JP4123511B2

JP4123511B2 - 通信装置および方法

Info

Publication number: JP4123511B2
Application number: JP2003015569A
Authority: JP
Inventors: 浩一松田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2023-01-24
Also published as: JP2004229036A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信装置および方法に関し、特に、電力線を介してデータを通信する場合に用いて好適な通信装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、一般家屋において、各部屋に配置されているパーソナルコンピュータを接続してLAN(Local Area Network)を構築しようとした場合、従来では、100BASE-TXケーブル等が用いられていた。
【０００３】
しかしながら、家屋内に100BASE-TXケーブル等が敷設されることは美観を損ねる等の問題があるので、例えば、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.11ｂ等の規格を用いた無線通信や、家屋内に既設の電力線を介する通信（以下、PLC(Power Line Communication)と記述する）の利用が進められている。
【０００４】
PLCを適用したネットワーク（以下、PLCネットワークと記述する）は、例えば図１に示されるように、配電盤１から家屋内に敷設されている電力線２のコンセント３に、通信装置４を介してパーソナルコンピュータ（ＰＣ）５等が接続されることにより構成される。PLCネットワークでは、図２に示すように、通信装置４により、パーソナルコンピュータ５からの送信データが、微小な振幅の信号電圧として、ＡＣ電圧に重畳されて電力線２上に送出される。
【０００５】
ところで、一般に、PLCは、電力線２を介する有線通信であるということに起因して、IEEE802.11ｂ等の無線通信に比較して、品質の高い通信が可能であると思われがちである。
【０００６】
しかしながら、電力線２は通信用途に設計されていないので、例えば、各通信装置４の物理的な距離が離れていることによる伝送損失が大きいこと、電力線２の異系統配線間では伝送損失が大きく通信の安定性が妨げられること、電力線２の配線分岐やコンセント３に対するタコ足配線等による分配損失や反射による打消し損失などが発生すること、コンセント３に接続されている家電製品から発生する雑音に妨害されてしまうこと、コンセント３に対する家電製品の接続状況によりPLCネットワーク全体の通信特性が変化してしまうこと等に起因して通信不能や通信品質が著しく劣化する現象が発生し得る。
【０００７】
そこで、従来においては、例えば、図３に示すように、通信装置４−１乃至４−３が接続されているPLCネットワークにおいて、通信装置４−１と通信装置４−２との間は通信可能であるが、通信装置４−１と通信装置４−３との間が通信不能であった場合、同図に示すように、通信装置４−１からの信号を整形して増幅する中継装置１１を通信装置４−１と通信装置４−３との間に設置する方法が存在した（例えば、特許文献１参照）。なお、図３において、各通信装置４に接続されるパーソナルコンピュータ等の図示は省略されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−９４４８２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような中継装置１１を設置する方法は、中継装置１１を新たに購入する経済的な負担だけでなく、専門業者等による実地検証と設置位置の設計を行わなくてはならないので、工事の手間や費用がかかってしまう。よって、当該方法は、工場や事業所に設けられるPLCネットワークには適しているが、一般家屋に設けられるPLCネットワークへの適用には不向きであった。
