JP7637728B2 - 処理装置および処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、処理装置および処理プログラムに関する。

通信しながら走行する車両（いわゆるコネクテッドカー）が得る情報の中には、当該車両の未来の挙動を示す情報や、他の車両や歩行者の接近を知らせる情報等、走行する上で重要なものが含まれることが多い。このため、基地局－車両間の通信は、安定的に行われる必要がある。一方、車両と基地局との間で通信が行われる際、基地局は、他の端末装置とも通信する。このため、同時に通信する端末装置の数によっては、車両と基地局との通信の品質が低下する可能性がある。そこで、例えば下記特許文献１に記載されたような、通信状況に応じて通信帯域の割り当てを制御し、安定的な通信を確保する通信制御装置が提案されている。

この通信制御装置は、要求元のアプリケーションからデータ通信の開始要求を受け付ける要求受付部と、要求元から通信条件を取得する通信条件取得部と、通信条件に応じたデータ通信を実施可能であるか否かを、通信回線の状態、及び先行アプリの通信条件の少なくとも一方に基づいて判断する通信可否判断部と、通信が可能であると判定されたことに基づき、要求元から外部装置までの通信経路を設定する経路設定部と、通信可否判断部の判断結果を要求元に返送する応答部と、を備え、通信経路の設定は、要求元へのソースポート番号の割当を含み、応答部は、データ通信は可能であると判定された場合に、ソースポート番号を要求元に通知する。

特開２０２２－０８８９８０号公報

しかしながら、先行技術に係る通信制御装置は、個々の車両に搭載されるものである。つまり、先行技術は、必要な通信帯域を確保できるか否かの判断等を各車両が行っていた。このようにすると、各車両のコンピュータリソースに多大な負荷がかかる。また、複数の車両にそれぞれ通信制御装置を搭載させることは、多大なコストを要する。

本発明の一態様に係る処理装置は、基地局と接続される処理装置であって、道路を走行するとともに前記基地局を介して無線通信する車両から、当該車両の位置情報を取得する取得部と、前記位置情報、前記基地局が発する電波の、少なくとも前記道路上における強度分布を示すエリア情報、および前記基地局と無線接続している端末装置の台数を示す台数情報に基づいて、各端末装置に割り当てられる通信帯域の推定値を決定する決定部と、前記推定値に基づいて、前記位置情報が示す位置に前記車両が存在する時刻から所定時間後に前記車両が存在する位置である走行予定位置において前記車両が通信する際の通信帯域が所定の帯域要件を満たしているか否かを判断する判断部と、を備える。なお、決定部は、位置情報、エリア情報および台数情報の関係を機械学習することにより構築された学習済モデルを用いて推定値を決定するよう構成されていてもよい。

本発明の各態様は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記通信制御装置および処理装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより通信制御装置および処理装置をコンピュータにて実現させる通信制御プログラムおよび処理プログラム、ならびにそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

本発明の一態様の第一（第二）実施形態に係る処理装置を含んで構成される交通システムの概略構成を示すブロック図である。 第一実施形態に係る処理装置の機能的構成を示すブロック図である。 同実施形態に係る交通システムにおける遅延の揺らぎを説明する図である。 同処理装置が揺らぎ値を算出する流れを示すフローチャートである。 同処理装置が通信帯域の推定値を決定する流れを示すフローチャートである。 同処理装置が推定値の決定に用いる電波の強度と推定値の関係を示すグラフである。 同処理装置が帯域要件を満たすか否かを判断する流れを示すフローチャートである。 第二実施形態に係る処理装置の機能的構成を示すブロック図である。 同処理装置が生成するテーブルの一例を示す図である。 推定値と正解値との関係を示すプロットの分布を示す図であって、左側は本実施形態に係る処理装置が出力した推定値に基づくもの、右側は従来の装置が出力した推定値に基づくものである。

・第一実施形態
以下、本発明の第一実施形態について詳細に説明する。

＜交通システム＞
本実施形態において、処理装置１は、図１に示したような交通システム１００の一部を構成している。交通システム１００は、処理装置１の他、少なくとも一台の車両２と、アプリケーションサーバ３（以下、サーバ３）と、通信ネットワーク４と、を備える。

［車両］
車両２は、いわゆるコネクテッドカーである。すなわち、車両２は、道路を走行する際に、通信ネットワーク４の基地局４２を介して処理装置１およびサーバ３の少なくとも一方と無線通信する。具体的には、車両２は、情報送信処理を行う。情報送信処理は、各種情報を、処理装置１およびサーバ３の少なくとも一方へ送信する処理である。なお、車両２は、情報受信処理を行うよう構成されていてもよい。情報受信処理は、処理装置１およびサーバ３の少なくとも一方から各種情報を受信する処理である。

また、本実施形態に係る車両２は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）の受信機を備える。この受信機は、衛星から受信した信号に基づいて、車両２の位置情報を生成する。位置情報は、車両２自身が存在する地点の緯度および経度、並びに当該地点に存在したときの時刻を示す情報である。また、本実施形態に係る受信機は、位置情報を所定周期で繰り返し生成する。受信機が位置情報を生成すると、車両２は、当該位置情報を、上記各種情報として、処理装置１へ無線で送信する。本実施形態に係る車両２は、受信機が位置情報を生成する度に（所定周期で）当該位置情報を処理装置１へ送信する。

なお、車両２は、設定された走行ルート上を自律走行する自動運転車両であってもよい。すなわち、車両２は、走行中に周囲を撮影して画像データを生成するカメラを備えるとともに、情報送信処理において、カメラが生成した画像データをサーバ３へ無線で送信するよう構成されていてもよい。なお、車両２が自動運転車両である場合であって、情報受信処理を行うよう構成されている場合、車両は、非常時処理を行うよう構成されていてもよい。非常時処理は、サーバ３から、非常時である旨の情報を、各種情報として無線で受信した場合に、車両２を安全に（例えば路肩に寄せる等して）停車させる処理である。

