路 車 間 通 信 の 適 用 性 岩 田 武 夫 Takeo Iwata ITS 統括研究部 近 年 , ITS 路 車 間 通 信 の メ デ ィ ア と し て , DSRC, 無 線 LAN, 次 世 代 携 帯 電 話 , 地 上 デ ジ タ ル 放 送 等 の 各 種 メ ディアが出現してきている.このような背景の中,路車間通信のアプリケーション将来動向とそれぞれの利用シ ーンに適したメディアとして,何が適するかという観点から比較検討した.なお,この検討は将来の方向性を示 すものではなく,当面考えられる将来アプリケーションに対し,各種メディアの適用性について醒めた目で検討 したものである. 1. ま え が き 2.1 DSRC 近年,各種の新しい移動体通信技術の実用化が行わ DSRC は 通 信 範 囲 が 最 大 30m 程 度 の 小 ゾ ー ン ス ポ ッ れ て い る . こ れ ら の 技 術 を ITS 路 車 間 通 信 に 適 用 で き ト通信であり,同一周波数を繰り返し利用することで れ ば ITS 分 野 の 更 な る 発 展 が 期 待 で き る こ と か ら , そ 周波数の有効利用が可能となる.変調方式,伝送速度 れ ら 技 術 の ITS へ の 適 用 可 能 性 に つ い て 研 究 し , 可 能 等は表1のとおりである. 性 の あ る 用 途 を 整 理 し た .ITS に お け る 路 車 間 通 信 は , 広く移動体通信技術をその技術基盤として有するもの で あ る が ,近 年 の 移 動 体 通 信 技 術 と し て DSRC の 他 に 無 線 LAN, 第 3 世 代 携 帯 電 話 , 地 上 デ ジ タ ル 放 送 等 , 各種通信メディアが実用化されている.これらの技術 的 特 性 を 明 ら か に し , 近 未 来 に ITS で 想 定 さ れ る 利 用 シーンを総合的に考察して,それぞれのメディアの 表1 DSRC の 通 信 方 式 変調方式 ASK, QPSK 伝送速度 ASK:1Mbps, QPSK:4Mbps 無線アクセス方式 TDMA-FDD TDMA 多 重 数 2,4,8 で 可 変 ITS 路 車 間 通 信 へ の 適 用 可 能 性 の 有 無 を 検 討 し た . DSRC 規 格 に ア プ リ ケ ー シ ョ ン サ ブ レ イ ヤ (ASL)規 2. 対 象 メ デ ィ ア と そ の 特 性 格 が 追 加 標 準 化 さ れ た こ と に よ り ,従 来 ETC 専 用 で あ 路 車 間 通 信 技 術 の ITS ア プ リ ケ ー シ ョ ン へ の 適 用 性 っ た DSRC が 多 目 的 に 利 用 可 能 と な っ た . DSRC の 伝 を 検 討 す る に あ た り 、始 め に 路 車 間 通 信 の 対 象 と し て , 送 速 度 は QPSK 変 調 で 4Mbps で あ る が ,プ ロ ト コ ル フ 現在実用化が展開中,または近未来に実用化が想定さ ァ ク タ の 関 係 で 実 行 伝 送 レ ー ト は 1.3Mbps 程 度 に 低 下 れる次の 6 種の代表的な路車間通信メディアを取上げ する.また通信ゾーン内の複数の車両と同時通信を行 ることとした. うと図 1 のとおり 1 台当りの実行伝送レートは暫時低 ① DSRC ② 無 線 LAN 下する. こ の 図 1 の 関 係 は ,次 式 で 近 似 的 に 表 さ れ る .伝 送 ③ 次 世 代 ( 3 G) 携 帯 電 話 レ ー ト を R ,MAC 及 び プ ロ ト コ ル フ ァ ク タ を k ,通 信 ④ ミリ波 ゾーン内の同時通信車両台数をnとすると,実行伝送 ⑤ 地上デジタル放送 レートをReとして, ⑥ 準天頂衛星 1 Re = k ⋅ ⋅ R n それぞれの路車間通信メディアの無線通信特性と 通信範囲,通信形態及び伝送レート等について調査し . こ こ で , R は QPSK 変 調 方 式 の 場 合 4Mbps で あ り , た . 特 に 伝 送 レ ー ト は , ITS ア プ リ ケ ー シ ョ ン へ の 適 k = 0.3 に 相 当 す る . す な わ ち , 実 行 伝 送 レ ー ト は 通 用にあたりアプリケーションデータの最大実効伝送レ 信ゾーン内の同時通信車両台数が増えるとその分だけ ートがキーファクタになることから,通信メディア毎 低下する. に エ ア イ ン タ フ ェ ー ス の PHY レ ベ ル 伝 送 レ ー ト だ け また,路側から車両側への同報通信,放送通信であ でなく,アプリケーションから見たデータの最大実効 る片方向通信では,通信ゾーン内の車両台数に関わり 伝送レートを検討することとした. なくn=1 の場合と同じである. 802.11a, 802.11g と 進 化 し て き た . 最 近 話 題 に な っ て 1400.00 い る WAVE は 801.11p で あ る . 5 slot/frame 9 slot/frame 1200.00 IEEE は 米 国 規 格 で あ り ,日 本 で 使 用 可 能 な 周 波 数 及 び使用条件は若干異なる.詳細は電波法施行規則及び 実効伝送レート (kbps) 1000.00 電 波 産 業 会 (ARIB)規 格 に よ る こ と と な る . 無 線 LAN の デ ー タ レ ー ト R は , 表 2 に 示 す と お り 800.00 802.11a 及 び 802.11g で 最 大 54Mbps,802.11b は 最 大 600.00 11Mbps と 見 か け 高 速 な 規 格 で あ る .こ れ は 静 止 時 の 短 距離の時であり,表2に示したように通信距離に依存 400.00 し 大 き く 低 下 す る .