JP4360522B2 - 電力線モデム・ネットワークの同期化方法およびデータの同期を有する電力線ネットワーク - Google Patents

Description

本発明は、電力線のモデム（ｐｏｗｅｒ‐ｌｉｎｅ ｍｏｄｅｍ）のネットワークに関し、特に、電力線モデム・ネットワークにおいて、データを時間的に同期させる装置および方法に関する。

電力線のモデムは、電力ネットワークを伝送媒体として通信する。電力線のモデムは、マスター（ｍａｓｔｅｒ）装置またはコントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）との通信をセット・アップするために使用される。電力線で実行される通信によって、任意のプラグ‐イン（ｐｕｌｇ‐ｉｎ：差込み式）装置は電力線ネットワーク上で通信することができる。電力線ネットワーク上に在るこのような装置は、ディジタル的に圧縮されたビデオ・データまたは画像データを含むデータを共有する。

ディジタル的に圧縮されたビデオ・データがネットワークを介して伝送されるとき、画像を適正なレート（ｒａｔｅ）で表示するために、データの送信機とデータの受信機との間でタイミングの同期がとられなければならない。従来のシステムでは、典型的に、データ・ストリーム中にタイム・スタンプ（ｔｉｍｅ ｓｔａｍｐ）が挿入されている。タイム・スタンプは適正な表示レートを達成するために画像が表示されるレートの基準となる。しかしながら、データ・ストリーム内にタイム・スタンプを挿入すると、データの伝送に利用できる帯域幅がむだに使われることになる。

タイム・スタンプの挿入の頻度とむだに使われる帯域幅との間にはトレードオフ（ｔｒａｄｅ‐ｏｆｆ：妥協点）がある。すなわち、タイム・スタンプを頻繁に挿入すると、クロックの同期はよく保たれるが、タイム・スタンプを挿入する頻度を高めると、より多くの帯域幅が必要とされる。

それ故、電力線モデム・ネットワーク内にある送信装置と受信装置の間でデータの同期化が必要である。更に、より多くの利用可能な帯域幅を提供し、且つ非同期装置に対しても映像の同期を可能にする、装置間の同期化が必要である。

（発明の概要）
本発明による複数の装置のための電力線モデム・ネットワークの同期化方法においては、データ・レートを同期させるためにクロック回路と電力線モデムとを有する複数の装置を備える。電力線モデムは、電力線ネットワークを介してデータ搬送波により複数の装置間でデータの伝送を可能にする。同期信号は電力線ネットワークを介して送信される。この同期信号は、データ搬送波とは異なる周波数で動作する搬送波を含み、複数の装置の各々にタイム・レファレンス(時間基準)を供給して、データ・レートを同期化（時間的に一致）させる。

本発明によるデータの同期化を備えた電力線ネットワークには複数の装置が含まれ、各装置はデータ・レートを同期させるためにクロック回路と電力線モデムを有する。電力線モデムは、電力線ネットワークを介してデータ搬送波により複数の装置間でデータの伝送を可能にする。マスター装置は、電力線ネットワークに結合される電力線モデムを有し、且つクロック伝送回路を備える。クロック伝送回路は電力線ネットワークを介して同期信号を発生し、同期信号は、データ搬送波とは異なる周波数で動作する搬送波を含むと共に、データ・レートを同期させるために複数の装置の各々にタイム・レファレンスを供給する。

他の実施例においては、データ搬送波とは異なる周波数の複数の搬送波で同期信号を送信する。同期信号を送信するステップには、複数の装置にカレント（ｃｕｒｒｅｎｔ：現在の）タイム・スタンプを送信するステップを含んでいる。複数の装置の各々は割り当てられたタイム・スロット（ｓｌｏｔ）の間、同期信号を送信（ｓｏｕｎｄ ｏｆｆ）し、割り当てられたタイム・スロットと装置からの同期信号の送信との間でエラー・オフセット（ｅｒｒｏｒ ｏｆｆｓｅｔ：誤差）が決定される。複数の装置に補正係数が送信され、エラー・オフセットを含む装置のクロック回路の同期を変更する。

本発明のこれらの目的、および他の目的、特徴および利点は、添付されている図面に関連して説明される実施例についての以下の詳細な説明から明らかとなる。

本発明では、電力線モデム・ネットワーク内のすべての装置に同期信号を供給する１つまたはそれ以上の搬送波周波数を使用して、装置を同期させる。電力線モデムのネットワークには複数の電力線モデム装置が含まれる。電力線モデムでサービスされる装置には、画像を再生できる装置が含まれる。本発明では、適正な表示レートを確保するためにそのような装置に同期を与える。付加的な副搬送波を使用することによって、データ副搬送波の帯域幅を縮小させずに、同期信号がネットワーク全体に配信される。これらの同期信号によって、異なる基準（例えば、動作周波数）を有する異なる装置が、同一の同期副搬送波から複数のタイミング・レファレンス（時間基準）を得られるので有利である。

