JP2003516649A - 電力線データネットワークフィルタ - Google Patents
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Abstract
Description
力線を介して高速ネットワーク信号を伝送するための方法およびシステムに関す
る。
るためにネットワークケーブルまたは他の媒体を用いる。各ローカルエリアネッ
トワークアーキテクチャは、各ステーションにおけるネットワークインターフェ
イスカードが媒体へのアクセスを共有できるようにする媒体アクセス制御(MA
C)を用いる。従来のローカルエリアネットワークアーキテクチャは、10 B
ASE−Tなどの所定のネットワーク媒体を用いて半二重または全二重イーサネ
ット(R)(ANSI/IEEE規格802.3)プロトコルに従って動作する
媒体アクセスコントローラを用いる。
従来の撚り線対電話線を用いてコンピュータ同士をリンク可能にするアーキテク
チャを開発するための努力がなされている。たとえば、ホーム・フォンライン・
ネットワーキング・アライアンス(HomePNA:Home Phoneline Networking Al
liance)によって、電話線を用いた屋内ネットワークを実現させるための規格を
採用する努力が行なわれている。しかしながら、ネットワーク媒体として電話線
を用いることが望ましくないかもしれないという状況も起こり得る。
せずに屋内コンピュータネットワークを実現させるための代替的な手法を提供す
る構成が必要である。より具体的には、顧客家屋内の既存の電力線を用いて屋内
ネットワークを実現可能にする構成が必要である。
屋内の電力線を用いた屋内ネットワークの実現を可能にする構成も必要である。
また、毎秒少なくとも1メガビット(1Mb/s)のデータレートで動作する屋
内ネットワーク信号用に信号調整が最適化される、顧客家屋内の電力線を用いた
屋内ネットワークの実現を可能にする構成も必要である。
ク信号を顧客家屋内の電力線からホストコンピュータへ伝達するためにフィルタ
が構成される。
う構成される顧客家屋内電力線からホストコンピュータへ屋内ネットワーク信号
を伝達するために、フィルタが設けられる。このフィルタは、各々が入力端子側
と出力端子側とを有する第1および第2のキャパシタを含み、これら第1および
第2のキャパシタは、入力端子側で受けた電力信号をフィルタ処理し、電源線お
よび中立線によってそれぞれ供給される屋内ネットワーク信号を出力端子側に伝
達するように構成される。このフィルタはまた、キャパシタを通過して出力端子
側にある残りの電力信号を短絡するように構成されたインダクタと、入力端子側
における電力信号のエネルギを所定のしきい値限界に制限するように構成される
保護回路とを含む。入力端子側における電力信号のエネルギを制限するためのこ
の保護回路を用いることにより、屋内ネットワークトランシーバ内のレシーバ回
路を、電力線上に起こり得る過渡的な電圧スパイクから確実に保護できるように
なる。さらに、このインダクタにより、屋内ネットワーク信号を維持したまま、
第1および第2のキャパシタを通過した残りの電力信号はすべて確実に短絡され
るようになる。したがって、このインダクタにより、その電力信号周波数でのフ
ィルタの出力においてほぼゼロボルトの状態が維持できるようになり、これによ
り、ネットワークインターフェイスがフィルタから屋内ネットワーク信号を回復
することが可能になる。
ように構成された顧客家屋内の電力線からの屋内ネットワーク信号をフィルタ処
理するための方法が提供される。この方法は、顧客家屋内電力線により供給され
た信号を、エネルギを所定の限界に制限するように構成された保護回路を介して
伝達するステップと、保護回路を通過した電力信号を、それぞれ電源線および中
立線上の電力信号をフィルタ処理するように構成された第1および第2の直列キ
ャパシタを介してフィルタ処理し、屋内ネットワーク信号を伝達するステップと
、第1および第2の直列キャパシタを通過した残りの電力信号をすべて短絡させ
、屋内ネットワーク信号を伝達するステップとを含む。残りの電力信号を短絡さ
せることにより、すべての高電圧電力信号が屋内ネットワーク信号から確実に除
去され、ネットワークインターフェイス装置が安全に屋内ネットワーク信号を回
復できるようになる。
られるので、以下を考察することによりある程度当業者には明らかになり、さら
に本発明を実施することによりわかるようになる。本発明の利点は、前掲の請求
項において特に示された手段および組合せによって実現および達成することがで
きる。
要素を表わしている。
において実現されるイーサネット(R)(IEEE802.3)ローカルエリア
ネットワーク10の図である。顧客家屋内電力線12a、12bおよび12cの
