JP2010258769A - 給電付通信システム及びモデム - Google Patents

Abstract

【課題】近くにコンセントの無い屋外等の場所でも、モデム及びＩＰ監視カメラ等の端末機器を設置することができるシステムや、それに用いるモデムを提供する。
【解決手段】同軸ケーブル３に重畳された所定の電圧（例えばＤＣ１５Ｖ）に基づいてモデム２は電源電圧を生成し、当該電源電圧を、端末側の通信端子２ｅに供給する。この通信端子２ｅに接続されるＩＰ監視カメラ９等の端末機器は、モデム２との間で信号の送信又は受信を行うと共に、モデム２から電源供給を受けることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンセントが利用しにくい場所に設置される端末機器をＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）に組み込むための給電付通信システム及び、当該システムに用いられるモデムに関する。

従来、ＮＴＳＣの映像信号を送信するアナログ方式の監視カメラは、同軸ケーブルを介して、監視室内で切替器、モニタ、レコーダ等に接続されていた。この場合、同軸ケーブルが長くなると映像信号が劣化するという欠点や、モニタ等の監視装置が監視カメラのメーカ専用であるため、システムの拡張性に不便がある等の欠点があった。近年、かかる欠点を解消するデジタル方式のＩＰ監視カメラが急速に普及しつつある。このようなＩＰ監視カメラは、ＬＡＮに組み入れることにより、パソコンのモニタで映像を表示したり、レコーダ用パソコンで映像を記録することができる。また、ＩＰ監視カメラの増設も容易である。

但し、ＬＡＮケーブルは使用可能な長さに限度がある。そこで、同軸ケーブルや電力線を利用して、イーサネット（登録商標）以外のネットワーク媒体を組み合わせたネットワークシステムも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００８−２３６４５７号公報

例えば同軸ケーブルの終端側にＩＰ監視カメラを設けるには、モデムが必要である。また、これらのモデムやＩＰ監視カメラには電源が必要である。ところが、監視カメラは屋外等、近くにコンセントが無い位置に設置されることが多いため、電源を調達することが困難であった。
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、近くにコンセントの無い屋外等の場所でも、モデム及び端末機器を設置することができるシステムや、それに用いるモデムを提供することを目的とする。

（１）本発明は、通信ケーブルと、前記通信ケーブルの通信用電路に所定の電圧を重畳する給電装置と、前記通信ケーブルを介して他のモデムとのデジタル通信が可能であり、前記電圧に基づいて電源電圧を生成し、当該電源電圧を、端末側の通信端子に供給するモデムと、前記通信端子を介して信号の送信又は受信を行うと共に前記通信端子から電源供給を受ける端末機器とを備えたものである。

上記のように構成された給電付通信システムにおいて、モデムは、通信ケーブルに供給（重畳）された電圧に基づいて電源電圧を生成することにより、自己の電源を得ることができる。また、当該電源電圧を通信端子に供給することにより、通信端子に接続された端末機器は、モデムと信号の送信又は受信を行うと共に電源供給を受けることができる。

（２）また、上記給電付通信システムにおいて、通信ケーブルは同軸ケーブルであり、給電装置は、当該同軸ケーブルの途中に混合・分波器を設けて、所定の電圧を注入するものであってもよい。
この場合、同軸ケーブル上の任意の位置に混合・分波器を設けることができるので、どこからでも簡単に給電用の電圧を注入することができる。また、既存の同軸ケーブルを切断して混合・分波器を介挿することも容易である。

（３）また、本発明の給電付通信システムは、親機としての１台のモデムに同軸ケーブルを介して子機としての複数ｎのモデムが接続される１：ｎの通信システムと、前記子機としてのいずれかのモデムに接続された端末機器としてのＩＰ監視カメラと、前記ＩＰ監視カメラが接続されたカメラ用モデムと前記親機としてのモデムとを繋ぐ同軸ケーブルの通信用電路に、所定の電圧を重畳する給電装置とを備え、前記カメラ用モデムは、前記電圧に基づいて電源電圧を生成し、当該電源電圧を、前記ＩＰ監視カメラに供給するものでもある。

上記（３）のように構成された給電付通信システムにおいて、カメラ用モデムは、同軸ケーブルに供給（重畳）された電圧に基づいて電源電圧を生成することにより、自己の電源を得ることができる。また、当該電源電圧をＩＰ監視カメラに供給することにより、ＩＰ監視カメラは、カメラ用モデムと信号の送信又は受信を行うと共に電源供給を受けることができる。

