JP2009010553A - 帯域割当方法及び通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】ビーコンフレームを用いて帯域割り当てスケジューリングを通知する通信方式において伝送効率、遅延時間の観点で効率的な帯域割当方法を提供する。
【解決手段】上記従来の課題を解決するために、通信端末のトラフィックに対する通信帯域幅を制御局が集中制御する通信方式において、他の通信端末と競合せずに通信可能な帯域確保期間とトラフィックに対する再送を優先的に行うことができる再送優先区間を設定するスケジュール決定ステップと、上記再送優先区間における各通信端末の優先度を設定する優先度設定ステップと、帯域確保期間と再送用期間を通知するスケジュール通知ステップとを有する。
【選択図】図３

Description

本願発明はトラフィックに対する通信帯域幅を制御局が集中制御する通信方式における帯域割当方法に関し、特に遅延許容時間等のＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）要件を満たすことを考慮した帯域割当方法に関する。

従来の電灯線通信では、動画等の大容量通信や音声等の遅延許容時間の短いデータ通信に対応するために、ＱｏＳを考慮したアクセス制御方法として、ビーコン周期毎に非競合区間であるＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）区間と競合区間であるＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｌｐｅ Ａｃｃｅｓｓ）区間が混在するハイブリッド・アーキテクチャを用いている。電灯線通信のネットワークはスケジュールを管理するＱｏＳコントローラと複数の通信端末により構成される。

ＱｏＳコントローラは、ＱｏＳの基準となるビーコンフレームを送出するとともに、ＴＤＭＡにより各通信端末の要求に基づきデータの帯域を保証するリンクを割り当てる。ＴＤＭＡでは、送信権を付与された通信端末はＴＸＯＰ時間（割り当てられた送信時間）の間にパケットを送信することを許される。また、ＣＳＭＡ区間においては、端末から送出されるパケットの衝突が発生した場合、ランダムに時間間隔を空けることにより次回の衝突を避ける仕組みで運用される。

ＱｏＳコントローラは、通信端末からのデータの送信要求レートや遅延許容時間等を含んだフレームを用いてスケジューリングを決定し、決定したスケジューリングに従って各通信端末に対して送信権の付与が行われるので、各ストリームに対するＱｏＳ要求を満たすために必要な通信帯域の割当てが可能となる。

ところが、スケジューリングにしたがってＴＸＯＰ期間を割当てた際に、伝送路の悪化による伝送エラー等により、送信予定であったデータを送信できず、ＱｏＳ要求を満たせない場合がある。これを回避するために、割当てるＴＸＯＰ期間を、伝送エラーにより受信側端末で正常受信できなかったデータの再送を考慮した長いＴＸＯＰ期間として与えることもできるが、想定した以上に再送が発生した場合には、上記と同様にＱｏＳ要求を満たせない場合がある。

一方、再送を考慮して、トラフィックストリームの送信要求レートを満たすために必要なＴＸＯＰ期間よりも長いＴＸＯＰ期間をＱｏＳコントローラが通信端末に与えた際に、再送が発生しなかった場合には、余分なＴＸＯＰ期間が発生する。この余分なＴＸＯＰ期間を返上するために、通信端末はフレーム交換を行い、余分なＴＸＯＰ期間を返上することを通知する。しかしながら、フレーム交換を行うと、フレーム交換に必要な帯域幅が使われてしまうことになる。このため、ＴＸＯＰ期間を与える通信端末数や、ストリーム数が多い場合は、大きなオーバーヘッドとなってしまう問題がある。

従来のＴＸＯＰの効率的な割り当て方法としては、再送を専用に行うためのＴＸＯＰ期間を設定するものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の方法では、遅延許容時間制限が厳しいトラフィックストリームに対して、再送専用期間を当該トラフィックストリームのＴＸＯＰの直後に設けることにより、ＱｏＳ要求を保証することができる。

また、再送が必要な場合にのみ、再送専用期間内にポーリングによる再送のためのＴＸＯＰの割当処理を行い、遅延許容時間制限を有するトラフィックストリームに対するＱｏＳ要求を保証していた。一方、再送が必要ない場合は、非競合区間を圧縮することにより、競合区間を長くして競合区間の通信量を多くすることができ、通信システム全体のスループットを向上させていた。
特開２００６−２８７５２２号公報

しかしながら、上記従来の構成による帯域割当方法では、再送専用期間毎にポーリングにより帯域を割り当てる方式においては有効であるが、ビーコンフレームを用いてビーコン区間内の帯域割り当てスケジューリングを通知する方式においては、必ずしも帯域の効率的な割り当てができない。

