JP2002261663A

JP2002261663A - 電力線搬送装置及び電力線搬送通信方法

Info

Publication number: JP2002261663A
Application number: JP2001061077A
Authority: JP
Inventors: Setsuo Arita; 節男有田; Yuji Ichinose; 祐治一ノ瀬; Izumi Yamada; 泉山田; Takuya Sugawara; 拓也菅原; Fumiyasu Okido; 文康大木戸
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-03-06
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2002-09-13

Abstract

(57)【要約】【課題】イーサーネットのデータを電力線を用いて通信
する電力線搬送装置において、伝送効率（スループッ
ト）の高い伝送方式及び装置を提供する。【解決手段】イーサーネットのデータを電力線１を用い
て通信する電力線搬送装置２，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｎ
（親局，子局）において、イーサーネットのフレーム長
のデータを、該フレーム長より短い固定のパケットを複
数備えたパケット群に変換するイーサーフレーム組立分
解回路１７，各パケットを単位として電力線搬送信号に
変換して電力線１を利用して通信する手段，通信誤りが
生じた際に通信誤りが生じたパケットを再送する手段を
備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はイーサーネットのデ
ータを電力線を用いて通信する電力線搬送装置及びその
通信方法に係り、特に伝送効率（スループット）の高い
伝送方式とその装置及び通信方法を提供することにあ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、インターネットに代表される通信
網を介して企業や個人の間で大量の情報が伝送されるよ
うになってきた。そして、伝送される情報量の増加に伴
い、通信路の伝送容量（伝送速度）の向上が求められて
きている。家庭内やビル等において複数の機器に電力を
供給する電力線が敷設されている。一方、パソコン通信
等は専用のケーブル（電話線，ファイバーケーブルな
ど）を必要とするが、新たに専用のケーブルを敷設する
には多大な費用がかかるため、電力線を利用してパソコ
ンと複数の機器（パソコン，プリンタ，制御装置，監視
装置）の通信が可能にすることが検討されている。電力
線を利用した通信は電力線搬送技術によって達成され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】パソコンには代表的な
イーサーネット通信（厳密には異なるもののIEEE802.2
と同一）の端子が備わっているが、電力線搬送の通信端
子がないため、イーサーネット通信と電力線搬送通信の
プロトコールを変換する電力線搬送装置（モデムと称す
ることもある、あるいはプロトコール変換装置と称する
こともある）が必要になる。イーサーネット通信におい
ては、イーサーネットのフレーム長が可変になってお
り、伝送制御情報などのオーバーヘッドに加えて、５０
バイトから１５００バイトの可変データの領域がある。
従って、大量のデータを伝送する場合には、データ長だ
けで評価すると、フレーム長が最大の１５００バイトに
なる。電力線搬送では電力線に接続される機器から発生
する電気ノイズが高かったり、電力線側から見た機器の
負荷インピーダンスが低く、通信エラーの発生頻度が一
般の専用線と比較してかなり高く、例えば誤り率は１０
^-3〜１０^-5であることが評価結果として得られた。この
ため、パソコンから電力線搬送装置を介して電力線を利
用して他の機器と通信をした場合に通信エラーが発生
し、パソコンから、送信したデータを再送する必要が生
じる。例えば、誤り率が１０^-3の環境下では、上記１５
００バイトのデータ、つまり１２０００ビットのデータ
を送信すると、１２回ので通信誤りが発生する。つま
り、１２０００ビットのデータ伝送においては、常に通
信誤りが発生し、再送を何度も繰り返すことになり、伝
送効率（スループット）が極めて低いという問題を生じ
る。また、誤り率が１０^-5の環境下では、エラー発生頻
度が０.１２回となり、再送確率が低くなりなるものの
伝送効率が低いという問題がある。

【０００４】さらに、イーサーネット通信に比べ、電力
線搬送通信の方が通信速度が低いことに起因して、イー
サーネットのフレームデータの送信待ちが生じ、全体の
伝送効率が低下するという問題を生じる。

【０００５】本発明の目的は、イーサーネットのデータ
を電力線を用いて通信する場合の伝送効率（スループッ
ト）の高い伝送方式及びその装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電力線搬送装置は、イーサーネットのデー
タを電力線を用いて通信するものであって、そのイーサ
ーネットのフレーム長のデータを、該フレーム長より短
い固定のパケットを複数備えたパケット群に変換するフ
レーム組立分解手段，各パケットを単位として電力線搬
送信号に変換して電力線を利用して通信する手段、及び
通信誤りが生じた際に通信誤りが生じたパケットを再送
する手段を備えることを特徴とする。

