JP5155317B2 - 電力線通信検査システムのための方法及び装置 - Google Patents

Description

関連出願
本出願は、２００６年９月１日に出願された「交換可能なＰＬＣモジュールのための方法及び装置」という名称の米国仮特許出願シリアル番号第６０／８２４，３７９号の恩恵を主張するものであり、その全体の内容は、参照によりここに組み込まれるものである。
技術分野
本発明は、電力線通信検査システムのための方法及び装置に関するものである。

種々の電力線通信（ＰＬＣ）システムが何年にも渡って導入されてきたけれども、どのもくろみも、広く行き渡るようになるために充分には信頼性があってかつ安価であることを立証していない。ノイズ、過酷な共振、複雑なトポロジ、大きい減衰、及び時間的に変化するパラメータ、を含め、電力線の環境に存在する困難性は、幾つかのもくろみが、信頼性のある通信を達成することを阻止してきた。トポロジにおける最近の進歩は、安価なマイクロコントローラ及びディジタル信号プロセッサを含み、現代のＰＬＣのもくろみの成功の機会を改善してきた。しかしながら、ＰＬＣの成功は未だ確実にされてなく、結果として、ＰＬＣ特有の検査装置に対する必要性が存在する。このような検査装置がなければ、ＰＬＣシステムが、成功裏に計画され、配置され、そして維持されることが困難であるか、もしくは不可能であるであろう。

ＰＬＣプロトコル、特に、制御プロトコル及びブロードバンド・プロトコル（電力線に渡るブロードバンド、すなわちＢＰＬと称される）の２つの基本的なクラスがある。制御プロトコルは、代表的には低い帯域幅でそんなに複雑ではなく、点灯制御もしくは他の類似の応用のような装置制御及びオートメーションに対して主に用いられる。制御プロトコルは、それに制限されるものではないが、Ｘ−１０、ＩＮＳＴＥＯＮ、ＫＮＸ、ＵＰＢ、ＬｏｎＷｏｒｋｓ、及びＣＥＢｕｓを含む。これらのプロトコルは、一般には、５００ｋＨｚ以下であるが、任意の適切な周波数であって良い。ＢＰＬプロトコルは、代表的には１−３０ＭＨｚの範囲における高ビットレートのブロードバンドであるが、任意の適切な周波数であって良い。ＢＰＬプロトコルは、それに制限されるものではないが、ＨｏｍｅＰｌｕｇ（１．０、Ｔｕｒｂｏ、及びＡＶ）、ＨＤ−ＰＬＣ、及びＯＰＥＲＡを含む。これらのプロトコルは、インターネット・アクセス、ストリーミングＡ／Ｖコンテントもしくは任意の他の適切な応用のような高速ＬＡＮ活動のために用いられ得る。変調機構は複雑であり、概して、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）に基づいている。２つのＰＬＣクラスは、一緒に動作するよう設計されなかったが、しばしば、同じ電力線ネットワーク内に存在し、そして互いに干渉し得る。

ＰＬＣ装備、ネットワーク状態、及びプロトコル性能を検査するためのシステムが提供される。一実施形態においては、ノイズ測定は、単一の点において行われ得、そして同じネットワーク上の他の装備による任意の送信の上部層パラメータ、信号レベル、及びプロトコル・トラフィックがログされる。もう１つの実施形態においては、ＰＬＣネットワークにおける異なった点に位置する複数のユニットは、分布された検査システムの少なくとも部分である。結果として、ポイントツーポイント・ネットワーク伝達関数測定及び分析、ノイズ源並びにシステム・ヌル及び共振の場所の評価、実際のプロトコル変調を有する受信器動作曲線（ＲＯＣ）測定、もしくは任意の他の適切な検査のような、統合された検査が複数のノードによって行われる。好ましくは、このようなデータは、ユーザにとってリアルタイムで利用可能であり、そしてＰＬＣネットワークの時間変化する性質を追跡するために、時間に渡って分布されるシステムによってログされもするが、しかしながら、リアルタイムの利用可能性もログ及び／または追跡も必要とされない。一実施形態においては、測定は、手に保持されるＰＤＡ、携帯電話、ＰＣ、もしくは現場にまたは遠隔的に位置する任意の他の適切な電子装置を介してユーザによって制御される。もう１つの実施形態においては、ユニットは、中央のコントローラなしで配置される。ユニットは、後でのダウンロード及び分析のために自動的に測定及びログを開始する。

一実施形態においては、検査システムは、現存のＰＬＣインフラストラクチャなしで用いられる。例えば、検査システムは、特定のプロトコルが、検査されている場所に対して適切であるかどうかを見るために、工事測量で用いられる。この場合において、システムは、ノイズ及びネットワーク分析機能、並びに１つまたは２つ以上のＰＬＣプロトコルのためのプロトコル特有の検査を行う。その結果は、もしあるならば、どのＰＬＣプロトコルがその場所に対して最も適切であるか、それらが如何に良く動作するか、そして、成功裡な配置に対してまたは任意の他の適切な目的に対してどんな変更が必要であり得るかを評価するために用いられ得る。例として、大きい商業用建物は、任意の配置が行われる前にＢＰＬシステム（例えば、ＨｏｍｅＰｌｕｇ，Ｏｐｅｒａ，またはＨＤ−ＰＬＣまたは任意の他の適切なＢＰＬプロトコル）のいずれが最も適切であるかを決定するために計装され得る。

