JP6670984B1 - 無線通信システム、基地局、移動局、及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

道路周辺に設置される基地局が、道路に関連するアプリケーションデータとアプリケーションデータに対応する道路の種別を示す識別情報とを含む通信パケットをブロードキャストすることと、車両に搭載される移動局が、通信パケットを基地局から受信することと、移動局が、当該移動局が設置される車両が走行する道路の種別を特定することと、移動局が、受信された通信パケットに含まれる識別情報により示される道路の種別と特定された道路の種別とが一致する場合に、受信された通信パケットに含まれるアプリケーションデータを取得することと、を無線通信方法が備える。

Description

本発明は、高度道路交通システムのための無線通信システム、基地局、移動局、及び無線通信方法に関する。

近年、交通事故の危険を回避可能な技術として高度道路交通システム（ＩＴＳ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が注目されている。かかる背景下において、非特許文献１には、路側に設置される基地局と、車両に搭載される移動局とを有する無線通信システムの標準規格について規定されている。

かかる無線通信システムは、基地局と移動局との間で通信パケットを送受信する路車間通信と、移動局間で通信パケットを送受信する車車間通信とを行う。ここで、通信パケットについて、宛先アドレス（宛先ＭＡＣアドレス）としてブロードキャストアドレスのみが規定されている。すなわち、路車間通信及び車車間通信は同報通信（ブロードキャスト）により行われる。よって、移動局は、基地局から通信パケットを受信すると、受信した全ての通信パケットに含まれるアプリケーションデータを取得する。

ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ１０９ １．３版 「７００ＭＨｚ帯高度道路交通システム」

第１の特徴に係る無線通信システムは、路側に設置される基地局と、車両に搭載され、前記基地局との通信を行う移動局と、を備える。前記基地局は、道路に関連するアプリケーションデータを含む通信パケットを送信する送信部を有する。前記通信パケットは、前記アプリケーションデータに対応する道路の種別を示す識別情報をさらに含む。前記移動局は、前記通信パケットを前記基地局から受信する受信部と、当該移動局が設置される前記車両が走行する道路の種別を特定する制御部と、を有する。前記制御部は、前記受信された通信パケットに含まれる前記識別情報により示される道路の種別と前記特定された道路の種別とが一致する場合に、前記受信された通信パケットに含まれる前記アプリケーションデータを取得する。

第２の特徴に係る基地局は、道路周辺に設置され、車両に搭載される移動局との通信を行う。基地局は、道路に関連するアプリケーションデータを含む通信パケットをブロードキャストする送信部を有する。前記通信パケットは、前記アプリケーションデータに対応する道路の種別を示す識別情報をさらに含む。

第３の特徴に係る移動局は、車両に搭載され、道路周辺に設置される基地局との通信を行う移動局であって、道路に関連するアプリケーションデータを含む通信パケットを前記基地局からブロードキャストされ、前記通信パケットを受信する受信部と、当該移動局が設置される前記車両が走行する道路の種別を特定する制御部と、を有する。前記通信パケットは、前記アプリケーションデータに対応する道路の種別を示す識別情報をさらに含む。前記制御部は、前記受信された通信パケットに含まれる前記識別情報により示される道路の種別と前記特定された道路の種別とが一致する場合に、前記受信された通信パケットに含まれる前記アプリケーションデータを取得する。

第４の特徴に係る無線通信方法は、道路周辺に設置される基地局が、道路に関連するアプリケーションデータと前記アプリケーションデータに対応する道路の種別を示す識別情報とを含む通信パケットをブロードキャストすることと、車両に搭載される移動局が、前記通信パケットを前記基地局から受信することと、前記移動局が、当該移動局が設置される前記車両が走行する道路の種別を特定することと、前記受信された通信パケットに含まれる前記識別情報により示される道路の種別と前記特定された道路の種別とが一致する場合に、前記受信された通信パケットに含まれる前記アプリケーションデータを取得することと、を備える。

実施形態に係る無線通信システムを示す図である。 実施形態に係る無線通信システムにおける通信プロトコルスタックを示す図である。 実施形態に係る無線通信システムにおける路車間通信期間の一例を示す図である。 実施形態に係る基地局の構成を示す図である。 実施形態に係る移動局の構成を示す図である。 道路配置の一例を示す図である。 道路配置の他の例を示す図である。 実施形態に係る通信パケットの構成例を示す図である。 実施形態に係る基地局及び移動局の動作例を示す図である。

一般道路向けに設置された基地局は、一般道路用のアプリケーションデータ、例えば、交通信号機に関する情報や踏切に関する情報等を提供することが想定される。

一方、高速道路向けに設置された基地局は、高速道路用のアプリケーションデータ、例えば、高速道路料金所に関する情報等を提供することが想定される。

しかしながら、一般道路と高速道路とが水平方向又は垂直方向に併設されているような場合、一般道路向けに設置された基地局の電波が高速道路に到達し、高速道路を走行する車両に搭載された移動局が一般道路用のアプリケーションデータを取得しうる。同様に、高速道路向けに設置された基地局の電波が一般道路に到達し、一般道路を走行する車両に搭載された移動局が高速道路用のアプリケーションデータを取得しうる。かかる場合、取得されたアプリケーションデータが無駄になるだけではなく、予期せぬエラーを生じさせる懸念がある。

