JP2007096996A

JP2007096996A - 電力線通信用アダプタ、および電力線通信用システム

Info

Publication number: JP2007096996A
Application number: JP2005285757A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Shiba; 利史芝
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-12
Also published as: US20070076676A1

Abstract

【課題】電力線通信用アダプタと通信端末間の配線を単純化すること。
【解決手段】電力線に接続された電力線コンセント６０に装着されるプラグ部２１から供給される交流信号を通信端末１００を駆動するための直流信号に変換するＡＣ／ＤＣ変換部２５と、交流信号に重畳されている通信用信号を復調し、復調された通信用信号を前記通信端末１００との間で決められた信号に変換する機能と、前記通信端末１００から供給された通信用信号を前記電力線に供給するための規格に沿った信号に変換する機能とを有する信号変換部２４と、前記電源変化部２５から供給された直流信号と、前記信号変換部２４と前記通信端末１００との間で通信を行うための信号とが伝送可能なケーブルが接続可能なコネクタ２８と、前記通信端末１００に前記直流信号を供給して良いか否かを判定し、判定結果に応じて前記コネクタへの前記直流信号の供給を制御する制御部２９とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電力線通信を行うための電力線通信用アダプタ、および電力線通信用システムに関する。

インターネットの普及やパーソナルコンピュータの低価格化に伴う一人1台化、またテレビ番組表のインターネットからの取り出し等による情報家電のネットワーク化により、宅内のさまざまな場所で、インターネット接続に対する要求が出ている。

これら、ネットワークインタフェースを持つパーソナルコンピュータや情報家電(以下、端末)や、インターネットと宅内ネットワーク間を接続するためのゲートウェイ装置（以下、ゲートウエイ）は、１００ＢＡＳＥ−ＴＸや１０ＢＡＳＥ−Ｔなど、ツイストペアケーブルを物理媒体とした有線ネットワークインタフェースを有している場合が多い。

宅内のさまざま場所に端末やゲートウエイを設置する場合、ツイストペアケーブルで接続するためには、あらかじめ宅内にケーブル配線がされていないと、配線工事が必要となり、機器購入以外のコストが上昇する。

そこで、新たな配線が不要なネットワークとして、無線ＬＡＮ、電力線通信が普及している、もしくはその兆しがある。

特に、電力線通信は、宅内のすべてをカバーしており、かつ、接続する端末やGWもすべて、電力線に接続する必要があること、また無線LANのように伝送距離の制約やセキュリティの問題がないことから、宅内ネットワークの配線として、もっとも注目された媒体となっている。

端末やゲートウエイの電源は、コストや装置サイズの小型化のために、ＡＣアダプタを利用している場合が多い。このＡＣアダプタは、交流(ＡＣ)から、低電圧の直流(ＤＣ)に変換するもので、電力線に重畳されている信号を減衰、もしくはカットしてしまう。よって、端末やゲートウエイに、直接電力線通信を行わせるためには、端末やゲートウエイにＡＣ電圧を直接入力をさせる必要があるが、電力線通信を行わない用途には不要なコストがかかるばかりか、装置の小型化も難しくなる。

そこで、既存のネットワークインタフェースであり、ほとんど全ての端末に標準で装備されている１００ＢＡＳＥ−ＴＸ／１０ＢＡＳＥ−Ｔと、電力線の間を接続制御を行う装置が提案されている（特許文献１）。

この装置を用いることで、配線の見直しを最小限に抑え、なおかつ、宅内のどこにでも端末やゲートウエイを設置することが可能となっている。
特開２０００−４８２３６号公報

この上述した手法ににより、比較的容易に電力線通信を実現することが可能となるが、ＡＣアダプタと電力線通信用アダプタの２系統を、電力線に接続する必要が出てくるため、コンセント数の不足や、２重配線により美観を損ねるといった問題がある。

