JP6056376B2 - 無線通信システム、及びこれに用いる路側通信機、通信制御装置、コンピュータプログラム、通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、高度道路交通システム（ＩＴＳ：Intelligent Transport System）の構成要素として好適に用いることができる無線通信システム等に関する。

近年、交通安全の促進や交通事故の防止を目的として、移動体（車両等）が道路に設置されたインフラ装置からの情報を受信し、或いは車両同士で情報交換を行い、これらの情報を活用することで車両走行の安全性を向上させる高度道路交通システムが検討されている（例えば、特許文献１参照）。
かかる高度道路交通システムにおいて用いられる無線通信システムは、主として、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複数の車載通信機（移動通信機）とによって構成される。

この場合、各通信主体間で行う通信の組み合わせには、路側通信機と車載通信機とが行う路車（又は車路）間通信、及び、車載通信機同士が行う車車間通信のほか、路側通信機同士が行う路路間通信が含まれることになる（例えば、特許文献２参照）。

特許第２８０６８０１号公報 特開２０１１−１１４６４７号公報

上記路側通信機は、一般に、交通量が極めて多くかつ他の道路の交通に影響を与えている重要交差点、及びこの重要交差点に隣接している交差点に設置すれば、交通管理等に対する効果が顕著に得られると考えられる。

実際には、重要交差点、及び重要交差点に隣接する交差点に交通が集中すれば、これら以外の交差点、例えば、重要交差点の周囲において細街路同士が交差する交差点においても、交通量が増加してしまうことはあり得る。
すると、このような、細街路同士が交差する交差点に対しても路側通信機を配置すればさらに効果的な交通管理を行うことができる可能性がある。

しかし、上記高度道路交通システムでは、使用可能な周波数帯域が限られているため（例えば、１０ＭＨｚ程度）、路車間通信（路路間通信）、及び車車間通信の共用をするだけでも帯域が十分とはいえず、さらに、路側通信機のために帯域を余分に確保することは困難である。
このため、重要交差点等の交通量が多い交差点に加え、重要交差点の周囲の細街路同士が交差する交差点にまで路側通信機を設置することは、無線リソース確保の観点からすると困難であった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、無線リソースを無駄に消費することなく路側通信機を設置することで、より効果的に交通管理を行うことができる無線通信システム、及びこれに用いる路側通信機、通信制御装置、コンピュータプログラム、通信方法を提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するための本発明は、複数の路側通信機を備えた無線通信システムであって、前記複数の路側通信機は、無線フレームに配列された路側通信機用の時間スロットが送信期間として割り当てられている第１の路側通信機と、前記路側通信機用の時間スロットが割り当てられていない第２の路側通信機とを含み、前記第２の路側通信機は、他の路側通信機に向けて無線データ送信する必要性が生じたと判断すると、前記路側通信機用の時間スロット以外の期間で前記他の路側通信機に無線データ送信することを特徴としている。

上記構成の無線通信システムによれば、第２の路側通信機は、第１の路側通信機に割り当てられる路側通信機用の時間スロット以外の期間で無線データ送信するので、第１の路側通信機に割り当てられる無線リソースを消費することなく、より多数の第２の路側通信機を道路上に設置することができる。つまり、本システムによれば、無線リソースを無駄に消費することなく、第１の路側通信機に加えて、第２の路側通信機を多数設置することができるので、より効果的に交通管理を行うことができる。
なお、第２の路側通信機は、第１の路側通信機が自己に割り当てられた時間スロットで送信するデータを受信することができ、当該データには、例えば、第１の路側通信機が設置された地点における交通流に関する交通情報や交通信号制御に関する情報を含ませることができる。すなわち、第２の路側通信機は、近接する路側通信機から自己の近傍における交通管理に資する情報を受信する機能を備えることで、例えば、自己の設置地点における交通信号制御を高度化等することができるようになり、交通管理の効率を高めることができる。

（２）上記無線通信システムにおいて、前記第２の路側通信機は、前記第１の路側通信機が送信元である所定の送信データを受信すると、前記他の路側通信機に向けてデータ送信する必要性が生じたと判断することが好ましい。
この場合、第１の路側通信機は、所定の送信データを送信することで、第２の路側通信機に無線データ送信させることができる。

（３）前記所定の送信データは、通信異常が生じたことを通知するための異常通知であることが好ましく、この場合、第２の路側通信機は、第１の路側通信機において通信異常が生じたことを通知する異常通知を受信することによって、他の路側通信機に無線データ送信する。

（４）より具体的には、第２の路側通信機は、前記異常通知を受信すると、前記異常通知を前記他の路側通信機に転送することで無線データ送信することができる。
これによって、第２の路側通信機は、周囲の他の路側通信機に通信異常が生じた路側通信機の存在を認識させることができる。

（５）（６）また、上記無線通信システムにおいて、前記第１の路側通信機は、重要交差点、又は一般交差点に設置されていることが好ましく、さらに、前記第２の路側通信機は、細街路同士が交差する交差点に設置されていることが好ましい。
この場合、第２の路側通信機は、細街路同士が交差する交差点に設置されるので、車載通信機や、路側通信機に向けた無線データ送信が制限されたとしても効果的に交通管理を行うことができる。

（７）（８）また、前記無線フレームに、車載通信機が送信を行う期間である車載通信機用の時間スロットが設けられている場合、前記第２の路側通信機は、路側通信機用の時間スロット以外の期間として、前期車載通信機用の時間スロットの期間に無線データ送信することができる。
この場合、前記第２の路側通信機は、キャリアセンス方式によって、前記車載通信機用の時間スロットの期間に無線データ送信することができる。

