JP2010051000A - 通信システムの親局及びアクセス制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】同一のチャネルを共有する複数の通信システムにおいて、送信電力制御を行うことなく、簡易に通信システム間の干渉を回避しかつ各通信システムの通信帯域のＱｏＳ保証を可能にする親局及びアクセス制御方法を提供する。
【解決手段】通信帯域を、全ての親局がビーコンパケットを競合して送信するビーコン領域、許可された特定の局だけが競合してアクセス可能な帯域保証領域（ＴＤＭＡ領域やＦＤＭＡ領域等）、及び全ての局が競合してアクセス可能なＣＳＭＡ領域の３つの領域に区分する。各親局は、帯域保証領域で使用している通信帯域の情報を互いに交換し合い、それぞれの情報に基づいて、自己の通信システムが帯域保証領域で使用可能な通信帯域を算出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、通信システムの親局及びアクセス制御方法に関し、より特定的には、同一のチャネルを共有する複数の通信システムに用いられ、複数の通信システム間の干渉発生を防止するアクセス制御方法に関する。

従来、同一のチャネルを共有する複数の通信システム間で生じる干渉を軽減させる技術として、送信電力制御を用いて干渉波の影響を軽減させるアクセス制御方法が存在する（特許文献１や特許文献２を参照）。

特許文献１には、基地局に減衰器を設けて信号電力と干渉電力とを減衰させ、その一方で受信機に入力される無線信号の電力レベルが基準レベルになるように、端末局の送信機の送信パワーで保証する方法が開示されている。

また、特許文献２には、干渉電波を検出した基地局が構内通信網経由で干渉電波を送信している他の基地局に対して干渉情報を通知し、通知された他の基地局がその干渉情報に基づいて送信電力を低下させるという方法が開示されている。

特開２００２−１９８８３４号公報 特開２００３−３７５５６号公報

しかしながら、上述した通信システムが電力線通信システムのような場合、電力線伝送路の特性として、ネットワークに接続された機器構成によって、自己の通信システム内の信号減衰量が他の通信システムへ干渉を及ぼす信号減衰量よりも大きく上回る場合がある。つまり、特許文献１や特許文献２を電力線通信システムに適用する場合、通信システム間の干渉を電力制御で行うと、機器構成によっては信号強度が低下してシステム内で機器通信ができなくなる機器が発生する恐れがある。また、無線通信の場合においても、遮蔽物による信号強度の減衰により、物理的な距離は近いが信号強度が急激に低下するという同様の現象が起こり得る。

上記従来の構成では、送信電力制御によって自己の通信システム内の通信品質を維持しながら他の通信システムへの干渉を抑圧することが不可能となる。このため、通信システム間の干渉による各通信システムのスループットが大幅に劣化すると共に、通信帯域の制御を行うことが困難であるという課題を有していた。

それ故に、本発明の目的は、同一のチャネルを共有する複数の通信システムにおいて、送信電力制御を行うことなく、簡易に通信システム間の干渉を回避しかつ各通信システムの通信帯域のＱｏＳ保証を可能にする親局及びアクセス制御方法を提供することである。

本発明は、それぞれが親局と親局から通知される帯域情報に基づいて通信を行う子局とで構成される複数の通信システムのうちの一つの通信システムに用いられる親局に向けられている。そして、上記課題を解決するために、本発明の親局は、所定の期間毎に各所定の期間内の通信帯域を複数の領域に分割して、複数の通信システムの親局のそれぞれがビーコンパケットを送信するビーコン領域を他の通信システムにおけるビーコン領域と同じ領域に設定し、複数の通信システムの親局及び子局が競合によりアクセス権を取得して通信を行うＣＳＭＡ（キャリアセンスマルチアクセス）領域を他の通信システムにおけるＣＳＭＡ領域と同じ領域に設定し、自通信システムに割り当てられた帯域保証領域をビーコン領域及びＣＳＭＡ領域とは異なる領域に設定し、自通信システムに割り当てられた帯域保証領域を自通信システム内のＱｏＳを保証する必要のある各通信に割り当てる制御部と、ビーコン領域、ＣＳＭＡ領域、及び自通信システムに割り当てられた帯域保証領域の割り当て期間を示すシステム情報と、自通信システム内のＱｏＳを保証する必要のある各通信に割り当てられた帯域を示す帯域情報とを含んだビーコンパケットを所定の期間毎にビーコン領域において送信する送信部を備えている。

