JP2011503916A - 通信装置、通信方法、及び集積回路 - Google Patents

通信装置、通信方法、及び集積回路 Download PDF

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Abstract

【課題】送信しようとするデータに応じた遅延の制限を満たしつつ、効率的な伝送を行うことができる通信装置を提供する。
【解決手段】本通信装置は、優先度の異なる複数のデータを伝送可能な伝送路に接続される。当該通信装置は、伝送路上のデータの優先度情報を取得する取得部と、所定の優先度を有する送信データを送信する際に、前記優先度情報に基づいて、前記送信データの所定の送信基準時刻から送信終了時刻までの時間を制御する送信制御部と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、通信帯域を共有する複数の通信装置間で通信を行う通信方法、通信システム、及びそのための通信装置に関する。
電力線通信、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等、通信帯域を共有する複数の通信装置間で通信を行う通信システムにおいては、複数の通信装置が１つの伝送路を使用して通信を行うので、複数の通信装置からのアクセスの競合を回避する必要がある。
その１つの方法が、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｅｓｓ）方式である。この方式は、各通信装置が伝送路の使用状況を監視し、他の通信装置が伝送路を使用していないとき（伝送路がアイドリング状態のとき）に伝送を行うものであり、他の通信装置が伝送路を使用していないことを検出した時、ランダムな待ち時間（バックオフ時間）経過後に伝送を開始する。
図１０に、ＣＳＭＡ方式によりデータを送信する場合のタイミングの一例を示す。時刻Ｔ１で通信装置ＡがパケットＰＡ１を送信すると、同じ伝送路（ネットワーク）に接続された通信装置Ｂは、キャリア検出時間Ｃｔ後の時刻Ｔ２でパケットＰＡ１を検出し、伝送路が使用されていることを検出する。通信装置Ｂが伝送路を介して送信しようとしている場合、通信装置Ｂは、通信装置ＡからのパケットＰＡ１が終了するのを待つ。
時刻Ｔ３で通信装置ＡのパケットＰＡ１の送信終了を検出すると、通信装置Ｂは、単位バックオフ時間（スロット時間）Ｓｔのランダム数倍の時間（ランダムバックオフ時間）だけ待機する。具体的には、スロット時間Ｓｔ経過毎にカウントし、カウント値がその時の発生したランダム値に達したとき、パケットＰＢ１を送信する。図１０の例は、ランダム値が８の場合であり、Ｓｔ×８だけ待機した時刻Ｔ４に、パケットＰＢ１を送信している。なお、スロット時間Ｓｔは、キャリア検出時間Ｃｔ以上の値に設定されるので、発生したランダム値が小さい他の通信装置が送信を開始した場合、スロットのカウント前に確実に他の通信装置の送信開始を検出することができる。
図１０の例では、ランダム値８をカウントするまで、キャリア検出がされないので、通信装置ＢがパケットＰＢ１を送信できているが、８より小さいランダム値を発生した他の通信装置が存在する場合、時刻Ｔ４になる前にキャリア検出がされ、カウントが停止され、その他の通信装置のパケットが終了するのを待つ。ランダム値の発生方法は、一定である必要はなく、優先度に応じて発生するランダム値の最大値を変化させてもよい。例えば、再送時に最大値を増加させたり（再送成功時には元の最大値に復帰）、待機中に他の通信装置のキャリアを検出してカウントを停止した場合に、最大値を減少（送信成功時には元の最大値に復帰）したりすると、１つの通信装置がいつまでも通信できない状態が続くのを避けることができる。なお、時刻Ｔ３で通信装置ＡのパケットＰＡ１の送信終了時点は、キャリアが検出されなくなってから、ＩＥＥＥ８０２．１１規格で定義されるＩＦＳ(Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ (フレーム間スペース))経過時点としている。
このように、ＣＳＭＡ方式を採用すると、同一の伝送路を介して複数の通信装置が送信しようとしても、ランダムな待ち時間であるランダムバックオフ時間経過後に、送信開始可能としているので、衝突の発生を減少させることができる。以下、ランダムバックオフ時間を、「バックオフ時間」、「バックオフ期間」、又は「ＢＯ］と記述する場合もある。
一方、電力線通信、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等、通信帯域を共有する複数の通信装置間で通信を行う通信システムにおいては、伝送路に多種多様なデータが混在しても、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を確保することが求められる。特に、伝送されるデータが周期的でかつ遅延条件の制限があるようなデータ、例えば、ＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｎ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、映像のストリーム転送等、である場合、通信帯域に変動があるとデータの途切れが生じるので、十分な通信帯域を確保しつつ伝送することが求められる。
しかし、ＣＳＭＡ方式は、基本的にランダムバックオフ時間の経過後にアクセスする方式であるので、アクセス台数（ネットワーク接続させた通信装置の数）が増加するとアクセスできる確率が低くなり、遅延条件の制限があるようなデータの最大遅延量を確保することが難しくなる。
ＱｏＳを確保するための優先制御技術としては、例えば、特許文献１（米国特許第７０９５７５４号明細書）に記載された無線ＬＡＮ技術（ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ）がある。この文献に記載された技術は、フレーム間に、バックオフ時間とは別に固定待ち時間であるギャップ時間（以下、単に「ｇａｐ」と記述する場合もある。）を挿入するものである。このギャップ時間は、送信しようとするデータの優先度に応じて、異なる（優先度が高い場合は短く、優先度が低い場合は長い。）ので、高優先度のデータを確実に優先して送信することができる。
図１１に、データの優先度に応じて異なる長さのギャップ時間を付加して送信する場合のタイミングの一例を示す。図１１の例では、送信しようとするデータの優先度が、「最優先」、「優先」、「非優先」の３段階であり、優先度が「最優先」の場合ギャップ時間がゼロである。優先度が「優先」と「非優先」の場合、ギャップ時間が設定されるが、優先度が「優先」の場合のギャップ時間より、優先度が「非優先」の場合のギャップ時間が長く設定される。
図１１（ａ）の例では、端末１と端末２が「最優先」のデータを送信しようとしており、端末３が「優先」のデータを送信しようとしており、端末４と端末５が「非優先」のデータを送信しようとしている。図１１（ａ）の時刻ｔ１で、伝送路のアイドリング状態を検知すると、端末１と端末２はバックオフ時間の計時を開始し、端末３、端末４、端末５は、ギャップ時間の計時を開始する。ここでは、端末１のバックオフ時間が先に経過するので、端末１がデータの送信を開始する。端末２のバックオフ時間が経過した時点、端末３〜５のギャップ時間が経過した時点で、伝送路は既にアイドリング状態でなくなっているので、端末２はデータの送信を行わず、端末３〜５はバックオフ時間の計時を行わない。なお、この図、及び以降のタイミングを説明する図において、破線で囲まれた計時やデータ送信のブロックは、実際には行われない動作を示す。なお、アイドリング状態とは、伝送路上にデータが流れていない状態のことである。
端末１のデータ送信が終了してからＩＦＳ経過後の時刻ｔ２に、送信すべきデータを保持している端末２〜５は、時刻ｔ１と同様、バックオフ時間又はギャップ時間の計時を開始する。ここでは、端末２のバックオフ時間が先に経過するので、端末２がデータの送信を開始する。端末３〜５のギャップ時間が経過した時点で、伝送路は既にアイドルでなくなっているので、端末３〜５はバックオフ時間の計時を行わない。
端末２のデータ送信が終了してからＩＦＳ経過後の時刻ｔ３に、送信すべきデータを保持している端末３〜５は、時刻ｔ１と同様、ギャップ時間の計時、次いでバックオフ時間の計時を開始する。ここでは、端末３のギャップ時間、及びバックオフ時間が先に経過するので、端末３がデータの送信を開始する。端末４、５のギャップ時間及びバックオフ時間が経過した時点で、伝送路は既にアイドリング状態でなくなっているので、端末４、５はデータの送信を行わない。
端末３のデータ送信が終了してからＩＦＳ経過後の時刻ｔ４に、送信すべきデータを保持している端末４、５は、時刻ｔ１と同様、ギャップ時間の計時、次いでバックオフ時間の計時を開始する。ここでは、端末４のギャップ時間、及びバックオフ時間が先に経過するので、端末４がデータの送信を開始する。端末５のギャップ時間及びバックオフ時間が経過した時点で、伝送路は既にアイドルでなくなっているので、端末５はデータの送信を行わない。
このように、送信しようとするデータの優先度に応じて、ギャップ時間の長さを変化させることにより、複数の端末がデータを送信しようとしている場合、優先度の高いデータが先に送信される。
