WO2010067420A1 - 通信システム及び方法、並びに通信装置 - Google Patents

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WO2010067420A1
WO2010067420A1 PCT/JP2008/072331 JP2008072331W WO2010067420A1 WO 2010067420 A1 WO2010067420 A1 WO 2010067420A1 JP 2008072331 W JP2008072331 W JP 2008072331W WO 2010067420 A1 WO2010067420 A1 WO 2010067420A1
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WO
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communication
communication system
communicable
communicable area
area
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PCT/JP2008/072331
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English (en)
French (fr)
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博一 大石
彰夫 黒部
剛 黒田
Original Assignee
パイオニア株式会社
パナソニック株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B2203/00—Indexing scheme relating to line transmission systems
    • H04B2203/54—Aspects of powerline communications not already covered by H04B3/54 and its subgroups
    • H04B2203/5404—Methods of transmitting or receiving signals via power distribution lines
    • H04B2203/542—Methods of transmitting or receiving signals via power distribution lines using zero crossing information

Definitions

  • the present invention relates to, for example, a communication system and method and communication apparatus related to power line carrier communication, and more particularly, to a communication system and method in which a plurality of communication systems having different communication methods or communication standards coexist on the same power line, and communication. Relates to the device.
  • a power line carrier communication system for example, a power line carrier communication system has been proposed in which communication using a plurality of band-guaranteed modems and best-effort modems coexist.
  • the front section is best-effort communication and the rear section is band-guaranteed communication. Time-division is performed, and different bandwidth-guaranteed communication is performed for each divided communication section (see Patent Document 1).
  • the main focus is on preventing interference with the band-guaranteed modem, and the best-effort modem has not been sufficiently disclosed.
  • a best effort type modem for example, if a CSMA (Carrier Sense Multiple Access) type distributed control type modem is used, there is a technical problem that the communication system may not operate normally.
  • CSMA Carrier Sense Multiple Access
  • the present invention has been made in view of the above problems, for example, and includes a communication system and method capable of coexisting a plurality of communication systems, including a communication system including a distributed control type communication device, and It is an object to provide a communication device.
  • a communication system includes a plurality of communication devices that perform communication using a power line, and shares the power line with another communication system, wherein the plurality of communication At least one communication device among the devices includes at least one of a plurality of communicable regions classified by time and a communicable region that can be used by the communication system, and at least one of the detected communicable regions.
  • Declaring means for declaring a part of the communicable area used by the communication system to the other communication system, and notifying means for notifying the plurality of communication devices of the declared communicable area The plurality of communication devices communicate with each other in the notified communicable area.
  • the communication system performs communication using a power line (that is, performs power line carrier communication), for example, a plurality of communication devices such as a PC (Personal Computer), a television, or a modem. Is provided.
  • the power line used by the communication system is also used by another communication system or communication system different from the communication system. In other words, there are a plurality of communication systems on the power line used by the communication system.
  • At least one communication device among the plurality of communication devices has an area detection unit, a declaration unit, and a notification unit.
  • the area detecting unit, the declaring unit, and the notifying unit may have only some of the plurality of communication devices included in the communication system, or all the communication devices. Specifically, for example, when the communication system is a centralized control type system, typically, only the communication device that is a master unit has, and when the communication system is a distributed control type system, Typically, all communication devices have.
  • the region detecting means detects a communicable region that can be used by the communication system to which the communication device belongs, among a plurality of communicable regions divided by at least one of time and frequency band.
  • the “communicable area usable by the own communication system” means a communicable area used by the own communication system or a communication available area not used by another communication system different from the own communication system. To do.
  • the “communicable area” refers to a predetermined range when the local communication system and another communication system are multiplexed by, for example, time division multiple access (TDMA).
  • TDMA time division multiple access
  • a predetermined frequency band is divided when multiplexing is performed by a plurality of time regions (ie, time slots) obtained by dividing time intervals (ie, frames), or by frequency division multiple access (FDMA).
  • the communication device in each communication system such as a plurality of frequency bands, is an area where communication signals can be transmitted / received via the power line (that is, communication is possible).
  • the “communication signal” according to the present invention typically means a packet.
  • the area detecting means detects, for example, the use status immediately before a plurality of communicable areas or based on the use history, the communicable area used by the own communication system immediately before, or immediately before another communication system. Detecting a communicable area that is not used for
  • the declaring means declares at least a part of the detected communicable area as a communicable area used by the own communication system to other communication systems.
  • “declare” means a signal indicating “a communicable area used by its own communication system” that can be recognized by other communication systems, that is, not dependent on a communication method or communication standard (hereinafter referred to as “area declaration signal as appropriate”). Is transmitted or transmitted via a power line.
  • the area declaration signal transmitted or transmitted by the declaring means may be recognized by all communication devices in another communication system, or may be recognized by some communication devices.
  • the declaring means typically includes a history obtaining means for obtaining a use history in which a plurality of communicable areas are used, and a selecting means for selecting a communicable area used by the own communication system from the detected communicable areas. It is comprised including.
  • the selection means typically selects a communicable area used by the own communication system from the detected communicable areas based on the acquired use history. Specifically, for example, a communicable area with the lowest use frequency is selected from the detected communicable areas. Alternatively, a communicable area with the highest use frequency of the own communication system is selected. Or even if it is a communicable area
  • the declaring means declares the communicable area selected by the selecting means to the other communication system as a “communicable area used by the own communication system”.
  • the notification means notifies the declared communication possible area to a plurality of communication devices provided in the own communication system.
  • “notify” typically means that an area declaration signal indicating “communication available area used by the local communication system” conforming to the communication method or communication standard in the local communication system is transmitted or transmitted. means.
  • the plurality of communication devices included in the communication system perform communication in accordance with a communication method or a communication standard in the communication system in the notified communicable area. Specifically, for example, when a plurality of communication devices are multiplexed by the time division multiple access method, each communication device is in the time domain where the notified communicable region is further time divided by the CSMA method. Each gets a communication opportunity and communicates.
  • the declaring means declares a communicable area used by the own communication system to other communication systems at predetermined intervals. Accordingly, the area detecting unit, the selecting unit, and the notifying unit also detect a communicable area that can be used by the local communication system at predetermined intervals, and the communication that the local communication system uses from the detected communicable area. A possible area is selected, and the declared communicable area is notified to a plurality of communication devices provided in the own communication system. In other words, within a predetermined period, each of a plurality of communication devices included in the communication system performs communication in the same communicable region.
  • a communication-enabled area that can be used by the communication system is set to exist periodically.
  • a communicable area is assigned to the communication system. Specifically, for example, when a predetermined period is divided into 12, if the declaring means declares the communicable area at the beginning of the period (that is, the first communicable area) as the communicable area used by the own communication system. The first, fourth, seventh and tenth communicable areas can be automatically used. Then, with the first, fourth, seventh, and tenth communicable areas as the same communicable area, a plurality of communication devices included in the communication system perform communication in the communicable area.
  • the communication device that makes a declaration to another communication system is a communication device that performs communication first within a predetermined period. Therefore, the communication devices that make declarations are not always the same communication device. If the communication system is a centralized control system, typically, the communication device that serves as the parent device makes a declaration each time.
  • power line carrier communication includes, for example, a plurality of HD-PLC (High Definition-Power Line Communications) standards, HOMEPLUG (registered trademark) standards, UPA (Universal Powerline Association) standards, and the like.
  • HD-PLC High Definition-Power Line Communications
  • HOMEPLUG registered trademark
  • UPA Universal Powerline Association
  • the communicable area used by the own communication system is declared to other communication systems by the declaring means, a plurality of communication systems recognize which communicable areas are used by each other. be able to. Accordingly, interference or interference due to communication signals of other communication systems can be avoided, and a plurality of communication systems having different communication standards or communication methods can coexist.
  • each of the plurality of communication apparatuses recognizes the communicable area used by the own communication system. be able to. Since the same communicable area is used within a predetermined period, each of a plurality of communication devices can use the same communicable area, and in the notified communicable area, for example, CSMA It becomes possible to acquire a communication opportunity by the method and perform communication.
  • the selection means does not select a communicable area used by another communication system within a predetermined period even if it is a communicable area that is used infrequently based on the history stored in the storage means. When configured, it is possible to reduce the possibility of collision between the communication signal of the own communication system and the communication signal of another communication system.
