專利名稱：通信系統(tǒng)的主站和訪問控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)的主站和一種訪問控制方法，尤其涉及一種用于多個通 信系統(tǒng)共享相同信道的訪問控制方法，用于阻止多個通信系統(tǒng)之間干擾的發(fā)生。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上作為一種用于減少共享相同信道的多個通信系統(tǒng)之間干擾的技術(shù)，存 在一種通過發(fā)送功率控制來減少干擾信號影響的訪問控制方法。例如該方法在曰本 專利公開No.2002-198834 (專利文檔1)、日本專利公開No.2003-37556 (專利文 檔2)和日本專利公開No.2001-53745 (專利文檔3)中都有所涉及。
專利文檔1揭示了一種方法，該方法通過由基站內(nèi)提供的衰減器衰減信號功 率和干擾功率并且用終端發(fā)射機的發(fā)送功率來補償輸入到接收機的無線信號功率， 以使得該無線信號的功率電平變?yōu)閰⒖茧娖健?br> 而專利文檔2也揭示了一種方法，該方法由已檢測到干擾信號的基站經(jīng)由本 地通信網(wǎng)絡(luò)把干擾信息通知給發(fā)送干擾信號的另一個基站，以使得被通知基站基于 所述干擾信息而降低發(fā)送功率。
此外，專利文檔3揭示了如下的方法。首先，把頻率資源分配給將發(fā)送高優(yōu) 先權(quán)數(shù)據(jù)的無線站。同時也將用于發(fā)送該高優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)的定時和幀長度也分配到那 里。當根據(jù)分配的定時和幀長度從接入點(AP)發(fā)送該高優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)時，該無線 站通過在發(fā)送之間執(zhí)行物理載波偵聽來檢驗信道的可用性并且僅在驗證了信道可 用性的情況下(例如該信道空閑時)才發(fā)送所述高優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)。
然而在上述通信系統(tǒng)是電力線通信系統(tǒng)的情況下，依據(jù)連接至網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備配 置，由于電力線傳輸路徑的特征，使得在一個通信系統(tǒng)內(nèi)的信號衰減量可大大超過干擾其他通信系統(tǒng)的信號衰減量。即在把專利文檔1或?qū)＠臋n2應(yīng)用于電力線通 信系統(tǒng)并且由功率控制執(zhí)行通信系統(tǒng)之間干擾的情況下，依據(jù)設(shè)備配置存在由于降 低的信號強度而導(dǎo)致某些設(shè)備無法在該系統(tǒng)中執(zhí)行設(shè)備通信的可能。
上述傳統(tǒng)配置不能夠?qū)崿F(xiàn)在一個通信系統(tǒng)當降低對其他通信系統(tǒng)干擾的同 時，仍保持由其中發(fā)送功率控制所執(zhí)行的通信質(zhì)量。這樣，因為通信系統(tǒng)間的干擾 大大降低了每個通信系統(tǒng)的吞吐量，并且很難實現(xiàn)通信帶寬控制。
同樣在利用專利文檔3內(nèi)所揭示的控制的情況下，在通信系統(tǒng)之間的干擾可 通過虛擬載波或物理載波偵聽而得到降低。然而卻無法保證通信帶寬的服務(wù)質(zhì)量
(QoS)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種主站和一種訪問控制方法，它們能夠 輕易避免通信系統(tǒng)間干擾并且確保每個通信系統(tǒng)通信帶寬的QoS，并無需在共享相 同信道的多個通信系統(tǒng)之間執(zhí)行發(fā)送功率控制。
本發(fā)明涉及在具有多個通信系統(tǒng)的系統(tǒng)環(huán)境中用在一通信系統(tǒng)內(nèi)的主站，其 中所述的每個通信系統(tǒng)都包括至少一個從站和管理該從站的主站，并且這些通信系 統(tǒng)共享相同的信道。為了解決上述問題，本發(fā)明的主站包括通信部分、獲取部分或
確定部分。
通信部分將通信帶寬分隔成其中間所有主站為傳輸一個信標分組而競爭的信 標周期，其中僅允許授權(quán)的特定站為訪問而競爭的第一載波偵聽多路訪問(CSMA) 周期，以及其中允許所有站為訪問而競爭的第二 CSMA周期，同時該通信部分在 周期性基礎(chǔ)上重復(fù)通信。獲取部分獲取其他通信系統(tǒng)內(nèi)通信帶寬的使用狀態(tài)。確定 部分基于由獲取部分獲取的通信帶寬的使用狀態(tài)在第一 CSMA周期內(nèi)計算該主站 所屬的通信系統(tǒng)內(nèi)的可用通信帶寬，并且根據(jù)計算出的通信帶寬來確定是接受還是 拒絕由從站請求的通信。
