JP2009212616A - 電力線通信ネットワークにおける伝送路環境評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実環境において、迅速に電力線通信ネットワークを構築するために、伝送路環境を効率よく把握すること。
【解決手段】電力線通信ネットワーク構成機能を備えた伝送路環境評価装置と、通信装置を制御する為にグラフィカルユーザインタフェース機能を備えた操作端末を備え、電力線通信ネットワークを構築するために、設置環境にて通信試験を行った結果としてSN比、スループット、通信成功率などの通信性能を表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力線を信号伝送路として使用する通信ネットワークを設置する場所の伝送路環境を評価する装置に関するものである。

電力線通信とは、家庭やビルなど屋内の電力線の配線を伝送路として使用する技術であり、この電力線に高周波の信号を重畳する事によって通信を行うシステムである。電力線通信ネットワークとは、複数の通信装置が電力線通信を使用して通信を行うネットワークである。

一般的に、信号が減衰すると通信性能(スループットなど)が低下する。また、雑音が大きいと信号が雑音に埋もれてしまうため、通信ができない。つまり、伝送路の減衰特性や雑音特性などの伝送路特性によって通信性能が変化し、伝送路特性が劣悪になると、通信ネットワークに不具合が生じる。従って、電力線通信ネットワークを動作させるためには、電力線上における伝送路特性を把握する必要がある。

電力線における伝送路特性は、電力線の線種や長さ、トポロジーおよび電力線に介在するブレーカなどの装置に依存する。また、伝送路特性は、電力線に接続されている電気機器（エアコン、電子レンジ、照明など）の動作状況によって変化する。従って、電気機器が接続されている電力線の伝送路特性は、電気機器の動作状態や動作時期(季節)などに依存し、1日や1年といった長周期的に変動する。

実際に電力線通信ネットワークを導入しようとした場合、上述のような電力線に接続されている電気機器の影響を評価し、電力線通信装置が設置可能かどうか判断する必要がある。

そのため、特許文献１(特願2006-203764)に示すような電力線通信装置を用い、通信試験を行うことで電力線通信ネットワークを構築していた。しかしながら、電力線通信装置で通信試験を行っても、すぐに電力線通信ネットワークを構築することができるわけではない。通信試験、通信試験結果から不具合要因となる電気機器の特定、対策の実施という一連の流れを繰り返すことにより電力線通信ネットワークを構築していた。特に、不具合要因の特定は通信結果を総合して評価する必要があるため、電力線通信ネットワークを構築に要する時間を長引かせる大きな要因となっていた。

従来の通信環境評価ではキャラクタユーザインタフェース（CUI）が用いられており、詳細な通信環境を設定しようとした場合、設定する通信パラメータが多いため、CUIでは視覚的にわかりにくく、設定ミスを生じる可能性が高くなっていた。また、CUIでは評価結果を確認する際にも視覚的にわかりにくかった。

通信パラメータの設定、通信試験結果の表示を行う際には、通信装置と操作端末を直接接続する必要があった。そのため、評価したい通信装置のある場所に移動して操作する必要があった。特に、電力線通信ネットワークでは電気機器の動作状況や動作時期により伝送路特性が変化するため、通信の可否が変化しやすく、そのつど通信試験を行う必要がある。通信装置が近くに配置されている場合には問題とはならないが、通信装置が離れて配置されている場合には、著しく作業効率を下げてしまっていた。

伝送路環境を評価する際には、通信装置間の伝送路について通信パラメータを設定し、試験を行う。しかしながら、通信装置が接続されている伝送路がわかっても、その伝送路に接続されている電気機器がわかりにくく、これらの通信装置、伝送路、電気機器の位置関係の把握が難しかった。

上述したように、伝送路環境を評価する際には伝送路ごとの通信試験結果から評価を行う。ところが、不具合要因となる電気機器を特定するためには、複数の伝送路の通信結果をまとめて評価する必要がある。しかしながら、従来の通信環境評価では単独の伝送路の通信試験結果しか表示されず、通信試験結果をまとめて表示することはできなかった。

