JP2008236457A - Local area network for power line communication - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力線を信号伝送路とする電力線通信(PLC:Power Line Communication)のローカルエリアネットワークシステムに関する。 The present invention relates to a local area network system for power line communication (PLC) using a power line as a signal transmission path.
電力線通信は、電力線を信号伝送路として、商用交流電圧(電流)にデータ通信の信号を重畳させる通信方式であり、新規に通信用の配線を行う必要がないという利点を有する(例えば、非特許文献1参照。)。また近年、宅内や事業所内でのLAN(ローカルエリアネットワーク)を構築する通信方式として、屋内配線を用いた電力線通信が注目されている。 Power line communication is a communication method in which a data communication signal is superimposed on a commercial AC voltage (current) using a power line as a signal transmission line, and has an advantage that there is no need to newly perform communication wiring (for example, non-patent) Reference 1). In recent years, attention has been focused on power line communication using indoor wiring as a communication method for constructing a LAN (local area network) in a home or office.
しかしながら、例えば工場内のネットワーク機器も含めて電力線通信によるLANを構築する場合、工場内にある多数の電気機器(例えばモータ)からの大きなノイズが信号伝送路の電力線に侵入する。それによりS/N比が悪化すると、通信速度が低下する。そのため、LANを構成するパソコン間で大量のデータを送受信する場合には、通信速度が低下して快適な使用ができなくなる。
かかる課題に鑑みて、本発明は、ノイズの大きい過酷な環境下でも良好な通信品質を確保することができる電力線通信のLANシステムを提供することを目的とする。
However, for example, when constructing a LAN by power line communication including network equipment in a factory, large noises from a large number of electrical equipment (for example, motors) in the factory enter the power line of the signal transmission path. As a result, when the S / N ratio deteriorates, the communication speed decreases. For this reason, when a large amount of data is transmitted / received between personal computers constituting a LAN, the communication speed is lowered, and the user cannot use it comfortably.
In view of this problem, an object of the present invention is to provide a power line communication LAN system capable of ensuring good communication quality even in a severe environment with large noise.
本発明の電力線通信のローカルエリアネットワークシステムは、電力線を信号伝送路とする第1の電力線通信装置と、前記第1の電力線通信装置に接続され、相対的に低速な通信を行う第1の機器と、通信線を信号伝送路とする第2の電力線通信装置と、前記第2の電力線通信装置に接続され、相対的に高速な通信を行う第2の機器と、電力線及び通信線の双方を信号伝送路とする第3の電力線通信装置とを含んで構成されたものである。 A local area network system for power line communication according to the present invention includes a first power line communication device using a power line as a signal transmission path, and a first device connected to the first power line communication device and performing relatively low-speed communication. A second power line communication device using the communication line as a signal transmission path, a second device connected to the second power line communication device and performing relatively high-speed communication, and both the power line and the communication line. A third power line communication device serving as a signal transmission path is included.
上記のような電力線通信のローカルエリアネットワークシステムでは、第1の機器は、電力線を信号伝送路として相対的に低速な通信を行い、第2の機器は、通信線を信号伝送路として相対的に高速な通信を行う。2つの信号伝送路の信号は、第3の電力線通信装置により中継される。通信線は、電力線よりも減衰が少なく、ノイズの影響を受けにくい。 In the local area network system for power line communication as described above, the first device performs relatively low-speed communication using the power line as a signal transmission path, and the second device relatively uses the communication line as a signal transmission path. Perform high-speed communication. The signals of the two signal transmission paths are relayed by the third power line communication device. Communication lines are less attenuated than power lines and are less susceptible to noise.
また、上記ローカルエリアネットワークシステムにおいて、第1の電力線通信装置及び第1の機器は工場内に設置されるものであってもよい。
この場合、専用のLAN配線や同軸線の無い工場内でも、特に通信の高速性が要求されない場合には既存の電力線によるネットワーク構築が可能である。
In the local area network system, the first power line communication device and the first device may be installed in a factory.
In this case, even in a factory where there is no dedicated LAN wiring or coaxial line, it is possible to construct a network using an existing power line, particularly when high-speed communication is not required.
また、上記ローカルエリアネットワークシステムにおいて、通信線は、テレビ放送受信用に設けられている同軸線であってもよい。
この場合、テレビ放送受信用として既存の同軸線を活用して、電力線通信を行うことができる。
In the local area network system, the communication line may be a coaxial line provided for receiving a television broadcast.