ま た ,DSRC と 同 様 に MAC 及 び プ ロトコルファクタが関係し,実行伝送レートは低下す 200.00 る. 0.00 1台 図1 2台 3台 4台 5台 6台 7台 下り同時通信車両台数 8台 通信方法は原則として回線が空いていたら「キャリ 9台 10台 ア 確 認 → デ ー タ 送 信 → ACK 確 認 」 と い う 手 順 で あ る . DSRC の 同 時 通 信 台 数 と 実 行 伝 送 レ ー ト またデータをパケットで送信するためパケットデータ 長に依存する. 2.2 図 2 は 無 線 LAN の IP プ ロ ト コ ル 伝 送 の 場 合 で , 無 線 LAN 無 線 LAN は , 米 国 IEEE802.11 規 格 と し て ま と め ら 802.11b,11g の と き m バ ケ ッ ト を 送 信 す る 時 間 は , t = ( 8m + 1488) / R + 494μ s ・・802.11b,11g ー プ )を 作 り 規 格 作 成 及 び メ ン テ ナ ン ス を 行 っ て い る . t = ( 8m + 1488) / R + 142μ s ・・802.11a 現 在 ま で に 802.11a∼ 802.11d,802.11f∼ 802.11h が 規 格 実行伝送レートReは次式で求まる. れ て い る . 802.11 で は 規 格 テ ー マ 毎 に TG(タ ス ク グ ル R e = 8m / t 化 済 で あ り , 802.11i∼ 802.11p が 作 業 中 ま た は 提 案 中 の も の で あ る . 無 線 LAN の 歴 史 は , IEEE802.11b , 表2 項 目 呼称 802.11a 相 当 802.11b 相 当 802.11g 相 当 5GHz 帯 無 線 5.2GHz 帯 小 電 力 小電力データ通信 第 2 世代小電力 アクセスシステム データ通信システム システム データ通信システム STD-33 STD-T66 ARIB 規 格 周波数帯 日 本 の 無 線 LAN 規 格 STD-T70, STD-T71 4.9 – 5.0 GHz *1 , (日本) 5.03 –5.091 GHz * 2 5.15 – 5.25 GHz 2.471 – 2.497 GHz 2.4 – 2.4835 GHz 変調方式 OFDM, DSSS etc. OFDM, DSSS SS(DS, FH) OFDM, SS etc. 100m(typ.) 通 信 環 境 、 データレートに 依 存 通信範囲 屋 外 160 m(11Mbps) 屋 外 100m(54Mbps) (下段は静止時 36 m(54Mbps) 550m(1Mbps) 270m(6Mbps) の実施例) 200m(6Mbps) 屋 内 25m(11Mbps) 屋 内 40m(54Mbps) データレートR チャネル数 (日本) 6− 54 Mbps 7 ch 100m(6Mbps) 10− 54 Mbps 1− 11 Mbps 6− 54 Mbps 4 ch 3 ch (20 MHz/ch) ( 5 MHz/ch) (20 MHz/ch, 10 MHz/ch * 3 , 5 MHz/ch) 通信形態 115m(1Mbps) 加入者局は基地局 とのみ通信する 屋内用途限定(屋外で は気象レーダから干渉 を受ける可能性あり) 13 ch ( 電 子 レ ン ジ 、Bluetooth 等 の ISM 機 器 や ア マ チ ュア無線局から干渉を受ける可能性あり) *1 2007 年 ま で は 固 定 マ イ ク ロ と 共 用 , そ れ 以 降 は 専 用 で 使 用 . *2 2007 年 ま で の 暫 定 使 用 . MLS( 自 動 着 陸 シ ス テ ム ) に 割 当 て 済 み . *3 IEEE802.11j と し て IEEE で 規 格 化 中 . すなわち,パケット長が短いと伝送効率が著しく低 下 す る .こ の こ と か ら 無 線 LAN は イ ン タ ー ネ ッ ト 検 索 1 Re = k ⋅ ⋅ R n のような長いデータ通信に適していると言えよう. . 図 3 は ,パ ケ ッ ト 長 m = 1000 バ イ ト の 時 の R と R e の関係を示したものである. 2.3 以 上 の 結 果 ,無 線 LAN を 実 用 的 見 地 に か ら 見 た と き , 次世代携帯電話 携帯電話はアナログ方式の第1世代から,現在主と その通信範囲と実行伝送レートは表3のとおりと想 して使用されている第2世代のデジタル方式がある. 定できる. ここで言う次世代携帯電話とは第3世代のことをいい, キャリア確認 データフレーム 第2世代システムに対し国際ローミングと幅広いコン ACK 確認 時間 テ ン ツ の 提 供 を 目 的 と し て 国 際 電 気 通 信 連 合 (ITU) に おいて国際標準化が行われた. 目的は,世界共通化の技術基準として, IP ヘッダ TCP ヘッダ テキスト MAC ヘッダ IP ヘッダ TCP/ACK ① 高 速 移 動 体 に 対 し て 144 kbps ② 歩 行 者 の 速 度 に 対 し て 384 kbps ③ 静 止 者 に 対 し て 2 Mbps のマルチメディアを提供することにある.使用する周 CS(キャリアセンス) 図2 波 数 帯 が 2000MHz 帯 , デ ー タ 速 度 が 2000kbps, 2000 無 線 LAN の デ ー タ 構 成 (IP) 年 頃 の サ ー ビ ス 開 始 が 目 標 と い う こ と か ら IMT-2000 という呼称が生まれた. PHY MAC NTT ド コ モ は 2001 年 10 月 か ら 世 界 に 先 駆 け て TCP/IP FOMA の 愛 称 で W-CDMA の サ ー ビ ス を 開 始 し た . 