CN102257770A - 通信方法和通信设备 - Google Patents

Abstract

一种用于在多个共享通信带的通信设备之间执行通信的通信方法，包括：第一步骤，在第一时段(PGA时间)期间传送通知信号，以通知用于仲裁能够在接在所述第一时段之后的第二时段(时隙仲裁时段)期间执行数据传送的通信设备的信息；以及第二步骤，在分配给从基于在所述第一时段期间传送的通知信号能够在所述第二时段期间执行数据传送的通信设备传送的数据的所述第二时段中的特定时段中，从该通信设备传送数据。所述实施例采用混合访问控制，包括在第一时段中的优先级组仲裁和在第二时段中的时隙仲裁。所述方法在电力线通信系统中尤其有用。

Description

通信方法和通信设备

技术领域

本发明涉及在多个共享通信带的通信设备之间建立通信的通信方法和通信设备。

背景技术

在多个共享通信带的通信设备之间建立通信的通信系统(诸如，电力线通信、无线LAN(局域网)等)中，多个通信设备使用单个传送信道执行通信；因此，必须避免来自多个通信设备的访问之间的竞争。

一个避免冲突的方法是CSMA/CA(载波侦听多路访问/冲突避免)方案。在此方案中，各个通信设备监控传送信道的繁忙状况，并在另一通信设备不使用该传送信道时执行传送。当检测到该传送信道未被另一通信设备使用时，在经过随机等待时间(随机回退(backoff)时间)之后开始帧的传送。在CSMA/CA方案中，即使在多个通信设备试图通过单个传送信道执行传送时，也使得可以在经过随机回退时间之后开始传送。因此，可以减少帧冲突发生的几率。然而，当使该随机值的上限恒定时，随着访问数目(连接至网络的通信设备的数目)的增加，冲突变得很可能发生，从而不可避免发生性能恶化。如果该随机值随着连接的设备的数目增加而增加，则冲突的概率将降低。然而，平均随机回退时间将变得更长，因此恶化任一事件中的性能。此外，因为该方案基本上使得能够在经过随机回退时间之后进行访问，所以难以定义最大延迟量。

引用列表

专利文献

[PTL1]JP-A-2002-185473

[PTL2]US2007/0064720A

发明内容

技术问题

考虑上述情形而构思了本发明，本发明的目的在于提供一种通信方法和通信设备，即使在增加了通信设备或数据流的数目时所述通信方法和通信设备也能够在相对短的时间段内执行访问之间的竞争仲裁(arbitration)，并且所述通信方法和通信设备还可以防止带宽浪费，从而防止性能恶化。此外，本发明的目的还在于提供一种通信方法和通信设备，其使得能够在执行优先级控制时避免具有相同优先级的通信设备之间的冲突。本发明的目的还在于提供一种通信方法和通信设备，其防止访问权在特定通信设备或数据流上的不平衡的集中，并使得可以执行对流量(traffic)状况(诸如通信流量和数据流量)合适的访问控制。

解决问题的方案

为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种在多个共享通信带的通信设备之间执行通信的通信方法，包括：

第一步骤，在第一时段期间传送通知信号，以通知用于仲裁能够在接在第一时段之后的第二时段期间执行数据传送的通信设备的信息；以及

第二步骤，在分配给从能够基于在第一时段期间传送的通知信号在第二时段期间执行数据传送的通信设备传送的数据的第二时段中的特定时段中，从所述通信设备传送所述数据。

根据本发明，还提供了一种在用于在多个共享通信带的通信设备之间执行通信的通信系统中使用的通信设备，包括：

仲裁信息通知单元，其在第一时段期间传送通知信号，以通知用于仲裁能够在接在第一时段之后的第二时段期间执行数据传送的通信设备的信息；以及

数据传送单元，当基于在第一时段期间传送的通知信号，将传送所述通知信号的通信设备确定为能够执行数据传送的通信设备时，所述数据传送单元在分配给从所述通信设备传送的数据的第二时段中的特定时段中传送数据，

其中，使用基于先前根据数据类型所确定的优先级而设置的信号，作为第一时段中的通知信号。

发明的有益效果

本发明使得即使在通信设备或数据流的数目已经增加时，也可以在相对短的时间段内执行访问的竞争仲裁，并且还防止带宽浪费，从而防止性能恶化。此外，本发明可以在执行优先级控制时避免具有相同优先级的通信设备之间的冲突。本发明还防止访问权在特定通信设备或数据流上的不平衡的集中，并使得可以执行适合于流量状况(诸如通信流量)的访问控制。

附图说明

图1是示出实施本发明的通信方法和通信设备的电力线通信系统的一般结构的示例的视图。

图2A至图2C是示出PLC调制解调器的外观的视图。

图3是示出PLC调制解调器的硬件的示例的框图。

图4是用于描述由PLC·PHY块实施的示例数字信号处理的功能框图。

图5是示出本实施例的电力线通信系统中的数据传送时段的示例的视图。

图6是示出当在实施例的访问控制方案中传送数据时实现的访问时段的示例的视图。

图7是示出在PGA时间中输出的针对每个单独的优先级组的仲裁信号的示例的视图。

图8A和图8B是示出实施例的各个通信设备的优先级组和时隙分配过程的视图。

图9是示出用于将时隙分配给各个优先级组的表的示例的视图。

图10是示出实施例的通信设备中的传送缓冲器的结构的视图。

图11是示出实施例中针对每个单独的优先级组的访问时段的示例的视图。

图12是示出符合本实施例的访问控制方案的每个通信设备的操作过程的流程图。

图13A和图13B是示出当将时隙分配给任何一个优先级组时所执行的处理的视图。

图14A至图14C是示出用于更新关于每个单独的优先级组的时隙分配信息的处理的示例的视图。

图15是用于更新关于每个单独的优先级组的时隙分配信息的处理的示例的序列图。

图16A和图16B是示出要在使得用作从(slave)单元的终端新进入网络时所执行的处理的示例的视图。

图17是示出与用于更新关于用作主(master)单元的通信设备的时隙分配信息的处理有关的操作过程的流程图。

图18A和图18B是示出用于每个优先级组的时隙分配表的另一示例的视图。

图19A和19B是用于描述用于更新适合于流量状况的时隙分配信息的处理的视图。

图20是示出通过更新时隙分配表变更(shift)优先级组的示例的视图。

图21是示出要在变更优先级组时执行的时隙分配信息更新处理的操作过程的流程图。

图22是示出循环时隙重复方案的访问时段的第一示例的视图。

图23是示出循环时隙重复方案的访问时段的第二示例的视图。

图24A和图24B是示出用于存储时隙编号的示例方法的视图。

图25是示出循环时隙重复方案的访问时段的第三示例的视图。

图26是示出符合第三示例循环时隙重复方案的时隙分配表的示例的视图。

图27A和图27B是示出循环时隙重复方案的示例修改的视图。

图28是示出当在PRS方案中传送数据时的访问时段的示例的视图。

图29是示出在PRS时间期间输出的针对各个优先级组的示例仲裁信号的视图。

图30是示出符合PRS方案的多个优先级组的访问时段的示例的视图。

图31是示出当在时隙分配方案中传送数据时所实现的访问时段的示例的视图。

图32是用于描述当在时隙分配方案中设置多个时隙编号时发生的问题的视图。

具体实施方式

一种用于避免来自多个通信设备的访问之间的竞争的方法是PRS(优先级解析时隙)方案(例如，见专利文献1)。PRS方案是用于进行如下操作的访问方案：设置优先级组，将显示出与要被传送的数据的类型相称的优先级的优先级划分到所述优先级组中；以及当在通过随机回退开始竞争之前执行帧传送时，进行用于缩小优先级组的仲裁。

图28是示出当在PRS方案中传送数据时的示例访问时段的视图。当任何通信设备结束传送帧P0时，在确保预定CIFS(竞争帧间空间)时间之后设置PRS时间(包括PRS0和PRS1)，在其上进行优先级组的仲裁。在PRS时间期间，各个通信设备发送仲裁信号，从而执行关于哪个优先级组具有访问权的仲裁。在通过仲裁而被分配访问权的优先级组中，各个通信设备通过随机回退等在经过PRS时间之后获得的竞争窗中进行访问，并且获得竞争胜利的通信设备传送帧P1。

图29是示出在PRS时间期间输出的针对各个优先级组的示例仲裁信号的视图。所述示例显示出：这里将四个等级的组CA0到CA3定义为优先级组；根据在PRS时间中的两个时段PRS0和PRS1期间存在或不存在信号，而传送两个比特的信息(总共四种类型的信息)；以及通知被分配给属于其自身设备的传送数据的优先级组。在此情况下，具有最高优先级的访问权的优先级组CA3通过在PRS0时段期间传送信号并在PRS1时段期间传送信号，而发送适合于其自身的仲裁信号。下一优先级组CA2通过在PRS0时段期间传送信号并在PRS1时段期间不传送信号，而发送适合于其自身的仲裁信号。再下一优先级组CA1通过在PRS0时段期间不传送信号并在PRS1时段期间传送信号，而发送适合于其自身的仲裁信号。具有最低优先级的访问权的优先级组CA0通过在PRS0时段期间不传送信号并且无信号＝PRS1，而发送仲裁信号。