（９）また、本発明は、路側通信機であって、前記路側通信機は、他の路側通信機に対して送信期間として割り当てられている路側通信機用の時間スロットが割り当てられておらず、前記他の路側通信機に向けて無線データ送信する必要性が生じたと判断すると、前記路側通信機用の時間スロット以外の期間で前記他の路側通信機に無線データ送信する通信制御部を備えていることを特徴としている。

（１０）本発明は、他の路側通信機に対して送信期間として割り当てられている路側通信機用の時間スロットが割り当てられていない路側通信機用の通信制御装置であって、前記他の路側通信機に向けて無線データ送信する必要性が生じたと判断すると、前記路側通信機用の時間スロット以外の期間で前記他の路側通信機に無線データ送信することを特徴としている。

（１１）また、本発明は、コンピュータを、上記（１０）の通信処理装置として機能させるためのコンピュータプログラムである。

（１２）本発明は、他の路側通信機に対して送信期間として割り当てられている路側通信機用の時間スロットが割り当てられていない路側通信機が行う通信方法であって、前記他の路側通信機に向けて無線データ送信する必要性が生じたと判断すると、前記路側通信機用の時間スロット以外の期間で前記他の路側通信機に無線データ送信することを特徴としている。

上記（９）〜（１２）によれば、無線リソースを無駄に消費することなくより効果的に交通管理を行うことができる。

本発明によれば、無線リソースを無駄に消費することなく路側通信機を設置することで、より効果的に交通管理を行うことができる。

高度道路交通システムの実施の一形態を示す概略斜視図である。 本システムにおける各路側通信機２の通信接続の態様の一例を示す図である。 路側通信機の構成を示すブロック図である。 （ａ）はフレームを示し、（ｂ）はフレーム中のスロットの構造（一部）と割り当て方を示す図である。 各交差点のスロット割り当てを示す図である。 オンライン路側通信機、スタンドアローン路側通信機、及び機能限定路側通信機の設置例を示す図である。 機能限定路側通信機が無線データ送信を行うための送信処理の手順を示したフローチャートである。 保守用スロットが設けられている無線フレームの一例を示す図である。 図６にて示した路側通信機の配置において、通信異常が発生したときのシステム全体の路路間通信における処理を説明するためのシーケンス図である。 無線フレームの他の態様を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
〔１． システムの全体構成〕
図１は、本発明の一実施形態に係る高度道路交通システム（ＩＴＳ）の全体構成を示す概略斜視図である。なお、本実施形態では、道路構造の一例として、南北方向と東西方向の複数の道路が互いに交差した碁盤目構造を想定している。
図１に示すように、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（無線機）２、車載通信機（無線機）３（図３参照）、中央装置４、車載通信機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。

交通信号機１と路側通信機２は、複数の交差点Ａ１〜Ａ５，Ｂ１〜Ｂ５、Ｃ１〜Ｃ５，Ｄ１〜Ｄ５のそれぞれに設置されている。交通信号機１と一部の路側通信機２は、電話回線等の有線通信回線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。
中央装置４は、自身が管轄するエリアの交通信号機１及び路側通信機２とＬＡＮ（Local Area Network）を構成している。なお、中央装置４は、交通管制センターではなく道路上に設置してもよい。

路側センサ６は、各交差点に流入する車両台数をカウントする等の目的で、管轄エリア内の道路の各所に設置されている。この路側センサ６は、直下を通行する車両５を超音波感知する車両感知器、或いは、道路の交通状況を時系列に撮影する監視カメラ等よりなり、感知情報や画像データは通信回線７を介して中央装置４に送信される。
なお、図１では、図示を簡略化するために、各交差点に信号灯器が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。

高度道路交通システムにおいて、無線通信システムを構成する、複数の交差点それぞれに設置された複数の路側通信機（無線機）２は、その周囲を走行する車両の車載通信機３との間で無線通信（路車間通信）が可能である。
また、各路側通信機２は、自己の送信波が到達する所定範囲内に位置する他の路側通信機２とも無線通信（路路間通信）が可能である。
また、同じく無線通信システムを構成する車載通信機（無線機）３は、路側通信機２との間で無線通信を行うとともに、キャリアセンス方式で他の車載通信機３と無線通信（車車間通信）が可能である。

中央装置４に有線通信回線７で接続されている交通信号機１及び路側通信機２（オンライン路側通信機２ａ）は、中央装置４の管轄するエリアに含まれる全ての路側通信機２のうちの一部であり、中央装置４に対して有線通信回線７で接続されていない路側通信機２（スタンドアローン路側通信機２ｂ）も存在する。
図１では、交差点Ａ３，Ｂ３，Ｃ３，Ｄ３に設置された路側通信機２が、オンライン路側通信機２ａであり、他の交差点に設置された路側通信機２は、スタンドアローン路側通信機２ｂである。

図１中、交差点Ａ３，Ｂ３，Ｃ３，Ｄ３は、重要交差点であり、オンライン路側通信機２ａは、主に重要交差点に設置される。なお、重要交差点とは、普段から負荷率が大きく交通流の改善や事故防止に対して大きく影響を及ぼす交差点をいい、一般に幹線道路同士が交わる交差点をいう。