各々は、主配電ボックス16に結合されて顧客家屋内ネットワークで用いられ得
る、単相電力線である。たとえば、顧客家屋内電力線12aは電源線Vs1、中立
線(N)および接地線(GND)を有し、顧客家屋内電力線12bは電源線Vs2 、中立線(N)および接地線(GND)を有し、顧客家屋内電力線12cは電源
線Vs3、中立線(N)および接地線(GND)を有する。当該技術分野で認めら
れるように、電源線Vs1、Vs2、Vs3は別々の位相(たとえば120度分離)を
有し得る。したがって、顧客家屋内電力線12a、12bおよび12cは各々、
個々の共有ネットワーク媒体としての役割を果たすが、結合ネットワークによっ
て位相結合されてもよい。
組のノード14を供する。たとえば、ネットワークノード14aおよび14bは
、電源線12aにわたって相互間で屋内ネットワーク信号を送受信するように構
成される。同様に、ノード14c、14dおよび14eは、顧客家屋内電力線1
2bを介して屋内ネットワーク信号を互いに送るように構成される。ノード14
fおよび14gは、電源線12cを介して互いに屋内ネットワーク信号を送受信
するように構成される。当該技術分野で認められるように、各ノードは、コンピ
ュータワークステーション、プリンタ、および高速インターネットアクセスを有
するコンピュータなどとして実現され得る。これに代えて、ノード14のいずれ
か1つを、たとえば所与のデータレート内のビデオカムコーダ、デジタルビデオ
ディスク(DVD)プレーヤーなどの、インテリジェント消費者電子機器として
実現してもよい。
達し、対応の電力線12上に供給された電力信号をフィルタ処理するよう構成さ
れる、フィルタ20を含む。屋内ネットワーク信号は、ホーム・フォンライン・
ネットワーキング・アライアンス(HomePNA:Home Phoneline Networking Al
liance)仕様1.0に従って屋内ネットワーク信号の送受信を行なうように構成
される、物理層(PHY)トランシーバ22に供給される。屋内PHY22は屋
内ネットワーク信号からデジタルパケットデータを回復させ、このパケットデー
タをメディア非依存性インターフェイス(MII:Media Independent Interfac
e)を介してIEEE802.3に準拠した媒体アクセスコントローラ(MAC
)24へ送信する。MAC24はIEEE802.3プロトコルに従ってデータ
パケットの送受信を行ない、受信したパケットをワークステーション14のオペ
レーティングシステム(OS)26へ進める。
電力線12に接続され得るようにする代替的な構成が必要である。しかしながら
、RJ−11型コネクタを主電力線に接続することにより、電力線12上に典型
的に存在する危険な高電圧の問題が引起される。さらに、電源線12はデータの
送受信用には構成されておらず、したがって、ネットワーク信号に関連する周波
数で電磁的干渉を受けやすい。したがって、電力線12は、たとえば調光器、モ
ータなどの接続されている器具により種々のスペクトル密度のノイズ電圧を有す
るおそれがあり、また物理層トランシーバ22を損傷し得るような高エネルギ遷
移を有するおそれもある。
の電力信号を、またその電力信号のスペクトル範囲に存在し得るいかなる電圧ス
パイクまたは過渡的な信号をも、完全にフィルタ除去するように特定的に設計さ
れている。
ク図である。フィルタ20は、各ノード14の各物理層トランシーバ22に対す
るフロントエンドとして実現される。さらに、フィルタ20を結合ネットワーク
16内に加えて、対応の電力線12a、12bまたは12cへの屋内ネットワー
ク信号を分離し、ネットワークの安全性を確保することもできる。
シルダイオード回路30と、トランシルダイオード回路30と平行な抵抗器R3
と、キャパシタC1およびC2と、チョーク型のインダクタ32とを含む。キャ
パシタC1およびC2は各々、入力端子側34と出力端子側36とを有する。同
様に、抵抗器R1およびR2は、電圧供給線Vs1と中立線Nとにそれぞれ結合さ
れた入力端子側38を有する。抵抗器R1およびR2はまた、ノード34に結合
された出力端も有する。
る。具体的には、約0.47オームの抵抗値を有する抵抗器R1およびR2は、
過負荷状況において開回路状態を作り出すことで出火の懸念をなくす安全抵抗器
として実現される。各抵抗器の定格出力は約1ワットであるので、電力が急増し
て1ワットを超えると抵抗器R1およびR2は開回路となる。抵抗器R1および
R2はまた、バイアス電流で以下に述べるトランシル回路30をバイアスし、ト
ランシル回路30をその所定の動作範囲内で動作可能にする。
的なエネルギを特定の電圧に制限するように特に構成される、1対のダイオード
として実現される。さらに、トランシルダイオード回路30は、1メガヘルツ(
