JP2007526682A

JP2007526682A - 媒体アクセス制御用の分散型割付けの方法、媒体へのデバイス・アクセス順序を再編成するための方法、衝突を回避するための方法、共用媒体においてデバイスを同期化する方法、およびフレーム構造体

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Publication number: JP2007526682A
Application number: JP2006552724A
Authority: JP
Inventors: フランセスク、ダルマセス; ヨアヒム、カーラート; トーマス、フォルマー
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-02-12
Filing date: 2005-01-25
Publication date: 2007-09-13
Also published as: EP1716677A2; CN1918866A; US20070160060A1; WO2005078980A2; WO2005078980A3

Abstract

分散型媒体アクセス制御の方法であって、データを送出しようと意図するデバイスが、まず前記媒体を監視し、次いでスロットを事前占有し、衝突が発生していない場合にだけ、前記データの送出を開始する方法。ビジー優先順位信号を使用することにより、前記デバイスの前記媒体アクセスの順序を再編成するための方法であって、最も高い優先順位を有するデバイスが、未使用のスロットを占有し、それに従って前記デバイス自体のスロット数を更新する方法。衝突を回避するための方法であって、ＭＦＳの開始の直前にガード・スロットが生成される方法。前記媒体にＭＦＳまたはＥＦＳがあるかどうかを感知することによってデバイスを同期化するための方法。ＭＦＳと、ＥＦＳと、実時間送信用の一部および非実時間送信用の一部の両方を有する送信部分とを備えるフレーム構造体。

Description

本発明は、１つのデバイスの送信処理がネットワークを共用するその他のデバイスをブロックする、複数のデバイスを備えるネットワークに関するものである。媒体アクセス制御用のメカニズムは、例えば、イーサネットにおける搬送波感知媒体アクセス／衝突検出（Carrier Sense Medium Access with Collision Detection(CSMA/CD)）である。無線ネットワークの１つの利点は、それらの設置の容易性および柔軟性である。他方、それらのネットワークを介したボイス・オーバ・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）などの実時間（リアルタイム）アプリケーションを走らせる能力に対する需要が、かなえられる必要がある。ＩＥＥＥ８０２．１１におけるポイント・コーディネータ・ファンクション（ＰＣＦ）と呼ばれるメカニズムが、実時間トラフィックをサポートしている。

本発明は、送信媒体を共用するデバイスを同期化する方法に関するものである。共用媒体においては、共通に使用される媒体を介して、全ての加入局（subscribing station）が接続される。共用媒体においては、データがあらゆるノードから見られる。データは、フレームのアドレスがノードのアドレスと一致した場合には、加入局によって処理され、フレームのアドレスが一致しない場合には、拒否される。

本発明は特に、予測不能な（unpredictable）媒体上でのサービス品質（ＱｏＳ）のサポートに関するものである。実時間トラフィックのＱｏＳ要件は、その他の要件の内でもとりわけ、帯域幅、有界（ｂｏｕｎｄｅｄ）遅延およびジッタに関するものである。ネットワークは、電力線、または例えばローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）内の無線送信に基づいてもよい。送信メカニズムは、ＣＳＭＡ／ＣＤと互換性がある必要がある。搬送波感知（Carrier Sense）とは、ある期間中にタイムスロットを占有しようと意図する局が、チャネルがビジーであるか否かを感知することを意味する。その媒体が空き状態である（ｆｒｅｅ）場合にだけ、局は送信してよい。多元接続（Multiple Access）とは、１つの局がパケットの送信の直後にさらなるデータ・パケットを送信するために、媒体に再びアクセスすることを意味する。

かかる共用媒体上では、実時間送信ならびに非実時間送信が発生する。送信が開始する前に、局はチャネルを感知し、局自体をネットワークと同期化させる。

本発明はさらに、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）用の分散型割付けの方法に関するものである。割付け用のメカニズムは、優先順位の原理に基づいている。

パラメータ化された（待ち時間および帯域幅に関する）保証を要求する等時性アプリケーションをサービスする各デバイスは、タイムスロットを占有する必要がある。ビジー信号および解放シンボルが、タイムスロットを縁取る。

媒体の長さは、フレーム間の遅延および最小フレーム長、ならびに電気信号の強度および耐雑音性（noise immunity）に関して、媒体への公正な共用アクセスに影響を及ぼす。

ＬＡＮは、
―情報のビット直列送信、
―独立しているが互いに接続されたデバイス間での送信、
―互いに接続されたデバイスによる送信用媒体の共用使用、
―地理的拡張が制限されている、
という特徴を有するネットワークである。

