(57)【要約】【課題】フォールバック制御をするときにおいて、実効データ転送速度が均等化されるモデム通信方法を提供する。【解決手段】電力線伝送路１に複数のモデム装置Ａ，Ｂ，Ｃ・・・が接続されている。その中の２つのモデム装置が対となって、共通のチャネル（周波数帯域）を用いて１対１通信を行う。伝送制御部５Ａは、フォールバック制御（伝送速度制御）機能、多重アクセス制御機能、実効データ転送速度制御機能を有する。モデム装置Ａからモデム装置Ｂに宛てて、送信データに代えて伝送路評価用信号を送信し、モデム装置Ｂは、伝送路評価を行い、最適なフォールバック速度を決定し、決定したフォールバック速度をモデム装置Ａに通知し、モデム装置Ａでは、フォールバック度（ビットレート）に合うように、CSMA/CA多重アクセス制御におけるバックオフ期間を設定する。【選択図】図２
2008271477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送路に複数のモデム装置が接続され、前記複数のモデム装置が、共通のチャネルを用いて１対１通信を行うモデム通信方法において、
前記複数のモデム装置のうち、ある１つのモデム装置から他の１つのモデム装置へ送信するときのチャネル伝送特性を評価し、
前記チャネル伝送特性の評価結果に応じて、前記ある１つのモデム装置から前記他の１つのモデム装置へ送信するときの伝送速度を制御し、
前記ある１つのモデム装置において前記他の１つのモデム装置に対する通信要求が発生したときにおいて、前記ある１つのモデム装置は、前記チャネルの状態がビジーであるときは、前記チャネルの状態がアイドルになった後、所定期間とランダム性を有する初期のバックオフ期間とを加えた期間をキャリア検出待機期間とし、該キャリア検出待機期間内に前記キャリアが検出されなければ前記通信要求があったデータフレームを送信するとともに、
前記キャリア検出待機期間内に前記キャリアが検出されたときは、送信を待機し、前回における前記バックオフ期間において、前記キャリアが検出されるまでに経過した分を除く期間を今回のバックオフ期間とし、前記チャネルの状態がアイドルになった後に、前記所定期間と前記今回のバックオフ期間とを加えた期間を今回のキャリア検出待機期間とすることにより、多重アクセス制御をし、
前記初期のバックオフ期間を、前記ある１つのモデム装置から前記他の１つのモデム装置への送信に設定された伝送速度が低下するにつれて短くすることにより、前記複数のモデム装置が１対１の通信を行うときの実効データ転送速度を均等化する、
ようにしたことを特徴とするモデム通信方法。
【請求項２】
伝送路に複数のモデム装置が接続され、前記複数のモデム装置が、共通のチャネルを用いて１対１通信を行うモデム通信ネットワークシステムに用いるモデム装置において、
他の１つのモデム装置へ送信するときのチャネル伝送特性を評価した結果に応じて、前記他の１つのモデム装置へ送信するときの伝送速度を制御する伝送速度制御手段と、
前記他の１つのモデム装置に対する通信要求が発生したときにおいて、前記チャネルの状態がビジーであるときは、前記チャネルの状態がアイドルになった後、所定期間とランダム性を有する初期のバックオフ期間とを加えた期間をキャリア検出待機期間とし、該キャリア検出待機期間内に前記キャリアが検出されなければ前記通信要求があったデータフレームを送信するとともに、
前記キャリア検出待機期間内に前記キャリアが検出されたときは、送信を待機し、前回における前記バックオフ期間において、前記キャリアが検出されるまでに経過した分を除く期間を今回のバックオフ期間とし、前記チャネルの状態がアイドルになった後に、前記所定期間と前記今回のバックオフ期間とを加えた期間を今回のキャリア検出待機期間とすることにより、多重アクセス制御をする多重アクセス制御手段と、
前記初期のバックオフ期間を、前記伝送速度制御手段により、前記他の１つのモデム装置への送信に設定された伝送速度が低下するにつれて短くすることにより、前記複数のモデム装置が１対１の通信を行うときの実効データ転送速度を均等化する実効データ転送速度制御手段、
を有することを特徴とするモデム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、PLC（Power Line Communication）データ通信システムのような、伝送品質の変動が大きな伝送路を使用するモデム通信方法及びモデム装置に関するものであり、特に、伝送速度を伝送品質の良好な通常運用時よりも低下させた場合（フォールバック）でも、通信ペアにおける実効データ転送速度を均一化させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の通信装置が、相互に１対１で通信する自立分散型のネットワークが知られている。例えば、同一のデータをバケツリレー方式で通信装置間を順次転送するものがある。