図１１（ｂ）の例では、端末４と端末５が「非優先」のデータを送信しようとしている。図１１（ｂ）の時刻ｔ１１で、伝送路のアイドリング状態を検知すると、端末４、５は、ギャップ時間の計時、次いでバックオフ時間の計時を開始する。端末４、５が送信しようとするデータは、どちらも優先度が「非優先」であるので、同じ長さのギャップ時間を計時し、次いで、バックオフ時間の計時を行う。ここでは、端末４のバックオフ時間が先に経過するので、端末４がデータの送信を開始する。端末５のギャップ時間及びバックオフ時間が経過した時点で、伝送路は既にアイドリング状態でなくなっているので、端末５はデータの送信を行わない。
端末４のデータ送信が終了してからＩＦＳ経過後の時刻ｔ１２に、送信すべきデータを保持している端末４、５は、時刻ｔ１１と同様、ギャップ時間の計時、次いでバックオフ時間の計時を開始する。ここでは、端末５のギャップ時間、及びバックオフ時間が先に経過するので、端末５がデータの送信を開始する。端末５のギャップ時間及びバックオフ時間が経過した時点で、伝送路は既にアイドリング状態でなくなっているので、端末５はデータの送信を行わない。
端末５のデータ送信が終了してからＩＦＳ経過後の時刻ｔ１３に、送信すべきデータを保持している端末４は、時刻ｔ１１と同様、ギャップ時間の計時、次いでバックオフ時間の計時を開始する。そして、端末４のギャップ時間、及びバックオフ時間が経過した時点で、端末４がデータの送信を開始する。
このように、同じ優先度のデータ送信が競合する場合は、バックオフ時間のランダム値に応じて、いずれかの端末からデータの送信が行われる。
以上のように、フレーム間に、バックオフ時間とは別に固定待ち時間であるギャップ時間を挿入し、送信すべきデータに応じて、ギャップ時間の長さを変化させることにより、優先度の異なるデータが混在する環境（例えば、図１１（ａ）参照）では、優先度の高いデータが優先して送信される。しかし、優先度が高くないデータのみが存在する環境（例えば、図１１（ｂ）参照）では、全てデータ送信の前にギャップ時間が挿入されるため、ギャップ時間が無駄な時間となり、伝送効率が低下する。
また、ギャップ時間を挿入して、優先度の高いデータを優先して送信するようにした場合でも、送信データのデータ長（フレーム長）によっては、要求遅延時間（遅延条件の制限値）を満たさない場合がある。フレーム長の影響について、図１２を用いて説明する。
図１２の例では、端末１と端末２が「最優先」のデータを送信しようとしており、端末５が「非優先」のデータを送信しようとしている。図１２の時刻ｔ１で、伝送路のアイドリング状態を検知すると、送信すべきデータを保持している端末５は、ギャップ時間及びバックオフ時間の計時を開始し、バックオフ時間の経過時点である時刻ｔ２に、データの送信を開始する。
その後、時刻ｔ３で端末２に送信すべきデータが発生し、時刻ｔ４で端末１に送信すべきデータが発生しても、伝送路は端末５からのデータが送信中であるので、バックオフ時間の計時は開始されない。時刻ｔ５で端末５からのデータの送信が終了し、ＩＦＳ経過後の時刻ｔ６に、送信すべきデータを保持している端末１と端末２はバックオフ時間の計時を開始し、端末５はギャップ時間の計時を開始する。ここでは、端末１のバックオフ時間が先に経過するので、端末１がデータの送信を開始する。端末２のバックオフ時間が経過した時点、端末５のギャップ時間が経過した時点で、伝送路は既にアイドルでなくなっているので、端末２はデータの送信を行わず、端末５はバックオフ時間の計時を行わない。
時刻ｔ７で端末１からのデータの送信が終了し、ＩＦＳ経過後の時刻ｔ８に、送信すべきデータを保持している端末２はバックオフ時間の計時を開始し、端末５はギャップ時間の計時を開始する。ここでは、端末２のバックオフ時間が先に経過するので、端末２がデータの送信を開始する。端末５のギャップ時間が経過した時点で、伝送路は既にアイドルでなくなっているので、端末５はバックオフ時間の計時を行わない。
以上のように、優先度の低いデータの伝送中でも、伝送終了後には優先度の高いデータの送信が開始される。しかし、送信データのデータ長に制限を加えないと、優先度の高いデータの要求遅延時間が満たされない場合がある。図１２の例では、端末５からのデータのデータ長（実線の両矢印線で示している。）が長いため、端末１からのデータ送信及び端末２からのデータ送信が、優先度が「最優先」のデータの要求遅延時間（一点鎖線の両矢印線に示している。）を満たしていない。すなわち、端末１におけるデータ遅延時間（送信データ発生時刻ｔ４からデータの送信終了時刻ｔ７までの時間を破線で示してある。）、及び端末２におけるデータ遅延時間（送信データ発生時刻ｔ３からデータの送信終了時刻ｔ９までの時間を破線で示してある。）は、要求遅延時間より長くなっている。
また、同一優先度のデータ同士の衝突は確率的に避けられず、衝突が発生した場合は、データ遅延時間が増加することになるので、要求遅延時間内での送信回数を増やして、衝突が生じても要求遅延時間を超えないようにする必要がある。
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、送信しようとするデータに応じた遅延の制限を満たしつつ、効率的な伝送を行なうことができる通信装置、通信方法、及び集積回路を提供することを目的とする。
本発明の第１の通信装置は、優先度の異なる複数のデータを伝送可能な伝送路に接続可能な通信装置であって、前記伝送路を伝送するデータの優先度情報を取得する取得部と、所定の優先度を有する送信データを送信する際に、前記優先度情報に基づいて、前記送信データの所定の送信基準時刻から送信終了時刻までの時間を制御する送信制御部と、を備える。
第１の通信装置によれば、伝送路を伝送するデータの優先度を取得し、当該優先度に対応する優先度情報に基づいて、送信データの送信基準時刻から送信終了時刻までの時間を制御するので、送信しようとするデータの遅延条件を満たしつつ、伝送効率の良いデータ送信を行うことが可能になる。なお、ここでの「伝送中のデータ」は、ある時点で伝送路を伝送中のデータを示すだけでなく、所定期間内にその伝送路を伝送したデータも含む。所定期間は、優先度情報を取得するタイミング等によって、適宜決定する。
本発明の第２の通信装置は、送信制御部が、伝送路がアイドリング状態となってから、送信基準時刻から所定の待ち時間経過後にデータの送信を行い、送信制御部が、伝送路上を伝送するデータの優先度情報に基づいて、所定の待ち時間を制御する。
第２の通信装置によれば、送信制御部が、伝送路上を伝送するデータの優先度情報に基づいて、所定の待ち時間を制御するので、送信基準時刻からデータ送信までの時間を、データ送信毎に最適な値に設定することで無駄な待ち時間を減少させることが可能になる。したがって、送信しようとするデータの遅延条件を満たしつつ、伝送効率の良いデータ送信を行うことが可能になる。
本発明の第３の通信装置は、更に、所定の長さを有し、前記データを格納する通信フレームを生成する通信フレーム生成部を備え、送信制御部が、伝送路上を伝送するデータの優先度情報に基づいて、通信フレームの長さを制御する。
第３の通信装置によれば、送信制御部が、伝送路上を伝送するデータの優先度情報に基づいて、通信フレームの長さを制御するので、送信しようとするデータの遅延条件を満たしつつ、伝送効率の良いデータ送信を行うことが可能になる。特に、音声データやストリーミングデータなどの伝送のように、ＱｏＳ（Quality of Service）が要求されるデータ伝送において好適である。
本発明の第４の通信装置は、送信制御部が、送信データの優先度に基づいて、所定の待ち時間を制御する。
第４の通信装置によれば、送信制御部が、送信データの優先度に基づいて、所定の待ち時間を制御するので、送信しようとするデータの遅延条件を満たしつつ、伝送効率の良いデータ送信を行うことが可能になる。
本発明の第５の通信装置は、送信制御部が、送信データの優先度に基づいて、通信フレームの長さを制御する。
第５の通信装置によれば、送信制御部が、送信データの優先度に基づいて、通信フレームの長さを制御するので、送信しようとするデータの遅延条件を満たしつつ、伝送効率の良いデータ送信を行うことが可能になる。特に、音声データやストリーミングデータなどの伝送のように、ＱｏＳ（Quality of Service）が要求されるデータ伝送において好適である。
本発明の第６の通信装置は、所定の待ち時間が、送信毎にランダムに定められるランダム待ち時間と、伝送路を伝送するデータの優先度情報及び送信するデータの優先度に応じて一定値に定められる固定待ち時間と、を含んでおり、送信制御部が、前記優先度情報及び所定の優先度の少なくとも一方に応じて前記固定待ち時間を制御する。
第６の通信装置によれば、送信制御部が、伝送路上を伝送するデータの優先度情報または送信するデータの優先度に基づいて、固定待ち時間を制御するので、固定待ち時間をデータ送信毎に最適な値に設定することで無駄な待ち時間を減少させることが可能になる。したがって、送信しようとするデータの遅延条件を満たしつつ、伝送効率の良いデータ送信を行うことが可能になる。
本発明の第７の通信装置は、送信制御部が、伝送路上を伝送するデータの優先度情報が示す優先度が前記送信すべきデータの前記所定の優先度より低い場合、固定待ち時間をゼロに設定する。
