JP2005151440A

JP2005151440A - 電力線通信用モデム

Info

Publication number: JP2005151440A
Application number: JP2003389493A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sugano; 猛菅野; Koichi Higuchi; 広一樋口; Kenichi Yokoo; 兼一横尾
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】低速系及び高速系の両信号を扱うことを可能にしたＰＬＣモデム。
【解決手段】Ethernet（登録商標）、ＵＳＢ等による物理インタフェース部１１と、ＣＰＵ、メモリ等を含んで構成され、送受信するデータの信号変換等の信号の処理及びモデム全体の制御を行う信号処理・制御部１２と、家庭内機器の監視、制御等を行う低速系の信号の送受信を行う低速系送受信回路１３と、ＰＣの表示装置にＩＳＰ等からの映像情報、音声情報等の情報をリアルタイムに表示し、音声を出力させる高速系の信号の送受信を行う高速系送受信回路１４と、低速系送受信回路１３及び高速系送受信回路１４との間にあって、低速系の信号と高速系の信号とを電源回路を介して電力線３５に重畳し、電力線３５からの低速系の信号と高速系の信号とを分離して低速系送受信回路１３及び高速系送受信回路１４に入力する信号重畳回路１５とを備えて構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）用モデムに係り、特に、低速系の信号と高速系の信号との双方を扱うことを可能にした電力線通信用モデムに関する。

近年、家庭内等において、各種の家電製品等の家庭内機器に電力線通信機能を持たせ、ＰＣ等により構成される親機からそれらの家庭内機器を監視、制御すると共に、外部から公衆通信網を介して前述の親機にアクセスし、外部から家庭内機器を監視、制御することを可能にしたシステムが提案されている。また、より高速な信号を電力線通信により取り扱うことを可能にし、インターネットを含む公衆通信網等を介したＩＳＰ(Internet Service Provider）からの映像情報、音声情報等のマルチメディア情報をリアルタイムにＰＣ等の表示装置に表示させることを可能にしたシステムも提案されている。

図４は従来技術による電力線通信システムの構成例を示す図である。図４において、３１は宅内親機、３２はモバイル機器、３３は家庭内機器、３４は低速ＰＬＣモデム、３５は電力線、３６は公衆通信網、３７は高速ＰＬＣモデム、３８はＩＳＰ、３９はＰＣである。

図４（ａ）に示す例は、低速系の信号を使用して家庭内機器の監視、制御を行う場合のシステムの構成例である。この例は、宅内親機３１、複数の家庭内機器３３が電力線３５に接続され、電力線３５からの電力を受けて動作可能である。そして、宅内親機３１は、ＰＣ等により構成され、低速ＰＬＣモデム３４が内蔵、あるいは、外付けされて電力線通信を行う行うことが可能であると共に、ＡＤＳＬ回線、光ファイバ等を介して接続されるインターネットを含む公衆通信網３１を介して通信を行う機能を有している。また、複数の家庭内機器３３は、図示していないがそれらの内部に低速ＰＬＣモデムが内蔵され、これを使用して、宅内親機３１あるいは、他の家庭内機器３３と通信を行うことが可能であり、内蔵された低速ＰＬＣモデムにより受け取ったコマンド等に基づいて自機器の制御を行い、自機器の状態を宅内親機３１に送信する。家庭内機器３３は、例えば、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ビデオ等であってよい。

前述により、宅内親機３１は、電力線３５を介して、これらの家庭内機器３３の状態を監視し、それらの機器を制御することができる。また、監視端末としての宅内親機３１は、電話回線、携帯電話回線、インターネット等の公衆通信網３７を介して他の通信機器と通信を行うことができる。例えば、ＰＤＡ、携帯電話機等のモバイル機器３２を所持して外出しているユーザは、所持しているモバイル機器３２から宅内親機３１との接続を行った後、宅内親機３１を介して外出先から前述と同様に、留守中の家庭内機器の状態を監視し、それらの機器を制御することができる。

