用于介质访问通信系统中主从交接的终端设备和方法

专利名称：用于介质访问通信系统中主从交接的终端设备和方法
技术领域：
本发明涉及用在一种通信系统中的终端设备和方法，在该通信系统中多个终端设备彼此相互通信；本发明尤其涉及用在这样一种通信系统中的终端设备和方法，在该通信系统中多个终端设备中的至少一个是用于在通信系统上控制通信的主站。
背景技术：
一种在其中各终端设备都使用共同的通信介质的通信系统要求通信协议能够实现有效且令人满意的通信效率。
按照常规，在那种在其中各终端设备使用共同的通信介质的通信系统中，主要使用竞争协议。使用竞争协议的终端设备证实在通信介质上不存在来自于另一个终端设备的信号，然后开始信号传输。不过，如果增大终端设备的数目或网络通信量，则那些同时开始信号传输的终端设备的数目可能增大，从而导致分组碰撞率的增大。由此，在竞争协议中，网络使用效率是有限的。
因此，已经开发了中心化的控制协议，其目的在于，通过提供用于控制通信系统上的某一终端设备访问另一个终端设备的主站，来提高整个网络的效率。在使用中心化控制协议的通信系统中，充当主站的某一终端设备控制在通信系统上多个终端设备之间的信号发送与接收。在中心化的控制协议中，只有主站对其授予发送权的那个终端设备才被允许发送信号。
不过，当通信介质上的通信质量随地点变化而有所不同时，在主站与从站之间的通信质量取决于该主站和从站之间的物理位置关系。因此，在主站和从站之间的物理位置关系对通信网络上的通信效率具有相当大的影响。因此，已经开发出这样一种中心化的控制协议，它能够通过从多个其物理位置固定的主站中选出一个能够将最佳通信质量提供给各从站的主站，从而使通信效率达到最佳(例如，可参看特许公开号为2001-505035的日本国家阶段PCT)。
不过，在家庭网络等中，很难将主站放置在物理上固定的位置。在某些情况下，也很难将主站放置在使通信效率达到最佳的这样一种位置中。因此，在常规的中心化控制协议中，通信效率必然无法达到最佳。
此外，当在某一通信系统附近还有一个使用共同频带的外部通信系统时，在这些通信系统之间会发生信号干扰。这种来自外部通信系统的干扰被称为“外部干扰”。如果主站并没有意识到这种外部干扰，则该主站不能够基于因外部干扰的存在而导致的通信质量下降来控制通信。尤其是，如果电源线被用作通信介质，则可能存在信号从相邻的房屋泄漏，因此外部干扰(相邻房屋之间的干扰)是相当大的。

发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种能够选择主站的终端设备和方法，该主站能够在发生外部干扰时使通信质量达到最佳。
为解决上述问题，本发明具有如下特点。本发明涉及一种用在通信系统中的终端设备，在该通信系统中主站控制着从站对通信介质的访问，该通信系统位于某一外部通信系统附近，该终端设备包括主站与从站管理装置，用于管理该终端设备是否应该充当主站或从站；通信状态信息存储装置，用于如果主站与从站管理装置管理该终端设备使其充当从站，则将与通信状态相关的信息作为通信状态信息存储到该外部通信系统中；通信状态信息通知装置，用于如果主站与从站管理装置管理该终端设备使其充当从站，则将存储在通信状态信息存储装置中的通信状态信息通知给该通信系统中的主站；通信状态收集装置，用于如果主站与从站管理装置管理该终端设备使其充当主站，则从该通信系统的从站中收集通信状态信息；主站权力交接目标站确定装置，用于如果主站与从站管理装置管理该终端设备使其充当主站，则参照由通信状态信息收集装置收集的通信状态信息并从通信系统中那些已被通知到该通信状态信息的从站中确定满足预定交接要求的从站，并将该从站作为用于主站权力交接目标站的候选，主站权力将会全部或部分地交接给该候选站；以及主站权力交接请求主站，用于如果主站与从站管理装置管理该终端设备使其充当主站，则请求将主站权力交接给由主站权力交接目标站确定主站所确定的、用作主站权力交接目标站的候选者，其中当管理该终端设备使其充当从站时，如果通信系统中的主站请求交接该主站权力，则主站与从站管理装置确定该终端设备是否满足主站预定的要求，并且如果满足该预定的主站要求，则主站与从站管理装置会改变管理任务使得该终端设备充当主站。
较佳地，通信状态信息可以是与从外部通信系统中接收到的信号相关联的干扰信息。
较佳地，终端设备可以还包括主站权力交接开始通知装置，用于如果主站与从站管理装置确定该终端设备应该充当主站并开始改变管理任务，则通知外部通信系统主站权力交接已经开始了。
例如，主站权力交接开始通知装置可以通过在广播信标帧的特定区域中描述主站权力交接已开始这样一种方式来通知该主站权力的交接。
较佳地，主站权力交接开始通知装置可以通知外部通信系统主站权力的交接已开始，以阻止在该外部通信系统中执行主站权力的交接过程。
较佳地，终端设备可以还包括主站权力交接完成通知装置，用于如果主站与从站管理装置确定该终端设备应该充当主站并完成了管理任务的改变，则通知外部通信系统主站权力的交接已经完成。
例如，主站权力交接完成通知装置可以通过在广播信标帧的特定区域中描述主站权力交接已完成这样一种方式来通知主站权力交接的完成。
较佳地，主站权力交接开始通知装置可以通知外部通信系统主站权力的交接已开始，以阻止在外部通信系统中执行主站权力的交接过程，并且主站权力交接开始通知装置可以通知外部通信系统主站权力的交接已经完成，以取消对外部通信系统中主站权力的交接过程的禁止。
例如，干扰信息可以是与从外部通信系统中接收到的信号的接收信号强度相关的信息。干扰信息可以是与从外部通信系统中接收到的信号的数目相关的信息。干扰信息可以是与从外部通信系统中接收到的信号的源终端设备的数目相关的信息。
此外，如果外部通信系统中的终端设备检测从通信系统中的终端设备发送过来的帧，则外部通信系统中的终端设备可以将与该帧的接收信号强度相关的信息通知给发送该帧的通信系统中的终端设备。在这种情况下，通信状态信息可以是与外部通信系统所通知的接收信号强度相关的信息。
较佳地，主站权力交接目标站确定装置可以基于从从站中发送过来的帧的中继次数来确定主站权力交接目标站。主站权力交接目标站确定装置可以基于从站所接收的信号的信号放大因子来确定主站权力交接目标站。主站权力交接目标站确定装置可以基于从站所接收的帧的类型来确定主站权力交接目标站。主站权力交接目标站确定装置可以基于从站所接收的帧的数目来确定主站权力交接目标站。
较佳地，通过将请求交接主站权力的请求帧发送到用于主站权力交接目标站的候选站，主站权力交接请求装置便可以请求主站权力的交接。
较佳地，终端设备可以还包括响应帧传输装置，用于如果主站与从站管理装置确定预定的主站要求被满足，则将用来表示主站权力的交接已被接收的响应帧发送给该主站。
较佳地，响应帧传输装置可以发送用来描述时间相关信息的响应帧，以交接主站权力。
此外，本发明涉及一种用在通信系统中的终端设备，在该通信系统中主站控制着从站对通信介质的访问，该通信系统位于某一外部通信系统附近，各从站将与外部通信系统中的通信状态相关的信息作为通信状态信息存储于自身之中，该终端设备包括通信状态信息收集装置，用于从通信系统的从站中收集通信状态信息；主站权力实施状态确定装置，用于参照由通信状态信息收集装置所收集的通信状态信息并从已被通知过通信状态信息的通信系统中的多个从站中选择一个满足预定交接要求的从站以之作为用于全部或部分地实现主站权力的候选站；以及主站权力实现请求装置，用于请求由主站权力实施状态确定装置所确定的候选站去实现主站权力。
此外，本发明涉及一种用于将主站权力全部或部分地交接给通信系统中的某一从站的方法，在该通信系统中，主站控制着从站对通信介质的访问，该通信系统位于某一外部通信系统附近，通信系统上的各终端设备可以经操作使之充当主站或从站，该方法包括如下步骤使充当从站的终端设备将与通信状态相关的信息作为通信状态信息存储到外部通信系统中；使充当从站的终端设备将存储于其中的通信状态信息通知给通信系统中的主站；使充当主站的终端设备从该通信系统的多个从站中收集通信状态信息；使充当主站的终端设备参照由通信状态信息收集装置所收集的通信状态信息，并从该通信系统中已被通知到该通信状态信息的多个从站中确定一个满足预定交接要求的从站，以之作为用于主站权力交接目标站的候选站，主站权力全部或部分地被交接给该候选站；使充当主站的终端设备请求来自于该候选站的主站权力的交接；确定该候选站是否满足预定的主站要求；并且如果预定的主站要求被满足，则使候选站充当主站。