第７の通信装置によれば、伝送路上を伝送するデータの優先度が示す優先度が送信すべきデータの優先度が示す優先度より低い場合に固定待ち時間をゼロに設定するので、優先度の高いデータを効率的に伝送することが可能になる。特に、音声データやストリーミングデータなどの伝送のように、ＱｏＳ（Quality of Service）が要求されるデータ伝送において好適である。
本発明の第８の通信装置は、送信制御部が、優先度が最優先でない送信データを送信する場合の所定の待ち時間を、優先度が最優先の送信データを送信する場合のランダム待ち時間の最大値より大きい値に設定する。
第８の通信装置によれば、送信制御部が、優先度の低い送信データについて所定の待ち時間を大きく設定するので、優先度の高いデータを効率的に伝送することが可能になる。特に、音声データやストリーミングデータなどの伝送のように、ＱｏＳ（Quality of Service）が要求されるデータ伝送において好適である。
本発明の第９の通信装置は、送信制御部が、伝送路上を伝送するデータの優先度情報が示す優先度が最優先である場合、通信フレームの長さを、優先度が最優先のデータが要求する遅延情報に基づいて制御する。
第９の通信装置によれば、送信制御部が、優先度が最優先のデータが要求する遅延情報に基づいて、送信する通信フレームの長さを制御するので、優先度が最優先のデータの送信を、早く開始することができ、当該データの遅延条件を満足させることが可能になる。特に、音声データやストリーミングデータなどの伝送のように、ＱｏＳ（Quality of Service）が要求されるデータ伝送において好適である。
本発明の第１０の通信装置は、伝送路として電力線を用いる。
本発明の第１１の通信装置は、取得部が、伝送路に存在するデータのヘッダを解析することにより伝送路上を伝送するデータの優先度情報を取得する。
第１１の通信装置によれば、伝送路を伝送中のデータの優先度を簡単に取得することができる。なお、データフレームのヘッダの解析の解析タイミングは任意であるが、定期的に、例えば、一定時間毎等に行う。データフレームのヘッダの解析は、伝送路に接続された全ての通信装置が行っても、特定の通信装置が行ってもよい。
本発明の第１２の通信装置は、取得部が、伝送路に接続された他の通信装置から送信される制御情報を受信し、制御情報に含まれる伝送路上を伝送するデータの優先度情報を取得する。
第１２の通信装置によれば、全ての通信装置が伝送路を伝送中のデータの優先度を取得するためのデータ処理を行う必要がないので、個別の通信装置の処理負担が軽減される。制御信号は、例えばビーコン信号である。また、伝送路を伝送中のデータの優先度を取得するためのデータ処理を行う通信装置は、例えば、親機である。
本発明の第１の通信方法は、優先度の異なる複数のデータを伝送可能な伝送路に接続可能な通信方法であって、前記伝送路を伝送するデータの優先度情報を取得し、所定の優先度を有する送信データを送信する際に、前記優先度情報に基づいて、前記送信データの所定の送信基準時刻から送信終了時刻までの時間を制御する。
第１の通信方法によれば、伝送路を伝送するデータの優先度を取得し、当該優先度に対応する優先度情報に基づいて、送信データの送信基準時刻から送信終了時刻までの時間を制御するので、送信しようとするデータの遅延条件を満たしつつ、伝送効率の良いデータ送信を行うことが可能になる。なお、ここでの「伝送中のデータ」は、ある時点で伝送路を伝送中のデータを示すだけでなく、所定期間内にその伝送路を伝送したデータも含む。所定期間は、優先度情報を取得するタイミング等によって、適宜決定する。
本発明の第２の通信方法は、伝送路がアイドリング状態となってから、送信基準時刻から所定の待ち時間経過後にデータの送信を行い、伝送路上を伝送するデータの優先度情報に基づいて、所定の待ち時間を制御する。
第２の通信方法によれば、伝送路上を伝送するデータの優先度情報に基づいて、所定の待ち時間を制御するので、送信基準時刻からデータ送信までの時間を、データ送信毎に最適な値に設定することで無駄な待ち時間を減少させることが可能になる。したがって、送信しようとするデータの遅延条件を満たしつつ、伝送効率の良いデータ送信を行うことが可能になる。
本発明の第３の通信方法は、更に、所定の長さを有し、前記データを格納する通信フレームを生成し、伝送路上を伝送するデータの優先度情報に基づいて、通信フレームの長さを制御する。
第３の通信方法によれば、伝送路上を伝送するデータの優先度情報に基づいて、通信フレームの長さを制御するので、送信しようとするデータの遅延条件を満たしつつ、伝送効率の良いデータ送信を行うことが可能になる。特に、音声データやストリーミングデータなどの伝送のように、ＱｏＳ（Quality of Service）が要求されるデータ伝送において好適である。
本発明の第４の通信方法は、送信データの優先度に基づいて、所定の待ち時間を制御する。
第４の通信方法によれば、送信データの優先度に基づいて、所定の待ち時間を制御するので、送信しようとするデータの遅延条件を満たしつつ、伝送効率の良いデータ送信を行うことが可能になる。
本発明の第５の通信方法は、送信データの優先度に基づいて、通信フレームの長さを制御する。
第５の通信方法によれば、送信データの優先度に基づいて、通信フレームの長さを制御するので、送信しようとするデータの遅延条件を満たしつつ、伝送効率の良いデータ送信を行うことが可能になる。特に、音声データやストリーミングデータなどの伝送のように、ＱｏＳ（Quality of Service）が要求されるデータ伝送において好適である。
本発明の第６の通信方法は、所定の待ち時間が、送信毎にランダムに定められるランダム待ち時間と、伝送路を伝送するデータの優先度情報及び送信するデータの優先度に応じて一定値に定められる固定待ち時間と、を含んでおり、前記優先度情報及び所定の優先度の少なくとも一方に応じて前記固定待ち時間を制御する。
第６の通信方法によれば、伝送路上を伝送するデータの優先度情報または送信するデータの優先度に基づいて、固定待ち時間を制御するので、固定待ち時間をデータ送信毎に最適な値に設定することで無駄な待ち時間を減少させることが可能になる。したがって、送信しようとするデータの遅延条件を満たしつつ、伝送効率の良いデータ送信を行うことが可能になる。
本発明の第７の通信方法は、伝送路上を伝送するデータの優先度情報が示す優先度が前記送信すべきデータの前記所定の優先度より低い場合、固定待ち時間をゼロに設定する。
第７の通信方法によれば、伝送路上を伝送するデータの優先度が示す優先度が送信すべきデータの優先度が示す優先度より低い場合に固定待ち時間をゼロに設定するので、優先度の高いデータを効率的に伝送することが可能になる。特に、音声データやストリーミングデータなどの伝送のように、ＱｏＳ（Quality of Service）が要求されるデータ伝送において好適である。
本発明の第８の通信方法は、優先度が最優先でない送信データを送信する場合の所定の待ち時間を、優先度が最優先の送信データを送信する場合のランダム待ち時間の最大値より大きい値に設定する。
第８の通信方法によれば、優先度の低い送信データについて所定の待ち時間を大きく設定するので、優先度の高いデータを効率的に伝送することが可能になる。特に、音声データやストリーミングデータなどの伝送のように、ＱｏＳ（Quality of Service）が要求されるデータ伝送において好適である。
本発明の第９の通信方法は、伝送路上を伝送するデータの優先度情報が示す優先度が最優先である場合、通信フレームの長さを、優先度が最優先のデータが要求する遅延情報に基づいて制御する。
第９の通信方法によれば、優先度が最優先のデータが要求する遅延情報に基づいて、送信する通信フレームの長さを制御するので、優先度が最優先のデータの送信を、早く開始することができ、当該データの遅延条件を満足させることが可能になる。特に、音声データやストリーミングデータなどの伝送のように、ＱｏＳ（Quality of Service）が要求されるデータ伝送において好適である。
本発明の第１０の通信方法は、伝送路として電力線を用いる。
本発明の第１１の通信方法は、伝送路に存在するデータのヘッダを解析することにより伝送路上を伝送するデータの優先度情報を取得する。
第１１の通信方法によれば、伝送路を伝送中のデータの優先度を簡単に取得することができる。なお、データフレームのヘッダの解析の解析タイミングは任意であるが、定期的に、例えば、一定時間毎等に行う。データフレームのヘッダの解析は、伝送路に接続された全ての通信装置が行っても、特定の通信装置が行ってもよい。
本発明の第１２の通信方法は、伝送路に接続された他の通信装置から送信される制御情報を受信し、制御情報に含まれる伝送路上を伝送するデータの優先度情報を取得する。
第１２の通信方法によれば、全ての通信装置が伝送路を伝送中のデータの優先度を取得するためのデータ処理を行う必要がないので、個別の通信装置の処理負担が軽減される。制御信号は、例えばビーコン信号である。また、伝送路を伝送中のデータの優先度を取得するためのデータ処理を行う通信装置は、例えば、親機である。