（４）一方、本発明のモデムは、通信ケーブルを介して他のモデムとデジタル通信を行う信号処理部と、前記通信ケーブルの通信用電路に重畳された電圧を取り出して電源電圧を生成する電源回路部と、端末機器を接続して当該端末機器と通信を行うために設けられ、前記電源電圧が供給される通信端子とを備えたものである。

上記のように構成されたモデムは、通信ケーブルに供給（重畳）された電圧から電源電圧を生成することにより、自己の電源を得ることができる。また、当該電源電圧を通信端子に供給することにより、通信端子に接続される端末機器は、モデムと信号の送信又は受信を行うと共に電源供給を受けることができる。

（５）また、上記モデムは、独立した外部電源からの直接の給電と、通信ケーブルの通信用電路に重畳された電圧に基づく給電とを、択一的に切り替える切替スイッチを備えたものであってもよい。
この場合、自動若しくは手動で切替スイッチを切り替えることにより、設置環境に合わせて給電経路を適宜変更することができる。例えばコンセントが近くにあれば、コンセントからＡＣ／ＤＣアダプタ等を介して直接の給電を行うこともできる。

本発明の給電付通信システム及びモデムによれば、近くにコンセントの無い屋外等の場所でも、モデム及び端末機器を設置することができる。また、当該モデム及び端末機器は電源コードが不要となるので、外観上の構成が簡素であり、コードの引き回し等の取り扱いも容易である。

給電付通信システムのデータ通信に関する配線のみに着目した機器・配線の構成例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る給電付通信システム（及びこれに用いるモデム）を示す回路図である。 混合・分波器の概略構成を示す図である。 上記給電付通信システムの変形例を示す回路図である。 図４における、一対の混合・分波器の接続の詳細を示す図である。

図１は、給電付通信システムのデータ通信に関する配線のみに着目した機器・配線の構成例を示す図である。図において、親機としてのモデム１と、子機としての複数（図示の例では２個）のモデム２とは、同軸ケーブル３を介して、互いに接続されており、デジタル信号の送信又は受信を行うことができる。なお、詳細には、親機としてのモデム１から１本の同軸ケーブル３を介して分配器７が接続され、この分配器７の下流側にある２本の同軸ケーブル３の終端にそれぞれ、子機としてのモデム２が接続されている。

親機としてのモデム１は、多重化技術（時分割多重化、周波数分割多重化、符号分割多重化等）により１：ｎの双方向通信を行う機能を備える。同様の通信の仕組みを持つ装置に、ＰＬＣモデムがあるが、同モデムはＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式もしくはＳＳ（スペクトラム拡散）方式等を使用し、１：ｎの双方向通信を、電源線を介して実現している。ここでは、同軸ケーブル３を介して、同様の通信が行われる。なお、各モデム１，２としては同じ装置を用いることができる。

親機としてのモデム１はハブ４とＬＡＮケーブル５により接続されている。また、パソコン６も、ＬＡＮケーブル５によりハブ４と接続されている。一方、子機のモデム２にはそれぞれ、ＬＡＮケーブル８を介してＩＰ監視カメラ９が接続されている。このように、モデム間通信を内包して、パソコン６及びＩＰ監視カメラ９によるＬＡＮが構成されている。ＩＰ監視カメラ９によって撮影された映像信号（デジタル信号）は、パソコン６のモニタ６ｍに表示することができ、過去一定時間分の映像信号を記録することもできる。また、パソコン６からＩＰ監視カメラ９に制御信号を送ることもできる。

パソコン６は、有線／無線のＬＡＮにより図示しない他のパソコンと、ＬＡＮを構成することができる。さらに、インターネットを介して、遠隔地でパソコンや携帯電話等により、リアルタイムにＩＰ監視カメラ９の映像を見たり、または、過去の映像を見ることが可能である。

図２は、本発明の一実施形態に係る給電付通信システム（及びこれに用いるモデム）を示す回路図である。この回路図では、図１よりも周辺を簡略化して、親機のモデム１及び１台の子機のモデム２について、それらの内部構成や給電のための配線等について示している。図において、親機のモデム１内には、フィルタ１０１、信号処理部１０２、インターフェース１０３、ＰｏＥ処理部１０４、切替スイッチ１０５、及び、電源部１０６が設けられ、図示のように接続されている。

