JPWO2008010282A1 - 配電線通信装置 - Google Patents

Abstract

ＭＶ配電線の変調信号に対する通過損失が小さい場合にも干渉が発生せず、Ｓ／Ｎ比の劣化を抑えた配電線通信装置を得る。第１の配電線１と、第１の配電線１に接続され、１以上のユーザ端末と接続されたｎ本（ｎは、３以上の整数）の第２の配電線３と、第１の配電線１とｎ本の第２の配電線３のｎ箇所の接続点のうち、ｍ箇所（ｍは、２以上ｎ未満の整数）の接続点にそれぞれ設置されるｍ個のリピータ４とを備え、ｍ本の第２の配電線のそれぞれは、通信信号伝送用ケーブル６を介してリピータと接続され、（ｎ−ｍ）本の第２の配電線のそれぞれは、通信信号伝送用ケーブル９を介して隣接ずるいずれか１つのリピータ４と接続される。

Description

本発明は、配電線を通信信号の伝送媒体とする配電線通信装置に関する。

従来、例えば、配電線を通信媒体とする配電線通信装置として、１０００〜１０万Ｖ程度の電圧の商用電源を供給する中圧（Ｍｉｄｄｌｅ Ｖｏｌｔａｇｅ、以下ＭＶと略す）配電線にデータを送信し、これを１００−２４０Ｖの低圧（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ、以下ＬＶと略す）配電線を介して各家庭のユーザに送るものがある（例えば、特許文献１参照）。

図５は、特許文献１における従来の配電線通信装置の構成図である。この装置は、ＭＶ配電線１と、変圧器２ａ、２ｂ、２ｃを介してＭＶ配電線１と接続されたＬＶ配電線３ａ、３ｂ、３ｃとからなる配電線網を通信信号の伝送媒体としている。ＭＶ配電線１を流れる中圧の商用電源は、変圧器２ａ、２ｂ、２ｃで低圧に変圧されてＬＶ配電線３ａ、３ｂ、３ｃに供給され、これが各家庭へと伝送される。

一方、商用電源よりも周波数が高い通信信号は、無線通信にて上位のネットワークに接続されたリピータ４と、ＬＶ配電線３ａ、３ｂ、３ｃに接続されたユーザ端末との間でやりとりされる。具体的には、リピータ４からの信号は、通信信号伝送用ケーブル５、６を介して、ＭＶ配電線１およびＬＶ配電線３ａに送出される。

また、ＭＶ配電線１に送出された信号は、バイパスツール７ａ、７ｂを介してＬＶ配電線３ｂ、３ｃに達し、それぞれユーザ端末８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ、８ｆに伝えられる。ユーザ端末８ａ〜８ｆからリピータ４に向けて送信する場合は、逆の経路で通信信号が伝送される。

バイパスツール７ａ、７ｂは、周波数５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用電源は遮断するが、これより周波数が高い通信信号は大きな減衰なく伝送する機能を有する。そして、このバイパスツール７ａ、７ｂは、変圧器２ｂ、２ｃにおける通信信号の損失が非常に大きいことから、通信信号の経路をバイパスして効率よく信号を伝送するために用いられる。

このような図５に示すような配電線通信装置では、１台のリピータ４がすべてのユーザ端末８ａ〜８ｆを制御する必要がある。ユーザ端末の数が少ない場合には、可能であるが、数十軒の家庭が同一のＬＶ配電線を使っている場合には、ユーザ端末の数も膨大となり、１台のリピータ４のみで制御することは不可能である。

このため、ＭＶ配電線１からＬＶ配電線３ｂ、３ｃ、３ｄへの分岐点の全てに、リピータ４ｂ、４ｃ、４ｄを置く必要がある。図６は、すべての分岐点にリピータを備えた従来の配電線通信装置の構成図である。そして、リピータ４ｂ、４ｃ、４ｄのそれぞれは、リピータ間通信信号伝送用ケーブル５ａ〜５ｆを介してＭＶ配電線１と接続され、通信信号伝送用ケーブル６ｂ〜６ｄを介してＬＶ配電線３ｂ〜３ｄに接続される。

