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。例如該方法在日本專利公開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(dāng)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(dāng)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(biāo)分組而競爭的信標(biāo)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(biāo)分組包括至少提供了分配給所述信標(biāo)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(biāo)周期每一循環(huán)的隨機補償進程之后，就檢查由另一個主站傳輸?shù)男艠?biāo)分組存在與否。如果確定不存在，就發(fā)送該信標(biāo)分組。另一方面，如果確定存在，就不發(fā)送該信標(biāo)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(biāo)周期內(nèi)接收自其他任何主站的信標(biāo)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AT＝(∑Tn+M)×α，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α是一預(yù)定系數(shù)。
所述信標(biāo)分組還包括根據(jù)主站發(fā)送該信標(biāo)分組的計時器值至少提供了信標(biāo)周期的起始時刻和信標(biāo)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(biāo)分組中獲取該信標(biāo)分組的傳輸時間，并且基于獲取的信標(biāo)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(biāo)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(rèn)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(rèn)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(biāo)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)CSMA周期的方法的序列。
圖8是用于描述一種利用了標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)分組(信標(biāo)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10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17是示出了在信標(biāo)周期內(nèi)的信息和信標(biāo)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(biāo)周期、受控CSMA周期和標(biāo)準(zhǔn)CSMA周期，并且每一周期都具有規(guī)定的任務(wù)。在信標(biāo)周期期間，所有的主站競爭信標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)CSMA周期(第二CSMA周期)期間，允許所有站競爭訪問。即標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)周期、受控CSMA周期和標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(biāo)周期的起始時刻相同(例如信標(biāo)周期的起始時刻被預(yù)同步)的情況。為了同步信標(biāo)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(biāo)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(biāo)周期內(nèi)執(zhí)行隨機補償進程用于在該信標(biāo)周期的起始時刻發(fā)送其自身的信標(biāo)。主站111、121和131的控制部分22為發(fā)送信標(biāo)分組401、404和407分別執(zhí)行隨機補償進程。當(dāng)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(例如檢查一介質(zhì))是否正發(fā)送來自任何其他的主站的另一個信標(biāo)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(biāo)分組的情況下才發(fā)送其自身的信標(biāo)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(biāo)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(biāo)分組404，并且使用發(fā)送部分24來發(fā)送該生成的信標(biāo)分組404。這一信標(biāo)分組包括基于所述計時器作為系統(tǒng)信息的信標(biāo)分組傳輸時間、信標(biāo)周期起始時刻、受控CSMA周期起始時刻、標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)分組404的傳輸以分別停止信標(biāo)分組401和407的傳輸。
當(dāng)經(jīng)由幀接收部分25接收到來自主站121的信標(biāo)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(biāo)分組404。主站111和131的每個控制部分22都從存儲的信標(biāo)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(dāng)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(dāng)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(＝30×0.65×0.8)。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(biāo)周期的方法，也可通過利用標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(rèn)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(rèn)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)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(rèn)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10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(biāo)分組(信標(biāo)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T1至Tn的信息，并且所述T1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(biāo)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(biāo)周期所分配的時間、受控CSMA周期所分配的時間AT和標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)循環(huán)為50ms。
主站111接受來自其他主站121和131的信標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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)α為1.3的情況下，分配給受控CSMA周期的時間AT如下計算(∑Tn+M)×α＝(5+8+0)×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(biāo)。應(yīng)該認(rèn)識到上述系數(shù)α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查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)送信道檢查幀。當(dāng)接收到信道檢查幀時，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)果而生成信道檢查結(jié)果幀，并將其發(fā)送給從站112。當(dāng)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111。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(biāo)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111。
