JP4652912B2

JP4652912B2 - 電力線通信用モデム、宅内系ｐｌｃモデムおよびアクセス系ｐｌｃモデム

Info

Publication number: JP4652912B2
Application number: JP2005196856A
Authority: JP
Inventors: 良則水谷; 弘岡本; 浩利山田; 武弘杉田; 順一大島; 茂高須; 彰夫黒部; 剛黒田; 浩二池田; 久雄古賀; 裕司井形
Original assignee: Panasonic Corp; Mitsubishi Electric Corp; Sony Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Mitsubishi Electric Corp; Sony Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2025-07-05
Also published as: JP2007019669A

Description

本発明は、屋内において、電力線を用いてデータ通信を行う電力線通信用モデムに関するものであり、特に、屋内における異種のPLC（Power Line Communication）ネットワークを共存させることが可能な電力線通信用モデムに関するものである。

PLCネットワークには、たとえば、広域アクセス（インターネットアクセス）を目的とした「アクセス系PLCネットワーク」と、ユーザ宅内の機器間通信を目的とした「宅内系PLCネットワーク」と、の２種類のネットワークが存在する。しかしながら、上記各PLCネットワークは、同一の伝送媒体（電力線）および周波数帯を使用して通信を行うため、同時に通信を行うと、互いに混信し、正常な通信が阻害される場合がある。

一方で、上記アクセス系PLCネットワークと宅内系PLCネットワークとを共存させるための技術が、たとえば、ETSI（European Telecommunications Standards Institute）による下記非特許文献１において提案されている。この文献では、利用する周波数帯をPLCネットワーク毎に固定的に割り当てる方式（静的周波数分割による混信回避方式）、が記載されている。図８は、従来の電力線通信方法の一例、すなわち、静的周波数分割による混信回避方式の概要を示す図である。

さらに、下記非特許文献１においては、どちらか一方のPLCネットワークでしか通信が行われていない場合には、全周波数帯域を利用してより高速な通信を実現し、その後、共通制御信号により他のPLCネットワークによる通信を検出した場合には、予め自ネットワークに割り当てられた周波数帯のみを使用して通信を行う方式（動的周波数分割による混信回避方式）、が記載されている。図９は、従来の電力線通信方法の一例、すなわち、動的周波数分割による混信回避方式の概要を示す図である。

ETSI TS 101 867 V1.1.1(2000-11)

上記「動的周波数分割による混信回避方式」においては、屋内における異種のPLCネットワークを共存させるための制御信号（上記共通制御信号に相当）が必要となり（図９参照）、それに伴って、通信帯域中に制御信号用の特定の帯域を設ける必要が生じる。しかしながら、上記制御信号とデータ信号が異なる周波数帯域で送受信されるシステムにおいて、電力線通信用モデムが、制御信号を自装置のデータ信号の受信期間と無関係に送信した場合には、たとえば、自装置の制御信号がデータ受信帯域に漏れ込み、自装置の最低受信感度を劣化させることになり、さらには、通信の到達範囲を狭めることになる、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、通信帯域中に専用の帯域を設けて送受信する制御信号を用いて、屋内における異種のPLCネットワークを共存させるシステムにおいて、自装置の制御信号がデータ受信帯域に漏れ込むことを原因とした最低受信感度の劣化を回避可能な電力線通信用モデムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電力線通信用モデムは、制御信号専用の特定の帯域を設けた電力線通信システムにおいて動作し、当該制御信号を用いてお互いの存在を認識させることにより、異種のPLCネットワークを共存させる電力線通信用モデムであって、たとえば、送信許可信号を用いて、電力線を利用した半二重のデータ送受信を制御するデータ送受信制御手段と、前記送信許可信号によりデータ送信が許可されている期間に、前記制御信号を出力する制御信号出力手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、データ信号の受信時には、制御信号が送信されることがなくなり、制御信号のデータ受信帯域への漏れ込みがないので、最低受信感度の劣化を回避することができ、結果として、制御信号による帯域外漏洩電力の影響を受けていないときの通信到達範囲を保持することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる電力線通信用モデムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

本実施の形態においては、ユーザ宅内（家庭内，ビル，工場，および店舗等の電気製品間）のデータ通信を目的とした「宅内系PLCネットワーク」と、広域アクセス（宅外のデータ通信）を目的とした「アクセス系PLCネットワーク」が、混在する電力線通信システムを想定し、この電力線通信システムにおいて、上記宅内系PLCネットワークを構成する宅内系PLCモデムと上記アクセス系PLCネットワークを構成するアクセス系PLCモデムとを電力線上で共存させるための技術、また、異なる宅内系PLCネットワークを構成する宅内系PLCモデムどうしを電力線上で共存させるための技術、について説明する。

