JP2008141455A - Ｐｌｃモデムおよびｐｌｃネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 宅内に居る人に広く、電力線伝送線路における通信速度の変化をリアルタイムに報知するＰＬＣモデムおよびＰＬＣネットワークシステムを得る。
【解決手段】 メモリ回路部１２は、通信速度の変化を判断するための複数の閾値を格納している。そして、コントロール回路部１１は、現状の通信速度がメモリ回路部１２にある所定の閾値よりも低くなると、音声出力処理部１７に、通信速度の低下を報知するように指示をする。この指示を受けた音声出力処理部１７は音声出力装置５０に通信速度の低下をビープ音などにより、報知するように指示する。最後に、音声出力装置５０は、ビープ音などにより通信速度の低下を警告すべく報知する（反対に、通信速度の上昇の場合、メロディ音などで報知する。）。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＰＬＣモデムおよびＰＬＣネットワークシステムに関する。なお、ＰＬＣ（Power Line Communication）とは、電力線を信号伝送路として通信を行う技術をいう。

近年、各種電気機器をネットワークに接続して、各種電気機器を集中管理するシステムが提唱されている。各種電気機器には電力を供給する商用電力線に通信情報を重畳するＰＬＣを適用することが期待されている。

図１は、ＰＬＣネットワークシステムの一例であって、家庭ＡのＰＬＣネットワークシステムとこれに接続される機器を示す。外部のインターネットに接続された光ファイバ１は、光電気変換装置２に接続されている。光電気変換装置２には、信号線Ｓ１が接続され、この信号線Ｓ１には、例えば、ＡＤＳＬ回線として家庭に設けられ、ルータ機能を備えた集中管理装置３が接続されている。なお、光ファイバ１が光電気変換装置２を介さずに、直接、家庭に設けられた集中管理装置３に接続される場合もある。

集中管理装置３には、信号線Ｓ２を通じて、ＰＬＣマスタモデムａ１と接続されている。

電力線１０には、変圧器（図示せず）により三相交流の中圧電圧（例えば、６ｋＶ）から変換された低電圧（例えば、１００Ｖや２００Ｖ）が配電されている。この電力線１０は、電力計４を介して、宅内電力線１０ａにつながっている。

家庭Ａには、部屋等に対応した数の複数のユニットケーブル８が配設されている。ユニットケーブル８は、分電盤５内に配設された分岐ブレーカ（図示せず）にその一端が接続された宅内電力線１０ａ−１と、この宅内電力線１０ａ−１の他端に接続された分岐具９と、この分岐具９に接続される複数の宅内電力線１０ａ−２とで構成されている。宅内電力線１０ａ−２には、複数の電源コンセント７が適宜設けられており、これらの電源コンセント７には、ＰＬＣマスタモデムａ１の他、電気機器（６０，６１，６２）が接続されたＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）が接続されている。

そして、ＰＬＣマスタモデムａ１とＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）との間の通信に、トークンパッシング方式が使われる場合を例にする。この通信方式では、ＰＬＣマスタモデムａ１がＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）に対してトークンを送信し、トークンを受けたＰＬＣスレーブモデムのみが通信できる。

このようにトークンパッシング方式により、ＰＬＣマスタモデムａ１とＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）との間に通信リンクが確立する。そして、ＰＬＣマスタモデムａ１とＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）との間の所定時間間隔のポーリング時において、ＥＶＭ（Error Vector Magnitude）値を検出する。ＥＶＭ値とは、デジタル変復調する際に位相と振幅が極座標に表される際の本来あるべき位置からのズレの程度である。このズレが大きくなるとＥＶＭ値も大きくなる。これは、主に伝送線路のＳＮ比の悪化が原因であることが知られている。つまり、伝送線路のＳＮ比が悪化するとＥＶＭ値は大きくなる。

