ホームプラグ

HomePlug は、HomePlug 指定の下に あるさまざまな電力線通信仕様のファミリ名であり、それぞれが独自の機能を持ち、他の HomePlug 仕様との互換性があります。

HomePlug 仕様の中には、ブロードバンド アプリケーションをターゲットにしているものもあります。たとえば、低データ レートのIPTV、ゲーム、インターネット コンテンツの家庭内配信などです。また、スマート電力メーターや電気システムと家電製品間の家庭内通信などのアプリケーション向けに、低電力、低スループット、拡張動作温度に焦点を当てた仕様もあります。HomePlug 仕様はすべて、HomePlug 商標も所有する HomePlug Powerline Allianceによって開発されました。

2016年10月18日、HomePlug Allianceは、その仕様をすべてパブリックドメインにし、他の組織が既存の技術の展開に関する将来の活動を引き受けると発表しました。^[1]この発表では、HomePlugコミュニティ内でのさらなる技術開発については言及されていませんでした。

ホームプラグ

形成	2000
タイプ	業界団体
目的	HomePlugのプロモーション
Webサイト	homeplug.org (廃止)

HomePlug Powerline Allianceは、電子機器メーカー、サービスプロバイダー、小売業者の業界団体で、さまざまな HomePlug電力線通信技術の標準を確立し、メンバーのデバイスが準拠しているかどうかをテストします。このアライアンスは、相互運用性をテストし、HomePlug 仕様とIEEE 1901標準に基づいて製品を認証します。 ^[2]

2016年10月18日、HomePlug Allianceは、その仕様をすべてパブリックドメインにし、他の組織が既存の技術の展開に関連する将来の活動を引き受けると発表しました。^[3]この発表では、HomePlugコミュニティ内でのさらなる技術開発については言及されていませんでした。Homeplugは、少なくとも2022年6月時点では事実上廃止されています。

HomePlug Powerline Alliance は、既存の建物や家の電気配線を介してデバイスが相互に通信したりインターネットに接続したりできるようにするための標準とテクノロジを開発するために設立されました。

最大の技術的課題の 1 つは、電力線に存在する電気ノイズに対する感度を下げる方法を見つけることでした。HomePlug は、通信キャリア周波数を上げて、すべての相に共通の中性線によって信号が伝送されるようにすることでこの問題を解決しました。

2000年に設立されたHomePlug Powerline Allianceの目標は、既存の家庭用電気配線を使用して製品間の通信とインターネットへの接続を行う標準を作成することでした。^[2]最初のHomePlug仕様HomePlug 1.0は、2001年6月にリリースされました。2005年にリリースされたHomePlug AV（オーディオビデオ用）仕様では、物理層（PHY）のピークデータレートが約13.0 Mbit/s ^[4]から200 Mbit/sに増加しました。

HomePlug Green PHY仕様は2010年6月にリリースされ、低コスト、低消費電力、低スループットでHomePlug AVの相互運用可能な「兄弟」としてスマートエネルギーおよびスマートグリッドアプリケーションを対象としています。^[5] HomePlug Command and Control仕様は2007年に承認され、HomePlug Green PHY仕様は2010年6月に承認され公開されました。^[6]

2010年にIEEE 1901が承認され、HomePlug AVは標準規格内のFFT- OFDM PHYのベースライン技術として国際標準となった。HomePlug Powerline AllianceはIEEE 1901製品の認証機関である。HomePlugが発行した3つの主要仕様（HomePlug AV、HomePlug Green PHY、HomePlug AV2）は相互運用可能で準拠している。^[7]

この組織には69の会員がおり、2010年時点で200を超える製品を認証している。^[2]

2011年、HomePlug Green PHY仕様は、プラグイン電気自動車の接続規格として、フォード、ゼネラルモーターズ、アウディ、BMW、ダイムラー、ポルシェ、フォルクスワーゲンに採用されました。^[8]

2017年現在、 IEEE 1901仕様をサポートするHomePlug AVチップセットを出荷しているチップベンダーは少なくとも6社あります： Broadcom、Qualcomm Atheros、Sigma Designs、Intellon、SPiDCOM、MStar。^[9]

