(57)【要約】電力線上でデータを通信するシステムは、複数の端点装置を備える。端点装置は、複数の直交周波数サブチャンネルを用いて、データを変調するように構成及び配置された変調回路を備えても良い。また、端点装置は、変調したデータを電力線上で伝送するように構成及び配置された電力線インターフェイス回路を備えても良い。検出モジュールは、複数の端点装置のうちの一の端点装置からの通信の望ましくない事後変調を検出し、検出した事後変調に応じた信号を生成するように構成及び配置されても良い。端点装置は、次に、検出した事後変調に応じた信号に基づいて、複数の直交周波数サブチャンネル間の間隔を設定しても良い。【選択図】図３Ａ
2016500206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電線上で複数の端点装置からコレクタ装置へデータを通信する方法であって、
前記複数の端点装置のうちの一の端点装置からの通信用のサブチャンネル間の直交性の喪失を検出し、
前記検出に応じて、前記複数の端点装置のうちの前記一の端点装置について、後に行われる通信用のマルチプル直交周波数サブチャンネル間の間隔を選択する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記直交性の喪失を検出することは、前記一の端点装置からの通信における望ましくない事後変調を検出することを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の端点装置のうちの前記一の端点装置からの通信は、マルチトーン周波数シフトキーイング（ＭＴＦＳＫ）によって符号化され、前記直交性の喪失は、望ましくない事後変調によって生じた振幅変調の結果として生じる、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記間隔を選択することは、利用されない直交サブチャンネルのサブセットを選択することを含み、前記サブセットは、利用されている各サブチャンネル間の周波数内に存在する、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
配電線上で複数の端点装置からコレクタ装置へデータを通信し、前記複数の端点装置のうちの一の端点装置からのデータの通信は、マルチプル直交周波数サブチャンネルを利用し、変調したデータを通信するものであり、
前記複数の端点装置のうちの一の端点装置からの通信の望ましくない事後変調を検出し、
前記検出に応じて、前記複数の端点装置のうちの前記一の端点装置について、後の通信用のマルチプル直交周波数サブチャンネル間の間隔を選択する、
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
前記間隔を選択することは、変調データを伝送するのに利用されないマルチプル直交周波数サブチャンネルから周波数サブチャンネルを特定することを含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記事後変調を検出することは、前記複数の端点装置のうちの一の端点装置について、信号ノイズフロアの増加を検出することを含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記事後変調を検出することは、前記複数の端点装置のうちの一の端点装置からの任意の符号の伝送の間に、前記複数の端点装置のうちの一の端点装置について、信号ノイズフロアの増加を計測することを含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記事後変調を検出することは、前記複数の端点装置の一の端点装置からの破損データを検出することを含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記事後変調を検出することは、信号ノイズフロアの変化の特定のパターンを検出することを含み、当該特定のパターンは、前記複数の端点装置のうちの一の端点装置からの通信の事後変調に関連するものである、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
前記特定のパターンは、２つのノイズフロア変化を検出することを含み、当該２つのノイズフロア変化は、それぞれ、信号強度の増加及び低下に対応する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記事後変調を検出することは、信号強度の特定のパターンが再度現れることを検出することを含み、当該特定のパターンは、前記複数の端点装置のうちの一の端点装置の低下した信号強度の段階的なパターンを含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１３】
前記事後変調を検出することは、前記配電線上でインピーダンスの変化を検出することを含み、当該インピーダンスは、前記複数の端点装置のうちの一の端点装置の伝送回路のものである、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１４】
電力線上でデータを通信するシステムであって、
複数の端点装置を備え、
各端点装置は、
マルチプル直交周波数サブチャンネルを用いてデータを変調し、入力端で受信したデータに応じて、前記マルチプル直交周波数サブチャンネル間の間隔を変更するよう構成及び配置された変調回路と、
前記変調したデータを電力線上で伝送するように構成及び配置された伝送線インターフェイス回路と、
前記複数の端点装置のうちの一の端点装置からの通信の事後変調を検出し、検出した事後変調に応じて信号を入力端に供給するように構成及び配置された検出モジュールと、
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項１５】