電力線通信ネットワークを構築する際には、所望の通信サービス（画像配信、音声配信、家電制御など）が実現可能なコンセントを探し、通信装置を設置する必要がある。従来の通信環境評価ではこのようなコンセントを探すために、全ての伝送路間の通信試験をひとつひとつ実行し、その結果から評価を行っていた。また、伝送路となる電力線は通常壁に埋め込まれているため、どのコンセントがどのコンセントに繋がっているか調べるのは困難であった。そのため、電力線通信ネットワークを構築する際に要する時間を長引かせる要因となっていた。

電気機器によって発生するノイズには特徴的な周波数がある。そのため、通信が困難な周波数帯を特定することで不具合要因となっている電気機器を特定することが可能である。しかしながら、従来の通信環境評価では周波数帯別には評価は行っておらず、不具合要因を特定することができなかった。

実際にシステムを設置する場所（実環境）では、新規に接続される電気機器の動作による影響などによって、伝送路特性は時々刻々と変化する。そのため、通信性能を時系列で記録しておき、後にこのデータを処理することによって伝送路環境を評価していた。しかしながら、このような評価方法では伝送路特性を蓄積した後に処理を行うため、通信試験終了後にしか不具合要因を特定することができず、また、データ処理が必要であるため環境評価に時間と手間がかかっていた。また、時系列で取得したデータでは、不具合が発生しやすい時間帯（時間、日にち、季節など）を特定しにくく、瞬間的な評価（何時何分にSN比が低下したなど）しか行えなかった。

伝送路環境を評価し、電力線通信ネットワークを構築するためには、通信性能から所望の通信サービスが実現可能であるかどうか判断し、不可能である場合にはその原因となっている電気機器（不具合要因）を特定する必要がある。しかしながら、不具合要因となっている電気機器を特定するためには通信試験結果の他に、接続されているコンセントの位置・系統、伝送路間に接続されている電気機器、電気機器の動作状況が必要となり、総合的に評価する必要がある。そのため、伝送路の通信試験結果しか表示されない従来の通信環境評価では不具合要因の特定に長い時間を要していた。

電力線通信ネットワークを構成するためには、設置場所ごとに通信パラメータを設定する必要があった。しかしながら、設置場所が異なっていても、使用目的が同じ場合、同じ通信パラメータを設定することがあるため、そのつど設定しなおすのは効率が悪かった。

上述のような多くの課題が存在するため、電力線通信ネットワークを構築するためには多大な手間とコストがかかってしまい、電力線通信ネットワークの普及が遅れる大きな要因となっていた。

本発明は、上述のような課題を解決するためのものであり、実環境において、迅速に電力線通信ネットワークを構築するために、伝送路環境を効率よく把握することを目的とする。

本発明に関わる伝送路環境評価装置は、電力線通信ネットワーク構成機能を備えた伝送路環境評価装置と、通信装置を制御する為にグラフィカルユーザインタフェース機能を備えた操作端末を備え、電力線通信ネットワークを構築するために、設置環境にて通信試験を行った結果としてSN比、スループット、通信成功率などの通信性能を表示することを特徴とする。

また好適には、有線／無線のネットワークを利用することによって、通信装置と操作端末を直接接続しなくても、遠隔操作で通信パラメータの設定、通信試験結果の表示を行う機能を備えることを特徴とする。
また好適には、各通信装置に対するネットワーク構成を、設置環境図上に指定した構成で設定可能とする機能を備え、通信装置、電気機器、コンセント、伝送路、通信試験結果を表示する機能を備えることを特徴とする。

また好適には、通信試験結果を等高線などの図にまとめ、請求項３に記載のネットワーク構成図上に重畳して表示する機能を備えることを特徴とする。

また好適には、計測、取得した通信性能と所望の通信サービスが実現可能な通信性能の閾値を比較し、通信装置が設置可能なコンセントを色分けなどにより請求項３に記載のネットワーク構成図上に表示する機能を備えることを特徴とする。

