JP2004336642A

JP2004336642A - 電力線通信ブリッジ装置

Info

Publication number: JP2004336642A
Application number: JP2003133214A
Authority: JP
Inventors: Toshinobu Akitomi; 利伸秋冨
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】従来の電力線通信信号ブリッジ装置は、中継する電力線は、通信周波数帯域では互いに遮断されていることが必要である。もし遮断されていないと、電力線ブリッジの入出力が互いに繋がることになり、ブリッジ装置の入力側の通信信号と出力側の通信信号が衝突して正常に動作しない。
【解決手段】第１受信回路１２ａが受信した入力側の信号を、一旦デジタル情報としてバッファ１０に保存し、入力信号が終了したタイミングで、第２送信回路１１ｂから出力することにより、入出力間の信号の衝突を回避し、中継する両電力線間が、互いに遮断されていても、接続されていても、同じように通信信号を中継できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力線通信システムの電力線伝送路に使用して、電力線通信信号を中継する電力線通信ブリッジ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電力線通信システムは、電力線を介して信号を伝送するものである。したがつて、電力線の途中に分電盤があってブレーカ（通信周波数の減衰が大きい）が挿入されているとか、ブレーカが開いているとか、あるいは無停電電源装置（通信周波数は減衰する、以下ＵＰＳという）が接続されていて電力線通信の信号の減衰が甚だしいなどの条件があると通信が困難になる。このような場合に対処する手段として、例えば特許文献１には、分電盤で分岐された電力線間の電力線通信を可能にするために、電源周波数帯域の信号や電力は伝達せず、通信信号のみを通過させる電力線ブリッジ（フィルター）を、互いに遮断されている２組の電力線間に接続し、通信信号をそのまま電気的に中継するものが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１４９０５３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電力線通信信号ブリッジ装置は、以上のように構成されているので、中継する複数組の電力線は、通信周波数帯域では互いに遮断されていることが必要である。もし電力線が遮断されていないと、電力線ブリッジの入出力が互いに繋がることになり、ブリッジ装置の入力側の通信信号と出力側の通信信号が衝突して正常に動作しない。
また、電力線ブリッジを設置するにあたり、専門の技術者により電力系統を分析把握し、分電盤の近くで設置工事が必要である。また、電気的に通信信号を中継するため、システムの規模が大きく電力線通信する端末数が多くなると、通信信号が輻輳してしまうなどの問題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、
遮断器が開いて物理的に電力線が接続されていない分電盤や、入出力間が遮断されているＵＰＳ等でも、あるいは物理的に接続されていても搬送波周波数では遮断されているノイズフィルタや閉じた遮断器等でも、出力信号の出力タイミングを調整でき、衝突を回避し、電力線通信信号を中継できる装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の電力線通信ブリッジ装置は、通信信号を伝送する第１の搬送波の周波数帯域で、互いに遮断されている複数の電力線のそれぞれに接続され、前記第１の搬送波を受信して前記通信信号を復調する複数の受信回路、
復調された前記通信信号を記憶するバッファ、
前記複数の電力線のそれぞれに接続され、前記記憶された前記通信信号で第２の搬送波を変調し、前記第１の搬送波を受信した受信回路が接続されている以外の前記電力線に送出する複数の送信回路を備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１の電力線ブリッジ装置を図１に基づいて説明する。図１において、第１電力線２ａと第２電力線２ｂは、分電盤（またはＵＰＳ）３により、通信周波数（高周波搬送周波数）の信号帯域では電気的に切断された電力線系統で、第１電力線２ａに電力線でデータ送受信を行なう第１端末６ａが、第２電力線２ｂには同様の第２端末６ｂが、それぞれ第１電力線モデム（以下第１ＰＬＣモデムという）４ａと第２電力線モデム（以下第２ＰＬＣモデム）４ｂで接続されている。なお、第１，第２ＰＬＣモデム４ａ，４ｂは、図１ではそれぞれ同じ搬送周波数で同じ変調方式で信号を変／復調するものである。
