JP4692298B2 - 電力線通信システムおよび電力線通信経路制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力線を介してデータを送受信する電力線通信システム、電力線通信装置および電力線通信経路制御方法に関する。

電力線（一般に電灯線と称する）を利用して通信を行う電力線通信は１５０[kHz]から４５０[kHz]の周波数帯を利用するものと、２[MHz]から３０[MHz]の周波数帯を利用するものがある。日本では前者の周波数帯を利用する装置のみ認可されている。近年、後者の周波数帯を利用する装置が米国において認可され、日本においても現在認可に向けて利用条件の検討が行われている。後者の周波数帯を利用する通信装置は高速伝送が可能であることから、様々な用途が提案されおり、今後普及が進むことが予想される。

電力線通信システムには、電灯線にＰＬＣモデムが複数接続される。各ＰＬＣモデムを介して、通信機能を有する機器（ＡＶ機器、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等）が複数、電灯線に接続される。これにより各機器は電灯線からの電源供給を受け、かつ、機器同士の通信、あるいは、電灯線から外部のネットワークに対する通信が可能となる。

とくに画像や音声のデータをシームレスに再生または記録する必要がある機器に対するデータ通信においては、２[MHz]から３０[MHz]の周波数帯を全て占有してデータ伝送を行う。このとき一定の伝送速度を確保可能な帯域保証型通信を行うか、送受信エラーを低減してスループットを上げる必要がある。

電力線通信のスループットを向上する技術が、下記の特許文献１に記載されている。
特開２００３−２４４１７６号公報

使用可能な周波数帯（２[MHz]〜３０[MHz]）を全て占有して行うＰＬＣ通信の場合、複数のＰＬＣモデムが個々に通信を行うには、データの衝突を避けるためにＰＬＣモデムごとに利用可能な時間を割り当て（分割して）、一つの伝送チャンネルを共有する方法が採られる。その場合に、機器側でのシームレスなデータ再生または記録のためには、機器等の内部にバッファ用のメモリを設けることが一般的である。ところが伝送速度の変動が大きいと、それだけメモリ容量を大きくする必要があり、コストアップになる。また、伝送速度がある程度大きくないと、いくらバッファメモリの容量を大きくしてもシームレスなデータの再生または記録ができない。したがって、個々の通信に対しデータ伝送にかかる所要時間を短縮化するために、より高い伝送速度が要求される。

ところが、ＰＬＣモデムが行うデータ伝送において、一般的には、電灯線の配線長が長いと伝送速度が低下する。また、電灯線につながる家電機器等から発生するノイズ等によって信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が低下して伝送エラーが発生し、これによって伝送速度が低下する。とくに宅内に複雑に配線された電灯線は、分電盤その他の箇所で分岐が多数あり、分岐でのインピーダンスの整合がとれないことがある。また、未使用のコンセント等は開放端であり、インピーダンス不整合がある。このため分岐点や開放端で伝送信号が反射し、無線通信における、いわゆるマルチパスに似た現象が発生する。このマルチパス環境下ではＳ／Ｎ比が低下して伝送エラーが発生し、これによって伝送速度が低下する。

一般的なイーサーネット（登録商標）等を用いたケーブル接続ネットワークでは、使用する接続部品が規格化されて接続点におけるインピーダンス不整合はほとんどない。また、開放端でもインピーダンス不整合による反射は極力抑制されている。
これに対し、電力線通信網（電灯線）はケーブル接続ネットワークであるにもかかわらず、上述した分岐や開放端の多さと、そのインピーダンス整合措置がとられていない場合がある。さらには家電製品の使用状況でノイズ環境が変化するという理由から、無線通信と同様なマルチパス環境に近い状況の場合があり、これらの場合、一般的なケーブル接続ネットワークと比べて伝送速度が低下しやすい。また、同じ理由から受信点における周波数特性は複雑になっている。このような電力線通信網は既存の設備、すなわち電灯線等の屋内配線、低圧または中圧の屋外架線等を利用するため、インピーダンス整合のための処置が採りにくい。また電力線通信網は、ネットワーク環境が地域、家、集合住宅ごとに異なり、一律に対策を施すことができない。

以上の理由によって、電力線通信では距離的に近いＰＬＣモデム間の通信でも、必要な伝送速度（伝送レート）が確保できない場合が生じやすい。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、伝送レート確保のために低コストで柔軟に対応可能な電力線通信装置および電力線通信システム、ならびに、電力線通信経路制御方法を提供することである。