【００１０】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、データの中継を行う専用の装置を用いることなく、通信品質の高いPLCネットワークを構築できる通信装置を実現することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の通信装置は、自己の識別情報を、電力線を介して周期的に送出する第１の送出手段と、他の通信装置によって周期的に送出された他の識別情報を、電力線を介して取得する第１の取得手段と、第１の取得手段によって取得された他の識別情報、および自己の識別情報を、自己の通信情報として電力線を介して送出する第２の送出手段と、他の通信装置によって送出された他の通信情報を、電力線を介して取得する第２の取得手段と、第１の取得手段によって取得された他の識別情報を直接的に通信可能な相手の識別情報として記憶し、第２の取得手段によって取得された他の通信情報に含まれる他の識別情報を間接的に通信可能な相手の識別情報として記憶する記憶手段とを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の通信装置は、データを送信するとき、記憶手段によって記憶されている情報を参照してデータを中継させる他の通信装置を決定し、他の通信装置の識別情報をデータに付加して送信する送信手段をさらに含むことができる。
【００１３】
本発明の通信装置は、データを受信したとき、データに付加されている識別情報に対応して、データを中継する中継手段をさらに含むことができる。
【００１４】
本発明の通信方法は、自己の識別情報を、電力線を介して周期的に送出する第１の送出ステップと、他の通信装置によって周期的に送出された他の識別情報を、電力線を介して取得する第１の取得ステップと、第１の取得ステップの処理で取得された他の識別情報、および自己の識別情報を、自己の通信情報として電力線を介して送出する第２の送出ステップと、他の通信装置によって送出された他の通信情報を、電力線を介して取得する第２の取得ステップと、第１の取得ステップの処理で取得された他の識別情報を直接的に通信可能な相手の識別情報として記憶し、第２の取得ステップの処理によって取得された他の通信情報に含まれる他の識別情報を間接的に通信可能な相手の識別情報として記憶する記憶ステップとを含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明の通信装置および方法においては、自己の識別情報が電力線を介して周期的に送出され、他の通信装置によって周期的に送出された他の識別情報が電力線を介して取得される。また、取得された他の識別情報、および自己の識別情報が、自己の通信情報として電力線を介して送出される。さらに、他の通信装置によって送出された他の通信情報が電力線を介して取得され、取得された他の識別情報が直接的に通信可能な相手の識別情報として記憶され、取得された他の通信情報に含まれる他の識別情報が間接的に通信可能な相手の識別情報として記憶される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図４は、本発明の一実施の形態である通信装置２１を用いたPLCネットワークの構成例を示している。ただし、図４において、各通信装置２１に接続されるパーソナルコンピュータ等はその図示が省略されている。例えば、当該PLCネットワークにおいて、通信装置２１−Ａと通信装置２１−Ｂとの間は直接的に通信可能、通信装置２１−Ｂと通信装置２１−Ｃとの間は直接的に通信可能、通信装置２１−Ａと通信装置２１−Ｃとの間が直接的に通信不能であった場合、通信装置２１−Ｂは、通信装置２１−Ａからの信号を通信装置２１−Ｃに中継するようになされている。
【００１７】
次に、図５は、通信装置２１の構成例を示している。制御部２２は、記録媒体２３に記録されている制御用プログラムに従い、以下の処理を実行する。すなわち、制御部２２は、データ通信を行うための事前の処理として、他の通信装置２１と自己とを識別できる自己ＩＤと新規参加フラグを含む図６Ａに示すような通信情報を生成し、ＤＡコンバータ（Ｄ／Ａ）２６および電力線インタフェース（Ｉ／Ｆ）２７を介して電力線２上に送信させる。
【００１８】
また、制御部２２は、他の通信装置２１が送信した通信情報に基づき、当該他の通信装置２１のＩＤと当該通信情報を受信したときの信号強度をテーブルメモリ２５が記憶している通信テーブルに記録する（すなわち通信テーブルを更新する）。さらに、制御部２２は、他の通信装置２１が送信した通信情報に基づき、自己ＩＤ、当該他の通信装置２１のＩＤと当該通信情報を受信したときの信号強度を含む図６Ｂに示すような通信情報を生成して電力線２上に送信させる。
【００１９】