ＩＥＥＥ８０２．３およびＩＳＯ８８０２／３において定義されるイーサネットは、ＣＳＭＡ／ＣＤに基づいている。

本発明の一目的は、タイムフレームが、実時間送信用の少なくとも一部と、非実時間送信用の別の一部とを備える、予測不能な媒体上での実時間送信ならびに非実時間送信を可能にする、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）の分散型割付けの方法を提供することである。

本発明の別の一目的は、タイムスロットがデータ送信のために使用されるネットワークを少なくとも２つのデバイスが構成し、未使用のスロットが検出されたときに、前記少なくとも２つのデバイスにおける媒体アクセスの順序を再編成するための方法を提供することである。

本発明のさらなる一目的は、非実時間送信とタイムフレームの開始との間の衝突を回避するための方法を提供することである。

また、本発明の別の一目的は、共用媒体においてタイムスロットを占有しようと意図するデバイスを同期化する方法を提供することである。

本発明のさらなる一目的は、タイムフレームまたはスーパー・フレーム用の、実時間と非実時間のどちらの送信も可能にするフレーム構造体を提供することである。

媒体アクセス制御用の分散型割付けの方法に関する目的は、請求項１において定義される方法によって解決される。監視するステップの間に、媒体を感知し、媒体が未使用のスロットを有するか否かを判定することにより、媒体の状態が検出される。スロットを事前占有するステップは、その時間中に発生する可能性のある衝突が検出され得る、バック・オフの働きをする。また、衝突が排除された場合にだけ、データを送出するステップが開始される。

前記監視するステップの間に、デバイスは、既に占有されているスロットをカウントしてもよい。固定型システムにおいては、タイムフレームおよび送信部分の長さがプリセットされ、その結果、最大スロット数がプリセットされる。

スロットをカウントすることは、ビジーおよび解放信号があるフォーマットを有しており、したがって認識され得ることから、別のデバイスからデータ・パッケージが送信される前および後に送信されるビジーおよび解放信号をカウントすることによって実施される。

有利なことに、前記デバイスが、フレーム内のスロットによって使用される時間を検出し、タイムスロットの残り時間が送信予定のデータパケットが完全に送信されるほど長い場合のみ、送信は開始される。

好ましくは、前記スロットによって使用される時間の前記検出は、データ・パッケージの先頭にあるビジー信号をカウントすることによって行われる。

前記事前占有するステップ中に、所与のスロット数（ｓｌｏｔｎｕｍｂｅｒ）を有するデバイスが、以前のビジーおよび解放信号をカウントし、その後前記デバイスのスロット数を有するフレームを占有し、衝突が発生した場合は、ランダム時間の後に解放信号を送出し、ランダム・バック・オフ遅延の後、前記監視するステップに戻る。したがって、前記事前占有するステップは、２つのデバイスが監視中に同じタイムスロットをアイドル状態にあると認めることによる、前記媒体内の衝突を回避するように働く。

一実施形態によれば、前記データを送出するステップの間に、未使用のスロットの後のスロットを占有しているデバイスが、空きスロットを求めて競争する。競争が行われると、元々の空きスロットが再び使用されるので、データ・レートが高まる。

未使用のスロットが検出されたときに媒体アクセスの順序を再編成するための方法に関する目的は、タイムスロットがデータ送信のために使用されるネットワークを少なくとも２つのデバイスが構成し、前記少なくとも２つのデバイスのそれぞれが、ビジー優先順位信号（ｂｕｓｙｐｒｉｏｒｉｔｙｓｉｇｎａｌ）を送出し、最も高い優先順位を有するデバイスが、前記未使用のタイムスロットを占有し、前記デバイス自体のスロット数を更新する方法によって解決される。優先順位はデバイスのスロット数と反対であり、すなわち最も低いスロット数を有するデバイスが、最も高い優先順位を有する。これは先着順（ｆｉｒｓｔ−ｃｏｍｅ−ｆｉｒｓｔ−ｓｅｒｖｅ）方式である。

一実施形態によれば、前記ビジー優先順位信号は、アプリケーション優先順位フィールドと、スロット優先順位フィールドとを備える。前記アプリケーション優先順位フィールドは、そのフィールドが実時間アプリケーションに属しているのかそれとも非実時間アプリケーションに属しているのかを示す、インジケータを含む。前記スロット優先順位フィールドは、デバイスに割り付けられたスロット数を含んでもよい。

前記媒体の非実時間送信中のアクセスは、搬送波感知媒体アクセス／衝突解決（Carrier Sense Medium Access with Collision Resolution(CSMA/CR)）などのコンテンションに基づくプロトコルに基づいていることが好ましい。