图30是示出符合PRS方案的多个优先级组的示例访问时段的视图。当在PRS时间的PRS0时段中输出信号时，访问权被缩小到优先级组CA3或CA2。因此，属于未被授予访问权的优先级组CA1和CA0的通信设备在后续的PRS1时段中以及在竞争窗中不输出任何信号。当信号在下个PRS1时段中输出时，优先级组CA3获取访问权。因此，属于未被授予访问权的优先级组CA2的通信设备在后续的竞争窗中不输出任何信号。在竞争窗中，属于被授予访问权的优先级组CA3的通信设备执行竞争。属于优先级组CA3的通信设备被假设在经过随机回退时间之后传送帧。所图示的示例示出了如下情况：属于优先级组CA3的通信设备(A)和(B)之中的通信设备CA3(A)首先输出帧P1，因此已经获得竞争胜利。同时，当首先检测到来自另一通信设备的帧时，通信设备CA3(B)在属于优先级组CA3的多个设备中竞争失败并且不传送任何帧。

在PRS方案中，执行优先级组的仲裁，由此可以避免不同优先级组之间的冲突。当与CSMA/CA方案比较时，可以在称为PRS时间的短时间段内从一个优先级组到另一个优先级组实施访问控制。然而，在同一优先级组中仍然存在冲突发生的几率。此外，因为竞争窗用于执行属于同一优先级组的通信设备的仲裁，所以需要更长的仲裁时间并浪费带宽，如在CSMA/CA方案的情况中。因此，遭遇性能恶化的问题。

另一种用于避免来自多个通信设备的访问之间的竞争的方法是时隙分配方案(例如，见专利文献2)。时隙分配方案是如下的访问方案：其中设置多个时隙；以每个时隙为基础分配访问权；将编号分配给各个时隙；以及仅与编号关联的通信设备或数据流访问具有该编号的时隙。

图31是示出当在时隙分配方案中传送数据时所实现的示例访问时段的视图。示出了如下示例：设置从1到4的四个时隙编号，并且被分配给各个时隙编号的通信设备进行访问。图示了如下示例：对时隙编号1到4计数并关于时间循环地重复时隙编号1到4，并且通信设备仅在具有分配给该设备自身的编号的时隙中传送帧。通信设备不能访问具有被分配给该设备的编号的时隙。所图示的示例示出了这样的情况：具有时隙编号2的通信设备传送帧P21，并且具有时隙编号1的通信设备随后传送帧P11。在一个通信设备传送了帧并接收到来自在另一端的通信设备的应答响应之后，用于重新开始时隙的时隙编号从接在执行传送的通信设备的时隙编号之后的时隙编号(在所图示的示例中为“3”)开始。通过信标帧向各个通信设备通知时隙编号，由此，各个通信设备获知它们的时隙编号。可替代地，各个通信设备接收存储在帧的头部中的时隙ID，从而获知它们的时隙编号。

在时隙分配方案中，只要时隙编号彼此重叠，就可以避免冲突的发生。然而，当要被分配时隙的通信设备或数据流的数目增加时，各个时隙的循环重复的时间随着时隙数目的增加而增加。图32是用于描述当在时隙分配方案中设置多个时隙编号时发生的问题的视图。在此情况下，当被分配时隙编号10的通信设备如所图示地传送帧P101时，需要用于循环地重复时隙编号1到10的时间。因此，存在浪费不必要的带宽和性能恶化的问题。

时隙分配方案用于每次循环地重复时隙编号1到10一圈时获取访问权，因此无法设置传送的优先级。如果按原样引入优先级控制，则控制将变得复杂。替代地，出现冲突发生的可能性的问题，这也会由将多个通信设备或数据流分配给一个时隙造成。

在相关技术PRS方案和时隙分配方案中，存在这样的情况：当根据优先级组或时隙执行访问控制时，访问权以不平衡的方式集中在特定通信设备或数据上。结果，无法获取访问权的未传送的数据累积，或者，当已经出现高优先级的传送数据时无法立即执行传送。因此，已经存在无法充分执行适合于情景的访问控制的情况。

下面要描述的实施例显示应用于使用电力线作为传送信道的电力线通信设备和配备有电力线通信设备的电力线通信系统两者的通信系统的示例结构，作为本发明的示例通信方法和示例通信设备。本发明适用于：使用另一有线传送信道(诸如同轴线缆和LAN(局域网)线缆)的有线网络；诸如无线LAN的无线网络；以及使用各种通信介质的通信设备、通信方法和通信系统。

图1是示出实施本发明的通信方法和通信设备的电力线通信系统的示例性一般结构的视图。图1中所示的电力线通信系统具有连接至电力线900的多个PLC(电力线通信)调制解调器100M、100T1、100T2、100T3和100T4。虽然图1示出了五个PLC调制解调器，但要连接的调制解调器的数目是任意的。PLC调制解调器100M用作主单元并管理用作从单元的其它PLC调制解调器100T1、...、100T4的连接状态(链接状态)。

在下面的描述中，当表示主单元和特定从单元时，将所述单元描述为如PLC调制解调器100M、100T1、100T2、100T3和100T4一样。当表示一般从单元时，将该单元描述为如PLC调制解调器100T一样。当表示既不限制为主单元也不限制为从单元的PLC调制解调器时，将该单元简单地描述为PLC调制解调器100。

虽然在图1中将电力线900表示为单条线，但是实际上该电力线对应于两条或更多条导线。PLC调制解调器100连接至所述导线。

如稍后将详细描述的，PLC调制解调器100具有LAN模块化插孔，诸如RJ45。该模块化插孔连接至电视(TV)机51、个人计算机(PC)52、IP电话53、记录器54和宽带路由器(BB路由器)55。宽带路由器55连接至因特网60。

图2A至图2C是示出PLC调制解调器100的外部视图的视图。图2A是示出调制解调器的前面的外部透视图；图2B是调制解调器的前视图；图2C是调制解调器的后视图。图2A至图2C中所示的PLC调制解调器100具有主体101。如图2A和图2B中所示，将由LED(发光二极管)105A、105B和105C组成的显示单元105提供在主体101的前面。如图2C中所示，主体101的后面配备有电源连接器102、诸如RJ45的LAN模块化插孔103和用于切换操作模式的选择开关104等。电源连接器102连接至电源线缆(图2中未显示)，并且LAN线缆(图2中未示出)连接至模块化插孔103。PLC调制解调器100还可以附加地配备有Dsub(D类微型)连接器，并且Dsub线缆可以连接至Dsub连接器。

图3是示出PLC调制解调器100的硬件的示例的框图。如图3中所示，PLC调制解调器100具有电路模块200和切换式调制解调器电源300。切换式调制解调器电源300向电路模块200提供各种电压(例如，+1.2V、+3.3V和+12V)，并包括例如开关变压器、DC-DC转换器(均未示出)。

电路模块200配备有主IC(集成电路)210、AFE·IC(模拟前端·集成电路)220、以太网(注册商标)PHY·IC(物理层·集成电路)230、存储器240、低通滤波器(LPF)251、驱动器IC 252、带通滤波器(BPF)260、耦合器270。切换式调制解调器电源300和耦合器270连接至电源连接器102，并且进一步通过电源线缆600、电源插头400和插座500连接至电力线900。主IC 210用作执行电力线通信的控制电路。

主IC 210由CPU(中央处理单元)211、PLC·MAC(电力线通信·介质访问控制层)块212和PLC·PHY(电力线通信·物理层)块213组成。CPU 211配备有32位RISC(精简指令集计算机)处理器。PLC·MAC块212管理发送/接收信号的MAC层(介质访问控制)。PLC·PHY块213管理发送/接收信号的PHY层(物理层)。AFE·IC 220由DA转换器(DAC：D/A转换器)221、AD转换器(ADC：A/D转换器)222以及可变放大器(VGA：可变增益放大器)223组成。耦合器270由线圈变压器271以及耦合电容器272a和272b组成。CPU 211使用存储在存储器240中的数据控制整个PLC调制解调器100的操作、以及PLC·MAC块212和PLC·PHY块213的操作。

PLC调制解调器100大致如下执行通信。通过以太网(注册商标)PHY·IC230将从模块化插孔103输入的数据发送至主IC 210，并且使该数据接受数字信号处理，由此生成数字传送信号。AFE·IC 220的DA转换器(DAC)221将如此生成的数字传送信号转换为模拟信号，并且通过低通滤波器251、驱动器IC 252、耦合器270、电源连接器102、电源线缆600、电源插头400和插座500将模拟信号输出至电力线900。

通过耦合器270将从电力线900接收的信号发送至带通滤波器260。如此发送的信号在AFE·IC 220的可变放大器(VGA)223中经历增益调整，并且随后被AD转换器(ADC)222转换为数字信号。将如此转换的数字信号发送至主IC 210，并接受数字信号处理，从而被转换为数字数据。通过以太网(注册商标)PHY·IC 230从模块化插孔103输出如此转换的数字数据。

描述由主IC 210实施的示例性数字信号处理。PLC调制解调器100使用多个载波执行多载波通信，诸如OFDM(正交频分复用)方案。PLC·PHY块213主要执行用于将传送数据转换为OFDM传送信号并将OFDM接收信号转换为接收数据的数字处理。

