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技術 路側ネットワークノード、および路側ネットワークノードを動作させる方法

出願人 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
発明者 エッカート,クルトホフマン,フランクブラーミ,ナディア
出願日 2018年9月19日 (2年7ヶ月経過) 出願番号 2020-526205
公開日 2021年1月28日 (3ヶ月経過) 公開番号 2021-502779
状態 未査定
技術分野 移動無線通信システム
主要キーワード 即時交換 周波数範囲毎 セルサポート グローバル基準 検知基準 ワイヤレスLAN サイドリンク 相互影響
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題・解決手段

アドホック無線通信ネットワークにおける動作のための路側ネットワークノードが提供される。プロセッサメモリ無線モジュール、およびアンテナを備えた路側ネットワークノードであって、アドホック無線チャネルを介して送信されるべきデータを決定し(302)、アドホック無線チャネルを介した送信用予約されたアドホックタイムスライスを決定または提供し(304)、アドホックタイムスライス中にアドホック無線チャネルを介したデータの送信を開始する(306)ように構成された路側ネットワークノード。

概要

背景

最先端の車両は、近傍の他の車両と情報を交換できることが知られている(V2V:Vehicle to Vehicle)。また、車両は、路側のインフラストラクチャと、ワイヤレス通信できる(V2I:Vehicle to Infrastructure)。同様に、車両は、インターネットにおけるバックエンドサーバとワイヤレスで通信でき(V2N:Vehicle to Network)、または歩行者端末とワイヤレスで通信できる(V2P:Vehicle to Person)。全体として、この通信はVehicle−to−Everything(V2X)と呼ばれる。

自動運転などの自動車産業における新しい機能およびサービスの開発は、V2Xから利益を得る。交通安全、乗り心地エネルギ、および交通効率が改善される。これにより、自動車メーカ、自動車サプライヤ、およびその他のサービス提供者向けの新製品ビジネスモデルが生まれる。

今後数年間に配備される第1世代のV2Xアプリケーションは、主に道路アプリケーションに関連する。その目標は、道路環境に関する情報を運転者に提供することである。車両は、定期的に、ステータス情報(たとえば、位置、速度、加速度など)および/またはイベント情報救助任務、車両停滞渋滞)を提供する。この情報は通常、ローカルテキストメッセージ形式発行される。近隣の車両から、このイベントベースの情報が、中央ネットワークユニット基地局、バックエンド)に送信される。

概要

アドホック無線通信ネットワークにおける動作のための路側ネットワークノードが提供される。プロセッサメモリ無線モジュール、およびアンテナを備えた路側ネットワークノードであって、アドホック無線チャネルを介して送信されるべきデータを決定し(302)、アドホック無線チャネルを介した送信用予約されたアドホックタイムスライスを決定または提供し(304)、アドホックタイムスライス中にアドホック無線チャネルを介したデータの送信を開始する(306)ように構成された路側ネットワークノード。

目的

車両は、定期的に、ステータス情報(たとえば、位置、速度、加速度など)および/またはイベント情報(救助任務、車両停滞、渋滞)を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

アドホック無線通信ネットワーク(VANET)における動作のための路側ネットワークノードNN1;NN3;NN5;NN6)であって、前記路側ネットワークノード(NN1;NN3;NN5;NN6)は、プロセッサメモリ無線モジュール、およびアンテナを備え、前記路側ネットワークノードは、−アドホック無線チャネルを介して送信されるべきデータを決定し、−前記アドホック無線チャネルを介した送信用予約されたアドホックタイムスライスを決定または提供し、−前記アドホックタイムスライス中に前記アドホック無線チャネルを介した前記データの送信を開始するように構成された、路側ネットワークノード(NN1;NN3;NN5;NN6)。

請求項2

前記路側ネットワークノード(NN1;NN3;NN5;NN6)は、−ローカルクロックを共通のタイムソース信号に同期させ、−フレーム単位推測的に知られた持続時間の予想される境界を決定し、特に、前記ローカルクロックのクロック信号に依存して、セルサポート無線通信ネットワークサブフレーム境界を決定し、−前記アドホック無線チャネルのステータスを決定し、−前記予想される境界に依存し、前記アドホック無線チャネルの前記ステータスに依存して、前記アドホック無線チャネルの占有率を決定し、−前記占有率に依存して、前記アドホックタイムスライスを決定するように構成された、請求項1に記載の路側ネットワークノード(NN1;NN3;NN5;NN6)。

請求項3

前記路側ネットワークノード(NN1;NN3;NN5;NN6)は、−少なくとも1つの送信境界が、予想される境界ではない連続送信を前記ステータスが示す場合、前記占有率を、アドホックトラフィックを伴う前記アドホック無線チャネルの第1の占有率として決定するように構成された、請求項2に記載の路側ネットワークノード(NN1;NN3;NN5;NN6)。

請求項4

前記路側ネットワークノード(NN1;NN3;NN5;NN6)は、−両送信境界が、予想される境界である連続送信を前記ステータスが示す場合、前記占有率を、非アドホックトラフィックを伴う前記アドホック無線チャネルの第2の占有率として決定するように構成された、請求項2または3に記載の路側ネットワークノード(NN1;NN3;NN5;NN6)。

請求項5

前記アドホックタイムスライスは、事前設定されたリソースプールを介して提供される、請求項1に記載の路側ネットワークノード(NN1;NN3;NN5;NN6)。

請求項6

前記路側ネットワークノード(NN1;NN3;NN5;NN6)は、−ローカルクロックを共通のタイムソース信号に同期させ、−前記ローカルクロックのクロック信号に依存し、前記事前設定されたリソースプールのグローバル開始時間基準に依存して、前記アドホックタイムスライスを決定するように構成された、請求項5に記載の路側ネットワークノード(NN1;NN3;NN5;NN6)。

