(57)【要約】  本発明によるホームネットワーク物理層構成プラットフォームは：−  １つまたは複数のホームネットワークデバイスから既存のホームネットワーク物理層構成の安定性を示す情報を受信するための収集エンジンと、−  １つまたは複数のホームネットワーク物理層構成パラメータの最適値を判定するための構成パラメータ判定エンジンと、−  判定された最適値で１つまたは複数のホームネットワーク物理層構成パラメータを設定するための構成パラメータ設定エンジンとを備える。
2014507891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたは複数のホームネットワークデバイスから既存のホームネットワーク物理層構成の安定性を示す情報を受信するように構成された収集エンジンと、
前記収集エンジンに応答し、前記情報に基づいて１つまたは複数のホームネットワーク物理層構成パラメータの値を判定するように構成された構成パラメータ判定エンジンと、
前記構成パラメータ判定エンジンによって判定された前記値で前記１つまたは複数のホームネットワーク物理層構成パラメータを設定するように構成された構成パラメータ設定エンジンと、
を備える、ホームネットワーク物理層構成プラットフォーム。
【請求項２】
前記情報が、
ビット誤り率すなわちＢＥＲ、
雑音レベル、
信号対雑音比すなわちＳＮＲ、および
チャネル減衰
のうちの１つまたは複数を含む、請求項１に記載のホームネットワーク物理層構成プラットフォーム。
【請求項３】
前記１つまたは複数のホームネットワーク物理層構成パラメータが冗長性レベルを含む、請求項１に記載のホームネットワーク物理層構成プラットフォーム。
【請求項４】
前記１つまたは複数のホームネットワーク物理層構成パラメータが、
前方誤り訂正すなわちＦＥＣ符号化率、
自動再送要求すなわちＡＲＱのイネーブル／ディセーブルパラメータ、
周波数帯計画またはチャネル、
周波数ノッチ、および
送信信号電力レベル
のうちの１つまたは複数を含む、請求項１に記載のホームネットワーク物理層構成プラットフォーム。
【請求項５】
前記収集エンジン、前記構成パラメータ判定エンジン、および前記構成パラメータ設定エンジンが、前記情報を繰り返し取り出し、前記１つまたは複数のホームネットワーク物理層構成パラメータの値を判定し、前記１つまたは複数のホームネットワーク物理層構成パラメータを設定するように制御される、請求項１に記載のホームネットワーク物理層構成プラットフォーム。
【請求項６】
ホームネットワークゲートウェイに統合される、請求項１に記載のホームネットワーク物理層構成プラットフォーム。
【請求項７】
リモートユニットに統合される、請求項１に記載のホームネットワーク物理層構成プラットフォーム。
【請求項８】
Ｇ．ｈｎホームネットワークにおける使用に適応される、請求項１に記載のホームネットワーク物理層構成プラットフォーム。
【請求項９】
１つまたは複数のホームネットワークデバイスから既存のホームネットワーク物理層構成の安定性を示す情報を受信するステップと、
前記情報に基づいて１つまたは複数のホームネットワーク物理層構成パラメータの値を判定するステップと、
前記構成パラメータ判定エンジンによって判定された前記値で前記１つまたは複数のホームネットワーク物理層構成パラメータを設定するステップと
を含む、ホームネットワーク物理層構成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にホームネットワークの物理層の構成に関する。本発明は、具体的には、ホームデバイスをホームネットワークおよびホームネットワークゲートウェイを介してインターネットに相互接続するために使用される撚り対電話線、電力線、または同軸ケーブル、ならびに無線方式など、住宅内の利用可能な物理媒体の低品質および低耐干渉性に対処するための解決策を提供する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレジデンシャルインターネット接続は、住宅内のコンピュータに接続された単一音声帯域モデム、デジタル加入者回線すなわちＤＳＬモデム、または同軸ケーブルモデムから成る。