通常信標分組包括至少提供了分配給所述信標周期、第一 CSMA周期和第二 CSMA周期的時間的系統(tǒng)信息。在用于所述信標周期每一循環(huán)的隨機補償進程之 后，就檢査由另一個主站傳輸?shù)男艠朔纸M存在與否。如果確定不存在，就發(fā)送該信 標分組。另一方面，如果確定存在，就不發(fā)送該信標分組。同樣地，獲取部分可以通過使用第二 CSMA周期與其他主站交換的信息來獲 取其他通信系統(tǒng)內(nèi)通信帶寬的使用狀態(tài)，或者可通過在所述信標周期內(nèi)接收自其他 任何主站的信標分組來獲取其他通信系統(tǒng)內(nèi)通信帶寬的使用狀態(tài)。
在此情況下，就可以參考在第一 CSMA周期內(nèi)基于CSMA訪問效率的通信帶 寬和一重發(fā)帶寬獲取總的可用帶寬，還可以限制來自從站的訪問請求使得將被主站 計算的通信帶寬不超過總的可用帶寬。同樣每個授權(quán)的特定站都可在第一 CSMA 周期內(nèi)優(yōu)選地執(zhí)行傳輸時間管理使得傳輸帶寬不超過先前指定的請求帶寬。此外， 在第一 CSMA周期內(nèi)的分配時間AT的計算可使用表達式= (Zrn + M) x "，其 中Tn是由其他主站內(nèi)的通信系統(tǒng)所請求的通信帶寬，M是有主站所屬的通信系統(tǒng) 所請求的通信帶寬，而a是一預(yù)定系數(shù)。
所述信標分組還包括根據(jù)主站發(fā)送該信標分組的計時器值至少提供了信標周 期的起始時刻和信標分組的傳輸時間的系統(tǒng)信息。在此情況下，優(yōu)選地從接受到的 信標分組中獲取該信標分組的傳輸時間，并且基于獲取的信標分組傳輸時間來校正 其中的計時器值。尤其有效地是計算其中的計時器值和任何其他主站的信標分組的 傳輸時間之間的中間值，從而將所述計時器值校正為所述中間值。
由前述主站的每一組件所執(zhí)行的進程可被認為是提供一系列過程的訪問控制 方法。以引起計算機執(zhí)行一系列過程的程序形式提供該方法。還可以通過計算機可 執(zhí)行記錄介質(zhì)將該程序引入計算機。同樣地，上述主站的每一組件可被認為是LSI， 即一種集成電路。
如上基于本發(fā)明所述，可將通信帶寬分為如下的三個周期信標周期、第一 CSMA周期和第二 CSMA周期，并且基于每一通信系統(tǒng)當前使用的通信帶寬來取 得第一 CSMA周期的分配。結(jié)果是即使多個通信系統(tǒng)共享相同信道，也可輕易避 免通信系統(tǒng)間的干擾并且確保每個通信系統(tǒng)通信帶寬的QoS，并無需執(zhí)行發(fā)送功率 控制。還有，不同的訪問模式不會相互影響。


圖1是示出了應(yīng)用本發(fā)明的典型通信系統(tǒng)環(huán)境的示意圖。 圖2是示出了一個站的典型詳細結(jié)構(gòu)的框圖。 圖3是用于描述分隔通信帶寬的周期的示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例來描述一種訪問控制方法的時序圖。 圖5是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例來描述一種訪問控制方法的流程圖。
圖6是示出了 CSMA訪問中的通信量和吞吐量之間關(guān)系的示意圖。 圖7是用于描述一種利用了標準CSMA周期的方法的序列。 圖8是用于描述一種利用了標準CSMA周期的方法的流程圖。 圖9是示出了在受控CSMA周期中的TXOP的示意圖。 圖10是示出了用于電力線通信以存儲分配信息并將所述信息宣布給系統(tǒng)的信 標分組(信標幀)格式的示意圖。
圖11是示出了圖10中的幀控制部分的細節(jié)的示意圖。 圖12是示出了圖11中變體域(VF)細節(jié)的示意圖。 圖13是示出了圖10中分段頭部部分的細節(jié)的示意圖。 圖14是示出了圖IO中數(shù)據(jù)主體部分的細節(jié)的示意圖。
圖15是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例示出了一種訪問控制方法的過程的流程圖 (主站側(cè))。
圖16是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例示出了一種訪問控制方法的過程的流程圖 (從站側(cè))。
圖n是示出了在信標周期內(nèi)的信息和信標分組定時的示意圖。
圖18是示出了在其中向高速電力線傳輸施加了本發(fā)明的所述訪問控制方法的 典型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式
如下將參考附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。
圖1是示出了應(yīng)用本發(fā)明的典型通信系統(tǒng)環(huán)境的示意圖。圖1示出的典型環(huán) 境包括相互干擾的三個通信系統(tǒng)11至13。通信系統(tǒng)11包括主站111和從站112， 通信系統(tǒng)12包括主站121以及從站122和123而通信系統(tǒng)13包括主站131以及從 站132和133。