本発明に係る電力線通信システムは、データ信号を送信する第１通信装置と、前記データ信号を受信する第２通信装置と、前記第１通信装置および前記第２通信装置に対し、電力線を介して接続されて中継器として利用可能な少なくとも１つの第３通信装置と備え、前記第１通信装置、前記第２通信装置、前記第３通信装置のそれぞれが、前記電力線を介して所定の通信装置との間でデータ信号の送受信を行うモデム部と、データ信号を受信し、受信したデータを、送信先を識別することなく出力する中継器として機能し、送信先を特定したデータ信号の発信機能を持たないリピータ部と、前記モデム部から前記リピータ部への切り替えの処理を実行可能な制御部と、を有し、前記第１通信装置の制御部は、当該第１通信装置から前記第２通信装置までの第１経路の伝送速度を確認するための第１確認用データを前記第２通信装置に送信し、送信時刻と返答時刻とから前記第１経路の伝送速度を求め、前記第１通信装置から前記利用可能な第３通信装置までの第２経路の伝送速度を確認するための第２確認用データを前記利用可能な第３通信装置に送信し、送信時刻と応答時刻とから前記第２経路の通信速度を求め、前記利用可能な第３通信装置に対し、第３確認用データの発信を要求し、前記利用可能な第３通信装置の制御部は、前記要求に応じて第３確認用データを送信し、送信時刻と応答時刻の情報、または、当該情報から自身で求めた当該第３通信装置から前記第２通信装置までの第３経路の伝送速度の情報を取得して前記第１通信装置に送信し、前記第１通信装置の制御部は、受信した情報に基づく第３経路の伝送速度と、先に求めた前記第１経路および前記第２経路の通信速度から、第２経路と第３経路を介した通信速度が第１経路を介した通信速度より大きい場合に、前記モデム部から前記リピータ部への切り替え制御を前記利用可能な第３通信装置に対して行う。
本発明では好適に、前記制御部は、前記データ信号を送信する際に、送信先の通信装置以外の通信装置に応答確認信号を送出し、返答があった通信装置が中継器として利用可能な待機状態の場合に、当該待機状態の通信装置を前記切り替えの制御対象にする応答確認部を含む。

本発明に係る電力線通信経路制御方法は、電力線を介してデータ信号を送信する第１通信装置が、送信先の第２通信装置以外で前記電力線に接続されている他の第３通信装置に対し、前記電力線を介して所定の通信装置との間でデータ信号の送受信を行うモデムと、データ信号を受信し、受信したデータを、送信先を識別することなく出力する中継器として機能し、送信先を特定したデータ信号の発信機能を持たないリピータとの機能を切り替える電力線通信経路制御方法であって、前記第１通信装置から前記第２通信装置までの第１経路の伝送速度を確認するための第１確認用データを前記第２通信装置に送信し、送信時刻と返答時刻とから前記第１経路の伝送速度を求めるステップと、前記中継器として利用可能な前記第３通信装置が存在するかを調べ、前記利用可能な第３通信装置が存在しない場合は前記切り替えの処理を終了するステップと、前記利用可能な第３通信装置が存在する場合は、当該第１通信装置から前記利用可能な第３通信装置までの第２経路の伝送速度を確認するための第２確認用データを前記利用可能な第３通信装置に送信し、送信時刻と応答時刻とから前記第２経路の通信速度を求めるとともに、前記利用可能な第３通信装置に対し、第３確認用データの発信を要求し、前記利用可能な第３通信装置の制御部は、前記要求に応じて第３確認用データを送信し、送信時刻と応答時刻の情報、または、当該情報から自身で求めた当該第３通信装置から前記第２通信装置までの第３経路の伝送速度の情報を取得して前記第１通信装置に送信するステップと、前記第１通信装置の制御部は、受信した情報に基づく第３経路の伝送速度と、先に求めた前記第１経路および前記第２経路の通信速度から、第２経路と第３経路を介した通信速度が第１経路を介した通信速度より大きい場合に、前記モデム部から前記リピータ部への切り替え制御を前記利用可能な第３通信装置に対して行うステップとを含む。

本発明によれば、伝送レート確保のために低コストで柔軟に対応可能な電力線通信装置および電力線通信システム、ならびに、電力線通信経路制御方法を提供することができる。

本発明では、電力線通信における伝送レートの確保を、ＰＬＣモデムに、いわゆる中継器（リピータ）の機能を付加することにより達成する。最初に、モデムとリピータの違いについて、以下に説明する。

