JP4710826B2 - 電力線通信装置および電力線通信システム - Google Patents

電力線通信装置および電力線通信システム Download PDF

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Description

本発明は、オフィスや住宅等の屋内に配線された電力線を利用してデータ通信を行うための電力線通信装置および電力線通信システムに関するものである。
近年、オフィスや住宅においても複数台のコンピュータをつないだローカル・エリア・ネットワーク(LAN)が急速に普及している。このようなLANにおいてコンピュータ間を接続する通信媒体として、通常、通信ケーブル(いわゆるLANケーブル)が用いられるが、既設のオフィスや住宅に新たにLANを導入する場合には配線工事の手間や費用を考慮して電波による無線方式が採用される場合もある。
ところで、従来より給電用の屋内配線(電力線)を配線ダクト内に収容し、配線ダクトに電灯等の照明器具を取り付けるものが利用されており(例えば、特許文献1参照)、この電力線を利用してデータ通信を行う電力線通信(Powre Line Communication)が提案されている。
かかる電力線通信にて使用される電力線通信装置は、ハウジングと、電力線と接続するための電源プラグと、電力線通信用モデムと、外部の通信機器と電力線通信用モデムとのインタフェースを行う通信インタフェースと、ハウジングの表面に設けられ通信機器からの通信ケーブルが挿抜自在に挿着されるコネクタと、を備えている。
そして、電力線通信にあたっては、まず、電力線を収容した配線ダクトに、該配線ダクト内の電力線に接続されるコンセント部を取り付け、前記コンセント部の栓刃挿入口に、電力線通信装置の電源プラグの栓刃を挿し込んで電力線に接続すると共に、外部の通信機器と接続される通信ケーブルをコネクタに挿し込んで、前記外部の通信機器と電力線に接続される別の通信機器との間で通信を行うものである。
しかしながら、この場合、コンセント部を配線ダクトに取り付けた上で更にコンセント部に電力線通信装置を電気的に接続する必要があり、作業が手間となると共に、配線ダクトは天井等に配設されるため、配線ダクトに取り付けたコンセント部に電気的に接続した電力線通信装置を支持する必要があった。
特開昭53−84195号公報
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、別途コンセント部を要さずに電力線を収容した配線ダクトに直接取り付けるだけで使用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ことにある。
上記課題を解決するために請求項1に係る電力線通信装置2にあっては、単相3線または三相3線の電力線PLに接続される2極または多極の導体10を備えた配線ダクトDに取り付けられるハウジング20と、配線ダクトDの導体10に接続される電極32および該電極32に接続される電線31と、ハウジング20内に収納され前記電線31と接続された電力線PLを介して電力と通信信号とを分離して変復調する電力線通信用モデム41と、ハウジング20内に収納され電力線通信用モデム41と通信機器8とのインタフェースを行う通信インタフェース42と、ハウジング20の表面に設けられ通信機器8と通信インタフェース42とを接続する通信ケーブル80が挿抜自在に挿着されるコネクタ5と、ハウジング20を配線ダクトDに着脱自在に装着すると共に装着時にハウジング20の電極32を配線ダクトDの導体10に接続し且つ離脱時に前記電極32と導体10との接続が解除される接続保持手段6と、ハウジング20内に収納され電線31を介して電力線PLに接続される刃受けと、ハウジング20の表面に設けられ他の機器の電源プラグの栓刃を挿入して刃受けに接続するための栓刃挿入口71と、を備え、コネクタ5と栓刃挿入口71がハウジング20の配線ダクトD長手方向の互いに反対側の側面にそれぞれ形成されて成ることをとするものである。
このように、電力線通信装置2のハウジング20を接続保持手段6により配線ダクトDに取り付けて、配線ダクトDによるハウジング20の支持および配線ダクトD内の導体10に接続することができて、別途コンセント部7を要さずに電力線PLを収容した配線ダクトDに直接取り付けるだけで使用することができる。
また、例えばコネクタ5および通信ケーブル80を介して接続される外部の通信機器8の電源プラグの栓刃を栓刃挿入口71に挿入して、この通信機器8に電力を供給することができ、別途コンセント部7を要さずに外部の通信機器8(または一般の電気機器)に電力を供給することが可能となる。また、コネクタ5と栓刃挿入口71がハウジング20の配線ダクトD長手方向の互いに反対側の側面にそれぞれ形成されることで、コネクタ5に接続される通信ケーブル80と栓刃挿入口71に挿入される電源プラグとが位置干渉するのを防止することができる。
また、請求項に係る発明にあっては、請求項に係る発明において、ハウジング20内に収納される電線31の電極32と刃受けとの間の部分に、コモンモードチョークコイルCCとコンデンサCDとによって構成されるブロッキングフィルタBFを設けて成ることを特徴とするものである。
このような構成とすることで、コモンモードチョークコイルCCにより、栓刃挿入口71に挿入された栓刃および刃受けを介して接続される電気機器のインピーダンスを改善してコモンモードノイズを低減することができると共に、コンデンサCDにより、電気機器から発生する通信信号帯域のノイズを低減させることができて、ブロッキングフィルタBFを設けない場合と比較して電気機器への電力の伝送性能が向上する。
また、請求項に係る発明にあっては、請求項またはに係る発明において、刃受けを、電線31を介して互いに電力線PLに並列接続されるように複数対設けると共に、各刃受けに対応する栓刃挿入口71を複数対設けて成ることを特徴とするものである。
このような構成とすることで、複数の電気機器の電源プラグの栓刃を挿入して、複数の電気機器に電力を供給することが可能となり、配線ダクトDに取り付けるマルチタップとして使用することができる。
また、請求項に係る発明にあっては、請求項1に係る発明において、ハウジング20の表面に設けられるコネクタ5とハウジング20内に収納され前記コネクタ5に対応する通信インタフェース42をそれぞれ複数設けたスイッチングハブ45を備えて成ることを特徴とするものである。
このような構成とすることで、複数の通信機器8の通信ケーブル80をコネクタ5に接続して、一つの電力線通信装置2にて複数の通信機器8の通信を行うことが可能となり、複数の電力線通信装置2を用いずに済むため省スペース化および省コスト化が図られる。
また、請求項に係る発明にあっては、請求項乃至のいずれか一項に係る発明において、ハウジング20の表面に設けられるコネクタ5と栓刃挿入口71とを、ハウジング20の表面の同一平面でない互いに異なる面に設けて成ることを特徴とするものである。
このような構成とすることで、コネクタ5に接続される通信ケーブル80と栓刃挿入口71に挿入される電源プラグとが位置干渉するのを防止することができる。
また、請求項に係る電力線通信システムにあっては、単相3線または三相3線の電力線PLに接続される2極または多極の導体10を備えた配線ダクトDと、配線ダクトDに取り付けられる請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載の電力線通信装置2と、電力線通信装置2に通信ケーブル80を介して接続される通信機器8とで構成されることを特徴とするとするものである。
このような構成とすることで、単相3線または三相3線の電力線PLに接続される2極または多極の導体10を備えた既存の配線ダクトDを用いて、請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の電力線通信装置2を配線ダクトDに装着することで、電力線通信装置2に通信ケーブル80を介して接続される通信機器8による通信を行うことが可能となる。
本発明によれば、別途コンセント部を要さずに、電力線を収容した配線ダクトに直接取り付けるだけで使用することが可能となる。
以下、本発明の実施形態について添付図面に基づいて説明する。
電力線通信システムは、天井等に配設され単相3線または三相3線の電力線に接続される2極または多極の導体を備えた配線ダクトと、配線ダクトに取り付けられる電力線通信装置と、電力線通信装置に通信ケーブルを介して接続される通信機器と、で主体が構成される。まず、配線ダクトについて説明する。
配線ダクトDは、図1(a)に示すように、例えば吊具にて吊り下げる等して天井に配設して、照明をはじめ電気機器が装着されるもので、ケース1と導体10とで主体が構成される。