続 Re (Mbps) 60 50 い て J フ ォ ン は 2002 年 12 月 に W-CDMA の サ ー ビ ス を 40 開始した. 30 KDDI で は 既 存 の 800MHz 帯 cdmaOne ネ ッ ト ワ ー ク 20 を 利 用 し , 3 G と し て 認 め ら れ て い る CDMA2000-1x 10 を 2002 年 4 月 か ら 導 入 し た .利 用 者 か ら の 反 応 は 良 好 0 0 10 20 30 40 50 60 R (Mbps) な よ う で あ る . CDMA2000-1x で は 既 存 の ネ ッ ト ワ ー クを100%活用できるので早急なエリア展開が可能 であり,投資コストを必要最小限に抑制することがで 図3 802.11b,g の 実 行 伝 送 レ ー ト き る .こ の シ ス テ ム は 韓 国 で も 盛 ん に 利 用 さ れ て い る . 一方,将来の第4世代は定義が明確になっていない. 表3 無 線 LAN の 通 信 範 囲 と 伝 送 レ ー ト 高速走行 停止時 (100Km) 802.11b,g 802.11b,g 802.11g 適用規格 通信範囲 約 250m 約 250m 約 100m 伝送レートR 6Mbps 6Mbps 54Mbps (PHY) 最大実行伝送 3.9Mbps 3.9Mbps 11.9Mbps レートRe 0.6 0.6 0.2 k * 最 大 実 行 伝 送 レ ー ト は 1KB パ ケ ッ ト 送 信 時 *通信範囲は基地局アンテナからの距離 同様に最大実行伝送レートReは,PHYレベルの 伝送レートR,MAC及びプロトコルファクタk,並 びに通信ゾーン内の車両台数nにより近似的に次式で 求まる.通信ゾーンが広くなるほど車両台数nが大き く影響することになる. ITU で も Beyond IMT-2000 System( IMT-2000 以 降 シ ス テ ム ) と 呼 ば れ , 使 用 周 波 数 も 5GHz 帯 と か 8GHz 帯 とかの案が出されているがまだ決まっていない. 携 帯 電 話 を ITS へ の 適 用 の 観 点 か ら 見 る と , ●通信範囲 基地局から半径数十km ●伝送レート 2 G で は 、 42kbps 3 G で は , 高 速 移 動 体 に 対 し て 144 kbps 歩 行 者 の 速 度 に 対 し て 384 kbps 静 止 者 に 対 し て 2 Mbps であり,実効伝送レートは,伝送レートに対して近似 的 次 式 で 表 さ れ る .上 記 伝 送 レ ー ト を R ,MAC 及 び プ ロトコルファクターをk,通信ゾーン内車両台数をn とすると,実効伝送レートをReとして 1 Re = k ⋅ ⋅ R n . すなわち,実効伝送レートは通信ゾーン内車両台数が 増えるとその分だけ低下する. 5.6MHz KDDI が 3 G の CDMA2000 1x EV-DO(Evolution Data 1セグメント(約429KHz ) Only)( 下 り : 2Mbps max. 上 り : 144kbps max.) に 関 し情報通信審議会へ提出した資料によると,平均セク 周波数 タースループット(基地局1アンテナの通信全体の速 6MHz 度平均)は,フィールド試験の結果,走行環境で約 800kbps, 静 止 環 境 に て 1Mbps 超 で あ っ た と さ れ て い る . 従 っ て , 3 G 携 帯 電 話 を ITS で 利 用 す る と き , k≒ 800 kbps / 2 Mbps = 0.4 程度と推定される. 2.4 地上デジタル放送 図4 帯域幅とセグメントの関係 又,変調方式はセグメント毎に変えることができる ( QPSK, 16QAM, 64QAM). 従 っ て , 例 え ば 12 個 の セグメントでハイビジョン番組を送り,同時に中央の 1セグメントで携帯端末向けの画像サイズが小さい簡 1953 年 に 開 始 さ れ た 日 本 の 地 上 テ レ ビ 放 送 は ,そ の 易動画を補完的に送信することが可能である.結果と 後のデジタル技術の進歩と放送と通信の融合という流 して固定受信の他に移動受信,歩行中の携帯端末によ れ の 中 で 大 き く 変 わ り つ つ あ る , 2003 年 12 月 に 地 上 る携帯受信といった多様なサービスが可能になる. デジタル放送が東京,大阪,名古屋の3大都市圏でス タートした. 現 在 、 地 上 テ レ ビ 放 送 は VHF1 2 チ ャ ネ ル と UHF 50チャネルの計62チャネルで行われているが,ア ナログ放送から完全にデジタル放送に移行した暁には 現行の2/3の約40チャネルでテレビ放送を行い, 情報伝送レートは,変調方式,畳み込み符号のコー デ ィ ン グ レ ー ト( 符 号 化 率 ),ガ ー ド イ ン タ ー バ ル 比 及 びセグメント数によって変えられるフレキシブルな方 式になっている. 例えば,用途別に次のようなセグメント構成が考え られている. ハイビジョン放送: 残りの約1/3のチャネルを空けることが決まってい 必 要 に な る の で 12 セ グ メ ン ト を 使 用 す る る. 標準画質放送 地上デジタル放送のメリットは次のことが言える. ① 映像・音声信号を圧縮して放送するので,アナロ また静止画像・音楽をスムーズに視聴するためには 約 500kbps,自 動 車 用 NAVI 画 面 等 小 型 画 面 へ 簡 易 動 画 を 送 る に は 約 350kbps の 伝 送 速 度 が 必 要 に な り , こ れ 放送が可能である.又,標準画質のテレビ番組な らには 1 セグメントを使用するといった形である. ら3番組を同時に放送可能になる. 