このとき、例えば、リピータ４ｃは、リピータ４ｂと通信すると同時に、ＬＶ配電線３ｃに接続されたユーザ端末およびリピータ４ｄとも通信する必要がある。しかしながら、これらの通信に用いられる周波数が同一であると、互いに干渉を生じて通信が不可能となるため、異なる周波数を使う必要がある。

図６中のｆ１は、リピータ４ｂが左隣のリピータ（図示せず）と通信するときの通信信号の周波数帯域である。また、ｆ２は、リピータ４ｂとリピータ４ｃが通信する通信信号の周波数帯域である。さらに、ｆ３は、リピータ４ｂとＬＶ配電線３ｂに接続されたユーザ端末（図示せず）とが通信する通信信号の周波数帯域である。

同様に、リピータ４ｃでは、周波数帯域ｆ２の通信信号を用いてリピータ４ｂと通信するとともに、ＬＶ配電線３ｃに接続されたユーザ端末（図示せず）とは周波数帯域ｆ４で、リピータ４ｄとは周波数帯域ｆ１で、それぞれ通信を行う。

ここで、周波数帯域をｆ１からｆ４の４種類としているのは、以下の理由による。配電線は、そもそも周波数の高い通信信号を伝送するようには作られていないため、極端な減衰なく通信信号を伝送できる周波数の上限は、せいぜい３０−４０ＭＨｚである。さらに、高速なデータ伝送を実現しようとすると通信信号の帯域幅を数ＭＨｚ程度と広くとる必要がある。その結果、使える周波数帯域の数が限られるためである。

米国特許出願公開第２００４／０１３５６７６号明細書

このように、すべての分岐点にリピータを備えた従来の配電線通信装置は、ＭＶ配電線の通信信号に対する通過損失がある程度大きい場合には、各リピータ間で問題なく通信が可能である。しかしながら、通過損失が小さい場合には、次のような問題がある。図７は、すべての分岐点にリピータを備えた従来の配電線通信装置における通過損失が小さい場合の問題点の説明図である。

通過損失が小さい場合には、この図７に点線矢印として図示されているように、リピータ４ｂが受信すべき周波数帯域ｆ１の通信信号は、ＭＶ配電線１を通って、リピータ４ｄにまで達してしまう。リピータ４ｄにとっては、リピータ４ｃから送信される周波数帯域ｆ１の通信信号が所望の信号である。従って、リピータ４ｂが受信すべき周波数帯域ｆ１の通信信号は、リピータ４ｄにとっては不要波となり、所望信号に干渉して、そのＳ／Ｎを劣化させるという問題がある。

リピータ同士の距離を離すことで、このような干渉は回避できるが、そのためには、ＭＶ配電線とＬＶ配電線の分岐点の一部にリピータを置かないことになる。この結果、分岐点にリピータが置かれないＬＶ配電線に接続されたユーザ端末との通信品質が劣化することになる。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ＭＶ配電線の変調信号に対する通過損失が小さい場合にも干渉が発生せず、Ｓ／Ｎ比の劣化を抑えた配電線通信装置を得ることを目的とする。

本発明に係る配電線通信装置は、第１の配電線と、第１の配電線に接続されるとともに、それぞれが１以上のユーザ端末と接続されたｎ本（ｎは、３以上の整数）の第２の配電線と、第１の配電線とｎ本の第２の配電線のそれぞれとのｎ箇所の接続点のうち、ｍ箇所（ｍは、２以上ｎ未満の整数）の接続点にそれぞれ設置されるｍ個のリピータとを備えた配電線通信装置であって、ｍ箇所の接続点に対応するｍ本の第２の配電線のそれぞれは、ｍ本の第２の配電線のそれぞれに接続されたユーザ端末と、ｍ箇所の接続点のそれぞれに設置されたリピータとが通信を行うために、通信信号伝送用ケーブルを介してリピータと接続され、ｍ箇所以外の接続点に対応する（ｎ−ｍ）本の第２の配電線のそれぞれは、（ｎ−ｍ）本の第２の配電線のそれぞれに接続されたユーザ端末と、ｍ箇所の接続点のそれぞれに設置されたリピータのうち、（ｎ−ｍ）本の第２の配電線のそれぞれに隣接するいずれか１つのリピータとが通信を行うために、通信信号伝送用ケーブルを介して隣接ずるいずれか１つのリピータと接続されるものである。