如圖2所示，每個主站和從站都包括帶寬管理部分21、控制部分22、數(shù)據(jù)緩 沖部分23、幀發(fā)送部分24、幀接收部分25和主機接口部分26。帶寬管理部分21 管理關(guān)于通信帶寬的各種信息?？刂撇糠?2全面地控制該站。數(shù)據(jù)緩沖部分23暫時存儲各種分組。幀發(fā)送部分24發(fā)送存儲在數(shù)據(jù)緩沖部分23內(nèi)的分組。幀接收 部分25使得數(shù)據(jù)緩沖部分23存儲接受到的分組。主機接口部分26例如是與主機 的接口或者是與其他介質(zhì)(例如通信系統(tǒng))的接口，諸如橋接配置。確定部分由帶 寬管理部分21和控制部分22組成。同樣地，獲取部分由數(shù)據(jù)緩沖部分23、幀發(fā) 送部分24和幀接收部分25組成。此外，通信部分由控制部分22、幀發(fā)送部分24 和幀接收部分25組成。
本發(fā)明的一個特征是用于通信系統(tǒng)11至13的通信帶寬可預(yù)先分為如下的三 個周期信標周期、受控CSMA周期和標準CSMA周期，并且每一周期都具有規(guī) 定的任務(wù)。在信標周期期間，所有的主站競爭信標分組的發(fā)送。受控CSMA周期 (第一CSMA周期)期間，僅允許授權(quán)的特定站競爭訪問。即受控的CSMA周期 是施加訪問限制的載波偵聽多路訪問(CSMA)周期。在標準CSMA周期(第二 CSMA周期)期間，允許所有站競爭訪問。即標準CSMA周期是不施加訪問限制 的CSMA周期。這三個周期被周期性地重復(fù)(參見圖3)。
主站111、 121和131根據(jù)例如在每個控制部分22內(nèi)提供的計時器來管理信 標周期、受控CSMA周期和標準CSMA周期。通常指示了每一周期的分配時間的 系統(tǒng)信息是作為存儲在信標分組內(nèi)的信息而被發(fā)送的。
在下文中，將描述使用上述主站和從站的訪問控制方法。 (第一實施例)
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例來描述一種訪問控制方法的時序圖。應(yīng)該注 意到在本實施例中，將描述信標周期的起始時刻相同(例如信標周期的起始時刻被 預(yù)同步)的情況。為了同步信標周期的起始和終止時刻，將使用例如在第三實施例 中描述的方法。同樣可以假設(shè)關(guān)于通信系統(tǒng)使用的通信帶寬的信息可作為存儲在信 標分組內(nèi)的信息而被發(fā)送。圖5是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例來描述一種訪問控制方 法(帶寬管理方法)的流程圖。
如圖4所示，分別包括在主站111、 121和131內(nèi)的每個控制部分22在信標 周期內(nèi)執(zhí)行隨機補償進程用于在該信標周期的起始時刻發(fā)送其自身的信標。主站 111、 121和131的控制部分22為發(fā)送信標分組401、 404和407分別執(zhí)行隨機補 償進程。當完成該隨機補償進程時，主站111、 121和131的每個控制部分22執(zhí)行 載波偵聽以檢查(例如檢査一介質(zhì))是否正發(fā)送來自任何其他的主站的另一個信標分組，并且僅在未發(fā)送來自任何其他的主站的另一個信標分組的情況下才發(fā)送其自 身的信標分組。也就是說只有首先完成了隨機補償進程的主站才能夠發(fā)送其自身的 信標分組。
在如圖4所示的實例中，首先完成了隨機補償進程的主站111在數(shù)據(jù)緩沖部
分23內(nèi)生成了信標分組404，并且使用發(fā)送部分24來發(fā)送該生成的信標分組404。 這一信標分組包括基于所述計時器作為系統(tǒng)信息的信標分組傳輸時間、信標周期起 始時刻、受控CSMA周期起始時刻、標準CSMA周期起始時刻等等。應(yīng)該注意到 主站111和131通過載波偵聽檢測信標分組404的傳輸以分別停止信標分組401 和407的傳輸。
當經(jīng)由幀接收部分25接收到來自主站121的信標分組404時(步驟S501)， 主站111和131在數(shù)據(jù)緩沖部分23內(nèi)暫時存儲信標分組404。主站111和131的 每個控制部分22都從存儲的信標分組中提取關(guān)于通信系統(tǒng)12使用的通信帶寬的信 息，并且在帶寬管理部分21內(nèi)存儲該信息(步驟S502)。當新的信息被存儲在所 述帶寬管理部分21內(nèi)時，每個主站111和131都確定是否在各自的通信系統(tǒng)內(nèi)生 成新的請求(步驟S503)。在新請求被生成的情況下，每個主站111和131基于 所存儲的信息重新計算在其本身的通信系統(tǒng)內(nèi)可用的通信帶寬，并且將該帶寬與用 于其自身通信系統(tǒng)的當前通信帶寬和所述新請求的通信帶寬之和相比較(步驟 S504)。作為上述比較的結(jié)果，如果所述和小于重新計算的通信帶寬，則每個主 站111和131就接受該新的請求(步驟S505)。另一方面，如果所述和大于重新 計算的通信帶寬，就拒絕該新的請求(步驟S506)。