請求項7

前記路側ネットワークノード(NN1;NN3;NN5;NN6)は、−前記アドホックタイムスライスの最後に配置されたガードインターバル中の開始を省略して、前記アドホックタイムスライスのうちの1つのアドホックタイムスライス中、前記アドホック無線チャネルを介して前記データの送信を開始するように構成された、請求項1〜6のいずれか一項に記載の路側ネットワークノード(NN1;NN3;NN5;NN6)。

請求項8

路側ネットワークノード(NN1;NN3;NN5;NN6)を動作させる方法であって、−アドホック無線チャネルを介して送信されるべきデータを決定するステップと、−前記アドホック無線チャネルを介した送信用に予約されたアドホックタイムスライスを決定または提供するステップと、−前記アドホックタイムスライス中に前記アドホック無線チャネルを介した前記データの送信を開始するステップと、を備えた、方法。

技術分野

0001

本発明は、路側ネットワークノード、および路側ノードを動作させる方法に関する。

背景技術

0002

最先端の車両は、近傍の他の車両と情報を交換できることが知られている(V2V:Vehicle to Vehicle)。また、車両は、路側のインフラストラクチャと、ワイヤレス通信できる(V2I:Vehicle to Infrastructure)。同様に、車両は、インターネットにおけるバックエンドサーバとワイヤレスで通信でき(V2N:Vehicle to Network)、または歩行者端末とワイヤレスで通信できる(V2P:Vehicle to Person)。全体として、この通信はVehicle−to−Everything(V2X)と呼ばれる。

0003

自動運転などの自動車産業における新しい機能およびサービスの開発は、V2Xから利益を得る。交通安全、乗り心地エネルギ、および交通効率が改善される。これにより、自動車メーカ、自動車サプライヤ、およびその他のサービス提供者向けの新製品ビジネスモデルが生まれる。

0004

今後数年間に配備される第1世代のV2Xアプリケーションは、主に道路アプリケーションに関連する。その目標は、道路環境に関する情報を運転者に提供することである。車両は、定期的に、ステータス情報(たとえば、位置、速度、加速度など)および/またはイベント情報救助任務、車両停滞渋滞)を提供する。この情報は通常、ローカルテキストメッセージ形式発行される。近隣の車両から、このイベントベースの情報が、中央ネットワークユニット基地局、バックエンド)に送信される。

発明が解決しようとする課題

0005

従来技術の問題は、請求項1に記載の路側ネットワークノードと、さらなる独立請求項に記載の路側ノードを動作させる方法とによって解決される。

課題を解決するための手段

0006

この説明の態様によれば、アドホック無線通信ネットワークにおける動作のための路側ネットワークノードが提案される。路側ネットワークノードは、プロセッサメモリ無線モジュール、およびアンテナを備える。路側ネットワークノードは、アドホック無線チャネルを介して送信されるべきデータを決定し、アドホック無線チャネルを介した送信用予約されるアドホックタイムスライスを決定または提供し、アドホックタイムスライス中にアドホック無線チャネルを介してデータの送信を開始するように構成される。

0007

有利には、第1の路側ネットワークノードは、セルサポート無線通信ネットワーク無線送信に半同期されたデータを送信し、したがって、セルサポート無線通信ネットワークとの干渉を低減または排除する。アドホック無線通信ネットワークと、セルサポート無線通信ネットワークとが、同じまたはオーバラップする許可不要周波数範囲で動作できるように、共存メカニズムが提供される。

0008

有利な実施形態によれば、路側ネットワークノードは、ローカルクロックを共通のタイムソース信号に同期させ、フレーム単位推測的に知られた持続時間の予想される境界を決定し、特に、ローカルクロックのクロック信号に依存して、セルサポート無線通信ネットワークのサブフレーム境界を決定し、アドホック無線チャネルのステータスを決定し、予想される境界に依存し、アドホック無線チャネルのステータスに依存して、アドホック無線チャネルの占有率を決定し、占有率に依存してアドホックタイムスライスを決定するように構成される。

0009

占有パターン推定され、アドホックトラフィックと、アドホック無線チャネルを占有するさらなるトラフィックとの識別が行われる。さらに、アドホックタイムスライスは、セルサポート無線通信ネットワークのアドホックチャネルサイドリンクチャネルとの干渉を低減する方策を提供する。有利なことに、事前設定されたリソースプールの提供が回避され、したがって、設定オーバヘッドを低減することができる。

0010

有利な実施形態によれば、路側ネットワークノードは、少なくとも1つの送信境界が、予想される境界ではない連続送信をステータスが示す場合、その占有率を、アドホックトラフィックを伴うアドホック無線チャネルの第1の占有率として決定するように構成される。

0011

有利なことに、第1の占有率の決定は、アドホックトラフィックと非アドホックトラフィックとの違いを出すことができる。
有利な実施形態によれば、路側ネットワークノードは、両送信境界が、予想される境界である連続送信をステータスが示す場合、その占有率を、非アドホックトラフィックを伴うアドホック無線チャネルの第2の占有率として決定するように構成される。

0012

有利なことに、第2の占有率の決定は、アドホックトラフィックと非アドホックトラフィックとの違いを出すことができる。
有利な実施形態によれば、アドホックタイムスライスは、事前設定されたリソースプールを介して提供される。

0013

有利なことに、事前設定されたリソースプール、またはLTE−Vリソースプールのサブセットが提供される。リソースプールにより、路側ネットワークノードは、時分割多重化方式にしたがってデータを送信できる。したがって、LTE−Vなどの他の技術との共存が提供される。さらに、処理オーバヘッドが省略される。

0014

有利な実施形態によれば、路側ネットワークノードは、ローカルクロックを共通のタイムソース信号に同期させ、ローカルクロックのクロック信号に依存し、事前設定されたリソースプールのグローバル開始時間基準に依存して、アドホックタイムスライスを決定するように構成される。

