(57)【要約】【課題】  条件の悪い伝送路として知られている電灯線を使って通信するシステムを構築する場合、伝送路特性が変動するので、一般的なエラー訂正や再送による方法で通信品質を確保できない場合がある。    【解決手段】  通信モジュールが通信している電灯線の状態を、別の通信していない通信モジュールが監視し、通信している信号を一時的に記憶することで、その通信が失敗した場合に、通信していない通信モジュールが通信を代行することにより通信を成功させ、通信品質を高める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電灯線を介して複数の通信モジュール間で電灯線通信を行う電灯線通信システムであって、電灯線通信を行う前記通信モジュール間の電灯線に備えられた他の通信モジュールが通信状態を監視する電灯線通信システム。
【請求項２】
通信状態を監視するモジュールは、任意の第１の通信モジュールが、予め特定された第２の通信モジュールへ送信信号を送信し、前記第２の通信モジュールが前記第１の通信モジュールへ前記送信信号に対する受信完了を示すアンサー信号を送信した場合、前記送信信号と前記アンサー信号を検知することで、正常通信ができたかどうかを確認する通信確認手段を備えた請求項１記載の電灯線通信システム。
【請求項３】
通信状態を監視するモジュールは、通信確認手段において、送信信号を検知してから予め設定された所定時間を超えてもアンサー信号を検知しなかった場合、または、前記アンサー信号を検知する前に新たに同一の前記送信信号を検知した場合、通信異常が発生したと判断する通信異常発生判断手段を有する請求項２記載の電灯線通信システム。
【請求項４】
通信状態を監視するモジュールは、通信異常発生判断手段において通信異常が発生したと判断した回数をカウントするカウンタを有する請求項３記載の電灯線通信システム。
【請求項５】
通信状態を監視するモジュールは、カウンタに記憶した通信異常が発生したと判断した回数が予め設定した所定回数に達するかまたは超えると、少なくとも送信信号の内容を含む信号を、代行して第２の通信モジュールへ送信する請求項４記載の電灯線通信システム。
【請求項６】
通信状態を監視するモジュールは、第２の通信モジュールから送信信号に対する受信完了を示すアンサー信号を検知した場合、第１の通信モジュールへ前記アンサー信号を第１の通信モジュールへ送信するアンサー送信手段を有する請求項２から５のいずれかに記載の電灯線通信システム。
【請求項７】
第１の通信モジュールの通信失敗を他の通信モジュールが検知した場合に当該他の通信モジュールが代行送信を行う請求項１記載の電灯線通信システム。
【請求項８】
通信状態を監視するモジュールは、任意の第１の通信モジュールが特定された第２の通信モジュールへ送信する送信信号が送信できなかった場合に第２の通信モジュールへの送信信号を代行して送信するよう前記第１の通信モジュールから送信される依頼信号を受信する代行依頼受信手段と、前記代行依頼受信手段で前記依頼信号を受信したら少なくとも前記送信信号の内容を含む信号を代行して第２の通信モジュールへ送信する請求項１記載の電灯線通信システム。
【請求項９】
代行依頼受信手段は、第１の通信モジュールから電灯線通信により依頼信号を受信する請求項８記載の電灯線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電灯線を用いて通信を行う通信モジュールが複数設置された通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気機器に電力を供給する電灯線を用いて通信を行うシステムが普及しつつある。電灯線は、接続されている電気機器が生じるノイズや伝送路特性が変動することから通信用途として条件が悪いことが知られている。一般的に通信ネットワークでは、エラー訂正や再送により通信品質を確保する方法が用いられるが、条件の悪い伝送路では、これらを用いても通信品質を確保できない場合がある。
【０００３】