本発明の集積回路は、優先度の異なる複数のデータを伝送可能な伝送路に接続可能な通信装置に用いられる集積回路であって、前記伝送路を伝送するデータの優先度情報を取得する取得部と、所定の優先度を有する送信データを送信する際に、前記優先度情報に基づいて、前記送信データの所定の送信基準時刻から送信終了時刻までの時間を制御する送信制御部と、を備える。
本発明の集積回路によれば、伝送路を伝送するデータの優先度を取得し、当該優先度に対応する優先度情報に基づいて、送信データの送信基準時刻から送信終了時刻までの時間を制御するので、送信しようとするデータの遅延条件を満たしつつ、伝送効率の良いデータ送信を行うことが可能になる。なお、ここでの「伝送中のデータ」は、ある時点で伝送路を伝送中のデータを示すだけでなく、所定期間内にその伝送路を伝送したデータも含む。所定期間は、優先度情報を取得するタイミング等によって、適宜決定する。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、送信しようとするデータに応じた遅延の制限を満たしつつ、効率的な伝送を行なうことができる通信装置、通信方法、及び集積回路を提供することができる。
電力線通信システムの一例の概略構成を示す図 ＰＬＣモデムの外観を示す図 ＰＬＣモデムのハードウェアの一例を示すブロック図 ＰＬＣモデムにおけるデジタル信号処理の一例を説明する図 ＰＬＣモデムにおける送信タイミング、又は送信データのデータ長の制御を説明するための機能ブロック図 電力線通信システムにおけるデータフレームの構成の一例を示す図 電力線通信システムにおける取得したフレーム優先度情報の具体例を示す図 電力線通信システムにおけるギャップ時間制御に基づく送信タイミングの一例を示す図 電力線通信システムにおける通信データのデータ長制御に基づく送信タイミングの一例を示す図 ＣＳＭＡ方式によりデータを送信する場合のタイミングの一例を示す図 データの優先度に応じて異なる長さのギャップ時間を付加して送信する場合のタイミングの一例を示す図 通信データのデータ長の要求遅延時間に対する影響を説明する図
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。以下の説明では、電力線通信装置、及び電力線通信システムを例にしているが、無線ＬＡＮ等の他の通信装置、通信システムであってもよい。
図１に示す電力線通信システムは、電力線９００に接続された複数台のＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）モデム１００Ｍ、１００Ｔ１、１００Ｔ２、１００Ｔ３、１００Ｔ４を備える。図１には、５台のＰＬＣモデムが示されているが、接続台数は任意である。ＰＬＣモデム１００Ｍは、親機として機能するものであり、子機として機能する他のＰＬＣモデム１００Ｔ１、・・１００Ｔ４の接続状態（リンク状態）の管理を行うものである。ただし、親機として機能するＰＬＣモデムは、必須ではない。
なお、以降の説明において、親機及び特定の子機について言及する場合は、ＰＬＣモデム１００Ｍ、１００Ｔ１、１００Ｔ２、１００Ｔ３、１００Ｔ４のように記述し、子機一般に言及する場合は、ＰＬＣモデム１００Ｔと記述する。また、親機、子機の限定がないＰＬＣモデムに言及する場合は、単に、ＰＬＣモデム１００と記述する。
電力線９００は、図１では１本の線で示されているが、実際には２本以上の導線であり、ＰＬＣモデム１００は、その内の２本に接続されている。
ＰＬＣモデム１００は、詳細は後述するように、ＲＪ４５等のＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）用モジュラージャックを有しており、モジュラージャックには、テレビ（ＴＶ）５１、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）５２、ＩＰ電話５３、レコーダ５４、ブロードバンドルータ５５が接続され、ブロードバンドルータ５５はインターネットに接続されている。なお、電力線通信システムは、本発明の通信方法を実現する通信システムの一例であり、無線ＬＡＮ等、他の通信システムであってもよい。
図２に示すＰＬＣモデム１００は、筐体１０１を有しており、筐体１０１の前面には、図２（ａ）（ｂ）に示すようにＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃからなる表示部１０５が設けられている。また、筐体１０１の背面には、図２（ｃ）に示すように電源コネクタ１０２、及びＲＪ４５等のＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）用モジュラージャック１０３、及び動作モード等の切換えのための切換えスイッチ１０４が設けられている。電源コネクタ１０２には、電源ケーブル（図２では図示せず）が接続され、モジュラージャック１０３には、ＬＡＮケーブル（図２では図示せず）が接続される。なお、ＰＬＣモデム１００には、更にＤｓｕｂ（Ｄ−ｓｕｂｍｉｎｉａｔｕｒｅ）コネクタを設け、Ｄｓｕｂケーブルを接続するようにしてもよい。
ＰＬＣモデム１００は、図３に示すように、回路モジュール２００及びスイッチング電源３００を有している。スイッチング電源３００は、各種（例えば、＋１．２Ｖ、＋３．３Ｖ、＋１２Ｖ）の電圧を回路モジュール２００に供給するものであり、例えば、スイッチングトランス、ＤＣ−ＤＣコンバータ（いずれも図示せず）を含んで構成される。
回路モジュール２００には、メインＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２１０、ＡＦＥ・ＩＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ ＥＮＤ・Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ)２２０、イーサネット（登録商標）ＰＨＹ・ＩＣ（Ｐｈｙｓｉｃ ｌａｙｅｒ・Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２３０、メモリ２４０、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２５１、ドライバＩＣ２５２、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２６０、及びカプラ２７０が設けられている。スイッチング電源３００及びカプラ２７０は、電源コネクタ１０２に接続され、更に電源ケーブル６００、電源プラグ４００、コンセント５００を介して電力線９００に接続される。なお、メインＩＣ２１０は電力線通信を行う制御回路として機能する。
メインＩＣ２１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２１１、ＰＬＣ・ＭＡＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ・Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｌａｙｅｒ）ブロック２１２、及びＰＬＣ・ＰＨＹ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ・Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ）ブロック２１３で構成されている。ＣＰＵ２１１は、３２ビットのＲＩＳＣ（Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｅｔ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）プロセッサを実装している。ＰＬＣ・ＭＡＣブロック２１２は、ＰＬＣ送受信信号のＭＡＣ層（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｌａｙｅｒ）を管理し、かつイーサネットの通信制御を行うＭＡＣ層も管理し、ＰＬＣ・ＰＨＹブロック２１３は、送受信信号のＰＨＹ層（Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ）を管理する。ＡＦＥ・ＩＣ２２０は、ＤＡ変換器（ＤＡＣ；Ｄ／Ａ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２２１、ＡＤ変換器（ＡＤＣ；Ａ／Ｄ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２２２、及び可変増幅器（ＶＧＡ；Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇａｉｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２２３で構成されている。カプラ２７０は、コイルトランス２７１、及びカップリング用コンデンサ２７２ａ、２７２ｂで構成されている。なお、ＣＰＵ２１１は、メモリ２４０に記憶されたデータを利用して、ＰＬＣ・ＭＡＣブロック２１２、及びＰＬＣ・ＰＨＹブロック２１３の動作を制御するとともに、ＰＬＣモデム１００全体の制御も行う。