2.5 ゴーストのない鮮明な画像 反 射 波 な ど の 妨 害 に 強 い OFDM 方 式 に よ り ,ゴ ー 安定した移動受信 地上デジタル音声放送(デジタルラジオ) 2003 年 10 月 か ら 地 上 デ ジ タ ル 音 声 放 送 の 実 用 化 試 験放送が東京地区と大阪地区で開始された. 地 上 デ ジ タ ル 音 声 放 送 は ,CD 並 み の 高 品 質 音 声 に 加 えて,データ放送や静止画,簡易動画により生活情報 移動中でも安定して受信することができる伝送方 や交通情報,ニュースなどの多彩なサービスが行われ 式も採用されているので,自動車などの移動体で る .移 動 受 信( 自 動 車 内 ,電 車 内 )や 携 帯 受 信( 歩 行 , 受信してもアナログ放送などのように映像が乱れ 屋内)を想定したサービスが検討されている. ることがない. ④ 約 6 Mbps の 伝 送 速 度 が 必 グ放送と同じ1チャネル分の帯域でハイビジョン ストのない鮮明な映像を受信できる. ③ : 要になるので 3 セグメントを使用する 1チャネル分の帯域でハイビジョン放送や多チ ャネル放送が可能 ② 約 22 Mbps の 伝 送 速 度 が 高機能化 地域に密着したニュースや気象情報などをデータ 放送方式が地上デジタル放送と共通なため,受信機 用 の LSI を そ の ま ま 利 用 で き る な ど ,受 信 機 の 共 通 化 , 低価格化を図ることができる. 放送としてテレビ番組と同時にサービスし,視聴 周 波 数 帯 は 190MHz 帯 ( VHF の 第 7 チ ャ ネ ル ) を 使 者が見たいときに自由に引き出すことが可能に 用している.本サービス開始は,アナログテレビの周 なる.電話などの通信回線で双方向サービスも可 波数帯域を使うため,現在のアナログテレビの放送が 能になる. 終 了 す る 予 定 の 2011 年 以 降 , 全 国 展 開 が 可 能 に な る . 地 上 デ ジ タ ル 放 送 は , 1 チ ャ ネ ル の 帯 域 幅 6MHz を 地 上 デ ジ タ ル 音 声 放 送 の 実 用 化 試 験 放 送 は 「 (社 )デ 14 分 割 し そ の 中 の 13 個( 約 5.6MHz)を 使 用 す る . (図 ジ タ ル ラ ジ オ 推 進 協 会 ( DRP: Digital Radio Promotion 4 参 照 ) 13 個 の 各 周 波 数 ブ ロ ッ ク を セ グ メ ン ト ( 約 Association)」 に よ っ て 2003 年 10 月 に 開 始 さ れ た . 429kHz 幅 ) と 呼 ぶ . 14 個 の 内 の 残 り 1 セ グ メ ン ト は DRP は ,NHK,東 京 ・大 阪 の 民 放 ラ ジ オ 局 ,デ ジ タ ル 混信防止のためのガードバンドに割り当てられる. ラジオへの新規参入事業者などが共同で設立した団体 で,この協会がデジタルラジオの実用化試験放送の免 許を受けている. サービスは今後展開されていくことになるが,サーバ 型 放 送 や 地 上 デ ジ タ ル 音 声 放 送 等 は ITS 分 野 で も 活 用 DRP の 行 う 放 送 に お い て ,NHK と (財 )道 路 交 通 情 報 通 信 シ ス テ ム セ ン タ ー( 略 称:VICS セ ン タ ー )は ,東 される可能性が大きい.特に,移動体に対する簡易動 画 や デ ー タ 放 送 サ ー ビ ス は ,早 期 実 用 化 が 期 待 さ れ る . 京,大阪でそれぞれ1セグメントを共同使用してサー デ ー タ 放 送 は 具 体 的 に ど う す る か 未 定 で あ り , 2003 ビスを提供している.ただし,現在は数十台の試作受 年から開始された 3 大都市圏での放送の中で模索して 信機を使った実用化試験放送が行われており,専用受 いく模様である.今後も注目していく必要があると考 信機は現在電機メーカにて開発中である. えられる. VICS セ ン タ ー で は ,上 記 の 動 向 に 対 応 し て 現 行 FM 多重放送に加え,地上デジタル音声放送での情報提供 以 上 の 他 に ,ミ リ 波 LAN,準 天 頂 衛 星 ,SDR( Software サ ー ビ ス を 検 討 中 で あ る . VICS リ ン ク に 代 え ISO 標 Defined Radio ソ フ ト ウ エ ア 無 線 ) 技 術 及 び MIMO 準である緯度・経度方式への移行も模索している.こ ( Multiple Input / Multiple Output 多 入 力 多 出 力 ) 技 術 の サ ー ビ ス で は 現 行 FM 多 重 で の 5 分 周 期 で 約 についても要素技術の検討を行ったが紙面の関係で割 50kbytes 情 報 提 供 か ら 500kbytes と 10 倍 以 上 の 情 報 提 愛する. 供 を 行 う こ と が で き る ( XML ま た は VXML 形 式 で 転 送 . ISOTC204/WG10 で 検 討 中 の TPEG 方 式 ( ARIB の 地 上 デ ジ タ ル 放 送 と 連 携 )). 駐 車 場 情 報 等 の 広 範 囲 な 本章の検討結果を総合的にまとめると表4のとお りである. 情報提供サービスも検討中である. 