図７は、通信装置２１−Ａの制御部２２により生成され、テーブルメモリ２５に記憶される通信テーブルの一例を示している。通信テーブルの第１層には、通信装置２１−Ａと直接的に通信可能な通信装置２１のＩＤとその信号強度が記録される。第２層には、第１層に記録された通信装置２１と直接的に通信可能な通信装置２１のＩＤとその信号強度が記録される。第３層には、第２層に記録された通信装置２１と直接的に通信可能な通信装置のＩＤとその信号強度が記録される。この例の場合、第１層には、通信装置２１−Ａと直接的に通信可能な通信装置２１−ＢのＩＤとその信号強度が記録される。第２層には、第１層に位置する通信装置２１−Ｂと直接的に通信可能な通信装置２１−ＡのＩＤとその信号強度、および通信装置２１−ＣのＩＤとその信号強度が記録される。第３層には、第２層に位置する通信装置２１−Ｃと直接的に通信可能な通信装置２１−ＢのＩＤとその信号強度が記録される。なお、同図において斜線で示された、第２層の通信装置２１−ＡのＩＤとその信号強度、および第３層の通信装置２１−ＢのＩＤとその信号強度の記録は、上段の記録と実質的に重複することになるので、通信テーブルから削除するようにしてもよい。
【００２０】
図５に戻る。制御部２２は、データを通信する場合、図８に示すように、ヘッダには宛先、送元、および中継となる各通信装置２１のＩＤを、ペイロードにはパーソナルコンピュータインタフェース（PC I/F）２４を介してパーソナルコンピュータ５から入力される送信データを格納したデータパケットを生成してＤＡコンバータ２６に出力する。データパケットを受信した場合、制御部２２は、ＡＤコンバータ２８から入力されたデータパケットのヘッダを参照し、自己宛のデータパケットである場合、そのペイロードからデータを取得し、パーソナルコンピュータインタフェース２４を介してパーソナルコンピュータ５に出力する。宛先が自己以外であって、自己が中継ではない場合、データパケットを破棄させる。宛先が自己以外であって、自己が中継である場合、電力線インタフェース２７を制御して宛先の通信装置２１にデータパケットを中継させる。
【００２１】
記録媒体２３には、制御部２２により実行される制御用プログラムが記憶されている。パーソナルコンピュータインタフェース２４は、例えば、Ethernet（登録商標）コネクタなどよりなり、パーソナルコンピュータ５とデータを通信する。テーブルメモリ２５には、制御部２２によって生成される通信テーブルが記録される。
【００２２】
ＤＡコンバータ２６は、制御部２２から入力される通信情報、およびデータパケットをＤＡ変換して、電力線インタフェース２７に出力する。電力線インタフェース２７は、ＤＡコンバータ２６から入力される通信情報等のアナログ信号に対応する信号電圧を発生し、電力線２に通電されているＡＣ電圧に重畳する。また、電力線インタフェース２７は、電力線２のＡＣ電圧に重畳されている信号電圧を復調してアナログ信号を生成し、ＡＤコンバータ（Ａ／Ｄ）２８に出力する。
【００２３】
ＡＤコンバータ２８は、電力線インタフェース２７から入力されるアナログ信号をＡＤ変換することにより、他の通信装置２１からの通信情報等を復元して制御部２２に出力する。
【００２４】
次に、データ通信を行うために事前に実行される通信テーブル作成処理について、通信装置２１−Ａの動作を例に、図９のフローチャートを参照して説明する。この通信テーブル作成処理は、通信装置２１の電源がオンとされたときに開始され、電源がオフとされるまで継続される。
【００２５】
ステップＳ１において、制御部２２は、自己ＩＤと新規参加フラグを含む図６Ａに示された通信情報を生成し、ＤＡコンバータ２６および電力線インタフェース２７を介して電力線２上に送信させる。ステップＳ２において、制御部２２は、他の通信装置２１から送信された通信情報が電力線インタフェース２７によって受信されるまで待機し、他の通信装置２１から送信された通信情報が受信された場合、処理はステップＳ３に進む。
【００２６】
ステップＳ３において、制御部２２は、他の通信装置２１から送信された通信情報に基づき、当該他の通信装置２１のＩＤと当該通信情報を受信したときの信号強度を、テーブルメモリ２５が記憶している通信テーブルに記録して通信テーブルを更新する。ステップＳ４において、制御部２２は、他の通信装置２１が送信した通信情報に基づき、自己ＩＤ、当該他の通信装置２１のＩＤと当該通信情報を受信したときの信号強度を含む図６Ｂに示すような通信情報を生成して電力線２上に送信させる。
【００２７】
ステップＳ５において、制御部２２は、ステップＳ１の処理を実行してから所定の時間（例えば、数分間）が経過したか否かを判定する。所定の時間が経過していないと判定された場合、処理はステップＳ２に戻り、それ以降の処理が繰り返される。このステップＳ２乃至Ｓ５の処理が繰り返しされることにより、直接的に通信可能である通信装置２１−Ｂからの通信情報に基づき、直接的に通信不可能であった通信装置２１−Ｃについてもその存在を把握することができ、通信テーブルの２層目に記録することができる。
【００２８】