HomePlug の新しいバージョンでは、 OFDM変調によるバス トポロジでのイーサネットの使用がサポートされており、これにより、複数の異なるデータ キャリアを同じワイヤに共存させることができます。また、HomePlug の OFDM 技術では、特定の地理的領域で以前に割り当てられた無線スペクトルと重複するサブキャリアをオフに (マスク) できるため、干渉を防ぐことができます。たとえば、北米では、HomePlug AV は 1155 のサブキャリアのうち 917 のみを使用します。^[10]

電力線ネットワークは、建物の既存の電気配線を使用して設定できるネットワークです。電気自動車の充電では、SAE J1772標準のプラグイン電気自動車充電器では、車両が充電電力を消費し始める前に、電力線を介した通信を確立するために HomePlug Green PHY も必要です。

すべての市販の HomePlug 実装は、米国FERCが高度な計測インフラストラクチャ向けに指定したAES-128暗号化標準に準拠しています。したがって、これらのデバイスは、適切なソフトウェアを使用してすぐに使用できるユーティリティ グレードのメーターとして導入するのに適しています。

2012 年後半現在、最も広く導入されている HomePlug デバイスは「アダプタ」です。これは、壁のコンセント (または電源タップ (サージ プロテクターではない) や延長コード) に差し込むスタンドアロン モジュールで、1 つ以上のイーサネット ポートを提供します。シンプルなホーム ネットワークでは、インターネット ゲートウェイ ルーターがイーサネット ケーブルを介して電力線アダプタに接続され、電力線アダプタは近くの電源コンセントに差し込まれます。家庭内の他のコンセントに差し込まれた 2 つ目のアダプタは、イーサネット ケーブルを介して任意のイーサネット デバイス (コンピューター、プリンター、IP 電話、ゲーム ステーションなど) に接続されます。ルーターとイーサネット デバイス間の通信は、既存の家庭の電気配線を介して行われます。必要に応じて追加のアダプタを差し込むことで、より複雑なネットワークを実装できます。電力線アダプタをハブまたはスイッチに差し込むことで、共用室にある複数のイーサネット デバイスをサポートすることもできます。

スタンドアロン アダプタに搭載されている機能は、電力制御センター、デジタル メディア アダプタ、インターネット セキュリティ カメラなどのエンド デバイスに組み込まれることが多くなっています。特に、2010 年 9 月に批准されたIEEE 1901標準などのグローバル電力線ネットワーク標準の出現により、電力線ネットワーク機能はテレビ、セットトップ ボックス、DVR、その他の民生用電子機器に組み込まれることが予想されます。^[11]

いくつかのメーカーは、 802.11n、HomePlug、および4つのギガビットイーサネット接続ポートを備えたデバイスを100ドル未満で販売しています。2013年初頭には、 802.11ac接続も備えたデバイスがいくつか発表されています。このデバイスとHomePlugの組み合わせは、 Qualcomm Atherosによって、 IEEE P1905の実装であるHy-Fiハイブリッドネットワーキングテクノロジーとして販売されています。これにより、デバイスは、冗長性と信頼性のあるフェイルオーバーを提供するために、利用可能な有線イーサネット、電力線、または無線通信を使用できます。これは、 接続をデバッグするためのオンサイトの専門知識が通常は利用できない消費者向けアプリケーションで特に重要であると考えられています。

最初の HomePlug 仕様である HomePlug 1.0 は、14 Mbit/s のピーク PHY レートを提供します。これは 2001 年 6 月に初めて導入され、その後 HomePlug AV に置き換えられました。2008 年 5 月 28 日、米国電気通信工業会(TIA) は、HomePlug 1.0 電力線技術を新たに発行された TIA-1113 国際標準に組み込みました。TIA-1113 は、ユーザー構内電気配線でのモデム操作を定義します。この新しい標準は、米国規格協会 (ANSI) 認定組織によって承認された世界初のマルチメガビット電力線通信標準です。^{[引用が必要]}