此外，本发明涉及一种用于使计算机装置全部或部分地将主站权力交接给从站的程序，其中该计算机装置用在通信系统中，在该通信系统中主站控制着从站对通信介质的访问，该通信系统位于外部通信系统附近，该通信系统上的各终端设备经操作可以充当主站或从站，该程序包括如下步骤使充当从站的终端设备将与通信状态相关的信息作为通信状态信息存储到外部通信系统中；使充当从站的终端设备将存储于其中的通信状态信息通知给通信系统中的主站；使充当主站的终端设备从该通信系统的多个从站中收集通信状态信息；使充当主站的终端设备参照由通信状态信息收集装置所收集的通信状态信息，并从该通信系统中已被通知到该通信状态信息的多个从站中确定一个满足预定交接要求的从站，以之作为用于主站权力交接目标站的候选站，主站权力全部或部分地被交接给该候选站；使充当主站的终端设备请求来自于该候选站的主站权力的交接；确定该候选站是否满足预定的主站要求；并且如果预定的主站要求被满足，则使候选站充当主站。
此外，本发明涉及一种通信系统，在该通信系统中主站控制着从站对通信介质的访问，该通信系统位于外部通信系统附近，该终端设备包括主站与从站管理装置，用于管理该终端设备是否应该充当主站或从站；通信状态信息存储装置，用于如果主站与从站管理装置管理该终端设备使其充当从站，则将与通信状态相关的信息作为通信状态信息存储到外部通信系统中；通信状态信息通知装置，用于如果主站与从站管理装置管理该终端设备使其充当从站，则将存储在通信状态信息存储装置中的通信状态信息通知给该通信系统中的主站；通信状态信息收集装置，用于如果主站与从站管理装置管理该终端设备使其充当主站，则从该通信系统的多个从站中收集通信状态信息；主站权力交接目标站确定装置，用于如果主站与从站管理装置管理该终端设备使其充当主站，则参照由通信状态信息收集装置所收集的通信状态信息并从通信系统中已被通知到该通信状态信息的多个从站中确定一个满足预定交接要求的从站，以之作为用于主站权力交接目标站的候选站，主站权力全部或部分地被交接给该候选站；以及主站权力交接请求装置，用于如果主站与从站管理装置管理该终端设备使其充当主站，则请求将主站权力交接给用于主站权力交接目标站的候选站，该候选站是由主站权力交接目标站确定装置所确定的，其中当管理该终端设备使其充当从站时，如果通信系统中的主站请求主站权力的交接，则主站与从站管理装置确定该终端设备是否满足主站预定要求，并且如果该预定的主站要求被满足，则主站与从站管理装置改变管理任务使得该终端设备充当主站。
此外，本发明涉及用在通信系统中的终端设备的集成电路，在该通信系统中，主站控制着从站对通信介质的访问，该通信系统位于外部通信系统附近，该集成电路包括主站与从站管理装置，用于管理该终端设备是否应该充当主站或从站；通信状态信息存储装置，用于如果主站与从站管理装置管理该终端设备使其充当从站，则将与通信状态相关的信息作为通信状态信息存储到外部通信系统中；通信状态信息通知装置，用于如果主站与从站管理装置管理该终端设备使其充当从站，则将存储在通信状态信息存储装置中的通信状态信息通知给该通信系统中的主站；通信状态信息收集装置，用于如果主站与从站管理装置管理该终端设备使其充当主站，则从该通信系统的多个从站中收集通信状态信息；主站权力交接目标站确定装置，用于如果主站与从站管理装置管理该终端设备使其充当主站，则参照由通信状态信息收集装置所收集的通信状态信息并从通信系统中已被通知到该通信状态信息的多个从站中确定一个满足预定交接要求的从站，以之作为用于主站权力交接目标站的候选站，主站权力全部或部分地被交接给该候选站；以及主站权力交接请求装置，用于如果主站与从站管理装置管理该终端设备使其充当主站，则请求将主站权力交接给用于主站权力交接目标站的候选站，该候选站是由主站权力交接目标站确定装置所确定的，其中当管理该终端设备使其充当从站时，如果通信系统中的主站请求主站权力的交接，则主站与从站管理装置确定该终端设备是否满足主站预定要求，并且如果该预定的主站要求被满足，则主站与从站管理装置改变管理任务使得该终端设备充当主站。
在本发明中，最佳主站是在考虑到外部通信系统的影响的情况下确定的，并且主站权力被交接给该最佳主站。因此，有可能选择一个能够在发生外部干扰的情况下使通信质量达到最佳的主站。由此，有可能选择一个能够较容易地避免由外部干扰产生的问题的主站。


图1示意性地示出了根据本发明第一实施例的通信系统1001的结构；图2是示出了通信系统1001上的终端设备的功能结构的方框图；图3A是示出了当终端设备充当从站时主站与从站管理模块103中的处理过程(从站例行程序)的流程图；图3B是示出了当终端设备充当主站时在主站与从站管理模块103中的处理过程(主站例行程序)的流程图；图4是示出了主站权力交接过程的流程的顺序图；图5是示出了在终端设备B中的示例性统计信息的表格；图6是示出了示例性的所收集的统计信息的表格；图7示意性地示出了根据本发明第二实施例的通信系统1301和1302的结构；图8是示出了在第二实施例中主站权力交接过程的一主要流程时序图；图9是示出了存储在终端设备G中的示例性统计信息的表格；图10是示出了由主站E所收集的示例性的统计信息的表格；图11示出了在根据第二实施例的通信系统中由终端设备发送过来的帧的结构；图12是示出了根据第二实施例的通信系统的操作细节的流程图；图13是示出了统计信息的示例性数据结构的表格；图14示出了在统计信息中控制信息的内容示例；图15是示出了用于存储统计信息的周期和用于通知统计信息的周期的时序图；图16是示出了在步骤S307中独立网络类型主站权力交接子过程的细节的示例性流程图；图17是示出了在图16中用于选择主站候选p(步骤S401)的过程的细节的流程图；图18是示出了用于确定是否将主站权力交接给站点p的过程(图16的步骤S402)的细节的流程图；图19是示出了图16的步骤S404的操作细节的示例性流程图；图20是示出了在步骤S309中干扰网络类型主站权力交接子过程的细节的流程图；图21是示出了在图20的步骤S807的过程的细节的顺序图；图22是示出了替代实现图21所示的过程而可以实现的流程的顺序图；以及图23示出了当本发明的终端设备应用于高速电源线传输时系统的整体结构。
具体实施例方式
图1示意性地示出了根据本发明第一实施例的通信系统1001的结构。在图1中，通信系统1001包括终端设备1002到1005。注意到尽管图1示出了四个终端设备，但终端设备的数目可以小于等于三或可以大于等于五。
在通信系统1001中，终端设备1002(在下文中称为“终端设备A”)是这样一种主站，它经操作便可以发送信号以便控制用于另一个终端设备访问通信介质(在下文中，用术语“介质访问”来指代)的机会的可能性。终端设备1003(在下文中称为“终端设备B”)、终端设备1004(在下文中称为“终端设备C”)以及终端设备1005(在下文中称为“终端设备D”)都是从站。在本实施例中，各从站都能够充当主站。具体来讲，当目前的主站要求主站权力被全部或部分地交接给某一从站时，如果该从站满足预定的主站要求，则该从站接管该主站的功能。
该主站具有定计划的权力，用于为响应于来自于某一从站的带宽保留请求，在考虑到可用于该通信系统的带宽资源的情况下将带宽分配给该从站；以及有规律地广播系统信息的权力，该系统信息即与开始占用终端设备之间的通信介质的时刻、占用周期以及开始争用周期的时刻等相关的信息。
各从站基于从主站发送过来的信号来获取分配给它们的带宽、通信介质占用开始时刻等，并基于所获取的信息来发送信号。因此，除非分组被正确地从主站递送到从站，否则系统信息不会被正确地递送给从站，并且除非分组被正确地从从站递送到主站，否则带宽保留请求不会被正确地递送到主站，从而上通信系统中的通信质量下降。因此，要求将主站放置在最佳的物理位置处，使得各终端设备都可以保持令人满意的通信质量。
图2是示出了通信系统1001上终端设备的功能结构的方框图。在图2中，示出了当使用电源线作为通信介质时的功能结构。在图2中，终端设备包括电源线通信(PLC)发送/接收单元101；控制处理单元102；主站与从站管理模块103；以及存储单元106。
PLC发送/接收单元101经操作可以解调通过电源线发送过来的信号并且可以将解调后的信号发送到控制处理单元102，同时PLC发送/接收单元101经操作可以调制来自于控制处理单元102的信号并可以将调制后的信号发送到电源线。
主站与从站管理模块103经操作可以管理用来表示终端设备应该充当主站或从站的运行模式。可用的运行模式是终端设备充当主站的主站模式以及终端设备充当从站的从站模式。主站与从站管理模块103基于来自于控制处理单元102的指令来确定是否使终端设备充当主站或从站，并在这些运行模式中转换。
主站与从站管理模块103管理着终端设备是否作为主站或从站来运行。主站与从站管理模块103准备可以由控制处理单元102访问到的、一个比特的可写存储区域。如果已确定以主站来操作该终端设备，则主站与从站管理模块103将数值“1”存储到该一个比特的可写存储区域中，同时如果已确定作为从站来运行，则主站与从站管理模块103将数值“0”存储到该一个比特的可写存储区域。控制处理单元102参照该一个比特的可写存储区域，并且使该终端设备在“1”的情况下作为主站来运行而在“0”的情况下作为从站来运行。