地上デジタル放送は近年始まったばかりで,多くの 表4 通信範囲 通信形態 伝送レート (PHY) 最大実効 伝送レート 狭域 約 30m 停止時∼高速走行 高速走行 約 250m 100km/h 約 250m 停止時 約 100m 双方向 ポイントツーポイント ポイントツーマルチポイント (ASK:1Mbps) QPSK:4Mbps 1.2Mbps 6Mbps 3.9Mbps 通信メディア DSRC 無 線 LAN 3 各種路車間通信技術の特性まとめ 携帯電話 数 十 km ミ リ 波 LAN 約 30m 地上デジタル 放送 複数県域レベル 準天頂衛星 国内全域 双方向 ポイントツーポイント ポイントツーマルチポイント 双方向 ポイントツーポイント 双方向 ポイントツーポイント ポイントツーマルチポイント 片 方 向 (IP 双 方 向 ) ポイントツーマルチポイント 片方向 ポイントツーマルチポイント ITS 利 用 シ ー ン 6Mbps 54Mbps 2G : 42kbps 3G : < ダウンリンク> 高 速 移 動 体 :144kbps 歩 行 者 :384kbps 静 止 者 : 2Mbps < アップリンク> 64kbps 3.9Mbps 11.9Mbps 3G : < ダウンリンク> 高 速 移 動 体 :52kbps 歩 行 者 :154kbps 静 止 者 : 800kbps < アップリンク> 26kbps 156Mbps 31Mbps 280kbps(1 セグメント) ∼ 23Mbps(13 セグメント) 275kbps(1 セグメント)∼ 22.7Mbps (13 セグメント) 数 Mbps 未定 することとした.アンケート調査結果によれば,一般 ITS 路 車 間 通 信 の 利 用 シ ー ン と し て , 国 土 交 通 省 , ドライバーや事業用自動車の運行管理者等が求めてい 総 務 省 , 道 路 新 産 業 開 発 機 構 , ITS 情 報 通 信 シ ス テ ム るのは,一般的な渋滞情報のみでなく,それに加えて 推進会議等で検討されている様々な路車間通信アプリ 利用者のリクエストに応じた情報であり,局所的,個 ケーションを取上げ調査した.また各機関が行ったい 別的情報として現在地から目的地までの渋滞情報,所 くつかの利用者ニーズの調査を参考に将来動向を把握 要時間,最短経路,事故危険箇所の詳細情報およびそ の 解 除 見 込 み な ど で あ る こ と が 明 ら か と な っ た .更 に , 駐 車 場 サービス(SA/PA,道 の駅 ,一 般 駐 車 場 ) SA/PA や 道 の 駅 に 休 憩 中 に 車 内 で の イ ン タ ー ネ ッ ト ガソリンスタンド等 での電 子 決 済 ,広 告 等 ( IP) 接 続 に よ る 情 報 検 索 サ ー ビ ス も 高 い ニ ー ズ が あ った. 最 初 の安 全 参 考 情 報 提 供 とは,安 全 走 行 に関 する危 険 箇 所 などの支 援 情 報 や標 識 案 内 ,広 告 など走 行 参 考 情 報 これら各 機 関 の検 討 状 況 や利 用 者 ニーズを総 称 して,近 提 供 である.道 路 交 通 情 報 提 供 とは,いわゆるVICSのよう 未 来 に実 現 の可 能 性 のある路 車 間 通 信 ア プリケーションを な渋 滞 ,工 事 などの交 通 情 報 提 供 である.最 後 のガソリンス サービス区 分 として大 括 りし次 の 4 種 類 とした. タンド等 での広 告 は,路 側 に設 置 してその場 所 特 有 の PR 安全参考情報提供 情 報 を提 供 する簡 易 ビーコンを想 定 したものである. 道 路 交 通 情 報 提 供 (高 速 道 路 等 ) 表5 近未来路車間通信アプリケーションの諸元 ガソリンスタンド 等での電子決済, 広告等のサービス 交通情報提供サービス アプ リケ ーシ ョン 情報 量 通信 形態 通信 範囲 その 他の 要件 緊急情報 提供サービス 走行中 停止中 ファイル 音声 転送 道路交通情報提供サービス 放送型 リクエスト型 アップリンク ダウンリンク 情報 情報 プロー ブカー 情報 安全参考 情報提供 サービス 駐車場 サービス 停止中 走行中 25 kB (max.) 2 kB (max.) 2 kB (max.) 2 kB (max.) 15 kB (max.) 2kB(max.) IP 接 続 は 無制限 1 kB (max.) 15 kB (max.) 放送型 放送型 ポイント ツー ポイント ポイント ツー ポイント ポイント ツー ポイント 放送型 ポイント ツー ポイント ポイント ツー ポイント 放送型 数km∼複数県 域内の高速道 路 ,一 般 道 路 ,SA/PA,駐 車 場 高速道路 一般道路 SA/PA, 駐車場 高速道路 一般道路 高速道路 一般道路 SA/PA,駐 車 場 ガソリン スタンド 高速道路 一般道路 15 kB (max.) 3 MB 高速道路 一般道路 SA/PA, 駐車場 高速道路 一般道路 SA/PA, 駐車場 緊急性 (常時受信機 ミニマムスループ 能) ット:300kbps 専 用 チャンネル 音声ガイド (ボイスガイド) 緊急性 (常時受信機能) 専 用 チャネンル 音声ガイド (ボイスガイド) これ ら 近 未 来 の路 車 間 通 信 ア プ リケー ショ ンを 利 用 シー ンや情 報 内 容 について分 析 し,前 記 交 通 情 報 提 供 サービ SA/PA, 駐車場 4 路車間通信の適用性 路車間通信の適用性は,無線通信ゾーンの大きさや ス(高 速 道 路 等 )の情 報 伝 送 内 容 は, 速度要件をパラメータとして,一般的な立場から通信 緊 急 情 報 提 供 サービス ゾーン内の車両台数,車両1台当りの通信時間から所 道 路 交 通 情 報 提 供 サービス 要情報伝送レートがいかにあるべきかについて利用シ − 放送型 ーン毎に各々のメディアについて検討した. − リクエスト型 路 車 間 通 信 の 現 状 調 査 結 果 と , ITS 路 車 間 通 信 の 利 − アップリンク情 報 用シーン検討結果から導かれた近未来路車間通信アプ − ダウンリンク情 報 リケーションの諸元とを対比し,近未来路車間通信ア − プローブカー情 報 プリケーション毎に,各種路車間通信メディアが有す に大 分 類 し て その 通 信 条 件 をま とめ た . ま た 安 全 情 報 , 駐 る無線通信ゾーンの大きさを出発点に,アプリケーシ 車 場 サービス,ガソリンスタンド等 での電 子 決 済 ,広 告 等 に ョン毎に設定された所要情報伝送量,走行条件,通信 ついてもその通 信 条 件 を整 理 した.