ＰＬＣモデム１００による通信は、概略次のように行われる。モジュラージャック１０３から入力されたデータは、イーサネットＰＨＹ・ＩＣ２３０を介してメインＩＣ２１０に送られ、デジタル信号処理を施すことによってデジタル送信信号が生成される。生成されたデジタル送信信号は、ＡＦＥ・ＩＣ２２０のＤＡ変換器（ＤＡＣ）２２１によってアナログ信号に変換され、ローパスフィルタ２５１、ドライバＩＣ２５２、カプラ２７０、電源コネクタ１０２、電源ケーブル６００、電源プラグ４００、コンセント５００を介して電力線９００に出力される。
電力線９００から受信された信号は、カプラ２７０を経由してバンドパスフィルタ２６０に送られ、ＡＦＥ・ＩＣ２２０の可変増幅器（ＶＧＡ）２２３でゲイン調整がされた後、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）２２２でデジタル信号に変換される。そして、変換されたデジタル信号は、メインＩＣ２１０に送られ、デジタル信号処理を施すことによって、デジタルデータに変換される。変換されたデジタルデータは、イーサネットＰＨＹ・ＩＣ２３０を介してモジュラージャック１０３から出力される。
メインＩＣ２１０によって実現されるデジタル信号処理の一例を、説明する。ＰＬＣモデム１００は、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式等の複数のサブキャリアを用いたマルチキャリア通信を行うものであり、送信データをＯＦＤＭ送信信号に変換するとともに、ＯＦＤＭ受信信号を受信データに変換するデジタル処理は、主としてＰＬＣ・ＰＨＹブロック２１３で行われる。
ＰＬＣ・ＰＨＹブロック２１３では、ウェーブレット変換を利用するＯＦＤＭ伝送のためのデジタル信号処理が実行される。図４に示すように、ＰＬＣ・ＰＨＹブロック２１３は、変換制御部１０、シンボルマッパ１１、シリアル−パラレル変換器（Ｓ／Ｐ変換器）１２、逆ウェーブレット変換器１３、ウェーブレット変換器１４、パラレル−シリアル変換器（Ｐ／Ｓ変換器）１５、デマッパ１６としての機能を有する。
シンボルマッパ１１は、送信すべきビットデータをシンボルデータに変換し、各シンボルデータにしたがってシンボルマッピング（例えばＰＡＭ変調）を行うものである。Ｓ／Ｐ変換器１２は、マッピングされた直列データを並列データに変換するものである。逆ウェーブレット変換器１３は、並列データを逆ウェーブレット変換し、時間軸上のデータとするものであり、伝送シンボルを表すサンプル値系列を生成するものである。このデータは、ＡＦＥ・ＩＣ２２０のＤＡ変換器（ＤＡＣ）２２１に送られる。
ウェーブレット変換器１４は、ＡＦＥ・ＩＣ２２０のＡＤ変換器（ＡＤＣ）２２２から得られる受信デジタルデータ（送信時と同一のサンプルレートでサンプルされたサンプル値系列）を周波数軸上へ離散ウェーブレット変換するものである。Ｐ／Ｓ変換器１５は、周波数軸上の並列データを直列データに変換するものである。デマッパ１６は、各サブキャリアの振幅値を計算し、受信信号の判定を行って受信データを求めるものである。
図１に示す電力線通信システムにおいても、データの伝送を行う場合の送信タイミングは、基本的にＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｅｓｓ）方式である。すなわち、各通信装置が伝送路の使用状況を監視し、他の通信装置が伝送路を使用していないとき（伝送路がアイドリング状態のとき）に伝送を行うものであり、他の通信装置が伝送路を使用していないことを検出した時、ランダムな待ち時間（バックオフ時間）経過後に伝送を開始する。従来のものと異なる点は、伝送路を伝送中のデータの優先度を示す伝送路上優先度情報を取得し、取得した伝送路上優先度情報と、送信すべきデータの優先度情報とに基づいて、待ち時間、又は送信すべきデータのデータ長を制御する点が異なる。また、アイドリング状態とは、伝送路にデータが存在せず、データの通信が可能な状態であり、具体的にはキャリアセンスがされない状態のことを指す。
待ち時間を制御する場合、送信タイミング毎にランダムに定められるランダム待ち時間（バックオフ時間）と、伝送路上優先度情報及び送信すべきデータの優先度情報に応じて一定値に定められる固定待ち時間（ギャップ時間）とを含んで待ち時間を構成し、伝送路上優先度情報及び送信すべきデータの優先度情報に応じて、固定待ち時間を変更する。例えば、伝送路上優先度情報が示す優先度が送信すべきデータの優先度が示す優先度より高くない場合、送信すべきデータの固定待ち時間をゼロに変更する。
送信すべきデータのデータ長を制御する場合、伝送路上優先度情報が示す優先度が最優先を示している場合、送信すべきデータのデータ長を、優先度が最優先のデータが要求する遅延情報に基づくデータ長にする。具体的には、優先度が最優先のデータを送信しようとしたときに、それより低優先度のデータが送信中の場合でも、通信終了後に遅延要求を満たした送信ができる程度のデータ長とする。
図５に、伝送路を伝送中のデータの優先度を示す伝送路上優先度情報に基づいて、送信タイミング、又は送信データのデータ長の制御を説明するための機能ブロック図を示す。ＰＬＣモデム１００は、受信処理部２１、受信制御部２２、優先度情報格納部２３、送信制御部２４、送信処理部２５、送信データがその優先度に応じて格納される最優先キュー２６Ａ、優先キュー２６Ｂ、非優先キュー２６Ｃを備える。
受信処理部２１は、伝送路からの受信信号を処理して受信データを生成するもので、図３のドライバＩＣ２５２、ＬＰＦ２５１、ＡＦＥ・ＩＣ２２０、メインＩＣのＰＬＣ・ＰＨＹブロック１１Ｂ等に対応する。受信制御部２２は、受信データに基づいて伝送路を伝送中のデータの優先度を示す伝送路上優先度情報を生成するもので、図３のメインＩＣのＰＬＣ・ＭＡＣブロック２１２、ＣＰＵ２１１、メモリ２４０等に対応する。伝送路上優先度情報の生成については後述する。優先度情報格納部２３は、受信制御部２２で生成した伝送路上優先度情報を格納するもので、メインＩＣのＰＬＣ・ＰＨＹブロック２１３内の図示しない記憶装置又はメモリ２４０に対応する。
送信制御部２４は、最優先キュー２６Ａ、優先キュー２６Ｂ、非優先キュー２６Ｃに格納されたデータの送信を制御するもので、図３のメインＩＣのＰＬＣ・ＭＡＣブロック２１２、ＣＰＵ２１１、メモリ２４０等に対応する。具体的には、優先度情報格納部２３から得た優先度情報と、各キューに格納された送信データのためのギャップ時間とデータ長（送信フレーム長）の少なくとも一方を制御し、更にバックオフによる送信タイミング制御を行う。送信制御の詳細については後述する。送信処理部２５は、送信制御部２４からの送信データに基づく送信信号を生成するもので、図３のメインＩＣのＰＬＣ・ＰＨＹブロック２１３、ＡＦＥ・ＩＣ２２０、バンドパスフィルタ２６０等に対応する。なお、最優先キュー２６Ａ、優先キュー２６Ｂ、非優先キュー２６Ｃはそれぞれ端末内に複数に分けて、例えば端末毎に分けて管理してもよく、同じ優先度のキューに対しては上記送信制御を同じパラメータで行うものとする。
次に、受信制御部２２が行う伝送路上優先度情報の生成について説明する。伝送路上優先度情報は、伝送路に存在するデータフレームのヘッダを解析することによって生成する。具体的には、所定期間内に伝送路伝送されるデータフレームのヘッダ部に含まれるフレーム優先度情報を判別することによって行う。図６に、データフレームの構成の一例を示す。データフレームのヘッダ部は、全端末（ＰＬＣモデム１００）が復調可能であるので、各端末が個別生成処理を行うことができる。このデータフレームを所定期間、例えば、８フレーム受信し、そのヘッダに含まれるフレーム優先度情報に基づき、伝送路上優先度情報を生成する。
図７に、取得した伝送路上優先度情報の具体例を示す。ここでは、フレーム優先度情報が、８レベル（０から７で、７が最優先）であるとする。取得されるフレーム優先度情報は、それぞれの優先レベルのデータフレームが受信された場合に「あり」、受信されない場合に「なし」とする。図７（ａ）は、優先レベル７と６と３のフレームが受信され、他の優先レベルのフレームが受信されていない場合の伝送路上優先度情報である。また、図７（ｂ）は、優先レベル６と３のフレームが受信され、他の優先レベルのフレームが受信されていない場合の伝送路上優先度情報を示している。さらに、図７（ｃ）は、優先レベル３のフレームのみが受信され、他の優先レベルのフレームが受信されていない場合の伝送路上優先度情報を示している。なお、図では省略しているがデータフレームに対する応答フレームや、ビーコン等の制御フレームに、これらのフレームを送信する端末が有するデータの優先度情報の最高優先度値、または全ての優先度値を記載して送信し、これらの情報をデータフレームと同じく取得し、反映させてもよい。
また、優先レベルは、データの種類に応じて決定される。例えば、ＶｏＩＰデータ等の音声データやストリーミングデータ等の映像データは、ＱｏＳを確保する観点から、高めの優先レベル（上記の例で言うと、優先レベル７、６）が設定される。なお、各ＰＬＣモデム１００に、予め優先レベルを固定的に設定することも可能である。
なお、受信制御部２２による伝送路上優先度情報の生成は、全てのＰＬＣモデムが行う必要はなく、例えば、図１の電力線通信システムにおける親ＰＬＣモデム１００Ｍのみで行うようにしてもよい。その場合、親ＰＬＣ１００Ｍは、ビーコン等により、子ＰＬＣモデム１００Ｔに送信する。そして、子ＰＬＣモデム１００Ｔは、受信した伝送路上優先度情報を優先度情報格納部２３に格納する。