一実施形態においては、検査システムは、現存するＰＬＣインフラストラクチャと共に用いられる。この場合においては、追加の測定及びログ（ｌｏｇｇｉｎｇ）が可能である。好ましくは、現存のインフラストラクチャからのすべてのネットワーク・トラフィックが、通常の測定に加えて、監視されるが、しかしながら、任意の適切な量の監視及び測定が行われ得る。一実施形態においては、検査ユニットは、さらなる検査のために現存のインフラストラクチャを介してメッセージを送信しかつ受信する。このような実施形態は、現存の配置を監視して、量的な性能測定を提供し、トラブルシュートの問題領域を助け、そしてまた第２のＰＬＣプロトコルを配置するのに先立ってまたは任意の他の適切な目的に対して建物を可能に測量するためにも、用いられ得る。一実施形態においては、複数のプロトコルがすでに存在する場合には、干渉係数を測定するために現存のＰＬＣ装置の同時実行を含む、一層高度の検査が、ユニットによって行われる。もう１つの実施形態においては、検査システムは、また、１つまたは２つ以上のＰＬＣプロトコル及び１つまたは２つ以上の制御プロトコルが用いられるシステムの性能をも監視する。

一実施形態による交換可能なモジュール方式のプロトコル特有回路を有する装置を用いたネットワークを検査するプロセスを示すフロー図である。 一実施形態による検査装置を示すブロック図である。 一実施形態によるネットワークを検査するプロセスを示すフロー図である。

一実施形態において、検査装置は、主コントローラ、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、アナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）、コーデック、プロトコル特有の回路、及び１つまたは２つ以上の通信リンクを含む。主コントローラは、ＤＳＰによって行われる測定機能を統合しかつ記録し、電力システムに配置される他の装置と通信し、そしてデータ観察、ダウンロード、初期設定、及び任意の他の適切な動作のためにホストＰＣまたはＰＤＡとインターフェースする。主コントローラは、また、該装置と関連した任意のプロトコル特有のコントローラ・チップにもインターフェースする。

一実施形態において、ＤＳＰは、スペクトル分析、物理層プロトコル分析、及び／または任意の他の適切な分析を含む実際の機器測定機能を行う。プロトコル特有の回路は、好ましくは、製造者によって推奨される基準設計であり、装置が、エンドユーザの設備と正に同じ態様でメッセージを送信／受信するのを可能とするが、しかしながら、プロトコル特有の回路は、任意の適切な設計を有することができ、任意の適切な通信を可能とすることができる。ＤＳＰ及び主コントローラは、この回路に結合され、特別な検査のためにプロトコル・パラメータ（例えば、信号レベル、特別な検査パターンの送信、または任意の他の適切なパラメータ）を変えることができる。

一実施形態においては、主コントローラ及びＤＳＰ機能は、充分な能力の１つのプロセッサ内に結合される。もう１つの実施形態においては、プロトコル特有の回路は、プロトコルが正にＤＳＰ及びそのアナログのフロント・エンドによってエミュレートされ得るので、必要とされない。種々の他の実施形態においては、複数のプロトコルが１つの装置内に存在し、もしくはＤＳＰソフトウェアにおいて少なくとも部分的に履行される。さらにもう１つの実施形態においては、装置は、プロトコル特有の回路がドータ回路基板（ａ ｄａｕｇｈｔｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）上にあるように構成され、ユーザが必要に応じてプロトコル・モジュールを交換するのを可能とする。図１は、一実施形態による交換可能なモジュール・プロトコル特有の回路を有する装置を使用してネットワークを検査するプロセスを示す。ブロック１００において、検査のために所望されるプロトコルが決定される。ブロック１１０において、所望のプロトコルに対応するプロトコル特有のモジュールが検査装置に結合される。ブロック１２０において、検査装置は、ネットワークを検査する。

好適な一実施形態による検査装置が図２に示されている。この実施形態においては、装置２００は、多くのＰＬＣ装置のように標準の１２０Ｖのレセプタクルにプラグ・インするプラグイン・ユニットである。１２０Ｖラインも同様にユニットを付勢するために用いられる。装置上の１２０Ｖのパススルー・レセプタクルは、負荷が、それにプラグ・インされるのを許容し、そしてこれによって引き込まれる電流が監視される。このことは、負荷の動作とＰＬＣネットワークの動作との間の相関関係が決定されるのを許容する。

装置２００は、コントローラ・モジュール２０２を含む。これは、全装置２００のためのマスタ・コントローラである。それは、ＰＣまたはＰＤＡに対するＵＳＢ装置ポート２０４及びリンク・インターフェース２０６を提起し、また、他のＰＬＣ検査装置に通話するためにリンクを使用することもできる。コントローラ２０２は、検査メッセージを送信／受信するためにＰＬＣプロトコル・プロセッサ２０８に、そしてまた、高速サンプル・データを開始して受信するためにＤＳＰ２１０に、インターフェースする。それは、また、ゼロ交差検出器２１２からの入力を受信するようにも配線され、そしてプロトコル補助回路２１４を制御することができる。

リンク・モジュール２０６は、装置が、統合された検査のための他の装置と通信するのを許容する。伝達関数測定、ポイントツーポイント受信器動作曲線測定のような検査、及び／または他の適切な検査が、少なくとも２つの装置による、統合された送信及び受信を必要とする。このリンク２０６は、代表的には、ＺｉｇＢｅｅ、ＷｉＦｉ、または任意の他の適切なプロトコルのようなＲＦリンクであり、好ましくは、臨時のメッシュ型ネットワーク（アドホック・メッシュ・ネットワーク）を支援するものである。このリンク２０６の帯域幅は、検査下のＰＬＣプロトコルよりも小さいかもしれないので、所望ならば、装置をそれと正確に同期化させるために特別な技術が用いられ得る。幾つかの実施形態においては、結線で接続されたリンク（例えば、イーサネット（登録商標）、ＵＳＢまたは任意の他の適切なプロトコル）が用いられる。他の実施形態においては、ＰＬＣプロトコルは、検査されているＰＬＣプロトコルを含む、リンクとして用いられ得る。

