(57)【要約】中圧（ＭＶ）ケーブル（５００）を使用して、１つの配信センタ（ＰＬＴコントローラ）（２０）と複数の電力線通信（ＰＬＴ）ステーション（３０）を含むネットワークセグメント（１０）内において、ＲＦ信号を搬送する広帯域サービス通信システム（８）である。ＰＬＴコントローラ（２０）は、配信モデム（６２）を具備しており、この配信モデムは、カプラを介し、ＭＶケーブル（５００）を通じて、ＰＬＴステーション（３０）との間でダウンストリーム及びアップストリームＲＦ信号を搬送する。それぞれのＰＬＴステーション（３０）は、モデム（３２）を具備しており、このモデムは、カプラを介して、ダウンストリーム及びアップストリームＲＦ信号を搬送し、例えば、無線リンクを介して媒体信号を１つ又は複数の顧客宅内機器（ＣＰＥ）に搬送する。ＰＬＴコントローラ（２０）は、アップストリーム通信、すべてのダウンストリーム通信の転送、及び制御に関して、それぞれのＰＬＴステーション（３０）を制御している。ＰＬＴコントローラ（２０）は、ルータ（８０）を介してＷＡＮ（９０）に接続し、媒体信号をＷＡＮ（９０）との間で搬送可能である。
2006505969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連係してネットワークセグメントを定義する配信センタと少なくとも１つの遠隔場所との間で広帯域通信を提供する通信システムであって、配電系統の中圧（ＭＶ）ケーブルが前記ネットワークセグメントの通信チャネル（媒体）として機能する、通信システムにおいて、
前記通信システムは、電力線通信（ＰＬＴ）コントローラと少なくとも１つの電力線通信（ＰＬＴ）ステーション（３０）を具備し、
前記電力線通信（ＰＬＴ）コントローラは、
第１（ダウンストリーム）媒体信号によって変調された第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号を生成するべく前記第１媒体信号を受信し、第２（アップストリーム）媒体信号を抽出するべく第２（アップストリーム）ＲＦ信号を復調する配信モデム（６２）であって、前記ＭＶケーブルと協働して、前記ＭＶケーブル上において前記第２（アップストリーム）ＲＦ信号を受信するべく前記ＭＶケーブルを前記第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号によって励起する手段（６４、６６）を含む配信モデムと、
前記配信モデムと動作可能に通信する電力線通信（ＰＬＴ）コントローラモジュール（２３）であって、前記少なくとも１つの遠隔場所の中の少なくとも１つに前記第１（ダウンストリーム）媒体信号を抽出させるべく前記第１（ダウンストリーム）媒体信号の生成を制御する手段を有し、前記少なくとも１つの遠隔場所における第２（アップストリーム）媒体信号の生成を制御する手段を更に有するＰＬＴコントローラモジュールとを備え、
前記各電力線通信（ＰＬＴ）ステーション（３０）は、
前記第１（ダウンストリーム）媒体信号を抽出するべく前記第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号を復調する第２モデム（３２）であって、前記ＭＶケーブルと協働して、前記第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号を受信し、前記ＭＶケーブルを前記第２（アップストリーム）ＲＦ信号によって励起する手段（３４、３６）を有する第２モデムと、
前記第２モデム（３２）と動作可能に通信するＰＬＴステーションモジュール（３１）であって、前記抽出した第１（ダウンストリーム）媒体信号が当該ＰＬＴステーション宛てである場合に前記信号を受け入れる手段を有し、前記第２（アップストリーム）ＲＦ信号を形成するためその変調のために前記第２モデムに提示するべく前記第２（アップストリーム）媒体信号を生成する手段を更に有するＰＬＴステーションモジュールとを備え、
前記ＰＬＴコントローラは、前記少なくとも１つのＰＬＴステーションに配信するためのすべての第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号の生成を制御すると共に、前記少なくとも１つのＰＬＴステーションから前記ＰＬＴコントローラへの前記第２（アップストリーム）ＲＦ信号の生成をも制御する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記ＰＬＴコントローラモジュールは、時分割多重（ＴＤＭ）を使用して前記第１（ダウンストリーム）媒体信号の生成を制御しており、該時分割多重（ＴＤＭ）は、前記第２（アップストリーム）媒体信号の生成を制御する手段としても使用されている請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
前記ＰＬＴコントローラは、前記中圧ケーブルを使用しない第１及び第２媒体信号の受信及び送信のための無線トランシーバモジュール（２７）を更に有する請求項１記載の通信システム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの遠隔場所（７０）内に顧客宅内機器（ＣＰＥ）を更に有し、前記ネットワークセグメント内の前記少なくとも１つのＰＬＴステーションの前記第２モデムは、無線周波数リンクによる前記顧客宅内機器との間の前記第１及び第２媒体信号の受信及び送信のための無線トランシーバモジュール（２７）を更に有する請求項１記載の通信システム。
【請求項５】
前記無線トランシーバの前記無線周波数リンクは、前記ネットワークセグメントと同等の無線周波数フットプリントを具備している請求項４記載の通信システム。
【請求項６】
前記ＰＬＴコントローラとの間の第１及び第２媒体信号の受信及び転送のために、前記ＰＬＴコントローラと通信状態にあるグランドステーションを更に具備している請求項１記載の通信システム。
【請求項７】
前記ＰＬＴコントローラと通信状態にある前記グランドステーションは、ルータと更に通信し、該ルータは、広域ネットワークと更に通信する請求項６記載の通信システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのＰＬＴステーションの少なくとも１つは、顧客宅内機器（ＣＰＥ）と更に通信する請求項７記載の通信システム。
【請求項９】
前記少なくとも１つのＰＬＴステーションの少なくとも１つは、第２グランドステーションと通信し、該第２グランドステーションが、顧客宅内機器（ＣＰＥ）と通信する請求項７記載の通信システム。
【請求項１０】
前記通信システムは、
複数の更なるネットワークセグメント（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ．．．）と、
１つ又は複数のリピータ（５０、５１）であって、それぞれのリピータが、２つのネットワークセグメントを接続し、１つのネットワークセグメントから別のネットワークセグメントに転送するための前記第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号を受信するための手段を具備し、前記別のネットワークセグメントから前記１つのネットワークセグメントに転送するための前記第２（アップストリーム）ＲＦ信号を受信するための手段を更に具備している、１つ又は複数のリピータと、
を有している請求項１記載の通信システム。
【請求項１１】
前記リピータは、第１ネットワークセグメント内のＰＬＴステーションと第２ネットワークセグメント内のＰＬＴコントローラとを有し、更なるダウンストリーム転送が意図されている前記第１ネットワークセグメントからの第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号は、前記リピータの前記ＰＬＴステーションに対して、前記第１ＲＦ信号を検索し、前記第１ＲＦ信号を前記リピータの前記ＰＬＴコントローラに転送するように指示する手段を具備しており、更なるアップストリーム転送が意図されている前記第２ネットワークセグメントの前記第２ＲＦ信号は、前記リピータの前記ＰＬＴステーションが前記第２ＲＦ信号を前記第１ネットワークセグメントの前記ＰＬＴコントローラに更に転送するように、前記リピータの前記ＰＬＴコントローラから前記リピータの前記ＰＬＴステーションへの前記第２ＲＦ信号の転送を指示する手段を更に具備している請求項９記載の通信システム。
【請求項１２】
前記リピータを形成する、前記第１ネットワークセグメントのＰＬＴステーション及び第２ネットワークセグメントのＰＬＴコントローラは、コンピュータ内に収容されており、前記コンピュータのバックプレーンを介して互いに通信する請求項１１記載の通信システム。
【請求項１３】
前記リピータ（インターリンク）を形成する、前記第１ネットワークセグメントのＰＬＴステーション及び第２ネットワークセグメントのＰＬＴコントローラは、それぞれ、無線トランシーバモジュール（２７）を更に具備し、前記ＰＬＴステーション及びＰＬＴコントローラは、前記無線トランシーバモジュールを介して互いに通信する請求項１１記載の通信システム。
【請求項１４】
光ファイバリンクを更に具備し、前記リピータ（インターリンク）を形成する、前記第１ネットワークセグメントのＰＬＴステーション及び第２ネットワークセグメントのＰＬＴコントローラは、前記光ファイバリンクを介して互いに通信する請求項１１記載の通信システム。
【請求項１５】
前記ＭＶケーブルと電気的接触状態にない導電性リンクを更に具備し、前記リピータ（インターリンク）を形成する前記第１ネットワークセグメントのＰＬＴステーション及び第２ネットワークセグメントのＰＬＴコントローラは、前記導電性リンクを介して互いに通信する請求項１１記載の通信システム。
【請求項１６】
前記通信システムが広域ネットワークと通信することを許可する前記ＰＬＴコントローラと関連付けられた手段を更に有する請求項１記載の通信システム。
【請求項１７】
広域ネットワークと通信する前記手段は、前記ＰＬＴコントローラと動作可能に通信するルータである請求項１６記載の通信システム。
【請求項１８】
前記ルータは、前記ＰＬＴコントローラとは離れた場所に在る請求項１７記載の通信システム。
【請求項１９】
前記ＰＬＴコントローラ及び前記ルータは、無線トランシーバモジュールによって互いに通信する請求項１８記載の通信システム。
【請求項２０】
前記ＰＬＴコントローラと前記ルータは、有線リンクによって互いに通信する請求項１８記載の通信システム。
【請求項２１】
前記有線リンクは、光ファイバリンクである請求項２０記載の通信システム。
【請求項２２】
前記ネットワークセグメントは、前記中圧ケーブルの少なくとも一部に物理的にオーバーラップし得る請求項１０記載の通信システム。
【請求項２３】
前記ＰＬＴコントローラは、時分割マルチアセクス時間スロットの割当を制御する第１命令により、そのネットワークセグメント内のＰＬＴステーションによるアップストリーム媒体信号の生成を制御する請求項１記載の通信システム。
【請求項２４】
それぞれの隣接ネットワークセグメントは、前記第１及び第２ＲＦ信号を生成するための共通物理レイヤ符号化方式の異なる領域を使用しており、リピータの前記ＰＬＴステーションは、前記ＰＬＴコントローラの前記ネットワークセグメントの前記符号化方式を使用して前記リピータの前記ＰＬＴコントローラと通信し、前記リピータの前記ＰＬＴコントローラは、前記ＰＬＴステーションの前記ネットワークセグメントの前記符号化方式を使用して前記リピータの前記ＰＬＴステーションと通信する請求項１０記載の通信システム。
【請求項２５】
前記物理レイヤ符号化方式は、前記ＰＬＴコントローラと前記少なくとも１つのＰＬＴステーションとの間における第１及び第２ＲＦ信号の転送のための時分割マルチアクセス時間スロットによる請求項２４記載の通信システム。
【請求項２６】
それぞれのネットワークセグメント内における前記符号化方式は、周波数分割マルチアクセス方式を更に使用する請求項２４記載の通信システム。
【請求項２７】