图4是用于描述由PLC·PHY块213实施的示例性数字信号处理的功能框图，其示出了执行利用小波变换的OFDM传送的情况。如图4中所示，PLC·PHY块213具有等效于转换控制单元10、码元映射器11、串并转换器(S/P转换器)12、逆小波转换器13、小波转换器14、并串转换器(P/S转换器)15和解映射器16的能力。

码元映射器11将要被传送的比特数据转换为码元数据，并且根据各组码元数据执行码元映射(例如PAM调制)。S/P转换器12将所映射的串行数据转换为并行数据。逆小波转换器13使并行数据接受小波逆变换，从而使该数据基于时间；并且生成表示传送码元的采样值序列。将该数据发送至AFE·IC220的DA转换器(DAC)221。

小波转换器14通过离散的小波变换，将从AFE·IC 220的AD转换器(ADC)222获取的接收数字数据(以与用于传送的采样速率相同的采样速率采样的采样值序列)转换为基于频率的数据。P/S转换器15将基于频率的并行数据转换为串行数据。解映射器16计算各个子载波的幅度值并验证(validate)接收信号，从而确定接收数据。

图5是示出本实施例的电力线通信系统中的示例性数据传送时段的视图。在图1中所示的电力线通信系统中，在执行数据传送的情况下，用作源的PLC调制解调器100传送数据帧Pt1至Pt5。当用作目的地PLC调制解调器100可以成功地接收到数据帧时，目的地PLC调制解调器100传送响应帧At1至At5。PLC调制解调器100M以给定间隔传送用于管理PLC调制解调器之间的通信的信息，作为广播帧(还称为“控制帧”或“信标帧”)B1、B2、B3、......。在图5中所示的示例中，在没有冲突的情况下，从多个传送设备传送数据帧Pt1至Pt5。为了在避免冲突的同时执行数据传送，本实施例的PLC调制解调器100执行将在下面描述的访问控制。通过如PLC调制解调器100的CPU 211一样的单独的通信设备中的控制单元的控制处理实施有关访问控制的处理。PLC调制解调器100的CPU 211实施仲裁信息通知单元的功能和数据传送单元的功能，由此根据预定程序执行对应的处理。用作主单元的通信设备的控制单元(由PLC调制解调器100M的CPU 211等实施)主导地执行对整个通信系统的控制。

[此实施例的访问控制方案的概括]

图6是示出当通过此实施例的访问控制方案传送数据时实现的访问时段的示例的视图。此实施例采用混合访问型访问控制，其组合地包括：PGA(优先级组仲裁)，用于进行优先级组(PG：优先级组)的访问权(传送权)的仲裁，其中，将数据或用于传送数据的通信设备的优先级分组到优先级组中；以及时隙仲裁，用于通过分配给各个时隙的访问权进行仲裁。关于优先级组，根据表示与传送数据的类型对应的优先级顺序的优先级、以及显示通信介质中的通信量(诸如传送数据量等)的流量状态，对多个组设置优先级。

当任何通信设备完成帧P0的传送时，在已经保证了预定CIFS时间之后，设置与第一时段对应的PGA时间(PGA0和PGA1)来进行优先级组的仲裁。在PGA时间期间，各个通信设备输出仲裁信号作为通知信号，由此进行关于哪个优先级组获取访问权的仲裁，从而缩小可访问的优先级组。随后，设置与第二时段对应的时隙仲裁，然后在已经获取访问权的优先级组中进行时隙编号的仲裁。该优先级组中的各个通信设备在与时隙编号对应的特定时段传送数据。在时隙仲裁时段期间，将时隙编号分配给各个通信设备或各个数据流。被分配了编号的通信设备在与所分配的编号对应的时隙期间访问，并发送帧P1。如图所示的示例显示了被分配了时隙编号2的通信设备发送帧P1的情况。

图7是示出在PGA时间期间输出的各个优先级组的仲裁信号的示例的视图。在这里所示的示例中，将四个等级的组PG0至PG3定义为优先级组。根据在为PGA时间设置的两个仲裁时段PGA0和PGA1期间存在或不存在信号，传送两个比特(总共四种类型)的信息作为通知信号，由此通知分配给各个通信设备的传送数据的优先级组。在此情况下，具有最高优先级的访问权的优先级组PG3通过在PGA0时段期间传送信号并在PGA1时段期间传送信号，而发送适合于其自身的仲裁信号。下一优先级组PG2通过在PGA0时段期间传送信号并在PGA1时段期间不传送信号，而发送适合于其自身的仲裁信号。再下一优先级组PG1通过在PGA0时段期间不传送信号并在PGA1时段期间传送信号，而发送适合于其自身的仲裁信号。具有最低优先级的访问权的优先级组PG0通过在PGA0时段期间不传送信号并在PGA1时段期间不传送信号，而发送适合于其自身的仲裁信号。通信设备根据各个优先级组发送仲裁信号。属于具有高优先级的优先级组的通信设备变得能够在后续的时隙仲裁时段期间执行传送。优选地，将PGA时间中的一个仲裁时段(时段PGA0和PGA1中的每一个)设置为包括执行传送与接收之间的切换所需的时间的最小时间段、假设的传送延迟时间、以及检测信号所需的且使得能够可靠地检测仲裁信号的时间。虽然在此实施例中将PGA时间中的仲裁时段设置为两个以及设置四个优先级组，但是可以修改仲裁时段，诸如三个仲裁时段和八个优先级组。优选地，采用可以在短时间段中检测到的信号作为仲裁信号。典型地使用与前导信号具有相同格式的信号。将前导(preamble)信号添加至帧的头部。

在本实施例中，基于与根据数据的类型而预先设置的优先级对应的优先级，设置优先级组。可以根据网络的流量状况等改变优先级组。还可以不以每个数据为基础，而是针对每个单独的通信设备(即，以每个终端为基础)，设置优先级和优先级组。

描述使用此实施例的访问控制方案的网络中的每个通信设备的操作。图8A和图8B是示出本实施例的各个通信设备的优先级组和时隙分配过程的视图。作为主单元的PLC调制解调器100M执行对通过网络在通信设备之间传送的数据帧的窥探(snooping)，以监控整个网络的流量状况。在此情况下，因为各个通信设备使用单个通信介质(电力线900)，所以，甚至主单元也可以检查在从单元之间传送的帧。例如，如图8A中所示，作为主单元的PLC调制解调器100M检测从从单元A(终端A)的PLC调制解调器100Ta传送至从单元B(终端B)的PLC调制解调器100Tb的数据帧、从从单元C(终端C)的PLC调制解调器100Tc传送至从单元A(终端A)的PLC调制解调器100Ta的数据帧、以及从从单元C(终端C)的PLC调制解调器100Tc传送至从单元B(终端B)的PLC调制解调器100Tb的数据帧。如图8B中所示，作为主单元的PLC调制解调器100M基于网络的流量状况更新优先级组的分配和时隙的分配，并通过广播控制帧(信标帧等)向各个从单元A至C(PLC调制解调器100Ta至100Tc)周期性地通知被更新的分配信息。

图9是示出用于将时隙分配给各个优先级组的示例表的视图。在下面的描述中，假设为由各个通信设备传送的数据流设置八个等级的优先级7至0作为传送数据的优先级，并且假设将优先级分配给四个级别的优先级组PG3至PG0，如在图7中所示的示例的情况中。图9示出了这样的情况：以优先级的降序，将优先级7和6分配给优先级组PG3，将优先级5和4分配给优先级组PG2，将优先级3和2分配给优先级组PG1，并且将优先级1和0分配给优先级组PG0。每个优先级组存储用于指定传送终端的源地址、数据流的优先级等，作为显示出所分配的时隙的数目的循环时隙的数目和分配给时隙的源信息。

在所示的示例中，分配给优先级组PG3的循环时隙的数目为两个。将从单元A(终端A)的具有优先级7的数据分配至时隙1，并且将从单元B(终端B)的具有优先级6的数据分配至时隙2。分配给优先级组PG2的循环时隙的数目为一。将从单元C(终端C)的具有优先级5的数据分配至时隙1。分配给优先级组PG1的循环时隙的数目为四。将从单元A(终端A)的具有优先级3的数据分配至时隙1，并且将数据分配至其它未示出的时隙2至4。

图10是示出本实施例的通信设备中的传送缓冲器的结构的视图。在用作主单元和从单元的每个通信设备中，MAC单元311具有保持传送数据的传送缓冲器312。在图3中所示的示例结构中，MAC单元311对应于主IC 210的PLC·MAC块212。传送缓冲器312配备有用于存储每个单独的传送目的地和每种数据类型(包括优先级)的传送数据分组的队列(cue)。在图示的示例中，第一队列321用于存储VoIP(基于因特网协议的语音)的寻址到终端X的具有优先级7的传送帧。第二队列322用于存储视频流数据的寻址到终端Y的具有优先级6的传送帧。第三队列323用于存储干扰(jamming)数据的寻址到终端X的具有优先级3的传送帧。干扰数据对应于不要求即时性的具有低优先级的数据，诸如通过如超文本传输协议(http)的因特网浏览器访问的数据。