本開示は、高度道路交通システムに関わる動作を適切に処理することができる無線通信システム、基地局、移動局、及び無線通信方法を提供する。

一実施形態に係る無線通信システムについて図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

（システム構成）
図１は、本実施形態に係る無線通信システム１を示す図である。無線通信システム１は、非特許文献１の標準規格に基づく無線通信システムである。

図１に示すように、無線通信システム１は、複数の車両１００と、複数の基地局２００とを有する。図１において、複数の車両１００として車両１００Ａ及び１００Ｂを例示し、複数の基地局２００として基地局２００Ａ及び２００Ｂを例示している。なお、車両１００としては普通自動車や軽自動車等の自動車を例示しているが、道路上を走行する車両であればよく、例えば自動二輪車（オートバイ）等であってもよい。

各車両１００には、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式で無線通信を行う移動局１５０が搭載されている。なお、移動局１５０は、車載器又は車載通信機と称されることがある。移動局１５０の詳細については後述する。

各基地局２００は、道路付近に設置されている。また、各基地局２００は、通信回線を介して中央装置４００に接続されている。基地局２００は、例えば一般道路における交差点ごとに設置されてもよいし、高速道路の路側に設置されてもよい。基地局２００は、路側機又は路側通信機と称されることがある。基地局２００Ａは、交通信号機３００又はその支柱に設置される。基地局２００Ａは、交通信号機３００と連携して動作する。基地局２００Ａは、交通信号機３００に関する情報（灯色切り替え情報等）をアプリケーションデータとして含む通信パケットを送信してもよい。基地局２００の詳細については後述する。

無線通信システム１は、基地局２００と移動局１５０（車両１００）との間で通信パケットを送受信する路車間通信と、移動局１５０間（車両１００間）で通信パケットを送受信する車車間通信とを行う。また、無線通信システム１は、基地局２００間で通信パケットを送受信する路路間通信をさらに行ってもよい。路車間通信、車車間通信、及び路路間通信のそれぞれには、無線通信が用いられる。本実施形態においては、路車間通信について主として説明する。

各基地局２００は、通信回線を介して中央装置４００に接続される。中央装置４００には、路側に設置される車両感知器が通信回線を介して接続されてもよい。

中央装置４００は、各基地局２００から、当該基地局２００が移動局１５０から受信した車両１００の位置や速度等を含む車両情報（アプリケーションデータ）を受信する。中央装置４００は、各道路に設置された路側センサから車両感知情報をさらに受信してもよい。中央装置４００は、受信した情報に基づいて各種の交通情報を収集及び処理し、道路交通システムを統合して管理する。例えば、中央装置４００は、交通信号機３００に対して灯色切り替えを指示する制御指令を送信したり、渋滞情報等を含む交通情報（アプリケーションデータ）を基地局２００に送信したりする。

（通信プロトコルスタック）
図２は、本実施形態に係る無線通信システム１における通信プロトコルスタックを示す図である。図２に示す通信プロトコルスタックは、路車間通信、車車間通信、及び路路間通信のそれぞれに適用される。

図２に示すように、通信プロトコルスタックは、ＯＳＩ参照モデルに基づいて各層が規定されている。通信プロトコルスタックは、レイヤ１（Ｌ１，物理層：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ）、レイヤ２（Ｌ２，データリンク層：Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｌａｙｅｒ）、車車間・路車間共用通信制御情報（ＩＶＣ−ＲＶＣ：Ｉｎｔｅｒ−Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ−Ｒｏａｄ ｔｏ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）層、及び、レイヤ７（Ｌ７，アプリケーション層：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）を有する。

レイヤ１は、ＩＥＥＥ８０２．１１において規定される物理層に準拠して動作する。

レイヤ２は、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）副層と、ＬＬＣ（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）副層とからなる。ＭＡＣ副層は単にＭＡＣ層と称されることがあり、ＬＬＣ副層は単にＬＬＣ層と称されることがある。ＭＡＣ層は、移動局１５０間の通信制御としてＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いる。ＭＡＣ層は、無線チャネルの通信管理として、フレーム制御及び同報通信（ブロードキャスト）を行う。ＬＬＣ層は、上位層のエンティティ間でパケット伝送を行うために、コネクションレス型サービスを提供する。

レイヤ７は、アプリケーションＡＰに対して通信制御手段を提供する。アプリケーションＡＰは、送信される通信パケットに格納されるアプリケーションデータ（交通情報、車両情報など）をレイヤ７に与えるとともに、受信した通信パケットに格納されていたアプリケーションデータをレイヤ７から取得する。

基地局２００のアプリケーションとしては、移動局１５０又は他の基地局に対して提供されるアプリケーションデータ（交通情報・車両情報など）の取得・生成を行い、そのアプリケーションデータをレイヤ７によって提供される通信制御手段によって送信するアプリケーションが含まれる。また、基地局２００のアプリケーションとしては、レイヤ７によって提供される通信制御手段によって移動局１５０又は他の基地局から受信したアプリケーションデータ（交通情報・車両情報など）を取得し、処理又は転送するアプリケーションが含まれる。