宅内のＰＬＣネットワークシステムにおいて、ＥＶＭ値が大きくなる原因の一つは電力線に接続された電気機器（６０，６１，６２）の動作によるノイズが電力線に重畳されるためである。ＥＶＭ値が大きくなると、ＰＬＣマスタモデムａ１またはＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）は、モデム間の伝送線路のＥＶＭ値を検知し通信速度を変化させる。この結果、通信速度が低下すると、情報伝達のエラーレートが悪化しパケットロスが生じる虞がある。この場合、ＰＬＣマスタモデムａ１またはＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）が宅内の人に通信速度が低下している旨を報知する。そして、宅内の人は、ノイズフィルタ付きテーブルタップを介して電気機器（６０，６１，６２）を接続したり、電気機器（６０，６１，６２）を接続するコンセントを変えたり、電気機器（６０，６１，６２）のいずれかの動作を停止させる措置を採ることができる。

反対に、通信速度が速くなると、ＰＬＣマスタモデムａ１またはＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）が宅内の人に通信速度が上昇している旨を報知する。そうすると、宅内の人は、電気機器（６０，６１，６２）を動作させても情報伝送の品質悪化につながらないと判断できる。

この報知手段として、電力線に接続されているＰＬＣモデムの状態をＰＬＣモデムに付属するＬＥＤを使って報知する技術が開示されている（特許文献１参照）。また、ファックスのモデムではあるが、ファックス通信中の不愉快な音をミュートして、代わりに、「データ通信中」などの固定メッセージを音声出力してファックスのモデムの通信状態を常に報知する技術が開示されている（特許文献２参照）。
特開２００６−１９１２８６号公報 特開平８−１４９４３０号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、ＰＬＣモデムに付属するＬＥＤを使って電力線に接続されているＰＬＣモデムの状態を報知するため、ＰＬＣモデムを見ている人にしか報知することができない課題がある。

また、電力線に重畳されるノイズの状況は電気機器（６０，６１，６２）の使用状況に依存し、通信速度は常に変化をする。このため、上記特許文献２に開示された技術では、常に固定メッセージを音声で出力するため、これを聞く人は現状の通信速度に問題があるのかどうかを把握できない課題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、宅内に居る人に広く、電力線伝送線路における通信速度の変化をリアルタイムに報知することを目的とする。

第１の発明にかかるＰＬＣモデムは、電力線を伝送線路として通信を行うＰＬＣモデムであって、ＰＬＣモデムは、伝送線路の伝送品質を評価する伝送品質評価手段、伝送品質評価手段が評価する伝送品質評価に基づき通信速度を設定する通信速度設定手段と音声出力手段と制御手段とを備え、制御手段は、通信速度設定手段により設定された通信速度と所定の閾値とに基づき通信速度の変化を判断し、音声出力手段に対して変化に関する情報の出力を指示することを特徴とする。

第１の発明によれば、ＰＬＣモデムを見ている人のみならず宅内の人に音声（以下、「音声」とは、ビープ音やメロディ音など自然言語以外の音と自然言語発話音の双方を言う。）で通信速度の変化をリアルタイムに伝えることができる。

第２の発明にかかるＰＬＣネットワークシステムは、第一のＰＬＣモデムと第二のＰＬＣモデムとの間において電力線を伝送線路として通信を行うＰＬＣネットワークシステムであって、第一のＰＬＣモデムは、伝送線路の伝送品質を評価する伝送品質評価手段、伝送品質評価手段が評価する伝送品質評価に基づき通信速度を設定する通信速度設定手段と制御手段と送信手段を備え、第二のＰＬＣモデムは、受信手段と音声出力手段を備え、第一のＰＬＣモデムにおいて、制御手段は、通信速度設定手段により設定された通信速度と所定の閾値とに基づき通信速度の変化を判断し、送信手段に対して第二のＰＬＣモデムへの変化に関する情報の送信を指示し、第二のＰＬＣモデムにおいて、受信手段は、第一のＰＬＣモデムからの変化に関する情報を受信し、音声出力手段は、変化に関する情報を出力することを特徴とする。