从通信设备中的高级接口或另一桥接口传送作为分组的传送数据流，并且将所述传送数据流输入至MAC单元311。在图3中所示的示例结构中，以太网(注册商标)PHY·IC 230是在以太网(注册商标)与PLC之间交换数据的桥接口。将传送数据的分组存储在MAC单元311的传送缓冲器312的队列中。在以每个传送帧为基础将获取了访问权的队列中的数据输出至PHY单元313，并将所述数据作为数据帧传送至通信介质。此时当将数据传送至通信介质时，从一个队列传送一个帧。在图3中所示的示例结构中，PHY单元313对应于PLC·PHY块213。响应于传送数据的输入，自动生成传送缓冲器312中的队列。预先将用于识别的ID附加至每个队列。一旦已经生成队列，则甚至在所述队列已没有传送数据之后也在预定时间段内保持所述队列，以便所述队列能够在再次输入相同类型的数据时存储数据。

MAC单元311根据关于分组的头部信息等识别传送数据的传送目的地和类型，并且对传送数据进行分类并将其存储到队列中。处理传送数据的应用或网络管理器根据数据类型预先适当地设置优先级。例如，为了防止延迟的发生，将关联诸如IP电话中使用的VoIP数据的实时音频数据的优先级设置为高等级。此外，因为延迟对网络访问数据(诸如http)的影响较小，所以将该优先级设置为低等级。对于优先级未知的数据，设置优先级3为默认优先级。

[此实施例的访问控制方案的详细示例]

图11是示出本实施例中每个单独的优先级组的访问时段的示例的视图。图11示出设置了对应于图9中所示的分配信息的优先级组和时隙的情况。各自具有属于优先级组PG3的数据的终端A(优先级7)和终端B(优先级6)均分别在PGA时间中的仲裁时段PGA0和PGA1中输出仲裁信号。当优先级组PG3已经获取了访问权时，在时隙仲裁时段中循环地重复两个时隙1和2，并且在分配给单独的通信设备的传送数据的时隙的时段期间输出传送帧。当未检测到已经从另一通信设备传送的信号时，在分配给该通信设备的传送数据的时隙ID的时段传送数据。在所图示的示例的情况下，将时隙1分配给终端A的传送数据，终端A首先在时隙1的时段期间输出具有优先级7的传送帧。当在时隙仲裁时段期间无数据帧输出时，采用后续的时间作为与第三时段对应的包括随机回退时段的竞争时段。各个通信设备在经过随机回退时间之后传送数据帧以完成竞争。仅竞争获胜的通信设备可以进行访问。

具有属于优先级组PG2的数据的终端C(优先级5)仅在PGA时间中的仲裁时段PGA0期间输出仲裁信号。当优先级组PG2已获取了访问权时，在时隙仲裁时段期间仅重复时隙1的时段，并且被分配时隙1的终端C输出传送帧。当甚至在时隙仲裁时段期间也无数据帧输出时，随后在随机回退时段期间进行仲裁。

各自具有属于优先级组PG1的数据的终端A(优先级3)、终端B(优先级3)和终端C(优先级3)仅在PGA时间中的仲裁时段PGA1期间输出仲裁信号。当优先级组PG1获取了访问权时，在时隙仲裁时段期间循环地重复四个时隙1至4，并且单独的通信设备在分配给该通信设备的传送数据的时隙的时段期间输出传送帧。在图示的示例的情况下，因为将时隙1分配给终端A的传送数据，所以终端A首先在时隙1的时段期间输出具有优先级3的传送帧。当甚至在时隙仲裁时段期间也无数据帧输出时，随后在随机回退时段期间进行仲裁。

在图示的示例中，不在优先级组PG0中分配时隙，并避免执行时隙仲裁。当优先级组PG3至PG1的终端在PGA时间中不输出任何仲裁信号时，并且当优先级组PG0已经获取访问权时，立即设置随机回退时段，而不设置时隙仲裁时段。各个通信设备在经过随机回退时间之后传送数据帧以完成竞争。仅允许竞争获胜的通信设备进行访问。还可以以与如上所述相同的方式在优先级组PG0中分配时隙来进行时隙仲裁。

图12是示出本实施例的访问控制方案中的每个通信设备的操作过程的流程图。下面要描述的操作是由用作主单元的通信设备和用作从单元的通信设备执行的访问控制的基本操作处理。由于从任何一个通信设备传送的应答帧的完成而检测到帧的传送/接收的完成(步骤S11)。在该设备已经在CIFS时间期间处于待命状况中以便同步通信设备(步骤S12)之后，判定是否有传送帧存储在通信设备的传送缓冲器的队列中(步骤S13)。当判定传送帧存储在队列中时，执行先前描述的PGA操作，从而确定被授予访问权的优先级组(步骤S14)。

还判定是否存在与通过PGA确定的优先级组对应的队列(步骤S15)。当存在对应的优先级组的队列时，开始时隙的循环重复，用于对分配给该优先级组的时隙编号计数(步骤S16)。在图11中所示的示例中，优先级组PG3在PGA时间中获取访问权，并且在时隙仲裁时段期间循环地重复具有时隙编号1和2的时隙。当判定是否存在与当前时隙编号对应的传送帧(步骤S17)时，并且当存在具有对应的时隙编号的传送帧时，通信设备通过当前时隙仲裁而具有访问权，并因此开始传送数据帧(步骤S18)。该流程图的处理完成。

同时，当在步骤S17中判定不存在与当前时隙编号对应的传送帧时，判定是否检测到另一通信设备的数据帧(步骤S19)。当检测到另一通信设备的数据帧时，确定该另一通信设备已经通过时隙仲裁获取了访问权并传送了数据帧，因此完成处理而不执行传送。同时，当未检测到另一通信设备的数据帧时，将时隙编号递增(步骤S20)，并且判定是否完成了时隙仲裁时段(步骤S21)。当未完成时隙仲裁时段时，处理返回至步骤S17，并且类似地重复有关步骤S17至S21的处理。当在步骤S21中完成了时隙仲裁时段时，开始包括随机回退时段的竞争时段(步骤S22)。

当在步骤S13中判定没有传送帧存储在队列中时，通信设备在PGA时间中处于待命状况(步骤S23)，并且以与步骤S16中相同的方式开始时隙的循环重复(步骤S24)。在步骤S15中判定对应的优先级组不具有队列的情况是该通信设备的传送数据所属于的优先级组通过PGA无法获取访问权的情况。同样地，在步骤S24中开始时隙的循环重复。接着判定是否检测到另一通信设备的数据帧(步骤S25)。当检测到另一通信设备的数据帧时，认为任何一个其它通信设备已经通过时隙仲裁获取了访问权并传送了数据帧；因此，完成处理而不执行传送。同时，当未检测到另一通信设备的数据帧时，将时隙编号递增(步骤S26)。判定时隙仲裁时段是否完成(步骤S27)，并且重复有关步骤S25至S27的处理直到时隙仲裁时段完成为止。当在步骤S27中时隙仲裁时段完成时，在步骤S22中开始包括随机回退时段的竞争时段。

如上所述，只有已经通过PGA获取了访问权的优先级组进行时隙仲裁，并且被分配给对应时隙编号的时段的通信设备传送数据帧。当检测到另一通信设备的数据帧时，完成处理。当完成时隙仲裁时段时，开始包括随机回退时段的竞争时段。通过PGA无法获取访问权的通信设备在时隙仲裁时段期间处于待命状况。当检测到另一通信设备的数据帧时，完成处理。当时隙仲裁时段完成时，开始包括随机回退时段的竞争时段。

当在访问控制处理中，传送缓冲器的队列中未存储传送帧时，基本上假设不进行PGA。在存在具有高优先级的队列(诸如VoIP数据)的情况下，即使当传送帧在此时间点不可得时，也可以进行针对该队列的PGA。当在PGA时间或时隙仲裁时段的中间将传送帧输入队列时，可以立即传送具有高优先级的传送数据。

当任何通信设备传送数据帧时，重新开始图12中所示的流程图的处理。在完成帧的传送/接收之后，在经过CIFS时间之后，处理返回至PGA。顺便提及，关于特定优先级组，还可以在不设置时隙仲裁时段的情况下开始竞争时段，如在图11中所示的优先级组PG0的情况下。此外，在时隙仲裁时段之后，处理还可以返回至PGA而不设置竞争时段。

在本实施例中，设置优先级组，并且组合地使用PGA和时隙仲裁两者，由此，即使在增加通信设备和数据流的数目时，也可以在相对短的时间短内执行访问竞争的仲裁。此外，可以通过时隙仲裁避免在具有相同优先级的通信设备之间发生冲突。因此，适合于优先级的访问控制是可能的，并且可以缩短访问控制所需的时间并消除不必要的带宽。由此，可以防止性能恶化并提高数据传送效率。

[时隙分配的更新处理(注册和释放)]

现在描述用于将时隙分配给各个通信终端的优先级组的处理的一些示例。

图13A和图13B是示出当不向任何优先级组分配时隙时执行的处理的视图。图13A示出时隙分配表的示例，而图13B示出终端的访问时段。图13A和图13B中所示的示例显示这样的情况：不向优先级组PG2分配时隙，并且优先级组PG2已经通过PGA获取了的访问权。