従来、このような電灯線通信システムにおいて、中継器を用いることにより通信品質を確保する方法がとられた。
【特許文献１】特開２００１−３０８７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、エラー訂正や再送により通信品質が確保できないような条件の悪い伝送路を持つ電灯線通信システムにおいて、通信している通信モジュール間の通信を通信していない通信モジュールが監視することにより、通信が失敗した場合に、その通信を通信していなかった通信モジュールが再現する電灯線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の電灯線通信システムは電灯線上の全ての送信信号を監視する通信モジュールを複数備え、これらの通信モジュールは他の通信モジュールが通信した結果、成功したか否かを認識できる機能を持つ。成功したか否かは、送信信号に対し、受信したことを通知するアンサー信号を受信したことで判断する。通信が失敗したことを認識した通信モジュールは、失敗した通信を再現し、失敗した通信モジュールの通信を代行することにより、通信が成功する確率を高める構成にしたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、エラー訂正や再送を行っても通信品質がされないような条件の悪い伝送路であっても、簡便に電灯線通信システムの通信成功率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（実施の形態１）
図１に本発明の電灯線通信システムで使用する電灯線通信モジュール１ａの基本構成を示す。演算処理部２ａは、電灯線通信モジュール１ａが通信を行うときに通信データを処理し、また、以下に示す３ａから７ａまでの各構成部と相互に接続し、それぞれを制御する。これらそれぞれの制御は、演算処理部２ａが具備する図示しない記憶領域（メモリ）にあらかじめ記憶されたプログラムが、演算領域において実行されることにより実現される。
【０００８】
識別情報記憶部３ａには、電灯線通信モジュール１ａと同等の電灯線通信モジュールが電灯線により複数接続されている通信システムにおいて、個々の電灯線通信モジュールを
識別する為に必要な識別情報が予め記憶されている。すなわち、自分あてに送信された信号かを判別するために必要な自己の識別情報と、どの電灯線通信モジュールから送信されてきたかを判断するために必要な他の電灯線通信モジュールの識別情報がテーブルとして記憶され、送信されてきた識別情報と比較可能におかれている。
【０００９】
なおこの比較は識別情報記憶部３ａにおいてなされても演算処理部２ａにおいてなされてもよい。識別情報としては、アラビア数字の列でもアルファベットをランダムに並べた記号でもよい。
【００１０】
タイマ処理部４ａは、通信モジュールが電灯線からデータを受信したことを電気的に感知し、例えば後述する通信処理部７ａが電灯線２０を通る波形をモニタリングすることで通信状態している。モニタリングしている際に、この通信処理部７ａがある一定の振幅を持った信号波形を受信したことを検知し、この受信情報を受けた演算処理部２ａからタイマ処理部にパルス信号が入力されることで、タイマ処理部４ａのゲートの信号がＬＯＷからＨＩＧＨＴに切り替わり、これを検知することで内部のスイッチング素子を切り替え時間の測定を開始する。
【００１１】
カウンタ処理部５ａは、電灯線から送信されたデータに含まれる特定の信号、例えばフラグ、の数をカウントすることで、信号を何回受信したかを計測する。データ記憶部６ａは、通信データを一時的に記憶でき、そのデータサイズは任意に設定可能である。
通信処理部７ａは、電灯線２０を通る信号のモニタリングをしており、電灯線通信モジュール１ａとこれに接続される電気機器、制御機器、または、他の電灯線通信モジュールから信号を受信し、また、演算処理部２ａで生成された通信データを公知の方法でスペクトラム拡散方式のデータフォーマットに変換し、電灯線または無線により電気機器、制御機器、または、他の電灯線通信モジュールに送信する。スペクトラム拡散方式へのデータフォーマット変換は、演算処理部２ａで行ってもよい。
