ES2347454T3 - Aparato y procedimiento de comunicacion. - Google Patents
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Abstract
Un aparato de comunicación (100), que realiza una comunicación de datos, conectado a una línea de potencia (200) que transmite corriente alterna, incluyendo el aparato de comunicación (100): un generador de señal de sincronización (130) que genera una señal de sincronización; un circuito de comunicación de datos (110) que realiza comunicación de datos para transmitir señales de datos a la línea de potencia (200); dicho generador de señal de sincronización (130) está adaptado para generar la señal de sincronización en base a cruce por cero de un voltaje de la línea de potencia (200), caracterizado por un controlador de comunicación (120) que, cuando dicho circuito de comunicación de datos (110) requiere comunicación de datos, transmite señales de control a la línea de potencia (200) utilizando un tiempo de la señal de sincronización, y que, cuando otro aparato de comunicación requiere comunicación de datos, recibe señales de control de la línea de potencia (200), donde dicho controlador de comunicación (120) determina si el aparato de comunicación (100) adquiere o no el derecho de transmisión según las señales de control, y controla el circuito de comunicación (110) para activar la comunicación de datos cuando dicho controlador de comunicación (120) determina que el aparato de comunicación (100) adquiere el derecho de transmisión, donde las señales de control son independientes de las señales de datos en al menos uno de la frecuencia y el tiempo.
Description
Aparato y procedimiento de comunicación.
La presente invención se refiere en general a
sistemas y métodos de comunicación por línea de potencia (PLC) para
comunicaciones de datos por un sistema de distribución de potencia,
y más en concreto, a un dispositivo para facilitar las
comunicaciones a través de líneas de potencia y un método de
usarlo.
En general, cuando un terminal (por ejemplo, un
terminal de ordenador) realiza comunicación alámbrica de datos en
un entorno de casa, oficina o factoría, hay que realizar mucho
trabajo de ingeniería preparatorio antes de que un sistema de
comunicación incluyendo el terminal sea capaz de iniciar las
operaciones. Esto es debido a que el sistema de comunicación
precisa la instalación de conectores y cables como líneas de
transmisión a posiciones apropiadas.
Sin embargo, con respecto a las comunicaciones
por línea de potencia, el trabajo de ingeniería preparatorio en
tales entornos es reducido en comparación con otras tecnologías de
comunicación, porque casi todos esos entornos ya tienen muchas
líneas de suministro de potencia comercial situadas virtualmente en
cada rincón y esquina, mientras usan un suministro de potencia
comercial, por ejemplo, corriente alterna 100 V (50 Hz/60 Hz) en
Japón o 120 V en los Estados Unidos. Más en concreto, en el caso de
PLC, será posible establecer una línea de comunicación de datos con
sólo conectar un enchufe de aparato de comunicación a una toma del
suministro de potencia
comercial.
comercial.
JP2000-165304A describe un
ejemplo de tecnología PLC que utiliza una línea de potencia como una
línea de comunicación de datos.
En Japón, está previsto que la banda de
frecuencia de 2 MHz a 30 MHz esté abierta a PLC. Actualmente, muchas
compañías se hallan en el proceso de búsqueda y desarrollo de
tecnología PLC. Sin embargo, por el momento no hay estándar PLC en
Japón, y cada compañía tiene especificaciones diferentes para
comunicaciones PLC relativas al protocolo, método de modulación, y
banda de frecuencia.
En vista de lo anterior, hay una alta
posibilidad, durante el uso real, de mezclar diferentes métodos de
comunicación PLC en un mismo entorno. Por ejemplo, suponiendo que
las personas que viven en un bloque de apartamentos o pisos
utilizan aparatos PLC, pueden usar diferentes aparatos de
comunicación hechos por diferentes fabricantes. En tal situación,
estos diferentes aparatos de comunicación pueden estar conectados
simultáneamente a una línea de potencia común.
En tal situación, cada aparato de comunicación
puede no demodular señales de los otros aparatos que utilizan
diferentes tipos de métodos de comunicación PLC, y pueden reconocer
estas señales como ruido. Dado que cada aparato puede no reconocer
la existencia de los otros en la línea de potencia común, las
señales salidas de diferentes aparatos de comunicación pueden
chocar una con otra. En estas condiciones, puede ser casi imposible
llevar a cabo una comunicación. Es decir, puede ser casi imposible
que estos diferentes aparatos PLC coexistan en una línea de
potencia común. Al objeto de facilitar tal coexistencia, estos
diferentes aparatos tendrían que experimentar cambios
significativos en sus circuitos y controladores.
Por otra parte, una pluralidad de aparatos PLC
del mismo tipo son capaces de comunicar uno con otro usando una
línea de potencia común porque la multiplexión de señal se lleva a
cabo en base a multiplexión por división de tiempo.
Un sistema de comunicación de consulta según EP
1 331 765 A1 incluye una estación principal y una pluralidad de
subestaciones conectadas a la estación principal. La estación
principal incluye una parte de control de dirección y una parte de
control de consulta. La parte de control de dirección divide un
ciclo de consulta predeterminado en una pluralidad de tipos de
intervalos de consulta teniendo cada uno un número diferente de
tiempos de consulta, y contiene direcciones de subestaciones de
consulta deseadas correspondientes a los respectivos intervalos de
consulta. La parte de control de consulta conmuta los intervalos de
consulta y cambia las direcciones en la parte de control de
direcciones según los estados de las subestaciones. Cada una de las
subestaciones incluye otra parte de control de consulta que envía
una respuesta cuando la subestación es consultada por la estación
principal. Además, en un sistema de comunicación de consulta según
EP 1 331 765 A1 combinado con una red de aparatos eléctricos
domésticos, dividiendo un ciclo predeterminado en un intervalo de
comunicación de aparatos eléctricos domésticos y un intervalo de
comunicación de consulta, es posible evitar la interferencia mutua
y realizar coexistencia al usar un recorrido de comunicación
mediante la misma línea de potencia eléctrica y análogos.
La presente invención proporciona un aparato de
comunicación como el definido en la reivindicación 1 y un método de
comunicación como el definido en la reivindicación 18.
Realizaciones preferidas de la presente
invención se definen en las reivindicaciones dependientes.
La figura 1 es un diagrama de bloques que
ilustra un aparato de comunicación.
La figura 2 es un gráfico de tiempo que ilustra
un ejemplo de una operación de una pluralidad de aparatos de
comunicación.
La figura 3 es un gráfico que ilustra un ejemplo
de una frecuencia característica de una línea de transmisión usando
una línea de potencia.
La figura 4 es un gráfico que ilustra un ejemplo
de una frecuencia de ruido característica de una toma de pared.
La figura 5 es un diagrama de bloques que
ilustra un ejemplo de un controlador de comunicación.
La figura 6 es un diagrama de forma de onda que
ilustra un ejemplo de un formato de señal enviado desde un
controlador de comunicación.
La figura 7 es un diagrama que ilustra un
ejemplo de un espectro de señal de señales de control enviadas desde
un controlador de comunicación.
La figura 8 es un gráfico de tiempo que ilustra
un ejemplo de una operación de una pluralidad de aparatos de
comunicación.
La figura 9 es un gráfico de tiempo que ilustra
un ejemplo de una operación de una pluralidad de aparatos de
comunicación.
La figura 10 es un diagrama de bloques que
ilustra un ejemplo de un sistema que conecta una pluralidad de
aparatos de comunicación a una línea de transmisión común en un
complejo de apartamentos.
La figura 11 es un diagrama de flujo que ilustra
un ejemplo de una operación para resolver un problema oculto del
aparato.
La figura 12 es un gráfico de tiempo que ilustra
un ejemplo de una operación de una pluralidad de aparatos de
comunicación.
La figura 13 es un gráfico de tiempo que ilustra
un ejemplo de una operación de una pluralidad de aparatos de
comunicación.
La figura 14 es un gráfico de tiempo que ilustra
un ejemplo de una operación de una pluralidad de aparatos de
comunicación.
La figura 15 es un gráfico de tiempo que ilustra
un ejemplo de una operación de una pluralidad de aparatos de
comunicación.
La figura 16 es un diagrama de bloques que
ilustra un ejemplo de un sistema que conecta una pluralidad de
aparatos de comunicación a una línea de transmisión común.
La figura 17 es un diagrama de circuito de
bloques que ilustra un aparato de comunicación representado en la
figura 1.
A continuación se describirán varios ejemplos de
realización con referencia a las figuras 1 y 17.
Como se representa en la figura 1, un aparato de
comunicación 100 está conectado eléctricamente a una línea de
transmisión 200. En este ejemplo de realización, el aparato de
comunicación opera como un módem, y comunica con un terminal de
comunicación (no representado) tal como un ordenador. En particular,
el aparato de comunicación 100 puede ser un ordenador personal, un
aparato doméstico de información, un Aparato de Internet, o un
aparato de red digital, u otros dispositivos análogos.