一般に「モデム」とは、通信網と端末機器との間に介在し、接続された端末機器からデータを通信網の所望の接続端末に向けて発信する、あるいは、逆に、通信網からのデータを、接続された端末機器向けのデータであると認識して、認識したデータを端末機器に送る装置をいう。このため、モデムには送信部、受信部、発信データまたは受信データの処理部ならびに制御部を備えている。

これに対し、「リピータ」は通信網の途中に接続される中継器である。このため、リピータは送信部と受信部を備えるが、自らデータを発信する機能、および、通信網から受信したデータを、当該リピータにケーブル接続された端末機器向けであると識別して、当該データを端末機器に送り出す機能は備えない。ただし、Ｓ／Ｎ比改善ために信号を増幅し、あるいは、波形整形する機能がリピータに付加されることがある。
なお、無線ＬＡＮ(Local Area Network)では、無線信号を単に中継するリピータは殆ど用いられない。ただし、有線のネットワーク、例えばインターネットでは、いわゆる「リピータ・ハブ」と称される装置が用いられることがある。ただし、この名称はルータ（経路検索装置）の機能がないハブ（集線装置）の名称として用いられることが多い。さらに放送設備の分野では、たとえば地上放送にてビル影や山影などの難視聴地域を救済する目的にて設置し、使用する同一波中継増幅装置（ギャップフィラー）が存在する。ギャップフィラーは中継器というより、電波を受信し搬送出力等を上げてから電波が届きにくいところに向かって再送出する装置である。

つぎに、ＰＬＣモデムにリピータの機能を付加した理由について説明する。
電力線通信網は、前述したように、宅内（またはビル内）の電灯線、電灯線同士を結ぶ屋外架線等の電力線を利用する。電力線は商用電源、すなわち日本では通常５０［Hz］〜６０［Hz］の周波数を有し、１００[Ｖ]の単相三線式交流電源を、接続されている機器に供給する。したがって、ＬＡＮやインターネットなど、通信専用のケーブル接続ネットワークとは異なり、多くの分岐や開放端を有し、そこでのインピーダンスの不整合が大きい。また、電力線通信網は宅内やビル内ごとに受信点における周波数特性が異なり、通信専用回線と比べると、その特性が複雑である。このため、電力線通信網ではインピーダンス不整合による反射が大きく、無線通信と同様なマルチパス環境に近い状況となっている。
このような状況下で行う電力線通信では、距離的に近いＰＬＣモデム間の通信でも、必要な伝送速度（伝送レート）が確保できない場合が生じやすい。

電力線通信では、ＰＬＣモデム間にリピータを挿入し、リピータによって伝送信号を中継することで伝送レートを確保できる場合がある。つまり、リピータはＰＬＣモデム通信の伝送レート向上を補助する一手段である。このようなリピータの用い方は、通信専用回線における単なる中継のため、さらにはＳ／Ｎ比向上のためのリピータとは目的が異なる。つまり、ここで電力線通信に用いるリピータは、Ｓ／Ｎ比向上のために伝送信号を増幅する機能がなくとも、単に伝送経路の選択枝を増やすことによって、インピーダンス不整合等による伝送レートが低下している経路を回避し、これと異なる経路で信号を伝送させることを可能にする目的で用いられる。もちろん、Ｓ／Ｎ比向上ができれば伝送エラーの頻度が下がることから、その意味で増幅（Ｓ／Ｎ比向上）の機能を持つことは望ましい。

一方で、ＰＬＣモデム間で十分伝送速度が確保できているときに、そのモデム間の通信を、中継器（リピータ）を経由して行うことを選択した場合、送られたデータはリピータを一度経由することから、伝送レート向上が図れない、あるいは、逆に伝送レートが下がることがある。その場合は、不要にリピータを利用することになる。また、リピータを経由して伝送効率が上がるか否かを、ユーザ自身が伝送速度を確認してリピータを選択する方法も考えられるが、送信側のユーザがそれを行うには手順が煩雑で面倒なモデム使用方法である。

そこで、本実施形態にかかる通信装置（ＰＬＣモデム）は、通常はＰＬＣモデムとし動作し、ある条件下でリピータとして動作させ、この２つの動作モードを自動で切り替える機能を備えることが望ましい。この切り替えの判断のために、本実施形態のＰＬＣモデムは、伝送時間または伝送レートを計測し、その大小を判定する機能を備えることが望ましい。
以下、このモデムモードと、リピータモードとを伝送レート判定結果に基づいて制御するＰＬＣモデムを例として、本実施形態の通信装置の具体的な構成および動作を説明する。

