JP5168050B2 - 系統適応型電力線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力線通信技術に関し、特に同系統または異系統混在の電力線を介して効率的に電力線通信を実行できる電力線通信装置に関する。

特許文献１には、電力線に重畳されてくる高周波信号の受信レベルが低い場合であっても誤動作なく正常に通信を行うことができる電力線通信装置が開示されている。この電力線通信装置は、商用電力の位相を検出する低周波位相検出部と、高周波信号の受信レベルを検出する高周波受信レベル検出部と、通常は非同期に高周波信号の送受信を行い、高周波受信レベル検出部が高周波信号の受信不能となるレベル低下を検出した場合に、低周波位相検出部が検出した位相の所定のタイミングで高周波信号の送受信を行うと共に、受信期間における受信能力を上昇させる高周波送受信部と、を有する。
特開平６−２４４７６２号公報

商用電力として、一般家庭では、通常、単相二線式（交流１００Ｖ）の電力線が用いられる。これに対して、業務用エアコン、業務用冷蔵庫等の大型の電気機器を扱う商店、事務所等では、単相三線式（交流２００Ｖ）の電力線が用いられる場合がある。

ここで、単相三線式の電力線の二つの系統を介して電力線通信を行う場合、送信側と受信側とで搬送波の位相が略１８０度ずれる。また、一つの系統のみを介して電力線通信を行う場合に比べ、信号自体の減衰が大きくなり、通信帯域が狭くなる。このため、通信速度が低下する。また、このように通信速度が低下するため、通信衝突が発生した場合の回避時間（待ち時間）が長くなる。特許文献１では、これらの点が考慮されていない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、同系統または異系統混在の電力線環境に好適な電力線通信装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、同系統または異系統混在の電力線を用いた電力線通信において、電力線通信に専用の通信帯域を割り当てる。具体的には、単相三線式の電力線を用いた電力線通信において、電力線通信に利用可能な通信帯域のうち、異系統間の電力線通信に、専用の通信帯域である異系統用通信帯域を割り当てる。また、同系統間の電力線通信には、専用の通信帯域である同系統用通信帯域を割り当てる。

例えば、本発明の電力線通信装置は、
同系統または異系統の電力線を介して複数の電力線通信を同時に実行する電力線通信装置であって、
所定の異系統用通信帯域で自電力線通信装置が接続された系統と異なる系統の電力線に繋がる相手通信装置と自電力線通信装置に接続された情報端末との間で電力線通信によりデータ中継する異系統通信手段と、
所定の同系統用通信帯域で自電力線通信装置が接続された系統と同じ系統の電力線に繋がる相手通信装置と自電力線通信装置に接続された情報端末との間で電力線通信によりデータ中継する同系統通信手段と、
自電力線通信装置が繋がる電力線に対して相手通信装置が繋がる電力線が同系統または異系統のいずれであるかを判定する系統判定手段と、
前記異系統通信手段と前記同系統通信手段の各々を起動制御する系統別起動制御手段と、を有し、
前記異系統通信手段は、前記系統判定手段が異系統と判定した相手通信装置と電力線通信を行い、前記同系統通信手段は、前記系統判定手段が同系統と判定した相手通信装置と電力線通信を行い、
前記系統別起動制御手段は、自電力線通信装置に接続された情報端末または相手通信装置から新たな電力線通信の開始要求を受けた場合に、前記新たな電力線通信を実行する相手通信装置は現在通信中の系統と異なる系統の電力線に繋がっていると前記系統判定手段が判定したならば、前記現在通信中の系統とは異なる側の異系統通信手段または同系統通信手段を起動することを特徴とする。

本発明によれば、同系統または異系統混在の電力線環境に好適な電力線通信装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施の形態が適用された電力線通信システムの概略図である。

図示するように、本実施の形態の電力線通信システムは、複数の電力線通信装置２Ａ〜２Ｄが、単相三線式（交流２００Ｖ）の電力線３Ａに接続されて構成されている。

ここで、電力線通信装置２Ａ〜２Ｃは、電力線３Ａの系統３Ｂに接続され、電力線通信装置２Ｄは、電力線３Ａの系統３Ｃに接続される。電力線通信装置２Ｂは、ブロードバンドルータ４Ａ及びＯＮＵ/モデム４Ｂを介して、インターネット網５Ａに接続される。また、電力線通信装置２Ａ、２Ｃ、２Ｄは、それぞれのＰＣ端末６Ａ、６Ｂ、６Ｃに接続される。さらに、複数の電力線通信装置２Ａ〜２Ｄのうち、電力線通信装置２Ｂがマスタ装置に設定され、電力線通信装置２Ａ、２Ｃ、２Ｄがスレーブ装置に設定される。

図２は、電力線通信装置２Ａ〜２Ｄの概略構成図である。

図示するように、電力線通信装置２Ａ〜２Ｄは、電力線コネクタ２０１と、通信インターフェース部２０２と、同系統帯域下り中継部２０３と、異系統帯域下り中継部２０４と、異系統帯域上り中継部２０５と、同系統帯域上り中継部２０６と、受信処理部２０７と、送信処理部２０８と、位相タイミング検出部２０９と、位相検出部２１０と、系統情報記憶部２１１と、主制御部２１２と、を有する。

