(57)【要約】【課題】  ＱｏＳが必要なストリームデータ等を伝送する場合に、実際のデータ伝送速度に応じて適量の伝送帯域を確保でき、伝送路の伝送帯域を効率良く利用可能にする。【解決手段】  電力線１１に親機２１及び子機２２の複数のＰＬＣアダプタが接続され、ＰＬＣ論理ネットワーク１６が構成される。親機２１及び子機２２にはそれぞれ中継装置３１を介してテレビモニタ、ビデオレコーダなどの電気機器４８が接続される。親機２１はＱｏＳコントローラの機能を持つ制御端末であり、ネットワーク上において対象データを伝送するための伝送帯域の割り当てを行うとともに、対象データの受信端末側で検出される実際のデータ伝送速度情報を取得し、この検出された実際のデータ伝送速度情報に基づいて対象データに割り当てる伝送帯域を制御する機能を有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワーク上の伝送経路を介して端末間を伝送するデータの伝送速度を制御する伝送速度制御装置であって、
前記伝送経路において前記データを伝送するための伝送帯域を割り当てる伝送帯域割り当て手段と、
前記伝送帯域割り当て手段により割り当てられた伝送帯域で伝送されるデータの伝送速度を示す伝送速度情報を取得する伝送速度情報取得手段と、
前記伝送速度情報取得手段が取得した伝送速度情報に基づき、前記伝送帯域割り当て手段により割り当てられた伝送帯域を制御する伝送帯域制御手段と
を備える伝送速度制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の伝送速度制御装置であって、
前記伝送速度情報取得手段は、前記伝送速度情報を、伝送される前記データを受信する端末から取得する伝送速度制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の伝送速度制御装置であって、
前記伝送帯域制御手段は、前記伝送速度の所定時間あたりの平均値に基づき、これに余裕分を加算した伝送速度に相当する量に伝送帯域を調整する伝送速度制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の伝送速度制御装置であって、
前記伝送帯域制御手段は、前記伝送速度の所定期間ごとの平均値、最小値、最大値の少なくとも一つに基づき、これに余裕分を加算した伝送速度に相当する量に伝送帯域を調整する伝送速度制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の伝送速度制御装置であって、
前記伝送帯域制御手段は、前記伝送速度の瞬時値に基づき、これに余裕分を加算した伝送速度に相当する量に伝送帯域を調整する伝送速度制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載の伝送速度制御装置であって、
前記データは、マルチキャスト通信により複数端末に伝送するデータであり、
前記ネットワークは、前記データのマルチキャスト−ユニキャスト変換を行ってユニキャスト通信によりデータ伝送を行うユニキャスト伝送経路を含み、
前記伝送帯域制御手段は、前記ユニキャスト伝送経路を含む伝送経路において割り当てられた伝送帯域で伝送されるデータの伝送速度情報に基づき前記伝送帯域を制御する伝送速度制御装置。
【請求項７】
請求項１に記載の伝送速度制御装置であって、
前記ネットワークは、少なくとも一部にＴＤＭＡ方式を用いた複数のデータ伝送が可能な通信リンクを確立する伝送方式によりデータ伝送を行うものであり、
前記伝送帯域制御手段は、前記データを伝送する通信リンクに割り当てるタイムスロットの時間幅の大きさによって前記伝送帯域を制御する伝送速度制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の伝送速度制御装置であって、
前記伝送帯域制御手段は、前記データの伝送がなされていない場合に、前記通信リンクに割り当てたタイムスロットを開放する伝送速度制御装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の伝送速度制御装置であって、
前記データはストリームデータである伝送速度制御装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかに記載の伝送速度制御装置であって、
前記伝送経路は電力線である伝送速度制御装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の伝送速度制御装置を有する制御端末と、
前記制御端末の機能を含むかまたは他の端末であり、前記データを送信する送信端末と、
前記制御端末の機能を含むかまたは他の端末であり、前記送信端末から前記データを受信し、受信する前記データの伝送速度を検出し、検出した伝送速度を伝送速度情報として通知する伝送速度検出手段を有する受信端末と、
を備える通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動画像や音声のようなストリームデータを伝送する通信ネットワークにおいて用いられる伝送速度制御装置及びこの伝送速度制御装置を有する通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば家庭内等において、パーソナルコンピュータのような情報機器やテレビモニタ、録画装置、画像再生装置、ＩＰ（Internet Protocol ）電話機などのような様々な電気機器を所定の通信ネットワークを介して互いに通信可能な状態で接続することにより、複数機器間の連係動作を容易に実現可能にするシステムが提案されている。しかし、家庭内等で有線通信によりデータ通信を行う場合には、通常は伝送路として使用するケーブルやコネクタなどの配線を必要な箇所に敷設する必要があるため、通信システムを構築する際に様々な工事が必要になることがある。
【０００３】
一方、家庭内等ではほとんどの場合は商用電源、例えば交流１００Ｖ（５０／６０Ｈｚ）を使用しているので、この電力を供給するための電力線が家庭内のあらゆる箇所に既に敷設されている。従って、これらの電力線をデータ通信の伝送路に利用できれば、通信用の特別な配線を新たに設ける必要はなく、通信に用いる機器を商用電源のコンセントに差し込むだけで通信経路を確保することが可能になる。
【０００４】
このような電力線を通信に利用する電力線通信の技術（ＰＬＣ：Power Line Communication）については、例えば特許文献１に開示された技術が知られている。また現状では、国内外においては、所定の周波数帯域（例えば２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）において、様々なメーカにおいて研究や開発が進められている。具体的には、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式のように複数の副搬送波を用いてマルチキャリア信号を生成し、マルチキャリア信号を電力線で伝送することが想定されている。
【０００５】
ところが、屋内における電力線の配線は非常に複雑であり、しかも建物毎に大きく状況が異なっており、場所によって伝送路としての性能が大きく異なる。更に、この電力線に接続される電気機器の種類も多岐にわたるため、様々なノイズが発生する可能性があり、インピーダンスの変動も生じやすい。そのため、電力線を利用して通信する場合には、専用の有線伝送路を用いて通信する場合と比べて、所望の通信速度が得られなかったり、Ｓ／Ｎ（信号電力対雑音電力比）の低下により通信品質が悪化する可能性がある。