前述したような家庭内機器等の監視、制御を行うための電力線通信システムは、低速系の信号を使用するものであり、使用周波数として４５０ｋＨｚ、信号速度として数ｋｂｐｓ程度までが使用されるのが一般的である。

また、図４（ｂ）に示す例は、高速系の信号を使用し、家庭内に複数存在するＰＣの表示装置にＩＳＰ等からの映像情報、音声情報等の情報をリアルタイムに表示し、音声を出力させることを可能にしたシステムの構成例である。この例は、宅内親機３１、複数のＰＣ３９が電力線３５に接続され、電力線３５からの電力を受けて動作可能である。そして、宅内親機３１は、高速ＰＬＣモデム３７を内蔵、あるいは、外付けされて電力線通信を行う行うことが可能であると共に、ＡＤＳＬ回線、光ファイバ等を介して接続されるインターネットを含む公衆通信網３１を介して通信を行う機能を有している。また、複数のＰＣ３９は、図示していないがそれらの内部に高速ＰＬＣモデムが内蔵され、これを使用して、電力線３５を介した通信を行うことが可能である。

宅内親機３１は、電力線３５を介してＰＣ３９から送信されてくる指示に基づいて、電話回線、携帯電話回線、インターネット等の公衆通信網３７を介してＩＳＰ３８との通信を行い、ＩＳＰ３８から映像情報、音声情報等の情報を受け取って、高速ＰＬＣモデム３７、電力線３５を介してＰＣ３９に配信し、ＰＣ３９の表示装置にそれらをリアルタイムに表示し、あるいは、音声を出力させることができる。

前述したような映像情報、音声情報等の情報を伝送するための電力線通信システムは、高速系の信号を使用するものであり、使用周波数として２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ、信号速度として数Ｍｂｐｓ〜数十Ｍｂｐｓ程度までが使用されるのが一般的である。

なお、前述したような電力線通信システムに関する従来技術として、例えば、特許文献１等に記載された技術が知られている。
特開平１１−２３４１８０号公報

前述で説明したように、従来技術による電力線通信システムには、低速系の信号を扱って、家電機器等の監視制御を行うものと、高速系の信号を扱って、マルチメディア情報の伝送を行うものとがある。そして、これらのシステムは、一般に独立して構成され、低速系の信号と高速系の信号との両方を扱うことができないいものであった。このため、従来技術による電力線通信システムは、低速系及び高速系の両信号を扱おうとすると、低速系の信号を扱うものと、高速系の信号を扱うものとを独立して用意しなければならず、機器コスト、管理コストが増大するという問題点を生じさせる。

本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を解決し、１つの電力通信用モデム（以下、ＰＬＣモデムという）を使用して低速系及び高速系の両信号を扱うことを可能にした電力線通信システムを構成するために用いて好適なＰＬＣモデムを提供することにある。

本発明によれば前記目的は、電力線通信に使用するＰＬＣモデムにおいて、高速系の信号の授受を行う高速系送受信回路と、低速系の信号の授受を行う低速系送受信回路と、前記高速系の信号及び低速系の信号の処理を行う信号処理部と、前記高速系の信号及び低速系の信号を電力線上に重畳し、電力線上の高速系の信号及び低速系の信号を分離する信号重畳回路とを備えたことにより達成される。

また、前記目的は、前記信号重畳回路が、フィルタと、トランスとにより構成されることにより達成される。

また、前記目的は、前記信号処理部が、低速系の信号と高速系の信号とを時間単位に分けて扱うことにより達成される。

また、前記目的は、前記信号処理部が、物理インタフェースを経て、公衆通信網との接続を行い、公衆通信網を介して外部機器との通信路を設定し、低速系の信号を扱う外部機器との間、高速系の信号を扱う外部機器との間の通信を行わせることにより達成される。

さらに、前記目的は、伝送されるデータフレーム内に、その信号が低速系の信号であるか高速系の信号であるかを識別させる識別子を有し、前記信号処理部が、前記識別子の情報に基づいて信号処理を行って、高速系送受信回路と低速系送受信回路との間での信号の授受を行うことにより達成される。