図１に、隣接する２つの家屋でそれぞれ行われる電力線通信システムの構成例を示す。
図１において家屋１０７,１０８には、それぞれ分電盤１０２,１０４が取り付けられている。この分電盤１０２,１０４は、それぞれ低圧配電線１０１,１０３を介して、共通の宅外変圧器１００に接続されている。宅外変圧器１００は、他の宅外変圧器１０５とともに、中圧配電線１０６を介して、図示しない発電所から給電を受ける。

家屋１０７では、通信装置５０＿１,５０＿２,５０＿３,５０＿４,５０＿５,５０＿６が設けられている。通信装置５０＿１,５０＿２,５０＿３は、分電盤１０２に接続されている一の電灯線に接続され、残りの通信装置５０＿４,５０＿５,５０＿６は、分電盤１０２に接続されている他の電灯線に接続されている。通信装置５０＿１,５０＿２,５０＿３,５０＿４,５０＿５,５０＿６は、電灯線および分電盤１０２を介して相互に接続されている。
同様に、家屋１０８では、通信装置５１＿１,５１＿２,５１＿３,５１＿４,５１＿５,５１＿６が設けられている。通信装置５１＿１,５１＿２,５１＿３は、分電盤１０４に接続されている一の電灯線に接続され、残りの通信装置５１＿４,５１＿５,５１＿６は、分電盤１０４に接続されている他の電灯線に接続されている。通信装置５１＿１,５１＿２,５１＿３,５１＿４,５１＿５,５１＿６は、電灯線および分電盤１０４を介して相互に接続されている。
これらの通信装置５０＿１〜５０＿６および５１＿１〜５１＿６は、本実施形態のＰＬＣモデムであり、各通信装置には適宜、家電製品またはＯＡ製品等の機器が接続される。なお、機器が未接続の通信装置（ＰＬＣモデム）も存在する場合があり、その使用状況は家屋（または集合住宅やビル）によって異なる。
また、実際には、図１に例示した場合と異なり、１つの宅外変圧器１００から２軒の家屋だけでなく、通常数軒〜１０数軒の家屋に低圧配電線を用いて商用電源が供給される。また、集合住宅やビル内の電灯線も、同様にして商用電源が供給され、図１の家屋１０７,１０８と電力線を介してつながっている。

図２に、３つの通信装置を、電力線通信システムの電力線通信装置（ＰＬＣモデム）の代表として示す。また、図３のブロック図に、各通信装置の主要構成を示す。
図２に示す３つの通信装置（ＰＬＣモデム）５ａ,５ｂ,５ｘは、図１に示す通信装置５０＿１〜５０＿６および５１＿１〜５１＿６のいずれか、または、不図示の他の家屋、集合住宅またはビル内の通信装置に該当する。
以下、通信装置５ａを「モデムＡ」、通信装置５ｂを「モデムＢ」、通信装置５ｘを「モデムＸ」と称する。ここでモデムＡ,Ｂ,Ｘは同じ構成を有すると仮定する。

モデムＡ,Ｂ,Ｘの各々は、図２に示すように電力線１０によって相互に接続されている。ここで「電力線」は、図１の電灯線、さらに場合によっては、低圧配電線１０１,１０３、中圧配電線１０６等も含む広い概念である。
モデムＡ,Ｂ,Ｘに、各々機器１１ａ,１１ｂ,１１ｘが接続されている。機器１１ａ,１１ｂ,１１ｘは、図２ではパーソナルコンピュータ（ＰＣ）となっているが、テレビジョン受像機、ビデオサーバ、オーディオ機器、録画装置等、任意である。
モデムＡ,Ｂ,Ｘは、図３に示すように、受信部５２、送信部５３、メモリ５４、信号処理部５５、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）５６および制御部５７を有する。Ｉ／Ｆ５６に、図２の機器１１ａ,１１ｂ,１１ｘのいずれかが接続されている。制御部５７は、内蔵したプログラムにしたがって他の各部を制御する。なお、電源供給のための構成は図３では省略している。

つぎに、このモデムのデータ送受信動作（モデム動作）を説明する。ここでは一例として、モデムＡ（通信装置５ａ）からデータをモデムＢ（通信装置５ｂ）に送信する場合を考える。したがって、本例ではモデムＡが本発明の「第１通信装置」、モデムＢが「第２通信装置」、モデムＸが「第３通信装置」に相当する。なお、この動作説明でモデム内の各部の機能を明らかにする。
図２の機器１１ａからデータを機器１１ｂに送信する場合、モデムＡにおいて、図３のＩ／Ｆ５６から送信データが信号処理部５５に入力される。すると、信号処理部５５内で誤り訂正符号方式や通信方式に則った所定の信号処理（いわゆるＭＡＣ（Media Access Control）層処理）が実行される。このとき、例えば数桁のアドレスからなる送信元のモデムＩＤと送信先のモデムＩＤが送信データに付加される。処理後の送信データは送信部５３に送られる。