【０００６】
そこで、電力線通信においては、送信側と受信側の端末間の伝送経路において、通信開始前や通信中の所定タイミングごとなどに伝送路推定を行ってＳ／Ｎなどの伝送経路の状態（伝送路特性）を測定し、利用可能な範囲において最大の伝送速度（ビットレート）が得られるように、伝送パラメータを設定する。このとき、伝送パラメータとしては、マルチキャリア信号の各キャリアにおける変調度（データ重畳度）を決定し、伝送経路の状態が良好な場合は変調度を上げて単位時間あたりのデータ伝送量を多く（ビットレートを大きく）し、伝送経路の状態が悪い場合は変調度を下げて単位時間あたりのデータ伝送量を少なく（ビットレートを小さく）する。これにより、通信時のエラーレートを所定値以下に抑えることができる。
【０００７】
一方、家庭内等においてネットワークを介して様々な電気機器を互いに接続し、動画像や音声のようなストリームデータを伝送する場合は、データが途切れないように伝送品質ＱｏＳ（Quality of Service）を確保する必要がある。電力線通信においてＱｏＳを確保するためには、例えばＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式を用いて、ストリームデータ伝送用に最大伝送速度を考慮して所定の時間幅を占有させて割り当てるなど、伝送帯域の帯域保証を行うようにする。
【０００８】
しかしながら、ストリームデータ等の特定のデータ伝送についてＱｏＳを確保するために、そのデータの最大伝送速度に基づいて固定的に伝送帯域を割り当てて帯域保証を行うと、実際に大量のデータが伝送されていないタイミングでも必要以上に伝送帯域が確保されることになる。伝送路において利用可能な伝送帯域には限りがあるため、他にＱｏＳが必要なデータを伝送したくても、伝送帯域が足りなくて割り当てられず、データ伝送ができないようなことが起こり得る。また、電力線通信では、伝送経路の状態が時間により変動して通信品質が悪化することがあるので、ＱｏＳが必要なデータを伝送するために最大伝送速度によって固定的に伝送帯域を確保していると、伝送経路の状態悪化によって他のデータを十分に伝送できなくなることも起こり得る。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１６５３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、ストリームデータ等のＱｏＳが必要なデータを伝送する場合に、ＱｏＳを確保するために最大伝送速度に基づいて固定的に伝送帯域を割り当てて帯域保証を行うと、伝送帯域に無駄が生じ、他のデータを伝送できなくなるなどの不具合が生じる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ストリームデータ等のＱｏＳが必要なデータを伝送する場合に、実際のデータ伝送速度に応じて適量の伝送帯域を確保することができ、限られた伝送路の伝送帯域を効率良く利用することが可能な伝送速度制御装置及び通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の伝送速度制御装置は、ネットワーク上の伝送経路を介して端末間を伝送するデータの伝送速度を制御する伝送速度制御装置であって、前記伝送経路において前記データを伝送するための伝送帯域を割り当てる伝送帯域割り当て手段と、前記伝送帯域割り当て手段により割り当てられた伝送帯域で伝送されるデータの伝送速度を示す伝送速度情報を取得する伝送速度情報取得手段と、前記伝送速度情報取得手段が取得した伝送速度情報に基づき、前記伝送帯域割り当て手段により割り当てられた伝送帯域を制御する伝送帯域制御手段とを備えるものである。
【００１３】
上記構成により、伝送速度情報に基づいて伝送するデータに割り当てる伝送帯域を制御することによって、ストリームデータ等のＱｏＳが必要なデータを伝送する場合に、伝送されるデータの伝送速度に応じて適量の伝送帯域を確保することができる。このため、例えば残りの伝送帯域を他のデータ伝送に利用できるなど、限られた伝送路の伝送帯域を効率良く利用することが可能となる。
【００１４】
また、本発明は、上記の伝送速度制御装置であって、前記伝送速度情報取得手段は、前記伝送速度情報を、伝送される前記データを受信する端末から取得するものとする。
【００１５】
上記構成により、実際の伝送速度を示す伝送速度情報を取得することが出来るので、伝送経路の実際の状態を反映させて、伝送帯域を制御することが出来る。特に、電力線などの不安定な伝送経路を用いる場合では、伝送経路の状態変化（つまり伝送路特性の変化）に関係なく、その時点の伝送経路の状態を反映されることが出来る。
【００１６】
また、本発明は、上記の伝送速度制御装置であって、前記伝送帯域制御手段は、前記伝送速度の所定時間あたりの平均値に基づき、これに余裕分を加算した伝送速度に相当する量に伝送帯域を調整するものとする。
【００１７】
上記構成により、伝送速度の所定時間あたりの平均値に基づいて伝送帯域を調整することで、伝送されるデータの伝送速度が変動する場合でも、実際の伝送速度情報に基づいて必要十分な量の伝送帯域を割り当てることが可能となる。
【００１８】
また、本発明は、上記の伝送速度制御装置であって、前記伝送帯域制御手段は、前記伝送速度の所定期間ごとの平均値、最小値、最大値の少なくとも一つに基づき、これに余裕分を加算した伝送速度に相当する量に伝送帯域を調整するものとする。
【００１９】
上記構成により、伝送速度の所定期間ごとの平均値、最小値、最大値の少なくとも一つに基づいて伝送帯域を調整することで、伝送されるデータの伝送速度が変動する場合でも、実際の伝送速度情報に基づいて必要十分な量の伝送帯域を割り当てることが可能となる。
【００２０】
また、本発明は、上記の伝送速度制御装置であって、前記伝送帯域制御手段は、前記伝送速度の瞬時値に基づき、これに余裕分を加算した伝送速度に相当する量に伝送帯域を調整するものとする。
【００２１】
上記構成により、伝送速度の瞬時値に基づいて伝送帯域を調整することで、特に短い時間で伝送されるデータの伝送速度が変動する場合でも、実際の伝送速度情報に基づいて必要十分な量の伝送帯域を割り当てることが可能となる。
【００２２】
また、本発明は、上記の伝送速度制御装置であって、前記データは、マルチキャスト通信により複数端末に伝送するデータであり、前記ネットワークは、前記データのマルチキャスト−ユニキャスト変換を行ってユニキャスト通信によりデータ伝送を行うユニキャスト伝送経路を含み、前記伝送帯域制御手段は、前記ユニキャスト伝送経路を含む伝送経路において割り当てられた伝送帯域で伝送されるデータの伝送速度情報に基づき前記伝送帯域を制御するものとする。
【００２３】
上記構成により、マルチキャスト通信によりデータ伝送を行う場合に、マルチキャスト−ユニキャスト変換を行ってユニキャスト通信によりデータ伝送を行うユニキャスト伝送経路において伝送帯域を制御することで、各伝送経路において最適なパラメータを設定して適量の伝送帯域を割り当てることができ、データ伝送をより効率良く行うことが可能となる。
【００２４】