In this case, power line communication can be performed by utilizing an existing coaxial line for receiving a television broadcast.
本発明の電力線通信のローカルエリアネットワークシステムによれば、必要な通信速度の高・低により信号伝送路を分ける構成として、高速性の要求される第2の機器にはノイズの影響を受けやすい電力線とは別に、通信線を使用することにより、より良好な通信品質を確保することができる。従って、ノイズの大きい過酷な環境下でも良好な通信品質を確保することができる。 According to the local area network system for power line communication of the present invention, a power transmission line that is susceptible to noise in a second device requiring high speed as a configuration in which a signal transmission path is divided depending on whether the necessary communication speed is high or low. Separately, better communication quality can be ensured by using a communication line. Therefore, good communication quality can be ensured even in a harsh environment with large noise.
以下、本発明の一実施形態による電力線通信のローカルエリアネットワークシステム(以下、LANシステムという。)について図面を参照して説明する。なお、本実施形態において「電力線通信」とは、基本的には電力線を信号伝送路とするデータ通信であるが、電力線の他に、家屋やビル等に配線されている通信線(例えば同軸線)を信号伝送路として併用する場合も、広義の電力線通信とする。 Hereinafter, a local area network system (hereinafter referred to as a LAN system) for power line communication according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, “power line communication” is basically data communication using a power line as a signal transmission path, but in addition to the power line, a communication line (for example, a coaxial line) wired in a house, a building, or the like. ) Is also used as a signal transmission line, the power line communication is broad.
図1は、電力線通信装置(以下、PLCモデムという。)の内部回路構成の概略をブロック図で表したものである。このPLCモデム1は、内部回路に電源を供給する電源部2と、電力線通信信号のデジタル処理を行うPLCデジタル処理部3と、電力線通信信号のアナログ処理を行うPLCアナログ処理部4と、イーサネット(登録商標)のインターフェース機能を備える物理層としてのPHY(Physical)部5と、伝送路の切換機能を有する切換装置6と、電力線通信の信号周波数に対して高い周波数信号の通過を双方向に規制するローパスフィルタ7と、ポート8a,8b間に商用交流電力を通過させ、ポート8a,8c間に双方向に電力線通信の信号を通過させるフィルタ装置8と、LANケーブル13が接続されるイーサネット(登録商標)のデータ通信ポート10と、同軸線14が接続可能な同軸線コネクタ11と、電源コード15を差し込むための電源コネクタ12とを備え、各部は、図示のように接続されている。
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of an internal circuit configuration of a power line communication apparatus (hereinafter referred to as a PLC modem). The
上記LANケーブル13は、パソコン16の他、各種ネットワーク機器に接続される。同軸線14は、テレビ放送受信のために壁面等に設けられた同軸線端子(テレビ端子)TVに接続可能である。電源コード15はコンセントCに接続される。
The LAN cable 13 is connected to various network devices in addition to the
上記切換装置6、ローパスフィルタ7及びフィルタ装置8は、入出力回路9を構成している。すなわち、上記切換装置6は、例えば手動切換操作により、PLCアナログ処理部4から見た入出力経路の選択が可能であり、(1)電力線のみ、(2)同軸線のみ、(3)電力線及び同軸線、のいずれか1つを選択することができる。
The
(1)が選択された場合には、切換装置6とローパスフィルタ7との間での信号伝送が遮断される。(2)が選択された場合には、切換装置6とフィルタ装置8との間での信号伝送が遮断される。(3)が選択された場合には、切換装置6は、ローパスフィルタ7及びフィルタ装置8の双方と信号伝送を行い、PLCアナログ処理部4は、電力線及び同軸線の2系統を入出力経路とする状態となる。これにより、電力線及び同軸線の2系統へ同時に同一の電力線通信の信号を出力し、かつ、各系統から電力線通信の信号を入力する機能が達成される。
When (1) is selected, signal transmission between the
このように、2系統の入出力と選択的な入出力とが可能な入出力回路9(選択は切換装置6による。)により、製品としては1つのPLCモデムであっても、その信号の伝送系統を、設置場所の環境に応じて適切に使い分けることができる。 In this way, the input / output circuit 9 (selection is made by the switching device 6) capable of two-way input / output and selective input / output enables the transmission of the signal even for a single PLC modem as a product. The system can be properly used according to the environment of the installation site.
