(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の通信媒体上で時間分割通信によって共存する複数の通信システム(110, 120)に用いられる通信装置(111, 121)であって、
周期Ｔ(209)を、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の通信スロットで構成される通信スロットユニット(207)によってＭ個（Ｍは２以上の整数）の期間に分割し、通信スロットユニット(207)内の少なくとも１個の通信スロットを、周期Ｔ(209)内でＭ／Ｘ回（ＸはＭの約数）の通信権を獲得できる第１通信スロット(D-Slot)として定義し、通信スロットユニット(207)内の第１通信スロット(D-Slot)以外の通信スロットを、周期Ｔ(209)内でＭ回の通信権が獲得できる第２通信スロット(S-Slot)として定義して、第１通信スロット(D-Slot)の１／Ｘ単位及び第２通信スロット(S-Slot)の１単位で自己が属する通信システムで占有使用する通信スロットの割り当てを行う共存制御部(403)と、
前記共存制御部(403)で割り当てられた占有使用する通信スロットを示す共存信号(201)を、他の通信システムに送信する共存信号送信部(406)とを備える、通信システムに用いられる通信装置。
【請求項２】
同一の通信媒体上で時間分割通信によって他の通信装置と共存する通信装置(611−615)であって、
周期Ｔ(209)を、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の通信スロットで構成される通信スロットユニット(207)によってＭ個（Ｍは２以上の整数）の期間に分割し、通信スロットユニット(207)内の少なくとも１個の通信スロットを、周期Ｔ(209)内でＭ／Ｘ回（ＸはＭの約数）の通信権を獲得できる第１通信スロット(D-Slot)として定義し、通信スロットユニット(207)内の第１通信スロット(D-Slot)以外の通信スロットを、周期Ｔ(209)内でＭ回の通信権が獲得できる第２通信スロット(S-Slot)として定義して、第１通信スロット(D-Slot)の１／Ｘ単位及び第２通信スロット(S-Slot)の１単位で占有使用する通信スロットの割り当てを行う共存制御部(403)と、
前記共存制御部(403)で割り当てられた占有使用する通信スロットを示す共存信号(201)を、他の通信装置に送信する共存信号送信部(406)とを備える、通信装置。
【請求項３】
前記共存信号(201)は、前記第１通信スロット(D-Slot)の１／Ｘ単位で対応したＸ個の区間(Ba-Bc)と、前記第２通信スロット(S-Slot)の１単位でそれぞれ対応したＮ個の区間(H1-H4)とで構成され、
前記共存信号(201)の複数の区間(H1-H4, Ba-Bc)の内、占有使用したい通信スロットに応じた区間に所定の情報を格納することで、前記共存制御部(403)で割り当てられた通信スロットの占有使用が宣言されることを特徴とする、請求項１に記載の通信システムに用いられる通信装置。
【請求項４】
前記共存信号(201)は、前記第１通信スロット(D-Slot)の１／Ｘ単位で対応したＸ個の区間(Ba-Bc)と、前記第２通信スロット(S-Slot)の１単位でそれぞれ対応したＮ個の区間(H1-H4)とで構成され、
前記共存信号(201)の複数の区間(H1-H4, Ba-Bc)の内、占有使用したい通信スロットに応じた区間に所定の情報を格納することで、前記共存制御部(403)で割り当てられた通信スロットの占有使用が宣言されることを特徴とする、請求項２に記載の通信装置。
【請求項５】
前記第１通信スロット(D-Slot)を１個に、前記第２通信スロット(S-Slot)をＮ−１個に設定することを特徴とする、請求項１に記載の通信システムに用いられる通信装置。
【請求項６】
前記第１通信スロット(D-Slot)を１個に、前記第２通信スロット(S-Slot)をＮ−１個に設定することを特徴とする、請求項２に記載の通信装置。
【請求項７】
前記通信媒体が電力線(130)であり、
前記周期Ｔ(209)の開始基準が、前記電力線(130)上を流れる交流電流のゼロクロス点(204)に設定されることを特徴とする、請求項１に記載の通信システムに用いられる通信装置。
【請求項８】
前記通信媒体が電力線(130)であり、
前記周期Ｔ(209)の開始基準が、前記電力線(130)上を流れる交流電流のゼロクロス点(204)に設定されることを特徴とする、請求項２に記載の通信装置。
【請求項９】
同一の通信媒体上で時間分割通信によって他の通信装置と共存する通信装置が行う方法であって、
周期Ｔ(209)を、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の通信スロットで構成される通信スロットユニット(207)によってＭ個（Ｍは２以上の整数）の期間に分割し、通信スロットユニット(207)内の少なくとも１個の通信スロットを、周期Ｔ(209)内でＭ／Ｘ回（ＸはＭの約数）の通信権を獲得できる第１通信スロット(D-Slot)として定義し、通信スロットユニット(207)内の第１通信スロット(D-Slot)以外の通信スロットを、周期Ｔ(209)内でＭ回の通信権が獲得できる第２通信スロット(S-Slot)として定義するステップと、
前記第１通信スロット(D-Slot)の１／Ｘ単位及び第２通信スロット(S-Slot)の１単位で自己が属する通信システムで占有使用する通信スロットの割り当てを行うステップと、