前記検出モジュールを含み、前記複数の端点装置と通信するよう構成されたコレクタ装置をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記変調回路は、さらに、マルチトーン周波数シフトキーイング（ＭＴＦＳＫ）を利用するよう構成されている、
ことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記検出モジュールは、前記複数の端点装置のうちの一の端点装置について、信号ノイズフロアの増加を検出することで事後変調を検出するよう構成されている、
ことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記変調回路は、複数の前記マルチプル直交周波数サブチャンネルの利用を停止することで前記マルチプル直交周波数サブチャンネル間の間隔を変更して、前記マルチプル直交周波数サブチャンネルのうちのアクティブな直交周波数チャンネル間の間隔を広げるように構成されている、
ことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
前記検出モジュールは、前記複数の端点装置のうちの一の端点装置の信号ノイズフロアの変化であって、前記複数の端点装置のうちの一の端点装置のインピーダンス変化に対応する変化を検出し、当該検出に応じて信号を供給するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項２０】
配電線上で複数の端点装置からコレクタ装置へデータを通信するように構成及び配置された通信回路と、
前記複数の端点装置のうちの一の端点装置からの通信用のサブチャンネル間の直交性の喪失を検出するように構成及び配置された検出回路と、
前記検出に応じて、前記複数の端点装置のうちの前記一の端点装置について、現在行われている通信用のマルチプル直交周波数サブチャンネル間の間隔を選択するように構成及び配置された信号処理回路と、
を備えたことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
配電網は、相互連結された電力ネットワークを用いて、需要者へ電力を供給する。発電所／プラントは、多数の異なる種類の電力源から電力を作り出し、当該電力源の一例は、例えば、可燃燃料、核分裂、水力、太陽エネルギー、及び風力である。伝送線は、発電所から需要者の拠点へと電力を供給し、当該拠点には、住居用の建物及び商用の建物が含まれる。長距離伝送は、高電圧の交流（ＡＣ）（例えば、約数百キロボルト）を利用することで可能であり、これは、エネルギー損失を低減するのに有用である。変電所は、降圧（例えば、１００００ボルト未満）用のトランスを有し、そしてローカルエリアへ電力を供給する。当該電圧は、さらに、ローカルエリアにおけるトランスによって降圧され（例えば、１２０−２８０ボルト）、需要者の拠点へと供給される。当該ローカルエリアにおけるトランスは、その昔からのドラムのような形状から、トランス・ドラム／缶、あるいはパッドマウントと呼ばれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
サービス提供者は、需要者へとサービスを供給するための各ネットワークが適切に動作するか否かの影響を受ける。そこで、供給しているサービスについての情報を、しばしば確認することが望ましく、あるいは、必要である。例えば、サービス提供者は、１日の消費についての報告にアクセスすることを望む場合があり、これは、需要者に対し、消費あるいは利用された資源についての請求を効率よく行うためである。そこで、所定の周期で、資源の利用を特定するデータ及び他の情報を、高い信頼性で伝送及び／または受信することが重要である。
【０００３】
電力線通信（ＰＬＣ）ネットワークにおいては、ネットワーク内の端点装置（例えば、計器、負荷制御スイッチ、リモートサービススイッチ、及びその他の端点装置）が、更新された情報（例えば、電力消費情報及び／または端点装置作動状態情報）を提供可能であり、交流電流が流れている配電線上でデータの送信を行う。しかしながら、当該データを効率よく通信すること、特にタイムリーに通信を行うことは困難を伴う。また、端点装置及び他の通信装置の性能には限界があり、これは、ＰＬＣデータ転送の実行が、通信プロトコルに影響を与えやすい、という観点によるものである。
【０００４】
本開示の態様は、検出した干渉に応じて伝送プロトコルを動的に調整する方法、装置またはシステムに関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書の開示は、分散型通信システムとともに用いられるシステム及び方法、並びに、電力配電用の電力網を背景とした方法に関する。これら及び本開示の観点は、図示する多数の実現化及び用途によって例示され、いくつかを図示するとともに添付の特許請求の範囲において記載されている。
【０００６】
いくつかの実施の形態は、配電線上で複数の端点装置からコレクタ装置へデータを通信する方法に関する。直交サブチャンネル（またはトーン）を含むチャンネルが、複数の端点装置のうちの一の端点装置に割り当てられる。処理回路が、複数の端点装置のうちの一の端点装置の通信について、複数の端点装置のサブチャンネル間の直交性の喪失を検出しても良い。複数の端点装置のうちの一の端点装置について、及び、上記検出に応じて、後に行われる通信用のマルチプル直交周波数サブチャンネルの間隔を選択しても良い。
【０００７】
様々な実施の形態が、電力線上でデータを通信するシステムに関し、当該システムは、複数の端点装置を備える。端点装置は、変調回路を有しても良く、当該変調回路は、マルチプル直交周波数サブチャンネルを用いて、データを変調し、入力されたデータに応じてマルチプル直交周波数サブチャンネルの間隔を変更するように構成及び配置されている。端点装置は、また、電力線インターフェイス回路を備えても良く、当該インターフェイス回路は、電力線上で変調したデータを伝送するように構成及び配置されている。検出モジュールは、複数の端点装置のうちの一の端点装置からの通信の事後変調を検出し、入力に、検出した事後変調に応じた信号を出力するように構成及び配置しても良い。
