JP4364559B2 - 電力線搬送用モデムおよび電力線搬送システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
サーバと前記サーバを電力線を介して接続された複数のクライアントとの間でデータを双方向に送受信する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力線搬送は、既存の電力線を利用して電波法が定める通信周波数帯（１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚ）の範囲内でデータ通信を行うものであり、通常、双方向でのデータが干渉しないようデータ送信方向ごとに周波数を分割して利用する周波数多重方式が用いられている。
【０００３】
１台の情報処理装置（サーバ）と、複数の情報処理端末（クライアント）との間で、電力線を介して通信を行なう場合、予め定められた接続可能なクライアントの最大の台数に応じて、周波数帯域を固定的に分割し、接続された各クライアントに割り当てている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
例えば、４台まで接続可能と設定されている場合、図１２に示すように、接続された各クライアントに対し、上記の通信周波数帯（１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚ）を４分割した帯域が割り当てられる。また、各クライアントは、その割り当てられた帯域を、さらに２分割して、それぞれ上り下りの２方向に割り当てて、データ送信を行なう。
【０００５】
なお、本明細書内では、サーバ側からクライアント側へのデータ送信を下り、クライアント側からサーバ側へのデータ送信を上りと呼ぶ。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２６１７２８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の方法では、例えば、４台まで接続可能と設定されている場合は、１台だけを接続したとしても、そのクライアントは、例えば、上りが１０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ、下りが６０ｋＨｚ〜１２０ｋＨｚといった周波数帯域しか使用できない。そして、残りの周波数帯域、１２０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚは、使用されないままとなる。
【０００８】
このように、固定的に周波数帯域を割り当てる場合、周波数帯域の利用効率が悪く、その分、伝送速度を高めることができなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、電力線搬送システムにおいて、周波数帯域を有効に利用することで、伝送速度を向上させること目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
サーバ・クライアント間で電力線を介してデータ転送を行なう場合、クライアント側からサーバへデータを送信する周波数帯域は、接続されたクライアントの台数に応じて、動的に割り当てる。そして、サーバからクライアントへデータを送信する周波数帯域は、全クライアントに対し、同じ帯域を使用する。
【００１１】
具体的には、電力線を介してデータの送受信を行なう電力線搬送通信により通信装置を少なくとも１つの相手装置に接続するための電力線搬送用モデムであって、前記相手装置の台数と、前記相手装置各々に割り当てられている電力線搬送通信のための周波数帯域を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている前記相手装置の台数を更新する更新手段と、前記更新手段により前記記憶手段に記憶されている前記相手装置の台数が更新された場合、更新後の台数に従い前記相手装置それぞれに割り当てる電力線搬送通信のための周波数帯域を再設定して、前記記憶手段に記憶されている前記相手装置各々の周波数帯域を更新するとともに、前記再設定された周波数帯域を前記相手装置に通知する周波数帯域設定手段と、を有することを特徴とする電力線搬送用モデムを提供する。
【００１２】
また、 電力線を介して通信を行なう電力線搬送通信により通信装置を相手装置に接続するための電力線搬送用モデムであって、当該通信装置が前記電力線に接続された場合、前記相手装置に対し、周波数帯域を割り当てるよう要求するコマンドを送信する周波数帯域割当要求手段と、前記相手装置から、接続されていることを確認するコマンドを受信した場合、接続されていることを示す応答コマンドを送信する応答コマンド送信手段と、前記相手装置から割り当てられた周波数帯域の通知を受信すると、当該割り当てられた周波数帯域を格納する周波数帯域記憶手段と、を備えることを特徴とする電力線搬送用モデムを提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した実施形態を図を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態におけるシステム構成の一例を示す図である。
【００１５】
本図に示すように、本実施形態におけるシステムは、外部ネットワークに接続され、電力線３０による電力線ネットワーク３００を介して接続されている複数のクライアントに外部ネットワークから受信したデータを配信するサーバ１と、サーバ１と電力線ネットワーク３００との間に設置されるモデムの機能を有するマスタ装置１００と、電力線ネットワーク３００と、クライアント２ａ〜２ｄと、クライアント２ａ〜２ｄと電力線３０の間に設置されるモデムの機能を有するスレーブ装置２００ａ〜２００ｄとで構成される。以後、スレーブ装置２００ａ〜２００ｄ、クライアント２ａ〜２ｄを特定する必要がない場合、それぞれ、代表してスレーブ装置２００、クライアント２と呼ぶ。
【００１６】
なお、サーバ１とマスタ装置１００との間、および、スレーブ装置２００とクライアント２との間は、ＬＡＮ４００により接続されている。
【００１７】
ここで、サーバ１は、例えば、マルチキャスト配信が可能なＰＣベースの画像配信サーバなどが考えられる。もちろん、一般的なサーバであればよく、画像配信サーバに限られない。またＬＡＮ接続インタフェースを有し、ＬＡＮ４００を介してマスタ装置１００と接続する。
【００１８】
クライアント２は、ＩＰパケットを送受信可能なパーソナルコンピュータ、ＩＰネットワーク上に接続可能でカラーＬＣＤを搭載し、動画像の表示が可能なＩＰテレビ電話などが考えられる。もちろん、これらも、ＩＰパケットを送受信可能な機器であれば、これらに限られない。
【００１９】
マスタ装置１００は、ＬＡＮ４００上のＩＰパケットと電力線３０上のデータとの間の変換処理を行うことで、電力線３０上でのデータ送受信を可能とするものである。さらに、スレーブ装置２００との接続を検出し、各スレーブ装置２００から電力線３０上にデータを送り出す際の周波数帯域の割り当てを行う。
【００２０】
スレーブ装置２００は、マスタ装置１００と同様に、ＬＡＮ４００上のＩＰパケットと電力線３０上のデータとの間の変換処理を行なうことで、電力線３０上でのデータ送受信を可能とするものである。さらに、マスタ装置１００からの通知に従い、電力線３０上にデータを送り出す際に使用する周波数帯域を切り換えるものである。
【００２１】
なお、電力線ネットワーク３００への接続は、実際は電源コンセントにマスタ装置１００およびスレーブ装置２００を接続することで実現される。
【００２２】
図２は、マスタ装置１００の機能構成図である。
【００２３】
本図に示すように、マスタ装置１００は、ＬＡＮ用コネクタ１１０と、イーサネット（登録商標）制御部１２０と、ＴＣＰ/ＩＰ制御部１３０と、電力線搬送制御部１４０と、ＡＦＥ部１５０と、電源用コネクタ１６０と、第１のデータ蓄積部１７０と、周波数帯域制御部１８０と、第２のデータ蓄積部１９０とを備える。
【００２４】
ＬＡＮ用コネクタ１１０は、ＬＡＮ４００と接続するためのインタフェースである。
【００２５】
ＡＦＥ１５０は、アナログ・フロント・エンド回路である。
【００２６】
電源用コネクタ部１６０は、電力線３０とのコネクタである。
【００２７】
イーサネット(登録商標)制御部１２０は、ＬＡＮ用コネクタ１１０を介してＬＡＮ４００よりイーサフレームを受信し、当該イーサフレームに格納されているパケットを取り出して電力線搬送制御部１４０に送出する。また、電力線搬送制御部１４０から受け取ったパケットをイーサフレームに格納してＬＡＮ用コネクタ１１０を介してＬＡＮ４００に送出する。