前記割り当てられた占有使用する通信スロットを示す共存信号(201)を、他の通信システムに送信するステップとを備える、方法。
【請求項１０】
同一の通信媒体上で時間分割通信によって他の通信装置と共存する通信装置に用いられる集積回路であって、
周期Ｔ(209)を、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の通信スロットで構成される通信スロットユニット(207)によってＭ個（Ｍは２以上の整数）の期間に分割し、通信スロットユニット(207)内の少なくとも１個の通信スロットを、周期Ｔ(209)内でＭ／Ｘ回（ＸはＭの約数）の通信権を獲得できる第１通信スロット(D-Slot)として定義し、通信スロットユニット(207)内の第１通信スロット(D-Slot)以外の通信スロットを、周期Ｔ(209)内でＭ回の通信権が獲得できる第２通信スロット(S-Slot)として定義して、第１通信スロット(D-Slot)の１／Ｘ単位及び第２通信スロット(S-Slot)の１単位で占有使用する通信スロットの割り当てを行う共存制御部(403)、及び
前記共存制御部(403)で割り当てられた占有使用する通信スロットを示す共存信号(201)を、他の通信装置に送信する共存信号送信部(406) として機能する回路を集積する、集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一の通信媒体上で通信方式が異なる複数の通信システムを共存させるための仕組みに関し、特に通信サービスが要求するＱｏＳ（Quality of Service）を保証する電力線通信モデムとベストエフォートな通信を行う電力線通信モデムとを共存させる技術、及び各通信システムに含まれる通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
宅内のパソコン（ＰＣ：Personal Computer ）からインターネットにアクセスするために、宅内のパソコンをブロードバンドルータ等のネットワーク機器に接続する通信手段の１つとして、電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）技術が存在する。この電力線通信技術は、既設の電力線を通信媒体に用いるため、新たな配線工事が不要でありかつ家中にある電源コンセントに電源プラグを挿すだけで高速通信が実現できる。このため、電力線通信技術は、世界中で活発に研究開発や実証実験が行われており、欧米ではすでに商用化に至っているものも多数ある。
【０００３】
その一例として、米国のＨｏｍｅＰｌｕｇアライアンス社が規格策定した、ＨｏｍｅＰｌｕｇ  Ｖｅｒ．１．０がある（非特許文献１を参照）。この規格は、ＰＣによるインターネット、メール及びファイル転送を主要なアプリケーションとして想定しており、どの電力線通信モデムが電力線にアクセスするかという媒体アクセス制御に、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式を採用している。このため、使用帯域の保証のないベストエフォートな通信しか実現できない。
【０００４】
図７は、ＰＣを用いて宅内からインターネットにアクセスする際の一般的な構成を示した図である。
ユーザが利用するＰＣ７０１は、イーサネット（登録商標）７０２を経由してインターネットアクセスルータ７０４に接続され、そこからアクセス回線７０３を経てインターネット７０５に接続される。アクセス回線７０３としては、一般的にはＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）やＦＴＴＨ（Fiber To The Home ）等が用いられている。ここで、アクセス回線７０３が宅内の中に引き込まれる場所とＰＣ７０１がある部屋とは、異なっている場合が多い。その場合、インターネットアクセスルータ７０４からＰＣ７０１まで、イーサネット（登録商標）７０２のケーブルを引き回さなければならないという問題が発生する。
【０００５】
そこで、電力線通信の分野では、この引き回しを少なくするために、電力線とイーサネット（登録商標）との変換アダプタ（以下、Ｐ／Ｅ変換アダプタという）が商品化されている。図８は、このＰ／Ｅ変換アダプタを利用する場合のインターネットアクセスに関する一般的な構成を示している。
図８において、２台のＰ／Ｅ変換アダプタ８０５は、パソコン８０１及びインターネットアクセスルータ８０４が設置された部屋の電源コンセントにそれぞれ接続されており、宅内電力線８０７及び分電盤８０８を介した電力線通信によってベストエフォート通信を実現する。このように、電力線通信を用いると、配線工事が不要でありかつ家中にある電源コンセントに電源プラグを挿すだけで、高速通信が実現できる。
【０００６】
一方、ＰＣが牽引してきたインターネット技術をＡＶ機器や通信機器に応用して、新たなネット家電システムを構築する動きがある。この動きは、ＡＶ機器や通信機器にネットワーク機能を付加することで、異なる部屋にあるＡＶサーバ（ＤＶＤレコーダやＨＤＤレコーダ等）とＴＶとの連携や、インターネット技術を応用したＩＰ電話やＩＰカメラとＴＶやＰＣとの融合という、新たなシステムへと発展しつつある。
【０００７】
図９は、上述した新たなシステムの具体例を示した図である。ＡＶストリームや音声の通信は、従来のインターネット、メール及びファイル転送とは異なり、リアルタイムな通信を保証する必要がある。特に、リアルタイムな音声通信を相互に行う電話等では、通信の遅延に対する要求が非常に厳しく、一般には１０ｍｓｅｃ程度の遅延に制限される。このようなＱｏＳの保証が必要なサービスにとっては、ベストエフォートな通信では要求品質が満足されず、問題であった。