上記従来の構成による帯域割当方法をビーコンフレームによりスケジューリングを通知する方式に適用すると、ビーコンフレームにより通知される再送専用区間においてポーリングを用いて各トラフィックストリームに送信権を付与することにより再送専用区間へのトラフィックストリームの適応的な割当が可能となる。

しかしながら、ポーリングフレームに必要な帯域幅が大きい場合には、帯域利用効率が低下するという問題がある。また、再送専用区間において再送するパケットがない場合には、帯域を解放するためのフレーム交換が必要であり、帯域利用効率が低下するという課題も有していた。

本願は、上記従来の課題を解決するために、ビーコンフレームを用いてビーコン区間内の帯域割り当てスケジューリングを通知する方式において伝送効率、遅延時間の観点で効率的な帯域割当方法を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するための帯域割当方法は、通信端末のトラフィックに対する通信帯域幅を制御局が集中制御する通信方式において、他の通信端末と競合せずに通信可能な帯域確保期間とトラフィックに対する再送を優先的に行うことができる再送優先区間を設定するスケジュール決定ステップと、再送優先区間における各通信端末の優先度を設定する優先度設定ステップと、帯域確保期間と再送用期間を通知するスケジュール通知ステップとを有する。

本構成によって、再送優先区間において再送フレームが優先的に送信可能となるとともに、再送がない場合でも他の通信端末のフレーム送信が可能となる。

上記の帯域割当方法によれば、ビーコン等により事前にスケジューリングを行う帯域割当方法において、再送優先区間を効率的に利用でき、遅延時間の制限が厳しいトラフィックのＱｏＳ要件を満足できる。

以下本願発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図面では、説明の理解を助けるため本発明に係る機能ブロックのみが簡略化され示されている。

（実施の形態１）
以下、本願発明の実施の形態１について具体例を用いながら詳しく説明する。

なお、具体例で用いる端末数やアプリケーションは一例であり、本発明は、本具体例で用いる端末数や、アプリケーション、その送信要求レートや遅延許容時間に限定されるものではない。

図１に、本願発明の実施の形態１に係る通信端末を配置した際の電灯線通信システムの通信端末配置の構成例を示す。

図１において、１００はＱｏＳコントローラであり、２００は通信端末である。図１では、ＱｏＳコントローラ１００に、６台の通信端末Ｔ１〜Ｔ６が接続している。

各々の通信端末２００では、ＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ）による音声通話のアプリケーション、ＨＤＴＶによる高画質の動画のアプリケーション、Ｗｅｂ閲覧あるいはファイル転送等のインターネットを使用するアプリケーションなど、種々のアプリケーションが１つ又は複数動作する。

図２に、図１に例示した電灯線通信システムで使用されている各アプリケーションでの送信要求レート及び遅延許容時間並びに当該アプリケーションによるトラフィックストリーム設定要求を行う通信端末の具体例を示す。

本具体例において、通信端末Ｔ１〜Ｔ３の３台ではＶｏＩＰによる音声通話のアプリケーション、通信端末Ｔ４、Ｔ５の２台ではＨＤＴＶによる高画質の動画のアプリケーション、通信端末Ｔ６ではインターネットによるＷｅｂ閲覧のアプリケーションがそれぞれ動作しているものとする。ここでは、１つの通信端末につき１つのアプリケーションが動作しているが、アプリケーションが複数動作しても構わない。

また、ＶｏＩＰの送信要求レートは０．０６４Ｍｂｐｓ、遅延許容時間は５ｍｓｅｃ、ＨＤＴＶの送信要求レートは２８Ｍｂｐｓ、遅延許容時間は１０ｍｓｅｃ、インターネットの送信要求レートはベストエフォート、遅延許容時間は規定なしとしている。

図３に、本実施の形態に係るＱｏＳコントローラ１００の構成例を示す。本実施形態のＱｏＳコントローラ１００は、図３に示されるように、トラフィックストリーム設定部１０１、スケジューリング計算部１０２、スケジューリング処理部１０３、優先度決定ポリシー設定部１０４、送受信処理部１０５を備えている。