【００２８】
電力線搬送制御部１４０は、ＡＦＥ１５０から受け取った信号をスレーブ装置２００各々に割り当てた周波数帯域で復調し、その結果得られたパケットをイーサネット（登録商標）制御部１２０に送出する。また、イーサネット（登録商標）制御部１２０から受け取ったパケットを、各スレーブ装置２００に共通に割り当てた周波数帯域で変調してＡＦＥ１５０に送出する。
【００２９】
また、本実施形態では、新たに電力線ネットワーク３００に接続しようとしているクライアント２に接続されたスレーブ装置２００が接続を要求する場合、マスタ装置１００から割当周波数を通知したり接続確認を行なったりする場合等に用いられる割当周波数帯域制御のためのＩＰパケットを制御パケットと呼ぶこととする。さらに、本実施形態では、制御パケットの送受を行なうための専用の周波数帯域（以後、制御パケット用周波数帯域と呼ぶ）が上り下りそれぞれに用意されているものとする。
【００３０】
電力線搬送制御部１４０は、ＡＦＥ１５０から受信した信号を制御パケット用周波数帯域で復調し、その結果得られたパケットを、制御パケットとしてＴＣＰ/ＩＰ制御部１３０に送出する。また、ＴＣＰ/ＩＰ制御部１３０から受け取ったパケットを制御パケット用周波数帯域で変調してＡＦＥ１５０に送出する。
【００３１】
ＴＣＰ／ＩＰ制御部１３０は、電力線搬送制御部１４０から受け取った制御パケットを、ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ／ＩＰ等のプロトコルに従って解析し、宛先のＩＰアドレスを見て、その制御パケットが自分自身宛ての場合、その制御パケットを周波数帯域制御部１８０に受け渡す。また、周波数帯域制御部１８０から受け取った電力線３０を介して送信するデータを、ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ／ＩＰ等のプロトコルに従ってパケット化する。
【００３２】
周波数帯域制御部１８０は、接続されているクライアント２の数に変化があった場合、割当周波数帯域を更新し、更新された割当周波数帯域をそれぞれのクライアント２に対応するスレーブ装置２００に通知する制御パケット（帯域通知パケット）をＴＣＰ／ＩＰ制御部１３０へと送信する。
【００３３】
なお、接続されているクライアント２の数は、新たに接続されたスレーブ装置２００から送られてくる周波数帯域の割当を要求する制御パケット（帯域要求パケット）、または、定期的にマスタ装置１００からスレーブ装置２００に送出する接続を確認する制御パケット（接続確認パケット）に応答する制御パケットの受信により判断する。ここで、スレーブ装置２００がマスタ装置１００から制御パケットを受信した際に受信したことを示すために折り返し送信する制御パケットを一般に受信応答パケットと呼ぶ。
【００３４】
具体的には、新たなスレーブ装置２００から帯域要求パケットを受信すると、後述する第１のデータ蓄積部１７０より、現時点のスレーブ装置接続状況に関する情報を受け取り、新たに各スレーブ装置２００に対して割り当てる周波数帯域を算出する。例えば、使用可能な周波数帯域幅をα、接続スレーブ装置２００の台数をｎとし、α/２を下りに割り当てるものとすると、１台のスレーブ装置２００に割り当てる周波数帯域幅は、α/（２ｎ）となる。この帯域幅で、使用可能な周波数帯域を分割し、各スレーブ装置２００に割り当てる。
【００３５】
また、周波数帯域制御部１８０は、予め定められたタイミングで、電力線ネットワーク３００を介して接続されているスレーブ装置２００（クライアント２）の台数を確認するために接続確認パケットを送出する。受け取ったスレーブ装置２００側では、所定の時間内に受信応答パケットを返信する。周波数帯域制御部１８０は、受信応答パケットの受信数に応じて現在接続されているスレーブ装置２００の台数を判断する。そして、台数に変動があれば、割当周波数帯域を再設定するとともに、後述する第１のデータ蓄積部１７０のデータを更新する。
【００３６】
第１のデータ蓄積部１７０は、ＣＰＵ用のプログラムを蓄積する。さらに、周波数帯域制御部１８０から受け取ったスレーブ装置２００の接続状況を、割り当てられた周波数帯域とともにテーブル形式で接続状況テーブル１７１に記憶する。その接続状況テーブル１７１を図３に示す。
【００３７】
本図に示すように、接続状況テーブル１７１は、スレーブ装置名格納部１７２と、当該スレーブ装置２００のＩＰアドレスを格納するＩＰアドレス格納部１７３と、当該スレーブ装置２００に割り当てられた周波数帯域を格納する割当周波数帯域格納部１７４とを備える。
【００３８】
第２のデータ蓄積部１９０は、信号処理を行なうＤＳＰ用のプログラムを蓄積するものである。
【００３９】
以上の機能により、マスタ装置１００においては、ＬＡＮ４００からＬＡＮ用コネクタ１１０を介して受信したイーサフレームは、イーサネット（登録商標）制御部１２０においてパケットが抽出され、電力線搬送制御部１４０において変調され、ＡＦＥ１５０と電源用コネクタ１６０とを介して電力線３０に送出される。
【００４０】
また、電力線３０から電源用コネクタ１６０を介して受信した信号は、逆の経路を辿り、ＬＡＮ４００に送出される。このとき、制御パケット用周波数帯域の信号は、電力線搬送制御部１４０において復調後、ＴＣＰ/ＩＰ制御部１３０に受け渡され、ＴＣＰ/ＩＰ制御部１３０において解析されて、自身宛ての制御パケットの場合、周波数帯域制御部１８０に渡される。
【００４１】
周波数帯域制御部１８０において生成された制御パケットは、逆の経路を辿り、電源用コネクタ１６０から電力線３０に送出される。
【００４２】
次に、図４を用いて、スレーブ装置２００の機能構成について説明する。
【００４３】
スレーブ装置２００は、ＬＡＮ用コネクタ２１０と、イーサネット（登録商標）制御部２２０と、ＴＣＰ／ＩＰ制御部２３０と、電力線搬送制御部２４０と、ＡＦＥ２５０と、電源用コネクタ２６０と、第１のデータ蓄積部２７０と、周波数帯域制御部２８０と、第２のデータ蓄積部２９０とを備える。
【００４４】
周波数帯域制御部２８０は、ＴＣＰ／ＩＰ制御部２３０より受信したマスタ装置１００からの制御パケットを解析し、受信した制御パケットに応じた処理を行なうとともに、受信応答パケットを生成してＴＣＰ／ＩＰ部２３０へと送出する。
【００４５】
周波数帯域制御部２８０は、マスタ装置１００から自機宛てに割り当てられた周波数帯域を通知する帯域通知パケットを受け取ると、電力線搬送制御部２４０に割り当てられた周波数帯域を通知する。
【００４６】
また、周波数帯域制御部２８０は、電力線に接続した際、マスタ装置１００に対して周波数帯域割り当てを要求する帯域要求パケットを生成し、ＴＣＰ/ＩＰ制御部２３０に送出する。
【００４７】
電力線搬送制御部２４０は、イーサネット（登録商標）制御部２２０から受け取ったパケットを、周波数帯域制御部２８０から通知された自機器に割り当てられた周波数帯域で変調してＡＦＥ１５０に送出する。また、ＡＦＥ２５０から受け取った信号を下りの周波数帯域として全スレーブ装置２００に共通に割り当てられている周波数帯域で復調し、その結果得られたパケットをイーサネット（登録商標）制御部２２０に送出する。
【００４８】
また、電力線搬送制御部２４０は、ＡＦＥ２５０から受信した信号を制御パケット用周波数帯域で復調し、その結果得られたパケットを、制御パケットとしてＴＣＰ/ＩＰ制御部２３０に送出する。また、ＴＣＰ/ＩＰ制御部２３０から受け取ったパケットを制御パケット用周波数帯域で変調してＡＦＥ２５０に送出する。
【００４９】
第１のデータ蓄積部２７０は、マスタ装置１００により割り当てられた周波数帯域を保持する。
【００５０】
周波数帯域制御部２８０、第１のデータ蓄積部２７０、および電力線搬送制御部２４０以外は、基本的にマスタ装置１００の対応する機能部と同様の働きをするものであるため、ここでは、詳細な説明は行なわない。
【００５１】
マスタ装置１００およびスレーブ装置２００を実現するハードウエア構成の一例を図５に示す。
【００５２】
本図に示すように、これらの機器は、ＲＪ−４５コネクタ３１０と、パルストランス３２０と、イーサネット（登録商標）ＰＨＹ/ＳＷ３３０と、ＤＳＰ３４０と、ＡＦＥ３５０と、ＡＣコネクタ３６０と、第１のメモリ３７０と、ＣＰＵ３８０と、第２のメモリ３９０とを備える。
【００５３】
ＲＪ−４５コネクタ３１０は、ＬＡＮ接続用コネクタである。
【００５４】
ＡＦＥ３５０は、アナログ・フロント・エンド部であり、トランスおよびバンドパスフィルタにより構成され、電力線よりデータ信号のみを分離させる。