ケース1は、断面がリップ付きコ字状をした長尺の箱状部材で、図1(a)に示すように各部位を底壁11、側壁12、上壁13とする。リップ部となる底壁11の間がケース1の内部と外部とを連通する開口14となり、この開口14は下側を向くように配設される。側壁12の内面には、導体10を保持するための導体保持部15が設けてある。導体保持部15は、導体10を上下から挟持する導体挟持リブ15aを側壁12の内面から突設すると共に、導体挟持リブ15a間に架設リブ15bを架設して形成してあり、導体10は架設リブ15bの内側(ケース1の中心側)の面と両挟持リブの先端部とによって保持されている。導体10は、断面が矩形状をした長尺のもので、ケース1の長手方向に沿って配設される。そして、上壁13の内面には、アース導体16を保持するアース導体保持部17が設けてある。アース導体保持部17は、上壁13の内面に設けられてアース導体16を挟持する断面L字状をした二つのアース導体挟持リブ15aによって形成され、このアース導体挟持リブ15aによってアース導体16が保持される。
次に、電力線通信装置2について各実施形態について説明する。
(第1の実施形態)
第1の実施形態について図1乃至図7に基づいて説明する。第1の実施形態における電力線通信装置2は、ハウジング20と、電極32および電線31と、インターフェース部4と、コネクタ5と、接続保持手段6と、で主体が構成され、前記構成は以下の各実施形態においても基本的構成として具備されている。
ハウジング20は、略箱形状をしたもので、内部に電線31、インターフェース部4が収納されるとともに、上面に配線ダクトDに固定するための電極32を備えた接続保持手段6が設けられ、上面以外の表面にコネクタ5が設けられる。
電線31は、ハウジング20上面の接続保持手段6に設けられている電極32に接続されてハウジング20内の機器に電力や電力線PL通信用の信号(以下、通信信号という)を伝送するもので、インターフェース部4を構成する各機器(後述する)に電力を供給する電線31と、インターフェース部4に通信信号を伝送する電線31と、インターフェース部4の各機器を結ぶ電線31と、からなる。インターフェース部4に通信信号を伝送する一対の電線31は、直流カット用のコンデンサ21並びに絶縁トランス22を介してインターフェース部4に接続される。また、インターフェース部4の各機器に電力を供給する電線31には、途中にAC/DCコンバータからなる電源部23が接続されている。
インターフェース部4は、送受信部40と、電力線通信用モデム41と、通信インタフェース42と、制御部43と、で構成される。
送受信部40は、絶縁トランス22の二次側に接続されて電力線PLとの間で通信信号を送受信するためのもので、電力線通信用モデム41に接続される。電力線通信用モデム41は、電力線PLに重畳して伝送される所定形式の通信信号からデータ信号を復調する復調機能、並びに、パーソナルコンピュータ等のコンピュータやコンピュータを内蔵した通信機器8側からのデータ信号を所定形式の通信信号に変調する変調機能を有するPLCモデムで、通信インタフェース42に接続される。通信インタフェース42は、例えば100BASE−TX等のEthernet(登録商標)の規格に準拠して通信機器8との間でデータ信号を送受信するためのLANコントローラで、コネクタ5に接続される。また、これら電力線通信用モデム41、通信インタフェース42は、制御部43により制御される。制御部43は、CPUを主構成要素としてインターフェース部4全体の制御を行うもので、例えば電力線通信用モデム41と通信インタフェース42との間で伝送するデータ(パケット)のフィルタリングなどのセキュリティ機能や、データ伝送中といった通信状態を表示するため表示部44を制御して、表示部44が有する表示素子LDを発光させる機能等を有している。これら送受信部40、電力線通信用モデム41、通信インタフェース42、制御部43といったインターフェース部4の機器は電源部23で作成される直流電源によって動作する。
コネクタ5は、通信機器8に接続される通信ケーブル80の先端に取り付けられるコネクタ5(雄)が挿抜自在に接続される受け側(雌)のコネクタ5で、通信ケーブル80が例えばCAT5のLANケーブルである場合には、その先端に取り付けられるRJ−45のモジュラプラグが挿抜自在に接続されるRJ−45のモジュラジャックで構成される。コネクタ5は、本実施形態ではハウジング20の配線ダクトDの長手方向の側面に形成してあるが、配線ダクトDの短手方向の側面に形成したり下面に形成してもよい。
次に、ハウジング20を配線ダクトDに装着するため接続保持手段6について図1、図6、図7に基づいて説明する。