非実時間送信とタイムフレームの開始との間の衝突を回避するための方法に関する目的は、前記タイムフレームの開始の直前に生成されるガード・スロット（ｇｕａｒｄｓｌｏｔ）を送信することによって解決される。データ・パッケージを送出したデバイスによってガード・スロットとの衝突が検出された場合は、前記デバイスは、前記データ・パッケージの送出を停止し、または後で引き続き次のデータ・パッケージの送出を続ける。前記ガード・スロットの使用は、新しいタイムフレームがＭＦＳを送信するのを開始する前に、起こり得る衝突が発生することを保証する。

共用媒体においてタイムスロットを占有しようと意図するデバイスを同期化する方法に関する目的は、独立請求項１２および１３によって解決される。請求項１２は、マスタ・フレームシンボル（ＭａｓｔｅｒＦｒａｍｅＳｙｍｂｏｌ）が予期される場合を記載し、請求項１３は、エコー・フレームシンボル（ＥｃｈｏＦｒａｍｅＳｙｍｂｏｌ）が予期される場合を記載する。

ＭＦＳが感知された場合は、媒体を監視しているデバイスが、クライアント・デバイスとなり、ネットワークに参加していることをマスタに知らせるために、１番目のＥＦＳを送信し、マスタ・デバイスのフレーム時間を採り入れる（ａｄｏｐｔ）。

ＭＦＳが感知されない場合は、媒体を監視しているデバイス自体が、マスタ・クライアントの役割を果たし、ＭＦＳを送信し、次いでそのＭＦＳが、前記媒体を監視している他のデバイスによって感知され得る。

媒体内で送信されるＥＦＳは、生成元のデバイスが属するサブネットのホップを示す、ある順番を有する。ＥＦＳが感知され、プリセットされた最大ホップ数に到達されていない場合は、デバイスは、１だけ増分された順番のＥＦＳを送信する。このＥＦＳは、ネットワーク内では全てマスタ・デバイスへと転送される。デバイスは、ＭＦＳとＥＦＳの間の遅延が固定されており、ある順番のＥＦＳとその後の順番のＥＦＳとの間の遅延でもあることから、マスタ・デバイスのフレーム時間を計算する。マスタ・デバイスのタイムフレームを計算した後は、新しいクライアント・デバイスがそのタイムフレームを採り入れ、やはりネットワークに参加する。このように、マスタ・デバイスに関連する隠れノードである故にＭＦＳを直ちに感知できないデバイスでさえも、それ自体をタイムフレームと同期化することができる。

ＥＦＳが感知されても、ＥＦＳの順番がプリセットされた最大ホップ数に到達した場合は、デバイスは、引き続き媒体を感知し続け、現在構成されているネットワークに参加することはできない。

ＥＦＳが感知されない場合は、デバイスは、マスタ・デバイスの役割を果たし、タイムフレームを設定し、ＭＦＳを送信する。

タイムフレームまたはスーパー・フレーム用の、実時間と非実時間のどちらの送信も可能にするフレーム構造体に関する目的は、
―マスタ・フレームシンボルＭＦＳと、
―エコー・フレームシンボルＥＦＳと、
実時間送信用の第１の部および非実時間送信用の第２の部を有する送信部分とを備えるフレーム構造体によって解決される。

前記ＥＦＳは、プリセットされた遅延の時間に合わせて、前記ＭＦＳの直ぐ後に続く。この遅延は、前記媒体と同期化しようと意図しているデバイスにより、マスタ・デバイスによってプリセットされたタイムフレームを計算するのに使用されてもよい。

前記フレーム構造体の送信部は、少なくとも前記データ・パッケージがその間に送出される、タイムスロットを備えることが好ましい。

本発明の方法は、音声、ボイス・オーバＩＰ、ビデオ、ＩＳＤＮ（統合サービス・デジタル通信網）、ＬＢＡ（Logical Block Addressing）、ＶＢＡ（Visual Basic for Applications）、ＭＰＥＧ（Motion Pictures Experts Group）の群に属するデータの定ビット・レートでの送信を対象とする、電力線または無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）において使用されてもよい。

また、本発明の方法は、イーサネット、インターネット、プリンタの群に属するあるいはＨＴＴＰ（ハイパーテキスト転送プロトコル）またはＦＴＰ（ファイル転送プロトコル）を使用するアプリケーション用のデータの可変ビット・レートでの送信を対象とする、電力線または無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）において使用されてもよい。

本発明は、添付の図面が示す例を用いて説明される。

図１は、タイムフレームの不可欠な一部を示している。タイムフレームまたはスーパー・フレームは、マスタ・フレームシンボルＭＦＳおよびエコー・フレームシンボルＥＦＳを有する同期化部分と、実時間送信用の第１の部ｐａｒｔ＃１および非実時間送信用の第２の部ｐａｒｔ＃２を有する送信部分とを備える。第１の部ｐａｒｔ＃１は、スロットの割付けによってアクセスが保証される同時性アプリケーション用に使用される。タイムスロットは、等時性アプリケーションのために、データ・パッケージの先頭にビジーまたはビジー優先順位信号を備えており、そのデータ・パッケージの後には解放信号が続く。第２の部ｐａｒｔ＃２は、非同期送信用に使用される。タイムスロットは、非同期アプリケーションのために、データ・パッケージの先頭にビジーまたはビジー優先順位信号を備える。このプロトコルは、第１の部ｐａｒｔ＃１および第２の部ｐａｒｔ＃２専用である。