存储单元106经操作可以存储统计信息。该统计信息将在下文中加以描述。
控制处理单元102经操作可以解释由PLC发送/接收单元101接收到的帧。如果该帧是用于在通信系统内进行控制的控制帧，则控制处理单元102实现适合的过程。如果该帧与运行模式的变化相关，则控制处理单元102指示主站与从站管理模块103确定该终端设备是否应该充当主站或从站。
注意到终端设备可以包括在控制处理单元102与通信协议层次中的上层之间的主CPU接口单元。主CPU接口单元能够在该上层与控制处理单元102之间交换数据。主CPU接口单元通过总线与网络层次中的上层交换数据。主CPU接口单元可包括IP栈和UPnP(R)模块。因此，终端设备经操作可以使用UPnP(R)协议以便自动地保护在电源线网络内多个链路之间的带宽。通过将主CPU接口单元连接到专门的应用程序，该终端设备便可以用作主终端设备。
注意到该终端设备可以包括以太网(R)接口单元，该单元能够在控制处理单元102与以太网网络之间交换数据。或者，终端设备可以包括无线电通信模块、家用PNA模块、或同轴电缆通信模块，以替代以太网(R)接口单元。或者，可以使用以太网(R)接口单元、无线电通信模块、家用PNA模块和同轴电缆通信模块的任意组合。
当终端设备包括主CPU接口单元或以太网(R)接口单元时，控制处理单元102根据帧的类型将该帧桥接至主CPU接口单元104或以太网(R)接口单元105。
图3A是示出了当终端设备正充当从站时在主站与从站管理模块103的流程(从站例行程序)的流程图。在下文中参照图3A将描述当终端设备正充当从站时在主站与从站管理模块103中的流程(从站例行程序)。
首先，主站与从站管理模块103确定转换到主站模式的转换请求是否已从另一个终端设备那里接收到(步骤S1)。如果没有接收到该转换请求，则主站与从站管理模块103返回到步骤S1中的操作。另一方面，如果已经接收到该转换请求，则主站与从站管理模块103确定该终端设备是否具有作为主站来运行的能力(步骤S2)。
如果该终端设备没有能力作为主站来运行，则主站与从站管理模块103继续到步骤S 12中的操作。另一方面，如果终端设备有能力作为主站来运行，则主站与从站管理模块103确定该终端设备是否具有用于允许它作为主站被启用的信息(步骤S3)。
如果终端设备没有用于允许它作为主站被启用的信息，则主站与从站管理模块103继续到步骤S12中的操作。另一方面，如果终端设备具有用于允许它作为主站被启用的信息，则主站与从站管理模块103发布一个用于表示该转换的接受和涉及该转换的时刻的信息的帧，并使控制处理单元102将所发布的帧发送到目前的主站(步骤S11)。然后，主站与从站管理模块103确定是否到了要转换到主站模式的时刻(步骤S4)。
在步骤S12中，主站与从站管理模块103发布一个用于表示转换到主站模式的转换请求被拒绝的帧，并使控制处理单元102将所发布的帧发送到当前主站。
如果还没到转换到主站模式的时间，则主站与从站管理模块103返回到步骤S4中的操作。另一方面，如果到了要转换到主站模式的时间，则主站与从站管理模块103转换到主站模式(步骤S5)，并继续到主站例行程序。如上所述，主站与从站管理模块103设置预定的主站要求，比如是有能力作为主站来运行，以及是否存在用于以主站来运行的信息，并且如果预定的主站要求被满足，则主站与从站管理模块103改变运行模式，从而允许该终端设备充当主站。运行模式是主站与从站管理模块103的管理任务。
图3B是示出了当终端设备充当主站时在主站与从站管理模块103中的流程(主站例行程序)的流程图。在下文中参照图3B将描述当终端设备正充当主站时在主站与从站管理模块103中的流程(主站例行程序)。
首先，主站与从站管理模块103基于从控制处理单元102那里传递过来的信息来确定是否将主站权力交接给另一个终端设备(步骤S6)。
如果没有任何终端设备是主站权力应该被交接给的终端设备，则主站与从站管理模块103返回到步骤S6中的操作。另一方面，如果有任何终端设备是主站权力应该被交接给的终端设备，则主站与从站管理模块103产生一个用于将转换到主站模式的请求提供给终端设备的帧，并使控制处理单元102指示PLC发送/接收单元101发布该帧(步骤S9)。然后，主站与从站管理模块103启用一个即时的定时器。如果在该即时的定时器截止之前从终端设备中接收到了响应帧，则主站与从站管理模块103确定该响应帧是否表示转换到主站模式的请求被接受(步骤S7)。如果该响应帧表示转换到主站模式的请求被拒绝，或如果在即时的定时器截止之前没有从该终端设备中接收到响应帧，则主站与从站管理模块103返回到步骤S6中的操作。另一方面，如果该响应帧表示转换到主站模式的请求被接受，则主站与从站管理模块103确定是否到了由响应帧所示的转换的时间(步骤S10)。
如果还没到转换到主站模式的时间，则主站与从站管理模块103重复执行步骤S 10的操作。另一方面，如果到了转换到主站模式的时间，则主站与从站管理模块103转换到从站模式(步骤S8)，并继续到从站例行程序。如上所述，主站与从站管理模块103发送转换到主站模式的请求，之后改变运行模式，从而允许终端设备充当从站。
注意到，尽管在上文中转换时间是作为由已接受转换的从站所设置的信息而被描述的，其中该从站是为了响应于转换到主站模式的转换请求而接受转换的，转换的时间可以是由用来发布转换到主站模式的转换请求的主站设置的信息，或者可以是在主站与从站确认转换时间之后而获得的信息。例如，如果假定在由主站所发布的信标帧中描述由编号信标所分配的信标序号，则可以由信标序号来指定转换到主站模式的时间。或者，已接收到响应帧的主站可以基于响应帧中所描述的信息来启用减量计数器，并发送用来描述计数器数值的信标帧。在这种情况下，从站可以确定转换到主站模式的时间是当计数器数值为“0”的时候。
图4是示出了主站权力交接过程的顺序图。在下文中参照图4将描述用于交接主站权力的交接流程。
首先，在统计信息存储期间(T101)，各终端设备A到D中的控制处理单元102将统计信息存储到存储设备106中，比如与从其它终端设备中接收到的信号的平均强度值相关的信息，以及用于表示是否从目标终端设备中返回ACK的信息(步骤S101-S104)。
图5是示出了在终端设备B中的统计信息示例的表格。如图5所示，在该统计信息中，接收强度平均值与相应的源终端设备的标识符相关联，并且为各目标终端设备的标识符示出了是否已返回ACK。接收强度平均值是由相对的值来表示的。用○表示的终端设备已返回ACK，因此到它的传输是可能的。用×表示的终端设备没有返回ACK，因此到它的传输是不可能的。如图5所示，终端设备B已从终端设备A中接收到平均强度为10的信号。终端设备B可以将信号发送给终端设备A/接收来自于终端设备A的信号，但不能将信号发送给终端设备C/接收来自于终端设备C的信号。
接下来，在统计信息收集期间(T102)，作为从站的终端设备B到D将收集到的统计信息发送到作为主站的终端A(步骤S105到S107)。根据这一点，终端设备A的控制处理单元1803将被发送的统计信息收集到所收集的统计信息(步骤S108)。
图6是示出了所收集的统计信息的示例的表格。如图6所示，在所收集的统计信息中，为已从中收集到统计信息的各终端设备指出图5所示的统计信息。
接下来，终端设备A基于所收集的统计信息来确定与终端设备A自身相比，是否有任何终端设备能够与通信系统中的各终端设备进行高品质的通信；或是否有任何终端设备能够在当它作为主站来运行时最大程度地改善系统性能(步骤S109)。具体来讲，终端设备A首先从用于主站候选的列表中去除不能将信号发送到另一个终端设备的任何终端设备。在图6所示的示例中，很明显的是，在终端设备B与C之间的通信是不可能的，因此终端设备A从用于主站候选的列表中去除终端设备B与C。接下来，终端设备A确定是否有能够从另一个终端设备中接收信号的任何终端设备，其质量高于终端设备A可以与任何终端设备进行通信所具有的质量。如果有这种通信设备，则通信设备A将该通信设备确定为主站权力交接目标。在图6所示的示例中，从其它终端设备到终端设备D的信号的接收强度平均值高于从那些终端设备到终端设备A的信号的接收强度平均值，因此终端设备A将终端设备D确定为主站权力交接目标。
接下来，终端设备A将用来表示主站权力交接的交接分组发送给作为交接目标的终端设备(步骤S110)。已接收到交接分组的终端设备将用来表示交接分组的接收的响应返回到终端设备A(步骤S111)，之后如果该终端设备满足预定的主站要求则开始充当主站。预定的主站要求是像图3A中的步骤S2和S3所指定的那样。