第２の発明によれば、一のＰＬＣモデムが検知した通信速度の変化を他の複数のＰＬＣモデムに伝え、他の複数のＰＬＣモデムが音声でこれを宅内の人に広く伝えることができる。

本発明によれば、ＰＬＣマスタモデムａ１とＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）との間の通信において、電気機器の動作に起因する通信速度の変化をリアルタイムで宅内の人に広く報知することができる。このため宅内の人は、ＰＬＣネットワークの伝送品質の変化を知ることができ、情報伝送品質を維持するための行動を採りやすくなる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下、宅内のＰＬＣネットワークとして、一般家屋内のネットワークを例に説明をするが、オフィスや工場内のネットワークにおいても同様である。また、異なる図面において同一または相応する符号を付した要素は、同一または相応する要素を示すものとする。

（発明の概要）
図１を使って本発明の概要を説明する。ＰＬＣマスタモデムａ１、ＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）および各ＰＬＣスレーブモデムに接続された電気機器（パソコン６０，エアコン６１，電子レンジ６２）のＰＬＣネットワークが本発明の中心である。このＰＬＣネットワークにおいて、ＰＬＣマスタモデムａ１とＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）との間の通信は、電力線を信号伝送路としてこれに高周波成分を重畳して情報の伝送を行う。ＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）と電気機器との間は、イーサネット（登録商標）のインタフェースで通信を行う。なお、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）やＩＥＥＥ１３９４などのシリアル通信を行ってもよい。また、ＰＬＣスレーブモデムを電気機器の基板上に実装し、ＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）と電気機器との間の通信を基板のバス上で行うなど他の公知の手段を使ってもよい。

ＰＬＣマスタモデムａ１とＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）との間の通信は、ＰＬＣマスタモデムａ１からＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）への下りの通信とＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）からＰＬＣマスタモデムａ１への上りの通信とにおいて行われる。ポーリングは上りの通信および下りの通信において、所定の時間間隔で行われ、ＰＬＣマスタモデムａ１またはＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）は、ポーリング時に所定のロジックでＥＶＭ値を得ることができる。そして、ＰＬＣマスタモデムａ１またはＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）は、このＥＶＭ値の変化に伴い自動的に通信速度を設定する。

ところで、日常、私たちは、パソコン６０、エアコン６１または電子レンジ６２のスイッチをＯＮにしたり、エアコン６１を弱から強へ変更する。そして、パソコン６０、エアコン６１および電子レンジ６２の経時的な動作状況に応じて電力線の信号伝送路全体のＥＶＭ値の変動に伴いＳＮ比も変動する。例えば、最初、パソコン６０のみが動作している時、パソコンのノイズは電力線にあまり影響を与えないので、ＳＮ比は３５ｄＢ程度であり、このときの通信速度は１３０Ｍｂｐｓでよい。この状況において、次に、エアコン６１を弱で動作させると、エアコンの電源回路やインバータ回路などで発生するノイズが電力線に重畳される。このため、ＳＮ比は、２５ｄＢ程度になり、通信速度を１００Ｍｂｐｓに低下させなければ情報伝送の品質を保つことができない。加えて、電子レンジを動作させると、更に、ＥＶＭ値は低下するので、通信速度を下げなければならない。

このとき、ＰＬＣマスタモデムａ１またはＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）は、これ以上通信速度が低下すると情報伝送の品質の低下を招く判断基準（「閾値」という。）を有しており、通信速度がこの閾値よりも低下すると音声、例えば、ビープ音などにより、広く通信速度を報知するのである。そうすると、電子レンジを動作させようとしていた人は、通信速度の低下に伴う情報伝送の品質の悪化を理解でき、電子レンジの動作を停止させることにより、情報伝送の品質悪化を避けることができる。
反対に、通信速度が上昇し、通信速度がこの閾値を超えると、音声、例えば、メロディ音などにより、広く通信速度を報知するのである。そうすると、宅内の人は、電子レンジを動作させても情報伝送の品質の維持できることを理解する。