図２は、図１におけるタイムフレームの重要な時間枠（ｔｉｍｅｐｅｒｉｏｄ）および時間マーク（ｔｉｍｅｍａｒｋ）を示している。ＭＦＳの直ぐ後には、隙間で示される遅延の時間に合わせてＥＦＳが続く。ＭＦＳとＥＦＳの間の遅延によって生じる隙間は、固定されており、したがって隠れノード、すなわちＭＦＳを直接感知できないがシステム時間の計算はできるデバイスによって同期化のために使用されてもよい。時間マークt_start#1は、等時性送信の開始を示す。時間マークt_start#2は、非同期送信の開始を示す。時間期間T_maxは、非同期送信t_start#2の開始と、等時性送信t_start#1の開始との間の差異によって定義され、本発明の一実施形態によれば、フレーム時間期間T_frameの６０％未満である。
T_max＝t_start#2−t_start#1＜60％×T_frame …（１）

期間T_frameは、期間T_maxが可変である静的な値を有する。送信部分の第１の部ｐａｒｔ＃１における最後の区画は、ガード・タイムT_guardとして使用される。ガード・タイムT_guardは、実時間送信が最大時間T_max内に終了され得る場合にだけ、実時間送信が開始されることを保証することが想定されている。

媒体の重負荷状態の下であっても、最小非同期送信時間T_part#2を保証するために、次のように定義される。
Ｔ_part#2＞20％Ｔ_frame …（２）

送信のために期間T_leftが残っていることを示すために、単なる１つの例として、ビジー・スロットT_busy_slotsの期間が例示されている。デバイスまたは加入者の数が時間変動するのに従い、ビジー・スロットT_busy_slotsの期間が、各タイムフレーム毎に変化してもよい。

図３は、ある数のサブネットを、この例では３つのサブネット有するネットワークを示している。それぞれの円が１つのサブネットを示している。マスタのサブネットは、索引ｈ＝０を有する。この例では、最大ホップ数は２に等しい（ｈ＝２）。各デバイスが、ホップ・カウンタを有することが好ましい。第１のデバイス「Ａ」が、媒体がアイドル状態にあることを感知し、ＭＦＳを送出する。第２のデバイス「Ｂ」が、ＭＦＳを感知し、次にＥＦＳ_１を送出する。応答信号ＥＦＳ_１は、１番目のエコー・フレームシンボル（ＥＦＳ）を示す、すなわち、マスタ・フレームシンボル（ＭＦＳ）によって直ちにアクティブ化されるエコーであることを指す。ＥＦＳの索引は、サブネット識別子である。第１のＥＦＳ_１が、第３のデバイス「Ｃ」によって感知される。第３のデバイス「Ｃ」は、第１のデバイス「Ａ」に関連する隠れノードであるが、第１のＥＦＳとＭＦＳとの間の隙間が固定された時間遅延を有することから、それ自体を前記第１のデバイスと同期化する。この時間遅延は、ネットワークのマスタ・デバイスの現タイムフレームに関して転送される情報にそれぞれ追加される。したがって、隠れデバイスでさえ、ネットワークの現在時間を計算し、その時間を採り入れることができる。第３のデバイス「Ｃ」が同期化されていることを第１のデバイス「Ａ」に知らせるために、第３のデバイスは、２番目の応答信号、すなわちＥＦＳ_２を送出する。ＥＦＳ_２信号は、第２のデバイス「Ｂ」によって第１のデバイス「Ａ」へと転送される。一実施形態によれば、第２のデバイス「Ｂ」は、ＥＦＳ_２には応答しない。隠れノードは、ＥＦＳの感知とＥＦＳのエコー処理（ｅｃｈｏｉｎｇ）との間で切り換わる。この切換えは、クライアント・デバイスが同期化された状態に保たれ、ＥＦＳがネットワーク内で転送されることを保証する。

この信号ＥＦＳ_２は、第４のデバイス「Ｄ」によっても感知されるが、最大ホップ数h_max、この例では２ホップに到達されたときには、第４のデバイス「Ｄ」は、エコー・フレームシンボル（ＥＦＳ）を送出せず、したがって、この例ではデバイス「Ａ」と、「Ｂ」と、「Ｃ」とを備え現在構成されている、ネットワークには属さない。