【０００７】更に、本発明の電力線搬送通信方法は、イ
ーサーネットのデータを電力線を用いて通信するもので
あって、イーサーネットのフレーム長のデータを、該フ
レーム長より短い固定のパケットを複数備えたパケット
群に変換し、各パケットを単位として電力線搬送信号に
変換して電力線を利用して通信し、通信誤りが生じた際
に通信誤りが生じたパケットを再送することを特徴とす
る。

【０００８】また、上記目的を達成するために、本発明
の電力線搬送装置は、イーサーネットのデータを電力線
を用いて通信するものであって、イーサーネットのフレ
ーム長のデータを、該フレーム長より短い固定のパケッ
トを複数備えたパケット群に変換するフレーム組立分解
手段，異なるイーサーネットフレームから生成された同
一電力線搬送装置向け送信パケットが存在する場合に、
同一電力線搬送装置向け送信パケットを連続して電力線
搬送信号に変換して電力線を利用して通信する手段を備
えたことを特徴とする。

【０００９】なお、いずれにせよ本発明ではパケットの
長さは２０バイトから１００バイトの範囲で構成するこ
とが好ましい。

【００１０】本発明によれば、イーサーネットのデータ
を電力線を用いて通信する電力線搬送通信において、イ
ーサーネットのフレーム長のデータを、該フレーム長よ
り短い固定のパケットを複数備えたパケット群に変換
し、各パケットを単位として電力線搬送信号に変換して
電力線を利用して通信し、通信誤りが生じた際に通信誤
りが生じたパケットのみを再送するようにするため、大
量のデータを再送することがなく、伝送効率（スループ
ット）が向上し、その結果高速ダウンロードが可能にな
り、通信路利用時間を短縮できる。

【００１１】さらに、イーサーネットのデータを電力線
を用いて通信する電力線搬送通信において、イーサーネ
ットのフレーム長のデータを、該フレーム長より短い固
定のパケットを複数備えたパケット群に変換し、異なる
イーサーネットフレームから生成された同一電力線搬送
装置向け送信パケットが存在する場合に、同一電力線搬
送装置向け送信パケットを連続して電力線搬送信号に変
換して電力線を利用して通信することにより、待ち時間
を生じさせることなく、送信パケットデータを送信で
き、同一電力線に複数の電力線搬送装置が存在する場合
の伝送効率（スループット）が向上し、通信路利用時間
を短縮できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
例を詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明の好適な一実施例である。
商用周波数５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの電力を供給する
電力線１に接続された親局電力線搬送装置２（以下，親
局２と称する）と、同じく電力線１に接続された子局電
力線搬送装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｎ（以下，子局３
ａ，３ｂ，３ｃ，３ｎと称する）との間で、電力線１に
送信信号を重畳させて通信する。

【００１４】親局２は、例えば、イーサーネットケーブ
ル１８ａを介して公衆通信網１５０に接続されサービス
プロバイダ１５１とのデータ通信を行う。また、子局３
ａ，３ｂ，３ｃ、及び３ｎはそれぞれイーサーネットケ
ーブル１８ｂ，１８ｃを介してパソコン４やプリンタ９
に接続されたり、専用線１３ａ，１３ｂによりエアコン
１０，冷蔵庫１１などの電力機器に接続され、パソコン
４からの指令でこれら電力機器を制御したり、監視した
りする。図１には示していないが、電力線１には電力線
から電力を供給されて動作する機器が、親局や子局と同
様に接続される。

【００１５】親局２と子局３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｎはほ
ぼ同様な機能構成であり、先ず親局２から説明する。親
局２は結合器５を介して電力線１に接続されており、結
合器５により電力線１へ送信信号を重畳し、また電力線
から受信信号を分離する。アンプ６は送信信号を増幅す
るためのものであり、変調器７はデジタルの０，１の時
系列送信データを変調するためのものである。

【００１６】イーサーフレーム組立分解回路１７はイー
サーネットケーブル１８ａを媒体として通信されるイー
サーネットフレームのデータを、イーサーネットフレー
ム長より短い固定長のパケットを単位とした複数のパケ
ットにデータ変換するものであり、イーサーネットフレ
ームのデータを送信パケットデータに変換して出力す
る。

【００１７】更に、パケットデータ分離回路１６ｂから
の受信パケットデータをイーサーネットフレームのデー
タに組み立て、これをイーサーネットケーブル１８ａを
媒体として通信する。これは、プロトコール変換におけ
る変換サブレイヤの作成過程になる。

【００１８】親局と子局との送信期間の割り当て情報，
親局から子局へ伝送する情報，子局から親局へ伝送する
情報、及び子局から親局へ送信を要求する情報を送信す
るための合計の送信期間を伝送フレームと呼び、伝送フ
レームスケジューラ１２は親局２の送信パケットデータ
及び各子局から送られてくる送信要求信号を受信して伝
送フレームの構成、すなわち時分割多重で伝送する期間
を親局や子局に割り当てるスケジュールを作成するもの
である。