それぞれのＰＬＣモデム１００が受信制御部２２による伝送路上優先度情報の生成を行う場合、個別のタイミングで行ってもよいし、システムタイム等で合わせることにより、同期して行ってもよい。
図８に、本発明の実施の形態の電力線通信システムにおけるギャップ時間制御に基づく送信タイミングの一例を示す。図８（ａ）は、図７（ａ）の伝送路上優先度情報データを得た場合で、優先レベル７を「最優先」、優先レベル６を「優先」、優先レベル３を「非優先」とした場合の例である。図８（ａ）は、伝送路上優先度情報が「最優先」の優先度が含まれ、複数の優先度のデータが混在する場合のタイミングである。図８（ａ）の例では、端末１と端末２が「最優先」のデータを送信しようとしており、端末３が「優先」のデータを送信しようとしており、端末４と端末５が「非優先」のデータを送信しようとしている。図８（ａ）の時刻ｔ１で、伝送路のアイドリング状態を検知すると、端末１と端末２はバックオフ時間の計時を開始し、端末３、端末４、端末５は、ギャップ時間の計時を開始する。ここでは、端末１のバックオフ時間が先に経過するので、端末１がデータの送信を開始する。端末２のバックオフ時間が経過した時点、端末３〜５のギャップ時間が経過した時点で、伝送路は既にアイドリング状態でなくなっているので、端末２はデータの送信を行わず、端末３〜５はバックオフ時間の計時を行わない。ここで、ＩＦＳは端末内部処理時間等を考慮した最小時間であるものと定め、以下の説明においても同様とし、さらにゼロと定めることも可能である。なお、以下の説明では、端末をＰＬＣモデム１００の意味で使用する場合もある。
図８（ｂ）は、図７（ｂ）の優先度情報データを得た場合で、優先レベル６を「優先」、優先レベル３を「非優先」とした場合の例であり、端末３が「優先」のデータを送信しようとしており、端末５が「非優先」のデータを送信しようとしている場合のタイミングである。この場合、伝送路上には「最優先」のデータは存在せず、伝送路上優先度が「優先」であって、端末３が送信しようとするデータの優先度より高くないので、端末３の送信データのギャップ時間をゼロとする。
図８（ｂ）の時刻ｔ２１で、伝送路のアイドリング状態を検知すると、端末３は、バックオフ時間の計時を開始し、端末５は、ギャップ時間の計時、次いでバックオフ時間の計時を開始する。ここでは、端末３のバックオフ時間が先に経過するので、端末３がデータの送信を開始する。端末５のギャップ時間及びバックオフ時間が経過した時点で、伝送路は既にアイドルでなくなっているので、端末５はデータの送信を行わない。
なお、バックオフ時間の計時またはギャップ時間の計時を開始する時刻（例えば、図８における時刻ｔ１、ｔ２、・・・ｔ３４）を送信基準時間と定義する場合がある。また、送信データを送信し終える時刻を送信終了時刻と定義する場合もある。
端末３のデータ送信が終了してからＩＦＳ経過後の時刻ｔ２２に、時刻ｔ２１と同様、送信すべきデータを保持している端末３は、バックオフ時間の計時を開始し、端末５は、ギャップ時間の計時、次いでバックオフ時間の計時を開始する。ここでも、端末３のバックオフ時間が先に経過するので、端末５がデータの送信を開始する。端末５のギャップ時間及びバックオフ時間が経過した時点で、伝送路は既にアイドリング状態でなくなっているので、端末５はデータの送信を行わない。
端末３のデータ送信が終了してからＩＦＳ経過後の時刻ｔ２３には、送信すべきデータを保持している端末５のみが、データ送信のための待ち時間計時を行う。すなわち、ギャップ時間の計時、次いでバックオフ時間の計時を開始する。そして、端末５のギャップ時間及びバックオフ時間が経過した時点で、データ送信を行う。
このように、端末３からのデータ送信に際して、ギャップ時間をゼロとして送信タイミングを制御するので、無駄なギャップ時間が挿入されず、伝送効率の低下が避けられる。また、「非優先」のデータを送信する端末５のギャップ時間も短くすることにより、更に伝送効率を向上させることができる。
図８（ｃ）は、図７（ｃ）の優先度情報データを得た場合で、優先レベル３を「非優先」とした場合の例であり、端末４と端末５が「非優先」のデータを送信しようとしている場合のタイミングである。この場合、伝送路上には「最優先」、「優先」のデータは存在せず、伝送路上優先度が「非優先」となり、端末４、５が送信しようとするデータの優先度より高くないので、端末４、５の送信データのギャップ時間もゼロとしている。
図８（ｃ）の時刻ｔ３１で、伝送路のアイドリング状態を検知すると、端末４、５は、ギャップ時間の計時、次いでバックオフ時間の計時を開始する。ここでは、端末４のバックオフ時間が先に経過するので、端末４がデータの送信を開始する。端末５のバックオフ時間が経過した時点で、伝送路は既にアイドルでなくなっているので、端末５はデータの送信を行わない。
端末４のデータ送信が終了してからＩＦＳ経過後の時刻ｔ３２に、送信すべきデータを保持している端末５は、時刻ｔ３１と同様、バックオフ時間の計時を開始する。端末５の計時途中で、端末４に送信すべきデータが発生するので、端末４もバックオフ時間の計時を開始する。ここでは、端末５のバックオフ時間が先に経過するので、端末５がデータの送信を開始する。端末４のバックオフ時間が経過した時点で、伝送路は既にアイドリング状態でなくなっているので、端末４はデータの送信を行わない。
端末５のデータ送信が終了してからＩＦＳ経過後の時刻ｔ３３に、送信すべきデータを保持している端末４、５は、時刻ｔ３１と同様、バックオフ時間の計時を開始する。ここでは、端末４のバックオフ時間が先に経過するので、端末４がデータの送信を開始する。端末５のバックオフ時間が経過した時点で、伝送路は既にアイドリング状態でなくなっているので、端末５はデータの送信を行わない。
端末４のデータ送信が終了してからＩＦＳ経過後の時刻ｔ３４に、送信すべきデータを保持している端末４、５は、時刻ｔ３１と同様、バックオフ時間の計時を開始する。ここでは、端末５のバックオフ時間が先に経過するので、端末５がデータの送信を開始する。端末４のバックオフ時間が経過した時点で、伝送路は既にアイドリング状態でなくなっているので、端末４はデータの送信を行わない。
このように、端末が送信しようとするデータの優先度が全て「非優先」の場合も、端末からのデータ送信に際して、ギャップ時間をゼロとして送信タイミングを制御するので、無駄なギャップ時間が挿入されず、伝送効率の低下が避けられる。また、バックオフ時間のコンテンション・ウィンドウ（バックオフ時間の最大時間長）を図８（ａ）におけるコンテンション・ウィンドウより小さくすることにより、更に伝送効率を向上させることができる。
なお、伝送路上のデータの優先度が、端末の送信しようとするデータの優先度よりも高い場合は、ギャップ時間が長くなるように制御する。
次に、伝送路上優先度情報に応じたギャップ時間の設定例について説明する。基本的には、伝送路上に存在する最も優先レベルの高い優先レベルのギャップ時間を０とし、優先レベルに応じたＣＷ割り当て値を基準として設定する。今、図７（ａ）の伝送路上優先度情報が取得された場合、ギャップ時間を、例えば次のように設定する。
（設定例１）
・優先レベル７のギャップ＝０
・優先レベル６のギャップ＝優先レベル７のＣＷ（コンテンション・ウィンドウ）
・優先レベル３のギャップ＝優先レベル７のＣＷ＋優先レベル６のＣＷ
このような設定を行うと、各優先レベルの送信順が保証される（ただし、ビジー後にデータが存在する場合に限る。）。
（設定例２）
・優先レベル７のギャップ＝０
・優先レベル６のギャップ＝優先レベル７のＣＷ
・優先レベル３のギャップ＝優先レベル７のＣＷ＋優先レベル６のＣＷより小さい値
このような設定を行うと、優先レベル３が優先レベル６より優先される場合が存在するので、優先レベル３のデータ送信が早くなり、非優先データの送信レートが向上する。
なお、優先レベル３のギャップ時間は、以下のように設定しても良い。
・優先レベル３のギャップ＝（優先レベル７のＣＷ＋優先レベル６のＣＷ）の合計より小さい値
また、図７（ｂ）の伝送路上優先度情報が取得された場合、ギャップ時間を、例えば次のように設定する。
（設定例３）
・優先レベル６のギャップ＝０
・優先レベル３のギャップ＝優先レベル６のＣＷ
また、図７（ｃ）の伝送路優先度情報が取得された場合、ギャップ時間を、例えば次のように設定する。
（設定例４）
・優先レベル３のギャップ＝０
次に、伝送路上優先度情報に基づくフレーム長の制御について説明する。図９に、本発明の実施の形態の電力線通信システムにおける通信データのデータ長制御に基づく送信タイミングの一例を示す。図９（ａ）は、伝送路上優先度情報が「最優先」の優先度が含まれ、複数の優先度のデータが混在する場合のタイミングである。
図９（ａ）の例では、端末１と端末２が「最優先」のデータを送信しようとしており、端末５が「非優先」のデータを送信しようとしている。図９（ａ）において図示してはいないが、端末５は、時刻ｔ１以前に端末１と端末２が送信した「最優先」のデータに対応する伝送路上優先情報を取得しており、後述する通信データのデータ長の制御は、ｔ１以前に取得した伝送路上優先度情報を用いて行われる。図９（ａ）の時刻ｔ１で、伝送路のアイドリング状態を検知すると、送信すべきデータを保持している端末５は、ギャップ時間及びバックオフ時間の計時を開始し、バックオフ時間の経過時点である時刻ｔ２に、データの送信を開始する。