電力線コネクタ２０１は、単相三線式の電力線３Ａを接続するための物理的なインターフェースである。

通信インターフェース部２０２は、自電力線通信装置２Ａ〜２Ｄを利用して通信を行う通信端末や通信機器とのインターフェースである。なお、通信端末や通信機器とのインターフェースには、有線ＬＡＮインターフェース、無線ＬＡＮインターフェース等が用いられる。

同系統帯域下り中継部２０３は、電力線コネクタ２０１に接続された電力線３Ａから、商用電力の交流波形に重畳している同系統帯域の信号を抽出し、これを通信データに復調して受信処理部２０７に渡す。

図示するように、同系統帯域下り中継部２０３は、抽出部２０３１と、ＡＤ変換部２０３２と、復調部２０３３と、を有する。

抽出部２０３１は、電力線コネクタ２０１に接続された電力線３Ａから、商用電力の交流波形に重畳されている同系統帯域のアナログ信号を抽出する。ＡＤ変換部２０３２は、抽出部２０３１により抽出された同系統帯域のアナログ信号をデジタル信号に変換する。復調部２０３３は、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）等の所定の変調方式に従い、ＡＤ変換部２０３２より出力されたデジタル信号を通信データに復調する。

また、異系統帯域下り中継部２０４は、電力線コネクタ２０１に接続された電力線３Ａから、商用電力の交流波形に重畳している異系統帯域の信号を抽出し、これを通信データに復調して受信処理部２０７に渡す。

図示するように、異系統帯域下り中継部２０４は、抽出部２０４１と、ＡＤ変換部２０４２と、復調部２０４３と、を有する。

抽出部２０４１は、電力線コネクタ２０１に接続された電力線３Ａから、商用電力の交流波形に重畳されている異系統帯域のアナログ信号を抽出する。ＡＤ変換部２０４２は、抽出部２０４１により抽出された異系統帯域のアナログ信号をデジタル信号に変換する。復調部２０４３は、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）等の所定の変調方式に従い、ＡＤ変換部２０４２より出力されたデジタル信号を通信データに復調する。

異系統帯域上り中継部２０５は、送信処理部２０８より受け取った通信データを変調し、この変調した信号を、異系統帯域を使用して電力線コネクタ２０１に接続されている電力線３Ａを流れる商用電力の交流波形に重畳する。

図示するように、異系統帯域上り中継部２０５は、変調部２０５１と、ＤＡ変換部２０５２と、重畳部２０５３と、を有する。

変調部２０５１は、送信処理部２０８より受け取った通信データを上述の所定の変調方式に従い変調して、デジタル信号を生成する。ＤＡ変換部２０５２は、変調部２０５１より出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。重畳部２０５３は、ＤＡ変換部２０５２より出力されたアナログ信号を、異系統帯域を使用して電力線コネクタ２０１に接続されている電力線３Ａに流れる商用電力の交流波形に重畳する。

また、同系統帯域上り中継部２０６は、送信処理部２０８より受け取った通信データを変調し、この変調した信号を、同系統帯域を使用して電力線コネクタ２０１に接続されている電力線３Ａを流れる商用電力の交流波形に重畳する。

図示するように、同系統帯域上り中継部２０６は、変調部２０６１と、ＤＡ変換部２０６２と、重畳部２０６３と、を有する。

変調部２０６１は、送信処理部２０８より受け取った通信データを上述の所定の変調方式に従い変調して、デジタル信号を生成する。ＤＡ変換部２０６２は、変調部２０６１より出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。重畳部２０６３は、ＤＡ変換部２０６２より出力されたアナログ信号を、同系統帯域を使用して電力線コネクタ２０１に接続されている電力線３Ａに流れる商用電力の交流波形に重畳する。

ここで、図３に電力線通信装置２Ａ〜２Ｄで使用される通信帯域を示す。

図示するように、電力線通信装置２Ａ〜２Ｄが電力線通信に利用する通信帯域として、異系統の電力線通信に利用する異系統用通信帯域３０１と同系統の電力線通信装置に利用する同系統用通信帯域３０２に分ける。例えば異系統用通信帯域３０１では、利用可能な通信帯域として、２ＭＨｚ〜１５ＭＨｚを使用し、異系統帯域下り中継部２０４、および異系統帯域上り中継部２０５において使用される通信帯域である。また、同系統用通信帯域３０２では、利用可能な通信帯域として、１６ＭＨｚ〜３０ＭＨｚを使用し、同系統帯域下り中継部２０３、および同系統帯域上り中継部２０６において使用される通信帯域である。

ここで、同系統用通信帯域とは、自電力線通信装置に接続されている電力線３Ａの系統と同系統に接続されている電力線通信装置との電力線通信に用いられる通信帯域のことであり、異系統用通信帯域とは、自電力線通信装置に接続されている電力線３Ａの系統と異系統に接続されている電力線通信装置との電力線通信に用いられる通信帯域のことである。

なお、図示している通信帯域は、実施例を示しており、本発明はこれに限定されない。例えば、通信環境に最適な通信帯域を自動検出して、異系統用通信帯域、もしくは、同系統用通信帯域を選定する方法などが考えられる。

受信処理部２０７は、通信インターフェース部２０２からの通信データの受信処理、および同系統帯域下り中継部２０３、および異系統帯域下り中継部２０４からの通信データの受信処理を行う。

