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▶ ランディス・ギア・テクノロジーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-30
(45)【発行日】2024-02-07
(54)【発明の名称】電力分配システム等のための時間同期化装置及び方法
(51)【国際特許分類】
H04L 7/00 20060101AFI20240131BHJP
【ＦＩ】
H04L7/00 990
【請求項の数】
24
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023020126
(22)【出願日】2023-02-13
(62)【分割の表示】P 2020562611の分割
【原出願日】2019-04-17
(65)【公開番号】P2023062047
(43)【公開日】2023-05-02
【審査請求日】2023-02-20
(31)【優先権主張番号】15/972,818
(32)【優先日】2018-05-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】519433148
【氏名又は名称】ランディス・ギア・テクノロジーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー
【氏名又は名称原語表記】Ｌａｎｄｉｓ＋Ｇｙｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， ＬＬＣ
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100132241
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 博史
(74)【代理人】
【識別番号】100135703
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 英隆
(74)【代理人】
【識別番号】100189544
【弁理士】
【氏名又は名称】柏原 啓伸
(72)【発明者】
【氏名】チャド・ケイ・ウォルター
【審査官】川口 貴裕
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１４／０８３６４０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００７－１５８４２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／０２９５９０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１７／１２９４７６（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｌ ７／００
Ｈ０４Ｗ ５６／００
Ｈ０４Ｗ ４／３０
Ｈ０４Ｗ ８４／２０
Ｈ０２Ｊ １３／００
Ｈ０４Ｊ ３／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
通信ノード間で共有される電力関連データを有する配電システムにて用いる装置であって、前記装置は、
配電システムで消費される電力に関連する電力関連データを通信するように構成された、第１のノードと第２のノードを含む、メッシュ通信ネットワークであって、前記第１と第２のノードの夫々が、電力関連データを通信するように構成され配置された通信回路を含む、メッシュ通信ネットワークを備え、
夫々がクロック回路を更に含む、前記第１と第２のノードのうちの少なくとも一つは、
複数の他の通信ノードの夫々の識別を含むノード―ノード間の相互作用のために使用される下位レベル層を含み、及び、上位レベル層を含む、複数の抽象化層を用いて、前記メッシュ通信ネットワーク内で通信することと、
前記メッシュ通信ネットワーク内への結合を許可され前記通信ノードの、前記第１と第２のノードのうちの前記少なくとも一つの、他のノードとのリンクを形成した後に、前記他のノードに時間同期化要求を提供することと、
前記上位レベル層の一つを介して通信されるように、時間同期化要求に応答して且つ一意的に認識可能なデータフレーム内で提供される、タイミング情報を介して前記他のノードから伝達されるパラメータに、前記クロック回路を設定することと、及び、
所定の時間範囲内で追加の時間同期化要求を通信することにより、継続的な時間同期化を維持することと
を、行うように構成され配置されており、
前記第１と第２のノードのうちの前記少なくとも一つは、前記一つの上位レベル層を介して時間同期化要求を提供し、前記一つの上位レベル層を介してタイミング情報を受信し、インターネットプロトコル（ＩＰ）スタックの一つ若しくは複数の他の層を介してタイミング情報をプッシュすることなく、前記クロック回路を前記パラメータに設定するように構成され配置されている、
装置。
【請求項2】