MHz)より上で動作する屋内PNAネットワーク信号の歪みを最小にする、実
質的に低いキャパシタンスを有する。屋内PNAネットワーク信号は、たとえば
7.5MHzで、電源線12に伝送される。したがって、トランシルダイオード
回路30は110−240ボルトのAC電力線における過渡的エネルギを約25
0ボルトにクランピングし、物理層トランシーバ22の電力の急増を防ぐ。
に伝達するように構成される、キャパシタC1およびC2も含む。キャパシタC
1およびC2は各々、電源主電圧に対して定められているX2型キャパシタであ
る。さらに、キャパシタC1およびC2は約22ナノファラド(nF)のキャパ
シタンスを有し、これらのキャパシタにより、50−60Hzの主電力信号は除
去され、典型的には1MHzより上の高周波屋内PNA信号は通過される。
処理するが、出力ノード36にはなおも高電圧主信号の比較的小さな電流が残る
場合がある。したがって、フィルタ20は、キャパシタC1およびC2を通過し
たもので出力端子側36に残っている電力信号を短絡させるように構成されたチ
ョーク型のインダクタ32も含む。特に、このチョーク型インダクタ32は第1
の巻線50および第2の巻線52を有する。各巻線50および52は、キャパシ
タC1およびC2のうち対応するものの出力端子36に接続される第1の端子側
を有する。巻線50および52の第2の端子側は接地に接続され、各巻線50お
よび52は約260マイクロヘンリー(μH)のインダクタンスを有する。した
がって、インダクタ32は50−60Hzの周波数範囲の残りの電力信号を短絡
させ、1MHzより上の屋内ネットワークPNA信号に高インピーダンス負荷を
与えて、過電圧の危険性なく屋内PNAネットワーク信号を物理層トランシーバ
22に安全に供給できるようにする。フィルタ回路20はまた、約1メガオーム
の抵抗を有する抵抗器R3を、入力端子側34にわたってトランシル回路30と
平行に含む。この抵抗器R3は、電力線12からの電力信号の損失があった場合
、キャパシタC1およびC2ならびにインダクタ32において蓄積されたエネル
ギを放散するように構成される。これにより、ユーザの安全性が確保される。
て10−20メータの範囲を有する主電力線12に結合される2つのネットワー
クノード間での屋内PNA型ネットワーク信号の伝送がうまく動作することがわ
かった。
信号をフィルタ処理する一方、1MHzのオーダの屋内PNA型ネットワーク信
号を通過させ、屋内PNA信号を主電力線を介して安全かつ確実に受信できるよ
うにする。さらに、フィルタ20により、物理層トランシーバは、電力線12上
に起こり得るスプリアスノイズおよび電圧スパイクから保護される。
して述べられてきたが、当然ながら、本発明は開示された実施例に限定されるの
ではなく、前掲の請求項の精神および範囲内に含まれる種々の変形例および均等
な構成を包含するよう意図されている。
いて顧客家屋内のある場所で実現されるローカルエリアネットワークを表わすブ
ロック図である。
図である。
して述べられてきたが、当然ながら、本発明は開示された実施例に限定されるの
ではなく、前掲の請求項の範囲内に含まれる種々の変形例および均等な構成を包
含するよう意図されている。
Claims (20)
- 【請求項1】 電源線および中立線を有し、電力信号を供給するように構成
された顧客家屋内電力線からホストコンピュータへ屋内ネットワーク信号を伝達
するためのフィルタであって、前記フィルタは、 各々が入力端子側および出力端子側を有する第1および第2のキャパシタを含
み、前記第1および第2のキャパシタは、入力端子側で受信された電力信号をフ
ィルタ処理し、かつ電源線および中立線によりそれぞれ供給される屋内ネットワ
ーク信号を出力端子側へ伝達するように構成され、前記フィルタはさらに、 出力端子側にあり前記キャパシタを通過した残りの電力信号を短絡させるよう
に構成されたインダクタと、 入力端子側での電力信号におけるエネルギを所定のしきい値限界に制限するよ
うに構成された保護回路とを含む、フィルタ。 - 【請求項2】 入力端子側にわたって結合され、電力信号の損失に応答して
第1および第2のキャパシタならびにインダクタにおいて蓄積されたエネルギを
放散するように構成された第1の抵抗器をさらに含む、請求項1に記載のフィル
タ。 - 【請求項3】 前記保護回路が、 電力信号における過渡的エネルギを所定の電圧に制限するように構成されたト
ランシルダイオード回路を含み、前記トランジットダイオード回路は、屋内ネッ
トワーク信号の最小の歪みに対して実質的に低いキャパシタンスを有し、前記保
護回路はさらに、 第1および第2のキャパシタの入力端子側と電源線および中立線との間にそれ
ぞれ直列に接続された第2および第3の抵抗器を含み、前記第2および第3の抵
