JP5773030B2 - 通信制御装置、路側通信機、移動通信機、及び、通信システム - Google Patents
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Description
この交通システムは、主に、インフラ側の無線通信装置である複数の路側通信機と、各車両に搭載される無線通信装置である車載通信機(移動通信機)とによって構成される。
そこで、路側通信機の情報送信を優先的に行うためには、通信に用いる周波数を一定時間ごとに時分割して路側通信機の送信専用の時間スロットを設ける、時分割多重(TDMA:Time Division Multiple Access)によるマルチアクセスが有効となる。
すなわち、路側通信機が送信する情報には、交差点に設置された交通信号灯器の灯色予定時間等を示す信号現示情報の他、交差点内に位置する移動通信機の位置等に関する情報や、周辺の道路の長さ等の道路構造を示す道路線形情報が含まれている。
従って、ある路側通信機の通信エリア内の交通量が増えて移動通信機の数が増えると、当該路側通信機が送信すべき情報の量が増加する。送信すべき情報量が増加すると、路側通信機は、TDMA方式によって割り当てられたタイムスロット(所定の時間帯)の間で、送信すべき情報の全てを送信できなくなるおそれがある。
このように、従来の通信システムでは、当該通信システム全体としての通信資源を有効に利用しているとは言えなかった。
(4)より具体的には、前記第二情報は、前記複数の路側通信機それぞれで互いに異なる内容を示す情報であり、前記送信制御部は、前記第二情報を前記路側情報の一部として前記他の路側通信機に送信させることが好ましい。
この構成によれば、一の路側通信機により送信される路側情報の情報量が通信時間帯の間に送信可能な情報量でないと判定された場合にも、更新頻度の低い第二情報を他の路側通信機に送信させることで、更新頻度の高い第一情報を優先的に一の路側通信機によって送信することができる。これにより、更新頻度が高いことから時間的に早く送信しなければならない情報である第一情報を速やかに送信できる。
また、第二情報においては、他の路側通信機により送信することでその送信機会を確保することができる。加えて、第二情報は、更新頻度が低いことから早期に送信する必要性が低く、他の路側通信機によって後回しで送信したとしても、情報としての有効性を損なうことはない。
この構成においても、一の路側通信機により送信される路側情報の情報量が通信時間帯の間に送信可能な情報量でないと判定されれば、更新頻度の高い第一情報を優先的に一の路側通信機によって送信することができる。これにより、更新頻度が高い第一情報を速やかに送信できる。
一方、更新頻度の低い第二情報については、分割部によって分割された複数の分割情報の内の一部又は全部を他の路側通信機に送信させることで、第二情報全体としての送信機会が確保される。
この場合、例えば、路側情報の一部以外の部分と、路側情報の一部とを互いに異なる通信メディアで送信することができ、各通信メディアの特性に応じた情報の送信を行うことができる。
上記構成の通信システムによれば、上述のように、通信資源を有効利用することができる。
図1は、高度道路交通システム(ITS)の実施の一形態を示す概略斜視図である。本実施形態の高度道路交通システムは、交通信号機1、路側通信機2、車載通信機3(図2参照)、中央装置4、車載通信機(移動通信機)3を搭載した車両5、及び、車両感知器や監視カメラ等よりなる路側センサ6を含む。
各交通信号機1と路側通信機2とは、複数の交差点Ji(図例では、i=1〜12)のそれぞれに設置されており、通信回線7を介してルータ8に接続されている。このルータ8は交通管制センター内の中央装置4に接続されている。
なお、図1及び図2では、図示を簡略化するために、各交差点Jiに信号灯器が1つだけ描写されているが、実際の各交差点Jiには、互いに交差する道路の上り下り用として少なくとも4つの信号灯器が設置されている。
中央装置4は、通信回線7を介してLAN側と接続された通信インタフェースである通信部を有しており、この通信部は、交通信号機1の切り替えタイミングに関する信号制御指令を所定時間ごとに交通信号機1に送信する。