なお、本実施形態の電灯線通信では、図４に示すようにビーコン周期内がＴＤＭＡ区間とＣＳＭＡ区間で構成される。図２のアプリケーションのうちでは、ＶｏＩＰとＨＤＴＶがＴＤＭＡ区間でのスケジューリングの対象となり、ＶｏＩＰとＨＤＴＶに係る通信はＴＤＭＡ区間で行うことができる。また、Ｗｅｂ閲覧に係る通信は基本的にＣＳＭＡ区間で行う。

トラフィックストリーム設定部１０１は、当該ＱｏＳコントローラ１００に接続する各通信端末２００からの帯域割当の要求に係るトラフィックストリームの初期設定を行う。スケジューリング計算部１０２は、上記のトラフィックストリームについて、要求元の通信端末２００に、ＴＤＭＡ区間における送信権を与えるためのスケジューリングを計算する。スケジューリング処理部１０３は、スケジューリング計算部１０２で計算されたスケジューリングに基づいて、通信端末２００に送信権を付与するビーコンフレームを送信しスケジューリング動作を管理する。優先度決定ポリシー設定部１０４は後述する再送優先区間における各通信端末２００の優先度を決定するためのポリシーを設定する。送受信処理部１０５は、スケジューリング処理部１０３の指示に基づいて、ビーコンフレーム送信やデータフレーム送信等のフレームの送受信処理を行う。

図５に本実施の形態に係る通信端末２００の構成例を示す。本実施形態の通信端末２００は図５に示されるように、送信待ち時間設定部２０１、ＱｏＳ要求部２０２、優先度設定部２０３、送受信処理部２０４、スケジューリング制御部２０５を備えている。

送信待ち時間設定部２０１は、再送優先区間における通信端末２００の送信待ち時間を設定する。ＱｏＳ要求部２０２はＱｏＳコントローラ１００に対して帯域予約要求フレームを送信し帯域割当の要求を行う。優先度設定部２０３は再送優先区間における自己端末の優先度を設定し、送信待ち時間設定部２０１に通知する。送受信処理部２０４は、フレームの送受信処理を行う。スケジューリング制御部２０５はＱｏＳコントローラによるスケジューリングに基づいて送受信処理部２０４を制御する。

以下では、本実施の形態のＱｏＳコントローラ１００におけるスケジューリング決定方法の処理手順の一例を示す。

本実施の形態の電灯線通信システムでは、通信端末２００にてアプリケーションが起動するとＱｏＳ要求部２０２は、アプリケーションからのパケットに含まれるＱｏＳパラメータを取得する。ＱｏＳパラメータは、ストリームの伝送に要求される品質の条件（伝送品質条件という）を示すパラメータであって、ストリーム毎に定義されている。ＱｏＳパラメータとして、最大許容遅延時間、送信要求レート（最大レート、最小レート、平均レート）等が含まれている。

次に、ＱｏＳ要求部は、フレームを送信するにあたって、ＱｏＳパラメータから送信期間、送信間隔、送信レートなどの必要な帯域を算出し、この帯域を割り当てるようＱｏＳコントローラに帯域予約要求フレームを送信する。

ＱｏＳコントローラ１００は、帯域予約要求フレームを受信すると、トラフィックストリーム設定部１０１にて、帯域予約要求フレーム内に記載されているトラフィックストリームの要求を取り出してスケジューリング計算部１０２に通知する。

スケジューリング計算部１０２では、現在設定されているトラフィックストリームに、新たに要求されたトラフィックストリームを追加してスケジューリング可能か計算する。スケジューリング計算部１０２は、現在設定されているトラフィックストリームと新たに要求されたトラフィックストリームの要求を満たすスケジューリングができると判断した場合に、スケジューリングとして各トラフィックストリームに対するＴＸＯＰの長さとＴＸＯＰの開始（終了）時刻を決定する。

ここで、スケジューリングの具体例を示す。まず、スケジューリング計算部１０２は、再送を考慮せず各トラフィックストリームに最低限必要なＴＸＯＰ期間を図６に示すように割り当てる。ここで、各トラフィックストリームのＴＸＯＰはＴＤＭＡ区間内で複数回に分けて周期Ｃ１で配置（マルチアサイン）することにより、遅延の発生を抑えることが可能である。

例えば、ビーコン周期が５０ｍｓｅｃで５回マルチアサインする時の各ＶｏＩＰ用に必要なＴＸＯＰ期間が３００μｓｅｃ、各ＨＤＴＶ用に必要なＴＸＯＰ期間が３．５ｍｓｅｃの場合にはＣ１は７．９ｍｓｅｃとなる。このスケジューリングのままでは、ＶｏＩＰストリームに再送が発生した場合、７．６ｍｓｅｃの再送信待ち時間が発生するため、遅延許容時間５ｍｓｅｃというＱｏＳ要件を満たせない。

