JP4755118B2 - 電力線通信装置、電力線通信の親機・子機判定方法、及び、電力線通信の親機特定方法 - Google Patents

電力線通信装置、電力線通信の親機・子機判定方法、及び、電力線通信の親機特定方法 Download PDF

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Description

本発明は、電力線通信(PLC: Power Line Communication)のネットワークを構成する電力線通信装置、電力線通信の親機・子機判定方法、及び、電力線通信の親機特定方法に関する。
近年、宅内ネットワークにおける電力線通信が注目されている。このような電力線通信では、コンセントに接続された複数のPLCモデム(電力線通信装置)の相互間で、電力線(屋内配線)を信号伝送路とした電力線通信が可能となり、通信線を別途設けることなくLAN(ローカルエリアネットワーク)を構成することができる(例えば、非特許文献1,2参照。)。また、このLANを、ゲートウェイを介してインターネットサービスプロバイダに接続することにより、各PLCモデムに接続されたパソコン、セットトップボックス等において、インターネットの利用が可能となる。
Interface、第70〜81頁、「電力線搬送(PLC: Power Line Communication)の現状」、江藤潔著、CQ出版社、2000年9月 SEI WORLD Vol.327、「特集/電力線通信(PLC)」、住友電気工業株式会社、2004年12月
上記のような複数のPLCモデム及びその接続機器によって構成されているLANにおいては、各接続機器の使用状況に応じてPLCモデムが動的に通信速度を変化させる場合がある。従って、ゲートウェイの直下にあるPLCモデム以外のPLCモデムにおける通信速度は一定ではないが、現時点でどのくらいの通信速度が出るかはユーザーにとって関心事である。また特に、使用頻度の高いインターネットアクセスに関しては、通信速度が有益な情報である。それを知るには、各PLCモデムが、自分はゲートウェイの直下にあるか否か、また、直下にないのであれば直下にあるPLCモデムとの間でどのくらいの通信速度が出るのかを把握する必要がある。そして、そのためには、まず、ゲートウェイの直下にあるPLCモデムを自動的に判別する必要がある。しかし、これまで、PLCモデムの設置位置の判別を可能とする提案はなされていない。
かかる課題に鑑み、本発明は、LANを構成する複数の電力線通信装置のうち、ゲートウェイの直下にある電力線通信装置を自動的に判別することを目的とする。
本発明は、ゲートウェイを介して上位ネットワークと接続される電力線通信のネットワークを構成する複数の電力線通信装置のうち、ゲートウェイ直下にあるものを親機、それ以外を子機とした場合において、電力線通信装置が、電力線通信用の第1ポート及び電力線通信用以外の第2ポートを有し、前記ゲートウェイから到来するデータを、前記第2ポートから受信した場合は自己が親機であり、前記第1ポートから受信した場合は自己が子機であると判定する判定部を備えるものである。
上記の電力線通信装置においては、データをどのポートから受信したかに基づいて、判定部により、親機・子機の判定が行われる。従って、電力線通信のネットワークを構成する複数の電力線通信装置のうち、親機すなわち、ゲートウェイの直下にある電力線通信装置が自動的に判別される。なお、ここで言う「親機」は、ネットワーク内で通信管理を行うものの意ではなく、従って、通信管理を行うとは限らない。
また、上記電力線通信装置において、ゲートウェイはDHCPサーバを内蔵し、データは、DHCPクライアントからの要求に対する応答であってもよい。
この場合、一般的な使用形態で使用される通信プロトコルであるDHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)を利用することができるので、親機・子機の判定のために新たな通信プロトコルを用意しなくてよい。従って、その点において、装置が簡略化され、ネットワーク帯域の有効活用に寄与する。
一方、本発明は、ゲートウェイを介して上位ネットワークと接続される電力線通信のネットワークを構成する複数の電力線通信装置のうち、ゲートウェイ直下にあるものを親機、それ以外を子機とした場合に、親機・子機を判定する電力線通信の親機・子機判定方法であって、前記ゲートウェイから到来するデータを、電力線通信用以外のポートから受信した電力線通信装置は自己が親機であり、電力線通信用のポートから受信した電力線通信装置は自己が子機であると判定することを特徴とする。
上記の電力線通信の親機・子機判定方法では、データをどのポートから受信したかに基づいて、親機・子機の判定が行われる。従って、電力線通信のネットワークを構成する複数の電力線通信装置のうち、親機すなわち、ゲートウェイの直下にある電力線通信装置が自動的に判別される。