(表 5参 照 ) 形態等から所要情報伝送レートを具体的に算出する. これを路車間通信メディアが固有特性として有する最 大実効伝送レートと比較することによって,路車間通 信メディアの基礎的な適用可能性を検討した.また置 局コスト,専用チャンンネル,常時受信機能等の関連 の車両台数Nは, する要因も考慮に入れて総合に評価考察を行うことと 3車線道路: N=3Lc/80 (台) した. 2車線道路: N=2Lc/80 (台) 但し,Nが車線数未満の場合は,二輪車の走行を考慮 前節で選定した近未来路車間通信アプリケーショ ンについて,洗い出した諸要件を基に,各アプリケー ションの通信条件の検討フローを図5に示す. し,N=車線数+1 とした. 駐車場のような『二次元モデル』の場合は,標準駐 車マスと通路の関係から,車両1台あたりの占有面積 を ( 6.0/2+ 5.0) ×2.5= 20 ㎡ と お き , 無 線 通 信 ゾ ー ン 無線通信ゾーン 交通流特性 統計データ (ゾーンの大きさ: パラメータ) 内の車両台数Nは次式で求まる. 駐車場 4.2 通信ゾーン内の 車両台数 道路種別 速度要件 2 N=πr /20 : (台) 通信時間 道 路 上 の 通 信 ゾ ー ン 内 に N 台 の 車 両 が あ っ て ,そ れ ぞ れ と ポイントツーポイント通 信 を 行 う 場 合 , 車 両 1 台 当 り の 通 信 可 能 時 間 T max は 次 式 で 計 算 で き る . 車両1台あたり の通信時間 1 Lc ⋅ N 2V Tmax = 所要情報 伝送レート 近未来アプリの 通信情報量 各種路車間通信 技術の適用性 近未来アプリの その他要件 (s) ここで,N:通信ゾーン内の車両台数(台) Lc:通信距離(m) V:車両速度(m/s) 車両速度を 2 倍としたのは,送受信の非同期性と再送 時間を考慮したものである. 図5 適用性検討手順 個別通信サービス時間Te(1 台当り)と放送サー ビス時間Tbが重複するときは,それぞれの時間の和 4.1 通信ゾーン内の車両台数 を確保する. 車両分布として、高速道路や一般道路のような道路 Tmax ≥ Tb+NTe 上 に 車 両 が 存 在 す る 一 次 元 モ デ ル (複 数 車 線 あ っ て も 一 括 し て 考 え る )と ,SA/PA,駐 車 場 に 車 両 が 面 的 に 存 SA/PA や 駐 車 場 な ど の 二 次 元 モ デ ル の 場 合 は , 車 両 在する二次元モデルの2つのモデルについて検討する. は駐車中であることが基本であるが,そこへの進入ま まず,道路上のような『一次元モデル』の場合は, た は 退 出 時 に 36Km/h(10m/s)で 走 行 す る と 仮 定 す る . 進 行 方 向 の 通 信 距 離 を Lc (m)と す る ,Lc で 無 線 通 信 ゾ ー ン を 定 義 す る . こ の Lc の 値 は , 路 車 間 通 信 技 術 に 4.3 所要情報伝送レート 所 要 情 報 伝 送 レ ー ト Rx は , 近 未 来 路 車 間 通 信 ア プ よ っ て 異 な る .全 国 高 速 道 路 の 交 通 統 計 デ ー タ に よ り , リケーションに対してそれぞれ設定している情報量 B 車線別,車種別分布及び断面交通量と平均速度により と 前 節 の ( Tb + nTe )の 上 限 値 T m ax か ら 決 め ら れ る .す 車頭間隔を導き出した.中国自動車道の3車線区間で な わ ち ,放 送 サ ー ビ ス の 情 報 量 を Bb,個 別 通 信 サ ー ビ は,表6に示す特性である. ス の 情 報 量 を Be と す る と , 表6 第一走行 第二走行 追い越し 3車線高速道路の交通特性 日交通量 時間交通量 車頭間隔 ( 台 /日 ) ( 台 /h ) (m) 40,005 1,667 60.9 38,144 1,590 62.9 25,223 1051 95.1 ※JH交通統計資料より 最 も 車 頭 間 隔 が 短 い の は 3 車 線 区 間 が 60m 程 度 で あ Tb = Bb , Rx Rx ≥ 1 Tmax Te = Be Rx から, ( Bb + NBe) が 所 要 情 報 伝 送 レ ー ト Rx の 必 要 条 件 と な る . り , 2 車 線 区 間 で は 55m 程 度 で あ っ た . このような車頭間隔では緊張感を持って運手して いると想定されるため,情報提供の観点からは安全車 間 距 離 を 原 則 と し 80m を 設 定 す る こ と と し た . 通信距離をLc(m)としたとき無線通信ゾーン内 以上の結果を整理すると表7のとおりである. 表7 通信形態 放送型 通信ゾーン内の 車両台数 N − 通 信 時 間 T max ポイントツーポイント 3Lc 一次元モデル: N = , 80 Lc Tmax = 2V 放 送 型 + ポイントツーポイント 二次元モデル: N = 情報量 Bb Be Bb, Be 所要情報 Bb Tmax NBe Tmax Bb + NBe Tmax 伝 送 レ ー ト Rx 4.4 通信条件パラメータ 各方式の適用性 ITS 分 野 に お け る 今 後 の 路 車 間 通 信 メ デ ィ ア と し て , 次の5つのメディアをとりあげ検討した. DSRC, 無 線 LAN, 次 世 代 携 帯 電 話 , ミ リ 波 , り ITS 分 野 で 広 く 使 わ れ る の は 暫 く 先 の こ と に な る と 予想されること,また,準天頂衛星は測位機能の他に 通信機能及び放送機能も検討されているものの,まだ 詳細について開発期間中であることにより検討から覗 いた.