［アプリケーションサーバ］
サーバ３は、処理装置１および通信ネットワーク４を介して車両２と通信する。また、サーバ３は、車両２が有する機能に応じた処理を行う。具体的には、車両２がコネクテッドカーである場合、サーバ３は、情報受信処理および情報送信処理のうち少なくとも情報受信処理を行う。情報受信処理は、車両２から各種情報を受信する処理である。情報送信処理は、各種情報を、車両２へ送信する処理である。一方、車両２が自動運転車両である場合、サーバ３は、情報受信処理において、車両２が送信してきた画像データを受信する。また、車両２が自動運転車両である場合であって、監視者が所定の非常時操作を行った場合、サーバ３は、情報送信処理において、非常時である旨の情報を、車両２へ送信する。なお、サーバ３は１を介さずに車両２と通信してもよい。

［通信ネットワーク］
通信ネットワーク４は、少なくとも車両２と、処理装置１およびサーバ３と、の通信を担う。通信ネットワーク４は、通信制御装置４１と、基地局４２と、を備える。すなわち、車両２は、セルラー方式で処理装置１およびサーバ３と通信する。本実施形態に係る通信ネットワーク４は、基地局４２を複数備える。また、本実施形態に係る通信ネットワーク４は、通信事業者が管理するものである。すなわち、通信ネットワーク４は、車両２の通信専用のものではなく、複数の端末装置Ｍ（携帯電話、タブレット端末等）同士の通信も担う。このため、通信ネットワーク４は、同時に通信する端末装置Ｍの数によっては、車両２と基地局４２との通信の品質が低下させてしまう可能性がある。

〔通信制御装置〕
通信制御装置４１は、基地局４２が車両２から受信した、当該車両２の位置情報を取得する。また、通信制御装置４１は、基地局４２から位置情報を取得した時刻を取得時刻として記録する。また、通信制御装置４１は、各基地局４２から、台数情報をそれぞれ取得する。台数情報は、基地局４２と無線接続している端末装置Ｍの台数を示す情報である。また、通信制御装置４１は、位置情報を取得する度に、当該位置情報を、取得時刻と共に処理装置１へ送信する。また、通信制御装置４１は、必要に応じて（例えば、後述する処理装置１から増加依頼情報を受信した場合に）増加制御を実行する。具体的には、通信制御装置４１は、通信帯域の配分増加を指示する指示情報を、対象の車両２と無線通信する少なくとも一つの基地局４２へ送信する。

また、通信制御装置４１は、各基地局４２の統計データを収集し、それをデータベースに蓄積する。統計データは、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）が作成した技術仕様ＴＳ２８．５５２で規定されている「5.1 Performance measurement forgNB」に列挙されている測定パラメータの少なくともいずれかである。なお、通信制御装置４１は、収集した統計データを蓄積せずに、処理装置１や他の記憶装置へ送信する（処理装置１や他の記憶装置に蓄積させる）よう構成されていてもよい。

［処理装置］
処理装置１は、通信ネットワーク４の基地局４２と接続される。本実施形態に係る処理装置１は、複数の基地局４２と接続される。また、本実施形態に係る処理装置１は、通信ネットワーク４の通信制御装置４１を介して基地局４２と接続される。例えば、基地局４２から得られる情報に基づいて車両２が各種処理を実行するような場合、当該車両２が無線接続している基地局４２以外の基地局４２に関する情報を当該車両２が把握することは困難である。これに対し、処理装置１は、複数の基地局４２と接続されることで、道路をカバーする複数の基地局４２の通信状況について比較的容易に把握することができる。

｛処理装置の構成｝
図２に示したように、処理装置１は、通信部１１と、記憶部１２と、制御部１３と、を備える。

〔通信部〕
通信部１１は、通信ネットワーク４の通信制御装置４１およびサーバ３と有線または無線で通信する。本実施形態に係る通信部１１は、通信モジュールで構成されている。

〔記憶部〕
記憶部１２は、処理プログラム１２１を記憶している。また、記憶部１２は、道路地図情報１２２を記憶している。道路地図情報１２２は、少なくとも車両２が走行する可能性のある区域の道路の配置を示す情報である。また、記憶部１２は、電波情報１２３を記憶している。電波情報１２３は、基地局４２の位置、および当該基地局４２から発せられる電波の各地理的地点における強度分布を示す情報である。本実施形態に係る記憶部１２が記憶する電波情報１２３は、複数の基地局４２のそれぞれの位置、および各基地局４２から発せられる電波の強度分布をそれぞれ示す情報である。本実施形態に係る記憶部１２は、半導体メモリ、ハードディスク等で構成されている。

なお、記憶部１２は、道路地図情報１２２および電波情報１２３の代わりに、エリア情報を記憶していてもよい。エリア情報は、基地局４２が発する電波の、少なくとも道路上における強度分布を示す情報であり、道路地図情報及び電波情報に基づいて得られる。上述したように、本実施形態に係る通信ネットワーク４は、複数の基地局４２を備えている。このため、エリア情報は、複数の基地局４２のそれぞれが発する電波の、少なくとも道路上における強度分布を示す情報となる。

〔制御部〕
制御部１３は、取得部１３１と、算出部１３２と、決定部１３３と、判断部１３４と、処理部１３５と、を備える。本実施形態に係る制御部１３は、プロセッサで構成されている（処理装置１はコンピュータで構成されている）。このため、各制御ブロック１３１～１３５の機能は、記憶部１２に記憶されている処理プログラム１２１を制御部１３が実行することにより実現される。

（取得部）
取得部１３１は、車両２から、当該車両２の位置情報を取得する。本実施形態に係る取得部１３１は、車両２から基地局４２が受信し、通信制御装置４１が取得した位置情報を、当該通信制御装置４１から受信することにより取得する。本実施形態に係る取得部１３１は、車両の位置情報を、所定周期で繰り返し取得する。所定周期は、例えば１秒とすることができる。位置情報の送受信が遅延なく行われていると、例えば図３に示したように、車両２が位置情報を生成する周期ΔT_GPSは、当該位置情報を通信制御装置４１が受信する周期ΔT_RECと等しくなる。すなわち、図３における位置情報の送信を示す矢印（実線）はすべて平行に並ぶ。ここで、位置情報の送受信に遅延が生じると、通信制御装置４１が位置情報を受信する時刻が、遅延のない場合よりも遅くなる。すなわち、図３における位置情報の送信を示す矢印は、遅延のない場合よりも時間の経過方向（右）に傾く（破線の矢印となる）。なお、所定周期は、１秒より長くてもよいし、短くてもよい。