Como línea de transmisión 200 se usa una línea
de potencia instalada en una casa, una oficina o una factoría, por
ejemplo, cable con aislamiento de caucho. La línea de potencia
suministra electricidad procedente de una red de suministro de
potencia comercial, por ejemplo, corriente alterna 100 V (50 Hz/60
Hz) en Japón, a cada aparato eléctrico. La línea de potencia puede
ser capaz de utilizar banda de frecuencia no utilizada para
comunicación de datos.
Además, el suministro de potencia comercial no
tiene que ser de corriente alterna 100 V (50 Hz/60 Hz), sino que
cada país tiene un estándar original, tal como corriente alterna 120
V (60 Hz) en los Estados Unidos y corriente alterna 110/220 V (50
Hz) en China.
Además, cuando se instala un aparato de
comunicación 100 en un complejo de apartamentos o pisos, como se
representa en la figura 16, muchos aparatos de comunicación 100
conectan con la línea de transmisión 200. Con referencia a la
figura 16, por ejemplo, una pluralidad de los aparatos de
comunicación 100A1, 100A2, 100B1, 100B2, 100C1, y 100C2 conectan
con la línea de potencia 200. Un par de los aparatos de comunicación
100A1 y 100A2, un par de los aparatos de comunicación 100B1 y
100B2, y un par de los aparatos de comunicación 100C1 y 100C2
utilizan el método de comunicación "A", el método de
comunicación "B" y el método de comunicación "C",
respectivamente. Por lo tanto, cada uno de los aparatos de
comunicación 100A1 y 100A2 es del mismo tipo que el aparato de
comunicación 100A. Cada uno de los aparatos de comunicación 100B1 y
100B2 es del mismo tipo que el aparato 100B. Cada uno de los
aparatos de comunicación 100C1 y 100C2 es del mismo tipo que el
aparato 100C.
Sin embargo, los tipos de comunicación A, B y C
entre los aparatos de comunicación 100A, 100B y 100C son diferentes
uno de otro. La(s) diferen-
cia(s) entre los tres tipos de aparatos de comunicación 100A, 100B, y 100C es/son al menos uno del protocolo de comunicación, el método de modulación de señal de datos, la tasa de símbolos de las señales de datos, etc.
cia(s) entre los tres tipos de aparatos de comunicación 100A, 100B, y 100C es/son al menos uno del protocolo de comunicación, el método de modulación de señal de datos, la tasa de símbolos de las señales de datos, etc.
Con referencia a las figuras 1 y 17, se
describirá una tecnología que permite que una pluralidad tipos de
aparatos de comunicación coexistan en una línea de transmisión común
200. A continuación, se supone que hay tres aparatos de
comunicación 100A, 100B y 100C en la línea de transmisión 200. Cada
uno de los aparatos de comunicación 100A, 100B y 100C puede tener
un circuito de comunicación de datos 110, un controlador de
comunicación 120, un detector de ciclo CA 130, y un circuito de
conmutación 140 en común.
A efectos ilustrativos, a continuación, se
describirá en detalle una estructura del aparato de comunicación
100A.
El aparato de comunicación 100A incluye además
un módulo de circuito 150 y una fuente de potencia de conmutación
160. La fuente de potencia de conmutación 160 suministra varios
tipos de voltajes de potencia, por ejemplo +1,2 V, +3,3 V y +12 V,
al módulo de circuito 150. El módulo de circuito 150 incluye un
acoplador 170, un filtro de paso de banda 171, un CI ADC 176, una
memoria 177 y un CI Ethernet PHY (capa física) 174 además del
circuito de comunicación de datos 110, el controlador de
comunicación 120, el detector de ciclo CA 130 y el circuito de
conmutación 140.
El circuito de comunicación de datos 110 es un
circuito eléctrico/electrónico que realiza procesado de señales
incluyendo control general y modulación/demodulación para la
comunicación de datos como un módem típico. El circuito de
comunicación de datos 110 modula una señal de datos o señales de
datos (a continuación señales de datos) salidas de un terminal tal
como un ordenador personal (no representado) para proporcionar
señales moduladas, y envía las señales moduladas como señales de
datos transmitidas. Además, el circuito de comunicación de datos
110 demodula señales de datos introducidas a través de la línea de
transmisión 200 para proporcionar señales demoduladas, envía las
señales demoduladas como señales de datos recibidas a un terminal de
comunicación tal como un ordenador personal. Además, el circuito de
comunicación de datos 110 envía señales predeterminadas de petición
de comunicación con anterioridad a la comunicación de datos con el
fin de confirmar la condición de la línea de transmisión 200
incluyendo si la línea de transmisión 200 está preparada o no para
la comunicación de datos.
El circuito de comunicación de datos 110 incluye
un CI principal que incluye una CPU (unidad central de proceso)
111, un bloque PLC/MAC (bloque de comunicación por línea de
potencia/capa de control de acceso al medio) 112 y un bloque
PLC/PHY (bloque de comunicación por línea de potencia/capa física)
113. La CPU 111 incluye un procesador RISC (ordenador de conjuntos
de instrucciones reducidas) de 32 bits. El bloque PLC/MAC 112
gestiona la capa MAC de las señales recibidas y transmitidas. El
bloque PLC/PHY 113 gestiona la capa PHY de las señales recibidas y
transmitidas.
El circuito de conmutación 140 está situado
entre el circuito de comunicación de datos 110 y la línea de
transmisión 200, y tiene una pluralidad de conmutadores, que
controlan el paso de las señales de datos transmitidas y las
señales de datos recibidas. En otros términos, la pluralidad de
conmutadores controlan la conmutación de la función de comunicación
de datos. El circuito de conmutación 140 incluye un CI de extremo
delantero analógico (AFE) 141, un filtro de paso bajo 142, un
filtro de paso de banda 143 y un CI activador 144. El CI AFE 141
incluye muchos dispositivos tales como un convertidor
analógico/digital (A/D) 141 a, un convertidor D/A 141b, filtros y
un VGA (amplificador de ganancia variable) 141c, y es una interface
entre el circuito de comunicación de datos 110 y la línea de
transmisión 200. El circuito de conmutación 140 controla el paso de
las señales de datos transmitidas y/o las señales de datos recibidas
conmutando estos elementos en el CI AFE
141.
141.
Además, el circuito de conmutación 140 puede
incluir un interruptor, que puede ser controlado para conmutación
por una señal externa de control, de forma análoga a un interruptor
analógico. En ese caso, el AFE antes mencionado puede estar
incorporado en el circuito de comunicación de datos 110. Los
expertos en la técnica reconocerán que muchos tipos alternativos de
conmutadores pueden ser usados como el circuito de conmutación 140
si los conmutadores pueden conmutar la función de comunicación de
datos.
El detector de ciclo CA 130 produce señales de
sincronización, que se usa de tal manera que una pluralidad de
tipos de los aparatos de comunicación 100A, 100B, y 100C controlen
en un tiempo común. El detector de ciclo CA 130 incluye un diodo
puente 131, registros 132 y 133, un suministro de potencia CC
(corriente continua) 134 y un comparador 135. El diodo puente 131
conecta con el registro 132. El registro 132 conecta con el registro
133 en serie. Ambos registros 132 y 133 conectan con un terminal
del comparador 135 en paralelo. El suministro de potencia CC 134
conecta con otro terminal del comparador 135. Prácticamente, como se
representa en la figura 1, el detector de ciclo CA 130 detecta
puntos en la intersección del eje X con la forma de onda sinusoidal
de voltaje 50 Hz o 60 Hz AC (CA) de la fuente de potencia comercial
suministrada a la línea de transmisión 200 (puntos de cruce por
cero), produce señales de sincronización (SS) con referencia a los
puntos de cruce por cero, y envía las SS. Cada SS puede ser, por
ejemplo, una onda rectangular incluyendo una pluralidad de pulsos
que sincronizan con el punto de cruce por cero. Por lo tanto, las SS
se pueden iniciar en el punto de cruce por cero o pueden tener una
cierta desviación desde el punto de cruce por cero.
El controlador de comunicación 120 realiza un
control necesario para la coexistencia con los otros aparatos de
comunicación 100B y 100C, sincronizando con el tiempo de las SS
enviadas por el detector de ciclo CA 130. Es decir, el controlador
de comunicación 120 controla la adquisición de un derecho del
aparato de comunicación 100 a usar la línea de transmisión 200
según señales de petición de comunicación enviadas por el circuito
de comunicación de datos 110. Además, el controlador de comunicación
120 envía señales de control como señales de control transmitidas a
la línea de transmisión 200 con el fin de negociar con otros
aparatos de comunicación 100B y 100C con derecho a usar la línea de
transmisión 200 (a continuación, el "derecho de transmisión"),
y recibe señales de control mediante la línea de transmisión 200
como señales de control recibidas. Además, el controlador controla
el circuito de conmutación 140 según que el aparato de comunicación
100A adquiera o no el derecho de transmisión, en otros términos, si
es o no un período de tiempo en que el aparato de comunicación 100A
puede usar la banda de frecuencia de la línea de transmisión
200.