また、本発明の親局は、他の通信システムの親局から通信システムにおけるシステム情報と、通信システムにおける帯域情報とを含んだビーコンパケットを受信する受信部をさらに備え、制御部は、新しく要求されたＱｏＳを保証する必要のある通信が、他の通信システムに割り当てられた帯域保証領域で行われている通信と干渉しない場合は、新しく要求されたＱｏＳを保証する必要のある通信をの通信システムに割り当てられた帯域保証領域に割り当ててもよい。

自通信システムに割り当てられた帯域保証領域と他の通信システムに割り当てられた帯域保証領域とは、時分割又は周波数分割で割り当てられている。

上述した親局の各構成が行うそれぞれの処理は、一連の処理手順を与えるアクセス制御方法として捉えることができる。この方法は、一連の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムの形式で提供される。このプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された形態で、コンピュータに導入されてもよい。また、上述した親局の各構成は、集積回路であるＬＳＩとして実現されてもよい。

上記のように、本発明によれば、通信帯域をビーコン領域と、帯域保証されたＴＤＭＡ領域又はＦＤＭＡ領域と、ＣＳＭＡ領域との３つに区分し、ＴＤＭＡ領域又はＦＤＭＡ領域における割り当てを各通信システムの使用通信帯域の情報に基づいて決定する。これにより、複数の通信システムが同一のチャネルを共有する場合であっても、送信電力制御を行うことなく簡易に通信システム間の干渉を回避しかつ各通信システムの通信帯域のＱｏＳを保証することができる。

本発明が適用される通信システムの環境の一例を示した図 局の詳細な構成例を示すブロック図 通信帯域の領域分割を説明する図 本発明の第１の実施形態に係るアクセス制御方法を説明するためのタイミングチャート 本発明の第１の実施形態に係るアクセス制御方法を説明するためのフローチャート ＣＳＭＡ領域を利用する手法を説明するためのシーケンス ＣＳＭＡ領域を利用する手法を説明するためのフローチャート 本発明の第２の実施形態に係るアクセス制御方法を説明するためのタイミングチャート 本発明のアクセス制御方法を高速電力線伝送に適用したネットワークシステム例を示す図

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に述べる。
図１は、本発明が適用される通信システム環境の一例を示した図である。図１では、３つの通信システム１１〜１３が、相互に干渉して存在する環境を例示している。通信システム１１は、親局１１１及び子局１１２で構成され、通信システム１２は、親局１２１、子局１２２及び子局１２３から構成され、通信システム１３は、親局１３１、子局１３２及び子局１３３から構成されている。

それぞれの親局及び子局は、図２に示すように、帯域管理部２１、制御部２２、データバッファ部２３、データ送受信部２４、時刻タイマ部２５、及び上位インタフェース部２６を備える。帯域管理部２１は、通信帯域に関する様々な情報を管理する。制御部２２は、局全体の制御を司る。データバッファ部２３は、各種パケットを一時的に格納する。データ送受信部２４は、データバッファ部２３に格納されたパケットを送信したり、受信したパケットをデータバッファ部２３に格納させたりする。時刻タイマ部２５は、局のデータ送受信に関する時刻を管理する。上位インタフェース部２６は、例えば上位ホストとのインタフェースや、ブリッジ形態のように他のメディア（通信システム等）とのインタフェース等である。帯域管理部２１と制御部２２と時刻タイマ部２５とによって、判断部が構成される。また、データバッファ部２３とデータ送受信部２４とによって、取得部が構成される。さらに、制御部２２とデータ送受信部２４とによって、通信部が構成される。

本発明では、通信システム１１〜１３が使用する通信帯域が、ビーコン領域、帯域保証領域及びＣＳＭＡ領域の３つの領域に予め区分されている。ビーコン領域は、全ての親局がビーコンパケットを競合して送信する区間である。帯域保証領域は、許可された特定の局だけが予め割り当てられた帯域を使用してアクセス可能な区間である。本発明では、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）及び周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）を説明する。ＣＳＭＡ領域は、キャリアセンスを利用して全ての局が競合してアクセス可能な区間である。この３つの領域は、周期的に繰り返される（図３を参照）。

親局１１１、親局１２１及び親局１３１は、時刻タイマ部２５によってビーコン領域、帯域保証領域及びＣＳＭＡ領域を管理している。典型的には、この３つの領域の割り当て時間を与えるシステム情報は、ビーコンパケットに格納されて送信される。
上記構成による親局及び子局を用いたアクセス制御方法を、以下に説明する。