前記データフレームは、一意的な識別子を有するデータによって識別可能であり、前記第１と第２のノードのうちの前記少なくとも一つは、前記一つの上位レベル層を介して前記他のノードに時間同期化要求を提供し、前記メッシュ通信ネットワーク内で相互に時間同期化しながら前記他のノードとデータを通信するように構成され配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記第１と第２のノードのうちの前記少なくとも一つが、前記メッシュ通信ネットワーク内への結合を許可された後に、任意に設定された間隔若しくはランダム間隔内で、前記通信ノードの前記他のノードに前記時間同期化要求を提供するように、更に構成され配置され、前記任意に設定された間隔若しくはランダム間隔は、各要求に対して第１の時間スパン内の時間としてランダム化され、前記第１の時間スパンは、前記他のノードとのリンクを形成した後に提供される、
請求項１に記載の装置。
【請求項4】
前記第１と第２のノードのうちの前記少なくとも一つが、前記メッシュ通信ネットワーク内への結合を許可された後に、ある間隔内で前記通信ノードの前記他のノードに前記時間同期化要求を提供するように、更に構成され配置され、前記間隔は、各要求に対して第１の時間スパン内の時間としてランダム化されておらず、前記第１の時間スパンは、前記他のノードとのリンクを形成した後に提供される、
請求項１に記載の装置。
【請求項5】
前記上位レベル層の前記一つは、データリンク層である、又は、データリンク層を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項6】
前記第１と第２のノードの間のデータが複数の抽象化層を用いて通信される、ビーコンを使用する通信プロトコルを介して、電力関連データを含むデータを前記メッシュ通信ネットワーク内で通信するためのデータパスを、提供するように、前記第１のノードと第２のノードのうちの前記少なくとも一つ及び前記他のノードにより、構成され配置されたメッシュネットワーク通信コントローラを更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項7】
前記第１と第２のノードのうちの前記少なくとも一つは、定期的に追加の時間同期化要求を通信することにより、継続的な時間同期化を維持することを、行うように構成され配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項8】
前記第１と第２のノードのうちの前記少なくとも一つが、前記メッシュ通信ネットワーク内への結合を許可された後に、任意に設定された間隔若しくはランダム間隔内で、前記通信ノードの前記他のノードに前記時間同期化要求を提供するように、更に構成され配置され、前記任意に設定された間隔若しくはランダム間隔は、各時間同期化要求に対して第１の時間スパン内の時間としてランダム化され、追加の時間同期化要求は、前期第１の時間スパンよりも各々大きい周期的な時間にて送信される、
請求項１に記載の装置。
【請求項9】
メッシュ通信ネットワーク内のノード間で電力関連データを共有する配電システムにて用いる装置であって、前記装置は、第１のノードと第２のノードを含み、
夫々がクロック回路を含む、前記第１のノードと前記第２のノードの夫々は、
複数の他の通信ノードの夫々の識別を含むノード―ノード間の相互作用のために使用される下位レベル層を含み、及び上位レベル層を含む、複数の抽象化層を含む複数の抽象化層を用いて、前記メッシュ通信ネットワーク内で通信することと、
前記メッシュ通信ネットワーク内への結合が許可され前記通信ノードの、前記第１と第２のノードの夫々の、他のノードとのリンクを形成した後に、任意に設定された間隔若しくはランダム間隔内で、前記他のノードに時間同期化要求を提供することと、
前記上位レベル層のうちの一つを介して通信されるように、一意的に認識可能なデータフレーム内で提供されるタイミング情報を介して前記他のノードから伝達されるパラメータに、前記クロック回路を設定することと、及び、
所定の時間範囲内で追加の時間同期化要求を通信することにより、継続的な時間同期化を維持することと
を行うように構成され配置されており、
前記第１と第２のノードのうちの夫々は、前記一つの上位レベル層を介して時間同期化要求を提供し、前記一つの上位レベル層を介してタイミング情報を受信し、インターネットプロトコル（ＩＰ）スタックの一つ若しくは複数の他の層を介してタイミング情報をプッシュすることなく、前記クロック回路を前記パラメータに設定するように構成され配置されている、
装置。
【請求項10】
各ノードが、配電システム内の消費電力を示す電力関連データに基づいて動作するように構成され配置され、更に、
前記通信ノード間で電力関連データを通信するように構成され配置された通信回路を含む、
請求項９に記載の装置。
【請求項11】
前記第１と第２のノードの各々が、時間同期化要求を受信することに応答して、一意的に認識可能なデータフレーム内の時間値を介して、前記パラメータを設定するためのタイミング情報を、前記上位レベル層の前記一つを介して通信するように構成され配置されている、請求項９に記載の装置。
【請求項12】
更に、メッシュネットワーク通信コントローラ回路と、前記他のノードとを含み、