【０００８】
そこで、こうしたＱｏＳを保証する電力線通信方式が考案されている（非特許文献２を参照）。図１０は、ベストエフォートな電力線通信（以下、ベストエフォートタイプの電力線通信と記す）と、ＱｏＳの保証が必要な電力線通信（以下、ＱｏＳタイプの電力線通信と記す）とを、示した図である。図１０では、縦軸に周波数を、横軸に時間を表している。
【０００９】
ベストエフォートタイプの電力線通信の１つであるＨｏｍｅＰｌｕｇ  ｖｅｒ．１．０の場合、使用する周波数は約２ＭＨｚ〜２１ＭＨｚである。時間軸は、データの発生タイミングやデータ量に依存してまちまちである。また、これらインターネットのホームページの表示やメールの取得においては、許容できる範囲の時間内であれば、到着が遅れてもサービスは成り立つ。
【００１０】
一方、ＱｏＳタイプの電力線通信は、映像データの高速伝送を目的としているものが多く、使用する周波数はより広帯域となる。また、ＱｏＳを保証するために、システム中に１台のＱｏＳコントローラが存在する。このＱｏＳコントローラは、一定間隔でビーコンを送信することにより、電力線モデムの送信タイミングと送信データ量とを制御している（図１０の（ｂ））。ＱｏＳコントローラは、電力線モデムの１台がその機能を包含していればよく、図９の例ではＰ／Ｅ変換アダプタ９０９に内蔵されている。
【００１１】
映像データの量が一定であると仮定し、通信速度も一定であると仮定すると、電力線には一定間隔で一定時間のデータが送信される（図１０の（ｂ））。これらのデータは、所定の時間までに到達しないと映像の乱れを引き起こし、サービスが成り立たなくなってしまう。さらに、電力線に接続される機器やその動作状態は時間と共に変化するため、通信状態は実は一定ではなく、時々刻々変化する。通信速度が低下すると同じデータ量を通信するのに要する時間が変化する。このため、映像データを通信している電力線モデムは、速度の低下を検出すると、通信コマンドによってその旨をＱｏＳコントローラに伝え、同じデータ量を通信するのに必要な時間の割り当てを受けることで、ＱｏＳの保証を可能としている。この様子を示したのが図１１である。図１１において、通信速度の低下を検出した電力線モデムは、ＱｏＳコントローラに対して割り当て時間変更コマンドを送信し、以降のデータを通信する時間を長い時間に変更している。こうすることで、単位時間当たり同じデータ量の通信を維持し続けることができる。
【００１２】
このように、様々な方式の電力線通信技術が開発されているが、家庭内に配線されている電力線は、全て分電盤で繋がっている。このため、異なる方式の電力線モデムを同一家庭内で利用する場合、ある方式の電力線モデムからは、他方式の電力線モデムが電力線に送信している信号はノイズにしか見えない。よって、同時に通信をすると、図１０の（ｃ）に示すように、互いの通信を妨害したり双方の通信共に通信ができなくなったりして、通信速度が大幅に低下する。
【００１３】
この改善策として、例えば特許文献１には、データ通信方式の異なる複数の電力線モデムが同一の電力線上に存在する場合に、各電力線モデムのデータ送信を制御する方法を提案している。図１２は、この従来技術を説明する図である。
【００１４】
図１２において、管理プロセッサ６内の選択部６１が、例えば、方式Ｂの電力線モデム４ａ〜４ｍを送信許可電力線モデムに選択し、メッセージ生成部６２が方式Ｂの電力線モデム４ａ〜４ｍに送信許可を指示する送信許可電文を、方式Ａの電力線モデム３ａ〜３ｍに送信禁止を指示する送信禁止電文を生成し、方式Ａの電力線モデム３ｎが送信禁止電文を方式Ａの電力線モデム３ａ〜３ｍに送信し、方式Ｂの電力線モデム４ｎが送信許可電文を方式Ｂの電力線モデム４ａ〜４ｍに送信する。
【特許文献１】特開２００２−３６８８３１号公報
【非特許文献１】ユー・ジュー・リン他、「ア・コンパラティヴ・パフォーマンス・スタディ・オブ・ワイヤレス・アンド・パワー・ライン・ネットワークス」、アイトリプルイー・コミュニケーション・マガジン、２００３年４月（Yu-Ju Lin他, A Comparative Performance Study of Wireless and Power Line Networks, IEEE Communication Magazine April 2003 p54-p63.）
【非特許文献２】シンイチロウ・オオミ、「ア・メディア・アクセス・コントロール・メソッド・フォー・ハイスピード・パワー・ライン・コミュニケーション・システム・モデムズ、アイトリプルイー・シーシーエヌシー２００４（Shinichiro Ohmi, "A Media Access Control Method for High-Speed Power Line Communication System Modems", IEEE CCNC 2004）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述した従来の技術では、存在し得る全ての通信方式を共存制御端末に搭載しなくてはならず、３つ以上の通信方式が存在し得る場合には機器コストが大きくなってしまうという課題がある。また、将来的に新たな通信方式が出現した場合、それを新たに搭載した共存制御端末を開発する必要があり、共存状態を維持するのが非常に困難であるという課題もある。
【００１６】