主站能够控制通信系统中的终端设备的介质访问。为了使通信系统中各终端设备最佳地使用通信介质，就要求保证在各终端设备与主站之间的交互式通信。在第一实施例中，各终端设备通知主站监控到当前的主站的通信状态的结果，以该结果作为统计信息。当前的主站基于统计信息来确定，与当前的主站本身相比，是否有任何适合作主站的终端设备。如果有其物理位置可使通信系统内的通信达到最佳的某一终端设备，则当前的主站就将主站权力交接给位于该最佳位置处的终端设备，使得该终端设备变为下一个主站。这样，便自动选出了最佳主站，从而使通信系统中的各终端设备能够最佳地使用通信介质。
注意到，当接收来自于另一个终端设备的单播分组时，各终端设备可以返回用来描述接收强度的ACK。这允许传输侧的终端设备在传递的时候就将传输分组的强度作为统计信息来存储。在传递时的传输分组的强度可以被用作用于选择下一个主站的信息。
此外，各终端设备可以使用被发送到其它终端设备/从其它终端设备中接收到的分组的数目来作为统计信息。在这种情况下，主站把已将最大数目分组发送到其它终端设备/已从其它终端设备中接收到最大数目分组的终端设备确定为主站权力交接目标。这样，发送/接收到的分组的数目被用作用于确定下一个主站的信息，因此有可能根据终端设备之间发生通信的频率来确定下一个主站。
此外，各终端设备可以将转发到其它终端设备的次数作为统计信息来存储。在这种情况下，当前的主站可以将转发次数较小的终端设备确定为主站权力交接目标。这样，转发次数被用作用于确定下一个主站的信息，因此有可能根据终端设备之间的通信质量来确定下一个主站。
此外，在当本通信系统应用于电源线通信系统的情况下，在电源线介质上可以看见与商用电源周期同步的噪声。因此，各终端设备可以将涉及到与商用电源周期同步的噪声的信息作为统计信息来存储，并且将所存储的信息通知给当前的主站。在这种情况下，当前的主站可以基于涉及到与商用电源周期同步的噪声的信息将较少受噪声影响的从站作为用于主站权力交接目标的候选加以考虑。
(第二实施例)图7示意性地示出了根据本发明第二实施例的通信系统1301和1302的结构。在图7中，假定通信系统1301和1302彼此靠得很近。通信系统1301包括终端设备1303到1305。通信系统1302包括终端设备1306和1307。注意到，终端设备的数目并不限于图7所示的示例。
在通信系统1301中，终端设备1303(在下文中，被称为“终端设备E”)是主站。终端设备1304和1305(在下文中，分别被称为“终端设备F和G”)是从站。在通信系统1302中，终端设备1306(在下文中，被称为“终端设备X”)是主站。终端设备1307是从站。假定终端设备E、F、G和X同时具有以主站来运行的能力和以从站来运行的能力。
在第二实施例中，各终端设备的结构就像第一实施例中所描述的那样，并且为该结构而参照图2。此外，主站与从站管理模块103的功能就像第一实施例中所描述的那样，并且为该功能而参照图3A和3B。
在各通信系统中，各终端设备接收来自于该终端设备所从属的通信系统的外部，并且统计性地存储从外部通信系统中接收到的分组的数目、从外部通信系统中接收到的分组的强度等。
各终端设备周期性地将所存储的统计信息通知给该终端设备所从属的通信系统中的主站。
已接收到含统计信息的分组的主站将该分组中所含的统计信息与该主站本身所存储的统计信息进行比较，以确定是否存在已接收到主站未曾接收到的干扰的任何终端设备，或是否存在其已接收到的干扰比主站所接收到的干扰要大的任何终端设备。如果有这种终端设备，则激活用于将主站权力交接给该终端设备的过程。
图8是示出了在第二实施例中主站权力交接过程的一般概要的顺序图。在下文中将参照图8描述根据第二实施例用于交接主站权力的交接过程的一般概要。
假定在通信系统1302内的通信中，终端设备X将分组发送给终端设备Y(步骤S201)。假定将该分组传递到通信系统1302外部，给通信系统1301中的终端设备F和G(步骤S202和S203)。已接收到从外部通信系统中发送过来的分组的终端设备G和F承认接收到干扰，并存储与作为分组传输源的终端X相关联的分组的接收强度。
假定在通信系统1302内的通信中，终端设备Y将分组发送给终端设备X(步骤S204)。假定该分组被传递到通信系统1302的外部，给通信系统1301中的终端设备G(步骤S205)。已接收从外部通信系统中发送过来的分组的终端设备G承认接收到干扰，并存储与作为分组传输源的终端Y相关联的分组的接收强度。图9是示出了存储在终端设备G中的统计信息示例的表格。如图9所示，在该统计信息中，与相应的源终端设备的标识符相关联地存储接收到的分组的强度平均和接收次数。
在统计信息存储周期过去之后，通信系统1301中的终端设备F和G将在该周期内收集到的统计信息发送给作为主站的终端设备E(步骤S206和S207)。注意到，在统计信息存储期间没有从外部通信系统中接收到干扰的任何终端设备可能没有将该统计信息发送给该主站。
作为主站的终端设备E将存储于其中的统计信息与从作为从站的终端设备F和G中发送过来的统计信息进行比较，以认出作为从外部通信系统中接收到最大干扰而被确定的终端设备。图10是示出了由主站E收集到的统计信息示例的一张表格。如图10所示，在所收集的统计信息中，与在其中存储有统计信息的终端设备的相应标识符相关联地存储与源终端设备相对应的接收强度平均值和接收次数。在图10所示的示例中，终端设备G可以被确定为从通信系统1302中接收到最大干扰。因此，为了将主站权力交接给终端设备G，终端设备E将主站权力交接请求分组(即随后在图21所示的IND_CTRL帧)发送给终端设备G(步骤S208)。
已接收主站权力交接请求分组的终端设备G确定是否允许作为主站来运行。如果确定允许作为主站来运行，则终端设备G将主站权力已经被交接的通知(即发送随后将结合图21来描述的IND_MOV帧)提供给通信系统1302中的终端设备(或者当在通信系统1302中终端设备X是作为主站来运行从而被认出的时候，提供给被优先考虑的终端设备X)(步骤S209)。注意到，终端设备G使用是否终端设备G可以令人满意地与通信系统1301中另一个终端设备进行通信来作为确定标准，由此确定是否允许作为主站来运行。
已接收到主站权力交接通知的终端设备X禁止在通信系统1302上实现交接主站权力的过程，并将响应(随后会结合图21进行描述的RSP_MOV帧)发送到终端设备G(步骤S210)。
如果有来自于终端设备X的响应，则终端设备G就向终端设备E发送用来描述与交接主站权力的时间相关的信息的主站权力交接请求响应分组(随后将结合图21加以描述的RSP_CTRL帧)(步骤S211)。之后，在主站权力交接请求响应分组中所描述的时刻处，终端设备E开始充当从站，并且终端设备G开始充当主站。
注意到，如果自从发送主站权力交接通知时预定的时间流失之后没有从终端设备X中返回任何响应，则终端设备G将主站权力交接响应分组发送给终端设备E。
如果已正常地交接过主站权力，则作为新主站的终端设备G为终端设备X提供一条通知(随后将结合图21来描述的CMP_MOV帧)，该通知表示主站权力交接已经完成(步骤S212)。根据这一点，终端设备X收回在通信系统1302中实现交接主站权力过程的禁止令。
在下文中，将详细描述根据第二实施例的通信系统的运行。在第二实施例中，各从站(受控的站)基于由主站(控制站)重复发送的控制帧(信标帧)来实现介质访问。
在第二实施例中，为标识通信系统，给各通信系统提供了一个标识符(在下文中，被称为“网络ID”)。
图11示出了在根据第二实施例的通信系统中由终端设备所发送的帧(也称为“分组”)的结构。如图11所示，各个由终端设备发送过来的帧包含用于存储网络ID的字段2001、用于存储标识目标终端设备的标识符的字段2002、以及用于存储标识源终端设备的标识符的字段2003。注意到，这些字段可以是施加冗余调制方案的数据字段，从而使得该数据字段可抵抗噪声和干扰。
图12是示出了根据第二实施例的通信系统的操作细节的流程图。在下文中，参照图12将描述根据第二实施例的通信系统的操作细节。注意到，在图12的流程中，各步骤中的操作对象是主站、从站或两者皆有。将按适时的方式来指定什么是操作的对象。尽管在各站中的操作是由图2所示的控制处理单元102来执行的，但是在下面的描述中，为了简化，只提到了该站点实现该操作。由能够按下述那样执行操作的多个功能部分，或通过使通用CPU实现用于按下述那样执行操作的程序，都可以实现控制处理单元102。控制处理单元102并不限于任何结构，只要该结构能够按下述那样执行操作即可。