HomePlug 1.0 MAC 層は、キャリア検知多重アクセス/衝突回避 (CSMA/CA) に基づくチャネル アクセスを使用して、カプセル化された IEEE 802.3 フレームから 46 ～ 1500 バイトの長さのデータを MAC サービス データ ユニット (MSDU) として転送します (そのため、ジャンボ フレームはサポートされません)。^{[引用が必要]}

HomePlug 1.0 Turbo アダプタは HomePlug 1.0 仕様に準拠していますが、ピーク PHY レートを 85 Mbit/s まで上げる、より高速な独自モードを採用しています。HomePlug 1.0 Turbo モデムは Intellon Corporation からのみ入手可能でした。^{[引用が必要]}

2005 年 8 月に導入された HomePlug AV 仕様は、 HDTVやVoIPなどのアプリケーションに十分な帯域幅を提供します。HomePlug AV は、物理層で 200 Mbit/s、MAC 層で約 80 Mbit/s のピーク データ レートを提供します。HomePlug AV デバイスは、HomePlug 1.0 デバイスと共存し、オプションで相互運用する必要があります。物理層は、24.414 kHz 間隔の OFDM キャリアを使用し、キャリアは 2 MHz から 30 MHz です。信号対雑音比に応じて、システムはキャリアごとに BPSK、QPSK、16 QAM、64 QAM、256 QAM、1024 QAM を自動的に選択します。^[12]

HomePlug AVは、最大1155のOFDMサブキャリアの適応変調、エラー訂正用のターボ畳み込みコード、 ARQを備えた2レベルMACフレーミング、^[13]などの技術を利用して、特定の伝送パスで理論上の最大帯域幅に近い帯域幅を実現できます。^[10]セキュリティ上の理由から、仕様にはキー配布技術と128ビットAES暗号化の使用が含まれています。さらに、仕様の適応技術は、盗聴やサイバー攻撃に対する固有の障害を提供します。^{[14] [15]}

Qualcomm Atherosベースのアダプタの中にはHomePlug AV仕様に準拠しているものもありますが、主により広いスペクトルを使用することでPHY速度を500Mbit/sまで上げる独自の拡張機能を採用しています。^[16]

HomePlug AV2仕様は2012年1月に導入されました。HomePlug AVおよびHomePlug GreenPHYデバイスと相互運用可能で、IEEE 1901規格に準拠しています。ギガビットクラスのPHYレート、 MIMO PHYのサポート、リピート機能、省電力モードを備えています。 ^{[7] [17] [18]}

HomePlug Green PHY仕様は、スマートグリッドでの使用を目的としたHomePlug AVのサブセットです。ピークレートは10Mbit/sで、スマートメーターやHVACサーモスタット、家庭用電化製品、プラグイン電気自動車などの小型家電製品に搭載できるように設計されており^[19]、データをホームネットワークや電力会社と共有できます。このようなアプリケーションには大容量のブロードバンドは必要ありません。最も重要な要件は、低消費電力と低コスト、信頼性の高い通信、コンパクトなサイズです。GreenPHYは、AVよりも最大75％少ないエネルギーを使用します。^{[19] [20]}

HomePlug Powerline Allianceは、公益事業会社やメーター製造業者と協力して、この690ページの仕様を開発しました。^[21] HomePlug Green PHYデバイスは、HomePlug AV、HomePlug AV2、IEEE 1901仕様に基づくデバイスと完全に相互運用可能である必要がありますが、これは^{[誰が？ ]}電力消費とコスト削減を妨げると考えられています。HomePlugシリコンベンダーのQualCommは、2011年12月に市販のGreen PHYシリコンを発表しました。^[22]

HomePlug GreenPHYは、国際電気自動車充電規格CCSで使用される通信プロトコルです。

アクセス ブロードバンド パワー ライン (BPL) は、家庭向けブロードバンド アクセス技術を指します。HomePlug Alliance は HomePlug Access BPL ワーキング グループを結成しました。このグループの最初の目的は、HomePlug Access BPL 仕様の市場要件ドキュメント (MRD) を作成することでした。Alliance は、BPL 業界に MRD の開発への参加や MRD の検討のための意見提供を公募しました。数か月にわたる公共事業体、ISP、その他の BPL 業界グループ間の協力の後、MRD は 2005 年 6 月に完成しました。HomePlug の Access BPL に関する作業はその後、IEEE 1901 標準に提供され、統合されました。^[5]