受信部５２および送信部５３は、いわゆるＰＨＹ（Physical sub-layer）層処理部であり、とくに詳細は図示していないが、変調を行う送信回路、または、復調を行う受信回路のほかに、Ｄ／Ａ変換器またはＡ／Ｄ変換器、フィルタ、増幅器、カプラ等を内蔵する。送信部５３に入力された送信データにＰＨＹ層送信処理が施され、送信信号が生成される。その後、送信信号は電力線１０に排出される。

一方、図２のモデムＡ以外のモデムＢ,Ｘは、その受信部５２で受信信号を入力し、そこでＰＨＹ層受信処理を実行する。処理後に生成された受信データは信号処理部５５に送られ、まず、受信データのＩＤが識別される。この識別の結果、受信データの送信先ＩＤが自身のモデムＩＤと一致する場合は、他の処理を実行して、Ｉ／Ｆ５６から機器に受信データを送出する。一方、受信データの送信先ＩＤが自身のモデムＩＤと一致しない場合は処理を停止する（受信拒否）。なお、このＩＤ識別の機能は受信部５２内に設けてもよい。

以上のモデム動作は通常のＰＬＣモデムと基本的に同じであるが、本実施形態のモデムＡ,Ｂ,Ｘは、モデムモードとリピータモードとを切り替える機能、その切り替えの基礎情報として伝送レートを確認し保存する機能を有する。これらの機能は、制御部５７が内蔵のプログラムにしたがって実行する。

ここでリピータの機能を簡単に説明する。
使用可能な周波数帯（２[MHz]〜３０[MHz]）を全て占有して行うＰＬＣ通信の場合、複数のＰＬＣモデムが個々に通信を行うには、データの衝突を避けるためにＰＬＣモデムごとに利用可能な時間を割り当て（分割して）、一つの伝送チャンネルを共有する方法が採られる。この場合、リピータの基本動作は、電力線１０からの受信信号を必要最小限の単位でメモリ５４に保存し、送信タイミングを見計らって電力線１０に送る動作である。このとき信号増幅や波形整形を行ってもよい。したがって、リピータとしての機能（本発明の「リピータ部」）は、図３の受信部５２、送信部５３およびメモリ５４で実現できる。また、本発明の「モデム部」は、メモリ５４を除く、受信部５２、送信部５３、信号処理部５５およびＩ／Ｆ５６で実現できる。さらに、本発明の「情報取得部」は、後述する伝送レート計測のための手段であり、具体的には制御部５７、受信部５２および送信部５３等のハードウェアと、制御部５７の伝送レート計測を制御し比較計算するソフトウェアとを含む。

このリピータ機能を通常のＰＬＣモデムに追加する場合、主にソフトウェアに（場合によってはハードウェアにも）、簡単ではあるが変更が必要となる。ソフトウェアの変更は、たとえば、ＰＬＣモデムの供給元からファームウェアをダウンロードすることで簡単に入手可能である。一方、通常のＰＬＣモデムには何らかのメモリ、例えばバッファ用メモリを内蔵する場合が多く、その空き容量を利用して図３のメモリ５４の代替が可能である。その場合、ハードウェアの変更は不要である。これに対しメモリ追加の必要がある場合でも、図３に示すメモリ５４は、確認した伝送レートを保存し、また、リピータ動作時に最小限の受信データを一時記憶する容量があればよい。このためコスト増は最小限に抑えることができる。

つぎに、モード切り替えと、そのための伝送レート確認の動作を、図４のフローチャートおよび図５を用いて説明する。この動作は第１通信装置であるモデムＡで実行される。
ステップＳＴ１では、図３の制御部５７が送信部５３を制御することにより、伝送速度（レート）の確認用データをモデムＢに送る（図５の期間Ｔ１）。この確認用データは、例えば、制御部５７にダウンロード等によりインストールされたソフトウェアに含まれ、制御部５７内のメモリ領域または他のメモリに保持されている。制御部５７は、確認用データに送信元ＩＤ、送信先ＩＤを添付した上で送信部５３から電力線１０に送出する。