  • a plurality of communication systems including a communication system including a distributed control type communication device can coexist.
  • a communication system including a distributed control type communication device is generally used for burst data transmission such as device control data, Web data, and e-mail data.
  • a communication system that assumes such bursty data transmission can use power lines as communication media efficiently and without colliding with each other.
  • each of the plurality of distributed control type communication devices provided in the communication system of the present invention uses the same communicable area within a predetermined period. This is in good agreement with the characteristics of burst data in which a certain communicable area starts to be used for a while. Accordingly, each communication device can efficiently secure a communicable area.
  • the selecting means is configured to select a communicable area where the frequency of use of the own communication system is the highest, this effect appears more remarkably.
  • the communication system is multiplexed with the other communication system by a time division multiple access method, and the plurality of communicable regions are a plurality of time regions obtained by dividing a predetermined time interval. is there.
  • the communication system is coexisting with other communication systems in a time division multiple access scheme.
  • the plurality of communicable areas are a plurality of time areas (that is, time slots) obtained by dividing a predetermined time interval (that is, a frame).
  • the time width of each of the plurality of time regions is typically uniform, but may be arbitrary.
  • the declaring means periodically declares a communicable area used by the communication system to other communication systems at the beginning of each predetermined time interval.
  • the declaring unit or the communication device including the declaring unit may detect a reference signal such as a frame synchronization pulse and detect the start of a predetermined time interval. Alternatively, when the predetermined time interval starts from the zero cross point of the commercial power supply voltage, the zero cross point may be detected to detect the start of the predetermined time interval.
  • the declaring unit includes a history acquisition unit that acquires a usage history in which the plurality of communicable areas are used, and the detection based on the acquired usage history. Selecting means for selecting a communicable area used by the communication system from the communicable areas.
  • the history acquisition unit acquires a use history in which each of the plurality of communicable areas is used.
  • the acquired use history is typically stored in a storage unit such as a volatile memory.
  • the stored usage history may be erased after a certain period of time since it was stored, or stored as long as the capacity of the storage means permits. When the capacity is insufficient, the old usage history is deleted in order. You may make it do.
  • the selection means selects a communicable area used by the communication system from the detected communicable areas based on part or all of the acquired use history.
  • the declaring means declares the selected communicable area to another communication system.
  • the selection means may select a communicable area with a low use frequency from the detected communicable areas based on the acquired use history.
  • the selection means may select a communicable area where the communication system is frequently used among the detected communicable areas based on the acquired use history.
  • region is allocated with respect to the own communication system can be implement
  • the selection unit does not select another communication available area (that is, communication within the own communication system). May be temporarily interrupted), and a communicable area where the use frequency of the own communication system is high may be selected again after a predetermined time.
  • the selection means is used for the other communication system within the first predetermined period of the detected communicable area based on the acquired use history. A portion other than the communicable area may be selected.
  • the “first predetermined period” is a period in which another communication system is determined to be used again, or a period in which the probability that the other communication system is used again is a predetermined threshold or more. Specifically, it is set in advance as a fixed value.
  • a first predetermined period is, for example, the number of cycles in which the declaring means makes a declaration. For example, by using a simulation using a predetermined probability density function, a usage history in which each of a plurality of communicable areas is used is obtained. It may be determined and set based on the obtained usage history.
  • the declaring means periodically declares a communicable area used by the communication system to the other communication system.
  • the declaring means periodically declares a communicable area used by the own communication system to other communication systems.
  • each communication device included in the communication system performs communication using the same communicable area from the declaration means to the next declaration.
  • the declaring means is configured to declare a communicable area used by the communication system whenever any one of the plurality of communication apparatuses included in the communication system performs communication. For example, in the case of a communication apparatus that performs communication using the CSMA method, there is a possibility that communication cannot be performed normally in the communication system.
  • the one communication device further includes a collision detection unit that detects a collision of communication signals on the power line, and when the collision is detected, the declaration unit includes: The second predetermined period is not declared.
  • the collision detection means detects a collision between a communication signal of the own communication system and a communication signal of another communication system. Specifically, for example, an error signal indicating that communication has failed due to collision of communication signals is detected.
  • the declaring means does not make a declaration for the second predetermined period. That is, since the communicable area used by the own communication system is not acquired during the second predetermined period, each communication device in the own communication system cannot perform communication.
  • the “second predetermined period” is a period until a retry is performed when a collision of communication signals occurs, that is, after the collision is detected by the collision detection means, and then the declaration means. Is a period until the declaration is made, for example, a period set based on a random number.
  • the communication device of the present invention is a communication device in a communication system that performs communication using a power line and shares the power line with other communication systems, and at least a plurality of the communication devices separated by time
  • An area detecting means for detecting a communicable area that can be used by the communication system, and at least a part of the detected communicable area as a communicable area used by the communication system Declaring means for declaring to the communication system, recognizing means for recognizing the declared communicable area as a communicable area used by the communication system, and transmitting / receiving means for transmitting and receiving communication signals in the recognized communicable area Is provided.
  • the area detecting means detects a communicable area that can be used by the own communication system among a plurality of communicable areas.
  • the declaring means declares at least a part of the detected communicable area to another communication system as a communicable area used by the communication system to which the communication apparatus belongs.
  • the communicable area used by the local communication system is declared to other communication systems, so that it is possible to recognize which communicable areas are used by a plurality of communication systems.
  • a plurality of communication systems having different communication methods can coexist.
  • a plurality of communication devices belong to the own communication system, and one communication device among the plurality of communication devices declares a communicable area used by the own communication system to other communication systems.
  • the declared communication available area is notified to each of the plurality of communication devices belonging to the communication system, that is, a signal indicating the declared communication available area is transmitted.
  • the recognition means in each communication device recognizes the declared communicable area as the communicable area used by the own communication system by receiving the transmitted signal.
  • each communication device can perform communication in the recognized communicable region by acquiring a communication opportunity, for example, by the CSMA method.
  • the transmission / reception means transmits / receives a communication signal in the recognized communicable area. That is, a plurality of communication devices in the own communication system including the communication device communicate with each other in the recognized communicable area.
  • a plurality of communication systems including a communication system including a distributed control type communication device can coexist.
  • the communication method of the present invention is a communication method in a communication system that includes a plurality of communication devices that perform communication using a power line and shares the power line with other communication systems,
  • An area detecting step of at least one communication apparatus among a plurality of communication apparatuses detects an available communication area that can be used by the communication system among a plurality of communicable areas divided at least by time, and
  • a plurality of communication systems including a communication system including a distributed control type communication device can coexist like the communication system of the present invention described above.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a communication system according to the present embodiment.
  • the communication system 1 includes a plurality of distributed control type best-effort modems 11 to 15 as an example of “communication devices” according to the present invention.
  • the plurality of modems 11 to 15 are connected to each other through the power line 4.
  • the communication system 1 is connected to the other communication systems 2 and 3 through the power line 4, and is multiplexed by time division multiple access. Therefore, in this embodiment, each of the modems 11 to 15, 21, and 31 included in each of the communication systems 1, 2, and 3 performs communication in the time slot as an example of the “communication available area” according to the present invention.
  • the plurality of modems 21 included in the communication system 2 and the plurality of modems 31 included in the communication system 3 may be distributed control type best effort type modems or centralized control type best effort types. It may be a modem. Alternatively, a band-guaranteed modem may be used.
  • the communication system or communication standard of the communication systems 2 and 3 is typically different from the communication system or communication standard of the communication system 1.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing the concept of a time slot according to the present embodiment.
  • the plurality of time slots 210 divide the frame with, for example, one cycle (from time T1 at the zero cross point Z1 to time T2 at the zero cross point Z2) based on the zero cross point of the commercial power supply voltage a as one frame. (For example, 12 divisions) are set.
  • identifiers here, A, B, and C
  • time slots there are time slots to which the same identifier is periodically added in one frame.
  • the identifier is shown for only one frame, but the identifier is also assigned to the other time slots 210 in the same manner.
  • each of the communication systems 1 to 3 performs communication using a time slot to which the same identifier is assigned. Therefore, for example, in a certain frame, when the communication system 1 uses a time slot to which the identifier A is assigned, there is a time slot in which communication is not actually performed in the time slot, that is, there is an unused time slot. Even so, the other communication systems 2 and 3 cannot use the unused time slots.