【００１９】送信タイミング制御回路８は伝送フレーム
スケジューラ１２からの出力信号に従って、イーサーフ
レーム組立分解回路１７から出力される送信パケットデ
ータをパケット単位で送信先の子局用に編集したり、親
局から子局へのダウンリンク用パケットやデータや子局
から親局へのアップリンク用パケットに編集したりして
変調器７にデータを送信できるように制御する。

【００２０】受信タイミング制御回路１４は受信信号を
基に受信した信号からパケット単に信号を切出したり、
同期タイミングをとったりするものである。復調器１５
は変調された受信信号を復調するものである。

【００２１】パケット受信回路１６は、送信要求検出回
路１６ａとパケットデータ分離回路１６ｂからなる。送
信要求検出回路１６ａは復調器からの信号を基に子局か
らデータ送信したい旨を示すデータ送信要求信号を解読
し、伝送フレームスケジューラ１２にその情報を出力す
る。データ送信要求がある場合には、伝送フレームスケ
ジューラ１２は要求に合った子局からデータを送信でき
るように伝送フレームの構成を変更する。また、パケッ
トデータ分離回路１６ｂは確認信号，伝送誤り検出結果
を解読し、その情報を伝送フレームスケジューラ１２に
出力し、かつ受信パケットデータをイーサーフレーム組
立分解回路１７に出力する。

【００２２】確認信号は電力線搬送により送信したデー
タに誤り、つまり通信誤り（伝送誤りともいう）が発生
したか否かを示す情報であり、例えば論理０は通信誤り
発生であり、論理１は通信誤りなしを示す。また、伝送
誤り検出結果は電力線搬送により送信したパケットのう
ちどのパケットに通信誤りが発生したかを示す情報であ
り、通信誤りが発生した場合には、再度その送信パケッ
トデータを送信するために、伝送フレームスケジューラ
１２がイーサーフレーム組立分解回路１７から該当する
送信パケットデータを取込んで、送信タイミング制御回
路８を制御して再送させるようにする。

【００２３】次に子局の機能構成について説明するが、
親局２と同じ数字を付しているものは同様の機能であり
説明は省略する。送信要求生成回路１９は、子局３ａか
ら親局２に送信パケットデータを送信する場合、親局２
に対して送信の要求をするために設けており、親局２に
送信要求を送信するための送信要求データを作成する。
フレームヘッダ解読回路１６ｃはＭＡＣフレームの構成
情報が格納されている親局２から送信されるＭＡＣフレ
ームヘッダを受信解読し自局の送信及び受信のタイミン
グ情報をそれぞれの送信タイミング制御回路８に出力す
るためのものである。ＭＡＣとはメディアアクセス制御
のことであり、ＭＡＣフレームはプロトコール階層のう
ちの一つである。

【００２４】受信確認パケット生成回路２０は、伝送誤
り検出結果を基に、通信誤りが発生した場合には、再度
その送信パケットデータを送信するために、送信タイミ
ング制御回路に指令を与える。図１において、イーサー
フレーム組立分解回路１７から出力される送信パケット
データをイーサーネットフレーム長より短いパケット単
位で送信先の子局用に編集したり、親局から子局へのダ
ウンリンク用パケットやデータや子局から親局へのアッ
プリンク用パケットに編集したりして変調器７にデータ
を送信できるように制御するため、詳細理由は後述する
が、まず通信誤り発生時の再送において誤り発生のパケ
ットのみの再送が可能である。

【００２５】また、異なるイーサーネットフレームから
生成された同一電力線搬送装置向け送信パケットが存在
する場合に、同一電力線搬送装置向け送信パケットを連
続して電力線搬送信号に変換して電力線を利用して通信
することが可能になるため、イーサーネットフレームを
そのまま電力線搬送の物理層に変換して送信する場合よ
り、伝送効率（スループット）が格段に向上する。