この確認用データは、例えば、１パケットより小さい単なる識別のためのデータでよい。モデムＢは確認用データを受信して、それが自身宛に送られたものと認識された場合はすぐに送り返す等がルール化されている（内蔵プログラムに記述されている）。このため、モデムＡは、ある時間経過後に確認用データを受信部５２で受信することになる。モデムＡの制御部５７はタイマ機能を利用し、あるいは確認用データに時間情報を含ませることがルール化されている場合にはこの時間情報を検出することによって、受信時刻と送信時刻との差から伝送時間を計測し伝送速度ＴＲａｂを求める。
ステップＳＴ２において、伝送速度ＴＲａｂは、制御部５７内のメモリ領域または外部のメモリ（たとえばメモリ５４）に記録される。

つぎに、ステップＳＴ３にて、制御部５７は送信部５３を制御することによって、利用可能な待機状態（スタンバイモード）の他のモデムを探す（図５の期間Ｔ３）。ここで「待機状態（スタンバイモード）」は、当該データ信号の送受信対象となっていない他の通信装置であって、他の通信を行っていないため利用可能な状態（のモード）を意味する。
具体的には、たとえばＡＣＫ（応答確認）信号を、制御部５７が送信部５３から当該電力線１０に接続されている全てのＰＬＣモデムに対し送る。電力線１０に接続されている全てのモデムはＡＣＫ信号を受けたら返答する義務がルール化されており、ビジーまたは利用可能（アベイラブル）を返答する。故障の場合または電力線１０に非接続（接続不良）の場合は返答がないこともある。制御部５７は一定時間内に返答の有無を監視しており、返答があったモデムのうち待機状態で利用可能なモデムを特定する。
ステップＳＴ４において待機状態のモデムがあると判断されたときは処理フローがつぎのステップＳＴ６に進む。待機状態のモデムがない場合はステップＳＴ５で「リピータを経由しない」、すなわちモデム部からリピータ部への切り替えを行わないことを決定して、当該処理フローを終了する。
ここでは図２のモデムＸが利用可能であるとする。

ステップＳＴ６では、この利用可能な待機状態のモデムＸに、ステップＳＴ１と同様な方法によって伝送速度の確認用データを送り（図５の期間Ｔ６）、モデムＡからモデムＸへの伝送速度ＴＲａｘを得る。また、次のステップＳＴ７では、ステップＳＴ２と同様に、得られた伝送速度ＴＲａｘを記録する（図５の期間Ｔ７）。

つぎのステップＳＴ８では、今度はモデムＸからモデムＢへの伝送速度の確認用データを送る（図５の期間Ｔ８）。これはモデムＡからの制御を受けたモデムＸによって実行される。本例ではモデムＸはモデムＡと同様な構成を有する。このため、ステップＳＴ１,ＳＴ６と同様な確認用データの送出がモデムＸでも実行できる。また、モデムＸは、モデムＸからモデムＢへの伝送速度ＴＲｘｂを得る。これらの処理は、モデムＡが行う処理と同様である。
ステップＳＴ９では、モデムＸは得られた伝送速度ＴＲｘｂの結果をモデムＡに送る（図５の期間Ｔ９）。
なお、伝送速度ＴＲｘｂの算出をモデムＡで行う変更も可能である。つまり、この場合、伝送時間の計算に必要な情報をモデムＸからモデムＡに送り、伝送速度ＴＲｘｂの算出自体はモデムＡで行う。

ステップＳＴ１０では、モデムＡの制御部５７が、以上の処理で得られた３つの伝送速度、すなわち伝送速度ＴＲａｂ、ＴＲａｘおよびＴＲｘｂを用いて、以下の式(1)により伝送時間の大小を判定する。

［数１］
１／ＴＲａｘ＋１／ＴＲｘｂ＜１／ＴＲａｂ…(1)
この式(1)は、「（モデムＡからモデムＸへの伝送所要時間）＋（モデムＸからモデムＢへの伝送所要時間）＜（モデムＡからモデムＢへの伝送所要時間」を表し、モデムＸを経由した方がＰＬＣネットワークの系全体として伝送効率を向上できる場合、式(1)が満たされる。