種々の実施形態においては、このリンク２０６は、また、ホストＰＣ、ＰＤＡ、セル・フォン、または任意の他の適切な装置との通信のために用いられ得る。ユーザは、接続された装置の、並びに第１の装置によってリンクを通して接続されるかもしくはリンク・メッシュ・ネットワーク上に存在する任意の他の装置の、データ・ディスプレイ及び実時間制御のためにリンク２０６に接続し得る。他の実施形態においては、セッティング及びデータは、このリンク２０６を通してユーザまたは外部コントローラからアップロードまたはダウンロードされ得る。一実施形態においては、ホストは、遠隔的に配置され、そしてＬＡＮ接続を通して（例えば、Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂもしくは任意の他の適切なプロトコルを介して）局部的にアクセスされる。

一実施形態においては、ＵＳＢ装置ポート２０４は、コントローラ２０２をホストＰＣまたはＰＤＡに接続するための好適なリンクである。このポート２０４は、記録されたデータの高速転送及び実時間ディスプレイもしくは任意の他の適切な活動を許容する。幾つかの実施形態においては、ポート２０２は、ＰＣ上のさらなる信号分析のためにＤＳＰ２１０から実時間もしくはほぼ実時間データを転送するために用いられる。

一実施形態においては、ディジタル信号プロセッサ２１０は、高速コーデック２１６とインターフェースする。ＤＳＰ２１０は、高速Ａ／Ｄサンプルを読取り、コーデックＤ／Ａで検査パターンを送り出す。好ましくは、これらの動作は、コントローラ２０２の指令下で行われるが、しかしながら、これらのアクションは、コントローラ２０２の制御なしで行われることができる。一実施形態においては、ＤＳＰ２１０は、コントローラ２０２に結果を送り戻す前に幾つかのデータ処理を行う。ＤＳＰ２０２は、また、同期のためにゼロ交差回路２１２に接続され、ＤＳＰ２１０がＡＲＭの代わりに回路２１４を制御することが望ましい場合には、補助回路２１４に接続される。一実施形態においては、ＤＳＰは、何等の長期間データ記憶を行わないが、スクラッチパッド・メモリ（例えば、小さいＳＤＲＡＭチップまたは任意の他の適切なメモリ）及びブートフロムするための（ｔｏ ｂｏｏｔ ｆｒｏｍ）シリアル・フラッシュもしくは任意の適切な目的のために用いられる任意の他の適切なメモリを有する。一実施形態のために適切なＤＳＰ２１０の例は、アナログ装置からの固定点Ｂｌａｃｋｆｉｎシリーズである。

一実施形態においては、コーデック２１６は、ＤＳＰ２１０の制御下で、高速Ａ／Ｄ及びＤ／Ａ機能を行う。一実施形態においては、プログラム可能なロジック・チップは、ＤＳＰ２１０が、ＢＰＬプロトコルのために必要な全８０ＭＨｚレートでもしくは一層高いレートでサンプリングすることを可能とする。一実施形態における使用のために適切なコーデック２１６の例は、アナログ装置ＡＤ９８６６である。このコーデック２１６は、ＤＳＰ２１０と一緒に追跡発生器機能を履行する。

もう１つの実施形態においては、ＤＳＰアナログ・フロント・エンド２１８は、コーディングのＤ／Ａ出力、また、コーディングＡ／Ｄのための可変利得を送信するために、増幅及び低インピーダンス駆動を提供する。さらに、それはカップリング・ネットワーク及びバンドパス・フィルタリングを含む。しかしながら、ＤＳＰアナログ・フロント・エンド２１８は、任意の適切な能力を有し得る。制御及びＢＰＬプロトコルのための別のＡＦＥは、異なった実施形態のために用いられ得、もしくは広い帯域幅共通のＡＦＥは、ソフトウェアにおけるさらなるバンドパス・フィルタリングを行うＤＳＰ２１０と共に用いられ得る。

一実施形態においては、６０Ｈｚゼロ交差検出器／ＰＬＬ２１２は、６０Ｈｚゼロ交差時間を抽出する。それは、コントローラ２０２及びＤＳＰ２１０の双方に出力を送る。

もう１つの実施形態においては、プロトコル特有の補助回路２１４が含まれる。モジュールの詳細は、各特有のプロトコルごとに異なっている。ＩＮＳＴＥＯＮに対しては、これは、余分のＰＩＣ、アナログ・マックス（ａｎａｌｏｇ ｍｕｘ）、及び他の適切な回路である。Ｘ１０及び他の低周波数プロトコルは、同様の回路を有する。種々の実施形態において、高速プロトコルもアナログ・マックスを有する。幾つかの実施形態は、１つ以上のプロトコルを履行する。１つのこのような実施形態においては、複数のプロトコルのための補助回路２１４が存在する。この回路は、概して、ＤＳＰ２１０が、送信／受信信号レベルもしくは任意の他の適切な特性のようなプロトコル特有のセクションの特性を変更するか、もしくはプロトコル・プロセッサ２０８の制御の外側で直接そのハードウェアを実行するのを許容する。

もう１つの実施形態においては、ＰＬＣプロトコル・プロセッサ２０８、プロトコル・コーデック２２０及びプロトコルＡＦＥ２２２が含まれる。一実施形態においては、これらの構成要素は、基準ＰＬＣプロトコル設計を履行する。ＩＮＳＴＥＯＮに対し、それは、ＩＮＳＴＥＯＮ ＰＩＣ、にそのアナログ回路をプラスしたものであり、「ＡＦＥ」は、変圧器及び受動ネットワークである。コーデックは、送信器トランジスタ、及びＰＩＣに入って行く抵抗である。

高速プロトコルに対して、好ましくは、各々１つに対して提供される基準の配置図（スケマティック及びレイアウト）が履行される。代表的には、これらは、プロセッサ（通常は、ＡＲＭベースの）、ＳＤＲＡＭ及びシリアル・フラッシュ、ＡＤ９８６６または同様のコーデック、並びにＡＦＥから成る。高速プロトコルに対し一実施形態に存在する１つの変更は、ＤＳＰ２１０及び主コントローラ２０２が、送信レベル及び入力減衰を調整するための方法である。