無線LAN（Local Area Network）のアドホックモードにおいては、アクセスポイントを介さずに通信装置（station）同士が１対１で通信を行うことができ、上述した自立分散型のネットワークを構築することができる。
【０００３】
その際、複数の通信装置が、同一の共通チャネルを使用することから、競合を避けるために、MAC（Medium Access Control：媒体アクセス制御）を行う。
IEEE 802.11eの通信規格（非特許文献１参照）においては、媒体アクセス制御にCSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance：搬送波感知多重アクセス/衝突回避）方式が採用されている。
【０００４】
図６は、従来のCSMA/CAによる多重アクセス制御の具体例を示すシーケンス図である。
モデム装置Ａ〜Ｄが、共通のチャネルを使用して通信する。モデム装置ＡがＢに対する通信要求状態にあり、モデム装置ＣがＤに対する通信要求状態にある場合を想定する。
通信要求状態にあるモデム装置Ａ，Ｃは、それぞれ、チャネルがビジー状態からアイドル状態になったとき、所定の期間DIFS（Distributed Coordination function interframe space）とバックオフ（backoff）期間とを加えたキャリア検出待機期間の間、キャリアが検出されないことにより、チャネル状態がアイドルであることを確認した上で、データフレームを送信する。
【０００５】
バックオフ期間は、その最大長がCW（Contention Window：衝突ウインドウ）で決まる一様ランダムな整数値であり、通信要求がある毎に、個々のモデム装置Ａ，Ｃにおいて、互いに独立して設定される。
図示の例のように、モデム装置Ｃのバックオフ期間が短ければ、モデム装置Ｃからモデム装置Ｄにデータフレーム６１が送信される。
モデム装置Ｄにおいて、データフレームが受信できれば、所定期間SIFS（short interframe space）経過後、モデム装置ＣにACK６３を送信する。モデム装置Ｃは、ACK６３を受信することにより、先に送信したデータフレーム６１が正しく受信されたことがわかる。
【０００６】
一方、モデム装置Ａの方は、キャリア検出待機期間が経過するまでに、データフレーム６１のキャリアが検出されることになるため、送信を待機し、次にチャネルがアイドルになる、ACK６３の送信が完了した時点から、所定期間DIFSとバックオフ期間６２とを加えものを新たにキャリア検出待機期間とし、このキャリア検出待機期間の間、キャリアが検出されないことにより、チャネル状態がアイドルであることを確認した上で、データフレーム６４を送信する。
ここで、バックオフ期間６２は、前回のバックオフ期間において、キャリアが検出されるまでに経過した時間分を除いた期間である。
バックオフ期間は、減算するバックオフカウンタが0になることにより検出される。従って、バックオフ期間６２は、前回のバックオフ期間において、バックオフカウンタが減算を停止したときの値に相当する。
【０００７】
上述したCSMA/CAにおいては、また、データフレームの内容に関する優先度（priority）に応じて優先して多重アクセス制御をしている。
図示を省略するが、EDCA（enhanced distributed channel access）においては、上述したDIFSは、複数の長さが用意されたAIFS（arbitration interframe space）に置き換わる。送信すべきデータフレームの優先度が小さいほど、AIFSの長さを長くすることにより、送信待機になる確率を大きくする。
【０００８】
優先度を有する多重アクセス制御方法としては、種々の方法が提案されている（特許文献１参照）。
この特許文献１によれば、バックオフ期間を、一様乱数に固定値を加えることにより、バックオフ期間のとる範囲を優先度に応じて変えるもの（特許文献１の図６）、バックオフ期間の単位となるスロット時間を優先度に応じて変えるもの（特許文献１の図１）、優先度に応じて余分な待ちスロットを所定割合で挿入することにより、CW（衝突ウインドウ）を消化する方法を変えるもの（特許文献１の図３）、優先度に応じて乱数の発生範囲を変えるが、消化による短縮を制限したもの（特許文献１の図４）が提案されている。
【０００９】
ところで、家庭やオフィス内において、商用電源の屋内電力線を使用し、電気製品間を双方向に接続するPLC（Power Line Communication）システムが注目されている（特許文献２参照）。
このPLCデータ通信システムは有線伝送路であるが、上述した無線LANと同様に、上述したCSMA/CA通信プロトコルを採用することにより、通信装置同士が１対１で通信を行うことができる。