接続保持手段6は、ハウジング20の上面(天面壁部の上面)に設けられ、配線ダクトDの開口14内に下方より挿入されて配線ダクトDの底壁11によってハウジング20を支持させるものである。ハウジング20の天面壁部の上面からは、ハウジング20の長手方向に沿った長尺の立設片21が二つ立設してある。この立設片21は、配線ダクトDのケース1の側壁12の下端部を下方より被嵌するもので、ハウジング20の天面壁部の両立設片21間の部分に接続保持手段6が設けてある。
接続保持手段6は、ハウジング20の天面壁部に形成した開口穴(図示せず)に回転自在に装着されて上方に突出する挿入部61で主体が構成される。挿入部61の開口14穴に装着される部分は、図示はしないが、天面壁部の下面側に当接する開口14穴より大径の下フランジ部と、天面壁部の上面側に当接する開口14穴より大径の上フランジ部と、からなり、これらによりハウジング20に抜け止めされた状態で装着される。挿入部61は、配線ダクトDの開口14内に挿入されるもので、側面からは係止部62を側方に突設してある。係止部62は、挿入部61の周方向の互いに反対側となる二ヶ所から側方に突出するもので、両係止部62の先端間の長さは、配線ダクトDの開口14幅よりも長く且つ配線ダクトDの両側壁12間の距離よりも短く形成してあり、また、係止部62の幅は、配線ダクトDの開口14幅よりも短く形成してある。これにより、両係止部62の先端を結ぶ方向を配線ダクトDの開口14の長手方向にした状態でこの開口14内に挿入し、挿入部61を回転させて、両係止部62の先端側の部分を配線ダクトDの底壁11の上面に載置して係止させて、ハウジング20を配線ダクトDに支持させるものである。
本実施形態においては、このような挿入部61はハウジング20の長手方向の両側二ヶ所に設けてあり、いずれか一方にはレバー63が設けてあるとともに、両方の挿入部61の回転を連動されるギア部(図示せず)を形成してあり、また、いずれか一方には後述するように電極32が設けてある。
レバー63は、いずれか一方の挿入部61から側方に突設され、ハウジング20の開口14を介して外方に突出するかあるいは挿入部61のハウジング20外の部分から突設して、レバー63を操作して側方に回転させることで挿入部61を回転させるようにしたものである。そして、両挿入部61にはギア部を形成してあり、これらを直接噛み合わせるかあるいは間にギア(図示せず)を介在させて、レバー63を設けた挿入部61の回転に連動してもう一方の挿入部61も回転し、係止部62が配線ダクトDの開口14を挿通する状態と、係止部62が配線ダクトDの底壁11に係止される状態と、を両挿入部61で揃うようにしてある。
また、いずれか一方の挿入部61(本実施形態ではレバー63を設けた方の挿入部61)には電極32が設けてある。この挿入部61は、ハウジング2を装着した際に配線ダクトDの上壁13の内面に設けたアース導体16付近にまで達する長さに形成してあり、その側面からは、係止部62を突設した部分よりも上側の部分から栓刃からなる電極32を突設するとともに、挿入部61の先端に接地ピン33が突設してある。電極32は、係止部62と同様に挿入部61の周方向の互いに反対側となる二ヶ所から側方に突出するもので、図6に示すように、両電極32の先端を結ぶ方向を配線ダクトDの開口14の長手方向にした状態でこの開口14内に挿入し、挿入部61を回転させて、図7に示すように、係止部62が配線ダクトDの底壁11に係止した状態で両電極32の先端部が配線ダクトDの側壁12に設けた導体10に接触して導通されるものである。この電極32には、挿入部61の内部を通してハウジング20内の機器と電気的に接続する上述した電線31が接続されている。
また、接地ピン33は、挿入部61の係止部62が配線ダクトDの底壁11に係止した状態で配線ダクトDの上壁13の内面に設けてあるアース導体16に接続される。
上記のような第1の実施形態においては、接続保持手段6によって電力線通信装置2のハウジング20を配線ダクトDに装着することで、配線ダクトD内に挿入される挿入部61から突出する係止部62によって配線ダクトDに装着して機械的な固定が行われるとともに、配線ダクトD内の導体10への電気的な接続がなされて、別途コンセント部を設けて電力線通信装置2に電力を供給するといった必要がなく、別途設けるコンセント部が不要となるとともに、ハウジング20を配線ダクトDに装着するだけで機械的な固定と電気的な接続がなされて取り付けが容易に行われるものである。