送信処理部２０８は、通信インターフェース部２０２への通信データの送信処理、および異系統帯域上り中継部２０５、および同系統帯域上り中継部２０６への通信データの送信処理を行う。

位相タイミング検出部２０９は、異系統帯域下り中継部２０４の抽出部２０４１によって商用電力の交流波形からアナログ信号を抽出される毎に、そのときの商用電力の交流波形の位相タイミングを検出して、この位相情報を主制御部２１２に通知する。

位相検出部２１０は、電力線コネクタ２０１に接続されている電力線３Ａの商用電力の交流波形を検出して、その位相情報を異系統帯域上り中継部２０５の重畳部２０５３に通知する。

系統情報記憶部２１１には、スレーブ装置に設定されている電力線通信装置各々について、接続されている電力線３Ａの系統が、マスタ装置に設定されている電力線通信装置と同系統であるか、それとも異系統であるかを示す系統情報が記憶される。

図４は、系統情報記憶部２１１の登録内容を模式的に表した図である。

図示するように、系統情報記憶部２１１には、スレーブ装置に設定されている電力線通信装置毎にレコード２１１０が登録される。レコード２１１０は、スレーブ装置に設定されている電力線通信装置の装置ＩＤをスレーブＩＤとして登録するためのフィールド２１１１と、マスタ装置に設定されている電力線通信装置の装置ＩＤをマスタＩＤとして登録するためのフィールド２１１２と、フィールド２１１１にスレーブＩＤとして登録されている装置ＩＤを持つ電力線通信装置（スレーブ装置）およびフィールド２１１２にマスタＩＤとして登録されている装置ＩＤを持つ電力線通信装置（マスタ装置）間の系統の異同を示す系統情報を登録するためのフィールド２１１３と、を有する。

なお、この例では、電力線通信装置２Ｂがマスタ装置であり、電力線通信装置２Ａ、２Ｃ、２Ｄがスレーブ装置である場合を示している。図１に示すように、電力線通信装置２Ａ〜２Ｃが系統３Ｂに接続され、電力線通信装置２Ｄが系統３Ｃに接続されている。したがって、電力線通信装置２Ａ、２Ｂ間、および電力線通信装置２Ｃ、２Ｂ間の系統の異同を示す系統情報は「同系統」となり、電力線通信装置２Ｄ、２Ｂ間の系統の異同を示す系統情報は「異系統」となる。

主制御部２１２は、自電力線通信装置２Ａ〜２Ｄの各部２０１〜２１１を統括的に制御する。図示するように、主制御部２１２は、指示部２１２１と、系統判定部２１２２と、系統別起動制御部２１２３と、系統情報作成部２１２４と、を有する。

系統判定部２１２２は、通信データを送信処理部２０８へ送信する場合、系統情報記憶部２１１を参照して、通信データ送信先の電力線通信装置が接続されている系統が、自電力線通信装置が接続されている電力線３Ａの系統と同系統であるか、それとも異系統であるかを判定すると共に判定結果を系統別起動制御部２１２３に通知する。

具体的には、自電力線通信装置がマスタ装置である場合、送信先の電力線通信装置の装置ＩＤがスレーブＩＤとしてフィールド２１１１に登録されているレコード２１１０を系統情報記憶部２１１から検索し、このレコード２１１０のフィールド２１１３に登録されている系統情報に従い系統を判定する。また、自電力線通信装置がスレーブ装置である場合、自電力線通信装置の装置ＩＤがスレーブＩＤとしてフィールド２１１１に登録されているレコード２１１０と、通信データ送信先の電力線通信装置の装置ＩＤがスレーブＩＤとしてフィールド２１１１に登録されているレコード２１１０とを検索する。そして、これらのレコード２１１０のフィールド２１１３に登録されている系統情報が示す系統が一致しているならば同系統と判定し、不一致ならば異系統と判定する。

また、系統判定部２１２２は、通信データを受信処理部２０７を介して受信する場合、同系統帯域下り中継部２０３の復調部２０３３、もしくは、異系統帯域下り中継部２０４の復調部２０４３からの受信通知により、通信データの送信元に対する電力線通信装置が、自電力線通信装置が接続されている電力線３Ａの系統と同系統に接続されているか、それとも異系統に接続されているかを判断し、受信した通信データを通信インターフェース２０２へ渡すように指示部２１２１に通知する。

系統別起動制御部２１２３は、通信データを送信処理部２０８へ送信する場合、通信帯域として、異系統用通信帯域３０１を用いた電力線通信であるか、それとも同系統用通信帯域３０２を用いた電力線通信であるかを、系統判定部２１２２より通知された判定結果を元に、指定された系統の通信帯域である電力線通信を起動制御させ、通信データを送信処理部２０８へ送信するように指示部２１２１に通知する。

具体的には、異系統用通信帯域３０１または同系統用通信帯域３０２のいずれか一方を使用して電力線通信を行っている際に、新たな電力線通信を実行する場合、通信を実行する通信相手が現在実行中の通信相手と異なる系統の電力線に繋がっているか否かを系統判定部２１２２により判定し、異なる系統の電力線に繋がっていると判定されたならば、系統別起動制御部２１２３において、現在使用している異系統用通信帯域３０１または同系統用通信帯域３０２のいずれか一方と異なる通信帯域を起動制御する。