ところが、屋内電力線の伝送路としての性質は、各種の電気製品から発生する雑音が大きいことや、各種の電気製品や配線の結合状態から周波数特性（減衰特性）も大きく異なる。しかも、屋内電力線の周波数スペクトルは電力線負荷の状態等によって頻繁に変化するため、信号対雑音比（SNR）やビットエラーレート等の伝送品質の変動が著しい。上述した周波数特性（減衰特性）は、送信モデム装置→受信モデム装置の送受通信ペアの組合せ毎に大きく異なる。
従って、良好な伝送品質を確保するためには、送受通信ペアの組合せ毎に最適な伝送速度を決める必要がある。
【００１０】
一般に、伝送品質が劣化した場合、フォールバック・モードにして通常の運用時よりもデータ伝送速度を低下させることが知られている（特許文献３参照）。
すなわち、伝送品質が低下したとき、変調多値数の小さなディジタル変調方式に変更したり、同一シンボルを複数回送信したりする。データ伝送速度は低下するが、伝送品質が劣化していても、ある程度良好な受信特性を得ることができる。
【００１１】
また、本件出願の出願人の１人は、PLCデータ通信システムのチャネルの劣化特性に合わせて、データ伝送速度制御を行うフォールバック技術を既に出願している（特願２００６−０４５７４６，特願２００６−１１７２９５）。
この先願発明では、フォールバック・モードにおいて、単に送信シンボル速度を落とすだけではなく、広い帯域を用いて送信信号を送信し、かつ、分数間隔等化器を用いることにより、等化器が伝送チャネルの帯域のうち信号減衰の少ない帯域を自然に選択することによりSNRを向上させる。また、「一般化相関シンボル伝送方式」を利用することにより、送信信号のチャネル通過率が大きくなるように送信信号のスペクトルを成形するとともに、SNRが向上するように等化器の帯域選択特性を制御している。
また、本出願人は、PLCデータ通信システムのチャネルの劣化特性に合わせて、OFDM伝送におけるデータ伝送速度制御を行うフォールバック技術を出願している（特願２００６−２７６２０７）。
この先願発明では、伝送レートを低下させる設定に応じて、使用されるサブチャンネルの割合及び又は使用されるシンボル期間の割合を低下させるとともに、一部のシンボル期間を使用する場合は送信信号レベルを上げることにより、サブチャンネル帯域における平均送信電力の上限規制値を超えることなくSNRを向上させる。
【００１２】
いずれにしても、PLCシステムにおいては、SNR等の伝送品質の変動が大きいため、フォールバック制御により、物理レイヤでの伝送速度（ビットレート）の変動範囲が極めて大きい。しかも、送信モデム装置→受信モデム装置の送受ペア毎に伝送品質が大きく異なる。
PLCシステムにおいては、電力線伝送路の状態(減衰、ノイズ等)が良い場合、100Mb以上の伝送速度で通信できるが、状態が悪い場合、シンボルレートを下げて速度を10Mbps以下に低下させることにより、伝送できるようになる。
【００１３】
ところが、それぞれの通信装置間で、伝送速度（ビットレート）に大きな差が存在すると、伝送速度が小さい一部の通信装置間の通信がボトルネック(詰まり)となって、通信ネットワークの全体としての通信効率を悪くする。
そのため、任意の通信装置間の実効転送速度を均一化することにより、通信ネットワークの全体としての通信効率を向上させたいという要望がある。
【００１４】
実効転送速度を均一化する方法として、データフレーム長を可変にし、フォールバックを行う(伝送速度低下)に応じて、データフレーム長を長くすることが考えられる。
しかし、伝送速度が、100Mbpの通信ペアと、伝送速度が1Mbpsの通信ペアがあるとすると、データフレーム長を、100倍以上の長さで可変する必要がある。しかし、非常に長いデータフレーム長は、チャネルを長時間にわたって占有してしまうから、高プライオリティ（緊急）通信が存在するときに、通信の妨げになるという問題がある。
【非特許文献１】IEEE Std 802.11e-2005（11 November 2005）
【特許文献１】特開２００１−２３７８３９号公報
【特許文献２】特開２００３−２６４４８５号公報
【特許文献３】特開２０００−２２７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、複数のモデム装置が接続された伝送路において、フォールバック制御をするときにおいて、フォールバック度の相違にかかわらず、実効データ転送速度が均等化されるモデム通信方法及びモデム装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、請求項１に記載の発明においては、伝送路に複数のモデム装置が接続され、前記複数のモデム装置が、共通のチャネルを用いて１対１通信を行うモデム通信方法において、前記複数のモデム装置のうち、ある１つのモデム装置から他の１つのモデム装置へ送信するときのチャネル伝送特性を評価し、前記チャネル伝送特性の評価結果に応じて、前記ある１つのモデム装置から前記他の１つのモデム装置へ送信するときの伝送速度を制御し、前記ある１つのモデム装置において前記他の１つのモデム装置に対する通信要求が発生したときにおいて、前記ある１つのモデム装置は、前記チャネルの状態がビジーであるときは、前記チャネルの状態がアイドルになった後、所定期間とランダム性を有する初期のバックオフ期間とを加えた期間をキャリア検出待機期間とし、該キャリア検出待機期間内に前記キャリアが検出されなければ前記通信要求があったデータフレームを送信するとともに、前記キャリア検出待機期間内に前記キャリアが検出されたときは、送信を待機し、前回における前記バックオフ期間において、前記キャリアが検出されるまでに経過した分を除く期間を今回のバックオフ期間とし、前記チャネルの状態がアイドルになった後に、前記所定期間と前記今回のバックオフ期間とを加えた期間を今回のキャリア検出待機期間とすることにより、多重アクセス制御をし、前記初期のバックオフ期間を、前記ある１つのモデム装置から前記他の１つのモデム装置への送信に設定された伝送速度が低下するにつれて短くすることにより、前記複数のモデム装置が１対１の通信を行うときの実効データ転送速度を均等化するものである。
従って、ある１つのモデム装置から前記他の１つのモデム装置へ送信するときの伝送速度を低下させた場合には、多重アクセス制御におけるバックオフ期間を短くするようにしたため、ビジー状態後に送信待機する確率が小さくなり、データフレームを送信できる確率が高くなる。その結果、伝送速度が低下している通信ほど、実効データ転送速度が多くなるから、複数のモデム装置が１対１の通信を行うときの実効データ転送速度を均等化することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明においては、伝送路に複数のモデム装置が接続され、前記複数のモデム装置が、共通のチャネルを用いて１対１通信を行うモデム通信ネットワークシステムに用いるモデム装置において、他の１つのモデム装置へ送信するときのチャネル伝送特性を評価した結果に応じて、前記他の１つのモデム装置へ送信するときの伝送速度を制御する伝送速度制御手段と、前記他の１つのモデム装置に対する通信要求が発生したときにおいて、前記チャネルの状態がビジーであるときは、前記チャネルの状態がアイドルになった後、所定期間とランダム性を有する初期のバックオフ期間とを加えた期間をキャリア検出待機期間とし、該キャリア検出待機期間内に前記キャリアが検出されなければ前記通信要求があったデータフレームを送信するとともに、前記キャリア検出待機期間内に前記キャリアが検出されたときは、送信を待機し、前回における前記バックオフ期間において、前記キャリアが検出されるまでに経過した分を除く期間を今回のバックオフ期間とし、前記チャネルの状態がアイドルになった後に、前記所定期間と前記今回のバックオフ期間とを加えた期間を今回のキャリア検出待機期間とすることにより、多重アクセス制御をする多重アクセス制御手段と、前記初期のバックオフ期間を、前記伝送速度制御手段により、前記他の１つのモデム装置への送信に設定された伝送速度が低下するにつれて短くすることにより、前記複数のモデム装置が１対１の通信を行うときの実効データ転送速度（長時間平均としてのデータ転送量）を均等化する実効データ転送速度制御手段を有するものである。
従って、請求項１に記載のモデム通信方法を実現するモデム装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、複数のモデム装置が接続された伝送路において１対１通信を行うときにフォールバック制御をする場合、フォールバックにより伝送速度が低下した場合でも、多重アクセス制御におけるアクセス権を得る確率を高くすることにより、実効データ転送速度が均等化するという効果がある。
その結果、ボトルネックとなるような、極端に伝送速度が小さいモデム装置間の通信が解消されることにより、モデム通信ネットワークシステム全体としてのチャネル利用効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の実施の一形態を説明するためのモデム通信ネットワークシステムのブロック構成図である。
このモデム通信ネットワークシステムは、電力線伝送路１に複数のモデム装置、モデム装置Ａ，Ｂ，Ｃ・・・が接続されたものである。その中の２つのモデム装置が、共通のチャネル（周波数帯域）を用いて１対１通信を行う。
モデム装置は、ディジタル変復調機能を有し、一般には同じ優先度を有するデータフレームを送受信する通信装置である。
モデム装置Ａ，Ｂ，Ｃ・・・は、電力線伝送路１である屋内電力線に直接接続されていたり、コアモジュールとして、通信機能を有する電気製品の内部に組み込まれていたりする。