ここではこれら5つのメディアを今後の路車間 通信方式として有望な方式として取上げる. ITS 路 車 間 通 信 の 利 用 シ ー ン 検 討 結 果 を 基 に , 各 種 の路車間通信メディアが有する無線通信ゾーンの大き さを出発点に,近未来の路車間通信アプリケーション ごとに設定された情報量,走行条件,通信形態等から 所要情報伝送レートを具体的に算出し,これを路車間 通信メディアが固有特性として有する実効伝送レート と比較することによって,路車間通信メディアの基礎 20 報提供サービス』の詳細評価例を表9に記述する. また,5つのメディアと5つの近未来路車間通信ア プリケーションについて,それぞれの適用性をまとめ たのが表10である. 地上デジタル放送 このうちミリ波通信は,まだミリ波素子が高価であ πr2 5 まとめ それぞれのサービスについて,路車間通信通信の適 用性について整理すると次のとおりである. 『緊急情報提供サービス』は,高速道路走行中の音 声 ガ イ ド に 対 し て DSRC と 地 上 デ ジ タ ル 放 送 に 適 用 可 能性がある.停止中のファイル転送サービスに対して も同様である.ここでは地上デジタル放送の受信機が 緊急放送の常時受信機能を有することを前提にしてい る.また本用途に専用チャネルとして使えるときは無 線 LAN 及 び 3 G 携 帯 電 話 に も 適 用 可 能 性 が あ る . 『道路交通情報提供サービス』は,放送型サービス で あ れ ば DSRC, 無 線 LAN, ミ リ 波 LAN 及 び 地 上 デ ジタル放送に適用可能性がある.リクエスト型及びプ ロ ー ブ カ ー 情 報 は 走 行 中 通 信 で あ る こ と か ら ,DSRC, 的な適用性検討を行うとともに,更に関連する要因と 無 線 LAN 及 び 3 G 携 帯 電 話 に 適 用 可 能 性 が あ る .但 し して専用チャネル,常時受信機能,置局コストも考慮 3G 携帯電話で短期間に頻繁に通信するとトラヒック に入れて総合評価する. 3節で抽出した5つの近未来路車間通信アプリケ ーションについて,路車間通信メディアの適用可能性 を検討する. ① 緊急情報提供サービス ② 道路交通情報提供サービス ③ 安全参考情報提供サービス ④ 駐車場サービス ⑤ スタンド等での電子決済、広告等サービス の輻輳を招くことになるので低周期通信にすることが 必要であろう. 『安全参考情報提供サービス』は,上記緊急情報提 供 サ ー ビ ス と 同 様 で あ り DSRC 及 び 地 上 デ ジ タ ル 放 送 に適用可能性がある.また本用途に専用チャネルとし て 使 え る と き は 無 線 LAN 及 び 3 G 携 帯 電 話 に も 適 用 可能性がある. 『 駐 車 場 サ ー ビ ス 』は ,放 送 型 サ ー ビ ス の 場 合 DSRC, 無 線 LAN,ミ リ 波 LAN,地 上 デ ジ タ ル 放 送 に 適 用 可 能 性がある.他方,駐車場におけるポイントツーポイン 紙 面 の 関 係 で ,代 表 的 な『 ① 緊 急 情 報 提 供 サ ー ビ ス 』 の 音 声 ガ イ ド の 詳 細 評 価 例 を 表 8 に ,『 ② 道 路 交 通 情 ト 通 信 の 場 合 ,DSRC 及 び ミ リ 波 LAN に 適 用 可 能 性 が ある.また本用途に多チャネルを使えるときは,無線 LAN 及 び 3 G 携 帯 電 話 に も 適 用 可 能 性 が あ る , 後注目していくことが必要と考えられる. 『ガソリンスタンド等での電子決済,広告等』につ 『 ミ リ 波 LAN』 は , ま だ あ ま り 普 及 し て い な い が , い て は ,停 止 中 サ ー ビ ス は DSRC,無 線 LAN 及 び ミ リ 将来の周波数需要や高速通信のニーズが想定されるこ 波 LAN に 適 用 可 能 性 が あ り ,走 行 中 サ ー ビ ス の 場 合 は とから今後とも注目していく必要があると考えられる. DSRC 及 び 無 線 LAN に 適 用 可 能 性 が あ る . 『地上デジタル放送』は,3大都市圏で放送が始ま ったばかりで今後普及していく段階にある.現時点で また,視点を各通信メディア単位について整理して みると次の通りである. は地上デジタル放送による走行中車両へのデータ放送 の 規 格 は 未 定 で あ る が , 今 後 ITS の 分 野 に お い て も 利 『 DSRC』 は , 既 に 広 く 普 及 し つ つ あ り , ETC 用 途 用価値があるものと見られる. の 車 載 器 は 300 万 台 (2004 年 05 月 末 現 在 )を 突 破 し ,今 後 更 に ITS 専 用 チ ャ ネ ル で あ る と い う 特 性 を 生 か し て 路車間通信メディアの技術開発は日々進歩しており, ITS 用 途 に 普 及 す る こ と が 想 定 さ れ る . な お DSRC を 昨 年 ま で の 技 術 は 今 年 は も う 古 い ,と い う 時 代 で あ る . 使って緊急情報提供サービスや安全参考情報提供サー 何時までも旧来の資産にすがることなく,国民的ニー ビ ス を 行 う 場 合 に ,ETC と 同 じ チ ャ ネ ン ル を 使 う と 走 ズに立った,かつ一歩・二歩将来展望を見据えたプラ 行 中 の ETC サ ー ビ ス と 競 合 す る 恐 れ が あ る た め ,ETC ンとする必要がある.サービスアプリケーションにつ とは別の無線チャンネルを使用することが望ましい. いても同様であり,国民ユーザの時代進化を的確につ 『 無 線 LAN』 は , 既 に ホ ッ ト ス ポ ッ ト サ ー ビ ス や か み ,IT 時 代 や ユ ビ キ タ ス 社 会 に マ ッ チ し た サ ー ビ ス ADSL 等 広 く 一 般 の 通 信 に 利 用 さ れ て お り , 今 後 ITS を導入する必要がある. の分野でも利用されることが想定される. 