ＤＳＰ２１０または主コントローラ２０２においてこれを再履行するよりもむしろ各プロトコルに対し特有基準設計を用いることは、ユニットが、バグまたは文書化されない動作特性を含む実際のプロトコル・ハードウェアの動作を正確に複製することを可能とする。しかしながら、プロトコルは、所望ならば、正確な態様以下で履行され得るということが理解されるべきである。

一実施形態においては、プロトコルＲＦ２２４が含まれる。もしＰＬＣプロトコルがＲＦインターフェース２２４を有するならば、このインターフェース２２４は、主コントローラ２０２に接続される。Ａ／Ｄは、ＲＦ受信器２２４からのＲＳＳＩ出力をサンプリングするために必要とされ得る。ＩＮＳＴＥＯＮのような制御プロトコルは、全プロトコル分析のために組み込まれなければならないＲＦチャンネルを含む。

もう１つの実施形態においては、電源２２６は、絶縁された３Ｖ、５Ｖ、及び必要に応じて他の電圧を提供する。さらにもう１つの実施形態においては、ＣＴ（変流器）Ａ／Ｄ２２８は、レセプタクルを通る電流を測定する。このことは、負荷電流及び単位信号測定との相関が、特有の負荷が干渉しているか否かを決定するのを助けるのを可能とする。

種々の実施形態において、１２０Ｖプラグ、アウトレット２３０が壁ソケットにプラグ・インするために用いられる。アウトレットは、ユーザに負荷を装置にプラグ・インさせ、そして１２０Vがアウトレットに通される。ＤＳＰ２１０は、ＣＴ Ａ／Ｄ２２８を用いて、接続された負荷の電流を測定することができる。

一実施形態において、すべてのデータ記録は、コントローラ２０２によって行われ、従って、それはデータ記憶のためのメモリを含む。しかしながら、データ記録は、種々の実施形態において、任意の適切な場所で行われ得る。一実施形態と共に使用するために適切なコントローラ２０２の例は、ＳＤＲＡＭ及びフラッシュ・メモリを用いたＡＲＭプロセッサである。

他の実施形態において、装置は、１２０Ｖ、２４０Ｖ、もしくは三相２０８／１２０または４８０／２７７Ｖ系に配線される。もう１つの実施形態においては、基本装置は、回路遮断器形態の要素に組み込まれ、もしくは完全機能の回路遮断器に埋め込まれさえする。媒体電圧分配電力ライン上の装置に対しては、適切なカプリング手段が好ましい。

もう１つの実施形態においては、装置は、また、ＰＬＣネットワークからの放射性放出を測定するために、ＲＦアナログ・フロントエンドをも含む。ＲＦアナログ・フロントエンドは、適切な内部アンテナ及び／または外部アンテナのためのコネクタ、調節可能な減衰を有し得るまたは有し得ないＲＦ利得ブロック、及びバンドパス・フィルタリングを含む。標準のＡＦＥの部分は、ＲＦ ＡＦＥと共有され得る。この実施形態において、ユーザは、ＦＣＣの放射性放出限界との順応性に対して検査することができる。

もう１つの実施形態においては、コントローラ機能が、ＰＣまたはＰＤＡまたは任意の他の適切な装置によって直接に行われる。この実施形態においては、ＵＳＢ装置ポートは、ホストに構築され、リンク・モジュールは、ホスト周辺装置（例えば、ＵＳＢ ＺｉｇＢｅｅアダプタ）であるかまたは装置内に埋め込まれる。もう１つの実施形態においては、ＤＳＰ機能は、また、ホストＰＣまたはＰＤＡまたは他の適切な装置内に属し、アナログ・フロント・エンド、コーデック、及びプロトコル特有のハードウェアだけが検査装置内に属する。ホストから残りの装置回路への通信は、好ましくは、ＵＳＢまたはイーサネット（登録商標）・リンクまたは任意の他の適切なリンクを介しているが、しかしながら、通信は、任意の適切な態様で履行され得る。一実施形態において、中央のホストは、コントローラ及び／または複数装置のＤＳＰ機能を組み込む。

種々の実施形態において、ＰＣホスト・ソフトウェアは、複数装置からの集合体データに基づいてネットワーク・パラメータを計算するための後処理を組み込む。このソフトウェアは、また、ユーザによって入れられるか、電気図面の光走査、構築プラン、またはオンライン・ネットワーク・ダイアグラムから集められるか、または種々の実施形態におけるそれ自体の装置の測定からソフトウェアによって構成されるかするトポロジまたはネットワーク・データをも組み込む。一実施形態においては、ＰＣソフトウェアは、ユーザがすべての測定を容易に検討するためのグラフ及びレポートを生成する。

動作
例示的な１２０Ｖのプラグインの実施形態の動作を以下に説明する。他の実施形態は、物理的相違に対する適切な調整でもって類似の動作を有し得るということを理解すべきである。

この例示的な実施形態において、設置とは、１つまたは２つ以上の装置を１２０Ｖレセプタクルに単にプラグ・インすることを含む。監視されるべき全電気システムを包摂する場所が好ましくは選択されるが、しかしながら、任意の適切な場所が選択され得る。さらに、ＰＬＣ設備が設置されるであろう（もしくは設置される）ことが既知である任意の場所が監視されるのが好ましいが、しかしながら、このような監視は、必要なものではない。ＰＬＣ動作と干渉することが疑われる負荷がある場合には、装置は、それらの近くに置かれるのが好ましく、もしくはそれらが装置の監視するレセプタクルにプラグ・インされるべきであるのが一層好ましいが、しかしながら、検査装置のこのような配置は必要ではない。任意の現存するプラグインＰＬＣノードは、装置と同じレセプタクルにプラグ・インされるのが好ましく、それにより、それらは、並列に接続されるが、しかしながら、検査装置は、任意の適切な場所に配置され得、そして任意適切な態様で接続され得る。