前記メッシュネットワーク通信コントローラ回路、及び、前記第１と第２のノードは、前記第１のノード及び前記第２のノードを含む、通信ノード内の回路間のデータが複数の抽象化層を用いて通信される、ビーコンを使用する通信プロトコルを介して、前記メッシュ通信ネットワーク内のデータを通信するためのデータパスを、提供するように構成され配置されている、
請求項９に記載の装置。
【請求項13】
配電システムの通信ノード間でデータを通信する方法であって、第１のノードと第２のノードを含む通信ノード内の回路間のデータが、通信ノードの夫々の識別を含むノード―ノード間の相互作用のために使用される下位レベル層を含み、及び、上位レベル層を含む複数の抽象化層を用いて、通信される、通信プロトコルを介して、メッシュ通信ネットワーク内で、データを通信するためのデータパスを提供するステップと、
前記第１のノードが前記メッシュ通信ネットワーク内への結合を許可され前記第２のノードとのリンクを形成した後に、任意に設定された間隔若しくはランダム間隔内で、前記第１のノードによって、時間同期化要求を提供するステップと、
前記時間同期化要求を受信することに応答して、前記上位レベル層の一つを介して、一意的に認識可能なデータフレーム内の時間値として、前記第１のノードにタイミング情報を提供するステップと、
前記第１のノードのクロック回路を、前記タイミング情報内の前記第２のノードから伝達されるパラメータに、設定するステップと、及び、
前記第１と第２のノードによって、所定の時間範囲内で時間値を後続的に更新することによって、相互に継続的な時間同期化を維持するステップと
を含み、
前記第１のノードは、前記一つの上位レベル層を介して時間同期化要求を提供し、前記一つの上位レベル層を介してタイミング情報を受信し、インターネットプロトコル（ＩＰ）スタックの一つ若しくは複数の他の層を介してタイミング情報をプッシュすることなく、前記クロック回路を前記パラメータに設定するように構成され配置されている、
方法。
【請求項14】
更に、前記第１と第２のノードによって、前記メッシュ通信ネットワーク内で相互に時間同期化しながら、電力関連データを通信するステップを含み、
前記電力関連データは、前記配電システム内の電力消費を示すものである、
請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記任意に設定された間隔若しくはランダム間隔は、各要求に対して第１の時間スパン内の時間としてランダム化され、前記第１の時間スパンは、前記第２のノードとのリンクを形成した後に提供される、請求項１３に記載の方法。
【請求項16】
更に、前記任意に設定された間隔若しくはランダム間隔を設定するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項17】
更に、前記任意に設定された間隔若しくはランダム間隔を調整するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項18】
メッシュネットワーク通信コントローラ回路と、第１のノード及び第２のノードとを含み、前記第１のノード及び前記第２のノードは、前記第１のノードと前記第２のノードを含む通信ノード内の回路間のデータが、前記通信ノードの夫々の識別を含むノード―ノード間の相互作用のために使用される下位レベル層を含み、及び、上位レベル層を含む複数の抽象化層を用いて通信される、ビーコンを使用する通信プロトコルを介して、メッシュ通信ネットワーク内でデータを通信するためのデータパスを提供するように構成され配置されており、
前記第１のノードはクロック回路を含み、前記第１のノードが前記メッシュネットワーク通信コントローラ回路によって前記メッシュ通信ネットワーク内への結合が許可され前記第２のノードとのリンクを形成した後に、任意に設定された間隔若しくはランダム間隔内で時間同期化要求を送信するように構成され配置されており、
前期第１のノードは前記クロック回路を前記第２のノードから伝達されたパラメータに設定するように構成され配置されており、
前記第２のノードは、前記時間同期化要求を受信することに応答して、前記パラメータを設定するために前記第１のノードによって用いられるタイミング情報を、一意的に認識可能なデータフレーム内の時間値を介して、上位レベル層の一つを介して前記第１のノードに提供するように構成され配置されており、
前記第１と第２のノードは、前記メッシュ通信ネットワーク内で相互に時間同期化しながらデータを通信し、所定の時間範囲内で前記時間値を後続的に更新することにより相互に継続的な時間同期化を維持するように構成され配置されており、
前記第１のノードは、インターネットプロトコル（ＩＰ）スタックの一つ若しくは複数の他の層を介して前記時間値をプッシュすることなく、前記クロック回路を前記第２のノードから伝達された前記パラメータに設定するように構成され配置されている、
装置。
【請求項19】
前記第１と第２のノードは、配電システム内の通信ノードであり、更に、前記配電システム内の電力消費を示す電力関連データに基づいて動作するように構成され配置されている、請求項１８に記載の装置。
