(57)【要約】【課題】  映像系データ等の大容量のデータでも、大幅な帯域制限を行うことなく、複数のノードに効率的にデータを伝送する。【解決手段】  本発明の電力線通信システムは、電力線１と同軸線２とを互いに接続してなる通信媒体網３を有し、親機モデム５と少なくとも一つの第一子機モデムが１１が電力線１に接続され、複数の第二子機モデム１２が同軸線２に接続されている。この接続状態において、親機モデム５が、第一子機モデム１１に対してはそのモデム１１に個別の伝送速度を割り当て、複数の第二子機モデム１２に対してはそれらのモデム１２に共通の伝送速度を割り当てる。【選択図】      図１
2008079120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線と同軸線とを互いに接続してなる通信媒体網と、
前記電力線に接続された少なくとも一つの第一子機モデムと、
前記同軸線に接続された複数の第二子機モデムと、
前記電力線に接続された親機モデムであって、前記第一子機モデムに対してはそのモデムに個別に割り当てた伝送速度での個別通信を行い、かつ、前記複数の第二子機モデムに対してはそれらのモデムに共通に割り当てた伝送速度での一括通信を行う親機モデムと、
を備えていることを特徴とする電力線通信システム。
【請求項２】
前記同軸線がバランを介して前記電力線に接続されている請求項１に記載の電力線通信システム。
【請求項３】
前記複数の第二子機モデムは、前記親機モデムとの間で分波器を経由した通信を行う間接モデムと、前記親機モデムとの間で前記分波器を経由しない通信を行う直接モデムとがあって、
前記分波器を通過することに伴う信号の減衰に対応する減衰度を有する減衰器が前記直接モデムに通じる同軸線に接続されている請求項１又は２に記載の電力線通信システム。
【請求項４】
前記複数の第二子機モデムのうちの特定の一つのみが代表して前記親機モデムに対してアクノレッジを送信する請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力線通信システム。
【請求項５】
電力線に接続された少なくとも一つの第一子機モデムと、前記電力線に通じる同軸線に接続された複数の第二子機モデムとの間で通信を行う、電力線通信システムの親機モデムであって、
前記第一子機モデムに対してはそのモデムに個別の伝送速度を割り当て、前記複数の第二子機モデムに対してはそれらのモデムに共通の伝送速度を割り当てる帯域割当手段を備えていることを特徴とする電力線通信システムの親機モデム。
【請求項６】
電力線と同軸線とを互いに接続してなる通信媒体網を有し、親機モデムと少なくとも一つの第一子機モデムが前記電力線に接続され、複数の第二子機モデムが前記同軸線に接続されている電力線通信システムにおいて、
前記親機モデムが、前記第一子機モデムに対してはそのモデムに個別の伝送速度を割り当て、前記複数の第二子機モデムに対してはそれらのモデムに共通の伝送速度を割り当てることを特徴とする電力線通信システムにおける伝送速度の決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力線を情報通信の通信媒体として利用する電力線通信システムと、このシステムに使用する親機モデム及び同システムにおける伝送速度の決定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）システムは、一般的には５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用周波数の商用電流が流れる電力線に、通信信号としての高周波信号（数ｋＨｚから高いものでは数十ＭＨｚ以上に及ぶ。）を重畳して通信を行うものである。かかるＰＬＣシステムは専用の通信回線を使用することなく、各家屋等に引き込まれた既設の電力線（配電線或いは電灯線とも呼ばれる。）を利用して、比較的大容量のデータ送受信が可能であるシステムとして注目されている。
【０００３】
上記ＰＬＣシステムでは、電力線の分岐形態及び分岐長さの相違や外来ノイズ等の原因により、周波数の減衰特性が一様ではなく、通信を行う２点間ごとに減衰特性に大きな差が発生することが多い。そのため、高速通信の場合には、ノードとノードを結んだユニキャスト通信を使い、２点間の減衰特性に合わせた最適化をして伝送速度の向上を図っている。
その一方で、複数のノードに対してマルチキャストやブロードキャストでの同時通信が必要な場合には、減衰特性の影響を最小限に抑えるために、通信速度を大幅に落としているのが現状である。一般的には、ユニキャストで２００Ｍｂｐｓの性能を持ったモデムであってもＰＬＣ部でマルチキャストやブロードキャストをした場合には、冗長性を上げるために数Ｍｂｐｓまで伝送レートが落ちる。