また、中央装置4の通信部は、路側通信機2から、当該通信機2が受信した車載通信機3(車両5)からの自己の現在位置等を含む車両情報や、路側センサ6から受信した車両感知器の感知情報や画像情報等からなるセンサ情報等を、ほぼリアルタイム(例えば、0.1〜1.0秒周期)で受信しており、中央装置4の制御部は、これらの各種情報に基づいて前記系統制御や広域制御を実行する。
中央装置4の制御部は、受信した上記車両情報や、センサ情報等に基づいて道路の渋滞状況を把握することで、渋滞情報や、各交差点の交通状況に関する交差点情報を含んだ交通情報を生成する。中央装置4は、通信部を介して、前記信号制御指令や、信号現示情報、前記交通情報の他、道路の形状を示す道路線形情報や、前記センサ情報を含んだ提供情報D1を路側通信機2に対して送信する。(図1参照)
図2は、高度道路交通システムの管轄エリアを示す平面図である。本実施形態の交通システムは、車載通信機3との間で無線通信が可能な路側通信機2と、キャリアセンス方式で他の通信機2,3と無線通信を行う移動無線送受信機(移動通信機)の一種である車載通信機3とを備えている。なお、図2では、交差点J1を構成する紙面上下方向に延びる道路は片側二車線の道路であり、他の道路は片側一車線のものとして例示されているが、道路構造はこれに限られるものではない。
各路側通信機2は、その周囲に広がる所定範囲の通信エリアA(路側通信機2の送信信号が十分に届く範囲)を有し、この通信エリアAを走行する各車両5の車載通信機3との無線通信が可能である。また、各路側通信機2は、通信エリアAが重複する場合、その通信エリアAが重複する他の路側通信機2とも無線通信が可能である。
図に示すように、親機M(路側通信機2)は、自己及び他の路側通信機2(子機S1,S2)が無線送信するための路側用タイムスロットTaを、各路側通信機2ごとに設定する。路側用タイムスロットTaが設定された時間帯においては、対象の路側通信機2による無線通信が許容される。各路側通信機2用のタイムスロットTa以外の時間帯は、車載通信機3が車車間通信を行うためのタイムスロットTbとして開放される。このため、各路側通信機2は、車載用タイムスロットTbでは無線送信を行わない。各路側用タイムスロットTaと車載用タイムスロットTbとは、時分割で交互に割り当てられ、両スロットTa,Tbそれぞれは一定の周期で繰り返される。
図例では、第一の周期Δt1が100ミリ秒に設定されている。さらに、子機S1用のタイムスロットTaの開始時は、親機M用のタイムスロットTaの開始時から40ミリ秒後に設定され、子機S2用のタイムスロットTaの開始時は、親機M用のタイムスロットTaの開始時から70ミリ秒後に設定されている。また、親機M、子機S1、及び子機S2のタイムスロットTaの時間幅は、それぞれ、4ミリ秒、4ミリ秒、及び3ミリ秒に設定されている。
親機Mは、スロット情報D2を送信することで、図3に示すようにタイムスロットが設定されることを、各子機及び車載通信機3に周知させる。これによって、各路側通信機2及び車載通信機3は、上記タイムスロットに従って通信を行うことが可能となる。
図4は、路側通信機2と、車載通信機3の内部構成を示すブロック図である。
路側通信機2は、無線通信のためのアンテナ20に接続された無線通信部21と、中央装置4と双方向通信するための有線通信部22と、これらの通信制御を行うプロセッサ(CPU:Central Processing Unit)等よりなる制御部23と、制御部23に接続されたROMやRAM等の記憶装置よりなる記憶部24とを備えている。
無線通信部21は、無線通信のために通常用いられる構成とすることができ、発振器、変調器、復調器、アンプ等を備えている。
記憶部24は、制御部23が実行する通信制御のためのコンピュータプログラムや、各通信機2,3の通信機ID等を記憶している。
また、当該路側通信機2が子機に設定されている場合、制御部23は、親機Mから送信されるスロット情報D2を取得し、このスロット情報D2に示されるタイムスロットに従った無線通信を無線通信部21に行わせる。子機である路側通信機2の制御部23は、さらに、このスロット情報D2をブロードキャスト送信する。
以上のようにして、制御部23は、時分割多重方式によって路車間の無線通信を無線通信部21に行わせる。
このうち、送信制御部23bは、無線通信部21が受信した車載通信機3の前記車両情報を記憶部24に一時的に記憶させ、有線通信部22を介して中央装置4に転送する。