また好適には、周波数毎に通信性能を蓄積する機能を備えることを特徴とする。

また好適には、計測、取得した通信性能を時系列データ、および任意時間帯別の統計データで記録、表示、及び出力する機能を備え、そのデータをリアルタイムで更新することができる機能を備えることを特徴とする。

また好適には、通信試験結果から所望の通信サービスの可否、通信試験結果が悪い経路に繋がれている不具合要因と考えられる電気機器などを表示する機能を備えることを特徴とする。

また好適には、使用目的、設置環境などに応じた通信パラメータを保存しておくことによって、電力線通信ネットワークの通信試験環境を設定する機能を備えることを特徴とする。

本発明に関わる伝送路環境評価装置を使用すれば、グラフィカルユーザインタフェース（GUI）機能を備えているため、通信パラメータを直感的に設定することができ、設定ミスを減らすことが可能である。また、通信試験結果をグラフィカルに表示できるため、評価結果の把握にかかる時間を短縮することができ、作業効率を向上させることができる。

有線／無線のネットワークを利用することで、通信装置と操作端末を直接接続しなくても通信装置を制御することができる。特に、電力線通信ネットワークでは電気機器の動作状況や動作時期により伝送路特性が変化するため、通信の可否が変化しやすく、そのつど通信試験を行う必要がある。そのため、設置場所に移動する必要が無くなるため、電力線通信ネットワークの構築に要する時間を大幅に短縮することが可能である
通信装置、電気機器、伝送路を設置環境図（家の間取り図など）上に配置することができるため、実環境を模擬した画面上でネットワーク構成を構築することができる。また、実環境を模擬した画面上で設置機器の状態（通信パラメータ、通信試験結果など）を表示することができるため、設置機器の設置場所・状態を把握することが可能であり、不具合要因の特定が容易となる。

さらに、実環境を模擬した画面上に通信試験結果をまとめて等高線などの図を重畳し、表示することができるため、数値としてではなく、図として視覚的に不具合要因を特定することが可能である。

全てのコンセントに通信装置を設置し通信試験を行うことにより、所望の通信サービスが実現可能なコンセントを実環境を模擬した画面上に色分けなどにより表示することができるため、通信機器を接続するコンセントの選定に要する時間を短縮することが可能である。さらに、電気機器を一台も設置していない状況を作った場合には、通信可否の閾値を適切に設定することによって、設置環境の配電系統を表示することも可能である。

周波数毎に評価結果を蓄積することができるため、電気機器ごとに発生するノイズには特徴的な周波数があることから、不具合要因となっている電気機器を特定することができる。

時々刻々と変化する通信性能をリアルタイムで時系列データおよび任意時間帯別の統計データを表示することができる。そのため、伝送路環境に影響を与えている電気機器の特定が容易となり、電力線通信装置を設置し電力線通信ネットワークを構築するために必要な時間を短縮することが可能である。特に、電力線通信ネットワークでは電気機器の動作状況や動作時期により伝送路特性が変化するため、通信性能が悪化する時間帯を特定することができれば、それに応じて対策を講じることが可能となる。

通信試験結果から通信の可否、不可能な場合には通信試験結果が悪い経路に繋がれている不具合要因と考えられる電気機器が表示されるため、対策を講じる場所が特定され、容易に電力線通信ネットワークを構築することが可能である。

使用目的、設置環境に応じた通信パラメータを保存することが可能であり、迅速に電力線通信ネットワークの構成に関する試験が可能であり、作業効率の向上が見込まれる。

以下、本発明に関わる実施例を図に基づいて説明する。

図1は、本発明の電力線通信ネットワークの伝送路環境評価装置の構成を示すブロック図である。

図1を参照すると、伝送路環境評価装置は操作端末１および通信装置２〜５を有している。通信装置は電力線６を通して通信を行うことができ、本実施例では、操作端末が接続された通信装置（ホストノード）から操作端末が接続されていない通信装置（リモートノード）への通信経路、およびリモートノード通しの通信経路について電力線通信ネットワークを設置する際の伝送路環境評価装置とする。ここで、通信装置の数、および接続はこの構成に限定されるものではない。

