JP4215726B2 - モデムおよびモデムの通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、モデムおよびモデムの通信方法に関し、特にハンドシェークにおける回線品質情報を元に通信速度を設定するＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）用のモデムおよびモデムの通信方法に関する。

ＡＤＳＬ通信システムは、加入者宅まで配線された既設の電話回線をそのまま用い、上り方向と下り方向において、周波数の異なる搬送波を用いるデジタル加入者線伝送システムである。ＡＤＳＬ通信システムにおいては、通信事業者設備であるＤＳＬＡＭ（Digital Subscriber Line Access Module）とユーザ宅に設置されているＡＤＳＬモデムとの間で通信用パラメータを設定するためのハンドシェークを実行する。このハンドシェークを行う際にＡＤＳＬ通信上の電気的特性や通信回線の状態等の回線品質情報をやりとりし、通信の品質保証が可能なＡＤＳＬ通信の最大通信速度で通信を行う。

また、ＡＤＳＬ通信を開始した後、通信回線上のエラーの状態を監視しておき、外来ノイズ等により一定以上エラーが発生した場合、通信品質が保証できないと判断して改めてハンドシェークを実施する。このハンドシェークにおける回線品質情報を元に改めて通信の品質保証が可能なＡＤＳＬ通信の最大通信速度で通信を行う。この場合、初めの最大通信速度に対し、改めてハンドシェークを行った後の最大通信速度は低下している。

さらに、その後ＡＤＳＬ通信を開始した後に、通信回線上の回線品質が良くなった場合には、ＡＤＳＬ通信の最大通信速度を向上させることが可能である。そこで、簡易的なＤＲＡ（Dynamic Rate Adaptation）機能を備え、適切な通信タイミングでＡＤＳＬモデムの自動ハンドシェークを行うことでＡＤＳＬ通信の通信速度自動復旧を可能としている。

このような動作を行うＡＤＳＬモデムの例が特許文献１に開示されている。このＡＤＳＬモデムは、通信回線を伝送するデータの通信速度があらかじめ設定した最低通信速度以下になり、且つ通信回線が所定の時間以上継続して無通信状態になったとき、自己を再起動して予め決定されている最大通信速度で通信回線の通信を立ち上げるように動作する。

また、特許文献２には、ＤＳＬＡＭ装置及びＡＤＳＬ終端装置各々が、局舎側端末と終端側端末とが通信中に回線品質が悪化した時にＡＤＳＬ線路で使用している各サブチャネル毎に回線品質の調査を行い、その調査結果を基に回線品質が悪化しているサブチャネルの使用を停止する通信システムが開示されている。この通信システムは、通信中に回線品質が悪化した場合のデータエラーの発生及び回線の切断をなくすことができる。

特開２００３−２６４６０３号公報 （図４） 特開２００４−４８２１３号公報 （図１）

しかしながら、従来の通信システムにおいては、ハンドシェークを実行時の回線品質情報をもとに、通信の品質保証が可能なＡＤＳＬ通信の最大通信速度を決定している。したがって、その後、ＡＤＳＬ通信を開始して、逆に通信回線上の回線品質が悪くなった場合、すなわち通信回線上の状態が外来ノイズ等のためにより悪化した際には、一定以上のエラーが発生してしまい、通信品質を保証できないと判断する。そして、改めてハンドシェークを実施する。このため、ＡＤＳＬ通信がいったん中断（ＡＤＳＬリンクの切断が発生）してしまい、データの送信もしくは受信を行っていた場合には、アプリケーションなどの上位層で改めてデータの再送などを行う必要がある。あるいは、実時間性の高いデータの送受信を行っているような場合では、そのデータの送受信を放棄せざるを得なくなってしまう。

本発明の課題は、ＡＤＳＬ通信における中断（ＡＤＳＬリンク切断）の発生を低減するＡＤＳＬモデムおよびＡＤＳＬ通信方法を提供することにある。

本発明の一つのアスペクトに係るモデムは、端末側装置に接続され、回線側とのデータの送受を行うモデムにおいて、過去のｎ個（ｎは１以上の整数）のハンドシェークを行った異なる時点における回線品質情報を保持する回線品質制御部と、相手装置と通信するためハンドシェークを行うことによって通信速度を設定する通信速度設定部と、前記回線品質制御部に保持してある前記回線品質情報を基に、前記通信速度設定部に対し通信速度の設定を制御する通信速度制御部と、を備え、前記回線品質情報は、設定された最大通信速度と前記最大通信速度での通信におけるエラー発生率とのｎ組からなるデータであり、前記通信速度設定部が前記ハンドシェークを行う毎に、設定する通信速度を段階的に下げると共に各段階でのエラー発生率を測定し、測定したエラー発生率が、前記回線品質制御部に保持してあるエラー発生率中の少なくとも一つを下回った時のエラー発生率に対応する最大通信速度を、前記ハンドシェークによって設定される通信速度としている。