また、送信制御部23bは、有線通信部22が受信した中央装置4からの前記信号制御指令や、前記信号現示情報、前記交通情報、道路の形状を示す道路線形情報、センサ情報等を含んだ提供情報D1を記憶部24に一時的に記憶させ、無線通信部21を介してブロードキャスト送信する。
具体的に、提供情報D1には、上述のように、前記信号制御指令や、前記信号現示情報、前記交通情報、道路の形状を示す道路線形情報、センサ情報等を含んでいる。
なお、道路線形情報は、周辺の道路の長さ等の道路構造を示す情報であり、例えば、道路の長さ、傾斜、カーブの度合い等の情報である。この道路線形情報は、予め路側通信機2が記憶し又は中央装置4から取得できる情報である。
特に、信号現示情報は、信号制御器又は中央装置4の制御によって交通信号機1が設置されている道路の渋滞状況に応じて変化させることがあるため、更新頻度を高くして送信すべき情報である。
一方、前記道路線形情報は、その道路のある対象地点(交差点やカーブ)を通過するまでは、その情報は有効であることから、更新し続ける必要はない。このため、このような道路線形情報は時間的に静的な情報であり、更新頻度を低くして送信してもよい低頻度更新情報である。
信号現示情報や車両の位置情報、道路線形情報などには、例えば固有の識別子が割り当てられ、当該情報が高頻度更新情報か低頻度更新情報かが各識別子に対し予め指定される。これによって、信号現示情報や車両の位置情報、道路線形情報などそれぞれを当該情報の更新頻度にしたがって高頻度更新情報か低頻度更新情報かに分類することができる。
車載通信機3は、無線通信のためのアンテナ30に接続され、前記提供情報D1や前記スロット情報D2等を含む情報を受信する通信部31と、この通信部31に対する通信制御を行うプロセッサ等よりなる制御部32と、この制御部32に接続されたROMやRAM等の記憶装置よりなる記憶部33とを備えている。
記憶部33は、制御部32が実行する通信制御のためのコンピュータプログラムや、各通信装置2,3の通信機ID等を記憶している。
車載通信機3の制御部32は、上記コンピュータプログラムを実行することで達成される機能部として、通信制御部32aと通知部32bとを備えている。
従って、通信制御部32aは、所定の搬送波周波数の受信レベルを常時感知しており、その値がある閾値以上である場合は無線送信を行わず、当該閾値未満になった場合にのみ無線送信を行うようになっている。
また、前記通知部32bは、通信部31が受信した前記スロット情報D2及び提供情報D1を、他の移動通信機3に対して、通信部31を介して通知(転送)する機能を有している。なお、この通信部31が受信した前記スロット情報D2及び提供情報D1には、路側通信機2から直接受信した情報の他、他の車載通信機3から直接受信した(通知された)情報がある。
次に、路側通信機2の判定部23a及び送信制御部23bの機能について説明する。
路側通信機2は、上述のように、更新頻度の高い高頻度更新情報と、これよりも更新頻度の低い低頻度更新情報とを含んだ提供情報D1をブロードキャスト送信する。
図5は、図2における各交差点に設置された路側通信機それぞれのタイムスロットに格納されている提供情報の態様を示した模式図である。
なお、以下の説明では、図2に示す交差点J1,J2,J3それぞれに設置された三つの路側通信機2が一の管轄エリアを形成しているものとする。
また、図2において、交差点J1は、片側二車線の幹線道路が交差して構成されているので、片側一車線の道路同士が交差する他の交差点J2,J3と比較して、交通量の多い交差点であるものとする。
このうち、低頻度更新情報は道路線形情報により構成されているが、本実施形態では、各路側通信機2は、それぞれ、自己が設置されている周辺の道路線形情報を送信するように構成されている。従って、各交差点J1,J2,J3に設置された路側通信機2(以下、それぞれ、路側通信機2J1,2J2,2J3ともいう)は、それぞれ異なる道路線形情報A,B,Cを送信している。
図5(b)は、路側通信機2J1が送信すべき提供情報D1の情報量が一のタイムスロットTaで送信可能な情報量を超えた状態を示している。
図5(b)において、路側通信機2J1のタイムスロットTaを見ると、図5(a)の場合と比較して、高頻度更新情報が増加しており、低頻度更新情報である道路線形情報Aを送信するための時間が不足していることが判る。なお、低頻度更新情報である道路線形情報は、情報内容が頻繁に更新されることはないので、その情報量はほぼ一定と考えてよい。