  • the modem 11 includes an area detection unit 101, a history acquisition unit 102, a selection unit 103, a declaration unit 104, a notification unit 105, a recognition unit 106, a memory 107, a collision detection unit 108, a control unit 109, a transmission / reception unit 110, and An input / output unit 111 is provided.
  • area detection unit 101 “history acquisition unit 102”, “selection unit 103”, “declaration unit 104”, “notification unit 105”, “recognition unit 106”, “collision detection unit” according to the present embodiment 108 ”and“ transmission / reception unit 110 ”are respectively“ area detection means ”,“ history acquisition means ”,“ selection means ”,“ declaration means ”,“ notification means ”,“ recognition means ”,“ collision ”according to the present invention. It is an example of “detection means” and “transmission / reception means”.
  • the history acquisition unit 102 acquires the usage history of the time slot 210 and stores the acquired usage history in the memory 107.
  • the usage history of the time slot 210 typically means a usage history for each identifier assigned to the time slot 210. In other words, it means the usage history of the time slot group to which the same identifier is assigned.
  • the history acquisition unit 102 When the modem 11 is activated or connected to the power line 4, the history acquisition unit 102 typically uses the time slot 210 for a predetermined number of times or a predetermined period (for example, 10 times). To get. At this time, the control unit 109 controls the transmission / reception unit 110 and the like so as not to perform communication.
  • the area detection unit 101 detects a time slot that can be used by the communication system 1 to which the modem 11 belongs, based on the previous use history stored in the memory 107. Specifically, the area detection unit 101 detects an identifier assigned to a time slot used by the communication system 1 or an identifier assigned to a time slot not used by the other communication systems 2 and 3. .
  • the selection unit 103 selects a time slot used by the communication system 1 from the time slots detected by the area detection unit 101 based on the use history stored in the memory 107.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating an example of a usage history according to the present embodiment.
  • “1” indicates that the communication system 1 to which the modem 11 belongs is used, and “2” indicates that another communication system 2 or 3 different from the communication system 1 is used. “0” indicates that no communication system is used.
  • A, B, and C shown at the top of the use history represent identifiers assigned to the time slots 210, respectively.
  • the area detection unit 101 uses “the communication system 1 uses all the time slots based on the previous usage history 301 a. It is detected as “possible time slot”.
  • the selection unit 103 is given the time slot with the highest use frequency of the communication system 1 to which the modem 11 belongs, that is, the identifier A, based on the use history 301b related to the detected time slot (all in this case). Select a time slot. If there is a time slot used immediately before by the communication system 1 (in this case, a time slot to which the identifier A is assigned), the time slot may be selected only for that reason.
  • the area detection unit 101 determines whether the identifier B or C is given based on the immediately preceding usage history 302a.
  • the slot is detected as “a time slot in which the communication system 1 can be used”.
  • the selection unit 103 simply selects the time slot with the lowest use frequency, that is, the time slot to which the identifier C is assigned, based on the use history 302b related to the detected time slot.
  • the selection unit 103 determines that the time slot to which the identifier C is assigned may be used again by another communication system 2 or 3, and the time to which the identifier B is assigned. A slot may be selected.
  • the area detection unit 101 sets all the time slots to “communication system 1” based on the previous usage history 303a. Is detected as a usable time slot.
  • the time slot to which the identifier A is assigned has the highest usage frequency of the communication system 1, but is used by another communication system 2 or 3 before the previous time. Has been.
  • the notification unit 105 notifies the time slots declared by the declaration unit 104 to the modems 11 to 15 included in the communication system 1.
  • the recognizing unit 106 recognizes the notified time slot as a time slot used by the communication system 1.
  • the control unit 109 controls the transmission / reception unit 110 to perform communication according to the communication method or communication standard in the communication system 1 in the recognized time slot. Specifically, for example, when the modems 11 to 15 in the communication system 1 are multiplexed by the time division multiple access method in the communication system 1, each of the modems 11 to 15 is notified by the CSMA method in the notified time slot. Get communication opportunities and communicate.
  • time slot used by the communication system 1 is declared to the communication systems 2 and 3 by the declaring unit 104, a plurality of communication systems can recognize which time slot each other uses. Can do. Therefore, it is possible to avoid interference or interference due to communication signals of each of the plurality of communication systems, and a plurality of communication systems having different communication standards or communication methods can coexist.
  • each of the modems 11 to 15 determines the time slot used by the communication system 1. Can be recognized. Since the time slots to which the same identifier is assigned are used within the same period, each of the modems 11 to 15 can acquire a communication opportunity and perform communication in the notified time slot.
  • the declaring unit 104 declares the time slot used by the communication system 1 or within the time considered to be simultaneous, one of the plurality of modems 21 included in the communication system 2 or the communication system 3 If one modem among the plurality of modems 31 provided declares that it uses the same time slot as the time slot declared by the declaring unit 104, at least two communication systems compete. Then, communication signals of each communication system collide, that is, communication fails.
  • the collision detection unit 108 in the modem 11 detects an error signal indicating that the communication has failed, and detects that the communication signal of the communication system 1 and the communication signal of the communication system 2 or 3 have collided.
  • the control unit 109 is a period set based on, for example, one cycle or a random number, and the collision avoidance period as an example of the “second predetermined period” according to the present invention is declared.
  • the declaration unit 104 is controlled so as not to be performed. Thereby, possibility that a collision will generate
  • the declaration unit 104 in the modem 11 declares the time slot used by the communication system 1 and the notification unit 105 notifies the declared time slot.
  • the modem may be any of the modems 11 to 15 included in the communication system 1. Typically, the modem that performs communication first in a certain frame declares and notifies.
  • the recognition unit 106 in the modem 11 is notified by the notification unit in the one modem.
  • the notified time slot is recognized as a time slot used by the communication system 1.
  • a plurality of communication systems including a communication system including a distributed control type modem can coexist.
  • the history acquisition unit 102 acquires the usage history of the time slot 210 and stores it in the memory 107 (step S101). Subsequently, the control unit 109 determines whether or not the usage history has been acquired a predetermined number of times (for example, 10 times) (step S102). If it is determined that the usage history has not been acquired (step S102: No), the control unit 109 109 controls the history acquisition unit 102 to acquire the use history until the predetermined number of times is reached.
  • the case where it is determined that the usage history is not acquired is typically a case where the use history is acquired for the first time after the modem 11 is activated or connected to the power line 4.
  • step S102 If it is determined that the usage history has been acquired a predetermined number of times (step S102: Yes), then, whether or not the collision avoidance period is set by the control unit 109 or whether or not the collision avoidance period is not zero. Is determined (step S103). When it is determined that the collision avoidance period is set or not zero (step S103: Yes), the control unit 109 decreases the collision avoidance period by a predetermined amount (for example, a time corresponding to one cycle) (step S117). ), And the process is temporarily terminated.
  • a predetermined amount for example, a time corresponding to one cycle
  • step S105 If a time slot that can be used by the communication system 1 is detected (step S105: Yes), then, does the detected time slot include the time slot that was used immediately before by the communication system 1? It is determined whether or not (step S106). When it is determined that it is included (step S106: Yes), the selection unit 103 selects the time slot used immediately before by the communication system 1 as the time slot used by the communication system 1 (step S110). ).
  • step S106 When it is determined that it is not included (step S106: No), it is subsequently determined whether or not there is a usage history used by the communication system 1 in the usage history stored in the memory 107 (step S107). ). When it is determined that there is a usage history used by the communication system 1 (step S107: Yes), the selection unit 103 selects the time slot with the highest usage frequency of the communication system 1 as the time slot used by the communication system 1. (Step S111).
  • step S107 When it is determined that there is no usage history used by the communication system 1 (step S107: No), it is subsequently determined whether or not a plurality of time slots that can be used by the communication system 1 are detected (step S108). When it is determined that a plurality of times are detected (step S108: Yes), the selection unit 103 selects the time slot with the lowest usage frequency as the time slot used by the communication system 1 (step S112). In this case, the time slot used for the communication system 2 or 3 may not be selected within the first predetermined period.
  • the selection unit 103 selects the detected time slot as a time slot used by the communication system 1 (step S109).
  • the time slot selected by the declaring unit 104 is declared to the communication systems 2 and 3 as the time slot used by the communication system 1, and the declared time slot is transmitted to the communication system by the notifying unit 105. 1 is notified to each of the modems 11 to 15 belonging to 1 (step S113). Subsequently, the recognized time slot is recognized by the recognition unit 106 as a time slot used by the communication system 1, and communication is performed by the transmission / reception unit 110 in the recognized time slot (step S114).