この式(1)が成り立てば、モデムＡの制御部５７は切替信号を、送信部５３からモデムＸに送る。これにより、モデムＸでは通常設定のモデムの機能（モデム部）をアクティブまたは利用可能とするモデムモードから、モデムを非アクティブまたは非利用可能、リピータの機能（リピータ部）をアクティブまたは利用可能とするリピータモードへの切り替えが実行される（ステップＳＴ１１）。この切り替えは、モデムＸ内で受信部を介して切替信号を受け取った制御部（図３の制御部５７に相当）がプログラムの実行ルーチンを変更する等によって行う。ステップＳＴ１０とＳＴ１１の処理は、図５の期間Ｔ１０において行われる。
一方、式(1)が不成立の場合は、ステップＳＴ３に戻って他の待機状態のモデムを探すことから処理を繰り返す。ステップＳＴ３〜ＳＴ１０の処理は、ステップＳＴ１０で「ＹＥＳ（式(1)成立）」と判断されるか、ステップＳＴ４で待機状態のモデムなしと判断されるまで繰り返される。よって、リピータとして動作可能な一のモデムが見つかりリピータへの切り替えが行われるか、リピータを経由しないでモデムＡからモデムＢに直接データ伝送するか、のいずれかが決定される。

リピータモードでは、図３に示す電力線１０からの受信信号は受信部５２で復調後に受信データとして一度メモリ５４に記憶される。受信後の送信タイミングにおいてメモリ５４から受信データが読み出され、今度は送信データとして送信部５３で変調され送信信号として電力線１０へ送出される。このメモリ５４に記憶されるデータ量は必要最小限、たとえば１パケット分またはそれ以下でよく、その必要最小限のデータの受信、記憶、読出および送信が所望のデータ量の転送（中継）が終わるまで繰り返される。

一例として、図２には具体的な伝送速度の例を示している。
この場合、式(2)が成立するためモデムＸが選択され、以後、モデムＡからモデムＢへのデータ伝送は、リピータモードのモデムＸを経由して行われる。

［数２］
１／１５＋１／２０＜１／５…(2)

本実施形態では、以下の利益が得られる。
通常ＰＬＣモデムに本提案の簡単な通信経路制御手順を実行する手段が追加されるだけで、リピータ動作が可能になる。つまり、専用のリピータを用意する必要がなく、中継する場合としない場合の伝送速度を自動的に確認し最良の選択を自動で行うため、伝送レートの手動確認といった煩雑な手続きからユーザは開放され、かつＰＬＣ伝送システムの系全体としても伝送効率が向上し共有性を高めるができる。本発明の通信経路制御手順の追加は、簡単なソフトウェアの追加（場合によってはメモリの追加）によって実施でき、コスト増は最小限に抑えられている。このため特別なリピータを開発する必要がない。
そして、ＰＬＣシステム全体の見地から総合の伝送効率が向上し、より多くのＰＬＣモデムが共有できるようになる。つまり、本発明の適用された通信装置（ＰＬＣ）が電力線に接続される数が増えれば、それだけ伝送効率の最適化が進む。電力線は家屋やビル等の事情によりまちまちであり、このような伝送効率の最適化を自律的に行うシステムは、既存の電力線自体に手を加えることがない点で有用である。

隣接する２つの家屋でそれぞれ行われる電力線通信システムの構成例を示す図である。 ３つの通信装置の接続関係を示す図である。 各通信装置の主要構成を示すブロック図である。 本実施形態の通信経路制御の手順を示すフローチャートである。 通信経路制御の処理時間の流れを示すタイミングチャートである。

符号の説明

５ａ,５ｂ,５ｘ…通信装置、１０…電力線、１１ａ,１１ｂ,１１ｘ…機器、５２…受信部、５３…送信部、５４…メモリ、５５…信号処理部、５６…Ｉ／Ｆ、５７…制御部、１００…宅外変圧器、１０１,１０３…低圧配電線、１０２,１０４…分電盤、１０５…宅外変圧器、１０６…中圧配電線、１０７,１０８…家屋、５０＿１〜５０＿６,５１＿１〜５１＿６…通信装置、ＴＲａｂ,ＴＲｘｂ,ＴＲａｘ…伝送速度

Claims (6)