また、第1の実施形態の電力線通信装置2を用いた電力線通信システムにおいては、図5に示すように、配線ダクトDに電力線通信装置2を二ヶ所に取り付け、それぞれにデジタルカメラ、パーソナルコンピュータからなる通信機器8を通信ケーブル80を介して接続し、前記通信機器8は配線ダクトDに装着した電力線通信装置2とは別のコンセント部90から給電されるようにしてある。図中の符号Bは分電盤であり、91は電源ケーブルである。
この電力線通信システムでは、電力線通信装置2に給電するためのコンセント部90を別途設ける必要がないため、このコンセント部90の配設スペースが不要となるとともに、コンセント部90を配線ダクトDに取り付けて更に電力線通信装置2からの給電プラグをコンセント部90に差し込むといった作業が不要で作業の容易化が図られるものである。
(第2の実施形態)
次に第2の実施形態について図8乃至図10に基づいて説明する。第1の実施形態と同様の部分は同符号を付して説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
第2の実施形態では、第1の実施形態で示される基本的な構成に加えて、コンセント部7を内蔵したものである。コンセント部7は、ハウジング20内に収納され電線31を介して電力線PLに接続される刃受け(図示せず)と、ハウジング20の表面に設けられ他の機器92の電源プラグの栓刃(図示せず)を挿入して刃受けに接続するための栓刃挿入口71と、からなるものである。
これにより、例えばコネクタ5および通信ケーブル80を介して接続される外部の通信機器8の電源プラグの栓刃を栓刃挿入口71に挿入して、この通信機器8に電力を供給することができ、別途コンセント部7を要さずに外部の通信機器8(または一般の電気機器)に電力を供給することが可能となる。
また本実施形態のコンセント部7は、ハウジング20のコネクタ5を設けた面と反対側の面に設けてあり、このように、これらをハウジング20の表面の同一平面でない互いに異なる面に設けることで、コネクタ5に接続される通信ケーブル80と栓刃挿入口71に挿入される電源プラグとが位置干渉するのを防止することができる。
(第3の実施形態)
次に第3の実施形態について図11に基づいて説明する。第2の実施形態と同様の部分は同符号を付して説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
第3の実施形態では、第2の実施形態で示される構成に加えて、ハウジング20内に収納される電線31の電極32とコンセント部7の刃受けとの間の部分に、コモンモードチョークコイルCCとコンデンサCDとによって構成されるブロッキングフィルタBFを設けたものである。
コモンモードチョークコイルCCにより、栓刃挿入口71に挿入された栓刃および刃受けを介して接続される電気機器のインピーダンスを改善してコモンモードノイズを低減することができると共に、コンデンサCDにより、電気機器から発生する通信信号帯域のノイズを低減させることができて、ブロッキングフィルタBFを設けない場合と比較して電気機器への電力の伝送性能が向上する。
(第4の実施形態)
次に第4の実施形態について図12乃至図14に基づいて説明する。第3の実施形態と同様の部分は同符号を付して説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
第4の実施形態では、第3の実施形態で示される構成に加えて、コンセント部7(すなわち刃受けおよび栓刃挿入口71)を複数設けたものである。これにより、複数の電気機器の電源プラグの栓刃を挿入して、複数の電気機器に電力を供給することが可能となり、配線ダクトDに取り付けるマルチタップとして使用することができる。
(第5の実施形態)
次に第5の実施形態について図15乃至図17に基づいて説明する。第3の実施形態と同様の部分は同符号を付して説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
第5の実施形態では、第3の実施形態で示される構成に加えて、LANコントローラとしてスイッチング機能を有するスイッチングハブ45を設けたものである。これにより、複数の通信機器8の通信ケーブル80をコネクタ5に接続して、一つの電力線通信装置2にて複数の通信機器8の通信を行うことが可能となり、複数の電力線通信装置2を用いずに済むため省スペース化および省コスト化が図られる。