当主站确定预定的开始要求被满足时便开始图12所示的过程(步骤S301)，并且它被不断重复直到主站确定预定的终止要求被满足(步骤S310)。
如果预定的开始要求被满足，则通信系统上的各终端(主站和从站)将统计信息存储到存储单元106中(步骤S302)。
图13是示出了统计信息的数据结构示例的表格。例如，如图13所示，统计信息是由多个项组成的16个八位字节信息，比如控制信息(CTR)3001、网络ID(ADR)3002、接收终端设备号码(NRS)3003、平均信号放大因子(SAR)3004、以及用来表示被导向终端设备本身的帧数的定向帧数(NLP)3005。
控制信息3001是存储在CTR字段中的1个八位字节信息。图14示出了在统计信息中控制信息内容的示例。如图14所示，控制信息包括标记4001，用于表示是否有成为主站的能力；未使用的区域4002；标记4003，用于表示由外部通信系统发送过来的信标帧是否已被一次或多次接收到；以及标记4004，用于表示由从属于外部通信系统的站发送过来的分组是否已被一次或多次接收到。在本发明中，如果终端设备可以成为主站，则标记4001开启。如果从外部通信系统的主站中发送过来的信标帧已被一次或多次接收到，则标记4003开启。如果从从属于外部通信系统的站中发送过来的分组已被一次或多次接收到，则标记4004开启。注意到，标记4003可以表示来自于外部通信系统的主站的传输是否已被接收到。当确定在外部通信系统中是否已发送过所接收的分组时，各终端设备参照图11所示的字段2001，并将它与该终端设备的网络ID进行比较。如果它们彼此匹配，则终端设备确定在外部通信系统中已发送过该接收到的分组。可以基于终端设备所拥有的硬件资源来确定该终端设备是否能够成为主站，或者可以由用户、连接状态或通信状态来确定该终端设备是否能够成为主站。
网络ID 3002是存储在ADR字段中的6个八位字节信息，并且如果有外部通信系统的干扰则表示该外部通信系统的网络ID。注意到，网络ID可以是任何标识符，只要它标识网络即可。一旦接收到来自于外部通信系统的各个分组，则可以更新网络ID 3002。或者，可以在最近从外部网络中接收到的分组中描述网络ID 3002。如果图14所示的标记4004没有开启，则表明没有从外部网络中接收到任何分组，因此该字段中的任何描述都是无效的。
接收终端数目3003是存储在NSR字段中的1个八位字节信息，并且表示接收到的帧的源终端设备的数目NRS。即，接收终端设备号表示已发布过已被接收的帧的站点的数目，而不是接收到的帧的数目。注意到，为了数这些值，要求各终端准备已发布过被接收的帧的站点的身份标识符，以认出被接收的帧的发布源。为这个目的，各终端设备可以为各源终端设备的地址准备一个散列表，并基于接收到的帧来参照该散列表，由此迅速区分该源终端设备。
平均信号放大因子3004是存储在SAR字段中的4个八位字节信息，并表示用于放大经通信介质而衰减的信号的平均放大因子。随着该数值的增大，通过传输通路而传输的信号的衰减变得更大。因此，其平均放大因子较小的终端设备基本上存在于该位置，而且通信状态令人满意。注意到，平均信号放大可以不仅考虑到终端设备还考虑到所有的可检测帧。各终端设备可以检测帧中的字段(前同步码)，该字段用于在该帧中确定数据描述区域所对应的定时，由此确定该帧的信号放大因子。考虑这样的情况，当终端设备检测第n个帧时的信号放大因子是SAV(n)，当终端设备检测第n-1个帧时的信号放大因子是SAV(n-1)，当终端设备检测第n-1个帧时的帧的数目是NAP(n-1)，并且终端设备检测到第一个到第n个帧时的平均信号放大因子是SAR(n)。在这种情况下，用计算公式SAR(n)＝{SAR(n-1)×NAP(n-1)+SAV(n)}/(NAP(n-1)+1)，终端设备便可以计算SAR。或者，各终端设备可以仅考虑被引导给它的帧，并且可以在上述计算公式中用NLP来替代NAP，以获得平均信号放大因子。
定向帧数目3005是存储在NLP字段中的4个八位字节信息，并表示被引导至终端设备本身的帧的数目NLP。注意到，可以使用NAP来代替NLP，或同时使用NLP和NAP。
注意到，图13只示出了统计信息的一个示例，并且该统计信息并不限于这样，只要它包含与从外部通信系统中接收到的信号干扰相关的干扰信息即可。在图13中，接收终端设备数目NRS对应于干扰信息。或者，干扰信息可以是与从外部通信系统中接收到的信号的接收信号强度相关的信息；与从外部通信系统中接收到的信号的数目相关的信息；或与从外部通信系统中接收到的信号的强度相关的信息。尽管已相对于存储干扰信息的情况而对本发明进行过描述，但是任何允许认出外部通信系统中的通信状态的信息(在下文中，这种信息被称为“通信状态信息”)都可以替代干扰信息而加以存储。
注意到，当外部通信系统中的终端设备检测来自于通信系统的终端设备中的帧时，如果外部通信系统中的终端设备将与该帧的接收信号强度相关的信息通知给作为该帧的源的通信系统中的终端设备，则通信状态信息可以是与外部通信系统所通知的接收信号强度相关的信息。这允许终端设备通知主站作为统计信息的通信状态信息，该通信状态信息表示外部通信系统中的终端设备是在哪一个电平上接收来自于终端设备的传输的。
统计信息也包含与终端设备自身所从属的通信系统的通信状态相关的自身系统信息。在图13的示例中，平均信号放大因子SAR和定向帧数目NLP对应于该自身系统信息。或者，该自身系统信息可以是与由从站发送过来的帧的转发次数相关的信息，或与由从站接收到的帧的类型相关的信息。
或者，统计信息可以还包含用于标识源终端设备的标识符、用于各源终端设备的帧接收强度、出错修正率、以及被引导至该终端设备本身的帧的通信介质占用速率。
或者，该统计信息可以并不包含任何像上述那样的信息。注意到，各项的大小并不限于图13所示的那样。各比特字段的位置并不限于如图14所示的那样。
往回参照图12，在步骤S302之后，各从站将所存储的统计信息通知给主站(步骤S303a)。主站收集由各从站所通知的统计信息(步骤S303b)。
图15是示出了用于存储统计信息的周期和用于通知统计信息的周期的时序图。参照图15，在下文中将描述存储统计信息的时间和通知统计信息的时间。
主站使在信标帧中的、用来表示存储以及通知统计信息的时间的标记STATIS_ACT变高或变低，由此控制统计信息的存储和通知。如果标记STATIS_ACT从低变高(T1101)，则各终端设备重设统计信息，并开始存储统计信息。如果标记STATIS_ACT从高变低(T1102)，则各终端设备停止存储统计信息。然后，从站将所存储的统计信息通知给主站。与此相平行的是，主站启用一个计时器，针对该计时器将时间TIME_STATIS_COL设置成停止时间。直到计时器的停止时间流逝过去，主站才接收来自于从站的统计信息。一旦计时器的停止时间流逝过去，则主站就停止接收来自于从站的统计信息。从站并不需要认出停止时间T1103何时到达。在停止时间T1103之后，主站忽略被传递的统计信息。之后，如果STATIS_ACT像上述那样变高，则各终端设备重设统计信息以便开始存储统计信息，并重复像上述那样的操作。注意到，标记STATIS_ACT是一个根据主站状态来控制的标记，并且可以并不周期性地变化。注意到，统计信息的存储周期可以通过主站指定时间而被指定。至于统计信息的通知周期，当主站所指定的时间达到时，从站可以单独地通知统计信息。用来收集由从站来通知的统计信息的终端设备可以是特定的终端，而非主站。在这种情况下，由特定的终端设备所收集的统计信息可以将统计信息通知给主站。此外，特定的终端设备可以宣布统计信息的存储周期和统计信息的通知周期开始了。
往回参照图12，在步骤S303之后，主站在已被通知过统计信息的多个从站中确定是否有可以变为新主站的任何终端设备(步骤S304)。具体来讲，主站参照图13所示的控制信息3001中所包含的标记4001(参看图14)，并确定是否有任何可以成为新主站的终端设备。注意到，标记4001可以用于确定是否有成为新主站的打算。如果没有可以成为新主站的终端设备，则主站继续到步骤S310的操作。另一方面，如果有任何可以成为新主站的终端设备，则主站继续到步骤S305的操作。
在步骤S305中，主站参照所收集的统计信息，并确定是否有任何终端设备遭受了来自于外部通信系统的干扰。具体来讲，主站参照在控制信息3001中所包含的标记4004，并确定是否有任何终端设备遭受了来自于外部通信系统的干扰。注意到，来自于外部通信系统的干扰可以只限于来自于外部通信系统中的主站的干扰。如果有任何来自于外部通信系统的干扰，则主站和从站继续到用于交接干扰网络类型的主站的权力的子过程(步骤S309)。随后将描述干扰网络类型主站权力交接子过程。另一方面，如果没有任何终端设备遭受过来自于外部通信系统的干扰，则主站继续到步骤S306的操作。