抗器は、トランシルダイオード回路においてバイアス電流を生成し、前記第2お
よび第3の抵抗器の各々にわたる電力レベルを所定のしきい値に制限する、請求
項2に記載のフィルタ。 - 【請求項4】 前記第2および第3の抵抗器の各々が、対応の抵抗器におけ
る電力レベルが所定のしきい値を超えることに応じて回路を開く安全抵抗器とし
て構成される、請求項3に記載のフィルタ。 - 【請求項5】 所定のしきい値が約1ワットに相当する、請求項4に記載の
フィルタ。 - 【請求項6】 前記電力信号が約110−240VAC、5060Hzの範
囲を有し、前記トランジットダイオード回路が過渡的エネルギを約250Vにク
ランピングする、請求項3に記載のフィルタ。 - 【請求項7】 前記屋内ネットワーク信号が少なくとも1MHzの周波数を
有する、請求項6に記載のフィルタ。 - 【請求項8】 前記屋内ネットワーク信号が約7.5MHzの周波数を有す
る、請求項6に記載のフィルタ。 - 【請求項9】 前記第2および第3の抵抗器の各々が、約0.47オームの
抵抗を有する、請求項5に記載のフィルタ。 - 【請求項10】 前記第1の抵抗器が約1メガオームの抵抗を有する、請求
項2に記載のフィルタ。 - 【請求項11】 前記第1および第2のキャパシタの各々が、約22ナノフ
ァラドのキャパシタンスを有するX2型キャパシタであり、前記インダクタが、
各出力端子側と接地電位との間で約260マイクロフォンのインダクタンスを有
する、請求項10に記載のフィルタ。 - 【請求項12】 前記電力信号が約100−240VAC、5060Hzの
範囲を有し、前記屋内ネットワーク信号が少なくとも1MHzの周波数を有する
、請求項11に記載のフィルタ。 - 【請求項13】 前記第1および第2のキャパシタの各々が、約22ナノフ
ァラドのキャパシタンスを有するX2型キャパシタであり、前記インダクタが、
各出力端子側と接地電位との間で約260マイクロヘンリーのインダクタンスを
有する、請求項1に記載のフィルタ。 - 【請求項14】 前記電力信号が約100−240VAC、5060Hzの
範囲を有し、屋内ネットワーク信号が少なくとも1MHzの周波数を有する、請
求項13に記載のフィルタ。 - 【請求項15】 電源線および中立線を有し、電力信号を供給するように構
成された顧客家屋内電力線からの屋内ネットワーク信号をフィルタ処理する方法
であって、 顧客家屋内電力線により供給された信号を、エネルギを所定の限界値に制限す
るように構成された保護回路を介して伝達するステップと、 前記保護回路を通過した電力信号を、電源線および中立線上の電力信号をそれ
ぞれフィルタ処理するように構成された第1および第2の直列キャパシタを介し
てフィルタ処理し、屋内ネットワーク信号を伝達するステップと、 第1および第2の直列キャパシタを通過した残りの電力信号をすべて短絡させ
、屋内ネットワーク信号を伝達するステップとを含む、方法。 - 【請求項16】 前記短絡させるステップは、 前記第1および第2の直列キャパシタの出力端を、それぞれチョーク型インダ
クタの第1および第2の巻線の第1の端子側に接続するステップと、 前記第1および第2の巻線の第2の端子側を接地に接続するステップとを含み
、前記チョーク型インダクタの各巻線が約260マイクロヘンリーのインダクタ
ンスを有する、請求項15に記載の方法。 - 【請求項17】 前記第1および第2の直列キャパシタの各々が、約22ナ
ノファラドのキャパシタンスを有するX2型キャパシタである、請求項16に記
載の方法。 - 【請求項18】 電力信号の損失に基づいて、前記第1および第2のキャパ
シタの入力端にわたって接続された抵抗器を用いて、第1および第2のキャパシ
タならびにチョーク型インダクタを放電するステップをさらに含む、請求項17
に記載の方法。 - 【請求項19】 前記保護回路が、電力信号における過渡的エネルギを所定
の電圧に制限するように構成されたトランシルダイオード回路を含み、前記トラ
ンシルダイオード回路は、屋内ネットワーク信号の最小の歪みに対して実質的に
低いキャパシタンスを有し、前記保護回路はさらに、 第1および第2のキャパシタの入力端子側と電源線および中立線との間にそれ
ぞれ直列に接続された第2および第3の抵抗器を含み、前記第2および第3の抵
抗器は、前記トランシルダイオード回路においてバイアス電流を生成し、各前記
第2および第3の抵抗器にわたる電力レベルを所定のしきい値に制限する、請求
項17に記載の方法。 - 【請求項20】 前記電力信号が約100−240VAC、50−60Hz
の範囲を有し、前記屋内ネットワーク信号が少なくとも1MHzの周波数を有す
る、請求項19に記載の方法。
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