本発明の一つのアスペクトに係る通信方法は、端末側装置に接続されるモデムが回線側とのデータの送受を行う通信方法であって、所定の通信速度で相手装置と通信リンクを確立するステップと、前記通信リンクを確立した際の通信のエラー発生率がある所定の値以上であるか否かを判断するステップと、前記判断の結果、前記エラー発生率が前記所定の値未満の場合、前記判断の時点における回線品質情報を保存し、前記エラー発生率が前記所定の値以上である場合、保存されている過去のｎ個（ｎは１以上の整数）のハンドシェークを行った異なる時点における回線品質情報をもとに、相手装置と通信するためハンドシェークを行うことによって通信速度を設定するステップと、前記設定された通信速度によってハンドシェークを実施するステップと、を含み、前記回線品質情報は、設定された最大通信速度と前記最大通信速度での通信におけるエラー発生率とのｎ組からなるデータであり、前記ハンドシェークを行う毎に、設定する通信速度を段階的に下げると共に各段階でのエラー発生率を測定し、測定したエラー発生率が、前記保存してあるエラー発生率中の少なくとも一つを下回った時のエラー発生率に対応する最大通信速度を、前記ハンドシェークによって設定される通信速度としている。

本発明によれば、定期的に監視する回線品質情報を基に通信速度を設定するので、ＡＤＳＬ通信における中断の発生を低減することができる。

図１は、本発明の実施形態に係るＡＤＳＬモデムの構成を表すブロック図である。図１においてＡＤＳＬモデム１０は、パーソナルコンピュータ４０等の端末側装置と接続し、音声信号とデータ信号を分離するスプリッタ２０を介してＡＤＳＬ回線網３０に対してデータの送受を行う。ＡＤＳＬモデム１０は、ＡＤＳＬインタフェース部１１、ＬＡＮインターフェース部１９、回線品質監視部１４、主制御部１５を備える。

ＡＤＳＬインタフェース部１１は、ＡＤＳＬ通信上で適切な通信速度を設定する通信速度設定部１２と、ＡＤＳＬ通信での回線側とデータの送受信を行うデータ送受信部１３を備え、スプリッタ２０を介してＡＤＳＬ回線網３０と接続される。

主制御部１５は、回線品質監視部１４にて監視したＡＤＳＬ通信での回線品質情報を定期的に取得し保存する（回線品質情報のデータベース化）を行う回線品質制御部１６と、回線品質制御部１６においてデータベース化された回線品質情報をもとにＡＤＳＬ通信の通信速度を決定する通信速度制御部１７と、ＡＤＳＬインタフェース部１１中のデータ送受信部１３とＬＡＮインタフェース部１９との間の送受信データの受け渡しを制御するデータ送受信制御部１８とを備え、ＡＤＳＬモデム１０の主制御を司る。

ＡＤＳＬモデム１０は、まずＡＤＳＬ通信を行うために実行するハンドシェークにおいて、その時点での回線品質情報をもとに、通信の品質保証が可能なＡＤＳＬ通信の最大通信速度を決定し、ＡＤＳＬ通信を開始する。開始後に、回線品質監視部１４は、定期的に回線品質を監視し、回線品質制御部１６は、ＡＤＳＬ通信での回線品質情報を定期的に取得し保存する。

そして、ＡＤＳＬモデム１０は、ＡＤＳＬ通信の回線品質が悪くなった場合、すなわち通信回線上の状態が外来ノイズ等により悪化した際には、一定以上のエラーが発生し、通信品質が保証できないと判断しその段階で改めてハンドシェークを実施する。ハンドシェークを実施する際の回線品質情報については、今まで保存された過去の回線品質情報をもとに通信速度制御部１７によって新たなＡＤＳＬ通信の最大通信速度を決定する。

以上のように構成されるＡＤＳＬモデムは、定期的に回線品質を監視し、現在接続されている回線の回線品質情報を定期的に取得して保存し、次回ハンドシェーク時のＡＤＳＬ通信の最大通信速度の設定に反映させる。時間が経つことによって、その間により多くの回線品質情報を収集するので、時間の経過に伴いより安定した通信速度を設定することができる。以下、実施例に即して詳しく説明する。