従って、図5(b)のように、提供情報D1の情報量が増加し、一のタイムスロットTaで送信可能な情報量を超えた場合、路側通信機2J1の判定部23は、送信すべき提供情報D1が一のタイムスロットTaで送信可能な情報量でないと判定する。
送信すべき提供情報D1が一のタイムスロットTaで送信できない旨の判定を判定部23aが行うと、送信制御部23bは、提供情報D1の一部である道路線形情報を、自己以外の他の路側通信機2に送信させるための送信依頼通知を生成し、有線通信部22を介して中央装置4に送信する。
また、送信依頼通知を送信した路側通信機2J1の送信制御部23bは、自己のタイムスロットTaにおいては、道路線形情報(低頻度更新情報)以外の部分である高頻度更新情報を提供情報D1として送信するように制御する。
また、低頻度更新情報においては、他の路側通信機2により送信することでその送信機会を確保することができる。加えて、低頻度更新情報は、更新頻度が低いことから早期に送信する必要性が低く、他の路側通信機2によって後回しで送信したとしても、情報としての有効性を損なうことはない。
図6は、本発明の第二実施形態に係る路側通信機と、車載通信機の内部構成を示すブロック図である。本実施形態と、第一実施形態との相違点は、路側通信機2の制御部23が情報分割部23cをさらに備えている点、及び、車載通信機3の制御部32が結合部32cをさらに備えている点である。
また、車載通信機3の結合部32cは、上記情報分割部23cにより得られる複数の分割情報を結合して、元の道路線形情報を復元する機能を有している。
図7(a)は、各交差点において通常の交通量である場合の路側通信機2それぞれのタイムスロットに格納されている提供情報の態様を示している。図に示すように、各タイムスロットTaには、高頻度更新情報(図中、破線ハッチング部分)と、低頻度更新情報(図中、実線ハッチング部分)とが格納されている。
このうち、低頻度更新情報には道路線形情報が含まれているが、本実施形態では、各路側通信機2は、管轄エリア全体の道路線形情報を送信するように構成されている。従って、各交差点J1,J2,J3に設置された路側通信機2J1,2J2,2J3は、それぞれ同一の内容を示す情報である道路線形情報Dを送信している。
図7(b)においては、図7(a)の場合と比較して、高頻度更新情報が増加したことから、低頻度更新情報である道路線形情報Dを送信するための時間が不足している。
この場合、上記第一実施形態と同様、路側通信機2J1の判定部23は、送信すべき提供情報D1が一のタイムスロットTaで送信可能な情報量でないと判定する。
送信すべき提供情報D1が一のタイムスロットTaで送信できない旨の判定を判定部23aが行うと、情報分割部23cは、低頻度更新情報の内、前記一のタイムスロットTaで送信可能な情報量の部分を分割することで第一の分割情報d1を生成する。なおここで、情報分割部23cは、道路線形情報Dをパケット単位で分割する。
また、路側通信機2J1の送信制御部23bは、道路線形情報Dの内の第一の分割情報d1、及び、残余の第二の分割情報d2を認識するためのアドレス情報を含んだ送信依頼通知を生成し、有線通信部22を介して中央装置4に送信する。
上記アドレス情報は、道路線形情報Dを分割した部分のパケットのアドレスを示しており、後に前記アドレス情報を受信した装置は、このアドレス情報によって、第一の分割情報d1及び第二の分割情報d2を認識することができる。
そして、中央装置4は、送信すべき提供情報D1の情報量が最も少ない他の路側通信機2を選択し、その路側通信機2に対して、路側通信機2J1からの送信依頼通知を転送する。図7において、中央装置4は、送信すべき提供情報D1の情報量が最も少ない交差点J2に設置された路側通信機2J2に、前記アドレス情報を含んだ送信依頼通知を転送する。
この結果、上記第一の実施形態と同様、各路側通信機2の間で通信資源を横断的に活用することができ、通信システム全体として、通信資源を有効利用することができる。
図6に示すように、本実施形態の車載通信機3の制御部32は、結合部32cを有している。この結合部32cは、上述のように路側通信機2の情報分割部23cが道路線形情報Dを分割することで生成する第一の分割情報d1と、第二の分割情報d2とを結合して、元の道路線形情報Dに復元する機能を有している。
