電力線搬送通信
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電力線搬送通信（でんりょくせんはんそうつうしん、Power Line Communicationsの頭文字から "PLC" とも呼ばれる）は、電力配線（電灯線）を通信回線として利用する技術。
目次 |
[編集] 概要
電力線搬送通信は、電灯線や配電線に電源周波に重乗して特定周波の信号を流して、これによってデータ通信を行おうというもので、原理的には、アナログ加入者線に高い周波数帯域のデータ信号を重畳するADSLと似ている。
物理層速度は最大190Mbps、実測値で最大80Mbpsの製品が発売されている。規制緩和前の10kHzから450kHzまでの周波数を用いた製品では、通信速度9600bps程度の低速なデータ通信しかできなかった。
[編集] 変調方式
電力線搬送通信に用いられる変調方式として以下の物が使用される。
- 直交周波数分割多重方式（OFDM方式）
- 高速フーリエ変換、ウェーブレット変換を利用した物がある。後者は前者に比べてサイドローブを低減でき、伝送効率がよい性質を持つ。しかし、コモンモードノイズが発生しやすく、精密機器や無線機器への悪影響が懸念されている。
- スペクトラム拡散変調方式（SS方式）
- OFDM方式よりも速度が劣るが、ノイズの影響による速度低下を軽減させることができる。また、エネルギーが広い周波数帯域に拡散しているために、他の機器に対する影響も少ない。
- 離散的多周波数（DMT方式）
- xDSLなどで使用されている変調方式。
[編集] ネットワーク構成
PLCでは伝送路が電灯線であることから、ネットワーク構成は既存の配線ではバス型となり、PLCにより電灯線に接続される家庭内の全ての通信機器は、帯域を共有することになる。この構成は家庭屋内配線で採用例の多いバス型配線の有線LANや、無線LANで同一チャンネルを複数台の端末で利用する場合と同様である。今後PLC対応型の屋内配線では、有線LAN同様スター型配線の普及も予測される。
[編集] 電力線通信に対する一般的な誤解
現在一般的な有線LANである100BASE-TX(FastEthernet)は全二重通信方式であるのに対して、PLCは半二重通信方式であるという誤解が稀に見られるが、PLCで使われているのは時分割通信などであり実際には全二重通信である。
[編集] インフラとしての電力線通信
[編集] ラストワンマイルとしての電力線搬送通信
高速電力線搬送通信（高速PLC）は、利用周波数帯を2MHz～30MHzに広げて物理層速度が数十Mbps～200Mbpsのデータ通信を可能にすることを目指して技術開発が行われている電力線搬送通信の新しい技術であり、既存の配線を利用することを生かした配線工事不要のブロードバンドインターネット接続のラストワンマイル（＝ファーストワンマイル）として、また全ての電気製品がコンセントにつながっていることを利用したブロードバンド家電のインターネット接続のためのLANとして、一部の企業でネットワークインフラとしての実用化を模索していた。
しかし近年では、ラストワンマイル用途としてはADSLやFTTH等による高速通信の普及により、その意義が薄れている。また技術的にも、方式にもよるが現状で現実的なPLCの搬送距離は150メートル前後とされており、ラストワンマイル用途としては使い難いのも事実である。
[編集] ラスト10メートルとしての電力線通信
2006年12月に解禁されたのは宅内系PLCとしての利用に限られたため、現在PLCはFTTH等の足回り（いわゆる「ラスト10メートル」）や、ローカルネットワーク用として使われ始めている。
FTTH等の足回りとしての利用は、ビルや集合住宅内で回線を引き回す際に利用される。この用途には、住友電工からモデムが発表されている。[1] この分野ではこれまで、有線LANやVDSLが利用されてきた。NTTやKDDI、電力会社はADSLや光回線と併せた普及促進キャンペーンを行っている。
