(57)【要約】【課題】ノイズの大きい過酷な環境下でも良好な通信品質を確保することができる電力線通信のＬＡＮシステムを提供する。【解決手段】必要な通信速度の高・低により信号伝送路を分ける構成として、低速でもよい機器（プログラマブルコントローラ８１，８３，ＩＰカメラ８２，８４）は電力線５１〜５３を信号伝送路とし、他方、高速性の要求される機器（パソコン１６１〜１６４）には同軸線３１〜３３，３８を使用することにより、より良好な通信品質を確保する。【選択図】図３
2008236457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線を信号伝送路とする第１の電力線通信装置と、
前記第１の電力線通信装置に接続され、相対的に低速な通信を行う第１の機器と、
通信線を信号伝送路とする第２の電力線通信装置と、
前記第２の電力線通信装置に接続され、相対的に高速な通信を行う第２の機器と、
電力線及び通信線の双方を信号伝送路とする第３の電力線通信装置と
を含んで構成されたことを特徴とする電力線通信のローカルエリアネットワークシステム。
【請求項２】
前記第１の電力線通信装置及び第１の機器は工場内に設置される請求項１記載の電力線通信のローカルエリアネットワークシステム。
【請求項３】
前記通信線は、テレビ放送受信用に設けられている同軸線である請求項１記載の電力線通信のローカルエリアネットワークシステム。
【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する電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）のローカルエリアネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力線通信は、電力線を信号伝送路として、商用交流電圧（電流）にデータ通信の信号を重畳させる通信方式であり、新規に通信用の配線を行う必要がないという利点を有する（例えば、非特許文献１参照。）。また近年、宅内や事業所内でのＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）を構築する通信方式として、屋内配線を用いた電力線通信が注目されている。
【０００３】
【非特許文献１】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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば工場内のネットワーク機器も含めて電力線通信によるＬＡＮを構築する場合、工場内にある多数の電気機器（例えばモータ）からの大きなノイズが信号伝送路の電力線に侵入する。それによりＳ／Ｎ比が悪化すると、通信速度が低下する。そのため、ＬＡＮを構成するパソコン間で大量のデータを送受信する場合には、通信速度が低下して快適な使用ができなくなる。
かかる課題に鑑みて、本発明は、ノイズの大きい過酷な環境下でも良好な通信品質を確保することができる電力線通信のＬＡＮシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の電力線通信のローカルエリアネットワークシステムは、電力線を信号伝送路とする第１の電力線通信装置と、前記第１の電力線通信装置に接続され、相対的に低速な通信を行う第１の機器と、通信線を信号伝送路とする第２の電力線通信装置と、前記第２の電力線通信装置に接続され、相対的に高速な通信を行う第２の機器と、電力線及び通信線の双方を信号伝送路とする第３の電力線通信装置とを含んで構成されたものである。
【０００６】
上記のような電力線通信のローカルエリアネットワークシステムでは、第１の機器は、電力線を信号伝送路として相対的に低速な通信を行い、第２の機器は、通信線を信号伝送路として相対的に高速な通信を行う。２つの信号伝送路の信号は、第３の電力線通信装置により中継される。通信線は、電力線よりも減衰が少なく、ノイズの影響を受けにくい。
【０００７】
また、上記ローカルエリアネットワークシステムにおいて、第１の電力線通信装置及び第１の機器は工場内に設置されるものであってもよい。
この場合、専用のＬＡＮ配線や同軸線の無い工場内でも、特に通信の高速性が要求されない場合には既存の電力線によるネットワーク構築が可能である。
【０００８】
また、上記ローカルエリアネットワークシステムにおいて、通信線は、テレビ放送受信用に設けられている同軸線であってもよい。