前記周波数分割マルチアクセス符号化方式は、直交周波数分割多重化による請求項２６記載の通信システム。
【請求項２８】
前記物理レイヤ符号化方式は、衝突回避機能付き符号分割マルチアクセスによる請求項２４記載の通信システム。
【請求項２９】
前記物理レイヤ符号化方式は、ウェーブレットを使用する請求項２４記載の通信システム。
【請求項３０】
前記配電系統は、地下配電系統を有している請求項１記載の通信システム。
【請求項３１】
前記配電系統は、地上配電系統を有している請求項１記載の通信システム。
【請求項３２】
前記配電系統は、地下及び地上配電系統の組み合わせたものである請求項１記載の通信システム。
【請求項３３】
連係してネットワークセグメントを定義する配信センタと少なくとも１つの遠隔場所との間で広帯域通信を提供する方法であって、配電系統の中圧（ＭＶ）ケーブルが、前記ネットワークセグメントの通信チャネル（媒体）として機能する、通信方法において、
前記配信センタにおいて、
第１（ダウンストリーム）媒体信号によって変調された第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号を生成するべく前記第１媒体信号を受信し、第２（アップストリーム）媒体信号を抽出するべく第２（アップストリーム）ＲＦ信号を復調する段階と、
前記第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号によって前記ＭＶケーブルを励起する段階と、
前記ＭＶケーブル上において前記第２（アップストリーム）ＲＦ信号を受信する段階と、
前記少なくとも１つの遠隔場所の中の少なくとも１つに前記第１（ダウンストリーム）媒体信号を抽出させるべく、前記第１（ダウンストリーム）媒体信号の生成を制御する段階と、
前記少なくとも１つの遠隔場所の中の１つの遠隔場所に対して、前記第２（アップストリーム）媒体信号を含む前記第２（アップストリーム）ＲＦ信号を生成するように指示するべく、前記少なくとも１つの遠隔場所における第２（アップストリーム）媒体信号の生成を制御する段階とを備え、
それぞれの遠隔場所において、
前記第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号が前記遠隔場所宛てである場合に、前記第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号を受信する段階と、
前記第１（ダウンストリーム）媒体信号を抽出するべく前記第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号を復調する段階と、
前記第２（アップストリーム）媒体信号を生成する段階と、
ＲＦ信号を前記第２媒体信号によって変調して前記第２（アップストリーム）ＲＦ信号を形成し、前記ＭＶケーブルを前記第２（アップストリーム）ＲＦ信号によって励起する段階とを備える
ことを特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、２００２年５月２８日付けで出願された米国仮特許出願第６０／３８３，８３８号に基づくものであり、アメリカ合衆国法典第３５巻第１１９条（ｅ）項に基づいて、この出願に対する優先権を主張するものである。
本発明は、電力線通信（Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：ＰＬＣ）、即ち、発電系統によって発電された電力を配電網によって供給しつつ、配電網の１つ又は複数の中圧ケーブル（Ｍｅｄｉｕｍ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃａｂｌｅ）を使用して広帯域通信サービスを提供することに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
（概要）
本発明は、配電網を使用する通信サービスに関するものである。以下、配電網に対する電力の供給に使用する発電系統の全般的な背景、送電系統の全般的な背景、送電系統、配電網、並びに電力線通信（即ち、配電網を使用した情報の配送）に関する背景情報を提供する。
【０００３】
（発電系統）
電力は、世界中において、３つの個別の系統を使用してユーザーに供給されている。通常、発電施設に配置されている発電系統は、発電機を使用して、なんらかの形態の位置又は運動エネルギーを電気に変換する。これらの発電機は、通常、燃焼、水力、風力、又は原子力を源として動力が供給されている。
【０００４】
（送電系統）
送電系統は、通常、発電系統に電気的に接続されており、発電された電気を発電系統から電気の消費地に対して長距離にわたって供給する。送電系統は、発電された電力から高圧（Ｈｉｇｈ  Ｖｏｌｔａｇｅ：ＨＶ）（当技術分野においては、６０，０００〜１，０００，０００ボルトとされている）を生成する変圧器から構成されている。送電系統は、交流（ＡＣ）又は直流（ＤＣ）のいずれかを送電可能であり、通常、送電には、「高圧」電線（ケーブル）と呼ばれるものを使用する。送電系統は、通常、１つ又は複数の変電所（Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ）において終了するが、これらの変電所は、電気の消費者の近くに位置している。送電系統においては、大型変圧器、過負荷及び雷保護装置、スイッチ、及び様々な網の検知及び制御装置を使用している。送電線は、通常、高架であって、電線は、普通、絶縁されていないアルミニウムから製造されている。
【０００５】
（配電網）
配電網とは、変電所から電気の個々の消費者に電力を供給するのに使用する一連の電線（ケーブル）及びコンポーネントのことである。配電網においては、通常、中圧（Ｍｅｄｉｕｍ  Ｖｏｌｔａｇｅ：ＭＶ）（当技術分野においては、４，０００〜５０，０００ボルトとされている）を使用し、ほとんどの場合に、ＡＣを使用している。そして、電力の供給者にとって便利な場所に配置された変圧器をＭＶ配電系統に接続し、９０〜６００ボルトの低圧（Ｌｏｗ  Ｖｏｌｔａｇｅ：ＬＶ）の電気を生成して、電気の消費者に配送するのである。１つのＬＶ変圧器により、１つの顧客、いくつかの顧客、又は数百の顧客に電力供給が可能である。配電系統においては、変圧器、スイッチ、再投入器、雷及び障害保護装置、コンデンサ、メーター、及びその他の検知及び制御装置を使用している。配電線は、高架であってよく、それらは、絶縁又は非絶縁であってよい。又、配電線は、地下電線（ケーブル）であってもよく、これらには、通常、同軸の１つ又は複数の接地リード線によって包囲された中心電力導体が含まれている。
【０００６】
配電網は、しばしば、樹状トポロジーで配備されており、変電所に配置されている樹木の根と、ここから伸長する「フィーダ」と呼ばれる主要な幹を有している。そして、それぞれのフィーダは、当技術分野において「ラテラル（Ｌａｔｅｒａｌ）」とも呼ばれる複数の枝を具備しており、これらのラテラルは、フィーダから外に伸長している。そして、１つのラテラルが、その他の複数のラテラルに供給可能である。これらのフィーダ及びラテラルは、しばしば、変電所から２５ｋｍ（１５．５４マイル）以上延長している。
【０００７】
かなり頻繁に、樹木の「葉」、即ち、最も外側のラテラルは、地理的にループ状に配列されており、この結果、変電所から消費者に対して、複数の経路が存在している。これらのループは、安全性や障害検出並びに補正の問題を引き起こすため、通常は、一箇所において、自動スイッチ又は手動の通常開路点により、開路状態にある。停電が発生した場合には、この通常開路点を閉じて、代わりの電流経路を提供することにより、その障害状態の影響を受ける消費者の数を減らすことができる。
【０００８】
電力線通信（ＰＬＣ）とは、これらの送電系統及び配電網を再利用して情報を供給する技術のことである。当技術分野において周知のように、ＰＬＣシステムは、電気の消費者の構内において、すべてがＬＶ（低圧）電力で動作する顧客宅内（ＣＰ）ネットワークと、ＨＶ又はＭＶで送電及び／又は配電網上で動作するアクセスネットワークという２つのカテゴリに分かれている。ＰＬＣシステム及び装置においては、追加信号によって配電装置が影響を受けることのないように、５０又は６０Ｈｚの電力信号に情報信号を重畳している。
【０００９】
ＰＬＣにおいては、狭帯域又は広帯域データ伝送を使用可能である。狭帯域ＰＬＣは、電気事業により（及び、このために）、送電及び配電網における制御及び検知信号の伝送用に１９７０年代から既に使用されている。これらのシステムにおいては、非常に頻繁に、５０又は６０Ｈｚのゼロ交差期間において、高周波パルスを生成し、これらのパルス又はそれらの非存在を使用して情報を搬送している（例：電力メーターの読取値など）。
【００１０】
例えば、１Ｍｂ／ｓ以上の情報を搬送する広帯域ＰＬＣにおいては、通常、スペクトル拡散又は周波数ホッピング技術を使用している。本来の設計目標であった５０又は６０Ｈｚを上回る信号の電力線による搬送は容易ではないため、このような技法が使用されているのである。周波数が高いほど、迅速に減衰し、特に、高架のワイヤは、非常に雑音が多く、ラジオやテレビ信号、並びにその他の狭帯域及び広帯域雑音を有している。政府の電磁妨害規制により、この雑音レベルを上回るＰＬＣ電力レベルの単純な増強は禁止されているため、ＰＬＣ変調方式は、通常、この雑音を静的又は動的に回避するべく設計される。又、送電又は配電系統の様々なコンポーネントによって発生する信号の減衰に対抗するべく、信号を手動又は自動的に調節することも可能である。
【００１１】
ＰＬＣは、しばしば、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、及びＵＤＰ（Ｕｓｅｒ  Ｄａｔａｇｒａｍ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）などのプロトコルを使用して、パケット化されたデータを搬送するために使用される。Ａｐｐｌｅｔａｌｋなどのその他のプロトコルも使用可能である。これらの場合には、ＰＬＣネットワークは、当技術分野において、ＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）のＯＳＩ（Ｏｐｅｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）基準モデルのレイヤ１と呼ばれているものにおいて動作するリピータ、ＯＳＩのレイヤ２において動作するブリッジ又はデータスイッチ、ＯＳＩのレイヤ３において動作するルータ、又はＯＳＩのレイヤ４〜７において動作するゲートウェイを含むデータ転送要素の集合として、データ領域において動作可能である。
【００１２】
トポロジーの面において、このデータネットワークを送電又は配電網に整合させるという制約は存在していない。例えば、データ信号は、ラテラル又はフィーダから変電所に向かって電力線を伝播可能であるが、電力がこのようには伝播することは、絶対にない。同様に、重畳されたＰＬＣデータネットワークを樹状トポロジーに構成する場合にも、その根ノードは、配電系統の根ノード（変電所）に対応するものであってもよいし、或いは、対応していなくてもよい。実際には、ＰＬＣネットワークは、ＩＥＥＥ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）  ８０２．１Ｄのスパニングツリー、ＲＩＰ（Ｒｏｕｔｉｎｇ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、又はＯＳＰＦ（Ｏｐｅｎ  Ｓｈｏｒｔｅｓｔ  Ｐａｔｈ  Ｆｉｒｓｔ）プロトコルなどの当技術分野において周知のプロトコルを使用することにより、ループや複雑なメッシュのトポロジーを使用して、ＰＬＣネットワークにおけるパケットの経路を決定することができる。
【００１３】