装置が設置されるとき、装置におけるコントローラが付勢され、そして他の装置を探索することを始め、そしてリンク・モジュールを介して任意のホストを探索することを始める。設置された装置は、このポートを用いて臨時のメッシュ型ネットワークを形成する。ユーザは、装置のメッシュ型ネットワークのトポロジを見るために任意の適切な時にＰＤＡまたはＰＣホストまたは任意の他の適切な装置を用い得、そしてすべての設置された装置がネットワークを結合したということを確認し得る。

装置が設置された後、それらは、プロトコル及びネットワーク測定を行う。これらの測定は、デフォルト・セッティング、または先行する記録セッティングでログする。ユーザは、任意の時刻に記録パラメータを変更し、新しい記録を開始し、現存するデータをダウンロードし、もしくは装置メモリをクリアすることができる。好ましくは、もしユーザがＬｉｎｋまたはＵＳＢポートのいずれかを介して１つの装置に接続されるならば、ユーザは、また、該ポートを介してメッシュ型ネットワークにおける他の装置と通信することもできるが、しかしながら、このような通信能力は必要ではない。

検査装置は、また、現存するＰＬＣ装置を監視し、そしてすでに適所にある任意の検出されたＰＬＣネットワークを結合する。装置自身の中の統合された測定に加えて、装置は、また、検査メッセージを現存するＰＬＣインフラストラクチャに送るよう統合もし、そしてまた、測定のために現存するＰＬＣネットワーク内のメッセージを監視もする。ユーザは、ホスト・ディスプレイを用いて、現存するＰＬＣ装置の状況を検討するか、または必要ならば、現存するネットワークに装置を手動で追加するかをし得る。

図３は、一実施形態によるネットワークを検査するプロセスを示す。ブロック３００において、１つまたは２つ以上の検査装置が電力線ネットワークにプラグ・インされる。ブロック３１０において、１つまたは２つ以上の検査装置が、電力線ネットワーク上の、任意の追加の検査装置または他のＰＬＣ装置の存在を検出する。ブロック３２０において、任意の追加の検査装置または他のＰＬＣ装置が検出されたか否かに従って、１つまたは２つ以上の検査装置が検査を開始する。

一実施形態において、ユーザは、ホストＰＣまたはＰＤＡまたは任意の他の適切な装置でネットワーク状況を監視する。ＰＤＡで、ユーザは、種々の電気的負荷をターン・オフ及びターン・オンし得、そしてリアルタイムで検査下のＰＬＣネットワーク上の影響を見得る。より詳細な測定も、スポット上のトラブルシューティングを可能とするために調査され得る。

もう１つの実施形態においては、ユーザは、一日または一週間または任意の他の適切な期間のような或る時間の長さの間、装置を適所に置き去りにする。装置は、選択されたパラメータをログし、そしてユーザは、ホスト・ソフトウェアでデータ・オフラインをダウンロードして分析することができる。このことは、間欠的なネットワーク問題の分析を行うのをもしくは時間変化するネットワーク・パラメータを数量化するのを容易にする。

もう１つの実施形態においては、装置は永久的に設置される。このモードにおいては、装置は、無限に記録し、そして新しいデータが記録されたときに、一層古いデータに上書きするよう代表的には初期設定されるが、しかしながら、興味のある状態を検出し、ユーザが検討しダウンロードし及び／または長期間記憶にデータを記憶する機会を有してしまうまで、興味のある状態に関するデータ上への記録を阻止するというものを含む、任意の適切な記録機構が履行され得る。記録されたデータは、古文書のまたは長期間の研究のためのスケジューリング・ベースで、もしくはネットワーク問題が生じたときのみ、もしくは任意の他の適切な態様で、自動的にダウンロードされ得る。

装置が永久に設置されない実施形態においては、装置は、所望のデータが集められた後に取り除かれ得る。データは、それらがサービスから設置除去される前または後にホストにダウンロードされ得る。

一実施形態においては、ホスト・ソフトウェアは、単一の装置からのデータの調査を許容し、複数の装置からのデータを結合することができる。データは、別々に分析されるかもしくはさらなる統計を計算するために結合され得る。

測定
種々の実施形態において、多くの測定が単一の装置によって行われる。このような測定は、ネットワーク・インピーダンス対周波数、ノイズ電力対周波数、または任意の他の適切な測定のような基本的な測定を含み得る。プロトコル特有の測定が種々の実施形態において行われる。例えば、ＩＮＳＴＥＯＮの場合、６０Ｈｚ波形上のＩＮＳＴＥＯＮパッケージ時間スロットにおけるノイズが一実施形態において別々に測定される。ＯＦＤＭベースのシステムにおいて、ノイズは、一実施形態における各ＯＦＤＭチャンネルに対して別々に計算される。種々の実施形態においては、これらの測定は、ストリップチャート形態で並びにヒストグラムを介して統計的にログされ、そしてＤＳＰによりパラメータ的にモデル化される。

一実施形態においては、単一の検査装置が、現存するＰＬＣインフラストラクチャと相互作用する。変化するパラメータ（例えば、電力レベル、タイミング変動、意図的ビットエラーまたは他の物理層アーチファクト）と共に検査メッセージを送ることにより、装置は、各ＰＬＣ装置ごとに、受信器オペレータ特性（ＲＯＣ）曲線を決定することができる。結果として、設備の特有のＰＬＣピースの性能に関する情報のような、ＰＬＣネットワークに関する情報が集められる。

検査装置は、また、一実施形態におけるネットワーク上のＰＬＣトラフィック、ログ・エラー、再試行、並びに他の一層低い及びＭＡＣ層プロトコル・エラーをも監視する。ＭＡＣ層におけるネットワークの問題がログされる。装置におけるＰＬＣプロトコル・ブロックは、一実施形態においては、この機能のために用いられる。一実施形態においては、装置は、スプーフィングされた（騙された）アイデンティティを有するパケットを送ることによって、もしくはそうでない場合にはＰＬＣノードをもう１つのＰＬＣノードと通信するように“トリックする（騙す）”メッセージを構成して、測定が行われ得るようにすることによって、１つのＰＬＣノードからもう１つのＰＬＣノードへのトラフィックを開始する。

