(57)【要約】【課題】通信機能と伝送路特性評価機能を共に装備し、通信していない時間を利用して、システム稼動時の伝送路特性を収集することができる電力線通信装置および電力線通信システムを提供する。【解決手段】一定期間の間に送受信データがない場合に評価用の信号を送信するデータ送信制御部２、データの送受信が行われない時間を計測する時間計測部７、受信したデータがデータ用のパケットか評価用のパケットかを判断するデータ受信処理部１０、得られた伝送路特性の時系列が記録されている伝送路特性記憶部９、最新の電力線通信の雑音特性や減衰特性を常時表示されるための伝送路特性情報表示部１１とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線を通信伝送路として通信システムに用いる伝送路評価機能を備えた通信装置において、一定期間の間に送受信データがない場合に評価用の信号を送信するデータ送信制御部と、データの送受信が行われない時間を計測する時間計測部と、受信したデータが評価用のパケットかデータ用のパケットかを判断するデータ処理部と、得られた伝送路特性の時系列が記録されている伝送路特性記憶部を備えたことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の通信装置において、最新の雑音特性や減衰特性を表示するための伝送路特性表示部を備えたことを特徴とする通信装置。
【請求項３】
請求項１および請求項２の通信装置において、通信パラメータに複数の送信アドレスを設定することにより、評価可能な伝送路の中から任意に伝送路の選択できることを特徴とする通信装置。
【請求項４】
請求項１および請求項２、請求項３の通信装置において、制御用パケットを用いて、遠隔から動的に通信パラメータの変更、および伝送路特性の収集、外部装置の制御を可能にすることを特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力線を信号伝送路として使用する通信システムに用いる伝送路評価通信装置およびシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力線通信とは、家庭やビルなど屋内の電力線の配線を通信路として使用する技術であり、この電力線に高周波の信号を重畳する事によって通信を行う技術である。電力線通信システムとは、複数の装置が電力線通信を使用して通信するシステムである。
【０００３】
一般的に、信号が減衰すると通信性能(スループットなど)が低下する。また、雑音が大きいと信号が雑音に埋もれてしまうため、通信ができない。つまり、伝送路の減衰特性や雑音特性などの伝送路特性によって通信性能が変化し、伝送路特性が劣悪になると、通信システムの不具合が生じる。従って、電力線通信システムを動作させる場合、電力線上における伝送路特性を把握する必要がある。
【０００４】
電力線における伝送路特性は、電力線の線種や長さ、トポロジーおよび電力線に介在するブレーカなどの装置に依存する。また、伝送路特性は、電力線に接続されている家電機器（エアコン、電子レンジ、照明など）の動作状況によって変化する。従って、家電機器が接続されている電力線の伝送路特性は、家電機器の動作状態や動作時期(季節)などに依存し、1日や1年といった長周期的に変動する。
【０００５】
しかし、従来の伝送路特性の調査において、伝送路評価試験は、伝送路特性を評価するための装置(評価装置)を用いて電力線配線工事完了後に電力線に家電機器を接続せずに行う試験や、家電機器を動作させた状態での試験、あるいは、家電機器が動作する擬似環境下(伝送路にノイズを注入させたりや低インピーダンス回路を線路に接続する環境下)での試験であり、いずれも電力線通信システムが動作する前に伝送路特性を評価していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、電力線通信システムの動作後も新規に接続される家電機器の動作による影響などによって、伝送路特性は時々刻々変化する。従って、伝送路特性の変化によって通信性能が低下し、装置間での通信不可などの不具合があった場合、事前評価で得られた伝送路特性のみでは十分な原因調査および解析ができなかった。
【０００７】
一般に電力線通信を使用する機器では、複数の機器間で情報交換しシステムの制御機能を実現するため、通信機能を使用するのは任意の時間に間欠的に行われる。多数の機器が存在している場合、特定の装置が長期間連続して通信をすることは、全体として通信路を長時間占有する機器が存在する事になり、他の機器の通信を妨げる事になるため、ネットワークシステムとしては間欠的な通信が行われるように設計するのが通常である。この場合、複数の機器間で通信する時の、電力線の雑音特性や減衰特性などの伝送路特性は時々刻々変化しているため、直前時間帯の伝送路特性を測定して表示できることが出来ないと、通信不良が発生した場合、電力線の雑音特性や減衰特性が原因で通信できなかったのか、装置そのものが故障していて通信できなかったのかが判別できない。
