にて決定された光ビーコン１のデータ量では、車両Ｖに送信すべき第３カテゴリデータ全てを送信できない場合には、続いて、路側無線通信機２にて送るデータ量を決定する（ステップＳ４３）。路側無線通信機２にて送るデータ量は、第３カテゴリデータのうち、光ビーコン１では送れなかった残りのデータ量として算出される。

このとき、路側制御機５は、当該路側制御機５が有する伝送レートテーブル５２を参照して、路側無線通信機２にて送るデータ量及び車速に基づいて、最もスループットが高くなる伝送レート（変調方式、誤り訂正効率、空間多重数など）を選択する。
図８に示すように、伝送レートテーブル５２は、車速と無線通信のスループットとの関係を規定したものであり、データ量毎（例えば、１０００Ｂｙｔｅ用、５００Ｂｙｔｅ用、１００Ｂｙｔｅ用）にそれぞれ設定されている。

図８のグラフから明らかなように、車速が遅い場合には、無線通信の伝搬環境（路側無線通信機２から車両Ｖの間）の経時的変動が小さいため、変調方式がより高値（高速）であるなど伝送レートが高い方が、高いスループットが得られる。一方、車速が速い場合には、無線通信の伝搬環境（路側無線通信機２から車両Ｖの間）の経時的変動が非常に大きくなるため、変調方式がより低い値（低速）であるなど伝送レートが低い方が、スループットを確保し易い。このため、車速に応じて、伝送レートを調整すると、スループットを最大化することが可能である。

ただし、路側通信機２から送信すべきデータ量が小さい場合には、そのデータが格納されるパケットサイズが小さくなる。パケットサイズが小さいと、パケットサイズが大きい場合に比べて、１パケットを送るために必要な時間が短くなる。この結果、データ量が小さい場合には、車速が多少速くても、１パケットを送信する間の伝搬環境の変動は小さくなり、伝送レートを高くしても、スループットを高く維持できる。

そこで、本実施形態では、伝送レートテーブル５２は、路側通信機２から送信すべきデータ量に応じて、複数用意されており、各伝送レートテーブル５２は、それぞれのデータ量における車速とスループットとの関係を規定している。
路側制御機５は、ステップＳ４３にて決定された路側通信機２から送信すべきデータ量に基づいて、使用する伝送レートテーブル５２を決定し、決定された伝送レートテーブルを参照して、車速に基づいて、スループットが最大となる伝送レート（例えば、６４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、ＱＰＳＫのいずれか）を決定する。

以上のように、本実施形態の路側通信システムによれば、車速・混雑度などの交通状況に基づき、路側制御機５が、局所通信メディアである光ビーコン１及び広域通信メディアである路側無線通信機２のデータ量の割り当て制御を行うため、両メディア１，２を単独で運用する場合や、それぞれのメディア１，２で送信されるデータ量を固定する場合に比べて、両メディア１，２の帯域を効率良く利用しつつ、高い信頼性で通信を行える。

その結果、路側無線通信機２による路車間無線通信で帯域を節約でき、その分余った帯域を他の通信（例えば、車車間無線通信）に提供できる。

また、本発明に関して、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 光ビーコン（局所通信機）
２ 路側無線通信機（広域通信機）
３ 光ビーコン用車載機（第１車載通信機）
４ 無線通信用車載機（第２車載通信機）
５ 路側制御機（制御部）
Ａ１ 局所エリア
Ａ２ 広域エリア
Ｖ 車両

Claims (4)

1. 車両に搭載された第１車載通信機との通信を行う局所通信機と、前記車両に搭載された第２車載通信機との通信を行う広域通信機と、を有する路側通信システムであって、
   前記局所通信機は、所定の局所エリアに存在する車両に搭載された第１車載通信機との通信を行うよう構成され、
   前記広域通信機は、前記局所エリアよりも広いエリアであって、前記局所エリア近傍の又は前記局所エリアと重複する広域エリア、に存在する車両に搭載された第２車載通信機との通信を行うよう構成され、
   前記局所通信機によるデータ送信及び前記広域通信機によるデータ送信を制御するための制御部を有し、
   前記制御部は、前記車両側へ送信すべきデータのうち、前記局所通信機及び前記広域通信機のうちいずれか一方の通信機よって送信できなかったデータを、他方の通信機によって補完的に車両側へ送信させる
   ことを特徴とする路側通信システム。
2. 車両に搭載された第１車載通信機との通信を行う局所通信機と、車両に搭載された第２通信機との通信を行う広域通信機と、を有する路側通信システムであって、
   前記局所通信機は、所定の局所エリアに存在する車両に搭載された第１車載通信機との通信を行うよう構成され、
   前記広域通信機は、前記局所エリアよりも広いエリアであって、前記局所エリア近傍の又は前記局所エリアと重複する広域エリア、に存在する車両に搭載された第２車載通信機との通信を行うよう構成され、
   前記局所通信機によるデータ送信及び前記広域通信機によるデータ送信を制御するための制御部を有し、
   前記制御部は、前記局所エリア若しくは前記広域エリア又はそれらのエリア近傍における交通状況に基づいて、車両側に送信すべきデータを、前記局所通信機及び前記広域通信機のいずれより送信するかを選択する
   ことを特徴とする路側通信システム。
3. 車両に搭載された第１車載通信機との通信を行う局所通信機と、車両に搭載された第２通信機との通信を行う広域通信機と、を有する路側通信システムであって、
   前記局所通信機は、所定の局所エリアに存在する車両に搭載された第１車載通信機との通信を行うよう構成され、
   前記広域通信機は、前記局所エリアよりも広い広域エリアに存在する車両に搭載された第２車載通信機との通信を行うものであり、前記広域エリアは、前記車両が前記局所エリアを通過した後において、当該広域エリア内に位置するように、前記局所エリアよりも車両進行方向下流側に配置され、
   前記局所通信機によるデータ送信及び前記広域通信機によるデータ送信を制御するための制御部を有し、
   前記制御部は、前記局所エリア若しくは前記広域エリア又はそれらのエリア近傍における交通状況に基づいて、前記局所通信機によって送信すべきデータ量を調整し、前記局所通信機によって送信しきれなかったデータを、前記広域通信機によって送信させる
   ことを特徴とする路側通信システム。
4. 前記制御部は、前記広域通信機が前記車両側へ送信すべきデータ量、及び、前記交通状況に基づいて、前記広域通信機の送信データレートを調整する請求項３記載の路側通信システム。

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