また、本発明は、上記の伝送速度制御装置であって、前記ネットワークは、少なくとも一部にＴＤＭＡ方式を用いた複数のデータ伝送が可能な通信リンクを確立する伝送方式によりデータ伝送を行うものであり、前記伝送帯域制御手段は、前記データを伝送する通信リンクに割り当てるタイムスロットの時間幅の大きさによって前記伝送帯域を制御するものとする。
【００２５】
上記構成により、ＴＤＭＡ方式で割り当てたタイムスロットの時間幅を調整することで伝送帯域を制御することができ、伝送されるデータの伝送速度に応じた適量の伝送帯域を割り当てることが可能となる。
【００２６】
また、本発明は、上記の伝送速度制御装置であって、前記伝送帯域制御手段は、前記データの伝送がなされていない場合に、前記通信リンクに割り当てたタイムスロットを開放するものとする。
【００２７】
上記構成により、伝送されるデータの伝送速度がゼロとなって実際にデータ伝送がなされていない場合に、割り当てたタイムスロットを開放することによって、伝送帯域を他のデータ伝送に利用できるようになるため、ネットワークの伝送経路全体の伝送帯域を効率良く利用することが可能となる。
【００２８】
また、本発明は、上記いずれかの伝送速度制御装置であって、前記データはストリームデータであるものとする。
【００２９】
また、本発明は、上記いずれかの伝送速度制御装置であって、前記伝送経路は電力線であるものとする。
【００３０】
また、本発明は、上記いずれかに記載の伝送速度制御装置を有する制御端末と、前記制御端末の機能を含むかまたは他の端末であり、前記データを送信する送信端末と、前記制御端末の機能を含むかまたは他の端末であり、前記送信端末から前記データを受信し、受信する前記データの伝送速度を検出し、検出した伝送速度を伝送速度情報として通知する伝送速度検出手段を有する受信端末と、を備える通信システムを提供する。
【００３１】
上記構成により、受信端末で検出した伝送速度を示す伝送速度情報に基づいて送信端末から伝送するデータに割り当てる伝送帯域を制御することによって、ストリームデータ等のＱｏＳが必要なデータを伝送する場合に、実際の伝送速度に応じて適量の伝送帯域を確保することができ、データ伝送を効率良く行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、ストリームデータ等のＱｏＳが必要なデータを伝送する場合に、実際のデータ伝送速度に応じて適量の伝送帯域を確保することができ、限られた伝送路の伝送帯域を効率良く利用することが可能な伝送速度制御装置及び通信システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本実施形態では、家庭内に配設された電力線を伝送路として利用して電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）を行うＰＬＣネットワークを構築し、動画像や音声などのストリームデータを伝送する場合の構成例を示す。
【００３４】
図１は本発明の実施形態に係る伝送速度制御装置を含む通信システムの構成例を示す図である。家屋１０の内部には、商用電力を供給する電力線１１が配設され、各部屋に電力線１１と接続されたＡＣコンセント４１Ａ〜４１Ｆが設けられている。ＡＣコンセント４１Ａ〜４１Ｆには複数の端末が設けられ、ここでは、ＡＣコンセント４１Ａ〜４１Ｆに、それぞれ電力線通信装置の機能を内蔵したＰＬＣアダプタ２０Ａ〜２０Ｆが接続されている。そして、ＰＬＣアダプタ２０Ａには動画像の記録再生を行うＨＤＤ（ハードディスクドライブ）レコーダ４２が接続され、ＰＬＣアダプタ２０ＢにはＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）通信を用いたＩＰ電話の通話を行うＩＰ電話機４４が接続され、ＰＬＣアダプタ２０ＣにはＩＰネットワークを介して撮影画像を伝送するＩＰカメラ４６が接続される。また、ＰＬＣアダプタ２０Ｄには高解像度プラズマテレビなどのテレビ装置４３が接続され、ＰＬＣアダプタ２０ＥにはＩＰ電話機４５が接続され、ＰＬＣアダプタ２０Ｆにはパーソナルコンピュータ（ＰＣ）４７が接続されている。
【００３５】
また、ＰＬＣアダプタ２０ＡとＨＤＤレコーダ４２との間、ＰＬＣアダプタ２０ＢとＩＰ電話機４４との間、ＰＬＣアダプタ２０ＣとＩＰカメラ４６との間、ＰＬＣアダプタ２０Ｄとテレビ装置４３との間、ＰＬＣアダプタ２０ＥとＩＰ電話機４５との間、ＰＬＣアダプタ２０Ｆとパーソナルコンピュータ４７との間は、それぞれイーサネット（登録商標）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの通信インタフェースを介して接続されている。これらにより、電力線１１を共通の伝送路として用いてデータ伝送を行うローカルな通信網であるＰＬＣネットワーク１５が構成されている。
【００３６】
図１の構成において、ＨＤＤレコーダ４２で再生される高解像度の映像情報を配信してテレビ装置４３で表示する場合は、その動画像のストリームデータをＰＬＣアダプタ２０Ａ−ＡＣコンセント４１Ａ−電力線１１−ＡＣコンセント４１Ｄ−ＰＬＣアダプタ２０Ｄの経路で伝送する。また、ＩＰ電話機４４とＩＰ電話機４５との間でＶｏＩＰ通信による音声通話を行う場合は、通話音声のストリームデータをＰＬＣアダプタ２０Ｂ−ＡＣコンセント４１Ｂ−電力線１１−ＡＣコンセント４１Ｅ−ＰＬＣアダプタ２０Ｅの経路で伝送する。更に、ＩＰカメラ４６で撮影した被写体画像をパーソナルコンピュータ４７で監視する場合は、撮影画像データをＰＬＣアダプタ２０Ｃ−ＡＣコンセント４１Ｃ−電力線１１−ＡＣコンセント４１Ｆ−ＰＬＣアダプタ２０Ｆの経路で伝送する。なお、ＩＰカメラ４６による撮影画像データは、高解像度、高フレームレートの動画像を伝送する場合は上記と同様にストリームデータとして伝送することもできるし、低解像度で構わない場合は一般のＩＰパケットデータとして伝送すればよい。
【００３７】
ＰＬＣネットワーク１５では、互いに通信を行う複数の端末の間で、親機となる端末と、その他の子機となる端末とを設定し、親機の制御の元でネットワーク上の通信制御を行う。図１の構成例では、ＰＬＣアダプタ２０Ａ〜２０Ｆの中の１つの端末が親機となり、他の端末が子機となる。親機は、ネットワーク上の通信制御機能の一つとして、ＰＬＣネットワーク１５のＱｏＳ（Quality of Service）を制御するＱｏＳコントローラの機能を有し、伝送速度制御装置として機能する。この親機は、制御情報を含み通信タイミングをとるためのビーコンを一定周期でＰＬＣネットワーク１５に送信し、ビーコン間の１周期の期間において特定の端末間で確立された通信リンクに対して伝送帯域を割り当てる伝送帯域予約などを行い、ＰＬＣネットワーク１５のＱｏＳを制御する。図１においては、ＨＤＤレコーダ４２からテレビ装置４３への高解像度の動画像配信（ＨＤビデオストリーミング）による動画像データの伝送や、ＩＰ電話機４４とＩＰ電話機４５との間でのＶｏＩＰ通信による通話音声データの伝送など、ストリームデータの伝送には、受信側でデータが途切れないように、そのデータに必要とされるデータ伝送速度に応じて所定のＱｏＳを確保する必要がある。
【００３８】
