JPS60256250A - ブロ−ドバンドチヤンネル争奪方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、ビデオ、オーディオ、音声、データのあらゆ
る情報を１つの伝送路で伝送する周波数分割多重方式の
ネットワークにおいて、ブロードバンドの周波数チャン
ネルの争奪をベースバンド制御信号で行なう方式に関す
るものである。

〈背　景〉 情報化社会の進展に伴い、家庭内においても、防犯・防
災のためのセンサ網をもつホームセキ。

リティシステムをはじめ、インタホンやドアホン、親子
電話などの機能を合わげもつホームテレホンが実用化さ
れ、いわゆる家庭情報通信ネットワークとして、今後さ
らに発展するものと思われる。

従来から家庭で用いられてきた家電機器も、マイクロコ
ンピュータ等を組み込むことによってインテリジェント
化し、ＣＡＴＶ、文字放送、キャプテンなどのニューメ
ディア機器と共に、家庭内情報通信ネットワークに取り
込捷れ、将来的には、これらすべての機器をホームコン
ピュータで集中的に監視・制御することによって、省エ
ネ・省力化を図ろうと考えられている。

このように、家庭内情報通信ネットワークは、制御信号
、音声信号、映像信号など種々の信号を取り扱わねばな
らず、システムの拡張・変更が容易で目、つ、生産性や
経済性にすぐれ、外観をも損わないように配慮されたも
のでなければならない。

現在、家庭内の伝送媒体としては、微弱電波や赤外線な
どの無線媒体や、同軸ケーブル、ツイストペア線、光フ
アイバケーブルなどの有線媒体が考えられている。しか
し、有線媒体を用いる場合に、機器の数だけ線を張り巡
らせるのは、拡張性や外観」二の点において非現実的で
あり、無線媒体を用いる場合にはいうまでもなく、多重
伝送の技術が必要不可欠である。多重伝送の技術として
は、１）周波数分割多重、＋＋）時分割多重、ｉＵ）符
号分割多重が考えられる。

現在のところ、家庭用として経済性などの点から、１）
の周波数分割多重方式が実用上最適であると考えられる
。また、既に普及しているホーム共聴システムは、オン
・エアのテレビ放送電波をアンテナから各部屋に分配し
ているのみで、同軸ケーブルの広帯域伝送特性を充分に
活用１−でいるとは言えないのが現状である。したがっ
て、未使用の周波数帯を、デジタル信号や音声信号その
他の伝送に用いれば、配線工事も不要であり、システム
の変更や拡張、また美観などの点においてもすぐれてお
り、周波数分割による多重伝送は極めて妥当な考え方で
ある。

さて、以上のような周波数分割多重のネットワークにお
いて、周波数チャンネルをどのように使用するかを決め
なければならない。２つのモジュール間で通信するため
には、使用周波数チャンネルを合わさなければならず、
したがって、任意のモジュール間で通信しようと思えば
、個々のモジュールは全周波数チャンネルを使用できる
構成になっていなければならない。

すなわち、通信を始めようとする２つのモジュールは何
らかの方法で空チャンネルを探し、お互いそのチャンネ
ルで通信する確認をとった後、実際の通信を始めるとい
う形になる。したがって、各モジュールは空チャンネル
を探す方法と、通信前に使用周波数チャンネルを可変に
できる構成を必要とする。

〈発明の目的〉 本発明は、通信を行なおうとする２つのモジュールが確
実に空チャンネルを争奪できるようにする方式を提供す
るものである。すなわち、発呼モジュールは、使用周波
数帯域上をサーチするキャリア検出回路で空チャンネル
を探すと、そのチャンネル情報を含んだ発呼パケットを
被呼モジュールに送出し、それを受信した被呼モジュー
ルは、自分のキャリア検出回路でそのチャンネルが本当
に空であるのを確認すれば直ちにアクノリッジパケット
を返送し、かつまたこの２つのパケット間に他のモジュ
ールのパケットが割り込むことがないようにして、確実
にチャンネルの争奪を行なうものである。