本発明の目的は、電力線通信用アダプタと通信端末間の配線を単純化することが可能な電力線通信用アダプタおよび電力線通信システムを提供することにある。

本発明の一例に係わる電力線通信用アダプタは、電力線に接続された電力線コンセントに装着されるプラグ部から供給される交流信号を通信端末に供給するための直流信号に変換する電源変換部と、交流信号に重畳されている通信用信号を復調し、復調された通信用信号を前記通信端末との間で決められた信号に変換する機能と、前記通信端末から供給された通信用信号を前記電力線に供給するための規格に沿った信号に変換する機能とを有する信号変換部と、前記電源変化部から供給された直流信号と、前記信号変換部と前記通信端末との間で通信を行うための信号とが伝送可能なケーブルが接続可能なコネクタと、前記通信端末に前記直流信号を供給して良いか否かを判定し、判定結果に応じて前記コネクタへの前記直流信号の供給を制御する制御部とを具備することを特徴とする。

電力線通信用アダプタと通信端末間の配線を単純化することが可能になる。

本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。

図１は、インターネットおよび宅内のネットワークシステムを示す図である。

通信端末としてのゲートウエイ１００は、インターネットと、宅内のネットワーク間を接続する機能を有する。

アダプタ２０は、ゲートウエイ１００／端末３０Ａ〜３０Ｃと電力線４０の間にあって、電力線４０に接続された端末３０Ａ〜３０Ｃとゲートウエイ１００間の通信制御を行うとともに、ゲートウエイ１００／端末３０Ａ〜３０Ｃに対して、直流電圧信号を供給する機能を有する。

端末３０Ａ〜３０Ｃは、電力線４０に接続され、電力線４０を介した通信を行うことができる装置であり、アダプタ５０を介して接続する場合と、直接電力線４０に接続する２つの種類がある。

次ぎに、ゲートウエイ１００およびアダプタ２０のシステム構成について図２を参照して説明する。

電源プラグ２１は、ＡＣアウトレット(電力線コンセント)６０に接続され、宅内の電力線４０と接続する。フューズ（FUSE）２２は、電源プラグ２１から入力されたＡＣ電流がある一定以上多い場合に、遮断する機能を有す（CT）２３は、フューズ２２を介して電源プラグ２１からの信号を、高周波成分と、電源の交流成分に分離する機能を有する。高周波成分は、モデム２４へ、交流成分はＡＣ／ＤＣ変換器（AC/DC）２５へ出力する、また、モデム２４から出力された信号を、フューズ２２／電源プラグ２１を介して、電力線４０に出力する機能を有する。

モデム２４は、カプラ２３から供給された信号をゲートウエイ１００との間で決められた物理層／ＭＡＣ(媒体アクセス制御)層に合った信号に変換する機能と、ゲートウエイ１００から供給された信号を電力線通信の物理層／ＭＡＣ層に合った信号に変換する機能を有する。

ＡＣ／ＤＣ変換器２５は、カプラ２３から出力されたＡＣ電圧（交流信号）をＤＣ電圧（直流信号）に変換する機器である。ＰＥコントローラ２６は、ゲートウエイ１００に対してＤＣ電圧信号を供給をしてよいかどうかを、パルストランス２７からの出力信号から判定し、ゲートウエイ１００に対してＤＣ電圧信号を供給してよい場合、ＤＣ電圧信号をパルストランス２７に供給する機能を有する。

パルストランス（PT10）２７は、モデム２４からのＡＣ成分と、ＰＥコントローラ２６からのＤＣ成分をコネクタ（CN10）２８に対して出力する。コネクタ（CN10）２８は、ゲートウエイ１００とのケーブル接続を行う、コネクタである。

ツイステッド・ペア・ケーブル７１，７２は、ゲートウエイ１００とアダプタ２０間、およびゲートウエイ１００とＡＤＳＬモデム８０間を接続する配線である。

ＣＰＵ１０１は、端末の管理と、通信フレームの生成、受信を行う。第１のＭＡＣ／ＰＨＹ１０２は、ＭＡＣ層と物理層の制御を行う。第１のＭＡＣ／ＰＨＹ１０２は、アダプタ２０から供給された信号からフレームを生成してＣＰＵ１０１に出力する機能、およびＣＰＵ１０１から供給されたフレームをアダプタ２０へ供給するための信号に変換する機能を有する。