【００５５】
ＡＣコネクタ３６０は、電源ライン接続用コネクタである。
【００５６】
イーサネット（登録商標）ＰＨＹ/ＳＷ３３０は、イーサネット（登録商標）ＰＨＹおよびスイッチ部であり、パルストランス３２０から受け取ったイーサフレームからパケットを取り出してＤＳＰ３４０に送出し、また、ＤＳＰ３４０から受け取ったパケットをイーサフレーム化してパルストランス３２０などを介してイーサネット（登録商標）に送出する。
【００５７】
ＤＳＰ３４０は、信号処理部で、電力線３０より受信したデータを復調してイーサネット（登録商標）ＰＨＹ/ＳＷ３３０へ転送し、また、イーサネット（登録商標）ＰＨＹ/ＳＷ３３０から受信したデータを変調し電力線３０に送出する。また、ＣＰＵ３８０の指示に従い電力線搬送データの使用周波数帯域を制御する。また、復調したパケットが制御パケットであった場合、ＣＰＵに転送する。
【００５８】
ＣＰＵ３８０は、装置内主制御部であり、各デバイスの設定およびマスタ装置１００とスレーブ装置２００との間でのネゴシエーションを管理する。その結果によりＤＳＰ３４０に対して、使用する周波数帯域を通知する。
【００５９】
第１のメモリ３７０は、ＣＰＵ３８０用のメモリで、制御プログラムや処理に必要なデータを蓄積し、また、ワークメモリの働きもする。
【００６０】
第２のメモリ３９０は、ＤＳＰ３４０用のメモリであり、ＤＳＰ３４０制御用のプログラムを蓄積し、またワークメモリの働きもする。
【００６１】
なお、演算装置（ＣＰＵとＤＳＰ）とが、メモリに格納されたプログラムを実行することによって、マスタ装置１００およびスレーブ装置２００の機能を実現する。
【００６２】
次に、図１に示す本実施形態のマスタ装置１００およびスレーブ装置２００を用いて構築された電力線を用いた通信システムにおいて、マスタ装置１００とスレーブ装置２００との間のネゴシエーションにより、周波数帯域を動的に割り当てる手順について説明する。
【００６３】
まず、新たにスレーブ装置２００が接続された場合の処理について説明する。
【００６４】
図６に、新たにスレーブ装置２００が接続された場合、それぞれのスレーブ装置２００が、マスタ装置１００によって周波数帯域を割り当てられ、マスタ装置１００との通信を確立する手順を示す。
【００６５】
ここでは、スレーブ装置は、２００ａ〜２００ｃの３台あるものとし、２００ａ、２００ｂ、２００ｃの順に接続要求を行なうものとする。もちろん、スレーブ装置の台数はこれに限られない。
【００６６】
本図に示すように、まず、1台もスレーブ装置２００が接続されていない状態で電力線３０にスレーブ装置２００ａが接続されると、すなわち、スレーブ装置２００ａがコンセントに接続され、周波数帯域割当制御部２８０が電源用コネクタ部２６０を介して動作用の電源を取得すると（ステップ４０１）、周波数帯域割当制御部２８０は、マスタ装置１００に、周波数帯域の割当を要求する帯域要求パケットを、上りの制御パケット用周波数帯域を用いて送信する（ステップ４０２）。
【００６７】
それを受けたマスタ装置１００の周波数帯域割当制御部１８０は、スレーブ装置２００ａからの帯域要求パケットを検出すると、後述する「接続状況チェック」の手順を行い、その時点での全接続台数を確認するとともに、その結果に従って、割当周波数帯域を決定し（ステップ４０３）、使用周波数帯域を格納した帯域通知パケットを、下りの制御パケット用周波数帯域を用いてその割当周波数帯域をスレーブ装置２００ａに送信する（ステップ４０４）。
【００６８】
この場合は、上り用の割当可能な周波数帯域全面の使用を許可する旨が通知される。これは、現時点では、帯域要求パケットを送信してきたスレーブ装置２００は、スレーブ装置２００ａが１台であるためである。
【００６９】
ここで、マスタ装置１００からスレーブ装置２００ａへのデータ送信を行なう周波数帯域は、例えば、割当可能な周波数帯域幅をαとすると、上限からα/２の幅の周波数帯域を、これにあてる。そして、上記の手順により、スレーブ装置２００ａからマスタ装置１００にデータを送信する際に用いる周波数帯域が確定する。なお、割当可能な周波数帯域幅は、電力線搬送において使用可能な周波数帯域幅から、上り下りの制御パケット用周波数帯域幅を除いたものである。
【００７０】
最後に、スレーブ装置２００ａは受信応答パケットを送信する（ステップ４０５）。以上により、マスタ装置１００とスレーブ装置２００ａとの間で通信を行なう際の上り下りの使用周波数帯域が確定し、両者間の通信が確立する。この場合の上り下りそれぞれの割当周波数帯域の一例を図７に示す。
【００７１】
次にスレーブ装置２００ｂが電力線３０に接続され、スレーブ装置２００ｂの周波数帯域割当制御部２８０が電源を得ると（ステップ４０６）、スレーブ装置２００ｂの周波数帯域割当制御部２８０は、帯域要求パケットをマスタ装置１００に送出する。マスタ装置１００の周波数帯域割当制御部１８０が帯域要求パケットを検出すると（ステップ４０７）、周波数帯域割当制御部１８０は、その時点での全接続台数を確認するために、「接続状況チェック」を行い、その結果に従って、上り用の割当可能な周波数帯域を２分割し（ステップ４０８）、スレーブ装置２００ａに下りの制御パケット用周波数帯域を用いて割当周波数帯域を通知し（ステップ４０９）、スレーブ装置２００ａから受信応答パケットを受け取る（ステップ４１０）。そして、スレーブ装置２００ｂにも同様に割当周波数帯域を通知し（ステップ４１１）、折り返し受信応答パケットを受信する（ステップ４１２）。
【００７２】
この場合の上り下りそれぞれの割当周波数帯域の一例を図８に示す。
【００７３】
次に、スレーブ装置２００ｃが電力線３０に接続され、スレーブ装置２００ｃの周波数帯域割当制御部２８０が電源を得ると（ステップ４１３）、周波数帯域割当制御部２８０は、帯域要求パケットを送出する。マスタ装置１００の周波数帯域割当制御部１８０が、スレーブ装置２００ｃから送出された帯域要求パケットを検出すると（ステップ４１４）、その時点での全接続台数を確認するために、「接続状況チェック」を行い、その結果に従って、上り用の割当可能な周波数帯域を３分割し（ステップ４１５）、スレーブ装置２００ａ、２００ｂ、２００ｃの順に、上記の手順で割当周波数帯域を通知し、受信応答パケットを受けることを繰り返す（ステップ４１６、４１７、４１８、４１９、４２０、４２１）。
【００７４】
この場合の上り下りそれぞれの割当周波数帯域の一例を図９に示す。
【００７５】
このように、マスタ装置１００は、上記のように新たなにスレーブ装置２００が接続された場合、その帯域要求パケットを受けて、接続状況を確認し、周波数帯域を新たに割り当て、各スレーブ装置２００に通知する。
【００７６】
次に、スレーブ装置２００から帯域要求パケットを受け取った場合に、マスタ装置１００の周波数帯域制御部１８０が周波数を割り当てる「接続状況チェック処理」およびその後の割当周波数通知について、以下に説明する。
【００７７】
図１０に接続状況チェック処理の処理手順を示す。
【００７８】
マスタ装置１００の周波数帯域制御部１８０は、スレーブ装置２００から帯域要求パケットを受信すると（ステップ５０１）、その制御パケットから送信元スレーブ装置２００のスレーブ装置名と、ＩＰアドレスとを抽出する（ステップ５０２）。また、データ蓄積部１から接続状況テーブル１７１の情報を取得し（ステップ５０３）、抽出した新規のスレーブ装置２００の情報を格納する（ステップ５０４）。
【００７９】
次に、接続状況テーブル１７１に格納されている全スレーブ装置数を基に、予め定められた算出方法により、割当周波数帯域を算出する（ステップ５０５）。例えば、割当可能な周波数帯域幅をαとし、その時点での接続台数をｎとすると、α/(２ｎ)で帯域幅を算出し、下限の周波数帯域からその帯域幅で割り当てていく。
【００８０】
周波数帯域制御部１８０は、各スレーブ装置２００に割り当てた帯域を、接続状況テーブル１７１の割当周波数帯域格納部１７４に格納し（ステップ５０６）、更新された接続状況テーブル１７１をデータ蓄積部１に格納する（ステップ５０７）。
【００８１】
更新された接続状況テーブル１７１に格納されている情報を基に、各スレーブ装置２００宛てに帯域通知パケットを生成して送出することにより割り当てられた周波数を通知する（ステップ５０８）。
【００８２】
ここでは、１のスレーブ装置２００に帯域通知パケットを生成し下りの制御パケット用周波数帯域を用いて送出し、上りの制御パケット用周波数帯域を用いて送信される当該スレーブ装置２００からの受信応答パケットをを待つ。受信応答パケットを受信すると、次のスレーブ装置２００に帯域通知パケットを生成して送出し、同じく受信応答を待つ。この処理を接続状況テーブル１７１に格納されている全スレーブ装置２００に対して行なう。