この場合、テレビ放送受信用として既存の同軸線を活用して、電力線通信を行うことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電力線通信のローカルエリアネットワークシステムによれば、必要な通信速度の高・低により信号伝送路を分ける構成として、高速性の要求される第２の機器にはノイズの影響を受けやすい電力線とは別に、通信線を使用することにより、より良好な通信品質を確保することができる。従って、ノイズの大きい過酷な環境下でも良好な通信品質を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態による電力線通信のローカルエリアネットワークシステム（以下、ＬＡＮシステムという。）について図面を参照して説明する。なお、本実施形態において「電力線通信」とは、基本的には電力線を信号伝送路とするデータ通信であるが、電力線の他に、家屋やビル等に配線されている通信線（例えば同軸線）を信号伝送路として併用する場合も、広義の電力線通信とする。
【００１１】
図１は、電力線通信装置（以下、ＰＬＣモデムという。）の内部回路構成の概略をブロック図で表したものである。このＰＬＣモデム１は、内部回路に電源を供給する電源部２と、電力線通信信号のデジタル処理を行うＰＬＣデジタル処理部３と、電力線通信信号のアナログ処理を行うＰＬＣアナログ処理部４と、イーサネット（登録商標）のインターフェース機能を備える物理層としてのＰＨＹ（Physical）部５と、伝送路の切換機能を有する切換装置６と、電力線通信の信号周波数に対して高い周波数信号の通過を双方向に規制するローパスフィルタ７と、ポート８ａ，８ｂ間に商用交流電力を通過させ、ポート８ａ，８ｃ間に双方向に電力線通信の信号を通過させるフィルタ装置８と、ＬＡＮケーブル１３が接続されるイーサネット（登録商標）のデータ通信ポート１０と、同軸線１４が接続可能な同軸線コネクタ１１と、電源コード１５を差し込むための電源コネクタ１２とを備え、各部は、図示のように接続されている。
【００１２】
上記ＬＡＮケーブル１３は、パソコン１６の他、各種ネットワーク機器に接続される。同軸線１４は、テレビ放送受信のために壁面等に設けられた同軸線端子（テレビ端子）ＴＶに接続可能である。電源コード１５はコンセントＣに接続される。
【００１３】
上記切換装置６、ローパスフィルタ７及びフィルタ装置８は、入出力回路９を構成している。すなわち、上記切換装置６は、例えば手動切換操作により、ＰＬＣアナログ処理部４から見た入出力経路の選択が可能であり、（１）電力線のみ、（２）同軸線のみ、（３）電力線及び同軸線、のいずれか１つを選択することができる。
【００１４】
（１）が選択された場合には、切換装置６とローパスフィルタ７との間での信号伝送が遮断される。（２）が選択された場合には、切換装置６とフィルタ装置８との間での信号伝送が遮断される。（３）が選択された場合には、切換装置６は、ローパスフィルタ７及びフィルタ装置８の双方と信号伝送を行い、ＰＬＣアナログ処理部４は、電力線及び同軸線の２系統を入出力経路とする状態となる。これにより、電力線及び同軸線の２系統へ同時に同一の電力線通信の信号を出力し、かつ、各系統から電力線通信の信号を入力する機能が達成される。
【００１５】
このように、２系統の入出力と選択的な入出力とが可能な入出力回路９（選択は切換装置６による。）により、製品としては１つのＰＬＣモデムであっても、その信号の伝送系統を、設置場所の環境に応じて適切に使い分けることができる。
【００１６】
図２は、上記ローパスフィルタ７の周波数特性を示すグラフであり、横軸は周波数、縦軸は入出力比を表す。このローパスフィルタ７は、４６ＭＨｚ付近までは信号をほとんど減衰させずに通過させるが、周波数が約４６ＭＨｚを超えると急激に減衰が大きくなり、約６０ＭＨｚ以上の周波数に対しては極めて大きい減衰特性を示す。電力線通信には、２〜３０ＭＨｚの周波数の信号が使用され、一方、テレビ放送には９０ＭＨｚ以上の周波数の信号が使用される。従って、テレビ放送の信号はローパスフィルタ７によって、その通過が規制される。これにより、テレビ放送の信号がＰＬＣアナログ処理部４に入力されることを、防止することができる。また、電力線通信の使用周波数は上記の通り３０ＭＨｚまでであるが、これを上回る周波数（テレビ放送の周波数領域）の高調波が発生する。しかしながら、約４６ＭＨｚを超える電力線通信の高調波は、ローパスフィルタ７によって、その通過が規制される。従って、高調波がテレビ放送の受信に影響を与えることを、防止することができる。
