JP4729351B2 - 電力線通信システムおよび電力線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力線を用いてデータ通信を行う電力線通信（PLC：Power Line Communication）システムに関するものであり、特に、異種PLCネットワークを共存させることが可能な電力線通信システムに関するものである。

電力線（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、データ送受信用の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ネットワークの存在を認識した場合には、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)

しかしながら、上記非特許文献１に記載の従来技術においては、各PLCネットワーク内のどのPLCモデムが共通制御信号を送信するか、ということについては特に規定されていない、という問題があった。

具体的にいうと、たとえば、アクセス系PLCネットワーク内のどのアクセス系PLCモデムが共通制御信号を送信することによって、宅内系PLCネットワーク内に存在するすべての宅内系PLCモデムにアクセス系ネットワークの存在を認識させるのか、ということについては規定されていない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アクセス系PLCモデムの存在を宅内系PLCモデムに認識させるための共通制御信号について規定し、この共通制御信号を用いて、宅内系PLCネットワーク内に存在するすべての宅内系PLCモデムに対してアクセス系PLCモデムの存在を、確実に通知することが可能な電力線通信システ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システムは、宅内の機器間のデータ通信を目的とした宅内系PLC（Power Line Communication）ネットワークと、広域アクセスを目的としたアクセス系PLCネットワークと、を共存させるために共通制御信号を用いる電力線通信システムであって、前記アクセス系PLCネットワークに存在し、宅内においてアクセス系PLCモデムとして動作する宅内装置と、前記アクセス系PLCネットワークに存在し、宅外においてアクセス系PLCモデムとして動作する単一または複数の中継装置と、前記宅内系PLCネットワークに存在する宅内系PLCモデムと、を備え、前記宅内装置および中継装置が、アクセス系PLCネットワークの存在を宅内系PLCネットワークに認識させるための共通制御信号を送信し、データ送受信用の全周波数帯を用いて通信中の前記宅内系PLCモデムが、少なくともいずれか一つのアクセス系PLCモデムから共通制御信号を受信した場合に、前記全周波数帯域を分割して設けた宅内系用通信帯域に縮退して通信を行うことを特徴とする。

この発明によれば、アクセス系ネットワークに存在する中継装置および宅内装置が共通制御信号を送信することとしたので、共通制御信号の到達範囲を広げることができ、宅内系PLCモデムに対してアクセス系PLCモデムの存在を確実に通知することができ、ひいては、ネットワーク間の混信を回避することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる電力線通信システ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について説明する。

図１−１は、本発明にかかる電力線通信システム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に示す電力線通信システムは、アクセス系PLCネットワークと、単一または複数の戸建住宅内の宅内系PLCネットワークと、を共存させる場合の一例を示しており、たとえば、アクセス系PLCモデムとして動作する宅内装置１および中継装置２（２−１，２−２，２−３，２−４）と、宅内系PLCモデム３（３−１，３−２，３−３）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に示す各戸建住宅（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３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。なお、宅内系PLCネットワークの単位は、上記戸建住宅に限らず、たとえば、集合住宅やビル等を単位としてもよい。

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３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、宅内装置１にも接続され、両方のネットワークに対応している。本実施の形態においては、たとえば、図１−１に示すとおり、Ｂ宅が宅内系PLCネットワークとアクセス系PLCネットワークの両方に対応し、Ａ宅とＣ宅については、アクセス系PLCネットワークには非加入で、宅内系PLCネットワークにのみ対応している場合を想定する。したがって、Ｂ宅については、アクセス系PLCネットワークへの加入により、たとえば、電力線を介したインターネットアクセスが可能となる。

また、本実施の形態において、宅内系PLCモデムは、図２に示すように、アクセス系PLCモデムが近くに存在しない場合、データ送受信用の全周波数帯域を利用してより高速な通信を実現する。その後、「共通制御信号」により、ｔ₁の時点で、アクセス系PLCネットワークに存在するアクセス系PLCモデムの存在を認識した場合には、データ送受信用の全周波数帯域を予め規定された帯域（宅内系用通信帯域，アクセス系用通信帯域）に分離して通信を行う。