【００２０】
モデム装置Ａについて、内部構成を説明するが、他のモデム通信システムＢ，Ｃについても同様の構成である。
送信部２Ａ及び受信部３Ａは、電力線結合器４Ａを介して電力線伝送路１に接続されている。伝送制御部５Ａは、送信部２Ａ及び受信部３Ａを制御する。
ビット伝送レート（伝送速度）が可変の通信システムであるため、送信部２Ａにおいて、入力された送信データ（ビット列）は、バッファに入力され、直並列変換部に取り込まれ、シンボル単位でディジタル変調部に出力される。
この直並列変換部においては、伝送制御部５Ａにより、伝送品質に応じて設定されたビット伝送レートに合うように、ビット列の供給が制御されるとともに、CSMA/CA多重アクセス方式に従って、送信データフレームや伝送制御信号が作成される。
ディジタル変調されたデータは、送信信号波形の帯域制限をし、キャリアにより直交変調し、伝送帯域に周波数シフトされ、増幅されて電力線結合器４Ａに出力される。
【００２１】
一方、受信部３Ａにおいては、受信信号を電力線結合器８を介して受信し、受信信号レベルを自動制御し、直交復調部においてベースバンドに周波数シフトさせ、等化器により伝送路等化を行う。この伝送路等化は、例えば、トレーニングモードにおいて、送信部２Ａにおいて、送信データの代わりに送信されたトレーニング信号を用いて等化器の特性を変更する。
伝送路等化されたベースバンド信号は、ディジタル復調される。ディジタル復調されたデータは、並直列変換され、元の送信ビット列に対応する受信ビット列となってバッファに出力され、図示しない利用装置に適したタイミングで出力される。
【００２２】
上述した伝送制御部５Ａは、フォールバック制御（伝送速度制御）機能、多重アクセス制御機能、実効データ転送速度（長時間平均としてのデータ転送量）制御機能を有する。
フォールバック制御（伝送速度制御）機能は、自装置から他の各モデム装置への送信におけるチャネル伝送特性を評価した結果に応じて、他の各モデム装置への送信時に設定する伝送速度（ビットレート）を制御する。
【００２３】
図２を参照してフォールバック制御機能及び実効データ転送速度制御機能を説明する。
図２は、図１に示したモデム通信ネットワークシステムにおいて、モデム装置Ａにおける通信設定の手順を説明するためのフローチャートである。
例えば、全てのモデム装置Ａ，Ｂ，Ｃ・・・が、いずれも送信信号を出力していない期間（アイドル状態）において実行される。
フォールバック制御は、Ｓ１１〜Ｓ１３のステップにより実現される。
Ｓ１１において、モデム装置Ａからモデム装置Ｂに宛てて、送信データに代えて伝送路評価用信号を送信する。
Ｓ１２において、伝送路評価用信号を受信したモデム装置Ｂは、伝送路評価を行い、最適なフォールバック速度を決定し設定する。同時に、等化器を制御することもできる。
Ｓ１３において、モデム装置Ａに宛てて、決定したフォールバック速度をモデム装置Ａに通知する。
【００２４】
Ｓ１４においては、フォールバック速度に合うように調整されたバックオフタイムを設定し、通信設定を終了する。
このＳ１４の処理は、複数のモデム装置の中の２つのモデム装置の組み合わせからなる通信ペアが、１対１の通信を行うときの実効データ転送速度を均等化する実効データ転送速度制御機能に対応する。
より具体的には、後述する多重アクセス機能におけるバックオフ期間を、上述した伝送速度制御機能により他の１つのモデム装置に対する送信に設定された伝送速度が低下するにつれて短くする。
【００２５】
上述した説明では、伝送路評価は、モデム装置Ａからモデム装置Ｂへの送信時の伝送路評価であったが、モデム装置Ｂからモデム装置Ａへの送信時の伝送路評価に関しては、逆方向に伝送路評価用信号を送信することにより行われる。
送信方向が逆になると、モデム装置の送受信特性のばらつき、モデム装置の電力線伝送路上の配置等により、伝送路特性が異なる場合がある。しかし、双方向のそれぞれの伝送が、同じ伝送品質であると推定される場合には、一方の伝送路評価をするだけでもよい。
【００２６】
図３は、図１に示したモデム通信ネットワークシステムにおいて、通信設定の具体例を示す説明図である。
フォールバック（Fall Back）は、変調多値数（１シンボルで伝送できるビット数）を下げる方法と、シンボルレートを下げる方法があり、両者の組み合わせによりデータ伝送速度を下げることができる。
しかし、図示の例では、フォールバック制御の基点となる変調方式を4QAMとし、変調多値数を変更することなく、シンボルレートを下げる方法を例示している。また、フォールバック制御の基底となるビットレートを１に正規化して示している。
基点の伝送速度で伝送できない劣悪なチャネルに対しても確実に通信できるようにするため、順次、送信シンボルレートを落とし、それに伴ってビットレートも落ちる。