【００２６】図２は本発明の一実施例におけるプロトコ
ール変換の関係を示したものである。これは親局と子局
間の通信を例に示している。イーサーネットの物理層に
送信データ及び受信データが割り当てられ、親局２から
子局３ａにデータを送信する場合にはルート１のパスで
プロトコール変換がなされ、子局３ａから親局２にデー
タを送信する場合にはルート２のパスでプロトコール変
換がなされて、情報が伝達される。ルート１において、
イーサーネットの物理層→ＤＬ層→ＩＰ層→ＴＣＰ層→
アプリ層→ＴＣＰ層→ＩＰ層→ＡＬ層→ＳＡＲ層までが
図１における親局２のイーサーフレーム組立分解回路１
７によってなされる部分である。DLC層→ＭＡＣ層が親
局２の伝送フレームスケジューラ１２及び送信タイミン
グ制御回路８によってなされる部分である。ＰＬＣの物
理層は親局２の変調器７によってなされる部分である。
信号が子局３ａに到着すると、ＰＬＣの物理層は子局３
ａの復調器１５によってなされ、ＭＡＣ層→ＤＬＣ層は
子局３ａのパケット受信回路１６によってなされる部分
である。そして、ルート１におけるＳＡＲ層→ＡＬ層→
ＩＰ層→ＴＣＰ層→アプリ層→ＴＣＰ層→ＩＰ層→ＤＬ
層→イーサーネットの物理層は子局３ａのイーサーフレ
ーム組立分解回路１７によってなされる部分である。

【００２７】図１のイーサーフレーム組立分解回路１７
によりイーサーフレームをイーサーネットフレーム長よ
り短いパケットに分解したり、複数のパケットをイーサ
ーフレームの組みたてるために、図２に示すように、Ｐ
ＬＣ(電力線搬送)のＤＬＣ層とＳＡＲ（セル分解／組
立）のＡＬ層をリンクする構成している。なお、ＭＡＣ
フレームは図２に示しているように、該ＭＡＣフレーム
内に下り回線、つまり親局２から子局３ａに通信するパ
ケットデータと、上り回線、つまり子局３ａから親局２
に通信するパケットデータを混在させた通信方式であ
る。

【００２８】また、一般に、ＤＬ層は個別着信層、ＩＰ
層はＴＣＰ／ＩＰネットワークのネットワーク層プロト
コール層、ＴＣＰ層はトランスポート層プロトコール
層、ＡＬ層はアダプテーション層、ＤＬＣ層はデータリ
ンクコネクション層，ＭＡＣ層はメディアアクセス制御
層と呼ばれ、ＣＳはコンバージェンスサブレイヤ、ＳＡ
Ｒはセル分解／組み立てと言われている。なお、ＰＬＣ
は電力線搬送、ＴＰはＴＣＰ／ＩＰネットワークのネッ
トワーク層プロトコルを意味する。

【００２９】図２の通り、ルート２はインサーネット
(物理層）→インサーネット(ＤＬ層）→ＩＰ層→ＴＣＰ
層→アプリ層を経てあとはほぼルート１の逆ルートをた
どる。またＭＡＣフレームの各下り回線，上り回線，送
信データ，受信データの関係も図２の通りである。

【００３０】次に、電力線搬送における通信誤り率を評
価した結果を図３を用いて説明する。

【００３１】電力線搬送では電力線に接続される機器か
ら発生する電気ノイズが高かったり、電力線側から見た
機器の負荷インピーダンスが低く、通信エラーの発生頻
度が一般の専用線と比較してかなり高い。変調方式をパ
ラメータにして通信誤り率を評価した結果、図３のよう
な通信誤り率を得た。多値直交振幅変調である２５６Ｑ
ＡＭはＳ／Ｎが高い環境下で使用できれば伝送速度を高
くでき伝送効率が容易で、Ｓ／Ｎが低くなると通信誤り
率がたかくなり、実効伝送が低下する。一方、４相位相
シフトキーイングＱＰＳＫはＳ／Ｎが低い状況でも通信
誤り率は比較的低いが、伝送速度があまり高くできな
い。従って、図１の変調器７においては、電力線のＳ／
Ｎの状況に応じて変調方式を変更する。

【００３２】電力線の電気ノイズは、例えば図４のよう
になっており、国内において電力線搬送として割り当て
られている伝送帯域は１０ＫＨｚから４５０ＫＨｚであ
り、この帯域では電気ノイズが比較的高いことが分か
る。さらに、電力線側から見た機器の負荷インピーダン
スが伝送帯域１０ＫＨｚ〜４５０ＫＨｚにおいて低いこ
とが多い。これは電気ノイズ抑制のために機器の電源に
比較的容量の大きなコンデンサを取りつけることに起因
する。このような状況下において、実機のＳ／Ｎを評価
した結果、Ｓ／Ｎは少なくとも１０ｄＢから１５ｄＢ変
動することがわかった。伝送速度を高くできる２５６Ｑ
ＡＭで、かつ通信誤り率が１０^-5であれば、２Ｍｂｐｓ
程度の通信が可能であるが、このような好条件はあまり
なく、この状態から１０ｄＢから１５ｄＢ程度Ｓ／Ｎが
低下する。従って、１６ＱＡＭで通信誤り率が１０^-5、
ＱＰＳＫで通信誤り率１０^-3程度になる。