本発明によれば、低速系及び高速系の両信号を扱うことを可能にしたＰＬＣモデムを提供することができる。

以下、本発明によるＰＬＣモデムの実施形態を図面により詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態によるＰＬＣモデムの構成を示すブロック図、図２は本発明の実施形態で使用するデータフレームの構成を説明する図である。図１において、１１は物理インタフェース部、１２は信号処理・制御部、１３は低速系送受信回路、１４は高速系送受信回路、１５は信号重畳回路、１６は電源回路、１７はコア、１８は低速信号用フィルタ、１９は高速信号用フィルタ、２０〜２２はコイルである。

図１に示す本発明の実施形態によるＰＬＣモデムは、図４により説明した従来技術における宅内親機３１の低速ＰＬＣモデム３４、高速ＰＬＣモデム３７に代わって、低速及び高速のＰＬＣモデムとして宅内親機３１内に設けることができ、これにより、電力線３５上に混在して多数設けられる家庭内機器３３、ＰＣ３９の両者と宅内親機３１との間で、それぞれの通信速度に対応した通信速度での電力線通信を行うことができる。

本発明の実施形態によるＰＬＣモデムは、図１（ａ）に示すように、Ethernet（登録商標）、ＵＳＢ等による物理インタフェース部１１と、ＣＰＵ、メモリ等を含んで構成され、送受信するデータの信号変換等の信号の処理及びモデム全体の制御を行う信号処理・制御部１２と、家庭内機器の監視、制御等を行う低速系の信号の送受信を行う低速系送受信回路１３と、ＰＣの表示装置にＩＳＰ等からの映像情報、音声情報等の情報をリアルタイムに表示し、音声を出力させる高速系の信号の送受信を行う高速系送受信回路１４と、低速系送受信回路１３及び高速系送受信回路１４との間にあって、低速系の信号と高速系の信号とを電源回路を介して電力線３５に重畳し、電力線３５からの低速系の信号と高速系の信号とを分離して低速系送受信回路１３及び高速系送受信回路１４に入力する信号重畳回路１５と、ＰＬＣモデムの前述した各機能回路に電力を供給する電源回路１６とにより構成される。

信号重畳回路１５は、図１（ｂ）に示すように、鉄心、フェライト等により構成されるコア１７に電力線に接続されるコイル２０、低速系送受信回路１３及び高速系送受信回路１４に接続されるコイル２１、２２を巻いて構成されるトランスにより構成される。そして、低速系送受信回路１３に接続されるコイル２１には、低速系送受信回路１３からの低速系の信号だけを電力線側に送信し、電力線側からの低速系の信号だけを低速系送受信回路１３に入力することができるようなフィルタ１８がコイル２１に並列に設けられている。このフィルタ１８は、使用周波数である４５０ｋＨｚまでの信号に対してハイインピーダンスとなり、それ以上の周波数の信号をシャントする特性を持った帯域阻止フィルタであればよい。また、高速系送受信回路１４に接続されるコイル２２には、高速系送受信回路１４からの高速系の信号だけを電力線側に送信し、電力線側からの高速系の信号だけを高速系送受信回路１４に入力することができるようなフィルタ１９がコイル２２に並列に設けられている。このフィルタ１９は、使用周波数である２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚまでの信号に対してハイインピーダンスとなり、それ以外の周波数の信号をシャントする特性を持った帯域阻止フィルタであればよい。

前述したように構成される本発明の実施形態によるＰＬＣモデムは、物理インタフェース部１１でのＵＳＢ、Ethernet（登録商標）等によるインタフェースを使用し、公衆通信網３６を介して接続されるモバイル機器、ＩＳＰ等との通信を行い、また、低速系送受信回路１３、高速系送受信回路１４及び電力線を介して、家庭内機器、ＰＣ等との通信を行うことができる。