例えば、ハイビジョンの映像コンテンツ伝送では最大で２４Ｍｂｐｓ、テレビ放送の映像信号伝送では最大で６Ｍｂｐｓ、ＶｏＩＰ通信によるＩＰ電話の通話信号伝送では６４Ｋ×２で１２８Ｋｂｐｓ、楽曲などのオーディオコンテンツ伝送では３８４Ｋ＋７０６Ｋ×７で５．２０Ｍｂｐｓなど、伝送するデータ（コンテンツ）の種別毎に、ＱｏＳを確保するのに必要な伝送帯域を割り当てる。伝送帯域は、上記のように伝送するデータ種別によって必要な帯域幅が異なっている。
【００３９】
図２は本実施形態の伝送速度制御装置を含むＰＬＣネットワークの概略構成を示すブロック図である。電力線１１には複数のＰＬＣアダプタ２１、２２、２２、…が接続され、親機２１として機能する端末と、子機２２として機能する端末がそれぞれ設定される。これらの親機２１及び子機２２により１つのＰＬＣ論理ネットワーク１６が構成される。このＰＬＣ論理ネットワーク１６（破線枠内）において、親機２１が伝送速度制御装置の機能を実現する。なおここでは図示しないが、共通の電力線に接続された複数の端末によって複数のＰＬＣ論理ネットワークを構成することも可能である。
【００４０】
親機２１及び子機２２には、それぞれイーサネットハブなどの中継装置３１が接続され、この中継装置３１を介してテレビモニタ、ビデオレコーダ、電話機、パーソナルコンピュータなどの電気機器４８が接続される。ここで、親機２１−子機２２間あるいは子機２２−子機２２は電力線通信によってデータ伝送が行われ、親機２１及び子機２２−中継装置３１−電気機器４８間は、イーサネット（登録商標）などの通信インタフェースによってデータ伝送が行われる。
【００４１】
親機２１は、伝送速度制御装置としてＱｏＳコントローラの機能を持つ制御端末であり、ＰＬＣ論理ネットワーク１６内に１台のみ必ず存在し、（１）ネットワーク内の端末情報の管理、（２）伝送帯域予約の受け付けとスケジューリング、（３）一定周期でビーコンを送信し、各端末にスケジュールを通知、などの制御処理を行う。一方、子機２２は、ネットワーク上に送信されたビーコンに記載されたスケジュールに従って通信を行う。このようにＰＬＣネットワークでは、親機２１による集中制御方式で通信制御を行いながら、親機２１−子機２２間あるいは子機２２−子機２２間で通信が可能となっている。
【００４２】
図３は本実施形態に係るＰＬＣネットワークにおける伝送帯域割り当ての動作例を示すタイムチャートである。
【００４３】
ＰＬＣネットワークでは、図３に示すように、一定周期（例えば５０ｍｓｅｃ）で親機２１から定期的にビーコンＢが送信され、このビーコンＢの１周期（以下、ビーコン周期という）において、親機２１によるスケジューリングに基づいて端末間でデータが送受信される。このとき、各端末間で確立された通信リンクの中で、ストリームデータなどのＱｏＳを確保する必要があるデータ伝送用の通信リンクについては、ＱｏＳコントローラである親機２１により必要な伝送帯域の割り当てが設定され、その通信リンクで使用する時間幅（タイムスロットの幅）によって伝送帯域が決定される。なお、本実施形態では、後で詳述するように、伝送するデータに必要な最大伝送速度だけでなく、実際のデータ伝送速度に応じて伝送帯域を調整する。
【００４４】
ビーコン周期の中は、前半に割り当てられたインテリジェントＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access ）方式によるコンテンションフリー期間ＣＦＰと、後半に割り当てられたＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）方式によるコンテンション期間ＣＰとに分かれている。すなわち、ビーコン周期毎に、コンテンションフリー期間ＣＦＰとコンテンション期間ＣＰとが混在する構成となっている。コンテンションフリー期間ＣＦＰでは、インテリジェントＴＤＭＡ方式により、通信リンクごとに時間幅可変のタイムスロットが設定され、各タイムスロットにおいてデータが伝送される。帯域確保が必要な動画像や音声などのストリームデータを伝送する通信リンクには、コンテンションフリー期間ＣＦＰにおいて該当データの伝送速度に応じて所定量の伝送帯域が割り当てられ、ＱｏＳが確保される。コンテンション期間ＣＰでは、各端末から発生する通信要求に基づき、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によって任意のタイミングでデータが伝送される。帯域確保が不要なＰＣデータの転送や制御情報の伝送など、リアルタイムの伝送や連続的な伝送を必要としないデータパケットは、コンテンション期間ＣＰにおいて随時伝送される。このようなデータ伝送方式の構成により、ストリームデータなどのＱｏＳを確保して連続的に伝送するデータと、ＰＣデータなどの随時伝送するデータとを並行して同時に伝送することができる。
【００４５】
図３に示す例では、コンテンションフリー期間ＣＦＰにおいて、３つの通信リンク＃１、＃２、＃３に対して、それぞれ通信リンク＃１のためのタイムスロット、通信リンク＃２のためのタイムスロット、通信リンク＃３のためのタイムスロットが割り当てられている。例えば、通信リンク＃１は、図１の通信システムにおけるＨＤＤレコーダ４２とテレビ装置４３との間で動画像データを伝送するためのリンクに相当し、通信リンク＃２は、ＩＰ電話機４４とＩＰ電話機４５との間で通話音声データを伝送するためのリンクに相当する。この場合、タイムスロットの時間幅が大きいほど伝送帯域が広くなる。
【００４６】
親機２１は、コンテンションフリー期間ＣＦＰの中に割り当てる各通信リンクのタイムスロットのスケジュールに関する情報を、ビーコンＢに含めて送出する。従って、ＰＬＣネットワーク上の各端末（親機２１及び子機２２）は、ビーコンＢの現れたタイミングとそれに含まれる情報により、自端末が通信を行う特定端末との通信リンクにおいて利用可能なタイムスロットを知ることができ、自端末に割り当てられたタイムスロットの時間（すなわち伝送帯域）を使用してデータ通信を行う。
【００４７】
なお、実際に利用可能な伝送帯域の大きさは、タイムスロットの時間幅だけでなく、各通信リンクが実際の通信で使用する変調方式などによって定まる最大ビットレートに応じて変化する。図４は本実施形態に係るＰＬＣネットワークにおけるデータ重畳度の具体例を示す模式図である。
【００４８】
ＰＬＣネットワーク１５の伝送路においては、ＰＬＣアダプタ２０Ａ〜２０Ｅの各端末間の伝送経路毎の状態が異なるため、伝送経路毎に異なる伝送パラメータ（例えば、変調方式を示す変調パターンなど）を設定する。伝送パラメータに対応するものとして、図４では周波数軸上におけるマルチキャリア信号の各サブキャリア周波数に対する変調度（データ重畳度に相当する）を伝送経路毎に表している。この伝送パラメータによって単位時間の通信能力、すなわち最大ビットレートが定まる。
【００４９】
このようなＰＬＣネットワーク１５では、各端末間の伝送経路において、通信開始前や通信中の所定タイミングごとなどに伝送路推定を行ってＳ／Ｎなどの伝送経路の状態（伝送路特性）を測定し、利用可能な範囲において最大の伝送速度（ビットレート）が得られるように、伝送パラメータを設定する。例えば、伝送経路のノイズが少なくてＳ／Ｎが大きく取れる良好な環境では、例えば「２５６ＱＡＭ」や「１６ＱＡＭ」のように変調度の高い変調方式を採用し、ノイズが多くて十分なＳ／Ｎが得られない環境では、例えば「４ＱＡＭ」や「２ＰＡＭ」のように変調度の低い変調方式を採用する。また、検出されたノイズの状態などに応じて、予め用意された多数のサブキャリアの中で実際の通信で使用するサブキャリアと使用しないサブキャリアとを決定する。これにより、各端末間の伝送経路毎に異なる伝送パラメータが設定される。