【００３３】イーサーネット通信においては、イーサー
ネットのフレーム長が可変になっており、５０バイトか
ら１５００バイトの可変データの領域がある。従って、
大量のデータを伝送する場合には、データのフレーム長
が最大の１５００バイトになる。従って、誤り率が１０
^-3の環境下では、上記１５００バイトのデータ、つまり
１２０００ビットのデータを送信すると１２回の通信エ
ラーが発生し、常に通信誤りが発生することになる。し
たがって、再送を何度も繰り返し、正しくデータを通信
することができなく、伝送効率（スループット）が極め
て低いという問題ある。また、誤り率が１０^-5の環境下
では、エラー発生頻度が０.１２回となり、再送を繰り
返す頻度は少ないものの、伝送効率が低いという問題が
ある。

【００３４】これに対して、図１において、イーサーフ
レーム組立分解回路１７から出力される送信パケットデ
ータをイーサーネットフレーム長より短いパケット単位
で送信先の子局用に編集したり、親局から子局へのダウ
ンリンク用パケットやデータや子局から親局へのアップ
リンク用パケットに編集したりして変調器７にデータを
送信できるように制御している。具体的には、再送に要
す時間を短縮するために、パケット長は２０バイトから
１００バイトにする。イーサーネット以外にＡＴＭ方式
の通信との両立性を考慮すると５４バイトが良いと判断
している。パケットあたりのバイト数をあまり小さくす
ると、伝送制御などのオーバーヘッドがあるため、伝送
効率が高くならない。このため、パケットあたりの最小
バイト数は２０バイトとしている。

【００３５】この結果、このパケットは最大１００バイ
トであるため、これで評価すると、８００ビットのデー
タを送信することになり、誤り率が１０^-3の環境下で
は、０.１２回の頻度でしか通信エラーが発生しないこ
とになり、イーサーネットフレームをそのまま伝送する
場合と比較して、格段に再送の頻度が低くなる。つま
り、伝送効率（スループット）を高くすることが出き
る。誤り率が１０^-5の環境下では、エラー発生頻度が
０.００１２回となり、極めて再送頻度が低下する。パ
ケット長を２０バイトとすれば、通信誤り頻度が更に低
下するため、より一層伝送効率（スループット）を高く
する事が出きる。また、異なるイーサーネットフレーム
から生成された同一電力線搬送装置向け送信パケットが
存在する場合に、同一電力線搬送装置向け送信パケット
を連続して電力線搬送信号に変換して電力線を利用して
通信することが可能になるため、イーサーネットフレー
ムをそのまま電力線搬送の物理層に変換して送信する場
合より、伝送効率(スループット)が格段に向上する。

【００３６】通信誤りが発生したパケットを再送する場
合のＭＡＣフレームの構成を図５に示す。図５では、親
局２から子局３ａのデータを伝送する場合を示してい
る。イーサーネットのフォーマットとして、フレーム１
とフレーム２がある場合を示している。フレーム１とフ
レーム２は可変長データの領域に割り付けられているデ
ータ長が異なっている状況を示している。イーサーネッ
トフレームとして、可変長データ以外に制御情報，誤り
検出情報が割り付けられている。後述する図７及び図９
は同様であるためこの部分を省略して示している。

【００３７】図１のイーサーフレーム組立分解回路１７
により、イーサーネットフレーム１，２はこれより長よ
り短い固定長のパケット（例、５４バイト）を単位とし
た複数のパケットにデータを変換し、コンバージェンス
サブレイヤとして、ここではフレーム１のデータがパケ
ット＃１から＃２０に変換され、フレーム２のデータが
パケット＃１から＃１０に変換されるものとしてしてい
る。ＭＡＣフレームは、まずＭＡＣ１フレームでは、フ
レーム１のデータを基にして変換されたパケット＃１か
ら＃２０に対して割当パケットをつけてこれらのパケッ
トを図１の変調器７を介して子局３ａに通信する。その
際、通信誤りがパケット＃７に生じたものとする。その
結果、再度データを親局２から子局３ａに送信すること
になるが、伝送フレームスケジュラー１２によりパケッ
ト＃７のみを再送する。その結果、ＭＡＣ２フレームで
は、割当パケットにパケット＃７をつけて伝送するよう
ＭＡＣ２フレームを構成し、両パケットを子局３ａに通
信する。今回、通信誤り生じないことにより、ＭＡＣ３
フレームとしてイーサーネットフレーム２のデータから
変換したパケット＃１から＃１０を割当パケットにつ
け、これを子局３ａに通信する。