ローカルネットワーク構築のための技術としては、これまでにも有線LANや無線LANがあった。PLCの利点は、新たな配線が不要な有線LANであるという点である。無線LANはノートPCにおいて多くの機種に採用されるようになったが、電波を利用するため障害物に弱く、一台のアクセスポイントでは家屋内全部屋を賄いきれない例も多い。
今後、ISPからはPLC内蔵のモデムなどが、PLC製造業者からもPLC・無線LAN複合型の装置が登場予定であることから、PLC支持者は「回線網からPLCへは有線LAN、各部屋間の配線はPLC、部屋内でのアクセスは無線LANというように、棲み分けがされるようになっていく」と主張している。一方で、近年無線LAN機器の性能向上が著しく、最近の製品ではMIMO（Multiple Input Multiple Output）によるダイバーシティなどを利用することで通信可能な範囲が大きく拡大していることから、PLC反対派からは「各部屋間の通信も原則として無線LANで賄えるのではないか」という意見が出ている。
[編集] 課題と問題点
以下、主に日本国内においてPLCが抱える課題と問題点について述べる。
[編集] 漏洩電磁波の問題
- 問題の技術的背景
- 電灯線は高周波を重畳することを想定してはいなかった。そのため電灯線の引き回しがアンテナとして作用するため漏洩電磁波が発生する。またその周波数が短波帯の電波と重なるため、短波ラジオ、アマチュア無線、防災用無線などの無線通信、電波天文学などに影響が出る可能性がある。
- 影響範囲は、短波放送の場合で、PLCを使用する建造物の10m以内と言われている。
- このような現状から、PLC推進派（PLC推進団体・企業、一般のPLCユーザ）と既存の短波利用者を中心としたPLC反対派（短波放送聴取者・アマチュア無線家）間で、議論が絶えない状況である。
- 漏洩電磁波の実証実験
- 日本国内では、2004年1月に高速電力線搬送通信設備に関する実験制度が導入された後、電灯線からの漏洩電界低減技術確認のための実証実験が、主に松下電器産業を中心に行われており、概ね、問題がないとされている。総務省も航空無線への影響を確認しており、こちらも大きな問題は無いとされている。
- しかし「これらの実験環境は、建物が密集した都市内の住居等の利用環境とは異なっており、漏洩電界を低減するためモデムの改良や通信方式の工夫などが実際の利用では生かされないのではないか」との批判が、PLC反対派からなされている（実際のところ、実験環境の大半が非公開であることから、一般的な都市内の利用環境の間でどの程度差があるかを当事者以外が確認するのは困難となっている）[要出典]。
- 以前に較べると漏洩電界の測定値は減少しているとPLC推進派は述べているが、漏洩が起きる電力線をシールドする改良は行われていない。シールドされていない既設の電力線をそのまま利用することが前提となっている以上、電力線をシールドしなくても漏洩を防ぐには送信出力を下げるしかない。一方、漏洩は電力線を含む水平面より上方に大きく生じるにも関わらず、漏洩電界低減技術実証実験における測定は主として水平面方向で行っている。[要出典]また漏洩電界は電力線に接続される機器の稼働状況によって大きく変化するため[要出典]、無線通信などに障害が出ないことを、どのような客観的事実によって証明するのかということ自体が、難しい課題となっている。[2][3]
- 緊急用周波数への影響
- 反対派は、影響を受ける帯域の中に緊急用の周波数も含まれている点を特筆すべきと主張している。
- 賛成派は、緊急用の周波数をPLCの影響から保護する技術（フレキシブルノッチなど）は存在している為、緊急用の周波数を理由にPLC自体に反対することには無理があると主張している。
- 電波天文観測への影響
- 日本天文学会は2002年に総務大臣に対し懸念を表明した[4]。
- 電波割当と既得権益に関する問題
- 反対派は、従来より免許によって保護されている同じ周波数で、無免許で周波数の利用を認めることに反対しており、同時に本質的に有線通信であるPLCが広帯域にわたって公共財である電波を占有するのはおかしいと主張している。