又、ＰＬＣネットワークは、テレフォニーやケーブルテレビシステムに使用されているものなどのパケット化されていない音声やビデオストリームも搬送可能である。テレフォニーストリームは、Ｔ１、Ｅ１、又はＳＯＮＥＴ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）フレーミングとして当技術分野において一般に周知の標準的なテレフォニーフレーミング法を使用してフォーマット可能である。ビデオ信号の場合には、ＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）、ＤＶＢ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ）、又はＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）などの変調、符号化、及びフレーミング技術を使用することができる。
【００１４】
（ＰＬＣ）
前述のように、多くの制約の下に、配電網の中圧電力線上において、広帯域などの高速ＲＦ（無線周波数）通信を実装可能である。図１からわかるように、このネットワークの物理的トポロジーは、樹木の枝分れに似ている。樹木の根は、中圧フィーダに対応しており、これは、送電系統の変電所（即ち、送電系統がフィーダに接続する枝上の地点）から発している。このフィーダは、接地導体を有する三相の三線電力線である。この電力線の下流方向に、様々な間隔で、枝がメインフィーダから発してており、更に電力を分配している。これらの枝は、三相、三相の中のいずれか２つ、又は単相であってよい。これらの枝は、電力の供給に必要な最後の変圧器又はその他の配電コンポーネントによって終端されており、これ以外の終端は、ほとんど存在しない。線路障害の管理と配電制御のために、適切な場所に、様々なスイッチングコンポーネント（手動スイッチ、自動再投入器（Ｒｅｃｌｏｚｅｒ）及びセクショナライザ（Ｓｅｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｒ）、並びにヒューズを含む）が挿入されている。図１の「Ｒ」及び「Ｓ」というラベルが付加されている四角形は、「再投入器」と「セクショナライザ」である。再投入器とセクショナライザは、代表的な自動スイッチ装置である。線路に沿って力率又は電圧レベルを調節するべく、その他のコンポーネント（コンデンサ及びレギュレータ変圧器）が存在してもよい。そして、これらのコンポーネントのいずれもが、ＲＦ信号の伝播に対して障壁をもたらす可能性があり、これらの周りにＲＦブリッジを生成するための更なる装置が必要とされることになる。根から、最遠の枝先までの電力線の長さは、２５ｋｍ以上であってよい。ステーション間における長距離にわたるＲＦ信号の減衰（又は、電力線に沿ったＲＦ障壁）のために、ネットワークステーションの中に、ネットワーク内のその他のステーションを「聴取」できなくなるものが出てくる可能性が高い。この最後の点は、このシステムには、ピアツーピアネットワークアーキテクチャが適していないことを意味するものである。
【００１５】
一般的な配電網においては、停電地域の電力を回復したり、負荷の均衡や線路の冗長性などのその他の理由から、スイッチを閉じることによってループを形成可能である。ＭＶ線路に沿い、配電変圧器によって、中圧電力線の４〜３０ＫＶの電圧レベルを低圧（ＬＶ）電力線の１１０〜６００Ｖのレンジに降圧する。
【００１６】
特に、高架線路を使用する際の電力線環境においては、電気的な雑音が多く、多くの狭帯域雑音源と相当の広帯域雑音を有している。このような環境で動作する通信システムにおいては、その雑音耐性を改善するためのあらゆる実際的な手段を使用しなければならない。
【００１７】
電力線の雑音及びＲＦ伝送特性は、天候と線路に接続されている電気的負荷の程度及び種類によって変化する。特定の電力線トポロジーにより、通信用の使用法に関して媒体を劣化させる独特な反射パターンや共振状態が生成される可能性がある。このことから、ＭＶ電力線通信システムは、環境特性の変化に対して適合可能でなければならず、単一の周波数に依存するものであってはならない（即ち、狭帯域システムであってはならない）ことがわかる。
【００１８】
電力線の主な機能は、電力を供給することにある。通信ネットワークは、この機能を損なってはならない。従って、いずれかの電力導体を遮断する通信装置を線路内に挿入することはできない。このことから、電力媒体上にＲＦ信号を導入すると共に、この媒体からＲＦ信号を抽出する結合装置の製造は、技術的に困難なものになるであろうことがわかる。又、この媒体が高周波信号のフィルタリングに有用ではないため、電力線上においてＲＦ信号を互いに分離することも困難であり、且つ、その低レベルのプロトコルにより、その他の近傍セグメントからのネットワークセグメント内へのトラフィックの漏洩を識別し拒否できなければならない。
【００１９】
この電力線上におけるデータ通信は、双方向であり、且つ、三相の線路と単相の線路上において機能しなければならない。即ち、この制約は、必要な双方向性を提供する周波数ドメインの多重化により、通信の際に、時間に依存した方式で、線路上の方向を反転させるか（真性ハーフデュープレックス媒体として使用する）、或いは、媒体をフルデュープレックスモードで使用することを意味している。
【００２０】
このＭＶ電力線ＲＦネットワークの主な機能は、アクセスネットワークの機能である。顧客は、インターネットにアクセスするための手段や共有媒体上において仮想プライベートネットワークを実装する手段として、通信アクセスを利用するのであり、ＭＶ電力線ネットワークは、ローカルエリアネットワークではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
従って、以上の制約を満足しつつ、中圧配電網上において広帯域通信サービスを提供することが有利であり、望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明によれば、連係してネットワークセグメントを定義する配信センタと少なくとも１つの遠隔場所との間で、広帯域通信を提供する通信システムが提供され、配電系統の中圧（ＭＶ）ケーブルが、ネットワークセグメント用の通信チャネル（媒体）として機能し、この通信システムは、電力線通信（ＰＬＴ）コントローラと少なくとも１つの電力線通信（ＰＬＴ）ステーション（３０）を具備し、電力線通信（ＰＬＴ）コントローラは、第１（ダウンストリーム）媒体信号によって変調された第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号を生成するべく第１媒体信号を受信し、第２（アップストリーム）媒体信号を抽出するべく第２（アップストリーム）ＲＦ信号を復調する配信モデム（６２）であって、ＭＶケーブルと協働して、ＭＶケーブル上で第２（アップストリーム）ＲＦ信号を受信するべくＭＶケーブルを第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号によって励起する手段（６４、６６）を含む配信モデムと、この配信モデムと動作可能に通信する電力線通信（ＰＬＴ）コントローラモジュール（２３）であって、少なくとも１つの遠隔場所の中の少なくとも１つに第１（ダウンストリーム）媒体信号を抽出させるべく、第１（ダウンストリーム）媒体信号の生成を制御する手段と、少なくとも１つの遠隔場所における第２（アップストリーム）媒体信号の生成を制御する手段を更に具備するＰＬＴコントローラモジュールと、を備え、前記少なくとも１つの電力線通信（ＰＬＴ）ステーション（３０）の各ステーションは、第１（ダウンストリーム）媒体信号を抽出するべく第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号を復調する第２モデム（３２）であって、ＭＶケーブルと協働して第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号を受信し、ＭＶケーブルを第２（アップストリーム）ＲＦ信号によって励起する手段（３４、３６）を有する第２モデムと、この第２モデム（３２）と動作可能に通信するＰＬＴステーションモジュール（３１）であって、抽出した第１（ダウンストリーム）媒体信号がそのＰＬＴステーション宛てである場合に抽出した第１（ダウンストリーム）媒体信号を受け入れる手段を有し、第２（アップストリーム）ＲＦ信号を形成するためその変調のために第２モデムに提示するべく第２（アップストリーム）媒体信号を生成する手段を更に有するＰＬＴステーションモジュールと、を備え、これにより、ＰＬＴコントローラは、少なくとも１つのＰＬＴステーションに配信するためのすべての第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号の生成を制御すると共に、少なくとも１つのＰＬＴステーションからＰＬＴコントローラへの第２（アップストリーム）ＲＦ信号の生成も制御することを特徴とする。
【００２３】
好ましくは、第１及び第２媒体信号の中の少なくとも１つは、配信モデムとの間において、無線周波数リンクによって伝送される。
【００２４】
通信信号の電力網への注入と、これからの抽出は、通常、カプラを使用して行われる。当技術分野において周知のように、一般的なカプラのタイプには、２つのものが存在する。まず、容量性カプラは、データと０〜６０Ｈｚの電力信号とを分離しつつ、高周波数において２つの信号をリンクするべく標準的な容量効果を使用するものである。容量性カプラは、電気的にはコンデンサであって、１つのプレートが、ＨＶ、ＭＶ、又はＬＶ導体に付着しており、もう一方のプレートが、通信信号源又は宛先に接続されている。このコンデンサのプレート間における絶縁により、２つのネットワークの絶縁が提供されている。
【００２５】
別の結合方法は、当技術分野において「誘導性結合」と呼ばれているものであり、これは、データと０〜６０Ｈｚの電力信号を分離しつつ、高周波数において２つの信号をリンクするべく標準的な電磁効果を使用している。誘導性カプラは、電気的には変圧器であって、１つのコイルは、ＨＶ、ＭＶ、又はＬＶ導体によって形成されており（１巻回コイル）、他方のコイルは、通信信号源又は宛先に接続されている。この２つのコイル間における絶縁により、２つのネットワークの絶縁が提供されている。
【００２６】
ＰＬＣカプラは、通常、１ＭＨｚ〜５０ＭＨｚ又はこれ以上の周波数において、２つのネットワークをリンクすると共に、ＤＣ〜１００Ｈｚの周波数においては、２つのネットワークを絶縁する。
無線信号は、いかなる形式のものでもよく、情報（データ）を伝送する。
【００２７】
好ましくは、この通信システムは、１つ又は複数の遠隔場所に、顧客宅内機器（ＣＰＥ）を更に有しており、ネットワークセグメント内の少なくとも１つのＰＬＴステーションのリモートモデムが、無線周波数リンクにより、顧客宅内機器との間で、第１及び第２媒体信号の中の少なくとも１つを伝送する。
【００２８】
尚、同軸ケーブル、遮蔽及び非遮蔽のツイストペアワイヤ、光ファイバなどの媒体によって、及び無線リンクによって、データネットワークを接続可能であることに更に留意されたい。パケット化されたデータを無線で搬送する方法の１つが、ＩＥＥＥ８０２規格委員会によって規定されており、当技術分野において、８０２．１１として知られている。３つの別個の変調及びプロトコルセットが、８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、及び８０２．１１ｇである。これらの規格には、規定された無線ネットワークにおいてパケット化されたデータを搬送するためのＯＳＩのレイヤ１及び２において使用するフォーマット及びプロトコルが規定されている。８０２．１１ｂ及び８０２．１１ｂプロトコルは、２．４ＧＨｚのスペクトルを使用しており、８０２．１１ａプロトコルは、５．８ＧＨｚのスペクトルを使用している。
【００２９】
８０２．１１規格においては、マスタ／スレーブとピアツーピアという２つの動作モードを提供している。マスタ／スレーブ動作モードにおいては、無線搬送の使用を所望するノードは、アクセスポイントと連係しなければならない。即ち、すべてのデータは、アクセスポイントとの間で搬送され、この結果、通信を所望する２つの無線ノードのデータは、一方のノードから、まずは、アクセスポイントに向かい、その後、もう一方のノードに向かわなければならない。一方、当技術分野において、「アドホック」とも呼ばれているピアツーピア動作モードにおいては、アクセスポイントは使用しない。この場合には、すべてのノードが、もう一方のノードに対してデータを伝送可能である。