図2は、上記ローパスフィルタ7の周波数特性を示すグラフであり、横軸は周波数、縦軸は入出力比を表す。このローパスフィルタ7は、46MHz付近までは信号をほとんど減衰させずに通過させるが、周波数が約46MHzを超えると急激に減衰が大きくなり、約60MHz以上の周波数に対しては極めて大きい減衰特性を示す。電力線通信には、2〜30MHzの周波数の信号が使用され、一方、テレビ放送には90MHz以上の周波数の信号が使用される。従って、テレビ放送の信号はローパスフィルタ7によって、その通過が規制される。これにより、テレビ放送の信号がPLCアナログ処理部4に入力されることを、防止することができる。また、電力線通信の使用周波数は上記の通り30MHzまでであるが、これを上回る周波数(テレビ放送の周波数領域)の高調波が発生する。しかしながら、約46MHzを超える電力線通信の高調波は、ローパスフィルタ7によって、その通過が規制される。従って、高調波がテレビ放送の受信に影響を与えることを、防止することができる。
FIG. 2 is a graph showing the frequency characteristics of the low-pass filter 7. The horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents input / output ratio. The low-pass filter 7 allows the signal to pass through almost 46 MHz without being attenuated. However, when the frequency exceeds about 46 MHz, the attenuation suddenly increases, and exhibits a very large attenuation characteristic for frequencies above about 60 MHz. . A signal with a frequency of 2 to 30 MHz is used for power line communication, while a signal with a frequency of 90 MHz or more is used for television broadcasting. Accordingly, the passage of television broadcast signals is restricted by the low-pass filter 7. Thereby, it is possible to prevent a television broadcast signal from being input to the PLC
なお、ローパスフィルタ7は、同軸線上の他の通信サービスとの干渉を避けるために挿入するものであり、46MHzよりも高い周波数あるいは低い周波数で干渉の影響を避けられるのであればカット周波数を変更しても良い。また、ローパスフィルタ7を挿入しなくても干渉の影響を避けられるあるいは他の通信サービス自体が存在しないような場合には、ローパスフィルタ7を除いてもよい。
また、切替装置6を除いて、同軸線コネクタ11と電源コネクタ12の双方に信号を出力してもよい。
The low-pass filter 7 is inserted to avoid interference with other communication services on the coaxial line. If the influence of interference can be avoided at a frequency higher or lower than 46 MHz, the cut frequency is changed. May be. Further, in the case where the influence of interference can be avoided without inserting the low-pass filter 7 or there is no other communication service itself, the low-pass filter 7 may be omitted.
Further, signals may be output to both the coaxial line connector 11 and the
図3は、上記PLCモデム1を用いた電力線通信のLANシステムの一例を示す接続図である。ここでは、1つの構内に工場20と事務所とが存在する場合のLANシステムについて説明する。事務所は例えば監視室21及び会議室22であり、これらは工場20に隣接して設けられているものとする。図中の配線のうち、太線は電力線であり、細線は同軸線(同軸ケーブル)又はLANケーブルである。同軸線は、映像伝送やイーサネット通信(10BASE-5、10BASE-2等)等に用いられているものである。
FIG. 3 is a connection diagram showing an example of a LAN system for power line communication using the
図において、テレビ放送受信用のアンテナ(図示せず。)からの出力信号は、分配器30によって分配される。分配器30の各出力信号を伝送する同軸線31,32は、それぞれ、監視室21の同軸線端子TV1及び会議室22の同軸線端子TV2と接続されている。監視室21の同軸線端子TV1には、同軸線33を用いて、PLCモデム1Mが接続される。また、PLCモデム1Mは、LANケーブル34により、ハブ35と接続される。パソコン161は、LANケーブル36を介してハブ35と接続される。ハブ35は、LANケーブル37を介して、社内ネットワークへも接続される。このPLCモデム1Mにおいては、入出力経路として、前述の「(2)同軸線のみ」が選択される。