図１において、ＡＤＳＬモデム１０は、まずＡＤＳＬ通信を行うために実行するハンドシェークにおいて、その時点での回線品質情報をもとに、通信の品質保証が可能なＡＤＳＬ通信の最大通信速度を決定し、ＡＤＳＬ通信を開始する。開始後、回線品質監視部１４は、定期的に回線品質を監視し、取得した回線品質情報を回線品質制御部１６に与える。回線品質制御部１６は、ＡＤＳＬ通信での回線品質情報を統計的に解析して回線品質情報データを保存する。

通信速度制御部１７は、回線品質制御部１６に保存されている回線品質情報を基にＡＤＳＬ通信の通信速度を決定し、通信速度設定部１２に対し通信速度を指示する。これにより、通信速度設定部１２は、データ送受信部１３における通信速度を設定する。パーソナルコンピュータ４０は、ＬＡＮインタフェース部１９、データ送受信制御部１８、データ送受信部１３、スプリッタ２０を介してＡＤＳＬ回線網３０と、設定された適切な通信速度でデータの送受信を行うことができる。すなわち、ＡＤＳＬモデム１０は、長時間に渡って通信速度を最適化し安定した信頼性の高いＡＤＳＬ通信を可能とする。

ＡＤＳＬモデム１０は、回線品質監視部１４が監視している通信回線上の回線品質が悪くなった場合、すなわち通信回線の通信状態が外来ノイズ等により悪化した際には、一定以上のエラーが発生して所定の通信品質を保証できないと判断する。そして、データ送受信制御部１８を制御して改めてハンドシェークを実施する。

ハンドシェークを実施する際の回線品質情報については、今までに解析して得られた回線品質のデータを保存する回線品質制御部１６による過去の回線品質情報をもとに、通信速度制御部１７は、新たなＡＤＳＬ通信の最大通信速度を決定する。

ＡＤＳＬモデム１０は、過去の回線品質情報を保存し、過去の回線品質情報をもとにＡＤＳＬ通信の最大通信速度を決定することで、外来ノイズ等による回線品質の悪化に伴うＡＤＳＬリンク切断の発生を低減し、長時間に渡って通信速度を最適化し安定した信頼性の高いＡＤＳＬ通信を可能とする。

次にＡＤＳＬモデム１０の動作について説明する。図２は、ＡＤＳＬモデムの動作を表すフローチャートである。ＡＤＳＬモデム１０は、まずＡＤＳＬ通信を行うためにハンドシェークを実行する。回線品質監視部１４は、回線品質を監視し、通信速度制御部１７は、過去のハンドシェーク実行時点の回線品質情報をもとに、通信の品質保証が可能なＡＤＳＬ通信の最大通信速度を判定し、通信速度設定部１２は、判定された最大通信速度を設定する（ステップＳ１１）。

その後、設定された最大通信速度にてＡＤＳＬインタフェース部１１からスプリッタ２０を介してＡＤＳＬ回線網３０とＡＤＳＬ通信リンクを確立し、ＡＤＳＬ通信を開始する（ステップＳ１２）。

ＡＤＳＬ通信を開始した後に、ＡＤＳＬモデム１０は、回線品質監視部１４において、外来等による回線品質に変化が無いか定期的に回線品質を監視する（ステップＳ１３）。

回線品質の監視方法の一つとして回線品質監視部１４においてエラーの発生状況を監視し、エラーが発生していれば、具体的なエラー発生率を確認する（ステップＳ１４）。エラーが発生していればステップＳ１５に進み、エラーが発生していなければステップＳ１６に進む。

ステップＳ１５において、回線品質制御部１６は、エラーの発生率がある一定比率（ここではＸ％とする）を上回っているか下回っているかを判断し、下回っていれば、一定比率Ｘ％以下のエラーしか発生していないため現在の通信品質が保証できるものと判断し、現段階において最適化されたＡＤＳＬ通信の最大通信速度としてこの回線品質情報及びＡＤＳＬ通信の最大通信速度をデータとして蓄積（回線品質情報のデータベース化）し（ステップＳ１６）、一連の動作は終了する。

ステップＳ１５において、エラーの発生率がある一定比率を上回っている場合、一定比率Ｘ％を超えるエラーが発生し、通信品質が保証できないと判断し、判断の段階でデータ送受信制御部１８はリトレーニングを開始し、改めてハンドシェークを実施する（ステップＳ１７）。改めてハンドシェークを実施する際の回線品質情報については、回線品質制御部１６における過去の回線品質情報をもとに、通信速度制御部１７は、新たなＡＤＳＬ通信の最大通信速度を決定する（ステップＳ１１）。