1. データ信号を送信する第１通信装置と、
   前記データ信号を受信する第２通信装置と、
   前記第１通信装置および前記第２通信装置に対し、電力線を介して接続されて中継器として利用可能な少なくとも１つの第３通信装置と備え、
   前記第１通信装置、前記第２通信装置、前記第３通信装置のそれぞれが、
   前記電力線を介して所定の通信装置との間でデータ信号の送受信を行うモデム部と、
   データ信号を受信し、受信したデータを、送信先を識別することなく出力する中継器として機能し、送信先を特定したデータ信号の発信機能を持たないリピータ部と、
   前記モデム部から前記リピータ部への切り替えの処理を実行可能な制御部と、
   を有し、
   前記第１通信装置の制御部は、
   当該第１通信装置から前記第２通信装置までの第１経路の伝送速度を確認するための第１確認用データを前記第２通信装置に送信し、送信時刻と返答時刻とから前記第１経路の伝送速度を求め、
   前記第１通信装置から前記利用可能な第３通信装置までの第２経路の伝送速度を確認するための第２確認用データを前記利用可能な第３通信装置に送信し、送信時刻と応答時刻とから前記第２経路の通信速度を求め、
   前記利用可能な第３通信装置に対し、第３確認用データの発信を要求し、
   前記利用可能な第３通信装置の制御部は、前記要求に応じて第３確認用データを送信し、送信時刻と応答時刻の情報、または、当該情報から自身で求めた当該第３通信装置から前記第２通信装置までの第３経路の伝送速度の情報を取得して前記第１通信装置に送信し、
   前記第１通信装置の制御部は、受信した情報に基づく第３経路の伝送速度と、先に求めた前記第１経路および前記第２経路の通信速度から、第２経路と第３経路を介した通信速度が第１経路を介した通信速度より大きい場合に、前記モデム部から前記リピータ部への切り替え制御を前記利用可能な第３通信装置に対して行う
   電力線通信システム。
2. 前記制御部は、前記データ信号を送信する際に、送信先の通信装置以外の通信装置に応答確認信号を送出し、返答があった通信装置が中継器として利用可能な待機状態の場合に、当該待機状態の通信装置を前記切り替えの制御対象にする応答確認部を含む
   請求項１に記載の電力線通信システム。
3. 前記応答確認部は、前記中継器として利用可能な待機状態の第３通信装置が存在しない場合は前記切り替えの処理を終了し、前記利用可能な第３通信装置が存在する場合に、当該第３通信装置に対し、前記第３確認用データの発信を要求する
   請求項２に記載の電力線通信システム。
4. 前記モデム部と前記リピータ部は、送信部と受信部を共有し、
   前記リピータ部に、当該リピータ部を含む通信装置が前記第３通信装置の場合に中継する前記データ信号の一部を蓄積し、当該リピータ部を含む通信装置が前記第１通信装置の場合は前記第１経路および前記第２経路の伝送速度を一時的に蓄積可能なメモリを含む
   請求項３に記載の電力線通信システム。
5. 前記制御部は、
   当該制御部を含む通信装置が前記第１通信装置の場合に前記利用可能な第３通信装置の前記モデム部から前記リピータ部への切り替えのための情報を取得する情報取得部を含み、
   前記情報に基づいて前記切り替えを制御するための切替信号を、前記送信部を介して前記利用可能な第３通信装置に送出する
   請求項４記載の電力線通信システム。
6. 電力線を介してデータ信号を送信する第１通信装置が、送信先の第２通信装置以外で前記電力線に接続されている他の第３通信装置に対し、前記電力線を介して所定の通信装置との間でデータ信号の送受信を行うモデムと、データ信号を受信し、受信したデータを、送信先を識別することなく出力する中継器として機能し、送信先を特定したデータ信号の発信機能を持たないリピータとの機能を切り替える電力線通信経路制御方法であって、
   前記第１通信装置から前記第２通信装置までの第１経路の伝送速度を確認するための第１確認用データを前記第２通信装置に送信し、送信時刻と返答時刻とから前記第１経路の伝送速度を求めるステップと、
   前記中継器として利用可能な前記第３通信装置が存在するかを調べ、前記利用可能な第３通信装置が存在しない場合は前記切り替えの処理を終了するステップと、
   前記利用可能な第３通信装置が存在する場合は、当該第１通信装置から前記利用可能な第３通信装置までの第２経路の伝送速度を確認するための第２確認用データを前記利用可能な第３通信装置に送信し、送信時刻と応答時刻とから前記第２経路の通信速度を求めるとともに、前記利用可能な第３通信装置に対し、第３確認用データの発信を要求し、前記利用可能な第３通信装置の制御部は、前記要求に応じて第３確認用データを送信し、送信時刻と応答時刻の情報、または、当該情報から自身で求めた当該第３通信装置から前記第２通信装置までの第３経路の伝送速度の情報を取得して前記第１通信装置に送信するステップと、
   前記第１通信装置の制御部は、受信した情報に基づく第３経路の伝送速度と、先に求めた前記第１経路および前記第２経路の通信速度から、第２経路と第３経路を介した通信速度が第１経路を介した通信速度より大きい場合に、前記モデム部から前記リピータ部への切り替え制御を前記利用可能な第３通信装置に対して行うステップと
   を含む電力線通信経路制御方法。

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