次に、残りの１０．５ｍｓｅｃが再送優先区間とＣＳＭＡ区間に割り当てる。ここで、再送優先区間は、再送フレームを有する通信端末が優先的に送信可能な区間である。

各トラフィックストリームの再送余裕帯域が指定されていたり、パケット誤り率（ＰＥＲ）がわかっている場合には、スケジューリング計算部１０２がそれに基づき再送優先区間を算出する。例えば、各トラフィックストリームのＰＥＲが１０％である場合には、各ＶｏＩＰ用の再送優先区間として３０μｓｅｃ、各ＨＤＴＶ用の再送優先区間として３５０μｓｅｃと算出する。

ただし、再送優先区間は最小でも１パケットの送信とその応答確認（ＡＣＫ）パケットの受信が可能な期間である必要があり、３つのＶｏＩＰ用の再送優先区間として３００μｓｅｃを割り当てる。このスケジューリングを示すのが図７である。このとき、マルチアサイン周期Ｃ２は、８．９ｍｓｅｃとなり、ＣＳＭＡ区間が５．５ｍｓｅｃとなる。

ここで、３つのＶｏＩＰ用区間に対して１つの再送優先区間を用意したが、これは各ＶｏＩＰ用区間が３００μｓｅｃと短いため、再送優先区間を各ＶｏＩＰ区間の直後に設定する必要がなく、再送優先区間を共用することで帯域利用効率を上げるためである。なお、帯域に余裕がある場合にはＶｏＩＰ区間ごとに再送優先区間を設定してもよい。

なお、ここでは、各トラフィックストリームに対して割当てるＴＸＯＰの長さは、再送を考慮せず、トラフィックストリームで設定された送信要求レートを満たすために必要な期間のみとしたが、トラフィックストリームで設定された送信要求レートを満たすために必要な期間と、再送が発生した場合に再送処理に必要な期間とを加算した値でもよい。

また、再送専用期間の他の決定方法としては、再送優先区間で再送する可能性のあるストリーム数を考慮して決定してもよい。例えば、（再送優先区間で再送する可能性のあるストリーム数）×（固定長）として計算し、ストリーム数が増えても再送優先区間が増えすぎないように、再送優先区間の最大値を決めておいてもよい。

スケジューリング計算部１０２は、ＴＸＯＰ開始（終了）時刻とＴＸＯＰ期間とを決定した後、要求されたトラフィックストリームを受け入れる旨をトラフィックストリーム設定部１０１に通知する。トラフィックストリーム設定部１０１は、帯域予約応答フレームによりトラフィックストリームの要求を受け入れる旨を要求元の通信端末２００へ通知して、トラフィックストリームを設定する。

トラフィックストリーム設定後、スケジューリング処理部１０３は、決定されたスケジューリングに基づいて、通信端末に送信権を付与するビーコンフレームを作成し、送受信処理部１０４で周期的に送信する。ここで、図８にビーコンフレームの構成例を示す。ビーコンフレーム中には複数のスケジュール情報が含まれており、各スケジュール情報は図８に示すように、タイプ、ＩＤ、終了時刻が含まれる。タイプは、各区間のアロケーションモード（ＴＤＭＡ区間、ＣＳＭＡ区間、再送優先区間等）を示し、ＩＤは各トラフィックストリームのリンクＩＤを示し、終了時刻は、直前のビーコンフレームの開始時刻から各区間の終了時刻までの時間を示す。

次に、各通信端末２００の送受信動作について説明する。各通信端末２００は、ビーコンフレームを受信すると、ビーコンフレーム中のスケジュール情報に従って送受信制御を行う。図７に示すスケジュールの場合、まず、ＴＤＭＡによる非競合区間で通信端末Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３が順番にＶｏＩＰストリームを送信する。直後の再送優先区間では、優先度に基づいた競合に各通信端末が参加する。再送優先区間での競合では、再送フレームを有する通信端末が優先的に競合に勝ち残るような再送優先競合プロセスが実施される。以下ではこの再送優先競合プロセスについて説明する。