【００１７】
なお、ローパスフィルタ７は、同軸線上の他の通信サービスとの干渉を避けるために挿入するものであり、４６ＭＨｚよりも高い周波数あるいは低い周波数で干渉の影響を避けられるのであればカット周波数を変更しても良い。また、ローパスフィルタ７を挿入しなくても干渉の影響を避けられるあるいは他の通信サービス自体が存在しないような場合には、ローパスフィルタ７を除いてもよい。
また、切替装置６を除いて、同軸線コネクタ１１と電源コネクタ１２の双方に信号を出力してもよい。
【００１８】
図３は、上記ＰＬＣモデム１を用いた電力線通信のＬＡＮシステムの一例を示す接続図である。ここでは、１つの構内に工場２０と事務所とが存在する場合のＬＡＮシステムについて説明する。事務所は例えば監視室２１及び会議室２２であり、これらは工場２０に隣接して設けられているものとする。図中の配線のうち、太線は電力線であり、細線は同軸線（同軸ケーブル）又はＬＡＮケーブルである。同軸線は、映像伝送やイーサネット通信(10BASE-5、10BASE-2等)等に用いられているものである。
【００１９】
図において、テレビ放送受信用のアンテナ（図示せず。）からの出力信号は、分配器３０によって分配される。分配器３０の各出力信号を伝送する同軸線３１，３２は、それぞれ、監視室２１の同軸線端子ＴＶ１及び会議室２２の同軸線端子ＴＶ２と接続されている。監視室２１の同軸線端子ＴＶ１には、同軸線３３を用いて、ＰＬＣモデム１Ｍが接続される。また、ＰＬＣモデム１Ｍは、ＬＡＮケーブル３４により、ハブ３５と接続される。パソコン１６１は、ＬＡＮケーブル３６を介してハブ３５と接続される。ハブ３５は、ＬＡＮケーブル３７を介して、社内ネットワークへも接続される。このＰＬＣモデム１Ｍにおいては、入出力経路として、前述の「（２）同軸線のみ」が選択される。
【００２０】
一方、会議室２２の同軸線端子ＴＶ２には、同軸線３８を用いて、ＰＬＣモデム１Ｒが接続される。また、ＰＬＣモデム１Ｒは、ＬＡＮケーブル３９により、ハブ４０と接続される。パソコン１６２，１６３，１６４はそれぞれ、ＬＡＮケーブル４１，４２，４３を介してハブ４０と接続される。ＰＬＣモデム１Ｒの電源コード４４はコンセントＣ０に接続されている。コンセントＣ０は、屋内配線の電力線５１を介して、分電盤５０に接続されている。また、このＰＬＣモデム１Ｒにおいては、入出力経路として、前述の「（３）電力線及び同軸線」が選択される。
【００２１】
工場２０内では、分電盤５０から各生産ラインに電力線が敷設されているが、ここでは例えば２つの生産ラインＡ，Ｂに電力線５２，５３が敷設され、コンセントＣ１〜Ｃ４が設けられているとする。コンセントＣ１には、ＰＬＣモデム１Ｓ１の電源コード６１が接続され、また、ＰＬＣモデム１Ｓ１はＬＡＮケーブル７１を介して例えばプログラマブルコントローラ８１と接続されている。プログラマブルコントローラ８１は、これによって制御する機械設備の動作情報（接点のオン・オフ）や各種アナログ計測値情報をモニタする機能、及び、ネットワーク機能を備えている。
【００２２】
一方、コンセントＣ２には、ＰＬＣモデム１Ｓ２の電源コード６２が接続され、また、ＰＬＣモデム１Ｓ２はＬＡＮケーブル７２を介して例えば、ライン監視用のＩＰカメラ８２と接続されている。ＩＰカメラ８２は、撮像機能とネットワーク機能とを備えている。
【００２３】
同様に、コンセントＣ３には、ＰＬＣモデム１Ｓ３の電源コード６３が接続され、また、ＰＬＣモデム１Ｓ３はＬＡＮケーブル７３を介してプログラマブルコントローラ８３と接続されている。コンセントＣ４には、ＰＬＣモデム１Ｓ４の電源コード６４が接続され、また、ＰＬＣモデム１Ｓ４はＬＡＮケーブル７４を介してＩＰカメラ８４と接続されている。
上記ＰＬＣモデム１Ｓ１，１Ｓ２，１Ｓ３，１Ｓ４においては、入出力経路として、前述の「（１）電力線のみ」が選択される。
【００２４】
また、ＰＬＣモデム１Ｍは親機（Master）、ＰＬＣモデム１Ｒは中継機（Repeater）を兼ねる子機（Slave）、その他のＰＬＣモデム１Ｓ１，１Ｓ２，１Ｓ３，１Ｓ４は子機として設定される。設定は、例えば、ＰＬＣモデム１Ｍに接続されたパソコン１６１から行うことができる。
【００２５】