以上説明したように、ＡＤＳＬモデム１０は、ＡＤＳＬ通信中に、回線品質監視部１４によって、外来等による回線品質に変化が無いか定期的に回線品質を監視する。現在接続されている回線の回線品質情報を定期的に取得し、回線品質制御部１６によって、統計的に解析してデータとして保存する。そして、次回ハンドシェークを実施する際には、これまで保存された回線品質情報に基づき、通信速度制御部１７によって新たなＡＤＳＬ通信の最大通信速度を決定する。

具体的な例として、あるＡＤＳＬ通信において、ＡＤＳＬ通信の最大通信速度がＡ［ｋｂｐｓ］として通信が行われ、エラー発生率がＳ［％］（＞Ｘ［％］）であった場合、通信品質が保証できないと判断し、その段階でリトレーニングを開始し、改めてハンドシェークを実施する。

その際、前回の最大通信速度Ａ［ｋｂｐｓ］、エラー発生率Ｓ［％］であることをデータとして保存し、統計的に解析することによって、このパラメータでは前回の回線状態における通信品質が保証できないと判断する。今回のハンドシェーク実施時には、ＡＤＳＬ通信の最大通信速度にＡ［ｋｂｐｓ］以下のＢ［ｋｂｐｓ］を設定するように制御する。

このように定期的に回線品質を監視し、次回のハンドシェーク時により安定したＡＤＳＬ通信の最大通信速度を設定することにより、外来等による回線品質の悪化に伴うＡＤＳＬリンク切断を発生させる可能性を低減し、長時間に渡って通信速度を適切に保ち安定した信頼性の高いＡＤＳＬ通信を可能とする。

次に、上記の例での、ＡＤＳＬ通信の最大通信速度の設定方法について、さらに詳しく述べる。１回目のハンドシェークにて決定した最大通信速度をＡ［ｋｂｐｓ］とした場合、ＡＤＳＬモデム１０は、最大通信速度Ａ［ｋｂｐｓ］にてＡＤＳＬ通信を開始する。開始後に、ＡＤＳＬモデム１０は、定期的に回線品質監視部１４において、外来ノイズ等による回線品質に変化が無いか回線品質を監視し、その際のエラー発生率をＳ［％］とする。ここでエラー発生率がＳ［％］（＞Ｘ［％］）であった場合、通信品質を保証できないと判断する。そして判断の段階でリトレーニングを開始し、改めてハンドシェークを実施する。２回目のハンドシェークにて決定した最大通信速度をＢ［ｋｂｐｓ］、またその際のエラー発生率をＴ［％］とする。例えばこれを５回繰り返してエラー発生率ＷがＸ［％］を下回った場合、以下のようなデータが得られたとする。
ハンドシェーク１回目・・・最大通信速度Ａ［ｋｂｐｓ］、エラー発生率Ｓ［％］（＞Ｘ［％］）
ハンドシェーク２回目・・・最大通信速度Ｂ［ｋｂｐｓ］、エラー発生率Ｔ［％］（＞Ｘ［％］）
ハンドシェーク３回目・・・最大通信速度Ｃ［ｋｂｐｓ］、エラー発生率Ｕ［％］（＞Ｘ［％］）
ハンドシェーク４回目・・・最大通信速度Ｄ［ｋｂｐｓ］、エラー発生率Ｖ［％］（＞Ｘ［％］）
ハンドシェーク５回目・・・最大通信速度Ｅ［ｋｂｐｓ］、エラー発生率Ｗ［％］（＜Ｘ［％］）
この例においては、常にエラー発生率がＸ［％］より大きいことをトリガにハンドシェークを実施しているため、最大通信速度の関係は、Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄ＞Ｅとなる。

このようにＡＤＳＬ通信におけるエラー発生率との関係から、段階をおいて、最大通信速度を徐々に下げていくことにより、より安定した通信を可能とする通信速度を見出すことができる。したがって、ＡＤＳＬリンク切断の発生を低減することができる。