  • step S115 it is determined whether or not an error signal has been detected by the collision detection unit 108 (step S115). If it is determined that the error signal has not been detected (step S115: No), the process is temporarily terminated. If it is determined that an error signal has been detected (step S115: Yes), a predetermined collision avoidance period is set (step S116), and the process is temporarily terminated.

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Abstract

　通信システム（１）は、電力線（４）を利用して通信を行う複数の通信装置（１１～１５）を備え、他の通信システム（２、３）と電力線を共有する通信システムである。該通信システムにおいて、複数の通信装置のうち少なくとも一つの通信装置は、少なくとも時間で区分けされた複数の通信可能領域のうち、当該通信システムが使用可能な通信可能領域を検出する領域検出手段（１０１）と、検出された通信可能領域の少なくとも一部を当該通信システムが使用する通信可能領域として、他の通信システムに対し宣言する宣言手段（１０４）と、宣言された通信可能領域を複数の通信装置に対し通知する通知手段（１０５）とを有し、複数の通信装置は、通知された通信可能領域において夫々通信を行う。

Description

通信システム及び方法、並びに通信装置
　本発明は、例えば、電力線搬送通信に係る通信システム及び方法、並びに通信装置に関し、特に、同一の電力線上に、通信方式又は通信規格の異なる複数の通信システムを共存させる通信システム及び方法、並びに通信装置に関する。
　この種の通信システムには、例えば、複数の帯域保証型モデム及びベストエフォート型モデムによる通信を共存させる電力線搬送通信システムが提案されている。この電力線搬送通信システムでは、商用電源電圧に基づく基準タイミングを境にして、前区間をベストエフォート型通信とし、後区間を帯域保証型通信とする、一定間隔の基準区間が各モデムの数に応じて時分割され、分割された通信区間毎に異なる帯域保証型通信が行われる（特許文献１参照）。
特開２００７－２８４９２号公報
　しかしながら、上述の背景技術によれば、帯域保証型モデムに対する妨害を防ぐことに主眼を置いており、ベストエフォート型モデムに関しては十分には開示されていない。すると、ベストエフォート型モデムとして、例えばＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｓｅｎｓｅ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）方式の分散制御型のモデムを用いると、正常に通信システムが動作しない可能性があるという技術的問題点がある。
　本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、分散制御型の通信装置を備えてなる通信システムを含む、複数の通信システムを共存させることが可能な、通信システム及び方法、並びに通信装置を提供することを課題とする。
　本発明の通信システムは、上記課題を解決するために、電力線を利用して通信を行う複数の通信装置を備え、他の通信システムと前記電力線を共有する通信システムであって、前記複数の通信装置のうち少なくとも一つの通信装置は、少なくとも時間で区分けされた複数の通信可能領域のうち当該通信システムが使用可能な通信可能領域を検出する領域検出手段と、前記検出された通信可能領域の少なくとも一部を当該通信システムが使用する通信可能領域として、前記他の通信システムに対し宣言する宣言手段と、前記宣言された通信可能領域を前記複数の通信装置に対し通知する通知手段とを有し、前記複数の通信装置は、前記通知された通信可能領域において夫々通信を行う。
　本発明の通信システムによれば、当該通信システムは、電力線を利用して通信を行う（即ち、電力線搬送通信を行う）複数の、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、テレビ又はモデム等である通信装置を備える。また、当該通信システムが利用する電力線は、当該通信システムとは異なる通信方式又は通信規格の他の通信システムによっても利用される。言い換えれば、当該通信システムが利用する電力線上には、複数の通信システムが存在している。
　複数の通信装置のうち少なくとも一つの通信装置は、領域検出手段、宣言手段及び通知手段を有する。領域検出手段、宣言手段及び通知手段は、当該通信システムが備える複数の通信装置のうち一部の通信装置のみ有していてもよいし、全ての通信装置が有していてもよい。具体的には例えば、通信システムが集中制御型のシステムである場合は、典型的には、親機となる通信装置のみが有しており、通信システムが分散制御型のシステムである場合は、典型的には、全ての通信装置が有している。
　領域検出手段は、時間及び周波数帯域の少なくとも一方で区分けされた複数の通信可能領域のうち、当該通信装置が属する自通信システムが使用可能な通信可能領域を検出する。ここに「自通信システムが使用可能な通信可能領域」とは、自通信システムが使用している通信可能領域、又は自通信システムとは異なる他の通信システムが使用していない通信可能領域を意味する。
　尚、本発明に係る「通信可能領域」とは、自通信システムと他の通信システムとが、例えば、時分割多元接続（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）によって多重化している場合には、所定の時間間隔（即ち、フレーム）を分割した複数の時間領域（即ち、タイムスロット）、或いは、周波数分割多元接続（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ：ＦＤＭＡ）によって多重化している場合には、所定の周波数帯域を分割した複数の周波数帯域等、各通信システムにおける通信装置が、電力線を介して通信信号を送受信することが可能な（即ち、通信可能な）、領域である。ここに、本発明に係る「通信信号」とは、典型的には、パケットを意味する。
　領域検出手段は、例えば、複数の通信可能領域の直前の使用状況を検出して、又は使用履歴に基づいて、直前に自通信システムが使用している通信可能領域、又は直前に他の通信システムに使用されていない通信可能領域を検出する。
　宣言手段は、検出された通信可能領域の少なくとも一部を自通信システムが使用する通信可能領域として、他の通信システムに対し宣言する。ここに「宣言する」とは、他の通信システムが認識可能な、即ち、通信方式や通信規格に依存しない、「自通信システムが使用する通信可能領域」を示す信号（以下適宜「領域宣言信号」と呼ぶ）を、電力線を介して送信又は発信することを意味する。
　尚、宣言手段によって送信又は発信された領域宣言信号は、他の通信システムにおける全ての通信装置が認識してもよいし、一部の通信装置が認識してもよい。
　宣言手段は、典型的には、複数の通信可能領域が使用された使用履歴を取得する履歴取得手段と、検出された通信可能領域から自通信システムが使用する通信可能領域を選択する選択手段とを含んで構成される。
　選択手段は、典型的には、取得された使用履歴に基づいて、検出された通信可能領域から自通信システムが使用する通信可能領域を選択する。具体的には例えば、検出された通信可能領域のうち、使用頻度が最も低い通信可能領域を選択する。又は、自通信システムの使用頻度が最も高い通信可能領域を選択する。或いは、使用頻度が低い通信可能領域であっても、所定期間内に他の通信システムが使用していた場合は、その通信可能領域を選択せずに他の通信可能領域を選択する。宣言手段は、選択手段によって選択された通信可能領域を、「自通信システムが使用する通信可能領域」として、他の通信システムに対し宣言する。
　通知手段は、宣言された通信可能領域を、自通信システムが備える複数の通信装置に対し通知する。ここに「通知する」とは、典型的には、自通信システムにおける通信方式又は通信規格に適合する、「自通信システムが使用する通信可能領域」を示す領域宣言信号を送信又は発信することを意味する。
　当該通信システムが備える複数の通信装置は、通知された通信可能領域において、当該通信システムにおける通信方式又は通信規格に従って、夫々通信を行う。具体的には例えば、複数の通信装置が、時分割多元接続方式により多重化している場合には、通知された通信可能領域が更に時分割された時間領域において、各通信装置がＣＳＭＡ方式によって、夫々通信機会を取得して通信を行う。
　宣言手段は、所定の周期毎に、自通信システムが使用する通信可能領域を、他の通信システムに対し宣言する。従って、領域検出手段、選択手段及び通知手段も、所定の周期毎に、夫々、自通信システムが使用可能な通信可能領域を検出し、該検出された通信可能領域から自通信システムが使用する通信可能領域を選択し、宣言された通信可能領域を、自通信システムが備える複数の通信装置に対し通知する。言い換えれば、所定の周期内では、同一の通信可能領域において、当該通信システムが備える複数の通信装置夫々が通信を行う。