検査装置は、ＰＬＣトラフィックが一実施形態において生じている間、ノイズ、干渉キャリア、または他の信号を意図的に電力線ネットワークに注入する。注入される信号の特性を変えることによって、装置は、種々のタイプの干渉に対するネットワーク感度を決定することができる。

一実施形態においては、検査装置は、ＰＬＣトラフィックが生じている間、種々の電力レベルにおいて異なったＰＬＣプロトコルでメッセージを意図的に送信する。このことは、装置が、他のＰＬＣプロトコルに対するネットワーク感度を決定するのを可能とする。

未加工波形、スペクトル測定、または任意の他の適切な測定が、記録していたが元の装置には見えなかった他の装置と一緒に分析を含み得るホストによる後処理のための種々の実施形態において記録される。

種々の実施形態において、もし複数の装置が設置されてリンク・ポートを介して通信しているならば、多くのそれ以上の測定が、各コントローラ及びＤＳＰの統合された動作に起因して可能である。

１つのこのような測定は、ネットワーク伝達関数である。一般に、各ＤＳＰは、ネットワークにおけるその場所から他の各々への２−ポート及び複数−ポートのネットワーク・パラメータ（例えば、アドミタンス、インピーダンス、及び散乱パラメータ）を測定し得る。この情報は、すべての装置測定を受信するホストによって使用され得て、ＰＬＣネットワーク性能をトラブルシュートするまたは評価するために用いられ得る全ネットワーク・モデルを形成する。

特定の伝達関数測定が、掃引正弦またはブロードバンド信号（例えば、ホワイト・ノイズ、拡散スペクトル・チップまたはチャープ・シーケンス、等）で行われる。一般に、１つの装置は、他のすべてが受信している間に送信するであろうが、しかしながら、任意の適切な送信／受信機構が履行され得る。一実施形態においては、送信装置は、その電力出力を測定し、そしてその既知の較正されたソース・インピーダンスが与えられると、その点におけるインピーダンスが計算される。他の装置は、同期的または非同期的態様のいずれかで、それらの受信された信号を測定する。同期化は、送信された信号に埋設されたクロック・データでまたはリンク・ポートを介して種々の実施形態で達成される。リンク・ポートの帯域幅は、検査下の帯域幅に比較して低くあり得るので、種々の実施形態においては、位相ロック同期化が、該リンクを介して送信されるタイミング信号上に用いられる。実施形態において、高精度の外部クロック信号が利用可能ならば（例えば、ＧＰＳ）、それもまたは代替的に用いられ得る。

種々の実施形態において行われる他の測定は、信号対雑音比（ＳＮＲ）、チャンネル効率、各チャンネルに対するシャノン限界及び任意の他の適切な測定を含む。

公称システム・ノイズ下限（フロア）以下の受信された信号を検出するために、平均的技術が一実施形態によって用いられる。このことは、同じ配電用変圧器の二次側上に無い装置間で伝達関数が測定される場合に、特に有用であり得る。例えば、２つの隣接する建物（ビルディング）が別の配電用変圧器を有し得る。これら２つの点間の伝達関数は、双方の変圧器からの損失を含み、そして代表的には、測定を行うために同期化及び平均化を必要とするであろう。

一実施形態においては、各装置は、他の装置の各々に有効なプロトコル・メッセージを送るために、そのプロトコル特有ハードウェアを用いることができる。単一装置の場合と類似する態様でメッセージ送信パラメータ（信号強度、タイミング、等）を変えることにより、ＲＯＣは、各装置から他の装置の各々にマッピングされ得る。ネットワーク上の任意の検出されたＰＬＣノードも含まれ得る。各装置は、その受信器で収集されたデータをログし、そしてマスター・ホストは、この実施形態における全ネットワーク測定を形成するために、すべての装置からのデータを集めることができる。

幾つかの実施形態においては、すべてのこれらの送信は、ＰＣまたはＰＤＡホストによってうまく組織化される。他の実施形態においては、１つの検査装置は、仲裁機構を介してネットワーク・マスタを宣言され、そして他の装置のすべての送信を統合させる。すべてでは無い装置が他のすべてと直接通信することができる分布システムにおいて、マスタの役割は、１つの装置からもう１つの装置に手渡され得て、可能なのと同じ位多くのネットワークがカバーされるのを保証する。マスト装置は、また、ユーザによって手動で選択され得る。

種々の実施形態において、測定は、周期的ベースで記録され、または追加的に、或るユーザ・プログラム可能なイベントによってトリガされるときに記録される。交差トリガ（ｃｒｏｓｓ−ｔｒｉｇｇｅｒｉｎｇ）は、１つの装置がトリガするのを許容し、そして次に他の装置がトリガするのを迅速に警告する。同時データ記録を許容するのに充分な長さの循環バッファ（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｂｕｆｆｅｒｓ）が種々の実施形態において存在する。周期的トリガは、種々の実施形態において他の装置に同期的に記録させるように、幾つかの装置によって意図的に送信される。

一実施形態において、マスタ装置は、他の装置の各々からデータのすべてを収集し、それにより、単一の装置だけがユーザによってダウンロードされることが必要である。マスタ装置は、ユーザからの鼓舞なしでデータを収集しかつ記憶することができるか、またはユーザがデータを受信するための準備を示すと、ユーザのためのデータを検索することができるかする。

物理層の測定に加えて、各装置は、種々の実施形態において、変調特有の測定を行う。ＯＦＤＭベースのシステムを有する一実施形態の場合においては、これは、先行する測定のチャンネル特有バージョン、タイミング感度測定、及び／または任意の他の適切な測定を含む。検査装置は、種々の実施形態におけるそれらとの免疫性または共存性を検査するために、他のＰＬＣプロトコルをエミュレートするよう設計された信号を注入する。