電力線モデムは電力ネットワークを伝送媒体として通信を行う。電力線モデムは、マスター装置またはコントローラとの通信をセット・アップするために使用される。電力線で実行される通信により、プラグ‐イン装置は電力線ネットワーク上で通信することができる。電力線の装置には映像を表示できる装置も含まれる。本発明は、ディジタル的に圧縮されたビデオ・データ、あるいはタイム・レファレンスを必要とする他の形式のデータ（例えば、ＭＰＥＧのビデオ・データ）を電力線モデムのネットワークで伝送する装置に時間的同期を与える方法について開示する。１つの実施例に於いて、ディジタル的に圧縮された映像が電力線ネットワークで伝送されるとき、映像を適正なレートで表示するために、副搬送波の周波数で伝送されるタイミング情報に従って送信機と受信機の間でタイミングの同期がとられる。

図面について詳細に説明するが、これらの図面で、同じ参照番号は類似の、または同一の要素を表す。最初に、図１に本発明によるネットワーク１０のブロック図を示す。電力線ネットワーク１２は、家庭用またはビルディング（ｂｕｉｌｄｉｎｇ）用に配線された電力システムを含み、複数の装置の各々に接続される。これら複数の装置として、ＶＣＲ／ＤＶＤまたは他のメディア・プレーヤ（例えば、ＣＤなど）、テレビジョン受信機、モニタ、または画像を再生することができ、電力系にプラグ‐インされる他の表示装置などがある。ここに列挙したものが全てではなく、他の装置も考えられることは明らかである。

図１は３つの装置：マスター（主）装置１４とスレーブ（従属）装置１６および１８（それぞれ、スレーブ１およびスレーブ２と呼ばれる）を有するネットワークを示す。各装置（１４、１６、１８）は電力線モデム２０を備える。各電力線モデム２０は電力線ネットワーク１２上で通信することができ、電力線ネットワーク１２はスレーブ装置１６と１８あるいはマスター装置１４との間の通信を可能にする。スレーブ装置１６と１８の各々はクロック同期化回路２２を備え、マスター装置１４はクロック同期化回路２４を備える。各電力線モデム２０は送信機／受信機２６を備え、送信機／受信機２６は所定のデータ副搬送波２８でデータを送信／受信する。

電力線モデム２０はマルチキャリア（多数搬送波）方式を使用し、データは幾つかのデータ副搬送波（２８）で同時に伝送される。このような方式により、モデム２０は干渉を受けている副搬送波をオフ（ｏｆｆ）にすることができる。本発明では、タイム・スタンプをデータ・ストリーム自体の中に挿入せずに、完全に独立した副搬送波または同期搬送波３０（または、干渉により１つが失われる場合に備えて、グループをなす副搬送波）を使用し、電力線ネットワーク１２上で種々の装置のタイミング同期を処理する。有利なことに、モデムは幾つかの副搬送波を使用するので、このシステムでは、同期用に、現存する副搬送波の専用または追加が容易に行える。

クロック同期化回路２４は同期搬送波３０を発生する。クロック同期化回路２２は、同期搬送波３０を受信し、この信号を使用して受信機２６で受信されるデータを同期させる。本発明の特に有益な特徴として、同期された画像を非同期装置が表示できるようにする。例えば、ＭＰＥＧの同期化はデータから分離している同期副搬送波３０で起こるので、スレーブ装置（例えば１６および１８）はデータを異なるレートで処理することができ、すべての装置は同期副搬送波３０を受信し、ＭＰＥＧ画像の再生に使用されるタイミング情報を得る。考えられる他のデータ形式として、ビデオ、オーディオまたは他のアプリケーションがある。

図１と図２に関して述べると、本発明の１つの実施例では、同期副搬送波３０上でのみスロット・タイム（ｓｌｏｔｔｅｄ ｔｉｍｅ）構成を使用する。図２はマスター装置１４、およびスレーブ（ｓｌａｖｅ）装置１６（スレーブ１）と１８（スレーブ２）についてタイム・スロットを示す一覧表である。この例は、１個のマスター（主）装置と２個のスレーブ（従属）装置を有するネットワークであるが、多数のスレーブ装置と、階層システムのマスター装置とを有するネットワークも考えられる。マスター装置（１４）は１つのスロット（スロット１）の間、タイム・スタンプを送出してスレーブ装置（１６と１８）にレファレンス（基準）を供給する。次に、各スレーブ装置は、割り当てられたスレーブのタイム・スロットの間、マスター装置に応答する。この例で、スレーブ１のタイム・スロットはスロット２であり、スレーブ２のタイム・スロットはスロット３である。クロックのオフセットが原因で、スレーブ１とスレーブ２は、同期信号を送信（ｓｏｕｎｄ ｏｆｆ）するのが早くなったりまたは遅くなったりする。同期のエラー（誤り、誤差）は、この同期信号の送信手順を使用することにより生じる。このエラーは、スレーブのタイム・スロットの開始点と伝送された実際の同期信号の送信の開始点とのオフセット（ｏｆｆｓｅｔ：ずれ）として決められ、エラー５４および５６として示される。次に、エラー５４と５６に基づいて、マスター装置は各スレーブ装置に補正係数５８と６０を送り、スレーブ１とスレーブ２のクロックを調節する。補正係数５８と６０は専用のスロット（例えば、スロット４および５）の間に送られる。異なる基準、例えば、異なる動作周波数あるいは異なる同期ニーズ（ｎｅｅｄｓ）を有する複数の装置は、タイミング・レファレンスを同期副搬送波３０から得ることを許される。また、同期副搬送波３０に関する情報は、データ副搬送波２８に関する情報とは非同期である。このため、早い装置も遅い装置も同一のタイムベース・レファレンスを使用することができる。