在网络的初始状态中，或者当在预定时间段内不向某个优先级组传送数据帧时，该优先级组保持不分配时隙的状态。当在优先级组PG2中未注册时隙的状态中在PGA时间中的仲裁时段PGA0期间输出仲裁信号时，并且当优先级组PG2通过PGA获取访问权时，如图13A和图13B中所示，开始随机回退时段而不转变到时隙仲裁时段。在随机回退时段期间，具有属于优先级组PG2的传送数据的各个通信设备在经过随机回退时间之后传送数据帧。只有竞争获胜的通信设备才变得能够进行访问。在网络的初始状态中，依赖于在随机回退时段期间进行访问的结果，执行第一时隙分配表的注册。

图14A至图14C是示出用于更新关于每个单独的优先级组的时隙分配信息的处理的示例的视图。关于每个优先级组的时隙分配，采用老化(aging)处理。即，当在预定时段内通信设备未传送数据或者未在数据流中传送数据时，释放分配给该通信设备或数据流的时隙。图14A和图14B中所示的示例显示这样的情况：如图14A中所示，在向优先级组GP3中的终端A和B分配时隙的同时，终端A在预定时间段内不在时隙仲裁时段的时隙1中不传送数据帧。在此情况下，激活终端A的老化；执行时隙的释放和时隙分配表的更新，如图14B中所示；以及通过用于广播的信标帧通知更新的分配信息。在更新时隙分配表之后，在优先级组PG3中，只有属于终端B的优先级6的数据才分配给时隙1。当优先级组PG3已经在PGA时间中获取了访问权时，如图14C中所示，在时隙仲裁时段期间仅重复时隙1的时段。

图15是示出用于更新关于每个单独的优先级组的时隙分配信息的处理的示例的序列图。用作主单元的通信设备通过信标帧将分配信息传送至用作从单元A至C的终端A至C。每个信标帧包括时隙分配表。当例如从终端B将数据帧传送至终端C时，主单元窥探数据帧的头部，从而通过头部中的源地址、优先级信息和其它信息来检查从单元是否正适当地传送数据帧。在所图示的示例中，检测到数据从终端B至终端C的传送。当在预定时段内未检测到来自分配给优先级组PG3的时隙1的终端A的数据帧时，主单元通过老化处理执行所分配的时隙的释放和时隙分配表的更新，从而通过信标帧将所更新的分配信息传送至终端A至C。

如上所述，当流量状况发生改变时，诸如如下情况：一旦已经将终端的数据流分配给每个优先级组的时隙时，被分配了时隙的任何终端在预定时段内不执行数据帧的传送，则可以为每个单独的优先级组动态地更新时隙分配。因此，可以通过窥探通过网络传送的数据帧的头部来检查网络的流量状况。可以根据那时获得的流量状况管理用作从单元的终端进入网络或从网络离开以及优先级。

现在描述在用作从单元的终端新进入时要执行的处理。当用作从单元的通信设备视图新进入网络以建立通信时，新进入的通信设备基本上在随机回退时段中传送数据帧。在先前描述的示例中，当优先级组PG0已经获取访问权时，并且当另一通信设备在PGA时间中或在时隙仲裁时段期间未传送任何数据帧时，设置随机回退时段。用作主单元的通信设备窥探数据帧的头部中的源地址和优先级信息，从而获知新建立通信的终端的存在。主单元将该终端和其优先级信息新分配至各个优先级组的时隙分配表，从而更新分配信息。主单元然后通过信标帧将如此更新的分配信息传送至用作从单元的终端。

现在描述在用作从单元的终端新进入时要执行的处理的示例。图16A和图16B是示出当使用作从单元的终端新进入网络时要执行的处理的示例的视图。图16A示出第一进入处理方法，而图16B示出第二进入处理方法。在图16A中所示的第一进入处理方法中，在PGA时间与时隙仲裁时段之间提供进入时隙。使得新终端以均匀随机数的概率访问该进入时隙。在图16B中所示的第二进入处理方法中，在时隙仲裁时段中设置与进入时隙对应的时隙0，并且使得新终端以均匀随机数的概率访问时隙0。当以均匀随机数的概率进行访问时，更好的是采用以由优先级确定的概率进行访问的方法、以与分配给每个优先级组的循环时隙的数目对应的概率进行访问的方法等。在使用优先级的情况下，如果新终端具有例如优先级7，则将假设该终端在新进入网络时以二分之一的概率传送数据帧。在使用循环时隙的数目的情况下，如果优先级组PG3的循环时隙的数目例如为三，则将假设新终端在新进入网络时以三分之一的概率传送数据帧。

图17是示出与用于更新关于用作主单元的通信设备的时隙分配信息的处理有关的操作过程的流程图。在每个相对短的预定时段内执行有关该流程图的处理。用作主单元的通信设备判定是否已经检测到从从单元或从其自身传送的数据帧(步骤S31)。此时，在主单元自身传送数据帧之前和之后，同样地进行判定。当检测到数据帧时，参考时隙分配表，从而搜索与数据帧的头部中包含的源信息相符的终端(步骤S32)。源信息包括源地址(源ID)、优先级、时隙ID(时隙编号)、默认PG值、队列ID等。所述信息包括在头部中。

然后，判定在时隙分配表中是否已经注册了数据帧的源地址和优先级(步骤S33)。当已经注册了源地址和优先级时，更新对应的优先级组的时隙编号的时间戳(步骤S34)，并且认为时隙分配表的更新不必要(步骤S35)。将该时隙分配表存储在下个信标帧中(步骤S36)。在单独的时隙编号的时间戳中预先记录时间信息，诸如显示在时间xx对优先级组PGn的时隙编号“m”进行访问的信息。该时间信息用于时隙分配的老化处理。

同时，当还未在时隙分配表中注册数据帧的源地址和优先级时，基于源信息确定对应的优先级组(步骤S37)，并且判定是否可以将终端分配到对应的优先级组的时隙(步骤S38)。例如，在优先级7的情况下，确定优先级组PG3。在优先级3的情况下，确定优先级组PG1。根据对应的优先级组的循环时隙的数目是否小于最大数目，判定是否可以分配该终端。当可以将该终端分配至该时隙时，注册有关被分配至对应的优先级组中的未占用的时隙的终端的数据流的源地址和优先级(步骤S39)。然后更新时隙分配表(步骤S40)。处理进行至步骤S36，在步骤S36将更新的时隙分配表存储在下个信标帧中。

当在步骤S38中无法将该终端分配至对应的优先级组的时隙时，以及当在步骤S31中未检测到数据帧时，检查各个优先级组的每个时隙编号的时间戳(步骤S41)，从而判定是否存在在预定时间段内未被访问的时隙(步骤S42)。当未发现在预定时间段内未被访问的时隙时，认为时隙分配表未被更新(步骤S43)。处理进行至步骤S36，在步骤S36将时隙分配表存储在下个信标帧中。同时，当发现在预定时间段内未被访问的时隙时，释放对应的时隙(步骤S44)。处理进行至步骤S40，在步骤S40存储时隙分配表。通过有关步骤S41至S44的处理，执行时隙分配的老化处理。在步骤S36中，将更新的时隙分配表存储在下个信标帧中。

当在步骤S38中进行有关是否可以将终端分配至时隙的判定时，如果可以通过释放另一时隙而将该终端分配至该时隙，则还可以释放并注册该另一时隙。可替代地，在步骤S44中的时隙释放时刻，还可以将优先级组的优先级等级降低一个，而非完全释放该时隙。如果低等级的优先级组具有未占用的时隙，则还可以关于未占用的时隙再注册该终端。

通过这种时隙分配信息更新处理，主单元将时隙动态地分配给每个优先级组并根据数据帧的存在或不存在而释放时隙，由此，可以更新时隙分配信息。通过信标帧将如此更新的时隙分配表周期性地传送至用作从单元的通信设备。还可以通过控制帧而非信标帧将更新的时隙分配表通知给从单元。

图18A和图18B是示出每个优先级组的时隙分配表的另一示例的视图。图18A和图18B中所示的示例是图9中所示的时隙分配表的示例修改，并且其另外配备有用于存储PGA存在/不存在信息的信息字段，如图18A中所示。当属于更高优先级组的数据不需要通过PGA赋予优先性(preference)时，将PGA存在/不存在信息设置为零。例如，这对于这样的情况有效：时隙分配表中注册的所有数据流具有相同的优先级，诸如该图示例中所示的数据流；以及所注册的时隙的总数目较小。当将PGA存在/不存在信息设置为零时，通过消除PGA时间，立即开始时隙仲裁时段，如图18B中所示。从而可以缩短访问控制所需的时间，并且可以提高数据传送效率。当所有注册的时隙具有相同优先级时，以及当不需要分组时，可以消除不必要的PGA时间。

[对流量状况合适的优先级组的改变]

图19A和图19B是用于描述用于更新对流量状况合适的时隙分配信息的处理的视图。如先前所提及的，用作主单元的通信设备窥探在网络中的通信设备之间传送的数据帧，从而监控网络的流量状况。例如，如图19A中所示，在数据帧的头部中存储传送缓冲量信息，所述传送缓冲量信息关于仍未传送且存储在传送设备中的数据帧的量，诸如仍保留在队列中的分组的数目。用作主单元的通信设备检测该数据帧，获取传送缓冲量信息，并掌握在各个设备中保存的传送数据量。

