電力線通信
電力線アダプタ

電力線通信( PLC ) は、消費者への AC電力伝送または電力配電にも同時に使用される導体 (電力線搬送波) でデータを伝送します。

ホームオートメーションからインターネットアクセス（BPLとも呼ばれる）に至るまで、様々な用途で幅広い電力線通信技術が求められています。ほとんどのPLC技術は、1種類の電線（例えば、単一の建物内の構内配線）に限定されていますが、一部の技術は2つのレベル（例えば、配電網と構内配線の両方）をまたぐことができます。通常、変圧器は信号の伝播を阻止するため、非常に大規模なネットワークを構築するには複数の技術が必要となります。状況に応じて、様々なデータレートと周波数が使用されます。

無線通信と電力線通信には、多くの難しい技術的問題が共通して存在し、特に混雑した環境で動作するスペクトル拡散無線信号に顕著な問題が存在します。例えば、無線干渉は長年、アマチュア無線グループの懸念事項となっています。[ 1 ]

歴史

1925年には既に登場していた電力線搬送装置は、電力会社が既存の電話設備から数百マイルも離れた場所に設置されている高圧電気機器を操作する技術者との通信を容易にするために設計されました。[ 2 ]遠隔地に専用の電話線を新たに敷設する代わりに、搬送装置を使用することで、最大22万ボルトの高圧電力線を介して電話信号を伝送することができました。高圧搬送装置は電気技師によって設置され、低圧搬送装置は電話技術者によって設置されました。[ 3 ]

Mキャリアシステムは、 AT&Tが長距離通信用に開発した初期のキャリアシステムの一つでした。M1キャリア機器は、地方の7,200ボルト電力線で使用できるように設計されており、電力網への電力供給を中断することなく設置できました。1953年までに、ベルシステムはほぼ10,000のM1キャリア局を運用していました。[ 4 ]

基本

電力線通信システムは、変調された搬送信号を配線システムに追加することで動作します。電力線通信の種類によって、使用する周波数帯域は異なります。配電システムはもともと50Hzまたは60Hzといった一般的な周波数で交流電力を伝送することを目的としていたため、電力線回路は高周波を伝送する能力が限られています。伝搬の問題は、各種類の電力線通信における制限要因となります。

電力線通信の周波数を決定する主な問題は、無線サービスへの干渉を制限する法律です。電力伝送用の配線には通常、シールドなしのケーブルが使用されます。シールドなしのケーブルは、高周波データ信号に使用すると無線干渉を引き起こす可能性があります。詳細については、電磁シールドを参照してください。

多くの国では、シールドなしの有線からの放射を無線送信機と同様に規制しています。これらの法域では通常、無免許使用は500kHz未満または無免許無線帯域に限られます。EUなど一部の法域では、有線伝送についてさらに規制が設けられています。米国は注目すべき例外であり、シールドなしの配線が自由空間で無線波を伝播するように設計されていない限り、制限出力の広帯域信号をシールドなしの配線に注入することを許可しています。

データレートと距離制限は、多くの電力線通信規格によって大きく異なります。高電圧送電線に印加される低周波（約100～200kHz）の搬送波は、1つまたは2つのアナログ音声回線、あるいは数百ビット/秒に相当するデータレートのテレメトリ回路や制御回路を伝送する場合があります。ただし、これらの回線は数マイルに及ぶ場合があります。データレートが高いほど、一般的に通信距離は短くなります。数百万ビット/秒で動作するローカルエリアネットワークは、オフィスビルの1フロアしかカバーできない場合もありますが、専用のネットワークケーブルを敷設する必要はありません。

種類

世界にはさまざまなプロトコルや法律が存在しますが、基本的にPLCには屋内PLCと屋外PLCの2種類しかありません。[ 5 ]

  • 屋内PLC：屋内PLCは、LANネットワークやホームオートメーションなどの狭帯域屋内アプリケーションに使用されます。屋内電源配線を使用してデータを送信し、電源プラグに直接電流を流します。
  • 屋外PLC：低周波PLC（テレメトリおよびグリッド制御用）などの主電力線伝送や、電力網を介したインターネット伝送（BPL）に使用されます。このタイプのPLCでは、電力線の高電圧レベルに対応できるよう、機器は堅牢でなければなりません。