【００５０】
上述したＱｏＳコントローラの機能を持つ親機は、端末間の特定の通信リンクに対してタイムスロットの時間幅の割り当てを制御することによって、上記のように各端末の伝送経路毎に設定された最大ビットレートの範囲内で、伝送帯域が適量に調整されて確保される。
【００５１】
図５は本実施形態の伝送速度制御装置における伝送帯域割り当て処理の動作手順を示すシーケンス図である。ここでは、前記親機２１に対応する伝送速度制御装置としてのＱｏＳコントローラ２５、前記子機２２の中のデータ送信側の送信端末２０Ｔ、データ受信側の受信端末２０Ｒの３つの端末を用いて説明する。伝送帯域割り当て処理の動作を説明する。ＱｏＳコントローラ２５は、伝送速度制御装置として、伝送帯域割り当て手段、伝送速度情報取得手段、伝送帯域制御手段の各機能を実現するものである。具体的には、後述するＰＬＣ集積回路（PLC LSI）１３１のＭＡＣ（Communication・Media Access Control layer）ブロック１３１Ａが、伝送帯域割り当て手段、伝送速度情報取得手段、伝送帯域制御手段として機能する。
【００５２】
送信端末２０Ｔのアプリケーションプログラムがストリームデータの送信を開始しようとする場合には、上位レイヤＡＰＰ（アプリケーション）から下位レイヤＭＡＣ（Media Access Control）に対して、ストリームデータの送信要求が送出される（Ｓ１１）。ここでは、最大伝送速度２０Ｍｂｐｓのストリームデータを伝送する場合を示す。動画像や音声などのストリームデータは、リアルタイム性や連続性が重要である場合が多く、データ伝送時に途切れが無いように伝送路においてそのデータに必要な伝送速度で伝送可能な伝送帯域を確保しなければならない。そこで、送信端末２０Ｔでは、下位レイヤＭＡＣにおいて、送信対象のストリームデータの種別に応じて、必要な伝送帯域（ここでは２０Ｍｂｐｓ）を確保するための帯域予約要求を行う（Ｓ１２）。この帯域予約要求は、ＱｏＳコントローラ２５の下位レイヤＭＡＣに通知される。
【００５３】
ＱｏＳコントローラ２５は、送信端末２０Ｔからの帯域予約要求を受信すると、要求された伝送帯域の大きさに応じて、該当する通信リンクに対するタイムスロットの時間幅を割り当てるスケジューリングを実施する（Ｓ１３）。このとき、図３に示したように通信リンク毎にタイムスロットを割り当てる。勿論、要求された伝送帯域を必ず確保できるとは限らないので、帯域予約応答として、帯域確保に成功したか否かを送信端末２０Ｔに通知する（Ｓ１４）。
【００５４】
なおこのとき、ＱｏＳコントローラ２５が帯域確保を行う際には、前述のように伝送経路毎の最大ビットレートを把握する必要がある。このため、事前に送信端末２０Ｔと受信端末２０Ｒとの間で通信を行って使用する伝送経路における伝送路推定を行い、伝送路推定の結果に基づいて決定された最大ビットレートの情報が受信端末２０ＲからＱｏＳコントローラ２５に通知される。
【００５５】
そして、送信端末２０Ｔにおいて、下位レイヤＭＡＣで帯域予約応答を受信すると、下位レイヤＭＡＣから上位レイヤＡＰＰに対して帯域確保の可否結果を通知して確認を行う（Ｓ１５）。帯域確保に成功した場合は、送信端末２０Ｔから受信端末２０Ｒへストリームデータの送出が開始される（Ｓ１６）。上記のような処理を実施することにより、通信リンク毎に必要とされる伝送帯域を事前に割り当てることができる。
【００５６】
しかし、実際にストリームデータを伝送する際には、単位時間に伝送されるデータの伝送量が不定であり、ストリームデータの種別による最大伝送速度に応じて確保された伝送帯域全部を常に使用することはあまりない。あるタイミングにおいては、割り当てられた伝送帯域の一部分だけしか実際には使用されず、余っている伝送帯域が存在することがある。そこで、本実施形態では、実際のデータ伝送速度を検出し、データ伝送速度に応じて割り当てた伝送帯域を調整する。
【００５７】
受信端末２０Ｒは、送信端末２０Ｔとの間の通信リンクにおいて伝送されるストリームデータについて、実際のデータの伝送速度（以下、実伝送速度という）を検出する（Ｓ１７）。このとき、一定の時間内にどれだけの情報量のデータを受信したかを検出する。そして、検出した伝送速度を示す伝送速度情報をＱｏＳコントローラ２５に通知する（Ｓ１８）。
【００５８】
このように、伝送速度を受信端末が検出するので、ＱｏＳコントローラ２５は、実際の伝送速度を示す伝送速度情報を取得することが出来る。こうすることで、特に、電力線などの不安定な伝送経路を用いる場合では、伝送経路の状態変化（つまり伝送路特性の変化）に関係なく、その時点の伝送経路の状態を反映させることが出来る。
【００５９】
なお、伝送速度は必ずしも受信端末が通知する必要はなく、例えば、送信端末２０Ｔと受信端末２０Ｒとの間の伝送経路において、受信端末２０Ｒの近くに設けられた端末が（例えば、受信端末２０ＲであるＰＬＣアダプタと同じコンセントに接続された他のＰＬＣアダプタが）、受信端末２０Ｒの代わりに伝送速度を検出して、ＱｏＳコントローラ２５に通知してもよい。この場合、受信端末２０Ｒ宛のパケットを受信する必要があるので、受信端末２０Ｒは、端末に対して、予め、変調方式を示す変調パターンなどの伝送パラメータを送信しておけばよい。
【００６０】
ＱｏＳコントローラ２５は、受信端末２０Ｒから通知されたデータ伝送速度情報を取得し、この伝送速度情報に基づいて、伝送帯域制御を実施する（Ｓ１９）。このとき、該当するストリームデータの通信リンクに割り当てた伝送帯域で伝送可能な伝送速度と実伝送速度とを比較し、伝送帯域の大きさがデータ伝送速度に比べて所定値以上大きすぎる場合には、割り当てる伝送帯域を小さい値に変更する。実際の処理としては、割り当てたタイムスロットの時間幅を小さくし、使用されない無駄なタイムスロットを開放する。
【００６１】
なお、割り当てた伝送帯域で伝送可能な伝送速度は、ＱｏＳコントローラ２５が予め格納している、伝送帯域に対応した伝送速度のテーブルから読み出してもよく、あるいは、伝送帯域と伝送速度の関係を示す所定の関係式を準備しておき、この関係式に基づいて、割り当てた伝送帯域から伝送速度を演算してもよい。
【００６２】
また、伝送帯域を調整した後に、実伝送速度が大きくなってより多くの伝送帯域を必要とする場合には、割り当てる伝送帯域を大きな値に変更する。実際の処理としては、割り当てたタイムスロットの時間幅を大きくし、広い伝送帯域を確保する。
【００６３】
なお、実伝送速度が所定時間ゼロとなり、データが伝送されず使用されなくなった通信リンクのタイムスロットが生じた場合は、そのタイムスロットを削除して開放するようにしてもよい。これにより、開放された伝送帯域を他の通信リンクのために利用することができ、他に必要とされる伝送帯域を確保できる。
【００６４】
図６は本実施形態において伝送帯域予約の設定入力を行うための設定入力画面の例を示す図である。ユーザは、ＱｏＳコントローラの機能を持つ親機となるＰＬＣアダプタにおいて、上述した伝送帯域予約の設定を行うために、ＰＬＣネットワーク１５内の端末間で伝送するデータの種別、必要な伝送帯域などの設定入力を行う。この際、ＰＬＣアダプタに接続したパーソナルコンピュータやテレビ装置などのモニタに図６のような入力画面を表示し、キーなどの操作手段で値や選択指示を入力する。