例如，关于图19B的左侧的时隙分配表的状态，当属于优先级组PG3的终端B中的传送数据量较小时，并且当大量数据存储在属于优先级组PG2的终端C的传送缓冲器中时，更新时隙分配表，如图19B的右侧所图示的，从而在终端B与终端C之间切换优先级组。在此情况下，根据流量状况，与通信设备或数据流最初设置的优先级无关地改变优先级组，从而更新时隙分配表。

除传送缓冲量信息之外，MAC率、线路(line)信息、优先级请求标志等也可用作可用于掌握流量状况的信息。MAC率是通过总计每个单独的数据流的头部中的分组长度信息(字节数目和比特数目)而计算的每单位时间的传送率的结果。线路信息是通过总计每个单独的数据流的头部中的FL(码元数目)而计算的每单位时间的介质占用率(通信介质的占用率)的结果。优先级请求标志是当DHCP、ARP、IGMP、M-Search等可用作重要的控制分组时提供在头部中的用于独立于优先级向主单元发送优先性的请求的标志。

通过这种更新处理，可以利用除优先级信息之外的头部信息来掌握流量状况，并且可以执行对时隙分配信息的更新，以便基于流量状况动态地变更优先级组的优先级。

图20是示出通过更新时隙分配表来变更优先级组的示例的视图。所图示的示例示出这样的情况：优先级组PG1的循环时隙的数目为七，并且将该七个时隙分配给优先级组PG1。用作主单元的通信设备根据流量状况更新时隙分配表，以便以变更的方式将三个时隙分配给更高等级的优先级组PG2并将四个时隙分配给优先级组PG1。

通过用于变更优先级组的处理，用作主单元的通信设备可以根据流量状况划分为多个优先级组，而不需要用户或网络管理者具体设置优先级信息。还可以通过良好平衡的控制来将时隙分配给优先级组，使得分配给每个优先级组的循环时隙的数目不会变得很大。当网络管理者已经设置了优先级信息时，还可以决定根据所设置的优先级信息和流量状况的组合来变更优先级组的优先级范围。

图21是示出当变更优先级组时要执行的时隙分配信息更新处理的操作过程的流程图。基本上在每个单独的预定时段内(诸如在空闲时间期间)执行该流程图的处理。用作主单元的通信设备判定是否检测到从从单元或主单元自身传送的数据帧(步骤S51)。当检测到数据帧时，参考时隙分配表，从而搜索与包含数据帧的头部中的源信息相符的终端(步骤S52)。判定是否已经在时隙分配表中注册了数据帧的源地址和优先级(步骤S53)。当已经注册了源地址和优先级时，更新对应的优先级组的时隙编号的时间戳(步骤S54)。

随后从数据帧的头部获取传送缓冲量信息(步骤S55)，并且判定传送缓冲器中的数据量是否是预定值或更多(步骤S56)。当传送缓冲器中的信息量小于预定值时，认为时隙分配表的更新不必要(步骤S57)。将该时隙分配表存储在下个信标帧中(步骤S58)。同时，当传送缓冲器中的数据量是预定值或更多时，将数据帧所属的优先级组的优先级等级递增一个(步骤S59)。然后判定是否可以将该数据帧的终端分配至对应的优先级组的任何时隙(步骤S60)。当可以分配该终端时，注册分配给对应的优先级组的未占用的时隙的终端的源地址以及该数据流的优先级(步骤S61)，并且更新时隙分配表(步骤S62)。处理进行至步骤S58，在步骤S58将更新的时隙分配表存储在下个信标帧中。当在步骤S60中无法将该终端分配至优先级组的对应时隙时，处理进行至步骤S57，在步骤S57认为时隙分配表的更新不必要。在步骤S58中，将该时隙分配表存储在下个信标帧中。

同时，当在步骤S53中判定在时隙分配表中还未注册数据帧的源地址和优先级时，根据源信息确定对应的优先级组(步骤S63)，并且判定是否可以将终端分配至对应的优先级组的时隙(步骤S64)。当可以分配该终端时，处理进行至步骤S61，在步骤S61在对应的优先级组中注册被分配至该优先级组的未占用的时隙的终端的源地址以及该数据流的优先级，并且在步骤S62中更新时隙分配表。处理进行至步骤S58，在步骤S58将更新的时隙分配表存储在下个信标帧中。

当在步骤S64中判定无法将该终端分配至对应优先级组的任何时隙时，以及当在步骤S51中未检测到数据帧时，以与关于图17中所示的步骤S41至S44而描述的相同方式执行时隙分配的老化(步骤S65)。

当在步骤S56中判定传送缓冲器中的数据量时，还可以为每个单独的优先级组设置不同的值作为预定值。可替代地，还可以判定传送缓冲器中的数据量是否是预定值或更少，并且，当该数据量是该预定值或更少时，还可以将有关的优先级组的优先级等级降低一级。可替代地，可以不为帧的每个传送/接收都执行对优先级组的更新。而是，还可以对用于与各个分配的时隙对应的数据帧的队列的传送缓冲器中的数据量求和；确定每单位时间的传送缓冲器中的数据量；并且周期性地将各个时隙的传送缓冲器中的数据量相互比较，从而更新优先级组。

[循环时隙重复的示例应用(变型)]

下面提供在时隙仲裁时段期间执行的时隙的循环重复的一些示例应用。图22是示出循环时隙重复方案的第一示例访问时段的视图。在第一示例(第一循环时隙重复方案)中，在时隙仲裁时段中采取在数目上等于分配给当前优先级组的循环时隙的循环时隙重复操作作为一圈，并且在将时隙循环地重复“n”圈之前不执行下个PGA。图22示出这样的情况：将优先级组PG1的循环时隙的数目设置为五；将优先级组PG2的循环时隙的数目设置为三；优先级组PG0不经受时隙仲裁，并且将用于优先级组PG0的时段作为随机回退时段；以及将“n”设置为1。

在此情况下，在每个优先级组的时隙仲裁时段期间至少将时隙的循环重复执行一圈。将在执行下个PGA之前执行的时隙循环重复的圈数(“n”)存储在时隙分配表中。可替代地，还可以为每个单独的优先级组设置循环时隙重复的不同圈数(“n”)。在第一示例中，各个终端通常变得能够在时隙仲裁时段期间传送由一个PGA操作确定的优先级组的数据帧。在分配给每个优先级组的时隙数目较大并且很少从终端传送数据帧的情况下，通常存在带宽变得浪费的情况。例如，当在由具有低优先级的优先级组执行许多循环时隙重复操作的途中已在具有高优先级的优先级组中出现要传送的数据帧时，通常存在在该数据帧的传送之前耗时的情况。

图23是示出循环时隙重复方案的第二示例访问时段的视图。第二示例(第二循环时隙重复方案)用于每次在时隙仲裁时段期间完成数据帧的传送时执行下个PGA。在图23中，将优先级组PG1的循环时隙的数目设置为五；其中，以与图22中相同的方式将优先级组PG2的循环时隙的数目设置为三。当在接在PGA之后的时隙仲裁时段期间传送数据帧时，在传送完成之后开始下个PGA。在此情况下，每个终端针对每个单独的优先级组存储已经完成上次传送的时隙编号。关于通过PGA获取访问权的下个优先级组，在不中断的情况下开始对所存储的时隙编号的下一个时隙编号进行计数。

图24A和图24B是示出用于存储时隙编号的示例方法的视图。例如，如图24A中所示，在每个终端中提供时隙编号表。在此情况下，当在时隙仲裁时段期间开始循环时隙重复时，每个终端对时隙编号进行计数，并且，每个终端存储这样的时隙编号，即已经通过该时隙编号传送了数据帧且已经对该时隙编号进行访问。数据帧的头部包括与该时隙编号对应的时隙ID。每个终端在接收操作期间获取时隙ID，并将该时隙编号或时隙ID的值存储到时隙编号表中。每次接收数据帧并检测访问时，更新各个优先级组的时隙编号表。当通过PGA切换获取了访问权的优先级组时，从上次存储的优先级组的时隙编号起开始循环时隙重复。各个终端中的每一个每次接收到信标帧时清空其时隙编号表。

图24B示出用于存储时隙编号的方法的示例应用；即，将如图24A中所示的这种用于每个单独的优先级组的时隙编号表存储在帧的头部中。在此情况下，即使当某个终端无法检测到另一设备的访问时，成功检测到访问的另一终端也可以通过数据帧将关于时隙编号的信息传送至另一终端。结果，可以防止发生终端的时隙编号之间发生失配，从而可以避免否则会在时隙仲裁期间发生的冲突。

第二示例使得可以在具有高优先级的优先级组具有许多传送数据帧的机会时，通过PGA执行适合于优先级组的优先级的仲裁。在此情况下，每次完成数据帧的传送时插入PGA时间。因此，通常存在当不需要PGA时浪费带宽的情况。例如，当仅向一个优先级组分配时隙时，并且当不向其它优先级组分配时隙时，每次完成数据帧的传送时提供不想要的PGA时间。