〈実施例〉 以下、図面に従って本発明の実施例の詳細な説明を行な
う。

第４図はネットワークに各モジュールの接続された形態
、第５図はそのモジュールのインタフゴース部の構成例
を示す。

第４図の１０はネットワークを構成する伝送路でバスと
呼び、例えば１本の同軸ケーブルより成る。１１〜１４
はそのバスに接続されるモジュールで、１つのモジュー
ルは機器１５とバスへのインタフェイス１６より成る。

第５図はインタフェイス１６の詳細な構成を示シ、犬キ
＜はベースバンド部２０　、　フロートハンド部２＋、
及び制御部２２より成り、復調出力線３６と変調入力線
３７により機器１５が接続される。この機器１５との接
続形式は一義的でなく、機器によって異なり、またイン
タフェイス部も若干異なってくる。ベースバンド部２０
はペースバノド制御部２３．送信部２４．受信部２５よ
り成り、制御部２２とはデータ伝送線（複数本）３ｏ。

送信開始線３１．送信完了線３２．受信完了線３３を介
して接続される。ブロードバンド部２１はキャリア検出
部２６．復調部２７．変調部２８より成り、キャリア検
出出力が線３５を通ｌ−で制御部２２へ入力されると同
時に、制御線（複数本）３４の信号でブロードバンド部
２１全体が制御される。

捷ず、ベースバンドのプロトコル概要を説明する。

ベースバンドの回線争奪方法は、Ｃ５ＭＡ／ＣＤ型であ
る。すなわち、送信しようとするモジュールはバスがア
イドルであるか（バス上に他のモジュールの送信信号が
ない）を確認してからバス上に信号を送出し、さらに送
出した信号に異常がないカ（他のモジュールの送信信号
と衝突していないか）どうかを絶えず受信しながら確認
する。もし異常があれば自らの送信を停止し、ある可変
時間後に再送信を試みるというものである。又、あらか
じめバスがビジーである（バス上に他のモジュールの送
信信号がある）場合は、バスがアイドルになる（その送
信が完了する）１で待って、一定時間後に自らの送信を
開始する。

第６図に２つの信号パケットがつづいて送信される場合
のタイミングを示す。

同図で４０はあるモジュールの信号パケット。

４１はＴ２期間に送信を開始しようとした別のモジュー
ルの信号パケットである。ここで、少なくとも前パケッ
ト４０が終了してから、Ｔ１期間後でないと次バケツ）
４１は送出できないことを示す。さらにＴ１期間後であ
っても、モジ、−ルの種類、信号の種類により、αＴｏ
（α＞０の整数）後で初めてパケット４１は送出できる
。

もし、■２期間内に２ヶ以上のモジュールが送信を開始
しようとしたとすれば、それらのパケットはｔＯ時刻後
にほぼ同時に送信を始めようとするので、その時雨パケ
ットのσがいくらであるかが問題となる。もし、αが異
なっていると、小さいαを持つパケｙ）が先に送出され
るので、大きいαを持つパケットは再び送信を待たなけ
ればならない０αが同一である時に衝突が生じる。すな
わちαは、パケットのバス争奪の優先度を決める要素と
なり、αが小さい程優先度が高いということになる。Ｔ
Ｉはパケットの分離を完全にするために設ける期間であ
る。

上記の細かいタイミングやプロトコルは、第５図でいう
とベースバンド制御部２３がすべて管理しているため、
制御部２２は直接関与することができず、制御線３０〜
３３でもって知るだけである。データ伝送線３０は、送
信時制御部２２よりベースバンド制御部２３へ送信デー
タを送ったり、受信時逆に受信データを受け取ったりす
る線である。送信開始線３Ｉはベースバンド部２０へ送
信のスタートをかける制御線、送信完了線３２は正常に
送信が完了したことを示す制御線、受信完了線３３は自
分宛のデータを正常に受信し完了したことを示す制御線
である。