そこで、このような課題を解決するための技術として、全ての電力線通信システムに単純で実装容易な共存制御信号送受信部を備えさせて、共存制御信号を用いて通信帯域を時分割多重（ＴＤＭ：Time Division Multiplexing）することで、異なる複数の通信方式の共存を図ることが考えられる。
【００１７】
例えば、図１３に示すように、所定のタイミングで共存制御信号１３０１をやりとりする期間が周期１３０９で繰り返され、かつ期間１３０８の間がＮ個の区間（通信スロット）を１単位とした期間１３０７で分割されるように、通信帯域を定義する。そして、周期１３０９で送受信される共存制御信号１３０１を用いて、Ｎ個の通信スロットの使用権をいずれかの電力線通信システムに個別に割り当てることで、通信システム間の共存を実現することが可能である。
【００１８】
ところで、各通信システム間で無駄の少ない媒体共有を図るためには、媒体占有率を細かく設定できることが望ましい。しかし、この図１３に示した従来技術の通信システムでは、期間１３０７毎に固定された通信スロットを各通信システムに割り当てるので、各通信システムの媒体占有率を１／Ｎ単位でしか設定できない。
【００１９】
媒体占有率を細かく設定できるようにする手法として、期間１３０７を分割する通信スロットの数を多くする（すなわち、変数Ｎを大きくする）ことが考えられる。しかし、各通信スロットには伝送フレームのヘッダ部分が必要であり、通信スロットの数を多くすればするほど、ヘッダ部分のオーバーヘッドが大きくなって伝送効率が低下してしまうという問題がある。例えば、１０Ｍｂｐｓ以上の一般的なＰＬＣシステムで通信を行う場合、１つの通信スロット長は３ｍ秒以上にすることが望ましい。
【００２０】
一方、媒体占有率を細かく設定できるようにする別の手法として、１通信スロットの長さはそのままで期間１３０７を長くする（この場合も、変数Ｎを大きくすることと同義である）ことが考えられる。しかし、この手法の場合にはＴＤＭ周期が長くなるため、ＶｏＩＰ（Voice over IP ）のようなレイテンシが要求されるサービスの適用が困難になるという問題が残る。具体的には、ＴＤＭ周期は２０〜３０ｍ秒にする必要があり、最低通信スロット長であってもＮ＝１０程度にしか設定することができない。
このように、上述した従来の単純な構成のみでは、ＱｏＳ要件を満足し、かつ、媒体占有率を細かく設定することが困難である。
【００２１】
それ故に、本発明の目的は、同一の通信媒体上で通信方式が異なる複数の通信システムを共存させつつ、単純な構成のみでＱｏＳ要件を満足し、かつ、媒体占有率を細かく設定することが可能な通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、同一の通信媒体上で時間分割通信によって共存する複数の通信システムに用いられる通信装置、及び同一の通信媒体上で時間分割通信によって他の通信装置と共存する通信装置に向けられている。上記目的を達成させるために、本発明の通信装置は、第１通信スロットの１／Ｘ単位及び第２通信スロットの１単位で自己が属する通信システム又は自己の通信装置で占有使用する通信スロットの割り当てを行う共存制御部と、共存制御部で割り当てられた占有使用する通信スロットを示す共存信号を、他の通信システム又は他の通信装置に送信する共存信号送信部とを備える。
【００２３】
本発明では、周期Ｔは、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の通信スロットで構成される通信スロットユニットによってＭ個（Ｍは２以上の整数）の期間に分割されており、通信スロットユニット内の少なくとも１個の通信スロットを、周期Ｔ内でＭ／Ｘ回（ＸはＭの約数）の通信権を獲得できる第１通信スロットとして定義し、通信スロットユニット内の第１通信スロット以外の通信スロットを、周期Ｔ内でＭ回の通信権が獲得できる第２通信スロットとしている。
【００２４】
好ましくは、共存信号は、第１通信スロットの１／Ｘ単位で対応したＸ個の区間と、第２通信スロットの１単位でそれぞれ対応したＮ個の区間とで構成され、共存信号の複数の区間の内、占有使用したい通信スロットに応じた区間に所定の情報を格納することで、共存制御部で割り当てられた通信スロットの占有使用が宣言される。
典型的には、第１通信スロットは１個に、第２通信スロットはＮ−１個に設定される。
また、通信媒体が電力線である場合には、周期Ｔの開始基準を、電力線上を流れる交流電流のゼロクロス点に設定することが望ましい。
【発明の効果】
【００２５】
上記本発明によれば、同一の通信媒体上で通信方式が異なる複数の通信システムを共存させつつ、単純な構成のみでＱｏＳ要件を満足し、かつ、媒体占有率を細かく設定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、通信媒体に電力線を用いた電力線通信システムに適用させた場合を一例として、本発明の実施形態を説明する。なお、通信媒体は、無線であってもよいし、電力線以外の有線であってもよい。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係る通信装置によって構成される電力線通信システムの一例を示す図である。図１では、通信システム１１０と通信システム１２０とが定義されている。通信システム１１０は、宅内に配線された電力線１３０を利用した通信システムであり、他の電力線通信システム１２０との共存を制御するための通信装置（以下、親局という）１１１と、その他の通信装置（以下、子局という）１１２とによって構成される。子局１１２は、電力線通信システム１２０との共存制御に関して親局１１１の制御下で動作する機器であり、１つの通信システム１１０内において１台以上存在する。通信システム１２０は、通信システム１１０とはデータ通信方式が異なる、宅内に配線された電力線１３０を利用した通信システムである。この通信システム１２０も、通信システム１１０と同様に、１台の親局１２１とその他の子局１２２及び１２３とによって構成される。各親局及び子局は、様々な電子機器に接続されている。
