電力線経由のブロードバンドの仕組み

新しいテクノロジーは、ブロードバンド インターネット サービスの競争の世界で最新の有力者となる可能性があります。これにより、一般的なコンセントという最もありそうにない経路を通じて、ご自宅への高速アクセスが可能になります。

電力線ブロードバンド( BPL)を使用すると、コンピュータを家のコンセントに接続すると、すぐに高速インターネットにアクセスできるようになります。無線、ワイヤレス ネットワーク、およびモデムの技術原理を組み合わせることで、開発者は、電力線を介して 500 キロビットから 3 メガビット/秒 (DSL およびケーブルに相当) の速度でデータを家庭に送信する方法を作成しました。

BPL はすでに米国と英国のいくつかの都市でテストされています。この記事では、「コンピューター入門」 がこの新しいサービス、それがどのように可能になるのか、そしてそれが一般的な電化製品にとって何を意味するのかを考察します。また、BPL をめぐる論争についても学びます。

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ビッグアイデアとは何ですか?

ここ数年でブロードバンド テクノロジーが普及したにもかかわらず、世界には依然として高速インターネットにアクセスできない地域が数多くあります。インターネット プロバイダーが獲得する顧客の数が比較的少ないことを考慮すると、ケーブルを敷設し、地方で DSL またはケーブルを提供するために必要なインフラストラクチャを構築するコストはあまりにも高すぎます。しかし、電力線を通じてブロードバンドを提供できれば、新たなインフラを構築する必要はなくなります。電気があればどこでもブロードバンドが利用できます。

特殊な機器を使用して現在の送電網をわずかに変更することで、BPL 開発者は電力会社やインターネット サービス プロバイダーと提携して、電力にアクセスできるすべての人にブロードバンドを提供できる可能性があります。

現時点では、次の 2 種類の BPL サービスが提案されています。

家中のすべての電気プラグ間で高速データ伝送を提供することにより、家庭内のあらゆる種類の一般的な電化製品をネットワーク化できる可能性があります。目覚まし時計、照明スイッチ、コーヒーメーカーが高速接続を介して相互に通信できれば、朝の様子が大きく変わるかもしれません。

次のセクションでは、In-House BPL と Access BPL の両方の背後にあるテクノロジーについて学びます。

古いやり方

「インターネット インフラストラクチャのしくみ」を読んだことがある方は、インターネットが物理的には世界中のケーブル、コンピュータ、有線および無線デバイスを介して接続されている巨大なネットワークであることを理解していると思います。

通常、大手 ISP は電話会社から光ファイバー回線をリースして、データをインターネット上で伝送し、最終的には別の媒体 (電話、 DSL 、ケーブル回線) や家庭内にデータを伝送します。光ファイバー回線は他の種類の通信を妨げずにデータを送信できる安定した方法であるため、1 日に何兆バイトものデータが転送されます。

AC (交流) 電源を使用してデータを転送するという考えは新しいものではありません。無線周波数 (RF) エネルギーを電流と同じ回線にバンドルすることにより、別個のデータ回線を必要とせずにデータを送信できます。電流と RF は異なる周波数で振動するため、この 2 つは互いに干渉しません。電力会社は、送電網のパフォーマンスを監視するためにこのテクノロジーを長年使用してきました。現在では、家庭や企業の電気配線を使用してデータを転送するネットワーク ソリューションも利用できます。ただし、このデータは非常に単純であり、送信速度は比較的遅いです。

BPL 技術の開発者は、BPL を軌道に乗せるために や などの電力会社と協力しています。電力線を介してデータを送信するときに生じるハードルを克服するには、いくつかの異なるアプローチがあります。これらのアプローチの詳細は、両社が BPL 導入の標準的な方法として採用されることをめぐって競い合い、祝福されているため、依然として厳重に守られている秘密です。

次のセクションでは、さまざまなアプローチの基本を学びます。

人々に力を

電話会社と同様に、電力会社も世界中に回線を張り巡らせています。違いは、電話会社が光ファイバーを敷いているよりもはるかに多くの場所に電力線が敷かれていることです。このため、電力線は、光ファイバーが到達していない場所にインターネットを提供するための明らかな手段となります。

これらの送電線は、電力会社の送電網の構成要素の 1 つにすぎません。送電網では、送電線に加えて、発電所から壁のプラグまで電気を運ぶ発電機、変電所、変圧器、その他の配電器も使用します。電力が発電所から出ると、送電変電所に到達し、その後高圧送電線に分配されます。ブロードバンドを伝送する場合、これらの高圧線が最初の障害となります。

高圧線を流れる電力は 155,000 ～ 765,000 ボルトです。その電力量はデータ送信には適していません。あまりにも「うるさい」です。

前述したように、データの送信に使用される電気と RF は両方とも特定の周波数で振動します。データがポイントからポイントへきれいに送信されるためには、他のソースからの干渉なしに振動する無線スペクトルの専用帯域が必要です。