【００６５】
伝送帯域予約の設定入力画面には、伝送するデータについて伝送速度や遅延時間などの保証すべき値に関するＱｏＳパラメータ８１、どの端末からどの端末へデータを伝送するかに関する端末情報８２などの入力項目が設けられている。ＱｏＳパラメータ８１は、マニュアルで伝送帯域などの値を直接入力してもよいし、ＨＤ（高解像度の動画像）、ＶｏＩＰ（ＩＰ電話）などのデータ種別を選択することで事前に設定された適切な値が入力されるようにすることもできる。このようにデータを伝送する送信元及び受信先の端末とそのデータ種別に関する情報を設定することで、この設定情報に基づいてＱｏＳコントローラにより伝送帯域の割り当てが行われる。
【００６６】
図７は本実施形態の伝送速度制御装置における伝送帯域制御の第１例を示すタイムチャートである。第１例は、所定時間あたりの平均の実伝送速度を用いて伝送帯域を調整する動作例である。
【００６７】
この第１例では、実伝送速度Ｖ１として、所定時間（例えば０．５ｓｅｃ）あたりのデータ伝送速度（伝送されたデータの情報量）の平均値を用いて伝送帯域制御を行う。所定時間として０．５ｓｅｃ以上を設定することで、ハイビジョン画像のバッファリングとして一般に必要とされる５００ｍｓのデータ量を確保することが出来る。平均の実伝送速度は、受信端末２０ＲまたはＱｏＳコントローラ２５において算出する。この場合、ＱｏＳコントローラ２５は、平均値の実伝送速度Ｖ１に応じて、送信端末２０Ｔと受信端末２０Ｒ間の該当する通信リンクに割り当てる伝送帯域Ｖ２を、次のように決定する。なお、伝送帯域Ｖ２の初期値Ｖ０としては、伝送するデータの最大伝送速度に基づき、利用可能な最大値を割り当てて設定する。
Ｖ２＝Ｖ１＋ΔＶ
ΔＶ：Ｖ１の値に見合った余裕分の値
【００６８】
従って、図７に示すように、所定時間あたりの平均の実伝送速度Ｖ１に応じて、実伝送速度Ｖ１が変化すると多少遅れて追従するように伝送帯域Ｖ２が制御される。
【００６９】
図８は本実施形態の伝送速度制御装置における伝送帯域制御の第２例を示すタイムチャートである。第２例は、実伝送速度をモニタして所定期間毎に伝送帯域を調整する動作例である。
【００７０】
この第２例では、実伝送速度Ｖ１を継続してモニタし、所定期間Ｔ１（例えば０．５ｓｅｃ）内のデータ伝送速度の平均値、最小値、最大値などを用いて、所定期間Ｔ１毎に伝送帯域制御を行う。この場合、ＱｏＳコントローラ２５は、所定期間Ｔ１が終了する毎に、期間内の実伝送速度Ｖ１の平均値、最小値、最大値などによって伝送速度の値と揺らぎを考慮し、次のように伝送帯域Ｖ２を決定する。
Ｖ２＝（所定期間Ｔ１内のＶ１の平均値又は最小値又は最大値）＋ΔＶ
ΔＶ：Ｖ１の値と変動（揺らぎ）に見合った余裕分の値
【００７１】
従って、図８に示すように、所定期間Ｔ１毎に、実伝送速度Ｖ１に応じて伝送帯域Ｖ２が階段状に制御される。
【００７２】
図９は本実施形態の伝送速度制御装置における伝送帯域制御の第３例を示すタイムチャートである。第３例は、実伝送速度に応じて伝送帯域を常時調整する動作例である。
【００７３】
この第３例では、実伝送速度Ｖ１として、データ伝送速度の瞬時値を用いて短期間（例えば１００ｍｓｅｃ）毎に常時伝送帯域制御を行う。この場合、ＱｏＳコントローラ２５は、瞬時値の実伝送速度Ｖ１に応じて、次のように伝送帯域Ｖ２を決定する。
Ｖ２＝Ｖ１＋ΔＶ
ΔＶ：Ｖ１の値と変動（揺らぎ）に見合った余裕分の値
【００７４】
従って、図９に示すように、その時点の実伝送速度Ｖ１に連動して、伝送帯域Ｖ２が連続的に制御される。
【００７５】
上記のようにＱｏＳコントローラ２５が伝送帯域制御を行うことにより、ストリームデータの実伝送速度に対応した適量の伝送帯域を、そのデータを伝送する通信リンクごとに確保することができる。しかも、実際に伝送されるデータの単位時間あたりの情報量の変化に応じて、割り当てる伝送帯域の大きさを調整して必要最小限に抑制できるので、伝送経路における限られた伝送帯域を有効に利用できる。例えば、実際に伝送されるデータの情報量が少なくて確保した伝送帯域に余裕がある場合に、伝送帯域を小さくすることで、他の通信リンクのために伝送帯域を確保できる。
【００７６】
図１に示した本実施形態の通信システムの構成では、ＰＬＣアダプタ２０Ａ〜２０Ｆのいずれかを親機に設定してＱｏＳコントローラの機能を持つ制御端末として動作させ、このＱｏＳコントローラによって特定の端末間の通信リンクの伝送帯域の割り当て及び制御を行う。この場合、各通信リンクで伝送するデータの種別に応じて、初期状態では該当データの最大伝送速度に基づいて伝送帯域を割り当てるとともに、実際のデータ伝送速度に応じて伝送帯域の大きさを制御する。これにより、実際の伝送環境に合わせて最適な必要最小限の伝送帯域を確保することができ、ネットワーク全体で効率良く伝送帯域を利用できる。
【００７７】
特に、電力線のような伝送環境では、電力線にインピーダンスの低い電気機器（例えば充電器）が接続されたり、電力線に接続されるインバータ機器が起動されたりすることで、伝送路特性が大きく変化する場合があるが、本発明では、伝送路特性がどのような変化しても、実際の伝送速度に応じて伝送帯域を制御するので、電力線のような不安定な伝送経路を利用した通信方式、即ち電力線通信に好適である。
【００７８】
図１０は本実施形態の伝送速度制御装置を含む通信システムの他の構成例を示す図である。図１０の構成例は、マルチキャストのデータ配信を行う場合のネットワーク構成を示したものである。
【００７９】
ＰＬＣネットワーク５５には、複数のＰＬＣアダプタ５０Ａ〜５０Ｅが接続されている。ＰＬＣアダプタ５０Ａには、コンテンツを配信するコンテンツサーバ６０が接続されている。このコンテンツサーバ６０は、例えば動画像や音声などのコンテンツを蓄積し、任意の配信先の端末に対してマルチキャストのストリームデータとして配信する。ＰＬＣアダプタ５０Ｂには、映像信号の受信、中継、記録などを行うＳＴＢ（セットトップボックス）６１及びテレビ装置６２が、ＰＬＣアダプタ５０ＤにはＳＴＢ６３及びテレビ装置６４がそれぞれ接続されている。また、ＰＬＣアダプタ５０Ｅにはパーソナルコンピュータ６５が接続されている。
【００８０】
また、ＰＬＣアダプタ５０Ａとコンテンツサーバ６０との間、ＰＬＣアダプタ５０ＢとＳＴＢ６１との間、ＰＬＣアダプタ５０ＤとＳＴＢ６３との間、ＰＬＣアダプタ５０Ｅとパーソナルコンピュータ６５との間は、それぞれイーサネット（登録商標）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの通信インタフェースを介して接続されている。
【００８１】
ここで、コンテンツサーバ６０と接続されるＰＬＣアダプタ５０Ａを、ＱｏＳコントローラの機能を持つ制御端末である親機とし、他のＰＬＣアダプタ５０Ｂ〜５０Ｅを一般端末である子機とする。また、ＳＴＢ６１及びＳＴＢ６３はコンテンツサーバ６０からのマルチキャストデータの配信を受けるマルチキャストグループメンバーであり、パーソナルコンピュータ６５はマルチキャストデータを受信しないマルチキャストグループ非メンバーであるとする。
【００８２】
