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松下電器産業「BL-PA100KT」
〜PLCアダプタの実力と影響を確認〜

 2006年9月、総務省は屋内における高速PLCに関わる関係規則などを改正・制定した(関連記事)。これを受けて12月には、松下電器産業から国内初となるPLCアダプタが発売された(関連記事)。

 理論上は190Mbpsもの転送速度を、実効速度で30Mbps以上の性能を持つという製品だ。すでに編集部でサンプル品によるテスト、清水氏によるテストも行なわれており、読者の方にも御馴染みのものであろうと思う。

 一方、PLCにおける問題は利用する環境の影響を非常に受けやすいことだ。そこで今回、軽量鉄骨の集合住宅(要するにアパート)の筆者宅で、どの程度の性能が出るか、そして気になる無線への影響について確認をしてみた。





パッケージは小さめ

 まずはいつもどおりパッケージから確認してみたい。入手したPLCアダプタは、松下電器産業のスタートパック「BL-PA100KT」である。オープンプライスとなっているが、実売価格は平均2万円弱といったところ(写真01)。製品は、BL-PA100が2台と電源ケーブルが2本、それにマニュアルと保証書がパックになっている(写真02)。ちなみに、LANケーブルは付属していない。実際のところ、同製品を普通に買った場合、“繋ぐだけ”で設定などは一切ないから、これで十分ではあろう。


写真01:
箱の大きさはA4より長辺がちょっと短い程度。厚みは6cm程度である。パッケージの重みはそれほどでもないので、手軽に買って帰れる程度のものだ
写真02:
電源ケーブルはいわゆるメガネケーブル。太さはそれほどでもないが、長さが40cm程度(実測値)と短いのが特徴

 BL-PA100自体は、非常に小柄である(写真03)。フロントパネルには、PLC/LAN/MASTERの3つのインジケータが、バックパネルには電源コードとLANポート、スイッチ類が配されている。上面には(片方のBA-PA100のみ)MASTERのシールがあり、底面にはシリアル番号とMACアドレスが記載されている(写真04)。

 このMASTERシールであるが、BL-PA100はMASTER/SLAVEの形で通信相手を認識する。1つのLAN内にMASTERは1台で、SLAVEは最初に登録したMASTERとだけ通信できるわけだ。この登録を行なうのが、写真04上段にあるBA-PA100でご覧いただける“SETUP”ボタンである。それぞれのBA-PA100は、MASTERにもSLAVEにも設定できるが、両方を兼用することはできず、背面(写真05)のスイッチで切り替える形になっている。


写真03:
本体サイズは121×70×40mm(幅×奥行×高)で、重量は約240g
写真04:
強いて難点を挙げると、足にあたるのがエンプラの突起だけで、何かで引っ張られるとすぐ移動してしまうところ。もし、気になる場合にはゴム板などを張ると良いかもしれない
写真05:
ちなみに松下の用語では“SLAVE”ではなく“TERMINAL”となる




通信性能

図1:筆者宅の間取り図
 さて、続いては実力比較である。製品はテスト機を用いた編集部の環境で16〜25Mbps、清水氏の環境で50Mbpsの性能が出ているが、果たして集合住宅の筆者宅でこれが実現できるかということになる。ということで、まずは筆者宅の様子をご紹介したい。

 筆者宅は図1に示すような2Kのアパートである。築年数はすでに20年をオーバーしているのは確実と言ったところで、6畳+4畳半+キッチン4畳半といった構成。アパートは2階建てで、1Fの1部屋を仕事場として、2Fの1部屋を居室として借りている。なお、仕事エリアは1Fの1番奥に位置している。

 ここで問題となるのはコンセントである。図で赤く示したのがコンセント、青で示したのが分電盤の位置。ご覧の通り、外にある洗濯機用(C地点)を含めても、1室合計で7カ所しかない。コンセントの口数で言えば、たったの14個。当然、この数で間に合うわけがなく、(B)地点あるいは(B')地点のコンセントは写真06と写真07のような具合になっている。これらにはACアダプタやPC用電源、液晶ディスプレイなどを多数接続しており、その点をご承知おきいただきたい。


