JP2007049531A - 電力線通信モデム装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
優先データを物理レイヤで優先する。
【解決手段】
回線品質測定装置２８は、ＰＬＣモデム装置１４との間の電力線１２の回線品質を計測し、計測結果を回線品質記憶装置３０に格納する。キャリア割当て決定装置３２は、記憶装置３０の回線品質計測結果の履歴に従い、データ通信で使用する１又は複数のキャリアと、優先データに割り当てるキャリアを決定する。優先度クラス分け装置３４は、送信データを優先データとそれ以外のデータ（一般データ）とに区分する。分配装置３６は、決定装置３２からの通知に従い、装置３４からの優先データをより安定的に伝送可能なキャリアの変調器４２（４２−１〜４２−ｎ）に分配し、装置３４からの一般データをデータ伝送に使用する残るキャリアの変調器４２（４２−１〜４２−ｎ）に分配する。
【選択図】
図１

Description

本発明は、電力線通信モデム装置及びその制御方法に関する。

住宅などの建物内に既に敷設されている電力線又は電灯線を通信媒体とし、電源コンセントを情報端子とする電力線通信（Power Line Communication：ＰＬＣ）の検討が進んでいる（例えば、特許文献１）。

電力線を用いるＰＬＣ伝送では、物理層での変調方式として、（１）スペクトル拡散方式、（２）ＰＳＫ（Phase Shift Keying）又はＦＳＫ（Frequency Shift Keying）によるシングルキャリア方式、及び（３）ｘＤＳＬに用いられているＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式があるが、ＯＦＤＭ方式が一般的である。ＯＦＤＭでは、利用可能な周波数帯内に多数のキャリアを配置し、各キャリアで転送するビット数を回線品質に応じて変更する。これにより、耐ノイズ性と高速データ伝送の両方を実現する。また、アマチュア無線等、同一周波数帯を使用している他の通信サービスとの干渉を避けるため、一部のキャリアを使用しないこともある。

特許文献１には更に、電力線を利用してデータ伝送を行う際の電力線の回線品質を測定し、伝送品質を確保するようにする技術が記載されている。

特許文献２には、電力線通信において、通信可能な最低出力パワーを探索して、通信を行う電力制御方法が記載されている。
特開平０６−２９１７００号公報 特開２００５−１９１８８９号公報

キャリアグレードサービスとして、電話品質のＶｏＩＰ（Voice over IP）、ＶＯＤ（Video On Demand）、又は、放送等の映像サービスを提供するには、トラフィックの品質を確保する必要がある。通常は、レイヤ２又は３で、ＣｏＳ（Class Of Service）又はＴＯＳ（Type Of Service）等による優先制御が適用されている。しかし、物理層では、優先制御に対応する手段がない。従って、レイヤ２又は３の上位レイヤで優先されたトラフィックであっても、物理レイヤでは、非優先トラフィックと同等に瞬時ノイズ等の影響を受ける。

本発明は、物理層における優先制御を実現する電力線通信モデム装置及びその制御方法を提示することを目的とする。

本発明に係る電力線通信モデム装置は、異なる周波数の複数のキャリアで送信データを伝送する電力線通信モデム装置であって、電力線からなる伝送媒体の回線品質を所定タイミングで計測する回線品質計測装置と、当該回線品質計測装置による計測結果の履歴を記憶する回線品質記憶装置と、当該回線品質記憶装置に記憶される回線品質の履歴を参照して、当該送信データの内の優先データに割り当てるキャリア及び非優先データに割り当てるキャリアを決定するキャリア割当て決定装置と、当該キャリア割当て決定装置により決定されるキャリア割り当てに従い、当該複数のキャリアを当該送信データで変調する変調装置とを具備することを特徴とする。

本発明に係る電力線通信モデム装置の制御方法は、電力線からなる伝送媒体の回線品質を計測する回線品質計測ステップと、当該回線品質計測ステップによる計測結果の履歴を回線品質記憶装置に記憶する回線品質記憶ステップと、当該回線品質記憶ステップで記憶される回線品質の履歴を参照して、優先データに割り当てるキャリア及び非優先データに割り当てるキャリアを決定するキャリア決定ステップとを具備することを特徴とする。