指示部２１２１は、系統判定部２１２２、もしくは、系統別起動制御部２１２３からの通知を受け、送信処理部２０８を介して各種信号の送信を指示する。また、受信処理部２０７を介して受信した通信データを通信インターフェース２０２へ渡すように指示する。

系統情報作成部２１２４は、他の電力線通信装置から送られてきた、位相検出信号が重畳された商用電力の交流波形の位相タイミングに基づいて、この電力線通信装置が接続されている系統が、自電力線通信装置が接続されている電力線３Ａの系統と同系統であるか、それとも異系統であるかを判定する。そして、判定結果に基づき系統情報を作成して、系統情報記憶部２１１に登録する。ここで、位相検出信号とは、少なくとも通信データ送信元の電力線通信装置の装置ＩＤを含む所定のデータ（位相検出データと呼ぶ）を変調することで得られる信号のことである。この位相検出信号は、通信データ送信元の電力線通信装置において、商用電力の交流波形に所定の位相タイミング（重畳ポイントと呼ぶ）で重畳される。

具体的には、系統情報記憶部２１１は、位相タイミング検出部２０９から出力される位相情報を一時的に保持する。また、系統情報作成部２１２４は、受信処理部２０７から位相検出データを受信すると、保持している位相情報から、この位相検出データの元信号（位相検出信号）に対応する位相情報を特定し、この位相情報が示す位相タイミングと重畳ポイントとを比較して、系統を判定する。例えば、位相情報が示す位相タイミングと重畳ポイントとが略一致しているならば、自電力線通信装置が接続されている電力線３Ａの系統とが同系統であると判定し、略１８０度ずれている（反転している）ならば、自電力線通信装置が接続されている電力線３Ａの系統と位相検出信号の送信元の電力線通信装置が接続されている電力線３Ａの系統とが異系統であると判定する。これは、接続されている電力線３Ａの系統が異なると、図１に示すように、商用電力の交流波形の位相が反転するからである。

図５は、電力線通信装置２Ａ〜２Ｄの動作を説明するためのフロー図である。

図示するように、電力線通信装置２Ａ〜２Ｄは、自電力線通信装置２Ａ〜２Ｄがマスタ装置に設定されている場合（Ｓ１０１で「マスタ装置」）、系統情報記憶部２１１に記憶する系統情報を作成する系統情報作成処理を実施する（Ｓ１０２）。一方、自電力線通信装置２Ａ〜２Ｄがスレーブ装置に設定されている場合（Ｓ１０１で「スレーブ装置」）、系統情報記憶部２１１に記憶する系統情報を取得する系統情報取得処理を実施する（Ｓ１０３）。

さらに、電力線通信装置２Ａ〜２Ｄは、電力線通信により電力線３Ａ上に通信データを送信する上り中継処理を実施する（Ｓ１０４）と共に、電力線通信装置により電力線３Ａから通信データを受信する下り中継処理を実施する（Ｓ１０５）。

図６は、図５に示す系統情報作成処理（Ｓ１０２）を説明するためのフロー図である。

自電力線通信装置の電源投入、スレーブ装置に設定された電力線通信装置から電力線通信により送信されたリセット要求の受け付け、あるいは、通信インターフェース部２０２に接続された通信端末、または、通信機器から送信されたリセット要求の受け付け等の所定のイベントが発生すると（Ｓ１０２０１でＹＥＳ）、系統情報作成部２１２４は、系統情報記憶部２１１をリセットし（Ｓ１０２０２）、指示部２１２１に位相検出データ要求の送信を指示する。

これを受けて、指示部２１２１は、送信処理部２０８に位相検出データ要求を出力させる。送信処理部２０８から出力された位相検出データ要求は、異系統帯域上り中継部２０５、および電力線コネクタ２０１を介して、電力線通信により、スレーブ装置に設定された電力線通信装置各々に送信される（Ｓ１０２０３）。

そして、系統情報作成部２１２４は、電力線コネクタ２０１、異系統帯域下り中継部２０４、および受信処理部２０７を介して、スレーブ装置に設定された電力線通信装置から位相検出データが送られてくるのを待つ（Ｓ１０２０４、Ｓ１０２０８）。

その後、系統情報作成部２１２４は、受信処理部２０７から位相検出データを受信すると度に（Ｓ１０２０４でＹＥＳ）、位相タイミング検出部２０９から出力される位相情報の中から、この位相検出データの元信号（位相検出信号）に対応する位相情報を特定し（Ｓ１０２０５）、この位相情報が示す位相タイミングと重畳ポイントとを比較して、系統を判定する（Ｓ１０２０６）。位相情報が示す位相タイミングと重畳ポイントとが略一致しているならば同系統と判定し、略１８０度ずれている（反転している）ならば異系統と判定する。次に、系統情報作成部２１２４は、系統情報記憶部２１１に新たなレコード２１１０を登録し、このレコード２１１０のフィールド２１１１に、位相検出データの送信元である電力線通信装置の装置ＩＤをスレーブＩＤとして登録し、フィールド２１１２に自電力線通信装置の装置ＩＤをマスタＩＤとして登録する。そして、このレコード２１１０のフィールド２１１３に判定結果を系統情報として登録する（Ｓ１０２０７）。