（第１の実施形態）
図４は、本発明の第１の実施形態に係るアクセス制御方法を説明するためのタイミングチャートである。この第１の実施形態に係るアクセス制御方法では、通信帯域が、ビーコン領域、時分割によって使用する通信帯域を割り当てるＴＤＭＡ領域（以下、Ｄｙｎａｍｉｃ−ＴＤＭＡ領域と記す）及びＣＳＭＡ領域の３つの領域に予め区分されている。Ｄｙｎａｍｉｃ−ＴＤＭＡ領域とＣＳＭＡ領域との区分比率は一定でなくてもよく、Ｄｙｎａｍｉｃ−ＴＤＭＡ領域での通信が許可された特定の局が必要とする合計通信帯域幅に応じて、この区分比率を動的に変更することが可能である。

まず、親局１１１、１２１及び１３１は、ビーコン領域の開始時刻になると、それぞれ予め割り当てられた送信スロットで、自己のビーコンパケットを送信する。図４の例では、通信システム１１、１２及び１３の親局１１１、１２１及び１３１が、順にビーコンパケット４０１、４０６及び４１０を送信している。このビーコンパケットには、時刻タイマに基づいたビーコンパケットの送信時刻、ビーコン領域の開始時刻、Ｄｙｎａｍｉｃ−ＴＤＭＡ領域の開始時刻、及びＣＳＭＡ領域の開始時刻等が、システム情報として含まれる。

なお、各親局のビーコンパケット送信タイミングの決定方法としては、通信システムの起動順に送信スロットを固定する方法が最も簡単である。この起動順の認識は、親局を有線バックボーンで接続する方法や、ＣＳＭＡ領域において他の通信システムに起動した旨を通知する方法等によって、実現することができる。また、ビーコン領域において、ＳｌｏｔｅｄＡＬＯＨＡ方式やＣＳＭＡ方式等のランダムアクセス方式を用いて、通信システム間で競合して送信することも可能である。但し、ランダムアクセス方式を用いる場合にはビーコンを送信できない場合が存在するため、親局及び子局共にシステム同期保護機能を有する必要がある。

次に、Ｄｙｎａｍｉｃ−ＴＤＭＡ領域において、各通信システムが使用可能な通信帯域（通信時間）を動的に割り当てる方法を、図５を用いて説明する。
各親局１１１、１２１及び１３１は、データ送受信部２４を介して他の親局からビーコンパケットを受信すると（ステップＳ５０１）、ビーコンパケットをデータバッファ部２３に一時的に格納する。そして、各親局１１１、１２１及び１３１の制御部２２は、データバッファ部２３に格納されたビーコンパケットから、ビーコン領域、自己の通信システムに割り当てられたＤｙｎａｍｉｃ−ＴＤＭＡ領域、ＣＳＭＡ領域の開始時刻、及び各領域の割り当て時間等の帯域情報を取り出して、帯域管理部２１に保持する（ステップＳ５０２）。この帯域情報から、各親局１１１、１２１及び１３１は、Ｄｙｎａｍｉｃ−ＴＤＭＡ領域において、要求を受け付けた各局がどのタイミングで通信可能なのかを認識できる。

次に、各親局１１１、１２１及び１３１は、自己の通信システム内で新たな要求が発生しているか否かを判断する（ステップＳ５０３）。新たな要求が発生している場合、各親局１１１、１２１及び１３１は、保持された帯域情報に基づいて自己の通信システムで使用可能な通信帯域を新たに算出し、現在自己の通信システムが使用している通信帯域及び新たな要求の通信帯域の合計値と比較する（ステップＳ５０４）。そして、親局１１１及び親局１３１は、比較の結果、合計値の方が小さければ新たな要求を許可する（ステップＳ５０５）。一方、合計値の方が大きければ、親局１１１及び親局１３１は、すでに帯域が割り当て済みの通信の中で、新たな要求による通信と干渉しない帯域があるかどうかを確認する（ステップＳ５０７）。

これは、複数の通信システムが干渉するような場合でも、部分的に捉えれば干渉による影響が生じないエリアがあることを、有効に利用したものである。図１の例では、新たな要求が子局１３２と子局１３３との間の通信であった場合、子局１２２と子局１２３との間の通信に何ら干渉を与えることはない。よって、すでに子局１２２と子局１２３との間の通信に割り当てられている帯域と同じ帯域で、この新たな要求を許可することができるのである。典型的には、各親局が、自己の通信システムに属する各子局が他のどの局から送信されたパケットを受信しているかを収集する。どの局から送信されたパケットかは、アドレス等で判断すればよい。