本発明によれば、物理レイヤでデータを優先制御できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。本実施例のＰＬＣモデム装置１０が、電力線１２を介して別のＰＬＣモデム装置１４と接続し、かつまた、ＬＡＮ（Local Area Network）１６を介してＬ２（Layer 2）機器１８に接続する。Ｌ２機器１８は、いわゆる、ＬＡＮのリピータハブ又はスイッチングハブである。ＰＬＣモデム装置１４はＰＬＣモデム装置１０と同じ構成からなり、同じ機能を奏する。

家庭内では、多様なノイズ源があり、電力線１２上に種々雑多なノイズが載る。例えば、携帯電話の充電器が電源コンセントに接続しているか否かで、電力線１２上のノイズの周波数スペクトルは大きく異なる。ＰＬＣモデム１０，１４は、電力線１２上のこのようなノイズ変化に対し、通信に使用するキャリアとその電力を動的に変更する。本実施例では、更に、優先されるべきデータ（優先データ）に対して特定のキャリア、即ち、ノイズに対して最も安定したキャリアを割り当てることで、優先データの安定した伝送を確保する。

ＰＬＣモデム装置１０の構成と動作を説明する。半二重通信装置２０がＰＬＣモデム装置１４との間でデータを半二重で通信する。全二重通信装置２２が、Ｌ２機器１８との間でデータを全二重で通信する。勿論、将来的には、半二重通信装置２０を全二重通信装置に変更しても良い。

半二重通信装置２０は、ＰＬＣモデム装置１４からの信号を制御装置２４とＰＣＬ復調装置２６に供給する。制御装置２４はＰＬＣモデム装置１０の全体を制御する。制御装置２４はまた、後述する方法でモデム装置１０からモデム装置１４にデータを送信できる。このデータ伝送手段を利用して、制御装置２４は、モデム装置１４との間でデータ伝送条件（使用するキャリア等）を決定でき、相手に通知できる。

制御装置２４はまた、使用するキャリアを決定し、優先データに割り当てるキャリアを決定するために、ＰＬＣモデム１４との間の電力線１２上の回線品質を測定する回線品質測定装置２８と、測定された回線品質を過去の所定回数にわたり記憶する回線品質記憶装置３０と、記憶装置３０に記憶される回線品質の履歴から、データ伝送に使用する１以上のキャリアと、その内で、優先データに割り当てる１以上のキャリアを決定するキャリア割当て決定装置３２を具備する。制御装置２４は、実際にはマイクロコンピュータからなり、回線品質測定装置２８及びキャリア割当て決定装置３２は、マイクロコンピュータ上のソフトウエアとして実現される。

回線品質測定装置２８は、定期的に又はデータ伝送の空き時間を使って、ＰＬＣモデム装置１４との間で電力線１２の回線品質の周波数分布を計測し、過去の複数回分の計測結果を回線品質記憶装置３０に格納する。キャリア割当て決定装置３２は、記憶装置３０に記憶される回線品質計測結果の履歴に従い、定期的に又は、記憶装置３０に記憶される回線品質計測結果が更新される都度、ＰＬＣモデム装置１４とのデータ通信で使用する１又は複数のキャリアと、優先データに割り当てるべき１又は複数のキャリアを決定し、この決定内容を分配装置３６に通知する。記憶装置３０に記憶される回線品質計測結果の履歴の都度、使用するキャリアと優先データに割当てるキャリアを更新すれば、伝送路の回線品質の変化に応じて、優先データに対するキャリアの割当てを動的に、より好ましい状態に修整できる。