【０００８】
第１ＰＬＣモデム４ａは、第１端末６ａからのデジタル信号を電力線通信信号（第１の搬送波と言う）に変換（又は変調）して第１電力線２ａに信号を送出し、また送信されてきた電力線通信信号を電力線から抽出してデジタル信号に変換し第１端末６ａへ送り込む。
第２ＰＬＣモデム４ｂは、第２端末６ｂからのデジタル信号を電力線通信信号（第２の搬送波と言う）に変換（又は変調）して第２電力線２ｂに信号を送出し、また送信されてきた電力線通信信号（前記第１の搬送波）を第２電力線から抽出してデジタル信号に変換し第２端末６ｂへ送り込む。
通常、電力線は電力線通信に用いられる周波数では分電盤３（遮断器はインダクタンス成分を備えているため高周波を遮断する）によつて、２系統に分断されているため第１端末６ａと第２端末６ｂ間は通信できないか、少なくとも困難である。電力線通信ブリッジ装置１を分電盤３の両側の第１電力線２ａと第２電力線２ｂに、カップリングユニットまたはコンセント５を用いて電力線通信信号を注入・抽出できるように接続する。
【０００９】
電力線通信ブリッジ装置１の第１送信回路１１ａと第１受信回路１２ａ、並びに第２送信回路１１ｂと第２受信回路１２ｂはそれぞれ組になって構成され、送信と受信が同時に行われることはない。第１電力線２ａに対して、第１送信回路１１ａと第１受信回路１２ａが、また、第２電力線２ｂに対して第２送信回路１ｌｂと第２受信回路１２ｂの組が、送信と受信を行なう。各受信回路は、バッファ１０に受信データをデジタル情報に変換して書込み、各送信回路はバッファ１０からデジタルデータを読み取って電力線通信信号に変換して送信する。
図１の構成は、説明の都合上、２つの電力線系統の場合を示しているが、３つ以上の電力線系統であっても、電力線通信ブリッジ装置１の受信回路と送信回路の組を増やすことで対応できる。
【００１０】
次に動作について説明する。
第１端末６ａから第２端末６ｂへデータを送信した場合、電力線通信ブリッジ装置１は、第１受信回路１２ａでＰＬＣモデム４ａからの電力線通信信号（第１の搬送波）を抽出し、受信データをバッファ１０へデジタル情報として保存する。ここで言うデイジタル情報とは、信号の内容とともに、信号の諸元（搬送波周波数、変調の形式、デイジタル信号の形式／速度、発信者及び宛先アドレスなど）も含むものである。保存されたデイジタル情報は第２送信回路１１ｂへ送られ、第２送信回路１１ｂは第２電力線２ｂへ後述する送信タイミングをはかって、同じ諸元の同じ内容の信号として送信する。第２電力線２ｂへ送信された電力線通信信号（第２の搬送波）は、ＰＬＣモデム４ｂで受信され、デジタル情報に変換されて第２端末６ｂへ送信される。このため、信号周波数帯域では繋がっていない２つの電力線間を中継することで、第１端末６ａと第２端末６ｂが通信できるようになる。説明は省略するが逆方向の信号送受信についても同様の動作となる。
【００１１】
次に、前述した送信タイミングについて図２により説明する。分電盤３に用いられた遮断器の形式によつては、第１電力線２ａと第２電力線２ｂ間で信号周波数帯域の信号が分電盤３を介して伝達される場合がある。このような場合にも、第２送信回路１ｌｂから信号を送出するタイミングは、図２に示すように第１電力線２ａにある通信信号５０と衝突しないタイミング（例えば受信信号が終了したタイミング）で、ＰＬＣモデム４ａ，４ｂと同様に電力線通信プロトコルを使って通信信号５１を送信する。これにより、送受信信号間の信号衝突は発生しない。
以上の説明では、信号が伝達されない原因が分電盤またはＵＰＳ３の場合について説明したが、例えば電力線通信信号を消去する機能を有する力率改善用進相コンデンサや各種のノイズフィルタである場合でも有効である。
【００１２】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２による電力線通信ブリッジ装置を図３に基づき説明する。図３の電力線通信ブリッジ装置２０では、電力線通信信号の周波数又は変調方式を変換する第１変換機構１３ａ，第２変換機構１３ｂを設けたものである。
図３の第１ＰＬＣモデム４ａは搬送周波数ｆ１で送受信し、第２ＰＬＣモデム４ｂは搬送周波数ｆ２で送受信するように構成されている。
図３の第１ＰＬＣモデム４ａは搬送周波数ｆ１で送信し、第１受信回路１２ａは搬送周波数ｆ１の信号を受信してバッファ１０にデータを送る。第２送信回路１１ｂの送信信号は第２変換機構１３ｂにより、搬送周波数ｆ２で送信され、第２ＰＬＣモデム４ｂは周波数ｆ２の信号を受信する。