【００８３】
次に、接続されていたスレーブ装置２００が切り離された場合、それぞれのスレーブ装置２００が、マスタ装置１００の周波数帯域制御部１８０によって周波数帯域を割り当てられ、マスタ装置１００との通信を確立する手順を説明する。
【００８４】
図１１に、切り離される場合の周波数帯域割当の処理フローを示す。この場合、マスタ装置１００の周波数帯域制御部１８０は、まず、現在接続されているスレーブ装置２００の台数を確定し（接続台数確認処理）、その際に、台数に変更があった場合、割当周波数帯域を更新する処理を行なう。
【００８５】
本図に示すように、マスタ装置１００の周波数帯域制御部１８０は、周期的に接続確認パケットを、接続されているスレーブ装置２００に送信し、当該パケットに対する受信応答パケットを受信することにより、その時点で接続されているスレーブ装置２００を認識する。
【００８６】
周波数帯域制御部１８０は、接続状況テーブル１７１にアクセスし、定期的に、接続確認パケットを全スレーブ装置２００へ順に送信する（ステップ６０１）。
【００８７】
接続確認パケットを受信したスレーブ装置２００の周波数帯域制御部２８０は、予め定められた時間内に受信応答パケットを、送信元のマスタ装置１００に返す（ステップ６０２）。
【００８８】
ステップ６０１およびステップ６０２の処理を、接続状況テーブル１７１に格納されている全スレーブ装置２００に対して行なう。
【００８９】
予め定められた時間内に、送信先のスレーブ装置２００から受信応答パケットの返信を受けなかった場合、周波数帯域制御部１８０は、当該スレーブ装置が切り離されたものと判断し、接続状況テーブル１７１から、当該スレーブ２００のデータを削除する（ステップ６０３）。以上が接続台数確認処理の処理フローである。
【００９０】
上記の接続台数確認処理の間に、接続状況テーブル１７１の更新があった場合、周波数帯域制御部１８０は、更新後のテーブル１７１に基づいて、上述の接続状況チェックの処理手順におけるステップ５０５以降の処理を行なう。
【００９１】
以上、スレーブ装置２００の接続数が増減する毎に上り用周波数帯域の割当範囲を台数に合わせて変更し、同様のネゴシエーションを繰り返す。
【００９２】
なお、この間、本実施形態においては、下りの周波数帯域は変更されない。
【００９３】
以上、説明したように、本実施形態によれば、電力線ネットワーク３００に接続されたスレーブ装置２００の台数に応じて、使用可能な周波数帯域が動的に割り当てられるため、未使用帯域がなく、利用周波数帯域に無駄がない。さらに、本実施形態によれば、下りの周波数帯域は、スレーブ装置ごとに分割せず、常に使用可能な周波数帯域の半分が割り当てられる。このため、さらに、周波数帯域の利用効率が上がる。
【００９４】
このように、本実施形態によれば、周波数帯域が有効に利用でき、従って、データ伝送速度を向上させることができる。
【００９５】
なお、本実施形態では、割当可能な周波数帯域の１/２を固定的に下りの周波数と割り当てているが、下りの周波数割当はこれに限られない。上り下りのデータ伝送量に応じて、任意に設定可能である。
【００９６】
また、物理レイヤとしてイーサネット（登録商標）を例にあげ説明しているが、これに限られない。
【００９７】
【発明の効果】
本発明によれば、電力線搬送システムにおいて、周波数帯域を有効に利用し、伝送速度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本実施形態におけるシステム構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、本実施形態におけるマスタ装置の機能構成図である。
【図３】図３は、本実施形態における接続状況テーブルの構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、本実施形態におけるスレーブ装置の機能構成図である。
【図５】図５は、本実施形態におけるマスタ装置およびスレーブ装置のハードウエア構成図である。
【図６】図６は、本実施形態における、周波数帯域割当手順を示すフローである。
【図７】図７は、本実施形態における上り下りの周波数帯域割当状況の一例を示す図である。
【図８】図８は、本実施形態における上り下りの周波数帯域割当状況の一例を示す図である。
【図９】図９は、本実施形態における上り下りの周波数帯域割当状況の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、本実施形態における接続状況チェック処理の処理フローを示す図である。
【図１１】図１１は、本実施形態における接続台数確認処理の処理フローを示す図である。
【図１２】図１２は、従来例におけるマルチ接続時の周波数スペクトラム例を示す図である。
【符号の説明】
１…サーバ、２ａ、２ｂ、２ｃ…クライアント、３０…電力線、１００…マスタ装置、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ…スレーブ装置、３００…電力線ネットワーク、４００…ＬＡＮ、１１０…ＬＡＮ用コネクタ、１２０…イーサネット（登録商標）制御部、１３０…ＴＣＰ/ＩＰ制御部、１４０…電力線搬送制御部、１５０…ＡＦＥ部、１６０…電源用コネクタ、１７０…第１のデータ蓄積部、１８０…周波数帯域制御部、１９０…第２のデータ蓄積部、２１０…ＬＡＮ用コネクタ、２２０…イーサネット（登録商標）制御部、２３…ＴＣＰ／ＩＰ制御部、２４０…電力線搬送制御部、２５０…ＡＦＥ、２６０…電源用コネクタ、２７０…第１のデータ蓄積部、２８０…周波数帯域制御部、２９０…第２のデータ蓄積部
【発明の属する技術分野】
サーバと前記サーバを電力線を介して接続された複数のクライアントとの間でデータを双方向に送受信する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力線搬送は、既存の電力線を利用して電波法が定める通信周波数帯（１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚ）の範囲内でデータ通信を行うものであり、通常、双方向でのデータが干渉しないようデータ送信方向ごとに周波数を分割して利用する周波数多重方式が用いられている。
【０００３】
１台の情報処理装置（サーバ）と、複数の情報処理端末（クライアント）との間で、電力線を介して通信を行なう場合、予め定められた接続可能なクライアントの最大の台数に応じて、周波数帯域を固定的に分割し、接続された各クライアントに割り当てている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
例えば、４台まで接続可能と設定されている場合、図１２に示すように、接続された各クライアントに対し、上記の通信周波数帯（１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚ）を４分割した帯域が割り当てられる。また、各クライアントは、その割り当てられた帯域を、さらに２分割して、それぞれ上り下りの２方向に割り当てて、データ送信を行なう。
【０００５】
なお、本明細書内では、サーバ側からクライアント側へのデータ送信を下り、クライアント側からサーバ側へのデータ送信を上りと呼ぶ。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２６１７２８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の方法では、例えば、４台まで接続可能と設定されている場合は、１台だけを接続したとしても、そのクライアントは、例えば、上りが１０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ、下りが６０ｋＨｚ〜１２０ｋＨｚといった周波数帯域しか使用できない。そして、残りの周波数帯域、１２０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚは、使用されないままとなる。
【０００８】
このように、固定的に周波数帯域を割り当てる場合、周波数帯域の利用効率が悪く、その分、伝送速度を高めることができなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、電力線搬送システムにおいて、周波数帯域を有効に利用することで、伝送速度を向上させること目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