【０００８】
これは装置の利用者にとっても極めて不便な事であり、原因不明で通信出来ないとの不安を持つだけであり実用にはほど遠いものであった。
【０００９】
また、不具合発生時の伝送路特性を調査するには、評価装置を不具合発生通信路間に再度設置し、不具合の発生状況を再現する必要があり、発生頻度が少ない場合、例えば、年に一度しか発生しないような不具合は、不具合の原因追求が困難であった。
【００１０】
また、従来は電力線通信の伝送路を評価するために、２台の評価装置を測定したい伝送路区間の両端に設置し、信号を送受信することに伝送路特性を評価しており、計測したい伝送路の経路数分の評価回数が必要であった。これは、評価時間が長くかかり、多大なコストを費やすこととなっていた。
【００１１】
さらに、従来は伝送路を評価する際に使用される通信制御パラメータを遠隔から変更することができなかった。ここで、通信制御パラメータは、評価装置間で送受信される信号のパラメータ、例えば信号の変調方式や送信間隔であり、伝送路を評価する上で重要な要素である。従って、通信制御パラメータを変更する度に評価装置の設置場所へ作業者が赴かなければならないため、多大な時間を費やしていた。また、従来は、通信制御パラメータを遠隔から変更することが可能であったとしても、通信路として電力線を使用しない通信装置を使用して遠隔から変更していた。ここで、通信路として電力線を使用しない通信装置は、無線LANやIrDA、Bluetoothなどの通信装置である。従って、評価装置が高価なものとなっていた。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためのになされてもので、通信機能と伝送路特性評価機能を共に装備し、通信していない時間も利用して、システム稼動時の伝送路得特性を収集することができる電力線通信装置および電力線通信システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に関わる電力線通信装置(通信装置)は、一定期間の間に送受信データがない場合に評価用の信号を送信するデータ送信制御部、データの送受信が行われない時間を計測する時間計測部、受信したデータが制御用のパケットかデータ用のパケットかを判断するデータ受信処理部、得られた伝送路特性の時系列が記録されている伝送路特性記憶部、最新の電力線通信の雑音特性や減衰特性を常時表示されるための伝送路特性情報表示部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、電力線通信システムで用いられている通信を妨げることなくシステム稼動時における伝送路特性を常時収集することができるため、システム稼働時の伝送路特性の時間的変動による通信不良発生の原因を追究することが容易になる。
【００１５】
装置の利用者にとっても、常時電力線通信の雑音特性や減衰特性を常時表示されるため現状の特性及びシステムの稼動状況を把握でき、安心してシステムを利用でき、システムへの信頼感を高める事が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
以下、本発明に関わる実施の形態１を図に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の通信装置の構成を示すブロック図である。
【００１８】
伝送路特性はデータを送受信することによりを得ることができるので、外部装置間での通信時に伝送路特性を得る。外部装置間で通信を行う場合、外部インターフェース1と送信制御部(データ送信制御部)２、送信部３を経て送信し、受信部５と受信制御部１０、外部インターフェース部１を経て受信する。受信の際(受信部５から受信通知あった場合)、伝送路特性収集部６は、伝送路特性取得部８からは雑音レベルや信号レベルを、時間情報管理部７からは受信時刻を取得し、これらを伝送路特性情報として伝送路情報記憶部(伝送路特性記憶部)９に登録する。
【００１９】
外部装置からの送受信要求がない場合は、評価用のパケットを送信することによって伝送路特性を得る。従って、外部装置からの送受信要求が無いことを検出する機能を通信装置に追加する。時間情報管理部７は、現在時刻を管理すると共に、送信制御部２と受信制御部６を監視し、最後に送受信される時刻を記録する。また、通信パラメータによって指定される一定期間の間にパケットの送受信がなされなかった場合、外部装置間で送受信がないものと判断し、送信制御部２に対して、評価用パケットの送信要求を送る。
【００２０】