図１−１は、屋内のアクセス系PLCネットワークの構成例を示す図であり、図１−２は、宅内系PLCネットワークの構成例を示す図である。図１−１に示す屋内のアクセス系PLCネットワークは、一例として集合住宅を想定した場合を示しており、たとえば、アクセス系PLCモデム（親機）１０１と、各住宅内に存在する単一または複数のアクセス系PLCモデム（子機）１０２で構成されている。また、図１−２に示す宅内系PLCネットワークは、図１−１に示す集合住宅における各住宅（家庭）内のネットワークを示しており、たとえば、宅内系PLCモデム１０３を搭載する電気製品（パソコン，電話機，テレビ，そのほかコンセントからの電源を必要とする家庭電化製品）で構成されている。

また、上記電気製品は、図１−２に示すように、それぞれ宅内系PLCモデム１０３を搭載していることを前提とし、さらに、パソコン等いくつかの電気製品（すべての電気製品を含む）については、宅内系PLCモデム１０３に加えてアクセス系PLCモデム１０２も搭載し、両方のネットワークに対応している。なお、アクセス系PLCモデム１０２のみを搭載する電気製品があってもよい。

ここで、一例として、上記宅内系PLCネットワークとアクセス系PLCネットワークとを共存させるための処理を、図面にしたがって詳細に説明する。なお、ここでは、屋内（戸建住宅，集合住宅，ビル等）に、宅内系PLCモデムとアクセス系PLCモデムが混在する状況を前提とする。

図２は、上記アクセス系PLCモデム１０２および宅内系PLCモデム１０３の内部構成例を示す図である。なお、アクセス系PLCモデム１０２および宅内系PLCモデム１０３の両方を意味する場合は、単に「PLCモデム」と呼ぶ。図２において、このPLCモデムは、送信データに対する所定の送信処理および受信信号に対する所定の受信処理を実行するデータ送受信回路１と、データ通信に使用する帯域を制限するためのBPF２，３と、送信と受信を切り替えるスイッチ４と、屋内における異種のPLCネットワークを共存させるための制御信号を生成する制御信号生成回路５と、制御信号に使用する帯域を制限するためのBPF６と、制御信号の送信をON/OFFするスイッチ７と、を備えている。

また、図３は、制御信号の周波数帯域とデータ信号の周波数帯域を示す図であり、縦軸が電力を表し、横軸が周波数を表している。本実施の形態においては、図３に示す帯域を用いて通信を行うことを前提とし、制御信号専用の特定の帯域（図示の制御信号帯域）を設け、当該制御信号を用いてお互いの存在を認識させることにより、たとえば、屋内のアクセス系PLCモデム（１０１，１０２）と宅内系PLCモデム１０３を電力線上で共存させる。

まず、データ信号の受信処理に関係なく、ランダムに上記制御信号の送信処理を実施した場合の問題点を、図４を用いて説明する。たとえば、PLCモデムが、図４に示すとおり、データD#1，D#2，D#3，D#4の順にデータを受信している状況を想定した場合、データD#1およびD#4の受信時（制御信号は送信されていない）については、図５に示すように、十分なSN比（SN比＞xdB：xは復調に十分な値）が得られているので、データ信号帯域において精度良くデータを復調できる。しかしながら、データD#2およびD#3の受信時については、データ信号の受信期間と制御信号の送信期間が重複し、この重複部分については、図６に示すとおり、自装置の制御信号がデータ信号帯域に漏れ込むことにより十分なSN比が得られず（SN比＜xdB）、データ信号帯域において精度良くデータを復調することができない。具体的にいうと、制御信号は、自装置が出力する信号であり、電力線を介して通信相手から送られてくるデータ信号と比較すると一般的に信号レベルが大きいため、データ信号帯域において受信するデータ信号については、自装置が出力する制御信号の帯域外漏洩電力の影響で精度良く復調することができない（最低受信感度の劣化）。また、この帯域外漏洩電力の影響は、受信データの信号レベルが小さいほど受けやすい（通信到達範囲を狭める）。

このように、上記制御信号とデータ信号が異なる周波数帯域で送受信される電力線通信システムにおいて、PLCモデムが、自装置のデータ信号の受信期間と無関係に制御信号を送信した場合には、制御信号がデータ受信帯域に漏れ込み（制御信号が受信データの干渉となり）、自装置の最低受信感度を劣化させ、通信到達範囲を狭めることになる。

そこで、本実施の形態においては、制御信号の送信期間とデータ信号の受信期間が重複しないように制御し、これにより、制御信号による受信データへの干渉を回避することとした。以下、電力線通信において、制御信号によるデータ信号への干渉を回避する処理を、図２および図７を用いて具体的に説明する。

図２に示すPLCモデムにおいて、まず、データ送受信回路１は、半二重の送受信処理を制御するため、データ送信時に“１”，データ受信時に“０”となる送信許可信号（図７に示す+TXENに相当）を出力する。たとえば、データ送信時には（+TXEN＝１）、送信許可信号によりスイッチ４の端子＃１と＃３が接続され、データ送受信回路１から出力された送信データが、BPF３およびスイッチ４を経由して電力線上に送信される。一方、データ受信時には（+TXEN＝０：通常は受信設定になっている）、送信許可信号によりスイッチ４の端子＃２と＃３が接続され、電力線，スイッチ４およびBPF２を経由して受信した信号をデータ送受信回路１に入力する。図７では、データ受信時、すなわち、+TXEN＝０のときに、データD#1〜D#4を受信している。