分電盤。上段左から奥部屋、中央部屋、奥部屋のエアコン用で、下段右は玄関側の部屋に来ている 写真06:
(B)地点。100円ショップで販売している3Pタップに、6Pのテーブルタップを接続して使っている
写真07:
(B')地点。こちらは6Pテーブルタップを直接接続している構造。どちらのテーブルタップの先にも機器がたっぷり接続されており、もはや口はあまっていない

 最近の「オール電化」のご家庭などでは、コンセントの数がもっと多いのかもしれないが、やや古めのアパートではこのあたりが一般的だろう。ちなみに知り合いの建築士に以前聞いた話では、アパートの設計で1部屋に4カ所ずつコンセントを配置する施工図を描いたら、「コストが上がる」と怒られたことがあったとか。

 こういう状況で、「壁面コンセントに直接BA-PA100を繋ぐ」というのは難しいと言って良い。筆者の仕事場で、辛うじてコンセントが開いているのは(A)地点のみ。この段階で、PLCに向かない環境であることはいくらか予想できる。

 さて、(A)地点にMASTERを配するのは良いとして、SLAVE(TERMINAL)をどこに設置するかである。今回は、(A)地点(写真08)、(B)地点に接続したテーブルタップ、それに2F居室の(D)地点と(E)地点において、それぞれ接続テストを行なった。また、(B)地点に繋がったテーブルタップの先にMASTERとTERMINALを両方ぶら下げる(写真09)ことも同時に試した。


写真08:
壁面コンセントに両方ぶら下げる図。1番通信状態は良いハズであるが……
写真09:
超安物テーブルタップにやはり隣接して設置

 さてテストであるが、以下のようなマシンを用意した。どちらのマシンにも512MB分のRAMDISKを確保している。

・サーバー
 Sempron 2800+/ASUSTeK M2V/PC2-4300 DDR2-SDRAM 1GB/ノーブランド Intel 21143-PD/Windows XP SP2
・クライアント
 ThinkPad X32(Memory 1GB)/Windows 2000 SP4

 その上で、サーバー側でIISを立ち上げ、441.5MB(462,946,308Bytes)のファイルを置き、これをクライアントからFTPでGETするのに要する時間を測定、そこから性能を算出している。

表1:計測結果
測定地点 転送レート
直結状態 78.87Mbps
(A)-(A) 10.24Mbps
(B)-(B) 11.33Mbps
(A)-(B) 9.13Mbps
(A)-(D) 7.93Mbps


 表1が結果である。最初にある直結は比較用に、サーバーとクライアントの間にBL-PA100を挟まず、クロスケーブルを直接繋いで通信した際の性能である。つまり、性能的にはFTP値で78Mbps程度は出る構成となっているわけだ。

 この状態で通信を行なったところ、1番性能が出ると考えていた(A)-(A)の構成で、10Mbpsそこそこ。(B)-(B)の方がなぜか数字は良いが、それでも11.33Mbpsと大きくは変わらない。ちなみに部屋を跨ぐとどうかということだが、(A)-(D)では8Mbps弱。(A)-(E)はリンクが確立せず、通信できずに終わった。筆者宅の環境で言えば、総じて良い性能とは言えない。少なくとも、このレベルであればIEEE 802.11gの方が高速に通信できる、という結果になった。

 低速だった理由の1つは、テーブルタップ類がいずれもノイズフィルタを搭載していない点が考えられる。よって、これらをすべて置き換えれば、転送速度はもう少し上がるかもしれない。仮定形の文章なのは、仕事場だけで10を軽く越えるテーブルタップが活用されており、これを全部置き換えるとなると、それなりにコストが発生してしまうからだ。


写真10:
エレコムのOA雷アダプタ「T-H32N」。購入価格は697円だった
 ノイズフィルタ付きのOAタップの価格はまちまちで、安いものでは2,000円程度とされるが、高いものでは2万円を超える。試しに近所のPC DEPOTにいったところ、ノイズフィルタ付きタップは在庫なし。その代わりといっては何だが、ノイズ対策機能付きの製品(写真10)が販売されていた。そこで、幾つかのテーブルタップに導入してみたが、数値が下がる結果になってしまった。