移動局１５０のアプリケーションとしては、他の移動局又は基地局２００に対して提供されるアプリケーションデータ（交通情報・車両情報など）の取得・生成を行い、そのアプリケーションデータをレイヤ７によって提供される通信制御手段によって送信するアプリケーションが含まれる。また、移動局１５０のアプリケーションとしては、レイヤ７によって提供される通信制御手段によって他の移動局又は基地局２００から受信したアプリケーションデータ（交通情報・車両情報など）を取得し、処理又は転送するアプリケーションが含まれる。

（路車間通信期間）
図３は、本実施形態に係る無線通信システム１における路車間通信期間の一例を示す図である。

図３に示すように、基地局２００及び移動局１５０は、１００ｍｓ周期での通信を基本とする。基地局２００は、自身の送信情報として送信時刻及び路車間通信期間情報（転送回数・路車間通信期間長）を周囲の移動局１５０に通知することにより、自身の送信時間を確保する。また、基地局２００間では±１６μｓ以下の同期精度を保つこととされている。

移動局１５０は、基地局２００から受信した送信時刻に基づいて時刻同期し、路車間通信期間情報に基づいて自身の送信を停止することで、基地局２００の送信期間以外のタイミングで送信を行う。

１００ｍｓの制御周期内において１６μｓを制御単位時間（ユニット）としており、制御周期は６２５０ユニットで構成される。１制御周期中に設定可能な路車間通信期間数の最大値は「１６」であり、制御周期の先頭から３９０ユニット（６２４０μｓ）間隔で配置する。設定可能な路車間通信期間長の最大値は、１８９ユニット（３０２４μｓ）である。

（基地局の構成）
図４は、本実施形態に係る基地局２００の構成を示す図である。図４に示すように、基地局２００は、無線通信部２１０と、有線通信部２２０と、制御部２３０とを備える。

無線通信部２１０は、移動局１５０との無線通信及び他の基地局との無線通信に用いられる。無線通信部２１０は、受信部２１１及び送信部２１２を有する。受信部２１１は、制御部２３０の制御下で無線信号を受信する。受信部２１１はアンテナを含み、アンテナが受信する無線信号をベースバンド信号（受信信号）に変換して制御部２３０に出力する。送信部２１２は、制御部２３０の制御下で無線信号を送信する。送信部２１２はアンテナを含み、制御部２３０が出力するベースバンド信号（送信信号）を無線信号に変換してアンテナから送信する。なお、無線通信部２１０は、道路の方向に沿った指向性を有するアンテナを有する。無線通信部２１０は、複数のアンテナエレメントによるアダプティブアレイ制御（ビームフォーミング、ヌルステアリング）を行ってもよい。

有線通信部２２０は、中央装置４００との通信に用いられる。また、有線通信部２２０は、交通信号機３００に接続されてもよい。

制御部２３０は、基地局２００における各種の制御を行う。制御部２３０は、少なくとも１つのプロセッサ及び少なくとも１つのメモリを含む。メモリは、プロセッサにより実行されるプログラム、及びプロセッサによる処理に用いられる情報を記憶する。プロセッサは、ベースバンドプロセッサとＣＰＵとを含んでもよい。ベースバンドプロセッサは、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号等を行う。ＣＰＵは、メモリに記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行う。

例えば、制御部２３０は、受信部２１１が移動局１５０から受信した通信パケットに含まれる車両情報（アプリケーションデータ）を一時的に記憶し、有線通信部２２０を介して中央装置４００に転送する。また、制御部２３０は、有線通信部２２０が中央装置４００から受信した交通情報（アプリケーションデータ）等を一時的に記憶し、当該交通情報を含む通信パケットを送信部２１２からブロードキャスト送信する。

（移動局の構成）
図５は、本実施形態に係る移動局１５０の構成を示す図である。図５に示すように、移動局１５０は、無線通信部１１０と、制御部１２０とを備える。

無線通信部１１０は、基地局２００との無線通信及び他の移動局との無線通信に用いられる。無線通信部１１０は、受信部１１１及び送信部１１２を備える。受信部１１１は、制御部１２０の制御下で無線信号を受信する。受信部１１１はアンテナを含み、アンテナが受信する無線信号をベースバンド信号（受信信号）に変換して制御部１２０に出力する。送信部１１２は、制御部１２０の制御下で無線信号を送信する。送信部１１２はアンテナを含み、制御部１２０が出力するベースバンド信号（送信信号）を無線信号に変換してアンテナから送信する。

受信部１１１は、キャリアセンスを行う。具体的には、受信部１１１は、所定の搬送波周波数の受信レベルを常時監視し、当該受信レベル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送信部１１２が無線送信を行う。

制御部１２０は、移動局１５０における各種の制御を行う。制御部１２０は、少なくとも１つのプロセッサ及び少なくとも１つのメモリを含む。メモリは、プロセッサにより実行されるプログラム、及びプロセッサによる処理に用いられる情報を記憶する。プロセッサは、ベースバンドプロセッサ及びＣＰＵを含んでもよい。ベースバンドプロセッサは、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号等を行う。ＣＰＵは、メモリに記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行う。

制御部１２０は、車両１００（移動局１５０）の現在の位置、方向、及び速度等を含む車両情報（アプリケーションデータ）を含む通信パケットを、無線通信部１１０を介して外部にブロードキャストで送信させる。