【００１２】
次に図２に電灯線通信モジュールを複数接続した場合の電灯線通信システムの基本構成を示す。電灯線２０は各電気機器に電力を供給する他、制御器３０ａが電灯線通信により電気機器を制御するための信号送信の伝送路としても利用される。電灯線通信モジュール１ａは他の電灯線通信モジュール１ｂから１ｄと電灯線通信により通信する通信装置で、各電灯線通信モジュール１ａから１ｄは、それぞれの識別情報記憶部３ａから３ｄに識別情報としての識別番号または記号が記憶されており、この識別情報をもとにして互いに区別可能である。制御器３０ａは電気機器３１ｂから３１ｄを制御する制御装置を示す。
電灯線通信モジュール１ａは、前述の通り通信処理部７ａにおいて電灯線２０を用いて送信されてくる信号の波形をモニタリングしており、また、演算処理部２ａは重畳されている識別情報がどの電灯線通信モジュールから送信されたのか、また、送信のあて先が自分自身なのかをこの重畳された識別情報に基づいて判断している。
【００１３】
この判断は、識別情報記憶部３ａに予め登録されている各電灯線通信モジュールの識別情報と、電灯線２０を用いて送信されてくる信号からこの通信処理部７ａにおいてフィルタによって分離された識別情報とを、演算処理部２ａにおいて比較し、この識別情報により、送信元と送信先を判別する。なお、送信元、送信先の識別情報はともに送信元の電灯線通信モジュールにおいて送信信号に重畳される。
判別した識別情報または記号と送信信号に含まれる送信データをデータ記憶部６ａに一時的に記憶することが可能である。同様に、受信したことを通知するアンサー信号についても一時的にデータ記憶部６ａに記憶することが可能である。また、記憶するデータのサイズは任意に設定が可能である。
【００１４】
また、電灯線通信モジュール１ａは、送信信号またはアンサー信号を受信した後、受信
をトリガとして時間計測を開始することで、次のアンサー信号または送信信号を受信するまでの時間を計測する機能を持つタイマ処理部４ａと、データ記憶部６ａに一時的に記憶している複数の信号を演算処理部２ａが比較し、同じ電文であるか否かを判定して同じ電文であればその受信回数をカウントするカウンタ処理部５ａとを持つ。
【００１５】
他の通信モジュール１ｂと１ｃ、１ｄも１ａと同等の機能を持ち、それぞれ電灯線２０の任意の位置に配置される。
【００１６】
以上のように構成された電灯線通信システムについて、図２と図３を用いてその動作を説明する。
【００１７】
まず、制御器３０ａが電気機器３１ｃと電灯線２０を介して通信を行う。電灯線通信モジュール１ａが送信した通信電文には自己の識別情報と送信先である電灯線通信モジュール１ｃの識別情報とが重畳されている。ただ、この通信電文は、送信先の電灯線通信モジュール１ｃのみならず、電灯線通信モジュール１ｃ、１ｄも電灯線２０を介して受信する。この時、通信モジュール１ｂと１ｃ、１ｄは電灯線２０を通って送信されてくる信号波形をモニタリングしている。これは図３のＳ１の状態である。
【００１８】
いま、電気機器３１ｃを使用すると電灯線通信モジュール１ａから電灯線通信モジュール１ｃの間、電灯線通信モジュール１ｃと電気機器３１ｃ間の伝送路にノイズが発生し、電灯線通信モジュール１ｃが受信不可能な状態となっていると仮定する。この時、電灯線通信モジュール１ｃは信号を受信できないが、電灯線通信モジュール１ｂと１ｄは電灯線通信モジュール１ａからの信号を受信し、図３のＳ２の状態、すなわちこの場合は送信信号を受信した状態に遷移する。
【００１９】
次に電灯線通信モジュール１ｂと１ｄとは、図３のＳ３に遷移し、受信した信号を一時的にデータ記憶部６ｂと６ｄに記憶する。通信モジュール１ｂと１ｄは、データ記憶部６ｂと６ｄとに一時的に記憶したこの受信信号を演算処理部２ｂと２ｄに送信し、演算処理部２ｂ、２ｄにおいてこの信号に送信信号フラグが含まれているかどうかで送信信号かどうか判断し、それぞれ送信信号であると判定できれば図３のＳ５に遷移する。