つづいて、本実施の形態の電力線通信システムを構成する宅内装置１、中継装置２および宅内系PLCモデム３の構成および動作について説明する。

図３は、宅内装置１（通常はユーザ宅内に設置）の構成を示す図であり、データ送受信用の主モデム１１と共通制御信号送信用の副モデム１２から構成され、主モデム１１は、外部I/F回路１３とデータ送受信部１４とAFE（Analog Front End）１５とを備え、副モデム１２は、共通制御信号送信部１６とAFE１７とを備えている。なお、AFEは、A/D変換器，D/A変換器，バンドパスフィルタ（BPF），増幅器等から構成される。また、AFE１５に接続された結合回路およびAFE１７に接続された結合回路は、それぞれ電力線に接続される。また、この結合回路は１つにまとめることとしてもよい。

図３において、上記宅内装置１は、設置後直ちに、データ送受信部１４からの指示で共通制御信号の送信を開始する。この共通制御信号は、宅内装置１が設置されている間、自装置の存在を宅内系PLCモデムに認識させるために常時送信される。また、データ送受信部１４が、外部I/F回路１３を介して受信したデータをAFE１５経由で送信し、逆に、AFE１５を介して受信したデータを外部I/F回路１３経由で出力する。

また、図４は、中継装置２（通常はユーザ宅外に設置）の構成を示す図であり、データ送受信用の主モデム２１と共通制御信号送信用の副モデム２２から構成され、主モデム２１は、データ送受信部２３とAFE２４，２５とを備え、副モデム２２は、共通制御信号送信部２６とAFE２７とを備えている。なお、AFE２７に接続された結合回路は、電力線に接続される。また、AFE２４に接続された結合回路またはAFE２５に接続された結合回路のうち、宅内装置側に接続される結合回路が、AFE２７とともに電力線に接続される。

図４において、上記中継装置２は、上記宅内装置１と同様に、設置後直ちに、データ送受信部２３からの指示で共通制御信号の送信を開始する。この共通制御信号は、中継装置２が設置されている間、自装置の存在を宅内系PLCモデムに認識させるために常時送信される。また、データ送受信部２３が、AFE２４を介して受信したデータをAFE２５経由で送信し、逆に、AFE２５を介して受信したデータをAFE２４経由で送信する。

また、図５は、宅内系PLCモデム３の構成を示す図であり、データ送受信用の主モデム３１と共通制御信号受信用の副モデム３２から構成され、主モデム３１は、外部I/F回路３３とデータ送受信部３４とAFE３５とを備え、副モデム３２は、共通制御信号受信部３６とAFE３７とを備えている。なお、AFE３５に接続された結合回路およびAFE３７に接続された結合回路は、それぞれ電力線に接続される。また、この結合回路は１つにまとめることとしてもよい。

図６は、上記宅内系PLCモデム３の処理を示すフローチャートである。宅内系PLCモデム３では、設置後、共通制御信号受信部３６が、データ送受信部３４からの指示で共通制御信号の受信動作を開始する（ステップＳ１）。そして、共通制御信号受信部３６がアクセス系PLCモデムの存在を検出した場合（ステップＳ２，Ｙｅｓ）、データ送受信部３４は、共通制御信号受信部３６からの利用帯域指示に基づいて、データ送受信用の全周波数帯域を分割して設けた宅内系用通信帯域（図２参照）のみを用いて、データ送受信を開始する（ステップＳ３）。一方で、共通制御信号受信部３６がアクセス系PLCモデムの存在を検出していない場合（ステップＳ２，Ｎｏ）、データ送受信部３４は、上記利用帯域指示に基づいてデータ送受信用の全周波数帯域を用いてデータ送受信を行う（ステップＳ４）。その後、共通制御信号受信部３６がアクセス系PLCモデムの存在を検出した段階で（ステップＳ５）、データ送受信部３４は、上記分割後の宅内系用通信帯域のみを用いたデータ送受信に縮退する（ステップＳ６）。