在此將使用特定的實例來描述在步驟S504處執(zhí)行的基于其他通信系統(tǒng)使用的
通信帶寬而用于計算在一個通信系統(tǒng)中可用的通信帶寬的一種方法。例如在受控 CSMA周期的最大帶寬是30Mbps并且用于其他通信系統(tǒng)的通信帶寬之和為6Mbps 的情況下，基于圖6中示出的特性曲線，CSMA的效率是0.65并且用于重發(fā)的冗 余帶寬(余量)百分比為例如20%。在此情況下，在整個通信系統(tǒng)中可用的總通 信帶寬(總可用帶寬)是15.6Mbps (=30X0.65X0.8)。這樣在一個通信系統(tǒng)內(nèi)可 用的通信帶寬是9.6Mbps (=15.6-6.0)。結(jié)果是在此實例中，如果其中的通信系統(tǒng) 帶寬等于或小于9.6Mbps就接受新的請求。
除了上述利用信標周期的方法，也可通過利用標準CSMA周期的方法來獲取關(guān)于其他通信系統(tǒng)使用通信帶寬的信息。將使用圖7和圖8描述這一方法。
例如，在從站122必須保證QoS的情況下，從站122把QoS請求分組611發(fā) 送給包括在相同通信系統(tǒng)內(nèi)的主站121 (步驟S601)。經(jīng)由幀接收部分25已接收 到所述分組611的主站121在數(shù)據(jù)緩沖部分23內(nèi)暫時存儲該接收到的分組611。 隨后主站121的控制部分22把狀態(tài)請求分組612和614分別發(fā)送給主站111和131 ， 這些主站111和131出現(xiàn)在主站121的附近是由存儲在數(shù)據(jù)緩沖部分23內(nèi)的信標 分組檢測到的(步驟S802)。更具體地，主站121的控制部分22在數(shù)據(jù)緩沖部分 23內(nèi)生成分組612和614，并把生成的分組612和614經(jīng)由幀發(fā)送部分24分別發(fā) 送給主站111和131。
分別接收到分組612和614的主站111和113的每一個幀接收部分25都把接 收到的分組存儲在數(shù)據(jù)緩沖部分23內(nèi)。隨后，主站111和113的控制部分22把包 括有存儲在帶寬管理部分21內(nèi)關(guān)于當前使用通信帶寬的信息的狀態(tài)回復(fù)分組613 和615分別發(fā)送給主站121。更具體地，主站111和113的控制部分22在各自的 數(shù)據(jù)緩沖部分23內(nèi)生成分組613和615，并把生成的分組經(jīng)由幀發(fā)送部分24發(fā)送 給主站121。
當接收到分別來自主站111和113的分組613和615時(步驟S803)，主站 121的控制部分22基于包括在所述分組內(nèi)的當前使用的通信帶寬信息、上述在受 控CSMA周期內(nèi)的最大帶寬和所述余量來確定來自從站122的請求是否是可接受 的(步驟S804)。隨后基于該確定的結(jié)果，主站121的控制部分22在數(shù)據(jù)緩沖部 分23內(nèi)生成指示接受或拒絕該請求的QoS回復(fù)分組616，并將該分組616經(jīng)由幀 發(fā)送部分24發(fā)送給從站122 (步驟S805和S806)。
接收到指示接受該請求的分組616的從站122的控制部分22在受控CSMA周 期其中通過典型的CSMA進程發(fā)送一數(shù)據(jù)分組。即發(fā)送站在載波偵聽之后發(fā)送一 數(shù)據(jù)分組，并且已接受到該數(shù)據(jù)分組的接收站發(fā)送回一個確認分組。在發(fā)送站由于 沖突或差錯等等而無法接收到所述確認分組的情況下，就執(zhí)行隨機補償進程并重發(fā) 一數(shù)據(jù)分組。更具體地，當把諸如IP (互連網(wǎng)協(xié)議)的數(shù)據(jù)經(jīng)由主機接口部分26 存儲在數(shù)據(jù)緩沖部分23內(nèi)的時候，從站122的控制部分22就確定所述被存儲的數(shù) 據(jù)是否是QoS數(shù)據(jù)。在被存儲的數(shù)據(jù)是QoS數(shù)據(jù)的情況下，從站122的控制部分 22就在受控CSMA周期期間執(zhí)行了隨機補償進程之后通過載波偵聽來驗證是否沒有其他的數(shù)據(jù)幀存在，并且使用幀發(fā)送部分24發(fā)送一數(shù)據(jù)幀。應(yīng)該注意到在被存
儲的數(shù)據(jù)不是QoS數(shù)據(jù)的情況下，從站122的控制部分22就在標準CSMA周期 其中執(zhí)行類似的進程并且發(fā)送一數(shù)據(jù)幀。