キャリア割当て決定装置３２は、例えば、過去の回線品質計測結果から、ＳＮ変動の激しいキャリア及びその周辺のキャリアは、優先データには割り当てない。逆に、ＳＮ変動の少ないキャリア及びその周辺のキャリアは、優先データの有力候補とする。更には、リンクアップ時に過去の回線計測結果を参照して、優先データを搬送するキャリアを決定してもよい。その場合、リンクアップ後に、そのキャリアがノイズの影響を受けるようになれば、優先データを、回線品質のより安定したキャリアに移行する。

家電機器は、ＰＬＣに対するノイズとして、固有の周波数帯と信号対雑音比の固有の変動幅を持つ。また、使用時間もある程度、限定される。従って、計測された回線品質の計測結果を時系列に比較することにより、相対的に回線品質が安定するキャリア、即ち、ノイズの影響を受けにくいキャリアを決定できる。キャリア割当て決定装置３２は、記憶装置３０に記憶される複数の回線品質計測結果からこのようなキャリアを決定し、分配装置３６に通知する。

ＰＬＣ復調装置２６は、ＰＬＣモデム装置１４からのデータを復調し、ＬＡＮ１６に適したフレーム構造で復調データを全二重通信装置２２に供給する。全二重通信装置２２は、ＰＬＣ復調装置２６からのデータを、ＬＡＮ１６を介してＬ２機器１８、又はＬＡＮ１６に接続する他の装置に供給する。

他方、全二重通信装置２２は、Ｌ２機器１８又はＬＡＮ１６に接続する他の装置からのデータを優先度クラス分け装置３４に供給する。優先度クラス分け装置３４は、全二重通信装置２２からのデータを優先データとそれ以外のデータ（一般データ）とに区分する。

分配装置３６は、決定装置３２からの通知に従い、優先度クラス分け装置３４からの優先データを、ＰＬＣ変調装置３８の、安定的に伝送可能なキャリアの変調器４２（４２−１〜４２−ｎ）に分配し、優先度クラス分け装置３４からの一般データをＰＬＣ変調装置３８の、データ伝送に使用する残るキャリアの変調器４２（４２−１〜４２−ｎ）に分配する。

ＰＬＣ変調装置３８の発振器４０（４０−１〜４０−ｎ）は、それぞれ異なる周波数ｆ１〜ｆｎで発振する。各変調器４２（４２−１〜４２ｎ）は、対応する発振器４０（４０−１〜４０−ｎ）からのキャリアを分配装置３６からの対応するデータで変調する。また、使用しないキャリアに対する変調器４２（４２−１〜４２−ｎ）は、キャリアを遮断する。これにより、使用しないキャリアが電力線１２に出力されるのを防止する。

周波数多重装置４４は、各変調器４２（４２−１〜４２−ｎ）の出力を多重し、その多重信号を半二重通信装置２０に供給する。半二重通信装置２０は、周波数多重装置４４からの多重信号を、電力線１２に出力する。これにより、Ｌ２機器からのＰＬＣモデム装置１４又はその配下の機器に向けたデータが、ＰＬＣモデム装置１４に到達する。

先に説明たように、制御装置２４が、予め、ＰＬＣモデム装置１４との間の回線品質を計測し、複数回の計測結果から、使用する１以上のキャリアと、その内で、優先データに割り当てる１以上のキャリアを決定する。この決定に従い、分配装置３６が、優先データに安定的な伝送を期待できる１以上のキャリアを割り当てるので、本実施例では、優先データを一般データに比べて、より安定的に伝送できる。即ち、本実施例では、ノイズの影響を受けにくいキャリアで優先データを伝送するので、物理レイヤ上で、優先トラフィックを非優先トラフィックより優先できる。

図２は、ＰＬＣに使用するキャリアのプロファイル例を示す。横軸は、周波数、縦軸は相対電力を示す。図２では、ノイズの影響を受けにくい３つのキャリアを優先トラフィックに割り当てる。