【００３０】
リモートモデムの無線周波数リンクは、ネットワークセグメントの物理的なフットプリントと同等の高周波フットプリントを具備していることが有利である。
【００３１】
有利には、この通信システムは、複数の更なるネットワークセグメント（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ．．．）と；それぞれが２つのネットワークセグメントを接続（ｓｐａｎ）し、１つのネットワークセグメントから別のネットワークセグメントに転送される第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号を受信する手段を具備すると共に、別のネットワークセグメントから１つのネットワークセグメントに転送される第２（アップストリーム）ＲＦ信号を受信する手段を更に具備する１つ又は複数のリピータ（５０、５１）と；を更に有している。
【００３２】
有利には、このリピータを形成する第１ネットワークセグメントのＰＬＴステーションと第２ネットワークセグメントのＰＬＴコントローラは、コンピュータ内に収容されており、コンピュータのバックプレーンを介して互いに通信する。
【００３３】
或いは、この代わりに、このリピータを形成する第１ネットワークセグメントのＰＬＴステーションと第２ネットワークセグメントのＰＬＴコントローラは、物理的に互いに分離されており、通信リンクを介して互いに通信する。この通信リンクは、無線リンクであるか、或いは、中圧ケーブルとは別個の有線リンクである。尚、本明細書においては、このようなリピータをインターリンクと呼ぶ。
【００３４】
有利には、この通信システムは、通信システムが広域ネットワークと通信できるようにする手段を更に有しており、この広域ネットワークと通信するための手段は、ＰＬＴコントローラと動作可能に通信するルータである。有利には、このルータは、ＰＬＴコントローラから離れた場所に位置しており、ＰＬＴコントローラとルータは、互いに、無線リンク、又は光ファイバリンクなどの有線リンクによって通信する。
【００３５】
有利には、ネットワークセグメントは、中圧ケーブルの少なくとも一部と物理的にオーバーラップ可能である。
【００３６】
ＰＬＴコントローラは、好ましくは、時分割マルチアクセス時間スロットの割当を制御することにより、そのネットワーク内におけるＰＬＴステーションのアップストリーム媒体信号を制御する。
【００３７】
有利には、それぞれの隣接ネットワークセグメントは、共通物理レイヤ符号化方式の異なる領域を使用しており、この物理レイヤ符号化方式は、時分割マルチアクセス符号化方式であるか、或いは、周波数分割マルチアクセス方式であり、この周波数分割マルチアクセス符号化方式は、直交周波数分割マルチ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）である。更には、物理レイヤ符号化方式は、衝突回避機能付き符号分割マルチアクセス（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）であるか、或いは、ウェーブレットを使用する。又、本発明によれば、通信ネットワーク内の配信センタと１つ又は複数の遠隔場所間において広帯域通信を提供する方法も提供され、配信センタと遠隔場所は、連係してネットワークセグメントを定義しており、配電系統の中圧ケーブルが、ネットワークセグメントの通信チャネル（媒体）として機能する。
【００３８】
本発明による通信方法は、連係してネットワークセグメントを定義する配信センタと少なくとも１つの遠隔場所との間で、広帯域通信を提供する段階を有し、配電系統の中圧（ＭＶ）ケーブルが、ネットワークセグメントの通信チャネル（媒体）として機能する通信方法であって、配信センタにおいて、第１（ダウンストリーム）媒体信号によって変調された第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号を生成するべく第１媒体信号を受信し、第２（アップストリーム）媒体信号を抽出するべく第２（アップストリーム）ＲＦ信号を復調する段階と、第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号によってＭＶケーブルを励起する段階と、ＭＶケーブル上において第２（アップストリーム）ＲＦ信号を受信する段階と、少なくとも１つの遠隔場所の中の少なくとも１つに第１（ダウンストリーム）媒体信号を抽出させるべく第１（ダウンストリーム）媒体信号の生成を制御する段階と、少なくとも１つの遠隔場所の中の１つの遠隔場所に対して、第２（アップストリーム）媒体信号を含む第２（アップストリーム）ＲＦ信号を生成するように指示するべく、少なくとも１つの遠隔場所における第２（アップストリーム）媒体信号の生成を制御する段階とを備え、それぞれの遠隔場所において、第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号がその遠隔場所宛てである場合に、その第１ＲＦ信号を受信する段階と、第１（ダウンストリーム）媒体信号を抽出するべく第１（ダウンストリーム）ＲＦ信号を復調する段階と、第２（アップストリーム）媒体信号を生成する段階と、ＲＦ信号を前記第２媒体信号によって変調して第２（アップストリーム）ＲＦ信号を形成し、ＭＶケーブルをこの第２（アップストリーム）ＲＦ信号によって励起する段階と、を備えることを特徴とする。
【００３９】
本発明については、図２ａ〜図１３との関連で、以下の説明を参照することにより、明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
図１は、代表的な配電網８の物理的なトポロジーを示している。到来する高圧電力は、高圧送電線９によって供給される。配電変電所１１が、この高圧電力を受電し、これを中圧（通常、４〜５０ｋＶ）電力に変換する。そして、この中圧（ＭＶ）電力が、ＭＶフィーダ１９によって分配される。一般的なフィーダは、図１に示されているように、複数の枝（「ラテラル」２１と呼ぶ）を具備可能である。これらのフィーダは、例えば、２５キロメートル（１５．５４マイル）など、何キロメートルにもわたって延長可能である。
【００４１】
又、図１には、一般的なＭＶフィーダが、再投入器（Ｒ）１３、セクショナライザ（Ｓ）１５、及び切断要素１７などの様々な自動スイッチ装置を含んでいることも示されている。当技術分野において周知のように、再投入器は、フィーダを過負荷から保護するべく、サーキットブレーカのように機能する。セクショナライザ１５と切断要素１７は、通常、フィーダの障害部分を分離すると共に、フィーダ線路の経路をリルーティングするのに使用するスイッチである。従って、一般的な切断要素１７は、通常開路状態にある（ＮＯ）スイッチとして機能し、フィーダの経路に障害が発生した場合に、これに対して閉じるように命令することにより、ＭＶ電力を受電するためのフィーダの代替経路を提供することができる。
【００４２】
後述のように、これらＭＶ要素のいずれもが、ＰＬＣ通信に対して障害をもたらす可能性がある。
【００４３】
図２ａに示されているように、配電網８のインフラを使用するＭＶ（中圧）電力線通信（ＰＬＣ）用の基本構築ブロックは、ネットワークセグメント１０であり、これは、１つの電力線通信（ＰＬＴ）コントローラ２０によって制御されると共に、ＭＶ電力線ケーブル５００を使用して１つ又は複数のＰＬＴステーション３０に接続されている。尚、このＰＬＣネットワークセグメントは、配電網８又はそのフィーダ１９と必ずしも同一である必要はないことに留意されたい。ネットワークセグメントは、物理的なネットワーク実装であると共に、論理的なネットワーク構造でもある。即ち、これは、セグメントが、配電線又はケーブルを物理的な通信媒体として使用して物理的に構築されており、（ブリッジによって）連結可能であるという意味において物理的な実装である。これらのセグメントは、オーバーラップ又はネスティング可能である。又、これは、セグメントが、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤによって実装されたデータトラフィック管理ドメインを表すという意味において、論理的なネットワーク構造である。ＭＡＣレイヤプロトコルは、セグメント内への無関係なフレームの漏洩を拒否可能にするべく、一意の識別子（セグメントＩＤ）を内蔵可能であり、或いは、この代わりに、ＭＡＣアドレスを利用して、セグメントメンバ装置間におけるトラフィックを識別することも可能である。
【００４４】
好ましくは、ＰＬＴコントローラ２０とＰＬＴステーション３０の両方は、無線グランドステーション４０に接続するべく使用可能なＩＥＥＥ８０２．１１ｘ無線ポートを具備している（ここで、ｘは、特定のＩＥＥＥ無線規格（例：ａ、ｂ、又はｇ）のいずれかを意味している）。図２ｂ、図３、及び図４に示されているように、１つのＰＬＴステーション３０を別のセグメントのＰＬＴコントローラ２０に接続することにより、ＰＬＣ通信媒体（ＭＶケーブル）を使用することなしに、１つのセグメントから別のセグメントへのダウンストリーム及びアップストリーム通信の転送を可能にするリピータ５０を形成することができる。図４及び図６ｂに示されているように、状況によっては、ＰＬＴスイッチ機器（再投入器１３、セクショナライザ１５、切断要素１７）やその他の環境的な要因により、ＭＶケーブル上のＲＦ信号の転送に障害５３が生じる場合がある（但し、ＡＣ電力は流れることができる）。このようなＲＦ障害の領域を橋絡するために、インターリンク５１を使用する。インターリンクは、リピータと同一であるが、通常、ＰＬＴステーションとＰＬＴコントローラが互いに物理的に分離されており、これらの間で、無線通信リンク５３０を使用している。この結果、無線通信リンク５３０がＲＦ障害を効果的に回避（ｓｐａｎ）することにより、ＲＦ障害の物理的な長さとは無関係に、１つのネットワークセグメントを別のネットワークセグメントに接続するインターリンクにより、ＲＦ障害を橋絡することができる。或いは、この代わりに、通信リンク５３０は、有線によるものであってもよい（電気的又は光学的なもの）。尚、導電性ワイヤによる場合には、この導電性リンクは、ＭＶケーブル５０２と電気的な接触状態にはない。
【００４５】
図３に示されているように、ＲＦ遮断フィルタ２５がＭＶケーブル上のネットワークセグメント（例：１０ａ及び１０ｂ）間に挿入されている場合にも、リピータ５０を使用することにより、これらのネットワークセグメントを接続することができる。尚、このようなＲＦ障壁は、隣接するネットワークセグメントの高周波信号を分離するという目的で、ある時点において経済的に実現可能となろう。但し、現時点においては、このようなＲＦ障壁は、経済的に実現可能ではなく、従って、少なくとも隣接するネットワークセグメントのＲＦ信号は、オーバーラップしており、これに相応して、ネットワークセグメント自体も、オーバーラップすると共に／又は、互いの内部においてネスティング可能である。ネットワークセグメント間において通信するは、リピータは依然として必要であり、これは、それぞれのＲＦ信号（ダウンロード又はアップロード）が、その信号が生成されたネットワークセグメントとその信号を関連付ける情報を含んでおり、このため、リピータがなければ、異なるネットワークセグメントによって無視されることになるためである。このようなリピータにより、広帯域通信サービスを複数のネットワークセグメントにわたって提供可能である。
【００４６】