【００２８】
以下、図１に示した電力線通信システムにおいて、ＴＤＭを用いて、データ通信方式の異なる通信システム１１０と通信システム１２０とが、互いの通信を妨害することなく共存し、かつ、帯域割り当て（媒体占有率）を細かく設定できる手法を説明する。
なお、以下の実施形態では、ＴＤＭのみを用いて通信帯域を割り当てる通信システムについて説明するが、ＴＤＭと周波数多重（ＦＤＭ：Frequency Division Multiplexing）とを二次元的に用いて通信帯域を割り当てる通信システムにおいても、ＴＤＭ処理部分に関して同様に適用することが可能である。
【００２９】
図２は、通信システム１１０及び１２０の親局１１１及び１２１が送信する共存信号２０１の一例を示す図である。共存信号２０１を制御するために必要な構成は、極力安価に実施可能であることが極めて重要である反面、過酷な通信条件である電力線上での高い通信精度が求められる。
【００３０】
そこで、本発明では、電源周期のゼロクロス点を基準にして、各通信システム間で送受信される共存信号を精度よく同期させる方法を用いた場合を、一例として説明する。なお、電源周期のゼロクロス点を基準にする以外にも、例えば、ゼロクロス点から既定量だけ交流電圧の位相がずれた時点を基準としてもよい。また、これらの基準の全てのタイミングで共存信号を送受信する必要はなく、任意の間隔で間欠的に送受信してもよい。
【００３１】
本実施形態では、電力線１３０上を流れる交流電流のゼロクロス点２０４、すなわち位相が０度になる点を基準として周期的に送信される共存信号２０１と、この共存信号２０１間、すなわち共存信号周期Ｔ２０９を時分割して設定される複数の通信スロットとを、次のように定義する。
【００３２】
まず、共存信号周期Ｔ２０９を、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の通信スロットで構成される通信スロットユニット２０７によって、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の期間に分割する。そして、通信スロットユニット２０７の内、１個の通信スロットを共存信号周期Ｔ２０９内でＭ／Ｘ回（ＸはＭの約数）の通信権を獲得できる「Ｄ−Ｓｌｏｔ」として定義し、残りのＮ−１個の通信スロットを共存信号周期Ｔ２０９内でＭ回の通信権が獲得できる「Ｓ−Ｓｌｏｔ」として定義する。定数Ｎは、従来で述べたように１０以下に設定されることが好ましい。また、定数Ｍは、どれだけ細かく媒体占有率を設定できるようにするかによって定められる。
図２では、通信スロットユニット２０７をＤ−Ｓｌｏｔ及びＳ−Ｓｌｏｔ１〜４の５個（＝Ｎ）の通信スロットで構成し、この通信スロットユニット２０７を９回（＝Ｍ）繰り返した期間を共存信号周期Ｔ２０９として定義した例を示している。
【００３３】
共存信号２０１は、通信システムが利用する通信スロットの情報を格納するための区間を定義する。この区間は、通信スロットユニット２０７に含まれる通信スロットＳ−Ｓｌｏｔの数と、通信スロットＤ−Ｓｌｏｔが割り当てられる基本周期（Ｄ−Ｓｌｏｔ基本周期２０８）とに、それぞれ対応して定義される。
図２では、共存信号２０１として、通信スロットユニット２０７に含まれる通信スロットＳ−Ｓｌｏｔの数に対応した４つの区間Ｈ１〜Ｈ４と、Ｄ−Ｓｌｏｔ基本周期２０８に対応した３つの区間Ｂａ〜Ｂｃの合計７区間を定義した例を示している。すなわち、３つ（＝Ｘ）の通信スロットユニット２０７で、１つのＤ−Ｓｌｏｔ基本周期２０８が構成されている。
【００３４】
通信システム１１０及び１２０は、このように定義された共存信号２０１及び複数の通信スロットを用いて、それぞれ自己が占有して使用したい通信スロットを次のように宣言する。なお、通信スロットの使用／未使用を示す規定情報の一例として、ビット“１”／ビット“０”を用いた場合を図２の例を用いて分かり易く説明する。
【００３５】
通信スロットＳ−Ｓｌｏｔ１を占有して使用したい通信システムは、区間Ｈ１にビット“１”を格納した共存信号２０１を生成し、ゼロクロス点２０４のタイミングで他の通信システムに送信する。これにより、通信スロットＳ−Ｓｌｏｔ１の使用が宣言される。通信スロットＳ−Ｓｌｏｔ２〜４も同様に、それぞれ区間Ｈ２〜Ｈ４にビット“１”を格納した共存信号２０１を生成して送信することで、通信スロットＳ−Ｓｌｏｔ２〜４の使用を宣言する。これにより、複数の通信システムが互いに衝突することなく、通信スロットＳ−Ｓｌｏｔ単位、すなわち図２の例では通信スロットユニットの１／５単位（全通信帯域の２０％単位）で通信帯域の割り当てを行うことが可能となる。
【００３６】
また、通信スロットＤ−Ｓｌｏｔを占有して使用したい通信システムは、区間Ｂａ〜Ｂｃの一部又は全部にビット“１”を格納した共存信号２０１を生成し、ゼロクロス点２０４のタイミングで他の通信システムに送信する。ここで、区間Ｂａにビット“１”を格納した共存信号２０１は、各Ｄ−Ｓｌｏｔ基本周期２０８の１番目の通信スロットＤ−Ｓｌｏｔを占有して使用することを宣言するために用いられる。区間Ｂｂにビット“１”を格納した共存信号２０１は、各Ｄ−Ｓｌｏｔ基本周期２０８の２番目の通信スロットＤ−Ｓｌｏｔを占有して使用することを宣言するために用いられる。区間Ｂｃにビット“１”を格納した共存信号２０１は、各Ｄ−Ｓｌｏｔ基本周期２０８の３番目の通信スロットＤ−Ｓｌｏｔを占有して使用することを宣言するために用いられる。