 写真06で、下側3Pタップの右に繋がっているのが写真09のOAタップ。そして、そのOAタップに繋がっているのがサーバー冷却用の扇風機なのだが、この扇風機と3Pタップの間にOAアダプタを繋いだところ、安定してリンクしなくなってしまった。このことから、このOAアダプタとPLCの相性はどうも良くないようだ。

 もう1つ気になるのは、階層が異なる(A)-(D)で通信が成立してしまっていること。ということは、単に仕事場だけではなく、近隣のお宅にもノイズ対策をお願いしないと効果がない可能性があることになる。集合住宅のケースでは、厳しいものがあるだろう。





ノイズ

写真11:
左に見えるのがIC-R5。右の大きなACアダプタはIC-R5専用のもの。IC-R5のスピーカ出力を、その右に見えるオリンパスのICレコーダ「V-50」のマイク端子に入力して録音した
 もう1つ気になるのは、ノイズの影響である。これも清水氏が触れられている通り、行政訴訟が起きている(関連記事)。第1回弁論は2月ということで、どんな形にせよ決着がつくには時間がかかると思うが、「そもそもどの程度のノイズが乗るか」ということをちょっと確認しておきたいと思う。

 今回の場合、機器に影響を及ぼす可能性があるのは以下の2点になる。

(1)BL-PA100本体、あるいは配線から受信機のアンテナに入るノイズ
(2)電源から回り込むノイズ

 本当はこうしたノイズは、スペクトルアナライザなどを使ってきちんと測定したいところだが、流石にそこまでの機材は用意できなかった。そこで、アイコムの広帯域レシーバー「IC-R5」を使って、実際にノイズがどの程度乗るかを確認してみることにした(写真11)。

 測定に使った周波数は、以下の6つ。

・693KHz(NHK第2 東京)
・82.5MHz(NHKFM 東京)
・TV 1ch(91.25MHz/95.75MHz)(NHK総合 東京)
・5MHz
・30MHz
・50MHz

 最初の3つの説明は不要だろう。ラジオ/テレビへの混信があるか否か、の確認である。残る3つは、いわゆるアマチュア無線で使われる周波数帯に近いものだ。PLCの場合、電灯線に4〜28MHzの周波数帯で信号を乗せており、5MHzはこの信号に被るわけだ。30MHzは、ぎりぎり信号周波数から外れているが、通常4MHz〜28MHzできっちりと切れるフィルタなどというものは存在しないから、このあたりも当然影響を受けると判断して選択した。50MHzはアマチュア無線の6mバンドにあたる部分で、このあたりだと大分影響は少ないと思われるが、念のために入れている。

 本当を言うと、ラジオNIKKEIの受信状態を確認するのがわかりやすい(周波数:3.925/3.945/6.055/6.115/9.595/9.760MHz)のだが、仕事場ではどの周波数も入感しなかったので、この案は放棄せざるをえなかった。付属のアンテナ程度では入感が難しいのかと思い、アンテナを自作してみたものの、PLC以外からのノイズが強く入るようになる始末。そういう意味では、筆者宅でノイズの測定をするのがそもそも間違っているのかもしれず、その点はあらかじめご理解いただきたい。

 さて、具体的な測定方法だが、BL-PA100には常時データ通信を行なわせた状態で以下のような単純な方法を取った。

(1)IC-R5を内蔵バッテリーで動作させ、各々の周波数に設定した状態でBL-PA100およびACケーブルにIC-R5を近づけ、受信状態の変化を確認する。
(2)IC-R5をBL-PA100から十分遠ざけた状態で、ACアダプタを使って動作させ、各々の周波数での受信状態の変化を確認する。


 まず、(1)の方であるが、いずれもBL-PA100の脇20cmほどにIC-R5を置き、5秒かけてIC-R5をBL-PA100に接近。ここからまた5秒かけてIC-R5を元の20cm離れた位置に戻した。