0015

有利な実施形態によれば、路側ネットワークノードは、アドホックタイムスライスの最後に配置されたガードインターバル中の開始を省略して、アドホックタイムスライスのうちの1つのアドホックタイムスライス中に、アドホック無線チャネルを介したデータの送信を開始するように構成される。

0016

有利なことに、ガードインターバル中のアドホック送信の開始の省略により、アドホック送信は、アドホックタイムスライスに続くサイドリンクタイムスライス毎に、非アドホックタイムスライスにおける送信と干渉しないか、干渉が少なくなる。

0017

さらなる態様によれば、路側ネットワークノードを動作させる方法が提供される。この方法は、アドホック無線チャネルを介して送信されるべきデータを決定することと、アドホック無線チャネルを介した送信用に予約されるアドホックタイムスライスを決定または提供することと、アドホックタイムスライス中にアドホック無線チャネルを介してデータの送信を開始することとを備える。

0018

さらなる特徴および利点は、以下の実施形態の説明によってカバーされる。

図面の簡単な説明

0019

図1は例示的な交通状況の概略斜視図である。
図2aは路側ネットワークユニットを概略的に示す図である。図2bはリソースプールを概略的に示す図である。
図3は路側ノードを動作させるためのフローチャートを概略的に示す図である。
図4はサイドリンク無線チャネルおよびアドホック無線チャネルの占有を概略的に示す図である。
図5は路側ノードを動作させるためのフローチャートを概略的に示す図である。
図6は路側ノードを動作させるためのさらなるフローチャートを概略的に示す図である。
図7は路側ノードを動作させるためのさらなるフローチャートを概略的に示す図である。
図8は路側ノードを動作させるためのさらなるフローチャートを概略的に示す図である。

実施例

0020

図1は、信号交差点2の周囲の例示的な交通状況の概略斜視図を示す。各車両V1、V3は、アドホック無線通信ネットワークVANETを形成するネットワークノードNN1、NN3を備える。各車両V2、V4は、セルサポート無線通信ネットワークCNETを形成するネットワークノードNN2、NN4を備える。車両V5および信号機TLは、アドホック無線通信ネットワークVANETおよびセルサポート無線通信ネットワークCNETに参加するように構成されたネットワークノードNN5、NN6を備える。もちろん、信号機以外の他の固定インフラストラクチャエンティティも、NN1、NN2、またはNN6などのネットワークノードを備え得る。

0021

ネットワークノードNN1、NN2、NN3、NN4、NN5、NN6、およびNN7のおのおのは、少なくともプロセッサP1、P2、P3、P4、P5、P6、およびP7と、メモリM1、M2、M3、M4、M5、M6、およびM7と、衛星受信機G1、G2、G3、G4、G5、G6、およびG7とを相互接続するデータバスB1、B2、B3、B4、B5、B6、およびB7を備える。ネットワークノードNN1、NN2、NN3、NN4、NN5、NN6は、路側ネットワークノードであり、これは、これらのネットワークノードが、車両または道路インフラストラクチャに設置されていることを意味する。ネットワークノードNN7は、ネットワークインフラストラクチャノードである。これは、このノードが、ネットワーク機能を管理するように構成されていることを意味する。衛星受信機G1、G2、G3、G4、G5、G6、およびG7は、地球衛星Sから発信された、少なくとも1つの衛星信号TS、たとえば、GPS、全地球測位システム信号を受信するように構成される。メモリM1、M2、M3、M4、M5、M6、およびM7のおのおのには、対応するプロセッサP1、P2、P3、P4、P5、P6、およびP7で実行されたときにこの説明で開示された方法を実施するコンピュータプログラムが格納される。代替的または追加的に、プロセッサP1、P2、P3、P4、P5、P6、およびP7は、ASICとして実施される。ネットワークノードNN1、NN3のおのおのは、アドホック無線通信ネットワークVANETによる無線信号の送信および受信のために構成された無線モジュールC1、C3を備える。無線モジュールC1、C3のおのおのは、アンテナA1、A3に接続される。ネットワークノードNN2、NN4のおのおのは、セルサポート無線通信ネットワークCNETによる無線信号の送信および受信のために構成された無線モジュールD2、D4を備える。無線モジュールD2、D4のおのおのは、アンテナA2、A4に接続される。ネットワークノードNN5、NN6のおのおのは、セルサポート無線通信ネットワークCNETによる無線信号の送信および受信のために構成された無線モジュールD5、D6と、アドホック無線通信ネットワークVANETによる無線信号の送信および受信のために構成された無線モジュールC5、C5とを備える。無線モジュールD5、D6のおのおのは、アンテナA5d、A6dに接続される。無線モジュールC5、C6のおのおのは、アンテナA5c、A6cに接続される。

0022

ドイツ連邦共和国の「ドイツ連邦ネットワーク」などの国家当局は、たとえば、異なるネットワークオペレータの許可を含む周波数使用計画を作成する。ネットワークオペレータは、割り当てられた許可の下で、割り当てられた許可済み周波数範囲または周波数スペクトルでネットワークインフラストラクチャノードおよびネットワークノードを接続することができる。対照的に、どのネットワークオペレータにも割り当てられていない周波数範囲または周波数スペクトルがあり、たとえば、専用の送信/受信電力などの特定の境界条件の下で自由に使用できる。

0023

ネットワークVANETは、アドホック無線チャネルAHCHを提供する。ネットワークCNETは、サイドリンク無線チャネルSLCHを提供する。サイドリンク無線チャネルSLCHおよびアドホック無線チャネルAHCHのおのおのは、2つ以上のネットワークノード間物理層PHYプロトコルデータユニットPDUを渡す目的で使用される無線媒体WMのインスタンスである。両ネットワークでは、VANET無線信号およびCNET無線信号は、同じまたはオーバラップする許可不要周波数範囲uFRを使用して送信される。チャネルSLCHおよびチャネルAHCHの無調整の使用は、チャネルSLCHおよびチャネルAHCHの両方のうちの少なくとも1つのチャネルの劣化につながる。