【００３８】このＭＡＣフレームの構成において、どの
パケットがどの宛先に行くか、またどのイーサーネット
フレームから作成したパケットであるかを示す必要があ
り、このために図６に示すように割当パケットを構成し
ている。各ＭＡＣフレームに対して、ＭＡＣフレームに
おけるスロット位置，宛てアドレス（子局番号），イー
サーネットフレーム番号を割当パケットに割り付けるよ
うにしている。ちなみに図６ではＭＡＣ１はスロット位
置が１〜２０，宛先アドレスが子局３ａ，イーサーネッ
トフレーム番号が♯１であり、ＭＡＣ２は同じくスロッ
ト位置１，宛先アドレスが子局３ａ，イーサーネットフ
レーム番号が♯１であり、ＭＡＣ３はスロット位置が１
〜１０，宛先アドレスが子局３ａ，イーサーネットフレ
ーム番号が♯２である。

【００３９】図７は、通信誤りが発生したパケットに次
に送信するパケットを付加して送信する場合のＭＡＣフ
レームの構成を示したものである。ＭＡＣフレーム以外
は図５と同一であるため、説明は省略する。ＭＡＣ１フ
レームでは、フレーム１のデータを基にして変換された
パケット＃１から＃２０に対して割当パケットをつけて
これらのパケットを子局３ａに通信する。通信誤りがパ
ケット＃７に生じたため、前述と同様にパケット＃７を
再送することになるが、割当パケットにパケット＃７を
つけて伝送するのでは、オーバーヘッドが大きくなり、
実効伝送速度が高くならないため、ＭＡＣ２フレームに
示すように、パケット＃７にイーサーネットフレーム２
のデータから変換したパケット＃１から＃１０を加えて
伝送するように、ＭＡＣ２フレームを構成する。これに
より、パケット＃７およびパケット＃１から＃１０に対
して割当パケットが一つつくのみであり、オーバーヘッ
ドが相対的に小さくなり、実効伝送速度を高くできる。
この場合の割当パケットは図８に示すような構成にな
り、ＭＡＣ３フレームは作成しないことになるため、図
６と比較して高速にイーサーネットフレーム１と２のデ
ータを伝送できることになる。ちなみに図８では、ＭＡ
Ｃ１はスロット位置が１〜１０，宛先アドレスが子局３
ａ，イーサーネットフレーム番号が♯１であり、ＭＡＣ
２は同じくスロット位置１，宛先アドレスが子局３ａ，
イーサーネットフレーム番号が♯１のものとスロット位
置２〜１１，宛先アドレスが子局３ａ，イーサーネット
フレーム番号が♯２のものであり、ＭＡＣ３は該当がな
い。

【００４０】図９は、同一電力線搬送装置向け通信パケ
ットを構成してより高速にデータを伝送する場合ＭＡＣ
フレーム構成例を示したものである。ＭＡＣフレーム以
外は図５と同一であるため、説明は省略する。ＭＡＣ１
フレームは子局３ａに送信するデータであり、フレーム
１及びフレーム２から、子局３ａに送信するデータを切
出して各パケットに変換している。ここでは、フレーム
１のパケット＃１から＃２０のうち子局３ａに送信する
データであるパケット＃１から＃３が作成され、さらに
フレーム２のパケット＃１から＃１０のうち子局３ａに
送信するデータであるパケット＃３から＃６が連続して
作成される。次にＭＡＣ２フレームは子局３ｂに送信す
るデータであり、フレーム１及びフレーム２から、子局
３ａに送信するデータを切出して各パケットに変換して
いる。ここでは、フレーム１のパケット＃１から＃２０
のうち子局３ａに送信するデータであるパケット＃４及
び＃５が作成され、さらにフレーム２のパケット＃１か
ら＃１０のうち子局３ｂに送信するデータであるパケッ
ト＃１及び＃２が連続して作成される。なお、MAC1フレ
ーム及びＭＡＣ２フレームの割当パケットは図１０のよ
うになる。つまり、異なるイーサーネットフレームから
生成された同一電力線搬送装置向け送信パケットが存在
する場合に、同一電力線搬送装置向け送信パケットを連
続して電力線搬送信号に変換して電力線を利用して通信
することにより、待ち時間を生じさせることなく、送信
パケットデータを送信でき、同一電力線に複数の電力線
搬送装置が存在する場合の伝送効率（スループット）が
向上する。ちなみに図１０では、ＭＡＣ１は、スロット
位置１〜３→宛先アドレス：子局３ａ→♯１と、スロッ
ト位置４〜７→宛先アドレス：子局３ｂ→♯２、ＭＡＣ
２は、スロット位置１〜２→宛先アドレス：子局３ａ→
♯１と、スロット位置３〜４→宛先アドレス：子局３ｂ
→♯２、でありＭＡＣ３以下もこれに準ずる。