再送優先区間ごとに、各通信端末の優先度が決まっている。この優先度決定方法としては、再送優先区間と各通信端末のＴＸＯＰ期間との位置が近い順に優先度を高くする方法がある。例えば、図７の再送優先区間３では、ＨＤＴＶ５、ＨＤＴＶ４、ＶｏＩＰ３、ＶｏＩＰ２、ＶｏＩＰ１の順に優先度を高く設定する。これにより、再送優先区間に近いトラフィックストリームの再送が優先される。ＶｏＩＰ１〜３のようにＴＸＯＰ期間が連続する場合にはその直後の再送優先区間において、ＶｏＩＰ１、ＶｏＩＰ２、ＶｏＩＰ３の順に優先度を高く設定してもよい。これにより、３つのＶｏＩＰストリームのうち送信後時間が最も経過しているＶｏＩＰ１が優先的に再送されることになる。

このような優先度決定ポリシーは予め設定しておき優先度決定ポリシーに基づき再送優先区間毎に各通信端末２００が優先度設定部２０３により優先度を判断する。また、ＱｏＳコントローラが優先度決定ポリシー設定部１０４により設定し、ビーコンフレームの中に含めることによってビーコン間隔毎に通知してもよい。

優先度決定ポリシーとしては、前述の再送優先区間とＴＸＯＰ期間との位置関係だけでなく、ストリーム種別、ＰＥＲ、送信待機バッファ量から判断してもよいし、これらを組み合わせて判断してもよい。

次に再送優先区間における各通信端末のフレーム送信動作について説明する。ここで、図９に再送優先区間１における各通信端末のフレーム送信の様子を示す。再送優先区間１における各通信端末の優先度は、優先度が高い順に、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ４となっている。時刻３００においてＶｏＩＰ３のデータフレームに対するＡＣＫフレーム送信が完了し、規定のフレーム間スペース時間経過後の時刻３０１において再送優先区間が開始する。

図１０は再送優先区間における各通信端末２００のフレーム送信動作を示すフローチャートである。再送優先区間が開始すると（ステップＳ００）、各通信端末２００は送信フレームを保持しているかの判断を行う（ステップＳ０１）。

ステップＳ０１において、送信フレームを保持していない場合、送信処理を終了する（ステップＳ０８）。

一方、送信フレームを保持している場合は、優先度設定部２０３からの優先度情報に基づいて送信待ち時間設定部２０１において送信待ち時間の設定を行う（ステップＳ０２）。ここでは、送信待ち時間は優先度に応じてスロット単位で設定される。スロットはキャリアセンスをして通信媒体の状態を判断できる最小単位時間である。このとき、各通信端末Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５の送信待ち時間はそれぞれ、０、１、２、４、３スロットである。

次に送信待ち時間が０であるかどうかの判断を行う（ステップＳ０３）。ステップＳ０３において、送信待ち時間が０の場合フレームの送信を行い（ステップＳ０４）、フレーム送信が完了したらステップＳ０８へ進む。一方、ステップＳ０３において送信待ち時間が０でない場合には、該スロットにおいて送受信処理部２０４によりキャリアセンスを行い他の通信端末がフレームを送信しているかどうか判断する（ステップＳ０５）。

ステップＳ０５において、他の通信端末がフレームを送信していなければ送信待ち時間を１スロット減らし（ステップＳ０６）、ステップＳ０３に戻る。一方、ステップＳ０５において他の通信端末がフレームを送信している場合には、フレーム送信の完了を待ち（ステップＳ０７）、ステップＳ０８へと進む。

ステップＳ０８では、スケジューリング制御部２０５により再送優先区間における残り時間を算出し、まだフレームの送信が可能かどうか判断する。ステップＳ０８の判断において、フレーム送信時間に加え、フレーム間スペースやＡＣＫフレーム送信時間を考慮する必要がある。

ステップＳ０８において、再送優先区間が残っていると判断したらステップＳ０１に戻って以上の処理を繰り返す。ここで、ステップＳ０２で再び送信待ち時間を設定する場合、初回と同じ値を用いてもよいし、今回までにカウントダウンした送信待ち時間を用いてもよい。ただし、カウントダウンした送信待ち時間を用いる場合、前回フレームを送信した通信端末は送信待ち時間０となってしまうので新たに設定する必要がある。この設定値は他の通信端末とのフレーム衝突が起こらないよう設定する必要がある。

一方、ステップＳ０８において、再送優先区間が残っていないと判断したら送信処理を完了する（ステップＳ０９）。

図９は、以上のようなフローチャートに従って、フレーム送信を行った際の一例である。図９において通信端末Ｔ１は送信フレームを保持していないため、優先度が２番目の通信端末Ｔ２がスロット３１１においてフレームを送信する。また、他の通信端末Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５は通信端末Ｔ２がフレーム送信を行っていることを検知し、フレーム送信は行わない。