リップル制御

リップル制御は、交流電源に可聴周波数のトーンを追加します。一般的な周波数は100～2400Hzです。各地区は通常、独自の周波数を持っているため、隣接する地域は影響を受けません。コードは、トーンをゆっくりとオン/オフすることで送信されます。顧客サイトの機器はコードを受信し、顧客機器の電源のオン/オフを制御します。デコーダーは多くの場合、標準的な電力メーターの一部であり、リレーを制御します。また、電力メーターの時計を真夜中に設定するなど、ユーティリティコードもあります。

これにより、電力会社は発電設備の資本支出を最大20%削減できます。これにより、電力と燃料の使用コストが削減され、電圧低下や計画停電の防止が容易になります。コジェネレーションを導入した電力網では、発電機が稼働している間、電力ではなく熱を生成するために顧客の補助設備を稼働させることができます。

顧客にとって厄介なのは、機器の電源を入れるためのコードが紛失したり、負荷遮断が不便だったり危険だったりすることです。例えば、パーティー中、猛暑、あるいは救命医療機器が現場に設置されている場合などです。こうした状況に対応するため、一部の機器には負荷遮断を回避するスイッチが搭載されています。また、パーティースイッチがオンになると、料金が割高になるメーターもあります。

長距離、低頻度

電力会社は、無線送信機と受信機を交流電力線に接続するために特殊な結合コンデンサを使用しています。電力計では、数十ワット規模の線形増幅器を備えた小型変圧器が使用されることがよくあります。PLCシステムのコストの大部分は、電力エレクトロニクスです。これと比較して、エンコードとデコードを行う電子機器は通常、専用集積回路に収められた小型です。そのため、複雑なOFDM規格であっても、依然として経済的です。

使用される周波数は 24 ～ 500 kHz の範囲で、送信電力レベルは最大数百ワットです。これらの信号は、高圧 AC 送電線の 1 つの導体、2 つの導体、または 3 つの導体すべてに印加できます。1 つの HV ラインに複数の PLC チャネルを結合できます。変電所では、搬送周波数電流がステーション装置をバイパスするのを防ぎ、遠方の障害が PLC システムの分離されたセグメントに影響を及ぼさないことを保証するために、フィルタリング デバイスが適用されます。これらの回路は、配電装置の制御と送電線の保護に使用されます。たとえば、保護リレーはPLC チャネルを使用して、2 つの端子間で障害が検出された場合はラインをトリップしますが、障害がシステムの他の場所にある場合はラインを動作させたままにすることができます。

公益事業会社は、主要なシステム通信のニーズにマイクロ波、そして最近ではますます光ファイバー ケーブルを使用していますが、電力線搬送装置は、バックアップ チャネルとして、または光ファイバー ラインの設置を保証しない、あるいは無線や他の通信が利用できない非常に単純な低コストの設備として、依然として役立つ可能性があります。

デザイン

送電網を区分化し、故障を防止するために、送電線に直列に導波管トラップが接続されます。導波管トラップは、1つまたは複数の共振回路で構成され、高周波搬送波（24～500kHz）を遮断し、商用周波数電流（50～60Hz）を通過させます。ほとんどの発電所の開閉所では、搬送波が発電所の機器に侵入するのを防ぐために導波管トラップが使用されています。各導波管トラップには、サージ電圧から保護するための避雷器が備えられています。

カップリングコンデンサは、送信機と受信機を高圧線に接続するために用いられます。このコンデンサは、搬送波エネルギーを高圧線へ送るための低インピーダンス経路を提供しますが、高インピーダンス経路となるため、電力周波数回路を遮断します。カップリングコンデンサは、電圧測定に使用されるコンデンサ型電圧変圧器の一部である場合があります。

電力線搬送システムは、管理するインフラストラクチャ上でデータを確実に転送できるため、多くの公共事業会社で長年好まれてきました。

PLC搬送波中継局は、電力線上のPLC信号を更新する設備です。信号は電力線からフィルタリングされ、復調・変調されて新たな搬送周波数に再送され、再び電力線に注入されます。PLC信号は長距離（数百キロメートル）に及ぶ可能性があるため、このような設備はPLC機器を用いた非常に長い電力線にのみ設置されます。