通常、ネットワークセグメントは、ＦＤＭＡ（周波数ドメインマルチアクセス）割当によって極性を付与し、ダウンストリーム及びアップストリームチャネルを形成する。ＰＬＴコントローラは、すべてのデータ（本明細書においては、これをしばしば「媒体信号」と呼ぶ）を、ダウンストリーム方向に、そのセグメント上のＰＬＴステーションに対して伝送する。一方、ＰＬＴステーションは、アップストリーム方向に、それらのセグメントのＰＬＴコントローラに対して伝送するのみである。ＰＬＴコントローラとＰＬＴステーションは、いずれも、通常、電力線ネットワーク上におけるフルデュープレックス装置であるが、コントローラ及びステーションのハーフデュープレックス実装も、ＰＬＣ通信に関係する当業者には、容易に明らかであろう。ＰＬＴステーションは、それがリピータ５０又はインターリング５１の一部を構成していない限り、そのネットワークセグメントのＰＬＴコントローラと通信するのみであり、リピータ又はインターリングの一部を構成している場合には、ＰＬＴステーションは、転送メカニズムにより、そのリピータ又はインターリンクのＰＬＴコントローラと更に通信可能である。前述のように、このような転送メカニズムには、当技術分野において周知のコンピュータバスアーキテクチャを使用するバックプレーンに基づいた通信が含まれている（無線通信（例：８０２．１１ｘ）、並びに、場合によっては、有線通信（例えば、高速シリアルリンクを使用する光ファイバ又は導電体ワイヤなど）。
【００４７】
電力事業においては、通常、ＰＬＴ装置とグランドステーション間における光ファイバケーブルは、回避することが望ましい。即ち、無線接続が好ましいのである。但し、光ファイバケーブルやその他の技法も使用可能であろう。
【００４８】
ネットワークセグメント１０は、本発明による通信システムの基本構築ブロックである。図２ａに示されているように、１つのコントローラ２０が、それぞれのネットワークセグメント１０を管理しており、これには、ネットワークセグメント上のパケット伝送に関係する関連ＰＬＴステーション３０によるアクセスの制御も含まれる。ＰＬＴコントローラ２０は、無線リンク５３０によってヘッドエンドグランドステーション４０’に接続可能である。このコントローラ２０にリンクされているヘッドエンドグランドステーション４０’は、インターネットなどの広域ネットワーク９０に対するアクセスを提供するべく、通常、ルータ８０に対する（光ファイバケーブル５６０などの）通信リンクを具備している。複数のＰＬＴコントローラが、それぞれ、広域ネットワークに対するこのようなアクセスを具備可能である。
【００４９】
ＰＬＴステーション３０に（例えば、無線リンクを介して）リンクされているグランドステーション４０は、通常、無線リンクを通じて、或いは、その他の短距離リンク（例：光ファイバ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、低圧電力線通信セグメント）により、顧客宅内機器（ＣＰＥ）５７にリンクしている（図４を参照）（尚、ＣＰＥ５７には、３つのグランドステーションのみがリンクされるように示されているが、これは、図示のその他のグランドステーションにも適用可能である）。図４及び図５に示されているように、ＰＬＴステーション３０は、通常、ＰＬＴステーション及びＣＰＥの両方に含まれている無線トランシーバモジュール２７を介して、顧客宅内機器（ＣＰＥ）５７と直接通信することも可能である。更には、図２ｂ及び図３に示されているように、リピータ５０は、無線リンク又はグランドステーションを必要とすることなく、１つのセグメントから別のセグメントに広帯域サービスを拡張するためのＰＬＴステーション３０及びＰＬＴコントローラ２０を有している。
【００５０】
図４に示されているように、インターリンク５１は、ネットワークセグメント１０ａ内に、ＰＬＴステーション３０を、そして、ネットワークセグメント１０ｂ内に、ＰＬＴコントローラ２０を有しており、これらは、セクショナライザ「Ｓ」及び、恐らくは、遮断フィルタ２５（ＢＦ）の両方をバイパスするべく、無線リンク５３０を介して互いに通信可能であって、前述のように、これらを使用することにより、１つのネットワークセグメント（１０ａ）のＲＦ信号が隣接ネットワークセグメント（１０ｂ又は１０ｃ）のＲＦ信号と干渉することを防止することができる。同様に、別のインターリンク５１を使用し、ＲＦ障害をバイパスすることも可能である。ＲＦ障害が存在しない場合には、図６ａに示されているものなどのリピータ５０を使用し、これら２つのネットワークセグメント間の通信を実現することができる。
【００５１】
図５は、配信センタ（ＰＬＴコントローラ２０）と１つ又は複数の遠隔場所２９間において広帯域通信を提供する通信システム内の様々な通信コンポーネントを示している。尚、この図５には、１つのＰＬＴステーション３０しか示されていないが、複数のＰＬＴステーションをＰＬＴコントローラ２０と関連付けることにより、ネットワークセグメント１０を形成可能である。ネットワークセグメント１０は、ＰＬＴコントローラ２０が配置されている第１場所９１０に、配信センタ６０を、そして、１つ又は複数の遠隔場所９３０に、少なくとも１つのＰＬＴステーション３０を具備している。この図５に示されているように、配電系統の１つの中圧ケーブル５０２が、ネットワークセグメント１０の通信チャネル（媒体）として機能している。但し、複数の中圧ケーブル５００を使用して、通信チャネル（媒体）として機能させることも可能である（図３を参照されたい）。コントローラ２０は、ＰＬＴコントローラモジュール２３から媒体信号６１０を受信する配信モデム６２を具備している。このモデムは、高周波（ＲＦ）信号を媒体信号６１０によって変調し、ダウンストリーム変調ＲＦ信号６１２を形成する。高周波信号６１０は、オーディオ及びビデオデータや別のタイプのデータを含むあらゆるタイプの情報（データ）であってよい。又、ＰＬＴコントローラは、第１カプラ６４をも具備しており、これは、中圧ケーブル５０２上に取り付けられ、ダウンストリーム変調ＲＦ信号６１２によって中圧ケーブルを誘導励起するべく配信モデム６２に接続されている。尚、誘導性の結合が示されているが、当技術分野においては、容量性の結合を使用して情報によってＭＶケーブルを励起したり、或いは、それらの情報をＭＶケーブルから受信することも可能であることは周知である。又、ＰＬＴコントローラ６０は、第２カプラ６６をも有しており、これは、復調によって配信モデム６２がアップストリーム変調ＲＦ信号６２２から（図示されてはいない）媒体信号を抽出できるように、中圧ケーブル５０２上のアップストリーム変調ＲＦ信号６２２によって誘導励起可能である。
【００５２】
図５に示されているように、遠隔場所９３０のＰＬＴステーション３０は、ダウンストリーム変調ＲＦ信号６１２からダウンストリーム媒体信号６１０を受信するべくリモートモデム３２に接続された第３カプラ３４と、アップストリーム変調ＲＦ信号６２２を中圧ケーブル５０２上に伝達するべくリモートモデム３２に接続された第４カプラ３６を含んでいる。
【００５３】
ＰＬＴコントローラ２０は、アップストリーム通信と関連して、ネットワークセグメント１０内のＰＬＴステーション３０のそれぞれを制御する。そして、それぞれのＰＬＴステーションは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ無線ポートを介して無線周波数リンクによって顧客宅内機器７０にアップストリーム及びダウンストリーム媒体信号を搬送するべく、ＰＬＴステーションモジュール３１と、通常は無線であるトランシーバーモジュール２７を更に含んでいる。尚、無線トランシーバモジュール２７の無線周波数リンクは、ネットワークセグメント１０と同等の物理的なフットプリント７００を具備可能である。
【００５４】
ＰＬＴコントローラは、通常、時分割多重（ＴＤＭ）プロトコルの時間スロットを制御することにより、ＰＬＴステーションとのダウンストリーム及びアップストリーム通信を制御する。本発明の好適な実施例においては、これらのＴＤＭ技術をマスタ／スレーブ関係において使用している。ＰＬＴコントローラは、ＰＬＴコントローラとの通信を所望するＰＬＴステーションの関連アドレス（識別子）を有する１つ又は複数のポールリストを維持管理している。そして、ＰＬＴステーションが、ＰＬＴコントローラとの通信を所望する場合に、ポールリストに参加できるように、非同期コンテンションに基づいたアクセスを提供する。
【００５５】
即ち、ＰＬＴコントローラは、時間スロットを使用して、指定されているＰＬＴステーションに対して第１ＲＦ信号を転送することができる。必要に応じて、複数のステーションに対応する時間スロットを使用することにより、複数のＰＬＴステーションに対して、同一の第１ＲＦ信号を送信可能である。これは、しばしば、ブロードキャストメッセージと呼ばれている。
【００５６】
又、ＰＬＴコントローラは、その転送に特定の時間スロットを指定することにより、ＰＬＴステーションによる第２（アップストリーム）媒体信号の生成を可能にすることもできる。
【００５７】
第１ＲＦ信号が、現在のネットワークセグメント外のステーション宛てである場合には、ＰＬＴコントローラは、第１媒体信号を抽出した後にリピータ又はインターリンクの残りの部分を形成しているＰＬＴコントローラに対して転送するように、適切な時間スロットを使用することにより、リピータ５０又はインターリンク５１の一部を形成しているＰＬＴステーションに対して指示することができる。このようにして、ダウンストリーム媒体信号が、１つのネットワークセグメントから次のものに転送されることになる。
【００５８】
同様に、特定のネットワークセグメント外のステーション宛ての第２（アップストリーム）ＲＦ信号は、リピータ又はインターリンクの一部を形成しているＰＬＴコントローラから、そのリピータ又はインターリンクのＰＬＴステーションに対して転送可能である。そして、ＰＬＴステーションは、第２ＲＦ信号をその宛先に更に転送するべく、その第２ＲＦ信号をＰＬＴステーションのネットワークセグメント内のＰＬＴコントローラに転送することができる。
【００５９】
図４、図５、図６ａ、及び図６ｂに示されている通信システムによれば、通常、異なる周波数帯域を使用することにより、データを同一の中圧ケーブルを通じて、上流及び下流に同時送信可能である。場所間におけるこのフル（全）デュープレックス広帯域サービスは、電話サービス、ビデオサービス、インターネットサービス、及び高速データ転送を必要とするその他のサービスなどの様々な通信ニーズに同時に応えることができる。
【００６０】
尚、ネットワークセグメント内においては、図５に示されているように、ＰＬＴコントローラ２０と特定のＰＬＴステーション３０間における距離は、電気的な雑音状態に応じて、数キロメートルであってよいことに留意されたい。
【００６１】
（本発明の実装）
以下、本発明の実装に関連するネットワーク装置、プロトコル、リンクレイヤに対するインターフェイス、及びセキュリティ問題の具体的な詳細項目について説明する。尚、これらの詳細内容は、本発明の範囲を逸脱することなしに、様々な方法で変更可能であることに留意されたい。又、このような具体的な実装の詳細については、既に提示した詳細内容に鑑み、当業者には周知である。
【００６２】
（１．ネットワーク装置）
（１．１  バックホールルータ）
図２ａ、図２ｃ、図４、及び図５に示されているように、ルータ８０は、（広域ネットワーク９０への）バックホール接続におけるルーティングを提供している。尚、ネットワークセグメントが、１つ又は複数のその他のネットワークセグメントに接続されている場合には、そのネットワークセグメントは、そのＰＬＴコントローラに関連付けられているルータを具備する必要はない。
【００６３】
（１．２  ヘッドエンドグランドステーション４０）
図２ａに示されているように、ヘッドエンドグランドステーション４０は、変換ブリッジ構成（Ｔｒａｎｓｌａｔｉｎｇ  Ｂｒｉｄｇｅ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）の無線アクセスポイントである（例：ＩＥＥＥ８０２．１１ａアクセスポイント）。当然のことながら、ＩＥＥＥ  ８０２．１１ｂ及び８０２．１１ｇを含むその他の無線規格を利用することも可能である。このヘッドエンドグランドステーションは、ＭＶ電力線に電気的な接続を行うことによって安全性メカニズムを損なうことなしに、ＭＶ電力線に対してリンクする低電圧レベルのアクセスメカニズムを提供している。ＰＬＴコントローラと無線でリンクされているヘッドエンドグランドステーションの場合には、バックホールルータと接続するためのシングル又はデュアルの光ファイバケーブルポートが存在している。ヘッドエンドグランドステーションは、通常、例えば、ＳＮＭＰ（Ｓｉｍｐｌｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）などのネットワーク管理インターフェイスをサポートしている。