また、本発明は、ゲートウェイを介して上位ネットワークと接続される電力線通信のネットワークを構成する複数の電力線通信装置のうち、ゲートウェイ直下にあるものを親機、それ以外を子機とした場合に、親機を特定する電力線通信の親機特定方法であって、前記ゲートウェイから到来するデータを、電力線通信以外のポートから受信した電力線通信装置は自己が親機であると判定し、また、電力線通信のポートから受信した電力線通信装置は自己が子機であると判定し、自己が親機であると判定した電力線通信装置は、自己が親機であることを示す識別情報を含むデータを電力線通信のネットワークにブロードキャストで送信し、自己が子機であると判定した電力線通信装置は、前記識別情報を含むデータを受信して親機を特定することを特徴とする。
上記の電力線通信の親機特定方法では、データをどのポートから受信したかに基づいて、親機・子機の判定が行われる。従って、電力線通信のネットワークを構成する複数の電力線通信装置のうち、親機すなわち、ゲートウェイの直下にある電力線通信装置が自動的に判別される。また、親機・子機の判定後、さらに、親機から提供される識別情報に基づいて、子機は親機を特定することができる。
また、本発明は、ゲートウェイを介して上位ネットワークと接続される電力線通信のネットワークを構成する複数の電力線通信装置のうち、ゲートウェイ直下にあるものを親機、それ以外を子機とした場合に、親機を特定する電力線通信の親機特定方法であって、前記ゲートウェイから到来するデータを、電力線通信以外のポートから受信した電力線通信装置は自己が親機であると判定し、また、電力線通信のポートから受信した電力線通信装置は自己が子機であると判定し、自己が子機であると判定した電力線通信装置は、親機のサーチデータを電力線通信のネットワークにブロードキャストで送信し、自己が親機であると判定した電力線通信装置は前記サーチデータを受信して、自己が親機であることを示す識別情報を含むデータを電力線通信のネットワークにブロードキャストで送信し、前記子機は前記識別情報を含むデータを受信して親機を特定することを特徴とする。
上記の電力線通信の親機特定方法では、データをどのポートから受信したかに基づいて、親機・子機の判定が行われる。従って、電力線通信のネットワークを構成する複数の電力線通信装置のうち、親機すなわち、ゲートウェイの直下にある電力線通信装置が自動的に判別される。また、親機・子機の判定後、さらに、子機からの求めに応じた親機の識別情報に基づいて、子機は親機を特定することができる。
本発明の電力線通信装置、電力線通信の親機・子機判定方法及び、電力線通信の親機特定方法によれば、ゲートウェイの直下にある電力線通信装置を自動的に判別することができる。
図1は、複数(ここでは5台)のPLCモデムによるLAN及び、これとインターネットとの接続図である。図において、5台のPLCモデムA〜Eは電力線1を信号伝送路として相互に通信可能である。ここでは例えば、PLCモデムA,B,C,Dにはそれぞれ、パソコン2,3,4,5が接続され、PLCモデムEにはセットトップボックス6が接続されている、とする。PLCモデムAは、ホームゲートウェイ7(ゲートウェイ)の直下にあり、ホームゲートウェイ7及びインターネットサービスプロバイダ8を介してインターネット9へ接続可能である。
図2は、図1におけるPLCモデムA〜E相互間の接続を概念的に示した接続図である。PLCモデムA〜E相互間では、図示のような10種類の通信の組み合わせが可能である。PLCモデムAに接続されたパソコン2は、PLCのLAN10とは関わりなくインターネットアクセスが可能であり、他方、PLCモデムB〜Eに接続されたパソコン3〜5及びセットトップボックス6は、PLCモデムAを通してインターネットアクセスが可能である。
ここで、ホームゲートウェイ7の直下にあるPLCモデムAは「親機」、それ以外のPLCモデムB〜Eは「子機」と定義されるものとする。なお、この「親機」は、ネットワーク内で通信管理を行うものの意ではなく、従って、通信管理を行うとは限らない。
図3は、各PLCモデムA〜Eの内部回路構成を示すブロック図である。図において、PLCモデムA〜Eは、LANケーブル用のコネクタ11と、イーサネット(登録商標)用インターフェースであるイーサPHY12と、CPU13と、PLC信号変復調を行うPLC変復調部14と、PLC信号を電力線に注入し又は電力線から抽出するPLCインターフェース15と、表示部16とを備え、各部は図示のように接続されている。このCPU13は、データ伝送用インターフェースを複数有し、PLC用のポート13a(第1ポート)と、PLC以外すなわちイーサPHY12用のポート(第2ポート)13bとを備えている。