【０００４】
これに対して、ＨｏｍｅＰＮＡ等では、反射等の影響が少なく減衰特性の周波数ごとの急激な変化のない同軸線を使って通信を実施している。このため、ユニキャスト通信でもマルチキャスト通信でも速度の差は少ない。マルチキャスト通信の場合、最も距離が離れて減衰の大きい相手の特性と合わせるため、距離が近いところの通信は若干遅くなるが、通常の家のサイズであれば大きな影響はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記した通り、ＰＬＣシステムでは、平衡度の悪い電力線を伝送路として採用しているため、分岐や反射等の影響により周波数ごとの信号減衰の特性が大きく違っている。またこれらは、電力線のどの２点間（ノードの接続点間）を使って測定するかによっても大きく変化するし、時間経過に伴って経路や機器の接続構成が変わることなどによっても変化する。
【０００６】
一般的なＰＬＣシステムでは、ＯＦＤＭ（直交化周波数多重：Orthogonal Frequency Domain Multiplex）方式による複数のサブキャリアを用い、送受信の２点間の減衰特性を測定し、どの周波数帯のキャリアに情報を載せるか、どのキャリアを使わないかなどを選択し、特性に合わせて情報量をコントロールすることで、２点間で最も多くの情報を転送できるように制御している。ただし、これらは２点間の特性に大きく依存し、違う接続点にある機器では受信できない可能性が高い。
【０００７】
これを回避するため、ＰＬＣシステムでは複数のノードに同時に情報を転送したい場合には、減衰のもっとも大きい場合を想定して、各サブキャリアに載せる情報量を最小にし、かつ、冗長度を増すことで送信の信頼性を上げる方法をとっている。従って、複数ノードへの伝送では伝送速度は非常に低くなる。
ところが、昨今のＩＰ放送などの映像系の伝送においては、複数のノードに対して同時に同じデータを送信することになる。
【０００８】
この場合、マルチキャスト（複数ノードへの同時伝送）を使って低速で伝送することも可能だが、ＰＬＣシステムでは、マルチキャスト時はレートが著しく落ちる（１０分の１以下になることもある。）ため、通常は１対１の通信を複数回繰り返すことで、同じデータを違うノードに繰り返し送信する伝送を実施する。しかし、これでは伝送経路上を同じデータが繰り返し通ることになり、ノードが増えれば増えるほど、伝送路自体が持っている伝送容量を無駄に消費することになる。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑み、映像系データ等の大容量のデータでも、大幅な帯域制限を行うことなく、複数のノードに効率的にデータを伝送することができるＰＬＣシステムとその親機モデ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】
【００１０】
本発明の電力線通信システムは、電力線と同軸線とを互いに接続してなる通信媒体網と、前記電力線に接続された第一子機モデムと、前記同軸線に接続された複数の第二子機モデムと、前記電力線に接続された親機モデムであって、前記第一子機モデムに対してはそのモデムに個別に割り当てた伝送速度での個別通信を行い、かつ、前記複数の第二子機モデムに対してはそれらのモデムに共通に割り当てた伝送速度での一括通信を行う親機モデムとを備えていることを特徴とする。
【００１１】
上記の電力線通信システムによれば、同軸線が電力線に比べて伝送路の減衰特性がフラットであることに鑑み、例えば映像系データ等の大容量のデータ送信に適した複数の第二子機モデムを同軸線に接続している。そして、それら複数の第二子機モデムに対しては親機モデムが同じ伝送速度を共通に割り当てるので、比較的大容量のデータをそれらの第二子機モデムに送信しても、そのデータを個別に送信する場合に比べて帯域の占有率がそれほど増加しない。このため、大幅な帯域制限を行うことなく、複数の第二子機モデムに効率的にデータ転送を行うことができる。
【００１２】
本発明の電力線通信システムにおいて、同軸線はバラン（平衡・不平衡変換器）を介して電力線に接続することができる。
この場合には、電力線に接続されたモデムと同軸線に接続されたモデムをブリッジさせるための高価なブリッジ装置を採用する必要がないので、システムをより安価に構築することができる。
【００１３】
本発明の電力線通信システムにおいて、複数の第二子モデムが、親機モデムとの間で分波器を経由した通信を行う間接モデムと、親機モデムとの間で分波器を経由しない通信を行う直接モデムとを含む場合には、分波器を通過することに伴う信号の減衰に対応する減衰度を有する減衰器を直接モデムに通じる同軸線に接続することが好ましい。