また、本実施形態に係る取得部１３１は、通信制御装置４１から、位置情報と共に、当該位置情報の取得時刻を取得する。また、本実施形態に係る取得部１３１は、通信制御装置４１から、台数情報を取得する。上述したように、本実施形態に係る通信ネットワーク４は、基地局４２を複数備える。このため、本実施形態に係る取得部１３１が取得する台数情報は、複数の基地局４２のそれぞれと無線接続している端末装置Ｍの台数を示す情報となっている。なお、取得部１３１は、例えば他の装置から、道路地図情報および電波情報、またはエリア情報を取得するよう構成されていてもよい。この場合、記憶部１２は、道路地図情報および電波情報、またはエリア情報を記憶していなくてもよい。

（算出部）
算出部１３２は、揺らぎ値を算出する。揺らぎ値は、現在位置において端末装置Ｍが無線通信を行う場合に生じる遅延の揺らぎの程度を示す値である。現在位置は、車両２が現在存在する位置である。具体的には、算出部１３２は、図４に示したような流れで揺らぎ値を算出する。まず、算出部１３２は、Errサンプルを算出する（ステップＡ１）。Errサンプルは、位置情報の直近の取得周期（ΔT_REC）と緯度・経度の直近の生成周期(ΔT_GPS)との差である。位置情報の直近の取得周期（ΔT_REC）は、通信制御装置４１が直近に記録した位置情報の取得時刻［N］と前回記録した位置情報の取得時刻［N-1］との差である。緯度・経度の直近の生成周期(ΔT_GPS)は、取得部１３１が直近に取得した位置情報に含まれる緯度・経度の生成時刻［N］と、前回取得した位置情報に含まれる緯度・経度の生成時刻［N-1］と、の差である。

次に、算出部１３２は、過去に算出したErrサンプル、および最新のErrサンプルに基づいて、Errサンプルの移動平均値Err_avgを算出する（ステップＡ２）。次に、算出部１３２は、最新のErrサンプルと、移動平均値Err_avgとの差を、揺らぎ値として算出する（ステップＡ３）。算出部１３２は、取得部１３１が位置情報を取得する度にステップＡ１～Ａ３を繰り返す。このようにして得られる揺らぎ値を、時系列で複数並べることにより、遅延の揺らぎの有無や、揺らぎの程度を知ることができる。

なお、算出部１３２は、例えば予め構築しておいた学習済モデルを用いて揺らぎ値を算出することもできる。この場合、学習済モデルには、道路上の各地点の緯度・経度と、過去に算出した揺らぎ値との関係を機械学習することにより構築されたものが用いられる。そして、算出部１３２は、この学習済モデルに現在地点の緯度・経度を入力し、出力された値を揺らぎ値として採用する。また後述する判断部１３４が、判断の際に遅延の揺らぎを考慮しない、または、上記取得部１３１が位置情報を繰り返し取得しない場合、制御部１３は、算出部１３２を備えていなくてもよい。

（決定部）
決定部１３３は、エリア情報、および台数情報に基づいて、各端末装置Ｍに割り当てられる通信帯域の推定値を決定する。具体的には、算出部１３２は、図５に示したような流れで推定値を決定する。決定部１３３は、まず、エリア情報を参照して、走行予定位置における電波の強度を取得する（ステップＢ１）。走行予定位置は、位置情報が示す位置に車両が存在する時刻から所定時間後に車両が存在する位置である。所定時間は、例えば６秒とすることができる。例えば、車両２が６０ｋｍ／ｈで走行している場合、走行予定位置は現在位置の１００ｍ先の位置となる。次に、決定部１３３は、現在位置における電波の強度も取得する（ステップＢ２）。

次に、決定部１３３は、第一推定値を算出する。第一推定値は、エリア情報を参照して得られる電波の強度、および台数情報に基づいて算出される通信帯域の推定値である。まず、決定部１３３は、例えば図６に示したような、電波の強度と推定値の関係を示すグラフを参照し、ステップＢ１で取得した電波の強度に対応する値を、第一推定値として算出する（ステップＢ３）。グラフは、一の基地局４２に無線接続される端末装置Ｍの台数毎にそれぞれ用意されている。上述したように、決定部１３３は、走行予定位置における電波の強度、および現在位置における電波の強度をそれぞれ取得する。このため、本実施形態に係る決定部１３３は、走行予定位置における第一推定値、および現在位置における第一推定値をそれぞれ算出する。

次に、決定部１３３は、第二推定値を算出する（ステップＢ４）。第二推定値は、揺らぎ値に基づいて算出される通信帯域の推定値である。決定部１３３は、例えば予め構築しておいた学習済モデルを用いて第二推定値を算出することもできる。この場合、学習済モデルには、過去に通信制御装置４１や基地局４２が生成した各種データ（例えば、ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）値、台数情報、ＤＲＢ（Data Radio Bearer）値、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）値、遅延幅、レイテンシー等）と、過去に測定した通信帯域との関係を機械学習することにより構築されたものが用いられる。そして、決定部１３３は、この学習済モデルに各種データを入力し、出力された値を第二推定値として採用する。本実施形態に係る決定部１３３は、走行予定位置における第二推定値、および現在位置における第二推定値をそれぞれ算出する。なお、決定部１３３は、予め決めておいた固定値を第二推定値として用いるよう構成されていてもよい。