本発明の第1の実施形態の電力線通信装置を配線ダクトに取り付けた状態を示し、(a)は断面図であり、(b)は下方より見た斜視図である。 同上の電力線通信装置を示し、(a)は上面図であり、(b)は側面図であり、(c)は正面図であり、(d)は下面図である。 同上の電力線通信装置の上方より見た斜視図である。 同上の電力線通信装置のブロック図である。 同上の電力線通信装置を用いた電力線通信システムの一例の構成図である。 同上においてハウジングを配線ダクトに着脱する際の接続保持手段の状態を示す図であり、(a)は上面図であり、(b)は正面図であり、(c)は側面図である。 同上においてハウジングを配線ダクトに装着した際の接続保持手段の状態を示す図であり、(a)は上面図であり、(b)は正面図であり、(c)は側面図である。 第2の実施形態の電力線通信装置を示し、(a)は上面図であり、(b)は側面図であり、(c)は正面図であり、(d)は下面図であり、(e)は裏面図である。 同上の電力線通信装置のブロック図である。 同上の電力線通信装置を用いた電力線通信システムの一例の構成図である。 第3の実施形態の電力線通信装置のブロック図である。 第4の実施形態の電力線通信装置を示し、(a)は上面図であり、(b)は側面図であり、(c)は正面図であり、(d)は下面図であり、(e)は裏面図であり、(f)は(b)と反対側の側面図である。 同上の電力線通信装置のブロック図である。 同上の電力線通信装置を用いた電力線通信システムの一例の構成図である。 第5の実施形態の電力線通信装置を示し、(a)は上面図であり、(b)は側面図であり、(c)は正面図であり、(d)は下面図であり、(e)は裏面図である。 同上の電力線通信装置のブロック図である。 同上の電力線通信装置を用いた電力線通信システムの一例の構成図である。
符号の説明
10 導体
20 ハウジング
31 電線
32 電極
41 電力線通信用モデム
42 通信インタフェース
5 コネクタ
6 接続保持手段
8 通信機器
80 通信ケーブル
D 配線ダクト
PL 電力線

Claims (6)

  1. 単相3線または三相3線の電力線に接続される2極または多極の導体を備えた配線ダクトに取り付けられるハウジングと、配線ダクトの導体に接続される電極および該電極に接続される電線と、ハウジング内に収納され前記電線と接続された電力線を介して電力と通信信号とを分離して変復調する電力線通信用モデムと、ハウジング内に収納され電力線通信用モデムと通信機器とのインタフェースを行う通信インタフェースと、ハウジングの表面に設けられ通信機器と通信インタフェースとを接続する通信ケーブルが挿抜自在に挿着されるコネクタと、ハウジングを配線ダクトに着脱自在に装着すると共に装着時にハウジングの電極を配線ダクトの導体に接続し且つ離脱時に前記電極と導体との接続が解除される接続保持手段と、ハウジング内に収納され電線を介して電力線に接続される刃受けと、ハウジングの表面に設けられ他の機器の電源プラグの栓刃を挿入して刃受けに接続するための栓刃挿入口と、を備え、コネクタと栓刃挿入口がハウジングの配線ダクト長手方向の互いに反対側の側面にそれぞれ形成されて成ることを特徴とする電力線通信装置。
  2. ハウジング内に収納される電線の電極と刃受けとの間の部分に、コモンモードチョークコイルとコンデンサとによって構成されるブロッキングフィルタを設けて成ることを特徴とする請求項1記載の電力線通信装置。
  3. 刃受けを、電線を介して互いに電力線に並列接続されるように複数対設けると共に、各刃受けに対応する栓刃挿入口を複数対設けて成ることを特徴とする請求項1または2記載の電力線通信装置。
  4. ハウジングの表面に設けられるコネクタとハウジング内に収納され前記コネクタに対応する通信インターフェースをそれぞれ複数設けたスイッチングハブを備えて成ることを特徴とする請求項1記載の電力線通信装置。
  5. ハウジングの表面に設けられるコネクタと栓刃挿入口とを、ハウジングの表面の同一平面でない互いに異なる面に設けて成ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電力線通信装置。
  6. 単相3線または三相3線の電力線に接続される2極または多極の導体を備えた配線ダクトと、配線ダクトに取り付けられる請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の電力線通信装置と、電力線通信装置に通信ケーブルを介して接続される通信機器とで構成されることを特徴とする電力線通信システム。
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