電力線搬送通信

電力線搬送通信（PLCC）は、主に110kV、220kV、400kVなどの高電圧の電力線を介して変電所間の通信、遠隔保護、遠隔監視に使用されます。 [ 6 ]

これらのシステムで一般的に使用される変調方式は振幅変調です。搬送周波数範囲は、音声信号、保護、およびパイロット周波数に使用されます。パイロット周波数は、障害検出のために継続的に送信される音声範囲の信号です。

音声信号は300Hz～4000Hzの範囲に圧縮・フィルタリングされ、この音声周波数は搬送周波数と混合されます。搬送周波数は再びフィルタリング・増幅され、送信されます。これらのHF搬送周波数の送信電力は0～+ 32dbWの範囲となります。この範囲は変電所間の距離に応じて設定されます。

PLCC は構内交換機(PBX)の相互接続に使用できます。

自動メーター読み取り

PLCは自動メーター読み取りに使用される技術の一つです。一方向システムと双方向システムの両方が、数十年にわたり効果的に使用されてきました。このアプリケーションへの関心は近年大幅に高まっています。これは、手動プロセスの自動化への関心というよりも、システムの制御と運用を改善するために、すべての計測ポイントから最新のデータを取得することへの関心が高まっているためです。PLCは、高度メーターインフラストラクチャ（AMI）システムで使用されている技術の一つです。

一方向（受信のみ）システムでは、エンドデバイス（メーターなど）から通信インフラを経由してマスターステーションに測定値がバブルアップされ、マスターステーションから測定値が送信されます。一方向システムは双方向システムよりもコストが低い場合がありますが、動作環境の変化に伴う再構成が困難です。

双方向システム（アウトバウンドとインバウンドの両方をサポート）では、マスターステーションからエンドデバイス（メーター）にコマンドをブロードキャスト送信できます。これにより、ネットワークの再構成、測定値の取得、メッセージの送信などが可能になります。ネットワークの末端にあるデバイスは、目的の値を含むメッセージで応答（インバウンド）します。変電所で送信されたアウトバウンドメッセージは、下流のすべてのポイントに伝播します。このタイプのブロードキャストにより、通信システムは数千台ものデバイスに同時に到達できます。これらのデバイスはすべて電力供給が確立されており、負荷制限の候補として事前に特定されています。PLCはスマートグリッドの構成要素となる場合もあります。

中周波（100 kHz）

これらのシステムは、通常の無線に干渉する信号の送信が違法である国でよく使用されます。周波数が非常に低いため、公共配線を経由して送信しても電波を発射することができません。

ホームコントロール（ナローバンド）

電力線通信技術は、家庭内の電力配線をホームオートメーションに使用できます。たとえば、追加の制御配線を設置することなく、照明や家電製品をリモート制御できます。

一般的に、家庭制御用の電力線通信機器は、送信機から家庭内配線に20～ 200kHzの搬送波を変調することで動作します。搬送波はデジタル信号で変調されます。システム内の各受信機にはアドレスが割り当てられており、家庭内配線を介して送信され受信機でデコードされた信号によって個別に制御されます。これらの機器は、通常の電源コンセントに差し込むことも、固定配線で設置することもできます。搬送波信号は同じ配電システム上の近隣の住宅（またはアパート）に伝播する可能性があるため、これらの制御方式には所有者を示す住所が割り当てられます。X10と呼ばれる一般的な技術は1970年代から使用されています。[ 7 ]

1999年に導入されたユニバーサル電力線バス（PLC）は、パルス位置変調（PPM）を採用しています。物理層の方式はX10とは大きく異なります。[ 8 ] LonWorksホームオートメーション製品ラインの一部であるLonTalkは、いくつかのオートメーション標準規格の一部として採用されました。[ 9 ]

低速ナローバンド

狭帯域電力線通信は、電力供給が普及した直後から始まりました。1922年頃には、テレメトリの目的で高圧線を介した15～500kHzの周波数による最初の搬送周波数システムが運用され始め、現在も使用されています。[ 10 ]ベビーアラームなどの消費者向け製品は、少なくとも1940年から販売されています。[ 11 ]