一度ネットワークと同期化された局またはデバイスはそれぞれ、限られた数のタイムフレームの間にＭＦＳシンボルまたはＭＦＳシンボルのエコーをそれぞれもはや感知しなくなった場合は、当該ネットワークに元々属していた他の全ての局がそれぞれ離脱しており（ｇｏｎｅ）、またはスリープ・モードにあると仮定する。次いで、前記デバイスは、ＭＦＳマスタの役割を果たす。複数のデバイスがＭＦＳマスタになる候補となっている場合は、それらのデバイスは、ＭＦＳタイムスロット内での衝突解決調停によってＭＦＳマスタの役割を求めて競争することになる。最も低いタイムスロットを占有しているデバイスが、最も高い優先順位を有し、競争に勝つ。

図４は、等時性アプリケーション用のタイムスロットの構造体を示している。ビジーまたはビジー優先順位信号（Ｂｕｓｙ）は、一実施形態によれば、２つのフィールドを備える。１つのフィールドは、アプリケーション優先順位フィールドであり、アプリケーションのタイプ、すなわち、等時性アプリケーションであるのかそれとも非同期アプリケーションであるのかに関する情報を含む。実時間アプリケーションの優先順位は、非実時間アプリケーションの優先順位よりも高い。別のフィールドは、スロット優先順位フィールドであり、現時点であるアプリケーション専用に使用されているスロット数に関する情報を含む。優先順位はスロット数と反対であり、すなわちスロットｎの優先順位は、スロットｎ＋１の優先順位よりも高い。この結果、先着順方式となる。

図５〜７には、実時間アプリケーションが通過する必要のあるステップが提示されている。

図５は、アイドル状態から開始し監視状態を含む流れ図を示している。第１のタイムフレームまたはスーパー・フレーム中に、デバイスは、ビジーおよび解放信号をカウントすることにより、既に占有されているスロットをカウントする。前記デバイスは、スロットによって使用されるフレームの時間T_busy_slotsも測定する。さらなるスロットおよび非実時間アプリケーション用の資源が依然として残っている場合は、前記デバイスは、スロット数ｎ＋１を仮定し、以降のステップに進む。この実施形態では、ｎは、既に占有されているスロットの数である。資源が存在しない場合は、前記デバイスは、引き続き監視を続ける。

好ましい一実施形態によれば、サブネット内で２つ以上のホップが許可される場合は、前記監視する段階は、２つ以上のフレームを占める。

等時性デバイスは、スロット数が与えられると、「スロット数」フィールド内にスロット数と反比例する優先順位を有する、ビジー優先順位信号を使用する。すなわち、スロット数が高くなればなるほど、優先順位が低くなる。

ステップ５００は、実時間アプリケーションのアイドル状態である。ステップ５０１は、新しい接続が実施されることが想定される入力である。ステップ５０２は、タイムフレームまたはスーパー・フレームの開始の待ち状態である。ステップ５０３は、マスタ・フレームシンボルおよび／またはエコー・フレームシンボルの入力である。ステップ５０４内のＭＦＳ／ＥＦＳ入力に続くタスクは、
―ビジー信号のカウンタをゼロにセットする[busy_cnt = 0]、
―解放信号のカウンタをゼロにセットする[rel_cnt = 0]、
―現在時間をフレーム時間に適合する[t_fst frame = present_time( )]
である。

ステップ５０４のタスクを実行した後は、実時間アプリケーションは、ステップ５０５の監視状態に進む。次の入力がビジー信号５０６である場合は、ビジー・カウンタが１だけ増分され[busy_cnt ++]、アプリケーションは、ステップ５０５に戻り、引き続き監視状態を続ける。

監視状態を終了させた入力が解放信号５０８である場合は、以降のタスク・ステップ５０９で、
―解放カウンタが１だけ増分され[rel_cnt ++]、
―現在時間からタイムフレームを減分することによってビジー・スロット用の時間枠が定義される[T_busy_slots = present_time( ) - t_fst_frame]。

次いで、監視状態５０５が再開される。

監視状態を終了させたステップがＭＦＳ／ＥＦＳ５１０の入力である場合は、実時間アプリケーションを実施しようと意図するデバイスは、それ自体をネットと同期化することができる。タスク・ステップ５１１で、フレーム時間からビジー・スロットの時間を減分することによって残り時間が計算される[T_left = T_frame - T_busy_slots]。