图25是示出循环时隙重复方案的第三示例访问时段的视图。第三示例是第一示例与第二示例的组合，并且为每个单独的优先级组选择性地使用第一示例和第二示例。例如，将第一示例应用于具有高优先级的优先级组PG3，而将第二示例应用于具有低优先级的优先级组PG1，如该示例中图示的。在图25中，将优先级组PG3的循环时隙的数目设置为三，而将优先级组PG1的循环时隙的数目设置为六。当优先级组PG3已经通过PGA获取访问权时，在时隙仲裁时段期间执行循环时隙重复“n”圈，并且随后执行下个PGA。为了简便起见，将“n”设置为1。当优先级组PG1已经通过PGA获取了访问权时，每次任何终端已经传送了数据帧时，在数据帧的传送完成之后执行下个PGA。

在图25中，假设在通过第一PGA决定将访问权授予优先级组PG1之后执行时隙仲裁，并且假设从时隙编号3传送数据帧。在此情况下，在数据帧的传送之后执行PGA。还假设：在通过第二PGA决定将访问权授予优先级组PG3之后，执行时隙仲裁；并且从时隙编号1传送数据帧。在此情况下，在将循环时隙重复执行一圈到时隙编号3后，执行下个PGA。接下来，当通过第三PGA决定将访问权授予优先级组PG1时，在时隙仲裁时段期间从时隙编号4开始循环时隙重复。当从时隙编号5传送数据帧时，在数据帧的传送之后执行PGA。当通过第四PGA决定将访问权授予优先级组PG1时，在时隙仲裁时段期间从时隙编号6开始循环时隙重复。当从时隙编号6传送数据帧时，在数据帧的传送之后执行PGA。随后，当通过第五PGA决定将访问权授予优先级组PG1时，将优先级组PG1的循环时隙重复执行一圈，因此从时隙编号1再次开始循环时隙重复。

图26是示出符合第三示例循环时隙重复方案的示例时隙分配表的视图。在第三示例中，为每个单独的优先级组设置并存储循环时隙重复方案信息，其显示出第一和第二示例方案中的哪一个被应用。例如，当循环时隙重复方案信息表示0时，假设选择第一示例方案。当循环时隙重复方案信息表示1时，假设选择第二示例方案。在第一示例方案的情况下，循环时隙重复方案信息还可以包括循环时隙重复圈数“n”的值，其显示出要执行的循环重复的圈数。

在第三示例的情况下，当通过一个PGA获取访问权时，在优先级组PG3中，每个终端具有一个传送的机会。此外，甚至在优先级组PG1已经获取了访问权之后，传送的机会也立即出现。因此，将高优先级数据(例如，VoIP)分配至优先级组PG3，并且应用第一示例方案。即使当网络被其它干扰数据拥塞时，也可以立即执行数据传送。在VoIP的情况下，在两个方向上均进行通信，并且响应于一个数据传送不可避免地进行相反方向上的数据传送。因此，存在出现同一优先级组的数据帧的大概率。因此，可以通过为每个优先级组执行适当的访问控制来防止延迟的发生。

[循环时隙重复的示例修改]

图27A和图27B是示出循环时隙重复方案的示例修改的视图。图27A示出第一示例修改的访问时段，而图27B示出第二示例修改的时隙分配表更新处理。图27A和图27B中所示的示例修改对应于第三示例的部分改变的循环时隙重复方法。在第一示例或者混合地包括第一示例和第二示例的第三示例中，当在PGA之后执行“n”圈循环时隙重复时，只要从时隙编号1开始循环时隙重复，分配给更低时隙编号的数据帧总变得有优势。因此，在下文中，作为示例修改，提供用于避免分配给更高时隙编号的数据帧的延迟的方法。

图27A中所示的第一示例修改用于周期性地变更在循环时隙重复期间执行的时隙编号的开始。在所图示的示例中，将优先级组PG2的循环时隙数目设置为五。当优先级组PG2已经获取了访问权时，每次执行一圈循环时隙重复时，将循环时隙重复开始的时隙编号递增1，从而将其变更。

图27B中的第二示例修改用于在每个预定时段内变更分配给每个终端和数据的时隙编号，从而更新每个单独的优先级组的时隙分配表。在所图示的示例中，关于分配至优先级组PG2的时隙编号1至3的终端A至C，在每个预定时段内改变时隙编号，并且通过信标帧等将如此更新的时隙分配表通知给各个终端。在第二示例修改中，每个终端不需要执行复杂控制，诸如，使用如图24A中所示的时隙编号表变更时隙编号；可以通过主单元的时隙分配表更新处理容易地实施时隙分配表的更新。

当在时隙仲裁时段期间执行“n”圈循环时隙重复时，还可以根据流量状况改变循环时隙重复的圈数“n”的值。例如，当分配至优先级组PG3的各个时隙的各个终端的传送缓冲器中的总数据量大于预定值时，还可以将优先级组PG3的循环时隙重复圈数“n”增加1而成为n+1。相反，当分配至优先级组PG3的各个时隙的各个终端的传送缓冲器中的总数据量小于预定值时，以及当分配至优先级组PG2的各个时隙的各个终端的传送缓冲器中的总数据量大于预定值时，还可以将优先级组PG3的循环时隙重复圈数“n”减小1而成为n-1，以及还可以将优先级组PG2的循环时隙重复圈数“n”增加1而成为n+1。可替代地，还可以通过将介质占用率与预定值相比较，来增加或减小各个优先级组的循环时隙重复圈数“n”。此时，将各个优先级组的循环时隙重复圈数“n”与循环时隙重复方案信息一起存储在图26中所示的时隙分配表中。如上所述，根据流量状况增加或减小循环时隙重复圈数，由此可以提高数据传送效率。

在本实施例中，组合地使用PGA和时隙仲裁。通过PGA以每个优先级组为基础执行仲裁，并且使用通过时隙仲裁确定的符合时隙分配的仲裁，由此可以解决由单独使用PGA和时隙仲裁而导致的问题。具体地，防止否则会在增加所分配的时隙的数目时出现的浪费的带宽消耗，由此可以防止性能恶化。此外，可以避免属于同一优先级组的终端之间的冲突，使得可以防止否则会由冲突导致的性能恶化。

在为符合要传送的数据流的优先级的每个单独的优先级组进行适当的访问控制的同时，根据网络的流量状况动态地更新时隙分配信息，从而改变优先级组等。因此，更适合于当前状态的访问控制变为可能。此时，可以执行良好平衡的控制，诸如，设置符合流量状况的优先级组，调整要为每个单独的优先级组分配的时隙数目，以及改变通过时隙仲裁实现的循环时隙重复圈数，等等。因此，适合于状态的数据传送变为可能，并且可以提高整个网络的性能。为每个单独的优先级组选择适合于时隙仲裁的循环时隙重复方法，由此消除由访问控制导致的带宽浪费。防止高优先级数据中发生延迟，并且可以提高数据传送效率。此外，在时隙仲裁期间变更循环时隙重复开始的时隙编号，由此消除各个数据组的不平衡传送机会，并且可以阻止延迟的发生。

本发明不限于关于该实施例所描述的结构，并且还预计由本领域技术人员在本专利说明书的描述和公知技术的基础上对本发明进行修改和应用。所述修改和应用将落入要求保护的范围内。

本发明基于2008年12月18日提交的日本专利申请No.2008-322278，通过引用将其内容合并于此。

工业实用性

即使在增加通信设备或数据流的数目时，本发明也能够在相对短的时间段内实现访问竞争的仲裁，从而产生如下优势：通过防止浪费带宽而抑制性能恶化；当执行优先级控制时，避免具有相同优先级的通信设备之间发生冲突；以及使得可以通过防止访问权对特定通信设备或数据的不平衡的集中，而执行适合于流量状况(诸如，通信量)的访问控制。因此，作为在共享通信带的多个通信设备之间建立通信的通信方法和通信设备，本发明是有用的。

附图标记列表

100    PLC调制解调器

100M   PLC调制解调器(主单元)

100T   PLC调制解调器(从单元)

100T1至100T4、100Ta至100Tc  PLC调制解调器(从单元)

101    主体

102    电源连接器

103    模块化插孔

104    选择开关

105    显示单元

200    电路模块

210    主IC

211    CPU

212    PLC·MAC块

213    PLC·PHY块

220    AFE·IC

221    DA转换器(DAC)

222    AD转换器(ADC)

223    可变放大器(VGA)

230    以太网PHY·IC

251    低通滤波器

252    驱动器IC

260    带通滤波器

270    耦合器

271    线圈变压器

272a、272b  耦合电容器

300    切换式调制解调器电源

400    电源插头

500   插座

600   电源线缆

900   电力线

10    转换控制单元

11    码元映射器

12    串并转换器

13    逆小波转换器

14    小波转换器

15    并串转换器

16    解映射器

311   MAC单元

312   传送缓冲器

313   PHY单元

321、322、323   队列

Claims (29)

1.一种用于在多个共享通信带的通信设备之间执行通信的通信方法，包括：

第一步骤，在第一时段期间传送通知信号，以通知用于仲裁能够在接在所述第一时段之后的第二时段期间执行数据传送的通信设备的信息；以及

第二步骤，在分配给从能够基于在所述第一时段期间传送的通知信号在所述第二时段期间执行数据传送的通信设备传送的数据的所述第二时段中的特定时段中，从所述通信设备传送数据。