 ノイズについてだが、さすがにIC-R5とBL-PA100を密接させた場合はノイズが多少増える。ただし、5cmも離すと、ほとんどノイズの影響はなくなっており、さすがにスプリアス輻射がかなり抑えられていると考えて良い。現実問題として、10cm程度、BL-PA100や電源ケーブルから離せば問題はなさそうだ。もちろん、これはノイズが渦巻いている筆者の仕事場での話だから、ノイズのもっと少ない環境ではもう少し影響してくるのかもしれないが、そこまでは今回のテストでは確認できない。

 次は(2)、つまり電源から回り込むノイズである。こちらはBL-PA100からかなり離れた場所にIC-R5を置き、まず内蔵バッテリーでそれぞれの周波数を5秒間受信。次いで、録音を1度ポーズしてから、BL-PA100が使っている電源タップに繋いだACアダプタからIC-R5の電源を取るように切り替えて、再度5秒間受信を行なった。FMやTVの受信時はあまりわからないが、AMではややノイズが増えており、5MHzでは明確にノイズレベルが増している。また、30MHz/50MHzでもやや甲高いノイズを確認できた。ちなみに上で紹介したOAアダプタであるが、これを介してIC-R5のACアダプタを繋いでも、ノイズの入り方に違いがなかった。どうやらPLCには未対応の製品であるようだ。

 この電源から回り込むノイズは、確かにアマチュア無線を含む、さまざまなシーンで問題が出ても不思議ではない、というレベルだ。筆者はアマチュア無線を止めて久しいが、仮にまだやっているとしたら、このノイズはちょっと許容できないかもしれない。

 また、気になるのは、このノイズも信号同様、自宅以外の場所にも伝わる可能性があるという点だ。筆者の仕事場と居室は、法的には別の部屋(契約上はアパートを2部屋借りている)であり、そこに信号が届くということは、アパートの他の部屋でもノイズが発生している可能性はある。筆者の所は幸い問題なさそうだが、集合住宅で隣室にオーディオ愛好家が住んでいる場合には問題が生じる可能性もある。





内部構造

 最後に、いつもの通り内部構造を紹介しておきたい。フロントカバーを外すとネジ穴が出現し(写真12)、これを外すと向かって左側のカバーのみが外れる(写真13)。そして、ネジ止めされたシールドケースを外すと、デジタル部が出現する(写真14)。一般的に考えれば、基板裏面に主なデジタル回路が集積されているのは、シールド板が放熱も兼ねているためだろう(写真15)。対して表面は、アナログ/デジタルの混合部がまとめられている(写真16)。これを内側にすることで、基板のGND層をシールドとして活用するという、典型的な技法であろう。


写真12:
カバーはプラスチック製の爪だけでとまっており、着脱は比較的容易だった
写真13:
この状態で向かって右側のカバーを外そうとすると、最悪の場合、カバーが壊れてしまうので注意が必要
写真14:
3つのゴムがSDRAM、コントローラ、およびA/Dコンバータにちょうど被さるようになる。これで本当に熱が逃げるのかちょっと疑問であったが、実際に触ってみるとそれなりに熱が逃げているようだった

写真15:
整然とした基板配置。右下の白い部分が、アナログ側基板と接続するコネクタ部。結果、この周りにアナログ受動部品がかなり集積されている
写真16:
基板表側。要は右のシールドケース内だが、ハンダ付けされていてはがせなかった

 そのデジタル基板を完全に外し、ケースの隅にある2カ所のネジを外すと、やっと右側のカバーが外れる(写真17)。こちら側にはわずかな受動部品が配されているだけで、アナログ部のメインは基板表面(写真18)だが、こちら側はエポキシ樹脂ではなくベークライト基板となっているのが特徴的である。基板自体も2層構造で、ベークライト基板にエポキシ基板を貼り付けた形になっているようだ。正直、筆者はこのあたりのアナログ部にはあまり明るくないので理由は不明だが、信号特性に合わせて敢えてベークライトを用いたのだろうと言うことは容易に想像がつく。