ステップＳ５において、ステップＳ１の処理を実行してから所定の時間が経過したか否かを判定する。所定の時間が経過したと判定された場合、処理はステップＳ１に戻り、それ以降の処理が繰り返される。この繰り返しにより、例えば、電力線２のコンセント３に新たに家電製品が接続されること等によってPLCネットワークの通信装置２１−Ａと他の通信装置２１−Ｂ，２１−Ｃとの通信状況に変化が生じたとしても、その変化に対応して通信テーブルを更新することができる。
【００２９】
以上説明したように、通信テーブル作成処理によれば、自らが通信可能な他の通信装置２１を探索することなく、他の通信装置２１から送信される通信情報に基づいて通信テーブルを生成することができる。
【００３０】
次に、通信テーブルが作成された後に実行可能なデータ送信処理について、通信装置２１−Ａの動作を例に、図１０のフローチャートを参照して説明する。このデータ送信処理は、パーソナルコンピュータ５からパーソナルコンピュータインタフェース２４を介して送信データが入力されたときに開始される。
【００３１】
ステップＳ１１において、制御部２２は、生成するデータパケットのヘッダに、宛先の通信装置２１のＩＤ、送元である自己（通信装置２１−Ａ）のＩＤを記録する。ステップＳ１２において、制御部２２は、宛先の通信装置２１のＩＤが、テーブルメモリ２５に記憶されている通信テーブルの第１層に記録されているか否か、すなわち、宛先の通信装置２１に対して直接的に通信可能であるか否かを判定する。宛先の通信装置２１（例えば、通信装置２１−Ｂ）に対して直接的に通信可能であると判定された場合、処理はステップＳ１３に進む。
【００３２】
ステップＳ１３において、制御部２２は、生成するデータパケットのペイロードに、パーソナルコンピュータインタフェース２４を介してパーソナルコンピュータ５から入力された送信データを格納して、ＤＡコンバータ２６に出力する。ステップＳ１４において、ＤＡコンバータ２６は、制御部２２から入力されたデータパケットをＤＡ変換して、電力線インタフェース２７に出力する。電力線インタフェース２７は、ＤＡコンバータ２６から入力されたデータパケットのアナログ信号に対応する信号電圧を発生し、電力線２に通電されているＡＣ電圧に重畳する。
【００３３】
ステップＳ１２において、宛先の通信装置２１のＩＤが、テーブルメモリ２５に記憶されている通信テーブルの第１層に記録されていない、すなわち、宛先の通信装置２１（例えば、通信装置２１−Ｃ）に対して直接的に通信不可能であると判定された場合、処理はステップＳ１５に進む。ステップＳ１５において、制御部２２は、通信テーブルを参照し、宛先の通信装置２１（例えば、通信装置２１−Ｃ）に対して直接的に通信可能である他の通信装置２１（例えば、通信装置２１−Ｂ）を検出し、中継に決定する。
【００３４】
ステップＳ１６において、制御部２２は、生成するデータパケットのヘッダに、中継となる通信装置２１（例えば、通信装置２１−Ｂ）のＩＤを記録する。この後、処理はステップＳ１３に進み、上述した処理が行われる。なお、ステップＳ１５の処理において、中継に決定する通信装置２１の数は、データパケットの輻輳を回避するために１つだけにすることが望ましい。以上で、データ送信処理の説明を終了する。
【００３５】
次に、通信装置２１によるデータ受信処理について、図１１のフローチャートを参照して説明する。このデータ送信処理は、電力線インタフェース２７によって電力線２のＡＣ電圧に重畳されている信号電圧が復調されてアナログ信号が生成され、ＡＤコンバータ２８によってＡＤ変換されて、復元されたデータパケットが制御部２２に入力されたときに開始される。
【００３６】
ステップＳ２１において、制御部２２は、ＡＤコンバータ２８から入力されたデータパケットのヘッダを参照し、自己宛のデータパケットであるか否かを判定する。自己宛のデータパケットであると判定された場合、処理はステップＳ２２に進む。ステップＳ２２において、制御部２２は、データパケットのペイロードからデータを取得し、パーソナルコンピュータインタフェース２４を介してパーソナルコンピュータ５に出力する。
【００３７】
ステップＳ２１において、自己宛のデータパケットではないと判定された場合、処理はステップＳ２３に進む。ステップＳ２３において、データパケットのヘッダを参照し、自己が中継に指定されているデータパケットであるか否かを判定する。自己が中継に指定されているデータパケットであると判定された場合、処理はステップＳ２４に進む。
【００３８】
ステップＳ２４において、制御部２２は、当該データパケットを中継する。すなわち、制御部２２は、当該データパケットをＤＡコンバータ２６に出力する。ＤＡコンバータ２６は、制御部２２から入力されたデータパケットをＤＡ変換して、電力線インタフェース２７に出力する。電力線インタフェース２７は、ＤＡコンバータ２６から入力されたデータパケットのアナログ信号に対応する信号電圧を発生し、電力線２に通電されているＡＣ電圧に重畳する。