ビットレートが1/Nとなるときのフォールバック度をNとし、図示の例では、N＝100で止めている。
【００２７】
この実施の形態では、フォールバック度（ビットレート）に応じてアクセス要求の優先度を与えることにより、任意の通信ペアにおける実効データ転送速度が均一化する方向に制御する。通信設定を簡単にするには、送信するデータフレーム長を固定する。ただし、チャネルを長時間占有することのない長さにする。
フォールバック度（ビットレート）に合わせたバックオフ時間は、実地試験によって得るか、シミュレーションによって実験的に求める。例えば、伝送速度（ビットレート）に反比例した長さのバックオフ時間を与えることが考えられる。
通信用途によってデータフレーム長の規定が異なる場合や、フォールバック度（ビットレート）毎にデータフレーム長も可変にする場合は、アクセス要求の優先度（例えば、後述するバックオフ期間）とデーターフーム長とを同時に制御することにより、全ての通信ペアの実効転送速度を均一化することも可能であるが、制御が複雑になる。
【００２８】
図３に示した例では、PLCシステム上の通信ペアの実効データ転送速度が均一になるように、フォールバック度に応じた、アクセス要求の優先度を与える。
具体的には、キャリア検出待機期間（キャリアセンス）に含まれるバックオフ期間をフォールバック度に対応した可変期間に設定する。その際、CSMA/CA方式の本来の衝突回避機能を損なわないように、バックオフ期間を可変にしている。
【００２９】
より具体的には、801.11e規格ではランダムの時間で与えられている、バックオフ期間（スロット単位）を、CW（衝突ウインドウ）の範囲内の乱数（整数）にオフセットを加えた値とし、このオフセットを、例えば、スロット単位でフォールバック度に応じて調整している。すなわち、フォールバック度が大きいものほど、バックオフが長くなるように設定する。なお、最短のオフセットは0にしてよい。
伝送品質が送信モデム装置→受信モデム装置の通信ペアに応じて異なるから、フォールバック度の設定及びバックオフ期間のオフセットは、個々の送信モデム装置→受信モデム装置の通信ペアに設定する。先に説明したように、双方向それぞれの伝送が同じ伝送品質であると推定される場合には、逆方向の通信ペアに同じオフセットを設定してもよい。
【００３０】
図４は、図１に示したモデム通信ネットワークシステムにおいて、バックオフ時間の設定の具体例を示す説明図である。
通信ペアとして、モデム装置Ａ→Ｂ、モデム装置Ｃ→Ｄ、モデム装置Ｅ→Ｆ、モデム装置Ｇ→Ｈがある。
バックオフの乱数値は0〜3（衝突ウインドウ3）内の値とする。送信モデム装置のフォールバック度は、モデム装置Ａ→Ｂが最も大きく、モデム装置Ｇ→Ｈが最も小さいとする。その結果、モデム装置Ａ→Ｂのオフセット＝0、モデム装置Ｃ→Ｄのオフセット＝2、モデム装置Ｅ→Ｆのオフセット＝4、モデム装置Ｇ→Ｈのオフセット＝8になっているとする。
【００３１】
(a)はモデム装置Ａのみに通信要求が発生した場合を示す。
通信要求が発生した時、チャネル状態がビジーであり、アイドルに変化した後、DIFSとランダム性を有するバックオフ期間（オフセット0に乱数値0〜3内の値を加えた期間）２４とを加えた期間をキャリア検出待機期間とする。このバックオフ期間の値は、バックオフカウンタ（減算カウンタ）に与える初期値となる。
キャリア検出待機期間においてキャリアが検出されなければ、通信要求されたデータフレーム２１を送信する。バックオフカウンタは、バックオフ期間のアイドル状態においてダウンカウントし、カウント値がゼロになればキャリア検出待機期間が満了する。
【００３２】
モデム装置Ｂは、データフレーム２１を受信したとき、所定期間SIFS経過後ACK２２をモデム装置Ａに送信する。モデム装置Ａは、ACK２２を受信することにより、データフレーム２１が正しく送信されたことを確認する。
引き続き、モデム装置Ａに、モデム装置Ｂに対する通信要求がある場合、所定間隔DIFSとランダム性を有するバックオフ期間（オフセット0に乱数値0〜3内の値を加えた期間）２５とを加えた期間をキャリア検出待機期間として、この期間内にキャリアが検出されなければ、次に送信すべきデータフレーム２３を送信する。
ここで、バックオフ期間２５における乱数値は、先のバックオフ期間２４の乱数値を継続使用するのではなく、新たな通信要求に対して、改めて決定されたものである。
【００３３】
(b)はモデム装置Ｃのみに通信要求が発生した場合を示す。この場合、バックオフ期間２６、２７は、オフセット2に乱数値0〜3内の値を加えた期間となる。
(c)はモデム装置Ｅのみに通信要求が発生した場合を示す。この場合、バックオフ期間２８、２９は、オフセット4に乱数値0〜3内の値を加えた期間となる。
(d)はモデム装置Ｇのみに通信要求が発生した場合を示す。この場合、バックオフ期間３０、３１は、オフセット8に乱数値0〜3内の値を加えた期間となる。