（実施の形態）
図２は、本発明の実施の形態にかかるＰＬＣマスタモデムａ１の構成を示すブロック図である。ブロック間の矢印は情報の流れを表す。
結合回路部１６は、電力線１０ａ−２に情報を高周波成分として重畳する一方で、電力線１０ａ−２から情報を高周波成分として取り出す。なお、電力線１０ａ−２と結合回路部１６との間には電源コンセント７（図示せず）が介在する。

コントロール回路部１１（「制御手段」という。）は、結合回路部１６から受信回路部１４へ情報を転送できるように送受信スイッチ回路部１５をスイッチする。情報を送信する場合、コントロール回路部１１は、送信回路部１３（「送信手段」という。）から結合回路部１６へ情報を転送できるように送受信スイッチ回路部１５をスイッチする。また、情報を受信する場合、受信回路部１４は、ＡＤ変換を行い、更にデジタルデータに復調する。情報を送信する場合、送信回路部１３は、デジタルデータを変調し、更にＤＡ変換を行う。

また、コントロール回路部１１は、ポーリングした際に所定ロジックに従いＥＶＭ値を算出するとともに（コントロール回路部中のＥＶＭを算出する機能を「伝送品質評価手段」という。）、このＥＶＭ値に基づき、各々のＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）に対して妥当な通信速度を設定する（コントロール回路部中の通信速度を設定する機能を「通信速度設定手段」という。）。

メモリ回路部１２は、後述する通信速度の変化を判断するための複数の閾値を格納している。そして、コントロール回路部１１は、現状の通信速度がメモリ回路部１２にある所定の閾値よりも低くなると、音声出力処理部１７（「音声出力手段」という。）に、通信速度の低下を報知するように指示をする。この指示を受けた音声出力処理部１７は音声出力装置５０に通信速度の低下をビープ音などにより、報知するように指示する。最後に、音声出力装置５０は、ビープ音などにより通信速度の低下を警告すべく報知する（反対に、通信速度の上昇の場合、メロディ音などで報知する。）。また、コントロール回路部１１は、この通信速度の低下を送信回路部１３により各ＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）に同報通知する。

図３は、本発明の実施の形態にかかるＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）の構成を示すブロック図である。コントロール回路部２１、メモリ回路部２２、送信回路部２３、受信回路部２４、送受信スイッチ回路部２５、結合回路部２６の各機能は、ＰＬＣマスタモデムａ１におけるコントロール回路部１１、メモリ回路部１２、送信回路部１３、受信回路部１４、送受信スイッチ回路部１５、結合回路部１６と基本的に同じである。

即ち、コントロール回路部２１は、現状の通信速度がメモリ回路部２２にある所定の閾値よりも低くなると情報伝送の品質を保つことができないと判断し、音声出力処理部２７に、通信速度の低下をビープ音などにより、報知するように指示をする。この指示を受けた音声出力処理部２７は音声出力装置５０に通信速度の低下を報知するように指示し、音声出力装置５０は、ビープ音などにより通信速度の低下を警告すべく報知する。（反対に、通信速度の上昇の場合、メロディ音などで報知する。）

また、受信回路部２４（「受信手段」という。）は、ＰＬＣマスタモデムａ１の送信回路部１３から電力線１０ａ−２を介して、通信速度の低下に関する情報を受信する。コントロール回路部２１は、この通信速度の低下に関する情報を受信したことを検知すると、音声出力処理部２７に、通信速度の低下を報知するように指示をする。各々のＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）に接続された音声出力装置５０は、音声により通信速度の低下を警告すべく報知するので、宅内に居る人に広く通信速度の低下を周知することができる。