このように、新たな要求による通信と相互に干渉しない帯域がある場合、親局１１１及び親局１３１は、この新たな要求を許可する（ステップＳ５０５）。一方、新たな要求による通信と干渉しない帯域がない場合、親局１１１及び親局１３１は、この新たな要求を不許可にする（ステップＳ５０６）。

ここで、ステップＳ５０４で行われる、他の通信システムが使用している通信帯域に基づいて自己の通信システムで使用可能な通信帯域を算出する手法を、具体例で説明する。例えば、Ｄｙｎａｍｉｃ−ＴＤＭＡ領域における最大帯域が３０Ｍｂｐｓであり、他の通信システムが使用している通信帯域の合計が６Ｍｂｐｓである場合において、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）効率を０．６５と、再送等の冗長帯域分（マージン分）を２０％確保するものとする。よって、この場合には、全ての通信システムで使用可能な総通信帯域は、１５．６Ｍｂｐｓ（＝３０×０．６５×０．８）となる。従って、自己の通信システムで使用可能な通信帯域は、９．６Ｍｂｐｓ（＝１５．６−６．０）と算出される。よって、この例では、新たな要求の通信帯域が９．６Ｍｂｐｓ以下であれば、その要求が許可されることになる。

他の通信システムが使用している通信帯域の情報の取得方法は、上述したビーコン領域を利用する手法以外にも、次のようなＣＳＭＡ領域を利用する手法が考えられる。この手法を図６及び図７を用いて説明する。

例えば、子局１２２がＱｏＳを確保する必要が生じた場合、子局１２２は、同一通信システムの親局１２１に向けてＱｏＳリクエストパケット６１１を送信する（ステップＳ７０１）。このパケット６１１をデータ送受信部２４を介して受信した親局１２１は、パケット６１１内の情報（要求した子局１２２のアドレス、要求帯域幅等のパラメータ）をデータバッファ部２３に一時的に格納する。そして、親局１２１の制御部２２は、データバッファ部２３に格納されているビーコンパケットによって周囲にあることをすでに認識している親局１１１及び親局１３１に対し、ステータスリクエストパケット６１２及び６１４をそれぞれ送信する（ステップＳ７０２）。具体的には、親局１２１の制御部２２が、パケット６１２及び６１４をデータバッファ部２３内に生成し、データ送受信部２４を介して親局１１１及び親局１３１へ送信する。

パケット６１２及び６１４を受信した親局１１１及び親局１３１のデータ送受信部２４は、パケットをデータバッファ部２３に格納する。そして、親局１１１及び親局１３１の制御部２２は、帯域管理部２１が保持している使用通信帯域の情報を含むステータスリプライパケット６１３及び６１５を、親局１２１に送信する。具体的には、親局１１１及び親局１３１の制御部２２が、パケット６１３及び６１５をデータバッファ部２３内に生成し、データ送受信部２４を介して親局１２１へ送信する。

親局１１１及び親局１３１からパケット６１３及び６１５を受信すると（ステップＳ７０３）、親局１２１の制御部２２は、パケットに含まれる使用通信帯域の情報と、上述したＤｙｎａｍｉｃ−ＴＤＭＡ領域の最大帯域及びマージン分に基づいて、子局１２２からの要求を許可できるか否かを判断する（ステップＳ７０４）。また、親局１２１の制御部２２は、すでに帯域が割り当て済みの通信の中で、新たな要求による通信と干渉しない帯域があるかどうかを確認する（ステップＳ７０７）。そして、親局１２１の制御部２２は、上記判断及び確認結果に基づいて、要求許可又は要求不許可を含んだＱｏＳリプライパケット６１６をデータバッファ部２３に生成し、データ送受信部２４を介して子局１２２へ送信する（ステップＳ７０５、Ｓ７０６）。これと同時に、親局１２１の制御部２２は、帯域管理部２１で管理されている帯域情報を更新する。

要求許可である場合には、親局１２１が、Ｄｙｎａｍｉｃ−ＴＤＭＡ領域内のどのタイミングで送信を許可したのかを示す帯域情報を、ビーコンパケットに載せて子局１２２に送信する。子局１２２は、受信したビーコンパケットの帯域情報の更新を制御部２２で検出して、指定された送信タイミングでデータを送信する。これにより、他の局と競合することなくデータを送信することができる。