1930 年代には、中電圧 (10～20 kV) および低電圧 (240/415 V) 配電システムにリップル キャリア信号が導入されました。

遠隔検針などの用途に適した安価な双方向技術の探究は長年続けられてきました。フランスの電力会社Électricité de France（EDF）は、拡散周波数偏移変調（S-FSK）と呼ばれるシステムの試作と標準化を行いました。（IEC 61334参照）これは現在ではシンプルで低コストなシステムであり、長い歴史を持っていますが、伝送速度が非常に遅いという欠点があります。1970年代には東京電力が実験を行い、数百台のユニットで双方向通信に成功したと報告されています。[ 12 ] 2012年現在、このシステムはイタリアやEUの一部の地域で広く使用されています。

S-FSK は、AC ラインがゼロ電圧を通過する時間を中心にして、2、4、または 8 個のトーンのバーストを送信します。このようにして、トーンはアーク放電による無線周波数ノイズのほとんどを回避します (汚れた絶縁体は電圧の最高点でアーク放電を起こし、広帯域のノイズバーストを生成するのが一般的です)。他の干渉を避けるために、受信機は 1トーンのみ、0トーンのみ、または両方の差動電力を測定することにより、信号対雑音比を改善できます。さまざまな地域で、干渉を避けるためにさまざまなトーン ペアが使用されています。ビット タイミングは通常、UARTに似た方法で、トーン間の境界から回復されます。タイミングは、前のゼロ交差からのタイマーを使用して、ほぼゼロ交差を中心にします。一般的な速度は 200 ～ 1200 ビット/秒で、トーン スロットごとに 1 ビットです。速度は AC ライン周波数によっても異なります。速度はノイズと、ACラインのゼロクロスのジッタ（局所的な負荷の影響を受ける）によって制限されます。これらのシステムは通常双方向であり、メーターと中央ステーションの両方がデータとコマンドを送信します。上位レベルのプロトコルでは、ステーション（通常はスマートメーター）がメッセージを再送信する場合があります。（IEC 61334を参照）

1980年代半ば以降、デジタル通信技術とデジタル信号処理の潜在能力を活用することへの関心が急速に高まっています。その目的は、広く導入できるほど安価で、無線ソリューションと費用対効果の高い競合力を持つ信頼性の高いシステムを開発することです。しかし、狭帯域電力線通信チャネルには多くの技術的課題があり、数学的なチャネルモデルと研究成果の概観が利用可能です。[ 13 ]

広く利用可能な媒体であることから当然のことながら、主電源通信の用途は非常に多岐にわたります。狭帯域電力線通信の自然な応用例の一つは、メーター、スイッチ、ヒーター、家庭用電化製品などの電気機器の制御と遠隔測定です。多くの開発が活発に行われており、需要側管理（Demand Side Management）など、システムの観点からこうした用途を検討しています。[ 14 ]これにより、家庭用電化製品はピーク負荷の制限など、リソースの使用をインテリジェントに調整できるようになります。

制御およびテレメトリアプリケーションには、公益事業会社所有の機器から家庭用メーターまでを含む公益事業側アプリケーションと、消費者敷地内の機器を含む消費者側アプリケーションの両方が含まれます。公益事業側アプリケーションとしては、自動メーター読み取り（AMR）、動的料金制御、負荷管理、負荷プロファイル記録、信用管理、前払い、遠隔接続、不正検出、ネットワーク管理などが考えられます[ 15 ]。また、ガスや水道にも拡張可能です。

オープンスマートグリッドプロトコル（OSGP）は、スマートメーター用として最も実績のある狭帯域PLC技術およびプロトコルの1つです。OSGPをベースとし、BPSK PLCを使用するスマートメーターは、世界中で500万台以上設置・運用されています。2006年にESNAとして設立された非営利団体であるOSGPアライアンスは、欧州電気通信標準化機構（ETSI）が発行する仕様群を確立する取り組みを主導し、スマートグリッドアプリケーション向けISO/IEC 14908制御ネットワーク規格と組み合わせて使用​​しています。OSGPは、スマートメーター、直接負荷制御モジュール、ソーラーパネル、ゲートウェイ、その他のスマートグリッドデバイスへのコマンドおよび制御情報を、信頼性と効率性をもって提供するように最適化されています。OSGPは、スマートグリッドの進化する課題に対応するため、OSIプロトコルモデルに基づく最新の構造化アプローチを採用しています。