回線品質測定装置２８が、電力線１２の回線品質、より具体的には、信号対雑音比を計測するタイミングを説明する。図３は、タイマを参照して一定時間毎に回線品質を計測する場合のフローチャートを示す。回線品質測定装置２８は、内蔵するタイマをリセットして起動する（Ｓ１）。タイマが一定時間経過するのを待って（Ｓ２）、電力線１２の回線品質を計測する（Ｓ３）。具体的には、回線品質を計測するために、制御装置２４又は回線品質計測装置２８が、全キャリアが一定のパワーで試験データを搬送するように、分配装置３６に指示する。モデム装置１４は、受信した各キャリアの信号対雑音比をモデム装置１０の制御装置２４に通知する。このようなプロセスで、回線品質計測装置２８は、モデム装置１０からモデム装置１４に向かうデータ伝送路の回線品質を計測できる。逆方向も同様に計測できる。

回線品質の計測後、タイマを再びリセットして起動し（Ｓ１）、ステップＳ２移行を繰り返す。このように、一定時間毎に、強制的に回線品質を計測する。

この方法では、回線品質の計測のためにデータ伝送が妨げられる。しかし、回線品質の定期的な計測結果を得られるので、周囲のノイズ発生源のノイズ発生状況を正確に把握できるという利点がある。

図４は、データ伝送の空きを狙って回線品質を計測する動作のフローチャートを示す。この場合、制御装置２４又は計測装置２８が、データ伝送中か否かをモニタする（Ｓ１１）。そして、データ伝送中でないときに（Ｓ１１）、上述の方法で、電力線１２の信号対雑音比を計測する（Ｓ１２）。

図５は、図３と図４の組み合わせの動作フローチャートを示す。一定時間に回線品質を計測しつつ、データ伝送の空きが発生すると、その時にも回線品質を計測する。

即ち、回線品質測定装置２８は、内蔵するタイマをリセットして起動する（Ｓ２１）。タイマが一定時間経過したら（Ｓ２２）、電力線１２の回線品質を計測する（Ｓ２３）。タイマの時間経過を待つ間（Ｓ２２）、データ伝送の空きが発生するか否かを調べる（Ｓ２４）。データ伝送に空きが発生すると（Ｓ２４）、回線品質を計測する（Ｓ２４）。回線品質を計測すると（Ｓ２３）、タイマを再びリセットして起動し（Ｓ２１）、ステップＳ２２移行を繰り返す。

強制的で定期的な回線品質の計測と、データ伝送の空きを狙った回線品質の計測を併用するので、データ伝送を妨げる機会を少なくしつつ、可能な限りで定期的に回線品質を計測できる。図４に示す方法では、回線品質計測の時間間隔が拡がりすぎることがあるが、図５では、そのような弊害が無い。

図６は、伝送の後に必ず回線品質を計測する動作のフローチャートを示す。即ち、データ伝送を終了したら（Ｓ３１）、信号対雑音比を計測する（Ｓ３２）。この方法は、回線品質の測定のためにデータ伝送を妨げることが無い。

図７は、一定時間毎の計測を基本としつつ、データ伝送中の場合には、データ伝送の終了を待って回線品質を計測する動作のフローチャートを示す。

回線品質測定装置２６は、内蔵するタイマをリセットして起動する（Ｓ４１）。タイマが一定時間経過したら（Ｓ４２）、データ伝送中か否かを調べる（Ｓ４３）。データ伝送中であれば、データ伝送の終了を待つ（Ｓ４３）。データ伝送が終了したら（Ｓ４３）、電力線１２の回線品質を計測する（Ｓ２４４）。回線品質を計測すると（Ｓ４４）、タイマを再びリセットして起動し（Ｓ４１）、ステップＳ４２移行を繰り返す。

一定時間の計測を基本としつつも、データ伝送の空きを待って回線品質を計測するので、データ伝送を妨げることなしに、可能な限りで定期的に回線品質を計測できる。

特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。 電力線通信におけるキャリアの電力プロファイルの模式図である。 本実施例における回線品質計測タイミングを示す一例のフローチャートである。 本実施例における回線品質計測タイミングを示す一例のフローチャートである。 本実施例における回線品質計測タイミングを示す一例のフローチャートである。 本実施例における回線品質計測タイミングを示す一例のフローチャートである。 本実施例における回線品質計測タイミングを示す一例のフローチャートである。