以上のようなＬＡＮシステムにおいて、子機のＰＬＣモデム１Ｓ１〜１Ｓ４は、電力線５２，５３，分電盤５０，電力線５１を介してＰＬＣモデム１Ｒと電力線通信が可能である。一方、ＰＬＣモデム１Ｒは、同軸線３８，３２，分配器３０，同軸線３１，３３を介して、親機のＰＬＣモデム１Ｍと電力線通信が可能である。このＰＬＣモデム１Ｒの中継により、全てのＰＬＣモデム間で相互に通信が可能となる。従って、プログラマブルコントローラ８１，８３やＩＰカメラ８２，８４からの情報は、監視室２１のパソコン１６１によってモニタ可能である（パソコン１６２〜１６４によってもモニタ可能である）。また、監視室２１のパソコン１６１と、会議室２２のパソコン１６２〜１６４とは、同軸線を信号伝送路として相互にアクセス可能である。
【００２６】
上記のように同軸線を信号伝送路とした電力線通信は、同軸線に分岐が無く、また、シールド構造であるため、電力線を信号伝送路とする場合と比べて減衰が少なく、ノイズの影響を受けにくい。そのため、通信速度が電力線よりも速くなり、また、遠距離通信が可能である。例えば、同軸線で互いに接続されたＰＬＣモデム間は、３００ｍ程度の距離まで通信が可能であり、これは、イーサネット(10/100BASE-T)（登録商標）による通信可能距離の約３倍である。
【００２７】
パソコン１６１とパソコン１６２〜１６４との間では、大量のデータ通信が行われることが多いが、同軸線を信号伝送路としたことにより、高速な通信が行われる。一方、パソコン１６１（１６２〜１６４も同様。）とプログラマブルコントローラ８１，８３及びＩＰカメラ８２，８４との通信は、電力線を信号伝送路とする通信のため、分岐やノイズでＳ／Ｎ比が低下し、結果的に同軸線よりは低速となる。しかし、プログラマブルコントローラ８１，８３及びＩＰカメラ８２，８４による情報はデータ量が比較的少なく、また、微小な通信の遅延があっても特に支障がない。従って、これらの機器に関しては、相対的に低速な通信でも不便を生じない。
【００２８】
このようにして、当該ＬＡＮシステムでは、プログラマブルコントローラ８１，８３やＩＰカメラ８２，８４等の機器は、電力線を信号伝送路として相対的に低速な通信を行い、パソコン１６１〜１６４等の機器は、同軸線を信号伝送路として相対的に高速な通信を行うことができる。２つの信号伝送路の信号は、ＰＬＣモデム１Ｒにより中継される。同軸線は、電力線よりも減衰が少なく、ノイズの影響を受けにくいので、同軸線の使用により、より良好な通信品質を確保することができる。
【００２９】
また、同軸線は、電力線と同様に、テレビ放送受信用として構内の既存設備である場合が多いので、既存設備の活用により、より良好な通信品質を確保することができる。
また、このようなＬＡＮシステムは、専用のＬＡＮ配線や同軸線の無い工場内でも、特に通信の高速性が要求されない場合には既存の電力線によるネットワーク構築が可能となり、電力線通信の適用範囲が拡がる。
【００３０】
なお、上記実施形態において、工場２０内の電力線通信には全て電力線を使用することを前提にしたが、工場２０内で同軸線を使用することも可能であり、逆に、監視室２１内で電力線を使用することも可能である。
また、上記実施形態は、工場における電力線通信のＬＡＮシステムに関して説明したが、工場に限らず、ノイズの多い環境である他の各種事業所でも、同様なＬＡＮシステムを構築して、より良好な通信品質の確保に寄与することができる。
また、上記実施形態における同軸線以外にも、各種の信号線を使用することができ、例えば、電話線、イーサネット線(10/100BASE-T)、インターフォン線等が使用可能である。これらの信号線は、分岐が少ないか若しくは分岐がないため、比較的高速の通信速度を得ることができる。
【００３１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ＰＬＣモデム（電力線通信装置）の内部回路構成の概略をブロック図で表したものである。
【図２】ローパスフィルタの周波数特性を示すグラフである。
【図３】ＰＬＣモデムを用いた電力線通信のＬＡＮシステムの一例を示す接続図である。
【符号の説明】
【００３３】
１Ｓ１〜１Ｓ４    ＰＬＣモデム（第１の電力線通信装置）
１Ｍ    ＰＬＣモデム（第２の電力線通信装置）
１Ｒ    ＰＬＣモデム（第３の電力線通信装置）
２０    工場
３１〜３３，３８    同軸線
５１〜５３    電力線
８１，８３    プログラマブルコントローラ（第１の機器）
８２，８４    ＩＰカメラ（第１の機器）
１６１〜１６４    パソコン（第２の機器）
【図１】
2008236457.tif 000003
【図２】
2008236457.tif 000004
【図３】
2008236457.tif 000005