第７図にモジュール１１がモジュール１２に、少し遅れ
てモジュールＩ３がモジュール１４に送信した時のバス
上のタイムチャートと、各モジュールの制御線３１〜３
３の動作を示す。

４２はモジュール１１からモジュール１２への送信パケ
ット、４３はモジューＡ・１３からモジュールＩ４への
送信パケットである。時刻ｔ４にモジュール１１の制御
部２２が送信を開始しようとして送信開始信号８１（制
御線と同じ符号を使用、以下他も同じ）を出すと、その
ベースバンド制御部２３はバスがアイドルであるのです
ぐ送信パケット４２を出力できる。時刻【５にモジュー
ル１３の制御部２２がモジュール１４へ送信を行なおう
として送信開始信号３１を出すが、モジュール１３のベ
ースバンド制御部２３はバスがビジーであるので送信を
待つ。

時刻ｔ６にパケット４２が完了すると、モジュール１１
のベースバンド制御部２３は送信完了信号３２を出し、
モジュール１２のベースバンド制御部２３は受信完了信
号３３を出す。ｔ６よりＴＩ＋αＴｏだけ遅れた時刻【
７になって、【５で発生したモジュール１３の送信要求
はパケット４３となってモジュール１４へ送信され、ｔ
８でモジュール１３では送信完了信号３２が、モジュー
ル１４では受信完了信号３３がでる。

ここで注目すべきことは、モジュール１３の送信パケッ
ト４３のタイミングである。モジュール１１のようにバ
スがアイドルで衝突もなく、すぐ送信パケット４２が出
れば、送信開始信号３１と送信完了信号３２の時間幅は
自分の出す送信パケット４２の時間幅からすぐわかるが
、モジュール１３のようにバスがアイドルでなかったり
、衝突したりして送信パケット４３が遅れて出ると、当
然送信完了も遅れその時間は制御部２２からみて予測す
ることはできない。いいかえれば、自分が送信開始信号
３１を出しても、その間に他のモジュールのパケットが
どれだけバス上に現われたかは、制御部２２からみて全
くわからないということである。

次にブロードバンドチャンネルの使用法を説明する。

ブロードバンドチャンネルで扱う信号は原則として何で
もいいわけで、ベースバンドで扱う以外のデータ信号、
音声、映像等のアナログ信号、ＲＦ倍信号が考えられ、
各信号は１つの周波数チャンネルを通信中はずっと占有
するという形が最も単純である。同時に通信を行なうモ
ジュールが増えれば、新しい空チャンネルを探して通信
するというのが、最もフレキシブルでかつ周波数の有効
利用が計れることになる。そのかわり、各モジュールは
任意の周波数チャンネルで通信できるような構成になっ
ており、常に通信に先立って、使用チャンネルを決定し
なければならない。

本発明は、ブロードバンド伝送をしようとする２つのモ
ジュールのチャンネル争奪を、前述のベースバンド制御
プロトコルで確実に行なうものである。

第１図が本方式を説明するタイムチャートである。モジ
ュール１１がモジュール１２に対してチャンネルｎを使
って通信を行なう場合を示す。

時刻ｔ９にモジュール１１が空チャンネルを探し、チャ
ンネルｎ上にキャリアがないことを確認する。それを認
識した制御部２２は、その直後１００においで、送信開
始信号３１をベースバンド制御部２３へ出力する。その
時、ベースバンドバス上にキャリアがなければ、チャン
ネルｎの情報を含んだ通信要求パケット４４をモジュー
ル１２に対して送出する。時刻ｔｌ＋において、モジュ
ール１１０制御線には送信完了信号３２が出、モジュー
ル１２の制御線には受信完了信号３３が出て制御部２２
へ知らせる。モジュール１２の制御部２２は、そのパケ
ット４４がチャンネルｎを使う通信要求パケットである
ことを知り、時刻ｔ１２においてチャンネルｎのキャリ
アなしを確認し、時刻Ｕｓにおいてモジュール１！への
アクノリッジ（ＡＣＫ）パケット４５を送出する。