El controlador de comunicación 120 controla la
conmutación del circuito de conmutación 140 durante el período de
tiempo en que el aparato de comunicación 100 no puede usar la banda
de frecuencia en la línea de transmisión 200. Por lo tanto, durante
este tiempo, el circuito de comunicación de datos 110 desconecta de
la línea de transmisión 200. Esta configuración hace posible evitar
que una pluralidad de diferentes tipos de señales enviadas desde
una pluralidad de diferentes tipos de aparatos de comunicación
choquen una con otra en la línea de transmisión 200 porque, durante
este tiempo, solamente el aparato de comunicación 100A puede usar
exclusivamente la banda de frecuencia de la línea de transmisión
200. Por lo tanto, cada fabricante puede seleccionar un protocolo
de comunicación apropiado, un método de modulación apropiado, una
tasa de símbolos apropiada, etc. Según su concepto de diseño sin
considerar la colisión con los otros aparatos de comunicación
conectados a la línea de transmisión. Además, su circuito de
comunicación existente puede ser usado como el circuito de
comunicación de datos 110 sin hacer un cambio significativo. Además,
al menos dos de estas funciones del circuito de comunicación de
datos 110, el controlador de comunicación 120, el detector de ciclo
CA 130, y el circuito de conmutación pueden estar integradas en un
circuito integrado.
El acoplador 170 incluye un transformador del
tipo de bobina 171, y condensadores de acoplamiento 172 y 173. El
conector de fuente de potencia 180 conecta con el detector de ciclo
CA 130, el acoplador 170 y la fuente de potencia de conmutación
160. El acoplador 170 conecta con el controlador de comunicación 120
y el circuito de conmutación 140. El circuito de conmutación 140
conecta con el circuito de comunicación de datos 110 y el jack de
teléfono RJ45 190 mediante el CI Ethernet PHY 174.
Como se representa en la figura 2, en este
ejemplo de realización, la banda de frecuencia en la línea de
transmisión 200 se divide en una pluralidad de bandas tal como una
banda de fuente de potencia comercial 11, una banda de señal de
control 12, y una banda de señal de datos 13. Por ejemplo, la banda
de frecuencia asignada a la banda de potencia comercial es de 50 Hz
a 2 MHz, la banda de frecuencia asignada a la banda de señal de
control es de 2 MHz a 3 MHz, y la banda de frecuencia asignada a la
banda de señal de datos es de 3 MHz a 30 MHz.
La banda de señal de control 12 es usada
exclusivamente para la negociación para adquirir el derecho de
transmisión. En otros términos, las señales de control para la
negociación son transmitidas y recibidas mediante la banda de señal
de control 12. La señal de control transmitida y la señal de control
recibida representadas en la figura 1 son asignadas a la banda de
señal de control 12.
La banda de señal de datos 13 es usada
exclusivamente para la comunicación real de señales de datos. Varias
señales de datos son transmitidas y recibidas a través de la banda
de señal de datos 13. La señal transmitida (datos) y la señal
recibida (datos) representadas en la figura 1 son asignadas a la
banda de señal de datos 13.
Como se representa en las figuras 3 y 4, las
señales transmitidas en la banda de frecuencia de 2 MHz a 3 MHz
tienden a atenuarse más que las señales transmitidas en la otra
banda de frecuencia, y tienden a tener más ruido que las señales
transmitidas en la otra banda de frecuencia. Aunque es deseable usar
la banda de frecuencia lo más amplia posible con el fin de realizar
una transmisión rápida, esta banda de frecuencia
(2-3 MHz) no contribuye mucho a la transmisión
rápida porque la relación de señal a ruido (S/N) de esta banda de
frecuencia es relativamente baja. Por lo tanto, asignar esta banda
de frecuencia a la banda de señal de control 12 hace posible
impedir que disminuya la velocidad de transmisión a través de la
línea de transmisión 200.
Como se representa en la figura 5, el
controlador de comunicación 120 incluye un controlador 121, un
generador de señal 122, un convertidor D/A 123, un filtro de paso
bajo (LPF) 124, un filtro de paso de banda (BPF) 125, un circuito
AGC 126, un convertidor A/D 127, y un circuito de transformada
Fourier rápida (FFT) 128.
El controlador 121 es un circuito digital, que
controla todo el aparato de comunicación 100A según la señal de
petición de comunicación, sincronizando el tiempo de las señales de
sincronización introducidas desde el detector de ciclo CA 130.
El generador de señal 122 genera una
configuración de forma de onda de la señal de control necesarias
para realizar la negociación con los otros aparatos de comunicación
100B y/o 100C conectados a la línea de transmisión 200 según una
instrucción del controlador 121. Esta señal de control es una señal
multiportadora tal como multiplexión por división de frecuencia
ortogonal (OFDM) y espectro difuso. Prácticamente, la señal de
control que utiliza OFDM, que tiene un espectro de señal como se
representa en la figura 7, se produce como se representa en la
figura 6.
El convertidor D/A 123 convierte señales OFDM
digitales salidas del generador de señal 122 en señales
analógicas.
El LPF 124 permite que las señales analógicas
con la frecuencia de la banda de señal de control 12 pasen a su
través, y evita que la señal analógica con la otra frecuencia pase a
su través. De nuevo, la banda de frecuencia de la banda de señal de
control 12 es 2-3 MHz. Además, el LPF 124 puede ser
sustituido por un filtro de paso de banda.
El BPF 125 permite que las señales analógicas
con la frecuencia de la banda de señal de control 12, que son
introducidas desde la línea de transmisión 200, pasen a su través, y
envía las señales analógicas pasadas al circuito AGC 126.
El circuito AGC 126 controla automáticamente la
ganancia de las señales analógicas pasadas, y amplifica las señales
analógicas de tal manera que las señales analógicas pasadas del BPF
125 puedan mantener un nivel especificado si la señal analógica
pasada experimenta atenuación.
El convertidor A/D 127 convierte las señales
analógicas introducidas desde el circuito AGC 126 a
señales digitales.
señales digitales.
El circuito FFT 128 realiza FFT predeterminada a
las señales digitales introducidas desde el convertidor A/D 127,
convierte las señales multiportadora emergentes en el dominio de
tiempo a señales en dominio de frecuencia. Aquí, el circuito FFT
realiza FFT en 128 puntos. El número de los puntos no se limita a
128.
El controlador 121 examina las señales salidas
del circuito FFT 128, y confirma si hay una portadora relevante
para una señal enviada por el aparato de comunicación 100B o 100C
como una señal de control OFDM (señal de coexistencia) en las
señales salidas del circuito FFT 128.
A continuación, se describirán varios controles
realizados por el controlador de comunicación 120, que son
necesarios para una pluralidad de tipos de aparatos de comunicación
100A, 100B, y 100C de manera que coexistan en la línea de
transmisión común 200.
Dado que se usa la forma de onda CA de la fuente
de potencia comercial en la línea de transmisión 200 como una señal
común en una pluralidad de los aparatos de comunicación 100A, 100B,
y 100C, cada circuito de conmutación 140 de los aparatos de
comunicación 100A, 100B, y 100C es controlado con sincronización a
la forma de onda CA, en otros términos, con sincronización a las
señales de sincronización salidas del detector de ciclo CA 130.
Específicamente, como se representa en la figura 2, un ciclo (60 Hz:
16,67 milisegundos/50 Hz: 20 milisegundos) de la forma de onda CA
se pone como ciclo de control, y los aparatos de comunicación 100A,
100B, y 100C son controlados repetidas veces cada ciclo de
control.
Específicamente, el control en los ciclos de
control T2, T3, y T4 para adquirir el derecho de transmisión para
la banda de frecuencia de señal de datos 13 son realizados en los
ciclos de control T2, y T3 de la banda de frecuencia de control 12,
respectivamente.
Como se representa en la figura 8, cada ciclo de
control T1, T2 y T3 se divide en dos períodos, específicamente, una
primera mitad de período del ciclo de control en la forma de onda de
voltaje CA (el período de t1 a t2) y una segunda mitad del ciclo de
control en la forma de onda de voltaje CA (el período de t2 a t3).
La primera mitad de período se usa para detectar una portadora.
Aquí, la primera mitad de período se pone como un período para
realizar acceso múltiple por detección de portadora con prevención
de colisión (CSMA/CA), en otros términos, un período para detección
de portadora. La segunda mitad de período se pone como un período
para notificación del uso, en otros términos, un período de
notificación. Es decir, con sincronización a la SS, se ponen el
período CSMA/CA y el período de notificación.