【０００８】
様々な実施の形態が、電力線上で複数の端点装置から一のコレクタ装置へデータを通信する方法に関する。複数の端点装置のうちの一の端点装置からのデータの通信は、マルチプル直交周波数サブチャンネルを用いてデータを変調することで行われる。複数の端点装置のうちの一の端点装置からの通信の望ましくない事後変調が検出される。上記検出に応じて、複数の端点装置のうちの一の端点装置について、後の通信用のマルチプル直交周波数サブチャンネルの間隔を検出する。
【０００９】
実施の形態は、複数の端点装置を備え、電力線上でデータを通信するシステムに関する。端点装置は、変調回路を有しても良く、当該変調回路は、マルチプル直交周波数サブチャンネルを用いて、データを変調し、入力されたデータに応じてマルチプル直交周波数サブチャンネルの間隔を変更するように構成及び配置されている。端点装置は、また、電力線インターフェイス回路を備えても良く、当該インターフェイス回路は、電力線上で変調したデータを伝送するように構成及び配置されている。検出モジュールは、複数の端点装置のうちの一の端点装置からの通信の事後変調を検出し、検出した事後変調に応じた信号を出力するように構成及び配置しても良い。そして、端点装置は、検出した事後変調に応じた信号に基づいて、マルチプル直交周波数サブチャンネルの間隔を設定しても良い。
【００１０】
ある実施の形態は、通信回路を備えた装置に関し、当該通信回路は、配電線上で複数の端点装置のうちの一の端点装置からコレクタ装置へデータを通信するように構成及び配置されている。当該装置は、また、検出回路を備え、当該検出回路は、複数の端点装置のうちの一の端点装置からの通信用のサブチャンネル間の直交性の喪失を検出するように構成及び配置されている。信号処理回路は、当該検出に応じて、複数の端点装置のうちの一の端点装置について、現在行われている通信用のマルチプル直交周波数サブチャンネルの間隔を選択するように構成及び配置されている。
【００１１】
上述の要約は、各例示する実施の形態または本発明の実現化を限定するためのものではない。添付の特許請求の範囲の記載を含む添付の図面及び実施の形態の詳細な説明が、上記の実施の形態のうちのいくつかを具体的に明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の実施の形態に係る、端点装置１０２がコレクタユニットと通信を行う配電線通信（ＰＬＣ）ネットワーク環境１００の一例を示すブロック図である。
【図２】本開示の実施の形態に係る、複数の端点装置が異なる位置に配置されたシステムを示す図である。
【図３Ａ】本開示の実施の形態に係る、異なるサブチャンネル間隔を示す図である。
【図３Ｂ】本開示の実施の形態に係る、異なるサブチャンネル間隔を示す図である。
【図３Ｃ】本開示の実施の形態に係る、異なるサブチャンネル間隔を示す図である。
【図４】本開示の実施の形態に係る、望ましくない事後チャンネル変調の影響を示した実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書による開示内容は、様々な変形及び代替的な形態に適用が可能であるが、本開示の実施の形態を図に例示するとともに、以下に説明する。当該実施の形態は、本開示を特定の実施の形態に限定するためのものではない。また、当該実施の形態についての全ての応用、均等及び置換が、本開示の技術的範囲に含まれる。
【００１４】
本開示は、様々な異なる種類の装置、システム及び組み合わせに適用可能であり、配電系統における伝送プロトコルの動的調整に実装される。本開示は当該用途に限定されるものではないが、本明細書の開示内容に基づく様々な例を検討することで、本開示の様々な観点が明らかとなる。
【００１５】
本開示の観点は、配電線上でコレクタ装置と通信する分散型端点装置を備えたシステムに係るものである。具体的な実施の形態は、通信サブチャンネル（またはトーン）間の間隔を設定することで、端点装置からの通信の望ましくない事後変調を解消する変調／符号化手段に関する。本開示の観点は、当該望ましくない事後変調が、数パーセントの地点において特に問題となり得る、といった驚くべき発見を前提とするものであるが、本開示はこれに限定されるものではない。より具体的には、本開示の観点は、当該望ましくない事後変調の原因及びそれを検出するためのメカニズムに関するものである。
【００１６】
本開示の実施の形態においては、複数の端点装置が、配電対象の住宅、ビルディング、及びその他の地点に配置される。端点装置は、共有している配電線（及び複数の端点装置と一のコレクタ装置との複数組）を介して共通のコレクタ装置と通信する。配電線上でこの種の通信を行うことは、ノイズ及び干渉の多数の原因、交流電流及びそれに関連する高調波の存在、トランスその他インピーダンスが変化する機器の存在、及び送電網に沿った異なる接続点におけるインピーダンスの変化といった理由のため、技術的な困難性を伴っていた。そこで、端点装置は、複合的な伝送プロトコル及び変調方法を用いることで、端点装置及びコレクタ装置間での多量のデータの通信を容易とする。当該プロトコルの一例は（以下に限定されるものではないが）、マルチトーン周波数シフトキーイング（ＭＴＦＳＫ）である。本開示の観点によれば、個別の端点装置は、それぞれの変調化／符号化を調整することで望ましくない事後変調に対応するように設計及び構成される。
【００１７】
いくつかの実施の形態においては、端点装置は、複数のサブチャンネルを含むように設定されたチャンネルを介して通信を行う。サブチャンネル間のチャンネル間干渉（ＩＣＩ）を回避するため、サブキャリアが互いに直交するように、サブキャリア周波数が選択される。これにより、サブチャンネル間のクロストークが除去され、キャリア間ガード帯域の必要性が軽減または除去される。様々な実施の態様において、端点装置は、局部発振器として用いることが可能であり、当該局部発振器は、サブチャンネル用のキャリア周波数を生成する。データは、複数のサブチャンネルに渡って配分可能であり、各サブチャンネルは追加の帯域を提供する。
【００１８】