操作端末１は、画面への設定、表示機能を有するとともに、ホストノード（通信装置２）に接続され、伝送路環境評価のために必要な制御・監視情報を送受信する。リモートノードへの通信パラメータの設定、通信結果の取得は、ホストノードを通して行われる。例えば、通信装置３に通信パラメータを設定する際には、操作端末１で設定された通信パラメータを通信装置２が通信装置３にデータを送信し、送信されたデータを通信装置３が設定することで行われる。また、通信結果の取得は、通信装置２が通信装置３に通信結果要求コマンドを送信することにより、通信装置３から通信装置２に通信結果が送信され、それを取得することで行われる。

図２は、電力線通信ネットワークを設置する際に、有線／無線のネットワークを通じて遠隔操作で、伝送路環境評価装置の通信パラメータの設定、通信試験結果の取得を行うイメージ図である。

本実施例では、電力線通信ネットワークを設置する場所（設置場所７）に直接赴かなくても、離れた場所（作業場所８）から操作端末の操作が可能であり、通信パラメータの設定、通信試験結果の取得が可能である。ここで、電力線通信ネットワークを設置する際には必ずしも有線／無線ネットワーク９に接続されている必要は無く、設置場所において直接操作端末を操作することで通信パラメータの設定、通信試験結果の取得を行うことも可能である。特に電力線通信ネットワークでは電気機器の動作状況や動作時期により伝送路特性が変化するため、通信の可否が変化しやすく、そのつど通信試験を行う必要がある。例えば、サービスセンターに通信ができなくなったというクレームがあった場合、従来では設置場所に赴いて試験を行う必要があったが、遠隔操作が可能であれば、サービスセンターから操作端末を操作し、不具合要因の特定、対策方法を説明することが可能となる。したがって、電力線通信ネットワークを導入したユーザ、設置するメーカ双方にとって、不具合対応にかかる時間と経費を削減することができる。

ここで、電力線通信ネットワークを構築するまでの手順を説明する。パラメータの設定、試験の実施、通信の可否の判定、不具合要因の特定の順で行われ、これらの手順を繰り返すことで電力線通信ネットワークが構築される。

まず、伝送路環境を計測する経路における通信パラメータの設定および試験の実施方法を説明する。

図３は、通信パラメータの設定画面１０の一例である。操作端末において、通信装置の変調方式、送信回数、データ長、送信間隔などを設定する。また、所望の通信サービス（画像配信、音声配信、家電制御など）を選択する。所望の通信サービスを選択するが、実際には保存された各通信性能の閾値を設定することになる。この閾値は任意に設定することも可能である。例えば、画像配信を行いたい場合には、SN比が６０dB以上、スループットが１５０Kbps以上必要など。

通信パラメータの設定の後、試験実行コマンドを発行する。リモートノードからデータを送信する場合は、上述と同様にホストノードから送信開始コマンドをリモートノードに発行することで行われる。データの送受信が行われると、送信回数、受信回数、スループット、エラー発生率、ノイズレベル、信号レベルなどの計測を実施する。これらの測定結果はホストノードに送られ、操作端末でこれらの測定結果よりSN比、スループット、通信成功率などを算出し、計測結果とともに画面へ表示する。

図４は、測定結果や算出結果の画面表示１１の一例である。ここでは、測定結果と算出結果をまとめて通信試験結果としている。

図５は、各通信装置および設置電気機器に対するネットワーク構成を表示した画面の一例である。

設定画面には設置環境図（家の間取り図など）が表示されており、この上に接続されているコンセント、通信装置および電気機器を配置し、これらがどの通信経路に接続されているかを設定する。この画面上には設置機器の状態（設定パラメータ、通信試験結果など）も表示される。

さらに、全てのコンセントに通信装置を設置し通信試験を行うことにより、所望の通信サービス（画像配信、音声配信、家電制御など）が実現可能なコンセントを設置環境図上に色分け表示される。そのため、通信装置の設置場所を限定することが可能となり、ネットワーク構築に要する時間を短縮することが可能である。また、設置場所において電気機器が何も接続されていない状態で同様の試験を行うことにより、設置場所の配電系統（同相／異相）を表示することが可能である。ただし、同相と異相を区別するため、通信性能の閾値を適切に設定してやる必要がある。この、同相／異相という配電系統は、電力線が壁内部に配線されていることが多いため、通常調査が困難である。