【００３７】
区間Ｂａ〜Ｂｃのいずれか１つにビット“１”を設定して通信スロットＤ−Ｓｌｏｔの１／３を割り当てることにより、通信スロットユニットの１／５のさらに１／３、すなわち１／１５単位（全通信帯域の６．６７％単位）で通信帯域の割り当てを行うことが可能となる。同様の考えで、区間Ｂａ〜Ｂｃのいずれか２つにビット“１”を設定して通信スロットＤ−Ｓｌｏｔの２／３を割り当てることにより、通信スロットユニットの１／５のさらに２／３、すなわち２／１５単位（全通信帯域の１３．３％単位）で通信帯域の割り当てを行うことが可能となる。なお、区間Ｂａ〜Ｂｃの全てにビット“１”を設定することは、全期間で通信スロットＤ−Ｓｌｏｔを占有して使用することを意味し、通信スロットＤ−Ｓｌｏｔを単純に通信スロットＳ−Ｓｌｏｔとして使用したことになる。
【００３８】
これら図２に示す定義に基づいた場合の通信システムが確保した通信スロット数に対する媒体占有率を、図３に示す。
図３で分かるように、通信スロットユニット２０７を変更することなく、通信スロットＤ−Ｓｌｏｔの使用を時分割で定義することにより、通信効率を落とすことなく占有率を細かく変化できるという効果が得られる。例えば、送信したいデータ量が少なく通信スロットＳ−Ｓｌｏｔを占有するほどではない場合には、通信スロットＤ−Ｓｌｏｔのみを使用して通信を行う等、ベストエフォートタイプの通信システムを柔軟に収容することができる。共存信号２０１は、共存信号周期Ｔ２０９毎に送受信されるため、各通信システムは共存信号周期Ｔ２０９毎に動的に占有する通信スロットを変更することができる。さらに、１ビット等の簡単な情報で通信スロットＤ−Ｓｌｏｔの割り当てを表すことができるため、共存信号２０１による通信リソースの浪費を抑える効果も得られる。
【００３９】
次に、親局１１１及び１２１の構成を説明する。図４は、親局１１１及び１２１の詳細な構成例を示す図である。
親局１１１及び１２１は、電力線通信モデム４０２と、共存制御部４０３と、ゼロクロス点検出部４０４と、共存信号周期タイマ４０５と、共存信号送信部４０６と、共存信号受信部４０７と、通信スロット周期タイマ４０８と、Ｓ−Ｓｌｏｔカウンタ４０９と、Ｄ−Ｓｌｏｔカウンタ４１０とを備える。
【００４０】
電力線通信モデム４０２は、データ通信に関する一連の制御を行う。共存制御部４０３は、異なる方式の電力線通信モデムの共存に関する一連の制御を行う。ゼロクロス点検出部４０４は、電力線上を流れる交流電流のゼロクロス点を検出する。共存信号周期タイマ４０５は、起動時に動作を開始し、共存信号周期Ｔ２０９を計時する。共存信号送信部４０６は、共存制御部４０３から与えられる共存信号情報に従って共存信号２０１を生成し、電力線上に送信する。共存信号受信部４０７は、共存制御部４０３からの受信開始の指示に従って電力線上に流れている共存信号２０１を検出し、検出した共存信号を解析して各通信スロットの使用／未使用の情報を共存制御部４０３へ通知する。通信スロット周期タイマ４０８は、起動時に動作を開始し、１つの通信スロットの時間を計時する。Ｓ−Ｓｌｏｔカウンタ４０９は、通信スロットＳ−Ｓｌｏｔの番号をカウントする。Ｄ−Ｓｌｏｔカウンタ４１０は、通信スロットＤ−ＳｌｏｔのＤ−Ｓｌｏｔ基本周期２０８内の順番をカウントする。
【００４１】
次に、親局１１１及び１２１の動作について詳細に説明する。図５は、定常状態における親局１１１及び１２１の動作を示すフローチャートである。
起動直後、共存制御部４０３は、電力線通信モデム４０２から与えられる通信スロット要求情報と、共存信号受信部４０７で受信する他の通信システムが送信した共存信号２０１の情報とに基づいて、自己の通信システムが使用する通信スロットを決定する。そして、共存制御部４０３は、決定した通信スロットの占有使用を宣言するための共存信号情報を、ゼロクロス点検出部４０４から通知される交流電流のゼロクロス点のタイミングで共存信号送信部４０６に渡し、共存信号２０１の生成及び電力線への送信を共存信号送信部４０６に指示する。これにより、通信システムは、通信スロットを確保してデータ通信を開始できる定常状態になる。
【００４２】
定常状態となった通信システムの共存制御部４０３は、共存信号周期タイマ４０５の満了時点を判断する（ステップＳ５０１）。共存信号周期タイマ４０５が満了した時点で、共存制御部４０３は、共存信号情報を共存信号送信部４０６に引き渡して共存信号２０１を送信させる（ステップＳ５０２）。また、共存制御部４０３は、共存信号周期タイマ４０５及び通信スロット周期タイマ４０８をリセットする（ステップＳ５０３、Ｓ５０４）。さらに、共存制御部４０３は、Ｓ−Ｓｌｏｔカウンタ４０９とＤ−Ｓｌｏｔカウンタ４１０とをリセットし、Ｄ−Ｓｌｏｔカウンタ４１０を「１」に設定する。
【００４３】