なお、上記の例では、前回のハンドシェーク時の最大通信速度に対して、次回のハンドシェーク実施時には、それ以下のＡＤＳＬ通信の最大通信速度を設定するように制御しているが、最適化の方法はそれ以外であっても良い。例えば、最大通信速度の設定方法について、各ハンドシェークによるデータが以下のような場合、
ハンドシェーク１回目・・・最大通信速度Ａ［ｋｂｐｓ］、エラー発生率Ｓ［％］
ハンドシェーク２回目・・・最大通信速度Ｂ［ｋｂｐｓ］、エラー発生率Ｔ［％］
ハンドシェーク３回目・・・最大通信速度Ｃ［ｋｂｐｓ］、エラー発生率Ｕ［％］
ハンドシェーク４回目・・・最大通信速度Ｄ［ｋｂｐｓ］、エラー発生率Ｖ［％］
ハンドシェーク５回目・・・最大通信速度Ｅ［ｋｂｐｓ］、エラー発生率Ｗ［％］
次回のハンドシェークで決定する最大通信速度Ｆ［ｋｂｐｓ］は、平均を取って、Ｆ［ｋｂｐｓ］＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）／５であっても良い。

このような設定方法では、瞬間的な外来による回線品質悪化に対して一旦最大通信速度が低下した場合であっても、最大通信速度を適切に復旧させることができる。

以上説明したように、本実施例のＡＤＳＬモデムは、ＡＤＳＬ通信における回線品質を定期的に監視し、次回ハンドシェーク時のＡＤＳＬ通信の最大通信速度の設定に反映させる。これにより、時間が経つと、その間により多くの回線品質情報を収集することができ、時間の経過と共により適切なＡＤＳＬ通信の最大通信速度を設定することが可能となる。したがって、ＡＤＳＬ通信システムにおけるＡＤＳＬリンク切断の発生を低減することができる。

本発明の実施例に係るＡＤＳＬモデムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例に係るＡＤＳＬモデムの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ ＡＤＳＬモデム
１１ ＡＤＳＬインタフェース部
１２ 通信速度設定部
１３ データ送受信部
１４ 回線品質監視部
１５ 主制御部
１６ 回線品質制御部
１７ 通信速度制御部
１８ データ送受信制御部
１９ ＬＡＮインタフェース部
２０ スプリッタ
３０ ＡＤＳＬ回線網
４０ パーソナルコンピュータ

Claims (4)

1. 端末側装置に接続され、回線側とのデータの送受を行うモデムにおいて、
   過去のｎ個（ｎは１以上の整数）のハンドシェークを行った異なる時点における回線品質情報を保持する回線品質制御部と、
   相手装置と通信するためハンドシェークを行うことによって通信速度を設定する通信速度設定部と、
   前記回線品質制御部に保持してある前記回線品質情報を基に、前記通信速度設定部に対し通信速度の設定を制御する通信速度制御部と、
   を備え、
   前記回線品質情報は、設定された最大通信速度と前記最大通信速度での通信におけるエラー発生率とのｎ組からなるデータであり、
   前記通信速度設定部が前記ハンドシェークを行う毎に、設定する通信速度を段階的に下げると共に各段階でのエラー発生率を測定し、測定したエラー発生率が、前記回線品質制御部に保持してあるエラー発生率中の少なくとも一つを下回った時のエラー発生率に対応する最大通信速度を、前記ハンドシェークによって設定される通信速度とすることを特徴とするモデム。
2. 請求項１に記載のモデムは、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital
   Subscriber Line）通信用のモデムであることを特徴とするモデム。
3. 端末側装置に接続されるモデムが回線側とのデータの送受を行う通信方法であって、
   所定の通信速度で相手装置と通信リンクを確立するステップと、
   前記通信リンクを確立した際の通信のエラー発生率がある所定の値以上であるか否かを判断するステップと、
   前記判断の結果、前記エラー発生率が前記所定の値未満の場合、前記判断の時点における回線品質情報を保存し、前記エラー発生率が前記所定の値以上である場合、保存されている過去のｎ個（ｎは１以上の整数）のハンドシェークを行った異なる時点における回線品質情報をもとに、相手装置と通信するためハンドシェークを行うことによって通信速度を設定するステップと、
   前記設定された通信速度によってハンドシェークを実施するステップと、
   を含み、
   前記回線品質情報は、設定された最大通信速度と前記最大通信速度での通信におけるエラー発生率とのｎ組からなるデータであり、
   前記ハンドシェークを行う毎に、設定する通信速度を段階的に下げると共に各段階でのエラー発生率を測定し、測定したエラー発生率が、前記保存してあるエラー発生率中の少なくとも一つを下回った時のエラー発生率に対応する最大通信速度を、前記ハンドシェークによって設定される通信速度とすることを特徴とする通信方法。
4. 請求項３に記載の通信方法は、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital
   Subscriber Line）における通信方法であることを特徴とする通信方法。

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