デジタルテレビジョン、オンラインゲーム、およびホームオートメーションなどの新しいアプリケーションおよび技術の結果として、インターネットアクセスは、セットトップボックス、ゲームコンソール、ホームオートメーションシステム、複数のデスクトップまたはラップトップなどの他のホームデバイスまで拡張される必要がある。ホームネットワークは、すべてのそれらのホームデバイスを相互接続するように設定および構成されなければならない。このホームネットワークは、ホームネットワークゲートウェイを介して、または従来のＤＳＬモデムもしくは同軸ケーブルモデムを介してアクセスネットワークに接続されるレジデンシャルゲートウェイを介してインターネットにアクセスする。
【０００３】
レジデンシャルユーザが、ホームネットワークゲートウェイとインターネットアクセスを必要とする様々なホームデバイスとの間に、新しい質的配線をインストールするのは、通常、負担が大きすぎるので、ホームネットワークは、通常、撚り対電話線、電力線、および／または同軸ケーブルなどの既存の住宅内の媒体に依拠する。これは、具体的には、リノベーションプロジェトの場合である。さらに、ＷｉＦｉなどの無線技術がホームネットワークにおいて使用されてもよい。
【０００４】
どのような選択でも、住宅内の利用可能な媒体は、通常、結果として住宅内のまたは近隣住宅間の良くない耐干渉性を呈する低品質の物理層になる。撚り対電話線は、通常、少しだけ撚られている。電力線は、通常、少しも撚られていない低カテゴリのケーブルから成る。結果として、これらの既存の媒体は、通常、様々な種類の雑音に非常に影響を受けやすい。
【０００５】
ホームネットワークの物理層の低品質に対処するために、直交周波数分割多重すなわちＯＦＤＭなどのロバストな変調方式がデプロイされる。
【０００６】
さらに、送信誤りに対するロバストネスを向上させるために、リードソロモン符号化または低密度パリティ検査符号などの前方誤り訂正すなわちＦＥＣ機構がホームネットワーク物理層の上で使用される。そのようなＦＥＣ機構は、一般に、データストリームに冗長性を付加し、その結果として、性能または有用なビットレートに影響を与える。住宅内の媒体の品質および雑音状態は、場所ごとに非常に異なる可能性があるが、これらの誤り訂正機構は、通常、最悪の場合の雑音状態に耐え抜くように静的に構成され、したがって、性能の低下に対してホームネットワークの物理層の安定性を与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一目的は、前述の既存の解決策の欠点を克服するホームネットワーク物理層構成プラットフォームおよび方法を開示することである。より具体的には、一目的は、電話線、電力線、同軸ケーブルなどの既存の住宅内の媒体を使用して、性能または達成可能なビットレートに不必要に影響を与えない安定したホームネットワークを実現することを可能にするようなプラットフォームおよび方法を開示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、上記で定義された目的は：
−  １つまたは複数のホームネットワークデバイスから既存のホームネットワーク物理層構成の安定性を示す情報を受信するように構成された収集エンジンと、
−  収集エンジンに応答し、情報に基づいて１つまたは複数のホームネットワーク物理層構成パラメータの値を判定するように構成された構成パラメータ判定エンジンと、
−  構成パラメータ判定エンジンによって判定された値で１つまたは複数のホームネットワーク物理層構成パラメータを設定するように構成された構成パラメータ設定エンジンと
を備える、請求項１によって定義されたホームネットワーク物理層構成プラットフォームによって実現される。
【０００９】
このようにして、本発明の基本概念は、ホームネットワーク物理層の構成を環境ごとに個別におよび動的に適応させることにある。これは、既存のホームネットワーク物理層の安定性を評価し、ホームネットワークデバイスの最適の構成パラメータ値を動的に判定および設定して、特定の環境を考慮に入れてホームネットワークの安定性と性能との間の最善のトレードオフを自動的に見つけることにより行われる。