また、制御部１２０は、他の車両から受信部１１１が受信した通信パケットに含まれる車両情報（アプリケーションデータ）に基づいて、右直衝突や出合い頭衝突等を回避するための安全運転支援制御を行うことができる。

さらに、制御部１２０は、基地局２００がブロードキャスト送信したタイムスロットの割当情報を受信部１１１が受信すると、この割当情報を含む通信フレームを生成し、この通信フレームの無線信号をブロードキャスト送信して他の移動局に割当情報を転送する。また、制御部１２０は、割当情報を送信した基地局２００が送信を行わない時間帯に、キャリアセンス方式による無線送信を行う。

制御部１２０は、車両１００に設けられた車両側制御部１３０との通信を行ってもよい。車両側制御部１３０は、少なくとも１つのプロセッサ及び少なくとも１つのメモリを含む。車両側制御部１３０は、車両１００に設けられたＧＰＳ受信機１６０、カーナビゲーションシステム１７０、及び計測機器１８０から情報を取得し、取得した情報を移動局１５０の制御部１２０に提供してもよい。

ＧＰＳ受信機１６０は、ＧＰＳ衛星から受信する信号に基づいて、車両１００（移動局１５０）の地理的な位置を示すＧＰＳ位置情報を得る。ＧＰＳ位置情報は、緯度・経度に加えて高度を含んでもよい。ＧＰＳ受信機１６０が移動局１５０に含まれており、移動局１５０の制御部１２０がＧＰＳ受信機１６０から直接的にＧＰＳ位置情報を取得してもよい。

カーナビゲーションシステム１７０は、地図情報を有しており、ＧＰＳ位置情報に基づいて車両１００の走行経路を管理する。カーナビゲーションシステム１７０は、移動局１５０が路車間通信又は車車間通信により取得したアプリケーションデータに基づいて、運転者に対する通知又は警告等を行ってもよい。車両側制御部１３０及びカーナビゲーションシステム１７０は、当該アプリケーションデータと、計測機器１８０からの計測情報とに基づいて車両１００の運転を制御することにより、半自動運転又は全自動運転を実現してもよい。

計測機器１８０は、車両１００の速度を計測する速度計を含む。計測機器１８０は、計測情報として画像情報を取得する撮像装置を含んでもよい。

（道路配置の一例）
図６は、道路配置の一例を示す図である。図６において、基地局２００の周辺の道路配置を上方から観た様子を示している。

図６に示すように、一般道路の路側に交通信号機３００が設置されており、交通信号機３００に基地局２００が設置されている。図６において、説明の便宜上、一般道路及び高速道路が一方通行であり、図６の下側から上側に各車両が走行すると仮定している。基地局２００は、一般道路に沿って延びる送信指向性パターンを形成している。基地局２００は、一般道路用のアプリケーションデータ、例えば、交通信号機３００に関する情報を含む通信パケットを送信する。一般道路の隣には高速道路が設けられている。基地局２００の送信指向性パターンの一部は高速道路内に到達している。

図７は、道路配置の他の例を示す図である。図７において、基地局２００の周辺の道路配置を側方から観た様子を示している。

図７に示すように、一般道路の上方に高速道路が設けられている。図７において、説明の便宜上、一般道路及び高速道路が一方通行であり、図７の右側から左側に各車両が走行すると仮定している。基地局２００は、一般道路に沿って延びる送信指向性パターンを形成している。基地局２００は、一般道路用のアプリケーションデータ、例えば、交通信号機３００に関する情報を含む通信パケットを送信する。基地局２００の送信指向性パターンの一部は高速道路内に到達している。

図６及び図７に示すような道路配置の場合、一般道路の路側にある基地局２００がブロードキャストする通信パケットを、高速道路を走行する一部の車両が受信し、当該通信パケットに含まれる一般道路用のアプリケーションデータを当該車両に搭載された移動局１５０が取得しうる。

かかる場合、取得されたアプリケーションデータが無駄になるだけではなく、予期せぬエラーを生じさせる懸念がある。例えば、高速道路を走行する一部の車両が前方に交通信号機３００がある旨を運転者に通知又は警告したり、極端な場合には、交通信号機３００が停止色（赤色）であることに応じて、高速道路を走行中の車両が減速又は停止したりする可能性がある。

なお、一般道路用のアプリケーションデータを高速道路走行中の車両１００（移動局１５０）が受信する一例について説明したが、その逆も生じ得る。

（通信パケットの構成）
図８は、本実施形態に係る基地局２００及び移動局１５０によって無線で送信される通信パケットの構成例を示す図である。図２を参照しつつ、本実施形態に係る通信パケットの構成例について説明する。

図８に示すように、通信パケットは、ＰＨＹヘッダ（物理ヘッダ）と、ＭＡＣ制御フィールド（ＭＡＣヘッダ）と、ＬＬＣ制御フィールドと、ＩＲ制御フィールドと、レイヤ７（Ｌ７）ヘッダと、アプリケーションデータ（ＡＳＤＵ）と、ＦＣＳとを有する。ＰＨＹヘッダを含む通信パケット全体が、ＰＰＤＵ（ＰＨＹ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）である。