この場合、分波器を経由しない直接モデムに通じる同軸線に設けた減衰器により、直接モデムに対する信号の減衰特性を間接モデムに対する信号の減衰特性と揃えることができるので、複数の第二子機モデムに対する受信の信頼性を向上することができる。
【００１４】
本発明の電力線通信システムは、電力線と同軸線とを互いに接続してなる通信媒体網を備え、親機モデムを電力線に接続し、マルチキャスト用の第二子機モデムを同軸線に接続するネットワークになっている。このため、第二子機モデムは、同軸線だけでなく電力線も経由して親機モデムと通信を行うが、前記した通り、電力線は同軸線に比べて経路や特性のダイナミックな変動が大きいので、定期的に線路状態を監視する必要がある。
【００１５】
そこで、本発明の電力線通信システムにおいては、同軸線側の複数の第二子機モデムについても、そのうちの特定の一つのみが代表して親機モデムのポーリングに対してアクノレッジを送信することが好ましい。
この場合、親機モデムは、代表に設定された第二子機モデムから一つのアクノレッジを受けるだけで、同軸線側の各第二子機モデムにデータを送信できたか否かを認識することが可能となるので、送信正否の判定が簡便になる。なお、送信が失敗の場合には、再送を実施することで伝送の信頼性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上の通り、本発明によれば、映像系データ等の大容量のデータであっても、大幅な帯域制限を行うことなく、複数のノードに効率的にデータを伝送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
〔システムの全体構成〕
図１は、本発明に係る電力線通信システム（以下、ＰＬＣシステムという。）の一例の全体構成を示している。
本実施形態の電力線通信システムは、ユーザの家屋（集合住宅を含む。）に電力供給を行う電力線１を通信に利用するものであるが、この例では、電力線１と同軸線２とを互いに接続してなる通信媒体網３を利用している。
【００１８】
上記電力線１には、親機モデム５が接続されており、このモデム５はメディアコンバータ等よりなる光回線インターフェース６とともに屋外に設置されている。このインターフェース６は光ファイバを介して上位ネットワーク７に通じており、上位ネットワーク７はケーブルテレビの放送局等のビデオソース８と繋がっている。
このため、ビデオソース８からの映像系のデータは、上位ネットワーク７を介して光回線インターフェース６に至り、このインターフェース６によって光電変換され、イーサネット（登録商標）信号となって親機モデム５に送信されるようになっている。
【００１９】
上記電力線通信システムの通信媒体網３は、屋内に張り巡らされた電力線１と、同じく屋内に張り巡らされた同軸線２とからなる。この電力線１と同軸線２との間には、信号のみを取り出すためのカップリングユニットも含めたバラン９が配置され、両者の信号が平衡・不平衡変換されて接続されるようになっている。
通信媒体網３を構成する電力線１には、前記親機モデム５と複数（図例では２つ）の子機モデム１１が接続されており、同軸線２にも複数（図例では３台）の第二子機モデム１２が接続されている。
【００２０】
なお、以下において、電力線１に接続されている子機モデムを第一子機モデム１１といい、同軸線２に接続されている子機モデムを第二子機モデム１２という。また、これらの各モデム１１，１２を通信ノードとして説明する場合には、図１の符号Ａ〜Ｅを用いてノードＡ〜Ｅと呼ぶことにする。
電力線１に接続された親機モデム５と第一子機モデム１１は、イーサネット（登録商標）信号をＯＦＤＭ方式によって電力線１に重畳可能な信号に変復調するＰＬＣモデムよりなり、同軸線２に接続される第二子機モデム１２は、イーサネット信号をＯＦＤＭ方式によって同軸線２に重畳可能な信号に変復調するモデムよりなる。図１に示す接続例では、各子機モデム１１，１２に、イーサネット対応のテレビ受像器１０Ａやパソコン１０Ｂが接続されている。
【００２１】
〔親機モデムの内部構成〕
図２は、親機モデム５の内部構成を示すブロック図である。
図２に示すように、親機モデム５の送信部１３は、イーサネットフレームをＰＬＣで扱う単位（例えば５１２ビット単位）でフレーム化するフレーミング処理部１４と、そのフレームをＯＦＤＭの各サブキャリアに割り当てるビット割当回路１５とを備えている。なお、このビット割当回路１５で行われる帯域割当の仕方（伝送速度の決定方法）については後述する。
【００２２】