即使從站122的控制部分22具有多個傳輸數(shù)據(jù)片段，所述控制部分22仍然 限制可在受控CSMA周期內(nèi)的最大數(shù)據(jù)傳輸量。例如在系統(tǒng)周期內(nèi)計算速率的情 況下，所述最大數(shù)據(jù)傳輸量被限制在大于被請求帶寬20%的范圍內(nèi)。同樣如圖9 所示，例如可通過設(shè)置最大傳輸機會(TXOP)來施加一個限制。在如圖9所示設(shè) 置TXOP的情況下，控制部分22順序地發(fā)送一數(shù)據(jù)分組。在此情況下，執(zhí)行控制 以保持最小的分組間隔時間，并且其他站無法執(zhí)行傳輸直到檢測到長于所述最小分 組間隔的時間間隔。
應(yīng)該注意到控制部分22在發(fā)送一數(shù)據(jù)分組之前還可包括一典型的RTS (發(fā)送 請求)或CTS (清除發(fā)送)進程，從而可能解決一隱藏終端問題。同樣地，虛擬 載波持續(xù)期等也可被包括在一分組內(nèi)以執(zhí)行虛擬載波偵聽，從而降低沖突頻率。同 樣主站可在受控CSMA周期期間發(fā)送一輪詢分組以設(shè)置TXOP，由此從站響應(yīng)于 該輪詢發(fā)送一數(shù)據(jù)分組。應(yīng)該理解可以包括RTS/CTS序列。在響應(yīng)于所述輪詢未 送回數(shù)據(jù)分組、確認分組或RTS分組的情況下，就執(zhí)行輪詢分組的重發(fā)或者對下 一個站的輪詢。
(第二實施例)
在第二實施例中參考圖10至圖14，將描述在第一實施例中被用于電力線通信 系統(tǒng)的所述訪問控制方法的特定實例。圖IO至圖14是示出了用于電力線通信以存 儲分配信息并將所述信息宣布給系統(tǒng)的信標分組(信標幀)格式的示意圖。
假設(shè)包括在幀控制內(nèi)的VF (變體域)中的TINF信息存儲了對于保證QoS所 必須的關(guān)于通信帶寬Tl至Tn的信息，并且所述Tl至Tn的信息分別被多個主站 1至n所接受(n是任意整數(shù))。同樣如圖14所示，包括在信標分組的數(shù)據(jù)主體部 分內(nèi)的調(diào)度信息SI存儲了關(guān)于信標周期所分配的時間、受控CSMA周期所分配的 時間AT和標準CSMA周期所分配的時間的信息。在此實施例中，假設(shè)一個信標 循環(huán)為50ms。
主站111接受來自其他主站121和131的信標分組，并且將接收的分組存儲 在數(shù)據(jù)緩沖器部分23。主站111分析存儲在數(shù)據(jù)緩沖部分23內(nèi)的信標分組并且在帶寬管理部分21內(nèi)存儲主站121或131的一組地址和所述TINF信息。在已經(jīng)存 在有所述TINF信息的情況下，就執(zhí)行該信息的更新。在此實施例中，假設(shè)主站121 的TINF信息為5ms而主站131的TINF信息為8ms。應(yīng)該注意到在由于沖突或差 錯等等而導(dǎo)致信標分組不可檢測的情況下，就不更新所述TINF信息。這樣控制部 分22就使用先前接收到的TINF信息。在此情況下，最好就在該數(shù)據(jù)有效其中設(shè) 置一時間周期。
主站111生成在其中設(shè)置了其通信系統(tǒng)所請求的通信帶寬M的信標分組。如 同在此實例中，在來自同屬于同一通信系統(tǒng)的從站122的通信帶寬請求未被接受的 情況下，該通信帶寬M為0ms。這樣，主站111就生成了其中通信帶寬M被設(shè)置 為"0"的信標分組。主站111使用主站121和131的TINF信息以及它本身的通 信帶寬信息來確定分配給受控CSMA周期的時間AT。例如在預(yù)定系數(shù)a為1.3的 情況下，分配給受控CSMA周期的時間AT如下計算
(Zr" + M)xa = (5 + 8+ 0)x 1.3 = 16.9ms ，并將AT設(shè)置為調(diào)度信息SI。
類似地，每個主站121和131使用從其他主站獲取的TINF信息以確定分配給 受控CSMA周期的時間AT、將其存儲在調(diào)度信息SI內(nèi)并且生成一信標。應(yīng)該認 識到上述系數(shù)a和表達式僅是示意性的，并且其他的表達式也可應(yīng)用例如使用 RTS/CTS序列或輪詢的情況下。
接下來，將描述在把來自從站112的帶寬請求發(fā)送給主站111的情況下的序列。
在發(fā)送通信帶寬請求之前，從站112的控制部分22發(fā)送一測試模式給通信目 的站以檢査它們之間的信道條件，由此確定傳輸速率。更具體地，在數(shù)據(jù)緩沖部分 23內(nèi)設(shè)置測試模式并且使用幀發(fā)送部分24發(fā)送信道檢査幀。當接收到信道檢査幀 時，目的站的幀接受部分25基于SNR (信噪比)等為所述信道確定最佳調(diào)制方案 和最佳傳輸速率。通信目的站的控制部分22基于上述在數(shù)據(jù)緩沖部分23內(nèi)的確定 結(jié)果而生成信道檢査結(jié)果幀，并將其發(fā)送給從站112。當接收到信道檢查結(jié)果幀時， 從站112分析所述幀并且獲取通信所必須的調(diào)制方案和傳輸速率。