一方、共存信号周期タイマ４０５が満了していない間、共存制御部４０３は、通信スロット周期タイマ４０８の満了時点を判断する（ステップＳ５０７）。通信スロット周期タイマ４０８が満了した時点で、共存制御部４０３は、Ｓ−Ｓｌｏｔカウンタ４０９をカウントアップする（ステップＳ５０８）。次に、共存制御部４０３は、Ｓ−Ｓｌｏｔカウンタ４０９のカウント値が通信スロットユニット２０７に含まれる通信スロット数Ｎを超えるか否かを判断する（ステップＳ５０９）。通信スロット数Ｎを超えない場合、共存制御部４０３は、電力線通信モデム４０２に対して、Ｓ−Ｓｌｏｔカウンタ４０９のカウント値が、確保した通信スロットに対応する所定数に一致する場合に通信可能の通知を行い、一致しない場合は通信不可能の通知を行ってステップＳ５０１の判断に戻る（ステップＳ５１０〜Ｓ５１２）。
【００４４】
一方、ステップＳ５０９の判断において通信スロット数Ｎを超える場合、共存制御部４０３は、Ｓ−Ｓｌｏｔカウンタ４０９を「０」に設定し、Ｄ−Ｓｌｏｔカウンタ４１０をカウントアップする（ステップＳ５１３、Ｓ５１４）。ここで、共存制御部４０３は、Ｄ−Ｓｌｏｔカウンタ４１０がＤ−Ｓｌｏｔ基本周期２０８に含まれる通信スロットユニット２０７の数Ｘを超えるか否かを判断する（ステップＳ５１５）。通信スロットユニット２０７の数Ｘを超えない場合、共存制御部４０３は、電力線通信モデム４０２に対して、Ｄ−Ｓｌｏｔカウンタ４１０のカウント値が、確保した通信スロットに対応する所定数に一致する場合に通信可能の通知を行い、一致しない場合は通信不可能の通知を行ってステップＳ５０１の判断に戻る（ステップＳ５１７〜Ｓ５１９）。なお、ステップＳ５１５の判断において通信スロットユニット２０７の数Ｘを超える場合、共存制御部４０３は、Ｄ−Ｓｌｏｔカウンタ４１０を「１」に再設定した後、ステップＳ５１７〜Ｓ５１９の処理を行う。
【００４５】
以上のように、本発明の一実施形態に係る通信装置によれば、割り当て周期が異なる２種類の通信スロットＳ−Ｓｌｏｔ及びＤ−Ｓｌｏｔを用いてＴＤＭを用いた共存制御を行う。これにより、同一の通信媒体上で通信方式が異なる複数の通信システムを共存させつつ、単純な構成のみでＱｏＳ要件を満足し、かつ、媒体占有率を細かく設定することが可能となる。
【００４６】
なお、上記実施形態で説明した４つの通信スロットＳ−Ｓｌｏｔ及び１つの通信スロットＤ−Ｓｌｏｔで構成される通信スロットユニット２０７や、７つの区間Ｈ１〜Ｈ４及びＢａ〜Ｂｃで構成される共存信号２０１は一例であり、所望する通信品質や通信効率等に応じてそれぞれ任意に設定することができる。
また、共存信号２０１を共存信号周期Ｔ２０９の１番目の通信スロットユニット２０７の通信スロットＤ−Ｓｌｏｔ部分で送信してもよい。この場合、通信スロットＤ−Ｓｌｏｔの１つ分に当たる２．２％が共存信号により媒体占有されるため、全ての通信スロットＤ−Ｓｌｏｔを使用した場合のデータ通信に使用できる媒体占有率は、図３の括弧で示した値になる。しかし、実使用上では、共存信号周期Ｔ２０９中に設定する通信スロットユニット２０７の数は２０個以上に設定するため、ほとんど影響しない。
【００４７】
また、本発明の共存制御が適用可能な複数の通信システムは、同一宅内に構築されるデータ通信方式の異なる複数の通信システムである必要はなく、例えば宅内の通信システムと、干渉する隣家で同一のデータ通信方式を用いる通信システムとであってもよい。
なお、この複数の通信システムの数は、図１に示すように２つに限るものではなく、３つ以上であっても構わないし、さらには、図６に示すように、共通の通信媒体を時間分割して使用する複数の通信装置から構成される単一の通信システムにも適用可能である。
【００４８】
図６では、１つの通信システム６１０が定義されている。通信システム６１０は、宅内に配線された電力線６３０を利用した通信システムであり、５つの通信装置６１１〜６１５によって構成される。
この通信システム６１０において、各通信装置６１１〜６１５が上記実施形態で説明した親局１１１及び１２１と同様の動作をすることによって、互いの通信を妨害することなく、単純な構成のみでＱｏＳ要件を満足し、かつ、媒体占有率を細かく設定することが可能となる。
【００４９】
なお、上述の実施形態は、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等）に格納された上述の処理手順をＣＰＵに実行させることができるプログラムを、ＣＰＵに実行させることによっても実現できる。この場合、当該プログラムは、記録媒体を介して記憶装置内に格納された上で実行されてもよいし、記録媒体上から直接実行されてもよい。ここでの記録媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクメモリ、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ、ＢＤ等の光ディスク、メモリカード等の記録媒体をいう。また、記録媒体は、電話回線や搬送路等の通信媒体も含む概念である。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態を示したが、図４に示す共存制御部４０３、共存信号周期タイマ４０５、共存信号送信部４０６、共存信号受信部４０７、通信スロット周期タイマ４０８、Ｓ−Ｓｌｏｔカウンタ４０９、及びＤ−Ｓｌｏｔカウンタ４１０を含む親局１１１及び１２１の各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。または、自システム内での通信に関与する部分と共存信号の送受信に関与する部分を、それぞれ個別のＬＳＩとしてチップ化されても良い。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【００５１】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