En el período CSMA/CA, cada aparato de
comunicación 100A, 100B, y 100C realiza CSMA/CA en base a una regla
de abandono predeterminada. En otros términos, uno de los aparatos
de comunicación 100A, 100B, y 100C envía la señal de coexistencia
transmitida a la banda de señal de control de frecuencia 12 después
de que uno de los aparatos de comunicación 100A, 100B, y 100C
confirme si la línea de transmisión 200 no se usa durante un tiempo
consecutivo predeterminado o más por alguno de los otros aparatos de
comunicación 100A, 100B, y 100C. El tiempo consecutivo
predeterminado es una combinación del "tiempo de espera" y el
"tiempo mínimo". Por ejemplo, el tiempo mínimo es al menos más
de una longitud de símbolo. Si la longitud de símbolo es 100
\mus, el tiempo mínimo puede ser más de 100 \mus, por ejemplo,
200 \mus. En este caso, el tiempo de espera aleatorio es
alrededor de varias decenas a cientos de \mus. Básicamente, el
aparato de comunicación 100A, 100B, y 100C que transmite
satisfactoriamente la señal de coexistencia en el período CSMA/CA
adquiere el derecho de transmisión a usar exclusivamente la banda
de frecuencia de señal de datos 13 de la línea de transmisión
200.
Además, cualquiera de varios tipos alternativos
de señales puede ser usado como la señal de coexistencia a
condición de que estas señales puedan distinguir la existencia de
portadora en la banda de señal de control de frecuencia 12. Aquí,
se usan señales OFDM como la señal de coexistencia. Se pueden usar
señales multitono, que tienen una longitud de símbolo de 100 \mus
y 56 ondas, como señales OFDM reales.
Por otra parte, el período de notificación en el
período de control se divide en una pluralidad de partes igualmente
espaciadas, por ejemplo 8 partes o 16 partes. Cada una de las partes
igualmente espaciadas constituye un intervalo de notificación. Por
lo tanto, cada período de notificación tiene 8 o 16 intervalos de
notificación. En la figura 9, el período de notificación de t2 a t3
se divide en 8 intervalos de notificación. Se supone aquí que hay 8
tipos diferentes de métodos de comunicación A, B, C, D, E, F, G y H,
cada uno de los cuales tiene un protocolo diferente, un método de
modulación diferente, y/o una tasa de símbolos diferente. El
intervalo de notificación de t21 a t22 se asigna al método de
comunicación A, el intervalo de notificación de t22 a t23 se asigna
al método de comunicación B, el intervalo de notificación de t23 a
t24 se asigna al método de comunicación C, el intervalo de
notificación de t24 a t25 se asigna al método de comunicación D, el
intervalo de notificación de t25 a t26 se asigna al método de
comunicación E, el intervalo de notificación de t26 a t27 se asigna
al método de comunicación F, el intervalo de notificación de t27 a
t28 se asigna al método de comunicación G, y el intervalo de
notificación de t28 a t29 se asigna al método de comunicación H. En
la práctica, estos diferentes métodos de comunicación se pueden
distinguir de los fabricantes de los aparatos de comunicación 100 o
el circuito de comunicación de datos 110.
El controlador de comunicación 120 en el aparato
de comunicación 100 que adquiere el derecho de transmisión en el
período CSMA/CA en uno del período de control, transmite la señal de
coexistencia a la línea de transmisión 200 en un tiempo de su
intervalo asignado a su método de comunicación en el período de
notificación en el mismo período de control. Además, cada uno de
los controladores de comunicación 120 en cada uno de los aparatos
de comunicación 100 supervisa las condiciones de todos los
intervalos en el período de notificación, y confirma si cada uno de
los otros aparatos de comunicación 100 transmite la señal de
coexistencia.
En este ejemplo representado en la figura 9,
dado que el aparato de comunicación 100B que usa el método de
comunicación B adquiere el derecho de transmisión, el aparato de
comunicación 100B transmite la señal de coexistencia en el tiempo
del intervalo de notificación de t22 a t23. Los otros aparatos de
comunicación, por ejemplo, 100A, 100C, 100D, 100E, 100F, 100G, y
100H, que pertenecen a los métodos de comunicación A, C, D, E, F, G
y H, respectivamente, reconocen que el aparato de comunicación 100B
que usa el método de comunicación B adquiere el derecho de
transmisión supervisando el intervalo de notificación de t22 a
t23.
En términos generales, hay posibilidad de que
una pluralidad de señales choquen unas con otras si solamente se
lleva a cabo CSMA/CA para controlar una pluralidad de los aparatos
de comunicación 100. En este caso, una pluralidad de los aparatos
de comunicación 100, cada uno de los cuales tiene un método de
comunicación diferente, puede adquirir el derecho de transmisión en
un mismo período CSMA/CA. Los aparatos de comunicación 100 que
adquieren el derecho de transmisión, transmiten una pluralidad de
las señales de coexistencia a una pluralidad de los intervalos de
notificación en un mismo período de notificación. Esto significa que
una pluralidad de señales entrarán en colisión una con otra en el
período de control siguiente. Por lo tanto, la colisión se deberá
evitar. Aquí, todos los aparatos de comunicación 100 que adquieran
el derecho de transmisión supervisan todos los intervalos de
notificación. Cuando los aparatos de comunicación 100 que adquieren
el derecho de transmisión detectan otra señal/señales de
coexistencia en el mismo período de notificación, es decir, cada
uno de los aparatos de comunicación 100 que adquiera el derecho de
transmisión halla la señal/señales de coexistencia en el otro/otros
intervalo/intervalos de notificación, los aparatos de comunicación
100 que adquieren el derecho de transmisión renuncian al derecho de
transmisión durante el período siguiente para evitar la colisión,
como se explica con detalle en el ejemplo siguiente. En este caso,
ninguno de los aparatos de comunicación 100 transmite señal de
datos en la banda de frecuencia de señal de datos siguiente en el
período de control siguiente.
Cuando los otros aparatos de comunicación 100
que adquieren el derecho de transmisión renuncian al derecho de
transmisión en la misma situación mencionada anteriormente, un
aparato de comunicación 100 que adquirió el último derecho de
transmisión en el último período de control adquirirá sucesivamente
el derecho de transmisión. En la práctica, en el caso de que el
aparato de comunicación 100 que adquirió el derecho de transmisión
en el último período de control tenga señales de datos en el
período de control siguiente, el aparato de comunicación 100 que
adquirió el derecho de transmisión en el último período de control
supervisa el período de notificación del período de control
siguiente. Cuando el aparato de comunicación 100 detecta que al
menos dos de los otros aparatos de comunicación 100 envían la señal
de coexistencia, el aparato de comunicación 100 que adquirió el
derecho de transmisión en el último período de control se considera
como el aparato de comunicación 100 que adquiere el derecho de
transmisión en el período de control siguiente, y ocupará la banda
de frecuencia de señal de datos 13 en el período de control
siguiente.
Dicha operación se describirá con referencia a
la figura 2.
En la figura 2, como resultado de un control
CSMA/CA en un período de control T1, un aparato de comunicación
100A que usa un método de comunicación A adquiere el derecho de
transmisión de un período de control T2 siguiente al período de
control T1. Además, como resultado del control CSMA/CA en el período
de control T2, un aparato de comunicación 100B que usa un método de
comunicación B adquiere el derecho de transmisión de un período de
control T3 siguiente al período de control T2.
Además, como resultado del control CSMA/CA en el
período de control T3, tanto el aparato de comunicación 100B como
un aparato de comunicación 100C que usa un método de comunicación C
pueden adquirir el derecho de transmisión de un período de control
T4 siguiente al período de control T3. Entonces, sin embargo, tanto
el aparato de comunicación 100B como el aparato de comunicación
100C reconocen, supervisando los otros intervalos en el mismo
período de notificación, que las señales de ambos aparatos de
comunicación 100B y 100C chocarán si cada aparato de comunicación
100A y 100C sigue entrando en comunicación. Por lo tanto, ambos
aparatos de comunicación 100B y 100C renuncian al derecho de
transmisión de un período de control T4. Después de que ambos
aparatos de comunicación 100B y 100C renuncian al derecho de
transmisión, el aparato de comunicación B que adquirió el último
derecho de transmisión adquiere sucesivamente el derecho de
transmisión de la banda de frecuencia de señal de datos 13 en el
período de control T4.
Además, como resultado del control CSMA/CA y
supervisando el período de notificación en un período de control,
cuando el aparato de comunicación 100 que adquirió el último derecho
de transmisión reconoce que ningún aparato de comunicación 100
adquiere el derecho de transmisión siguiente, el aparato de
comunicación 100 que adquirió el último derecho de transmisión
adquiere sucesivamente el derecho de transmisión siguiente. En otros
términos, el controlador de comunicación 120 del aparato de
comunicación 100 que adquirió el último derecho de transmisión
supervisa si la señal de control se produce o no en cada uno de los
intervalos asignados a cada uno de los métodos de comunicación.
Cuando el controlador de comunicación 120 del aparato de
comunicación 100 que adquirió el último derecho de transmisión no
halla señales producidas en cada intervalo durante la supervisión,
el controlador de comunicación 120 adquiere el derecho de
transmisión siguiente. Esta configuración hace posible usar
eficientemente la banda de frecuencia porque uno de los aparatos de
comunicación 100 siempre obtendrá el derecho de transmisión.