本構成例では、マルチキャスト通信によりデータ配信を行う場合に、配信元の端末であるコンテンツサーバ６０から配信先の端末であるＳＴＢ６１及びＳＴＢ６３に対して、ストリームデータをＩＰマルチキャストパケット５６として伝送する。ＩＰマルチキャストパケットは、ネットワーク上の分岐点に設けられるルータやハブ、端末などにおいて必要に応じて複製され、複数の宛先に向けて送出されるので、配信元の端末が１回だけデータの送出を行えば、宛先として登録された複数の配信先の端末全てにデータが届くことになる。
【００８３】
一方、ＰＬＣネットワーク５５上では、それぞれの伝送経路毎の状態が異なるため、各伝送経路で異なる伝送パラメータを設定して通信を行うことになる。このため、データの伝送効率などを考慮すると、必要な伝送経路だけに個別に伝送する方が好ましい。このような事情を鑑み、送信側のＰＬＣアダプタ５０Ａにおいてデータパケットのマルチキャスト−ユニキャスト変換を行い、ＰＬＣネットワーク５５内は各伝送経路毎にユニキャスト通信でデータ伝送するようにする。そして、受信側のＰＬＣアダプタ５０Ｂ、５０Ｄにおいてユニキャスト−マルチキャスト変換を行い、ＩＰマルチキャストパケット５６に戻すようにする。
【００８４】
ＰＬＣアダプタ５０Ａでは、コンテンツサーバ６０からのＩＰマルチキャストパケット５６を受信すると、マルチキャスト通信のそれぞれの宛先毎に、ＩＰマルチキャストパケット５６に宛先情報を含むヘッダ５７を付加することでカプセル化（ユニキャストカプセリング）を行い、ユニキャストパケット５８を生成する。これによりマルチキャスト−ユニキャスト変換がなされる。受信側のＰＬＣアダプタ５０Ｂ、５０Ｄでは、それぞれカプセル化されて伝送されたユニキャストパケット５８から元のＩＰマルチキャストパケット５６を取り出して復元することで、ユニキャスト−マルチキャスト変換を行う。そして、ＩＰマルチキャストパケット５６によるストリームデータをＳＴＢ６１、６３に転送する。
【００８５】
ここで、コンテンツサーバ６０から配信するストリームデータは、ＱｏＳを確保する必要があるため、制御端末であるＰＬＣアダプタ５０Ａに設けられるＱｏＳコントローラにより、上記と同様に伝送帯域の割り当て及び制御を行う。これにより、マルチキャスト通信においても、ＱｏＳが必要なデータの通信リンクに関して適量の伝送帯域を確保できる。また、実際のデータ通信速度に応じてダイナミックに伝送帯域の大きさを制御することで、データの伝送状態に応じて時間毎に最適な必要最小限の伝送帯域を確保することができ、ネットワーク全体で効率良く伝送帯域を利用できる。特に、マルチキャスト−ユニキャスト変換を行ってユニキャスト通信により個別にデータ伝送を行う場合に、本実施形態の伝送速度制御を適用することで、データの種別及び実際の伝送状態に応じてより効率良くデータ伝送を行うことができる。
【００８６】
図１１は本実施形態の伝送速度制御装置の機能を含むＰＬＣアダプタの概略構成を示すブロック図である。図１２は図１１のＰＬＣアダプタの詳細構成を示すブロック図である。
【００８７】
図１１及び図１２は、伝送速度制御装置として前述したＱｏＳコントローラの機能を持つＰＬＣアダプタ２０の具体的な構成例を示したものである。ＰＬＣアダプタ２０は、アダプタ本体１００と、ＡＣコード１０１と、液晶などのディスプレイである表示部１０２と、スイッチなどの操作部１０３と、イーサネットインタフェース１０４とを備えて構成される。
【００８８】
ＡＣコード１０１は、商用電源（例えばＡＣ１００Ｖ）の電力供給及び伝送路との接続のために、屋内のＡＣコンセント等を介して電力線と接続される。表示部１０２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、液晶表示素子（ＬＣＤ）等により構成され、ＰＬＣアダプタ２０の動作状態等を表示してユーザに知らせるために用いられる。操作部１０３は、操作入力用のスイッチ等で構成され、ＰＬＣアダプタ２０の動作モードの切り替えなどの各種操作入力に利用される。イーサネットインタフェース１０４には、ＨＤＤレコーダ、ＳＴＢ、テレビ装置、ＩＰ電話機、ＩＰカメラ、パーソナルコンピュータなどの各種電気機器が接続され、他の機器との間でデータ伝送が行われる。
【００８９】
アダプタ本体１００の内部には、電源基板１１０とメイン基板１２０とが設けられている。電源基板１１０は、ＡＣコード１０１を介して商用電源の電力供給を受けて直流電力（ＤＣ電力）を生成し、装置内のメイン基板１２０等へ出力する。また、電源基板１１０とメイン基板１２０との間は、直流電力の供給及び各種信号の伝送のために電気的に接続されている。また、メイン基板１２０には、表示部１０２及び操作部１０３並びにイーサネットインタフェース１０４が接続されている。
【００９０】
電源基板１１０及びメイン基板１２０の内部は、図１２に示すように構成されている。電源基板１１０は、ＡＣ／ＤＣ電源部１１１と、同期パルス生成部１１２と、ＡＣカプラ１１３とを備えている。
【００９１】
ＡＣ／ＤＣ電源部１１１は、ＡＣコード１０１を介して供給される交流１００Ｖの商用電源電力に基づいて、回路動作に必要とされる直流電力（この例ではＤＣ１０．５Ｖ）を生成する。ＡＣ／ＤＣ電源部１１１の内部には、ラインフィルタ、入力整流・平滑部、ＤＣ／ＤＣ変換部、出力整流・平滑部など、電源電圧を安定化する回路が含まれている。同期パルス生成部１１２は、電源の交流波形に同期したタイミングを示す信号を同期パルスとして出力する回路である。具体的には、交流波形の電圧がゼロになる各タイミングで周期的にパルスを出力する。ＡＣカプラ１１３は、結合トランスなどで構成され、ＡＣコード１０１とメイン基板１２０との間に設けられるもので、直流電力や比較的周波数の低い電源の交流電力を遮断し、通信用の信号のみを通過させる。
【００９２】
メイン基板１２０は、制御部１２１と、ＰＬＣフロントエンド１２２と、イーサネット物理層制御部（Ether PHY IC）１２３と、表示部及び操作部を含むユーザインタフェース１２４と、ＤＣ／ＤＣ変換部１２５、１２６とを備えている。
【００９３】
制御部１２１は、ＰＬＣ集積回路（PLC LSI）１３１、ＲＡＭ（SDRAM）１３２、ＲＯＭ（F-ROM）１３３、クロック信号発生部（ＴＣＸＯ:Temperature Compensated Xtal Oscillator）１３４を有して構成される。ＰＬＣ集積回路１３１は、マイクロプロセッサを主体とするディジタル処理回路が含まれ、ＭＡＣ（Communication・Media Access Control layer）ブロック１３１Ａ、及びＰＨＹ（Physical layer）ブロック１３１Ｂが構成される。ＲＡＭ１３２は、読み出し及び書き込みが可能なメモリ、ＲＯＭ１３３は読み出し専用のメモリであり、それぞれＰＬＣ集積回路１３１との間でデータのやり取りを行う。ＲＯＭ１３３にはＰＬＣ集積回路１３１が必要とするプログラムやデータが予め保持されている。ＰＬＣ集積回路１３１は、クロック信号発生部１３４が生成するクロック信号に同期して順次に必要なプログラムを実行し、電力線通信（ＰＬＣ）のデータ伝送に関する各種処理など、ＰＬＣに必要なモデムの機能を実現する。
【００９４】
ＰＬＣフロントエンド１２２は、制御部１２１とＡＣカプラ１１３との間に設けられ、Ｄ／Ａ変換部１４１、送信フィルタ１４２、送信ドライバＩＣ１４３、受信アッテネータ１４４、受信フィルタ１４５、Ａ／Ｄ変換部１４６を有して構成される。Ｄ／Ａ変換部１４１、Ａ／Ｄ変換部１４６は、破線で示すＡＦＥ  ＩＣ（Analog Front End IC）で構成される。
【００９５】
