PLCアダプタのスループットへの携帯電話充電中の影響 - Part 2 (2007/09/06)
HPA (HomePlug Powerline Alliance)が提供する通信規格HomePlug AVに準拠したPLCアダプタがシャープより2007年8月に販売されました．HomePlug AV方式のPLCアダプタが国内で市販されるのは初めてです．そこで，携帯電話ACアダプタによる電力線通信(PLC)モデムのスループットへの影響の実験をシャープのPLCアダプタについても行ってみました．また，同じ通信規格でもメーカ間の違いがあるかと思い，BUFFALOが販売しているUPA方式PLCアダプタについても実験してみました．実際，以前の実験に用いたNETGEARのUPA方式PLCアダプタは親機・子機が明記していなかったのに対して，BUFFALOのUPA方式PLCアダプタは親機・子機の差別化がされていました．以下が，製品の写真，及び，MACアドレスとシリアル番号です．
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| 図1: SHARP HN-VA10S | 図2: BUFFALO PL-UPA-L1/S |
| メーカ・型番 | 通信規格 | 最大物理レート | MAC | S/N |
|---|---|---|---|---|
| SHARP HN-VA10S | HomePlug AV | 200Mbps | 00175CEEEC83 | 77335997 |
| 00175CEEEC84 | 77336007 | |||
| SHARP HN-VA10S | HomePlug AV | 200Mbps | 00175CEEC40B | 77335977 |
| 00175CEEC40B | 77335987 | |||
| BUFFALO PL-UPA-L1/S | UPA | 200Mbps | 0016019BA0E3 | 76423374806178 |
| 0016019BA5F3 | 76423374806178 |
なお，SHARP HN-VA10Sは表の一番始めに記載されたものを実験に用いました．
測定系は，Panasonic HD-PLC方式PLCアダプタとNETGEAR UPA方式PLCアダプタのUDP転送実験のときと同じ実験系を用います．実験方法も前回と同じ方法で，ネットワーク解析ソフト iperf を用いました．接続する携帯電話は前回の実験と同じSony SO213iで，電池パックSO010，ACアダプタSO004です．
結果のグラフを示します．
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横軸のTx Bit Rateは送信ビットレート，縦軸のRx Bit Rateは受信ビットレートを表します．赤線がHomePlug AV方式のSHARP HN-VA10S，青線がUPA方式のBUFFALO PL-UPA-L1/Sを表します．実線が携帯電話ACアダプタを接続しない場合，破線が携帯電話ACアダプタを受信側に接続し充電している場合を表しています．
前回の実験結果と合わせてその受信ビットレートのピーク値を次の表にまとめます．
| メーカ・型番 | 通信規格 | 充電器なし | 携帯充電中 |
|---|---|---|---|
| SHARP HN-VA10S | HomePlug AV | 84.6Mbps | 61.6Mbps |
| Panasonic BL-PA100KT | HD-PLC | 81.4Mbps | 51.2Mbps |
| NETGEAR HDXB101 | UPA | 87.1Mbps | 22.6Mbps |
| BUFFALO PL-UPA-L1/S | UPA | 75.2Mbps | 39.7Mbps |
赤の太字が検討した製品のうち最大のもの，青の太字が最小のものを表しています．
比較した製品及び環境の中では，SHARP HN-VA10Sが安定していて通信速度も速いという結果になりました．携帯電話の充電器を接続していないときに最高の通信速度を示すNETGEAR HDXB101ですが，携帯電話を充電中はその通信速度が大幅に下がり比較した製品の中で最低の22.6Mbpsになってしまいます．使用環境によってはつながらない可能性が高いといえるでしょう．また，SHARP HN-VA10Sは携帯電話を充電中でも安定した通信速度を示します．前回の実験結果で携帯電話を充電中で最高の受信ビットレートのピーク値を示したPanasonic BL-PA100KTですが，実験結果のグラフから携帯電話充電中の受信ビットレートのふらつきが大きい点が気になります．また，同じ通信規格であってもメーカにより結果が異なる可能性が高いことがNETGEAR HDXB101とBUFFALO PL-UPA-L1/Sとの比較で分かりました．
通信規格の違いによる，原因の推定をしてみたいと思います．通信規格の内容は，いずれもホワイトペーパー[1], [2], [3]によるものですので，十分な根拠とはならないことに注意して下さい．
| HD-PLC | HomePlug AV | UPA | |
|---|---|---|---|
| MC変調方式 | Wavelet OFDM | Windowed OFDM | Windowed OFDM |
| SC変調方式 | PAM | QAM | QAM |
| 誤り訂正方式 | 畳み込み + RS | ターボ符号 | 畳み込み + RS |
| MAC方式 | TDMA + CSMA/CA | TDMA + CSMA/CA | トークンバス |
表3内のMC変調方式はマルチキャリア変調方式，SC変調方式はサブキャリア変調方式，MAC方式はメディアアクセス制御方式，RSはリードソロモン符号を表しています．前回の実験の考察では，携帯電話充電時におけるHD-PLC方式PLCアダプタとUPA方式PLCアダプタの違いには，サブキャリア変調の違いが影響を与えているのはないかと推測しました．しかし，今回のHomePlug AV方式PLCアダプタでは，UPA方式PLCアダプタと同じサブキャリア変調であるQAM方式を用いているにもかかわらず，その受信ビットレートは前回の結果でよかったHD-PLC方式PLCアダプタよりも高速です．サブキャリア変調方式の違いが結果の違いを引き起こす主要因ではないようです．携帯電話充電中に速度の低下が少ないHomePlug AV方式PLCアダプタとHD-PLC方式PLCアダプタとで共通していて，UPA方式PLCアダプタで異なるものはメディアアクセス制御方式です．特に，ホワイトペーパー[1], [2]によれば，電源周期に同期してビーコンを送ることにより，電源周期のS/N比の変動を調査しているとのことです．その調査結果はメディアアクセス制御に利用されています．そのため，電源周期に同期した伝達関数の変動に強いものと思われます．
PLCの使用環境は千差万別ですため，今回の結果が，PLCアダプタの優劣を決定するものではないことに注意しましょう．しかし，各製品において結果のばらつきが見えることは，PLCでより安定した，より高速な通信技術を提供できる可能性を示唆しているものと考えます．
| [1] | HD-PLC White Paper，http://www.hdplc.org/portals/0/20051105_HDPLCMTJ_V4_f(190mbps).pdf |
| [2] | HomePlug AV White Paper, http://www.homeplug.org/products/whitepapers/HPAV-White-Paper_050818.pdf |
| [3] | UPA DHS White Paper, http://upaplc.org/_files/upa_dhs_whitepaper_v_1_01.pdf |
梅原 大祐 / UMEHARA Daisuke umehara@kit.ac.jp Last modified: 2020/05/02 13:08