　尚、時分割多元接続によって多重化している場合は、典型的には、所定の周期内において、当該通信システムが使用可能な通信可能領域が定期的に存在するように設定される、即ち、当該通信システムに対し通信可能領域が振り分けられる。具体的には例えば、所定の周期を１２分割した場合、宣言手段が、周期の先頭の通信可能領域（即ち、１番目の通信可能領域）を、自通信システムが使用する通信可能領域として宣言すると、自動的に、１、４、７及び１０番目の通信可能領域の使用が可能となる。そして、１、４、７及び１０番目の通信可能領域を同一の通信可能領域として、該通信可能領域において当該通信システムが備える複数の通信装置は通信を行う。
　ここで、他の通信システムに対し宣言を行う通信装置は、例えば、通信システムが分散制御型のシステムであれば、所定の周期内において最初に通信を行う通信装置である。従って、宣言を行う通信装置は、毎回同一の通信装置とは限らない。通信システムが集中制御型のシステムであれば、典型的には、親機となる通信装置が毎回宣言を行う。
　本願発明者の研究によれば、一般に、電力線搬送通信には、例えば、ＨＤ－ＰＬＣ（Ｈｉｇｈ　Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ－Ｐｏｗｅｒ　Ｌｉｎｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）規格、ＨＯＭＥＰＬＵＧ（登録商標）規格、ＵＰＡ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｐｏｗｅｒｌｉｎｅ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）規格等の複数の通信規格（又は、方式）が存在する。同一の電力線上に通信規格（又は、方式）の異なる複数の通信システムが存在すると、他の通信システムの通信信号はノイズとして認識されるため、相互に妨害又は干渉を引き起こし、通信が不可能になる可能性がある。
　他方、時分割多元接続によって多重化し、帯域保証型モデム及びベストエフォート型モデムによる通信を共存させる技術が提案されている。しかしながら、ベストエフォート型モデムとして、ＣＳＭＡ方式の分散制御型のモデムを用いると、時分割された各時間領域（即ち、タイムスロット）を、どの通信システムが使用しているかを認識することが困難であるため、通信機会を得ることが困難となり、正常に通信システムが動作しない可能性がある。
　また、複数の通信システムが存在している場合には、特定の時間領域を特定の通信システムに一意的に振り分けることは、今後新たな通信規格が登場する可能性を否定できないため、不可能であることが判明している。
　しかるに本発明では、宣言手段によって、自通信システムが使用する通信可能領域が、他の通信システムに対し宣言されるため、複数の通信システムが相互に、どの通信可能領域を使用するのかを認識することができる。従って、他の通信システムの通信信号による妨害又は干渉を回避することができ、通信規格又は通信方式の異なる複数の通信システムを共存させることが可能となる。
　更に、通知手段によって、自通信システムが備える複数の通信装置夫々に対し、宣言された通信可能領域が通知されるため、複数の通信装置夫々は、自通信システムが使用する通信可能領域を認識することができる。そして、所定の周期内では同一の通信可能領域を使用するため、複数の通信装置夫々が、同一の通信可能領域を使用することが可能となると共に、通知された通信可能領域において、例えば、ＣＳＭＡ方式により通信機会を取得して通信を行うことが可能となる。
　尚、選択手段が、格納手段に格納されている履歴に基づいて、使用頻度が低い通信可能領域であっても、所定期間内に他の通信システムに使用された通信可能領域を選択しないように構成されている場合には、自通信システムの通信信号と他の通信システムの通信信号とが衝突する可能性を低減することができる。
　以上の結果、本発明の通信システムによれば、分散制御型の通信装置を備えてなる通信システムを含む、複数の通信システムを共存させることができる。
　また、分散制御型の通信装置を備えてなる通信システムは、一般に、機器制御データ、Ｗｅｂデータ、電子メールデータ等のバースト的なデータ伝送に用いられている。本発明の通信システムによれば、このようなバースト的なデータ伝送を想定した通信システムが、通信媒体である電力線を、効率よく且つ相互に衝突することなく利用することができる。
　加えて、本発明の通信システムが備える複数の分散制御型の通信装置夫々は、所定の周期内では同一の通信可能領域を使用する。これは、ある通信可能領域を使用し始めるとしばらくの間は、同じ通信可能領域を使用し続けるというバーストデータの特性と旨く合致する。従って、各通信装置が、効率的に通信可能領域を確保することができる。特に、選択手段を、自通信システムの使用頻度が最も高い通信可能領域を選択するように構成すれば、この効果がより顕著に現れる。
　本発明の通信システムの一態様では、当該通信システムは、前記他の通信システムと時分割多元接続方式により多重化し、前記複数の通信可能領域は、所定の時間間隔を分割した複数の時間領域である。
　この態様によれば、当該通信システムは、他の通信システムと時分割多元接続方式により多重化して共存している。この場合、複数の通信可能領域は、所定の時間間隔（即ち、フレーム）を分割した複数の時間領域（即ち、タイムスロット）である。該複数の時間領域の夫々の時間幅は、典型的には均一であるが、任意であってもよい。
　尚、宣言手段は、各所定の時間間隔の最初に、周期的に、自通信システムが使用する通信可能領域を、他の通信システムに対して宣言する。宣言手段、又は該宣言手段を備える通信装置は、例えば、フレーム同期パルス等の基準信号を検出して、所定の時間間隔の始まりを検出すればよい。或いは、所定の時間間隔が、商用電源電圧のゼロクロス点から開始している場合は、ゼロクロス点を検出して、所定の時間間隔の始まりを検出すればよい。
　本発明の通信システムの他の態様によれば、前記宣言手段は、前記複数の通信可能領域が使用された使用履歴を取得する履歴取得手段と、前記取得された使用履歴に基づいて、前記検出された通信可能領域から前記当該通信システムが使用する通信可能領域を選択する選択手段とを含む。
　この態様によれば、履歴取得手段は、複数の通信可能領域の夫々が使用された使用履歴を取得する。該取得された使用履歴は、典型的には、例えば揮発性メモリ等の格納手段に格納される。該格納された使用履歴は、格納されてから一定時間経過後に消去されるようにしてもよいし、格納手段の容量が許す限り格納され、容量が不足した際に、古い使用履歴から順に消去されるようにしてもよい。
　選択手段は、取得された使用履歴の一部又は全部に基づいて、検出された通信可能領域から自通信システムが使用する通信可能領域を選択する。宣言手段は、該選択された通信可能領域を、他の通信システムに対し宣言する。
　この選択手段に係る態様では、前記選択手段は、前記取得された使用履歴に基づいて、前記検出された通信可能領域のうち使用頻度の低い通信可能領域を選択してもよい。
　このように構成すれば、自通信システムの通信信号と他の通信システムの通信信号とが衝突する可能性を低減することができ、実用上非常に有利である。
　この選択手段に係る態様では、前記選択手段は、前記取得された使用履歴に基づいて、前記検出された通信可能領域のうち当該通信システムの使用頻度が高い通信可能領域を選択してもよい。
　このように構成すれば、自通信システムに対し、特定の通信可能領域が振り分けられている状態に近い状態を実現することができ、自通信システムにおける複数の通信装置夫々が、例えばＣＳＭＡ方式により、安定した通信を行うことが可能となる。
　尚、自通信システムの使用頻度が高い通信可能領域を、他の通信システムが一時的に使用した場合、選択手段は、他の通信可能領域を選択せずに（即ち、自通信システム内における通信を一旦中断して）、所定時間後に再び、自通信システムの使用頻度が高い通信可能領域を選択するようにしてもよい。
　この選択手段に係る態様によれば、前記選択手段は、前記取得された使用履歴に基づいて、前記検出された通信可能領域のうち、第１所定期間内に前記他の通信システムに使用された通信可能領域を除く部分を選択してもよい。
　このように構成すれば、選択手段によって、他の通信システムにより再び使用される可能性のある通信可能領域を除く他の通信可能領域が選択されるので、自通信システムの通信信号と他の通信システムの通信信号とが衝突する可能性をより低減することができ、実用上非常に有利である。
　ここに、本発明に係る「第１所定期間」とは、他の通信システムが再び使用すると判定される期間、又は他の通信システムが再び使用する確率が所定閾値以上である期間であり、典型的には、予め固定値として設定される。このような第１所定期間は、例えば、宣言手段が宣言を行う周期数回分であり、例えば、所定の確率密度関数を利用したシミュレーションにより、複数の通信可能領域の夫々が使用された使用履歴を求めて、該求められた使用履歴に基づいて設定すればよい。
　本発明の通信システムの他の態様では、前記宣言手段は、前記当該通信システムが使用する通信可能領域を、定期的に前記他の通信システムに対し宣言する。