物理層では、OSGPは現在、技術標準としてETSI 103 908を使用しています。これは、3592.98 BAUDのバイナリ位相シフトキーイングを使用し、搬送波トーンは86.232 KHz ± 200 ppmです。[ 16 ]（注：ビットクロックは搬送波のほぼ1/24です。）OSGPアプリケーション層では、ETSI TS 104 001が、ユーティリティ業界エンドデバイスデータテーブル用のANSI C12.19 / MC12.19 / 2012 / IEEE Std 1377規格と、サービスおよびペイロードのカプセル化用のANSI C12.18 / MC12.18 / IEEE Std 1701規格に部分的に基づくテーブル指向のデータストレージを提供します。この標準およびコマンドシステムは、スマートメーターおよび関連データだけでなく、他のスマートグリッドデバイスへの汎用的な拡張も提供します。

フランスのEDFのプロジェクトには、需要管理、街路照明制御、遠隔計測と課金、顧客固有の料金最適化、契約管理、費用見積もり、ガスアプリケーションの安全性などが含まれています。[ 17 ]

家庭内の主電源をテレメトリ用の便利なデータリンクとして利用する、特殊なニッチなアプリケーションも数多く存在します。例えば、英国やヨーロッパでは、家庭内の複数の部屋でテレビ視聴行動を監視するデバイスと、電話モデムに接続されたデータコンセントレータ間のデータパスとして電力線通信を利用するテレビ視聴監視システムが存在します。

中速ナローバンド

配電線搬送（DLC）システム技術は、9～500kHzの周波数範囲を使用し、最大576kbit/sのデータレートを実現しました。[ 18 ]

電力線とインターネットを介したリアルタイムエネルギー管理（REMPLI）と呼ばれるプロジェクトは、2003年から2006年にかけて欧州委員会によって資金提供されました。[ 19 ]

より現代的なシステムでは、OFDMを使用して、無線周波数干渉を引き起こすことなく、より高速なビットレートでデータを送信します。これらのシステムは、数百もの低速送信データチャネルを活用します。通常、干渉のあるチャネルをオフにすることでノイズに適応します。エンコードデバイスの追加費用は、送信に必要な電子機器のコストと比較するとわずかなものです。送信用電子機器は通常、高出力オペアンプ、結合トランス、および電源で構成されます。旧式の低速システムでも同様の送信用電子機器が必要となるため、技術の進歩により、パフォーマンスの向上は非常に手頃な価格で実現できます。

2009年、ベンダーグループがPoweRline Intelligent Metering Evolution（PRIME）アライアンスを結成しました。[ 20 ]提供されている物理層はOFDMで、250kHzでサンプリングされ、42～89kHzの512の差動位相偏移変調チャネルを備えています。最速伝送速度は128.6kbit/s、最も堅牢な伝送速度は21.4kbit/sです​​。誤り検出と訂正には畳み込み符号を使用します。上位層は通常IPv4です。[ 21 ]

2011年に、配電網オペレータ（ERDF、Enexis）、メーターベンダー（Sagemcom、Landis&Gyr）、チップベンダー（Maxim Integrated、Texas Instruments、STMicroelectronics、Renesas）を含むいくつかの企業が、G3-PLC技術の普及促進のためにG3-PLCアライアンス[ 22 ]を設立しました。G3-PLCは、電力網上で大規模インフラストラクチャを実現するための低層プロトコルです。G3-PLCは、欧州ではCENELEC Aバンド（35〜91 kHz）またはCENELEC Bバンド（98 kHz〜122 kHz）、日本ではARIBバンド（155 kHz〜403 kHz）、米国およびその他の地域ではFCC（155 kHz〜487 kHz）で動作可能です。使用される技術は、適応変調とトーンマッピングを用いた400 kHzでサンプリングされたOFDMです。エラー検出および訂正は、畳み込みコードとリード・ソロモン誤り訂正の両方によって行われます。必要なメディア・アクセス制御は、無線規格のIEEE 802.15.4から採用されています。プロトコルでは、インターネット・ネットワーク層IPv6 を制約のある環境である電力線通信に適合させるために6loWPAN が選択されました。6loWPANは、メッシュ・ネットワークLOADngに基づくルーティング、ヘッダー圧縮、フラグメンテーション、およびセキュリティを統合しています。G3-PLC は、中電圧から低電圧への変圧器の交差を含む、デバイス間の信頼性が高く高度に保護された接続に基づく、極めて堅牢な通信用に設計されています。IPv6 を使用することで、G3-PLC では、メーター、グリッド・アクチュエーター、スマート・オブジェクト間の通信が可能になります。2011 年 12 月、G3 PLC 技術はジュネーブのITUで国際標準として承認され、G.9903、 [ 23 ] G3-PLC ネットワーク用の狭帯域直交周波数分割多重電力線通信トランシーバー として参照されています。