【００５２】
本願の発明を含む通信システムは、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）インタフェース、ＩＥＥＥ１３９４インタフェース、ＵＳＢインタフェース等の信号インタフェースを電力線通信のインタフェースに変換するアダプタの形態を取ることによって、各種のインタフェースを有するパーソナルコンピュータ、ＤＶＤレコーダ、デジタルテレビ、及びホームサーバシステム等のマルチメディア機器に接続することができる。これによって、電力線を媒体としたマルチメディアデータ等のデジタルデータを高速伝送するネットワークシステムを構築することが可能となる。この結果、従来の有線ＬＡＮのようにネットワークケーブルを新たに敷設することなく、家庭、オフィス等に既に設置されている電力線をそのままネットワーク回線として利用できるので、コスト面、設置の容易性からその利便性は大きい。
【００５３】
また、将来的にはパーソナルコンピュータ、ＤＶＤレコーダ、デジタルテレビ、及びホームサーバシステム等のマルチメディア機器が本発明を含む機能を内蔵することにより、マルチメディア機器の電源コードを介して機器間のデータ伝送が可能になる。この場合、アダプタやＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ケーブル、ＩＥＥＥ１３９４ケーブル、ＵＳＢケーブルなどが不要になり、配線が簡略化される。また、ルータを介してインターネットへの接続や、無線ＬＡＮや従来の有線ケーブルのＬＡＮにハブ等を用いて接続することができるので、本発明の高速電力線伝送システムを用いたＬＡＮシステムの拡張に何らの問題も生じない。
【００５４】
また、電力線伝送方式では、通信データが電力線を介して流されるため、無線ＬＡＮのように電波が傍受されてデータが漏洩するという問題が生じない。よって、電力線伝送方式は、セキュリティの面からのデータ保護にも効果を有する。もちろん、電力線を流れるデータは、例えばＩＰプロトコルにおけるＩＰｓｅｃ、コンテンツ自身の暗号化、その他のＤＲＭ方式等で保護される。
【００５５】
このように、コンテンツの暗号化による著作権保護機能や本発明の効果（スループットの向上、再送増加やトラフィック変動に柔軟に対応した帯域割り当て）を含めたＱｏＳ機能を実装することによって、電力線を用いた高品質なＡＶコンテンツの伝送が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、複数の相互接続不可能な通信システムが同一通信媒体上で各々他の通信システムに妨害されることなく通信を行う場合等に利用可能であり、特に電力線や無線を通信媒体として用いるモデム及びこれらの通信機能を有する各種の電気機器等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態に係る通信装置によって構成される電力線通信システムの一例を示す図
【図２】本発明の一実施形態に係る通信装置において定義する共存信号２０１及び通信スロットの一例を示す図
【図３】図２に示す定義に基づいた場合の通信システムが確保した通信スロット数に対する媒体占有率を示す図
【図４】親局１１１及び１２１の詳細な構成例を示す図
【図５】定常状態における親局１１１及び１２１の動作を示すフローチャート
【図６】本発明の一実施形態に係る通信装置によって構成される他の電力線通信システムの一例を示す図
【図７】宅内のＰＣからＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を使ってインターネットアクセスを行う場合の従来のシステム構成例を示す図
【図８】宅内のＰＣから電力線通信を使ってインターネットアクセスを行う場合の従来のシステム構成例を示す図
【図９】インターネットアクセスを行うＰＣと映像をＴＶ鑑賞するＡＶサーバーとが電力線媒体上で共存するシステム構成例を示す図
【図１０】通信媒体上で伝送されるデータストリームの一例を示す図
【図１１】通信媒体上で伝送されるＱｏＳデータストリームの一例を示す図
【図１２】複数の電力線モデムを共存させる従来の通信システム構成例を示す図
【図１３】従来の通信装置において定義する共存制御信号１３０１及び通信スロットの一例を示す図
【符号の説明】
【００５８】
１１０、１２０、６１０  通信システム
１１１、１２１  親局（コントローラ）
１１２、１２２、１２３  子局
１１３〜１１４、１２４〜１２６、６１６〜６２０  電子機器
１３０、６３０  電力線
１４０、６４０  分電盤
２０１  共存信号
２０４  ゼロクロス点
２０７  通信スロットユニット
２０８  Ｄ−Ｓｌｏｔ基本周期
２０９  共存信号周期Ｔ
４０２  電力線通信モデム
４０３  共存制御部
４０４  ゼロクロス点検出部
４０５  共存信号周期タイマ
４０６  共存信号送信部
４０７  共存信号受信部
４０８  通信スロット周期タイマ
４０９  Ｓ−Ｓｌｏｔカウンタ
４１０  Ｄ−Ｓｌｏｔカウンタ
６１１〜６１５  通信装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
0004740319.tif 000010
【図１０】
0004740319.tif 000011
【図１１】
0004740319.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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