第１のパルストランス（PT1）１０３は、アダプタ２０から供給された信号のＡＣ成分をコネクタ（CN1）１０４に中継する機能、および第１のＭＡＣ／ＰＨＹ１０２からの出力信号のＡＣ成分をコネクタ１０４へ中継する機能を有する。

第１のＤＣ／ＤＣ変換器（DC / DC1）１０５は、アダプタ２０からツイステッド・ペア・ケーブル７１、コネクタ１０４を介して供給されたＤＣ電圧信号を、第２のＤＣ／ＤＣ変換器（DC / DC2）１０６への入力電圧に変換する機能を有する。第１のＤＣ／ＤＣ変換器１０５から出力された電圧信号は、第１の第１のダイオード１０７を介して第２のＤＣ／ＤＣ変換器１０６に供給される。

第２のＤＣ／ＤＣ変換器１０６は、第１のＤＣ／ＤＣ変換器１０５から供給された電圧信号、およびコネクタ（CN2）１０８から供給された電圧信号のいずれか一方の電圧信号を内部使用の電圧値に変換する機能を有する。

コネクタ１０８は、外部ＡＣアダプタが接続可能なコネクタであり、アダプタ２０からツイステッド・ペア・ケーブル７１を介して電源電圧が供給されない場合の、電源電圧を取り込む機能を有する。コネクタ１０８から供給された電源電圧信号は第２のダイオード１０９を介して、第２のＤＣ／ＤＣ変換器１０６に供給される。

第２のパルストランス（PT2）１１０は、ＡＤＳＬモデム８０から出力され、コネクタ１１１を介して入力された信号のＡＣ成分をＭＡＣ／ＰＨＹ１１２に供給する機能、およびＭＡＣ／ＰＨＹ１１２から供給された信号のＡＣ成分をコネクタ１１１に供給する機能を有する。

ＭＡＣ／ＰＨＹ１１２は、ＭＡＣ層と物理層の制御を行う部分であり、ＡＤＳＬモデム８０から供給された信号からフレームを生成してＣＰＵ１０１に出力する機能、およびＣＰＵ１０１から供給されたフレームをＡＤＳＬモデム８０に供給するための信号に変換する部分である。

ゲートウエイ１００と電力線４０との間に、図1、２に示すアダプタを接続する。

アダプタ２０は、1個のＡＣアウトレット６０に接続されることによって、電力線４０と接続する。

フューズ２２／カプラ２３を介して、電力線４０に重畳されている通信用信号を、モデム２４に入力、もしくは、モデム２４からの信号をカプラ２３／フューズ２２を介して、ＡＣアウトレット６０に出力することで、電力線４０を使用した通信を行う。

モデム２４は、カプラ２３から供給された通信用信号を復調することによって、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ／１０ＢＡＳＥ−Ｔ用のパケットを生成する。生成されたパケットは、パルストランス２７およびコネクタ２８を介して、ゲートウエイ１００に供給する。その送信手順は、１００ＢＡＳＥ−ＴＸＣ／１０ＢＡＳＥ−Ｔで規定された手順に則って行われる。

ＣＮ１０／パルストランスを介して、端末からのパケットを受信したモデムは、電力線通信用手順に則って変調し、カプラ２３／フューズ２２経由で、電力線４０に供給される信号を重畳する。

カプラ２３から受けたＡＣ電圧信号（交流信号）が供給されるＡＣ／ＤＣ変換器２５は、ＡＣ電圧から端末に必要となるＤＣ電圧に変換するもので、変圧器、ダイオードブリッジ等による整流器、所望の電圧、電流を生成するレギュレータ、高周波成分をカットするフィルター回路等で構成される。

ＡＣ／ＤＣ変換器２５により生成されたＤＣ電圧信号はＰＥコントローラ２６に供給される。ＰＥコントローラ２６は、パルストランス２７／コネクタ２８，ツイステッド・ペア・ケーブル７１を介して、ゲートウエイ１００に対して、ＤＣ電圧信号の供給が可能かどうかを検出する。