2.如权利要求1所述的通信方法，包括：

第三步骤，根据包含在所述第二时段期间传送的数据的通信介质的流量状况，由连接至所述通信介质的通信设备的控制单元在所述第一时段中改变所述通知信号。

3.如权利要求2所述的通信方法，在所述第三步骤中，依据在包括能够在所述第二时段中执行数据传送的通信设备的通信设备的传送缓冲器中存储的数据量以及根据数据的数据类型而预先确定的优先级，在所述第一时段中改变所述通知信号，其中，将所述数据量确定为所述通信介质的流量状况。

4.如权利要求1或2所述的通信方法，使用指示数据或通信设备的优先级的优先级组，用于将能够在所述第二时段期间执行数据传送的通信设备进行分类；

所述第一时段中的通知信号分别包括用于通知分配给从通信设备传送的数据或通信设备自身的优先级组的信息；以及

在在所述第一时段期间传送所述通知信号的通信设备之中，将具有高优先级的优先级组的通信设备设置为能够在所述第二时段中传送数据。

5.如权利要求1或2所述的通信方法，使用指示数据或通信设备的优先级的优先级组，用于将能够在所述第二时段期间执行数据传送的通信设备进行分类；

使用用于划分所述第二时段的时隙作为所述第二时段中的特定时段，并且将时隙分配给每个优先级组的数据或通信设备，对时隙分别施加时隙ID；以及

当在所述第二时段期间未检测到已经传送的另一信号时，能够在所述第二步骤中在所述第二时段期间执行数据传送的通信设备在所述第二时段中传送数据，或者在对所述通信设备自身的数据分配的时隙ID的时段中传送数据。

6.如权利要求1或2所述的通信方法，还包括：

第四步骤，在未从能够在所述第二时段期间执行数据传送的通信设备传送数据的情况下，并且当未检测到已经在仲裁时段传送的另一信号时，在接在所述第二时段之后的第三时段期间从所述通信设备传送数据。

7.如权利要求5所述的通信方法，所述通信设备的控制单元将所述数据和所述通信设备分配到每个优先级组中的时隙，

所述通信方法还包括步骤：

通过在每个预定时段传送通知帧，而将时隙分配信息分别通知给通信设备，所述时隙分配信息指示所述数据和所述通信设备向每个优先级组中的时隙的分配。

8.如权利要求7所述的通信方法，所述通信设备检测来自所述通信设备自身的传送信号；以及

所述通信设备的控制单元根据通过检测所述传送信号而确定的所述通信介质中的流量状况，改变所述数据和所述通信设备向每个优先级组中的时隙的分配，并传送更新的时隙信息。

9.如权利要求8所述的通信方法，当所述通信设备的传送缓冲器中存储的数据量为预定值或更多时，所述控制单元将对应数据和对应通信设备所属的优先级组的分配变更至具有更高优先级的另一优先级组，其中，所述数据量用作所述通信介质的流量状况。

10.如权利要求8所述的通信方法，当所述通信设备的传送缓冲器中存储的数据量小于预定值时，所述控制单元将对应数据和对应通信设备所属的优先级组的分配变更至具有更低优先级的另一优先级组，其中，所述数据量用作所述通信介质的流量状况。

11.如权利要求8所述的通信方法，所述通信介质的流量状况依赖于在所述第一时段和所述第二时段中是否存在传送数据，并且，当在预定时段内未检测到关于分配至每个优先级组中的时隙的数据和通信设备的传送数据时，所述控制单元释放对应的时隙。

12.如权利要求7所述的通信方法，当检测到未分配至每个优先级组中的时隙的传送数据时，所述控制单元依据数据的源信息确定优先级组；以及

当可以将所述传送数据分配至所确定的优先级组时，所述控制单元将所述数据和传送所述数据的通信设备分配至所确定的优先级组中未占用的时隙。

13.如权利要求7所述的通信方法，所述时隙分配信息包括PGA存在/不存在信息，其指示存在或不存在用于基于优先级组仲裁通信设备的所述第一时段；以及

当所述PGA存在/不存在信息指示PGA不存在时，每个通信设备在所述第二时段期间执行时隙分配的仲裁，而不设置所述第一时段。

14.如权利要求7所述的通信方法，采用第一循环时隙重复方案，用于：在所述时隙分配信息中指示的每个优先级组的时隙ID在所述第二时段期间循环重复了“n”圈之后，使下个优先级组接受所述第一时段期间的仲裁。

15.如权利要求14所述的通信方法，所述控制单元基于所述通信介质的流量状况，改变在所述第二时段期间循环重复时隙ID的圈数“n”。

16.如权利要求7所述的通信方法，采用第二循环时隙重复方案，用于：每次在所述第二时段期间完成了从任何通信设备的数据传送时，使下个优先级组接受所述第一时段期间的仲裁。

17.如权利要求7所述的通信方法，基于优先级组，采用第一循环时隙重复方案或第二循环时隙重复方案；

所述第一循环时隙重复方案在所述时隙分配信息中指示的用于每个优先级组的时隙ID在所述第二时段期间循环重复了“n”圈之后，使下个优先级组接受所述第一时段期间的仲裁；以及

所述第二循环时隙重复方案每次在所述第二时段期间完成了从通信设备的数据传送时，使下个优先级组接受所述第一时段期间的仲裁。

18.如权利要求5所述的通信方法，其中，在所述第二时段中存储用于优先级组的时隙ID，并且将用于开始下个第二时段中的循环重复的时隙ID改变为应用到能够执行数据传送的优先级组的另一时隙ID。

19.一种在用于在多个共享通信带的通信设备之间执行通信的通信系统中使用的通信设备，所述通信设备包括：

仲裁信息通知单元，其在第一时段期间传送通知信号，以通知用于仲裁能够在接在所述第一时段之后的第二时段期间执行数据传送的通信设备的信息；以及

数据传送单元，当基于在所述第一时段期间传送的所述通知信号，将传送所述通知信号的通信设备确定为能够执行数据传送的通信设备时，在分配给从所述通信设备传送的数据的所述第二时段中的特定时段中传送数据，

其中，使用基于预先根据数据类型确定的优先级而设置的信号，作为所述第一时段中的通知信号。

20.如权利要求19所述的通信设备，使用根据包括在所述第二时段期间传送的数据的通信介质的流量状况以及预先根据数据类型确定的优先级而设置的信号，作为所述第一时段中的所述通知信号。

21.如权利要求19或20所述的通信设备，设置指示数据或通信设备的优先级的优先级组，用于将能够在所述第二时段期间执行数据传送的通信设备进行分类；

所述仲裁信息通知单元通知包括分配给从通信设备传送的数据或所述通信设备自身的优先级组的信息，作为所述第一时段中的通知信号；以及

在已经在所述第一时段期间传送了所述通知信号的通信设备之中，当通信设备属于具有最高优先级的优先级组时，将该通信设备设置为能够在所述第二时段中传送数据。

22.如权利要求19或20所述的通信设备，将指示数据或通信设备的优先级的优先级组设置为用于将能够在所述第二时段期间执行数据传送的通信设备进行分类的组；

使用用于划分所述第二时段的时隙作为所述第二时段中的特定时段，并且将时隙分配给每个优先级组的数据或通信设备，对时隙分别施加时隙ID；以及

当在所述第二时段期间未检测到已经传送的另一信号时，所述数据传送单元在分配给所述通信设备的数据或所述通信设备自身的时隙ID的时段传送数据。

23.如权利要求19或20所述的通信设备，在所述通信设备不能在所述第二时段期间传送数据并且在所述第二时段期间未从其它通信设备传送数据的情况下，并且当未检测到已经在仲裁时段传送的另一信号时，所述数据传送单元在接在所述第二时段之后的第三时段期间传送数据。

24.如权利要求22所述的通信设备，还包括：

控制单元，其基于包括在所述第二时段期间传送的数据的所述通信介质的流量状况，将所述数据和所述通信设备分配至每个优先级组中的时隙，并且通过在预定时段传送通知帧而将时隙分配信息传送至其它通信设备。

25.如权利要求24所述的通信设备，所述控制单元检测所有通信设备的传送信号，根据基于传送信号的检测结果的所述通信介质的流量状况而改变所述数据和所述通信设备向每个优先级组中的时隙的分配，并将更新的时隙分配信息传送至其它通信设备。

26.如权利要求25所述的通信设备，当所述通信设备的传送缓冲器中存储的数据量为预定值或更多时，所述控制单元将对应数据和对应通信设备所属的优先级组的分配变更至具有更高优先级的另一优先级组，其中，所述数据量用作所述通信介质的流量状况。

27.如权利要求25所述的通信设备，当所述通信设备的传送缓冲器中存储的数据量小于预定值时，所述控制单元将对应数据和对应通信设备所属的优先级组的分配变更至具有更低优先级的另一优先级组，其中，所述数据量用作所述通信介质的流量状况。

28.如权利要求25所述的通信设备，所述控制单元基于在所述第一时段和所述第二时段中是否存在传送数据，确定所述通信介质的流量状况；

当在预定时段内未检测到关于分配至每个优先级组中的时隙的数据和通信设备的传送数据时，所述控制单元释放对应的时隙。

29.如权利要求24所述的通信设备，当检测到未分配至每个优先级组中的时隙的传送数据时，所述控制单元依据数据的源信息确定优先级组；以及

其中，当可以将所述传送数据分配至所确定的优先级组时，将所述数据和通信设备分配至所确定的优先级组中未占用的时隙。

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