Como una alternativa de dicho ejemplo de
realización, también puede ser posible controlar que ninguno de los
aparatos de comunicación 100 transmita una señal de datos en la
banda de frecuencia de señal de datos siguiente en el período de
control siguiente.
A continuación, se describirá una operación en
una condición en la que hay al menos un terminal oculto a los otros
terminales. Generalmente, hay posibilidad de que uno o varios
aparatos de comunicación 100 esté(n) ocultado(s) a otros
aparatos de comunicación 100 en un entorno en el que coexista una
pluralidad de aparatos de comunicación 100 en la línea de
transmisión 200. Es decir, en un caso en el que la línea de
transmisión 200 se usa como una línea de potencia, las condiciones
de comunicación de los aparatos de comunicación 100, cada uno de los
cuales conecta con la línea de transmisión 200, fluctúan
dinámicamente en respuesta al estado de conexión de la línea y/o
estado de operación de varios dispositivos eléctricos. La
fluctuación de las condiciones de comunicación puede producir la
atenuación de señales o un alto nivel de ruido. Por lo tanto, a
veces al menos uno de los aparatos de comunicación 100 conectados a
la misma línea de transmisión 200 puede no ser observado por los
otros aparatos de comunicación
100.
100.
En un ejemplo representado en la figura 10, se
supone que tanto la casa del Sr. X como la casa del Sr. Y están en
un mismo complejo de viviendas, y que los sistemas de comunicaciones
en la casa de X y la casa de Y, que son diferentes una de otra,
comparten la línea de transmisión 200 (no representada en la figura
10). En la figura 10, el óvalo izquierdo representa la casa de X, y
el óvalo derecho representa la casa de Y. Hay tres aparatos de
comunicación A1, A2, y A3 del mismo tipo en la casa de X, y hay tres
aparatos de comunicación B1, B2, y B3 del mismo tipo en la casa de
Y. Por lo tanto, todos los aparatos de comunicación A1, A2, A3, B1,
B2, y B3 conectan en común con la línea de transmisión 200.
Además, en el ejemplo representado en la figura
10, los aparatos de comunicación A1, A2 y A3 pueden comunicar uno
con otro, y los aparatos de comunicación B1, B2, y B3 pueden
comunicar entre sí. Sin embargo, por muchas razones, tales como la
distancia de comunicación entre ambas viviendas y la degradación de
la característica de frecuencia producida por las conexiones de
muchos aparatos de comunicación a la línea de transmisión 200, el
aparato de comunicación A1 puede ser observado por todos los
aparatos de comunicación B1, B2, y B3, y el aparato de comunicación
B1 puede ser observado por todos los aparatos de comunicación A1, A2
y A3; sin embargo, las otras combinaciones entre aparatos de
comunicación A1, A2, A3, B1, B2 y B3 no pueden observarse una a
otra.
Por lo tanto, en el entorno representado en la
figura 10, cuando el aparato de comunicación A1 o B1 adquiere el
derecho de transmisión, entonces no hay problema con la comunicación
porque todos los aparatos de comunicación pueden observar los
aparatos de comunicación A1 y B1. Sin embargo, por ejemplo, cuando
el aparato de comunicación B2 adquiere el derecho de transmisión,
los aparatos de comunicación A2 y A3 no reconocen que el aparato de
comunicación B2 conecta en la línea de transmisión 200 porque la
señal de coexistencia transmitida desde el aparato de comunicación
B2 en un período de notificación no puede ser observada por los
aparatos de comunicación A2 y A3, y el aparato de comunicación A2 o
A3 también adquiere el derecho de transmisión en el período de
control siguiente a pesar del hecho de que el aparato de
comunicación B2 adquiere el derecho de transmisión. Por lo tanto,
las señales del aparato de comunicación B2 chocan con las señales de
los aparatos de comunicación A2 o A3. A continuación se describirá
un control para evitar la colisión debida al terminal ocultado.
En el control representado en la figura 11 para
evitar la colisión debida al terminal ocultado, cada uno de los
controladores de comunicación 120 supervisa independientemente la
frecuencia de colisión de una pluralidad de señales. Cuando la
frecuencia es alta, cada uno de los controladores de comunicación
120 se considera como al menos un terminal ocultado en la línea de
transmisión 200, y realiza un control específico para tratar la
existencia del (de los) terminal(es) ocultado(s).
Específicamente, como ejemplo, a continuación se explicará cada
paso del aparato A1 en la figura 11.
En el paso "S11", el controlador de
comunicación 120 en el aparato de comunicación A1 identifica si el
aparato de comunicación A1 adquiere el derecho de transmisión de la
banda de frecuencia de señal de datos en el período de control
siguiente. Cuando se identifica que el aparato de comunicación A1
adquiere el derecho de transmisión en S11, entonces el controlador
de comunicación 120 pasa al paso siguiente "S12" para añadir
"1" a un valor de un contador de derechos de transmisión (el
número de adquisiciones del derecho de transmisión).
En el paso siguiente "S13", el controlador
de comunicación 120 identifica si una pluralidad de los aparatos de
comunicación A1, A2, A3, y B1 (B2 y B3 están ocultos a A1)
transmiten señales de coexistencia en una pluralidad de intervalos
en el mismo período de notificación, es decir, si se emiten
múltiples señales de coexistencia en condiciones de solapamiento en
el mismo período de notificación. Cuando el controlador de
comunicación 120 identifica las señales de coexistencia en una
pluralidad de intervalos, el controlador de comunicación 120
considera las condiciones como colisión producida, pasa al paso
siguiente "S14", y añade "1" a un valor de un contador de
colisiones (el número de colisiones que tienen lugar).
En el paso siguiente "S15", el controlador
de comunicación 120 calcula la frecuencia de colisión (el valor del
contador de colisiones/el valor del contador de derechos de
transmisión), y hace una comparación entre la frecuencia de
colisión y un umbral predeterminado (por ejemplo, 9). La frecuencia
de colisión tiende a ser relativamente baja cuando no existe ningún
aparato de comunicación ocultado en la línea de transmisión 200.
Por otra parte, la frecuencia de la colisión tiende a ser
relativamente alta cuando hay al menos un aparato de comunicación
ocultado en la línea de transmisión 200.
Como resultado de la comparación, cuando la
frecuencia de colisión es más baja que el umbral, el controlador de
comunicación 120 considera esta condición como indicativa de que no
hay ningún aparato de comunicación ocultado en la línea de
transmisión 200, pasa al paso "S17", y pasa a transmisión
normal. Mientras tanto, como resultado de la comparación, cuando la
frecuencia de colisión es más alta que el umbral, el controlador de
comunicación 120 considera estas condiciones como indicativas de al
menos un aparato de comunicación ocultado en la línea de
transmisión 200, pasa al paso "S16", y deja de transmitir
señales durante una cierta cantidad de un período de tiempo (el
denominado período de tiempo de abandono). Específicamente, el
controlador de comunicación 120 deja de transmitir una señal de
coexistencia en el período CSMA/CA durante un período predeterminado
de tiempo (por ejemplo, 1 a 10 segundos). Este control hace posible
suprimir las apariciones de la colisión en caso de que al menos un
aparato de comunicación ocultado esté en la línea de transmisión
200.
Además, en el paso S17, el período de tiempo de
abandono durante el que el aparato de comunicación A1 deja de
transmitir señales no tiene que ser una constante, sino que puede
ser cambiable. Por ejemplo, un período de tiempo de abandono de un
aparato de comunicación en el que la frecuencia de colisión es más
alta que el umbral se puede poner mayor que los de los otros
aparatos de comunicación. Es decir, si un tiempo de abandono por
defecto de un aparato de comunicación, cuya frecuencia de colisión
excede del umbral, es el mismo que un tiempo de abandono por
defecto de otros aparatos de comunicación, el tiempo de abandono del
aparato de comunicación, cuya frecuencia de colisión excede del
umbral, puede cambiar a un tiempo de abandono más largo. Por
ejemplo, si el tiempo de abandono por defecto se pone a 1 segundo,
el tiempo de abandono del aparato de comunicación, cuya frecuencia
de colisión excede del umbral, puede cambiar a 2 segundos, por
ejemplo. Además, el controlador de comunicación 120 puede volver el
período de tiempo de abandono al período original cuando se cumplen
condiciones predeterminadas, por ejemplo, después del transcurso de
un tiempo predeterminado y al tiempo en que la frecuencia de
colisión es inferior al umbral u otro valor. Por ejemplo, el tiempo
de abandono puede cambiar de 2 segundos a 1
segundo.
segundo.
Otro control representado en la figura 12
también proporciona una medida para resolver el problema del
terminal ocultado. Además, es posible realizar simultáneamente el
control representado en la figura 11 y otro control representado en
la figura 12, y también es posible realizar el control representado
en la figura 11 u otro control representado en la figura 12.
Los aparatos de comunicación A1, A2, y A3
pertenecen al mismo sistema de comunicación A. Cuando el aparato de
comunicación A1 identifica en un intervalo en el período de
notificación que uno de los aparatos de comunicación A2 y A3, en
otros términos, un aparato de comunicación Ax perteneciente al mismo
sistema de comunicación A, adquiere el derecho de transmisión, el
aparato de comunicación A1 transmite la señal de coexistencia a la
línea de transmisión 200 usando el mismo intervalo que el aparato de
comunicación Ax.