スタンドアローン路側通信機２ｂは、他のオンライン路側通信機２ａや他のスタンドアローン路側通信機２ｂとの間で無線通信を行い、交通情報、信号情報や機器管理情報等、システムとして必要な情報の交換を行う。
スタンドアローン路側通信機２ｂは、前記エリア内に複数設けられているサブエリアのいずれかに属している。
サブエリアとは、少なくとも１機のオンライン路側通信機２ａと、このオンライン路側通信機２ａに無線接続するスタンドアローン路側通信機２ｂとを含んで構成されているエリアである。
図１において、交差点Ａ３に設置されているオンライン路側通信機２ａには、交差点Ａ１，Ａ２，Ａ４，Ａ５に設置されている４機のスタンドアローン路側通信機２ｂが無線通信によって接続されており、交差点Ａ１〜Ａ５に設置されている路側通信機２群は、１つのサブエリアを構成している。

図２は、本システムにおける各路側通信機２の通信接続の態様の一例を示す図である。図に示すように、各オンライン路側通信機２ａは、有線通信回線７や、ルータ、通信処理装置等の下位装置を介して中央装置４に接続されている。スタンドアローン路側通信機２ｂは、無線通信による路路間通信によってオンライン路側通信機２ａと通信可能に接続されている。また、１機のオンライン路側通信機２ａに対して、複数機（図例では４機）のスタンドアローン路側通信機２ｂが接続されている。
本システムでは、１機のオンライン路側通信機２ａに対して、複数機のスタンドアローン路側通信機２ｂを接続することで、サブエリアを構成し、さらにこのサブエリアを複数並べることで、エリア全体の制御を行っている。

図１に戻って、他の路側通信機２も同様に、交差点Ｂ１〜Ｂ５に設置されている５機の路側通信機２群、交差点Ｃ１〜Ｃ５に設置されている５機の路側通信機２群、及び交差点Ｄ１〜Ｄ５に設置されている５機の路側通信機２群は、それぞれサブエリアを構成している。

図３は、路側通信機２の構成を示すブロック図である。図３に示すように、スタンドアローン路側通信機２ｂは、無線通信のためのアンテナ２０が接続された無線通信部（送受信部）２１と、通信制御処理を行う通信処理装置２５とを備えている。
通信処理装置２５は、制御部２３と、必要な情報を記憶する記憶部２４と、を備えている。制御部２３は、無線通信及び有線通信の通信制御処理を行う。記憶部２４は、無線通信及び優先通信のために必要な情報を記憶する。
有線通信回線７を介して中央装置４と接続されているオンライン路側通信機２ａは、さらに、有線通信回線７を介して中央装置４と通信するための有線通信部２２を備えている。

また、本実施形態では、後述するように、機能限定路側通信機２ｃが設置される場合がある。この機能限定路側通信機２ｃは、図３に示すように、その基本的な構成がスタンドアローン路側通信機２ｂとほぼ同一である。
しかし、機能限定路側通信機２ｃは、路車間通信において、スタンドアローン路側通信機２ｂと比較して機能的に制限されている。この機能限定路側通信機２ｃについては、後に詳述する。

上記各路側通信機２の通信処理装置２５は、その機能の一部又は全部が、ハードウェア回路によって構成されていてもよいし、その機能の一部又は全部が、コンピュータプログラムによって実現されていてもよい。通信処理装置２５の機能の一部又は全部がコンピュータプログラムによって実現される場合、通信処理装置２５（制御部２３）は、コンピュータを含み、コンピュータによって実行されるコンピュータプログラムは、記憶部２４に記憶される。

〔２． 無線通信の方式等〕
図４（ａ）は、無線通信システムにおいて用いられる無線フレームを示している。この無線フレームは、その時間軸方向の長さ（フレーム長）が１００ミリ秒に設定されている。つまり、１秒間に１０フレームが発生する。
フレームは、例えば、路側通信機２が有するＧＰＳ受信機（図示省略）によって受信したＧＰＳ信号に含まれる１ＰＰＳ（１秒周期の信号）に基づいて生成される。

図４（ｂ）は、一つの無線フレーム内部の構造（一部）を示している。図４（ｂ）に示すように、一つの無線フレームは、第１スロットＳＬ１と、第２スロットＳＬ２とを含んで構成されている。
第１スロットＳＬ１は、路側通信機２に割り当てられる路車間通信用のタイムスロット（路車間通信期間）であり、この時間帯においては、路側通信機２による無線送信が許容される。
一方、第２スロットＳＬ２は、車載通信機３用のタイムスロット（車用通信期間）であり、車載通信機３は、第２スロットＳＬ２の期間を使用して、キャリアセンス方式によって互いに無線送信する機能を有している。

無線フレームに含まれている第１スロットＳＬ１と、第２スロットＳＬ２とは、時間軸方向に交互に配置されている。
第１スロットＳＬ１には、それぞれスロット番号ｉが付されている。

路側通信機２には、無線フレームに含まれる複数の第１スロットＳＬ１（例えば、１６個の第１スロット）の内の一つ又は複数の第１スロットＳＬ１が割り当てられる。路側通信機２はスロット番号ｉによっていずれの第１スロットＳＬ１が自機に割り当てられるかを認識する。
一つの路側通信機２に対して、無線フレームに含まれる複数の第１スロットＳＬ１の内の一つのスロットを割り当てる場合、例えば、無線フレームに含まれるｉ＝１の第１スロットＳＬ１には、交差点Ａ２，Ｂ５，Ｃ３，Ｄ１の路側通信機２に割り当てられ、ｉ＝２の第１スロットＳＬ１には、交差点Ａ３，Ｂ１，Ｃ４，Ｄ２の路側通信機２に割り当てられ、ｉ＝３の第１スロットＳＬ１には、交差点Ａ４，Ｂ２，Ｃ５，Ｄ３の路側通信機２に割り当てられ、ｉ＝４の第１スロットＳＬ１には、交差点Ａ５，Ｂ３，Ｃ１，Ｄ４の路側通信機２に割り当てられ、ｉ＝５の第１スロットＳＬ１には、交差点Ａ１，Ｂ４，Ｃ２，Ｄ５の路側通信機２に割り当てられる。