サーバ・クライアント間で電力線を介してデータ転送を行なう場合、クライアント側からサーバへデータを送信する周波数帯域は、接続されたクライアントの台数に応じて、動的に割り当てる。そして、サーバからクライアントへデータを送信する周波数帯域は、全クライアントに対し、同じ帯域を使用する。
【００１１】
具体的には、電力線を介してデータの送受信を行なう電力線搬送通信により通信装置を少なくとも１つの相手装置に接続するための電力線搬送用モデムであって、前記相手装置の台数と、前記相手装置各々に割り当てられている電力線搬送通信のための周波数帯域を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている前記相手装置の台数を更新する更新手段と、前記更新手段により前記記憶手段に記憶されている前記相手装置の台数が更新された場合、更新後の台数に従い前記相手装置それぞれに割り当てる電力線搬送通信のための周波数帯域を再設定して、前記記憶手段に記憶されている前記相手装置各々の周波数帯域を更新するとともに、前記再設定された周波数帯域を前記相手装置に通知する周波数帯域設定手段と、を有することを特徴とする電力線搬送用モデムを提供する。
【００１２】
また、 電力線を介して通信を行なう電力線搬送通信により通信装置を相手装置に接続するための電力線搬送用モデムであって、当該通信装置が前記電力線に接続された場合、前記相手装置に対し、周波数帯域を割り当てるよう要求するコマンドを送信する周波数帯域割当要求手段と、前記相手装置から、接続されていることを確認するコマンドを受信した場合、接続されていることを示す応答コマンドを送信する応答コマンド送信手段と、前記相手装置から割り当てられた周波数帯域の通知を受信すると、当該割り当てられた周波数帯域を格納する周波数帯域記憶手段と、を備えることを特徴とする電力線搬送用モデムを提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した実施形態を図を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態におけるシステム構成の一例を示す図である。
【００１５】
本図に示すように、本実施形態におけるシステムは、外部ネットワークに接続され、電力線３０による電力線ネットワーク３００を介して接続されている複数のクライアントに外部ネットワークから受信したデータを配信するサーバ１と、サーバ１と電力線ネットワーク３００との間に設置されるモデムの機能を有するマスタ装置１００と、電力線ネットワーク３００と、クライアント２ａ〜２ｄと、クライアント２ａ〜２ｄと電力線３０の間に設置されるモデムの機能を有するスレーブ装置２００ａ〜２００ｄとで構成される。以後、スレーブ装置２００ａ〜２００ｄ、クライアント２ａ〜２ｄを特定する必要がない場合、それぞれ、代表してスレーブ装置２００、クライアント２と呼ぶ。
【００１６】
なお、サーバ１とマスタ装置１００との間、および、スレーブ装置２００とクライアント２との間は、ＬＡＮ４００により接続されている。
【００１７】
ここで、サーバ１は、例えば、マルチキャスト配信が可能なＰＣベースの画像配信サーバなどが考えられる。もちろん、一般的なサーバであればよく、画像配信サーバに限られない。またＬＡＮ接続インタフェースを有し、ＬＡＮ４００を介してマスタ装置１００と接続する。
【００１８】
クライアント２は、ＩＰパケットを送受信可能なパーソナルコンピュータ、ＩＰネットワーク上に接続可能でカラーＬＣＤを搭載し、動画像の表示が可能なＩＰテレビ電話などが考えられる。もちろん、これらも、ＩＰパケットを送受信可能な機器であれば、これらに限られない。
【００１９】
マスタ装置１００は、ＬＡＮ４００上のＩＰパケットと電力線３０上のデータとの間の変換処理を行うことで、電力線３０上でのデータ送受信を可能とするものである。さらに、スレーブ装置２００との接続を検出し、各スレーブ装置２００から電力線３０上にデータを送り出す際の周波数帯域の割り当てを行う。
【００２０】
スレーブ装置２００は、マスタ装置１００と同様に、ＬＡＮ４００上のＩＰパケットと電力線３０上のデータとの間の変換処理を行なうことで、電力線３０上でのデータ送受信を可能とするものである。さらに、マスタ装置１００からの通知に従い、電力線３０上にデータを送り出す際に使用する周波数帯域を切り換えるものである。
【００２１】
なお、電力線ネットワーク３００への接続は、実際は電源コンセントにマスタ装置１００およびスレーブ装置２００を接続することで実現される。
【００２２】
図２は、マスタ装置１００の機能構成図である。
【００２３】
本図に示すように、マスタ装置１００は、ＬＡＮ用コネクタ１１０と、イーサネット（登録商標）制御部１２０と、ＴＣＰ/ＩＰ制御部１３０と、電力線搬送制御部１４０と、ＡＦＥ部１５０と、電源用コネクタ１６０と、第１のデータ蓄積部１７０と、周波数帯域制御部１８０と、第２のデータ蓄積部１９０とを備える。
【００２４】
ＬＡＮ用コネクタ１１０は、ＬＡＮ４００と接続するためのインタフェースである。
【００２５】
ＡＦＥ１５０は、アナログ・フロント・エンド回路である。
【００２６】
電源用コネクタ部１６０は、電力線３０とのコネクタである。
【００２７】
イーサネット(登録商標)制御部１２０は、ＬＡＮ用コネクタ１１０を介してＬＡＮ４００よりイーサフレームを受信し、当該イーサフレームに格納されているパケットを取り出して電力線搬送制御部１４０に送出する。また、電力線搬送制御部１４０から受け取ったパケットをイーサフレームに格納してＬＡＮ用コネクタ１１０を介してＬＡＮ４００に送出する。
【００２８】
電力線搬送制御部１４０は、ＡＦＥ１５０から受け取った信号をスレーブ装置２００各々に割り当てた周波数帯域で復調し、その結果得られたパケットをイーサネット（登録商標）制御部１２０に送出する。また、イーサネット（登録商標）制御部１２０から受け取ったパケットを、各スレーブ装置２００に共通に割り当てた周波数帯域で変調してＡＦＥ１５０に送出する。
【００２９】
また、本実施形態では、新たに電力線ネットワーク３００に接続しようとしているクライアント２に接続されたスレーブ装置２００が接続を要求する場合、マスタ装置１００から割当周波数を通知したり接続確認を行なったりする場合等に用いられる割当周波数帯域制御のためのＩＰパケットを制御パケットと呼ぶこととする。さらに、本実施形態では、制御パケットの送受を行なうための専用の周波数帯域（以後、制御パケット用周波数帯域と呼ぶ）が上り下りそれぞれに用意されているものとする。
【００３０】
電力線搬送制御部１４０は、ＡＦＥ１５０から受信した信号を制御パケット用周波数帯域で復調し、その結果得られたパケットを、制御パケットとしてＴＣＰ/ＩＰ制御部１３０に送出する。また、ＴＣＰ/ＩＰ制御部１３０から受け取ったパケットを制御パケット用周波数帯域で変調してＡＦＥ１５０に送出する。
【００３１】
ＴＣＰ／ＩＰ制御部１３０は、電力線搬送制御部１４０から受け取った制御パケットを、ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ／ＩＰ等のプロトコルに従って解析し、宛先のＩＰアドレスを見て、その制御パケットが自分自身宛ての場合、その制御パケットを周波数帯域制御部１８０に受け渡す。また、周波数帯域制御部１８０から受け取った電力線３０を介して送信するデータを、ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ／ＩＰ等のプロトコルに従ってパケット化する。
【００３２】
周波数帯域制御部１８０は、接続されているクライアント２の数に変化があった場合、割当周波数帯域を更新し、更新された割当周波数帯域をそれぞれのクライアント２に対応するスレーブ装置２００に通知する制御パケット（帯域通知パケット）をＴＣＰ／ＩＰ制御部１３０へと送信する。
【００３３】
なお、接続されているクライアント２の数は、新たに接続されたスレーブ装置２００から送られてくる周波数帯域の割当を要求する制御パケット（帯域要求パケット）、または、定期的にマスタ装置１００からスレーブ装置２００に送出する接続を確認する制御パケット（接続確認パケット）に応答する制御パケットの受信により判断する。ここで、スレーブ装置２００がマスタ装置１００から制御パケットを受信した際に受信したことを示すために折り返し送信する制御パケットを一般に受信応答パケットと呼ぶ。
【００３４】