次に、決定部１３３は、第一推定値が第二推定値よりも小さいか否かを判断する（ステップＢ５）。ここで、第一推定値が第二推定値よりも小さいと判断した場合、または第二推定値が算出されていない場合（ステップＢ５：ＹＥＳ）、決定部１３３は、第一推定値を推定値として決定する（ステップＢ６）。一方、第一推定値が第二推定値よりも大きいと判断した場合（ステップＢ５：ＮＯ）、決定部１３３は、第二推定値を推定値として決定する（ステップＢ７）。本実施形態に係る決定部１３３は、走行予定位置における推定値、および現在位置における推定値をそれぞれ決定する。

このように、決定部１３３が第一推定値と第二推定値のうち小さい方を推定値として採用するので、帯域要件を満たす旨の判断の確度を高めることができる。なお、決定部１３３は、ステップＢ２をステップＢ１よりも前に行うよう構成されていてもよいし、ステップＢ１と並行して行うよう構成されていてもよい。また、決定部１３３は、ステップＢ４をステップＢ３よりも前に行うよう構成されていてもよいし、ステップＢ３と並行して行うよう構成されていてもよい。

（判断部）
判断部１３４は、決定部１３３が決定した走行予定位置における推定値に基づいて、走行予定位置において車両２が通信する際の通信帯域が所定の帯域要件を満たしているか否かを判断する。上述したように、本実施形態に係る制御部１３は、揺らぎ値を算出する算出部１３２を備える。このため、本実施形態に係る判断部１３４は、推定値および揺らぎ値に基づいて、走行予定位置において帯域要件を満たすか否かを判断する。

具体的には、判断部１３４は、図７に示したような流れで帯域要件を満たしているか否かを判断する。まず、判断部１３４は、決定部１３３が決定（更新）した推定値が所定の所望値よりも大きいか否かを判断する（ステップＣ１）。所望値は、通信の確実性をどの程度にしたいかに応じてユーザが自由に決定することができる値である。この所望値を増減させることにより、帯域要件を満たすか否かの判断基準を調整することができる。ここで、推定値が所望値よりも大きいと判断した場合（ステップＣ１：ＹＥＳ）、判断部１３４は、算出部１３２が算出した最新の揺らぎ値が所定値以下であるか否かを判断する（ステップＣ２）。所定値は、遅延の揺らぎをどの程度許容できるかに応じてユーザが自由に決定することができる値である。ここで、揺らぎ値が所定値以下であると判断した場合（ステップＣ２：ＹＥＳ）、判断部１３４は、帯域要件を満たすと判断したことになり、再びステップＣ１へ戻る。一方、揺らぎ値が所定値より大きいと判断した場合（ステップＣ２：ＮＯ）、判断部１３４は、帯域要件を満たさない可能性があると判断したことになる。

このようにステップＣ２において遅延の揺らぎを考慮することにより、遅延の揺らぎによって推定値が所望値より小さくなる瞬間があるのに帯域要件を満たすことできると判断し、基地局４２と車両との通信が一時的に困難になってしまうことを防ぐことができる。すなわち、帯域要件を満たす旨の判断の確度を高めることができる。なお、判断部１３４は、ステップＣ１において推定値が所望値よりも大きいと判断した場合（ステップＣ１：ＹＥＳ）に、ステップＣ２を実行することなく、帯域要件を満たすと判断したこととし、再びステップＣ１へ戻るよう構成されていてもよい。

ステップＣ１において、推定値が所望値よりも小さい場合（ステップＣ１：ＮＯ）、判断部１３４は、決定部１３３が第二推定値を推定値として決定したか否かを判断する（ステップＣ３）。ここで、第二推定値を推定値として決定したと判断した場合（ステップＣ３：ＹＥＳ）、判断部１３４は、帯域要件を満たさないと判断したことになる。一方、ステップＣ３において、決定部１３３が第二推定値を推定値として決定していないと判断した場合（ステップＣ３：ＮＯ）、判断部１３４は、最新の揺らぎ値が所定値以下であるか否かを判断する（ステップＣ４）。ここで、最新の揺らぎ値が所定値より大きいと判断した場合（ステップＣ４：ＮＯ）、判断部１３４は、帯域要件を満たさないと判断したことになる。ステップＣ３またはステップＣ４の判断の結果、帯域要件を満たさないと判断したことになった場合、処理部１３５が、安全確保処理（ステップＤ１）を行った上で、再びステップＣ１へ戻る。この安全確保処理の詳細については後述する。

このように、ステップＣ４において、遅延の揺らぎに基づいて算出された第二推定値を推定値とした場合に帯域要件を満たさないと判断することにより、帯域要件を満たす旨の判断の確度を高めることができる。また、ステップＣ４において、揺らぎ値が所定値より大きい場合に帯域要件を満たさないと判断することにより、帯域要件を満たす旨の判断の確度を高めることができる。なお、ステップＣ１において、推定値が所望値よりも小さいと判断した場合（ステップＣ１：ＮＯ）に、判断部１３４は、ステップＣ３およびステップＣ４を実行することなく、帯域要件を満たさないと判断したこととするよう構成されていてもよい。

ステップＣ４において、最新の揺らぎ値が所定値以下であると判断した場合（ステップＣ４：ＹＥＳ）、判断部１３４は、端末装置Ｍに届いている電波の強度が所定強度より大きいか否かを判断する（ステップＣ５）。ここで、端末装置Ｍに届いている電波の強度が所定強度より大きいと判断した場合、判断部１３４は、帯域要件を満たすと判断したことになり、再びステップＣ１へ戻る。一方、端末装置Ｍに届いている電波の強度が所定強度より小さいと判断した場合（ステップＣ５：ＮＯ）に、帯域要件を満たさない可能性があると判断したことになる。ステップＣ５またはステップＣ２の判断の結果、帯域要件を満たさない可能性があると判断したことになった場合、処理部１３５が、安全確保処理（ステップＤ１）を行った上で、再びステップＣ１へ戻る。

本実施形態に係る判断部１３４は、上記処理（走行予定位置において帯域要件を満たしているか否かを判断）の前または後、もしくは当該処理と並行して、決定部１３３が決定した現在位置における推定値に基づいて、現在位置において車両２が通信する際の通信帯域が所定の帯域要件を満たしているか否かを判断する。