【００１３】
また、第２ＰＬＣモデム４ｂは搬送周波数ｆ２で送信し、第２受信回路１２ｂは搬送周波数ｆ２の信号を受信してバッファ１０にデータを送る。第１送信回路１１ａの送信信号は第１変換機構１３ａにより、搬送周波数ｆ１で送信され、第１ＰＬＣモデム４ａは周波数ｆ１の信号を受信する。
【００１４】
第１、第２変換機構１３ａ，１３ｂの出力周波数はｆ１，ｆ２で互いに異なっているので、実施の形態１で説明したように送信のタイミングを特に配慮しなくても、送受信号の衝突は生じない。複数の電力線間でも、複数の搬送周波数を互いに重複しないように振分けておけば、信号の衝突を避けることができる。
【００１５】
以上の説明では、搬送周波数を異ならせるとして説明したが、例えば変調方式を変えても同等の効果を得ることが出来る。例えば一方の方向には周波数変調を、他方には振幅変調を用いるというようにしてもよい。
本実施の形態による方式を採れば、通信信号の出力タイミングをはからなくても送出できるようになり、電力線２ａ、２ｂ間で、異なる周波数帯域や変調方式を使った電力線通信信号の中継をすることができる。
第１変換機構１３ａ、第２変換機構１３ｂは周波数を変える場合は周波数設定手段、変調方式を変える場合は変調方式設定手段という。
【００１６】
実施の形態３．
本実施の形態では、電力線上に多数の電力線通信信号が輻輳する場合に有効な信号処理をおこなうことができる電力線通信ブリッジ装置３０について図４により説明する。図４の電力線通信ブリッジ装置３０はアドレス学習機構１４を備えている。バッファ１０に電力線通信信号をデジタル情報にして一時保存する際、アドレス学習機構１４は、デジタル情報から送信元アドレスと送信先アドレスとを抽出し、第１電力線２ａ側に第１端末６ａが、第２電力線２ｂ側に第２端末６ｂが存在することを学習する。アドレス学習機構１４は、電力線の系統毎に送信元／送信先のアドレス情報を常にメモリ上にテーブル（図では、第１電力線２ａ側のアドレスを１４ａ、第２電力線２ａ側のアドレスは１４ｂで示す）で保存し、複数の端末のアドレス情報を検索可能にする。
【００１７】
次に動作について説明する。
第１端末６ａから第２端末６ｂに対してデータ送信した場合、デジタルデータは第１ＰＬＣモデム４ａで電力線通信信号に変換され、電力線通信ブリッジ装置３０の第１受信回路１２ａで受信される。第１受信回路１２ａはバツファ１０にデジタル情報を書き込む。アドレス学習機構１４は、バッファ１０にデジタル情報が書き込まれた時、デジタル情報の中の送信元アドレス情報を抽出し、それが第１電力線２ａ側から受信したものである場合は、第１電力線２ａ側のアドレス情報テーブルに第１端末６ａのアドレスを保存する。既に第１端末６ａのアドレスが登録されておれば、何もしないか、アクセスがあった事を記憶するフラグを立てる。
【００１８】
次に、アドレス学習機構１４は、第２電力線２ｂ側のアドレス情報テーブルを参照し、送信先アドレスが第２電力線２ｂ側に登録されているか確認する。もし、第２端末６ｂのアドレス情報があれば、第２送信回路１ｌｂで電力線通信信号を送信する。もし、第２端末６ｂのアドレス情報が無ければ、バッファ１０からデータを削除し送信はしない。第２端末６ｂは、過去に１度もデータ送信をしていなければ存在しないと認識されるが、通常イーサネット（登録商標）やシリアル通信の場合、端末起動時に自分のアドレス情報を通知するプロトコルが用いられるため、接続されておれば必ず認識されることになる。
アドレス情報が無ければ、バッファ１０からデータを削除し送信はしない用にする装置を送信停止手段という。なお、送信停止手段はバッファへの記憶前にアドレスのチェックをして、アドレス情報が無ければ、バッファ１０にデータを記憶しない用にしてもよい。
【００１９】
このように、アドレス学習機構１４を設けることで、この電力線通信ブリッジ装置３０が接続されている電力線上に存在しない端末への送信を中継しなくなるため、不要な通信の輻輳を低減できる。
また、任意にノイズフィルタと本電力線通信ブリッジ装置を組み合わせて、電力線を論理的に分離した通信ノードに分けることが可能となる。
【００２０】
実施の形態４．
図５に示す電力線通信ブリッジ装置４０は、フィルタ機構１５を備えている。フィルタ機構１５は、あらかじめ中継すべき装置のアドレス情報またはアドレスを示す数値の一部が登録された第１電力線側の登録テーブル１５ａと第２電力線側の登録テーブル１５ｂとを備えている。そして、フィルタ機構１５は登録テーブルに登録されている送信元／送信先に関する通信だけを中継し、登録されていない端末への送信を受信した場合に、バッファ１０から削除して（あるいはバッファ１０への書き込みそのものを行わない）中継しないようにしている。この機能を達成する装置を通信信号削除手段という。