【００３４】
背景技術として図６を参照して説明したように、キャリア検出待機期間内に、キャリアが検出されたときは、送信を待機し、チャネルがアイドル状態になった後、前回におけるバックオフ期間において、キャリアが検出されるまでに経過した分を除く期間を今回のバックオフ期間とし、チャネルの状態がアイドルになった後に、所定期間DIFSと今回のバックオフ期間とを加えた期間を今回のキャリア検出待機期間とする。
【００３５】
乱数値は、CW（衝突ウインドウ）により、とり得る値の範囲が規制されるが、とり得る値は一様ランダムであるため、オフセット期間に差が設けられていても、キャリア検出待機間が最も短くなるのは、オフセット期間が最も短い、モデム装置Ａ→モデム装置Ｂに限らない。しかし、オフセット期間が短いほど、確率的にはキャリア検出待機期間が短くなる。
従って、図４の(a)〜(d)の通信要求のうち、少なくとも２つが同時に発生したとき、バックオフ期間が短いモデムペアほど、アクセス権を得る確率が高くなる。
【００３６】
なお、背景技術において説明したEDCAと同様に、バックオフ期間を制御するに代えて、AIFS期間の長さをフォールバック度に応じて変えることも可能である。しかし、AIFS期間は、送信待機を何回繰り返しても変化しないため、通信ペアの優先度の順位を決定的なものにするおそれがある。
そのため、ランダム性を有するバックオフ期間の長さをフォールバック度に応じて変える方が、送信待機を繰り返している間において、優先度の順位が確率的であるため、実効データ転送速度の平均化にふさわしいと考えられる。
【００３７】
図５は、図１に示したモデム通信ネットワークシステムにおいて、多重アクセス制御の具体例を示すシーケンス図である。
通信ペアとして、モデム装置Ａ→モデム装置Ｂ、モデム装置Ｃ→Ｄ、モデム装置Ｅ→Ｆがある。チャネル状態がビジーの時に、モデム装置Ａ，モデム装置Ｃ，モデム装置Ｅ，モデム装置Ｇに、通信要求が同時にあった場合の、送信待機動作を示す。
【００３８】
図４と同様に、フォールバック度は、モデム装置Ａ→モデム装置Ｂが最も大きく、モデム装置Ｇ→モデム装置Ｈが最も小さいとする。フォールバック度に合わせて、モデム装置Ａ→モデム装置Ｂのオフセット＝0、モデム装置Ｃ→モデム装置Ｄのオフセット＝2、モデム装置Ｅ→モデム装置Ｆのオフセット＝4、モデム装置Ｇ→モデム装置Ｈのオフセット＝8であるとする。
また、バックオフの乱数値は0〜3内の整数値とするが、この図５では、乱数値を具体的に例示し、モデム装置Ａ→モデム装置Ｂの乱数値は2、モデム装置Ｃ→モデム装置Ｄの乱数値は2、モデム装置Ｅ→モデム装置Ｆの乱数値は3、モデム装置Ｇ→モデム装置Ｈの乱数値は1であるとする。
バックオフ期間を示す矩形列はタイムスロットを表し、数値はバックオフカウンタのカウント値を示す。
【００３９】
モデム装置Ａは、チャネル状態がアイドルになると、DIFSとバックオフ期間（オフセット0＋乱数値2＝2）４１とを加えた期間をキャリア検出待機期間とする。
同様に、モデム装置Ｃは、DIFSとバックオフ期間（オフセット2＋乱数値2＝4）４２とを加えた期間をキャリア検出待機期間とする。
モデム装置Ｅは、DIFSとバックオフ期間（オフセット4＋乱数値3＝7）４３とを加えた期間をキャリア検出待機期間とする。
モデム装置Ｇは、DIFSとバックオフ期間（オフセット8＋乱数値1＝9）４４とを加えた期間をキャリア検出待機期間とする。
【００４０】
上述したキャリア検出待機期間は、モデム装置Ａのものが最も短いから、モデム装置Ａのバックオフカウンタが0となることにより、モデム装置Ａはアクセス権を得て、データフレーム４５をモデム装置Ｂに宛てて送信し、モデム装置Ｂは、SIFS経過後、モデム装置Ａに宛ててACKを送信することになる。
一方、モデム装置Ｃ，Ｅ，Ｆは、データフレーム４５のキャリアが検出された時点で、送信待機するとともに、それぞれのバックオフカウンタは、カウントダウンを一時的に中止し、カウント値2、5、7を保持する。
【００４１】
ACK４６の送信が終了したとき、チャネル状態は再びアイドルとなる。各バックオフカウンタは、DIFS期間経過後にダウンカウントを再開する。
モデム装置Ｃは、DIFSとバックオフ期間（オフセット2＋乱数値2−前回のバックオフ期間においてキャリアが検出されるまでに経過した分2＝バックオフカウンタの値2）４７とを加えた期間を、新たにキャリア検出待機期間とする。
同様に、モデム装置Ｅは、DIFSとバックオフ期間（オフセット4＋乱数値3−前回のバックオフ期間においてキャリアが検出されるまでに経過した分2＝バックオフカウンタの値5）４８とを加えた期間をキャリア検出待機期間とする。
モデム装置Ｇは、DIFSとバックオフ期間（オフセット8＋乱数値1−前回のバックオフ期間においてキャリアが検出されるまでに経過した分2＝バックオフカウンタの値7）４９とを加えた期間をキャリア検出待機期間とする。