0024

ネットワークインフラストラクチャノードNN7は、たとえばバックホールネットワークの他のネットワークノードにアクセスするためのネットワークインターフェース17を備える。ネットワークインフラストラクチャノードNN7は、基地局またはeNodeBとして指定することもできる。ネットワークインフラストラクチャノードNN7は、静止アンテナA7に接続されて、ダウンリンクチャネルDCでデータを送信し、アップリンクチャネルUCでデータを受信する。アンテナA7は、たとえば、いくつかのアンテナを備え、たとえば、リモート無線ヘッドRRHとして設計される。もちろん、ネットワークインフラストラクチャノードNN7は、たとえば仮想化の状況において、分散方式で実現することができ、複数の別個のネットワークノードから構成され得る。ネットワークインフラストラクチャノードNN7および路側ネットワークノードNN2、NN4、NN5、およびNN6は、たとえばLTE−V2X規格にしたがって構成される。

0025

ネットワークインフラストラクチャノードNN7およびアンテナA7は、路側ネットワークノードNN5およびNN4がカバレッジ内にあり、ネットワークインフラストラクチャノードNN7と通信することができる無線CLを提供する。一方、ネットワークノードNN2およびNN5は無線CL内に存在せず、ネットワークインフラストラクチャノードNN7に関してカバレッジ外であり、ネットワークインフラストラクチャノードNN7と直接通信することはできない。

0026

サイドリンク無線チャネルSLCHおよびサイドリンクは一般に、たとえば、参照により本明細書に組み込まれる文書3GPP TS 36.300 V14.2.0(2017−03)によって定義される。ネットワークノードNN2、NN4、NN5、およびNN6は、3GPP TS 36.300 V14.2.0(2017−03)にしたがって構成される。サイドリンクは、サイドリンク検知、およびV2Xサイドリンク通信を含む。サイドリンクは、アップリンクリソースと、アップリンクと同様の物理チャネル構造とを使用する。したがって、サイドリンクは、物理チャネルに関してアップリンクとは異なる。

0027

サイドリンクは、サイドリンク物理チャネルの個々のクラスタ送信に限定される。さらに、サイドリンクは、各サイドリンクサブフレームの最後に1シンボルギャップを使用する。V2Xサイドリンク通信の場合、PSCCH、物理サイドリンク制御チャネル、およびPSSCH、物理サイドリンク共有チャネルが、同じサブフレームで送信される。

0028

サイドリンクにおけるトランスポートチャネル物理層処理は、以下のステップにおいてアップリンク送信とは異なる。スクランブリングPSDCH、物理サイドリンク検知チャネル、およびPSCCHの場合、スクランブリングはネットワークエンティティ固有ではない。変調:サイドリンクのために、64QAMおよび256QAM(QAM:直交振幅変調)はサポートされていない。PSCCHは、PSSCHのためにそれぞれのネットワークノードによって使用されるサイドリンクリソースおよび他の送信パラメータを示す。

0029

PSDCH、PSCCH、およびPSSCH復調の場合、スロットの第4のシンボルにおけるアップリンク復調基準信号と同様の基準信号は、通常のCP、サイクリックプレフィックス、および拡張CPにおけるスロットの第3のシンボルで送信される。サイドリンク復調基準信号シーケンス長は、関連付けられたリソースのサイズ(サブキャリアの数)に対応する。V2Xサイドリンク通信の場合、基準信号は、CPにおける第1のスロットの第3および第6のシンボルと、第2のスロットにおける第2および第5のシンボルとで送信される。PSDCHおよびPSCCHの場合、基準信号は、固定基シーケンス循環シフト、および直交カバー符号に基づいて生成される。V2Xサイドリンク通信の場合、PSCCHの循環シフトは、各送信においてランダムに選択される。

0030

サイドリンク無線チャネルの測定の場合、以下のオプションが、ネットワークノード側で利用可能である。サイドリンク基準信号(S−RSRP)の受信電力。サイドリンク検知基準信号(SD−RSRP)の受信電力。PSSCH基準信号(PSSCH−RSRP)の受信電力。サイドリンク基準信号(S−RSSI)の信号強度インジケータ

0031

サイドリンクリソースプールは、事前設定、半静的、または動的に提供され、サイドリンク無線チャネルSLCHを介してサイドリンク送信を実行できる無線リソースのセットに対応する。モード2(カバーされていないケース)でサイドリンク通信を実行するネットワークノードは、ネットワークインフラストラクチャノードNN7またはサイドリンククラスタのヘッドエンドによって事前に設定されたリソースプール範囲から自律的にリソースを選択する。モード1(カバーされたケース)でサイドリンク通信を実行するネットワークノードは、ネットワークインフラストラクチャノードNN7によってスケジュールされたリソースを選択する。

0032

ネットワークノードNN1、NN3、NN5、NN6のおのおのは、たとえば、参照により組み込まれるIEEE802.11p規格、特に2010年7月15日付けのIEEE802.11p−2010にしたがって設定される。IEEE802.11p PHYおよびMACは、米国の専用短距離通信DSRC)と欧州の協調ITS、C−ITSの上位層プロトコルにサービスを提供する。ネットワークノードNN1、NN3、NN5、NN6は、許可不要周波数範囲においてアドホック無線チャネルAHCHを介して互いに直接通信する。アドホック無線チャネルAHCHは、無線モジュールC1、C3、C5、C6によって、CSMA/CA(キャリア感知多元接続衝突回避プロトコルを介して調停される。