これにより、伝送路上を通信システムとして意味のあるデータ通信用のパケットと伝送路特性を取得するためだけの評価用パケットが流れることとなり、これらを区別する機能を通信装置に追加する。受信制御部(データ受信処理部)１０は、受信部５から受信したパケットを種類毎に分類し処理する。例えば、データ用パケットの場合はパケットから受信データを抽出し外部インターフェース１に出力し、評価用パケットの場合はパケットが破棄される。
【００２１】
伝送路特性情報表示部１２は、伝送路特性収集部６から得られる最新の伝送路特性情報を外部に表示する。
【００２２】
図２は、本発明の通信装置で送受信されるパケットを示した模式図である。
【００２３】
図２において、図２−(A)は送信制御部で構成されるフレームフォーマットを示す。DAは送信先アドレス、SAは送信元アドレスを示している。種類コードフィールドは、図２−(B)で示すパケットの種類を意味する。データフィールドは、パケットの種類毎に使用されるパラメータである。
【００２４】
図２−(B)は、各々のパケットの種類を示している。図２−(B)−(１)は、データ用パケットのデータフォーマットを示しており、データフィールドには、外部装置が送信するデータが格納されている。図２−(B)−(２)は、評価用パケットのデータフォーマットを示しており、データフィールドには、擬似データ(乱数値)が格納されている。
【００２５】
図２−(C)は、パケットの種類による外部装置および通信装置間でのデータ通信を示すシーケンス図である。図２−(C)−(１)は、データ用パケットが使用される例である。外部装置１から外部装置２にデータを送信する場合、通信装置１から通信装置２へ送られるデータ用パケットを用いる。図２−(C)−(２)は、評価用パケットが使用される例である。外部装置間で通信していない期間に通信装置は通信パラメータに従い評価用パケットを送受信し、伝送路の評価を行う。通信装置１が、自機と通信装置２の間の伝送路を評価する場合、通信装置１から通信装置２へ送られる評価用パケットを用いる。
【００２６】
図３は、通信試験で得られた伝送路特性情報を模式的に示す図である。
【００２７】
図示では、伝送路特性情報９a〜９dに取得時間や送信元アドレス、雑音レベル、信号レベルが記録され、伝送路特性の時系列がデータテーブルとして記録されている。なお、ここで、送信元アドレスは、伝送路特性情報を取得に用いられるパケット(受信パケット)のSAが記録されている。また、ここで、雑音レベルはパケット取得時の自機周りの雑音特性を示している。また、ここで、信号レベルは、受信パケットの信号レベルを示している。
【００２８】
また、各々の通信装置の信号出力が一定(均一)である場合は、信号レベルから減衰レベルを計算することができるため、伝送路特性情報に減衰レベルを付加してもよい。
【００２９】
図４は、通信パラメータの一例を模式的に示した図である。
【００３０】
図示の通信パラメータは評価用パケットの送信に用いられるパラメータであり、評価用パケットは変調方式１１aで変調され、送信先アドレス１１ｃに送られる。データサイズ１１dは、評価用パケットの擬似データ(乱数値)のデータ長を示す。
【００３１】
また、評価用パケットの送信タイミングを決定するために、送信間隔１１ｂをもちいる。送信間隔１１ｂは、時間情報管理部７から参照され、送信間隔１１ｂで指定される期間の間にパケットが送受信されなかった場合、時間情報管理部７は送信制御部２に対して送信要求を出し、評価用パケットが送信される。従って、外部装置間の通信時には、評価用パケットが送信されることが無いため、外部装置間の通信を妨げることなく、常に伝送路の通信性能を評価することができる。
【００３２】
また、図示は、評価する伝送路を任意に選択するために通信パラメータの評価用送信アドレスを複数個記録できることを示している。図示の例では、評価用送信アドレスは、送信先アドレス１１ｃとして「９」、「４」、「６」・・・が評価用送信先アドレス１１ｃの１１ｃ−１、１１ｃ−２、１１ｃ−３・・・に設定されている。従って、パケットの送受信が行われなかった場合、送信制御部２は、評価用送信先アドレス１１ｃを参照し、アドレス「９」、「４」、「６」・・・に対して、評価用パケットを送信する。あるいは、評価用送信先アドレスに、ブロードキャストアドレスのような同報送信アドレスが設定されている場合、全ての通信装置に対して評価用パケットを送信する。従って、調査したい伝送路を任意に指定することができる。
【００３３】
図５は、通信機器とそれらを接続した電力線の関係の例を模式的に示した図である。なお、図５での双方向の矢印は、通信機器間の伝送路を示している。
【００３４】
図５の伝送路７０は、通信機器１と通信機器２との間の伝送路を示している。通信機器１から通信機器２へ、あるいは、通信機器２から通信機器１へ信号を送信することで、伝送路70の通信性能を評価することが可能である。