なお、通信端末Ｔ６などの他の通信端末が、再送優先競合プロセスに参加してもよい。これにより、通信端末Ｔ１〜Ｔ５に再送フレームがない場合でも通信端末Ｔ６がフレーム送信可能となり、全体の帯域利用効率が向上する。ただし、通信端末Ｔ６の送信待ち時間は、通信端末Ｔ１〜Ｔ５とフレーム衝突が起こらないように設定する必要がある。例えば、通信端末Ｔ１〜Ｔ５のうち最大の送信待ち時間にランダムなスロット数分の時間を加えて設定してもよい。

なお、通信端末２００はトラフィックストリームに対するＱｏＳを満たすデータ送信が行われていないと判断したら、ＱｏＳコントローラに対して帯域予約を変更するように要求してもよい。これにより、伝送路の状態が変動した場合にも帯域割当を適応させることが可能である。

以上のように、本実施の形態によれば、遅延許容時間を有するトラフィックストリーム（本具体例では、ＶｏＩＰとＨＤＴＶ）の再送要求が発生した場合に、当該トラフィックストリームに対する再送処理を行う再送優先区間を設けることにより、遅延許容時間制限を有するトラフィックストリームに対するＱｏＳ要求を保証することができる。

また、再送優先区間の直前のトラフィックストリームの再送が必要ない場合でも、他のトラフィックストリームの再送が可能となることから、電灯線通信システム全体の帯域利用効率を向上できる。

さらに、本実施の形態による帯域割当方法は、再送優先区間においてフレームの交換が不要であり、ポーリングフレーム等のフレーム交換に必要な帯域幅が大きい場合には有効な帯域割当方法である。

なお、本実施の形態では、遅延許容時間の短いデータとしてＶｏＩＰによる音声通信とＨＤＴＶの動画通信を取り上げたが、遅延許容時間の短いデータは、ＶｏＩＰによる音声通信に限定されるものではなく、他のアプリケーションによる音声通信や動画通信やゲームコントローラによるゲーム信号等のデータの通信等、種々のものがある。

（実施の形態２）
以下、本願発明の実施の形態２について具体例を用いながら詳しく説明する。

実施の形態２では、再送優先区間における各通信端末の優先度をＱｏＳコントローラ１１０が判断する例について説明する。

図１１は、本願発明の実施の形態２に係るＱｏＳコントローラ１１０の機能的構成を示すブロック図である。図１１において、実施の形態１に係るＱｏＳコントローラ１００の機能ブロックと同様の部分については、同一の参照符号を付し、説明を省略する。図１１に示すように、実施の形態２に係るＱｏＳコントローラ１１０では、優先度決定ポリシー設定部１０４の代わりに優先度設定部１０６と通信状況監視部１０７が新たに追加されている点が実施の形態１と異なる。

ＱｏＳコントローラ１１０は、優先度設定部１０６において各再送優先区間における各通信端末２００の優先度を決定する。優先度の決定方法としては、前述したような再送優先区間とＴＸＯＰ期間との位置関係から決定する方法や、ストリーム種別、ＰＥＲ、送信待機バッファ量から決定する方法がある。特に、ストリーム種別、ＰＥＲ、送信待機バッファ量から優先度を決定する場合、ＱｏＳコントローラ１１０が全通信端末の状態を通信状況監視部１０７により把握でき、優先度を一意に決定できる。一方、各通信端末が優先度を決定する場合は、他の通信端末の状況を常に監視する必要があり、優先度を一意に決定するのが困難な場合がある。

なお、ＱｏＳコントローラ１１０は、通信状況監視部１０７により遅延許容時間を有するトラフィックストリームに対するＱｏＳを満たすデータ送信が行われているかを監視し、監視結果に応じて再送優先区間の割り当てを変更してもよい。

監視方法としては、割当てたＴＸＯＰ期間中に送信成功しているデータ量がトラフィックストリームで設定された送信要求レートを満たすデータ量であるかを監視したり、割当てたＴＸＯＰ期間中のＰＥＲを測定する方法などがある。

監視の結果、遅延許容時間制限を有するトラフィックストリームのうち、ＱｏＳを満たしていないものが存在する場合、スケジューリング処理部１０３は、ＱｏＳを満たしていないトラフィックストリーム用の再送優先区間を増やすなどの帯域割当処理を行う。