本発明の配電線通信装置は、リピータ同士の距離を離すために、ＭＶ配電線からＬＶ配電線へのすべての分岐点にリピータを置かず、リピータを置かない分岐点に接続されたＬＶ配電線には、リピータが設置されている直近の分岐点のリピータから通信信号伝送用ケーブルを介して通信信号を供給することにより、ＭＶ配電線の変調信号に対する通過損失が小さい場合にも干渉が発生せず、Ｓ／Ｎ比の劣化を抑えた配電線通信装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１における配電線通信装置の構成図である。 本発明の実施の形態１における配電線通信装置の図１とは別の構成図である。 本発明の実施の形態１における配電線通信装置の図１および図２とは別の構成図である。 本発明の実施の形態２における配電線通信装置の構成図である。 特許文献１における従来の配電線通信装置の構成図である。 すべての分岐点にリピータを備えた従来の配電線通信装置の構成図である。 すべての分岐点にリピータを備えた従来の配電線通信装置における通過損失が小さい場合の問題点の説明図である。

以下、本発明の配電線通信装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
本発明の配電線通信装置は、すべての分岐点にリピータを設置せず、リピータ同士の間隔を広く取れる構成とすることにより、本来受信すべき変調信号と同一の周波数帯域を使う遠方のリピータの送信信号は、十分減衰するので、リピータ同士の干渉を回避することができ、さらに、リピータが設置されない分岐点に接続されたＬＶ配電線には、直近のリピータから通信信号伝送用ケーブルを介して変調信号が供給されるので、該当するＬＶ配電線に接続されたユーザ端末との通信の品質も確保できる点を特徴としている。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における配電線通信装置の構成図である。この配電線通信装置は、ＭＶ配電線１、変圧器２ｂ〜２ｅ、ＬＶ配電線３ｂ〜３ｅ、リピータ４ｂ、４ｅ、通信信号伝送用ケーブル５ａ、５ｂ、５ｇ、５ｈ、６ｂ、６ｅ、９ａ、９ｂで構成される。

ここで、ＭＶ配電線１は、第１の配電線に相当し、ＬＶ配電線３ｂ〜３ｅは、第２の配電線に相当する。また、通信信号伝送用ケーブル５ａ、５ｂ、５ｇ、５ｈは、リピータ間の通信を行うためにＭＶ配電線１に接続されるものであり、リピータ間通信信号伝送用ケーブルに相当する。

図７における従来の配電線通信装置の構成と比較すると、図１の構成は、すべての分岐点にリピータを設置せず、リピータの設置されていない分岐点のＬＶ配電線３ｃ、３ｄのそれぞれは、通信信号伝送用ケーブル９ａ、９ｂを介して、隣接するリピータ４ｂ、４ｅと接続されている点が異なっている。そこで、従来の配電線通信装置と異なる点を中心に、以下に説明する。なお、図１中のｆ１〜ｆ４は、それぞれの区間で使用する周波数帯域を示している。

図１に示す本実施の形態１の配電線通信装置においては、ＭＶ配電線１からＬＶ配電線３ｂ、３ｅへの分岐点には、それぞれリピータ４ｂ、４ｅが設置されているが、ＭＶ配電線１からＬＶ配電線３ｃ、３ｄへの分岐点には、リピータが設置されていない。そして、リピータ４ｂからＬＶ配電線３ｂと３ｃに向けては、通信信号伝送用ケーブル６ｂと９ａがそれぞれ接続されている。同様に、リピータ４ｅからＬＶ配電線３ｄと３ｅに向けては、通信信号伝送用ケーブル９ｂと６ｅがそれぞれ接続されている。

次に、動作について説明する。リピータ４ｂとリピータ４ｅは、ＭＶ配電線１および通信信号伝送用ケーブル５ｂ、５ｇを介して、周波数帯域ｆ２の通信信号で通信を行う。そして、リピータ４ｂは、ＬＶ配電線３ｂ、３ｃに接続されたユーザ端末（図示せず）とは、通信信号伝送用ケーブル６ｂおよび９ａを介して、周波数帯域ｆ３の通信信号で通信を行う。

同様に、リピータ４ｅは、さらにその先のリピータ（図示せず）とＭＶ配電線１および通信信号伝送用ケーブル５ｈを介して、周波数帯域ｆ３の通信信号で通信するとともに、ＬＶ配電線３ｄ、３ｅに接続されたユーザ端末（図示せず）とは、通信信号伝送用ケーブル９ｂおよび６ｅを介して、周波数帯域ｆ４の通信信号で通信を行う。

通信信号伝送用ケーブルの損失は小さいので、リピータ４ｂと通信信号伝送用ケーブル９ａを介して通信を行うＬＶ配電線３ｃに接続されたユーザ端末（図示せず）は、通信信号伝送用ケーブル６ｂを介して通信を行うＬＶ配電線３ｂに接続されたユーザ端末（図示せず）と同等の通信品質が得られる。

同様に、リピータ４ｅと通信信号伝送用ケーブル９ｂを介して通信を行うＬＶ配電線３ｄに接続されたユーザ端末（図示せず）も、通信信号伝送用ケーブル６ｅを介して通信を行うＬＶ配電線３ｅに接続されたユーザ端末（図示せず）と同等の通信品質が得られる。

さらに、図１の配電線通信装置は、図７に示す従来の配電線通信装置とは異なり、ＭＶ配電線１からＬＶ配電線３ｃ、３ｄへの分岐点にリピータを置かなくてすむので、同一周波数ｆ２を使うリピータ４ｂ、４ｅの設置間隔を広くすることができる。これにより、リピータ同士の干渉を回避することができる。

以上のように、実施の形態１によれば、１台のリピータと２本のＬＶ配電線に接続されたユーザ端末が、それぞれ通信信号伝送用ケーブルを介して通信を行うようにした。この結果、ＭＶ配電線とＬＶ配電線との接続部の全てにリピータを置く必要をなくし、同一の周波数帯域を使用するリピータ同士を遠方に配置することにより、リピータ間の通信における干渉を回避することができる配電線通信装置を実現できる。

さらに、ＭＶ配電線との接続部にリピータが設置されないＬＶ配電線に接続されたユーザ端末については、直近のリピータと通信信号伝送用ケーブルを介して通信をするので、ＭＶ配電線との接続部にリピータが設置されたＬＶ配電線に接続されたユーザ端末と同等の品質で通信することができる。

なお、本実施の形態１では、１台のリピータと２本のＬＶ配電線に接続されたユーザ端末とが通信信号伝送用ケーブルを介して通信を行うようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。一部のリピータが１本のみのＬＶ配電線に通信信号伝送用ケーブルを介して接続されていてもよい。

図２は、本発明の実施の形態１における配電線通信装置の図１とは別の構成図である。図１の構成と比較すると、図２の構成は、変圧器２ｃ、ＬＶ配電線３ｃ、通信信号伝送用ケーブル９ａがない点が異なる。この構成においては、リピータ４ｂは、ＬＶ配電線３ｂに対してのみ、通信信号伝送用ケーブル６ｂを介して接続されている。

このような場合でも、リピータ４ｂとリピータ４ｅとの間には、ＬＶ配電線３ｄへの分岐点があることによりリピータ間の距離が離れるので、リピータ同士の干渉を回避することができる。そして、リピータ４ｅと通信信号伝送用ケーブル９ｂを介して通信を行うＬＶ配電線３ｄに接続されたユーザ端末（図示せず）も、通信信号伝送用ケーブル６ｅを介して通信を行うＬＶ配電線３ｅに接続されたユーザ端末（図示せず）と同等の通信品質が得られる。