具体的には、新たなスレーブ装置２００から帯域要求パケットを受信すると、後述する第１のデータ蓄積部１７０より、現時点のスレーブ装置接続状況に関する情報を受け取り、新たに各スレーブ装置２００に対して割り当てる周波数帯域を算出する。例えば、使用可能な周波数帯域幅をα、接続スレーブ装置２００の台数をｎとし、α/２を下りに割り当てるものとすると、１台のスレーブ装置２００に割り当てる周波数帯域幅は、α/（２ｎ）となる。この帯域幅で、使用可能な周波数帯域を分割し、各スレーブ装置２００に割り当てる。
【００３５】
また、周波数帯域制御部１８０は、予め定められたタイミングで、電力線ネットワーク３００を介して接続されているスレーブ装置２００（クライアント２）の台数を確認するために接続確認パケットを送出する。受け取ったスレーブ装置２００側では、所定の時間内に受信応答パケットを返信する。周波数帯域制御部１８０は、受信応答パケットの受信数に応じて現在接続されているスレーブ装置２００の台数を判断する。そして、台数に変動があれば、割当周波数帯域を再設定するとともに、後述する第１のデータ蓄積部１７０のデータを更新する。
【００３６】
第１のデータ蓄積部１７０は、ＣＰＵ用のプログラムを蓄積する。さらに、周波数帯域制御部１８０から受け取ったスレーブ装置２００の接続状況を、割り当てられた周波数帯域とともにテーブル形式で接続状況テーブル１７１に記憶する。その接続状況テーブル１７１を図３に示す。
【００３７】
本図に示すように、接続状況テーブル１７１は、スレーブ装置名格納部１７２と、当該スレーブ装置２００のＩＰアドレスを格納するＩＰアドレス格納部１７３と、当該スレーブ装置２００に割り当てられた周波数帯域を格納する割当周波数帯域格納部１７４とを備える。
【００３８】
第２のデータ蓄積部１９０は、信号処理を行なうＤＳＰ用のプログラムを蓄積するものである。
【００３９】
以上の機能により、マスタ装置１００においては、ＬＡＮ４００からＬＡＮ用コネクタ１１０を介して受信したイーサフレームは、イーサネット（登録商標）制御部１２０においてパケットが抽出され、電力線搬送制御部１４０において変調され、ＡＦＥ１５０と電源用コネクタ１６０とを介して電力線３０に送出される。
【００４０】
また、電力線３０から電源用コネクタ１６０を介して受信した信号は、逆の経路を辿り、ＬＡＮ４００に送出される。このとき、制御パケット用周波数帯域の信号は、電力線搬送制御部１４０において復調後、ＴＣＰ/ＩＰ制御部１３０に受け渡され、ＴＣＰ/ＩＰ制御部１３０において解析されて、自身宛ての制御パケットの場合、周波数帯域制御部１８０に渡される。
【００４１】
周波数帯域制御部１８０において生成された制御パケットは、逆の経路を辿り、電源用コネクタ１６０から電力線３０に送出される。
【００４２】
次に、図４を用いて、スレーブ装置２００の機能構成について説明する。
【００４３】
スレーブ装置２００は、ＬＡＮ用コネクタ２１０と、イーサネット（登録商標）制御部２２０と、ＴＣＰ／ＩＰ制御部２３０と、電力線搬送制御部２４０と、ＡＦＥ２５０と、電源用コネクタ２６０と、第１のデータ蓄積部２７０と、周波数帯域制御部２８０と、第２のデータ蓄積部２９０とを備える。
【００４４】
周波数帯域制御部２８０は、ＴＣＰ／ＩＰ制御部２３０より受信したマスタ装置１００からの制御パケットを解析し、受信した制御パケットに応じた処理を行なうとともに、受信応答パケットを生成してＴＣＰ／ＩＰ部２３０へと送出する。
【００４５】
周波数帯域制御部２８０は、マスタ装置１００から自機宛てに割り当てられた周波数帯域を通知する帯域通知パケットを受け取ると、電力線搬送制御部２４０に割り当てられた周波数帯域を通知する。
【００４６】
また、周波数帯域制御部２８０は、電力線に接続した際、マスタ装置１００に対して周波数帯域割り当てを要求する帯域要求パケットを生成し、ＴＣＰ/ＩＰ制御部２３０に送出する。
【００４７】
電力線搬送制御部２４０は、イーサネット（登録商標）制御部２２０から受け取ったパケットを、周波数帯域制御部２８０から通知された自機器に割り当てられた周波数帯域で変調してＡＦＥ１５０に送出する。また、ＡＦＥ２５０から受け取った信号を下りの周波数帯域として全スレーブ装置２００に共通に割り当てられている周波数帯域で復調し、その結果得られたパケットをイーサネット（登録商標）制御部２２０に送出する。
【００４８】
また、電力線搬送制御部２４０は、ＡＦＥ２５０から受信した信号を制御パケット用周波数帯域で復調し、その結果得られたパケットを、制御パケットとしてＴＣＰ/ＩＰ制御部２３０に送出する。また、ＴＣＰ/ＩＰ制御部２３０から受け取ったパケットを制御パケット用周波数帯域で変調してＡＦＥ２５０に送出する。
【００４９】
第１のデータ蓄積部２７０は、マスタ装置１００により割り当てられた周波数帯域を保持する。
【００５０】
周波数帯域制御部２８０、第１のデータ蓄積部２７０、および電力線搬送制御部２４０以外は、基本的にマスタ装置１００の対応する機能部と同様の働きをするものであるため、ここでは、詳細な説明は行なわない。
【００５１】
マスタ装置１００およびスレーブ装置２００を実現するハードウエア構成の一例を図５に示す。
【００５２】
本図に示すように、これらの機器は、ＲＪ−４５コネクタ３１０と、パルストランス３２０と、イーサネット（登録商標）ＰＨＹ/ＳＷ３３０と、ＤＳＰ３４０と、ＡＦＥ３５０と、ＡＣコネクタ３６０と、第１のメモリ３７０と、ＣＰＵ３８０と、第２のメモリ３９０とを備える。
【００５３】
ＲＪ−４５コネクタ３１０は、ＬＡＮ接続用コネクタである。
【００５４】
ＡＦＥ３５０は、アナログ・フロント・エンド部であり、トランスおよびバンドパスフィルタにより構成され、電力線よりデータ信号のみを分離させる。
【００５５】
ＡＣコネクタ３６０は、電源ライン接続用コネクタである。
【００５６】
イーサネット（登録商標）ＰＨＹ/ＳＷ３３０は、イーサネット（登録商標）ＰＨＹおよびスイッチ部であり、パルストランス３２０から受け取ったイーサフレームからパケットを取り出してＤＳＰ３４０に送出し、また、ＤＳＰ３４０から受け取ったパケットをイーサフレーム化してパルストランス３２０などを介してイーサネット（登録商標）に送出する。
【００５７】
ＤＳＰ３４０は、信号処理部で、電力線３０より受信したデータを復調してイーサネット（登録商標）ＰＨＹ/ＳＷ３３０へ転送し、また、イーサネット（登録商標）ＰＨＹ/ＳＷ３３０から受信したデータを変調し電力線３０に送出する。また、ＣＰＵ３８０の指示に従い電力線搬送データの使用周波数帯域を制御する。また、復調したパケットが制御パケットであった場合、ＣＰＵに転送する。
【００５８】
ＣＰＵ３８０は、装置内主制御部であり、各デバイスの設定およびマスタ装置１００とスレーブ装置２００との間でのネゴシエーションを管理する。その結果によりＤＳＰ３４０に対して、使用する周波数帯域を通知する。
【００５９】
第１のメモリ３７０は、ＣＰＵ３８０用のメモリで、制御プログラムや処理に必要なデータを蓄積し、また、ワークメモリの働きもする。
【００６０】
第２のメモリ３９０は、ＤＳＰ３４０用のメモリであり、ＤＳＰ３４０制御用のプログラムを蓄積し、またワークメモリの働きもする。
【００６１】
なお、演算装置（ＣＰＵとＤＳＰ）とが、メモリに格納されたプログラムを実行することによって、マスタ装置１００およびスレーブ装置２００の機能を実現する。
【００６２】
次に、図１に示す本実施形態のマスタ装置１００およびスレーブ装置２００を用いて構築された電力線を用いた通信システムにおいて、マスタ装置１００とスレーブ装置２００との間のネゴシエーションにより、周波数帯域を動的に割り当てる手順について説明する。
【００６３】
まず、新たにスレーブ装置２００が接続された場合の処理について説明する。
【００６４】
図６に、新たにスレーブ装置２００が接続された場合、それぞれのスレーブ装置２００が、マスタ装置１００によって周波数帯域を割り当てられ、マスタ装置１００との通信を確立する手順を示す。
【００６５】
ここでは、スレーブ装置は、２００ａ〜２００ｃの３台あるものとし、２００ａ、２００ｂ、２００ｃの順に接続要求を行なうものとする。もちろん、スレーブ装置の台数はこれに限られない。
【００６６】
本図に示すように、まず、1台もスレーブ装置２００が接続されていない状態で電力線３０にスレーブ装置２００ａが接続されると、すなわち、スレーブ装置２００ａがコンセントに接続され、周波数帯域割当制御部２８０が電源用コネクタ部２６０を介して動作用の電源を取得すると（ステップ４０１）、周波数帯域割当制御部２８０は、マスタ装置１００に、周波数帯域の割当を要求する帯域要求パケットを、上りの制御パケット用周波数帯域を用いて送信する（ステップ４０２）。