- 賛成派は、電波は公共財である為、公益性の高いPLCに優先的・流動的に割り当てられるべきであり、反対派は既得権益（電波利権）を確保しようとしているに過ぎないと主張している。[要出典]
- 無線通信がPLCの通信に悪影響を及ぼす可能性
- これまでにも主にアマチュア無線において、TVI等としてテレビやラジオなど放送の受信などに悪影響を及ぼす事があったが、PLCの通信にも影響する場合がある。具体的な影響としては通信速度や安定性の低下、安定性の低下による遅延がある。
- しかしながらテレビやラジオと違い無線局免許のない PLC には電波法上の優先権がないため、仮にアマチュア無線の影響を受けて速度の低下や通信ができなくなった場合、PLC 利用者側は抗議をする事ができない。[要出典]
- 医療機器への悪影響への懸念
- PLCはコモンモードノイズの発生により、医療器具や精密機械への致命的な誤作動を生じさせる可能性もある。特に医療機器（心臓ペースメーカーや、心肺維持装置）への悪影響が生じるリスクは皆無ではないことから、厚生労働省が安全性への通達を出している[5]。
- 他の通信機器との相互干渉が発生する可能性
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- VDSLとの相互干渉
- VDSLの通信と相互干渉が発生する可能性がある。[6]
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- PLC同士の相互干渉
- PLCの発生する信号は近距離ならば配電盤を越えて伝わるため、集合住宅内で使用した場合、配電状況によっては近隣の部屋に影響を及ぼす可能性がある。この際、相互に影響を及ぼす範囲の部屋で複数系統のPLC機器を使用した場合、帯域を相互に食い合うために速度が低下する可能性が指摘されている。これは普及の途上にある現時点では問題にならないが、将来的には何らかの対策が必要になる可能性がある。
- またこれも配電状況によることだが、同一の原理により、集合住宅内の別室やごく近距離で隣接する一戸建て同士でPLCでの通信が可能なケースも確認されている。[7]
- 漏洩電磁波による具体的な問題
- 配電盤にPLC信号用ブロッキングフィルタを設置しない場合、PLC信号は程度の差はあれ配電盤より外へ漏洩する[要出典]。現在流通している正規のPLC機器は、信号が高度に暗号化されているため情報漏洩の原因になる可能性は極めて低い。
- 屋内の電灯配線から発生する漏洩電波により、屋内では短波ラジオなどが聞きづらくなる可能性があり、実例も多数確認されている[要出典]。また、前述のように同一集合住宅内の別の家同士でもPLCでの通信が可能なケースも確認されているため、当然機器を使用していない家へもPLC信号が漏洩するものと考えられ、その家で聴く短波ラジオ放送に雑音が入る可能性もある。
[編集] 法的なリスクの懸念
PLC機器を短波放送、航空無線、海上無線、アマチュア無線、電波望遠鏡など機器の近傍で使用してこれらの機器を使用する業務を妨害し、継続的かつ重大な妨害の原因がPLC機器であると確認された場合には、電波法により使用停止命令を総務大臣から命じられる可能性がある。
2006年12月現在、PLC機器の使用は屋内に限り認められている。そのため、電灯線が屋外に架線された本宅と離れの間などで通信を行った場合には違法行為となる。屋外コンセントを使用しての通信も同様である。[要出典]
またこれとは別に、2006年12月7日、アマチュア無線ユーザー114名が総務省にPLCの解禁やメーカーへの事業認可の取り消しを求めて行政訴訟を起こした。判決によっては将来PLC機器の使用ができなくなる可能性もある。
[編集] 規格の乱立
日本国内では、民生用として松下電器産業をはじめ、アイ・オー・データ機器やNTT東日本の採用するHD-PLC規格の製品が流通している。
ビルや集合住宅向けなどの業務用としては、スペインDS2社のUPA規格を採用したモデムが住友電工から発表されている。