図4は、例えばDHCP通信による信号の流れを示す図であり、(a)はブロック図、(b)は時間を横軸に取ったシーケンス図である。図において、ホームゲートウェイ7はDHCPサーバ機能を内蔵している。また、DHCPクライアントであるパソコン2〜5やセットトップボックス6は、DHCPによるIPアドレス取得を行う。例えば、PLCモデムBに接続されたパソコン3がIPアドレス取得を行う場合、まず、DHCPクライアントであるパソコン3からDHCPディスカバー信号(応答を要求するデータ)が送出される。この信号は、PLCモデムB及びPLCモデムAを経て、ホームゲートウェイ7に届く。ホームゲートウェイ7は、これに対して、DHCPオファー(応答のデータ)を送信する。
DHCPオファーを受けたパソコン3は、IPアドレスを要求するDHCPリクエスト(応答を要求するデータ)を送出する。ホームゲートウェイ7は、これを受けて、DHCP ACK(応答のデータ)を返す。ここで、親機であるPLCモデムAは、DHCPオファー及びDHCP ACKの各データを、イーサネットのコネクタ11側から受信してポート13b(図3)で受け取る。一方、子機であるPLCモデムBは、DHCPオファー及びDHCP ACKの各データを、PLCインターフェース15側から受信してポート13a(図3)で受け取る。PLCモデムBを他の子機のPLCモデムC,D又はEに置き換えた場合も同様である。
従って、図3において、判定部としてのCPU13は、ホームゲートウェイ7から到来する応答データをイーサネット側のポート13bで受け取った場合、そのPLCモデムは親機であり、逆に、PLC側のポート13aで受け取った場合、そのPLCモデムは子機である、と判定することができる。このようにして、各PLCモデムA〜Eは、自己が親機か子機かの判定を行うことができる。なお、親機のPLCモデムAでは、その表示部16において、親機であることを示す表示(例えばLEDを点灯させる。)を行うようにしてもよい。
なお、CPU13として、データ伝送用インターフェースが1個しか無いものを用いる場合には、L2(Layer 2)スイッチを使用することができる。すなわち、図5に示すように、CPU13のポートにはL2スイッチ17が接続され、L2スイッチ17の一方のポート17aがPLC変復調部14に、他方のポート17bがイーサPHY12に、それぞれ接続される。この場合、CPU13及びL2スイッチ17の両方により、親機・子機の判定部18が構成される。
図6の(a)は、図5に示す構成のPLCモデムB〜Eが(パソコン等ではなく)、DHCPによるIPアドレス取得を行う場合の、DHCP通信による信号の流れを示す図である。例えば、PLCモデムBがIPアドレス取得を行う場合、まず、DHCPクライアントであるPLCモデムB自身からDHCPディスカバー信号(応答を要求するデータ)が送出される。この信号は、PLCモデムAを経て、ホームゲートウェイ7に届く。ホームゲートウェイ7は、これに対して、DHCPオファー(応答のデータ)を送信する。
DHCPオファーを受けたPLCモデムBは、IPアドレスを要求するDHCPリクエスト(応答を要求するデータ)を送出する。ホームゲートウェイ7は、これを受けて、DHCP ACK(応答のデータ)を返す。ここで、親機であるPLCモデムAは、DHCPオファー及びDHCP ACKの各データを、イーサネットのコネクタ11側から受信して図5のL2スイッチ17のポート17bで受け取る。L2スイッチ17は、パケットに受信ポートを示すフラグを付加することができ、これにより、ポート17bで受け取ったことを示すフラグを付加したパケットをCPU13に送る。CPU13は、受け取ったフラグにより、イーサネットのパケットであると判定する。
一方、子機であるPLCモデムBは、DHCPオファー及びDHCP ACKの各データを、PLCインターフェース15側から受信して図3のL2スイッチ17のポート17aで受け取る。そして、L2スイッチ17は、ポート17aで受け取ったことを示すフラグを付加したパケットをCPU13に送る。CPU13は、受け取ったフラグにより、PLCのパケットであると判定する。
従って、判定部18は、ホームゲートウェイ7から到来する応答データをイーサネット側のポート17bで受け取った場合、そのPLCモデムは親機であり、逆に、PLC側のポート17aで受け取った場合、そのPLCモデムは子機である、と判定することができる。このようにして、各PLCモデムは、自己が親機か子機かの判定を行うことができる。
上記のようにして各PLCモデムA〜Eは自己が親機か子機かの判定を行うことができる。また、上記のように、一般的な使用形態で使用される通信プロトコルであるDHCPを利用することにより、親機・子機の判定のために新たな通信プロトコルを用意しなくてよい。従って、その点において、装置が簡略化され、ネットワーク帯域の有効活用に寄与する。