複数の路側通信機２は、路車間通信において、路側通信機２同士で互いに干渉が生じないことから同じスロット（送信期間）を同時に使用することができる路側通信機２のグループに分けることができる。図４（ｂ）では、交差点Ａ２，Ｂ５，Ｃ３，Ｄ１の路側通信機２、交差点Ａ３，Ｂ１，Ｃ４，Ｄ２の路側通信機２、交差点Ａ４，Ｂ２，Ｃ５，Ｄ３の路側通信機２、交差点Ａ５，Ｂ３，Ｃ１，Ｄ４の路側通信機２、及び交差点Ａ１，Ｂ４，Ｃ２，Ｄ５の路側通信機２の５つのグループに分けられる。
同一のグループに属する路側通信機２が、同一の送信期間を用いて送信したとしても、干渉は生じないので、これらグループ毎に異なる送信期間を割り当てることで干渉が防止される。

なお、このグループそれぞれに異なるように割り当てられる送信期間を時間チャネルともいう。この時間チャネルの数は、同一の送信期間を使用することができる路側通信機２のグループの数と同じである。
図４（ｂ）では、各時間チャネル（時間チャネル番号Ｃｈ１〜Ｃｈ５）それぞれに、異なる第１スロットＳＬ１（ｉ＝１〜５）が割り当てられている。

図５は、図１に示す複数の路側通信機２に対する、図４に従った時間チャネルの割り当て方を示している。図５において、各交差点の丸内の数字は、時間チャネル番号を示している。各路側通信機２は、自機２に割り当てられた時間チャネル番号の第１スロットＳＬ１において、路車間通信を行う。

隣接する交差点の路側通信機２に対して同一の第１スロットＳＬ１が割り当てられていると、隣接する交差点間にいる車両５は、双方の路側通信機２からの路車間通信の電波を受け、干渉が生じる。しかし、図５のように、同一の第１スロットＳＬ１を分散させて割り当てることで、各路側通信機２による路車間通信の際の干渉を防止できる。

〔３． 機能限定路側通信機について〕
本実施形態では、上述の機能限定路側通信機２ｃが設置される場合がある。
図６は、オンライン路側通信機２ａ、スタンドアローン路側通信機２ｂ、及び機能限定路側通信機２ｃの設置例を示す図である。図６の道路構造は、互いに交差することで重要交差点を構成している２本の幹線道路Ｈと、幹線道路Ｈよりも幅員が狭い複数本の細街路Ｓとを含んだ碁盤目構造となっている。
細街路Ｓは、幹線道路Ｈの左右両側に隣接して平行に延びており、重要交差点の周囲を囲むように設けられている。よって、細街路Ｓは、幹線道路Ｈと交差するとともに、細街路Ｓ同士でも交差している。

なおここで、幹線道路とは、一般国道、一般都道府県道、片側２車線道路等の比較的交通量が多い道路をいう。
また、細街路とは、一般国道、一般都道府県道等の幹線道路よりも幅員が狭い道路をいう。

図中、中央装置４に有線接続されているオンライン路側通信機２ａは、幹線道路Ｈ同士が互いに交差している重要交差点に設置されている。
また、スタンドアローン路側通信機２ｂは、重要交差点の周囲に位置する一般交差点に設置されている。
一般交差点とは、本実施形態のように、幹線道路Ｈと、細街路Ｓとが交差していることにより主道路に比べて従道路の交通量が少ない交差点であり、一般に重要交差点よりも負荷率が小さい交差点をいう。

重要交差点に設置されているオンライン路側通信機２ａは、中央装置４からの制御によって、周囲の車載通信機３に情報を与えたり、重要交差点の信号制御を行う。
また、重要交差点周囲の一般交差点に設置されているスタンドアローン路側通信機２ｂは、オンライン路側通信機２ａとの間の路路間通信を介して中央装置４によって制御され、周囲の車載通信機３に情報を与えたり、重要交差点の信号制御を行う。オンライン路側通信機２ａ及びスタンドアローン路側通信機２ｂ（第１の路側通信機）は、上述したように、路車間通信に用いるための時間スロットである第１スロットＳＬ１が割り当てられており、路路間通信においても、第１スロットＳＬ１を用いて行う。

オンライン路側通信機２ａ及びスタンドアローン路側通信機２ｂは、幹線道路Ｈに沿った、比較的交通量の多い交差点に設置されている。このため、本システムでは、オンライン路側通信機２ａ及びスタンドアローン路側通信機２ｂを中央装置４で系統制御することで、交通量の多い交差点の交通流を効果的に管理することができる。

一方、機能限定路側通信機２ｃは、細街路Ｓ同士が交差する細街路交差点に設置されている。
機能限定路側通信機２ｃは、スタンドアローン路側通信機２ｂと同様、中央装置４と有線で接続されていない。
機能限定路側通信機２ｃは、スタンドアローン路側通信機２ｂや、オンライン路側通信機２ａのように、中央装置４によって直接的に制御されない。機能限定路側通信機２ｃは、自機の周囲の路側通信機２が送信する路車間通信データや、路路間通信データを受信し、それに基づいて、自機が設置されている細街路交差点の信号制御を自律的に行う等、受信した通信データを活用することができる。