通信パケットは、先頭にＰＨＹヘッダ（物理ヘッダ）を有する。ＰＨＹヘッダは、送信側の通信機のレイヤ１（物理層）によって、ＭＡＣ層から取得したＭＡＣフレーム（ＭＰＤＵ；ＭＡＣ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）の前に付加される。ＰＨＹヘッダは、受信側の通信機におけるレイヤ１（物理層）において読み取られて、受信側のレイヤ１における通信制御処理に用いられる。ＰＨＹヘッダよりも後側のＭＡＣフレーム（ＭＰＤＵ（ＭＡＣ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ））は、ＰＳＤＵ（ＰＨＹ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）と称されることがある。ＰＨＹヘッダの構成は、ＩＥＥＥ８０２．１１に準拠する。

ＰＨＹヘッダに続いて、ＭＡＣ制御フィールド（ＭＡＣヘッダ）が設けられている。ＭＡＣ制御フィールドは、送信側の通信機のレイヤ２のＭＡＣ層によって、ＬＬＣ層から取得したＬＬＣフレーム（ＬＰＤＵ；ＬＬＣ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）の前に付加される。ＭＡＣ制御フィールドは、受信側の通信機のレイヤ２のＭＡＣ層において読み取られて、受信側のＭＡＣ層における通信制御処理に用いられる。ＭＡＣ制御フィールドよりも後側のＬＬＣフレーム（ＬＰＤＵ；ＬＬＣ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）は、ＭＳＤＵ（ＭＡＣ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）と称されることがある。

ＭＡＣ制御フィールドは、宛先アドレスフィールド及び送信元アドレスフィールドを有する。送信元アドレスフィールドには、送信元となる通信機のＭＡＣアドレスが格納される。宛先アドレスフィールドには、宛先アドレスが格納される。但し、宛先アドレスとしては、ブロードキャストアドレスのみが規定されている。よって、当該通信パケットを受信した全ての基地局２００及び移動局１５０は、当該通信パケットを自機宛の通信パケットとして認識する。

ＭＡＣ制御フィールドに続くＬＬＣ制御フィールド（ＬＬＣヘッダ）は、送信側の通信機のレイヤ２のＬＬＣ層によって、ＩＶＣ−ＲＶＣ層から取得したＩＲフレーム（ＩＰＤＵ；ＩＲ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）の前に付加される。ＬＬＣ制御フィールドは、受信側の通信機のレイヤ２のＬＬＣ層において読み取られて、受信側のＬＬＣ層における通信制御処理に用いられる。ＬＬＣ制御フィールドよりも後側のＩＲフレーム（ＩＰＤＵ；ＩＲ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）は、ＬＳＤＵ（ＬＬＣ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）と称されることがある。

ＬＬＣ制御フィールドに続いて、ＩＲ制御フィールド（ＩＲヘッダ）が設けられている。ＩＲ制御フィールドは、送信側の通信機のＩＶＣ−ＲＶＣ層によって、ＡＰフレーム（ＡＰＤＵ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）の前に付加される。ＩＲ制御フィールドは、受信側の通信機のＩＶＣ−ＲＶＣ層において読み取られて、受信側のＩＶＣ−ＲＶＣ層における通信制御処理に用いられる。ＩＲ制御フィールドよりも後側のＡＰフレーム（ＡＰＤＵ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）は、ＩＳＤＵ（ＩＲ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）と称されることがある。

ＩＲ制御フィールドは、バージョンフィールド、識別情報フィールド、同期情報フィールド、予約フィールド、送信時刻フィールド、路車間通信期間情報フィールド、及び拡張領域フィールドを有する。識別情報フィールドに格納される識別情報は、送信元の識別に用いられる。識別情報フィールドは、４ビットのフィールドである。４ビットのうち、先頭ビットが送信元の識別に用いられ、送信元が基地局２００であれば「１」、送信元が移動局であれば「０」が格納される。なお、４ビットの識別情報フィールドのうち、先頭ビット以外の他のビットは、未定義である。ＩＲ制御フィールドにおける予約フィールド（１ビット）は、今後のための予約とされている。また、ＩＲ制御フィールドにおける拡張領域フィールド（１６ビット）も、今後のための予約フィールドとされている。

通信パケットの受信側のＩＶＣ−ＲＶＣ層は、受信した通信パケットのＩＲフレーム（ＩＰＤＵ）から、ＩＲ制御フィールドを取り除いたＡＰフレーム（ＡＰＤＵ；ＩＳＤＵ）を、レイヤ７に与える。ＩＲ制御フィールドに続いて、Ｌ７ヘッダが設けられている。Ｌ７ヘッダは、送信側の通信機のレイヤ７によって、ＡＳＤＵ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）の前に付加される。レイヤ７ヘッダは、受信側の通信機のレイヤ７において読み取られて、受信側のレイヤ７における通信制御処理に用いられる。

このように、通信パケットは、宛先アドレスとしてブロードキャストアドレスを含み、且つ道路に関連するアプリケーションデータ（交通情報など）を含む。

また、通信パケットのＩＲ制御フィールド（ＩＲヘッダ）は、当該通信パケットの送信元が基地局２００であるか又は移動局１５０であるかを示す情報を含む識別情報フィールドを有する。よって、移動局１５０は、受信した通信パケットの送信元が基地局２００であることを確認し、基地局２００からの通信パケットを選択的に取得できる。