【００６４】
（１．３  グランドステーション４０）
無線グランドステーションは、変換ブリッジ構成のＩＥＥＥ  ８０２．１１ｘアクセスポイントである。グランドステーションは、ＭＶ電力線に電気的な接続を行うことによって安全性メカニズムを損なうことなしに、ＭＶ電力線にリンクするための低電圧レベルのアクセスメカニズムを提供している。ＰＬＴステーションと無線でリンクされているグランドステーションの場合には、グランドステーションは、無線、或いはなんらかのその他の媒体を使用することにより、顧客宅内機器５７にリンクしている。グランドステーションは、例えば、ＳＮＭＰなどのネットワーク管理インターフェイスをサポートする必要がある。
【００６５】
（１．４  ＰＬＴコントローラ２０）
図２ａに示されているように、ＰＬＴコントローラ２０は、ＭＶ電力線ネットワークを、グランドステーション内の無線アクセスポイント、又はアップストリームネットワークセグメントステーションとリンクして、リピータ５０又はインターリンク５１を形成する変換ブリッジである。これは、そのセグメント上のステーションから伝送されるすべてのアップストリームトラフィックを受信すると共に、すべてのダウンストリームトラフィックをそのセグメント上のステーションに対して伝送する。これは、アップストリームトラフィックの搬送に使用するＴＤＭＡ（時分割マルチアクセス）スロットに対する割当を制御することにより、そのセグメント上のすべてのステーションによるデータ伝送のためのアクセスを制御する。尚、それぞれのセグメントは、１つのコントローラと複数のＰＬＴステーションを具備することができる。
【００６６】
ＰＬＴコントローラは、変電所内（又は、この近傍）の三相の中圧フィーダ上に配備可能である。或いは、この代わりに、フィードから分岐した単相又は三相の枝上に、これを配備すると共に、光ファイバケーブルを通じてバックホールルータに接続することも可能である。この構成の場合には、光ファイバケーブルは、ＭＶフィーダに沿って配置され、関連する無線グランドステーションと接続される。ＰＬＴコントローラは、通常、例えば、ＳＮＭＰなどのネットワーク管理インターフェイスをサポートしている。
【００６７】
（１．５  ＰＬＴステーション３０）
ＰＬＴステーション３０は、電力線ネットワークを、無線グランドステーション、又は、別の（ダウンストリーム）セグメントのコントローラにリンクして、インターリンクを形成する変換ブリッジである。ＰＬＴステーション内に組み込まれている無線ステーションは、無線アクセスポイントであって、通常、グランドステーションアクセスポイントと連係するが、顧客宅内機器との直接的な連係をサポートすることも可能である（グランドステーション接続が不要になる）。ＰＬＴステーションは、そのセグメントのコントローラから転送されたデータを受信し、例えば、指定されたＴＤＭＡスロットにより、その無線ポートからそのセグメントのコントローラにデータを伝送する。ＰＬＴステーションは、通常、例えば、ＳＮＭＰなどのネットワーク管理インターフェイスをサポートしている。
【００６８】
（１．６  リピータ５０及びインターリンク５１）
図３に示されているように、リピータ５０は、ＰＬＣトラフィック（通信）を受信し、同一方向にそれを再送するトランスペアレント（明白で理解容易）なブリッジである。これは、ＰＬＴステーション３０とＰＬＴコントローラ２０を有している。リピータは、電力線ＲＦ信号を受信し、それをＭＡＣフレームに復号化した後に、それを再度符号化して同一方向に再送する。アナログからデジタルへの変換により、更に高度な信号処理が可能となる。リピータは、通常、例えば、ＳＮＭＰなどのネットワーク管理インターフェイスをサポートしている。尚、インターリンク５１は、ＭＶケーブル上のＲＦ障害５３を回避可能であるという点を除いて、リピータ５０と同一である。
【００６９】
（２．  信号のリンク）
（２．１  線路欠陥（障害）の無線バイパス）
中圧ケーブルに、高周波データ伝送に対する欠陥（障害）が含まれている場合があり、高周波信号を中圧ケーブルの更に下流に伝播させるには、これらをバイパスすることが必要となる。このような障害は、インターリンクを使用してバイパスする。図７に、インターリンクによるチャネル悪化の代表的な無線バイパスが概略的に示されている。
【００７０】
（２．２  無線アップリンク）
中圧ケーブルの信号源は、中圧ケーブル上にその源を発するものではない。エンドツーエンド通信経路を形成するべく、変調及び中圧ケーブル上への注入のために、信号源（媒体源）から配信モデムに信号を伝送する方法が必要となる。例えば、媒体信号は、ＷＡＮ９０に源を発するものであってよく、図５に示されているように、ルータ８０を介してＰＬＴコントローラ２０に搬送する。無線アップリンクは、図８にも概略的に示されている。
【００７１】
（２．３  無線ダウンリンク）
中圧ケーブルの信号の宛先は、中圧ケーブル上において終わるものではない。エンドツーエンドの通信経路を形成するべく、配信モデム６２から信号の宛先に信号を伝送する方法が必要となる。例えば、配信モデム６２によって変調されたダウンストリーム媒体信号は、図５に示されているように、中圧ケーブル５０２を介してＣＰＥ５２に搬送され、次いで、ＰＬＴステーション３０のリモートモデム３２に搬送される。図９に、無線ダウンリンクが概略的に示されている。
【００７２】
（地下ＭＶケーブルの実施例）
以上においては、高架のＭＶ配電系統との関連において、本発明による中圧ケーブルを使用して広帯域通信を提供するＰＬＣシステムについて説明した。しかしながら、本発明は、地下ＭＶ配電系統、或いは高架及び地下ＭＶ配電系統の組み合わせを使用して実装することも可能である。図１０ａ及び図１０ｂに、地下ＭＶ電力ケーブルを使用する通信システムが概略的に示されている。図１０ａに示されているように、ヘッドエンドアクセスポイント１１０、顧客宅内アクセスポイント１２０、及び信号リピーティングサイト１３０において、地上（Ｐａｄ）設置型変圧器８２を使用して、変調ＲＦ信号をＭＶ電力ケーブル上に伝達する（又は、これから受信する）。この変圧器８２には、変調ＲＦ信号を処理するべく、シャーシ９２が接続されている。図１０ｂに示されているように、地上設置型変圧器は、図５に示されているカプラ３４、３６、６４、及び６６に類似した送信カプラ８４及び受信カプラ８６を有している。シャーシ９２は、カプラとの間の変調ＲＦ信号の処理のためのアナログフロントエンドモジュール９４と、少なくとも１つの電源７２、７４、及びモジュール９４に電力供給する任意選択のバックアップ電池７２を有している。モジュール９４は、図１０ａに示されているように、ヘッドエンドアクセスポイント１１０と顧客宅内アクセスポイント１２０間のデータリンクとして機能する。図１１には、更なる詳細が示されている。尚、ＤＳ２  ＣＰＥモジュール７１には、スペインのバレンシアに所在するＤＳ２社（ＤＳ２  ｏｆ  Ｖａｌｅｎｃｉａ，  Ｓｐａｉｎ）が製造する媒体信号の変調／復調用チップを使用している。又、図１２には、アナログフロントエンドの１つのバージョンが示されており、図１３ａ〜図１３ｃには、別のバージョンが示されている。
【００７３】
（３．  プロトコル）
（３．１  物理レイヤ）
２つの広帯域物理レイヤ（ＰＨＹ）符号化法は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）と、ＣＤＭＡ／ＣＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ：衝突回避機能付き符号分割マルチアクセス）におけると同様のスペクトル拡散である。ＯＦＤＭは、その相対的に大きなスペクトル効率のために、ＣＤＭＡを上回る相当の性能上の利点を提供することができる。
【００７４】
いずれの場合にも、更なる信号処理を使用して、有効信号対雑音比を改善すると共に、著しいインパルス雑音環境における安定性を提供する。尚、以下においては、ＯＦＤＭ法についてのみ説明する。
【００７５】
ＰＨＹレイヤは、ＨｏｍｅＰｌｕｇ（登録商標）規格（又は、８０２．１１ａ規格（ＯＦＤＭ））に類似した方式で実装可能であり、これには、論理的に別個のフレーム制御及びフレームデータブロックと、それぞれに別個の転送誤り訂正符号化を具備するフレーム構造が含まれている。以下の説明から、有効信号対雑音比の改善のために適用する信号処理の量に関する指標を得ることができる。
【００７６】
（３．１．１  送信機処理）
送信機においては、フレーム制御符号化において、プロダクト符号化マトリックスとビットインターリーバを使用しており、フレームデータは、スクランブラ、リードソロモン（Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ）エンコーダ、次いで、畳み込み（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ）エンコーダ、ビットパンクチャラ、そして、最後にビットインターリーバを通過する。又、高雑音環境における機能強化された安定性のために、既定のビットインターリーバをＨｏｍｅＰｌｕｇ（登録商標）ＲＯＢＯインターリーバによって置換することも可能である。ＲＯＢＯインターリーバによれば、更に４重の冗長性が符号化データに導入されることになる。
【００７７】
符号化フレーム制御及びフレームデータビットストリームを周波数ドメインにおける利用可能なＯＦＤＭキャリアにマッピングし、高速フーリエ逆変換を使用して時間ドメインにおけるアナログＲＦ信号に変換する。
【００７８】
変調方式には、ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）（例：ＱＡＭ１６〜ＱＡＭ１０２４）、フレーム制御ビット用のコヒーレントＢＰＳＫ（Ｐｉ−Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）、及びデータビット用のＤＢＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｂｉ−Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）又はＤＱＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）が含まれる。コヒーレントＢＰＳＫ及びＤＢＰＳＫは、それぞれのシンボルにおいて、キャリア当たり１ビットを符号化する。一方、ＤＱＰＳＫの場合には、それぞれのシンボルにおいて、キャリアあたり２ビットを符号化するが、安定性は劣る。推定したチャネル特性によって許容される場合には、更に効率的な変調方式及び符号化方式を使用する。そして、変調方式を動的に選択し、所与のチャネルにおける通信を最適化する。
【００７９】
（３．１．２  受信機処理）
受信機においては、受信したＲＦ信号をサンプリングしてデジタル表現に変換し、次いで、高速フーリエ変換によって周波数ドメインにマッピングする。この変換結果を極表現に変換して復調する。フレーム制御シンボルをデインターリーブし（介在させず）、プロダクトマトリックス符号化をプロダクトデコーダによって反転させる。データシンボルをデインターリーブし、デパンクチャする（破壊させず）と共に、Ｖｉｔｅｒｂｉデコーダ、リードソロモンデコーダ、及びデスクランブラを連続して通過させる。
【００８０】
（３．２  ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤ）
ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤは、後述するように、実行するべきいくつかの主要な機能を具備している。
【００８１】
（３．２．１  リンクの初期化）
コントローラは、ＰＬＴネットワークセグメントの初期化を管理する。電源投入の際に、コントローラは、そのセグメントに参加するためのインビテーションの定期的なブロードキャストを開始する。ステーションは、この参加インビテーションを受信すると、（そのインビテーション内に指定されている）適切なアップストリームスロットにおいて、セグメントに対する参加要求を返す。
【００８２】
１つのネットワークセグメントから別のものにＭＡＣフレームが漏洩する可能性があるために、初期化プロセスの際の異なるセグメント内のステーションとコントローラ間における不適切な関連付けを防止するメカニズムを実装する。最も簡単な方法は、電力線上での伝送をコントローラとステーションに許容する前に、コントローラとステーションの両方に同一のセグメント番号を提供する方法である。無関係なセグメントフレームの受信を防止することを意図した標準的なＭＡＣ手順により、不適切なコントローラに対するステーションの応答が防止されると共に、コントローラによる不適切なステーションの受け入れも防止される。
【００８３】
ステーションがセグメントへの参加のインビテーションに応答した後に、コントローラは、後述するチャネル推定制御機能を起動して、ステーションに対するダウンストリームトラフィック用の最適なキャリア及び変調を評価する。又、ステーションも、チャネル推定制御機能を起動して、自身がコントローラに送信することになるアップストリームトラフィック用の最適なキャリア及び変調を評価する。
【００８４】
コントローラとステーション間における最初の通信においては、それぞれの装置がもう一方からの伝送を受信できる可能性を極大化するべく選定された既定のキャリア選択肢及び変調方式を使用するが、チャネル推定制御機能が完了した後に、キャリア及び変調方式の選択内容を変更してチャネル効率を改善することができる。
【００８５】
（３．２．２  チャネル推定制御機能）
コントローラとステーション間におけるチャネル又は接続は、トーン（キャリア）の実行可能性及び様々な変調方法の許容性に鑑み、独自のものであってよい。従って、チャネルの属性を検出する手段が必要となる。
【００８６】
ステーションに対する新しい接続を初期化するコントローラ、又はコントローラに対する新しい接続を初期化するステーションは、ＭＡＣプロトコルデータユニット（ＭＰＤＵ）伝送の前にチャネル推定要求エントリを付加する。この要求を受信すると、受信側のエンティティ（コントローラ又はステーション）は、第１ＰＨＹブロックの特性を分析して、接続用の最適なトーンと変調の組を判定する。そして、受信側のエンティティは、この情報を要求者に返す。このチャネル推定応答を受信すると、元の要求側のエンティティは、有効チャネル推定タイムアウトの満了まで（或いは、タイムアウト期間内に接続が既定の回数だけエラーを経験するまで）、その設定を当該受信者に対する以降のすべての伝送に使用する。
【００８７】
既存の接続の場合には、有効チャネル推定タイムアウトの満了時に、接続状態にあるコントローラとステーションの両方において、新しいチャネル推定手順を実行する。この方法によれば、接続の「健全状態」を効果的に監視し、環境条件の変化の際に、最適なデータ通信について適合させることができる。
【００８８】
新しいチャネル用の初期チャネル推定要求は、コンテンションベースのアクセススロットを使用してステーションから伝送される。そして、コントローラは、この要求に対して、Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ＿Ｎｏ＿Ｒｅｓｐｏｎｓｅタイムアウト期間内に応答する。このタイムアウト期間内に応答を受信できない場合には、要求側のステーションは、１〜１６のランダムなバックオフカウントを採取し、再度チャネル推定手順を要求する前に、その数に相当するコンテンションスロットだけ待機する。無応答タイムアウトが繰り返された場合には、更に大きなカウント範囲からバックオフ（後ずさり）カウントを取得するが、この範囲は、それぞれの反復ごとに２の因数により、最大１〜２５６の範囲まで拡張される。尚、ステーションは、コントローラからブロードキャストされる同期情報を受信するまで、伝送できないことに留意されたい。
【００８９】
ＨｏｍｅＰｌｕｇ（登録商標）の場合には、２０ＭＨｚの帯域にわたって１２８個のキャリアを分散させた後に、約４ＭＨｚ〜２０ＭＨｚから８４個のキャリアを選択してチャネルを形成している。キャリア選択肢と変調方式は、チャネル推定プロセスの後に選択される。そして、これらの選択は、ネットワーク上の通信ノードのそれぞれのペア間において、リンクごとに行われる。
【００９０】
ＰＬＴにおいては、２０ＭＨｚを上回る帯域幅を使用可能であるが、リピータを実現するために必要なチャネルホッピングをサポートするべく（又は、セグメント間におけるフレーム漏洩の影響を軽減するために）、複数の同時ダウンストリームチャネル及び複数の同時アップストリームチャネルを実装しなければならないであろう。
【００９１】
（３．２．３  リンクアップストリーム同期機能）
コントローラは、必要なＱＯＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）とセグメントステーションによるフェアな使用法を確保するために、アップストリームＴＤＭＡスロットの整然とした割当を実現する責任を担っている。
【００９２】
初期化の際には、コントローラは、コンテンションのないＴＤＭＡスロットの現在の数、シンボルにおけるそれらのサイズ（選択した変調方式によって左右されない時間に関係する重要な唯一の尺度単位は、ＯＦＤＭシンボルである）、及びコンテンションのないスロットに続くコンテンションベースのアクセススロットのサイズに関する記述を含むＭＡＣ同期ビーコンフレームのブロードキャストを開始する。このスロットのサイズは、ＰＨＹブロックを収容するのに十分な大きさでなければならない。複数のスロットを連結することにより、セグメント上における最悪のケースの往復伝播時間を上回る保護時間とローカルクロックスキューのマージンを有するパケット断片を格納することができる。既定値が必要となる可能性があり、コントローラは、セグメントの往復伝播時間を計測し、更に適切なスロット構成をブロードキャストすることができる。コントローラは、スロットのそれぞれの新しいシーケンスの開始時点において、新しい同期ビーコンをブロードキャストする。個々のステーションは、このコントローラのビーコンを受信し、必要な数のスロット時間だけ遅延させた後にその割り当てられているスロット又はコンテンションベースのスロットにおいて伝送を開始するまで、その伝送を保留する。
【００９３】
（３．２．４  リンクアップストリームアクセスの初期化）
ステーションは、ＰＬＴコントローラから割当を付与されるまで、コンテンショ（主張）のないスロットにおいて伝送することはできない。ステーションは、サービス及び平均ビットレートのクラスと送信データ量のスロットを要求することにより、割当プロセスを開始する。この要求は、コンテンションベースのアクセススロット時間において伝送する。そして、コントローラは、この要求を満たすべくＴＤＭＡスロットの割当を試みる。
【００９４】
原則的に、アクセスのために競合しなければならないのは、ステーションからの最初の伝送割当要求のみである。継続中のものに対する更なる要求やアップストリーム割当の増大は、現在のアップストリーム伝送上においてピギーバック（抱き合せ）される。そして、割当は、延長されない限り、要求された量のデータ伝送が完了した際に満了する。ステーションが異なるサービスクラスを必要とするトラフィックを伝送する際には、別個であって且つ同時の割当が必要となる。
【００９５】
（３．２．５  衝突の解決）
セグメント内のステーションによるアップストリームチャネルに対するアクセスの要求は、コンテンションアクセス用に予約されている１つ又は複数の時間スロットにおいて伝送される。アクセスの取得に成功したステーションには、セグメントコントローラから通知が行われ、適切なスロット割当情報が付与される。一方、アクセスの取得に失敗したステーションは、別のステーションに対するスロットの割当を検出するか、或いは最大許容タイムアウト内に割当応答が無いことにより、これを検出する。アクセスの取得に失敗したステーションは、次回のアクセス要求に使用するコンテンションスロット番号を再計算する。
【００９６】
この衝突解決機能には、（ａ）ランダムバックオフアルゴリズムと（ｂ）ｐ−パーシスタントアルゴリズムという２つの異なるメカニズムを使用可能である。ランダム指数バックオフアルゴリズムの場合には、毎回、新しくアクセスの取得を試みる際に、増大する遅延範囲から番号をランダムに採取することにより、使用する遅延スロットを選択する。一方、ｐ−パーシスタントの場合には、ステーションが次のスロットにおいてアクセスを要求することになる確率は、セグメント内のステーションの数と反比例関係にある。平均して、採取したｎ個の中の１つのみにより、次のコンテンションスロットの使用が許容されるように、ランダムな番号が生成され評価される。尚、いずれのメカニズムも、ＩＥＥＥ  ８０２．１４規格の方法において使用されている。
【００９７】
（３．２．６  リンクステータス機能）
ＰＬＴステーションは、認知しているリンクステータスについて定期的に報告可能である必要がある。これは、ＭＡＣヘッダ内にフィールドを含めるか、或いは、現在のリンクステータスについてコントローラからステーションに対して定期的にポーリングさせることにより、実現することができる（好ましい方法は、通常のステーショントラフィック内にリンクステータスを埋め込んで返す方法である）。
【００９８】
（３．２．７  パケットのフラグメント（断片）化と再アセンブル）
長いパケットは、短いパケットに比べて、ビット誤りを引き起こす雑音の影響を受ける可能性が高い。所与のビット誤り率について、伝送可能な最適なサイズのパケットが存在する。又、最適なサイズパケットは、エラーの回復に使用する再送メカニズムの影響も受けることになる。
【００９９】
ＰＬＴ  ＭＡＣは、最大４０９６バイトのパケットデータを搬送する（尚、最大パケットサイズは、少なくとも、最大Ｅｔｈｅｒｎｅｔパケットサイズ（１５０４＋ＶＬＡＮ／ＱＯＳ／ＭＰＬＳレイヤ２の拡張）であるべきであるが、「ジャンボ」パケットをサポートするべく更に大きくすることができよう。又、その他のＡＮＳＩ規格においては、更に大きな（４ｋバイト）パケットサイズが指定されているため、Ｅｔｈｅｒｎｅｔによって指定されている最大パケットサイズに限定する特別な理由は存在しない）。１２８バイトよりも長いパケットは、伝送のために、１２８バイトのフラグメント（断片）に断片化する（断片が小さいほど、雑音の多い物理環境において搬送に成功する確率が高くなる）。ＭＡＣレイヤセグメントの搬送は、接続指向（Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ−ｏｒｉｅｎｔｅｄ）、又は無接続（Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｌｅｓｓ）となるように構成可能である。
【０１００】
接続指向の搬送の場合には、再アセンブルを支援するべく、断片に対して連番を付与する。消失した又はエラーが発生したユニキャスト断片を再送可能である。それぞれの発信元／宛先の接続ごとに、断片番号の別個の組を維持管理する（且つ、サービスクラスを割り当てる）。この断片番号は、通常、長さが８ビットである（断片番号の最小有用範囲は、最大ＭＡＣフレームサイズと断片サイズの関数である）。ウィンドウ化されたアクノリッジシステムを使用可能である。断片番号付きフィールドのサイズは、最悪のケースのシステム遅延の際にも、番号がラップアラウンド（循環）しないように、十分に大きなものでなければならない。伝送ウィンドウは、最大断片連番値の半分未満であるべきである。
【０１０１】