　この態様によれば、宣言手段は、定期的に、自通信システムが使用する通信可能領域を、他の通信システムに対し宣言する。言い換えれば、宣言手段が宣言してから次に宣言するまでの間は、常に同一の通信可能領域を使用して、通信システムが備える各通信装置は通信を行う。
　仮に、通信システムが備える複数の通信装置のうちいずれか一つの通信装置が通信を行う度に、宣言手段が、当該通信システムが使用する通信可能領域を宣言するように構成されているとすると、例えばＣＳＭＡ方式により通信を行う通信装置の場合、当該通信システムにおいて、正常に通信を行うができない可能性がある。
　しかるに本発明では、宣言手段が宣言してから次に宣言するまでの間は、常に同一の通信可能領域を使用するので、ＣＳＭＡ方式により通信を行う通信装置であったとしても、正常に通信を行うことができる。
　本発明の通信システムの他の態様では、前記一つの通信装置は、前記電力線上における通信信号の衝突を検出する衝突検出手段を更に有し、前記衝突が検出された場合、前記宣言手段は、第２所定期間宣言を行なわない。
　この態様によれば、衝突検出手段は、自通信システムの通信信号と他の通信システムの通信信号との衝突を検出する。具体的には例えば、通信信号が衝突したことによって通信が失敗したことを示すエラー信号を検出する。
　衝突が検出された場合、宣言手段は、第２所定期間宣言を行なわない。即ち、第２所定期間は、自通信システムが使用する通信可能領域を取得しないので、自通信システムにおける各通信装置は、通信を行うことができない。
　ここに、本発明に係る「第２所定期間」とは、通信信号の衝突が発生した際に、再試行するまでの期間、即ち、衝突検出手段によって衝突が検出されてから、次に宣言手段が宣言をするまでの期間であり、例えば、乱数に基づいて設定される期間である。
　本発明の通信装置は、上記課題を解決するために、電力線を利用して通信を行い、他の通信システムと前記電力線を共有する通信システムにおける通信装置であって、少なくとも時間で区分けされた複数の通信可能領域のうち前記通信システムが使用可能な通信可能領域を検出する領域検出手段と、前記検出された通信可能領域の少なくとも一部を前記通信システムが使用する通信可能領域として、前記他の通信システムに対し宣言する宣言手段と、前記宣言された通信可能領域を前記通信システムが使用する通信可能領域として認識する認識手段と、前記認識された通信可能領域において通信信号を送受信する送受信手段とを備える。
　本発明の通信装置によれば、領域検出手段は、複数の通信可能領域のうち自通信システムが使用可能な通信可能領域を検出する。宣言手段は、検出された通信可能領域の少なくとも一部を当該通信装置が属する自通信システムが使用する通信可能領域として、他の通信システムに対し宣言する。
　これにより、自通信システムが使用する通信可能領域が、他の通信システムに対し宣言されるため、複数の通信システムが相互に、どの通信可能領域を使用するのかを認識することができ、通信規格又は通信方式の異なる複数の通信システムを共存させることが可能となる。
　自通信システムには、典型的には、複数の通信装置が属しており、該複数の通信装置のうち一つの通信装置は、自通信システムが使用する通信可能領域を他の通信システムに対し宣言すると共に、自通信システムに属する複数の通信装置夫々に対し、宣言された通信可能領域を通知する、即ち、宣言された通信可能領域を示す信号を送信する。各通信装置における認識手段は、送信された信号を受信することによって、宣言された通信可能領域を、自通信システムが使用する通信可能領域として認識する。これにより、各通信装置は認識された通信可能領域において、例えば、ＣＳＭＡ方式により夫々通信機会を取得して通信を行うことができる。
　送受信手段は、認識された通信可能領域において通信信号を送受信する。即ち、当該通信装置を含む、自通信システムにおける複数の通信装置は、夫々、認識された通信可能領域において通信を行う。
　以上の結果、本発明の通信装置によれば、分散制御型の通信装置を備えてなる通信システムを含む、複数の通信システムを共存させることができる。
　本発明の通信方法は、上記課題を解決するために、電力線を利用して通信を行う複数の通信装置を備え、他の通信システムと前記電力線を共有する通信システムにおける通信方法であって、前記複数の通信装置のうち少なくとも一つの通信装置が有する領域検出手段が、少なくとも時間で区分けされた複数の通信可能領域のうち当該通信システムが使用可能な通信可能領域を検出する領域検出工程と、前記一つの通信装置が有する宣言手段が、前記検出された通信可能領域の少なくとも一部を当該通信システムが使用する通信可能領域として、前記他の通信システムに対し宣言する宣言工程と、前記一つの通信装置が有する通知手段が、前記宣言された通信可能領域を前記複数の通信装置に対し通知する通知工程とを備え、前記複数の通信装置は、前記通知された通信可能領域において夫々通信を行う。
　本発明の通信方法によれば、上述した本発明の通信システムと同様に、分散制御型の通信装置を備えてなる通信システムを含む、複数の通信システムを共存させることができる。
　尚、本発明の通信方法においても、上述した本発明の通信システムにおける各種態様と同様の各種態様を採ることが可能である。
　本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされよう。
本発明の実施形態に係る通信システムの構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るタイムスロットの概念を示す概念図である。 本発明の実施形態に係るモデムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る使用履歴の一例を示す概念図である。 本発明の実施形態に係るモデムの動作を示すフローチャートである。
符号の説明
１、２、３　通信システム
４　電力線
１１～１５、２１、３１　モデム
１０１　領域検出部
１０２　履歴取得部
１０３　選択部
１０４　宣言部
１０５　通知部
１０６　認識部
１０７　メモリ
１０８　衝突検出部
１０９　制御部
１１０　送受信部
１１１　入出力部
　以下、本発明の通信システムに係る実施形態を、図１乃至図５を参照して説明する。
　先ず、図１を参照して本実施形態に係る通信システムの構成について説明する。図１は、本実施形態に係る通信システムの構成を示す模式図である。
　図１において、通信システム１は、複数の、本発明に係る「通信装置」の一例としての、分散制御型のベストエフォート型のモデム１１乃至１５を備えて構成されている。複数のモデム１１乃至１５は、夫々、電力線４を介して接続されている。
　通信システム１は、電力線４を介して、他の通信システム２及び３に接続されており、時分割多元接続によって多重化している。従って、本実施形態では、本発明に係る「通信可能領域」の一例としての、タイムスロットにおいて、各通信システム１、２及び３が備えるモデム１１乃至１５、２１及び３１の夫々は通信を行う。
　尚、通信システム２が備える複数のモデム２１、及び通信システム３が備える複数のモデム３１は、夫々、分散制御型のベストエフォート型のモデムであってもよいし、集中制御型のベストエフォート型のモデムであってもよい。或いは、帯域保証型のモデムであってもよい。また、通信システム２及び３の通信方式又は通信規格は、典型的には、通信システム１の通信方式又は通信規格と異なっている。
　ここで、図２を参照して、本実施形態に係るタイムスロットについて説明を加える。図２は、本実施形態に係るタイムスロットの概念を示す概念図である。
　図２において、複数のタイムスロット２１０は、商用電源電圧ａのゼロクロス点を基準とした例えば一周期（ゼロクロス点Ｚ１の時刻Ｔ１からゼロクロス点Ｚ２の時刻Ｔ２まで）を一フレームとして、該フレームを分割（例えば、１２分割）して設定される。複数のタイムスロット２１０夫々には、例えば識別子（ここでは、Ａ，Ｂ及びＣ）が付与されており、一フレーム内には、定期的に、同一の識別子が付与されているタイムスロットが存在する。尚、図２では、一フレームのみ識別子を示しているが、他のタイムスロット２１０にも同様に識別子が付与されている。
　同一フレームにおいて、各通信システム１乃至３は、同一の識別子が付与されているタイムスロットを使用して通信を行う。このため、例えば、あるフレームにおいて、通信システム１が、識別子Ａが付与されているタイムスロットを使用する場合、該タイムスロットに実際には通信が行われない、即ち、使用されないタイムスロットがあったとしても、他の通信システム２及び３は、その使用されないタイムスロットを使用することはできない。
　次に、図３を参照して、モデム１１について説明を加える。図３は、本実施形態に係るモデム１１の構成を示すブロック図である。尚、通信システム１におけるモデム１２乃至１５夫々の構成は、モデム１１の構成と同様であるので、説明を省略する。
　図３において、モデム１１は、領域検出部１０１、履歴取得部１０２、選択部１０３、宣言部１０４、通知部１０５、認識部１０６、メモリ１０７、衝突検出部１０８、制御部１０９、送受信部１１０及び入出力部１１１を備えて構成されている。ここに、本実施形態に係る「領域検出部１０１」、「履歴取得部１０２」、「選択部１０３」、「宣言部１０４」、「通知部１０５」、「認識部１０６」、「衝突検出部１０８」及び「送受信部１１０」は、夫々、本発明に係る「領域検出手段」、「履歴取得手段」、「選択手段」、「宣言手段」、「通知手段」、「認識手段」、「衝突検出手段」及び「送受信手段」の一例である。