そして、本発明の実施形態によるＰＬＣモデムは、信号処理・制御部１２が、公衆通信網３６を介して通信を行う際の高速のデータフレームを高速系送受信回路１４との間で授受し、また、低速のデータフレームを低速系送受信回路１３との間で授受する。信号処理・制御部１２は、授受するデータフレームが高速系の信号か低速系の信号かを判別して処理を行わなければならない。このため、本発明の実施形態では、授受するデータフレームに、そのデータフレームが高速の信号系のものであるか、低速の信号系のものかを識別させるための識別子を設けることとしている。さらに、信号処理・制御部１２は、高速の信号系のデータフレームと、低速の信号系のデータフレームとを時間単位に分けて扱い、高速系の信号であるリアルタイム情報等を、ノイズ等が含まれないように再生するように制御する。

図２に示すデータフレームの例は、公衆通信網３６から宅内親機３１に送信されてくるデータフレーム２１の構成を示しており、このデータフレーム２１は、ヘッダ２２、識別子２３と、コマンド２４と、宛先アドレス２５と、データ部２６とを含んで構成されている。このデータフレーム２１の本発明の実施形態で特徴的な部分は、データフレーム２１に識別子２３を含むことであり、この識別子２３は、このデータフレーム２１が低速用の信号データであるか、高速用の信号データであるかを識別させるためのものである。

図３は本発明の実施形態によるＰＬＣモデムを宅内親機に備えた場合の応用例としての電力線通信システムの構成を示すブロック図であり、次に、これについて説明する。図３において、３３１は低速ＰＬＣモデム、３９１は高速ＰＬＣモデムであり、他の符号は図４の場合と同一である。

図３に示す本発明が適用された電力線通信システムにおいて、低速ＰＬＣモデム３３１を有する家庭内機器３３が、宅内親機３１との間での電力線３５を介する通信により監視、制御され、また、高速ＰＬＣモデム３９１を有するＰＣ３９が、宅内親機３１との間での電力線３５を介する通信により、ＩＳＰ３８からの映像情報、音声情報等の情報を表示装置にリアルタイムに表示し、あるいは、音声を出力する。このことは、図４（ａ）、図４（ｂ）により説明した従来技術の場合と同様である。

次に、前述したように構成され本発明の応用例である電力線通信システムにおいて、例えば、外出しているユーザが所持しているモバイル機器３２から宅内親機３１との接続を行った後、宅内親機３１を介して外出先から家庭内機器の状態を監視し、それらの機器を制御する場合の宅内親機３１の動作を説明する。

宅内親機３１は、公衆通信網３６を介してモバイル機器３２からのデータフレーム２１を受信すると、ＰＬＣモデム内の信号処理・制御部１２がデータフレーム２１内の識別子２３の情報により、このデータフレームが低速用の信号データであるか、高速用の信号データであるかを判別し、低速用の信号データであった場合、そのデータフレームを低速系送受信回路１３に転送する。低速系送受信回路１３は、受け取った信号データを電力線３５上にブロードキャストにより送信する。

低速ＰＬＣモデム３３１を有する複数の家庭内機器３３は、低速ＰＬＣモデム３３１が、ブロードキャストされた信号データのデータフレーム２１内の宛先アドレス２５が自アドレスに一致する場合に、そのデータフレーム２１を取り込む。家庭内機器３３の制御装置は、データフレーム２１のコマンド２４に基づいて自機器の制御を行う。また、コマンドが監視コマンドであり、例えば、その機器の現在の状態等を要求している場合、家庭内機器３３は、自機器の状態等のデータを含む図示しないデータフレームを生成し、低速ＰＬＣモデム３３１を介して宅内親機３１に送信する。宅内親機３１は、低速系送受信回路１３で受け取ったデータフレームを、信号処理・制御部１２、物理インタフェース部１１を介して公衆通信網３６に送り出してモバイル機器３２に送信する。