0033

ネットワークノードNN1は、アドホック無線チャネルAHCHを介してデータを送信するように構成され、ネットワークノードNN3は、データを受信することができる。たとえば、ネットワークノードNN3のような無線信号の受信範囲内のすべてのネットワークノードは、そのようなデータを受信することができる。一般的なアドホック無線チャネルAHCHとアドホック無線チャネル、およびアドホックワイヤレス通信ネットワークVANETは、たとえば、IEEE規格「802.11p−2010−情報技術に関するIEEE規格−ローカルおよびメトロポリタンエリアネットワーク特定部分11と、ワイヤレスLAN媒体アクセス制御(MAC)および物理層(PHY)仕様修正6と、参照により本明細書に組み込まれる、車両環境におけるワイヤレスアクセスとによって記載される。IEEE802.11pは、WLAN規格IEEE802.11を拡張するための規格である。IEEE802.11pの目標は、乗用車におけるワイヤレス技術確立し、高度道路交通システム(ITS)アプリケーションのための信頼できるインターフェースを提供することである。IEEE802.11pはまた、5.85〜5.925GHz帯域における専用短距離通信(DSRC)のための基礎である。欧州のDSRCバージョンとの混乱を避けるために、特に欧州では、DSRCではなくITS−G5という用語が使用される。

0034

アドホック無線チャネルAHCHにアクセスするために、ネットワークノードNN1、NN3、NN5、およびNN6は、拡張分散チャネルアクセス、EDCA、およびリッスンビフォアトーク(LBT)手順を使用する。LBTは、アドホック無線チャネルAHCHで送信する前に、バックオフ手順を備えている。先ず、ネットワークノードNN1、NN3、NN5、またはNN6は、リッスンし、期間中に、アドホック無線チャネルAHCHが利用可能になるまで待機し、この期間AIFSは、アービトレーションフレーム間スペースAIFSと呼ばれる。アドホック無線チャネルAHCHは、電力レベルが、62dBmのような第1のしきい値よりも低く、−82dBmのような第2のしきい値よりも高い電力レベルのアドホックプリアンブルがないと判定された場合、アイドルとして感知される。アドホック無線チャネルは、チャネルがアイドル状態であると感知されない場合、ビジーである。

0035

アドホック無線チャネルAHCHが、期間AIFS中にアイドルであると感知される場合、バックオフ手順が開始する。バックオフタイマは、9μsのスロット時間倍数である乱数として初期化される。乱数は、コンテンションウィンドウ内で決定される。ランダムバックオフタイマは、アドホック無線チャネルAHCHがアイドル状態であると感知されたときに1つ減少される。各スロット時間について、アドホック無線チャネルAHCHがビジーであると感知され、ランダムバックオフタイマは、以前と同じ値のままである。

0036

ネットワークノードNN1、NN3、NN5、またはNN6は、バックオフタイマが満了した場合に送信機会TXOPを取得する。ネットワークノードNN1、NN3、NN5、またはNN6は、アドホック無線チャネルをアイドルとして感知した場合、送信機会TXOP持続期間が満了していないのであれば、データを送信する。

0037

ネットワークノードNN1、NN3、NN5、およびNN6間の受信ネットワークノードは、データが、ブロードキャストモードで送信されなかった場合、データの受信時に、アクノレッジメント送信ノードに送信する。

0038

参照により本明細書に組み込まれる文書「ETSI EN 302 663 V1.2.0(2012−11)」は、ITS−G5技術(ITS G5:5GH周波数帯域で動作する高度道路交通システム)の最下層である物理層とデータリンク層との両方を説明している。無線モジュールC1、C3、C5、およびC6は、アドホック無線チャネルを使用するために、たとえば、「ETSI TS 102 687 V1.1.1(2011−07)」にしたがってこれらの2つの最下層および対応する機能を実現する。許可不要周波数帯域NLFBの一部であるアドホック無線チャネルAHCHの使用のために、欧州では以下の許可不要周波数帯域、1)周波数範囲5.875GHz〜5.905GHzにおける安全関連アプリケーション用のITS−G5A、2)周波数範囲5.855GHz〜5.875GHzにおける非安全関連アプリケーション用のITS−G5B、および3)5.055GHz〜5.925GHzの周波数範囲におけるITSアプリケーションの動作用のITS−G5Dが利用可能である。ITS−G5は、基地局のコンテキスト外の2つのネットワークユニットであるUE1とUE2との間の通信を可能にする。ITS−G5は、データフレーム即時交換を可能にし、ネットワークのセットアップ時に使用される管理オーバヘッドを回避する。

0039

参照により本明細書に組み込まれる文書「ETSI TS 102 687 V.1.1.1(2011−07)」は、ITS−G5「分散型輻輳制御メカニズム」について説明している。とりわけ、アドホック無線チャネルAHCHは、交通安全および交通効率データを交換する役割を果たす。無線モジュールC1、C3、C5、およびC6は、たとえば、文書「ETSI TS 102 687 V1.1.1(2011−07)」に記載されているような機能を実現する。ITS−G5におけるアプリケーションおよびサービスは、アドホックネットワークVANET(VANET:車両アドホックネットワーク)を構成する路側ネットワークノードの協調的な振舞に基づく。アドホックネットワークVANETは、迅速な情報交換を必要とするタイムクリティカル道路交通アプリケーションが、適切なタイミングで、運転者および/または車両に警告および支援することを可能にする。アドホックネットワークVANETが適切に機能することを保証するために、ITS−G5のアドホック無線チャネルAHCHのために「分散型輻輳制御メカニズム」(DCC)が使用される。DCCは、ITSアーキテクチャの複数の層に存在する機能を有する。DCCメカニズムは、チャネルに関する知識に基づく。チャネル状態情報は、チャネルプローブによって取得される。チャネル状態情報は、TPC(送信電力制御)、TRC送信速度制御)、およびTDC(送信データレート制御)の方法で取得できる。これらの方法は、検出されたパケットからの受信信号レベルしきい値またはプリアンブル情報応答して、チャネル状態情報を決定する。