つづいて、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具体的な処理、すなわち、共通制御信号を用いて宅内系PLCネットワーク内に存在するすべての宅内系PLCモデムに対してアクセス系PLCモデムの存在を確実に通知するための処理、を図面にしたがって詳細に説明する。

図７は、本発明にかかる電力線通信システムにおける特徴的な処理を示す図である。まず、Ｂ宅（アクセス系加入宅）内の宅内系PLCモデム３−１は、当該Ｂ宅内に設置された宅内装置１から送信される共通制御信号を受信する。これにより、宅内系PLCモデム３−１は、データ送受信用の全周波数帯域を用いた通信を、上記分割後の宅内系用通信帯域のみを用いた通信に縮退する。

一方、Ａ宅は、アクセス系非加入であるため、Ｂ宅と同様に宅内装置から共通制御信号を受信することはできない。また、Ｂ宅内の宅内装置１から送信された共通制御信号は、距離が離れているのでＡ宅には届かず、Ａ宅内の宅内系PLCモデム３−２は、ここでも共通制御信号を受信できない。このような場合、Ａ宅内で共通制御信号が受信できないと、Ａ宅内の宅内系PLCモデム３−２から上記全周波数帯域を用いて送信されたデータ信号と、Ｂ宅内の宅内装置１から送信されたデータ信号が、直上の中継装置２−１において衝突し、中継装置２−１が、Ｂ宅内の宅内装置１から送信されたデータ信号を受信できなくなる。そこで、本実施の形態では、Ａ宅内の宅内系PLCモデム３−２が、アクセス系PLCネットワークを構成する比較的距離の近い中継装置２−１から共通制御信号を受信する。これにより、宅内系PLCモデム３−２は、Ａ宅がアクセス系非加入の場合であっても、すなわち、Ａ宅内に宅内装置が存在しない場合であっても、共通制御信号を受信できるので、データ送受信用の全周波数帯域を用いた通信を、上記宅内系用通信帯域のみを用いた通信に縮退することができる。

また、図７において、Ｃ宅は、アクセス系非加入であるため、Ｂ宅と同様の方法で宅内装置から共通制御信号を受信することはできない、さらに、距離が離れているため、Ａ宅のように中継装置２−１から共通制御信号を受信することはできないが、一方で、Ｂ宅内の宅内装置１から送信された共通制御信号が届く距離に存在している。そのため、Ｃ宅内の宅内系PLCモデム３−３では、Ｂ宅内の宅内装置１から送信された共通制御信号を受信する。これにより、宅内系PLCモデム３−３は、データ送受信用の全周波数帯域を用いた通信を、上記宅内系用通信帯域のみを用いたデータ送受信に縮退する。その結果、Ｂ宅内の宅内装置１において、Ｃ宅内の宅内系PLCモデム３−３から送信されたデータ信号と、中継装置２−１から送信されたデータ信号と、の衝突を回避することができ、Ｂ宅内の宅内装置１が、中継装置２−１から送信されたデータ信号を、正常に受信できる。

なお、上記宅内装置１および中継装置２−１からも共通制御信号を受信できない宅内系PLCモデムが存在する場合、その宅内系PLCモデムは、さらに、中継装置２−２，２−３，２−４…や他の宅内装置等、最も近いアクセス系PLCモデムから共通制御信号を受信することにより、アクセス系PLCモデムの存在を認識する。

このように、本実施の形態においては、アクセス系ネットワークに存在する中継装置および宅内装置が共通制御信号を送信することとした。これにより、共通制御信号の到達範囲を広げることができ、宅内系PLCモデムに対してアクセス系PLCモデムの存在を確実に通知することができ、ひいては、ネットワーク間の混信を回避することができる。