次に、前述したように構成された電力線通信システムにおいて、例えば、宅内親機３１がＰＣ３９からＩＳＰ３８への接続を要求され、ＩＳＰ３８との接続を行った後、ＩＳＰ３８からのマルチメディア情報を受け取ってＰＣ３９に配信し、ＰＣ３９の表示装置にそれらをリアルタイムに表示し、あるいは、音声を出力させる場合の宅内親機３１の動作を説明する。

宅内親機３１は、ＰＣ３９の１つからその高速ＰＬＣモデム３９１、電力線３５、自機器のＰＬＣモデムの高速系送受信回路１４を経て、信号処理・制御部１２がＩＳＰ３８への接続を要求するデータフレームを受信すると、物理インタフェース部１１、公衆通信網３６を介してＩＳＰ３８との接続を確立する。その後、宅内親機３１は、ＩＳＰ３８からのマルチメディア情報のデータフレームを受信すると、信号処理・制御部１２が、このデータフレームの識別子２３の情報により、このデータフレームが高速用の信号データであることを判別すると共に、宛先アドレス２５が自宅内親機３１を構成するＰＣであるか否かを判別し、宛先アドレス２５が自宅内親機３１を構成するＰＣであった場合、そのデータフレームを取り込み、そうでなかった場合、そのデータフレームをそのまま高速ＰＬＣモデム３７を介して電力線３５上にブロードキャストにより送信する。

高速ＰＬＣモデム３９１を有する複数のＰＣ３９は、高速ＰＬＣモデム３９１が、ブロードキャストされた信号データのデータフレーム２１内の宛先アドレス２５が自アドレスに一致する場合に、そのデータフレーム２１を取り込む。そして、ＰＣ３９は、受信したデータフレーム２１内のマルチメディア情報の映像を表示装置に表示し、音声情報をスピーカから出力する。

本発明の一実施形態によるＰＬＣモデムの構成を示すブロック図である。本発明の実施形態で使用するデータフレームの構成を説明する図である。本発明の実施形態によるＰＬＣモデムを宅内親機に備えた場合の応用例としての電力線通信システムの構成を示すブロック図である。従来技術による電力線通信システムの構成例を示す図である。

符号の説明

１１物理インタフェース部
１２信号処理・制御部
１３低速系送受信回路
１４高速系送受信回路
１５信号重畳回路
１６電源回路
１７コア
１８低速信号用フィルタ
１９高速信号用フィルタ
２０〜２２コイル
３１宅内親機
３２モバイル機器
３３家庭内機器
３４、３３１低速ＰＬＣモデム
３５電力線
３６公衆通信網
３７、３９１高速ＰＬＣモデム
３８ＩＳＰ
３９ＰＣ

Claims

電力線通信に使用する電力線通信用モデムにおいて、高速系の信号の授受を行う高速系送受信回路と、低速系の信号の授受を行う低速系送受信回路と、前記高速系の信号及び低速系の信号の処理を行う信号処理部と、前記高速系の信号及び低速系の信号を電力線上に重畳し、電力線上の高速系の信号及び低速系の信号を分離する信号重畳回路とを備えたことを特徴とする電力線通信用モデム。
前記信号重畳回路は、フィルタと、トランスとにより構成されることを特徴とする請求項１記載の電力線通信用モデム。
前記信号処理部は、低速系の信号と高速系の信号とを時間単位に分けて扱うことを特徴とする請求項１または２記載の電力線通信用モデム。
前記信号処理部は、物理インタフェースを経て、公衆通信網との接続を行い、公衆通信網を介して外部機器との通信路を設定し、低速系の信号を扱う外部機器との間、高速系の信号を扱う外部機器との間の通信を行わせることを特徴とする請求項１、２または３記載の電力線通信用モデム。
伝送されるデータフレーム内に、その信号が低速系の信号であるか高速系の信号であるかを識別させる識別子を有し、前記信号処理部は、前記識別子の情報に基づいて信号処理を行って、高速系送受信回路と低速系送受信回路との間での信号の授受を行うことを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１記載の電力線通信用モデム。