これらとは互換性の無い、民生用のHomePlug等の規格を採用した製品の発売も予測される。
[編集] 国内の基準に適合しない商品の流通
オークションサイトでは既に国内の基準に適合しないPLC機器が流通しており[要出典]、これらによる電波環境の悪化が予測される。しかし、流通量は極めて限定的であり、このことが大規模な問題に発展する可能性は低い。当然のことながら、国内の基準に適合しない商品の日本国内での使用は、明確な違法行為である。
[編集] 速度の問題
2006年に総務省が定めたPLCに対する許容値を満たし、実際の家庭環境のノイズの影響を受けた場合には、実効通信速度は30Mbps以下となる場合が多いとも言われる。[8]
[編集] 電灯線にはPLC機器以外の機器が繋がれる事から予測される問題
- 屋内の家電機器の稼働状況(ドライヤー、掃除機等のモーターを使用する機器や携帯機器の充電器等)によっては、PLC機器の通信に悪影響を及ぼす場合がある（メーカーでは、これらの機器でノイズフィルターを使用することを推奨している）[要出典]。また逆に、PLC機器の発生する信号が、携帯機器の充電器等を介して携帯機器側に回り込み誤動作を引き起こす可能性もある。[要出典]その他、マイコンを使用する家電機器（テレビ、炊飯器、エアコンなど）や、パソコンについても同様[要出典]。
- PLC機器はその原理上、雷サージ対応のテーブルタップや無停電電源装置(UPS)など、電源に関する一部機器との接続が推奨されていない（どのような不具合が生じるかは、接続する機器と配電状況により異なるため一概には言えない）。そのため、雷や停電への対策などで不都合が生じる場合がある。
[編集] コスト面の課題
スペインや米国における1セット2台の価格は約2万円相当、日本では2006年の解禁直後の価格もほぼ同額である（なお追加用の単体のモデムは、同時期で13000円前後）。別方式の有線宅内LANに比べると数倍の価格だが、速度的に近いスループットを謳う無線LAN機器と比べれば安い。が、PLC機器と無線LAN機器どちらにおいても、通信速度の実効値は環境個々により変わってくるため、比較するのはなかなか難しい。
なお、これは発売直後の数字でもあり、一概に比較できるものではない。
発売当初は品切れが続出する状況が続いたことから市場には受け入れられたと判断することもできるが、単純に初期出荷数の問題だけとする評価もある。コスト面での評価が固まるには時間が必要である。
[編集] 通信が出来ない問題
家庭内の配電状況によっては、実際には通信が出来ない可能性がある。メーカーにとってはそれらの販売後の返品が発生する可能性もある。アイ・オー・データ機器は自社の販売するPLCモデムにおいて、専門のサポートによる電話相談の上でも通信が確立しなかった場合には、購入代金を返金するキャンペーンを行っている。
[編集] 問題点の告知における課題
以上のような問題点の多くは、PLCの根本的な問題点であり、技術的にある程度軽減されても、全てを回避することはありえないとされる。[要出典]日本の家庭内においては無線LAN(IEEE802.11系）の通信状態は、小出力制限等により比較的不安定なことも多い。その点では有線であるPLCのメリットが生かせる可能性もあるとされているが、電力線の状態や他に接続された機器との干渉によりPLC自体の速度が大きく変化するため、その点でのメリットも限定的である。
上記のような問題点を持つPLC製品を製造する企業には、同時にこれらの問題点を消費者に告知する責任が生じる。電磁環境への影響についての社会的な責任（PLCの設置に伴い、生じた電磁環境の悪化により、市民に損害が生じた場合には、それらの損害を補償する法的なリスクが発生すること）にも、留意が必要である。例として、周囲の医療器具への悪影響が生じるリスクがあることについて、メーカーや販売者が消費者に説明する義務が生じることがある。また電波法により周囲の無線局の通信に妨害を与える場合、求めがあればPLC設備の利用を一旦停止し、改善対策を施す義務があることについても、消費者への説明が必要である。