【００３５】
図示では、通信装置が４台（３０〜３３）の場合は評価可能な伝送路７０〜７５の数は６であることを示し、伝送路の数は、通信装置の２つの組み合わせと同じになる。つまり、全ての通信装置の通信パラメータに評価用送信先アドレスとして同報送信アドレスを設定する場合、評価可能な伝送路の数は通信装置の数に対してとなり、の伝送路数が評価可能となる。つまり、実施の形態1では、通信パラメータの送信先アドレスを複数登録することによって、の伝送路数の中から任意に伝送路を選択することができる。
【００３６】
また、実施の形態１の例は、通信パラメータの中で評価用送信先アドレスのみを複数記録できる機能を追加しているが、変調方式や送信間隔、評価用データサイズも評価送信先アドレスに対応するように複数記録する機能を追加してもよい。
【００３７】
図６は、データ送信中と無通信時間の関係を示したタイミングチャートである。ここで、データ送信中とは、外部装置間で通信している時間を意味する。また、ここで、無通信時間とは外部装置間で通信していない時間を意味する。
【００３８】
図示は、本発明の通信装置１と通信装置２の通信時間を示し、通信装置１と通信装置２との間で任意の時間に間欠的に通信を行う一例を示している。図６における通信装置１と通信装置２の線上の帯は、パケット送信時間を示しており、パケット送信時間８１は通信装置１が送信するデータ用パケットの送信時間を示している。同様に、パケット送信時間８３は、通信装置２が送信するデータ用パケットの送信時間を示している。また、図６における伝送路使用時間３の線上の帯は、電力線通信における伝送路の占有時間を示しており、つまり、各々の通信装置がパケット送信する時間の和を意味する。通信装置１と通信装置２は、データ用パケット送信時間８１〜８３および９１〜９２を用いて間欠的に通信を行っている。通信装置は、パケット送信時間８２の後、データ用パケットが送信されない通信間隔９４を計測し、無通信時間であると判断する。また、通信装置１および通信装置２は、無通信時間を検出すると、評価用パケット送信時間８５〜８８を用いて、評価用パケットを通信パラメータの送信先アドレスに対して送信する。また、通信装置は、通信装置間でデータ用パケット９１〜９２の送受信が行われると、無通信時間が終了し、評価用パケットの送信を停止する。従って、評価用パケットを送信するため、常時通信することが可能となり、データ用パケットの送信を阻害することなく、伝送路特性を収集することができる。また、データ用パケットを送信する前に、評価用パケットを用いて直前時間帯の伝送路特性を評価されているため、最新の伝送路特性情報を利用することがでる。また、伝送路特性情報表示部を用いて最新の伝送路特性情報を表示することにより、通信装置の利用者は、即座に最新の伝送路状況を知ることができる。
【００３９】
図７は、信号対雑音比（S／N比）の時系列を示した図である。
【００４０】
S／N比は、伝送路特性情報に記憶されている雑音レベルと信号レベルを組み合わせることで算出される。また、特定のSAのみの伝送路情報を抽出することにより、自機−SA間のS/N比の時系列を作成することができ、そのS/N比の時系列のグラフを図７に示す。
【００４１】
図７は、本発明の通信装置とエアコンや照明器具などの負荷装置とを用いた一例を示す図である。図７を用いれば、「特定の通信装置間において、午前６時頃にS／N比が低下することから、炊飯器が稼働することにより、通信性能が低下した可能性がある。また、午前１０〜午後３時は、エアコンの稼働が稼働したため、通信性能が低下した可能性がある。」などと推測することができる。
【００４２】
以上のように、この実施の形態１によれば、外部装置が通信していない時間を検出することができる時間計測部、評価用パケットを構成するデータ送信部、パケット受信時の伝送路特性を伝送路特性記憶部に登録する伝送路特性収集部、過去の伝送路特性情報を取り出すことができる伝送路特性記憶部、最新の電力線通信の雑音特性や減衰特性を常時表示させるための伝送路特性情報表示部とを備えることにより、システムで用いられている通信を妨げることなく、システム稼動時の伝送路特性を収集することができるため、システム稼働時の伝送路特性の変動による不具合の原因を追究することが容易になる。
【００４３】
通信装置の利用者にとっても、常時電力線通信の雑音特性や減衰特性を常時表示されるため、現状を把握でき、システムの稼動状況を把握でき、安心してシステムを利用でき、システムへの信頼感を高めることができる。