また、モデム１は、子機のモデム２との通信端子（同軸ケーブル３側の端子）１ｃ、独立した外部電源から例えばＤＣ１５Ｖ（但し、他のＤＣ電圧や、ＡＣの場合もあり得る。）を受けるための電源端子１ｐ、及び、ＬＡＮケーブル５の接続端子（例えばＲＪ４５）１ｅを備えている。この接続端子１ｅには、ＬＡＮケーブル５を介して、パソコン６が接続される。

上記フィルタ１０１は、一定周波数以上の通信信号のみを双方向に通過させる。通信端子１ｃから受け取った信号に直流電圧（１５Ｖ）が含まれていると、この直流成分はフィルタ１０１から切替スイッチ１０５の方へ送られる。但し、図２の構成例における親機のモデム１に関して言えば、外部から通信端子１ｃにＤＣ１５Ｖが供給されることは、基本的にはない。

信号処理部１０２は、通信信号についての変復調等のデジタル処理を行う。インターフェース１０３は、これより図の左方のイーサネット（登録商標）とのインターフェース機能を備える物理層として設けられている。ＰｏＥ（Power Over Ethernet: Ethernetは登録商標）処理部１０４は、イーサネット（登録商標）の信号に電源電圧（ＤＣ４８Ｖ）を重畳する処理を行う。但し、この親機のモデム１に関しては、電源電圧を重畳することに機能上の意義は特になく、ＰｏＥ給電機能を備えていなくてもよい。なお、ＰｏＥは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆの規定に基づく技術である。

電源端子１ｐには、コンセント（図示せず。）に差し込まれるプラグ１３からＡＣ／ＤＣアダプタ１２を介して、ＤＣ１５Ｖの電圧が印加される電源コード１１が接続されている。切替スイッチ１０５は、電源端子１ｐからＤＣ１５Ｖの電圧を受け取っているときは、その電圧を電源部１０６に送り込む。なお、切替スイッチ１０５は、電源端子１ｐからＤＣ１５Ｖの電圧を受け取らないときは、フィルタ１０１から出力される電圧を電源部１０６に送り込むように動作するが、このモデム１ではその機能は重要ではない。電源部１０６は、入力されたＤＣ１５Ｖの電圧を昇圧して、ＤＣ４８Ｖの電源電圧としてモデム１内での使用に提供する。

一方、同軸ケーブル３には混合・分波器１０が介挿されている。また、この混合・分波器１０には、コンセント（図示せず。）に差し込まれるプラグ１３からＡＣ／ＤＣアダプタ１２を介して、ＤＣ１５Ｖの電圧が印加される電源コード１１が接続されている。すなわち、プラグ１３、ＡＣ／ＤＣアダプタ１２、電源コード１１及び混合・分波器１０は、同軸ケーブル３の通信用電路に所定の電圧を重畳する給電装置３００を構成する一例となるものである。

上記混合・分波器１０は、同軸ケーブル３上の任意の位置に設けることができるので、どこからでも簡単に給電用の電圧を注入することができる。また、既存の同軸ケーブル３を切断して混合・分波器１０を介挿することも容易である。なお、同軸ケーブル３が長い場合（例えば１００ｍ以上）には、電圧降下を考慮して、なるべく、子機のモデム２の近くに設けることが好ましい。

図３は、上記混合・分波器１０の概略構成を示す図である。混合・分波器１０の３つの端子のうち、端子１０ａにはモデム１の通信端子１ｃが接続され、端子１０ｂにはＤＣ１５Ｖの電圧が供給される。端子１０ｃには、モデム２の通信端子２ｃが接続される。端子１０ｂと１０ｃとは、内部で互いにＤＣ１５Ｖを通電させる。

従って、モデム１から送信された通信信号にはＤＣ１５Ｖが重畳（混合）されて、高周波信号の平均値が１５Ｖ押し上げられたような波形となり、重畳信号としてモデム２に達する。このようにして、同軸ケーブル３に直流電圧を載せることができる。
逆に、モデム２から送信された通信信号は、混合・分波器１０によって分波され、端子１０ａに出力されてモデム１へ届く。なお、子機のモデム２に対するＤＣ１５Ｖの給電は、２つのモデム１，２による送信／受信とは関係なく、常時行われている。