信号はユーザーの住居や職場の外に出て盗聴される可能性があるため、HomePlug には暗号化パスワードを設定する機能が含まれています。HomePlug 仕様では、すべてのデバイスをデフォルトのパスワード (ただし、共通のパスワード) に設定する必要があります。ユーザーはこのパスワードを変更する必要があります。パスワードを変更しないと、攻撃者は自分の HomePlug デバイスを使用してユーザーの信号を検出し、デフォルトのパスワードを使用してアクセスし、使用される暗号化キーなどの設定を変更できます。

箱入りのペアとして提供される多くの新しい電力線アダプタでは、固有のセキュリティ キーがすでに確立されているため、既存の電力線アダプタで使用する場合や、既存のネットワークに新しいアダプタを追加する場合を除き、ユーザーはパスワードを変更する必要がありません。一部のシステムでは認証ボタンがサポートされており、ボタンを 2 回押すだけで (各デバイスに 1 つずつ)、アダプタをネットワークに追加できます。

HomePlug ネットワークでパスワードを設定するプロセスを簡素化するために、各デバイスには、製造元によってランダムに選択され、デバイスにハードワイヤードされた組み込みのマスター パスワードがあり、暗号化パスワードの設定にのみ使用されます。デバイスに印刷されたラベルにマスター パスワードが記載されています。

HomePlug AV 標準では 128 ビットAES が使用されていますが、古いバージョンでは安全性の低いDESプロトコルが使用されています。この暗号化はユーザーが送受信するデータには影響しないため、TLSなどのより高レベルのプロトコルやシステムを引き続き使用する必要があります。

HomePlug デバイスは、通常、透過的なネットワーク ブリッジとして機能するため、任意のオペレーティング システムを実行しているコンピューターからネットワーク アクセスに使用できます。ただし、一部の製造元は、パスワード設定ソフトウェアを Microsoft Windows バージョンでのみ提供しています。つまり、暗号化を有効にするには、Windows を実行しているコンピューターが必要です [1] Archived 2006-07-20 at the Wayback Machine。暗号化パスワードが設定されると、イーサネット仕様をサポートするすべてのデバイスがアダプターで動作します。

HomePlug AV、GP、AV2は完全に相互運用可能であり、IEEE 1901デバイスとも相互運用可能です。HomePlug 1.0デバイスはHomePlug AVデバイスと相互運用できません。このような下位互換性を実現することは技術的には可能ですが、異なる前方誤り訂正（FEC）技術と機能セットをサポートしなければならない回路のコストが高いため、経済的に実現可能ではありません。^[23]

HomePlugデバイスは、Universal Powerline Association（UPA）、HD-PLC、G.hnなどの他の電力線技術を採用したデバイスとは相互運用できません。G.hnの場合、HomePlugのターボ符号化 前方誤り訂正とG.hnの低密度パリティチェックコードの両方を実装するのは非常に高価であると考えられていました。 ^{[24]ただし、IEEE 1901では、システム間プロトコル（ISP）を介して、HomePlug AVと}HD-PLCの両方を同じ展開内で共存させることができます。G.hnもISPをサポートしています。

HomePlugデバイスは、高周波信号をブロックするフィルターを組み込んだ特定の電源タップ、サージプロテクター、無停電電源装置とは互換性がありません。このような場合、設置者はデバイスを建物の電気コンセントに直接差し込む必要があります。 ^[25]予備の電源コンセントがない場合は、多くの場合、互換性のないデバイスを片側に、HomePlugデバイスをもう一方に取り付けたダブルアダプターを使用できます。

英国では、電力線機器の使用者が公式無線システムに干渉を引き起こした場合、無線通信法に基づいて起訴されるべきだという提案がなされている。 ^[26]また、GCHQは、このような干渉が英国における無線活動の監視能力に影響を与えるという懸念を表明している。^[27]

• 同軸マルチメディアアライアンス
• パワーオーバーイーサネット
• IEEE1901
• HD-PLC

• HomePlug Alliance のWayback Machine (2014-06-26 アーカイブ)