また、この子局１２２に対する要求許可又は要求不許可の結果は、ＱｏＳ変更通知パケット６１７及び６１８を送信することで、他の親局１１１及び１３１にそれぞれ通知される。なお、他の親局１１１及び１３１は、パケット６１７及び６１８の受信によって自己の通信システムが使用するＤｙｎａｍｉｃ−ＴＤＭＡ領域の開始時刻を変更する必要が生じた場合には、帯域管理部２１で管理されている帯域情報を更新する。

そして、要求許可のパケット６１６を受信した子局１２２の制御部２２は、Ｄｙｎａｍｉｃ−ＴＤＭＡ領域において、所定の通信帯域を用いてデータパケットを送信し、データパケットを受信できた受信側は、応答パケットを返送する。

なお、上記第１の実施形態では、各通信システムが、Ｄｙｎａｍｉｃ−ＴＤＭＡ領域内に割り当てられた帯域を、局毎にさらに時分割してパケット送信（パケット４０２とパケット４０３等）を行っている。しかし、この時分割に代えて、周波数分割や符号分割等の他の多元接続方式を適用してもよい。また、上記第１の実施形態では、Ｄｙｎａｍｉｃ−ＴＤＭＡ領域を通信システム単位で時分割している場合を説明したが、帯域要求を送信してきた局単位で時分割しても構わない。さらに、上記第１の実施形態では、帯域情報として所望レートを通知する場合を説明したが、メディア状態も加味して所望レートを満たすために必要な所望送信時間を通知してもよい。

（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態に係るアクセス制御方法を説明するためのタイミングチャートである。この第２の実施形態に係るアクセス制御方法では、通信帯域が、ビーコン領域、周波数分割によって使用する通信帯域を割り当てるＦＤＭＡ領域（以下、Ｄｙｎａｍｉｃ−ＦＤＭＡ領域と記す）及びＣＳＭＡ領域の３つの領域に予め区分されている。

まず、親局１１１、１２１及び１３１は、ビーコン領域の開始時刻になると、それぞれ予め割り当てられた送信スロットで、自己のビーコンパケットを送信する。図８の例では、通信システム１１、１２及び１３の親局１１１、１２１及び１３１が、順にビーコンパケット８０１、８０６及び８１０を送信している。このビーコンパケットには、時刻タイマに基づいたビーコンパケットの送信時刻、ビーコン領域の開始時刻、Ｄｙｎａｍｉｃ−ＦＤＭＡ領域の開始時刻、及びＣＳＭＡ領域の開始時刻等が、システム情報として含まれる。なお、各親局のビーコンパケット送信タイミングの決定方法は、上記第１の実施形態で説明した通りである。

次に、Ｄｙｎａｍｉｃ−ＦＤＭＡ領域において、各通信システムが使用可能な通信帯域（周波数帯域幅）を動的に割り当てる方法を説明する。なお、以下の説明では、各通信システムで利用可能な周波数帯域幅では、狭帯域の複数のサブキャリアを用いて通信が行われるマルチキャリア通信方式が採用されているものとする。また、一例として、サブキャリア番号１〜４００が付加された４００本のサブキャリアを使用したＯＦＤＭ方式を採用するものとする。

各親局１１１、１２１及び１３１は、データ送受信部２４を介して他の親局からビーコンパケットを受信すると、ビーコンパケットをデータバッファ部２３に一時的に格納する。そして、各親局１１１、１２１及び１３１の制御部２２は、データバッファ部２３に格納されたビーコンパケットから、ビーコン領域、自己の通信システムに割り当てられたＤｙｎａｍｉｃ−ＦＤＭＡ領域、ＣＳＭＡ領域の開始時刻、及び各領域の割り当て時間等の帯域情報を取り出して、帯域管理部２１に保持する。この帯域情報から、各親局１１１、１２１及び１３１は、Ｄｙｎａｍｉｃ−ＦＤＭＡ領域において、要求を受け付けた各局がどの周波数帯域を用いて通信可能なのかを認識できる。

次に、各親局１１１、１２１及び１３１は、自己の通信システム内で新たな要求が発生しているか否かを判断する。新たな要求が発生している場合、各親局１１１、１２１及び１３１は、保持された帯域情報に基づいて自己の通信システムで使用可能な周波数帯域幅、すなわちサブキャリアを確認し、新たな要求に使用できるサブキャリアが存在するか否かを判断する。そして、親局１１１及び親局１３１は、判断の結果、サブキャリアが存在すれば新たな要求を許可する。一方、サブキャリアが存在しなければ、親局１１１及び親局１３１は、すでに割り当て済みのサブキャリアの中で、新たな要求による通信と干渉しないサブキャリアがあるかどうかを確認する。この干渉による影響の判断は、上述した理由の通りである。