無線通信においては、遅延の揺らぎが小さくても、電波の強度が低い場合には通信が困難になってしまう場合がある。このため、ステップＣ５を実行することで、帯域要件を満たす旨の判断の確度を高めることができる。また、通信に生じる遅延は一定ではなく、揺らぐ（遅延幅が大きくなったり小さくなったりする）ことが多い。そこで、ステップＣ２、ステップＣ３およびステップＣ４を実行し、遅延の揺らぎを考慮することにより、遅延の揺らぎによって帯域要件を満たすことが困難となる瞬間があるのに、帯域要件を満たすと判断し、基地局４２と車両との通信が一時的に困難になってしまうことを防ぐことができる。すなわち、帯域要件を満たす旨の判断の確度を高めることができる。また、通信制御装置４１が複数の基地局４２に接続され、処理装置１は、複数の基地局４２からそれぞれ各種情報を収集する。このため、判断部１３４は、複数のセルに跨る広範囲にわたって、帯域要件を満たすか否かを判断することができる。

（処理部）
処理部１３５は、帯域要件を満たさない、または帯域要件を満たさない可能性があると判断部１３４が判断した場合に、安全確保処理（ステップＤ１）を実行する。安全確保処理は、車両２の安全を確保するための処理である。本実施形態に係る処理部１３５は、安全確保処理として、帯域増加処理、経路変更処理、第一通知処理、および第二通知処理の少なくともいずれかの処理を実行する。

帯域増加処理は、基地局４２に、車両２への通信帯域の配分を増加させる処理である。具体的には、処理部１３５は、通信帯域の配分増加を依頼する増加依頼情報を通信制御装置４１へ送信するよう通信部１１を制御する。増加依頼情報を受信した通信制御装置４１は、通信帯域の配分増加を指示する指示情報を、対象の基地局４２へ送信する。指示情報を受信した基地局４２は、指示情報に従って、車両２へ対する通信帯域の配分を増加させる。これにより、車両２は安定した通信を維持し続けることができるようになる。

経路変更処理は、車両２が帯域要件を満たす走行経路への変更するための処理である。具体的には、処理部１３５は、走行経路の変更を依頼する変更依頼情報をサーバ３へ送信するよう通信部１１を制御する。変更依頼情報を受信したサーバ３は、走行経路の変更を指示する指示情報を、対象の車両２へ送信する。指示情報を受信した車両２は、指示情報に従って、走行経路を変更する。なお、処理部１３５は、経路変更処理において、走行経路の変更を指示する指示情報を、対象の車両２へ直接（サーバ３を介さずに）送信するよう構成されていてもよい。これにより、車両２は安定した通信を維持し続けることができるようになる。

第一通知処理は、帯域要件を満たさない旨を車両２へ通知するための処理である。具体的には、帯域不足情報を通信制御装置４１へ送信するよう通信部１１を制御する。帯域不足情報は、帯域要件を満たさない旨の情報である。帯域不足情報を受信した通信制御装置４１は、帯域不足情報を、基地局４２を介して対象の車両２へ送信する。帯域不足情報を受信した車両２は、例えば、この先通信が困難になる旨を、当該車両２へ乗車する者へ通知したり、停車したりする。これにより、車両２に乗車する者が、車両２を停止させる、走行経路を変更する等の対応をとったり、通信が安定しない状態で車両２が走行してしまうのを防いだりすることができるようになる。

第二通知処理は、帯域要件を満たさない旨を車両２に乗車する者が所持または装着する端末装置Ｍへ通知するための処理である。具体的には、帯域不足情報を通信制御装置４１へ送信するよう通信部１１を制御する。帯域不足情報を受信した通信制御装置４１は、帯域不足情報を、基地局４２を介して対象の端末装置Ｍへ送信する。帯域不足情報を受信した端末装置Ｍは、例えば、この先通信が困難になる旨を、当該端末装置Ｍを所持または装着する者へ通知する。これにより、車両２に乗車する者は、車両２を停止させる、走行経路を変更するといった対応をとることができるようになる。

｛処理装置の効果｝
以上説明してきた本実施形態に係る処理装置１は、端末装置Ｍに割り当てられる通信帯域（端末装置Ｍの通信遅延の生じやすさ）という通信ネットワーク側で把握しやすい情報に基づいて、走行予定位置において帯域要件を満たすか否かの判断等を行う。このため、処理装置１によれば、車両２のコンピュータリソースに多大な負荷をかけることない。その結果、車両２のコンピュータリソースは、走行に必要な情報の収集に専念することができる。また、処理装置１によれば、複数の車両２についての判断を一台で纏めて行うことができるので、各車両に判断のための装置を搭載させる場合に比べて導入コストを抑えることができる。

・第二実施形態
次に、本発明の第二実施形態について詳細に説明する。なお、説明の便宜上、上記第一実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

＜交通システム＞
図１に示したように、本実施形態に係る交通システム１００Ａは、上記第一実施形態に係る交通システム１００と同様の車両２、サーバ３、および通信ネットワーク４の他に、処理装置１Ａを備える。

｛処理装置の構成｝
図８に示したように、処理装置１Ａは、上記第一実施形態に係る処理装置１と同様の、通信部１１の他に、記憶部１２Ａと、制御部１３Ａと、を備える。

〔記憶部〕
本実施形態に係る記憶部１２Ａは、記憶している内容が上記第一実施形態に係る記憶部１２と異なる。具体的には、本実施形態に係る記憶部１２Ａは、上記第一実施形態に係る記憶部１２と同様の電波情報１２３の他に、処理プログラム１２１Ａと、道路地図情報１２２Ａと、学習済みモデル１２４と、を記憶している。

道路地図情報１２２Ａは、少なくとも車両２が走行する可能性のある区域の道路の配置を、当該道路を構成する複数の区間ごとに示す情報である。また、道路地図情報１２２Ａは、ハンドオーバー先となる確率が最も高い基地局４２を区間ごとに示したものである。各区間におけるハンドオーバー先となる確率が最も高い基地局４２は、例えば、過去に各区間を車両２が走行したときに、各区間においてどの基地局４２と実際に接続されたかを示す記録に基づいて決定することができる。記憶部１２Ａは、道路地図情報１２２Ａおよび電波情報１２３の代わりに、エリア情報を記憶していてもよい。