また、本実施の形態におけるPLCモデムは、上記送信許可信号が“１”のとき（+TXEN＝１）に、スイッチ７がON状態となり、上記送信許可信号が“０”のとき（+TXEN＝０）に、スイッチ７がOFF状態となるように動作する。したがって、制御信号生成回路５では、図７に示すように、+TXEN＝１のとき、すなわち、スイッチ７がON状態となっているときに、制御信号を出力する。これにより、制御信号の送信期間とデータ信号の受信期間との重複を回避する。

なお、上記では、一例として、宅内系PLCネットワークとアクセス系PLCネットワークとを共存させる場合について説明したが、これに限らず、上記処理は、異なる宅内系PLCネットワークを構成する宅内系PLCモデムどうしを電力線上で共存させる場合についても同様に適用可能である。

このように、本実施の形態においては、制御信号の送信期間とデータ信号の受信期間が重複しないように制御することとした。すなわち、半二重の送受信において使用される送信許可信号を用いて、たとえば、データ送信が許可されている期間においてのみ制御信号を送信することとした。これにより、データ信号の受信時には、制御信号が送信されることがなくなり、制御信号のデータ受信帯域への漏れ込みがないので（制御信号が受信データの干渉とならない）、最低受信感度の劣化を回避することができ、結果として、制御信号による帯域外漏洩電力の影響を受けていないときの通信到達範囲を保持することができる。

以上のように、本発明にかかる電力線通信用モデムは、屋内において異種のPLCネットワークを共存させる電力線通信システムに有用である。

屋内のアクセス系PLCネットワークの構成例を示す図である。宅内系PLCネットワークの構成例を示す図である。アクセス系PLCモデムおよび宅内系PLCモデムの内部構成例を示す図である。制御信号の周波数帯域とデータ信号の周波数帯域を示す図である。ランダムに制御信号の送信処理を実施した場合の問題点を示す図である。データ信号の受信期間と制御信号の送信期間が重複していない場合の復調の様子を示す図である。データ信号の受信期間と制御信号の送信期間が重複している場合の復調の様子を示す図である。制御信号によるデータ信号への干渉を回避する処理を示す図である。従来の電力線通信方法の一例を示す図である。従来の電力線通信方法の一例を示す図である。

符号の説明

１データ送受信回路
２，３，６ BPF（バンドパスフィルタ）
４，７スイッチ
５制御信号生成回路

Claims

制御信号専用の特定の帯域を設けた電力線通信システムにおいて動作し、当該制御信号を用いてお互いの存在を認識させることにより、異種のPLC（Power Line Communication）ネットワークを共存させる電力線通信用モデムであって、
送信許可信号を用いて、電力線を利用した半二重のデータ送受信を制御するデータ送受信制御手段と、
前記送信許可信号によりデータ送信が許可されている期間に、前記制御信号を出力する制御信号出力手段と、
を備えることを特徴とする電力線通信用モデム。
制御信号専用の特定の帯域を設けた電力線通信システムにおいて動作し、当該制御信号を用いて自身の存在を認識させることにより、屋内のアクセス系PLC（Power Line Communication）ネットワークに存在するアクセス系PLCモデムと電力線上で共存する、宅内系PLCネットワークに存在する宅内系PLCモデムであって、
送信許可信号を用いて、電力線を利用した半二重のデータ送受信を制御するデータ送受信制御手段と、
前記送信許可信号によりデータ送信が許可されている期間に、前記制御信号を出力する制御信号出力手段と、
を備えることを特徴とする宅内系PLCモデム。
制御信号専用の特定の帯域を設けた電力線通信システムにおいて動作し、当該制御信号を用いて自身の存在を認識させることにより、宅内系PLC（Power Line Communication）ネットワークに存在する宅内系PLCモデムと電力線上で共存する、屋内のアクセス系PLCネットワークに存在するアクセス系PLCモデムであって、
送信許可信号を用いて、電力線を利用した半二重のデータ送受信を制御するデータ送受信制御手段と、
前記送信許可信号によりデータ送信が許可されている期間に、前記制御信号を出力する制御信号出力手段と、
を備えることを特徴とするアクセス系PLCモデム。
制御信号専用の特定の帯域を設けた電力線通信システムにおいて動作し、かつ特定の宅内系PLCネットワークに存在し、当該制御信号を用いて自身の存在を認識させることにより、他の宅内系PLC（Power Line Communication）ネットワークに存在する宅内系PLCモデムと電力線上で共存する宅内系PLCモデムであって、
送信許可信号を用いて、電力線を利用した半二重のデータ送受信を制御するデータ送受信制御手段と、
前記送信許可信号によりデータ送信が許可されている期間に、前記制御信号を出力する制御信号出力手段と、
を備えることを特徴とする宅内系PLCモデム。