En un ejemplo representado en la figura 12, se
supone que el aparato de comunicación B3 adquiere el derecho de
transmisión en el mismo entorno representado en la figura 10. Por lo
tanto, el aparato de comunicación B3 transmite la señal de
coexistencia a la línea de transmisión 200 usando intervalos B que
son el período de tiempo de t22 a t23 asignado al sistema de
comunicación B en el período de notificación. Como se ha explicado
previamente con referencia a la figura 10, la señal de coexistencia
transmitida desde el aparato de comunicación B3 es detectada por
los aparatos de comunicación B1, B2 y A1 porque el aparato de
comunicación B3 es visible a los aparatos de comunicación B1, B2 y
A1.
En este caso, ambos aparatos de comunicación B1
y B2 transmiten las señales de coexistencia a la línea de
transmisión 200 cuando ambos aparatos de comunicación B1 y B2
detectan la señal de coexistencia transmitida del aparato de
comunicación B3. Específicamente, en respuesta a detectar la señal
de coexistencia del aparato de comunicación B3 en la primera mitad
del intervalo B, ambos aparatos de comunicación B1 y B2 también
transmiten las señales de coexistencia a la línea de transmisión
200 en la última mitad del intervalo B. En consecuencia, la señal
de coexistencia en la última mitad del intervalo B transmitido desde
B1 es detectada por el aparato de comunicación A2 y A3. Por lo
tanto, incluso en una situación en que el aparato de comunicación B3
está ocultado a los aparatos de comunicación A2 y A3, los aparatos
de comunicación A2 y A3 pueden identificar que un aparato de
comunicación perteneciente a otro sistema de comunicación B adquiere
el derecho de transmisión. Este control hace posible evitar que los
aparatos de comunicación pertenecientes a algunos de los dos
sistemas de comunicaciones experimenten una colisión.
A continuación se describirá otro control. Por
ejemplo, cuando un terminal, tal como un ordenador personal, accede
a una red como Internet, es usual conectar el terminal a un
proveedor usando una línea de transmisión como la línea de metal o
una línea de fibra óptica. Además, también es posible conectar entre
usuarios y el proveedor usando una línea de potencia que suministra
una fuente de potencia comercial. Aquí, un método de comunicación
usando la línea de potencia en una casa del usuario se denomina un
"método de comunicación de sistema en casa" (a continuación
"sistema en casa"). Cada uno de los otros métodos de
comunicación se denomina un "método de comunicación de sistema de
acceso" (a continuación "sistema de acceso").
Específicamente, el sistema de acceso incluye un sistema de
comunicación usando una línea de potencia que conecta entre un poste
de potencia y cada casa, o una línea de potencia en una oficina o
una factoría.
En el caso de conectar entre usuarios y el
proveedor usando una línea de potencia, al menos un aparato de
comunicación del sistema en casa y al menos un aparato de
comunicación del sistema de acceso que conecta con la línea de
potencia común conecta con la línea de potencia común. Por lo tanto,
también se deberá evitar en este caso una colisión entre señales
del sistema de acceso y las señales del sistema en casa. Además,
considerando el sistema de acceso, es usual que haya solamente un
tipo de método de comunicación de sistema de acceso en una línea de
potencia si varios tipos de aparatos de comunicación, fabricados por
diferentes fabricantes, no conectan con la línea de potencia. Sin
embargo, también es posible que, por ejemplo, un sistema de
comunicación proporcionado por una compañía de comunicaciones y
otro sistema de comunicación proporcionado por una compañía
eléctrica compartan una línea de potencia, es decir, puede haber una
pluralidad de los sistemas de acceso en la misma línea de
potencia.
En dichos casos, es básicamente posible evitar
una colisión entre una pluralidad de tipos de señales usando dicho
aparato de comunicación 100 en el sistema en casa. En un ejemplo
representado en la figura 13, los sistemas de comunicaciones A y B
presentan diferentes tipos de aparatos de comunicación de sistema en
casa 100A y 100B, respectivamente. Un sistema de comunicación C
representa un aparato de comunicación de sistema de acceso 100C.
En este ejemplo, se asignan intervalos de tiempo
en el período de notificación mencionado previamente, cada uno de
los cuales es independiente uno de otro, a los sistemas de
comunicaciones A, B y C. Por lo tanto, cada uno de los sistemas de
comunicaciones A, B y C puede asegurar una banda de frecuencia
(banda de frecuencia de señal de datos 13) realizando control
CSMA/CA en iguales condiciones.
En este ejemplo, realizando un control CSMA/CA
en un período CSMA/CA en un período de control T1, el sistema de
comunicación A, que es un sistema en casa, adquiere un derecho de
transmisión para la banda de frecuencia de señal de datos 13 en un
período de control T2 siguiente al período de control T1. Realizando
un control CSMA/CA en un período de control T2, el sistema de
comunicación B adquiere un derecho de transmisión para la banda de
frecuencia de señal de datos 13 en un período de control T3.
Realizando un control CSMA/CA en un período de control T3, el
sistema de comunicación C, que es un sistema de acceso, adquiere un
derecho de transmisión para la banda de frecuencia de señal de
datos 13 en un período de control T4.
A todos los sistemas de comunicaciones
incluyendo los sistemas de acceso y los sistemas en casa se les
asignan diferentes datos de identificación, respectivamente. El
control para adquirir el derecho de transmisión es realizado en
base a los datos de identificación. Por lo tanto, esto hace posible
evitar una colisión entre señales del sistema en casa y señales del
sistema de acceso. Además, puede ser posible asignar solamente unos
datos de identificación a todo el sistema de comunicación de sistema
de acceso, o también es posible asignar diferentes datos de
identificación a cada sistema de comunicación del sistema de acceso.
Asignar diferentes datos de identificación a cada sistema de
comunicación de sistema de acceso permite que coexista una
pluralidad de sistemas de comunicaciones de sistema de acceso en
una misma línea de transmisión. Además, una señal de coexistencia
incluye los datos de identificación en este ejemplo.
Se describirá un ejemplo modificado con
referencia a la figura 14. Cuando más larga es la longitud de una
línea de transmisión que se usa para comunicación real, más alta es
la frecuencia que componente de señal atenúa en gran medida en el
sistema de acceso. Por lo tanto, la velocidad de transmisión en el
sistema de acceso no puede mejorar aunque la banda de frecuencia
usada en el sistema de acceso se ensanche. En ese caso, por ejemplo
como se representa en la figura 14, es preferible dividir la banda
de frecuencia de señal de datos 13 en una porción más baja (por
ejemplo, 3 MHz a 10 MHz) y una porción más alta (por ejemplo, 10 MHz
a 30 MHz) y asignar la porción más baja al sistema de acceso. Así
se puede mejorar la eficiencia del uso de frecuencia.
En el ejemplo representado en la figura 14,
realizando un control CSMA/CA en un período CSMA/CA en un período
de control T3, el sistema de comunicación C adquiere un derecho de
transmisión para la porción más baja en la banda de frecuencia de
señal de datos 13 en un período de control T4 siguiente al período
de control T3. El sistema de comunicación B, que adquirió el
derecho de transmisión en el último período de control T3, adquiere
de nuevo un derecho de transmisión para la porción más alta, que no
se usa por el sistema de comunicación C, en la banda de frecuencia
de señal de datos 13 en un período de control T4.
En este caso, el aparato de comunicación 100B
del sistema de comunicación B supervisa un intervalo de notificación
asignado al sistema de comunicación C en el período de
notificación, en otros términos, el aparato de comunicación 100B
detecta los datos de identificación del sistema de comunicación C.
Así, el aparato de comunicación 100C reconoce si el sistema de
comunicación C adquiere un derecho de transmisión. Si el aparato de
comunicación 100B reconoce que el aparato de comunicación 100C
adquiere el derecho de transmisión al período de control T4, el
aparato de comunicación 100B puede operar para mantener un derecho
de transmisión solamente durante la porción más alta en el período
de control T4.
Otro ejemplo de realización modificado se
describirá con referencia a la figura 15. En el ejemplo de
realización representado en la figura 15, el sistema de
comunicación C no realiza el control CSMA/CA. En cambio, el sistema
de comunicación C adquirirá un derecho de transmisión para usar
exclusivamente la porción más baja en la banda de frecuencia de
señal de datos 13 cuando sea necesario. El sistema de comunicación C
observará en el intervalo de notificación en el período de
notificación que el sistema de comunicación C, que es un sistema de
acceso, adquirió el derecho de transmisión.
En este ejemplo representado en la figura 15, se
supone que no tiene lugar colisión entre un sistema de acceso y un
sistema en casa. Por lo tanto, aunque cada uno del sistema en casa A
y el sistema de acceso C envíe una señal de coexistencia, que
representa la adquisición de un derecho de transmisión, en un mismo
período de notificación, esto no es una colisión, y realmente,
tanto el sistema de comunicación A como el sistema de comunicación
C adquieren el derecho de transmisión en el período de control
siguiente T4.