【００４２】
今回のキャリア検出待機期間は、モデム装置Ｃが最も短いから、そのバックオフ期間が経過したときに、モデム装置Ｃはアクセス権を得て、データフレーム５０をモデム装置Ｄに宛てて送信し、モデム装置Ｄは、SIFS経過後にモデム装置Ｃに宛ててACK５１を送信する。
一方、モデム装置Ｅ，Ｆは、送信待機するとともに、データフレーム５０のキャリアが検出された時点で、それぞれのバックオフカウンタは、カウントダウンを一時的に中止し、カウント値3、5を保持する。
同様にして、順次、バックオフ期間の短いモデム装置から順に、データフレーム５４，５７が送信される。
【００４３】
図３〜図５を参照した説明では、バックオフ期間を、オフセット期間と乱数期間とからなるものとし、フォールバック度に応じて、オフセット期間を設定していた。
しかし、送信すべきデータ内容の優先度に応じてバックオフ期間を調整する方法として、背景技術で説明した特許文献１で種々の方法が知られている。これらの方法又は類似した方法を応用して、フォールバック度に応じてバックオフ期間を調整してもよい。
【００４４】
すなわち、これまでに説明した本願発明の実施の形態のように、一様乱数にフォールバック度に応じた固定値（オフセット）を加えることによりバックオフ期間のとり得る範囲を可変にする他、バックオフ期間の単位となるスロット時間をフォールバック度に応じて変えたり、フォールバック度に応じて余分な待ちタイムスロットを所定割合で挿入したり、フォールバック度に応じて乱数の発生範囲を変えるようにしたりしてもよい。
その際、上述した特許文献１では、バックオフ期間が短くなりすぎないように制限している場合があるが、本願発明の実施の形態においては、むしろ制限を加えないで、単純にバックオフ期間をダウンカウントした方がよいと考えられる。
【００４５】
なお、平常時においては同等の優先度（プライオリティ）を有するデータフレームを送信するモデム装置であっても、緊急警報データのような、優先度（プライオリティ）の高いデータフレームを転送する要求が生じたときには、そのモデム装置に対し、多重アクセスの優先度を大きくすることにより、優先度（プライオリティ）の高いデータフレームを送信することができる。
その際、多重アクセスの優先度を大きくするには、上述したバックオフのオフセットを一時的に短くすればよい。
あるいは、背景技術において説明したEDCAを前提に、DIFSをAIFSに置き換えたものを前提として優先制御を行うことを前提に、フォールバック度に応じてバックオフ期間の長さを制御してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
上述した説明では、本発明のモデム通信システムを、PLCシステムに適用した場合について説明した。一般家庭内の屋内配線などの劣悪な環境においても、安定したデータ通信をすることが可能となる。多用途のモデム装置が混在していても構わない。
これにより、情報家電の遠隔制御など、制御用途での応用が期待される。
また、モデム通信システムは、無線LANとして応用されていることから、本発明のモデム通信システムを、無線LANに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の一形態を説明するためのモデム通信ネットワークシステムのブロック構成図である。
【図２】図１に示したモデム通信ネットワークシステムにおいて、モデム装置Ａにおける通信設定の手順を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１に示したモデム通信ネットワークシステムにおいて、通信設定の具体例を示す説明図である。
【図４】図１に示したモデム通信ネットワークシステムにおいて、バックオフ時間の設定の具体例を示す説明図である。
【図５】図１に示したモデム通信ネットワークシステムにおいて、多重アクセス制御の具体例を示すシーケンス図である。
【図６】従来のCSMA/CAによる多重アクセス制御の具体例を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…電力線伝送路、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…送信部、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…受信部、４Ａ，４Ｂ，４Ｃ…電力線結合器、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…伝送制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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