在步骤S306，主站确定当前的网络模式是否是干扰模式。网络模式表示是否在考虑到来自于外部通信系统的干扰的情况下确定网络上的主站，并且要么是干扰模式要么是独立模式。在干扰模式中，在考虑到来自于外部通信系统的干扰的情况下来确定主站。在独立模式中，在不考虑来自于外部通信系统的干扰的情况下来确定主站。如果当前的网络模式不是干扰模式，则主站和从站继续到用于交接独立网络类型的主站的权力的子过程(步骤S307)。随后将描述独立网络类型主站权力交接子过程。另一方面，如果它是干扰模式，则主站继续到步骤S308的操作。
在步骤S307中，主站和操作协作地实现独立网络类型主站权力交接子过程。在独立网络类型主站权力交接子过程中，主站基于所收集的统计信息来确定在已被通知到统计信息的从站中是否有任何从站适合成为新的主站。如果有这样的从站，则主站将主站权力交接给该从站。
图16是示出了在步骤S307中独立的网络类型主站权力交接子过程的细节的示例性流程。在下文中，将针对当前的主站是站点m并且要变为新主站的从站是站点p的情况来详细描述独立的网络类型主站权力交接子过程。注意到，图16所示的过程仅是一个示例。该过程并不限于图16所示的那样，只要适合成为新主站的从站是基于所收集的统计信息而选出的即可。在图16所示的过程中，假定统计信息包含作为干扰信息的接收终端数目NRS，并且也假定该统计信息包含作为自身系统信息的平均信号放大因子SAR和定向帧数目NLP。
首先，主站m实现用于确定作为新主站候选的站点p的过程(步骤S401)。接下来，主站m实现用于确定是否将主站权力交接给站点p的过程(步骤S402)。然后，主站m确定在步骤S402中是否已确定主站权力被交接给站点p(步骤S403)。如果已确定该交接，则主站m和从站p协作地执行将主站权力交接给站点p(步骤S404)。另一方面，如果已确定并不执行该交接，则主站m并不交接主站权力(步骤S405)。
图17是详细示出了用于在图16中确定主站候选p(步骤S401)的过程的流程图。在下文中，将参照图17来描述用于在图16中确定主站候选p(步骤S401)的过程的细节。
首先，主站m设置第一预定交接要求，该要求为接收终端设备数目NRS是最大，并且主站m参照所收集的统计信息来选择满足该第一预定交接要求的任何站点(步骤S501)。接下来，主站m确定在步骤S501中是否选择了多个从站(步骤S502)。如果没有选择多个从站，主站m继续到步骤S508的操作。另一方面，如果选择多个从站，则主站m继续到步骤S503的操作。
在步骤S503中，主站m设置第二预定交接要求，该要求为平均信号放大因子SAR最小，并且主站m参照所收集的统计信息以选择满足第二预定交接要求的任何站点。接下来，主站m确定在步骤S503中是否选择了多个从站(步骤S504)。如果没选择多个从站，则主站m继续到步骤S508的操作。另一方面，如果选择多个从站，则主站m继续到步骤S505的操作。
在步骤S505中，主站m设置第三预定交接要求，该要求为定向帧数目NLP最大，并且主站m参照所收集的统计信息以选择满足第三预定交接要求的任何站点。接下来，主站m确定在步骤S505中是否选择了多个从站(步骤S506)。如果没有选择多个从站，则主站m继续到步骤S508的操作。另一方面，如果选择多个从站，则主站m选择所选的多个从站之一(步骤S507)，并继续到步骤S508的操作。
在步骤S508中，主站m将所选的一个从站确定成作为新主站候选的站点p，并继续到步骤S402的操作。
注意到，主站可以只基于作为干扰信息的接收终端设备数目NRS来确定候选站。
图18是详细示出了用于确定是否将主站权力交接给站点p的过程的流程图(图16的步骤S402)。在下文中，将参照图18描述用于确定是否将主站权力交接给站点p的过程的细节。在图18中，主站m仅基于接收终端设备数目NRS和平均信号放大因子SAR来确定是否将主站权力交接给站点p。
首先，主站m确定通过将容差NRS_MARGIN添加到存储于主站m中的统计信息中所包含的接收终端设备数目NRS(在图中以NRS(m)来表示)而获得的数值是否小于存储在站点p中的统计信息中所包含的接收终端设备数目NRS(在图中以NRS(p)来表示)(步骤S601)。注意到容差NRS_MARGIN是正值，适宜地设置该正值可尽可能地减小主站权力的交接可能性。
如果在步骤S601中确定该值不小于接收终端设备数目NRS(p)，主站m确定不交接主站权力(步骤S604)，并继续到步骤S403的操作。另一方面，如果确定该值小于接收终端设备数目NRS(p)，则主站m确定存储在主站m中的统计信息中所包含的平均信号放大因子SAR(在图中以SAR(m)表示)是否大于通过将容差NRS_MARGIN添加到存储于站点p中的统计信息中所包含的平均信号放大因子SAR(在图中以SAR(p)来表示)而获得的数值。注意到，容差NRS_MARGIN是正值，适宜地设置该正值可尽可能地减小主站权力交接的可能性。
如果在步骤S602中确定平均信号放大因子SAR(m)不大于该数值，则主站m确定不交接主站权力(步骤S604)，并继续到步骤S403的操作。另一方面，如果确定平均信号放大因子SAR(m)大于该数值，则主站m确定将主站权力交接给站点p，并继续到步骤S403的操作。
图19是示出了图16中的步骤S404的操作的细节的顺序图。在下文中，将参照图19来描述图16中的步骤S404的操作细节。
首先，主站m发送IND_CTRL帧，该帧包含交接主站权力的打算、作为主站来运行所需的信息、以及与交接时间相关的信息，由此请求交接主站权力(步骤S701)。注意到，作为主站来运行所需的信息可以是与目前受主站控制的各链路所对应的带宽保留和带宽分配相关的信息、与网络内的通信量相关的信息、或与网络内各站点相关的信息。
接下来，当接收到IND_CTRL帧时，站点p使主站与从站管理模块103确定是否接受或拒绝交接主站权力的请求(参看图3A)，并将用来描述确定结果的RSP_CTRL帧发送给主站m(步骤S702)。
然后，主站m和站点p实现用于调节改变发布信标帧的终端设备的角色的定时的过程(步骤S703)。具体来讲，主站m描述在要发布的信标帧的区域的部分中的整数，并针对各信标帧的发布来增大(或减小)该整数。一旦该整数变得大于等于(或小于等于)预定的值，则站点p就开始充当主站，并且主站m开始充当从站。注意到，作为增大(减小)该整数的代替，主站m可以指定一个时间周期，直到角色变化为止，使得当指定的时间周期流逝后站点p就开始充当主站。
之后，站点p发布信标帧，由此完成主站权力的交接(步骤S704)。
在从站点p发布IND_CTRL到发布信标帧的时间周期期间，主站m拒绝来自于其它站点的请求(步骤S705)。例如，主站m拒绝与链路之间的带宽保留相关的请求以及与新的参与站的验证相关的请求。主站m可以接收这样一个请求以从主站m中提取信息。
往回参照图12，在步骤S309中，主站和从站实现干扰网络类型主站权力交接子过程。在干扰网络类型主站权力交接子过程中，主站基于所收集的统计信息在已被通知到统计信息的多个从站中确定是否有任何适合成为新主站的从站。如果有这样的从站，则主站将主站权力交接给该从站。
图20是详细示出了在步骤S309中的干扰网络类型主站权力交接子过程的示例性流程图。在下文中，将参照图20来描述干扰网络类型主站权力交接子过程。
首先，主站m基于所收集的统计信息将新主站候选范围缩小到已报告存在任何干扰的那些站点，并忽略来自于那些没有报告任何干扰的站点的统计信息(步骤S801)。注意到在步骤S801中，主站m可以将新主站候选范围缩小到接收从外部通信系统中的主站发送过来的帧的那些从站。或者，主站m可以将新主站候选的范围缩小到接收从外部通信系统中的任何终端设备发送过来的帧的那些从站。
接下来，主站m针对当前被报告用于引起外部干扰的每个外部通信系统确定来自于该外部通信系统的外部干扰是否在之前被报告过(步骤S802)。具体来讲，主站m确定从站是否遭受了来自于任何未知的外部通信系统的干扰，而不是已被认作引起干扰的外部通信系统。
如果目前被报道用于引起外部干扰的、所有的外部通信系统在之前已经被报告给用于引起干扰的主站m，则主站m实现独立网络类型主站权力交接子过程(步骤S803)，并确定新主站的候选，由此中止该子过程。步骤S803的过程基本上相似于图16到19所示的过程，并且在用于确定作为新主站候选的站点p的过程中(图16的步骤S401)，主站将之前已向其报告过所有目前被报告用于引起外部干扰的外部通信系统已在之前引起过干扰的那个站点确定为新主站的候选。另一方面，如果目前被报告用于引起外部干扰的所有的外部通信系统并没有在之前被报告用于引起干扰，则主站m继续到步骤S804的操作。在步骤S804中，如图17所示的过程，主站m确定作为新主站候选的站点p。