【請求項20】
前記第１と前記第２のノードの各々が、更に、前記配電システムの通信ノード間で前記電力関連データを通信するように構成され配置された通信回路を含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項21】
前記第１と第２のノードが、前記時間値を通信し、時間同期化プロトコルの一部として時間同期化のためのパラメータを設定するように構成され配置されており、前記第１のノードが、更に、前記時間同期化プロトコルを介して、他の通信ノードとの時間同期化を提供するためのタイミング情報を、前記他の通信ノードから、受信するように構成され配置されている、
請求項１８に記載の装置。
【請求項22】
前記タイミング情報が、一意的な識別子と時間値を含み、前記時間値が、日付、時間、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される情報を含む、
請求項１８に記載の装置。
【請求項23】
前記任意に設定された間隔若しくはランダム間隔が、各要求に対して第１の時間スパン内の時間としてランダム化されており、前記第１の時間スパンが、前記第２のノードとのリンクを形成した後に提供される、請求項１８に記載の装置。
【請求項24】
前記上位レベル層の前記一つが、データリンク層である、又は、データリンク層を含み、前記第１のノードが、前記第２のノードにビーコン要求を提供して前記データリンク層を介して前記第２のノードからビーコン応答を受信することにより、前記第２のノードにリンクするように構成され配置されている、
請求項１８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
通信ネットワークを用いて、ネットワークの一部を形成するノード間で様々なデータを提供することができる。幾つかの通信ネットワークは、ユーティリティサービス等のために、ネットワーク全体にデータを分散するためのピアツーピア通信を提供することができる。具体的な例として、配電線を用いて大規模な地理的領域にまたがる顧客に電力を運ぶ電力ユーティリティ会社は、典型的には、一つ若しくは複数の発電所（若しくはパワープラント）から住宅及び商業用の顧客の用地に至るまで、メッシュネットワークを用いて様々なデータを通信することができる。電力は、パワープラントからの配電線上で、比較的高い電圧で、交流（ＡＣ）を用いて運ばれる。変電所は、一般的に顧客の用地の近くに設置され、（例えば、変圧器を用いて）高電圧から低電圧へのステップダウンを提供する。配電線は、この低電圧の交流を変電所から多数の顧客の用地に運び、顧客の用地には、各用地で消費される電力をモニタして報告するエンドポイント（例えば、電力消費量測定）デバイスが設置される。
【0002】
配電システムは、さまざまな形態を採ることができ、多くの場合、配電線とエンドポイントデバイスが電力会社や他のタイプの公益事業会社によってどのように使用されているか、に基づいて区別される。配電システムは、システム内に電力線通信（ＰＬＣ）を含むことがあり、その場合多数のエンドポイントデバイスの夫々が各用地で消費される電力に関するレポートを提供するように構成されるが、エンドポイントデバイスはこのデータを電力線を介して電力会社に送信する。このようなエンドポイントデバイスは、一般的に、メータリーダが、消費電力を追跡するために、各顧客の用地へ携帯され、個別のエンドポイントデバイスを手動で読み取るのに用いられる、というあまり洗練されていないアプローチに取って代わるものである。
【0003】
より洗練されたタイプの配電システムの中には、データ層を介してノードがデータを通信するメッシュネットワークを用いて、顧客の用地間の通信を実装しているものがある。このアプローチでは、通信ネットワークの通信範囲を拡張して、ネットワークの最外層に遠隔して位置する施設にまで到達させることができ、また、このようなシステムは、一つの障害点もないように、分散して実装することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示の形態は、以下の詳細な説明に基づいて明らかになる、上述した問題及び他の問題に対処することに向けられている。本開示の一実施形態によれば、形態は、顧客の用地に設置され、幾つかの例では、例えば、（テストおよび一時的なサービスのために）携帯可能な状態で用いられる方法及び装置（例えば、システム及びデバイス）を用いて、メッシュベースの通信ネットワークの様々な回路ベースの通信ノード間の時間同期化に、向けられている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の形態は、配電システムで用いる際に有益であると判明しているメッシュベースの通信ネットワークのための時間同期化プロトコルを含む。配電システムは、異なる遠隔位置の用地におけるデバイスに電力を分散し、通信ノード間の電力関連データの通信を含み得る。電力関連データは、遠隔位置の用地におけるデバイスによる消費などの、電力消費を示す、若しくは、電力消費に関する。