ラジオ番組の送信

PLCは、電力線を介してラジオ番組を送信するために使用されることもありました。AMラジオ帯域で動作する場合は、搬送電流方式と呼ばれます。

高周波（1 MHz以上）

高周波通信では、技術に応じて、無線スペクトルの大部分を通信に（再）使用したり、選択した（狭い）帯域を使用したりすることがあります。

ホームネットワーク（LAN）

電力線通信は、家庭内でも利用でき、家庭用コンピュータや周辺機器、そしてイーサネットポートを備えたホームエンターテイメント機器を相互接続できます。電力線通信アダプターセットをコンセントに差し込むだけで、家庭内の既存の電気配線を利用してイーサネット接続を確立できます（フィルター付きの電源タップは電力線信号を吸収する可能性があります）。これにより、専用のネットワークケーブルを配線する手間をかけずに、デバイス間でデータを共有できます。

広く導入されている電力線ネットワーク規格は、Nessum AllianceとHomePlug Powerline Allianceによるものです。HomePlug Powerline Alliance は、2016年10月に活動を縮小することを発表し、Alliance のウェブサイト (homeplug.org) は閉鎖されました。Nessum (旧称HD-PLC )と、HomePlug 仕様の最新版である HomePlug AV は、2010年12月30日に公開された標準規格のベースライン技術としてIEEE 1901グループに採用されました。HomePlug は、世界中で4,500万台を超える HomePlug デバイスが導入されていると推定しています。その他の企業や組織も電力線ホームネットワークのさまざまな仕様をサポートしており、Universal Powerline Association、SiConnect、Xsilon、ITU-TのG.hn (HomeGrid) 仕様などがあります。

非家庭内ネットワーク（LAN）

IoTアプリケーションの多様化に伴い、スマートビルディング、スマートファクトリー、スマートシティなどの分野では、高解像度のビデオデータや高頻度のセンサーデータの伝送など、高速データ通信の需要が高まっています。このようなユースケースでは、電力線通信技術も使用でき、既存のケーブルを再利用できるという同じ利点が得られます。

Nessumは、大規模ネットワークの構築に活用できるマルチホップ技術を開発しました。さらに、Nessumの最新技術（第4世代HD-PLC技術）は複数のチャネルを提供し、最適なチャネルを選択することで高速かつ長距離の通信を可能にします。

電力線ブロードバンド

ブロードバンド・オーバー・パワーライン（BPL）は、既存のAC MV（中電圧）配電線（変圧器間）、およびAC LV（低電圧）配電線（変圧器と顧客コンセント間、通常100～240V）を介して双方向データを伝送するシステムです。これにより、データ通信用の専用配線ネットワークの構築費用や、無線ネットワークにおけるアンテナ、無線機、ルーターなどの専用ネットワークの維持費用を節約できます。

BPLは、地上波無線システムで使用されている無線周波数の一部を使用します。現代のBPLでは、実際に使用されている周波数の使用を回避するために、ウェーブレットOFDM、FFT-OFDM、または周波数ホッピングスペクトラム拡散を採用していますが、2010年以前の初期のBPL規格では採用されていませんでした。この観点からのBPLに対する批判は、OPERA以前、1905年以前の規格に対するものです。

BPL OPERA規格は、主にヨーロッパのISPで使用されています。北米では、一部の地域（例えばウィスコンシン州ワシントン島）で使用されていますが、より一般的には電力配電事業者によるスマートメーターや負荷管理に使用されています。

IEEE 1901 (Nessum、HomePlug) LAN 標準が承認され、主流のルーター チップセットに広く実装されて以来、古い BPL 標準は、建物内の AC コンセント間の通信や、MV 線と LV 線が交わる建物と変圧器間の通信には適していません。