假設(shè)傳輸速率是例如48Mbps。在此情況下，如果從站112必須確保6Mbps 的帶寬，則從站112的控制部分22生成包括有傳輸速率和請求帶寬的帶寬請求幀， 并將其發(fā)送給主站lll。在傳輸速率小于請求帶寬的情況下，因為無法實行分配就不發(fā)送所述帶寬請求幀。在此實例中，是在48Mbps的傳輸速率中請求6Mbps的 帶寬。這樣就假設(shè)帶寬的6.25ms被分配給每個信標周期50ms。應(yīng)該注意到可以通 過主站111的控制部分22執(zhí)行該計算，或者可以通過從站112的控制部分22執(zhí)行 該計算并將其通知給主站lll。
當接收到帶寬請求幀時，主站111將其存儲在數(shù)據(jù)緩沖部分23內(nèi)。主站lll 的控制部分22使用在帶寬請求幀內(nèi)的數(shù)據(jù)重新計算受控CSMA周期分配時間AT， 并且獲取AT=25.025(=1.3X(5+8+6.25))。假設(shè)受控CSMA周期的上限是40ms。在 此情況下，因為由上述計算所獲取的分配時間AT小于40ms，就可確定該請求是 可接受的。這樣主站111的控制部分22就生成請求接受完成幀，并將其發(fā)送給從 站112。在該請求被拒絕的情況下，主站111的控制部分22就以類似的方式發(fā)送 請求拒絕幀。
同樣在該請求被接受的情況下，主站111的控制部分22就更新帶寬管理部分 21內(nèi)的數(shù)據(jù)，把所述TINF信息設(shè)置為6.25ms，生成其中的調(diào)度信息SI被更新為 25.025ms的信標分組并且周期性地發(fā)送該分組。當接收到該信標分組時，從站112 分析該分組的數(shù)據(jù)。從站112獲取調(diào)度信息SI并且檢測受控CSMA周期，由此在 25.025ms的周期內(nèi)通過使用存儲在調(diào)度信息SI中的CSMA進程來發(fā)送請求帶寬保 證的數(shù)據(jù)幀。應(yīng)該注意到可在標準CSMA周期其中發(fā)送請求無帶寬保證的數(shù)據(jù)幀。 (第三實施例)
在第三實施例中，將描述用于同步信標周期的起始和終止時刻的進程以及用 于結(jié)合在第一實施例中描述的訪問控制方法的進程。圖15是根據(jù)本發(fā)明的第三實 施例示出了一種訪問控制方法的過程的流程圖(主站側(cè))。圖16是根據(jù)本發(fā)明的 第三實施例示出了一種訪問控制方法的過程的流程圖(從站側(cè))。
每個主站單獨地確定信標分組是否是新接收的(步驟S1501)。在未接收到所 述信標分組時，主站獲取其自身計時器的值(步驟S1502)。主站確定獲取的計時 器值是否到達信標周期的起始時刻(步驟S1503)。如果未到達起始時刻，主站就 開始隨機補償進程(步驟S1504)。
在所述隨機補償進程的過程中接收到來自另一個主站的信標分組的情況下 (步驟S1505，是)，主站請求其自身的計時器值(步驟S1508)。接下來，主站 從接收到的信標分組中提取信標周期的起始時刻，并把預(yù)定的偏置時間(延遲偏置)與該信標周期的起始時刻相加，從而獲取另一個主站內(nèi)的信標分組發(fā)送時間(步驟
S1509)。參見圖n。隨后主站計算獲取的信標分組發(fā)送時間和它本身的計時器值
之間的中間值，并且把該計時器設(shè)置為所述中間值(步驟S1510)。例如在另一個 主站中的信標分組發(fā)送時間是"1200次計數(shù)"并且它本身的計時器值是"1300次 計數(shù)"的情況下，就把計時器值設(shè)置為中間值"1250次計數(shù)"。
另一方面，在完成所述隨機補償進程而沒有接收到來自任何其他主站的信標 分組的情況下(步驟S1506，是)，所述主站生成添加了基于其自身的計時器和預(yù) 定偏置時間的信標周期起始時刻的信標分組，并將其發(fā)送給其他主站(步驟 S1507)。
每個主站都獲取包括在信標分組內(nèi)的信標周期的起始時刻、受控CSMA周期 的起始時刻以及標準CSMA周期的起始時刻，并且檢測定時。應(yīng)該注意到下一個 信標周期的起始時刻是通過把作為信標周期生成周期的系統(tǒng)周期與該信標周期的 起始時刻相加而獲取的。
當每個從站接收到來自其所屬通信系統(tǒng)的主站的信標分組時(步驟S1601)， 所述從站就從接收到的信標分組中提取信標分組的發(fā)送時間(步驟S1602)。隨后 每個從站把計時器值設(shè)置為提取的信標分組發(fā)送時間(步驟S1603)。
這樣就基于根據(jù)本發(fā)明的所述訪問控制方法，把一個通信帶寬分為如下的三 個周期信標周期、受控CSMA周期和標準CSMA周期，并且基于每一通信系統(tǒng) 當前使用的通信信道確定用于所述受控CSMA周期的分配。結(jié)果是即使多個通信 系統(tǒng)共享相同信道，也可輕易避免通信系統(tǒng)間的干擾并且確保每個通信系統(tǒng)通信帶 寬的QoS，并無需在共享相同信道的多個通信系統(tǒng)之間執(zhí)行發(fā)送功率控制。而且不 同的訪問模式不相互影響。
同樣，基于信標分組發(fā)送時間校正每個站的計時器，由此就可輕易同步所述 系統(tǒng)。特別可以通過獲取任何其他站的信標分組傳輸時間和它本身的計時器值來校 正每個站的系統(tǒng)時間。這樣即使存在計時器不同步的站，也可通過重復(fù)執(zhí)行一進程 來同步系統(tǒng)。