条件ステップ５１２で、残り時間がフレーム時間の２０％よりも大きいかどうかが判定される[T_left > 20% T_frame]。ステップ５１２の結果が、
―「ｆａｌｓｅ」である場合は、ループは、ステップ５０２で、引き続きフレームの開始を待ち、
―「ｔｒｕｅ」である場合は、タスク・ステップ５１３で、
――スロット数が、現在のビジー・カウンタの数に１を足した結果となるように適合され[slot_num = busy_cnt + 1]、
――ビジー・カウンタがゼロにセットされ[busy_cnt = 0]、
――解放カウンタがゼロにセットされ[rel_cnt = 0]、
――時間間隔t_gapがスケジューリングされる[schedule t_gap]。

以降のステップ５１４は、事前占有状態である。

図６は、事前占有状態から開始する流れ図を示し、図５の流れ図の続きである。事前占有は、同じフレームを監視している２つ以上の実時間アプリケーションにおける衝突を防止するために確立された。所与のスロット数ｎ＋１を有するデバイスが、以前のｎ個のビジーおよび解放信号（n previous busy and release signals）をカウントし、直ちに前記デバイス自体のフレームを占有する。衝突が発生しているかどうかは、エコーされたビジー信号から検出される。次いで、前記デバイスは、ランダム時間の後に解放信号を送出し、ランダム・バック・オフ遅延の後、フレームを監視する第１の前記ステップに戻る。

第１の状態６００は、事前占有状態であり、図５のステップ５１４に等しい。ステップ６０１の入力がＭＦＳ／ＥＦＳである場合は、ステップ６０２で、
―ビジー・カウンタがゼロにセットされ[busy_cnt = 0]、
―解放カウンタがゼロにセットされ[rel_cnt = 0]、
―時間間隔がスケジューリングされる[schedule t_gap]。

以降の次のステップ６０３は、データを送出する状態である。

ステップ６０４で、事前占有状態６００がビジー信号の入力によって終了された場合は、ステップ６０５で、
―ビジー・カウンタが増分され[busy_cnt ++]、
―時間間隔が停止される[stop t_gap]。

次いで、ループは、事前占有状態６００に戻る。

ステップ６０７で、事前占有状態６００が解放信号の入力によって終了された場合は、ステップ６０８で、解放カウンタが増分される[rel_cnt = ++]。

ステップ６０９で、解放カウンタがスロット数から２を引いた数以下であるかどうかの条件が判定される[rel_cnt < = slot_num - 2]。この結果が「ｔｒｕｅ」である場合は、時間間隔がスケジューリングされ[schedule t_gap]、ループが事前占有状態６００に戻る。この結果が「ｆａｌｓｅ」である場合は、ステップ６１１で、解放カウンタがスロット数から１を引いた数に等しいかどうかの次の条件が判定されることになる[rel_cnt == slot_num - 1]。この結果が「ｆａｌｓｅ」である場合は、ループは、ステップ６００の事前占有状態に戻る。この結果が「ｔｒｕｅ」である場合は、出力は、ステップ６１２のビジー信号である。次のステップ６１３で、衝突が発生したかどうかの条件が判定される。この結果が、
―「ｆａｌｓｅ」である場合は、ステップ６１４で事前占有信号が送出され、その後ステップ６１５で解放信号が送出され、ループは事前占有状態６００に戻り、
―「ｔｒｕｅ」である場合は、ステップ６１６で解放信号が送出され、その後タスク・ステップ６１７でランダム・バック・オフが実施され、次いでステップ６１８でアプリケーションは、ステップ４０２と同様にフレームの開始を待つ。

事前占有ステップ６００後の入力が、ステップ６１９のｒｔ信号での終了である場合は[end_rt]、その後ステップ６２０で、出力ビジー信号が送信される。以降のステップ６２１で、アプリケーションが勝ち残ったかどうかの条件が判定される。この結果が、
―「ｆａｌｓｅ」である場合は、ループは事前占有ステップ６００に戻り、
―「ｔｒｕｅ」である場合は、次のステップ６２２で、スロット数が、解放カウンタの数に１を足した結果となるように適合される[slot_num = rel_cnt + 1]。

次いで、流れ図は、衝突ステップ６１３へと続く。

図７は、データを送出する状態から開始する流れ図を示し、図６の流れ図の続きである。デバイスは、ビジーおよび解放信号の数をカウントして、その数に対応するスロット内でデータを送出する。デバイスがデータの送出を停止した場合は、そのデバイスが元々占有していたスロットは、アイドル状態になる。未使用のタイムスロットの後のスロットを占有している全てのデバイス間で、タイムスロットが未使用のままになるのを回避するために、それらのデバイスは、それぞれのビジー優先順位信号を送出することによって空きスロットを求めて競争する。空きスロットは、ある時間間隔t_gap後にビジー信号が受信されなかった場合に検出される。最も高い優先順位を有するデバイスが勝ち、空きスロットを占有し、前記デバイス自体のスロット数を更新する。優先順位はデバイスのスロット数と反比例するので、空きスロットに最も近いデバイスが勝つ。その他のデバイスは、以前に割り当てられたそれぞれのスロット内で引き続きデータの送出を続ける。一実施形態によれば、このメカニズムは事前占有にも適用される。