【００３９】
なお、ステップＳ２３において、自己が中継に指定されているデータパケットではないと判定された場合、ステップＳ２４はスキップされて、データパケットが破棄される。以上で、データ受信処理の説明を終了する。
【００４０】
以上説明したように、本発明を適用した通信装置２１は、専門的な工事を必要とすることなく設置することができ、通信に対する信頼性の高いPLCネットワークを実現することできる。
【００４１】
なお、本発明を適用した通信装置２１は、PLCネットワークを介して通信されるデータを処理する機器（本実施の形態の場合、パーソナルコンピュータ５）に内蔵するようにしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、データの中継を行う専用の装置を用いることなく、通信品質の高いPLCネットワークを構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 PLCネットワークの一般的な構成例を示すブロック図である。
【図２】 PLCの原理を説明する図である。
【図３】通信障害が発生したPLCネットワークの従来の対処法を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施の形態である通信装置を用いたPLCネットワークの構成例を示すブロック図である。
【図５】図４の通信装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】通信情報の例を示す図である。
【図７】通信テーブルの一例を示す図である。
【図８】データパケットの一例を示す図である。
【図９】図４の通信装置による通信テーブル作成処理を説明するフローチャートである。
【図１０】図４の通信装置によるデータ送信処理を説明するフローチャートである。
【図１１】図４の通信装置によるデータ受信処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
２電力線，２１通信装置２１制御部，２３記録媒体，２４パーソナルコンピュータインタフェース，２５テーブルメモリ，２７電力線インタフェース

Claims

電力線を介して通信する通信装置において、
自己の識別情報を、前記電力線を介して周期的に送出する第１の送出手段と、
他の通信装置によって周期的に送出された他の識別情報を、前記電力線を介して取得する第１の取得手段と、
前記第１の取得手段によって取得された前記他の識別情報、および前記自己の識別情報を、自己の通信情報として前記電力線を介して送出する第２の送出手段と、
前記他の通信装置によって送出された他の通信情報を、前記電力線を介して取得する第２の取得手段と、
前記第１の取得手段によって取得された前記他の識別情報を、直接的に通信可能な相手の識別情報として記憶し、前記第２の取得手段によって取得された前記他の通信情報に含まれる前記他の識別情報を、間接的に通信可能な相手の識別情報として記憶する記憶手段と
を含むことを特徴とする通信装置。
データを送信するとき、前記記憶手段によって記憶されている情報を参照して前記データを中継させる他の通信装置を決定し、前記他の通信装置の識別情報を前記データに付加して送信する送信手段を
さらに含むことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
データを受信したとき、前記データに付加されている前記識別情報に対応して、前記データを中継する中継手段を
さらに含むことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
電力線を介して通信する通信方法において、
自己の識別情報を、前記電力線を介して周期的に送出する第１の送出ステップと、
他の通信装置によって周期的に送出された他の識別情報を、前記電力線を介して取得する第１の取得ステップと、
前記第１の取得ステップの処理で取得された前記他の識別情報、および前記自己の識別情報を、自己の通信情報として前記電力線を介して送出する第２の送出ステップと、
前記他の通信装置によって送出された他の通信情報を、前記電力線を介して取得する第２の取得ステップと、
前記第１の取得ステップの処理で取得された前記他の識別情報を直接的に通信可能な相手の識別情報として記憶し、前記第２の取得ステップの処理によって取得された前記他の通信情報に含まれる前記他の識別情報を間接的に通信可能な相手の識別情報として記憶する記憶ステップと
を含むことを特徴とする通信方法。