『3G 携帯電話』は,現在主流の2G から次第に3 本 研 究 報 告 は ITS 情 報 通 信 企 業 や コ ン サ ル タ ン ト の G に移行する状況である.なお携帯電話は,基本的に 識者からなる検討会作業の成果であり,ご協力いただ ポイントツーポイント通信であるため放送型サービス いた関係諸兄に御礼を申し上げる. の受信はできないが,最近の状況として地上デジタル 放送を携帯電話で受信する方式の規格が決まったこと により,今後携帯電話に放送型サービスの受信機能が 最後に,本報告の内容が国の施策や方向性を示すも のでないことを補足する. 付 加 さ れ れ ば ITS サ ー ビ ス も 適 用 可 能 に な る の で , 今 表8 条件: 緊急情報提供サービスの音声ガイドサービスと適用メディア 想 定 情 報 量 =15 kB, 通 信 形 態 = 放 送 型 , 走 行 速 度 = 100 km/h (27.8 m/s) メディア 通信距離 Lc 通信時間 T m ax 所要 伝 送 レート Rx 最大実効 伝 送 レート Re (N=1) Rx≦ Re ? 常時受 信 機能 専 用 チャネル 総合評価 DSRC 20 m 0.36 S 330 kbps 1.2 Mbps ○ ○ ○ ○ 無 線 LAN 250 m 4.5 S 27 kbps 3.9 Mbps ○ ○ X (○ 注 1 ) X (○ 注 1 ) 3G 携帯電話 10 km 180 S 0.7 kbps 52 kbps ○ ○ X (○ 注 1 ) X (○ 注 1 ) ミリ波 LAN 15 m 静止, 歩行者用 X ○ X X 地上デジ タル放送 20 km 360 S ○ △ (○ 注 2 ) 0.34 kbps 275 kbps 以上 ○ △ (○ 注 2 ) 注1 緊急情報提供サービス用に専用チャネルとして使えればxは○に変わる. 注2 地上デジタル放送の受信機が常時受信機能(緊急放送受信機能)を持てば△は○に変わる. 凡例 ○:適用可能, △:可能性あり, X: 適 用 困 難 , −:未定 備考 ミリ波素 子が高価 表9 条件: 道路交通情報提供サービスと適用メディア 想 定 情 報 量 = 放 送 型 /25kB, リクエスト型 アップリンク/2kB, リクエスト型 ダウンリンク/2kB, プローブカー情 報 アップリンク/2kB( Bb = 25 kB, Be = 6 kB), <高速道路でのサービス> 走 行 速 度 = 100 km/h (27.8 m/s) メディア ポイントツー ポイント通 信 通信距 離 Lc 通 信 ゾーン 内車両 台数 N 通信時間 T m ax Bb + NBe 所要伝送 レート Rx 最大実効 伝 送 レート Re (N=1) Rx≦ Re ? 総合 評価 DSRC ○ 20 m 4 0.36 S 49 kB 1.1Mbps 1.2 Mbps ○ ○ 無 線 LAN ○ 250 m 10 4.5 S 85 kB 151 kbps 3.9 Mbps ○ ○ 2275 kB 101 kbps 52 kbps →注1 Re/η =173 kbps ○ ○ X X 3G 携帯電話 ミリ波 LAN 地上デジ タル放送 注1 ○ 10 km ○ 15 m 375 180 S 静 止 ,歩 行者用 X 備考 ミリ波素 子が高価 X 3 G 携 帯 電 話 は 通 信 距 離 が 長 い た め ,通 信 ゾ ー ン 内 車 両 台 数 が 多 い .こ の と き の サ ー ビ ス 要 求 同 時 発 生 率 η =0.3 と仮定.また,放送型サービスのみの場合は3G 携帯電話とミリ波以外の全てのメディアで適用可能性がある. 携 帯 電 話 は ポントツーポイントの み . ミ リ 波 は 停 止 中 の み . < SA/PA, 駐 車 場 サ ー ビ ス > 進 入 時 又 は 退 出 時 の 条 件 下 ( 36km/h) で は 3 G 携 帯 電 話 も Rx≦ Re を 満 た す . 表10 各種路車間通信メディアの近未来路車間通信アプリケーションへの適用性 交通情報提供サービス アプリ ケーション 路車間 通信 メディア DSRC 緊急情報提供 サービス 走行中 停止中 音声 ファイル 転送 ○ △ (○ 注 1) 道路交通情報提供サービス 安全 参考 情報 提供 サービ ス 駐車場サービス ガソリンスタンド等 での電子決済、 広告等のサービス 放送 型 ポイント ツー ポイント 型 停止中 走行中 放送 型 リクエスト型 アップ ダウン リンク リンク 情報 情報 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ X (○ 注 2) ○ X (○ 注 2) △ ○ ○ 低周 期時 X (○ 注 2) X X (○ 注 4) X X プロ ーブ カー 情報 無 線 LAN X ( ○ 注 2) ○ ○ 3G 携帯電話 X ( ○ 注 2) X ○ 低周期時 X X X X ○ ○ ○ X ○ X X △ (○ 注 3) ○ X X X ミリ波 LAN 地上デジ タル放送 凡例 注 1 X X (○ 注 1) △ (○ 注 3) ○:適用可能, △:可能性あり, X: 適 用 困 難 , −:未定 走 行 速 度 が 15km/h 以 下 で あ れ ば ○ に 変 わ る . 注 2 本用途に専用チャネルとして使えるときは○に変わる. 注 3 地 上 デ ジ タ ル 放 送 の 受 信 機 が 常 時 受 信 機 能 (緊 急 放 送 受 信 機 能 )を 持 て ば △ は ○ に 変 わ る . 注 4 本用途に多チャネルを使えるときは○に変わる.
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