In the figure, an output signal from a television broadcast receiving antenna (not shown) is distributed by a
一方、会議室22の同軸線端子TV2には、同軸線38を用いて、PLCモデム1Rが接続される。また、PLCモデム1Rは、LANケーブル39により、ハブ40と接続される。パソコン162,163,164はそれぞれ、LANケーブル41,42,43を介してハブ40と接続される。PLCモデム1Rの電源コード44はコンセントC0に接続されている。コンセントC0は、屋内配線の電力線51を介して、分電盤50に接続されている。また、このPLCモデム1Rにおいては、入出力経路として、前述の「(3)電力線及び同軸線」が選択される。
On the other hand, the
工場20内では、分電盤50から各生産ラインに電力線が敷設されているが、ここでは例えば2つの生産ラインA,Bに電力線52,53が敷設され、コンセントC1〜C4が設けられているとする。コンセントC1には、PLCモデム1S1の電源コード61が接続され、また、PLCモデム1S1はLANケーブル71を介して例えばプログラマブルコントローラ81と接続されている。プログラマブルコントローラ81は、これによって制御する機械設備の動作情報(接点のオン・オフ)や各種アナログ計測値情報をモニタする機能、及び、ネットワーク機能を備えている。
In the
一方、コンセントC2には、PLCモデム1S2の電源コード62が接続され、また、PLCモデム1S2はLANケーブル72を介して例えば、ライン監視用のIPカメラ82と接続されている。IPカメラ82は、撮像機能とネットワーク機能とを備えている。
On the other hand, the
同様に、コンセントC3には、PLCモデム1S3の電源コード63が接続され、また、PLCモデム1S3はLANケーブル73を介してプログラマブルコントローラ83と接続されている。コンセントC4には、PLCモデム1S4の電源コード64が接続され、また、PLCモデム1S4はLANケーブル74を介してIPカメラ84と接続されている。
上記PLCモデム1S1,1S2,1S3,1S4においては、入出力経路として、前述の「(1)電力線のみ」が選択される。
Similarly, the
In the PLC modems 1S1, 1S2, 1S3, and 1S4, the above-mentioned “(1) power line only” is selected as the input / output path.
また、PLCモデム1Mは親機(Master)、PLCモデム1Rは中継機(Repeater)を兼ねる子機(Slave)、その他のPLCモデム1S1,1S2,1S3,1S4は子機として設定される。設定は、例えば、PLCモデム1Mに接続されたパソコン161から行うことができる。
The PLC modem 1M is set as a master unit, the
以上のようなLANシステムにおいて、子機のPLCモデム1S1〜1S4は、電力線52,53,分電盤50,電力線51を介してPLCモデム1Rと電力線通信が可能である。一方、PLCモデム1Rは、同軸線38,32,分配器30,同軸線31,33を介して、親機のPLCモデム1Mと電力線通信が可能である。このPLCモデム1Rの中継により、全てのPLCモデム間で相互に通信が可能となる。従って、プログラマブルコントローラ81,83やIPカメラ82,84からの情報は、監視室21のパソコン161によってモニタ可能である(パソコン162〜164によってもモニタ可能である)。また、監視室21のパソコン161と、会議室22のパソコン162〜164とは、同軸線を信号伝送路として相互にアクセス可能である。
In the LAN system as described above, the slave PLC modems 1S1 to 1S4 can communicate with the
上記のように同軸線を信号伝送路とした電力線通信は、同軸線に分岐が無く、また、シールド構造であるため、電力線を信号伝送路とする場合と比べて減衰が少なく、ノイズの影響を受けにくい。そのため、通信速度が電力線よりも速くなり、また、遠距離通信が可能である。例えば、同軸線で互いに接続されたPLCモデム間は、300m程度の距離まで通信が可能であり、これは、イーサネット(10/100BASE-T)(登録商標)による通信可能距離の約3倍である。 As described above, power line communication using a coaxial line as a signal transmission path has no branching in the coaxial line and has a shield structure. It is hard to receive. Therefore, the communication speed is faster than that of the power line, and long-distance communication is possible. For example, PLC modems connected to each other by a coaxial line can communicate up to a distance of about 300 m, which is about three times the communicable distance by Ethernet (10 / 100BASE-T) (registered trademark). .