検出する方法は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ（Data Terminal Equipment (DTE) power via Media Dependent Interface (MDI)）等で規定された方法を利用する。具体的に、図３のフローチャートを参照して説明する。先ず、ＰＥコントローラ２６は、ツイステッド・ペア・ケーブル７１内のＤＣ電圧信号を伝送するための２本の信号線間の抵抗値を測定する（ステップＳ１１）。抵抗値は、定電流による電圧降下、もしくは、定電圧による電流値から求める。ＰＥコントローラ２６は、測定された抵抗値がある決められた範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１２）。抵抗値が範囲内の場合（ステップＳ１２のＹｅｓ）、ＰＥコントローラ２６は、ＡＣ／ＤＣ変換器２５によって生成されたＤＣ電圧信号を、パルストランス２７の１次側(端末側)の中点に供給する。（ステップＳ１４）。これにより、コネクタ２８，ツイステッド・ペア・ケーブル７１を介して、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ／１０ＢＡＳＥ−Ｔの信号と、電力を端末に供給することができる。抵抗値が範囲外の場合（ステップＳ１２のＮｏ）、ＰＥコントローラ２６は、パルストランス２７へＤＣ電圧信号を供給しない（ステップＳ１５）。

端末側では、このアダプタを、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ対応のネットワーク機器（ＨｕｂやＲｏｕｔｅｒ装置）が接続されているものに見えるため、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ対応以外は、なんら特別な回路やソフトウェアを必要としない。

もし、ゲートウエイ１００を駆動するためにＩＥＥＥ８０２．３ａｆで規定された以上の電力が必要な端末の場合には、アダプタ２０のコネクタ（CN11）２９から端末のコネクタ１０８に供給することで、必要となる電力を提供することが可能となる。その場合には、ゲートウエイ１００とアダプタ２０間は、ツイステッド・ペア・ケーブル７１と、ＤＣ電圧信号供給用のケーブル７３の２本で接続されることとなるが、ＡＣアウトレットは１口のみで対応することが可能である。

端末やゲートウエイをなんら変更することなく、電力線通信をすることが可能となることで、電力線通信をサポートしている機器が少ないという普及のための障害がなくなることで、電力線通信の普及が加速される。

ＡＣコンセントの占有数は、電力線通信を行う前と変化がないため、配線の見直しや、コンセントの増口といった工事や、テーブルタップの追加等のコストアップが不要となる。

又、どこでも通信路が確保できることで、端末の置き場所の制約がなくなり、一人一台化の促進や新たなネットワークアプリケーション（インターフォンや各種センサーのネットワーク化、映像コンテンツの共有など）を容易に実現できるようになる。

なお、通信端末としては、ゲートウエイ以外にも、例えばルーター、モデム、無線ＬＡＮアクセスポイント、ＩＰ電話、ノートブック型パーソナルコンピュータであっても良い。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の一実施形態に係わるインターネットおよび宅内のネットワークシステムを示す図。本発明の一実施形態に係わるゲートウエイおよびアダプタのシステム構成を示す図。ゲートウエイに対して、ＤＣ電圧信号の供給が可能かどうかを検出するための処理の手順を示す図。

符号の説明

２０…アダプタ，２１…電源プラグ，２２…フューズ，２３…カプラ，２４…モデム，２５…ＡＣ／ＤＣ変換器，２６…ＰＥコントローラ，２７…パルストランス，２８…コネクタ，２９…コネクタ，３０Ａ〜３０Ｃ…端末，４０…電力線，５０…アダプタ，６０…ＡＣアウトレット，７１．７２…ツイステッド・ペア・ケーブル，７３…ケーブル，８０…ＡＤＳＬモデム，１００…ゲートウエイ，１０１…ＣＰＵ，１０２…第１のＭＡＣ／ＰＨＹ，１０３…第１のパルストランス，１０４…コネクタ，１０５…第１のＤＣ／ＤＣ変換器，１０６…第２のＤＣ／ＤＣ変換器，１０７…第１のダイオード，１０８…コネクタ，１０９…第２のダイオード，１１０…第２のパルストランス，１１１…コネクタ，１１２…第２のＭＡＣ／ＰＨＹ。