【００６７】
それを受けたマスタ装置１００の周波数帯域割当制御部１８０は、スレーブ装置２００ａからの帯域要求パケットを検出すると、後述する「接続状況チェック」の手順を行い、その時点での全接続台数を確認するとともに、その結果に従って、割当周波数帯域を決定し（ステップ４０３）、使用周波数帯域を格納した帯域通知パケットを、下りの制御パケット用周波数帯域を用いてその割当周波数帯域をスレーブ装置２００ａに送信する（ステップ４０４）。
【００６８】
この場合は、上り用の割当可能な周波数帯域全面の使用を許可する旨が通知される。これは、現時点では、帯域要求パケットを送信してきたスレーブ装置２００は、スレーブ装置２００ａが１台であるためである。
【００６９】
ここで、マスタ装置１００からスレーブ装置２００ａへのデータ送信を行なう周波数帯域は、例えば、割当可能な周波数帯域幅をαとすると、上限からα/２の幅の周波数帯域を、これにあてる。そして、上記の手順により、スレーブ装置２００ａからマスタ装置１００にデータを送信する際に用いる周波数帯域が確定する。なお、割当可能な周波数帯域幅は、電力線搬送において使用可能な周波数帯域幅から、上り下りの制御パケット用周波数帯域幅を除いたものである。
【００７０】
最後に、スレーブ装置２００ａは受信応答パケットを送信する（ステップ４０５）。以上により、マスタ装置１００とスレーブ装置２００ａとの間で通信を行なう際の上り下りの使用周波数帯域が確定し、両者間の通信が確立する。この場合の上り下りそれぞれの割当周波数帯域の一例を図７に示す。
【００７１】
次にスレーブ装置２００ｂが電力線３０に接続され、スレーブ装置２００ｂの周波数帯域割当制御部２８０が電源を得ると（ステップ４０６）、スレーブ装置２００ｂの周波数帯域割当制御部２８０は、帯域要求パケットをマスタ装置１００に送出する。マスタ装置１００の周波数帯域割当制御部１８０が帯域要求パケットを検出すると（ステップ４０７）、周波数帯域割当制御部１８０は、その時点での全接続台数を確認するために、「接続状況チェック」を行い、その結果に従って、上り用の割当可能な周波数帯域を２分割し（ステップ４０８）、スレーブ装置２００ａに下りの制御パケット用周波数帯域を用いて割当周波数帯域を通知し（ステップ４０９）、スレーブ装置２００ａから受信応答パケットを受け取る（ステップ４１０）。そして、スレーブ装置２００ｂにも同様に割当周波数帯域を通知し（ステップ４１１）、折り返し受信応答パケットを受信する（ステップ４１２）。
【００７２】
この場合の上り下りそれぞれの割当周波数帯域の一例を図８に示す。
【００７３】
次に、スレーブ装置２００ｃが電力線３０に接続され、スレーブ装置２００ｃの周波数帯域割当制御部２８０が電源を得ると（ステップ４１３）、周波数帯域割当制御部２８０は、帯域要求パケットを送出する。マスタ装置１００の周波数帯域割当制御部１８０が、スレーブ装置２００ｃから送出された帯域要求パケットを検出すると（ステップ４１４）、その時点での全接続台数を確認するために、「接続状況チェック」を行い、その結果に従って、上り用の割当可能な周波数帯域を３分割し（ステップ４１５）、スレーブ装置２００ａ、２００ｂ、２００ｃの順に、上記の手順で割当周波数帯域を通知し、受信応答パケットを受けることを繰り返す（ステップ４１６、４１７、４１８、４１９、４２０、４２１）。
【００７４】
この場合の上り下りそれぞれの割当周波数帯域の一例を図９に示す。
【００７５】
このように、マスタ装置１００は、上記のように新たなにスレーブ装置２００が接続された場合、その帯域要求パケットを受けて、接続状況を確認し、周波数帯域を新たに割り当て、各スレーブ装置２００に通知する。
【００７６】
次に、スレーブ装置２００から帯域要求パケットを受け取った場合に、マスタ装置１００の周波数帯域制御部１８０が周波数を割り当てる「接続状況チェック処理」およびその後の割当周波数通知について、以下に説明する。
【００７７】
図１０に接続状況チェック処理の処理手順を示す。
【００７８】
マスタ装置１００の周波数帯域制御部１８０は、スレーブ装置２００から帯域要求パケットを受信すると（ステップ５０１）、その制御パケットから送信元スレーブ装置２００のスレーブ装置名と、ＩＰアドレスとを抽出する（ステップ５０２）。また、データ蓄積部１から接続状況テーブル１７１の情報を取得し（ステップ５０３）、抽出した新規のスレーブ装置２００の情報を格納する（ステップ５０４）。
【００７９】
次に、接続状況テーブル１７１に格納されている全スレーブ装置数を基に、予め定められた算出方法により、割当周波数帯域を算出する（ステップ５０５）。例えば、割当可能な周波数帯域幅をαとし、その時点での接続台数をｎとすると、α/(２ｎ)で帯域幅を算出し、下限の周波数帯域からその帯域幅で割り当てていく。
【００８０】
周波数帯域制御部１８０は、各スレーブ装置２００に割り当てた帯域を、接続状況テーブル１７１の割当周波数帯域格納部１７４に格納し（ステップ５０６）、更新された接続状況テーブル１７１をデータ蓄積部１に格納する（ステップ５０７）。
【００８１】
更新された接続状況テーブル１７１に格納されている情報を基に、各スレーブ装置２００宛てに帯域通知パケットを生成して送出することにより割り当てられた周波数を通知する（ステップ５０８）。
【００８２】
ここでは、１のスレーブ装置２００に帯域通知パケットを生成し下りの制御パケット用周波数帯域を用いて送出し、上りの制御パケット用周波数帯域を用いて送信される当該スレーブ装置２００からの受信応答パケットをを待つ。受信応答パケットを受信すると、次のスレーブ装置２００に帯域通知パケットを生成して送出し、同じく受信応答を待つ。この処理を接続状況テーブル１７１に格納されている全スレーブ装置２００に対して行なう。
【００８３】
次に、接続されていたスレーブ装置２００が切り離された場合、それぞれのスレーブ装置２００が、マスタ装置１００の周波数帯域制御部１８０によって周波数帯域を割り当てられ、マスタ装置１００との通信を確立する手順を説明する。
【００８４】
図１１に、切り離される場合の周波数帯域割当の処理フローを示す。この場合、マスタ装置１００の周波数帯域制御部１８０は、まず、現在接続されているスレーブ装置２００の台数を確定し（接続台数確認処理）、その際に、台数に変更があった場合、割当周波数帯域を更新する処理を行なう。
【００８５】
本図に示すように、マスタ装置１００の周波数帯域制御部１８０は、周期的に接続確認パケットを、接続されているスレーブ装置２００に送信し、当該パケットに対する受信応答パケットを受信することにより、その時点で接続されているスレーブ装置２００を認識する。
【００８６】
周波数帯域制御部１８０は、接続状況テーブル１７１にアクセスし、定期的に、接続確認パケットを全スレーブ装置２００へ順に送信する（ステップ６０１）。
【００８７】
接続確認パケットを受信したスレーブ装置２００の周波数帯域制御部２８０は、予め定められた時間内に受信応答パケットを、送信元のマスタ装置１００に返す（ステップ６０２）。
【００８８】
ステップ６０１およびステップ６０２の処理を、接続状況テーブル１７１に格納されている全スレーブ装置２００に対して行なう。
【００８９】
予め定められた時間内に、送信先のスレーブ装置２００から受信応答パケットの返信を受けなかった場合、周波数帯域制御部１８０は、当該スレーブ装置が切り離されたものと判断し、接続状況テーブル１７１から、当該スレーブ２００のデータを削除する（ステップ６０３）。以上が接続台数確認処理の処理フローである。
【００９０】
上記の接続台数確認処理の間に、接続状況テーブル１７１の更新があった場合、周波数帯域制御部１８０は、更新後のテーブル１７１に基づいて、上述の接続状況チェックの処理手順におけるステップ５０５以降の処理を行なう。
【００９１】
以上、スレーブ装置２００の接続数が増減する毎に上り用周波数帯域の割当範囲を台数に合わせて変更し、同様のネゴシエーションを繰り返す。
【００９２】
なお、この間、本実施形態においては、下りの周波数帯域は変更されない。
【００９３】
以上、説明したように、本実施形態によれば、電力線ネットワーク３００に接続されたスレーブ装置２００の台数に応じて、使用可能な周波数帯域が動的に割り当てられるため、未使用帯域がなく、利用周波数帯域に無駄がない。さらに、本実施形態によれば、下りの周波数帯域は、スレーブ装置ごとに分割せず、常に使用可能な周波数帯域の半分が割り当てられる。このため、さらに、周波数帯域の利用効率が上がる。
【００９４】
このように、本実施形態によれば、周波数帯域が有効に利用でき、従って、データ伝送速度を向上させることができる。