【００１０】
このようにして、本発明によるプラットフォームは、デジタルテレビジョンなどのＱｏＳクリティカルなアプリケーションをイネーブルにするサービスの品質を保証しながら、結果としてホームネットワークにおける利用可能なビットレートの全体的な増大を引き起こす過大な前方誤り訂正（ＦＥＣ）を回避する。本発明の間接的な利点は、エンドユーザ満足を増大させ、ホームネットワーキング問題に関するオペレータヘルプデスクへのコールの量を低減することである。
【００１１】
請求項１によって定義されたホームネットワーク物理層構成プラットフォームに加えて、本発明はまた、請求項９によって定義された対応するホームネットワーク物理層構成方法にも関する。この方法は：
−  １つまたは複数のホームネットワークデバイスから既存のホームネットワーク物理層構成の安定性を示す情報を受信するステップと、
−  情報に基づいて、１つまたは複数のホームネットワーク物理層構成パラメータの値を判定するステップと、
−  構成パラメータ判定エンジンによって判定された値で１つまたは複数のホームネットワーク物理層構成パラメータを設定するステップと
を含む。
【００１２】
任意選択で、請求項２によって定義されているように、本発明によるホームネットワーク物理層構成プラットフォームは：
−  ビット誤り率すなわちＢＥＲ、
−  雑音レベル、
−  信号対雑音比すなわちＳＮＲ、
−  チャネル減衰
−  など
のようなパラメータを監視することによりホームネットワークの物理層の安定性を評価することができる。このリストは、非網羅的であることが留意される。
【００１３】
実際、ビット誤り率または雑音レベルを変えることは、ホームネットワークの物理層の安定性を変えること、したがって、ホームネットワークデバイスのいくつかの構成パラメータを再計算して再設定することを必要とすることを示す可能性がある。
【００１４】
さらに任意選択で、請求項３によって定義されているように、本発明によるプラットフォームによって構成されるホームネットワーク物理層構成パラメータは、冗長性レベルを含んでよい。
【００１５】
実際、ホームネットワークデバイスの典型的な構成パラメータは、ホームネットワークにおけるデータ伝送のための冗長性レベルを表す。冗長性レベルを上げることによりホームネットワークの安定性を向上させることは、結果として、ホームネットワークにおいて実現可能な有効ビットレートを低減することになる。
【００１６】
請求項４によってさらに規定されているように、本発明によるプラットフォームによって構成される１つまたは複数のホームネットワーク物理層構成パラメータは：
−  前方誤り訂正すなわちＦＥＣ符号化率、
−  自動再送要求すなわちＡＲＱのイネーブル／ディセーブルパラメータ、
−  周波数帯計画またはチャネル、
−  周波数ノッチ、
−  送信信号電力レベル
−  など
のうちの１つまたは複数を含む。再度、このリストは非網羅的であることが留意される。
【００１７】
前方誤り訂正すなわちＦＥＣ符号化率を構成することにより、冗長化比は、安定性と性能との間の最善のトレードオフを自動的に見つけるように構成され得る。再送信をイネーブル／ディセーブルにすることはまた、冗長性および遅延にも影響を与える。さらに、周波数帯計画またはチャネルは、特定の雑音環境に適応するように選択されてもよく、周波数ノッチングは、近隣におけるアマチュア無線との干渉を回避するのに役立つことができる。これらのパラメータまたはこれらのパラメータの選択は、これらのホームネットワーキングデバイスから直接収集されたデータに基づいてホームネットワーキングデバイスごとに個別に設定されることが可能である。雑音状態を観察して最適の設定を自動的に追跡するために、フィードバックループを実装することができる。
【００１８】
好ましくは、請求項５に示されているように、収集エンジン、構成パラメータ判定エンジン、および構成パラメータ設定エンジンは、情報を繰り返し取り出し、１つまたは複数のホームネットワーク物理層構成パラメータの値を判定し、ホームネットワーク物理層構成パラメータを設定するように制御される。
【００１９】