発明者らは、望ましくない事後変調が、配電線上で送信されるデータに生じることを見出した。具体的な例としては、この事後変調は、振幅変調を含み、当該振幅変調は、配電線のインピーダンスの大幅かつ動的な変化によって生じると考えられる。また、本開示者らは、この種の望ましくない事後変調が、サブチャンネルを用いた信号の伝送エネルギーを分散させ、ひいては、サブチャンネル間のＩＣＩを引き起こすことを見出した。この分散、ひいては、ＩＣＩは、（いくつかの限定的な事案において）信号品質及びビットエラーレートの悪化を引き起こすのに十分なものである。特に、信号振幅の望ましくない事後変調は、近傍のサブチャンネルにおいて著しい干渉及び／または高調波を生じさせる。様々な実施の形態は、この驚くべき劣化を検出し、当該検出に応じて補償を行うことに関するものであるが、これに限定されるものではない。場合によっては、事後変調の１以上の可能性のある原因（例えば、有効インピーダンスの変化、配電線電圧の振幅の変化、及び／または需要者の拠点で大電力が得られるようにすること）を検出することが可能である。別の場合には、事後変調の影響（例えば、ビットエラーレートの一時的な変化、及び／またはノイズフロア）を検出することが可能である。望ましくない事後変調が検出されると、サブチャンネル間の間隔を大きくするようにする。
【００１９】
本開示の観点は、サブチャンネルを利用して伝送されるデータの望ましくない事後変調の検出に応じてサブチャンネル間に間隔を設定することに関する。事後変調の悪影響（例えば、ＩＣＩ）は、主に、サブチャンネル間の間隔の関数として減少することが知られている。特定の実施の形態は、使用可能な全てのサブチャンネルよりも少ない数のサブチャンネルを利用して、サブチャンネル間の間隔を広げることに関する。例えば、特定のチャンネルに割り当てられたサブチャンネルは、事後変調がない場合に直交性を維持する間隔を有することができる。各チャンネル間の一のサブチャンネルは、利用可能なチャンネルから省くことができ、そのため、残りのチャンネル間の間隔を広げることができる。特に問題が顕著な場合には、一以上のチャンネルを残りの各チャンネル間で省くことができる。本開示の特定の実施の形態によれば、チャンネル間の間隔を動的に調整することが可能となる。これは、事後変調の影響（または存在）が、事前に、あるいは、端点装置の設置の際に知られていない場合に特に有用である。
【００２０】
添付の図面を参照し、図１は、本開示の実施の形態に係る、端点装置１０２がデータをコレクタユニットと通信する配電線通信（ＰＬＣ）ネットワーク環境１００の一例を示すブロック図である。ネットワーク環境１００は、サービスネットワーク１１４を含み、当該サービスネットワークにおいて、複数の端点装置１０２ａ−１０２ｆが、コレクタユニット１０４ａ、１０４ｂに接続（通信可能に接続）されている。本開示の実施の形態によれば、端点装置１０２は、ユーティリティ計器１０１ａ−１０１ｂからのデータを提供するが、他のデータ源からデータを得てもよい。場合によっては、データは、電力計、ガス計、及び／または水道計から供給され、これらは、それぞれ、ガス及び水配分ネットワークに設置されている。実施の形態及びその例の説明を容易にするため、端点装置１０２を、ユーティリティデータ（例えば、電力）を配電ネットワーク上で計器から計測して供給するものとして説明する。しかしながら、本開示の実施の形態はそのような場合に限定されるものではなく、端点装置によって他の種類のデータが通信されてもよい。
【００２１】
ユーティリティ配分ネットワーク上でのデータ通信は、伝送媒体の環境及び端点装置の数が非常に大きいために技術上の困難を伴い、これらは、同期、通信帯域及びコストの懸念といった主要な問題と関連がある。例えば、配電線向けのデータ伝送装置は、電力ライン上に必ず存在する高電圧に対応できることが必須である。図１に示す配電ネットワーク１００は、動的なインピーダンス変化を有するものであり、これにより、通信が困難となる場合がある。これは、結合コンデンサの性能の低下、他の端点装置１０２の追加または取り外し、電力負荷のバランスを取るためのネットワークの再構築、伝送装置へ割り当てられた周波数帯域の再構築、環境的要因等に起因する。配電線上で信号の状態に変化が生じると、端点伝送装置は、コレクタユニット１０４に送信される信号のゲインを調整する必要がある場合がある。一以上の実施の形態においては、端点装置１０２及び／またはコレクタユニット１０４は、望ましくない事後変調を検出し、端点伝送装置向けの周波数ベースの設定／間隔の設定を行うように構成されている。
【００２２】
端点装置１０２は、サービスネットワーク１１４の様々な動作特性を監視するとともに報告するものであってもよい。例えば、配電ネットワークにおいて計器１０１ａ−１０１ｂは、ネットワーク内の電力利用に関する特性を監視する。ネットワークにおける電力利用に関する特性の一例としては、平均または合計電力消費、電力サージ、電力降下及び負荷変化である。ガス及び水配分ネットワークにおいては、計器は、ガス及び水の利用（例えば、フロー及び圧の合計）に関連する類似の特性を計測する。
【００２３】
端点装置１０２が、配電ネットワーク内の電力計器である場合、当該計器は、総電力消費、特定の期間における電力消費、電力消費のピーク、瞬間電圧、ピーク電圧、最少電圧及び電力消費並びに電力管理に関する他の情報（例えば、負荷情報）を含む計器情報が更新された旨の通知を送信する。各電力計器は、他のデータ、例えば、状態データ（通常の運転モード、緊急電力モード、あるいは電力の供給停止を補う回復状態等の他の状態）を送信してもよい。
【００２４】
図１において、端点装置１０２ａ−１０２ｃ及び１０２ｄ−１０２ｆは、それぞれ、コレクタユニット１０４ａ、１０４ｂに、配電線上でデータを送信する。コレクタユニット１０４は、配電線上で端点装置と通信するように構成された回路（例えば、１以上のデータプロセッサ及び／またはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰｓ）を含む）を備える。コレクタユニット１０４は、ローカルユーティリティ事務局または他のロケーションにおける指令センタ１１２向けのインターフェイスとなる回路を備えてもよい。指令センタ１１２向けのインターフェイスは、イーサネットを利用するワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）等を含む様々な多種の通信ネットワークを利用して実現可能である。