なお、上述した例において、ＰＬＣマスタモデムａ１がＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）に通信速度の低下を同報通知する例を示したが、ＰＬＣスレーブモデムａ２などが他のＰＬＣモデム（ａ１，ａ３，ａ４）に通信速度の低下を同報通知することもできる。

また、図３に図示していないが、ＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）の内部に通信ＩＦ回路部がある。これは、電気機器（パソコン６０，エアコン６１，電子レンジ６２）内にある通信ＩＦ回路部（図示せず）とイーサネット（登録商標）などの信号線Ｓ２を介して通信を行うためのインタフェース回路である。

図４は、通信速度の経時的変化を表す図であって、通信速度の低下を示す図である。２本の点線が閾値を表す。第一の閾値が３５Ｍｂｐｓ（Mega Bit Per Second）であり、通信速度がこの第一の閾値を下回ると、情報伝送の品質が悪化し、情報伝送のエラーレートの悪化や、パケットロスが発生する虞がある。この結果、ストリーミング画像の劣化が発生する可能性がある。但し、図４のように通信速度が第一の閾値を上回ったり下回ったりしている間において、コントロール回路部（１１，２１）が単純に第一の閾値を下回っただけで音声出力処理部（１７，２７）に通信速度の低下の報知を指示すると、何回もビープ音などで通信速度の低下の報知が行われ、これを聞く人は不愉快になるかもしれない。そこで、コントロール回路部（１１，２１）は、通信速度の過去の経時的な変化を監視し、例えば、通信速度が過去６０秒の間に第一の閾値を３回下回ったことを検知すれば、音声出力処理部（１７，２７）に通信速度の低下の報知を指示するロジックにしてもよい。この結果、宅内の人は不愉快なビープ音などを頻繁に聞かされずに済むことができる。

第二の閾値は、１０Ｍｂｐｓである。通信速度がこの第二の閾値を下回るとＰＬＣモデム間（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４）の通信リンクが切断される寸前の状況である。この場合、ＰＬＣネットワークは通信リンクが切断される寸前の危機的な状況なので、通信速度を報知する際には、音量を大きくするのがよい。そうすることにより、宅内の人はＰＬＣネットワークが危機的な状況であることを認識し付近の電気機器を直ぐに停止するなどの措置を採ることができる。

図５は、通信速度の上昇を示す図である。通信速度が、ＰＬＣモデム間（ａ１、ａ２，ａ３，ａ４）の通信リンクが切断される寸前の状況から第二の閾値を上回り、更に、情報伝送の品質が安定する通信速度である第一の閾値を超えている。これらの閾値を超えた場合も、ＰＬＣマスタモデムａ１またはＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）が通信速度の上昇をメロディ音などを使って宅内の人に対して広く報知する。宅内の人が、ＰＬＣネットワークにおいて情報伝送の品質が安定している状況であることを判れば、安心して電気機器（パソコン６０，エアコン６１，電子レンジ６２）を動作させることができるからである。

上述したように図４または図５においては、ＰＬＣマスタモデムａ１またはＰＬＣスレーブモデム（ａ２，ａ３，ａ４）が通信速度の低下や上昇をビープ音やメロディ音などで報知する旨を説明したが、情報伝送の品質を表す自然言語による文章を音声により出力してもよい。例えば、通信速度が第一の閾値を下回る場合「画像を楽しんでいる場合画像が途切れることがあります。」、通信速度が第二の閾値を下回る場合「まもなく通信が途切れます。」である。また、通信速度が第二の閾値を超える場合「通信可能な状態になりました。」、通信速度が第一の閾値を超える場合「画像を楽しむことができる状態になりました。」などである。そうすることにより、宅内の人は定性的にＰＬＣネットワークの状況を判ることができる。