符号の説明

１０：ＰＬＣモデム装置
１２：電力線
１４：ＰＬＣモデム装置
１６：ＬＡＮ
１８：Ｌ２（Layer 2）機器
２０：半二重通信装置
２２：全二重通信装置
２４：制御装置
２６：ＰＣＬ復調装置
２８：回線品質測定装置
３０：回線品質記憶装置
３２：キャリア割当て決定装置
３４：優先度クラス分け装置
３６：分配装置
３８：ＰＬＣ変調装置
４０（４０−１〜４０−ｎ）：発振器
４２（４２−１〜４２ｎ）：変調器
４４：周波数多重装置

Claims (10)

1. 異なる周波数の複数のキャリアで送信データを伝送する電力線通信モデム装置であって、
   電力線からなる伝送媒体の回線品質を所定タイミングで計測する回線品質計測装置（２８）と、
   当該回線品質計測装置（２８）による計測結果の履歴を記憶する回線品質記憶装置（３０）と、
   当該回線品質記憶装置（３０）に記憶される回線品質の履歴を参照して、当該送信データの内の優先データに割り当てるキャリア及び非優先データに割り当てるキャリアを決定するキャリア割当て決定装置（３２）と、
   当該キャリア割当て決定装置（３２）により決定されるキャリア割り当てに従い、当該複数のキャリアを当該送信データで変調する変調装置（３８）
   とを具備することを特徴とする電力線通信モデム装置。
2. 当該キャリア割当て決定装置（３２）が、当該回線品質記憶装置（３０）に記憶される回線品質の履歴を参照して、当該複数のキャリアの中から、データ伝送に使用するキャリアを決定することを特徴とする請求項１に記載の電力線通信モデム装置。
3. 当該回線品質計測装置（２４）が、定期的に当該伝送媒体の回線品質を計測することを特徴とする請求項１又は２に記載の電力線通信モデム装置。
4. 当該回線品質計測装置（２４）が、データ伝送の空きに当該伝送媒体の回線品質を計測することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電力線通信モデム装置。
5. 当該キャリア割当て決定装置（３２）が、当該回線品質記憶装置に記憶される計測結果の更新に従い、当該優先データに割り当てるキャリア及び非優先データに割り当てるキャリアを更新する決定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電力線通信モデム装置。
6. 電力線通信モデム装置の制御方法であって、
   電力線からなる伝送媒体の回線品質を計測する回線品質計測ステップ（２８）と、
   当該回線品質計測ステップによる計測結果の履歴を回線品質記憶装置（３０）に記憶する回線品質記憶ステップと、
   当該回線品質記憶ステップで記憶される回線品質の履歴を参照して、優先データに割り当てるキャリア及び非優先データに割り当てるキャリアを決定するキャリア決定ステップ（３２）
   とを具備することを特徴とする電力線通信モデムの制御方法。
7. 当該キャリア割当て決定ステップ（３２）が、当該回線品質記憶装置（３０）に記憶される回線品質の履歴を参照して、当該複数のキャリアの中から、データ伝送に使用するキャリアを決定することを特徴とする請求項６に記載の電力線通信モデム装置の制御方法。
8. 当該回線品質計測ステップ（２８）が、定期的に当該伝送媒体の回線品質を計測することを特徴とする請求項６又は７に記載の電力線通信モデム装置の制御方法。
9. 当該回線品質計測ステップ（２８）が、データ伝送の空きに当該伝送媒体の回線品質を計測することを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載の電力線通信モデム装置の制御方法。
10. 当該キャリア割当て決定ステップ（３２）が、当該回線品質記憶装置（３０）に記憶される計測結果の更新に従い、当該優先データに割り当てるキャリア及び非優先データに割り当てるキャリアを更新する決定することを特徴とする請求項６乃至９の何れか１項に記載の電力線通信モデム装置の制御方法。

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