【００４１】図１は、家庭内を中心とした電力線搬送装
置の適用例であったが、家庭外の構成にも同様に適用で
きる。その一例を図１１に示す。

【００４２】高電圧電力線１００は、例えば６.６ＫＶ
の電圧を送電しており、電柱４１，４５に取りつけられ
た高電圧／低電圧変圧器３１，３２により１００Ｖ／２
００Ｖの低電圧が２次側に出力される。高電圧／低電圧
変圧器の２次側である低圧電力線６１，６２は、電力引
込み線７１，７２を介して各家庭１０１，１０２，１０
３，１０４，１０５に、１００Ｖ／２００Ｖの低電圧を
供給する。４２，４３，４４，４６，４７は各家庭に配
電する低圧電力線６１，６２、電力引込線７１，７２を
架設するための電柱である。各家庭には、電力計９１，
９２，９３，９４，９５が取りつけられており、家庭内
には、宅内電力線１１１，１１２，１１３，１１４，１
１５が敷設されており、この宅内電力線に、例えばパソ
コン１２１，１２２，１２３，１２４，１２５や家電品
１３１，１３２，１３３，１３４，１３５，１４１，１
４２，１４３，１４４，１４５などの機器が接続されて
いる。なお、宅内電力線は単線図で示してある。

【００４３】光ファイバー２００は電柱４１，４５に架
設されており、公衆通信網に接続されている。また、光
ファイバー２００は、光分岐器２１，２２を介して親局
５１，５２に一部が接続されている。光分岐器２１，２
２の代わりに、光ファイバー同士を融着接続させても良
い。親局５１，５２は低圧電力線６１，６２、電力引込
線７１，７２に通信データを重畳させて各家庭に設置し
た電力線搬送装置８１，８２，８３，８４，８５と通信
すると共に光ファイバー２００を介した公衆通信網１５
０へのデータ通信も行う。この例では、パソコン１２
１,１２２,１２３，１２４，１２５の通信情報を電力線
搬送装置８１，８２，８３，８４，８５に出力し、親局
５１，５２を介して宅外に通信することができる。いわ
ゆるインターネット通信を可能としている。

【００４４】公衆通信網１５０には、サービスプロバイ
ダー１５１などが多数接続されており、宅内から欲しい
情報を入手することが可能である。また逆に、外部から
宅内の情報を入手することも可能である。さらに、宅外
から、宅内遠隔監視・制御モバイル１５２により、宅内
機器を遠隔に監視したり制御したりすることも可能であ
る。

【００４５】このように構成することにより、光ファイ
バーは各家庭まで敷設する必要がなく、基幹ルートの敷
設のみでよい。基幹ルートからは、各家庭に電力を供給
している電力線を利用して複数の家庭に電力線搬送によ
り通信データを送受信することが可能である。特に、基
幹ルートは公道に面した場所や電力線や光ファイバーな
どを敷設する専用の地下トンネルであったりするので敷
設距離の割りには工事費は比較的安価である。

【００４６】一方、各家庭は公道に面した場所でなかっ
たり、工事用車が入りづらい場所であったりすることが
多く、光ファイバーは各家庭に敷設しようとすると距離
の割りには工事費が膨大になるが、このようなことが本
実施例ではない。さらに、本実施例では、１台の親局５
１，５２に複数の電力線搬送装置８１，８２，８３，８
４，８５を接続している構成としているために、親局５
１，５２の設置台数が少なくて済み、工事費，設備費を
軽減できる。

【００４７】これら親局に、図１に示した親局２が対応
し、電力線搬送装置８１，８２，８３，８４，８５に子
局３ａ，３ｂ，３ｎが対応する。特に、インターネット
通信においては、前述したように伝送効率が高くなるた
め、インターネット通信の利用時間を短縮でき、通信費
を節約できる効果がある。特に、大量のデータをダウン
ロードする際には、通信誤りが発生したパケットのデー
タを再送すればよいため、伝送効率が格段に良くなる。

【００４８】

【発明の効果】以上、本発明によれば、イーサーネット
のデータを電力線を用いて通信する電力線搬送通信にお
いて、イーサーネットのフレーム長のデータを、該フレ
ーム長より短い固定のパケットを複数備えたパケット群
に変換し、各パケットを単位として電力線搬送信号に変
換して電力線を利用して通信し、通信誤りが生じた際に
通信誤りが生じたパケットのみを再送するようにするた
め、大量のデータを再送することがなく、伝送効率（ス
ループット）が向上し、その結果高速ダウンロードが可
能になり、通信路利用時間を短縮できる。