應(yīng)該注意到每個上述實施例都可通過CPU執(zhí)行用于預(yù)定程序數(shù)據(jù)的解釋執(zhí)行 來實現(xiàn)，其中所述預(yù)定的程序數(shù)據(jù)是存儲在存儲設(shè)備內(nèi)(ROM、 RAM和硬盤等等) 并且可執(zhí)行所述過程。在此情況下，可經(jīng)由記錄介質(zhì)將所述程序數(shù)據(jù)引入所述存儲設(shè)備，或者從所述記錄介質(zhì)中直接執(zhí)行所述程序數(shù)據(jù)。應(yīng)該注意到所述記錄介質(zhì)包
括ROM、 RAM、諸如閃存的半導(dǎo)體存儲器、諸如軟磁盤和硬盤的磁性盤存儲器以 及BD、存儲卡之類。而且所述記錄介質(zhì)是包括了諸如電話線路和載波線路之類的 通信介質(zhì)的一個概念。
同樣包括有本發(fā)明所述主站的全部或部分功能塊可以作為典型集成電路的 LSI(依據(jù)集成程度可被稱為IC、系統(tǒng)LSI、 super LSI或ultra LSI等等)而被實現(xiàn)。 能夠以芯片的形式分開配置每個功能塊，或者以包括有部分或全部的芯片形式配置 每個功能塊。
用于形成集成電路的所述方法不限于使用LSI，并且電路集成可由專用電路或 者通用處理器來實現(xiàn)。此外，可以使用在LSI被生產(chǎn)出之后還可被編程的FPGA(現(xiàn) 場可編程門陣列)以及能夠在LSI內(nèi)重新配置連接并設(shè)置電路單元的可重新配置的 處理器。
此外，如果由于半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展或者另一種技術(shù)的派生出現(xiàn)了代替LSI的 一種電路集成技術(shù)，那么所述功能塊也可使用那種技術(shù)集成。例如也存在將生物技 術(shù)應(yīng)用于上述集成的可能。
下文中將描述把上述實施例中的發(fā)明應(yīng)用于實際網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實例。圖18是示 出了在其中向高速電力線傳輸施加了本發(fā)明的典型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的示意圖。在圖18中， 電力線被連接至IEEE 1394接口和USB接口等等，并且通過具有本發(fā)明功能的模 塊在諸如個人計算機、DVD記錄器、數(shù)字電視和家庭服務(wù)器系統(tǒng)之類的多媒體設(shè) 備中提供。結(jié)果就是可以配置能夠經(jīng)由電力線高速傳輸諸如多媒體數(shù)據(jù)的數(shù)字數(shù)據(jù) 的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。因為可以使用已經(jīng)在家庭和辦公室內(nèi)安裝的電力線作為網(wǎng)絡(luò)線路而 無需安裝傳統(tǒng)電纜LAN中所要求的網(wǎng)絡(luò)電纜，所以降低了成本并方便安裝的該系 統(tǒng)增加了用戶友好度。
在上述配置中，已經(jīng)描述了通過一適配器把現(xiàn)有多媒體設(shè)備的信號接口轉(zhuǎn)換 成電力線通信接口而將現(xiàn)有設(shè)備應(yīng)用于電力線通信的實例。然而通過實現(xiàn)具有內(nèi)建 的本發(fā)明功能的多媒體設(shè)備經(jīng)由該多媒體設(shè)備的電源線來執(zhí)行設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸 也將是可能的。如圖18所示排除了對所述適配器、IEEE 1394電纜和USB電纜的 需要，從而簡化了配線。同樣也可以通過路由器連接至因特網(wǎng)并且使用集線器連接 至無線/電纜LAN等等，從而擴展了使用本發(fā)明的高速電力線傳輸系統(tǒng)的LAN系統(tǒng)。也可以通過電力線傳輸方法，經(jīng)由電力線傳輸數(shù)據(jù)流，從而消除已成為無線 LAN中一大問題的數(shù)據(jù)泄漏和竊取。這樣由于其改善的安全性，所述電力線傳輸 方法就有效保護了數(shù)據(jù)。應(yīng)該理解經(jīng)由電力線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)受到作為擴展IP協(xié)議的
IPSec、內(nèi)容加密和其他DRM方案的保護。
如上，通過對包括本發(fā)明成果的內(nèi)容和QoS功能的加密以實現(xiàn)版權(quán)保護功能 就可執(zhí)行AV內(nèi)容的高質(zhì)量電力線傳輸(對應(yīng)于增加的重發(fā)和通信量波動的靈活 性，改善了吞吐量和帶寬分配)。
工業(yè)應(yīng)用