ここで、電灯線通信モジュール１ｃが電灯線通信モジュール１ａからの信号を受信できれば、電灯線通信モジュール１ｃからアンサー信号が発信され、電灯線２０を通して電灯線通信モジュール１ａのみならず、電灯線通信モジュール１ｂ、１ｄも受信することができる。すなわち、電灯線通信モジュール１ｂ、１ｄは、自身がこのアンサー信号を受信できるかどうかで、アンサー信号が発信されたかどうか、言い換えると、電灯線通信モジュール１ｃが受信に成功したかどうかを判断することができる。
【００２０】
そして一定期間アンサー信号が受信できない場合は、電灯線通信モジュール１ａ、１ｃ間に通信障害が起こっており電灯線通信モジュール１ａが通信に失敗したことを検知または判断することが可能となる。そのために、送信信号を受信してからこのアンサー信号を受信するまでの時間をタイマ処理部４ｂと４ｄにて計測する。
【００２１】
本実施の形態においては、電灯線通信モジュール１ｃ、電気機器３１ｃは制御器３０ａからの通信電文を受信していないので通信モジュール１ｃは演算処理部２ｃによりアンサー信号を送信できない。そのため、所定期間経過後、通信モジュール１ａ、１ｂ、１ｄでアンサー信号受信のタイムアウトが発生する。アンサー信号受信のタイムアウトは通信モジュール１ａと１ｂ、１ｄがそれぞれ計測し、その計測時間を一定時間周期で演算処理部２ａ、２ｂ、２ｄに送信すると、それぞれの通信異常発生判断手段として機能する演算処理部において予め設定されていたタイムアウト時間を越えた時点で、それぞれがタイムアウトと判定し、通信異常があったものと判断する。図３のＳ６の状態である。また、前記
アンサー信号を検知する前に新たに同一の前記送信信号を検知した場合も通信異常発生判断手段として機能する演算処理部２ａは通信異常があったと判断する。
【００２２】
なお、例えば電灯線通信モジュール１ａと１ｃとの間の通信障害が存在しなくなった場合はタイムアウトが発生しないので、アンサー信号を受け取ることもでき、図３のＳ１に遷移し、引き続き電灯線２０からの送信信号の波形をモニタリングする。
タイムアウトが発生した場合、通信モジュール１ｂと１ｄは図３のＳ７に遷移し、カウンタ処理部５ｂと５ｄでそれぞれ再送をカウントする。この一連の処理を任意に設定した再送最大回数（例えば５回）まで繰り返した後、通信モジュール１ａは通信処理を終了する。これにより通信モジュール１ａは通信失敗となる。
【００２３】
通信失敗の判断は、演算処理部２ａが行う。失敗の判断は任意に設定した再送最大回数を演算処理部２ａに設定しておくことで、その回数に達した時点で再送を取りやめるよう予めプログラムしておけば容易に可能である。
【００２４】
この時、通信モジュール１ｂと１ｄとは、データ記憶部６ｂと６ｄに電灯線通信モジュール１ａからの通信データと送信元の電灯線モジュール１ａの識別情報、及び、送信先の電灯線モジュール１ｃの識別情報を一時的に記憶した状態にあり、加えて、アンサー信号を受信せずに再送最大回数の再送信号を受信することで、演算処理部２ｂ、２ｄは演算処理部２ａと同様に電灯線通信モジュール１ａが電灯線通信モジュール１ｃに対する通信に失敗したことを判断することができる。電灯線通信モジュール図３のＳ８の状態である。
【００２５】
この状態に遷移した通信モジュール１ｂと１ｄは制御器３０ａに接続されている通信モジュール１ａの代行として引き続き通信を行う（Ｓ９）。代行送信をする電灯線通信モジュールの設定の仕方は以下の通りである。
【００２６】
代行通信は、最初の通信を行った電灯線通信モジュール同士以外のモジュールが行うが、本実施の形態においては代行を行うモジュールは２つであり、それぞれ第１代行、第２代行とする。
【００２７】
第１代行、第２代行の定め方としては、送信元と送信先の以外の電灯線通信モジュールのうち、送信元の電灯線通信モジュールの識別情報を受信していた場合に送信の失敗検出後に受信モードから送信モードに変更されるプログラムを格納したものを第１の代行と定め、送信元と第１代行との電灯線通信モジュールの識別情報を受信していた場合に送信失敗検出後に受信モードから送信モードに変更されるプログラムを格納した電灯線通信モジュールを第２代行と定める。第２代行としては、第１代行の識別情報を受信していたことを基に受信モードから送信モードに切り替わるようにしておいても良い。なお、図４に本実施の形態における各電灯線通信モジュールの第１代行と第２代行を定めている。以下詳細に説明する。