図において、本実施形態の道路線形情報Dは、例えば、n個のパケットで構成されている。路側通信機2J1の情報分割部23cは、m個のパケットで構成される第一の分割情報d1を生成しブロードキャスト送信したとする。
その後、n−m個のパケットからなる第二の分割情報d2とを受信すると、結合部32cは、この第二の分割情報d2が道路線形情報Dの一部であること、及び、先に受信した第一の分割情報d1に対応する情報であることを認識する。
次いで結合部32cは、これら第一の分割情報d1及び第二の分割情報d2を結合することで、道路線形情報Dを復元する。そして、車載通信機3は、復元された道路線形情報Dを用いて安全運転支援制御を行う。
仮に、一の路側通信機2が、提供情報D1の一部である道路線形情報、又は第二の分割情報d2を光ビーコン40に送信させれば、他の路側通信機2の無線通信資源の消費を抑えることができる。また、道路上で車両5(車載通信機3)が渋滞によって停止あるいは移動速度が低い場合には、当該車載通信機3に対して、光ビーコン40による情報送信を十分に行うことができる。このように、各通信メディアの特性に応じて送信方法を適宜選択して行うことができる。
以上に関して、更に以下の付記を開示する。
〈付記〉
(付記1) 複数の路側通信機それぞれが、予め割り当てられた通信時間帯の間に、道路上の移動通信機に対して送信すべき路側情報を当該移動通信機に送信する通信システムに用いられる通信制御装置であって、
前記複数の路側通信機の内の一の路側通信機が送信すべき前記路側情報が、前記通信時間帯の間に送信可能な情報量であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に応じて、前記一の路側通信機が送信すべき前記路側情報の一部を他の路側通信機に送信させ、前記路側情報の一部以外の部分を前記一の路側通信機に送信させる送信制御部と、を備え、
前記路側情報は、所定の判断基準で分類される第一情報及び第二情報を含んでおり、
前記第一情報が、更新頻度の高い高頻度更新情報であり、前記第二情報が、前記第一情報よりも更新頻度の低い低頻度更新情報であり、
前記第二情報は、前記複数の路側通信機それぞれで互いに同一の内容を示す情報であり、
前記判定部の判定結果に応じて、前記第二情報を複数の分割情報とする分割部をさらに備え、
前記送信制御部は、前記複数の分割情報の内の一部又は全部を、前記路側情報の一部として前記他の路側通信機に送信させる通信制御装置。
(付記2) 付記1に記載の通信制御装置と、複数の路側通信機とを備えた通信システムにおいて、前記複数の路側通信機それぞれが送信する路側情報を受信する移動通信機であって、
前記複数の路側通信機それぞれから送信される前記複数の分割情報を受信する受信部と、
受信した前記複数の分割情報を結合し、前記第二情報を復元する結合部を備えていることを特徴とする移動通信機。
3 車載通信機(移動通信機)
21 無線送受信部
23 制御部
23a 判定部
23b 送信制御部
23c 情報分割部
31 通信部
32 制御部
32c 結合部
Claims (6)
- 複数の路側通信機それぞれが、予め割り当てられた通信時間帯の間に、道路上を移動する移動通信機に対して送信すべき路側情報を当該移動通信機に送信する通信システムに用いられる通信制御装置であって、
前記複数の路側通信機の内の一の路側通信機が送信すべき前記路側情報が、前記通信時間帯の間に送信可能な情報量であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に応じて、前記一の路側通信機が送信すべき前記路側情報の一部を他の路側通信機に送信させ、前記路側情報の一部以外の部分を前記一の路側通信機に送信させる送信制御部と、を備え、
前記路側情報は、所定の判断基準で分類される第一情報及び第二情報を含み、
前記第一情報が、更新頻度の高い高頻度更新情報であり、前記第二情報が、前記第一情報よりも更新頻度の低い低頻度更新情報であり、
前記第二情報は、前記複数の路側通信機それぞれで互いに同一の内容を示す情報であり、
前記判定部の判定結果に応じて、前記第二情報を複数の分割情報とする分割部をさらに備え、