根據(jù)本發(fā)明的所述控制方法能夠應(yīng)用于例如多個通信系統(tǒng)共享系統(tǒng)信道的情 況。該控制方法例如在輕易避免通信系統(tǒng)間干擾并且確保每個通信系統(tǒng)通信帶寬的 QoS，并無需在共享相同信道的多個通信系統(tǒng)之間執(zhí)行發(fā)送功率控制的情況下特別 有效。
權(quán)利要求
1.一種在系統(tǒng)環(huán)境中的通信系統(tǒng)內(nèi)使用的主站，其中，在所述系統(tǒng)環(huán)境中，多個通信系統(tǒng)共用相同的信道，并且每一個所述通信系統(tǒng)都包括所述主站，所述主站包括通信部分，該通信部分利用所述信道的通信帶寬來與其他通信系統(tǒng)所使用的主站進行通信，在所述信道的所述通信帶寬中，周期性地設(shè)定了信標期間，所述通信部分在所述信標期間接收從其他主站發(fā)送來的信標分組，所接收的信標分組包含表示偏差時間的信息，該偏差時間是從所述信標分組被發(fā)送的信標期間的開始時間到該信標分組的發(fā)送開始時間為止的偏差時間。
2. 如權(quán)利要求l所述的主站，其特征在于，所述主站根據(jù)包含在所接收的信標分組中的信息，來與所述其他主站之間 取得信標期間的開始時間的同期，在信標期間的開始時間與所述其他主站取得同期的信標期間，所述通信部 分發(fā)送信標分組，所述信標分組包含表示偏差時間的信息，該偏差時間是從所述信標分組被 發(fā)送的信標期間的開始時間到該信標分組的發(fā)送開始時間為止的偏差時間。
3. —種系統(tǒng)環(huán)境中的主站所實施的通信方法，其中，在所述系統(tǒng)環(huán)境中， 多個通信系統(tǒng)共用相同的信道，并且每一個所述通信系統(tǒng)都包括所述主站，在所述信道的所述通信帶寬中，周期性地設(shè)定了信標期間，在所述信標期間接收到從其他主站發(fā)送來的信標分組，所接收的信標分組包含表示偏差時間的信息，該偏差時間是從所述信標分 組被發(fā)送的信標期間的開始時間到該信標分組的發(fā)送開始時間為止的偏差時 間。
4. 如權(quán)利要求3所述的通信方法，其特征在于，根據(jù)包含在所接收的信標分組中的信息，來與其他主站之間取得信標期間 的開始時間的同期，在信標期間的開始時間與所述其他主站取得同期的信標期間，發(fā)送信標分組，所述信標分組包含表示偏差時間的信息，該偏差時間是從所述信標分組被 發(fā)送的信標期間的開始時間到該信標分組的發(fā)送開始時間為止的偏差時間。
5. —種在系統(tǒng)環(huán)境中的通信系統(tǒng)內(nèi)使用的主站，其中，在所述系統(tǒng)環(huán)境中，多個通信系統(tǒng)共用相同的信道，并且每一個所述通信系統(tǒng)都包括所述主站， 所述主站包括通信部分，該通信部分利用所述信道的通信帶寬來與其他通信系統(tǒng)所使用的主站進行通信，所述通信部分，在所述信道的通信帶寬中所設(shè)定的信標期間，接收從其他主站發(fā)送來的信標分組，所接收的信標分組包含表示計時器的值的信息，該計時器的值是所述信標分組的發(fā)送幵始時其他主站的計時器的值。
6. 如權(quán)利要求5所述的主站，其特征在于，所述主站根據(jù)包含在所接收 的信標分組中的信息來更正自己的計時器的值。
7. —種系統(tǒng)環(huán)境中的主站所實施的通信方法，其中，在所述系統(tǒng)環(huán)境中， 多個通信系統(tǒng)共用相同的信道，并且每一個所述通信系統(tǒng)都包括所述主站，在所述信道的通信帶寬中所設(shè)定的信標期間，接收從其他主站發(fā)送來的信 標分組，所接收的信標分組包含表示計時器的值的信息，該計時器的值是所述信標 分組的發(fā)送開始時其他主站的計時器的值。
8. 如權(quán)利要求7所述的通信方法，其特征在于，根據(jù)包含在所接收的信標分組中的信息來更正所述主站的計時器的值。
全文摘要
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)的主站和訪問控制方法。在本發(fā)明中，通信帶寬被分隔成其中所有主站競爭一信標分組的傳輸?shù)男艠酥芷?，其中僅允許授權(quán)的特定站競爭訪問的第一載波偵聽多路訪問(CSMA)周期，以及其中允許所有站競爭訪問的第二CSMA周期。主站相互交換關(guān)于在第一CSMA周期內(nèi)使用的通信帶寬的信息，由此基于所述信息計算可由每一通信系統(tǒng)在第一CSMA周期內(nèi)使用的通信帶寬。
文檔編號H04W72/00GK101494914SQ200910004079
公開日2009年7月29日 申請日期2004年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月6日
發(fā)明者吉澤謙輔, 山口剛, 近江慎一郎 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社