種々の実施形態においては、測定は、「波形上の位置」と相関される（すなわち、伝達関数、ノイズ、または他の適切なパラメータのようなパラメータが電力線周波数に対するタイミングと共に変わるか否かを決定する）。これらのサイクロステイショナリな統計（ｃｙｃｌｏｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ）は、一実施形態においてはＤＳＰによって計算される。

他の実施形態においては、測定は、ＰＬＣ送信器のための伝導放出限界に対する順応性検査を含む。１つのこのような実施形態において、検査装置は、帯域外放出を測定するためにより多くのブロードバンド・フロントエンドを含む。検査は、一実施形態において種々の局所性で必要とされるバンド・ノッチの確認を含む。

適切な内部または外部のアンテナが一実施形態において存在するならば、伝導放出と同様の態様で、放射性放出の順応性が検査される。種々の実施形態においては、ＮＩＳＴの追跡可能性が含まれる。

もう１つの実施形態においては、測定は、ビットエラー・レート、パケット・エラー、または他の適切な測定のような復調された結果を含む。一実施形態におけるＯＦＤＭのためのブロック・レベルの統計は、サイクリック・プレフィックス（ｃｙｃｌｉｃ ｐｒｅｆｉｘ）におけるエラーまたは他のプロトコル特有のデコーディング問題を含む。ＩＮＳＴＥＯＮのような制御プロトコルに対して、悪いチェックサムまたは他のブロック・エラーは、もう１つの実施形態において記録されるであろう。

ＭＡＣ層の測定は、衝突検出、パケット再試行、否定的な肯定応答、過度のネットワーク交渉トラフィック、または他の適切な測定を一実施形態において含む。幾つかの場合において、ネットワーク問題は、主にこのレベルにおいて、特に、不正確に構成されたＰＬＣノードの場合において存在し得る。

ＰＬＣプロトコルと関連した任意のサイドチャンネル（例えば、ＩＮＳＴＥＯＮにおけるＲＦチャンネル）もまた一実施形態において監視される。ＲＦ物理層がＰＬＣ物理層と同期して動作する場合には、同時測定が一実施形態において行われる。測定は、受信された信号強度、ビット・エラー・レート、ＲＯＣｓ、または任意の他の適切な測定を含む。

各装置におけるＤＳＰは、種々の実施形態においてネットワーク上に現れ得る他のＰＬＣプロトコルに対して時には聞き耳を立てる。例えば、ユーザは、もう１つのプロトコルが使用中であって、そのユーザのネットワークと干渉しているということを知らないかもしれない。装置は、メッセージが受信されたとき、既知のすべてのＰＬＣプロトコルを検出することを試みる。この活動は記録される。

種々の実施形態において、検査装置は、すべてのネットワーク動作（ブリッジング、等）を行う、特有のプロトコルのための完全機能ＰＬＣトランシーバとして動作するか、または、それはすべてのネットワーク・プロトコルを完全には履行し得ない。例えば、コントローラは、ネットワーク・マスタになる等のブリッジング活動にＰＬＣハードウェアが参加するのを阻止し得、その場合、これは、測定を妨害するであろう。ＭＡＣまたは一層高い層は、必要とされる信号測定及び計算を行うために、必要でないならば、完全に履行されまたは可能化され得ない。

幾つかの実施形態においては、ＰＬＣプロトコルの低レベル制御が、基準設計アーキテクチャに起因して実行可能でない。或るメッセージを送信するよう装置におけるＰＬＣプロトコル・システムを強制するための１つの方法は、ＰＬＣシステム・コーデック・チェーンに予め構成されたメッセージを注入して、既知の送信でもってＰＬＣコントローラに応答させることである。このことは、コーディングされた、ＰＬＣプロセッサ間に所望のメッセージを表すディジタル・パターンを注入することによりディジタル的に行われ得るか、または、アナログ信号をＰＬＣコーデックの入力にＤＳＰコーデックが挿入させることによりアナログ領域において行われ得る。

もう１つの実施形態において用いられ得るもう１つの方法は、それが或る所望のメッセージを送信しているとき、ＰＬＣコントローラからそのコーデックにディジタル出力を記録することである。これらのメッセージは、次に、ＰＬＣ制御システムを用いることなく、ＤＳＰまたは主コントローラにより所望時に反復的にコーデックに再生される。

もう１つの実施形態において用いられるもう１つの方法は、或る注意深く構成されたビットまたはブロック・パターンを送信するようＰＬＣシステムに命令することである。これらのパターンの変調は、スペクトル測定のために有利であるスペクトル特性を有する。例えば、ＯＦＤＭでもって、何百ものキャリアが代表的に並列に活性化しており、何千ものビットをエンコーディングする。ビット・パターンを注意深く選択することにより、ＯＦＤＭ出力は、或るキャリアだけがもしくは単一のキャリアでさえ活性化するように配列され得る。多くの異なったキャリア・チャンネルに対してこれを反復することにより、完全なネットワーク掃引が行われる。この技術は、ＤＳＰサブシステムを欠いており、ＰＬＣプロトコル・ハードウェアだけを用いることができる一実施形態の検査装置に用いられる。この技術は、また、種々の実施形態において、現存のＰＬＣハードウェア上で用いられる。

時間領域の反射光測定（ＴＤＲ）技術が、電力線ネットワーク・ヌルまたは共振の物理的場所を評価するために種々の実施形態において用いられる。この測定は、種々の実施形態における多数の装置からの測定を含み、ネットワーク構造の知識（配線図、等）を用いて評価を向上させるためにホストＰＣまたはＰＤＡを用いる。