【００２５】
本開示のいくつかの実施の形態においては、コレクタユニットは、発電所、配電所、変電所等に設置され、指令センタ１１２（これは、例えば、ユーティリティ事務局に配置されている）と、端点装置（これは、例えば、需要者の拠点において計測を行うべき場所に配置されている）との間の二方向通信を制御する。各端点装置へメッセージを送信してもよく、あるいは、端点装置群へブロードキャストで同時に送信してもよく、さらには、コレクタユニット１０４に接続された全ての端点装置に送信してもよい。いくつかの実施の形態においては、コレクタユニット１０４は、産業用コンピュータ仕様に基づいて構築されたものであってよく、これにより、配電所における過酷な環境に耐えうる。
【００２６】
いくつかの実施の形態においては、コレクタは、端点装置から受信したデータに基づいて動作し、端点装置から受信した当該データを指令センタ１１２に送信する。例えば、ＰＬＣネットワークにおいては、指令センタ１１２は、電力ネットワークの特定の場所における電力利用が、他の場所における電力利用よりも十分に高いことを示すデータを受信する。当該データに基づいて、指令センタ１１２は、ネットワークの当該場所に追加の電力源を割り当て（すなわち、負荷のバランスを取る）、あるいは、ネットワークの特定の場所における電力利用が増加していることを示すデータを提供する。
【００２７】
いくつかの実施の形態においては、指令センタ１１２は、ユーザ装置１１８が、データネットワーク１１０を介して指令センタ１１２が受信したデータへアクセスできるようにするためのインターフェイスを提供する。例えば、ユーザ装置１１８は、ユーティリティの提供者、管理者及び／またはユーティリティ提供者の顧客によって所有される。また、例えば、上述した電力利用の増加を示すデータを、ユーザ装置１１８に提供してもよく、これにより、電力利用の増加に応じた適切な動作を判別できるようにしてもよい。さらに、利用時間の計測及び／またはピーク需要計測を示すデータを、ユーザ装置１１８に提供してもよい。同様に、電力供給の停止が生じた場合、指令センタ１１２は、顧客がアクセス可能なデータをユーザ装置１１８に提供してもよく、これにより、電力の枯渇のリスクに関する情報を提示し、また、枯渇までの予測時間に関する情報を提示するようにしてもよい。
【００２８】
データネットワーク１１０は、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット、あるいは他の通信ネットワークである。データネットワーク１１０は、有線または無線ネットワークである。有線ネットワークの場合は、媒体に制約のあるネットワーク、例えば、金属ワイヤ導体、光ファイバ媒体または導波路を利用したネットワークであってもよいが、これに限定されるものではない。無線ネットワークの場合には、自遊空間伝搬ネットワーク、例えば、電波及び自遊空間光学ネットワークを利用したネットワークであってもよいが、これに限定されるものではない。
【００２９】
端点伝送装置は、コレクタユニット１０４へ、多数の異なるデータ変調技術、例えば、周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）、位相シフトキーイング（ＰＳＫ、例えば、４ＰＳＫまたは８ＰＳＫ）、マルチトーン周波数シフトキーイング（ＭＴＦＳ、例えば、９の２または４６の２ＭＴＦＳＫ）、及び直交振幅変調（ＱＡＭ、例えば、１６または２５６ＱＡＭ）等を利用してデータを送信してもよい。以下では、マルチトーン周波数シフトキーイング（ＭＴＦＳＫ）を例として説明を行う。一の端点装置からの符号化されたデータ符号は、ＰＬＣシステムにおける数千の通信チャンネルの一つを介して伝送される。通信チャンネルには、スペクトルのデータが伝送される様々な部分が割り当てられている。各チャンネルには、さらに、サブチャンネルが割り当てられている。各通信チャンネルの中心周波数及び帯域は、当該通信チャンネルを具体化する通信システムによる。場合によっては、複数の通信チャンネルが、時間スロットを利用し、共用周波数帯域を利用する。例えば、各端点装置には、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）あるいは他のチャンネル割り当て技術に応じた所定のチャンネルが割り当てられる。コレクタユニット１０４ａ、１０４ｂと通信する端点装置１０２ａ−１０２ｃ、１０２ｄ−１０２ｆへのチャンネルの割り当ては、データベースに記録してもよく、当該データベースは、指令センタ１１２及び／またはコレクタユニット１０４ａ、１０４ｂがアクセス可能なものであってもよい。
【００３０】
本開示の実施の形態においては、各コレクタユニット１０４は、何千もの端点装置１０２と通信可能に構成され、また、何千ものコレクタユニット１０４が指令センタ１１２と通信可能である。例えば、一のコレクタユニットが、１０００００台以上の端点装置と通信可能に構成され、指令センタは、１０００台以上のコレクタユニットと通信可能に構成される。従って、合計で何百万の端点装置が存在してよく、数千の端点装置が、共有する配電線上で同一のコレクタユニットと通信を行う。そのため、本開示の実施の形態は、このような求められる環境で利用可能な通信プロトコルに関するものである。
【００３１】
特定の実施の形態は、いくつかのロケーション／顧客の拠点が、端点装置１０２からの望ましくない事後変調を顕著なレベルで示すことがある、ということに関連する。この望ましくない事後変調は、限定的な数の例ではあるが、端点装置１０２に利用されるサブチャンネル間のＩＣＩをもたらす。論理に限定されることなく、実験では、この望ましくない事後変調が特定の端点装置１０２に見られる局所的なインピーダンス変化によって生じることが示唆された。また、さらなる実験では、局所的なインピーダンス変化と当該ロケーションにおける負荷変化との間に関連例があることが示唆された。