ビット割当回路１５で割り当てられたフレームは、ＩＦＦＴ回路１６で逆フーリエ変換されて時間軸上のデータ信号に変換され、この信号に、プリアンブル付加回路１７によって同期用のプリアンブル信号が付加される。その後、そのプリアンブルが付加されたデータ信号は、Ｄ／Ａ変換器１８によってアナログ信号に変換され、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）１９及びカップリングトランス２０を通じて電力線１に重畳される。
【００２３】
他方、親機モデム５の受信部２２は、上記送信部１３を逆に辿る経路を備えている。すなわち、電力線１からの高周波信号は、カップリングトランス２３とアナログフロントエンド（ＡＦＥ）２４を介してＡ／Ｄ変換器２５に入力され、デジタル信号に変換される。このデジタル信号は、プリアンブル除去回路２６によってデータ部の同期が行われ、ＦＦＴ回路２７でフーリエ変換されて単位時間の信号からサブキャリアが抽出される。
【００２４】
その後、ビット取出回路２８において、前記ビット割当回路１５と逆の手順でサブキャリアからビット列を取り出し、取り出された信号はフレーミング処理部２９によってイーサネットフレームに変換されて送信される。
なお、第一及び第二子機モデム１１，１２は、ビット割当回路１５による伝送速度の決定機能以外は上記親機モデム５と同じ構成及び機能を備えている。また、第二子機モデム１２は、親機モデム５や第一子機モデム１１と同じ方式の信号を扱うことができるが、電力線１の代わりに同軸線２を使って信号を送受信するものである。
【００２５】
〔サブキャリアのマップ決定方法〕
図３は、親機モデム５と子機モデム１１，１２の間で行われるサブキャリアのマップ決定方法の手順を示している。
図３に示すように、まず、送信側（親機モデム５）がテスト波形を受信側（子機モデム１１，１２）に送信し、受信側は、そのテスト波形を受信すると、サブキャリア毎の受信感度（Ｓ／Ｎ比）を測定する。その測定結果は送信側に送られて、送信側は測定したマップに基づいてデータを送信する。
【００２６】
本実施形態では、上記のようなサブキャリアのマップ測定が、親機モデム５と各子機モデム１１，１２との間で、一定時間ごとに繰り返して行われる。
もっとも、親機モデム５は、同軸線２に接続されている第二子機モデム１２（ノードＣ、Ｄ及びＥ）については、ＩＤ番号等によってそれらが同軸線２に接続されていることを予め把握しており、特定の一つのノードＣについてのみサブキャリアのマップ測定を行う。
【００２７】
図４（ａ）及び（ｂ）は、親機モデム５と子機モデム１１，１２との間の通信手順を示すフローチャートである。
このうち、図４（ａ）は、電力線１に接続されている第一子機モデム１１（ノードＡ及びＢ）に対して行われるユニキャスト通信の手順を示している。
同図に示すように、電力線１に接続されているノードＡ及びＢに対してはそれぞれ個別にサブキャリアのマップが決定され、ノードＡ及びＢのユニキャストアドレスを用いてそれぞれのマップに依拠したデータの送信が行われる。
【００２８】
他方、図４（ｂ）は、同軸線２に接続されている第二子機モデム１２（ノードＣ、Ｄ及びＥ）に対して行われるマルチキャスト通信の手順を示している。
同図に示すように、ノードＣ、Ｄ及びＥに対しては、ある特定のノードＣ（例えばＩＤが最も若い番号のもの）に対してのみサブキャリアのマップが決定され、そのノードＣに対してマルチキャストでデータが送信されるとともに、同じく同軸線１２に接続されているノードＤ及びＥに対しても同時にデータが送信される。
【００２９】
なお、本実施形態では、同軸線１２側のノードＣ、Ｄ及びＥのうち、１つのノードＣのみが親機モデム５に対してＡＣＫ（アクノレッジ）を返すようになっている。
この場合、他の電力線１側のノードＡ及びＢでの受信エラーに対しては効果がないが、伝送特性が安定した同軸線２上でのエラーは少ないと考えられるので、同じ同軸線２上の一つのノードＣがＡＣＫを返すことにより、電力線１側の伝送特性の不安定さに起因する、パケット落ちを減らすことが可能となる。
【００３０】
上記構成に係る電力線通信システムによれば、電力線１に比べて伝送路の減衰特性がフラットな同軸線２に複数のノードＣ、Ｄ及びＥ（第二子機モデム１２）を接続し、それらのノードについては親機モデム５が同じ伝送速度を共通に割り当ててマルチキャスト通信を行うので、映像系データのような比較的大容量のデータをそれらのノードＣ、Ｄ及びＥに送信しても、そのデータを個別に送信する場合に比べて帯域の占有率がそれほど増加しない。このため、大幅な帯域制限を行うことなく、各ノードＣ、Ｄ及びＥに効率的にデータ転送を行うことができる。
【００３１】