　その動作時には、先ず、履歴取得部１０２によって、タイムスロット２１０の使用履歴が取得され、該取得された使用履歴がメモリ１０７に格納される。ここに、タイムスロット２１０の使用履歴とは、典型的には、タイムスロット２１０に付与されている識別子毎の使用履歴を意味する。言い換えれば、同一の識別子が付与されているタイムスロット群の使用履歴を意味する。
　尚、モデム１１が起動された際、又は電力線４に接続された際には、履歴取得部１０２は、典型的には、所定回数又は所定周期（例えば、１０回）のタイムスロット２１０の使用履歴を取得する。この際、制御部１０９は、通信を行わないように送受信部１１０等を制御する。
　次に、領域検出部１０１は、メモリ１０７に格納された直前の使用履歴に基づいて、モデム１１が属する通信システム１が使用可能なタイムスロットを検出する。具体的には、領域検出部１０１は、通信システム１が使用しているタイムスロットに付与された識別子、又は他の通信システム２及び３が使用していないタイムスロットに付与された識別子を検出する。
　選択部１０３は、メモリ１０７に格納されている使用履歴に基づいて、領域検出部１０１によって検出されたタイムスロットから、通信システム１が使用するタイムスロットを選択する。
　ここで、図４を参照して、タイムスロットの検出及び選択方法について説明を加える。図４は、本実施形態に係る使用履歴の一例を示す概念図である。尚、図４において、「１」は、モデム１１が属する通信システム１が使用したことを示しており、「２」は、通信システム１とは異なる他の通信システム２又は３が使用したことを示しており、「０」は、どの通信システムも使用しなかったことを示している。また、使用履歴の最上段に示されているＡ，Ｂ及びＣは、夫々、タイムスロット２１０に付与されている識別子を表している。
　メモリ１０７に、図４（ａ）に示すような使用履歴３０１が格納されている場合、領域検出部１０１は、直前の使用履歴３０１ａに基づいて、全てのタイムスロットを、「通信システム１が使用可能なタイムスロット」として検出する。
　選択部１０３は、検出されたタイムスロット（この場合は全て）に係る使用履歴３０１ｂに基づいて、モデム１１が属する通信システム１の使用頻度の最も高いタイムスロット、即ち、識別子Ａが付与されているタイムスロットを選択する。尚、直前に通信システム１が使用しているタイムスロットがあれば（この場合は、識別子Ａが付与されているタイムスロット）、そのことのみを理由として、当該タイムスロットを選択してもよい。
　或いは、メモリ１０７に、図４（ｂ）に示すような使用履歴３０２が格納されている場合、領域検出部１０１は、直前の使用履歴３０２ａに基づいて、識別子Ｂ又はＣが付与されているタイムスロットを、「通信システム１が使用可能なタイムスロット」として検出する。
　選択部１０３は、検出されたタイムスロットに係る使用履歴３０２ｂに基づいて、単純には、使用頻度の最も低いタイムスロット、即ち、識別子Ｃが付与されているタイムスロットを選択する。
　ここで、第１所定期間が、例えば５周期（即ち、直前の５回）と設定されているならば、識別子Ｃが付与されているタイムスロットは、前々回に他の通信システム２又は３によって使用されているので、選択部１０３は、識別子Ｃが付与されているタイムスロットは、再び他の通信システム２又は３によって使用される可能性があると判定して、識別子Ｂが付与されているタイムスロットを選択するようにしてもよい。
　或いは、メモリ１０７に、図４（ｃ）に示すような使用履歴３０３が格納されている場合、領域検出部１０１は、直前の使用履歴３０３ａに基づいて、全てのタイムスロットを、「通信システム１が使用可能なタイムスロット」として検出する。
　ここで、検出されたタイムスロットに係る使用履歴３０３ｂを参照すると、識別子Ａが付与されているタイムスロットは、通信システム１の使用頻度が最も高いが、前々回に他の通信システム２又は３によって使用されている。
　この場合、選択部１０３は、検出されたタイムスロットに係る使用履歴３０３ｂに基づいて、どのタイムスロットも選択せずに（即ち、通信を一旦中断して）、所定時間後に、通信システム１が使用可能であることを条件に、識別子Ａが付与されているタイムスロットを選択するようにしてもよい。尚、選択部１０３は、使用頻度の最も低い、識別子Ｃが付与されているタイムスロットを選択してもよい。
　再び図３に戻り、宣言部１０４は、選択部１０３によって選択されたタイムスロットを、通信システム１が使用するタイムスロットとして、他の通信システム２及び３に対し宣言する。尚、宣言部１０４は、典型的には、図２における時刻Ｔ１、Ｔ２及びＴ３等、各フレームの最初に、定期的に宣言を行う。
　通知部１０５は、宣言部１０４によって宣言されたタイムスロットを、通信システム１が備えるモデム１１乃至１５夫々に対し通知する。認識部１０６は、通知されたタイムスロットを、通信システム１が使用するタイムスロットとして認識する。
　制御部１０９は、認識されたタイムスロットにおいて、通信システム１における通信方式又は通信規格に従って、通信を行うように送受信部１１０を制御する。具体的には例えば、通信システム１におけるモデム１１乃至１５が、通信システム１において時分割多元接続方式により多重化している場合には、通知されたタイムスロットにおいてモデム１１乃至１５の夫々がＣＳＭＡ方式によって通信機会を取得して通信を行う。
　このように、宣言部１０４によって、通信システム１が使用するタイムスロットが、通信システム２及び３に対し宣言されるため、複数の通信システムが相互に、どのタイムスロットを使用するのかを認識することができる。従って、複数の通信システム夫々の通信信号による妨害又は干渉を回避することができ、通信規格又は通信方式の異なる複数の通信システムを共存させることが可能となる。
　加えて、通知部１０５によって、通信システム１を構成するモデム１１乃至１５の夫々に対し、宣言されたタイムスロットが通知されるため、モデム１１乃至１５夫々は、通信システム１が使用するタイムスロットを認識することができる。そして、同一周期内では同一の識別子を付与されたタイムスロットを使用するため、モデム１１乃至１５の夫々は通知されたタイムスロットにおいて、通信機会を取得して通信を行うことが可能となる。
　ところで、宣言部１０４が、通信システム１が使用するタイムスロットを宣言したと同時に、又は同時とみなされる時間内に、通信システム２が備える複数のモデム２１のうち一つのモデム、又は通信システム３が備える複数のモデム３１のうち一つのモデムが、宣言部１０４によって宣言されたタイムスロットと同一のタイムスロットを使用すると宣言すると、少なくとも二つの通信システムが競合してしまう。すると、各通信システムの通信信号同士が衝突する、即ち、通信が失敗する。
　モデム１１における衝突検出部１０８は、通信が失敗したことを示すエラー信号を検出して、通信システム１の通信信号と通信システム２又は３の通信信号とが衝突したことを検出する。衝突が検出された場合、制御部１０９は、例えば一周期、或いは乱数に基づいて設定される期間であり、本発明に係る「第２所定期間」の一例としての、衝突回避期間は、宣言を行なわないように宣言部１０４を制御する。これにより、再び衝突が発生する可能性を低減することができる。
　尚、本実施形態では、モデム１１における宣言部１０４が、通信システム１が使用するタイムスロットを宣言し、通知部１０５が、該宣言されたタイムスロットを通知しているが、宣言及び通知を行うモデムは、通信システム１が備えるモデム１１乃至１５であればどれでもよく、典型的には、あるフレームにおいて最初に通信を行うモデムが宣言及び通知を行う。
　モデム１１とは異なるモデム１２乃至１５のうち一のモデムによって、通信システム１が使用するタイムスロットの宣言及び通知が行われた場合、モデム１１における認識部１０６は、前記一のモデムにおける通知部によって通知されたタイムスロットを、通信システム１が使用するタイムスロットとして認識する。
　以上の結果、本実施形態に係る通信システムによれば、分散制御型のモデムを備えてなる通信システムを含む、複数の通信システムを共存させることができる。
　次に、以上のように構成された通信システム１におけるモデム１１の動作を図５のフローチャートを用いて説明する。尚、モデム１２乃至１５夫々の動作は、モデム１１の動作と同様であるので、説明を省略する。
　図５において、先ず、履歴取得部１０２によって、タイムスロット２１０の使用履歴が取得され、メモリ１０７に格納される（ステップＳ１０１）。続いて、制御部１０９によって、使用履歴が所定回数（例えば、１０回）取得されたか否かが判定され（ステップＳ１０２）、取得されていないと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、制御部１０９は、所定回数に到達するまで使用履歴を取得するように履歴取得部１０２を制御する。尚、取得されていないと判定される場合は、典型的には、モデム１１が起動された、又は電力線４に接続された後に、初めて使用履歴が取得される場合である。