一方、受信処理部２０７から位相検出データを受信することなく、所定の時間を経過したならば（Ｓ１０２０８でＹＥＳ）、系統情報作成部２１２４は、指示部２１２１に系統情報の送信を指示する。これを受けて、指示部２１２１は、系統情報記憶部２１１に登録されている全てのレコード２１１０を含む系統情報リストを作成し、送信処理部２０８に、この系統情報リストを出力させる。この系統情報リストは、異系統帯域上り中継部２０５、および電力線コネクタ２０１を介して、電力線通信により、スレーブ装置に設定された電力線通信装置各々に送信される（Ｓ１０２０９）。

図７は、図５に示す系統情報取得処理（Ｓ１０３）を説明するためのフロー図である。

自電力線通信装置の電源投入、あるいは、通信インターフェース部２０２に接続されている通信端末、または、通信機器から送信されたリセット要求の受け付け等の所定のイベントが発生すると（Ｓ１０３０１でＹＥＳ）、系統情報作成部２１２４は、マスタ装置に設定された電力線通信装置に系統情報作成処理（図６参照）を実施させるために、この電力線通信装置に対するリセット要求（系統情報作成処理の開始イベントとなるリセット要求）の送信を指示部２１２１に指示する。

これを受けて、指示部２１２１は、送信処理部２０８に、マスタ装置に設定された電力線通信装置に対するリセット要求を出力させる。送信処理部２０８から出力されたリセット要求は、異系統帯域上り中継部２０５、および電力線コネクタ２０１を介して、電力線通信により、マスタ装置に設定された電力線通信装置に送信される（Ｓ１０３０２）。

また、系統情報作成部２１２４は、電力線コネクタ２０１、異系統帯域下り中継部２０４、および受信処理部２０７を介して、マスタ装置に設定された電力線通信装置から位相検出データ要求を受信すると（Ｓ１０３０３でＹＥＳ）、指示部２１２１に位相検出データの送信を指示する。

これを受けて、指示部２１２１は、送信処理部２０８に位相検出データを送信させると共に、異系統帯域上り中継部２０５に位相検出信号の重畳ポイントを通知する。送信処理部２０８から出力された位相検出データは、異系統帯域上り中継部２０５に入力される。そして、異系統帯域上り中継部２０５において、位相検出データは、変調部２０５１で位相検出信号（デジタル信号）に変調された後、ＤＡ変換部２０５２でアナログ信号に変換されて、重畳部２０５３に入力される。重畳部２０５３は、指示部２１２１からの通知に従い、位相検出部２１０で検出された位相が重畳ポイントと一致するタイミングで、この位相検出信号を、電力線コネクタ２０１に接続された電力線３Ａを流れる商用電力の交流波形に重畳する。これにより、位相検出信号は、マスタ装置に設定された電力線通信装置に送信される（Ｓ１０３０４）。

その後、系統情報作成部２１２４は、系統情報記憶部２１１をクリアすると共に（Ｓ１０３０５）、電力線コネクタ２０１、異系統帯域下り中継部２０４、および受信処理部２０７を介して、マスタ装置に設定された電力線通信装置から系統情報リストが送られてくるのを待つ（Ｓ１０３０６）。そして、系統情報リストを受信したならば（Ｓ１０３０６でＹＥＳ）、この系統情報リストに含まれている各レコード２１１０を系統情報記憶部２１１に登録する（Ｓ１０３０７）。

図８は、図５に示す上り中継処理（Ｓ１０４）を説明するためのフロー図である。

通信インターフェース部２０２は、自電力線通信装置に接続された通信端末、または、通信機器から通信データを受信すると（Ｓ１０４０１でＹＥＳ）、この通信データは受信処理部２０７を介して主制御部２１２へ送られる。主制御部２１２は自電力線通信装置に接続された通信端末、または、通信機器からの通信データを受け、通信要求が発生したと判断し、主制御部２１２の系統判定部２１２２が、系統情報記憶部２１１を参照し、通信データの宛先に対する電力線通信装置（以下、通信相手の電力線通信装置）が、自電力線通信装置が接続されている電力線３Ａの系統と同系統に接続されているか、それとも異系統に接続されているか判定する（Ｓ１０４０２）。

主制御部２１２の系統判定部２１２２の判定結果が異系統と判定された場合（Ｓ１０４０２で「異系統」）、系統判定部２１２２は、判定結果を系統別起動制御部２１２３に通知し、系統別起動制御部２１２３により異系統用通信帯域を用いた電力線通信を起動制御させる（Ｓ１０４０２）。さらに、系統別起動制御部２１２３は、通信データを送信処理部２０８を介して異系統帯域上り中継部２０５へ渡すように指示部２１２１に通知する。指示部２１２１は、通知を受け、異系統帯域上り中継部２０５の変調部２０５１に対して変調指示をする。そして、異系統用通信帯域においてキャリアセンスを行って送信権を獲得し（Ｓ１０４０３）、この通信データを、異系統用通信帯域を用いて変調して、電力線通信により、通信相手の電力線通信装置に送信する（Ｓ１０４０４）。