さらに、通信パケットは、当該通信パケットの宛先が基地局２００であるか又は移動局１５０であるかを示す情報を含んでもよい。かかる情報は、アプリケーションデータ本体以外の所定の制御フィールド（ＰＨＹヘッダ、ＭＡＣ制御フィールド、ＬＬＣ制御フィールド、ＩＲ制御フィールド、Ｌ７ヘッダ、又はセキュリティ管理ヘッダ）に設けられていてもよい。

しかしながら、移動局１５０は、基地局２００から移動局１５０への通信パケットを全て取得すると、取得されたアプリケーションデータが無駄になりうる。上述したように、一般道路の路側にある基地局２００がブロードキャストする通信パケットを、高速道路を走行する車両（移動局１５０）が取得すると、当該アプリケーションデータが無駄になるだけではなく、予期せぬエラーを生じさせる懸念がある。同様に、高速道路の路側にある基地局２００がブロードキャストする通信パケットを、一般道路を走行する車両（移動局１５０）が取得すると、当該アプリケーションデータが無駄になるだけではなく、予期せぬエラーを生じさせる懸念がある。

そこで、本実施形態に係る通信パケットは、当該通信パケットに含まれるアプリケーションデータに対応する道路の種別を示す識別情報（以下、「道路種別識別情報」という）を含む。具体的には、道路種別識別情報は、アプリケーションデータ本体以外の制御フィールド（ＰＨＹヘッダ、ＭＡＣ制御フィールド、ＬＬＣ制御フィールド、ＩＲ制御フィールド、Ｌ７ヘッダ、又はセキュリティ管理ヘッダ）に設けられている。例えば、道路種別識別情報は、制御フィールドのうち、ＭＡＣ層よりも上位層において読み取られるフィールド（ＬＬＣ制御フィールド、ＩＲ制御フィールド、又はＬ７ヘッダ）に設けられる。

これにより、高速道路を走行する車両１００に搭載された移動局１５０は、受信した通信パケットの送信元が基地局２００であることを確認し（且つ、当該通信パケットの宛先が移動局１５０であることを確認し）たうえで、当該通信パケットが高速道路用のアプリケーションデータを含んでいることを道路種別識別情報に基づいて確認した場合に限り、当該アプリケーションデータを取得できる。

また、道路種別識別情報は、アプリケーションデータのヘッダにあってもよく、この場合、移動局１５０は、アプリケーションデータのヘッダを参照して当該アプリケーションデータを取得する。

また、高速道路を走行する車両１００に搭載された移動局１５０は、受信した通信パケットの送信元が基地局２００であることを確認した（且つ、当該通信パケットの宛先が移動局１５０であることを確認した）場合であっても、当該通信パケットが一般道路用のアプリケーションデータを含んでいることを道路種別識別情報に基づいて確認した場合には、当該アプリケーションデータを読み取る（解読する）ことなく、当該アプリケーションデータを無視又は破棄できる。かかる場合、移動局１５０は、アプリケーションデータを読み取ることによる処理負荷の発生を避けることができる。

また、一般道路を走行する車両１００に搭載された移動局１５０は、受信した通信パケットの送信元が基地局２００であることを確認し（且つ、当該通信パケットの宛先が移動局１５０であることを確認し）たうえで、当該通信パケットが一般道路用のアプリケーションデータを含んでいることを道路種別識別情報に基づいて確認した場合に限り、当該アプリケーションデータを取得できる。

また、一般道路を走行する車両１００に搭載された移動局１５０は、受信した通信パケットの送信元が基地局２００であることを確認した（且つ、当該通信パケットの宛先が移動局１５０であることを確認した）場合であっても、当該通信パケットが高速道路用のアプリケーションデータを含んでいることを道路種別識別情報に基づいて確認した場合には、当該アプリケーションデータを読み取る（解読する）ことなく、当該アプリケーションデータを無視又は破棄できる。かかる場合、移動局１５０は、アプリケーションデータを読み取ることによる処理負荷の発生を避けることができる。

本実施形態において、道路種別識別情報は、通信パケットに含まれるアプリケーションデータに対応する道路の種別が一般道路であるか否かを示す第１の情報を含んでもよい。第１の情報は、通信パケットに含まれるアプリケーションデータに対応する道路の種別が一般道路であれば「１」、それ以外であれば「０」とする１ビットのフラグであってもよい。第１の情報が「０」である場合、一般道路及び高速道路以外の道路も含まれうる。

道路種別識別情報は、通信パケットに含まれるアプリケーションデータに対応する道路の種別が高速道路であるか否かを示す第２の情報を含んでもよい。第２の情報は、通信パケットに含まれるアプリケーションデータに対応する道路の種別が高速道路であれば「１」、それ以外であれば「０」とする１ビットのフラグであってもよい。第２の情報が「０」である場合、一般道路及び高速道路以外の道路も含まれうる。

道路種別識別情報は、通信パケットに含まれるアプリケーションデータに対応する道路の種別が、１）一般道路であるか、２）高速道路であるか、３）それ以外、の３つのパターンを取りうる情報であってもよい。かかる場合、道路種別識別情報は、少なくとも２ビットで構成される。３のそれ以外については、例えば、陸橋や立体交差などの特殊道路がある。