接下来，如图18所示的过程，主站m确定是否将主站权力交接给在步骤S804中被确认的站点p(步骤S805)。然后，主站m确定在步骤S805中是否已确定主站权力的交接(步骤S806)。
如果在步骤S806中确定主站权力的交接已被确定，则主站m实现用于将主站权力交接给站点p的过程，同时考虑到了外部干扰(步骤S807)。另一方面，如果并没有确定主站权力的交接，则主站m并不交接主站权力(步骤S808)。
图21是详细示出了图20中的步骤S807的过程的顺序图。在下文中，将参照图20来描述图20中的步骤S807的详细过程。
首先，主站m发送IND_CTRL帧，该帧包含交接主站权力的打算、作为主站来运行所需的信息、以及与交接时间相关的信息(步骤S901)。发送IND_CTRL帧是为了通知主站权力的交接已经开始了。注意到，作为主站来运行所需的信息可以是与目前受主站控制的各链路所对应的带宽保留和带宽分配相关的信息；与网络内的通信量相关的信息；与网络中各站点相关的信息；或用于表示干扰网络类型的过程的标识符。
已接收IND_CTRL帧的站点p将IND_MOV帧发送到外部通信系统中的主站(步骤S902)。在已接收到IND_MOV的外部通信系统中的主站禁止在该外部通信系统中执行主站权力交接过程。然后，外部通信系统中的主站将表示响应结果的RSP_MOV帧发送到站点p(步骤S903)。注意到，RSP_MOV帧可以描述关于是否允许在存在有主站m和站点p的通信系统中实现主站权力交接过程的准许信息。
接下来，站点p向主站m发送RSP_CTRL帧，该帧表示是否接受或拒绝交接主站权力的请求(步骤S904)。之后，与图19中的步骤S703相似，主站m和站点p调节用于在发布信标帧的过程中的角色的定时(步骤S905)。在步骤S905之后，一旦发布信标帧的时间到来，站点p就发布信标帧(步骤S905)，并开始充当新的主站。如图19所示的操作，在实现主站权力交接的时间周期内，主站m拒绝接受发给它的任何请求(步骤S907)。之后，站点p将CMP_MOV帧发送给外部通信系统中的主站，该帧通知主站权力的交接已经完成(步骤S908)。已接收到CMP_MOV帧的外部通信系统收回在外部通信系统中禁止主站权力交接的禁止令。
往回参照图12，在步骤S308中，主站m将确定置于干扰模式中的通信系统是否被允许作为独立模式通信系统来运行。步骤S308的操作是在这样的情况中实现的尽管通信系统处于这样一种状态，即与之相邻的外部通信系统的存在被检测到并且在考虑到来自于相邻外部通信系统的干扰时共享通信介质，但是在统计信息收集期间，通信系统中的任何终端设备都无法检测来自于外部通信系统中的从站的传输。在这样的情况下，有很大的可能性使外部通信系统出于某种原因而被暂停运行。在这种情况下，通过设置新的主站便有可能增大通信效率，而无需考虑来自于外部通信系统的干扰。因此，主站m确定是否允许通信系统以独立模式来运行。具体来讲，如果步骤S308中的确定被执行预定的次数或更多，主站m确定允许通信系统以独立模式来运行。如果在步骤S308中确定通信系统被允许以独立模式来运行，则主站m继续到步骤S307的操作。另一方面，如果确定不允许通信系统以独立模式来运行，则主站m继续到步骤S310的操作。
如上所述，在第二实施例中，如果从站遭受来自于外部通信系统的干扰，则将主站权力交接给遭受干扰最严重的那个从站。因此，在交接主站权力之后，交接后的新主站将为各个从站提供在考虑到来自于外部通信系统的干扰的同时实现介质访问的机会，因此有可能即便在发生外部干扰的情况下也可以使通信质量达到最佳。
注意到，在第二实施例中，尽管各个终端能够确定新主站的候选站，但是仅能够确定新主站候选站的那个终端设备可以确定用于全部或部分地实现主站权力的候选站。
注意到，各从站可以将像干扰信息这样的通信状态信息通知给外部通信系统中的终端设备。这允许外部通信系统中的终端设备获取与外部干扰相关的信息。如果由主站m发送过来的信标帧包含与禁止区域主站权力交接过程的时间段相关的信息，则有可能排除不得不发送RSP_MOV帧和CMP_MOV帧的站点p。
注意到，当根据第二实施例的通信系统应用于电源线通信系统时，可以在电源线介质中看到与商用电源周期同步的噪声。因此，各个终端设备可以将涉及与商用电源周期同步的噪声的信息作为统计信息加以存储，并且将所存储的信息通知给主站。这种情况下，基于涉及与商用电源周期同步的噪声的信息，目前的主站可以将较少受噪声影响的从站考虑成用于主站权力交接目标的候选。作出这种决定的决定步骤可以被插入图17的流程图中的步骤S501和步骤S507之间某处。注意到在第二实施例中，尽管图21所示的过程的实现是为了实现干扰网络类型主站权力交接子过程(图12有示出)，但是可以使用除图21所示的过程之外的过程。图22是示出了可以替代图21所示的过程而被实现的流程的顺序图。在图22中，在属于不同的逻辑网络的终端设备之间的单播是不允许的。在图22中，关于主站权力交接过程的实现，主站m在信标帧内的字段中描述它，该信标帧表示是否实现主站权力交接过程，并且主站m将信标帧发送给站点p(步骤S1001和步骤S1002)。有这样一种可能，即信标帧可能被传递给属于相邻的外部通信系统的终端设备。如果外部通信系统附近的主站S接收信标帧，则主站S禁止在其自身的通信系统中实现主站权力交接过程(步骤S1003)。注意到，当从站接收信标帧时，从站通知控制该从站的主站外部通信系统正在实现主站权力交接过程。与图21所示的过程相似，主站权力被从主站m交接给站点p(步骤S901、步骤S904、步骤S905和步骤S907)。当主站权力被交接给站点p之后，站点p发送用来表示主站权力交接过程并未处于启用状态中的信标帧(步骤S1004a和步骤S1004b)。根据这一点，主站S取消实现主站权力交接过程的禁止。注意到，当从站检测从站点p中发送过来的信标帧时，该从站可以通知主站S外部通信系统并没有正在实现主站权力交接过程或外部通信系统已完成主站权力交接过程的实现。
注意到，通过使CPU执行程序，便可以实现上述实施例，该程序能够使CPU执行存储在记录介质(ROM、RAM、或硬盘等)中的上述过程。在这种情况下，在将该程序通过记录介质存储到存储设备中之后，便可以执行该程序，或可以直接从记录介质中执行该程序。此处，记录介质包括ROM、RAM、像闪存这样的半导体存储器、像软盘和硬盘这样的磁盘存储器、像CD-ROM、DVD和BD这样的光盘、储存卡等。此处所提及的“记录介质”包括像电话线和载波线这样的通信介质。
注意到，如图2所示的各功能块可以以集成电路LSI来实现。各个功能块可以单独以芯片形式来构建，或可以以芯片形式来构建使其部分或整体都被包含。根据集成度，LSI可以被称为IC、系统LSI、超级LSI、或超大规模LSI等。此外，集成方法并不限于LSI，并且可以通过专用集成电路或通用处理器来实现。此外，可以使用EPGA(场可编程门阵列)这样一种在制造后还可进行编程的LSI的或可重新配置的处理器，该处理器能够连接和设置要被重新配置的LSI中的电路单元。此外，当因半导体技术进步或因从中发展出的另一种技术的出现而代替LSI的另一个集成技术变为可用时，通过使用新集成技术便可以执行功能块的集成。例如，生物技术可用应用于上述集成。
之后，将要描述上述各实施例应用于其上的网络系统的示例。图23示出了当本发明的终端设备应用于高速电源线传输时的系统的全部结构。如图23所示，本发明的终端设备提供了在像数字TV(DTV)、个人计算机(PC)和DVD刻录机等与电源线之间的接口。IEEE1394接口、USB接口、或以太网(R)接口可以用作在多媒体设备与本发明的终端设备之间的接口。这样，通信网络系统被配置成通过电源线高速传输像多媒体数据这样的数字数据。结果，与常规的电缆LAN不同的是，有可能使用已经安装在家里、办公室里等的电源线作为网络线路，而不需安装网络电缆。因此，本发明可以以较低的成本来安装，由此可明显改善用户友好度。
在图23所示的实施例中，本发明的终端设备被用作适配器，该适配器用于将现存的多媒体设备的信号接口转换为电源线通信接口。不过，本发明的终端设备可以被构建到多媒体设备中，比如个人计算机、DVD刻录机、数字电视、以及家庭服务器系统。结果，有可能通过多媒体设备的电源线在多个设备之间执行数据传输。它不需要使用将适配器连接到电源线、IEEE1394电缆、USB电缆以及以太网(R)电缆等的导线，由此可以简化布线。
此外，使用电源线的通信网络系统可以通过路由器和/或集线器连接到互联网、无线LAN、以及常规的电缆LAN。由此，有可能很容易地扩展使用本发明的通信网络系统的LAN系统。