【００９５】
なお、本実施形態では、割当可能な周波数帯域の１/２を固定的に下りの周波数と割り当てているが、下りの周波数割当はこれに限られない。上り下りのデータ伝送量に応じて、任意に設定可能である。
【００９６】
また、物理レイヤとしてイーサネット（登録商標）を例にあげ説明しているが、これに限られない。
【００９７】
【発明の効果】
本発明によれば、電力線搬送システムにおいて、周波数帯域を有効に利用し、伝送速度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本実施形態におけるシステム構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、本実施形態におけるマスタ装置の機能構成図である。
【図３】図３は、本実施形態における接続状況テーブルの構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、本実施形態におけるスレーブ装置の機能構成図である。
【図５】図５は、本実施形態におけるマスタ装置およびスレーブ装置のハードウエア構成図である。
【図６】図６は、本実施形態における、周波数帯域割当手順を示すフローである。
【図７】図７は、本実施形態における上り下りの周波数帯域割当状況の一例を示す図である。
【図８】図８は、本実施形態における上り下りの周波数帯域割当状況の一例を示す図である。
【図９】図９は、本実施形態における上り下りの周波数帯域割当状況の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、本実施形態における接続状況チェック処理の処理フローを示す図である。
【図１１】図１１は、本実施形態における接続台数確認処理の処理フローを示す図である。
【図１２】図１２は、従来例におけるマルチ接続時の周波数スペクトラム例を示す図である。
【符号の説明】
１…サーバ、２ａ、２ｂ、２ｃ…クライアント、３０…電力線、１００…マスタ装置、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ…スレーブ装置、３００…電力線ネットワーク、４００…ＬＡＮ、１１０…ＬＡＮ用コネクタ、１２０…イーサネット（登録商標）制御部、１３０…ＴＣＰ/ＩＰ制御部、１４０…電力線搬送制御部、１５０…ＡＦＥ部、１６０…電源用コネクタ、１７０…第１のデータ蓄積部、１８０…周波数帯域制御部、１９０…第２のデータ蓄積部、２１０…ＬＡＮ用コネクタ、２２０…イーサネット（登録商標）制御部、２３…ＴＣＰ／ＩＰ制御部、２４０…電力線搬送制御部、２５０…ＡＦＥ、２６０…電源用コネクタ、２７０…第１のデータ蓄積部、２８０…周波数帯域制御部、２９０…第２のデータ蓄積部
Claims (3)
- サーバに接続され、クライアントの通信装置に接続された１つ以上のスレーブ装置との間で電力線を介して電力線搬送通信を行うマスタ装置であって、
前記マスタ通信装置と通信可能な状態にあるスレーブ装置の識別情報に対応付けて、当該スレーブ装置に割り当てられた、前記スレーブ装置から前記マスタ装置への上りのデータ通信のための周波数帯域に関する情報を記憶する記憶手段と、
前記マスタ通信装置と通信可能な状態にないスレーブ装置の識別情報を前記記憶手段から削除する、あるいは、新たに前記マスタ通信装置と通信可能な状態になったスレーブ装置の識別情報を前記記憶手段に登録することにより、前記記憶手段の内容を更新する更新手段と、
前記更新手段により前記記憶手段の内容が更新された場合に、更新後の前記記憶手段に識別情報が記憶されているスレーブ装置の台数に基づいて、それぞれの前記スレーブ装置に割り当てる上りのデータ通信のための周波数帯域の帯域幅を算出し、算出した帯域幅を有する異なる周波数帯域をそれぞれのスレーブ装置に割り当て、割り当てた周波数帯域に関する情報で、前記記憶手段に記憶されているそれぞれの前記スレーブ装置の周波数帯域に関する情報を更新するとともに、前記更新された周波数帯域に関する情報をそれぞれのスレーブ装置に通知する周波数帯域制御手段と
を備え、
前記周波数帯域制御手段は、
前記マスタ装置からそれぞれの前記スレーブ装置への下りのデータ通信のための周波数帯域として、前記マスタ通信装置と通信可能な状態にある全てのスレーブ装置に対して共通の周波数帯域を割り当てることを特徴とするマスタ装置。 - サーバに接続されたマスタ装置とクライアントの通信装置に接続された１つ以上のスレーブ装置とが電力線を介して電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システムであって、
前記マスタ装置は、
前記マスタ通信装置と通信可能な状態にあるスレーブ装置の識別情報に対応付けて、当該スレーブ装置に割り当てられた、前記スレーブ装置から前記マスタ装置への上りのデータ通信のための周波数帯域に関する情報を記憶する第１の記憶手段と、
前記マスタ通信装置と通信可能な状態にないスレーブ装置の識別情報を前記第１の記憶手段から削除する、あるいは、新たに前記マスタ通信装置と通信可能な状態になったスレーブ装置の識別情報を前記第１の記憶手段に登録することにより、前記第１の記憶手段の内容を更新する更新手段と、
前記更新手段により前記第１の記憶手段の内容が更新された場合に、更新後の前記第１の記憶手段に識別情報が記憶されているスレーブ装置の台数に基づいて、それぞれの前記スレーブ装置に割り当てる上りのデータ通信のための周波数帯域の帯域幅を算出し、算出した帯域幅を有する異なる周波数帯域をそれぞれのスレーブ装置に割り当て、割り当てた周波数帯域に関する情報で、前記第１の記憶手段に記憶されているそれぞれの前記スレーブ装置の周波数帯域に関する情報を更新するとともに、前記更新された周波数帯域に関する情報をそれぞれのスレーブ装置に通知する第１の周波数帯域制御手段と
を備え、
前記第１の周波数帯域制御手段は、
前記マスタ装置からそれぞれの前記スレーブ装置への下りのデータ通信のための周波数帯域として、前記マスタ通信装置と通信可能な状態にある全てのスレーブ装置に対して共通の周波数帯域を割り当て、
それぞれの前記スレーブ装置は、
当該スレーブ装置が前記電力線に接続された場合に、前記マスタ装置に対して、周波数帯域の割り当てを要求するコマンドを送信する第２の周波数帯域制御手段と、
上りのデータ通信のための周波数帯域を前記マスタ装置から割り当てられた場合に、当該割り当てられた周波数帯域に関する情報を記憶する第２の記憶手段と、
前記第２の記憶手段に記憶された情報に対応する周波数帯域を使って上りのデータを、電力線搬送通信により前記マスタ装置へ送信し、予め複数のスレーブ装置に共通に割り当てられた周波数帯域を使って、電力線搬送通信により下りのデータを受信する電力搬送制御手段と
を備えることを特徴とする電力線搬送通信システム。 - サーバに接続され、クライアントの通信装置に接続された１つ以上のスレーブ装置との間で電力線を介して電力線搬送通信を行うマスタ装置における周波数割り当て方法であって、
前記マスタ装置が、
前記マスタ通信装置と通信可能な状態にないスレーブ装置の識別情報を、前記マスタ通信装置と通信可能な状態にあるスレーブ装置の識別情報に対応付けて、当該スレーブ装置に割り当てられた、前記スレーブ装置から前記マスタ装置への上りのデータ通信のための周波数帯域に関する情報を記憶する記憶手段から削除する、あるいは、新たに前記マスタ通信装置と通信可能な状態になったスレーブ装置の識別情報を前記記憶手段に登録することにより、前記記憶手段の内容を更新する更新ステップと、
前記更新ステップにおいて前記記憶手段の内容を更新した場合に、更新後の前記記憶手段に識別情報が記憶されているスレーブ装置の台数に基づいて、それぞれの前記スレーブ装置に割り当てる上りのデータ通信のための周波数帯域の帯域幅を算出し、算出した帯域幅を有する異なる周波数帯域をそれぞれのスレーブ装置に割り当て、割り当てた周波数帯域に関する情報で、前記記憶手段に記憶されているそれぞれの前記スレーブ装置の周波数帯域に関する情報を更新すると共に、前記更新された周波数帯域に関する情報をそれぞれのスレーブ装置に通知する周波数帯域制御ステップと
を実行し、
前記周波数帯域制御ステップにおいて、
前記マスタ装置からそれぞれの前記スレーブ装置への下りのデータ通信のための周波数帯域として、前記マスタ通信装置と通信可能な状態にある全てのスレーブ装置に対して共通の周波数帯域を割り当てることを特徴とする周波数割り当て方法。
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