反復伝送は、ＴＤＭＡスロット割当アルゴリズムに影響を与える。コントローラは、特定のステーションから伝送された断片が消失又は損傷したと判定した場合には、そのステーション用のスロット割当を調節し、別の割当と衝突することなしに、反復を許容することができる。コントローラによって送信された断片の自動的な反復の場合には、スロット割当アルゴリズムは、受信ステーションが最後の断片を認識できるように、伝送完了の後に、少なくとも、もう１つのスロットを割り当てる必要がある。そして、コントローラは、最後の断片の認識を待つためのタイムアウトを実装する。又、空のアクノリッジ（認識）フレームが必要であることをコントローラ又はステーションのいずれかに通知するべく、ＭＡＣフレームには、Ｌａｓｔ＿Ｆｒａｇｍｅｎｔというインジケータが必要である。通常、接続指向の伝送におけるＭＡＣフレームは、次の断片と共に、受信した最新の断片用の認識を有している。
【０１０２】
（３．２．８  ネットワークセグメントの識別）
基本ネットワーク構築ブロックは、１つのコントローラと１つ又は複数のステーションを含む電力線セグメントである。共有されている電力線導体に沿った漏洩により、或いは、異なるネットワークセグメントの長い平行線路の経路による容量性結合により、セグメント上に、近くの電力線ネットワークセグメントのパケットが現れる可能性がある。それぞれのＭＡＣプロトコルパケットは、セグメントを管理するコントローラに割り当てられたローカルに一意の識別子のフィールドを含んでいる。この結果、セグメント上のそれぞれのステーションは、「無関係」なパケットを識別し、それらを拒否することができる（リピータ又はインターリンクを使用することにより、隣接ネットワークセグメントを信号が越境（ｓｐａｎ）するようになっている場合を除く）。ＩＤは、設定及びインストール問題を回避するべく、通常、グローバルに一意である。既定では、コントローラのＰＬＴ  ＭＡＣアドレスがセグメントＩＤとして使用される。尚、このセグメントＩＤフィールドは、セグメント間におけるパケットの漏洩が重要ではないと考えられる場合には、任意選択である。
【０１０３】
（３．２．９  ＭＡＣアドレッシング）
ＭＡＣアドレスは、その他のＩＥＥＥ８０２．２規格に対応するＬＡＮ実装との互換性を確保するべく、通常、グローバルに一意であって、長さは４８ビットである。更に小さなアドレスを使用可能であるが、この場合には、同一ネットワーク内の２つのＭＡＣ（即ち、接続されているすべてのセグメント）が同一アドレスを具備しないことを保証するための管理及び設定上の問題が伴うことになる。
【０１０４】
（４．  リンクレイヤに対するＭＡＣサービスインターフェイス）
ＭＡＣサービスインターフェイスは、ＩＥＥＥ  ８０２．３規格に対応している。ＨｏｍｅＬｉｎｋ（登録商標）におけると同様に、ＭＡＣ間プロトコルネゴシエーション用のＥｔｈｅｒｎｅｔフレームタイプを登録することが望ましいであろう。ＭＡＣは、ＬＬＣに対するＩＥＥＥ  ８０２．２規格のタイプＩ無接続サービスをサポートしている。
【０１０５】
（５．  セキュリティとプライバシー）
セキュリティは、保護されているローカルエリアネットワークの外縁部に位置するファイアウォールにおいて始まる。ユーザートラフィックは、一旦アクセスネットワークを横断すれば、ユーザー独自のネットワークによって提供されている保護を具備するのみである（例：アプリケーションレベルの暗号化やＩＰＳｅｃなどのハイレベルなセキュリティプロトコル、又は仮想プライベートネットワークを実装するトンネリングプロトコル、或いは、ＳＳＬプロトコルの使用によるもの）。アクセスネットワークを保護する方法は存在しない。
【０１０６】
電力線ネットワークは、アクセスネットワークであり、ローカルエリアネットワークではない。従って、これが、ユーザートラフィックに対してセキュリティを提供する必要はない。電力線ネットワークは、発信元と宛先間の広域ネットワークを横断する際のユーザートラフィックが伝播する経路の一部分に過ぎず、従って、通常、この経路の大部分は保護されていない。
【０１０７】
電力線に直接的に（電気的に）接続することなしに、低圧（又は、接地近傍電位）及び中圧ライン間においてデータを移動させるには、無線や光ファイバケーブルなどの別の媒体が必要である。電力線ネットワークに対しては、通常、ＩＥＥＥ  ８０２．１１ａ無線アクセスポイントとして通常実装されるグランドステーションを介してアクセスする。この場合には、既存の８０２．１１のアクセスセキュリティであるＷＥＰ（Ｗｉｒｅｄ  Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｐｒｉｖａｃｙ）を使用可能である。
【０１０８】
最大限、本発明のアクセスポイントにおいて、ＷＥＰを有効にすると共に、ブロードキャストシステムＩＤを無効にすることにより、「サービスの盗難」の可能性を最小化するための対策を講じることができる。所与の無線ネットワークとの連係は、例えば、電力線ネットワーク又はアクセスポイントの所有者が管理しているリモートＲＡＤＩＵＳサーバーを介した認証プロセスによって制御可能である。但し、この場合にも、アクセスは、ＭＡＣアドレスのなりすましに対しては脆弱な状態に留まることになる。ＷＥＰ暗号化は、１２８ビット暗号化であってよく、所与のキーによって暗号化されたパケットのパケット数が１０，０００〜１００，０００パケットを超過した際に、キーを変更可能である（ＷＥＰの１２８ビット暗号化は、１〜５百万パケットを調査することによって解読可能であって、こららのパケットは、アクティブな８０２．１１ｂノードから数時間以内に収集可能であり、且つ、通常のラップトップコンピュータ上において数分で分析可能であることが既に検証済みである。４０ビット暗号化の場合にも、１２８ビット暗号化と同一の問題が発生するが、この解読は格段に容易である）。
【０１０９】
だれかが適当なカスタム機器を使用して、電力線ネットワークから放出されるＲＦ放射を盗聴する可能性が存在している。但し、この場合には、なにも危険に晒されることにはならず、ハイレベルなプロトコルを使用するローカルエリアネットワーク間における安全な通信は、保護された状態に留まることになる。このような盗聴は、検出不可能であり、サービスの盗難は発生しない。尚、ＲＦ放射を利用してＰＬＴフレームデータにアクセスする能力は、並外れて高度な技術と、重要なハードウェア及びソフトウェアリソースに対するアクセスを意味するものであり、ＰＬＴトラフィックは、容易には観察できないことに留意されたい。
【０１１０】
だれかが、配電変圧器の二次側に無関係な機器を装着し、変圧器を通じたＲＦ漏洩を利用してネットワークにアクセスする可能性が存在している。起り得るサービスの盗難から保護するには、ネットワークにおいて新しいノードの送受信を許容する前に、その新しいノードを認証するべきである。これは、無線の場合と同様に、電力線ネットワークの所有者が管理するリモートＲＡＤＩＵＳサーバーから許可を取得することにより、実装可能であろう。尚、この場合に、盗聴を防止するための唯一の対策は、ユーザーペイロードの暗号化である。
【０１１１】
ＭＡＣフレームペイロードデータを適度なレベルで暗号化することにより、ＰＬＴネットワーク上のトラフィックの盗聴の難易度を更に上げることができる（例：４３ビット又は５６ビットキーによるシングルＤＥＳ暗号化を使用する）。この暗号化は、１つのセグメント内において共通キーを使用すると共に、セグメントごとに異なるキーを使用するセグメント単位のものであってよい。ユーザーデータは、ＰＬＴセグメントに入る際に暗号化され、暗号解読は、ＰＬＴセグメントから出る際にのみ可能である。リピータは、通過するフレームを暗号化又は暗号解読することはなく、従って、キーは、リピータの挿入によって生成されるセグメント間において共有されることになろう。
【０１１２】
ＰＬＴセグメントは、論理的なネットワークである。これは、そのセグメント内に漏洩する可能性のある無関係なＭＡＣフレームを拒否するのに使用可能なセグメント識別子を具備している。任意選択のＭＡＣペイロードデータのセグメント単位の暗号化は、プライバシー又はセキュリティを目的として提供可能である。
【０１１３】
（要約）
本発明によれば、第１場所におけるデータ信号が、無線リンクを介して、中圧ケーブル上に存在する高周波配信モデムに伝送される。このデータ信号により、ＲＦ信号が配信モデムにおいて変調され、これが、変調ＲＦ信号用の伝送チャネル又は媒体として機能する中圧ケーブルに接続される。この高周波信号は、第２場所において、中圧ケーブルから、変調信号をデータ信号に変換して戻す復調器に接続される。そして、このデータ信号は、無線リンクを介して、更なる配信のために伝送される。当然のことながら、無線リンクを介したこのようなデータ信号の伝送には、なんらかの形態の無線信号の変調を必要とする。
【０１１４】
一方、データは、第２場所から第１場所に、通常、異なる周波数帯域を使用して同様の方式で送信される。このような場所間におけるフルデュープレックス広帯域サービスは、電話サービス、ビデオサービス、インターネットサービス、及びその他の高速データ転送を必要とするサービスなどの様々な通信ニーズに同時に応えることができる。ＭＶケーブルは、高架ケーブルであってよいが（例：電柱上のもの）、地下などの別の場所に配置することも可能である。
【０１１５】
これらのすべての通信は、１つ又は複数のネットワークセグメントによって実行され、それぞれのネットワークセグメントは、１つのＰＬＴコントローラと１つ又は複数のＰＬＴステーションを具備している。ＰＬＴコントローラは、ＰＬＴステーションに対するすべてのダウンストリーム通信の割当を制御すると共に、ＰＬＴステーションからＰＬＴコントローラへのアップストリーム通信をも制御する。リピータとインターリンクは、ネットワークセグメント間における通信を可能にする。以上、本発明の好適な実施例に関連して本発明について説明したが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなしに、その形態及び詳細における以上の及び様々なその他の変更、省略、及び逸脱を実行可能であることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】中圧配電系統のトポロジーを示す概略図である。
【図２ａ】本発明による電力線ネットワークセグメントを示す概略図である。
【図２ｂ】リピータを示す概略図である。
【図２ｃ】ルータ、コントローラ、及び広域ネットワーク間における通信を示す概略図である。
【図３】ＲＦ障壁をバイパスするべく使用されているリピータを示す概略図である。
【図４】本発明によるネットワークトポロジー内のネットワークセグメント間におけるインターリンクを示す概略図である。
【図５】本発明による電力線ネットワークセグメント内の様々な通信コンポーネントを示す概略図である。
【図６ａ】コンピュータ内に収容されている複数のコンポーネントを具備するリピータを示す概略図である。
【図６ｂ】ＲＦ障害を回避するコンポーネントを物理的に別個に具備するリピータを示す概略図である。
【図７】チャネル悪化の無線によるバイパスを示す概略図である。
【図８】無線アップリンクを示す概略図である。
【図９】無線ダウンリンクを示す概略図である。
【図１０ａ】地下ＭＶケーブルを使用する通信システムを示す概略図である。
【図１０ｂ】地下通信システムと関連付けられたネットワークコンポーネントを示す概略図である。
【図１１】地下通信システムと関連付けられた電子ボックスを示す概略図である。
【図１２】アナログフロントエンドの１つのバージョンを示す回路図である。
【図１３ａ】アナログフロントエンドの別のバーションを示す回路図の一部を示す図である。
【図１３ｂ】回路図の別の部分を示す図である。
【図１３ｃ】回路図の更に別の部分を示す図である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【国際調査報告】
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