なお、前述の各実施形態は、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等）に格納された前述の処理手順をＣＰＵに実行させることができるプログラムを、コンピュータ装置に実行させることによっても実現できる。この場合、当該プログラムは、記録媒体を介して記憶装置内に格納された上で実行されてもよいし、記録媒体上から直接実行されてもよい。ここでの記録媒体は、ＲＯＭやＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクメモリ、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ、ＢＤ等の光ディスク、メモリカード等の記録媒体をいう。また、ここでいう記録媒体は、電話回線や搬送路等の通信媒体も含む概念である。

なお、図３，５，１１に示した各機能ブロックは、集積回路であるＬＳＩとして実現されてもよい。これらの機能ブロックは、１チップ化されていてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されていてもよい。ここでは、ＬＳＩといったが、集積度の違いによっては、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと称呼されることもある。また、集積回路化の手法は、ＬＳＩに限られるものではなく、専用回路または汎用プロセッサで集積回路化を行ってもよい。また、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを用いてもよい。さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックを集積化してもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。

以下に、前述の各実施形態の通信端末を実際のネットワークシステムに応用した例について説明する。図１２は、本願の各実施の形態の通信端末を高速電灯線伝送に適用したときのシステム全体の構成を示す図である。図１２に示すように、本願の各実施の形態の通信端末は、デジタルテレビ（ＤＴＶ）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のマルチメディア機器と電灯線との間のインターフェイスを提供する。マルチメディア機器と本願の各実施の形態の通信端末との間は、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、イーサネット（登録商標）、無線ＬＡＮであり、通信端末には電灯線通信をこれらのインターフェイスに変換する機能を持たせる必要がある。

このような構成によって、電灯線を媒体としたマルチメディアデータ等のデジタルデータを高速伝送する通信ネットワークシステムが構成されることとなる。この結果、従来の有線ＬＡＮのようにネットワークケーブルを新たに敷設することなく、家庭、オフィス等に既に設置されている電灯線をそのままネットワーク回線として使用することができる。したがって、コスト面、設置の容易性の面から、その利便性は、極めて大きい。

図１２に示した実施の形態では、本願の各実施の形態の通信端末は、既存のマルチメディア機器の信号インターフェイスを電灯線通信のインターフェイスに変換するアダプタとしての役割を果たしているが、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤレコーダ、デジタルテレビ、ホームサーバシステムなどのマルチメディア機器に本願の各実施の形態の通信端末が内蔵されていてもよい。これにより、マルチメディア機器の電源コードを介して、機器間のデータ伝送が可能となる。この場合、アダプタと電灯線とを接続する配線や、ＩＥＥＥ１３９４ケーブル、ＵＳＢケーブルが不要となり、配線が簡略化されることとなる。

また、電灯線を用いた通信ネットワークシステムは、ルータおよび／またはハブを介して、インターネットや、無線ＬＡＮ、従来の有線ケーブルのＬＡＮに接続することができるので、本願の各実施の形態の通信ネットワークシステムを用いたＬＡＮシステムの拡張にも何らの問題も生じない。さらに、電灯線を流れるデータは、たとえば、ＩＰプロトコルにおけるＩＰＳｅｃや、コンテンツ自身の暗号化、その他のＤＲＭ方式等で保護されていてもよい。

このように、上記のコンテンツ暗号化による著作権保護機能や、本願の各実施の形態の通信端末により得られる効果である遅延時間の抑制といったＱｏＳ機能を実現することによって、電灯線を用いた高品質なＡＶコンテンツの伝送が可能となる。

以上、本願発明を各実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、前述の説明はあらゆる点において本願発明の例示にすぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本願発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。

本願発明にかかる通信端末、方法、プログラム、記録媒体、および集積回路は、トラフィックに対する通信帯域幅を制御局が集中制御する通信ネットワークシステム等に有用である。

本願発明の実施の形態１に係る電灯線通信システムの通信端末配置の構成例を示す図 本願発明の実施の形態１に係る電灯線通信システムで使用される各アプリケーションでの送信要求レート及び遅延許容時間の例を示す図 本願発明の実施の形態１に係るＱｏＳコントローラ１００の構成例を示す図 ＴＤＭＡ区間とＣＳＭＡ区間によるスケジュール構成を示す図 本願発明の実施の形態１に係る通信端末２００の構成例を示す図 本願発明の実施の形態１に係る再送優先区間を設定しない場合のスケジューリングの一例を示す図 本願発明の実施の形態１に係る再送優先区間を設定する場合のスケジューリングの一例を示す図 本願発明の実施の形態１に係るビーコンフレームの構成例を示す図 本願発明の実施の形態１に係る再送優先区間１における各通信端末のフレーム送信の様子を示す図 本願発明の実施の形態１に係る再送優先区間における各通信端末２００のフレーム送信動作を示すフローチャート 本願発明の実施の形態２に係るＱｏＳコントローラ１１０の機能的構成を示すブロック図 本願発明の通信端末を高速電灯線伝送に適用したときのシステム全体の構成を示す図