次に、通信試験結果から所望の通信サービスが実現可能かどうか判断する方法を説明する。

図６は、通信試験結果から所望の通信サービスが実現可能かどうか判断した結果の画面２１の一例である。

所望の通信サービスが可能である通信性能の閾値と通信試験結果から、上記で設定した設置環境、使用目的で所望の通信サービスが実現可能かどうかを判定する。このとき、SN比、スループットなどが閾値に満たない通信が困難な経路２２が表示され、その経路２２に接続されている電気機器が原因要因２３として表示される。ここで表示される電気機器が原因で通信が困難になっている可能性がある。

最後に、試験結果から、どの電気機器が原因で通信が困難となっているかを判断する方法を説明する。

ここで通信を困難にしている電気機器を特定するが、全ての電気機器を調査する必要はなく、基本的には、上述のネットワーク評価で原因であるとされた電気機器についてのみ調査を行えばよい。

図７は、SN比をネットワーク構成図上に重畳して表示した画面表示の一例である。

図８は、時系列データの画面表示の一例である。

図９は、任意時間帯別の統計データの画面表示の一例である。

図１０は、周波数帯別データの画面表示の一例である。

伝送路環境を評価する経路におけるパラメータの設定および通信試験を繰り返し周期的に行い、SN比、スループット、通信成功率などの通信性能を繰り返し取得する。この通信性能に時刻データを付加し、データ保存することで上記の図７〜９を表示する。

図７は、各通信装置および設置電気機器に対するネットワーク構成図上にSN比を等高線で示した例である。図７では例示３３に示すようにSN比の良いところほど薄い色であらわすようにしている。通信機器２４、通信機器２５周りのSN比は良く、通信機器２７周りのSN比が悪いことが設置環境図上に重畳されて表示される。また、SN比を悪化させている原因は図７上で濃い色で表示されている範囲に入っているレンジ３０または冷蔵庫３１が原因であるとみなすことができる。このようなSN比をネットワーク構成図上に重畳して表示する手法を用いることで、不具合要因の位置関係の特定が容易になる。

図８は、計測、取得した通信性能を時系列で表示したグラフ表示３４である。図８では１３：３０付近から３０分程度通信成功率が下がっている。例えば、この時間帯にPCを稼動させていた場合には、通信成功率を下げている原因はPCであるとみなすことができる。このような通信性能を時系列データで表示する手法を用いることで、電気機器を動作させた時間から不具合要因を特定することができる。また、結果はリアルタイムで確認できるため、不具合が発生した時点ですばやく対応することが可能である。

図９は、計測、取得した通信性能を統計処理し、ヒストグラムで表示したグラフ表示３５である。図９では２００７／１／１の９時から１２時の時間帯では通信成功率が１００％に近いものが大半を占めており、良好な通信が可能であることがわかる。時系列データでは瞬間的な評価（何時何分にSN比が低下したなど）しか行えないが、このような統計データがわかれば通信が良好／困難な時間帯を判定することができる。例えば、会社において、夜間は人がほとんどいないため電気機器もほとんど稼動しておらず良好な通信ができているが、昼間の業務時間帯では通信が困難になるなどがわかる。

図１０は、計測、取得した各周波数帯の信号レベルを表示したグラフ表示３６である。図１０では特に１ＭＨｚ付近の信号レベルが低くなっている。不具合要因はこの周波数帯に影響を与える電気機器であると考えられる。例えば、１ＭＨｚ付近の周波数帯の信号レベルを下げる機器がエアコンであれば、エアコンが不具合要因であるとみなすことができる。

上述のような作業を設置場所ごとに行うことで電力線通信ネットワークが構築される。使用目的、設置環境に応じて通信パラメータを保存しておくことにより、設定にかかる手間を省くことができ、迅速に設置試験を行うことができる。