上記構成において、ＰＬＣ集積回路１３１は、ＰＬＣアダプタ２０に接続された電気機器より送信対象のデータパケットをイーサネットインタフェース及びイーサネット物理層制御部１２３を介して入力し、この送信データの変調処理を行い、ディジタル信号の送信信号としてＯＦＤＭ等によるＰＬＣのマルチキャリア信号を生成する。ＰＬＣ集積回路１３１より送信信号として出力されるＰＬＣのマルチキャリア信号は、ＰＬＣフロントエンド１２２内のＤ／Ａ変換部１４１でディジタル信号に変換された後、送信フィルタ１４２で所定帯域の信号が通過され、送信ドライバ１４３で増幅される。そして、このＰＬＣのマルチキャリア信号が電源基板１１０内のＡＣカプラ１１３を通って伝送路である電力線１１に送出される。
【００９６】
一方、通信相手の他のＰＬＣアダプタ２０からＰＬＣのマルチキャリア信号として電力線１１に送出された信号は、自端末のＰＬＣアダプタ２０のＡＣコード１０１を通り、電源基板１１０内のＡＣカプラ１１３を通ってＰＬＣフロントエンド１２２にアナログ信号の受信信号として入力される。ＰＬＣフロントエンド１２２に入力されたＰＬＣのマルチキャリア信号は、受信アッテネータ１４４で信号の振幅が調整され、受信フィルタ１４５で所定帯域の信号が通過され、Ａ／Ｄ変換部１４６でディジタル信号に変換されてＰＬＣ集積回路１３１にディジタル信号の受信信号として入力される。
【００９７】
ＰＬＣ集積回路１３１は、受信信号として入力されたＰＬＣのマルチキャリア信号の復調処理を行って受信データを取得する。得られた受信データは、ＰＬＣ集積回路１３１からイーサネット物理層制御部１２３及びイーサネットインタフェースを介して出力され、ＰＬＣアダプタ２０に接続された電気機器に送出される。
【００９８】
また、ＰＬＣ集積回路１３１は、親機として動作するＰＬＣアダプタにおいては通信制御機能を備えている。すなわち、上述したＱｏＳコントローラの機能として、ＰＬＣネットワークに接続された各端末の情報を管理する機能、各通信リンクに対する伝送帯域の割り当て及びデータ伝送速度に応じた動的な調整を行う機能、割り当てた伝送帯域に対応するタイムスロットをスケジューリングする機能、このスケジュール情報を含むビーコン信号を送出する機能、などを有し、これらの機能に関する各種処理を行う。また、子機として動作するＰＬＣアダプタにおいては、ＰＬＣ集積回路１３１は、親機によって設定されたスケジューリングに基づいて自端末の通信タイミングを制御する機能を備えている。すなわち、受信信号中のビーコン信号を検出し、ビーコン信号に含まれているスケジュール情報に基づいて自端末が通信に使用するタイムスロットのタイミングを決定する等の処理を行う。
【００９９】
上述したように、本実施形態では、ＰＬＣネットワーク上でストリームデータを連続再生するなどのＱｏＳが必要とされるデータを伝送する場合に、ＱｏＳコントローラによって、該当するデータを伝送する特定の端末間の通信リンクについて、伝送帯域の割り当て及び制御を行う。このとき、各通信リンクで伝送するデータの種別に応じて伝送帯域を割り当てるとともに、実際のデータ伝送速度に応じて伝送帯域の大きさを制御することによって、実際の伝送環境に合わせて最適な必要最小限の伝送帯域を確保することができる。したがって、限られた伝送帯域を適切に割り当てることができるため、残りの未使用の伝送帯域を他端末のデータ伝送に割り当てる等が可能であり、ネットワーク全体で伝送帯域の効率的な利用が可能になる。
【０１００】
なお、上述した実施の形態では、ＰＬＣアダプタが電気機器とは別体の構成の場合について説明したが、ＰＬＣアダプタが電気機器と一体の構成であってもよい。即ち、上位のアプリケーション機能を持つ、例えば電話機、ファクシミリ、テレビ電話、パーソナルコンピュータなどの電気機器に、ＰＬＣアダプタを内蔵させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、ストリームデータ等のＱｏＳが必要なデータを伝送する場合に、実際のデータ伝送速度に応じて適量の伝送帯域を確保することができ、限られた伝送路の伝送帯域を効率良く利用することが可能となる効果を有し、動画像や音声のようなストリームデータを伝送する通信ネットワークにおいて用いられる伝送速度制御装置及び通信システム等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の実施形態に係る伝送速度制御装置を含む通信システムの構成例を示す図
【図２】本実施形態の伝送速度制御装置を含むＰＬＣネットワークの概略構成を示すブロック図
【図３】本実施形態に係るＰＬＣネットワークにおける伝送帯域割り当ての動作例を示すタイムチャート
【図４】本実施形態に係るＰＬＣネットワークにおけるデータ重畳度の具体例を示す模式図
【図５】本実施形態の伝送速度制御装置における伝送帯域割り当て処理の動作手順を示すシーケンス図
【図６】本実施形態において伝送帯域予約の設定入力を行うための設定入力画面の例を示す図
【図７】本実施形態の伝送速度制御装置における伝送帯域制御の第１例を示すタイムチャート
【図８】本実施形態の伝送速度制御装置における伝送帯域制御の第２例を示すタイムチャート
【図９】本実施形態の伝送速度制御装置における伝送帯域制御の第３例を示すタイムチャート
【図１０】本実施形態の伝送速度制御装置を含む通信システムの他の構成例を示す図
【図１１】本実施形態の伝送速度制御装置の機能を含むＰＬＣアダプタの概略構成を示すブロック図
【図１２】図１１のＰＬＣアダプタの詳細構成を示すブロック図
【符号の説明】
【０１０３】
１０  家屋
１１  電力線
１５、５５  ＰＬＣネットワーク
２０、２０Ａ〜２０Ｆ、５０Ａ〜５０Ｅ  ＰＬＣアダプタ
２０Ｔ  送信端末
２０Ｒ  受信端末
２１  親機（ＱｏＳコントローラ）
２２  子機
２５  ＱｏＳコントローラ
３１  中継装置
４１Ａ〜４１Ｆ  ＡＣコンセント
４２  ＨＤＤレコーダ
４３、６２、６４  テレビ装置
４４、４５  ＩＰ電話機
４６  ＩＰカメラ
４７、６５  パーソナルコンピュータ
４８  電気機器
５６  ＩＰマルチキャストパケット
５７  ヘッダ
５８  ユニキャストパケット
６０  コンテンツサーバ
６１、６３  ＳＴＢ（セットトップボックス）
８１  ＱｏＳパラメータ
８２  端末情報
１００  アダプタ本体
１０１  ＡＣコード
１０２  表示部
１０３  操作部
１０４  イーサネットインタフェース
１１０  電源基板
１１１  ＡＣ／ＤＣ電源部
１１２  同期パルス生成部
１１３  ＡＣカプラ
１２０  メイン基板
１２１  制御部
１２２  ＰＬＣフロントエンド
１２３  イーサネット物理層制御部
１２４  ユーザインタフェース
１２５、１２６  ＤＣ／ＤＣ変換部
１３１  ＰＬＣ集積回路
１３２  ＲＡＭ
１３３  ＲＯＭ
１３４  クロック信号発生部
１４１  Ｄ／Ａ変換部
１４２  送信フィルタ
１４３  送信ドライバＩＣ
１４４  受信アッテネータ
１４５  受信フィルタ
１４６  Ａ／Ｄ変換部
【図１】
2007074377.tif 000003
【図２】
2007074377.tif 000004
【図３】
2007074377.tif 000005
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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