0040

アドホック無線通信ネットワークVANETおよびセルサポート無線通信ネットワークCNETは、様々な態様において異なり、両技術間相違はすでに、符号化/復号チェーン、したがって、変調および符号化方式にある。これは、他の技術の受信信号の正常な復号を許可しない。異なる基準シンボルは異なる手法で使用され、サイドリンク基準シンボルは、送信中に、サイドリンク無線チャネルSLCHを介して特定の無線リソースで送信される。一方、アドホック基準シンボルは、アドホック無線チャネルAHCHを介して、送信の最初に送信される。さらに、サイドリンク無線チャネルSLCHを介した送信では、受信信号を正しく復号するために、参加しているネットワークノードが時間的に同期している必要がある。一方、アドホック無線チャネルでは、無接続非同期の信号の送信が可能である。

0041

示された交通状況では、ネットワークノードNN1からNN6は、各ネットワークノードNN1からNN6の無線電力が、ネットワークノードNN1からNN6のうちの別の1つのネットワークノードに到達するのに十分であるように配置される。したがって、周波数においてオーバラップするチャネルAHCHおよびSLCHにおける送信は、互いに悪影響を与える可能性がある。この説明の1つの目的は、この不利な相互影響を低減することである。

0042

たとえば、車両V5は、緊急運転中の緊急車両であり、その緊急ステータスを、アドホック無線チャネルADCHおよびサイドリンク無線チャネルを介してメッセージM5Tで信号機TLに通信する。ネットワークノードNN5は、サイドリンク無線チャネルSLCHを介して、および/または、アドホック無線チャネルAHCHを介して、メッセージを送信するように構成されており、このメッセージは、ネットワークノードNN6によって受信することができる。ネットワークノードNN5とNN6との両方は、ネットワークCNETとVANTとの両方のための無線モジュールC5、D5、C6、D6を備えているため、両技術へのアクセスが可能である。ネットワークノードNN5およびNN6は、ゲートウェイノードとも呼ばれる。ネットワークノードNN5とNN6との間のサイドリンク無線チャネルSLCHは、分散モードで動作される。

0043

受信されたメッセージに応じて、信号機TLは、相反する交通のために交差点を閉じる。赤に切り替えると、信号機は、車両V1の速度を下げるために、赤光ステータスを、メッセージMT1で、アドホック無線チャネルAHCHを介して、車両V1に通信する。車両V1は、100km/hの速度で移動し、その速度を、メッセージM13で、アドホック無線チャネルADCHを介して、他の車両、たとえば車両V3へ通信する。

0044

ネットワークノードNN2は、サイドリンク無線チャネルSLCHを介してメッセージM2TをネットワークノードNN6に送信するように構成される。ネットワークノードNN2とNN6との両方が、無線セルCLの外部にあるので、サイドリンク無線チャネルSLCHへのアクセスは、ネットワークインフラストラクチャノードによって制御されない。ネットワークノードNN2とNN6との間のサイドリンク無線チャネルSLCHは、分散モードで動作される。

0045

ネットワークノードNN4は、メッセージM45を、サイドリンク無線チャネルSLCHを介して、ネットワークノードNN5に送信するように構成される。ネットワークノードNN4とNN5との両方は、無線セルCLに存在するので、サイドリンク無線チャネルへのアクセスは、ネットワークインフラストラクチャノードNN7によって制御される。ネットワークノードNN4とNN5との間のサイドリンク無線チャネルSLCHは、モード1または管理モードで動作され、これは、ネットワークインフラストラクチャノードNN7が、ダウンリンクチャネルDCにおいて、対応するスケジューリング割当SAを介して、サイドリンク無線チャネルSLCHにおける送信を制御することを意味する。ネットワークインフラストラクチャノードNN7は、サイドリンク無線チャネルSLCHのためのスケジューリング割当SAを決定するスケジューラを備える。スケジューリング割当SAは、ダウンリンクチャネルDCを介して送信される制御信号であり、サイドリンクを介してデータを送信するために、どのサイドリンク無線リソースが、ネットワークノードNN4、NN5によって使用されるべきかを示す。スケジューリング割当SAは、衝突が回避され、干渉が最小化されるように決定される。このことは、ネットワークの負荷が高い場合に非常に重要である。なぜなら、スケジューラエンティティは、アプリケーションのサービス品質要件に基づいて、サイドリンク無線リソースを、各ネットワークノードNN4、NN5に割り当てることにより、異なるアプリケーションに対して、たとえば、データレートデータ信頼性パケット誤り率、または遅延のようなサービス品質(QoS)を保証できるからである。スケジューリング割当SAに関連付けられたデータ送信は、アプリケーションによって要求されるレイテンシに応じて、同じサブフレーム内の隣接するリソースブロックRB、または隣接しないRBを占有できる。ネットワークインフラストラクチャノードNN7によるスケジューリングおよび制御は、ノードNN7の信号が利用可能である(カバレッジ内)エリアでのみ実行できる。このモードでは、無線トラフィックのスケジューリングと干渉管理は、ダウンリンクチャネルDCによる制御シグナリングを介して、ネットワークインフラストラクチャノードNN7によって支援される。ネットワークインフラストラクチャノードNN7は、各ネットワークノードについて、サイドリンクのために使用されるリソースを(時間範囲および周波数範囲毎に)動的な方式で割り当てる。

0046

サービスは、ネットワークインフラストラクチャノードNN7によるネットワークカバレッジが利用可能ではないエリアを含むあらゆる場所で利用可能でなければならないので、サイドリンク無線チャネルSLCHのためのさらなる設定または展開モード、すなわち分散モードがある。分散モードでは、無線トラフィックのスケジューリングと干渉管理は、たとえば、NN2やNN5などのネットワークノード間で実施される分散アルゴリズムに基づいてサポートされる。これらの分散アルゴリズムは、各ネットワークノードNN2、NN5によって生成される無線トラフィックが本質的にほぼ周期的であるという事実に基づいて、半永続送信による感知に基づく。この技術により、無線リソースの占有を感知し、将来の輻輳を推定できる。これは、オーバラップするリソースを使用している送信機間のリソース分離を強化することにより、サイドリンクの使用を最適化する。さらに、リソース割当地理情報に依存しているメカニズムは、同じリソースを求めて競合するネットワークノードの数を低減することができ、衝突の確率を低減する。分散モードは、主にカバレッジ外のシナリオで使用され、非セルサポートモードとしても指定される。その結果、セルサポート通信ネットワークCNETは、セルサポートモード(カバレッジ内)および分散モード(カバレッジ外)を提供する。カバレッジ外のネットワークCNETでさえも、セルアシスト無線通信ネットワークと呼ばれる。