また、機能限定路側通信機２ｃは、無線通信、特に路車間通信における無線送信において機能的に制限されており、車載通信機に向けた無線データ送信を行う機能を有しておらず、予め定められた通知を受信したときにのみ、他の路側通信機２に向けた無線データ送信を行うように構成されている。また、機能限定路側通信機２ｃ（第２の路側通信機）には、送信時間である時間スロットとしての第１スロットＳＬ１が割り当てられていない。

図７は、機能限定路側通信機２ｃが他の路側通信機２へ無線データ送信を行うための送信処理の手順を示したフローチャートである。
機能限定路側通信機２ｃの通信処理装置２５は、無線データを受信すると、当該無線データが路路間通信データであるか否かを判断する（ステップＳ０）。
この無線データが路路間通信データではないと通信処理装置２５が判断する場合、当該無線データは、路車間通信データ等であると考えられる。この無線データが路路間通信データではないと判断すると、通信処理装置２５は、当該無線データに自機２ｃが設置されている交差点の信号制御に必要な情報等が含まれていれば、それら情報を取得し、その後当該無線データを破棄して処理を終える（ステップＳ５）。

前記無線データが路路間通信データであると判断する場合、通信処理装置２５は、受信した無線データである路路間通信データの送信元が、オンライン路側通信機２ａ又はスタンドアローン路側通信機２ｂであるか否かを判断する（ステップＳ１）。
受信した路路間通信データの送信元が、オンライン路側通信機２ａ又はスタンドアローン路側通信機２ｂではない場合、機能限定路側通信機２ｃは、当該路路間通信データに含まれる必要な情報を取得した後、当該データを破棄し（ステップＳ５）、処理を終える。

一方、受信した路路間通信データの送信元が、オンライン路側通信機２ａ又はスタンドアローン路側通信機２ｂである場合、この路路間通信データが異常通知であるか否かを判断する（ステップＳ２）。
上記異常通知とは、路側通信機２が、路路間通信等において、通信異常が生じたと判断したときに路路間通信によって送信する通知である。

通信処理装置２５は、受信した路路間通信データを取得し、その路路間通信データが異常通知であると判断すると（ステップＳ２）、その路路間通信データを他の路側通信機２に向けて転送（送信）する（ステップＳ３）。このとき、通信処理装置２５は、自機が前記路路間通信データを転送したことを示す情報として、自機のＩＤを前記路路間通信データに格納する。

ここで、機能限定路側通信機２ｃには、無線データ送信するための第１スロットＳＬ１が割り当てられていないため、機能限定路側通信機２ｃの通信処理装置２５は、無線フレームに保守用スロットが設定されている場合、その保守用スロットを用いて、受信した路路間通信データを転送する。

図８は、保守用スロットが設けられている無線フレームの一例を示す図である。
図に示すように、１つの無線フレームには、オンライン路側通信機２ａやスタンドアローン路側通信機２ｂに送信期間として割り当てられている路側通信機用の第１スロットＳＬ１（図例では５つ）とは別に、１つの第１スロットＳＬ１を用いて保守用スロットが設けられている。
この保守用スロットは、本システムにおいて、保守点検を行う際や、緊急時に使用するために確保されている時間帯である。よって、オンライン路側通信機２ａ及びスタンドアローン路側通信機２ｂは、この保守用スロットを用いて送信を行うことはない。

本実施形態の機能限定路側通信機２ｃの通信処理装置２５は、上記保守用スロットを用いて、路路間通信データを転送し、その後処理を終える。
なお、機能限定路側通信機２ｃは、路路間通信データを転送する際、当該路路間通信データをブロードキャスト送信してもよいし、受信した路路間通信データの送信元以外のスタンドアローン路側通信機２ｂを送信先として特定が可能である場合には、そのスタンドアローン路側通信機２ｂを送信先として送信することもできる。

図７に戻って、通信処理装置２５は、ステップＳ２において、受信した路路間通信データが異常通知ではないと判断すると、受信した路路間通信データの転送元として自機が指定されているか否かを判断する（ステップＳ４）。
受信した路路間通信データの転送元が自機であると判断した場合、通信処理装置２５は、ステップＳ３に進み、受信した路路間通信データを転送し（ステップＳ３）、処理を終える。

ステップＳ４において、受信した路路間通信データの転送元が自機でないと判断した場合、通信処理装置２５は、受信した路路間通信データに含まれる信号灯器の制御情報等の必要な情報を取得した後、当該データを破棄し（ステップＳ５）、処理を終える。

本実施形態の機能限定路側通信機２ｃの通信処理装置２５は、他の路側通信機２に向けて無線データ送信する必要性が生じたと判断すると、受信した路路間通信データを転送（送信）する。
すなわち、機能限定路側通信機２ｃの通信処理装置２５は、オンライン路側通信機２ａ又はスタンドアローン路側通信機２ｂが送信元である所定の路路間通信データ（前記異常通知、又は転送元が自機である路路間通信データ）を受信することで、他の路側通信機２に向けて無線データ送信する必要性が生じたと判断し、オンライン路側通信機２ａ及びスタンドアローン路側通信機２ｂが用いるための路側通信機用の第１スロットＳＬ１以外の期間で他の路側通信機２に無線データ送信する。

上記機能限定路側通信機２ｃが設置されている細街路Ｓ同士が交差する細街路交差点の交通量は、細街路Ｓ同士が交差しているため、重要交差点や一般交差点と比較すると少ない。このため、重要交差点等と比較すると、細街路交差点に路側通信機２を設置する必要性は低いと考えられる。

しかし、実際には、重要交差点や、一般交差点に交通が集中すれば、これら以外の交差点、例えば、重要交差点の周囲における細街路交差点においても、交通量が増加してしまうことはあり得る。
この点、本実施形態では、細街路交差点に対して機能限定路側通信機２ｃを配置したので、細街路交差点においても信号制御等を実施することができ、より効果的な交通管理を行うことができる。