実際、雑音状態を観察して最適設定を自動的に追跡するために、フィードバックループを実装することができる。このフィードバック機構は、純粋なトライアルアンドエラー手法に従うことができ、例えば、送信誤りが発生する限り、ＦＥＣ符号化率をステップバイステップで低減することができるか、またはインテリジェントアルゴリズムを使用して最適パラメータ構成を直ちに見つけることができ、フィードバックループのコンバージェンスをより速くする。
【００２０】
請求項６および請求項７によって示されているように、本発明によるホームネットワーク物理層構成プラットフォームは、例えばアクセスネットワークオペレータまたはサービスプロバイダの制御下で、ホームネットワークゲートウェイ、あるいは代わりにリモートユニット、例えばリモートネットワーク管理アプリケーションに統合されてよい。
【００２１】
請求項８によってさらに示されているように、本発明によるホームネットワーク物理層構成プラットフォームは、Ｇ．ｈｎホームネットワークにおける使用に適応されてよい。
【００２２】
Ｇ．ｈｎまたはＩＴＵ−Ｔ９６６０勧告は、住宅内のデータ伝送のための可能な媒体として撚り対電話線、電力線、および同軸ケーブルを含む有線ホームネットワークのための標準仕様である。本発明は、Ｇ．ｈｎデバイスにアクセスし、ＳＮＭＰまたはＴＲ−０６９などのＩＰベースの管理プロトコルを介してＦＥＣ符号化率、ＡＲＱパラメータ、周波数帯計画、および周波数ノッチなどのいくつかの物理層パラメータを構成することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるホームネットワーク物理層構成プラットフォームの一実施形態が使用されるホームネットワークを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、レジデンシャルゲートウェイ１０４およびアクセスネットワーク１１０を介してインターネット１２０に接続されたコンピュータ１０１、ゲームコンソール１０２、およびデジタルテレビジョンセットトップボックス１０３を有するホームネットワーク１００を示す。ホームデバイス１０１、１０２および１０３は、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．ｈｎ準拠であると仮定する。図１は、本発明によるプラットフォーム、すなわち、ホームネットワーク１００のための安定性と性能との間の最善のトレードオフを動的かつ自動的に見つけるために、ホームネットワーク物理層構成パラメータを最適化するようにリモートサーバ上で動作するアプリケーション１３０をさらに示す。より具体的には、アプリケーション１３０は、Ｇ．ｈｎ準拠デバイス１０１、１０２および１０３のための周波数帯選択、周波数ノッチ、ＦＥＣ符号化率、およびＡＲＱ最適化を自動的に制御する。それに加えて、アプリケーション１３０は、ホームネットワークデバイス１０１、１０２および１０３から安定性およびＱｏＳメトリック１４０を収集し、最適の物理層構成パラメータ値１５０を生成して設定する。
【００２５】
ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．ｈｎまたはＩＴＵ−Ｔ９６６０勧告は、データの住宅内伝送のための可能な媒体として撚り対電話線、電力線、および同軸ケーブルを含む有線ホームネットワーキングのための標準仕様である。この標準仕様は、共通変調方式、すなわちＦＦＴベースのＯＦＤＭ、および共通データリンク層プロトコルを定義する。搬送波間隔などの変調のいくつかのパラメータは、媒体依存：同軸ケーブル上では１９５．３１ｋＨｚの搬送波間隔、電話回線上では４８．８２ｋＨｚの搬送波間隔、電力線上では２４．４１ｋＨｚの搬送波間隔、である。他のパラメータは、媒体タイプから独立して設定されることが可能である。それらのパラメータは、オペレータまたはエンドユーザによって構成される。設定後は、ホームデバイス内のチップセットは、それらを変更することを許可されない。
【００２６】