ステップ７００のデータを送出する状態は、図６のステップ６０３に等しい。入力がステップ７０１のＭＦＳ／ＥＦＳである場合は、以降のステップ７０２で、
―ビジー・カウンタがゼロにセットされ[busy_cnt = 0]、
―解放カウンタがゼロにセットされ[rel_cnt = 0]、
―時間間隔がスケジューリングされる[schedule t_gap]。

次いで、ループがデータを送出する状態のステップ７００に戻る。

データを送出する状態を終了させたステップ７０３の入力が、ビジー信号である場合は、以降のステップ７０４で、
―ビジー・カウンタが増分され[busy_cnt ++]、
―時間間隔が停止される[stop t_gap]。

データを送出する状態を終了させた入力が、ステップ７０５の解放信号である場合は、以降のステップ７０６で、解放カウンタが増分される[rel_cnt = ++]。以降の条件ステップ７０７で、解放カウンタがスロット数から２を引いた結果以下であるかどうかが判定される[rel_cnt < = slot_num - 2]。この判定の結果が、
―「ｔｒｕｅ」である場合は、ステップ７０８で、時間間隔がスケジューリングされる[schedule t_gap]、
―「ｆａｌｓｅ」である場合は、ステップ７０９で、解放カウンタがスロット数から１を引いた結果に等しいかどうかが判定される[rel_cnt = = slot_num - 1]。

この結果が、
―「ｆａｌｓｅ」である場合は、ループがデータを送出するステップ７００に戻り、
―「ｔｒｕｅ」である場合は、次のステップ７１０で、ビジー信号が出力される。

以降のステップ７１２で、出力は、解放信号である。ステップ７１３で、接続の終了に到達されたかどうかの条件が判定される。この結果が、
―「ｆａｌｓｅ」である場合は、ループがデータを送出する状態のステップ７００に戻り、
―「ｔｒｕｅ」である場合は、以降のステップ７１４で、ネットがアイドル状態になるが、ステップ７１４は、図５における第１のステップ５００に等しい。

データを送出する状態を終了させた入力が、ステップ７１５のｒｔ信号での終了である場合は、以降のステップ７１６で、ビジー信号が出力される。以降のステップ７２１は、アプリケーションが勝ち残ったかどうかを判定する条件ステップである。この結果が、
―「ｆａｌｓｅ」である場合は、ループがステップ７００のデータを送出する状態に戻り、
―「ｔｒｕｅ」である場合は、スロット数が、１だけ増分された解放カウンタの数に等しくなるようにセットされ[slot_num = rel_cnt + 1]、ループは、ステップ７１１のデータ出力へと続く。

本発明は、分散型媒体アクセス制御の方法であって、データを送出しようと意図するデバイスが、まず前記媒体を監視し、次いでスロットを事前占有し、衝突が発生していない場合にだけ、前記データの送出を開始する方法と、ビジー優先順位信号を使用することにより、前記デバイスの前記媒体アクセスの順序を再編成するための方法であって、最も高い優先順位を有するデバイスが、未使用のスロットを占有し、それに従って前記デバイス自体のスロット数を更新する方法と、衝突を回避するための方法であって、ＭＦＳの開始の直前にガード・スロットが生成される方法と、前記媒体にＭＦＳまたはＥＦＳがあるかどうかを感知することによってデバイスを同期化するための方法と、ＭＦＳと、ＥＦＳと、実時間送信用の一部および非実時間送信用の一部の両方を有する送信部分とを備えるフレーム構造体とによって、要約されてもよい。

タイムフレームの不可欠な一部の図である。図１におけるタイムフレームの重要な時間枠および時間マークの図である。ある数のサブネットを有するネットワークの図である。等時性アプリケーション用のタイムスロットの構造体の図である。アイドル状態から開始する流れ図である。事前占有状態から開始する流れ図である。データを送出する状態から開始する流れ図である。