（基地局及び移動局の動作例）
図９は、本実施形態に係る基地局２００及び移動局１５０の動作例を示す図である。

図９に示すように、ステップＳ１において、基地局２００の制御部２３０は、アプリケーションデータから、図８に示す通信パケットを生成する。

基地局２００が一般道路の路側に設置される場合、アプリケーションデータは、一般道路用のものであって、例えば交通信号機に関する情報や踏切に関する情報等である。基地局２００が一般道路の路側に設置される場合、アプリケーションデータは、一般道路用のものであって、例えば交通信号機に関する情報や踏切に関する情報等である。

基地局２００の制御部２３０は、自身が路側に設置される道路の種別を示す道路種別識別情報を通信パケットの所定の制御フィールドに追加する。所定の制御フィールドは、ＰＨＹヘッダ、ＭＡＣ制御フィールド、ＬＬＣ制御フィールド、ＩＲ制御フィールド、Ｌ７ヘッダ、又はセキュリティ管理ヘッダである。

基地局２００の送信部２１２は、制御部２３０により生成された通信パケットを無線で送信する。

ステップＳ２において、移動局１５０の受信部１１１は、通信パケットを受信する。

ステップＳ３において、移動局１５０の制御部１２０は、自身が搭載された車両１００の走行道路の種別を特定する。移動局１５０の制御部１２０は、車両側制御部１３０に対して走行道路種別を問い合わせることにより、自身が搭載された車両１００の走行道路の種別を特定してもよい。

或いは、移動局１５０の制御部１２０は、一般道路から高速道路に切り替わる直前の路側機（基地局２００）から得られる高速道路進入情報と、高速道路から一般道路に切り替わる直前の路側機（基地局２００）から得られる高速道路退出情報とに基づいて、高速道路進入から退出までの期間の走行道路種別を高速道路として特定し、それ以外の期間の走行道路種別を一般道路として特定してもよい。

或いは、移動局１５０の制御部１２０は、高速道路の入口の料金所（基地局２００）から得られる高速道路進入情報と、高速道路の出口の料金所（基地局２００）から得られる高速道路退出情報とに基づいて、高速道路進入から退出までの期間の走行道路種別を高速道路として特定してもよい。

同様に、陸橋や立体交差などの特殊道路の場合は、その起点と終点に路側機（基地局２００）が設置され、移動局１５０の制御部１２０は、一般道路から特殊道路に切り替わる直前の路側機（基地局２００）から得られる特殊道路進入情報と、特殊道路から一般道路に切り替わる直前の路側機（基地局２００）から得られる特殊道路退出情報とに基づいて、特殊道路進入から退出までの期間の走行道路種別を特殊道路として特定してもよい。

例えば、移動局１５０の制御部１２０は、カーナビゲーションシステム１７０から得られる地図情報と、ＧＰＳ受信機１６０から得られる緯度・経度情報とに基づいて、走行道路種別を特定してもよい。これにより、水平方向（車両進行方向に対する左右方向）に一般道路及び高速道路が併設される場合でも、走行道路種別が一般道路であるか又は高速道路であるかを特定できる。

移動局１５０の制御部１２０は、カーナビゲーションシステム１７０から得られる地図情報と、ＧＰＳ受信機１６０から得られる高度情報とに基づいて、走行道路種別を特定してもよい。これにより、垂直方向（上下方向）に一般道路及び高速道路が併設される場合でも、走行道路種別が一般道路であるか又は高速道路であるかを特定できる。

移動局１５０の制御部１２０は、計測機器１８０から得られる車速情報に基づいて、走行道路種別を特定してもよい。例えば、車速がある一定期間にわたって閾値を超えている場合には、高速道路を走行中であると特定してもよい。

移動局１５０の制御部１２０は、車両１００の進行方向前方を撮影して得られる画像情報を解析することにより、走行道路種別が一般道路であるか又は高速道路であるかを特定してもよい。

ステップＳ４において、移動局１５０の制御部１２０は、受信部１１１が受信した通信パケットの所定の制御フィールドに含まれる道路種別識別情報を取得し、道路種別識別情報により示される走行道路種別とステップＳ３において特定された走行道路種別とを比較する。

道路種別識別情報により示される走行道路種別とステップＳ３において特定された走行道路種別とが一致する場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステップＳ５において、移動局１５０の制御部１２０は、受信部１１１が受信した通信パケットに含まれるアプリケーションデータを取得する。

一方、道路種別識別情報により示される走行道路種別とステップＳ３において特定された走行道路種別とが一致しない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ６において、移動局１５０の制御部１２０は、受信部１１１が受信した通信パケットに含まれるアプリケーションデータを無視又は破棄する。

（その他の実施形態）
上述した実施形態において、道路の種別として一般道路及び高速道路を例示したが、道路の種別は一般道路及び高速道路に限定されない。例えば、道路の種別は、より細分化されていてもよい。

上述した実施形態において、路側に設置される基地局２００がアンテナ・本体一体型の基地局である一例について説明したが、アンテナ・本体分離型の基地局であってもよい。かかる場合、基地局２００のアンテナ部分が道路の周辺に設置され、基地局２００の本体部分が道路から離間して設置され、且つアンテナ部分と本体部分とがケーブルを介して接続されてもよい。