【００２８】
本実施の形態においては、制御器３０ａは電気機器３１ｃを制御するから、送信元が電灯線通信モジュール１ａであった場合、制御対象である電気機器３１ｃの電灯線通信モジュール１ｃが主たる送信先となる。このとき系で残っているのは電灯線通信モジュール１ｂと１ｄであるため、第１の代行モジュールを電灯線通信モジュール１ｂ、第２の代行モジュールを電灯線通信モジュール１ｄと予め設定しておく。以下代行モジュールの定め方を説明する。
【００２９】
電灯線通信モジュール１ｂ、１ｄの演算処理部２ｂ、２ｄが、送信失敗を検知する前に、電灯線通信モジュール１ｂの演算処理部２ｂが、送信先として電灯線モジュール１ａの識別情報を認識していた場合、すなわち識別情報記憶部４ｂに電灯線通信モジュール１ａ
の識別情報が記録されていた場合には、演算処理部２ｂが通信処理部７ｂを受信モードから送信モードに切り替える命令信号を通信処理部７ｂに送信する。これら一連の動作は予め格納されているプログラムを演算処理部２ｂの図示しないメモリの演算領域において実行される。これにより、電灯線通信モジュール１ｂが送信モードに切り替わる。
その後、電灯線通信モジュール１ｂの演算処理部２ｂは、データ記憶部６ｂに格納されている電灯線通信モジュール１ａからの通信データと送信元の電灯線モジュール１ａの識別情報、及び、送信先の電灯線モジュール１ｃの識別情報に送信元の識別情報として電灯線通信モジュール１ｂのものを追加し、再びスペクトラム拡散方式の通信フォーマットに変換し送信する。
【００３０】
そうすると、電灯線通信モジュール１ａ、１ｃ、１ｄは、あて先として電灯線通信モジュール１ｃ、送信元として電灯線通信モジュール１ａ、１ｂを含む送信信号を受け取ることになる。この通信がなんらかの原因で失敗に終わった場合、電灯線通信モジュール１ｄは、電灯線通信モジュール１ａ、１ｂの識別情報を送信元として認識していた場合に受信モードから送信モードに変更され、代行送信を開始する。代行送信するまでの手順等は上述したのと同様である。
【００３１】
さらに代行の決定の仕方としては、以下の手段もある。
【００３２】
電灯線通信モジュール１ａの演算処理部のメモリ（図示せず）に、電灯線通信モジュール１ａの演算処理部２ａが通信失敗と判断した場合に通信の代行をさせる電灯線通信モジュールを順位付けたうえで予め設定しておき、通信失敗と判断した場合に順位の高い順に代行依頼電文の通信をすることで、その通信を受けた電灯線通信モジュールが送信モードに切り替わり代行送信を行う。この際、もともとの送信先の電灯線通信モジュールと代行依頼をする電灯線通信モジュールとが一致してしまった場合は、優先順位の低い電灯線通信モジュールに代行依頼電文を送信する。このとき、電灯線通信モジュール１ａの演算処理部２ａ内に代行送信用電文が予め用意されており、通信失敗の判断とともに代行送信電文を通信処理部７ａから送信するプログラムが予め格納されている。
【００３３】
通信モジュール１ｂが送信信号に付加する識別情報は通信モジュール１ｂの識別情報記憶部４ｂに格納されている情報を使用する。よって、通信モジュール１ｃが通信モジュール１ｂからの送信信号を受信した場合、その送信信号に対するアンサー信号は通信モジュール１ｂに送信する。ただし、通信モジュール１ｂの送信信号には通信モジュール１ａの代行であることを、通信モジュール１ｂが演算処理部２ｂで送信信号を生成した時にそのデータに付加し、この送信信号は通信モジュール１ｃの代行であることを通知する。同様にして、通信モジュール１ｄも代行処理を行う。
【００３４】
この処理により図２のシステムでは、通信に失敗した場合、通常の３倍の通信を実行することになる。通信モジュール１ｂまたは１ｄのどちらかの通信が成功した場合は、代行処理が成功した結果を本来の通信対象である通信モジュール１ａに通知する。代行処理を実行した結果は、代行処理を行った通信モジュールの演算処理部が判定する。