【００３２】
具体的な実施の形態において、望ましくない事後変調は、振幅変調として表わされ、当該振幅変調は、インピーダンス変化によって生じる。あるプロトコル、例えば、直交するチャンネルを用いるマルチトーン周波数シフトキーイング（ＭＴＦＳＫ）においては、振幅変調は、サブチャンネルを利用して伝送する信号のエネルギー分散（例えば、有効周波数帯域が広がってしまう）を引き起こす。これにより、あるサブチャンネルのエネルギーが、他の（近傍の）サブチャンネルにおいて（例えば、直交未満のタイミングで生じるｓｉｎｃ（ｘ）反応によって）現れることとなる。これにより、ノイズ比における信号が減少し、また符号誤りが生じる。端点伝送装置のゲインを増加させても、この問題を解消できない。これは、他のサブチャンネルに追加でエネルギーが現れる現象だからである（例えば、信号強度を上げるとＩＣＩの量が増える）。そこで、本開示の実施の形態は、望ましくない事後変調を検出し、サブチャンネル間の間隔を広げることに関連する（それにより、直交未満のタイミングで生じるｓｉｎｃ（ｘ）反応に対するＩＣＩを低減する）。
【００３３】
いくつかの実施の形態においては、コレクタ１０４ａは、端点装置１０２ｃにパラメータを送信し、当該端点装置に、偶数番のサブチャンネル０、２、４、６等を使用し、奇数番のサブチャンネル１、３、５等の使用を禁止する旨通知する。これは、望ましくない事後変調によって生じるＩＣＩを低減するのに特に有用である。例えば、サブチャンネル６を用いてトーンのうちの一つを送信したとする。この場合、サブチャンネル５及び７が事後変調によってエネルギーを受ける。サブチャンネル４及び８もエネルギーを受けるが、これは、一般的に、サブチャンネル５及び７が受けたエネルギーよりも小さい。特定の実施の形態においては、パラメータは、使用されない／スキップされるサブチャンネルの数を示すものである。例えば、コレクタユニット１０２ｃのＤＳＰコードは、用いられるパラメータを変更可能なプログラマブルスライサーを有する。本開示の他の観点は、帯域に間隔を設けること、及び／または端点装置のチャンネルとして利用されるサブチャンネルの数とにトレードオフがあることに関連する。
【００３４】
図２は、本開示の実施の形態に係る、複数の端点装置が異なるロケーションに配置されたシステムを示す。端点装置２１０、２１２、及び２１４は、それぞれ、異なるロケーション（顧客の拠点）２０４、２０６、及び２０８に配置されている。各端点装置２１０、２１２、及び２１４は、１以上のコレクタ装置２１６と通信可能である。この通信を複雑にするのは、端点装置２１０、２１２、及び２１４と、コレクタ装置２１６との間に配置された１以上の変電所２０２のポテンシャルである。また、数千の端点装置２１０、２１２、及び２１４が、単一のコレクタ装置２１６と通信可能であるので、データ帯域の要求が、各端点装置から大量のデータが送信されなくても、著しいものとなる。
【００３５】
いくつかの実施の形態においては、１以上のコレクタ装置２１６は、発電所２１８に設けられる。配電所から、配電線が顧客の拠点を含む異なるロケーションへと延びている。追加の変電所２０２が供給電力の電圧を降圧して当該電力を供給する場合もある。
【００３６】
本開示の観点によれば、端点装置２１０、２１２、及び２１４は、端点装置間での異なるサブチャンネル間隔の設定を可能とする処理回路を備える。特に、上述した望ましくない事後変調は、比較的普通ではない問題と考えられている。端点装置間のサブチャンネル間隔を、全ての端点装置２１０、２１２、及び２１４に向けて広い間隔に設定すると、利用可能な帯域が大幅に減少する。そこで、端点装置２１０、２１２、及び２１４は、潜在的な問題の検出に応じて、端点装置間の間隔を広い間隔に設定し、他の状況では間隔を小さいままとする。例えば、端点装置２１０は、望ましくない事後変調を検出し、それによってサブチャンネル間隔を設定する。同時に、端点装置２１２及び２１４は、望ましくない事後変調を検出しないようにし、サブチャンネル間隔を小さい値に設定あるいは小さい値のままとする。
【００３７】
図３Ａ−図３Ｃは、本開示の実施の形態に係る、異なるチャンネル間隔を示す。図３Ａは、端点装置にどのようにチャンネルが割り当てられて第１のサブチャンネル間隔が適用されているかを示す。サブチャンネル間隔は、チャンネルの中心点から測定したものとして図示している。サブチャンネル帯域は任意なものとして図示され、オーバーラップしてもよい。これは、サブチャンネルで伝送される信号が直交状態にあるからである。図３Ｂは、図３Ａに対して間隔を広げた第２のサブチャンネル間隔を有する端点装置を示す。破線で示すサブチャンネルは、図３Ａのサブチャンネルがもはや端点装置に利用されていないことを示す。このため、（利用されている）サブチャンネル間の間隔が効率的に広げられている（例えば、効率的に二倍になる）。これにより、簡易な構成で、システム内の特定の端点装置のサブチャンネル間隔を、固定のチャンネル及びコレクタ装置からのサブチャンネルの割り当てを利用して調整することが可能となる。図３Ｃは、図３Ａ及び図３Ｂの両方と比較して間隔が拡げられた第３のサブチャンネルを有する端点装置を示す。図３Ｃに示すように、端点装置は、サブチャンネル間隔を、各利用しているサブチャンネル間で、利用していないサブチャンネルを３つ有するように設定している。これにより、図３Ｂに示す場合よりもさらに広いサブチャンネル間隔が得られる。
【００３８】
サブチャンネル間隔については、検出／判別した望ましくない事後チャンネル変調の深刻度に応じて所定のレベルに設定される。いくつかの実施の形態においては、この設定は、検出したパラメータのレベルに応じて行われる。例えば、信号ノイズフロアのレベルが、各利用しているサブチャンネル間で１以上の利用していないサブチャンネルを設定可能か否かについて判断される。様々な実施の形態において、この設定は、望ましい結果が得られるまで増加方向に調整されてもよい。例えば、利用されないサブチャンネルの数は、望ましいビットエラーレートが得られるまで増やすことができる。