何十万ボルトもの電気は一定の周波数で振動しません。その量のパワーはスペクトル全体に飛び込みます。スパイクやハミングをしながら、あらゆる種類の妨害を引き起こします。データの送信に使用される RF と同じ周波数でスパイクが発生すると、その信号が打ち消され、データ送信は途中でドロップされるか破損します。

BPL は、高圧電力線をまとめて避けることで、この問題を回避します。このシステムは、データを従来の光ファイバー回線の下流から、はるかに管理しやすい 7,200 ボルトの中電圧電力線にドロップします。

中電圧線にドロップされると、データは劣化するまでにある程度の距離しか移動できなくなります。これに対抗するために、中継器として機能する特別な装置が回線に設置されます。リピータはデータを取り込み、新しい送信でそれを繰り返し、旅の次の区間のために増幅します。

Current Communications Group の BPL モデルでは、他の 2 台のデバイスが電柱に乗り、インターネット トラフィックを分散します。 CT カプラーにより、ライン上のデータが変圧器をバイパスできるようになります。

変圧器の仕事は、7,200 ボルトを通常の家庭用電力サービスを構成する 240 ボルトの標準に下げることです。低電力データ信号が変圧器を通過する方法がないため、変圧器の周囲にデータ パスを提供するカプラーが必要です。カプラーを使用すると、データを劣化させることなく 7,200 ボルトの回線から 240 ボルトの回線に簡単に移動して家庭内に転送できます。

次のセクションでは、データが家に届いてからどのように移動するかを見ていきます。

ラストマイル

ラスト マイルは、インターネットを加入者の自宅やオフィスに届ける最後のステップです。

BPL のラストマイル ソリューションへのさまざまなアプローチでは、送電線で電力とともに信号を運ぶ企業もあれば、電柱に無線リンクを設置して家庭にデータを無線で送信する企業もあります。 CT Bridge は両方の機能を備えています。

CT ブリッジでは次のこともできます。

信号は、壁に差し込まれた電力線モデムによって受信されます。モデムは信号をコンピュータに送信します。これらのモデムを見てみましょう。

BPL モデム

BPL モデムは、電流からデータを引き出す作業負荷を処理するために特別に設計されたシリコン チップセットを使用します。特別に開発された変調技術と適応アルゴリズムを使用することで、BPL モデムは広範囲の電力線ノイズを処理できます。

BPL モデムは、現在も一般的な電源アダプタとほぼ同じサイズです。一般的な壁コンセントに差し込むと、コンピューターにイーサネット ケーブルが接続され、接続が完了します。ワイヤレスバージョンも利用可能です。

この新しいテクノロジーの可能性は刺激的ですが、誰もがそれに興奮しているわけではありません。次のセクションでは、BPL の実装が直面するいくつかの課題について説明します。

課題

2003 年 4 月 23 日、FCC は、BPL テクノロジーの可能性を支持し、その実装のための実際の基準を設定しようとしている一般向けの文書を発表しました。 (ARRL) と (FEMA) は直ちに反対した。両社は、BPL が深刻な干渉問題を引き起こすと主張しています。

BPL モデムは、コードレス電話やガレージ ドア オープナーと同様、ライセンスのないデバイスとみなされます。ライセンスのないすべてのデバイスは FCC の規則によって管理されます。パート 15 では、米国で販売されるすべての電子機器が FCC の高周波放射制限を満たさなければならないと義務付けています。これらの制限は、CB 通信、航空交通管制、政府チャンネルなどの重要な通信への干渉を防ぐために設けられています。 ARRL と FEMA は、露出した中電圧送電線で送信される BPL 信号によって引き起こされる干渉を懸念しています。

ケーブル TV事業者は、すべてのケーブルをシールドすることで干渉問題を回避します。ケーブルテレビ事業者が使用する「同軸ケーブル」は、信号線の周囲を編組金属シールドで覆っています。電話ケーブルもシールドされています。一方、電力線にはシールドがありません。多くの場合、電力線は裸線またはプラスチックで被覆された線です。シールドがないため、干渉の懸念が生じます。

FCC が BPL に割り当てる帯域幅によっては、他の無線サービスとの干渉が問題になる場合があります。現在、周波数帯域は次のように分類されます。

FEMAはFCCが妥協策を模索することを許可したいと考えているが、ARRLは、BPLに必要な帯域幅がアマチュア無線や短波無線送信に直接干渉するため、妥協は不可能であると主張している。 BPL の開発者は、これらの干渉問題は解決されたと述べています。テストと時間が経てばわかります。それまでは、BPL の進歩は、規制機関によって基準とロジスティクスが決定されるのを待って、ゆっくりと前進します。

参考文献