一方、本システムでは、無線通信において使用可能な周波数帯域が限られているため、路車間通信及び車車間通信が共用するだけでも十分な通信リソースが確保されているとはいえず、さらに、余分な無線リソースを確保することは困難であるところ、本実施形態の機能限定路側通信機２ｃによれば、オンライン路側通信機２ａ及びスタンドアローン路側通信機２ｂに割り当てられる路側通信機用の第１スロットＳＬ１を用いる必要がないので、両路側通信機２ａ，２ｂに割り当てられる無線リソースを消費することがない。この結果、より多数の機能限定路側通信機２ｃを道路上に設置することができる。
つまり、本システムによれば、無線リソースを無駄に消費することなく、両路側通信機２ａ，２ｂに加えて、機能限定路側通信機２ｃを多数設置することで、より効果的に交通管理を行うことができる。

本システムにおいて、機能限定路側通信機２ｃは、オンライン路側通信機２ａ又はスタンドアローン路側通信機２ｂが送信元である異常通知や、転送元が自機である路路間通信データを受信すると、他の路側通信機２に向けて無線データ送信する必要性が生じたと判断するので、オンライン路側通信機２ａ又はスタンドアローン路側通信機２ｂは、必要に応じて、異常通知等の路路間通信データを送信すれば、機能限定路側通信機２ｃに当該路路間通信データを転送させることができる。

また、上記機能限定路側通信機２ｃは、他の路側通信機２に通信異常が生じたことを示す異常通知を受信すると、この異常通知をさらに他の路側通信機２に転送するので、機能限定路側通信機２ｃの周囲の路側通信機２に通信異常が生じた路側通信機２の存在を認識させることができる。

また、上記機能限定路側通信機２ｃは、細街路交差点に設置されているので、上述のように、車載通信機に向けた無線データ送信を行う機能を有しておらず、予め定められた通知を受信したときにのみ、他の路側通信機２に向けた無線データ送信を行うように構成されているといったように、路車間通信における無線送信において機能的に制限されているとしても、交通管理に対する影響を小さく抑えることができる。

つまり、機能限定路側通信機２ｃは、路車間通信において機能的に制限されているので、スタンドアローン路側通信機２ｂと比較してより簡易な機能構成とすることができ、ローコスト化を図ることができる。

次に、上記構成の機能限定路側通信機２ｃを含むシステムによって行われる、通信異常が生じたときの処理について説明する。

〔４． 通信異常時のシステム全体としての処理について〕
図９は、図６にて示した路側通信機２の配置において、通信異常が発生したときのシステム全体の路路間通信における処理を説明するためのシーケンス図である。
ここでは、図６中、重要交差点に設置されているオンライン路側通信機２ａと、オンライン路側通信機２ａの紙面左側に位置するスタンドアローン路側通信機２ｂ−１との間で通信異常が生じたことで、路路間通信が困難になった場合について説明する。

図９において、両路側通信機２ａ，２ｂ−１間で通信異常が生じる前においては、両者間で路路間通信データの授受が行われる。
また、各路側通信機２は、車載通信機３に対して路車間通信データ等を送信する。また、機能限定路側通信機２ｃ−１は、スタンドアローン路側通信機２ｂ−１が送信する路路間通信データや路車間通信データ等を受信し、これらに含まれる信号情報等の必要な情報を取得して、自機２ｃ−１が設置されている交差点の信号制御に活用する。

両路側通信機２ａ，２ｂ−１間で通信異常が生じると、オンライン路側通信機２ａは、スタンドアローン路側通信機２ｂ−１との間で通信異常が発生したことを検知する（ステップＳ１０１）。その後、オンライン路側通信機２ａは、スタンドアローン路側通信機２ｂ−１との間で通信異常が発生したこと示す通知（路側機異常通知）を中央装置４に向けて有線通信によって送信する（ステップＳ１０２）。この通知によって、中央装置４は、システムにおいて通信異常が発生したことを認識することができる。

なお、ここで、通信異常とは、両路側通信機２ａ，２ｂ−１の間に障害物が設置されたり、両路側通信機２ａ，２ｂ−１間の周辺に建物や樹木が設置されたりすることで、両路側通信機２ａ，２ｂ−１間の伝搬路に異常が生じ、所定のＤＵ比が得られないような状態をいう。
オンライン路側通信機２ａは、スタンドアローン路側通信機２ｂ−１からの路路間通信データのＤＵ比の値や、定期的に送信されるべき路路間通信データの有無、スタンドアローン路側通信機２ｂ−１からの路路間通信におけるＡＣＫの有無等に基づいて通信異常の発生を検知する。

一方、スタンドアローン路側通信機２ｂ−１も、オンライン路側通信機２ａとの間で通信異常が発生したことを検知する（ステップＳ１０３）。スタンドアローン路側通信機２ｂ−１の通信異常の検知方法は、上述のオンライン路側通信機２ａの場合と同様である。

スタンドアローン路側通信機２ｂ−１は、オンライン路側通信機２ａとの間で通信異常が発生したことを検知すると、通信異常が生じたことを示す異常通知を路路間通信データとして送信する（ステップＳ１０４）。

路路間通信データのヘッダには、当該データの送信先の路側通信機２のＩＤ（送信先ＩＤ）や、当該データの送信元の路側通信機２のＩＤ（送信元ＩＤ）、当該データを転送すべき転送元の路側通信機２のＩＤ（転送元ＩＤ）を格納する領域が確保されている。
スタンドアローン路側通信機２ｂ−１は、自機のＩＤを送信元ＩＤ及び転送元ＩＤとして、オンライン路側通信機２ａのＩＤを送信先ＩＤとして、前記異常通知のヘッダに格納し送信する。