また、主制御部２１２の系統判定部２１２２の判定結果が同系統と判定された場合（Ｓ１０４０２で「同系統」）、系統判定部２１２２は、判定結果を系統別起動制御部２１２３に通知し、系統別起動制御部２１２３により同系統用通信帯域を用いた電力線通信を起動制御させる（Ｓ１０４０２）。さらに、系統別起動制御部２１２３は、通信データを送信処理部２０８を介して同系統帯域上り中継部２０６へ渡すように指示部２１２１に通知する。指示部２１２１は、通知を受け、同系統帯域上り中継部２０６の変調部２０６１に対して変調指示をする。そして、同系統用通信帯域においてキャリアセンスを行って送信権を獲得し（Ｓ１０４０５）、この通信データを、同系統用通信帯域を用いて変調して、電力線通信により、通信相手の電力線通信装置に送信する（Ｓ１０４０６）。

図９は、図５に示す下り中継処理（Ｓ１０５）を説明するためのフロー図である。

受信処理部２０７を介して、送信元に対する電力線通信装置（以下、通信相手の電力線通信装置）から通信データを受信すると（Ｓ１０５０１でＹＥＳ）、主制御部２１２は、通信相手の電力線通信装置からの通信データを受け、通信要求が発生したと判断し、主制御部２１２の系統判定部２１２２は、同系統帯域下り中継部２０３の復調部２０３３、もしくは、異系統帯域下り中継部２０４の復調部２０４３からの受信通知により、通信相手の電力線通信装置が、自電力線通信装置が接続されている電力線３Ａの系統と同系統に接続されているか、それとも異系統に接続されているかを判断する（Ｓ１０５０２）。

異系統に接続されている場合（Ｓ１０５０２で「異系統」）、系統判定部２１２２は、通信データを通信インターフェース部２０２へ渡すように指示部２１２１に通知する。指示部２１２１は、通知を受け、通信データを送信処理部２０８を介して通信インターフェース部２０２に渡す。一方、異系統帯域下り中継部２０４は、電力線コネクタ２０１に接続された電力線３Ａから抽出したアナログ信号を、デジタル信号に変換後、異系統用通信帯域を用いて通信データに復調する（Ｓ１０５０３）。

また、同系統に接続されている場合（Ｓ１０５０２で「同系統」）、系統判定部２１２２は、通信データを通信インターフェース部２０２へ渡すように指示部２１２１に通知する。指示部２１２１は、通知を受け、通信データを送信処理部２０８を介して通信インターフェース部２０２に渡す。一方、同系統帯域下り中継部２０３は、電力線コネクタ２０１に接続された電力線３Ａから抽出したアナログ信号を、デジタル信号に変換後、同系統用通信帯域を用いて通信データに復調する（Ｓ１０５０４）。

次に、図１に示す電力線通信システムの動作例を説明する。

先ず、電力線通信装置２Ａ〜２Ｄが系統情報を共有する動作例を説明する。

図１０は、電力線通信装置２Ａ〜２Ｄが系統情報を共有する動作を説明するためのシーケンス図である。ここでは、電力線通信装置２Ｂがマスタ装置に設定されており、電力線通信装置２Ａ、２Ｃ、２Ｄがスレーブ装置に設定されているものとする。

電力線通信装置２Ｂは、電源投入、リセット要求の受け付け等の所定のイベントが発生すると、自電力線通信装置２Ｂの系統情報記憶部２１１をクリアして、電力線通信装置２Ａ、２Ｃ、２Ｄ各々に位相検出データ要求を送信する（Ｓ２０１）。

電力線通信装置２Ａ、２Ｃ、２Ｄ各々は、電力線通信装置２Ｂから位相検出データ要求を受信すると、自電力線通信装置の系統情報記憶部２１１をクリアすると共に、自電力線通信装置の装置ＩＤを含む位相検出データの変調信号（位相検出信号）を所定の重畳ポイントで商用電力の交流波形に重畳することにより、この位相検出データを電力線通信装置２Ｂに送信する（Ｓ２０２ａ〜Ｓ２０２ｃ）。

電力線通信装置２Ｂは、電力線通信装置２Ａ、２Ｃ、２Ｄ各々から位相検出データを受信する毎に、この位相検出データに対応する位相検出信号が商用電力の交流波形から抽出された位相タイミングと、所定の重畳ポイントとを比較して、位相検出データの送信元の電力線通信装置が、自電力線通信装置２Ｂが接続されている電力線３Ａの系統と同系統に接続されているか、それとも異系統に接続されているかを判定する。そして、位相検出データの送信元の電力線通信装置と自電力線通信装置２Ｂとの間の系統情報を、自電力線通信装置２Ｂの系統情報記憶部２１１に記憶する（Ｓ２０３ａ〜Ｓ２０３ｃ）。

次に、電力線通信装置２Ｂは、全ての電力線通信装置２Ａ、２Ｃ、２Ｄに関し、自電力線通信装置２Ｂとの系統情報を作成し、それぞれの系統情報を自電力線通信装置２Ｂの系統情報記憶部２１１に記憶したならば、この系統情報記憶部２１１に記憶されている系統情報のリストを電力線通信装置２Ａ、２Ｃ、２Ｄ各々に送信する（Ｓ２０４）。