上述したシステムの実施形態の通信プロトコルは、ＡＲＩＢ Ｔ１０９に準拠した形で説明したが、３ＧＰＰのＶ２Ｘに準拠してもよいし、無線ＬＡＮなどの方式でもよい。基地局２００は、これらの通信規格を全て対応可能としたオールインワンで構成されていてもよい。３ＧＰＰのＶ２Ｘであれば、ブロードキャストは、ＭＢＭＳ（Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ）でもよい。例えば、ＭＢＭＳ技術を利用したシングルセルＰｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ（ＳＣＰＴＭ）伝送を利用可能である。

以上、図面を参照して実施形態について詳しく説明したが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

本願は、日本国特許出願第２０１８−１２２５１７号（２０１８年６月２７日出願）の優先権を主張し、その内容のすべてが本願明細書に組み込まれている。

Claims (8)

1. 道路周辺に設置される基地局と、
   車両に搭載され、前記基地局との通信を行う移動局と、を備える無線通信システムであって、
   前記基地局は、
   道路に関連するアプリケーションデータを含む通信パケットをブロードキャストする送信部を有し、
   前記通信パケットは、前記アプリケーションデータに対応する道路の種別を示す識別情報をさらに含み、
   前記移動局は、
   前記通信パケットを前記基地局から受信する受信部と、
   当該移動局が設置される前記車両が走行する道路の種別を特定する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記受信された通信パケットに含まれる前記識別情報により示される道路の種別と前記特定された道路の種別とが一致する場合に、前記受信された通信パケットに含まれる前記アプリケーションデータを取得し、
   前記通信パケットは、前記アプリケーションデータを格納する所定フレームと、前記所定フレームよりも前側の制御フィールドとを有し、
   前記識別情報は、前記制御フィールドに設けられており、
   前記制御部は、前記所定フレームよりも先に前記制御フィールドを読み取り、前記制御フィールドに設けられる前記識別情報により示される道路の種別と前記特定された道路の種別とが一致しない場合に、前記所定フレームを読み取らない、無線通信システム。
2. 前記制御部は、前記制御フィールドを読み取る下位レイヤと、前記下位レイヤよりも上位の上位レイヤと、を有し、
   前記下位レイヤは、前記制御フィールドに設けられる前記識別情報により示される道路の種別と前記特定された道路の種別とが一致するか否を判断する、請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記下位レイヤは、物理レイヤであり、
   前記制御フィールドは、物理ヘッダである、請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記制御部は、前記受信された通信パケットに含まれる前記識別情報により示される道路の種別と前記特定された道路の種別とが一致しない場合に、前記受信された通信パケットに含まれる前記アプリケーションデータを無視又は破棄する、請求項１に記載の無線通信システム。
5. 前記識別情報は、前記アプリケーションデータに対応する道路の種別が一般道路であるか否かを示す情報を含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
6. 前記識別情報は、前記アプリケーションデータに対応する道路の種別が高速道路であるか否かを示す情報を含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
7. 車両に搭載され、道路周辺に設置される基地局との通信を行う移動局であって、
   道路に関連するアプリケーションデータを含む通信パケットを前記基地局からブロードキャストされ、前記通信パケットを受信する受信部と、
   当該移動局が設置される前記車両が走行する道路の種別を特定する制御部と、を有し、
   前記通信パケットは、前記アプリケーションデータに対応する道路の種別を示す識別情報をさらに含み、
   前記制御部は、前記受信された通信パケットに含まれる前記識別情報により示される道路の種別と前記特定された道路の種別とが一致する場合に、前記受信された通信パケットに含まれる前記アプリケーションデータを取得し、
   前記通信パケットは、前記アプリケーションデータを格納する所定フレームと、前記所定フレームよりも前側の制御フィールドとを有し、
   前記識別情報は、前記制御フィールドに設けられており、
   前記制御部は、前記所定フレームよりも先に前記制御フィールドを読み取り、前記制御フィールドに設けられる前記識別情報により示される道路の種別と前記特定された道路の種別とが一致しない場合に、前記所定フレームを読み取らない、移動局。
8. 道路周辺に設置される基地局が、道路に関連するアプリケーションデータと前記アプリケーションデータに対応する道路の種別を示す識別情報とを含む通信パケットをブロードキャストすることと、
   車両に搭載される移動局が、前記通信パケットを前記基地局から受信することと、
   前記移動局が、当該移動局が設置される前記車両が走行する道路の種別を特定することと、
   前記移動局が、前記受信された通信パケットに含まれる前記識別情報により示される道路の種別と前記特定された道路の種別とが一致する場合に、前記受信された通信パケットに含まれる前記アプリケーションデータを取得することと、を備え、
   前記通信パケットは、前記アプリケーションデータを格納する所定フレームと、前記所定フレームよりも前側の制御フィールドとを有し、
   前記識別情報は、前記制御フィールドに設けられており、
   前記移動局は、前記所定フレームよりも先に前記制御フィールドを読み取り、前記制御フィールドに設けられる前記識別情報により示される道路の種別と前記特定された道路の種別とが一致しない場合に、前記所定フレームを読み取らない、無線通信方法。

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