例えば、通信媒体網３がすべて電力線１で構成されている従来のＰＬＣシステムを想定すると、親機モデム５がノードＡ〜Ｅへ同じデータを送信したい場合には、非常に低いレートのブロードキャストを使って時間をかけて送信するか、ノードＡ〜Ｅ宛のデータを５種類作成して、それぞれ送信する必要がある。
この場合、伝送システム全体の帯域が１２０Ｍｂｐｓであり、送りたい情報のデータ量が２０Ｍｂｐｓとすると、上記の情報送信だけで２０Ｍｂｐｓ×５＝１００Ｍｂｐｓの帯域を占有し、残りが２０Ｍｂｐｓになってしまう。
【００３２】
この点、本実施形態のＰＬＣシステムのように、伝送媒体の一部に同軸線２を使った場合には、通常の家屋内程度の距離が短いときには、伝送に使う周波数が数ＭＨｚ〜数十ＭＨz以下の場合であれば、伝送路の減衰特性はほぼフラットになり、同軸線２に接続されているノードＣ、Ｄ及びＥについては周波数ごとの減衰の形状が大きく変わることがなく、親機モデム５から見た場合にはノードＣ、Ｄ及びＥの減衰特性には大きな差がなくなる。
【００３３】
本実施形態のＰＬＣシステムでは、上記した同軸線２の特性を利用して、親機モデム５から複数のノードＡ〜Ｅに同じデータを送信する場合の伝送システム全体の帯域の無駄をなくすものである。
すなわち、親機モデム５からノードＡ及びＢに対して送信する場合は、ノードＡ及びＢとの固有の減衰特性を用いる。このため、ノードＡ及びＢに最適化された特性を利用してデータを送信する。
【００３４】
一方、ノードＣ、Ｄ及びＥに対しては減衰特性がほぼ同様となるので、どれかひとつについて特性を測定し、それにあわせた最適化を行い、ノードＣ、Ｄ及びＥに対して同時に受け取りができるようにマルチキャストで送信を実施する。
これにより、伝送システム全体の帯域が１２０Ｍｂｐｓとすると、ノードＡ及びＢに対しての２０Ｍｂｐｓと、ノードＣ、Ｄ及びＥに対しての２０Ｍｂｐｓの帯域を使えば伝送可能となるので、残りの帯域が６０Ｍｂｐｓとなり、他の通信で利用できる帯域が大幅に増加する。
【００３５】
〔他の実施形態〕
図５は、本発明の他の実施形態に係る電力線通信システムを示している。
このシステムでは、同軸線２側の第二子機モデム（ノードＣ〜Ｅ）１２が、アンテナ３１からの無線信号を分離する分波器３２に接続されており、これにより、各ノードＣ〜Ｅは無線放送も受信できるようになっている。
【００３６】
図５において、分波器３２に接続された各ノードＣ〜Ｅには、親機モデム５との間で分波器３２を経由した通信を行う間接モデム（図例ではノードＣ及びＤ）と、親機モデム５との間で分波器３２を経由しない通信を行う直接モデム（図例ではノードＥ）とがある。そして、分波器３２によっては減衰特性が小さいものもあるが、２０ｄＢ程度の減衰特性をもったものがある。このような減衰特性の大きい分波器３２を使用した場合、ノードＣ及びＤは、分波器３２を経由する分だけ親機モデム５からの信号に減衰が発生する。
【００３７】
そこで、本実施形態では、分派器３２を経由するノードＣ及びＤと、それを経由しないノードＥとの間で信号の減衰特性を合わせ込むため、分波器３２を通過することに伴う信号の減衰に対応する減衰度を有する減衰器（アッテネータ）３３を、ノードＥの手前の同軸線２に接続している。
なお、上記実施形態は例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は特許請求の範囲によって規定され、そこに記載された構成と均等の範囲内のすべての変更も本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の電力線通信システムの全体構成図である。
【図２】親機モデムの内部構成を示すブロック図である。
【図３】サブキャリアのマップ決定方法の手順を示すシーケンス図である。
【図４】（ａ）は親機モデムと第一子機モデムの通信手順を示すフローチャートであり、（ｂ）は親機モデムと第二子機モデムの通信手順を示すフローチャートである。
【図５】他の実施形態に係る電力線通信システムの全体構成図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      電力線
２      同軸線
３      通信媒体網
５      親機モデム
９      バラン
１１      第一子機モデム（ノードＡ及びＢ）
１２      第二子機モデム（ノードＣ、Ｄ及びＥ）
１５      ビット割当回路（帯域割当手段）
３２      分波器
３３      減衰器
【図１】
2008079120.tif 000003
【図２】
2008079120.tif 000004
【図３】
2008079120.tif 000005
【図４】
2008079120.tif 000006
【図５】
2008079120.tif 000007