スタンドアローン路側通信機２ｂ−１の周囲に配置されている各路側通信機２は、当該スタンドアローン路側通信機２ｂ−１が送信する異常通知を受信する。
例えば、スタンドアローン路側通信機２ｂ−１が設置されている一般交差点に隣接する細街路交差点に設置されている機能限定路側通信機２ｃ（２ｃ−１を含む）が、前記異常通知を受信したとする。このとき、図６に示すように、スタンドアローン路側通信機２ｂ−１が設置されている一般交差点に隣接する細街路交差点は紙面上下方向に２箇所存在し、これら２箇所ともに機能限定路側通信機２ｃが設置されている。
異常通知は、両方の機能限定路側通信機２ｃによって受信されるが、ここでは、紙面下側の細街路交差点に設置された機能限定路側通信機２ｃ−１に着目して説明する。

機能限定路側通信機２ｃ−１は、スタンドアローン路側通信機２ｂ−１からの異常通知を受信すると、図７でも示したように、その異常通知をさらに他の路側通信機２に向けて転送する（ステップＳ１０４）。このとき、機能限定路側通信機２ｃ−１は、上述したように、自機が異常通知を転送したことを示すための情報として自機のＩＤを異常通知に転送元ＩＤとして格納する。また、異常通知には通常の経路と異なる通信を行っていることを示すために、転送の経路情報として、自機のＩＤを格納する。

機能限定路側通信機２ｃ−１が転送した異常通知を、例えば、当該機能限定路側通信機２ｃ−１及びオンライン路側通信機２ａに隣接する一般交差点に配置された他のスタンドアローン路側通信機２ｂ−２が受信したとする。

他のスタンドアローン路側通信機２ｂ−２は、異常通知を受信すると、路路間通信によってオンライン路側通信機２ａに向けて転送する（ステップＳ１０６）。このとき、スタンドアローン路側通信機２ｂ−２は、自機のＩＤを異常通知に転送元ＩＤ及び経路情報として格納する。

オンライン路側通信機２ａは、他のスタンドアローン路側通信機２ｂ−２が転送した異常通知を受信すると、当該異常通知のヘッダに格納されている送信元ＩＤから、この異常通知の送信元がスタンドアローン路側通信機２ｂ−１であることを認識する。
また、オンライン路側通信機２ａは、異常通知を送信した路側通信機２と、自機がステップＳ１０１において通信異常を検知した路側通信機２とが、共に、スタンドアローン路側通信機２ｂ−１で一致することを認識する。

また、オンライン路側通信機２ａは、スタンドアローン路側通信機２ｂ−１が送信した異常通知を他のスタンドアローン路側通信機２ｂ−２が転送してきたことにより、当該他のスタンドアローン路側通信機２ｂ−２を経由することで、異常通知を送信したスタンドアローン路側通信機２ｂ−１と路路間通信を行えることを認識する。
さらにオンライン路側通信機２ａは、異常通知に前記転送の経路情報が格納されている場合には、異常通知が機能限定路側通信機２ｃ−１、スタンドアローン路側通信機２ｂ−２の順で伝達されてきたことを認識することができる。

そこで、オンライン路側通信機２ａは、他のスタンドアローン路側通信機２ｂ−２及び機能限定路側通信機２ｃ−１を介した迂回経路によってスタンドアローン路側通信機２ｂ−１との路路間通信を行うことを決定する（ステップＳ１０７）。そして、オンライン路側通信機２ａは、スタンドアローン路側通信機２ｂ−１に向けた路路間通信データを、他のスタンドアローン路側通信機２ｂ−２に送信する（ステップＳ１０８）。
この場合、オンライン路側通信機２ａは、前記路路間通信データのヘッダ等に、送信元ＩＤとして自機のＩＤ、送信先ＩＤとしてスタンドアローン路側通信機２ｂ−１のＩＤ、転送元ＩＤとしてスタンドアローン路側通信機２ｂ−２、及び迂回経路情報として、スタンドアローン路側通信機２ｂ−２と機能限定路側通信機２ｃ−１のＩＤをそれぞれ格納し、前記路路間通信データを送信することができる。

上記路路間通信データを受信した他のスタンドアローン路側通信機２ｂ−２は、迂回経路情報に自機２ｂ−２と、異常通知を送信してきた機能限定路側通信機２ｃ−１のＩＤが入っていることから、当該路路間通信データを路路間通信によって転送する（ステップＳ１０９）。

他のスタンドアローン路側通信機２ｂ−２が転送した路路間通信データを受信した機能限定路側通信機２ｃ−１は、当該路路間通信データのヘッダに格納されている迂回経路情報によって、当該路路間通信データの転送が必要であることを認識することができる。
すると、機能限定路側通信機２ｃ−１は、図７中にて示したように、受信した路路間通信データをそのまま転送する（ステップＳ１１０）。

機能限定路側通信機２ｃ−１が転送した路路間通信データを受信したスタンドアローン路側通信機２ｂ−１は、受信した路路間通信データのヘッダに格納されている送信先ＩＤ、送信元ＩＤ、転送元ＩＤ、及び迂回経路情報に基づいて、自機２ｂ−１宛ての路路間通信データであることを認識するとともに、機能限定路側通信機２ｃ−１及び他のスタンドアローン路側通信機２ｂ−２を介した迂回経路によって路路間通信することを認識する。