学習済みモデル１２４は、過去の位置情報、過去のエリア情報（ＲＳＲＰ、ＲＳＰＱ（Reference Signal Received Quality）、ＳＩＮＲ（Signal-to-Noise-Ratio）等）、過去の台数情報、過去の基地局４２に関する統計データ、および過去に割り当てられた通信帯域の関係を機械学習することにより構築されたものである。過去の位置情報、および過去のエリア情報は、通信制御装置４１から取得したものであってもよいし、車両から取得したものであってもよい。一方、過去の台数情報、過去の基地局４２に関する統計データ、および過去に割り当てられた通信帯域は、通信制御装置４１から取得されたものである。本実施形態に係る学習済みモデル１２４は、上記各種情報と、車速情報との関係も機械学習することにより構築されている。車速情報は、車両２の速度を示す情報である。また、本実施形態に係る学習済みモデル１２４は、通信帯域の値を直接学習させたものではなく、通信帯域の値に対応するスループット、およびレイテンシーを学習させたものとなっている。この学習済みモデル１２４は、位置情報、エリア情報、車両２の速度、台数情報、および統計データが入力されると、スループットおよびレイテンシーの推定値を出力するようになっている。このスループットおよびレイテンシーの推定値から通信帯域の推定値を算出することも可能である。

〔制御部〕
本実施形態に係る制御部１３Ａは、上記第一実施形態に係る制御部１３と同様の判断部１３４、および処理部１３５の他に、取得部１３１Ａと、決定部１３３Ａと、を備える。本実施形態に係る制御部１３Ａは、上記第一実施形態に係る制御部１３と同様にプロセッサで構成されている（処理装置１Ａはコンピュータで構成されている）。このため、各制御ブロック１３１Ａ、１３３Ａ、１３４、１３５の機能は、記憶部１２Ａに記憶されている処理プログラム１２１Ａを制御部１３Ａが実行することにより実現される。

（取得部）
本実施形態に係る取得部１３１Ａは、取得する位置情報の内容が上記第一実施形態に係る取得部１３１が取得するものと異なる。本実施形態に係る取得部１３１Ａが取得する位置情報は、車両２が走行する道路を分割した複数の区間のうち、どの区間上に当該車両２が存在しているかを示す情報である。

（決定部）
決定部１３３Ａは、記憶部１２に記憶されている道路地図情報１２２Ａを参照して、位置情報が示す区間においてハンドオーバー先となる基地局４２を特定する。そして、決定部１３３Ａは、通信制御装置４１から、特定された基地局４２の統計データを取得する。

また、決定部１３３Ａは、学習済みモデル１２４に、位置情報、エリア情報（ＲＳＲＰ、ＲＳＲＱ、ＳＩＮＲ等）、車速情報、台数情報、および特定された基地局４２の統計データを入力することにより得られた値を、区間における推定値として決定する。本実施形態に係る決定部１３３Ａは、例えば図９に示したような、時間帯ごと、曜日ごとの、ダウンリンク時のスループット、アップリンク時のスループット、およびレイテンシーを示すテーブルを生成する。また、本実施形態に係る決定部１３３Ａは、ＲＳＲＰを－１２０～－６０ｄＢの範囲内で１０ｄＢ刻み（７段階）、ＲＳＲＱを－２０～０ｄＢの範囲内で２ｄＢ刻み（１１段階）、車速情報を０～１００ｋｍ／ｈの範囲内で１０ｋｍ／ｈ刻み（１１段階）で入力する。このため、本実施形態に係る決定部１３３Ａは、一つの基地局４２につき８４７（７×１１×１１）通りのテーブルを生成することができる。そして、決定部１３３Ａは、生成されたテーブルの中から、現在時刻、および現在の曜日に対応するダウンリンク時のスループット、アップリンク時のスループット、およびレイテンシーを推定値として決定する。なお、本実施形態に係る決定部１３３Ａは、ＲＳＲＰ、ＲＳＲＱ、および車速情報ごとに異なるテーブルを生成したが、ＲＳＲＰ、ＲＳＲＱ、車速情報、およびハンドオーバーの有無ごとに異なるテーブルを生成してもよい。

また、決定部１３３Ａは、車両２がある区間上に存在する間に、道路地図情報１２２Ａを参照して、少なくとも一つの走行予定区間においてハンドオーバー先となる基地局４２を特定する。走行予定区間は、位置情報が示す区間を含む道路における他の区間であって、車両２の進行方向に存在する区間である。すなわち、走行予定区間は、車両２が当該ある区間上に存在する時刻よりも後に走行することになる区間である。そして、決定部１３３Ａは、特定された基地局４２の統計データを学習済みモデル１２４に入力することによって得られた値を、走行予定区間における推定値として決定する。

また、決定部１３３Ａは、一の走行予定区間における推定値を決定した後、当該走行予定区間と、当該走行予定区間における車両２の進行方向側の端部と隣接する第２の走行予定区間における推定値を決定する。決定部１３３Ａは、同様にして、第ｎ－１の走行予定区間における車両２の進行方向側の端部と隣接する第ｎの走行予定区間における推定値（ｎ＝３・・）を決定する。第ｎの走行予定区間は、走行経路の終点部分の区間である。これにより、これから走行することになる複数の連続する走行予定区間の各推定値がそれぞれ得られるので、車両２は、この先の通信の推移を正確に認識することができる。

｛処理装置の効果｝
以上説明してきた本実施形態に係る処理装置１Ａによれば、上記第一実施形態に係る処理装置１と同様に、車両２のコンピュータリソースに多大な負荷をかけることない。その結果、車両２のコンピュータリソースは、走行に必要な情報の収集に専念することができる。また、処理装置１Ａによれば、複数の車両２についての判断を一台で纏めて行うことができるので、各車両２に判断のための装置を搭載させる場合に比べて導入コストを抑えることができる。