さらに、本発明の配電線通信装置は、１台のリピータが３本以上のＬＶ配電線に接続されたユーザ端末と通信信号伝送用ケーブルを介して通信を行うようにしてもよく、同様の効果を得ることができる。

図３は、本発明の実施の形態１における配電線通信装置の図１および図２とは別の構成図である。この図３において、１台目のリピータ４ｂは、１本のＬＶ配電線３ｂのみと接続されており、２台目のリピータ４は、３本のＬＶ配電線３ｃ、３ｄ、３ｅと接続されている。

この構成においては、通信信号伝送用ケーブル９ａを用いることで、ＬＶ配電線３ｅに接続されたユーザ端末とリピータ４ｄとが通信し、通信信号伝送用ケーブル９を用いることで、ＬＶ配電線３ｃに接続されたユーザ端末とリピータ４ｄとが通信する。１台のリピータが通信するユーザ端末の台数が、スループットの著しい低下なく制御可能な範囲を超えない限り、リピータと通信信号伝送用ケーブルを介して接続されるＬＶ配電線の本数を増やしても、同様の効果が得られる。

なお、通信信号伝送用ケーブルとしては、例えば、低損失な同軸ケーブルや安価なツイストペアなどを用いる。また、通信信号伝送用ケーブルと第１の配電線あるいは第２の配電線との接続部は、両者を直接、接続するほかに、通信信号のみを通過させ、商用電源は遮断する信号注入装置を適用することもできる。これにより、通信信号伝送用ケーブルとリピータとの接続部、もしくは内部に商用電源を遮断する回路を設ける必要がなくなり、リピータの小形化を実現できる。

実施の形態２．
本実施の形態２では、リピータとＬＶ配電線とを接続する通信信号伝送用ケーブルの間に無線通信装置を挿入する場合について説明する。図４は、本発明の実施の形態２における配電線通信装置の構成図である。図４においては、リピータ４ｄとＬＶ配電線３ｃとの間を通信信号伝送用ケーブルにより直接接続する代わりに、通信信号伝送用ケーブルの間に第１の無線通信装置１０ａおよび第２の無線通信装置１０ｂを挿入して通信接続されている場合を例示している。

本実施の形態２では、リピータ４ｄと、ＬＶ配電線３ｃに接続されたユーザ端末（図示せず）とは、通信信号伝送用ケーブルに接続された第１の無線通信装置１０ａおよび第２の無線通信装置１０ｂを介して通信接続されている。このような構成においても、ＬＶ配電線３ｃに接続されたユーザ端末は、通信信号伝送用ケーブル６ｄを介して通信を行うＬＶ配電線３ｄに接続されたユーザ端末（図示せず）と同等の通信品質を得ることができる。

さらに、図２の配電線通信装置は、図７に示す従来の配電線通信装置とは異なり、ＭＶ配電線１からＬＶ配電線３ｃへの分岐点に、リピータを置かなくてすむので、同一周波数ｆ２を使うリピータ４ｂ、４ｄの設置間隔を広くすることができる。これにより、リピータ同士の干渉を回避することができる。

さらに、ＭＶ配電線との接続部にリピータが設置されないＬＶ配電線に接続されたユーザ端末については、直近のリピータと無線通信装置を介して通信をするので、ＭＶ配電線との接続部にリピータが設置されたＬＶ配電線に接続されたユーザ端末と同等の品質で通信することができる。

以上のように、実施の形態２によれば、ＭＶ配電線とＬＶ配電線との分岐点に設置された１台のリピータと、２本のＬＶ配電線に接続されたユーザ端末とが無線通信端末および通信信号伝送用ケーブルを介して通信するようにした。この結果、ＭＶ配電線とＬＶ配電線の接続部の全てにリピータを置く必要をなくし、同一の周波数帯域を使用するリピータ同士を遠方に配置することにより、リピータ間の通信における干渉を回避することができる配電線通信装置を実現できる。