【００３９】
いくつかの実施の形態においては、ノイズフロアを、信号チャンネルとして１以上のサブチャンネルを選択し、残りのチャンネルから計測した（おおよその）ノイズフロアを利用することで計測する。例えば、符号変調方法は、１２の２変調方法（チャンネルに利用可能な１２のトーンのうちの２つのトーン）を採用することができる。強度がもっと高い２つのサブチャンネルは、伝送された符号を含み、当該符号は対応する信号強度を示す。残りの１０チャンネルにおけるエネルギーは、ノイズフロアを確定することで計測可能である。それにより、信号／ノイズ比（ＳＮＲ）を判別することができる。この分析及び測定手法は、望ましくない事後チャンネル変調の存在の検出に特に有用で、これは、例えばＩＣＩによって生じたエネルギーを直接残りの１０チャンネルから計測可能だからである。
【００４０】
図４は、本開示の実施の形態に係る、望ましくない事後チャンネル変調のいくつかの影響を示す実験結果を示している。当該実験結果から、特定の種類の望ましくない事後チャンネル変更が、容易に特定可能な信号及びノイズ特性と関連性があることを示唆された。特に、信号強度／振幅が、時点４０２において減少している。時点４０４までは、比較的低い信号強度／振幅が維持されている。当該実験結果から、この種の望ましくない事後チャンネル変調においては、このパターンが繰り返されることが示唆された。従って、この望ましくない事後チャンネル変調は、通信トラブルの他の原因とは明らかに異なり、当該他の原因は、全体的に高いノイズフロアを示す場合がある。当該他の原因は、端点伝送装置のゲインを上げることで補償できる場合が多い。望ましくない事後チャンネル変調を解消するためにゲインを上げた場合、それは、望ましくない事後チャンネル変調にとって逆効果であり、あるいは、有効ではない。これは、サブチャンネル間のＩＣＩを増加させるからである。
【００４１】
この種の信号強度／振幅の急激な変化の影響は、時点４０６及び４０８におけるノイズの増加として示されている。当該ノイズの増加は、ＩＣＩの直接の原因と考えられており、極端な場合には、伝送エラーを生じさせる。本開示の実施の形態は、信号強度／振幅、及び／またはノイズを監視してそのパターンを得て、これによって望ましくない事後チャンネル変調を検出することに関連する。
【００４２】
実験結果は、信号／ノイズ比の改善が３−１９ｄＢの間で容易に得られることを示している。しかしながら、当該実験結果は、特定の状況及び伝送プロトコルの改良によってさらなる改善が予期できることに限定を加えるものではない。例えば、様々な実施の形態は、符号化時間を延長して望ましくない事後チャンネル変調の影響を低減することに関連する。これは、単独で実施してもよいし、サブチャンネル間隔の選択と組み合わせて実施してもよい。他の実施の形態は、異なる変調方法の選択に関連し、当該異なる変調方法は、望ましくない事後チャンネル変調からの振幅変調の影響を受けにくいものである。
【００４３】
システムは、追加の実験結果に応じて、さらなる改良及び調整を行うように構成されてもよい。例えば、別の種の望ましくない事後チャンネル変調は、異なる信号及びノイズパターンを示す場合がある。実験結果は、また、顧客の拠点における負荷変化と望ましくない事後チャンネル変調との間の関連性をも示している。例えば、家庭用の炉または空調機器は、主に、各稼動状態の間では電源が供給されていない。この種の装置を稼働した場合、当該装置は多量のエネルギーを消費し、住居における負荷を変化させる。
【００４４】
本開示の観点に係るシステムは、この情報を用いて望ましくない事後チャンネル変調の存在の検出を補助する。従って、いくつかの実施の形態においては、人間のオペレータがシステム特性を確認し、望ましくない事後チャンネル変調を検出することができる。この検出動作は、自動化することもできる。例えば、端点装置は、負荷制御ユニット（ＬＣＵｓ）を備え、あるいは当該ＬＣＵに接続され、当該ＬＣＵは、接続された負荷へ供給される電力に動的制御を行う。例えば、ＬＣＵは、電圧降下を検出し、当該検出した電圧降下に応じて、接続された負荷への電力供給を中断する。また、ＬＣＵは負荷と接続される場合もあり、当該負荷によっても望ましくない事後チャンネル変調が生じる。そこで、ＬＣＵは、望ましくない事後チャンネル変調を特徴付けして検出するのに有用な情報を有してもよい。これは、例えば、ＬＣＵに接続された装置が稼働している時間を検出し、この時間と、事後チャンネル変調を示す他のデータとを関連付けすることを含む。この情報は、人間のオペレータに表示してもよいし、処理回路に供給してもよい。いずれの場合でも、サブチャンネル間隔を、望ましくない事後チャンネル変調が検出された端点装置向けに選択する。
【００４５】
具体的には、負荷変更に関する入力を、システムが特定の端点装置及びその現在の位置における事後変調の特定の特性を検出できるようにするために利用することができる。例えば、イベント、一例として負荷が稼働または停止すること（これはＬＣＵによって示される）に対するノイズレベルの反応に関するデータを収集する。ノイズレベルの関連性のある特徴を、異なるイベントのノイズレベルと比較することで特定する。それに続き、当該関連性のある特徴を特定することで、事後変調を検出することができる。これは、特に、大幅な負荷変化の原因が追加で存在する場合に有用である。例えば、ＬＣＵは空調ユニットに配置されうるが、他の家電も多大な電力を消費し、同様の負荷変化を生じさせうる。
【００４６】