一実施形態において、各装置は、電力線ネットワーク上のノイズ源のタイプ及び場所を識別することを試みる。パターン認識技術が用いられて、受信されたノイズを既知のノイズ源のライブラリと一致させる。このライブラリは、装置内に、ホスト内に、記憶され得るか、または、ワールド・ワイド・ウェブを渡って遠隔サーバ上で動的にアクセスされ得る。

多くの異なったグラフ及びレポートが種々の実施形態においてホスト・ソフトウェアを介して利用可能である。ハイレベルのレポートは、任意の現存するＰＬＣインフラストラクチャ、及び種々のＰＬＣプロトコル装置の仮定の追加、の双方を有した全ネットワーク性能を含む。最適なＰＬＣプロトコル、ノード場所、のための推奨、または任意の他の適切な推奨、が、一実施形態において、特にネットワーク探査の部分として行われる。ネットワーク性能の計量は、先の記録と比較されて、初期の設置に対するまたは一実施形態においては時間における他の点に対する現在の性能を確認する。妨害源もしくは干渉源の評価された場所及びタイプが、もう１つの実施形態においては、他の検出されたＰＬＣネットワークと一緒に識別される。

他の実施形態においては、他のレポートが、ネットワーク・トラフィック・ロード、より多くのＰＬＣノードを支える能力、または任意の他の適切な情報、を示し得る。ノイズ、トリガされた波形及びスペクトル取得に関する特定のグラフ及びレポートが、もう１つの実施形態においては、詳細な分析のために利用可能である。

ここに説明された現在好適な実施形態に対して種々の変化及び変更が当業者には明瞭であるということを理解すべきである。このような変化及び変更は、現在の主題の精神及び範囲から逸脱することなく、及びその意図された長所を減ずることなく、行われ得る。従って、このような変化及び変更は、特許請求の範囲によって包摂されることが意図されている。

２００ 検査装置
２０２ コントローラ・モジュール
２０４ ＵＳＢ装置ポート
２０６ リンク・インターフェース
２０８ ＰＬＣプロトコル・プロセッサ
２１０ ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）
２１２ ゼロ交差検出器
２１４ プロトコル補助回路
２１６ 高速コーデック
２１８ ＤＳＰアナログ・フロント・エンド
２２０ プロトコル・コーデック
２２２ プロトコルＡＦＥ
２２４ ＲＦインターフェース
２２６ 電源
２２８ ＣＴ（変流器）Ａ／Ｄ
２３０ アウトレット

Claims (20)

1. 検査装置であって、
   電力線インターフェースと、
   電力線インターフェースに結合された電力線上を送信される第１の信号を検出するよう構成された信号検出ユニットと、
   第２の信号を発生するよう構成された信号発生ユニットと、
   電力線上を第２の信号を送信するよう構成された信号送信ユニットと、
   第１または第２の信号の１つまたは２つ以上の特性を分析するよう構成された信号分析ユニットと、
   を備え、前記信号分析ユニットは、第１のＰＬＣプロトコルが第２のＰＬＣプロトコルと干渉している１つまたは２つ以上の状態を検出するよう構成されている検査装置。
2. 信号検出ユニットは、ＰＬＣプロトコルと関連する請求項１に記載の検査装置。
3. 信号検出ユニットは、検査装置から取り除き可能である請求項２に記載の検査装置。
4. 第２の信号検出ユニットが、第２のＰＬＣプロトコルと関連しており、第２の信号検出ユニットは、信号検出ユニットが取り除かれる場合に信号検出ユニットに取って代わるよう検査装置に取り付け可能である請求項３に記載の検査装置。
5. 通信ユニットをさらに備える請求項１に記載の検査装置。
6. 通信ユニットは、ＵＳＢ装置ポート、リンク・モジュールまたはプロトコルＲＦインターフェースである請求項５に記載の検査装置。
7. 信号分析ユニットから受信されたデータを記憶するよう構成された記憶装置をさらに備える請求項１に記載の検査装置。
8. 記憶装置は、円形バッファにデータを記録するよう構成されている請求項７に記載の検査装置。
9. 記憶装置は、ユーザが、興味有る状態と関連したデータにアクセスしてしまうまで、興味有る状態と関連したデータが削除されるかまたは上書き記録されるのを阻止するよう構成された請求項８に記載の検査装置。
10. 電力線通信ネットワークを検査する方法であって、
    電力線通信ネットワークに１つまたは２つ以上の検査装置を結合するステップと、
    第１のＰＬＣプロトコルを用いて電力線通信ネットワークの性能を分析するステップと、
    第２のＰＬＣプロトコルを用いて電力線通信ネットワークの性能を分析するステップと、
    を含み、分析するステップは、第１のＰＬＣプロトコルが第２のＰＬＣプロトコルと干渉している１つまたは２つ以上の状態を検出する方法。
11. もしあるならば、どのＰＬＣプロトコルが、電力線通信ネットワーク上で使用中であるかを検出するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
12. 電力線通信ネットワーク上での１つまたは２つ以上の検査装置の存在を自動的に検出するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
13. 電力線通信ネットワーク上での１つまたは２つ以上のＰＬＣ装置の存在を自動的に検出するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
14. 電力線通信ネットワークは、第１のＰＬＣプロトコル及び第２のＰＬＣプロトコルを同時に使用する請求項１０に記載の方法。
15. １つまたは２つ以上の検査装置の第１のものにおける第２のＰＬＣ特有のモジュールに第１のＰＬＣ特有モジュールを交換するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
16. マスタ装置として１つまたは２つ以上の検査装置のうちの１つを指定するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
17. マスタ装置は、他の検査装置の動作を制御する請求項１６に記載の方法。
18. マスタ装置は、１つまたは２つ以上の検査装置の各々によって集められた分析データを記録する請求項１６に記載の方法。
19. 政府発行規制に対する電力線通信ネットワークの順応性を分析するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
20. 電力線通信ネットワークの１つまたは２つ以上の電気パラメータを測定し分析するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。

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