ここで、ｔｅａ−ｔｌｌ　”　Ｔｌ　、α＝０とするこ
とＫより、このアクノリッジパケット４５は必ず【１３
のタイミングで出ることを保証する。すなわち、他のパ
ケットはすべてａ≧１　とすることにより、ｔｌＢのタ
イミングでは絶対衝突が生じないように決めておく。そ
して、モジュール１２はほぼｔｌＢのタイミングで、チ
ャンネルｎに周波数分割多重（以下単にＦＤＭと略記す
る）キャリア５０を送出する。チャンネルｎ上にキャリ
アが出てし寸えば、他のモジュールはこのキャリアがな
くならない限り、このチャンネルに割り込むことはあり
得ないので、モジュール１１．１２は占有シて、このチ
ャンネルｎを使えることになる。

もし、時刻ｔ１２にモジュール１２がチャンネルｎを調
べた時、キャリアがあれば時刻【１３でアクノリッジ（
ＡＣＫ）パケット４５を返送し々い。この時、ノンアク
ノリッジ（ＮＡＫ）パケット（後述、第２図４９）を返
送し、モジュール１１はチャンネルｎを使って通信でき
ないことを刈る。

なお、被呼モジュール１２自身がビジィ−状態であれば
、キャリアのある・々しに関わらず、ノンアクノリッジ
（ＮＡＫ）パケットを返送することはもちろんである。

上記は被呼モジュール１２自身がアイドルであって、か
つ時刻ｔ１２でチャンネルｎを調べた時キャリアがある
場合である。

それではなぜ、時刻ｔｇＶｃキャリアのなかったチャン
ネルｎに、時刻ｔ１２になってキャリアが出現したかと
いうことであるが、その場合を第２図に示す。

第２図は、モジュール１１がモジュール１２へ、モジュ
ール１３がモジュール１４ヘチヤンネルｎを使ってほぼ
同時に通信を始めようとした場合で、モジュール１３が
時刻【１５で、モジュール１１が時刻（９でチャンネル
ｎを調べていずれもキャリアなしと判断し、モジュール
１１．１３がほぼ同時に送信開始信号３１を出した時で
ある。ベースバンド上でモジュール１３の出す通信要求
パケット４６が優先されたとすると、第１図と同様のシ
ーケンスでモジュールＩ３．＋４は時刻【１８でチャン
ネルｎを争奪し、モジュール１２がチャンネルｎを調べ
る時刻ｔ１２にはすでにキャリア５ｏが出現している。

すなわち、第１図のパケット４４と４５の間に他のパケ
ットが割り込むことはないが、第２図に図示のように、
時刻【９のチャンネルｎのキャリアなし判断とパケット
４４の間に、他のパケットが割り込んでチャンネルｎを
使われてしまう可能性があるので、時刻（１２で再びチ
ャンネルｎのキャリアのチェックが必要となる。

逆に時刻ｔ１２でのチェックさえあれば、時刻【９での
チェックは不必要にみえるが、モジュール１２が通信要
求パケット４４を受けて（時刻１１）から、そのパケッ
トを解釈してアクノリッジ（ＡＣＫ）パケット４５又は
ノンアクノリッジ（ＮＡＫ）パケット４９を出す（時刻
ｔ＋ａ）ｔ：での時間はＴ１で、これは単にパケットを
区別するための時間であるから、あまり大きくすること
はベースバンド利用効率を下げることになり望１しくな
く、時刻【１２でのキャリア検出は短時間に行なう必要
がある。

したがって、この間に空チャンネルを探して（周波数を
スキャンしていくのでチャンネルが増えると時間がかか
る）キャリア検出をして使用チャンネルを決定すること
は困難であるので、あらかじめ決められた１チヤンネル
のキャリア有無のチェックにとどめるためである。

第３図はモジュール１１がモジュール１２に通信要求を
出して、モジュール１２がチャンネルｎにキャリアを出
す例を示しているが、これではモジトル１２から１１へ
の単方向通信しかできない。電話等の双方向の通話を考
えると、通話路は１チヤンネルだけではなくて２チヤン
ネル必要で、その場合のチャンネル争奪方法を第３図に
示す。