En este caso, el aparato de comunicación 100A
del sistema de comunicación A solamente usa la porción más alta en
la banda de frecuencia de señal de datos 13 en el período de control
siguiente T4 si el aparato de comunicación A detecta que el sistema
de comunicación C adquiere el derecho de transmisión en el período
de notificación.
Además, también puede ser posible que el aparato
de comunicación 100C del sistema de comunicación C adquiera el
derecho de transmisión independientemente de detectar al menos una
de las señales de control enviadas desde otros aparatos de
comunicación 100A y 100B, y que envíe una señal de control
relacionada con la adquisición del derecho de transmisión en el
período de notificación asignado con anterioridad al aparato de
comunicación 100C.
Suponiendo que la comunicación en un apartamento
se realiza usando una línea de potencia, un primer usuario en el
apartamento puede conectar a la línea de potencia los mismos tipos
de aparatos de comunicación fabricados por un mismo fabricante. Sin
embargo, cuanto más aumente el número de usuarios que utilicen
comunicación por línea de potencia, más tipos diferentes de
aparatos de comunicación pueden estar conectados a la línea de
potencia. En un caso en el que solamente un tipo de aparatos de
comunicación está conectado a una misma línea de potencia, la
controles mencionados anteriormente pueden no ser necesarios dado
que no tiene lugar colisión entre una pluralidad de señales en la
línea de transmisión 200.
Por lo tanto, se describirá otro control
realizado en el aparato de comunicación 100. Cada aparato de
comunicación 100A, por ejemplo, cuenta cuántas veces cada aparato
de comunicación 100A o cada sistema de comunicación A, al que
pertenece cada aparato de comunicación 100A, adquiere el derecho de
transmisión (a continuación el "número de adquisiciones"). El
aparato de comunicación 100A compara entonces el número de
adquisiciones durante un período predeterminado con un umbral
predeterminado (por ejemplo, 100 veces). O el aparato de
comunicación 100A compara la frecuencia de adquisición (el número
de adquisiciones/el número de señales portadoras de transmisión)
con un umbral predeterminado (por ejemplo, 0,99). Si el número de
adquisiciones o la frecuencia de adquisición es igual o mayor que
el umbral, es decir, la frecuencia de adquisición del derecho de
transmisión es alta, el aparato de comunicación 100A decide que no
hay ningún tipo diferente de aparato de comunicación 100B o 100C, o
el sistema de comunicación B o C en la línea de transmisión 200. En
este caso, el aparato de comunicación 100A fija la condición del
circuito de conmutación 140 a "activado" durante un cierto
período (por ejemplo, diez minutos o más), y adquiere el derecho de
transmisión en todos los períodos de control. Además, el controlador
de comunicación 120 también puede operar para dejar de enviar la
señal de control. Así, no solamente dicha banda de frecuencia de
señal de datos 13, sino también la banda de señal de control de
frecuencia 12 pueden ser utilizadas para transmisión de datos. Por
lo tanto, la eficiencia del uso de frecuencia se puede mejorar.
Además, como una alternativa a dicho modo de
control, es posible realizar otro modo de control descrito más
adelante. El aparato de comunicación 100A cuenta cuántas veces los
otros aparatos de comunicación 100B o 100C, o el otro sistema de
comunicación B o C, adquiere el derecho de transmisión (a
continuación el "número de adquisiciones de otro sistema"). El
aparato de comunicación 100A compara entonces el número de
adquisiciones de otro sistema durante un período predeterminado con
un umbral predeterminado. Si el número de adquisiciones de otro
sistema o la frecuencia de adquisición del otro sistema es igual o
menor que el umbral (por ejemplo, diez veces o 1%), es decir, la
frecuencia de adquisición del derecho de transmisión por otro
sistema es baja, el aparato de comunicación 100A decide que no hay
ningún tipo diferente de aparato de comunicación 100B o 100C o
sistema de comunicación B o C en la línea de transmisión 200.
Cuando avanza el tiempo, se puede conectar un
tipo diferente de aparato de comunicación 100B o 100C a la línea de
transmisión 200. Aunque el aparato de comunicación 100A esté en una
condición donde el aparato de comunicación 100A decidió que no
había ningún tipo diferente de aparato de comunicación 100B o 100C,
o el sistema de comunicación B o C en la línea de transmisión 200,
y dejó de enviar la señal de control, el aparato de comunicación
100A decide que un tipo diferente de aparato de comunicación 100B o
100C está conectado a la línea de transmisión 200 cuando el número
de adquisiciones contado por el aparato de comunicación 100A no es
superior al umbral. Entonces, el aparato de comunicación 100A
cambia su modo de control, por ejemplo, al modo de control
representado en la figura 2.
Según estos ejemplos de realización aquí
descritos, el aparato de comunicación controla un tiempo de
comunicación en base a una señal de sincronización generada en un
tiempo específico de forma de onda sinusoidal de voltaje CA de la
fuente de potencia comercial. Por lo tanto, estos ejemplos hacen
posible controlar varios tiempos tales como la transmisión de
señales, supervisar un intervalo de tiempo o análogos,
apropiadamente. Estos ejemplos hacen posible evitar señales que un
tipo de ruido sea transmitido a la línea de transmisión realizando
un control tal que un aparato de comunicación, que no adquiera un
derecho de transmisión, apague su función de transmisión. Por lo
tanto, se evita que diferentes tipos de señales choquen una con otra
en una línea de potencia, y pueden coexistir diferentes tipos de
aparatos de comunicación en una línea de potencia común.
Además, aunque se han descrito varios ejemplos
de realización que controlan un derecho de transmisión, la
transmisión de una señal de control en el período de notificación y
la transmisión de datos se realizan en base al tiempo correcto de
la señal de sincronización SS, la transmisión de una señal de
control en el período de notificación y la transmisión de datos se
pueden realizar comenzando en un tiempo predeterminado después de
enviar la SS. Es preferible que el tiempo predeterminado sea menor
que la mitad del período CA; por ejemplo, si la frecuencia de CA es
50 Hz, entonces el tiempo predeterminado es inferior a 8,3
milisegundos, por ejemplo 3 milisegundos. Además, no es necesario
que el tiempo predeterminado sea un valor constante entre todos los
aparatos de comunicación. Por ejemplo, cada tipo diferente de
aparatos de comunicación que emplee diferentes tipos de
especificaciones se puede poner a un tiempo predeterminado
diferente.
En algunos casos, puede no ser necesario que el
aparato de comunicación sincronice con la señal de sincronización
SS si el aparato de comunicación utiliza la señal de sincronización
SS, de alguna forma. Por ejemplo, en un caso en que la señal de
sincronización SS incluye una onda rectangular con un pulso que
sincroniza con un punto de cruce por cero de forma de onda
sinusoidal CA, el aparato de comunicación puede controlar el derecho
de transmisión después de un tiempo específico en base al
pulso.
Además, si el aparato de comunicación realiza un
control del derecho de transmisión mediante la línea de potencia,
la transmisión de una señal de control en el período de notificación
y la transmisión de datos no se tienen que realizar mediante la
línea de potencia. Una línea de transmisión para la transmisión de
datos puede ser alámbrica o inalámbrica. Se pueden usar varios
cables, tal como un cable LAN, un cable coaxial, una línea de
teléfono y una línea de altavoz, como la línea de transmisión
alámbrica.
Además, aunque dichos ejemplos de realización
muestran que una señal de datos y una señal de control son
independientes una de otra con respecto a la frecuencia dividiendo
la banda de frecuencia en una banda de señal de control de
frecuencia y una banda de frecuencia de señal de datos, es
suficiente que la señal de datos y la señal de control sean
independientes una de otra. Por ejemplo, la banda de señal de
control y la banda de señal de datos se solapan, y la señal de
datos y la señal de control son transmitidas en un modo de división
de tiempo.
Aunque se han descrito y expuesto ejemplos de
realización preferidos a efectos ilustrativos, los expertos en la
técnica apreciarán que varias modificaciones, adiciones, y
sustituciones de estos ejemplos son posibles, sin apartarse de su
alcance y espíritu.
Esta descripción se basa en la Solicitud de
Patente japonesa número 2005-000163, presentada el 4
de Enero de 2005, cuya materia completa se incorpora expresamente
aquí por referencia.
La presente invención se refiere en general a
sistemas y métodos de comunicación por línea de potencia (PLC) para
comunicaciones de datos por un sistema de suministro de potencia, y
más en concreto, a un dispositivo para facilitar las comunicaciones
a través de líneas de potencia y un método de usarlo. El aparato de
comunicación incluye un generador de señal de sincronización que
genera una señal de sincronización en base a un tiempo de una forma
de onda alterna en una línea de potencia, un circuito de
comunicación de datos que realiza la comunicación de datos, y un
controlador de comunicación que controla la adquisición de un
derecho de transmisión utilizando un tiempo de la señal de
sincronización y controlar el circuito de comunicación según que el
aparato de comunicación adquiera o no el derecho de
transmisión.