電力線通信装置２Ａ、２Ｃ、２Ｄ各々は、電力線通信装置２Ｂから系統情報のリストを受信すると、自電力線通信装置２Ａ、２Ｃ、２Ｄ各々の系統情報記憶部２１１に、この系統情報のリストを登録する（Ｓ２０５ａ〜Ｓ２０５ｃ）。

以上により、電力線通信装置２Ａ〜２Ｄ間で、スレーブ装置に設定された電力線通信装置各々とマスタ装置に設定された電力線通信装置との間の系統情報が共有される。

次に、電力線通信装置２Ａ〜２Ｄが異系統用通信帯域または同系統用通信帯域を用いて電力線通信を行う場合の動作例を説明する。

図１１は、電力線通信装置２Ａが、電力線通信装置２Ｂとの間で、同系統用通信帯域を用いた電力線通信を行うと共に、電力線通信装置２Ｄが、電力線通信装置２Ｃとの間で、異系統用通信帯域を用いた電力線通信を行う。その際、電力線通信装置２Ｃが、電力線通信装置２Ａとの間で、同系統用通信帯域を用いた電力線通信を開始する場合の動作例を説明するためのシーケンス図である。

電力線通信装置２Ａは、通信相手の電力線通信装置２Ｂが同系統の電力線３Ａに接続されている事を系統情報より判断し、同系統用通信帯域を用いた電力線通信を起動制御させ（Ｓ２１１）、同系統用通信帯域においてキャリアセンスを行って送信権を獲得し（Ｓ２１２）、通信データを、同系統用通信帯域を用いて変調して、通信相手の電力線通信装置２Ｂと電力線通信を行う（Ｓ２１３）。

同時に、電力線通信装置２Ｄは、通信相手の電力線通信装置２Ｃが異系統の電力線３Ａに接続されている事を系統情報より判断し、異系統用通信帯域を用いた電力線通信を起動制御させ（Ｓ２１４）、異系統用通信帯域においてキャリアセンスを行って送信権を獲得し（Ｓ２１５）、通信データを、異系統用通信帯域を用いて変調して、通信相手の電力線通信装置２Ｃと電力線通信を行う（Ｓ２１６）。

電力線通信装置２Ｄと電力線通信装置２Ｃとの間で、異系統用通信帯域を用いた電力線通信を行っている際に、電力線通信装置２Ｃは、通信相手の電力線通信装置２Ａと電力線通信を行うため、同系統の電力線３Ａに接続されている事を系統情報より判断し、同系統用通信帯域を用いた電力線通信装置を起動させ（Ｓ２１７）、同系統用通信帯域においてキャリアセンスを行うが（Ｓ２１８）、電力線３Ａに接続されている電力線通信装置のうち、自電力線通信装置以外の電力線通信装置が同系統用通信帯域を用いて電力線通信中であると判断し、同系統用通信帯域を用いた電力線通信を待機する。

そして、電力線通信装置２Ａと通信相手である電力線通信装置２Ｂとの間で、電力線通信を終了し、通信を切断すると（Ｓ２１９）、電力線通信装置２Ｃは、再び同系統用通信帯域においてキャリアセンスを行って送信権を獲得し（Ｓ２２０）、通信データを、同系統用通信帯域を用いて変調して、通信相手の電力線通信装置２Ａと電力線通信を行う（Ｓ２２１）。

電力線通信装置２Ｃは、通信相手と異系統に接続されている電力線通信装置２Ｄと異系統用通信帯域を用いて電力線通信を行うと共に、通信相手と同系統に接続されている電力線通信装置２Ａと同系統用通信帯域を用いて電力線通信を行う。

そして、電力線通信装置２Ｃと通信相手である電力線通信装置２Ａとの間で、電力線通信を終了すると通信を切断する（Ｓ２２２）。また、電力線通信装置２Ｄと通信相手である電力線通信装置２Ｃとの間で、電力線通信を終了すると通信を切断する（Ｓ２２３）。

以上に、本発明の一実施の形態を説明した。

本実施の形態では、単相三線式の電力線３Ａを用いた電力線通信において、電力線通信に利用可能な通信帯域のうち、異系統間の電力線通信に、専用の通信帯域である異系統用通信帯域を割り当てる。また、同系統間の電力線通信には、専用の通信帯域である同系統用通信帯域を割り当てる。

このため、本実施の形態によれば、単一の電力線通信装置において、異系統用通信帯域および同系統用通信帯域を独立にキャリアセンスし、送信権を獲得できれば、同時に同系統間の電力線通信および異系統間の電力線通信を行うことが可能となり、通信効率の低下を防止することができる。また、異系統間の電力線通信の回避時間（待ち時間）の発生を抑制でき、電力線通信の通信速度低下を防止することができる。これにより、単相三線式の電力線３Ａを用いた電力線環境に好適な電力線通信装置を提供することができる。

また、本実施の形態では、スレーブ装置に設定されている各電力線通信装置が、商用電力の交流波形の所定の重畳ポイントに、位相検出のための位相検出信号を重畳させて、マスタ装置に設定されている電力線通信装置に送信する。そして、マスタ装置に設定されている電力線通信装置が、スレーブ装置に設定されている電力線通信装置各々について、商用電力の交流波形からの位相検出信号の実際の位相抽出ポイント（位相タイミング）と重畳ポイントとの比較結果に基づいて、この電力線通信装置が、自電力線通信装置が接続されている電力線３Ａの系統と同系統に接続されているか、それとも異系統に接続されているかを判定し、電力線通信装置間で系統情報を共有する。