ここで、他の通信システムが使用している通信帯域に基づいて自己の通信システムで使用可能な通信帯域を算出する手法を、具体例で説明する。例えば、Ｄｙｎａｍｉｃ−ＦＤＭＡ領域における最大帯域が４０Ｍｂｐｓであり、他の通信システムが使用している通信帯域の合計が６Ｍｂｐｓ、かつ番号３００〜４００のサブキャリアが使用中であることがわかったとする。また、再送やサブキャリア毎の周波数特性に依存する効率の相違を吸収するためのマージンを、４０％確保するものとする。よって、この場合には、全ての通信システムで使用可能な総通信帯域は、２４Ｍｂｐｓ（＝４０×０．６）となる。従って、自己の通信システムで使用可能な通信帯域は１８Ｍｂｐｓ（＝２４−６．０）及び番号１〜２９９のサブキャリアと算出される。よって、この例では、新たな要求の通信帯域が１８Ｍｂｐｓ以下であれば、その要求が許可されることになる。

他の通信システムが使用している通信帯域の情報の取得方法は、上述したビーコン領域を利用する手法以外にも、第１の実施形態と同様に、次のようなＣＳＭＡ領域を利用する手法が考えられる。処理手順は、図７に準ずる。

例えば、子局１２２がＱｏＳを確保する必要が生じた場合、子局１２２は、同一通信システムの親局１２１に向けてＱｏＳリクエストパケットを送信する。このパケットをデータ送受信部２４を介して受信した親局１２１は、パケット内の情報（要求した子局１２２のアドレス、要求帯域幅等のパラメータ）をデータバッファ部２３に一時的に格納する。そして、親局１２１の制御部２２は、データバッファ部２３に格納されているビーコンパケットによって周囲にあることをすでに認識している親局１１１及び親局１３１に対し、ステータスリクエストパケットをそれぞれ送信する。

パケットを受信した親局１１１及び親局１３１のデータ送受信部２４は、パケットをデータバッファ部２３に格納する。そして、親局１１１及び親局１３１の制御部２２は、帯域管理部２１が保持している使用通信帯域の情報を含むステータスリプライパケットを、親局１２１に送信する。このステータスリプライパケットには、親局１１１及び親局１３１の通信システムにおいて要求されている必要最低帯域情報や使用サブキャリア番号等が含まれる。

親局１１１及び親局１３１からパケットを受信すると、親局１２１の制御部２２は、パケットに含まれる使用通信帯域の情報と、上述したＤｙｎａｍｉｃ−ＦＤＭＡ領域の最大帯域及びマージン分に基づいて、子局１２２からの要求を許可できるか否かを判断する。また、親局１２１の制御部２２は、すでに帯域が割り当て済みの通信の中で、新たな要求による通信と干渉しない帯域があるかどうかを確認する。そして、親局１２１の制御部２２は、上記判断及び確認結果に基づいて、要求許可又は要求不許可を含んだＱｏＳリプライパケットをデータバッファ部２３に生成し、データ送受信部２４を介して子局１２２へ送信する。これと同時に、親局１２１の制御部２２は、帯域管理部２１で管理されている帯域情報を更新する。

要求許可である場合には、親局１２１が、Ｄｙｎａｍｉｃ−ＦＤＭＡ領域内のどのサブキャリア番号かつタイミングで送信を許可したのかを示す帯域情報を、ビーコンパケットに載せて子局１２２に送信する。子局１２２は、受信したビーコンパケットの帯域情報の更新を制御部２２で検出して、指定されたサブキャリア及び送信タイミングでデータを送信する。これにより、他の局と競合することなくデータを送信することができる。

また、この子局１２２に対する要求許可又は要求不許可の結果は、ＱｏＳ変更通知パケットを送信することで、他の親局１１１及び１３１にそれぞれ通知される。なお、他の親局１１１及び１３１は、パケットの受信によって自己の通信システムが使用するＤｙｎａｍｉｃ−ＦＤＭＡ領域の使用サブキャリア番号情報を変更する必要が生じた場合には、帯域管理部２１で管理されている帯域情報を更新する。