以上のように、本発明にかかる電力線通信システムは、異種のPLCネットワークを共存させるための技術として有用である。

本発明にかかる電力線通信システム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。 データ送受信用の周波数帯域と共通制御信号用の周波数帯域の一例を示す図である。 宅内装置の構成例を示す図である。 中継装置の構成例を示す図である。 宅内系PLCモデムの構成例を示す図である。 宅内系PLCモデムの処理を示すフローチャートである。 本発明にかかる電力線通信システムにおける特徴的な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 宅内装置
２−１，２−２，２−３，２−４ 中継装置
３，３−１，３−２，３−３ 宅内系PLCモデム
１１，２１，３１ 主モデム
１２，２２，３２ 副モデム
１３，３３ 外部I/F回路
１４，２３，３４ データ送受信部
１５，１７，２４，２５，２７，３５，３７ AFE
１６，２６ 共通制御信号送信部
３６ 共通制御信号受信部

Claims (4)

1. 宅内の機器間のデータ通信を目的とした宅内系PLC（Power Line Communication）ネットワークと、広域アクセスを目的としたアクセス系PLCネットワークと、を共存させるために共通制御信号を用いる電力線通信システムであって、
   前記アクセス系PLCネットワークに存在し、前記アクセス系PLCネットワークに加入しているアクセス系加入者の宅内においてアクセス系PLCモデムとして動作する宅内装置と、
   前記アクセス系PLCネットワークに存在し、宅外においてアクセス系PLCモデムとして動作する単一または複数の中継装置と、
   前記アクセス系PLCネットワークに加入しているアクセス系加入者の宅内の前記宅内系PLCネットワークに存在する第１の宅内系PLCモデムと、
   前記アクセス系PLCネットワークに加入していないアクセス系非加入者の宅内の前記宅内系PLCネットワークに存在する第２の宅内系PLCモデムと、
   を備え、
   前記宅内装置および中継装置が、アクセス系PLCネットワークの存在を宅内系PLCネットワークに認識させるための共通制御信号を送信し、
   データ送受信用の全周波数帯域を用いて通信中の前記第１および第２の宅内系PLCモデムが、少なくともいずれか一つのアクセス系PLCモデムから共通制御信号を受信した場合に、前記全周波数帯域を分割して設けた宅内系用通信帯域に縮退して通信を行うことを特徴とする電力線通信システム。
2. 前記第１の宅内系PLCモデムは、当該アクセス系加入宅内に設置された宅内装置から送信される共通制御信号を受信することを特徴とする請求項１に記載の電力線通信システム。
3. 前記第２の宅内系PLCモデムは、近隣の宅内装置または中継装置から送信される共通制御信号を受信することを特徴とする請求項１に記載の電力線通信システム。
4. 宅内の機器間のデータ通信を目的とした宅内系PLC（Power Line Communication）ネットワークと、広域アクセスを目的としたアクセス系PLCネットワークと、を共存させるために共通制御信号を用いる電力線通信方法であって、
   前記アクセス系PLCネットワークにおいてアクセス系PLCモデムとして動作する宅内装置および中継装置が、自装置の存在を宅内系PLCネットワークに認識させるための共通制御信号を送信する共通制御信号送信ステップと、
   データ送受信用の全周波数帯域を用いて通信中の前記アクセス系PLCネットワークに加入しているアクセス系加入者の宅内の前記宅内系PLCネットワーク、および前記アクセス系PLCネットワークに加入していない非アクセス系加入者の宅内の前記宅内系PLCネットワークに存在する宅内系PLCモデムが、少なくともいずれか一つのアクセス系PLCモデムから共通制御信号を受信した場合に、前記全周波数帯域を分割して設けた宅内系用通信帯域に縮退して通信を行うデータ送受信ステップと、
   を含むことを特徴とする電力線通信方法。

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