【００４９】更に、イーサーネットのデータを電力線を
用いて通信する電力線搬送通信において、イーサーネッ
トのフレーム長のデータを、該フレーム長より短い固定
のパケットを複数備えたパケット群に変換し、異なるイ
ーサーネットフレームから生成された同一電力線搬送装
置向け送信パケットが存在する場合に、同一電力線搬送
装置向け送信パケットを連続して電力線搬送信号に変換
して電力線を利用して通信することにより、待ち時間を
生じさせることなく、送信パケットデータを送信でき、
同一電力線に複数の電力線搬送装置が存在する場合の伝
送効率（スループット）が向上し、通信路利用時間を短
縮できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電力線搬送の一実施例のシステム構成
図である。

【図２】図１の例におけるプロトコール変換の説明図で
ある。

【図３】図１の例におけるガウス雑音下での通信誤り特
性を説明する図である。

【図４】図１の例における電力線における電気ノイズの
測定結果である。

【図５】通信誤りが発生したパケットを再送する場合の
ＭＡＣフレーム構成を説明する図である。

【図６】図５における割当パケットの構成を説明する図
である。

【図７】通信誤りが発生したパケットに次に送信するパ
ケットを付加して送信する場合のＭＡＣフレーム構成を
説明する図である。

【図８】図７における割当パケットの構成を説明する図
である。

【図９】同一電力線搬送装置向け通信パケットのＭＡＣ
フレーム構成例を説明する図である。

【図１０】図９における割当パケットの構成を説明する
図である。

【図１１】本発明の好適な適用対象例の説明図である。

【符号の説明】

１…電力線、２，５１，５２…親局（電力線搬送装
置）、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｎ…子局（電力線搬送装
置）、５…結合器、６…アンプ、７…変調器、８…送信
タイミング制御回路、１２…伝送フレームスケジューラ
ー、１４…受信タイミング制御回路、１５…復調器、１
６…パケット受信回路、１６ａ…送信要求検出回路、１
６ｂ…パケットデータ分離回路、１６ｃ…ＭＡＣフレー
ムヘッダ解読回路、１７…イーサーフレーム組立分解回
路、１９…送信要求生成回路、２０…受信確認パケット
生成回路、８１，８２，８３，８４，８５…電力線搬送
装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田泉茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者菅原拓也茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者大木戸文康茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内Ｆターム(参考） 5K033 AA01 AA07 CA08 CB02 CC01 DA05 DA13 DB19 DB23 5K034 AA01 AA05 DD02 EE05 HH12 HH21 HH61 MM03 MM25 TT05 5K046 AA03 BA03 BB05 PS02 PS31 PS42 PS49

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イーサーネットのデータを電力線を用いて
通信する電力線搬送装置であって、イーサーネットのフ
レーム長のデータを、該フレーム長より短い固定のパケ
ットを複数備えたパケット群に変換するフレーム組立分
解手段，各パケットを単位として電力線搬送信号に変換
して電力線を利用して通信する手段，通信誤りが生じた
際に通信誤りが生じたパケットを再送する手段を備えた
ことを特徴とする電力線搬送装置。
【請求項２】イーサーネットのデータを電力線を用いて
通信する電力線搬送通信方法であって、イーサーネット
のフレーム長のデータを、該フレーム長より短い固定の
パケットを複数備えたパケット群に変換し、各パケット
を単位として電力線搬送信号に変換して電力線を利用し
て通信し、通信誤りが生じた際に通信誤りが生じたパケ
ットを再送することを特徴とする電力線搬送通信方法。
【請求項３】請求項１に記載のパケットは、２０バイト
から１００バイトの範囲で構成することを特徴とする電
力線搬送装置。
【請求項４】請求項２に記載のパケットは、２０バイト
から１００バイトの範囲で構成することを特徴とする電
力線搬送方法。
【請求項５】請求項１において、通信誤りが生じた際に
通信誤りが生じたパケットを再送する手段は、イーサー
ネットフレームから生成された前記パケットデータが通
信待ち状態の場合には、該パケットデータを、通信誤り
が生じたパケットに付加して通信することを特徴とする
電力線搬送装置。
【請求項６】イーサーネットのデータを電力線を用いて
通信する電力線搬送装置であって、イーサーネットのフ
レーム長のデータを、該フレーム長より短い固定のパケ
ットを複数備えたパケット群に変換するフレーム組立分
解手段、異なるイーサーネットフレームから生成された
同一電力線搬送装置向け通信パケットが存在する場合
に、同一電力線搬送装置向け通信パケットを連続して電
力線搬送信号に変換して電力線を利用して通信する手段
を備えたことを特徴とする電力線搬送装置。