そして、要求許可のパケット６１６を受信した子局１２２の制御部２２は、Ｄｙｎａｍｉｃ−ＦＤＭＡ領域において、所定の通信帯域を用いてデータパケットを送信し、データパケットを受信できた受信側は、応答パケットを返送する。

なお、上記第２の実施形態では、各通信システムが、Ｄｙｎａｍｉｃ−ＦＤＭＡ領域内に割り当てられたサブキャリアを、局毎にさらに時分割してパケット送信（パケット８０２とパケット８０３等）を行っている。しかし、この時分割に代えて、周波数分割や符号分割等の他の多元接続方式を適用してもよい。特に、周波数分割方式を用いると、局単位で通信帯域を割り当てる場合に必要となる情報が使用サブキャリア番号のみとなり、制御パケットのオーバヘッドの削減ができる。また、Ｄｙｎａｍｉｃ−ＦＤＭＡ領域で帯域割り当てがされていない通信システム内では、使用していないサブキャリアを用いてランダムアクセス方式で通信を行うことも可能である。

以上のように、本発明のアクセス制御方法によれば、通信帯域をビーコン領域、帯域保証領域及びＣＳＭＡ領域の３つに区分し、帯域保証領域における割り当てを各通信システムの使用通信帯域の情報に基づいて決定する。これにより、複数の通信システムが同一のチャネルを共有する場合であっても、送信電力制御を行うことなく簡易に通信システム間の干渉を回避しかつ各通信システムの通信帯域のＱｏＳを保証することができる。

なお、上記第１の実施形態で説明したＤｙｎａｍｉｃ−ＴＤＭＡ領域を用いた手法と、第２の実施形態で説明したＤｙｎａｍｉｃ−ＦＤＭＡ領域を用いた手法とを、組み合わせて用いてもよい。時間及び周波数の両方向で帯域割り当てを行うことにより、各通信システム内の時間特性及び周波数特性に柔軟なシステムの構築が可能となる。

なお、上記した各実施形態は、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等）に格納された上述した処理手順を実行可能な所定のプログラムデータが、ＣＰＵによって解釈実行されることで実現される。この場合、プログラムデータは、記録媒体を介して記憶装置内に導入されてもよいし、記録媒体上から直接実行されてもよい。なお、記録媒体は、ＲＯＭやＲＡＭや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やＢＤ等の光ディスクメモリ、及びメモリカード等をいう。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。

また、本発明の親局を構成する全て又は一部の機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩ（集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、又はウルトラＬＳＩ等と称される）として実現される。これらは、個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全部を含むように１チップ化されてもよい。
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。また、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の技術により、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得る。

また以下に、上記各実施形態で説明した発明を実際のネットワークシステムに応用した例を示す。図９は、本発明を高速電力線伝送に適用したネットワークシステム例を示す図である。図９では、本発明の機能を備えたモジュールを介して、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤレコーダ、デジタルテレビ、ホームサーバシステム等のマルチメディア機器が備えるＩＥＥＥ１３９４のインタフェースやＵＳＢインタフェース等と電力線とを接続している。これにより、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できるネットワークシステムを構築することができる。このシステムでは、従来の有線ＬＡＮのようにネットワークケーブルを新たに設置することなく、家庭やオフィス等にすで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、コスト面及び設置容易の面からその利便性は大きい。

上記の形態は、既存のマルチメディア機器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を介すことによって、既存の機器を電力線通信に適用する例である。しかし、将来的には、マルチメディア機器が本発明の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、図９に示したように、アダプタやＩＥＥＥ１３９４ケーブルやＵＳＢケーブルが不要になり、配線が簡素化される。また、ルータを介したインターネットへの接続や、無線／有線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システムの拡張も可能である。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。

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。

本発明にかかる制御方法は、複数の通信システムが同一のチャネルを共有する場合等に利用可能であり、特に送信電力制御を行うことなく簡易に通信システム間の干渉を回避しかつ各通信システムの通信帯域のＱｏＳを保証する場合等に有用である。

１１〜１３ 通信システム
１１１、１２１、１３１ 親局
１１２、１２２、１２３、１３２、１３３ 子局
２１ 帯域管理部
２２ 制御部
２３ データバッファ部
２４ データ送受信部
２５ 時刻タイマ部
２６ 上位インタフェース部

Claims (8)