なお、上記実施形態ではDHCP通信のデータを親機・子機判定に利用したが、このようなデータはDHCPに限定されない。例えばインターネットサービスプロバイダ8から送信され、見かけ上はホームゲートウェイ7から到来するデータを利用しても同様の親機・子機判定が可能となる。
親機・子機の判定により、親機であるPLCモデムAは、親機は自己であると特定できるが、自己が子機であった場合、どのPLCモデムが親機かまでは特定できない。そこで、子機から見て、どのPLCモデムが親機であるかを特定する2つの方法について説明する。なお、2つの方法は互いに独立したものである。
《親機特定方法1》
自己が親機であった場合、当該親機は、自己が親機であることを示すデータに自己の機器識別情報を付加して一定時間毎にPLC側へブロードキャストで送信する。機器識別情報とは機器を特定できる情報のことであり、例えばMACアドレスやPLCプロトコル上の親機ID等である。子機は、送信された情報を受け取り、付加されている機器識別情報によって、親機を特定することができる。
《親機特定方法2》
一方、自己が子機であった場合、当該子機は、親機を探索するためのサーチデータをPLC側へブロードキャストで送信する。サーチデータを受け取った親機は、機器識別情報を付加した応答を、ユニキャスト又はブロードキャストで送信する。子機は、送信された情報を受け取り、付加されている機器識別情報によって、親機を特定することができる。
次に、通信速度の表示方法について説明する。表示方法には例えば、常時通信速度を表示し、一定時間毎に表示を更新する方法と、ユーザーが押しボタン等の操作スイッチを操作をしたときだけ一定時間通信速度を表示する方法とがある。前者は押しボタン等が不要である点で回路構成が簡単である。後者は押しボタン等を別途設ける必要があるが、一定時間しか表示しないので消費電力を低減することができる。前者の場合、PLCモデムは図3(又は図5)に示す内部回路構成でよい。後者の場合は、図7に示すように、押しボタン19等の操作スイッチが設けられる。押しボタン19を押すことによる操作信号は、CPU13により、速度表示の指令信号として受け付けられる。なお、図5の構成に対しても同様に押しボタンを設けることができる。
図8は、通信速度表示の手順を示すシーケンス図である。図において、子機のPLCモデムにおいてユーザーが押しボタン19を押すか又は一定時間が経過したとき、子機のPLCモデムは、親機のPLCモデムに対して少量の通信データを送出する。このときPLC変復調部14は、通信データを送る直前に速度情報計算を行い、通信速度を決定する。親機のPLCモデムは通信データに対して応答するが、この応答は無くてもよい。そして、CPU13はPLC変復調部14に対して速度情報の提供を要請し、PLC変復調部14はCPU13に速度情報の応答を行う。これにより、CPU13は速度情報を取得し、これを基に表示部16に通信速度の表示を行う。
図9は、通信速度表示の手順の他の例を示すシーケンス図である。この例は、図8とは逆に、親機から指示が与えられる。図において、親機のPLCモデムにおいてユーザーが押しボタン19を押すか又は一定時間が経過したとき、親機のPLCモデムは、子機である全てのPLCモデムに対して少量の通信データを送出する。このとき親機のPLC変復調部14は、通信データを送る直前に通信速度を決定する。通信速度の情報は各子機と共有されるので、子機のPLC変復調部14もこの通信速度を保有する。そして、子機のCPU13はPLC変復調部14に対して速度情報の提供を要請し、PLC変復調部14はCPU13に速度情報の応答を行う。これにより、CPU13は速度情報を取得し、これを基に表示部16に通信速度の表示を行う。
表示部16は、例えば通信速度に所定の閾値を定めて4段階(高速、中速、低速、通信不可)に定義し、4種類の表示色で表示する。また、表示色ではなく表示態様を変化させてもよく、例えば、通信速度に応じて点滅速度を変化させてもよい。
一方、例えばLEDを3個用意して、高速では3個点灯、中速では2個点灯、低速では1個点灯、通信不可のときは消灯、とすることもできる。
さらには、液晶表示画面に通信速度の数値そのものを表示したり、グラフィック表示をすることも可能である。
以上のようにして、全ての子機で、親機との間の通信速度を表示することができる。ユーザーは、当該通信速度の表示により、利用度の高いインターネットアクセスにおける通信速度を一目で把握することができ、実用上便利で有益である。
なお、それ以外の通信速度(子機同士での通信速度)は表示されないので、1つの子機に複数種類の通信速度が表示される煩雑さも無く、表示態様として簡潔である。また、表示部がLEDであれば、その個数も少なくて済むことになるので、コスト低減にも寄与する。