したがって、本実施の形態によれば、系統情報を自動的に作成して、電力線通信装置間で共有することができる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

例えば、上記の実施の形態では、マスタ装置に設定されている電力線通信装置が、スレーブ装置に設定されている各電力線通信装置に対して位相検出データ要求を送信し、これを受けて、スレーブ装置に設定されている各電力線通信装置が、位相検出データから生成された位相検出信号を、マスタ装置に設定されている電力線通信装置に送信する。そして、マスタ装置に設定されている電力線通信装置が、系統情報を作成し電力線通信装置間で共有する。

しかし、本発明はこれに限定されない。異系統の電力線通信装置と通信を開始する電力線通信装置が、電力線通信の開始に先立って、自電力線通信装置以外の電力線通信装置各々に対して位相検出データ要求を送信し、これを受けて、これらの電力線通信装置各々が、位相検出データから生成された位相検出信号を、位相検出データ要求の送信元の電力線通信装置に送信するようにしてもよい。そして、異系統の電力線通信装置と電力線通信を開始する電力線通信装置が、系統情報を作成し電力線通信装置間で共有するようにしてもよい。

また、上記の実施の形態では、単相三線式の電力線３Ａを用いた場合を例にとり説明したが、本発明は複数系統を有する電力線通信に広く適用できる。

また、上記の実施の形態において、図２に示す電力線通信装置２Ａ〜２Ｄの構成は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などの集積ロジックＩＣによりハード的に実行されるものでもよいし、あるいはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などの計算機によりソフトウェア的に実行されるものでもよい。

本発明の一実施の形態が適用された電力線通信システムの概略図である。 電力線通信装置２Ａ〜２Ｄの概略構成図である。 電力線通信装置２Ａ〜２Ｄで使用される通信帯域を表した図である。 系統情報記憶部２１１の登録内容を模式的に表した図である。 電力線通信装置２Ａ〜２Ｄの動作を説明するためのフロー図である。 図５に示す系統情報作成処理（Ｓ１０２）を説明するためのフロー図である。 図５に示す系統情報取得処理（Ｓ１０３）を説明するためのフロー図である。 図５に示す上り中継処理（Ｓ１０４）を説明するためのフロー図である。 図５に示す下り中継処理（Ｓ１０５）を説明するためのフロー図である。 電力線通信装置２Ａ〜２Ｄが系統情報を共有する動作を説明するためのシーケンス図である。 電力線通信装置２Ａ〜２Ｄが異系統用通信帯域または同系統用通信帯域を用いて電力線通信を行う場合の動作例を説明するためのシーケンス図である。

符号の説明

２Ａ〜２Ｄ：電力線通信装置、３Ａ〜３Ｃ：電力線、４Ａ：ブロードバンドルータ、４Ｂ：ＯＮＵ／モデム、５Ａ：インターネット網、６Ａ〜６Ｃ：ＰＣ端末、２０１：電力線コネクタ、２０２：通信インターフェース部、２０３：同系統帯域下り中継部、２０４：異系統帯域下り中継部、２０５：異系統帯域上り中継部、２０６：同系統帯域上り中継部、２０７：受信処理部、２０８：送信処理部、２０９：位相タイミング検出部、２１０：位相検出部、２１１：系統情報記憶部、２１２：主制御部、２０３１及び２０４１：抽出部、２０３２及び２０４２：ＡＤ変換部、２０３３及び２０４３：復調部、２０５１及び２０６１：変調部、２０５２及び２０６２：ＤＡ変換部、２０５３及び２０６３：重畳部、２１２１：指示部、２１２２：系統判定部、２１２３：系統別起動制御部、２１２４：系統情報作成部

Claims (1)

1. 同系統または異系統の電力線を介して複数の電力線通信を同時に実行する電力線通信装置であって、
   所定の異系統用通信帯域で自電力線通信装置が接続された系統と異なる系統の電力線に繋がる相手通信装置と自電力線通信装置に接続された情報端末との間で電力線通信によりデータ中継する異系統通信手段と、
   所定の同系統用通信帯域で自電力線通信装置が接続された系統と同じ系統の電力線に繋がる相手通信装置と自電力線通信装置に接続された情報端末との間で電力線通信によりデータ中継する同系統通信手段と、
   自電力線通信装置が繋がる電力線に対して相手通信装置が繋がる電力線が同系統または異系統のいずれであるかを判定する系統判定手段と、
   前記異系統通信手段と前記同系統通信手段の各々を起動制御する系統別起動制御手段と、を有し、
   前記異系統通信手段は、前記系統判定手段が異系統と判定した相手通信装置と電力線通信を行い、前記同系統通信手段は、前記系統判定手段が同系統と判定した相手通信装置と電力線通信を行い、
   前記系統別起動制御手段は、自電力線通信装置に接続された情報端末または相手通信装置から新たな電力線通信の開始要求を受けた場合に、前記新たな電力線通信を実行する相手通信装置は現在通信中の系統と異なる系統の電力線に繋がっていると前記系統判定手段が判定したならば、前記現在通信中の系統とは異なる側の異系統通信手段または同系統通信手段を起動することを特徴とする系統適応型電力線通信装置。

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