このシステム内の各装置は、同期副搬送波の周波数とは異なるクロックの精度（ｃｌｏｃｋ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ：分解能、解像度）を有する。同期副搬送波は或る一定の精度（システム内で最高の精度が好ましい）を有するが、装置自体は、異なる精度を有するそれ自身のクロックを更新するためにこの情報を解釈する機構を有する。或る実施例では、これを達成ために、クロック信号の精度を指定する比較的下位のビットを切り捨てる（ｄｒｏｐ）。

多くの電力線モデムは、マルチキャリア（多数搬送波）変調方式を使用する。１つの取り得る方法は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）であるが、他のマルチキャリア変調スキームも使用することができる。実施される装置にも依るが、このような装置の副搬送波の周波数は、約１ＭＨｚ〜約３０ＭＨｚである。副搬送波は間隔を置いて各周波数間に配置されるが、そのような実施は必要とされない。本発明の実施例では、同期の目的で追加的な副搬送波を次の利用可能な周波数の間隔で加えるか、または複数のデータ副搬送波を同期の目的に当てる。

電力線モデム・ネットワークによるデータの時間的同期の好ましい実施例（例示的なものであって、限定的なものではない）について説明したが、上述した教示に鑑みて、当業者によって変形および変更が行われ得る。従って、本発明の実施例に、特許請求の範囲で概略を述べた本発明の精神と範囲内で変更が行われることを理解されたい。本発明は特許法で要求されるように詳細に説明され、特許証で主張され要望され保護される事項は特許請求の範囲に記述されている。

本発明による電力線ネットワークを同期させるシステム／方法を示すブロック図／流れ図である。 本発明の実施例によるタイム・スロットの割り当てを示す図表である。

Claims (8)

1. 複数の装置のための電力線モデム・ネットワークの同期化方法であって、
   前記複数の装置の各々が、データ・レートを同期させるためのクロック回路と電力線モデムとを有し、前記電力線モデムは、電力線ネットワークを介してデータ搬送波により複数の装置間のデータ伝送を可能にする、前記複数の装置を備えるステップと、
   前記電力線ネットワークを介して同期信号を送信するステップと、
   からなり、
   前記同期信号は、前記データ搬送波とは異なる周波数で動作する搬送波であり、
   前記同期信号は、前記データ・レートを同期させるためにタイム・レファレンスを前記複数の装置の各々に供給し、
   前記複数の装置の各々は、割り当てられたタイム・スロットの間に応答する、前記同期化方法。
2. 前記同期信号を送信するステップにおいて、前記データ搬送波とは異なる周波数で動作する複数の搬送波で前記同期信号を送信する、請求項１記載の同期化方法。
3. 前記同期信号を送信するステップにおいて、カレント・タイム・スタンプを前記複数の装置に送信する、請求項１記載の同期化方法。
4. 前記割り当てられたタイム・スロットと前記複数の装置の各々の前記応答との間のエラー・オフセットを決定するステップを更に含む、請求項１記載の同期化方法。
5. エラー・オフセットを含む前記複数の装置の前記クロック回路の同期を補正するために、前記複数の装置に補正係数を送信するステップを更に含む、請求項１記載の同期化方法。
6. データの同期を有する電力線ネットワークであって、
   複数の装置の各々が、データ・レートを同期させるためのクロック回路と電力線モデムとを有し、前記電力線モデムは、前記電力線ネットワークを介してデータ搬送波により前記複数の装置間のデータ伝送を可能にする、前記複数の装置と、
   前記電力線ネットワークに結合される電力線モデムを有し、且つクロック伝送回路を備えるマスター装置と、
   からなり、
   前記クロック伝送回路は、同期信号を発生して前記電力線ネットワークを介して送信し、
   前記同期信号は、前記データ搬送波とは異なる周波数で動作する搬送波であり、
   前記同期信号は、前記データ・レートを同期させるために前記複数の装置の各々にタイム・レファレンスを供給し、
   前記同期信号は、カレント・タイム・スタンプを含み、該カレント・タイム・スタンプによって前記複数の装置の各々が、割り当てられたタイム・スロットの間に、応答する、
   前記電力線ネットワーク。
7. 前記同期信号が、前記データ搬送波とは異なる周波数で動作する複数の搬送波を含む、請求項６記載の電力線ネットワーク。
8. 前記マスター装置により補正係数が前記複数の装置の各々に送られ、前記割り当てられたタイム・スロットと前記複数の装置の各々の前記応答との差であるエラー・オフセットを含む前記複数の装置の前記クロック回路の同期を補正する、請求項６記載の電力線ネットワーク。

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