図６は、情報伝送の品質が安定している状態の通信速度が急激に低下したことを示す図である。このような状況においては、ＰＬＣモデムのプラグをコンセントから抜かれたことなどにより、通信が瞬断された状況である。この場合、通信速度の低下（通信速度０）を報知するよりも、伝送品質の悪化を表す「通信が切断されました。」などの文章を音声出力する方が宅内の人にとって判りやすい。コンセントからプラグが抜かれたＰＬＣモデムは、他のＰＬＣモデムに対して同報通信をすることはできない。しかし、当該プラグを抜かれたＰＬＣモデム以外のＰＬＣモデム間においては同報通信を行う。

図７は、通信速度が情報伝送の品質が安定する通信速度に急激に上昇したことを示す図である。このような状況においても、図６の説明と同様に、伝送品質の回復を表す「通信が回復されました。」などの文章を音声出力する方が宅内の人にとって判りやすい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記の意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

家庭内のＰＬＣネットワークシステムとこれに関連する機器の全体構成を示す模式図である。 本発明実施の形態にかかるＰＬＣマスタモデムの主な回路構成を示すブロック図である。 本発明実施の形態にかかるＰＬＣスレーブモデムの主な回路構成を示すブロック図である。 通信速度の経時的変化であって通信速度の低下を示す図である。 通信速度の経時的変化であって通信速度の上昇を示す図である。 情報伝送の品質が安定している状態の通信速度が急激に低下したことを示す図である。 通信速度が情報伝送の品質が安定する通信速度に急激に上昇したことを示す図である。

符号の説明

Ｓ１，Ｓ２ 信号線
１ 光ファイバ
２ 光電気変換装置
３ 集中管理装置
４ 電力計
５ 分電盤
７ 電源コンセント
８ ユニットケーブル
９ 分岐具
１０ 電力線
ａ１ ＰＬＣマスタモデム
ａ２，ａ３，ａ４ ＰＬＣスレーブモデム
１１，２１ コントロール回路部
１２，２２ メモリ回路部
１３，２３ 送信回路部
１４，２４ 受信回路部
１５，２５ 送受信スイッチ回路部
１６，２６ 結合回路部
１７，２７ 音声出力処理部
１８，２８ 伝送品質評価手段
１９，２９ 通信速度設定手段
５０ 音声出力装置
６０，６１，６２ 電気機器（パソコン，エアコン，電子レンジ）

Claims (2)

1. 電力線を伝送線路として通信を行うＰＬＣモデムであって、
   該ＰＬＣモデムは、該伝送線路の伝送品質を評価する伝送品質評価手段、該伝送品質評価手段が評価した伝送品質評価に基づき通信速度を設定する通信速度設定手段、音声出力手段、および制御手段とを備え、
   該制御手段は、該通信速度設定手段により設定された該通信速度と所定の閾値とに基づき該通信速度の変化を判断し、該音声出力手段に対して該変化に関する情報の出力を指示することを特徴とするＰＬＣモデム。
2. 第一のＰＬＣモデムと第二のＰＬＣモデムとの間において電力線を伝送線路として通信を行うＰＬＣネットワークシステムであって、
   該第一のＰＬＣモデムは、該伝送線路の伝送品質を評価する伝送品質評価手段、該伝送品質評価手段が評価した伝送品質評価に基づき通信速度を設定する通信速度設定手段、制御手段と送信手段を備え、
   該第二のＰＬＣモデムは、受信手段と音声出力手段を備え、
   該第一のＰＬＣモデムにおいて、
   該制御手段は、該通信速度設定手段により設定された該通信速度と所定の閾値とに基づき該通信速度の変化を判断し、該送信手段に対して該第二のＰＬＣモデムへの該変化に関する情報の送信を指示し、
   該第二のＰＬＣモデムにおいて、
   該受信手段は、該第一のＰＬＣモデムからの該変化に関する情報を受信し、
   該音声出力手段は、該変化に関する情報を出力することを特徴とするＰＬＣネットワークシステム。

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