此外，通过直接连接到电源线，通过电源线传输在电源线上发送过来的通信数据被设备接收。结果，有可能排除无线LAN所遇到的问题，即数据的泄漏和截取。由此，从安全角度看，电源线传输方法是有优势的。将会理解，在电源线上传输的数据可以由作为扩展IP协议的IPSec、内容加密、其它DRM方案等来保护。
工业应用当构建使用无线电、电源线、电话线、电视天线等的家庭网络时，本发明的终端设备被用作具有网络连接能力的家用电子设备的通信模块，以允许位于最佳位置的终端设备作为主站来运行，从而自动地作为主站来运行。此外，本发明的终端设备可以解决在相邻房屋之间的接口问题或相邻信道之间的接口问题。这样，在通信领域等方面，本发明是有优势的。
权利要求
1.一种用于通信系统的终端设备，在所述通信系统中主站控制着从站对通信介质的访问，所述通信系统与某一外部通信系统相邻，所述终端设备包括主站与从站管理装置，用于管理所述终端设备是否应该充当所述主站或充当从站；通信状态信息存储装置，用于如果所述主站与从站管理装置管理所述终端设备使其充当所述从站，则将与所述外部通信系统中的通信状态相关的信息作为通信状态信息加以存储；通信状态信息通知装置，用于如果所述主站与从站管理装置管理所述终端设备使其充当所述从站，则将存储在所述通信状态信息存储装置中的通信状态信息通知给所述通信系统中的主站；通信状态信息收集装置，用于如果所述主站与从站管理装置管理所述终端设备使其充当所述主站，则从所述通信系统中的多个从站中收集所述通信状态信息；主站权力交接目标站确定装置，用于如果所述主站与从站管理装置管理所述终端设备使其充当所述主站，则参照由所述通信状态信息收集装置收集到的通信状态信息并且从已被通知到所述通信状态信息的通信系统中的多个从站中确定满足预定交接要求的某一从站，使之作为用于主站权力交接目标站的候选站，主站权力将全部或部分地被交接给所述候选站；以及主站权力交接请求装置，用于如果所述主站与从站管理装置管理所述终端设备使其充当所述主站，则请求将所述主站权力交接给用于所述主站权力交接目标站的候选站，所述候选站是由所述主站权力交接目标站确定装置来确定的，其中，当管理所述终端设备使其充当所述从站时，如果所述通信系统中的主站请求交接所述主站权力，则所述主站与从站管理装置确定所述终端设备是否满足主站预定的要求，并且如果所述预定的主站要求被满足，则所述主站与从站管理装置改变管理任务使得所述终端设备充当所述主站。
2.如权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述通信状态信息是与从所述外部通信系统中接收到的信号相关的干扰信息。
3.如权利要求1所述的终端设备，还包括主站权力交接开始通知装置，用于如果所述主站与从站管理装置确定所述终端设备应该充当所述主站并且开始改变所述管理任务，则通知所述外部通信系统所述主站权力的交接已经开始。
4.如权利要求1所述的终端设备，其特征在于，通过在广播信标帧的特定区域中描述所述主站权力的交接已经开始，所述主站权力交接开始通知装置便通知到了所述主站权力的交接。
5.如权利要求3所述的终端设备，其特征在于，所述主站权力交接开始通知装置通知所述外部通信系统所述主站权力的交接已经开始，以禁止在所述外部通信系统中执行所述主站权力的交接过程。
6.如权利要求3所述的终端设备，还包括主站权力交接完成通知装置，用于如果所述主站与从站管理装置确定所述终端设备应该充当所述主站并且完成所述管理任务的改变，则通知所述外部通信系统所述主站权力的交接已经完成。
7.如权利要求6所述的终端设备，其特征在于，通过在广播信标帧的特定区域中描述所述主站权力的交接已经完成，所述主站权力交接完成通知装置便通知到了所述主站权力交接的完成。
8.如权利要求6所述的终端设备，其特征在于，所述主站权力交接开始通知装置通知所述外部通信系统所述主站权力的交接已经开始，以禁止在所述外部通信系统中执行所述主站权力的交接过程，并且其中，所述主站权力交接开始通知装置通知所述外部通信系统所述主站权力的交接已经完成，以取消对所述外部通信系统中所述主站权力的交接过程的禁止。
9.如权利要求2所述的终端设备，其特征在于，所述干扰信息是与从所述外部通信系统中接收到的信号的数目相关的信息。
10.如权利要求2所述的终端设备，其特征在于，所述干扰信息是与从所述外部通信系统中接收到的信号的源终端设备的数目相关的信息。
11.如权利要求1所述的终端设备，其特征在于，如果所述外部通信系统中的终端设备检测从所述通信系统中的所述终端设备中发送过来的帧，则所述外部通信系统中的终端设备将与所述帧的接收信号强度相关的信息通知给已发送过该帧的通信系统中的所述终端设备，并且其中所述通信状态信息是与所述外部通信系统所通知的接收信号强度相关的信息。
12.如权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述主站权力交接目标站确定装置基于从所述从站中发送过来的帧的转发次数来确定所述主站权力交接目标站。
13.如权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述主站权力交接目标站确定装置基于由所述从站接收到的信号的信号放大因子来确定所述主站权力交接目标站。
14.如权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述主站权力交接目标站确定装置基于由所述从站接收到的帧的类型来确定所述主站权力交接目标站。
15.如权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述主站权力交接目标站确定装置基于由所述从站接收到的帧的数目来确定所述主站权力交接目标站。
16.如权利要求1所述的终端设备，其特征在于，通过将用于请求交接所述主站权力的请求帧发送到用于所述主站权力交接目标站的候选站，所述主站权力交接请求装置请求交接所述主站权力。
17.如权利要求16所述的终端设备，还包括响应帧发送装置，用于如果所述主站与从站管理装置确定所述预定的主站要求被满足，则向所述主站发送用来表示所述主站权力的交接已经被接受的响应帧。
18.如权利要求17所述的终端设备，其特征在于，所述响应帧发送装置发送用来描述与所述主站权力交接时间相关的信息的所述响应帧。
19.一种用于通信系统的终端设备，在所述通信系统中主站控制着从站对通信介质的访问，所述通信系统位于某一外部通信系统附近，各从站将与所述外部通信系统中的通信状态相关的信息作为通信状态信息存储到自身之中，所述终端设备包括通信状态信息收集装置，用于从所述通信系统的多个从站中收集所述通信状态信息；主站权力实施站确定装置，用于参照由所述通信状态信息收集装置所收集的通信状态信息并从已被通知到所述通信状态信息的通信系统中的多个从站中选择一个满足预定的交接要求的从站，以之作为用于全部或部分地实现主站权力的候选站；以及主站权力实现请求装置，用于请求由所述主站权力实施状态确定装置所确定的候选站去实现所述主站权力。
20.一种用于在通信系统中全部或部分地将主站权力交接给从站的方法，在所述通信系统中主站控制着从站对通信介质的访问，所述通信系统位于某一外部通信系统附近，所述通信系统上的各终端设备经操作可充当所述主站或从站，所述方法包括如下步骤使终端设备充当所述从站，以便将与所述外部通信系统中的通信状态相关的信息作为通信状态信息加以存储；使所述终端设备充当所述从站，以便将存储于其中的所述通信状态信息通知给所述通信系统中的主站；使终端设备充当所述主站，以便从所述通信系统的多个从站中收集所述通信状态信息；使所述终端设备充当所述主站，以便参照由所述通信状态信息收集装置所收集的所述通信状态信息并从已被通知到所述通信中的信息的通信系统的多个从站中确定一个可满足预定的交接要求的从站，使之作为用于主站权力交接目标站的候选站，主站权力可全部或部分地被交接给所述候选站；使所述终端设备充当所述主站，以便请求来自于所述候选站的所述主站权力的交接；确定所述候选站是否满足预定的主站要求；以及如果所述预定的主站要求被满足则使所述候选站充当所述主站。
全文摘要
终端设备F和G存储着与来自于外部通信系统(1302)的干扰相关的统计信息，并将所存储的统计信息通知给主站E。主站E基于所收集的统计信息将终端设备G确定为用作主站权力交接目标的候选站。主站E请求将主站权力交接给终端设备G。如果确定好终端设备G接受主站权力的交接，则终端设备G开始担当主站。
文档编号H04L12/40GK1830179SQ200480022199
公开日2006年9月6日 申请日期2004年8月4日 优先权日2003年8月6日
发明者山口刚, 近江慎一郎, 吉泽谦辅 申请人:松下电器产业株式会社