Claims

タイムフレームが、実時間送信用の少なくとも１つの一部と、非実時間送信用の別の一部とを備える、予測不能な媒体上のデバイスにおける実時間送信ならびに非実時間送信を可能にする、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）の分散型割付けの方法であって、前記媒体を監視するステップと、スロットを事前占有するステップと、データを送出するステップとを特徴とする方法。
前記監視するステップ中に、デバイスが、既に占有されているスロットをカウントすることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
前記デバイスが、別のデバイスからデータ・パッケージが送信される前および後に送信されるビジーおよび解放信号をカウントすることによって、既に占有されているスロットをカウントすることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
前記デバイスが、前記フレーム内のスロットによって使用される時間を検出することを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
前記スロットによって使用される時間の前記検出が、ビジー信号をカウントすることによって行われることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
前記事前占有するステップ中に、所与のタイムスロット数（ｎ＋１）を有するデバイスが、以前のｎ個のビジーおよび解放信号をカウントし、その後前記デバイス自体のスロット数（ｎ＋１）を有するフレームを占有し、衝突が発生した場合は、ランダム時間の後に解放信号を送出し、ランダム・バック・オフ遅延の後、前記監視するステップに戻ることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
前記データを送出するステップ中に、未使用のスロットの後のスロットを占有しているデバイスが、空きスロットを求めて競争することを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
タイムスロットがデータ送信のために使用されるネットワークを少なくとも２つのデバイスが構成し、未使用のスロットが検出されたときに、前記少なくとも２つのデバイスにおける媒体アクセスの順序を再編成するための方法であって、前記少なくとも２つのデバイスのそれぞれが、ビジー優先順位信号を送出し、最も高い優先順位を有するデバイスが、前記未使用のタイムスロットを占有し、前記デバイス自体のスロット数を更新することを特徴とする方法。
前記ビジー優先順位信号が、アプリケーション優先順位フィールドと、スロット優先順位フィールドとを備えることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
前記媒体の非実時間送信中のアクセスが、コンテンション・ベースのプロトコルに基づいていることを特徴とする、請求項８または９に記載の方法。
非実時間送信とタイムフレームの開始との間の衝突を回避するための方法であって、前記タイムフレームの開始の直前にガード・スロットが生成されることを特徴とする方法。
タイムフレームが複数のタイムスロットを備える共用媒体において、タイムスロットを占有しようと意図するデバイスを同期化する方法であって、前記デバイスが、前記媒体にマスタ・デバイスから送信されたマスタ・フレームシンボル（ＭＦＳ）があるかどうかを感知し、――マスタ・フレームシンボル（ＭＦＳ）が感知された場合は、前記デバイスが、クライアント・デバイスとなり、１番目のエコー・フレームシンボルを送信し、前記マスタ・デバイスのフレーム時間を採り入れ、――マスタ・フレームシンボル（ＭＦＳ）が感知されない場合は、前記デバイスが、マスタ・デバイスの役割を果たし、マスタ・フレームシンボルを送信することを特徴とする方法。
タイムフレームが、複数のタイムスロットを備え、マスタ・デバイスが、タイムフレームを設定し、少なくとも１つのクライアント・デバイスが、エコー・フレームシンボル（ＥＦＳ）を送信する共用媒体において、タイムスロットを占有しようと意図するデバイスを同期化する方法であって、前記デバイスが、前記媒体にクライアント・デバイスから送信されたｉ番目のエコー・フレームシンボル（ＥＦＳ）があるかどうかを感知し、
――ｉ番目のエコー・フレームシンボル（ＥＦＳ）が感知され、プリセットされた最大ホップ数に到達されていない場合は、前記デバイスが、（ｉ＋１）番目のエコー・フレームシンボルを送信し、前記マスタのフレーム時間を計算し、前記マスタ・デバイスのフレーム時間を採り入れ、
――ｉ番目のエコー・フレームシンボル（ＥＦＳ）が感知され、プリセットされたホップ数に到達された場合は、前記デバイスが、引き続き前記媒体の感知を続け、
――どんなエコー・フレームシンボル（ＥＦＳ）も感知されない場合には、前記デバイスが、マスタ・デバイスの役割を果たし、前記タイムフレームを設定し、マスタ・フレームシンボル（ＭＦＳ）を送信する
ことを特徴とする、方法。
タイムフレームまたはスーパー・フレーム用の、実時間と非実時間のどちらの送信も可能にするフレーム構造体であって、マスタ・フレームシンボル（ＭＦＳ）と、エコー・フレームシンボル（ＥＦＳ）と、実時間送信用の第１の部および非実時間送信用の第２の部を有する送信部分とを備えることを特徴とするフレーム構造体。
前記送信部が、タイムスロットを備えることを特徴とする、請求項１４に記載のフレーム構造体。
音声、ボイス・オーバＩＰ、ビデオ、ＩＳＤＮ、ＬＢＡ、ＶＢＡ、ＭＰＥＧの群に属するデータの定ビット・レートでの送信を対象とする、電力線または無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）における、請求項１から１３のいずれかに記載の一方法の使用。
イーサネット（登録商標）、インターネット、プリンタの群に属するあるいはＨＴＴＰまたはＦＴＰを使用するアプリケーション用のデータの可変ビット・レートでの送信を対象とする、電力線または無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）における、請求項１から１３のいずれかに記載の方法の使用。