パソコン161とパソコン162〜164との間では、大量のデータ通信が行われることが多いが、同軸線を信号伝送路としたことにより、高速な通信が行われる。一方、パソコン161(162〜164も同様。)とプログラマブルコントローラ81,83及びIPカメラ82,84との通信は、電力線を信号伝送路とする通信のため、分岐やノイズでS/N比が低下し、結果的に同軸線よりは低速となる。しかし、プログラマブルコントローラ81,83及びIPカメラ82,84による情報はデータ量が比較的少なく、また、微小な通信の遅延があっても特に支障がない。従って、これらの機器に関しては、相対的に低速な通信でも不便を生じない。
Although a large amount of data communication is often performed between the
このようにして、当該LANシステムでは、プログラマブルコントローラ81,83やIPカメラ82,84等の機器は、電力線を信号伝送路として相対的に低速な通信を行い、パソコン161〜164等の機器は、同軸線を信号伝送路として相対的に高速な通信を行うことができる。2つの信号伝送路の信号は、PLCモデム1Rにより中継される。同軸線は、電力線よりも減衰が少なく、ノイズの影響を受けにくいので、同軸線の使用により、より良好な通信品質を確保することができる。
Thus, in the LAN system, devices such as the
また、同軸線は、電力線と同様に、テレビ放送受信用として構内の既存設備である場合が多いので、既存設備の活用により、より良好な通信品質を確保することができる。
また、このようなLANシステムは、専用のLAN配線や同軸線の無い工場内でも、特に通信の高速性が要求されない場合には既存の電力線によるネットワーク構築が可能となり、電力線通信の適用範囲が拡がる。
In addition, the coaxial line is often an existing facility on the premises for receiving television broadcasts, as in the case of the power line. Therefore, better communication quality can be ensured by utilizing the existing facility.
In addition, such a LAN system makes it possible to construct a network using an existing power line even in a factory without a dedicated LAN wiring or coaxial line, particularly when high-speed communication is not required, thereby expanding the application range of power line communication. .
なお、上記実施形態において、工場20内の電力線通信には全て電力線を使用することを前提にしたが、工場20内で同軸線を使用することも可能であり、逆に、監視室21内で電力線を使用することも可能である。
また、上記実施形態は、工場における電力線通信のLANシステムに関して説明したが、工場に限らず、ノイズの多い環境である他の各種事業所でも、同様なLANシステムを構築して、より良好な通信品質の確保に寄与することができる。
また、上記実施形態における同軸線以外にも、各種の信号線を使用することができ、例えば、電話線、イーサネット線(10/100BASE-T)、インターフォン線等が使用可能である。これらの信号線は、分岐が少ないか若しくは分岐がないため、比較的高速の通信速度を得ることができる。
In the above embodiment, it is assumed that power lines are used for all power line communications in the
Moreover, although the said embodiment demonstrated the LAN system of the power line communication in a factory, not only a factory but other various offices which are noisy environments construct | assemble the same LAN system, and can perform better communication. It can contribute to quality assurance.
In addition to the coaxial line in the above embodiment, various signal lines can be used. For example, a telephone line, an Ethernet line (10 / 100BASE-T), an interphone line, or the like can be used. Since these signal lines have few or no branches, a relatively high communication speed can be obtained.
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined not by the above-mentioned meaning but by the scope of claims for patent, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of claims for patent.
1S1〜1S4 PLCモデム(第1の電力線通信装置)
1M PLCモデム(第2の電力線通信装置)
1R PLCモデム(第3の電力線通信装置)
20 工場
31〜33,38 同軸線
51〜53 電力線
81,83 プログラマブルコントローラ(第1の機器)
82,84 IPカメラ(第1の機器)
161〜164 パソコン(第2の機器)
1S1 to 1S4 PLC modem (first power line communication device)
1M PLC modem (second power line communication device)
1R PLC modem (third power line communication device)
20
82,84 IP camera (first device)
161-164 PC (second device)
Claims (3)
前記第1の電力線通信装置に接続され、相対的に低速な通信を行う第1の機器と、
通信線を信号伝送路とする第2の電力線通信装置と、
前記第2の電力線通信装置に接続され、相対的に高速な通信を行う第2の機器と、
電力線及び通信線の双方を信号伝送路とする第3の電力線通信装置と
を含んで構成されたことを特徴とする電力線通信のローカルエリアネットワークシステム。 A first power line communication device using a power line as a signal transmission path;
A first device connected to the first power line communication device and performing relatively low-speed communication;
A second power line communication device using the communication line as a signal transmission path;
A second device connected to the second power line communication device and performing relatively high-speed communication;
A local area network system for power line communication, comprising: a third power line communication device using both the power line and the communication line as signal transmission paths.
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