【００４４】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２は、遠隔からの通信装置の伝送路特性情報の取得や通信装置の通信パラメータの設定、通信特性に悪影響を及ぼしている機器をネットワークシステムから一時期または長期間にわたって切り離し、通信路特性を改善する目的で装置のON/OFF制御などを可能とするものである。
【００４５】
通信装置の基本的構成は、上記実施の形態１で示されている図１と同様であるが、パケットの種類に制御用パケットを設けることにより、遠隔からの状態取得や設定、操作ができる点が異なる。
【００４６】
図８は、本発明の実施の形態２による通信装置の構成を示すブロック図であり、上記実施の形態１で示した図１に受信制御部の挙動を変更することと外部装置電源制御部１１を用いて外部装置の電源供給を制御できることを示している。図８の受信制御部では、後述する制御用パケットを受信部５から受け取った場合、通信パラメータの変更や、他機の通信装置へ自機の伝送路特性情報の送信、外部装置電源制御部１１への操作要求の通知などを行う。外部装置電源制御部１１は、受信制御部１０からON/OFFなどの操作制御があった場合、外部装置への電源を制御する。
【００４７】
図９は、本発明の実施の形態２による通信装置で送受信されるパケットを模擬的に示した図である。図９−(A)、図９−(B)−１、２、図９−(C)−１、２は、実施形態１の図２と同様である。図９は、実施の形態１が示す図２に制御用パケットが設けられたことを示している。図９−(B)−３は、制御用パケットのデータフォーマットを示しており、データフィールドには、通信パラメータの設定要求／応答情報や、伝送路特性情報の要求／応答情報、外部装置を制御する(ON/OFF制御など)の要求／応答情報が格納されている。図９−(C)−３は、制御用パケットが使用される場合のシーケンス図であり、外部装置１が通信装置２の通信パラメータの設定する場合や通信装置２の伝送路情報を取得する場合、伝送路外部装置２を制御する(ON/OFF制御など)場合は、通信装置１と通信装置２の間で、通信用パケット(要求／応答)を用いる。
【００４８】
図１０は、本発明の実施の形態２における通信装置と外部装置(ホームサーバ、エアコン、非常灯)を使用したシステム例を模式的に示した図である。通信装置１および通信装置２、通信装置３は、ホームサーバ１００および、エアコン１０１、非常灯１０２に接続されている。エアコンと非常灯との間D２の伝送路特性情報が必要でない場合、制御用パケットを用いて通信パラメータの変更することにより、ホームサーバ１００から通信装置２および通信装置３を操作することができる。また、ホームサーバ１００が屋内全体の伝送路状況を監視したい場合、制御用パケットを用いて伝送路特性の情報を取得することにより、ホームサーバ１００から通信装置２および通信装置３の記録している伝送路特性情報を取得できる。また、災害時に非常灯１０２とホームサーバ１００の間で通信を行わなければならないにも関わらず、エアコン１０１の稼働によって伝送路特性が低下しているためホームサーバ１００と非常灯１０２の間D2の通信ができない不具合が発生している場合、制御用パケットを用いてON/OFF制御することにより、ホームサーバ１００から強制的にエアコン１０１の稼動を停止させることができる。
【００４９】
以上のように、この実施の形態２によれば、制御用パケットを追加することにより、電力線を通信路として使用しない通信装置を用いずに遠隔から動的に通信パラメータの変更および、伝送路特性の収集、外部装置の制御を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の実施の形態１による通信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１による、通信装置で送受信されるパケットを模式的に示した図である。
【図３】実施の形態１による、通信試験で得られた伝送路特性情報を模式的に示す図である。
【図４】実施の形態１による、通信パラメータの一例を模式的に示した図である。
【図５】実施の形態１による、通信機器と評価可能な伝送路の関係を模式的に示した図である。
【図６】実施の形態１による、データ送信中と無通信時間の関係を示したタイミングチャートである。
【図７】実施の形態１による、信号対雑音比（S／N比）の時系列を示した図である。
【図８】この発明の実施の形態２による通信装置の構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態２による、通信装置で送受信されるパケットを模式的に示した図である。
【図１０】実施の形態２における通信装置と外部装置を使用したシステム例を模式的に示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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