その後、時刻ｔ３で端末２に送信すべきデータが発生し、時刻ｔ４で端末１に送信すべきデータが発生しても、伝送路は端末５からのデータが送信中であるので、バックオフ時間の計時は開始されない。時刻ｔ５で端末５からのデータの送信が終了し、ＩＦＳ経過後の時刻ｔ６に、送信すべきデータを保持している端末１と端末２はバックオフ時間の計時を開始し、端末５はギャップ時間の計時を開始する。ここでは、端末１のバックオフ時間が先に経過するので、端末１がデータの送信を開始する。端末２のバックオフ時間が経過した時点、端末５のギャップ時間が経過した時点で、伝送路は既にアイドルでなくなっているので、端末２はデータの送信を行わず、端末５はバックオフ時間の計時を行わない。
時刻ｔ７で端末１からのデータの送信が終了し、ＩＦＳ経過後の時刻ｔ８に、送信すべきデータを保持している端末２はバックオフ時間の計時を開始し、端末５はギャップ時間の計時を開始する。ここでは、端末２のバックオフ時間が先に経過するので、端末２がデータの送信を開始する。端末５のギャップ時間が経過した時点で、伝送路は既にアイドルでなくなっているので、端末５はバックオフ時間の計時を行わない。
図９（ａ）から明らかなように、図１２のタイミングに比較して、端末５からのデータのデータ長（実線の両矢印線で示している。）が短くなっている。したがって、端末１におけるデータ遅延時間（送信データ発生時刻ｔ４からデータの送信終了時刻ｔ７までの時間を破線で示してある。）、及び端末２におけるデータ遅延時間（送信データ発生時刻ｔ３からデータの送信終了時刻ｔ９までの時間を破線で示してある。）は、要求遅延時間（一点鎖線の両矢印線に示している。）より短くなっている。
図９（ｂ）の例では、端末５が「非優先」のデータを送信しようとしている。この場合、他の優先度のデータは伝送路上にないので、データ長の制限を受けずに、送信しようとするデータが要求するデータ長で送信がされる。したがって、ギャップ時間及びバックオフ時間によるオーバヘッドを減らすことができ、伝送効率低下を抑制することができる。なお、図９（ｂ）のように、伝送路上のデータが示す優先度が、端末の送信しようとしているデータの優先度情報よりも低い場合は、送信するデータのデータ長を長く設定することも好適である。この場合も、ギャップ時間及びバックオフ時間によるオーバヘッドを減らすことができ、伝送効率低下を抑制することができる。
次に、伝送路上優先度情報に応じた通信データのデータ長の設定例について説明する。基本的には、伝送路上に存在する最も優先レベルの高い優先レベルに要求される遅延条件をベースに設定する。その際の低優先フレーム長は、（低優先フレーム送信時間＋ギャップ時間＋ＣＷ＋高優先フレーム送信時間）＜（高優先フレームの要求遅延時間）を満足する値とするのが好ましい。
今、優先レベル７の要求遅延時間を５ｍｓ、優先レベル６の要求遅延時間を３００ｍｓ、優先レベル３の要求遅延時間がなしとすると、図７（ａ）の伝送路上優先度情報が取得された場合、例えば、次のように設定する。
（設定例１）
・優先レベル７の最大フレーム長＝システム固有の制限値
・優先レベル６の最大フレーム長＝２ｍｓ
・優先レベル３の最大フレーム長＝２ｍｓ
また、図７（ｂ）の伝送路上優先度情報が取得された場合、例えば、次のように設定する。
（設定例２）
・優先レベル６の最大フレーム長＝システム固有の制限値
・優先レベル３の最大フレーム長＝１０ｍｓ
設定例１、設定例２のこのように、伝送路上最高優先レベルに応じて、最高優先レベルでないデータフレームの最大フレーム長を変化させることにより、伝送効率を向上させることができる。
なお、フレーム長の制限方法としては、図６のペイロード部として複数のパケット(イ
ーサネットフレーム等)を結合した構成である場合に、上記規定時間内で送信可能なパケ
ット数を変更することで制限する方法や、１つのパケットを上記規定時間内で送信可能なサイズに分割することで制限する方法、またはそれらの組み合わせによる方法で実現することができる。
また、伝送路上優先度情報に応じたギャップ時間の設定およびフレーム長の制御は、両方同時に行うことが望ましい。この場合、伝送効率の向上という点で相乗的な効果が期待できるからである。
また、上述した通信方法は、伝送路がアイドリング状態となってから、送信基準時刻から所定の待ち時間経過後にデータの送信を行い、伝送路上を伝送するデータの優先度情報に基づいて、所定の待ち時間を制御するものを含む。
当該通信方法によれば、伝送路上を伝送するデータの優先度情報に基づいて、所定の待ち時間を制御するので、送信基準時刻からデータ送信までの時間を、データ送信毎に最適な値に設定することで無駄な待ち時間を減少させることが可能になる。したがって、送信しようとするデータの遅延条件を満たしつつ、伝送効率の良いデータ送信を行うことが可能になる。
また、上述した通信方法は、更に、所定の長さを有し、前記データを格納する通信フレームを生成し、伝送路上を伝送するデータの優先度情報に基づいて、通信フレームの長さを制御する。
当該通信方法によれば、伝送路上を伝送するデータの優先度情報に基づいて、通信フレームの長さを制御するので、送信しようとするデータの遅延条件を満たしつつ、伝送効率の良いデータ送信を行うことが可能になる。特に、音声データやストリーミングデータなどの伝送のように、ＱｏＳ（Quality of Service）が要求されるデータ伝送において好適である。
また、上述した通信方法は、送信データの優先度に基づいて、所定の待ち時間を制御するものを含む。
当該通信方法によれば、送信データの優先度に基づいて、所定の待ち時間を制御するので、送信しようとするデータの遅延条件を満たしつつ、伝送効率の良いデータ送信を行うことが可能になる。
また、上述した通信方法は、送信データの優先度に基づいて、通信フレームの長さを制御するものを含む。
当該通信方法によれば、送信データの優先度に基づいて、通信フレームの長さを制御するので、送信しようとするデータの遅延条件を満たしつつ、伝送効率の良いデータ送信を行うことが可能になる。特に、音声データやストリーミングデータなどの伝送のように、ＱｏＳ（Quality of Service）が要求されるデータ伝送において好適である。
また、上述した通信方法は、所定の待ち時間が、送信毎にランダムに定められるランダム待ち時間と、伝送路を伝送するデータの優先度情報及び送信するデータの優先度に応じて一定値に定められる固定待ち時間と、を含んでおり、前記優先度情報及び所定の優先度の少なくとも一方に応じて前記固定待ち時間を制御するものを含む。
当該通信方法によれば、伝送路上を伝送するデータの優先度情報または送信するデータの優先度に基づいて、固定待ち時間を制御するので、固定待ち時間をデータ送信毎に最適な値に設定することで無駄な待ち時間を減少させることが可能になる。したがって、送信しようとするデータの遅延条件を満たしつつ、伝送効率の良いデータ送信を行うことが可能になる。
また、上述した通信方法は、伝送路上を伝送するデータの優先度情報が示す優先度が前記送信すべきデータの前記所定の優先度より低い場合、固定待ち時間をゼロに設定するものを含む。
当該通信方法によれば、伝送路上を伝送するデータの優先度が示す優先度が送信すべきデータの優先度が示す優先度より低い場合に固定待ち時間をゼロに設定するので、優先度の高いデータを効率的に伝送することが可能になる。特に、音声データやストリーミングデータなどの伝送のように、ＱｏＳ（Quality of Service）が要求されるデータ伝送において好適である。
また、上述した通信方法は、優先度が最優先でない送信データを送信する場合の所定の待ち時間を、優先度が最優先の送信データを送信する場合のランダム待ち時間の最大値より大きい値に設定するものを含む。
当該通信方法によれば、優先度の低い送信データについて所定の待ち時間を大きく設定するので、優先度の高いデータを効率的に伝送することが可能になる。特に、音声データやストリーミングデータなどの伝送のように、ＱｏＳ（Quality of Service）が要求されるデータ伝送において好適である。
また、上述した通信方法は、伝送路上を伝送するデータの優先度情報が示す優先度が最優先である場合、通信フレームの長さを、優先度が最優先のデータが要求する遅延情報に基づいて制御するものを含む。
当該通信方法によれば、優先度が最優先のデータが要求する遅延情報に基づいて、送信する通信フレームの長さを制御するので、優先度が最優先のデータの送信を、早く開始することができ、当該データの遅延条件を満足させることが可能になる。特に、音声データやストリーミングデータなどの伝送のように、ＱｏＳ（Quality of Service）が要求されるデータ伝送において好適である。
また、上述した通信方法は、伝送路として電力線を用いたものを含む。
また、上述した通信方法は、伝送路に存在するデータのヘッダを解析することにより伝送路上を伝送するデータの優先度情報を取得するものを含む。