0047

両モードは、無線通信のための専用のキャリアを使用するように定義される。これは、スペクトル帯域が、直接的なサイドリンクベースのV2V通信にのみ使用されることを意味する。この設計は、異なる帯域幅(たとえば、10MHzまたは10MHzの倍数)に対してスケール可能である。時刻の同期のために、GNSS、グローバル移動体衛星システムが、両ケースにおいて使用される。

0048

この説明では、単一のアップリンクチャネルおよび単一のダウンリンクチャネルに対する参照がなされる。たとえば、アップリンクチャネルおよびダウンリンクチャネルは、それぞれのサブチャネルを含む。アップリンクだけでなく、ダウンリンクでも複数のチャネルを使用できる。同じことが、サイドリンク無線チャネルSLCHおよびアドホック無線チャネルAHCHにも当てはまる

0049

図2aは、第1の路側ネットワークノードNN1を概略的に示している。図1の実施形態に加えて、ネットワークノードNN1は、ローカルロックCL1を備える。ローカルクロックCL1は、衛星受信機G1を介して同期され、衛星受信機G1は、他の路側ネットワークノードのための共通のタイムソース信号を表す衛星信号を受信する。別の実施形態では、ローカルクロックCL1は、別のタイプの共通のタイムソース信号、たとえば、精密時間プロトコル、PTP信号を介して同期される。ローカルクロックの同期は、共通のタイムソース信号に依存してグローバル基準にしたがってタイムスタンプを設定することと、共通のタイムソース信号に依存してローカルクロックの周波数を設定することと、共通のタイムソース信号に依存してローカルクロックの位相を設定することとを備える。

0050

図2bは、リソースプールrpを概略的に示す。リソースプールrpは、サイドリンク無線チャネルを介した送信用に予約されている無線リソースを示す、少なくともサイドリンクタイムスライスTS_sidelinkを備える。この情報は、リソースプールの反復率を示すリソースプールサイクル暗黙的に示す。この情報は、時間内に省略された無線リソースが、アドホック無線チャネルによって使用できることを暗黙的に示す。さらに、リソースプールは、グローバル時間に関する時点を示すグローバル開始時間基準tGを備える。この時点は、リソースプールが配置されているグローバルな時間スケールで示される。

0051

図3は、図1のアドホック対応ネットワークノードNN1、NN3、NN5、またはNN6を動作させるためのフローチャートを概略的に示す。アドホック無線チャネルを介して送信されるべきデータは、ステップ302で決定される。アドホック無線チャネルを介した送信用に予約されたアドホックタイムスライスは、ステップ304において決定または提供される。ステップ306において、アドホック無線チャネルを介したデータの送信は、アドホックタイムスライスのうちの1つのアドホックタイムスライス中に開始される。アドホックタイムスライスは、アドホック無線チャネルを介した送信用に予約され、アドホックタイムスライスとは異なる他のタイムスライスは、アドホック対応ネットワークノードによって使用されない。

0052

図4は、サイドリンク無線チャネルおよびアドホック無線チャネルの占有を概略的に示す。リソースプールrpは、サイドリンクTDMチャネルとアドホックTDMチャネル(TDM:時分割多重化)に関する情報を備え、おのおのが、それぞれのチャネルの排他予約を示すタイムスライスを備える。したがって、リソースプールrpは、時分割多元接続方式でのサイドリンク無線チャネル送信およびアドホック無線チャネル送信に利用可能な無線リソースのセットを備える。

0053

ブロックSLTxは、サイドリンク無線チャネルSLCHを介した送信を示し、ブロックAHtxは、アドホック無線チャネルAHCHを介した送信を示す。サイドリンク無線チャネル送信SLTxの後。セクション404によれば、アドホック無線チャネルにアクセスするネットワークノードのうちの1つのネットワークノードは、媒体をアイドルとして感知する。セクション406は、リッスンビフォアトーク(LBT)手順のバックオフタイマがゼロに達すると、ネットワークノードが、ブロックAHTx1およびAHTx2にしたがって、アドホック無線チャネルAHCHを介してデータを送信することを示す。

0054

サイドリンクTDMチャネルのサイドリンクタイムスライス中に、サイドリンク対応ネットワークノードのおのおのが、サイドリンク無線チャネルを介した送信のためにサイドリンクタイムスライスが利用可能であると判定する。TDMチャネルは、無線チャネルが、物理的な無線リソースを介してデータを送信するために使用されるという意味で、無線チャネルとは異なる。TDMチャネルは、サイドリンク無線チャネルまたはアドホック無線チャネルのために利用可能な物理的な無線リソースのタイムスライスを提供する。

0055

サイドリンクタイムスライスTS_sidelink中に、サイドリンク対応ネットワークノードは、サイドリンク無線チャネルSLCHを介して、同期方式でデータSLTxを送信する。アドホック対応ネットワークノードは、アドホックタイムスライスTS_adhoc中にデータAHTx1およびAHTx2を送信できる。アドホック対応ネットワークノードは、アドホックタイムスライスTS_adhocの最後にガードインターバルG1を受信または決定し、ここでは、アドホック送信の開始は許可されない。アドホック無線チャネルADCHを介した送信の開始は、時間間隔T_start中に許可される。ガードインターバルG1は、アドホック無線チャネルを介した最大送信持続期間を表す。したがって、t_3_1の時点から、タイムスライスTS_adhocの終了まで、アドホック無線チャネルを介した送信開始は許可されない。時間t_3_1は、後続するサブフレーム境界tsubから、アドホックフレーム時間を引いた値として決定され、アドホックフレーム時間は、アドホック無線チャネルの最大または平均のフレーム時間を決定できる。