さらに、ＭＶ配電線との接続部にリピータが設置されないＬＶ配電線に接続されたユーザ端末については、直近のリピータと無線通信端末および通信信号伝送用ケーブルを介して通信をするので、ＭＶ配電線との接続部にリピータが設置されたＬＶ配電線に接続されたユーザ端末と同等の品質で通信することができる。

なお、先の実施の形態１および実施の形態２に示すような変圧器を介さず、異なる配電線が直接接続された配電線網上に構成された配電線通信装置に本発明の構成を適用することも可能である。

このような配電線通信装置においても、２つの配電線の分岐部に設置された１台のリピータと、分岐した２本の配電線に接続されたユーザ端末とが通信信号伝送用ケーブルを介して通信を行うようにする。この場合にも、分岐の全てにリピータを置く必要をなくし、同一の周波数帯域を使用するリピータ同士を遠方に配置することにより、リピータ間の通信における干渉を回避することができる配電線通信装置を実現できる。

さらに、分岐部分にリピータが設置されない配電線に接続されたユーザ端末については、直近のリピータと通信信号伝送用ケーブルを介して通信をするので、分岐部分にリピータが設置された配電線に接続されたユーザ端末と同等の品質で通信することができる。

また、上述の実施の形態２では、通信信号伝送用ケーブルと無線通信装置とを介して、リピータとユーザ端末とが通信する場合を説明したが、リピータとユーザ端末とが無線通信装置を介して直接通信することも可能である。

Claims (5)

1. 第１の配電線と、
   前記第１の配電線に接続されるとともに、それぞれが１以上のユーザ端末と接続されたｎ本（ｎは、３以上の整数）の第２の配電線と、
   前記第１の配電線と前記ｎ本の第２の配電線のそれぞれとのｎ箇所の接続点のうち、ｍ箇所（ｍは、２以上ｎ未満の整数）の接続点にそれぞれ設置されるｍ個のリピータと
   を備えた配電線通信装置であって、
   前記ｍ箇所の接続点に対応するｍ本の第２の配電線のそれぞれは、前記ｍ本の第２の配電線のそれぞれに接続されたユーザ端末と、前記ｍ箇所の接続点のそれぞれに設置されたリピータとが通信を行うために、通信信号伝送用ケーブルを介して前記リピータと接続され、
   前記ｍ箇所以外の接続点に対応する（ｎ−ｍ）本の第２の配電線のそれぞれは、前記（ｎ−ｍ）本の第２の配電線のそれぞれに接続されたユーザ端末と、前記ｍ箇所の接続点のそれぞれに設置されたリピータのうち、前記（ｎ−ｍ）本の第２の配電線のそれぞれに隣接するいずれか１つのリピータとが通信を行うために、通信信号伝送用ケーブルを介して前記隣接ずるいずれか１つのリピータと接続される
   ことを特徴とする配電線通信装置。
2. 請求項１に記載の配電線通信装置において、
   前記（ｎ−ｍ）本の第２の配電線のそれぞれと前記隣接ずるいずれか１つのリピータとは、前記通信信号伝送用ケーブルの間に無線通信装置を介して通信接続されることを特徴とする配電線通信装置。
3. 請求項１または２に記載の配電線通信装置において、
   前記ｍ個のリピータのそれぞれは、信号注入装置を介して通信信号伝送用ケーブルと接続されることを特徴とする配電線通信装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の配電線通信装置において、
   前記ｍ個のリピータのそれぞれは、隣接するリピータ同士の通信を行うために、リピータ間通信信号伝送用ケーブルおよび信号注入装置を介して前記第１の配電線に接続されることを特徴とする配電線通信装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の配電線通信装置において、
   前記第１の配電線は、商用電源を供給する中圧配電線であり、
   前記第２の配電線は、家庭用電源を供給する低圧配電線であり、
   前記第１の配電線と前記第２の配電線とは、変圧器を介して接続されることを特徴とする配電線通信装置。

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