 さて、デジタル部の主要なパーツであるが、1番目につくところに配されているのが、パナソニックのロゴが入った謎のコントローラ(写真19)。PLCアダプタの制御部の要と想像されるが、当然汎用品ではなく、同社のWebサイトでも見つからなかった。機能的にはWavelet OFDMの制御を行なっている(変換そのものは、写真16で右端にあるシールドケース内の回路で行なっていると想像される)ようだが、周囲のパーツを見るとこのチップ自体は、汎用プロセッサ+Wavelet OFDM制御関係の回路を組み合わせたSoCなのではないかと考えられる。


写真17:
右のカバーを取るとやっとアナログ側基板が見えるようになる
写真18:
アナログ部。トランス類の塊なのは、モデムである以上当然のこと。2層基板のためか、裏面のパターンが透けて見える
写真19:
謎のコントローラ。パッケージは15mm角、ダイは7mm角(実測値)と、それほど大きな印象はない

 コントローラ左にはエルピーダメモリの「EDS1216AGTA-75」(写真20)、その横にはSPANSIONの「S29AL008D」(写真21)が配されており、ARM9あたりのコアに直結するのに都合が良さそうな構成である。コントローラの右下に目立つ大きなパーツは、TIの「4回路NORゲート」(写真22)。コントローラの右にはAnalog Devicesの「MxFE(Mixed-signal Front End)チップ」である「AD9867が配されている(写真23)。このチップが最終的なアナログ/デジタル変換を担っていると見て良さそうだ。

 一方、裏面であるが、米MICRELの「KSZ8721BL」が配されている(写真24)。これは単なる10/100BASE-TのPHYチップで、MACはやはりコントローラの中に統合されていると考えるべきであろう。


写真20:
128Mbit(16bit×2MWord×4Bank)のSDRAM。133MHz CL3の汎用品
写真21:
8MbitのFlash Memory。こちらも汎用品
写真22:
全体の回路がわからないので、何故ここにNORゲートを入れるのかは不明だが、パーツ自体は極めて汎用的なもの。ただ、これだけ集積度を高めた基板だけに、汎用部品がぽつんとあるのにちょっと違和感を感じるのは事実

写真23:
製品URLを見ていただくとわかるが、この製品(AD9867BCPZ)のAvailable(出荷予定日)は2007年5月4日。つまり、まだ一般に出荷される前のチップである
写真24:
型番から言うと、MICRELが2001年に買収したKENDIN Communicationのラインナップにあたる




総評

 結論としては、筆者宅と同様に集合住宅でやむを得ずタコ足配線をしているような環境ではPLCアダプタの利用が厳しい、というのがテストを終えて率直な感想である。最大でも12Mbps程度の性能となると、筆者宅で言えば20Mbps程度でアクセスポイントとThinkPad X32が接続できるIEEE 802.11g無線LANが現実的な選択肢になるだろう。

 PLCでやりくりするとしたら、こちらのページに説明がある通り、「ノイズフィルタ付き電源タップ」を用意するという話になる。しかし、「ノイズフィルタ付き」と言っても、今回利用したOAアダプタのように効果が得られないケースもある。

 ノイズに関しても、上で説明した通り、集合住宅などでは問題が起こる可能性もあると考えておいた方が良さそうだ。筆者自身は普段テレビも見なければラジオも聞かず、もちろんアマチュア無線もやらないし、オーディオにも縁がない。というわけで、あまり支障は感じないが、これが関係してくる人も当然居られるだろうし、集合住宅の場合ではノイズが他の部屋に影響する可能性があるのも少し気になるところだ。

 そんなわけで、筆者と同じような環境で、PLCを安定して使いたいという場合には、「PLC対応ノイズフィルタ内蔵」と銘打ったテーブルタップが入手できるようになるまで、もう少し様子を見るのが無難であろう。




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関連情報

URL
  高速PLC製品情報ページ
  http://panasonic.co.jp/pcc/products/plc/index.html
  松下電器産業
  http://panasonic.co.jp/

関連記事
松下電器産業、家庭向け高速PLC製品を12月9日に発売

2007/02/08 11:03

槻ノ木 隆
 国内某メーカーのネットワーク関係「エンジニア」から「元エンジニア」に限りなく近いところに流れてきてしまった。ここ2年ほどは、企画とか教育、営業に近いことばかりやっており、まもなく肩書きは「退役エンジニア」になると思われる。
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