図２に戻り、子機のモデム２内には、フィルタ２０１、信号処理部２０２、インターフェース２０３、ＰｏＥ処理部２０４、切替スイッチ２０５、及び、電源部２０６が設けられ、図示のように接続されている。フィルタ２０１、切替スイッチ２０５及び電源部２０６は、同軸ケーブル３（の通信用電路）に重畳された電圧を取り出し、電源電圧を生成する電源回路部２００の一例を構成するものである。

また、モデム２は、親機のモデム１との通信端子（同軸ケーブル３側の端子）２ｃ、ＤＣ１５Ｖを外部から受けるための電源端子２ｐ、及び、ＬＡＮケーブル８の接続端子（例えばＲＪ４５）２ｅを備えている。この接続端子２ｅには、ＬＡＮケーブル８を介して、ＩＰ監視カメラ９が接続されている。

フィルタ２０１は、一定周波数以上の通信信号のみを双方向に通過させる。通信端子２ｃから受け取る信号にはＤＣ１５Ｖが重畳されているので、この直流成分はフィルタ２０１から切替スイッチ２０５の方へ送られる。切替スイッチ２０５は、フィルタ２０１から出力される電圧を電源部２０６に送り込む。電源部２０６は、入力されたＤＣ１５Ｖの電圧を昇圧して、ＤＣ４８Ｖの電源電圧としてモデム２内での使用に提供する。なお、商用電源からＡＣ／ＤＣアダプタを介して電源端子２ｐにＤＣ１５Ｖを供給することは可能であるが、ここではその必要はない。

信号処理部２０２は、通信信号についての変復調等のデジタル処理を行う。インターフェース２０３は、これより図の右方のイーサネット（登録商標）とのインターフェース機能を備える物理層として設けられている。ＰｏＥ処理部２０４は、イーサネット（登録商標）の信号に電源電圧（ＤＣ４８Ｖ）を重畳する処理を行う。これにより、ＩＰ監視カメラ９には、ＰｏＥにより、電源が供給される。

上記のような構成によれば、子機のモデム２は同軸ケーブル３を使用した給電により電源供給され、また、ＩＰ監視カメラはさらに、当該モデム２のＰｏＥにより電源供給される。すなわち、「給電付通信システム」が構成され、モデム２及びＩＰ監視カメラ９には、電源供給専用のコードが不要である。従って、近くにコンセントの無い屋外等の場所でも、モデム２及びＩＰ監視カメラ９を設置することができる。また、モデム２やＩＰ監視カメラ９は電源コードが不要となるので、外観上の構成が簡素であり、コードの引き回し等の取り扱いも容易である。

なお、モデム２の近くに利用可能なコンセントがあれば、ＡＣ／ＤＣアダプタを介して電源端子２ｐに直接、給電することも可能である。切替スイッチ２０５は、このような外部電源からの直接の給電と、同軸ケーブル３に供給された電圧に基づく給電とを、択一的に切り替えることができる。すなわち、設置環境に合わせて給電経路を適宜変更することができる。
但し、図２の構成例において電源端子２ｐに給電する場合には、同軸ケーブル３にＤＣ１５Ｖを供給する必要はない。

また、図２の構成では、同軸ケーブル３へ供給されるＤＣ１５Ｖを使用できるのは子機のモデム２だけであるが、混合・分波器１０から双方向すなわち、モデム２の方向のみならず、モデム１の方向へも、給電するようにしてもよい。
例えば、図４は、同軸ケーブル３に注入する電圧をモデム１，２の双方に供給するために一対の混合・分波器１０を使用した、上記給電付通信システムの変形例を示す回路図である。図５は、一対の混合・分波器１０の接続の詳細を示す図である。

図５において、ＤＣ１５Ｖは、図の左側の混合・分波器１０における端子１０ｂから１０ｃへ通電される。同様に、ＤＣ１５Ｖは、図の右側の混合・分波器１０における端子１０ｂから１０ｃへ通電される。モデム１から送出される通信信号は、図の左側の混合・分波器１０における端子１０ｃから１０ａ、及び、図の右側の混合・分波器１０における端子１０ａから１０ｃを通って、モデム２に届く。モデム２からモデム１への送信の場合も同様である。