アプリケーション１３０によって構成される第１の構成パラメータは、ＦＥＣ符号化率である。ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．ｈｎの前方誤り訂正アルゴリズムは、低密度パリティ検査符号化に基づき、１／２、２／３、５／６、１６／１８、または２０／２１の符号化率で構成されることが可能である。多くの冗長性を導入する低符号化率は、非常に雑音の多い環境において、すなわち、ホームネットワークデバイスによってホームネットワーク１００において測定され、アプリケーション１３０に報告される雑音レベルがある一定の閾値を超える場合に使用され、低冗長性を導入するより高い符号化率は、ホームネットワーク１００において測定される雑音レベルが低いままである場合に使用される。
【００２７】
さらに、アプリケーション１３０は、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．ｈｎ規格によってサポートされた自動再送要求（ＡＲＱ）パラメータを構成する。ＡＲＱパラメータは、ホームネットワーク１００において測定され、アプリケーション１３０に報告された雑音レベルに応じて、イネーブルまたはディセーブルにされる。ＡＲＱパラメータをイネーブルにすることは、遅延とビットレートの両方に負の影響を与える、すなわち、遅延は増大し、ビットレートは低減する。したがって、ＡＲＱパラメータを構成することを、ＦＥＣ符号化率を制御することとバランスさせることができる。
【００２８】
ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．ｈｎ規格は、媒体ごとに異なる帯域計画を提供する：撚り対電話線には５０ＭＨｚ−ＴＢおよび１００ＭＨｚ−ＴＢ、電力線には５０ＭＨｚ−ＰＢ、１００ＭＨｚ−ＰＢおよび１００ＭＨｚ−ＰＢ、同軸ケーブルには５０ＭＨｚ−ＣＢ、１００ＭＨｚ−ＣＢ、５０ＭＨｚ−ＣＲＦおよび１００ＭＨｚ−ＣＲＦ。ホームネットワーク１００において測定されてアプリケーション１３０に報告される雑音レベルに応じて、このアプリケーション１３０は、ホームデバイス１０１、１０２、および１０３のうちの１つごとに周波数帯計画を選択して設定する。
【００２９】
さらに、アマチュア無線帯域との干渉を回避するために、周波数ノッチングが予見される。ホームネットワーク１００におけるノッチの選択はまた、ホームデバイスによって検知されてアプリケーション１３０に報告された雑音環境にもアプリケーション１３０によって適応される。
【００３０】
言い換えれば、本発明の一実施形態は、それらのＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．ｈｎデバイスから直接収集されたデータに基づいて、Ｇ．ｈｎデバイス１０１、１０２、および１０３のための最適ＦＥＣ符号化率、ＡＲＱパラメータ、帯域計画、およびノッチを自動的に設定する。観察された雑音状態に基づいて最適設定を自動的に追跡し、Ｇ．ｈｎデバイス１０１、１０２、および１０３においてそれらの最適設定を直接設定するためにフィードバックループが実装される。フィードバック機構は、純粋なトライアルアンドエラー手法でよく、例えば、ＦＥＣ符号化率は、送信誤りが発生する限りステップバイステップで低減されるか、または、インテリジェントアルゴリズム１３０が最適設定を直接判定することが可能であり、フィードバックループのコンバージェンスをより速くする。
【００３１】
本発明による情報収集およびホームネットワーク物理層構成プラットフォームは、ＳＮＭＰまたはＴＲ−０６９などのＩＰベースの管理プロトコルを介してＧ．ｈｎデバイス１０１、１０２、１０３にアクセスするホームゲートウェイ１０４または完全に遠く離れた場所１３１などの様々な場所で実装されてよいことが留意される。
【００３２】
チップセットベンダと共用される独自のインターフェースに基づいて本発明を実施することが可能であるが、安定性関連パラメータ、例えばエラーカウンタ、雑音レベルなどを取り出すために標準化されたインターフェースを有することは、マルチベンダ環境における本発明の使用を容易にするであろう。
【００３３】
ＴＲ−０９８において定義されているパラメータ、特にＨＰＮＡ、ＵＰＡ、ＭｏＣＡ、およびＨｏｍｅＰｌｕｇＡＶ  ＱｏＳに関するパラメータのいくつかは、本発明のための入力として使用されることが可能である。将来、このパラメータセットを拡張して診断機能を改善し、それをＧ．ｈｎなど他の近い将来の技術にとって利用可能にすることは、興味深いであろう。