当該通信方法によれば、伝送路を伝送中のデータの優先度を簡単に取得することができる。なお、データフレームのヘッダの解析の解析タイミングは任意であるが、定期的に、例えば、一定時間毎等に行う。データフレームのヘッダの解析は、伝送路に接続された全ての通信装置が行っても、特定の通信装置が行ってもよい。
また、上述した通信方法は、伝送路に接続された他の通信装置から送信される制御情報を受信し、制御情報に含まれる伝送路上を伝送するデータの優先度情報を取得するものを含む。
当該通信方法によれば、全ての通信装置が伝送路を伝送中のデータの優先度を取得するためのデータ処理を行う必要がないので、個別の通信装置の処理負担が軽減される。制御信号は、例えばビーコン信号である。また、伝送路を伝送中のデータの優先度を取得するためのデータ処理を行う通信装置は、例えば、親機である。
本出願は、2007年11月14日出願の日本特許出願No.2007-295684に基づき優先権の利益を主張するものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明は、送信しようとするデータに応じた遅延の制限を満たしつつ、効率的な伝送を行なうことができる通信方法、通信システム、及びそのための通信装置、集積回路等として有用である。
１００・・・ＰＬＣモデム
１００Ｍ・・・ＰＬＣモデム（親機）
１００Ｔ・・・ＰＬＣモデム（子機）
１００Ｔ１−１００ＴＮ・・・ＰＬＣモデム（子機）
１０１・・・筐体
１０２・・・電源コネクタ
１０３・・・モジュラージャック
１０４・・・切換えスイッチ
１０５・・・表示部
２００・・・回路モジュール
２１０・・・メインＩＣ
２１１・・・ＣＰＵ
２１２・・・ＰＬＣ・ＭＡＣブロック
２１３・・・ＰＬＣ・ＰＨＹブロック
２２０・・・ＡＦＥ・ＩＣ
２２１・・・ＤＡ変換器（ＤＡＣ）
２２２・・・ＡＤ変換器（ＡＤＣ）
２２３・・・可変増幅器（ＶＧＡ）
２３０・・・イーサネットＰＨＹ・ＩＣ
２５１・・・ローパスフィルタ
２５２・・・ドライバＩＣ
２６０・・・バンドパスフィルタ
２７０・・・カプラ
２７１・・・コイルトランス
２７２ａ、２７２ｂ・・・カップリング用コンデンサ
３００・・・スイッチング電源
４００・・・電源プラグ
５００・・・コンセント
６００・・・電源ケーブル
９００・・・電力線
１０・・・変換制御部
１１・・・シンボルマッパ
１２・・・シリアル−パラレル変換器
１３・・・逆ウェーブレット変換器
１４・・・ウェーブレット変換器
１５・・・パラレル−シリアル変換器
１６・・・デマッパ
２１・・・受信処理部
２２・・・受信制御部
２３・・・優先度情報格納部
２４・・・送信制御部
２５・・・送信処理部
２６Ａ・・・最優先キュー
２６Ｂ・・・優先キュー
２６Ｃ・・・非優先キュー
５１・・・ＴＶ
５２・・・ＰＣ
５３・・・ＩＰ電話
５４・・・レコーダ
５５・・・ＢＢルータ
６０・・・インターネット

Claims (25)

  1. 優先度の異なる複数のデータを伝送可能な伝送路に接続可能な通信装置であって、
    前記伝送路上のデータの優先度情報を取得する取得部と、
    所定の優先度を有する送信データを送信する際に、前記優先度情報に基づいて、前記送信データの所定の送信基準時刻から送信終了時刻までの時間を制御する送信制御部と、を備えた通信装置。
  2. 請求項１に記載の通信装置であって、
    前記送信制御部は、前記伝送路がアイドリング状態となってから、送信基準時刻から所定の待ち時間経過後にデータの送信を行い、
    前記送信制御部は、前記優先度情報に基づいて、前記所定の待ち時間を制御する通信装置。
  3. 請求項１または２に記載の通信装置であって、更に、
    所定の長さを有し、前記データを格納する通信フレームを生成する通信フレーム生成部を備え、
    前記送信制御部は、前記優先度情報に基づいて、前記通信フレームの長さを制御する通信装置。
  4. 請求項２または３に記載の通信装置であって、
    前記送信制御部は、前記所定の優先度に基づいて、前記所定の待ち時間を制御する通信装置。
  5. 請求項３または４に記載の通信装置であって、
    前記送信制御部は、前記所定の優先度に基づいて、前記通信フレームの長さを制御する通信装置。
  6. 請求項２〜５いずれか一項に記載の通信装置であって、
    前記所定の待ち時間は、送信毎にランダムに定められるランダム待ち時間と、前記優先度情報及び前記所定の優先度に応じて一定値に定められる固定待ち時間と、を含んでおり、
    前記送信制御部は、前記優先度情報及び所定の優先度の少なくとも一方に応じて前記固定待ち時間を制御する通信装置。
  7. 請求項２〜６いずれか一項に記載の通信装置であって、
    前記送信制御部は、前記優先度情報が示す優先度が前記送信すべきデータの前記所定の優先度より低い場合、前記固定待ち時間をゼロに設定する通信装置。
  8. 請求項２〜７いずれか一項に記載の通信装置であって、
    前記送信制御部は、前記所定の優先度が最優先でない送信データを送信する場合の前記所定の待ち時間を、前記優先度が最優先の送信データを送信する場合のランダム待ち時間の最大値より大きい値に設定する通信装置。
  9. 請求項３〜８いずれか一項に記載の通信装置であって、
    前記送信制御部は、前記優先度情報が示す優先度が最優先である場合、前記通信フレームの長さを、優先度が最優先のデータが要求する遅延情報に基づいて制御する通信装置。
  10. 請求項１〜９いずれか一項に項記載の通信装置であって、
    前記伝送路は、電力線である通信装置。
  11. 請求項１〜１０いずれか一項に記載の通信装置であって、
    前記取得部は、前記伝送路に存在するデータのヘッダを解析することにより前記優先度情報を取得する通信装置。
  12. 請求項１〜１１いずれか一項に記載の通信装置であって、
    前記取得部は、前記伝送路に接続された他の通信装置から送信される制御情報を受信し、前記制御情報に含まれる前記優先度情報を取得する通信装置。
  13. 優先度の異なる複数のデータを伝送可能な伝送路に接続可能な通信方法であって、
    前記伝送路上のデータの優先度情報を取得し、
    所定の優先度を有する送信データを送信する際に、前記優先度情報に基づいて、前記送信データの所定の送信基準時刻から送信終了時刻までの時間を制御する通信方法。
  14. 請求項１３に記載の通信方法であって、
    前記伝送路がアイドリング状態となってから、送信基準時刻から所定の待ち時間経過後にデータの送信を行い、
    前記優先度情報に基づいて、前記所定の待ち時間を制御する通信方法。
  15. 請求項１３または１４に記載の通信方法であって、更に、
    所定の長さを有し、前記データを格納する通信フレームを生成し、
    前記優先度情報に基づいて、前記通信フレームの長さを制御する通信方法。
  16. 請求項１４または１５に記載の通信方法であって、
    前記所定の優先度に基づいて、前記所定の待ち時間を制御する通信方法。
  17. 請求項１５または１６に記載の通信方法であって、
    前記所定の優先度に基づいて、前記通信フレームの長さを制御する通信方法。
  18. 請求項１４〜１７いずれか一項に記載の通信方法であって、
    前記所定の待ち時間は、送信毎にランダムに定められるランダム待ち時間と、前記優先度情報及び前記所定の優先度に応じて一定値に定められる固定待ち時間と、を含んでおり、
    前記優先度情報及び所定の優先度の少なくとも一方に応じて前記固定待ち時間を制御する通信方法。
  19. 請求項１４〜１８いずれか一項に記載の通信方法であって、
    前記優先度情報が示す優先度が前記送信すべきデータの前記所定の優先度より低い場合、前記固定待ち時間をゼロに設定する通信方法。
  20. 請求項１４〜１９いずれか一項に記載の通信方法であって、
    前記所定の優先度が最優先でない送信データを送信する場合の前記所定の待ち時間を、前記優先度が最優先の送信データを送信する場合のランダム待ち時間の最大値より大きい値に設定する通信方法。
  21. 請求項１５〜２０いずれか一項に記載の通信方法であって、
    前記優先度情報が示す優先度が最優先である場合、前記通信フレームの長さを、優先度が最優先のデータが要求する遅延情報に基づいて制御する通信方法。
  22. 請求項１３〜２１いずれか一項に項記載の通信方法であって、
    前記伝送路は、電力線である通信方法。
  23. 請求項１３〜２２いずれか一項に記載の通信方法であって、
    前記伝送路に存在するデータのヘッダを解析することにより前記優先度情報を取得する通信方法。
  24. 請求項１３〜２３いずれか一項に記載の通信方法であって、
    前記伝送路に接続された他の通信装置から送信される制御情報を受信し、前記制御情報に含まれる前記優先度情報を取得する通信方法。
  25. 優先度の異なる複数のデータを伝送可能な伝送路に接続可能な通信装置に用いられる集積回路であって、
    前記伝送路上のデータの優先度情報を取得する取得部と、
    所定の優先度を有する送信データを送信する際に、前記優先度情報に基づいて、前記送信データの所定の送信基準時刻から送信終了時刻までの時間を制御する送信制御部と、を備えた集積回路。
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