これらの問題点の告知については、2006年12月現在において発売されている正規の日本メーカー製PLC機器のパッケージおよび説明書において一定の説明ががなされている。だが改善対策義務など重要事項であるにも関わらず最低限の記述しかない事項もあり、集合住宅でのPLC機器同士の相互干渉問題など一切の記述が無い事項すらあるのも事実である。
[編集] 日本以外の状況
家庭用PLC機器は、2000年前後から欧米をはじめ世界中で広く流通している。日本では規制緩和の議論が長く続いたため、解禁は遅くなった。
PLCを利用したブロードバンド回線であるBPL(Broadband over Power Lines)においては日本と異なり、欧米では都市での電柱などが地下埋設されており、また建物の多くが電磁波を通しにくい石造りのため、本来電磁環境への悪影響が少ないはずであるが、それでも他国においては電磁環境に及ぼす悪影響への懸念に対する配慮から、試験サービスや地域限定での商用サービスから許可されはじめている。
米国では、2004年10月に連邦通信委員会（FCC）による規制緩和が行われ、電力線搬送通信の実用化に向けた取り組みがなされている。FCCは電力線搬送通信が利用可能な周波数帯域を80MHzまで拡大した。その一方で、既存の無線通信への影響を避けるため、電力線搬送通信装置のデータベースへの登録義務を定める、BPLの使用禁止周波数、使用禁止地域などの措置を新規に採用した。[9]
欧州の場合はEUの「PLCフォーラム」の支援下で、2004年から2008年までOPERA(Open PLC European Research Alliance)というプロジェクトでBPLの商用化を推進している。同プロジェクトではBPL利用人口は2010年に2000万世帯に広がると予想しているという。スウェーデンでの実証実験では、手軽に利用できるという肯定的な意見がある一方、家電製品の使用状況によっては通信できない場合もあるため使いづらいという否定的な意見も出ている。2003年にまとめられたECCレポートにおいて、電力線からの漏洩電界がCISPR22 ClassBだとしても大きな干渉問題を引き起こすことが指摘された。[要出典]
[編集] 脚注
- ^ 住友電工がビル向け高速PLCモデムを発売 - ITPro
- ^ 米国アマチュア無線連盟による警告ビデオ（18.2MiB MPEG-1 英語）
- ^ PLCについて（日本アマチュア無線連盟）
- ^ 電力線搬送通信が低周波電波天文観測にもたらす有害干渉への懸念 2002年7月8日 - 日本天文学会
- ^ 当該事項に関するasahi.comの記事（2006年12月06日）
- ^ ソフトバンクBBに聞く、PLCの課題と展望 - ITmedia +D LifeStyle
- ^ 槻ノ木隆のNEW PRODUCTS IMPRESSION 松下電器産業「BL-PA100KT」 - BroadBand Watch
- ^ 話題の電力線通信アダプターの実力を検証! - ITPro
- ^ 議論が再開された電力線搬送通信、既存通信と共存の道は未だ見えず - MYCOMジャーナル
[編集] 関連項目
[編集] 外部リンク
- 総務省 電力線搬送通信設備に関する研究会(2002年度）
- 総務省 高速電力線搬送通信に関する研究会(2005年度）
- High Definition PowerLine Network(HD-PLC規格の公式サイト・英語)
[編集] 推進の立場から
[編集] 反対の立場から
- 電力線搬送通信の動向（日本アマチュア無線連盟）
- PLCを考える（ラジオNIKKEI 技術担当者のBlog）
- HF-PLC Watching Site
- PLC行政訴訟(通称PLC訴訟） 原告団オフィシャルサイト
- 高速電力線搬送通信PLC導入に異議申し立て! (青山貞一副原告団長のページ)
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