なお、上記実施形態において、PLC用以外のポート、インターフェースはイーサネット用であるとしたが、その他、パラレルインターフェースやUSBインターフェースもあり得る。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
複数のPLCモデムによるLAN及び、これとインターネットとの接続図である。 図1におけるPLCモデム相互間の接続を概念的に示した接続図である。 PLCモデムの内部回路構成を示すブロック図である。 PC等をDHCPクライアントとしたDHCP通信による信号の流れを示す図であり、(a)はブロック図、(b)は時間を横軸に取ったシーケンス図である。 PLCモデムの内部回路構成の他の例を示すブロック図である。 PLCモデムをDHCPクライアントとしたDHCP通信による信号の流れを示す図であり、(a)はブロック図、(b)は時間を横軸に取ったシーケンス図である。 PLCモデムの内部回路構成のさらに他の例(押しボタン付き)を示すブロック図である。 通信速度表示の手順を示すシーケンス図である。 通信速度表示の手順の他の例を示すシーケンス図である。
符号の説明
1 電力線
2〜5 パソコン
6 セットトップボックス
7 ホームゲートウェイ
8 インターネットサービスプロバイダ
9 インターネット
10 LAN
11 コネクタ
12 イーサPHY
13 CPU
13a,13b ポート
14 PLC変復調部
15 PLCインターフェース
16 表示部
17 L2スイッチ
17a,17b ポート
18 判定部
19 押しボタン
A PLCモデム(親機)
B〜E PLCモデム(子機)

Claims (5)

  1. ゲートウェイを介して上位ネットワークと接続される電力線通信のネットワークを構成する複数の電力線通信装置のうち、ゲートウェイ直下にあるものを親機、それ以外を子機とした場合において、
    電力線通信用の第1ポート及び電力線通信用以外の第2ポートを有し、前記ゲートウェイから到来するデータを、前記第2ポートから受信した場合は自己が親機であり、前記第1ポートから受信した場合は自己が子機であると判定する判定部を備えることを特徴とする電力線通信装置。
  2. 前記ゲートウェイはDHCPサーバを内蔵し、前記データは、DHCPクライアントからの要求に対する応答である請求項1記載の電力線通信装置。
  3. ゲートウェイを介して上位ネットワークと接続される電力線通信のネットワークを構成する複数の電力線通信装置のうち、ゲートウェイ直下にあるものを親機、それ以外を子機とした場合に、親機・子機を判定する電力線通信の親機・子機判定方法であって、
    前記ゲートウェイから到来するデータを、電力線通信用以外のポートから受信した電力線通信装置は自己が親機であり、電力線通信用のポートから受信した電力線通信装置は自己が子機であると判定する
    ことを特徴とする電力線通信の親機・子機判定方法。
  4. ゲートウェイを介して上位ネットワークと接続される電力線通信のネットワークを構成する複数の電力線通信装置のうち、ゲートウェイ直下にあるものを親機、それ以外を子機とした場合に、親機を特定する電力線通信の親機特定方法であって、
    前記ゲートウェイから到来するデータを、電力線通信以外のポートから受信した電力線通信装置は自己が親機であると判定し、また、電力線通信のポートから受信した電力線通信装置は自己が子機であると判定し、
    自己が親機であると判定した電力線通信装置は、自己が親機であることを示す識別情報を含むデータを電力線通信のネットワークにブロードキャストで送信し、
    自己が子機であると判定した電力線通信装置は、前記識別情報を含むデータを受信して親機を特定する
    ことを特徴とする電力線通信の親機特定方法。
  5. ゲートウェイを介して上位ネットワークと接続される電力線通信のネットワークを構成する複数の電力線通信装置のうち、ゲートウェイ直下にあるものを親機、それ以外を子機とした場合に、親機を特定する電力線通信の親機特定方法であって、
    前記ゲートウェイから到来するデータを、電力線通信以外のポートから受信した電力線通信装置は自己が親機であると判定し、また、電力線通信のポートから受信した電力線通信装置は自己が子機であると判定し、
    自己が子機であると判定した電力線通信装置は、親機のサーチデータを電力線通信のネットワークにブロードキャストで送信し、
    自己が親機であると判定した電力線通信装置は前記サーチデータを受信して、自己が親機であることを示す識別情報を含むデータを電力線通信のネットワークにブロードキャストで送信し、
    前記子機は前記識別情報を含むデータを受信して親機を特定する
    ことを特徴とする電力線通信の親機特定方法。
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