前記分割部は、前記判定部が、前記一の路側通信機が送信すべき前記路側情報が増加し、前記通信時間帯の間に送信可能な情報量を越えていると判定すると、前記一の路側通信機が前記通信時間帯の間に前記第一情報とともに送信可能な情報量の第一の分割情報と、それ以外の部分である第二の分割情報とに前記第二情報を分割し、
前記送信制御部は、前記第一の分割情報と、前記第一情報とを前記一の路側通信機に送信させ、前記第二の分割情報を他の路側通信機に送信させる
ことを特徴とする通信制御装置。 - 前記通信システムは、道路上を移動する移動通信機に対して送信すべき路側情報を当該移動通信機にブロードキャスト送信し、
前記複数の路側通信機それぞれに割り当てられた路側通信機用の通信時間帯と、前記移動通信機同士が無線通信する移動通信機用の通信時間帯とが時分割で交互に割り当てられており、
前記判定部は、前記複数の路側通信機の内の一の路側通信機の周囲の交通量の増加によって、前記一の路側通信機が送信すべき前記路側情報が増加し、前記通信時間帯の間に送信可能な情報量を越えたか否かを判定し、
前記送信制御部は、前記判定部が、前記一の路側通信機の周囲の交通量の増加によって、前記一の路側通信機が送信すべき前記路側情報が増加し、前記通信時間帯の間に送信可能な情報量を越えていると判定すると、前記一の路側通信機が送信すべき前記路側情報の一部を他の路側通信機に送信させ、前記路側情報の一部以外の部分を前記一の路側通信機に送信させる請求項1に記載の通信制御装置。 - 前記複数の路側通信機の内、少なくとも一部の路側通信機は、当該一部の路側通信機以外の路側通信機とは異なる通信メディアによって前記移動通信機との間で通信を行う請求項1又は請求項2に記載の通信制御装置。
- 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の通信制御装置を備えた路側通信機。
- 請求項1に記載の通信制御装置と、複数の路側通信機とを備えた通信システムにおいて、前記複数の路側通信機それぞれが送信する路側情報を受信する移動通信機であって、
前記複数の路側通信機の内、前記一の路側通信機から送信される前記第一の分割情報及び前記他の路側通信機から送信される前記第二の分割情報を受信する受信部と、
受信した前記第一の分割情報及び前記第二の分割情報を結合し、前記第二情報を復元する結合部を備えていることを特徴とする移動通信機。 - 複数の路側通信機それぞれが、予め割り当てられた通信時間帯の間に、道路上を移動する移動通信機に対して送信すべき路側情報を当該移動通信機に送信する通信システムであって、
前記複数の路側通信機の内の一の路側通信機が送信すべき前記路側情報が、前記通信時間帯の間に送信可能な情報量であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に応じて、前記一の路側通信機が送信すべき前記路側情報の一部を他の路側通信機に送信させ、前記路側情報の一部以外の部分を前記一の路側通信機に送信させる送信制御部と、を備え、
前記路側情報は、所定の判断基準で分類される第一情報及び第二情報を含み、
前記第一情報が、更新頻度の高い高頻度更新情報であり、前記第二情報が、前記第一情報よりも更新頻度の低い低頻度更新情報であり、
前記第二情報は、前記複数の路側通信機それぞれで互いに同一の内容を示す情報であり、
前記判定部の判定結果に応じて、前記第二情報を複数の分割情報とする分割部をさらに備え、
前記分割部は、前記判定部が、前記一の路側通信機が送信すべき前記路側情報が増加し、前記通信時間帯の間に送信可能な情報量を越えていると判定すると、前記一の路側通信機が前記通信時間帯の間に前記第一情報とともに送信可能な情報量の第一の分割情報と、それ以外の部分である第二の分割情報とに前記第二情報を分割し、
前記送信制御部は、前記第一の分割情報と、前記第一情報とを前記一の路側通信機に送信させ、前記第二の分割情報を他の路側通信機に送信させる
ことを特徴とする通信システム。
Priority Applications (1)
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JP2014099877A JP5773030B2 (ja) | 2014-05-13 | 2014-05-13 | 通信制御装置、路側通信機、移動通信機、及び、通信システム |
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