また、本実施形態に係る処理装置１Ａは、学習済みモデル１２４を用いて推定値を推定するようになっている。そして、学習済みモデル１２４は、学習に基地局４２に関する統計データを用いている。このため、本実施形態に係る処理装置１Ａによれば、推定値の精度が従来の装置が出力するものに比べて高くなる。例えば、従来の装置が出力した複数の推定値と、各推定値に対応する正解値との関係を平面上にプロットしたものは、図１０右側に示したようになる。図の直線Ｌは推定値と正解値が等しいプロットの集合であり、プロットがこの直線Ｌに近いほど推定値の精度が高いことを示す。これを見ると、従来の装置が出力した推定値と正解値との関係を示すプロットは、ランダムに分散している。これに対し、本実施形態に係る処理装置１Ａが出力した複数の推定値と、各推定値に対応する正解値との関係を平面上にプロットしたものは、図１０左側に示したように、従来のものに比べプロットが直線Ｌへ向かって集まっている。すなわち、本実施形態に係る処理装置１Ａが出力する推定値は、従来の装置が出力する推定値よりも精度が高いことを示している。

｛処理装置の変形例｝
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。また、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、処理装置１、１Ａは、通信ネットワーク４の通信制御装置４１と一体に構成されていてもよい。また、処理装置１、１Ａの制御ブロックの少なくとも一部は、通信制御装置４１が備えていてもよい。反対に、通信制御装置４１の制御ブロックの少なくとも一部は、処理装置１、１Ａが備えていてもよい。

また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより上記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。

また、以上説明してきた本発明の各態様が奏する作用効果は、例えば、国連が提唱する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標３「すべての人に健康と福祉を」や、目標１１「住み続けられるまちづくりを」等の達成にも貢献するものである。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る処理装置は、基地局と接続される処理装置であって、道路を走行するとともに前記基地局を介して無線通信する車両から、当該車両の位置情報を取得する取得部と、前記位置情報、前記基地局が発する電波の、少なくとも前記道路上における強度分布を示すエリア情報、および前記基地局と無線接続している端末装置の台数を示す台数情報に基づいて、各端末装置に割り当てられる通信帯域の推定値を決定する決定部と、前記推定値に基づいて、前記位置情報が示す位置に前記車両が存在する時刻から所定時間後に前記車両が存在する位置である走行予定位置において前記車両が通信する際の通信帯域が所定の帯域要件を満たしているか否かを判断する判断部と、を備える、構成である。

本発明の態様２に係る処理装置は、上記の態様１において、現在位置において前記端末装置が無線通信を行う場合に生じる遅延の揺らぎの程度を示す揺らぎ値を算出する算出部を備え、前記判断部は、前記推定値および前記揺らぎ値に基づいて、前記走行予定位置において前記帯域要件を満たすか否かを判断する、構成としてもよい。

本発明の態様３に係る処理装置は、上記の態様１または２において、前記判断部は、前記推定値が、所定の所望値よりも大きい場合に、前記帯域要件を満たすと判断し、前記推定値が前記所望値よりも小さい場合に、前記帯域要件を満たさないと判断する、構成としてもよい。

本発明の態様４に係る処理装置は、上記の態様３において、現在位置において前記端末装置が無線通信を行う場合に生じる遅延の揺らぎの程度を示す揺らぎ値を算出する算出部を備え、前記判断部は、前記推定値が前記所望値よりも大きい場合であって、前記揺らぎ値が所定値以下である場合に、前記帯域要件を満たすと判断する、構成としてもよい。

本発明の態様５に係る処理装置は、上記の態様４において、前記決定部は、前記エリア情報および前記台数情報に基づいて算出される通信帯域の第一推定値が、前記揺らぎ値に基づいて算出される通信帯域の第二推定値よりも小さい場合、または前記第二推定値が算出されていない場合、前記第一推定値を前記推定値として決定し、前記第一推定値が前記第二推定値よりも大きい場合、前記第二推定値を前記推定値として決定する、構成としてもよい。

本発明の態様６に係る処理装置は、上記の態様５において、前記判断部は、前記推定値が前記所望値よりも小さい場合であって、前記決定部が前記第二推定値を前記推定値として決定した場合に、前記帯域要件を満たさないと判断する、構成としてもよい。

本発明の態様７に係る処理装置は、上記の態様１において、前記位置情報は、前記車両が走行する道路を分割した複数の区間のうち、どの区間上に当該車両が存在しているかを示す情報であり、前記決定部は、ハンドオーバー先となる確率が最も高い基地局を区間ごとに示した道路地図情報を参照して、前記位置情報が示す区間においてハンドオーバー先となる基地局を特定し、過去の位置情報、過去のエリア情報、過去の台数情報、および過去の基地局に関する統計データの関係を機械学習することにより構築された学習済モデルに、前記位置情報、前記台数情報、前記統計データを入力することにより得られた値を、前記区間における前記推定値として決定する、構成としてもよい。

本発明の態様８に係る処理装置は、上記の態様７において、前記決定部は、前記車両が前記区間上に存在する間に、前記道路地図情報を参照して、前記位置情報が示す区間を含む前記道路における他の区間であって、前記車両の進行方向に存在する少なくとも一つの区間である走行予定区間においてハンドオーバー先となる基地局を特定し、特定された前記基地局の統計データを前記学習済モデルに入力することによって得られた値を、前記走行予定区間における前記推定値として決定する、構成としてもよい。

本発明の態様９に係る処理装置は、上記の態様１～８のいずれかにおいて、前記帯域要件を満たさない、または前記帯域要件を満たさない可能性があると前記判断部が判断した場合に、前記車両の安全を確保するための安全確保処理を実行する処理部を更に備える、構成としてもよい。