【００３５】
通知する方法は、電灯線２０を用いた電灯線通信を用いて通知する。通信処理部が、電灯線２０を使用せずに無線通信ができる機能を持っている場合は、その無線通信を用いて通知してもよい。どちらの通信方法を用いた場合も、演算処理部または通信処理部においてデータフォーマットをスペクトラム拡散方式に変換してを制御する。
【００３６】
また、通信モジュール１ｃが通信モジュール１ａからの送信信号を受信し、通信モジュール１ａに対してアンサー信号を返信しても、通信モジュール１ａがそのアンサー信号を受信できない場合は、通信モジュール１ａは再送を実行する。この時、通信モジュール１
ｂと１ｄの通信処理部２ｂと２ｄとが、電灯線２０を監視していて、アンサー信号を受信した後に通信モジュール１ａが再送した送信信号を受信したとそれぞれの演算処理部２ｂと２ｄが判定した場合は、通信モジュール１ａがアンサー信号を受信できていないことによる再送であることが判断できるので、通信モジュール１ｂと１ｄが通信モジュール１ａに対し、通信モジュール１ａと通信モジュール１ｃ間の通信が成功している旨を通知する。この処理は、通信モジュール１ｂの演算処理部２ｂと通信モジュール１ｄの演算処理部２ｄがそれぞれ実行する。
【００３７】
この場合の通知方法も、電灯線２０を用いた電灯線通信、または無線を用いる方法がある。
ここまでは送信信号の代行方法について示したが、送信信号に対するアンサー信号を代行することも可能である。
【００３８】
以上のように、通信に失敗した場合もシステム内の他の通信モジュールが通信を代行することにより、通信を成功させる確立が高くなる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、エラー訂正や再送を行っても通信品質がされないような条件の悪い伝送路に対して通信成功率を高めるために既存ネットワークに別の新しい機器を追加せず、電灯線通信システムの通信成功率を高めることができるので、条件の悪い伝送路を持つ電灯線通信システムに有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電灯線通信システムを構成する電灯線通信モジュールを示す機能ブロック図
【図２】本発明の一実施の形態に係る電灯線通信システムを表すブロック図
【図３】本発明の一実施の形態に係る電灯線通信システムの動作フォローチャート
【図４】本発明の一実施の形態に係る電灯線通信システムにおいて、送信代行の順位を示す図
【符号の説明】
【００４１】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ      電灯線通信モジュール
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ      演算処理部
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ      識別情報記憶部
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ      タイマ処理部
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ      カウンタ処理部
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ      データ記憶部
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ      通信処理部
２０   電灯線
３０ａ 制御器
３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ      電気機器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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