特定の実施形態は、複数の通信ノード（例えば、各ノードは、データ通信回路と、他のノードの他の同様に構成された回路と通信するための少なくとも一部のデータ処理回路を含む）を含む装置に、向けられている。配電システムで例示されるように、前記ノードは、測定されたデータ、負荷の変化、故障、再構成情報等を通信する等によって、電力関連データに基づいて動作し得る。ノードは、通信ノード間でそのような電力関連データを無線及び／又は有線で通信するための通信回路を含み得る。メッシュベースの通信ネットワークの一部として実装される場合、一つの特定の実施形態では、各ノードは、クロックを備え、インターネットプロトコル（ＩＰ）スタックの層のような、複数のデータ通信抽象化層を介してノード間で処理を行うように構成されている。この文脈におけるクロック回路（または「クロック」）は、（例えば、プログラム可能な論理回路として、若しくはコンピュータ回路内のソフトウェア実装された機能として）様々な形式で実装され得ることが理解されるであろう。層は、複数の他の通信ノードの夫々のものの識別を含むノード―ノード間の相互作用のために用いられる下位レベル層と、上位レベル層とを含む。例えば、一つのノードは、メッシュベースの通信ネットワーク内への結合が許可された後に、任意に設定されたタイミング間隔（例えば、擬似ランダム、別名「ランダム」の間隔）のような、間隔内で別のノードに時間同期化要求を提供でき、タイミング情報を介して他のノードから伝達されたパラメータにクロックを設定する。ノードが、最下位レベル層がタイミング／同期化情報を共有することを期待するところ、特定のタイミング／同期化情報は、上位レベル層の一つを介して通信されるように、一意的に認識可能なデータフレーム内で提供される。特定の実施形態では、各ノードは、所定の時間範囲内で追加の時間同期化要求を通信することにより、継続的な時間同期化を維持し得る。
【0006】
特定の実施形態では、通信ノード内の回路は、（例えば、各ノード／デバイスの識別を共有するための）従来のノード―ノード間の相互作用に用いられる下位レベル（若しくは最下位レベル）層と、（例としてＴＣＰ／ＩＰモデルを用いる）ネットワークサービス規定、送信プロトコル情報、及びパケット構成データを、共有するために用いられ得る上位レベル層とを有する、ＩＰスタックなどの、複数の抽象化層を用いて通信し得る。時間同期化は、上位レベル層の一つに亘って通信される要求とタイミング情報を介して、他の上位レベル層にデータをプッシュすることなく、ノード間で発生する。特定のノードが通信ネットワークに結合することに応答して、そのノードは、親ノードとの時間同期化を要求し、親ノードはタイミング情報を提供し、該タイミング情報は、要求するノードのクロックを設定するのに用いられる。夫々のノードは、時間同期化されている間に通信を行い、所定の時間範囲内で時間値を後続的に更新することにより、相互に継続的な時間同期化を維持する。本開示のこれらの形態及び他の形態は、いくつかの例示の実装及び利用例で示され、そのうちの幾つかは図示され、後述の特許請求の範囲の項で特徴付けられている。
【0007】
様々な実施形態に従って、通信ネットワークは、ユーティリティサービス等のための、ネットワーク全体にデータを分散するピアツーピア通信を提供する。通信ネットワークは、ネットワークノードが他のネットワークノードに直接に、動的に、そして非階層的に接続するメッシュネットワークであってよい。ネットワークノードは、通信ネットワーク内のデータを効率的にルーティングするために相互に協働する。メッシュネットワークは、動的に自己組織化し、自己構成することができ、これにより、インストールのオーバーヘッドを低減し、ワークロードの動的分散を可能にすることができる。具体的な例として、メッシュネットワークは、電力線通信（ＰＬＣ）を含むことができる配電システムで使用することができ、この配電システムでは、多数のエンドポイントデバイスの夫々は、エンドポイントデバイスがこのデータを電力会社に送り返すことにより、各々の用地で消費される電力に関するレポートを提供する。エンドポイントデバイスは、（電力線への接続の喪失、及び／又は、他の障害など）エンドポイントデバイスの問題が発生した場合に、データを返送するのに、及び／又は、そうでなければ電力会社に通信するのに、用いられる通信ノードを含み得る。様々な実施形態に従って、通信ネットワークのノード間の時間同期化を有することが有利であることがある。特定の例として、メッシュネットワークは、電力会社から電力線を介して複数の顧客の用地に送達される、電力効率を評価するのに用いられる停電管理システムの一部として、用いられ得る。時間同期化は、評価を支援し得、及び／又は、システムの障害を識別するのに用いられ得る。実施形態は、配電システムに限定されるものではなく、他のタイプの輸送技術を用いる様々なピアツーピアネットワークを含むことができる。
【0008】