望ましくない事後変調が生じた可能性がある時間が特定できれば、データを分析して望ましくない事後変調が実際に多大なレベルで生じたか否か、評価することができる。例えば、特定の端点装置の信号品質が低い場合がある（当該信号品質は、良好でないビットエラーレートとして測定されうる）。システムは、良好でない信号品質と、可能性がある時間との関連性を確認し、信号品質の低下が望ましくない事後変調または他の問題によって生じたのか解明することができる。そして、システムは、十分な関連性がある場合は、例えば、サブチャンネル間隔を広げ／選択し、また、十分な関連性がない場合には、伝送機のゲインを増加させて対応する。望ましくない事後変調の検出に関し、他のメカニズムを採用してもよく、単独で利用しても組み合わせて利用してもよい。
【００４７】
本開示の観点によれば、チャンネルの割り当てに関し、電位の境界条件があることがわかる。チャンネルが連続して割り当てられた場合、当該チャンネルは、一のチャンネルの上位のサブチャンネルが、直上のチャンネルの低いトーンの近傍に位置しないように割り当てられる。例えば、コレクタは、チャンネルに広いサブチャンネル間隔が設定された場合、端点装置に割り当てられたチャンネルのいずれかの側でのチャンネルについて、チャンネルの割り当てを確認する。次に、コレクタは、必要があれば、対応する端点装置のサブチャンネル間隔を調整する。例えば、１以上の最も低いあるいは最も高いサブチャンネルは、直近のチャンネルにおいて利用されないままとされる。
【００４８】
図面を参照して説明した信号並びに関連する論理及び機能は、異なる様々な態様において実現できる。特に説明がない限り、様々な汎用のシステム及び／または論理回路を、本明細書の開示に従ってプログラムとともに用いることができる。また、より専門化した装置を用いて本明細書の開示内容を実行すると、より利便性が高い。例えば、本開示によれば、１以上の方法を汎用のプロセッサ、他のプログラミング可能な論理回路をプログラミングして得られるハードワイヤードな回路、及び／または当該ハードウェアとソフトウェアが組み込まれた汎用のプロセッサとの組み合わせによって実現可能である。従って、図示する様々な構成要素及び処理は、回路をベースにして様々な態様で実現可能であり、例えば、データ処理回路モジュールを利用して実現可能である。
【００４９】
本開示の観点は、上述した以外にも、コンピュータ／プロセッサをベースとしたシステム構成によって実行可能である。当該システム及び回路に要求される構成は、目的とする用途及び上述した説明から明らかである。
【００５０】
当業者にとって、１以上の通信、プロトコル、用途、実現、及びメカニズムに関する観点を記述するのに様々な用語や技術を用いることができる。そのような技術の一例は、アルゴリズムまたは数学的表現という観点で表現された技術の実現を記述することである。当該技術は、例えば、コンピュータ上でコードを実行することで実現でき、当該技術の表現は、数式、アルゴリズム、または数学的表現として搬送及び通信できる。
【００５１】
例えば、「Ｃ＝Ａ＋Ｂ」をハードウェア及び／またはソフトウェアにおける加法関数として記述したブロックまたはモジュールは、入力が２つあり（Ａ及びＢ）、組み合わせ論理回路等において総和出力（Ｃ）を生成する。そこで、数式、アルゴリズム、または数学的表現の記述を適用することは、少なくともハードウェア（例えば、本開示の技術を実行して実現するプロセッサ）において物理的な形態が存在すると理解することができる。
【００５２】
いくつかの実施の形態において、機械が実行可能な指示が、本開示に係る１以上の方法を行うために記録される。当該指示がプログラミングされた汎用または専用のプロセッサは、当該指示を実行して方法の各ステップを実行する。当該ステップは、ハードワイヤードのロジックを含む特定のハードウェア、あるいは、プログラミングされたコンピュータとカスタムハードウェアとの組み合わせによって実行される。
【００５３】
いくつかの実施の形態においては、本開示の観点は、コンピュータプログラム製品として提供され、当該コンピュータプログラム製品は、機械またはコンピュータが読取可能な媒体であって、指示を記録する媒体を含み、当該媒体は、コンピュータ（または他の電子装置）をプログラミングして本開示に係るプロセスを実行するために用いられる。従って、コンピュータ読取可能な媒体は、電子的指示を記録するのに最適なあらゆる媒体／機械が読取可能な媒体を含む。
【００５４】
様々なモジュールを用いて本明細書に記載及び／または図示した１以上の動作及び活動を実施することができる。この文脈中の「モジュール」の語は、１以上の上述した動作／活動または関連する動作／活動を実行する回路を意味する。例えば、上述した実施の形態において、１以上のモジュールを別々の論理回路またはプログラミング可能な論理回路であって、上述した動作／活動を実行するよう構成されたものとして、図において回路モジュールとして示した。いくつかの実施の形態においては、プログラミング可能な回路は、１（または複数の）コンピュータ回路であって、一組（または複数の組）の指示（及び／またはコンフィギュレーションデータ）を実行するようにプログラミングされているものである。当該指示（及び／またはコンフィギュレーションデータ）は、メモリ（回路）に、アクセス可能に記録されたファームウェアまたはソフトウェアであってもよい。一例として、第１及び第２のモジュールは、ハードウェアベースのＣＰＵ回路と、ファームウェア形式の指示のセットとの組み合わせからなり、第１のモジュールが、一の組の指示を含む第１のハードウェアＣＰＵ回路を備え、第２のモジュールが、別の組の指示を含む第２のハードウェアＣＰＵ回路を備える。
【００５５】
上述した各種の実施の形態は、例示のためのものであり、発明を限定するためのものではない。上記の開示内容に基づいて、当業者は、厳密に上述及び図示した例としての実施の形態及び用途に限定されることなく、本発明に様々な応用及び変更を加えることが可能である。例えば、そのような変更には、異なる、または追加の負荷応答型のパラメータを用いることが含まれる。当該応用及び変形は、本発明の技術的範囲から逸脱するものではなく、添付の特許請求の範囲に記載された発明の観点に含まれるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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