0056

図5は、アドホック対応路側ノードを動作させるためのフローチャートを概略的に示す。アドホック対応ネットワークノードが、ステップ502において、送信するデータを決定すると、ステップ504において、ネットワークノードが、アドホックタイムスライスTS_adhoc内にあるが、ガードインターバル外であるか否かをチェックする。肯定の場合、ネットワークノードは、ステップ506において、アドホック無線チャネルをリッスンする。ステップ508において、アドホック無線チャネルがアイドルであると判定されると、ネットワークノードは、ステップ524において、アドホック無線チャネルを介して、データの送信を開始する。ステップ526において、アドホック無線チャネルを介した送信を完了する。

0057

ステップ508において、アドホック無線チャネルがビジーであるとネットワークノードが判定した場合、ステップ510において、乱数によってバックオフタイマが初期化される。ネットワークノードは、ステップ512において、ネットワークノードがアドホックタイムスライスTS_adhocにあるが、ガードインターバル外にあるか否かをチェックする。肯定の場合、ネットワークノードは、ステップ514において、アドホック無線チャネルをリッスンする。ステップ516において、アドホックチャネルがアイドルであると判定された後、ステップ518において、バックオフタイマが1だけ減分される。バックオフタイマがゼロより大きい場合、手順はステップ512に続く。バックオフタイマがゼロに達すると、ネットワークノードは、ガードインターバル内であるか否かを判定する。肯定の場合、手順はステップ512に続き、したがって、アドホックタイムスライスTS_adhocの最後に配置されたガードインターバル中、送信の開始を省略する。ネットワークノードがガードインターバル外にある場合、ステップ524における日付の送信から始まる。

0058

図6は、図1のアドホック対応路側ノードのうちの1つのアドホック対応路側ノードを動作させるためのさらなるフローチャートを概略的に示す。ステップ602によれば、ローカルクロックは、共通のタイムソース信号に同期される。ステップ604によれば、フレームユニットの推測的に知られた持続時間の予想される境界、たとえば、セルサポート無線通信ネットワークの1msのサブフレームは、ローカルクロック信号に依存して決定される。したがって、フルミリ秒に該当するサブフレーム境界が、ネットワークノードに認識される。ステップ604において、アドホック無線チャネルのアイドル/ビジーステータスが一定期間判定される。ステップ608によれば、アドホック無線チャネルの占有率は、予想される境界に依存して、およびアドホック無線チャネルのステータスに依存して決定される。予想される境界内に収まるように、正確な時点の周りの間隔が定義される。セルサポート無線通信ネットワークのサブフレーム境界は、フル1ms毎に予想される。ステップ610によれば、アドホックタイムスライスは、占有率に依存して決定される。

0059

図7は、図1のアドホック対応路側ノードのうちの1つのアドホック対応路側ノードを動作させるためのさらなるフローチャートを概略的に示す。路側ノードNN1は、アドホックチャネルを観測し、チャネルリスニング結果を、ローカルクロックのクロック信号と比較することで、リソースプールrpまたはその少なくとも一部を学習する。ローカルクロックは、共通のタイムソース信号に同期される。ステップ702において、ステータスSTATは、アドホック無線チャネルにおける受信エネルギを測定することに依存して判定される。ステップ704において、アドホックトラフィックを伴うアドホック無線チャネルの第1の占有率が決定される。ステータスSTATが、連続送信TxAまたはTxBを示し、少なくとも1つの送信境界である開始または終了が、たとえば、フルマクロ秒またはその近傍のように、予想された境界ではない場合、観測された送信TxA、TxBは、アドホックトラフィックと見なされる。ステップ706において、非アドホックトラフィックを伴うアドホック無線チャネルの第2の占有率O2が決定される。ステータスが、両送信境界が、予想される境界である連続送信を示す場合、観測された送信は、アドホックトラフィックではないと見なされる。ステップ708によれば、最小のアドホックタイムスライスが決定される。ステップ710によれば、最小の非アドホックタイムスライスが決定される。ステップ712において、アドホックタイムスライスTS_adhocは、最小のタイムスライスに依存して決定される。例示されている例では、タイムスライスTS_sidelinkおよびTS_adhocは、決定された最小タイムスライス間に十分なアイドル時間が存在するため、それぞれの最小タイムスライスよりも大きいと判定される。

0060

実施形態では、ステップ712はさらに、リソースプール持続期間Trpを推定することと、リソースプールサイクルの開始trp_startを推定することとを備える。開始trp_startは、リソースプールが開始する時点である。開始trp_startの次のインスタンスは、次のアドホックタイムスライスTS_adhocを示す。実施形態では、ステップ706および710は省略され、ステップ712は、非アドホックトラフィックを知らずにアドホックタイムスライスTS_adhocを推定する。代替実施形態では、ステップ704および708は省略され、ステップ712は、アドホックトラフィックを知らずにアドホックタイムスライスTS_adhocを推定する。

0061

図8は、路側ノードNN1を動作させるためのさらなるフローチャートを概略的に示す。ステップ802において、ローカルクロックは、共通のタイムソース信号に同期される。ステップ804において、アドホックタイムスライスTS_adhocは、クロック信号に依存して、事前設定されたリソースプールの一部であるグローバル開始時間tGに依存して、およびサイドリンク無線チャネルに割り当てられていないがアドホック無線チャネルに割り当てられた無線リソースに依存して決定される。したがって、アドホック対応路側ネットワークノードは、グローバル開始時間と、アドホックタイムスライスへの時間オフセットTOに依存して、アドホックタイムスライスTS_adhocを決定できる。

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