1. それぞれが親局と当該親局から通知される帯域情報に基づいて通信を行う子局とで構成される複数の通信システムのうちの一つの通信システムに用いられる親局であって、
   所定の期間毎に各当該所定の期間内の通信帯域を複数の領域に分割して、前記複数の通信システムの親局のそれぞれがビーコンパケットを送信するビーコン領域を他の通信システムにおける前記ビーコン領域と同じ領域に設定し、前記複数の通信システムの親局及び子局が競合によりアクセス権を取得して通信を行うＣＳＭＡ（キャリアセンスマルチアクセス）領域を他の通信システムにおける前記ＣＳＭＡ領域と同じ領域に設定し、自通信システムに割り当てられた帯域保証領域を前記ビーコン領域及び前記ＣＳＭＡ領域とは異なる領域に設定し、前記自通信システムに割り当てられた帯域保証領域を自通信システム内のＱｏＳを保証する必要のある各通信に割り当てる制御部と、
   前記ビーコン領域、前記ＣＳＭＡ領域、及び前記自通信システムに割り当てられた帯域保証領域の割り当て期間を示すシステム情報と、前記自通信システム内のＱｏＳを保証する必要のある各通信に割り当てられた帯域を示す帯域情報とを含んだビーコンパケットを前記所定の期間毎に前記ビーコン領域において送信する送信部とを備えた、親局。
2. 他の通信システムの親局から当該通信システムにおける前記システム情報と、当該通信システムにおける前記帯域情報とを含んだビーコンパケットを受信する受信部をさらに備え、
   前記制御部は、新しく要求されたＱｏＳを保証する必要のある通信が、前記他の通信システムに割り当てられた帯域保証領域で行われている通信と干渉しない場合は、新しく要求されたＱｏＳを保証する必要のある通信を前記他の通信システムに割り当てられた帯域保証領域に割り当てることを特徴とする、請求項１に記載の親局。
3. 前記自通信システムに割り当てられた帯域保証領域と他の通信システムに割り当てられた帯域保証領域とは、時分割で割り当てられていることを特徴とする、請求項１に記載の親局。
4. 前記自通信システムに割り当てられた帯域保証領域と他の通信システムに割り当てられた帯域保証領域とは、周波数分割で割り当てられていることを特徴とする、請求項１に記載の親局。
5. それぞれが親局と当該親局から通知される帯域情報に基づいて通信を行う子局とで構成される複数の通信システムのうちの一つの通信システムに用いられる親局が実行するアクセス制御方法であって、
   所定の期間毎に各当該所定の期間内の通信帯域を複数の領域に分割して、前記複数の通信システムの親局のそれぞれがビーコンパケットを送信するビーコン領域を他の通信システムにおける前記ビーコン領域と同じ領域に設定し、前記複数の通信システムの親局及び子局が競合によりアクセス権を取得して通信を行うＣＳＭＡ（キャリアセンスマルチアクセス）領域を他の通信システムにおける前記ＣＳＭＡ領域と同じ領域に設定し、自通信システムに割り当てられた帯域保証領域を前記ビーコン領域及び前記ＣＳＭＡ領域とは異なる領域に設定し、前記自通信システムに割り当てられた帯域保証領域を自通信システム内のＱｏＳを保証する必要のある各通信に割り当て、
   前記ビーコン領域、前記ＣＳＭＡ領域、及び前記自通信システムに割り当てられた帯域保証領域の割り当て期間を示すシステム情報と、前記自通信システム内のＱｏＳを保証する必要のある各通信に割り当てられた帯域を示す帯域情報とを含んだビーコンパケットを前記所定の期間毎に前記ビーコン領域において送信する、アクセス制御方法。
6. 他の通信システムの親局から当該通信システムにおける前記システム情報と、当該通信システムにおける前記帯域情報とを含んだビーコンパケットを受信し、
   新しく要求されたＱｏＳを保証する必要のある通信が、前記他の通信システムに割り当てられた帯域保証領域で行われている通信と干渉しない場合は、新しく要求されたＱｏＳを保証する必要のある通信を前記他の通信システムに割り当てられた帯域保証領域に割り当てることを特徴とする、請求項５に記載のアクセス制御方法。
7. 前記自通信システムに割り当てられた帯域保証領域と他の通信システムに割り当てられた帯域保証領域とは、時分割で割り当てられていることを特徴とする、請求項５に記載のアクセス制御方法。
8. 前記自通信システムに割り当てられた帯域保証領域と他の通信システムに割り当てられた帯域保証領域とは、周波数分割で割り当てられていることを特徴とする、請求項５に記載のアクセス制御方法。

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