　使用履歴が所定回数取得されていると判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、続いて、制御部１０９によって、衝突回避期間が設定されているか否か、又は衝突回避期間がゼロでないか否かが判定される（ステップＳ１０３）。衝突回避期間が設定されている又はゼロでないと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、制御部１０９は、衝突回避期間を所定量（例えば、一周期に相当する時間）減少して（ステップＳ１１７）、一旦処理を終了する。
　衝突回避期間が設定されていない又はゼロであると判定された場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、領域検出部１０１によって、通信システム１が使用可能なタイムスロットが検出される（ステップＳ１０４）。続いて、使用可能なタイムスロットが検出されたか否かが判定され（ステップＳ１０５）、検出されなかった場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、一旦処理を終了する。
　通信システム１が使用可能なタイムスロットが検出された場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、続いて、検出されたタイムスロットの中に、通信システム１が直前に使用していたタイムスロットが含まれているか否かが判定される（ステップＳ１０６）。含まれていると判定された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、選択部１０３によって、通信システム１が直前に使用していたタイムスロットが、通信システム１が使用するタイムスロットとして選択される（ステップＳ１１０）。
　含まれていないと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、続いて、メモリ１０７に格納されている使用履歴に、通信システム１が使用した使用履歴があるか否かが判定される（ステップＳ１０７）。通信システム１が使用した使用履歴があると判定された場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、選択部１０３によって、通信システム１の使用頻度が最も高いタイムスロットが、通信システム１が使用するタイムスロットとして選択される（ステップＳ１１１）。
　通信システム１が使用した使用履歴がないと判定された場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、続いて、通信システム１が使用可能なタイムスロットが複数検出されたか否かが判定される（ステップＳ１０８）。複数検出されたと判定された場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、選択部１０３によって、使用頻度が最も低いタイムスロットが、通信システム１が使用するタイムスロットとして選択される（ステップＳ１１２）。尚、この場合には、第１所定期間内に、通信システム２又は３に使用されたタイムスロットを選択しなくてもよい。
　複数検出されていないと判定された場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、選択部１０３によって、検出されたタイムスロットが、通信システム１が使用するタイムスロットとして選択される（ステップＳ１０９）。
　次に、宣言部１０４によって、選択されたタイムスロットが、通信システム１が使用するタイムスロットとして、通信システム２及び３に対し宣言され、通知部１０５によって、該宣言されたタイムスロットが、通信システム１に属しているモデム１１乃至１５夫々に対し通知される（ステップＳ１１３）。続いて、認識部１０６によって、通知されたタイムスロットが、通信システム１が使用するタイムスロットとして認識され、該認識されたタイムスロットにおいて、送受信部１１０によって通信が行われる（ステップＳ１１４）。
　次に、衝突検出部１０８によって、エラー信号が検出されたか否かが判定され（ステップＳ１１５）、検出されていないと判定された場合（ステップＳ１１５：Ｎｏ）、一旦処理を終了する。エラー信号が検出されたと判定された場合（ステップＳ１１５：Ｙｅｓ）、所定の衝突回避期間が設定され（ステップＳ１１６）、一旦処理を終了する。
　尚、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う通信システム及び方法、並びに通信装置もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

Claims (10)

  1. 　電力線を利用して通信を行う複数の通信装置を備え、他の通信システムと前記電力線を共有する通信システムであって、
    　前記複数の通信装置のうち少なくとも一つの通信装置は、
    　少なくとも時間で区分けされた複数の通信可能領域のうち、当該通信システムが使用可能な通信可能領域を検出する領域検出手段と、
    　前記検出された通信可能領域の少なくとも一部を当該通信システムが使用する通信可能領域として、前記他の通信システムに対し宣言する宣言手段と、
    　前記宣言された通信可能領域を前記複数の通信装置に対し通知する通知手段と
    　を有し、
    　前記複数の通信装置は、前記通知された通信可能領域において夫々通信を行う
    　ことを特徴とする通信システム。
  2. 　当該通信システムは、前記他の通信システムと時分割多元接続方式により多重化し、
    　前記複数の通信可能領域は、所定の時間間隔を分割した複数の時間領域である
    　ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の通信システム。
  3. 　前記宣言手段は、
    　前記複数の通信可能領域の夫々が使用された使用履歴を取得する履歴取得手段と、
    　前記取得された使用履歴に基づいて、前記検出された通信可能領域から前記当該通信システムが使用する通信可能領域を選択する選択手段と
    　を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の通信システム。
  4. 　前記選択手段は、前記取得された使用履歴に基づいて、前記検出された通信可能領域のうち使用頻度の低い通信可能領域を選択することを特徴とする請求の範囲第３項に記載の通信システム。
  5. 　前記選択手段は、前記取得された使用履歴に基づいて、前記検出された通信可能領域のうち当該通信システムの使用頻度が高い通信可能領域を選択することを特徴とする請求の範囲第３項に記載の通信システム。
  6. 　前記選択手段は、前記取得された使用履歴に基づいて、前記検出された通信可能領域のうち、第１所定期間内に前記他の通信システムに使用された通信可能領域を除く部分を選択することを特徴とする請求の範囲第３項に記載の通信システム。
  7. 　前記宣言手段は、前記当該通信システムが使用する通信可能領域を、定期的に前記他の通信システムに対し宣言することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の通信システム。
  8. 　前記一つの通信装置は、前記電力線上における通信信号の衝突を検出する衝突検出手段を更に有し、
    　前記衝突が検出された場合、前記宣言手段は、第２所定期間宣言を行なわない
    　ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の通信システム。
  9. 　電力線を利用して通信を行い、他の通信システムと前記電力線を共有する通信システムにおける通信装置であって、
    　少なくとも時間で区分けされた複数の通信可能領域のうち前記通信システムが使用可能な通信可能領域を検出する領域検出手段と、
    　前記検出された通信可能領域の少なくとも一部を前記通信システムが使用する通信可能領域として、前記他の通信システムに対し宣言する宣言手段と、
    　前記宣言された通信可能領域を前記通信システムが使用する通信可能領域として認識する認識手段と、
    　前記認識された通信可能領域において通信信号を送受信する送受信手段と
    　を備えることを特徴とする通信装置。
  10. 　電力線を利用して通信を行う複数の通信装置を備え、他の通信システムと前記電力線を共有する通信システムにおける通信方法であって、
    　前記複数の通信装置のうち少なくとも一つの通信装置が有する領域検出手段が、少なくとも時間で区分けされた複数の通信可能領域のうち当該通信システムが使用可能な通信可能領域を検出する領域検出工程と、
    　前記一つの通信装置が有する宣言手段が、前記検出された通信可能領域の少なくとも一部を当該通信システムが使用する通信可能領域として、前記他の通信システムに対し宣言する宣言工程と、
    　前記一つの通信装置が有する通知手段が、前記宣言された通信可能領域を前記複数の通信装置に対し通知する通知工程と
    　を備え、
    　前記複数の通信装置は、前記通知された通信可能領域において夫々通信を行う
    　ことを特徴とする通信方法。
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