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲、及びその主旨を逸脱することなく、様々な変更、置換又はその同等のものを行うことが可能である。

本発明の電力線通信ネットワークの伝送路環境評価装置の構成を示すブロック図である。 電力線通信ネットワークを設置する際に、有線／無線ネットワークを通じて遠隔操作で、伝送路環境評価装置の通信パラメータの設定、測定結果の取得を行うイメージ図である。 通信パラメータの設定画面の一例を模擬的に示した図である。 測定結果や算出結果の画面表示の一例を模擬的に示した図である。 各通信装置および設置電気機器に対するネットワーク構成を表示した画面の一例を模擬的に示した図である。 通信結果から所望の通信が可能かどうか判断した結果の画面の一例を模擬的に示した図である。 SN比をネットワーク構成図上に重畳して表示した画面表示の一例を模擬的に示した図である。 時系列データの画面表示の一例を模擬的に示した図である。 任意時間帯別の統計データの画面表示の一例を模擬的に示した図である。 周波数帯別の通信結果の表示の一例を模擬的に示した図である。

符号の説明

１ 操作端末；２〜５ 通信装置；６ 電力線；７ 設置場所；８ 作業場所；９ 有線／無線ネットワーク；１０ 通信パラメータの設定画面；１１ 通信結果表示；１２〜１６、２４〜２８ 通信機器；１７、２９ エアコン；１８、３０ レンジ；１９、３１ 冷蔵庫；２０、３２ ＰＣ；２１ 判断結果画面；２２ 通信劣悪経路；２３ 原因要因；２４；３３ 例示；３４〜３６ グラフ表示

Claims (9)

1. 電力線通信ネットワーク構成機能を備えた伝送路環境評価装置であって、通信装置を制御する為にグラフィカルユーザインタフェース機能を備えた操作端末を備え、電力線通信ネットワークを構築するために、設置環境にて通信試験を行った結果としてSN比、スループット、通信成功率などの通信性能を表示することを特徴とする伝送路環境評価装置。
2. 請求項１に記載の伝送路環境評価装置において、有線／無線のネットワークを利用することによって、通信装置と操作端末を直接接続せずに、遠隔操作で通信パラメータの設定、通信試験結果の表示を行う機能を備えることを特徴とする伝送路環境評価装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の伝送路環境評価装置において、各通信装置に対するネットワーク構成を、設置環境図上に指定した構成で設定可能とする機能を備え、通信装置、電気機器、コンセント、伝送路、通信試験結果を表示する機能を備えることを特徴とする伝送路環境評価装置。
4. 請求項３に記載の伝送路環境評価装置において、通信試験結果を等高線などの図にまとめ、前記ネットワーク構成を設定した設置環境図上に重畳して表示する機能を備えることを特徴とする伝送路環境評価装置。
5. 請求項３又は４に記載の伝送路環境評価装置において、計測、取得した通信性能と所望の通信サービスが実現可能な通信性能の閾値とを比較し、通信装置が設置可能なコンセントを色分けなどにより識別可能に前記ネットワーク構成を設定した設置環境図上に表示する機能を備えることを特徴とする伝送路環境評価装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の伝送路環境評価装置において、周波数毎に通信性能を蓄積する機能を備えることを特徴とする伝送路環境評価装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の伝送路環境評価装置において、計測、取得した通信性能を時系列データ、又は任意時間帯別の統計データで記録、表示、及び出力する機能を備え、そのデータをリアルタイムで更新することができる機能を備えることを特徴とする伝送路環境評価装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の伝送路環境評価装置において、通信試験結果から所望の通信サービスの可否、通信試験結果が悪い経路に繋がれている不具合要因と考えられる電気機器のいずれかを表示する機能を備えることを特徴とする伝送路環境評価装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の伝送路環境評価装置において、使用目的、設置環境などに応じた通信パラメータを保存しておくことによって、電力線通信ネットワークの通信試験環境を設定する機能を備えることを特徴とする伝送路環境評価装置。