従って、図４において、モデム１，２は共に、同軸ケーブル３から給電され、電源端子１ｐ，２ｐに電源供給をする必要がない。すなわち、２台のモデム１，２が共に、電源コード不要となる。但し、モデム１への電源供給に関しては、途中に介在する分配器７（図４）の入出力間での通電を確保（通電端子を使用）する必要がある。
なお、図５における一対の混合・分波器１０の機能を１つにまとめてもよいことは言うまでもない。

なお、上記実施形態では、モデム１，２間を接続するケーブルが同軸ケーブル３である例を示した。例えば従来使用していたアナログ方式の監視カメラを、デジタル方式のＩＰ監視カメラに取り替える場合には、既存の同軸ケーブルを利用することができる点で好都合である。
但し、同軸ケーブルに代えて、他の通信ケーブル（例えば使用していない電話線）を使用することも可能である。

また、上記実施形態ではモデム２に接続される端末機器として、ＩＰ監視カメラ９を示したが、端末機器はこれに限定されるものではなく、例えば、無線ＬＡＮのアクセスポイントや、ＩＰ電話等であってもよい。
また、上記実施形態における切替スイッチ１０５は、手動で操作するものであってもよい。

なお、ＰｏＥについて規定するＩＥＥＥ８０２．３ａｆでは、ＬＡＮケーブルの芯線のうち、データ通信に使用する芯線に電源用の電圧を重畳するパターンＡと、データ通信に使用しない空き芯線を電源供給用に使用するパターンＢとが規定されている。上記実施形態では、モデム２のＰｏＥ処理部２０４とＩＰ監視カメラ９との接続は、パターンＡであるが、これに代えて、パターンＢを採用することも可能である。

なお、図１では、親機のモデム１に対して子機のモデム２が２台接続された、親機対子機が１：２の例を示したが、親機対子機は１：１であってもよい。また、通信システムにおける全ての子機が、同軸ケーブルを介しての受電機能や、ＰｏＥ給電の機能を備えている必要はない。すなわち、これらの機能を備えた子機と、備えていない子機とが混在した通信システムであってもよい。

なお、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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１，２ モデム
２ｅ 通信端子
３ 同軸ケーブル（通信ケーブル）
９ ＩＰ監視カメラ（端末機器）
１０ 混合・分波器
２００ 電源回路部
２０２ 信号処理部
２０５ 切替スイッチ
３００ 給電装置

Claims (5)

1. 通信ケーブルと、
   前記通信ケーブルの通信用電路に所定の電圧を重畳する給電装置と、
   前記通信ケーブルを介して他のモデムとのデジタル通信が可能であり、前記電圧に基づいて電源電圧を生成し、当該電源電圧を、端末側の通信端子に供給するモデムと、
   前記通信端子を介して信号の送信又は受信を行うと共に前記通信端子から電源供給を受ける端末機器と
   を備えたことを特徴とする給電付通信システム。
2. 前記通信ケーブルは同軸ケーブルであり、前記給電装置は、当該同軸ケーブルの途中に混合・分波器を設けて、所定の電圧を注入するものである請求項１記載の給電付通信システム。
3. 親機としての１台のモデムに同軸ケーブルを介して子機としての複数ｎのモデムが接続される１：ｎの通信システムと、
   前記子機としてのいずれかのモデムに接続された端末機器としてのＩＰ監視カメラと、
   前記ＩＰ監視カメラが接続されたカメラ用モデムと前記親機としてのモデムとを繋ぐ同軸ケーブルの通信用電路に、所定の電圧を重畳する給電装置とを備え、
   前記カメラ用モデムは、前記電圧に基づいて電源電圧を生成し、当該電源電圧を、前記ＩＰ監視カメラに供給することを特徴とする給電付通信システム。
4. 通信ケーブルを介して他のモデムとデジタル通信を行う信号処理部と、
   前記通信ケーブルの通信用電路に重畳された電圧を取り出して電源電圧を生成する電源回路部と、
   端末機器を接続して当該端末機器と通信を行うために設けられ、前記電源電圧が供給される通信端子と
   を備えたことを特徴とするモデム。
5. 独立した外部電源からの直接の給電と、前記通信ケーブルの通信用電路に重畳された電圧に基づく給電とを、択一的に切り替える切替スイッチを備えた請求項４記載のモデム。

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