本発明の態様１０に係る処理装置は、上記の態様９において、前記処理部は、前記安全確保処理として、前記基地局に、前記車両への通信帯域の配分を増加させる帯域増加処理、前記車両が帯域要件を満たす走行経路への変更するための経路変更処理、帯域要件を満たさない旨を車両へ通知するための第一通知処理、および帯域要件を満たさない旨を車両に乗車する者が所持または装着する端末装置へ通知するための第二通知処理、の少なくともいずれかの処理を実行する、構成としてもよい。

本発明の態様１１に係る処理装置は、上記の態様１～１０のいずれかにおいて、複数の前記基地局と接続され、前記決定部は、前記複数の基地局のそれぞれが発する電波の、少なくとも前記道路上における強度分布を示すエリア情報、および前記複数の基地局のそれぞれと無線接続している端末装置の台数を示す台数情報に基づいて、各端末装置に割り当てられる通信帯域の推定値を決定する、構成としてもよい。

本発明の態様１２に係る処理プログラムは、上記の態様１～１１のいずれかにおいて、前記処理装置としてコンピュータを機能させるための処理プログラムであって、上記取得部、上記決定部および上記判断部としてコンピュータを機能させるため構成としてもよい。

１００ 交通システム
１ 処理装置
１１ 通信部
１２ 記憶部
１２１ 処理プログラム
１２２ 道路地図情報
１２３ 電波情報
１３ 制御部
１３１ 取得部
１３２ 算出部
１３３ 決定部
１３４ 判断部
１３５ 処理部
２ 車両
３ アプリケーションサーバ
４ 通信ネットワーク
４１ 通信制御装置
４２ 基地局

Claims (12)

1. 基地局と接続される処理装置であって、
   道路を走行するとともに前記基地局を介して無線通信する車両から、当該車両の位置情報を取得する取得部と、
   前記位置情報、前記基地局が発する電波の、少なくとも前記道路上における強度分布を示すエリア情報、および前記基地局と無線接続している端末装置の台数を示す台数情報に基づいて、各端末装置に割り当てられる通信帯域の推定値を決定する決定部と、
   前記推定値に基づいて、前記位置情報が示す位置に前記車両が存在する時刻から所定時間後に前記車両が存在する位置である走行予定位置において前記車両が通信する際の通信帯域が所定の帯域要件を満たしているか否かを判断する判断部と、
   を備える、
   ことを特徴とする処理装置。
2. 現在位置において前記端末装置が無線通信を行う場合に生じる遅延の揺らぎの程度を示す揺らぎ値を算出する算出部を備え、
   前記判断部は、前記推定値および前記揺らぎ値に基づいて、前記走行予定位置において前記帯域要件を満たすか否かを判断する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
3. 前記判断部は、
   前記推定値が、所定の所望値よりも大きい場合に、前記帯域要件を満たすと判断し、
   前記推定値が前記所望値よりも小さい場合に、前記帯域要件を満たさないと判断する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
4. 現在位置において前記端末装置が無線通信を行う場合に生じる遅延の揺らぎの程度を示す揺らぎ値を算出する算出部を備え、
   前記判断部は、前記推定値が前記所望値よりも大きい場合であって、前記揺らぎ値が所定値以下である場合に、前記帯域要件を満たすと判断する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の処理装置。
5. 前記決定部は、
   前記エリア情報および前記台数情報に基づいて算出される通信帯域の第一推定値が、前記揺らぎ値に基づいて算出される通信帯域の第二推定値よりも小さい場合、または前記第二推定値が算出されていない場合、前記第一推定値を前記推定値として決定し、
   前記第一推定値が前記第二推定値よりも大きい場合、前記第二推定値を前記推定値として決定する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の処理装置。
6. 前記判断部は、前記推定値が前記所望値よりも小さい場合であって、前記決定部が前記第二推定値を前記推定値として決定した場合に、前記帯域要件を満たさないと判断する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の処理装置。
7. 前記位置情報は、前記車両が走行する道路を分割した複数の区間のうち、どの区間上に当該車両が存在しているかを示す情報であり、
   前記決定部は、
   ハンドオーバー先となる確率が最も高い基地局を区間ごとに示した道路地図情報を参照して、前記位置情報が示す区間においてハンドオーバー先となる基地局を特定し、
   過去の位置情報、過去のエリア情報、過去の台数情報、過去の基地局に関する統計データ、および過去に割り当てられた通信帯域の関係を機械学習することにより構築された学習済モデルに、前記位置情報、前記エリア情報、前記台数情報、前記統計データを入力することにより得られた値を、前記区間における前記推定値として決定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
8. 前記決定部は、前記車両が前記区間上に存在する間に、
   前記道路地図情報を参照して、前記位置情報が示す区間を含む前記道路における他の区間であって、前記車両の進行方向に存在する少なくとも一つの区間である走行予定区間においてハンドオーバー先となる基地局を特定し、
   特定された前記基地局の統計データを前記学習済モデルに入力することによって得られた値を、前記走行予定区間における前記推定値として決定する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の処理装置。
9. 前記帯域要件を満たさない、または前記帯域要件を満たさない可能性があると前記判断部が判断した場合に、前記車両の安全を確保するための安全確保処理を実行する処理部を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の処理装置。
10. 前記処理部は、前記安全確保処理として、
    前記基地局に、前記車両への通信帯域の配分を増加させる帯域増加処理、
    前記車両が帯域要件を満たす走行経路への変更するための経路変更処理、
    帯域要件を満たさない旨を車両へ通知するための第一通知処理、
    および帯域要件を満たさない旨を車両に乗車する者が所持または装着する端末装置へ通知するための第二通知処理、
    の少なくともいずれかの処理を実行する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の処理装置。
11. 複数の前記基地局と接続され、
    前記決定部は、前記複数の基地局のそれぞれが発する電波の、少なくとも前記道路上における強度分布を示すエリア情報、および前記複数の基地局のそれぞれと無線接続している端末装置の台数を示す台数情報に基づいて、各端末装置に割り当てられる通信帯域の推定値を決定する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
12. 請求項１に記載の処理装置としてコンピュータを機能させるための処理プログラムであって、上記取得部、上記決定部および上記判断部としてコンピュータを機能させるための処理プログラム。

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