スタンドアローン路側通信機２ｂ−１は、以後のオンライン路側通信機２ａに向けた路路間通信データについては、機能限定路側通信機２ｃ−１及び他のスタンドアローン路側通信機２ｂ−２を介した迂回経路によって無線データ送信を行う。
このとき、スタンドアローン路側通信機２ｂ−１は、送信元ＩＤとして自機のＩＤ、送信先ＩＤとしてオンライン路側通信機２ａ、転送元ＩＤとして機能限定路側通信機２ｃ−１のＩＤ、及び当該迂回経路情報を格納しておく。これにより、機能限定路側通信機２ｃ−１は、スタンドアローン路側通信機２ｂ−１が送信する路路間通信データの転送を行う。

このように、本システムでは、機能限定路側通信機２ｃ−１を細街路交差点に設置することで、路側通信機２同士の間で通信異常が発生したとしても、その他の路側通信機２と、その周囲に配置された機能限定路側通信機２ｃとによって、迂回経路を構成することができ、システムとしての機能を維持することができる。

〔５． その他〕
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態の無線フレームには、オンライン路側通信機２ａやスタンドアローン路側通信機２ｂが用いる路路間通信用の第１スロットＳＬ１以外の期間として、保守用スロットが設けられており、機能限定路側通信機２ｃは、この保守用スロットを用いて路路間通信データを送信する場合を示したが、例えば、保守用スロット等がない場合には、図１０に示すように、車載通信機３用の時間スロットである第２スロットＳＬ２の期間を用いて、機能限定路側通信機２ｃに路路間通信データを送信させてもよい。
この場合、車載通信機３の通信形態に合わせて、機能限定路側通信機２ｃは、キャリアセンス方式によって異常通知等の路路間通信データを無線送信する。

また、上記実施形態では、機能限定路側通信機２ｃは、他の路側通信機２からの異常通知を受信し転送する場合を示したが、自機周辺の車載通信機３や歩行者が携帯する端末等が送信する緊急情報を受信し、これをオンライン路側通信機２ａに向けて転送することで、管轄エリア内で生じた異常に関する情報を収集することができる。

さらに、機能限定路側通信機２ｃが、地震や、降雨、洪水等の災害を検知するためのセンサを備えている場合、これらセンサによって異常を検知し取得した異常を示す情報を、路路間通信データとして、他の路側通信機２に送信するように構成してもよい。

なお、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、特許請求の範囲によって示され、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。

２ 路側通信機
２ａ オンライン路側通信機（第１の路側通信機）
２ｂ−１ スタンドアローン路側通信機（第１の路側通信機）
２ｂ−２ スタンドアローン路側通信機（第１の路側通信機）
２ｃ 機能限定路側通信機（第２の路側通信機）
３ 車載通信機
４ 中央装置
５ 車両
２３ 制御部
２４ 記憶部
２５ 通信処理装置

Claims (12)

1. 複数の路側通信機を備えた無線通信システムであって、
   前記複数の路側通信機は、無線フレームに配列された路側通信機用の時間スロットが送信期間として割り当てられている第１の路側通信機と、前記路側通信機用の時間スロットが割り当てられていない第２の路側通信機とを含み、
   前記第２の路側通信機は、他の路側通信機に向けて無線データ送信する必要性が生じたと判断すると、前記路側通信機用の時間スロット以外の期間で前記他の路側通信機に無線データ送信することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記第２の路側通信機は、前記第１の路側通信機が送信元である所定の送信データを受信すると、前記他の路側通信機に向けて無線データ送信する必要性が生じたと判断する請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記所定の送信データは、通信異常が生じたことを通知するための異常通知である請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記第２の路側通信機は、前記異常通知を受信すると、前記異常通知を前記他の路側通信機に転送することで無線データ送信する請求項３に記載の無線通信システム。
5. 前記第１の路側通信機は、重要交差点、又は一般交差点に設置されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の無線通信システム。
6. 前記第２の路側通信機は、細街路同士が交差する交差点に設置されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の無線通信システム。
7. 前記無線フレームには、車載通信機が送信を行う期間である車載通信機用の時間スロットが設けられており、
   前記第２の路側通信機は、前記車載通信機用の時間スロットの期間に無線データ送信する請求項１〜６のいずれか一項に記載の無線通信システム。
8. 前記第２の路側通信機は、キャリアセンス方式によって、前記車載通信機用の時間スロットの期間に無線データ送信する請求項７に記載の無線通信システム。
9. 路側通信機であって、
   前記路側通信機は、他の路側通信機に対して送信期間として割り当てられている路側通信機用の時間スロットが割り当てられておらず、
   前記他の路側通信機に向けて無線データ送信する必要性が生じたと判断すると、前記路側通信機用の時間スロット以外の期間で前記他の路側通信機に無線データ送信する通信制御部を備えていることを特徴とする路側通信機。
10. 他の路側通信機に対して送信期間として割り当てられている路側通信機用の時間スロットが割り当てられていない路側通信機用の通信制御装置であって、
    前記他の路側通信機に向けて無線データ送信する必要性が生じたと判断すると、前記路側通信機用の時間スロット以外の期間で前記他の路側通信機に無線データ送信することを特徴とする通信制御装置。
11. コンピュータを、請求項１０記載の通信制御装置として機能させるためのコンピュータプログラム。
12. 他の路側通信機に対して送信期間として割り当てられている路側通信機用の時間スロットが割り当てられていない路側通信機が行う通信方法であって、
    前記他の路側通信機に向けて無線データ送信する必要性が生じたと判断すると、前記路側通信機用の時間スロット以外の期間で前記他の路側通信機に無線データ送信することを特徴とする通信方法。

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