符号の説明

１００，１１０ ＱｏＳコントローラ
１０１ トラフィックストリーム設定部
１０２ スケジューリング計算部
１０３ スケジューリング処理部
１０４ 優先度決定ポリシー設定部
１０５ 送受信処理部
１０６ 優先度設定部
１０７ 通信状況監視部
２０１ 送信待ち時間設定部
２０２ ＱｏＳ要求部
２０３ 優先度設定部
２０４ 送受信処理部
２０５ スケジューリング制御部

Claims (9)

1. 通信端末のトラフィックに対する通信帯域幅を制御局が集中制御する通信方式において、
   他の通信端末と競合せずに通信可能な帯域確保期間とトラフィックに対する再送を優先的に行うことができる再送優先区間を設定するスケジュール決定ステップと、
   前記再送優先区間における各通信端末の優先度を設定する優先度設定ステップと、
   帯域確保期間と再送優先区間を通知するスケジュール通知ステップとを有することを特徴とする帯域割当方法。
2. 前記優先度設定ステップは、各通信端末のスケジューリング位置と再送優先区間の位置関係から判断することを特徴とする請求項１に記載の帯域割当方法。
3. 前記優先度設定ステップは、各通信端末のストリーム種別から判断することを特徴とする請求項１に記載の帯域割当方法。
4. 前記優先度設定ステップは、各通信端末の伝送誤り率から判断することを特徴とする請求項１に記載の帯域割当方法。
5. 前記優先度設定ステップは、各通信端末の送信待機バッファ量から判断することを特徴とする請求項１に記載の帯域割当方法。
6. 通信端末のトラフィックに対する通信帯域幅を制御局が集中制御する通信システムにおいて、
   制御局は、
   他の通信端末と競合せずに通信可能な帯域確保期間とトラフィックに対する再送を優先的に行うことができる再送優先区間を設定するスケジュール決定手段と、
   帯域確保期間と再送優先区間を通知するスケジュール通知手段とを備え、
   通信端末は、
   前記再送優先区間における各通信端末の優先度を設定する優先度設定手段と、
   前記優先度に応じてフレームを送信するフレーム送信手段とを備えることを特徴とする通信システム。
7. 通信端末のトラフィックに対する通信帯域幅を制御局が集中制御する通信システムにおいて、
   制御局は、
   他の通信端末と競合せずに通信可能な帯域確保期間とトラフィックに対する再送を優先的に行うことができる再送優先区間を設定するスケジュール決定手段と、
   前記再送優先区間における各通信端末の優先度を設定する優先度設定手段と、
   帯域確保期間、再送優先区間と前記優先度を通知するスケジュール通知手段とを備え、
   通信端末は、
   前記優先度に応じてフレームを送信するフレーム送信手段とを備えることを特徴とする通信システム。
8. 通信端末のトラフィックに対する通信帯域幅を制御局が集中制御する通信システムにおいて、
   制御局は、
   各通信端末の通信状況を監視する通信状況監視手段を備え、
   前記優先度設定手段が前記通信状況監視結果に基づいて前記再送優先区間における各通信端末の優先度を設定することを特徴とする請求項７に記載の通信システム。
9. 通信端末のトラフィックに対する通信帯域幅を制御局が集中制御する通信システムにおいて、
   制御局は、
   他の通信端末と競合せずに通信可能な帯域確保期間とトラフィックに対する再送を優先的に行うことができる再送優先区間を設定するスケジュール決定手段と、
   前記再送優先区間における各通信端末の優先度を決定するための優先度決定ポリシー設定手段と、
   帯域確保期間、再送優先区間と優先度決定ポリシーを通知するスケジュール通知手段とを備え、
   通信端末は、
   前記再送優先区間における各通信端末の優先度を前記優先度決定ポリシーに基づき設定する優先度設定手段と、
   前記優先度に応じてフレームを送信するフレーム送信手段とを備えることを特徴とする通信システム。

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