【００２１】
これにより、あらかじめ登録された装置群への通信のみが正しく中継され、それ以外の不正な端末からのデータは中継しないようにして、システムの輻輳を抑えることができる。
また、マンションなど、電力線が物理的に繋がっている環境で、ある端末からの送信データが、電力線を通じて不正な端末に受信されることや、外部からの不正なアクセスを阻止できる。
フィルタ機構１５は、特定のアドレス情報の全てを含むフルアドレス情報だけでなく、アドレスの一部の数値（例えば頭の４桁など）を使ったフィルタとすることも可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明の電力線通信ブリッジ装置は、遮断器が開閉して、物理的に電力線が接続されたり遮断されたりする分電盤や、入出力間が遮断されているＵＰＳ等でも、あるいは物理的に接続されていても搬送波周波数では遮断されているノイズフィルタや閉じた遮断器等でも、出力信号の出力タイミングを調整して、送受信間の信号衝突を回避し、電力線通信信号を中継できるので、電力線通信を容易に行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の電力線通信ブリッジ装置の構成図である。
【図２】図１のブリッジ装置の動作を説明するタイミング説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態３を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態４を示す構成図である。
【符号の説明】
１、１０、２０、３０、４０電力線通信ブリッジ装置、
２ａ第１電力線、２ｂ第２電力線、３分電盤、
４ａ第１モデム、４ｂ第２モデム、
５カップリングユニツト、
６ａ第１端末、６ｂ第２端末、１０バッファ、
１１ａ第１送信回路、１１ｂ第２送信回路、
１２ａ第１受信回路、１２ｂ第２受信回路、
１３ａ第１変換機構、１３ｂ第２変換機構、
１４アドレス学習機構、１５フィルタ機構。

Claims

通信信号を伝送する第１の搬送波の周波数帯域で、互いに遮断されている複数の電力線のそれぞれに接続され、前記第１の搬送波を受信して前記通信信号を復調する複数の受信回路、
復調された前記通信信号を記憶するバッファ、
前記複数の電力線のそれぞれに接続され、記憶された前記通信信号で第２の搬送波を変調し、前記第１の搬送波を受信した受信回路が接続されている以外の前記電力線に送出する複数の送信回路を備えたことを特徴とする電力線通信ブリッジ装置。
前記送信回路に接続され、前記第２の搬送波の周波数を、前記第１の搬送波の周波数とは異なる周波数に設定して送出する周波数設定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力線通信ブリッジ装置。
前記送信回路に接続され、前記第２の搬送波の変調方式を、前記第１の搬送波の変調方式とは異なる変調方式とする変調方式設定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力線通信ブリッジ装置。
前記受信回路が受信し復調した前記通信信号の宛先アドレスを前記バッファに記憶させる宛先記憶手段、
前記通信信号の発信元アドレスを記憶するアドレス学習機構、
前記記憶した宛先が、前記アドレス学習機構に記憶されていないとき、前記バッファに記憶された前記通信信号を消去して、その送信を行わせない送信停止手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力線通信ブリッジ装置。
前記複数の電力線のそれぞれに接続された端末装置のアドレス情報をあらかじめ記憶するアドレス情報記憶部、
前記アドレス情報記憶部に記憶しているアドレスに一致しないアドレスを発信元又は宛先とする前記通信信号を前記バッファに記憶させないか、又は記憶から削除する通信信号削除手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力線通信ブリッジ装置。
前記アドレス情報記憶部が記憶するアドレス情報は、アドレスの一部を構成する部分アドレスであり、前記通信信号削除手段は前記部分アドレスを含まないアドレスを発信元又は宛先とする前記通信信号を前記バッファに記憶させないか、又は記憶から削除するものであることを特徴とする請求項５に記載の電力線通信ブリッジ装置。