當(dāng)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111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(＝1.3×(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(biāo)分組并且周期性地發(fā)送該分組。當(dāng)接收到該信標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(biāo)分組是否是新接收的(步驟S1501)。在未接收到所述信標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)分組中提取信標(biāo)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(biāo)周期的起始時刻相加，從而獲取另一個主站內(nèi)的信標(biāo)分組發(fā)送時間(步驟S1509)。參見圖17。隨后主站計算獲取的信標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)周期起始時刻的信標(biāo)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(biāo)分組內(nèi)的信標(biāo)周期的起始時刻、受控CSMA周期的起始時刻以及標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)周期的起始時刻是通過把作為信標(biāo)周期生成周期的系統(tǒng)周期與該信標(biāo)周期的起始時刻相加而獲取的。
當(dāng)每個從站接收到來自其所屬通信系統(tǒng)的主站的信標(biāo)分組時(步驟S1601)，所述從站就從接收到的信標(biāo)分組中提取信標(biāo)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(biāo)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(biāo)周期、受控CSMA周期和標(biāo)準(zhǔn)CSMA周期，并且基于每一通信系統(tǒng)當(dāng)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(biāo)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(biāo)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?jǐn)?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
1.一種在一系統(tǒng)環(huán)境中在通信系統(tǒng)內(nèi)使用的主站，在所述系統(tǒng)環(huán)境中各自都由至少一個從站和管理從站的主站構(gòu)成的多個通信系統(tǒng)共享相同的信道，所述主站包括通信部分，該部分用于將通信帶寬分隔成其中所有主站競爭一信標(biāo)分組的發(fā)送的信標(biāo)周期，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，并且在周期性的基礎(chǔ)上重復(fù)通信；獲取部分，用于獲取其他通信系統(tǒng)內(nèi)通信帶寬的使用狀態(tài)；以及確定部分，用于基于由獲取部分獲取的通信帶寬的使用狀態(tài)計算在第一CSMA周期內(nèi)該主站所屬的通信系統(tǒng)內(nèi)可用的通信帶寬，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。
2.如權(quán)利要求1所述的主站，其特征在于，所述信標(biāo)分組包括至少提供所述信標(biāo)周期、第一CSMA周期和第二CSMA周期的所分配時間的系統(tǒng)信息。
3.如權(quán)利要求1所述的主站，其特征在于，在用于所述信標(biāo)周期每一循環(huán)的隨機補償進程之后，就檢查由另一個主站傳輸?shù)男艠?biāo)分組存在與否，如果確定不存在，所述主站就發(fā)送其自身的信標(biāo)分組，并且如果確定存在，所述主站就取消發(fā)送。
4.如權(quán)利要求1所述的主站，其特征在于，所述信標(biāo)分組包括根據(jù)發(fā)送該信標(biāo)分組的主站的計時器值至少提供該信標(biāo)周期的起始時刻和該信標(biāo)分組的發(fā)送時間的系統(tǒng)信息。
5.如權(quán)利要求4所述的主站，其特征在于，從接收到的信標(biāo)分組中獲取該信標(biāo)分組的發(fā)送時間，并且基于該獲取的信標(biāo)分組發(fā)送時間來校正其中的計時器值。
6.如權(quán)利要求5所述的主站，其特征在于，計算在所述主站的計時器值和任何其他主站的所述信標(biāo)分組的發(fā)送時間之間的中間值，并將所述計時器值校正為所述中間值。
7.如權(quán)利要求1所述的主站，其特征在于，基于CSMA訪問效率和一重發(fā)帶寬獲取關(guān)于在第一CSMA周期內(nèi)的通信帶寬的總可用帶寬，并且限制來自從站的訪問請求使得要被主站計算的通信帶寬不超過所述總可用帶寬。
8.如權(quán)利要求1所述的主站，其特征在于，所述獲取部分通過使用第二CSMA周期與其他主站的信息交換來獲取其他通信系統(tǒng)內(nèi)通信帶寬的使用狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求1所述的主站，其特征在于，所述獲取部分從在所述信標(biāo)周期內(nèi)接收自任何其他主站的信標(biāo)分組中獲取其他通信系統(tǒng)內(nèi)通信帶寬的使用狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求1所述的主站，其特征在于，每個授權(quán)的特定站在第一CSMA周期內(nèi)執(zhí)行發(fā)送時間管理，使得傳輸帶寬不超過先前指定的請求帶寬。
11.如權(quán)利要求1所述的主站，其特征在于，在第一CSMA周期內(nèi)的分配時間AT使用表達式AT＝(∑Tn+M)×α計算，這是基于其他主站的通信系統(tǒng)中所請求的通信帶寬Tn，由主站所屬的通信系統(tǒng)所請求的通信帶寬M，和一預(yù)定系數(shù)α。
12.一種由在一環(huán)境中在一通信系統(tǒng)內(nèi)使用的主站所執(zhí)行的訪問控制方法，在所述環(huán)境中各自由至少一個從站和管理從站的主站構(gòu)成的多個通信系統(tǒng)共享相同的信道，其中通過周期性地重復(fù)其中所有主站競爭一信標(biāo)分組的發(fā)送的信標(biāo)周期，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周期而執(zhí)行通信，所述訪問控制方法包括如下步驟獲取其他通信系統(tǒng)內(nèi)通信帶寬的使用狀態(tài)；基于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)可用的通信帶寬；并且根據(jù)計算出的通信帶寬來確定是接受還是拒絕由所述從站請求的通信。
13.一種內(nèi)建于一系統(tǒng)環(huán)境中的通信系統(tǒng)中使用的主站內(nèi)的集成電路，所述環(huán)境中各自由至少一個從站和管理從站的主站構(gòu)成的多個通信系統(tǒng)共享相同的信道，所述集成電路包括通信部分，用于將通信帶寬分隔成其中所有主站競爭一信標(biāo)分組的傳輸?shù)男艠?biāo)周期，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，并且在周期性的基礎(chǔ)上重復(fù)通信；獲取部分，用于獲取其他通信系統(tǒng)內(nèi)通信帶寬的使用狀態(tài)；以及確定部分，用于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。
全文摘要
一通信帶寬被分隔成其中所有主站競爭一信標(biāo)分組的傳輸?shù)男艠?biāo)周期，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H04L12/56GK1833408SQ20048002232
公開日2006年9月13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)明者近江慎一郎, 吉澤謙輔, 山口剛 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社