チャンネルｎとは、チャンネルｎｌ、とチャンネルｎｌ
のペアで必ず使用するものと規定する。単方向通信の時
はどちらかだけを使用し、もう一方のチャンネルは実際
は空いているが、他のモジュールがそれを使用すること
は許されない。したがって、キャリア有無の検出は単方
向通信でも使用される方のチャンネル上で行ない（第３
図ではｎｌ、）、モジュール１２は時刻ｔ１２でチャン
ネル川７のキャリア無を検出して、時刻ｔ１３でアクノ
リッジ（ＡＣＫ）パケット４５を出すと同時に、ｎｌ上
にキャリア５０を出す。アクノリッジ（ＡＣＫ）パケッ
ト４５を受信したモジュール１１は時刻【１４で、自ら
のキャリアをチャンネル上Ｕ上に５１として送出する。

他のモジュールはそれ以後、チャンネルｎ　１４上のキ
ャリアをみて、このチャンネルｎ＋−，ｎｕＶｉ使用で
きないことを知る。モジュール１１から１２への送信は
、チャンネルｎ　１１上のキャリア５１を使って、モジ
ュール１２から１１への送信は、チャンネルｎ　ｌ−１
のキャリア５０を使って行なわれる。

〈発明の効果〉 以上のように本発明は、ベースバンド制御信号とブロー
ドバンド各種信号を扱うネットワークにおいて、ベース
バンドでブロードバンドチャンネル争奪の制御を確実に
行なうものであり、ブロードバンド信号に一切特殊なプ
ロトコルを持たせることなく、かつ周波数チャンネルの
有効利用のできる方式を提供し、音声、音楽、映像、Ｒ
Ｆ倍信号を１つのバスに載せて伝送するのに非常に有用
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すチャンネル争奪時のタ
イミング図、第２図は第１図と異なる状況下におけるチ
ャンネル争奪時のタイミング図、第３図は双方向通信に
おけるチャンネル争奪時のタイミング図、第４図はネｙ
）ワークの形態例を示すシステム図、第５図は第４図の
インタフェイス部の詳細例を示すブロック図、第６図は
ベースバンドパケットの基本的送受例を示すタイミング
図、第７図は同制御の具体例を示すタイミング図である
。 １０　ネットワークハス、１１〜１４・・・モジュ−／
ｌ／、＋５・・機器、１６　・インタフェイス、２０・
ベースバンドＬ　２　＋・・・ブロートハン）”Ｌ　２
２・制御部、２６　・キャリア検出部、３１・・送信開
始信号（線）、３２・送信完了信号（線）、３３・・・
受信完了信号（線）、４４・４６・・・通信要求パケッ
ト、４５・４７　・アクノリッジ（ＡＣＫ’）パケット
、４９・・・ノンアクノリッジ（ＮＡＫ）パケット、５
０・５１・・・ブロードバンドキャリア。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ベースバンドを含む周波数分割多重伝送にあって、
   ブロードバンド周波数チャンネルの占有。 開放ヲベースバンドのパケットにより制御するネットワ
   ークにおいて、 送信局はキャリア検出用受信周波数を可変させて空チャ
   ンネルを探し出し、該探し出したチャンネル情報を含め
   て通信要求パケットを送出し、 受信局は前記通信要求パケットを受信すると、自らにお
   いて、前記バケン）白情報に指定の１チヤンネルが空で
   あるか否かを再検出し、該再検出結果に基づき、他のパ
   ケットに優先して、前記送信局にアクノリッジ（ＡＣＫ
   ）パケット又はノンアクノリッジ（ＮＡＫ）パケットを
   返送し、上記指定の１チヤンネルの再検出は、前記通信
   要求パケット受信と前記アクノリッジ（ＡＣＫ）パケッ
   ト又はノンアクノリッジ（ＮＡＫ）パケット返送の限ら
   れた期間内に行なう ことを特徴とするブロードバンドチャンネル争奪方式。