Claims

電力線に接続された電力線コンセントに装着されるプラグ部から供給される交流信号を通信端末を駆動するための直流信号に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、
前記交流信号に重畳されている通信用信号を復調し、復調された通信用信号を前記通信端末との間で決められた信号に変換する機能と、前記通信端末から供給された通信用信号を前記電力線に供給するための規格に沿った信号に変換する機能とを有する信号変換部と、
前記電源変化部から供給された直流信号と、前記信号変換部と前記通信端末との間で通信を行うための信号とが伝送可能なケーブルが接続可能なコネクタと、
前記通信端末に前記直流信号を供給して良いか否かを判定し、判定結果に応じて前記コネクタへの前記直流信号の供給を制御する制御部とを具備することを特徴とする電力線通信用アダプタ。
前記交流信号を高周波成分と低周波成分とに分離する手段を更に有し、
前記分離手段によって分離された高周波成分は前記信号変換部に供給され、前記低周波成分は前記信号伝送部に供給されることを特徴とする請求項１記載の電力線通信用アダプタ。
前記通信端末の駆動に前記ケーブルに流すことが可能な直流信号以上の直流信号を必要とする場合に、前記電源変換部によって変換された直流信号を前記通信端末に供給するため第２のケーブルが接続可能な第２のコネクタを更に具備することを特徴とする請求項１記載の電力線通信用アダプタ。
前記ケーブルは、前記直流信号を伝送するための２本の信号線を具備し、
前記制御部は、前記２本の信号線間の抵抗値を測定し、測定された抵抗値に応じて前記直流信号を供給して良いか否かを判定することを特徴とする請求項１記載の電力線通信用アダプタ。
前記制御部は、前記抵抗値が所定の範囲内である場合に、前記直流信号を供給して良いと判定することを特徴とする請求項４記載の電力線通信用アダプタ。
第１のケーブルが接続される第１のコネクタを有する通信端末と、
電力線に接続された電力線コンセントに装着されるプラグ部から供給される交流信号を通信端末を駆動するための直流信号に変換する電源変換部と、前記交流信号に重畳されている通信用信号を復調し、復調された通信用信号を前記通信端末との間で決められた信号に変換する機能と、前記通信端末から供給された通信用信号を前記電力線に供給するための規格に沿った信号に変換する機能とを有する信号変換部と、前記電源変化部から供給された直流信号と、前記信号変換部と前記通信端末との間で通信を行うための信号とが伝送可能な前記第１のケーブルが接続可能な第２のコネクタと、前記通信端末に前記直流信号を供給して良いか否かを判定し、判定結果に応じて前記コネクタへの前記直流信号の供給を制御する制御部とを具備することを特徴とする電力線通信用アダプタとを具備する電力線通信用システム。
前記電力線通信用アダプタは、前記交流信号を高周波成分と低周波成分とに分離する手段を更に有し、前記分離手段によって分離された高周波成分は前記信号変換部に供給され、前記低周波成分は前記信号伝送部に供給されることを特徴とする請求項６記載の電力線通信用システム。
前記電力線通信用アダプタは、前記通信端末の駆動に前記ケーブルに流すことが可能な電力以上の電力を必要とする場合に、前記電源変換部によって変換された直流信号を前記通信端末に供給するため第２のケーブルが接続可能な第２のコネクタを更に具備することを特徴とする請求項６記載の電力線通信用システム。
前記第１のケーブルは、前記直流信号を伝送するための２本の信号線を具備し、
前記制御部は、前記２本の信号線間の抵抗値を測定し、測定された抵抗値に応じて前記直流信号を供給して良いか否かを判定することを特徴とする請求項６記載の電力線通信用システム。
前記制御部は、前記抵抗値が所定の範囲内である場合に、前記直流信号を供給して良いと判定することを特徴とする請求項９記載の電力線通信用システム。
前記通信端末は、ゲートウエイであることを特徴とする請求項６記載の電力線通信用システム。