【００３４】
本発明は、有線ホームネットワークに焦点を合わせて説明されてきたが、無線技術も含まれることがさらに留意される。概念的には、本発明は、有線および／または無線両方の様々なホームネットワーキング技術に適用可能である。フィードバックループが閉じられている安定性最適化エンジンは、様々な場所に：レジデンシャルゲートウェイに、またはリモートネットワーク管理アプリケーションに、実装されることが可能である。
【００３５】
本発明によるホームネットワーク物理層構成プラットフォームの第２の実施形態は、最善のＷｉＦｉチャネルの自動的選択を実行することができる。現在では、無線チップセットは、チャネルを自動的に選択することができるようにされている。しかし、それらのうちのいくつかは、必ずしも最善のものを選択するとは限らず、雑音状態を考慮に入れることなく最初に許可されたチャネルを選択するだけであることがしばしば報告されている。これは、結果として、次善のビットレート、およびネットワーク輻輳、すなわち同じチャネル上の多すぎるノードを引き起こすことになる。本発明の一実施形態は、同じ無線ネットワークのノードごとに１つのチャネルだけを許可し、すべてのチャネルにおいて測定された雑音に基づいてこのチャネルを選択することができる。したがって、チップセットは、それ以上無線チャネルを自律的に選択することはできず、リモートアプリケーションまたはレジデンシャルゲートウェイ上で動作しているアプリケーションによって許可された唯一のものを選択することを余儀なくされる。そのさらなる利点は、本発明によるアプリケーションは、同じ住宅における複数の無線ネットワークにそれぞれ異なるチャネルを選択させることによりそれらが同じチャネルを使用するのを防ぐことができることである。
【００３６】
本発明は、特定の実施形態を参照することにより説明されてきたが、本発明は、前述の例示的諸実施形態の詳細に限定されないこと、ならびに、本発明は、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更形態および修正形態によって実施されてよいことは当業者には明らかであろう。したがって、本実施形態は、すべての点で例示的であって制限的ではないとみなされるものとし、本発明の範囲は、前述の説明によってではなく、添付の特許請求の範囲によって示され、したがって、特許請求の範囲の同等物の意味および範囲に入るすべての変更は、本発明の範囲に包含されるものとする。言い換えれば、基本原理の範囲に入るすべての修正形態、変形形態、または同等形態を含み、それらの必須の属性は本特許出願において請求されることが企図される。単語「備えること（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」は、他の要素またはステップを排除しないこと、単語「ａ」または「ａｎ」は複数を排除しないこと、および、コンピュータシステム、プロセッサ、また別の統合ユニットなどの単一の要素は、特許請求の範囲に記載されているいくつかの手段の機能を実行することができることが本特許出願の読者によってさらに理解されるであろう。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も、それぞれの関連請求項を限定すると解釈されないものとする。用語「第１の」、「第２の」、「第３の」、「ａ」、「ｂ」、「ｃ」および同種のものは、本明細書または特許請求の範囲で使用される場合は、同様の要素またはステップを区別するために導入され、必ずしも順番または時間順を記述しているとは限らない。そのように使用される用語は、適切な環境下で相互に交換可能であり、本発明の諸実施形態は、他の順番ででも、または上記で説明もしくは例示された向きとは異なる向きにでも、本発明に従って動作することができることを理解されたい。
【図１】
2014507891.tif 000003
【国際調査報告】
2014507891.tif 000004
2014507891.tif 000005