超高周波（100 MHz以上）

電力線を介したさらに高速な情報伝送では、単一の導体のみを必要とする横モード表面波伝搬機構を介して、RFからマイクロ波までの周波数が伝送されます。この技術の実装はE-Lineとして販売されています。E-Lineは、2～20GHzまでの低周波数帯域ではなく、マイクロ波を使用します。屋外で使用すると電波天文学に干渉する可能性がありますが[ 24 ] 、新たな配線なしで光ファイバーケーブルと競合できる速度という利点は、それを上回る可能性があります。

これらのシステムは、双方向で1Gbit/sを超える対称型全二重通信を実現していると主張している。 [ 25 ] 2.4GHzおよび5.0GHzの無免許帯域でアナログテレビ放送と同時接続可能な複数のWi-Fiチャネルが、単一の中電圧線路上で動作することが実証されている。基盤となる伝搬モードは（技術的な意味で）極めて広帯域であるため、20MHz～20GHzの帯域であればどこでも動作可能である。また、高周波BPLの場合のように80MHz未満に制限されないため、これらのシステムは、他の免許サービスまたは無免許サービスとのスペクトル共有に伴う干渉問題を回避できる。[ 26 ]

標準

2010 年初頭の時点で、電力線ネットワークには 2 つの明確に異なる標準セットが適用されます。

家庭内では、IEEE 1901規格が、既存の交流線をデータ通信用途にどのように利用すべきかを世界的に規定しています。IEEE 1901には、NessumとHomePlug AVがベースライン技術として含まれています。IEEE 1901規格に準拠した製品は、同じ技術を採用した製品間で共存し、完全な相互運用性を実現します。一方、中周波の家庭用制御機器は依然として分断されていますが、X10が主流となっています。電力網での使用については、IEEEは2013年に低周波（≤ 500 kHz）規格であるIEEE 1901.2を承認しました。[ 27 ]

HomePlug Powerline Alliance（解散）、Universal Powerline Association（解散）、Nessum Alliance（活動中）など、複数の競合組織が仕様策定に携わってきました。2009年10月、 ITU-Tは高速電力線、同軸、電話回線通信ネットワークの標準規格として、勧告G.hn/G.9960を採択しました。 [ 28 ]全米エネルギーマーケター協会（米国の業界団体）も標準規格策定に携わっていました。[ 29 ]

2009年7月、IEEE電力線通信標準化委員会は、電力線を介したブロードバンドに関する標準草案を承認しました。IEEE 1901最終規格は2010年12月30日に発行され、HomePlugとNessumの機能を含んでいました。IEEE 1901およびIEEE 1905準拠デバイスを介した電力線通信は、2013年にこれらのデバイスの主要ベンダーすべてが締結した  nVoy認証によって示されています。NISTは、米国のスマートグリッドにおいて、 IEEE 1901（Nessum、HomePlug AV）とITU-T G.hnを「NISTが特定した追加規格（更なる検討の対象）」に含めています。[ 30 ] IEEEはまた、2013年に長距離スマートグリッド向けの低周波規格であるIEEE 1901.2を策定しました。[ 27 ]

アプリケーション

PLC技術は、ネットワーク構築コストを削減するソリューションとして、スマートビルディング、スマートファクトリー、スマートグリッド、スマートシティなどのシステムで広く使用されています。[ 31 ]

  • 高度計量インフラストラクチャ（AMI）システム
  • マイクロインバータ
  • HVACシステム
  • エレベーター
  • 蓄電池
  • スマート街灯
  • 照明制御システム
  • インターホンシステム
  • 防犯カメラシステム

課題

PLCにおけるこれまでの最大の課題は、シールドなし、かつツイストなしの電力線です。このタイプの配線は大きな無線エネルギーを放出し、同じ周波数帯を使用する他のシステムに悪影響を及ぼす可能性があります。さらに、BPL（Broadband over Power Line）システムは、PLC配線から発生する無線信号による干渉を受ける可能性があります。[ 5 ]

電力線通信技術に依存するホームネットワークにとって、一般的な家電製品からシステムに注入される電気ノイズへの対処は依然として最大の課題です。家電製品の電源のオン/オフのたびにノイズが発生し、配線を介したデータ転送が妨害される可能性があります。HomePlug 1.0準拠の認定を受けたIEEE製品は、同じ家庭の電力網に接続された他の機器との干渉や干渉を受けないように設計されています。[ 32 ]

参照

参考文献

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