Claims (18)
1. Un aparato de comunicación (100), que realiza
una comunicación de datos, conectado a una línea de potencia (200)
que transmite corriente alterna, incluyendo el aparato de
comunicación (100):
- un generador de señal de sincronización (130) que genera una señal de sincronización;
- un circuito de comunicación de datos (110) que realiza comunicación de datos para transmitir señales de datos a la línea de potencia (200);
- dicho generador de señal de sincronización (130) está adaptado para generar la señal de sincronización en base a cruce por cero de un voltaje de la línea de potencia (200),
caracterizado por
un controlador de comunicación (120) que, cuando
dicho circuito de comunicación de datos (110) requiere comunicación
de datos, transmite señales de control a la línea de potencia (200)
utilizando un tiempo de la señal de sincronización, y que, cuando
otro aparato de comunicación requiere comunicación de datos, recibe
señales de control de la línea de potencia (200),
donde dicho controlador de comunicación (120)
determina si el aparato de comunicación (100) adquiere o no el
derecho de transmisión según las señales de control, y controla el
circuito de comunicación (110) para activar la comunicación de
datos cuando dicho controlador de comunicación (120) determina que
el aparato de comunicación (100) adquiere el derecho de
transmisión,
donde las señales de control son independientes
de las señales de datos en al menos uno de la frecuencia y el
tiempo.
2. El aparato de comunicación (100) según la
reivindicación 1,
donde una primera banda de frecuencia (13) está
asignada a la señal de datos, una segunda banda de frecuencia (12)
está asignada a la señal de control, y ambas bandas de frecuencia
primera y segunda (12, 13) están en una banda de frecuencia para
comunicación.
3. El aparato de comunicación (100) según la
reivindicación 1,
donde el controlador de comunicación (120)
transmite la señal de control relacionada con la adquisición del
derecho de transmisión en un período de notificación, que es
asignado a un método de comunicación del aparato de comunicación,
en base a un tiempo de la señal de sincronización, donde el período
de notificación está predeterminado en base al método de
comunicación.
4. El aparato de comunicación (100) según la
reivindicación 3,
donde el controlador de comunicación (120)
intenta adquirir el derecho de transmisión en un período de
detección de portadora en base a un tiempo de la señal de
sincronización.
5. El aparato de comunicación (100) según la
reivindicación 4,
donde el controlador de comunicación (120)
supervisa una señal de control en el período de notificación
asignado al método de comunicación, identifica si una pluralidad de
aparatos de comunicación adquieren o no el derecho de transmisión
en un período de control siguiente, donde en un caso donde el
aparato de comunicación (100) adquiere el derecho de transmisión,
si el aparato de comunicación detecta que otro de los aparatos de
comunicación que emplean otro método de comunicación también
adquiere el derecho de transmisión en el mismo período de detección
de portadora, el aparato de comunicación abandona el derecho de
transmisión adquirido.
6. El aparato de comunicación (100) según la
reivindicación 5,
donde el controlador de comunicación (120)
adquiere un derecho de transmisión siguiente.
7. El aparato de comunicación (100) según la
reivindicación 4,
donde el controlador de comunicación (120)
cuenta tanto un número de veces de adquisición del derecho de
transmisión como un número de adquisiciones y un número de veces
que una pluralidad de aparatos de comunicación que emplean métodos
de comunicación diferentes uno de otro adquieren el derecho de
transmisión simultáneamente como un número de colisión, donde si
una frecuencia de colisión determinada tanto por el número de
adquisiciones como el número de colisiones no es menor que un
número predeterminado, el aparato de comunicación (100) para de
enviar una portadora en el período de detección de portadora durante
un tiempo predeterminado.
8. El aparato de comunicación (100) según la
reivindicación 1,
donde el controlador de comunicación (120)
transmite una señal de control relacionada con adquirir el derecho
de transmisión a la línea de transmisión (200) si el aparato de
comunicación (120) detecta que otro aparato de comunicación que
emplea el mismo método de comunicación adquiere el derecho de
transmisión.
9. El aparato de comunicación (100) según la
reivindicación 1,
donde en una condición donde tanto un sistema en
casa, que es un método de comunicación usando la línea de potencia
(200) en una casa del usuario, como un sistema de acceso, que es el
otro método de comunicación, se usan comúnmente en la línea de
transmisión (200), el controlador de comunicación (120) controla el
derecho de transmisión en base a datos de identificación asignados
a su método de comunicación, que es el sistema en casa o el sistema
de acceso.
10. El aparato de comunicación (100) según la
reivindicación 9,
donde en una condición donde una banda de
frecuencia usada para comunicación en una línea de potencia (200)
se divide en al menos una primera banda, una segunda banda y una
tercera banda, que son diferentes una de otra, y una primera señal,
que el circuito de comunicación de datos (110) del sistema en casa
transmite a la línea de potencia, es asignada tanto a ambas bandas
primera y segunda, una segunda señal, que el controlador de
comunicación (120) del sistema en casa transmite a la línea de
potencia (200), es asignada a la segunda banda, y una tercera
señal, que el circuito de comunicación de datos (110) transmite a la
línea de potencia (200), es asignada a la tercera banda, si otro
aparato de comunicación, que pertenece al sistema de acceso,
obtiene el derecho de transmisión para la tercera banda, entonces el
aparato de comunicación (100) puede operar para obtener el derecho
de transmisión para la primera banda si el aparato de comunicación
pertenece al sistema en casa.
11. El aparato de comunicación (100) según la
reivindicación 4,
donde el controlador de comunicación (120)
supervisa la señal de control en el período de notificación asignado
a cada método de comunicación, y determina si una pluralidad de
aparatos de comunicación, que pertenecen a métodos de comunicación
diferentes uno de otro, están conectados a la línea de potencia
(200).
12. El aparato de comunicación (100) según la
reivindicación 3,
donde el controlador de comunicación (120)
supervisa la aparición de la señal de control en el período de
notificación asignado a cada método de comunicación, cuenta el
número de la señal de control, y adquiere el derecho de transmisión
durante al menos un período predeterminado si el número no es menor
que un número predeterminado.
13. El aparato de comunicación (100) según la
reivindicación 3,
donde el controlador de comunicación (120)
supervisa la aparición de la señal de control en el período de
notificación asignado a cada método de comunicación, cuenta el
número de la señal de control que pertenece a otro método de
comunicación, y adquiere el derecho de transmisión durante al menos
un período predeterminado si el número no es mayor que un número
predeterminado.
14. El aparato de comunicación (100) según la
reivindicación 3,
donde el controlador de comunicación (120)
supervisa la aparición de la señal de control en el período de
notificación asignado a cada método de comunicación, cuenta el
número de la señal de control que pertenece a otro método de
comunicación, y, si el número no es menor que un número
predeterminado, deja de transmitir datos durante al menos un
período predeterminado a condición de que el aparato de comunicación
u otro aparato de comunicación perteneciente al mismo método de
comunicación que el aparato de comunicación no logre adquirir el
derecho de transmisión si el número no es menor que un número
predeterminado.
15. El aparato de comunicación (100) según la
reivindicación 1 incluyendo además:
- un circuito de conmutación (140), situado en una línea de transmisión entre el circuito de comunicación de datos y la línea de potencia (200), que puede operar para desconectar la línea de transmisión según una instrucción del controlador de comunicación (120).
16. El aparato de comunicación (100) según la
reivindicación 1,
donde el circuito de comunicación de datos (110)
puede operar para realizar otra comunicación de datos utilizando
una línea de transmisión diferente de la línea de potencia
(200).
17. El aparato de comunicación (100) según la
reivindicación 1,
donde el controlador de comunicación (120)
controla el apagado del circuito de comunicación durante un cierto
período si el aparato de comunicación no logra adquirir el derecho
de transmisión.
18. Un método de comunicación para realizar
comunicación de datos, utilizando un aparato de comunicación (100)
conectado a una línea de potencia (200) que transmite corriente
alterna, incluyendo el método de comunicación:
- generar una señal de sincronización;
- realizar comunicación de datos para transmitir señales de datos a la línea de potencia (200);
- generar la señal de sincronización en base a cruce por cero de un voltaje de la línea de potencia (200),
- caracterizado por los pasos adicionales de
- transmitir, cuando dicho aparato de comunicación requiere comunicación de datos, señales de control a la línea de potencia (200) utilizando un tiempo de la señal de sincronización y recibir, cuando otro aparato de comunicación requiere comunicación de datos, señales de control de la línea de potencia (200),
- determinar si el aparato de comunicación (100) adquiere o no el derecho de transmisión según las señales de control, y controlar para activar la comunicación de datos cuando se determina que el aparato de comunicación (100) adquiere el derecho de transmisión,
- donde las señales de control son independientes de las señales de datos en al menos uno de la frecuencia y el tiempo.
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