ある特定の実施形態に従って、装置は、クロックを有するノードを含む。この装置は、通信ノード間で共有される電力関連データを有する配電ネットワークで用いられ得る。ノードは、複数の他の通信ノードの夫々の識別を含むノード―ノード間の相互作用に用いられる下位レベル層を含む、複数の抽象化層を用いてメッシュベースの通信ネットワークで通信し得る。ノードは、ノード通信ネットワーク内の別のノードと時間同期化し得る。例えば、一方のノードは、メッシュベースの通信ネットワーク内への結合を許可された後に、ランダム間隔内で他方のノードに時間同期化要求を提供し、タイミング情報を介して他方のノードから伝達されるパラメータにクロックを設定することができる。タイミング情報は、上位レベル層の一つを介して通信されるように、一意的に認識可能なデータフレームで提供される。更に、ノードは、所定の時間範囲内で追加の時間同期化要求を通信することにより、継続的な時間同期化を維持する。
【0009】
他のより具体的な実施形態では、装置は、メッシュネットワーク通信コントローラ回路と、第１のノード及び第２のノードを含む通信ノードのグループ（若しくはネットワーク）内の回路間のデータが、複数の抽象化層を用いて通信されるビーコンベースの通信プロトコルを介して、（メッシュベースの）通信ネットワーク内のデータを通信するデータパスを提供するのに用いられる、第１のノード及び第２のノードと、を含む。複数の抽象化層は、通信ノードの夫々のものの識別を含むノード―ノード間の相互作用のために用いられる下位レベル層を含み、及び、上位レベル層を含む。第１のノード（例えば、子ノード）は、クロックを含む。第１のノードは、第１のノードがメッシュネットワーク通信コントローラ回路によって通信ネットワーク内への結合を許可された後に、ランダム間隔内で、時間同期化要求を送信し、クロックを第２のノードから伝達されるパラメータに設定する。第２のノード（例えば、親ノード）は、時間同期化要求を受信することに応答して、一意的に認識可能なデータフレーム内の時間値を介して、上位レベル層の一つ（例えば、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層）を介して、パラメータを設定するために第１のノードによって用いられるタイミング情報を提供する。更に、第１のノード及び第２のノードは、通信ネットワーク内で相互に時間同期化されている間にデータを通信し、所定の時間範囲内で時間値を後続的に更新することにより、相互に継続的な時間同期化を維持する。
【0010】
多くの実施形態は、通信ノード間で共有される電力関連データを有する配電システムでの使用のため等、時間同期化を実行する方法に関するものである。例示の方法は、第１のノード及び第２のノードを含む通信ノード内の回路間のデータが、通信ノードの夫々のものの識別を含むノード―ノード間の相互作用のために用いられる下位レベル層を含み、及び上位層を含む複数の抽象化層を用いて、通信される、通信プロトコルを介して、通信ネットワーク内のデータを通信するデータパスを提供するステップを含む。方法は更に、第１のノードによって、第１のノードが通信ネットワーク内への結合を許可された後に、ランダム間隔内で時間同期化要求を提供するステップと、及び、時間同期化要求を受信することに応答して、上位レベル層の一つ（例えば、ＭＡＣ層）を介して、一意的に認識可能なデータフレーム内の時間値として、タイミング情報を第１のノードに提供するステップとを含む。第１のノードのクロックは、タイミング情報中の第２のノードから伝達されるパラメータに設定される。方法は更に、第１のノード及び第２のノードによって、所定の時間範囲内で時間値を後続的に更新することによって、相互に継続的な時間同期化を維持するステップを含む。様々な特定の実施形態では、ランダム時間間隔及び／又は所定の時間範囲を、設定及び／又は調整することができる。
【0011】
上記の要約は、本開示の、各々の例示の実施形態若しくはあらゆる実装を、説明することを意図したものではない。添付の特許請求の範囲に記載されたものを含む、後続の図面及び詳細な説明は、これらの実施形態の幾つかをより具体的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0012】
様々な例示の実施形態は、添付の図面に関連して以下の詳細な説明を考慮するとより完全に理解されるであろう。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本開示は、様々な変更および代替的な形態に従うことが可能であるが、その例は、図面に示されており、詳細に記載されている。しかしながら、その意図は、示される及び／又は記載される特定の実施形態に本開示を限定するものではないことが理解されるべきである。それどころか、その意図は、本開示の精神及び範囲内にある全ての修正、均等物、及び代替物を網羅することである。
【0014】
本開示の形態は、電力線を介した住宅及び他の施設への（例えば、変電所を介した）配電を伴うような配電システムにおいて、メッシュベースの通信ネットワークを介して時間同期化されるデータを通信するのに実装され得るものを含む、様々な異なるタイプのデバイス、システム、及び配置に、適用可能であると考えられる。なお、それら住宅及び他の施設では消費電力が測定され電力会社にレポートが返されるものである。本開示は、必ずしもそのような用途に限定されるものではないが、本開示の様々な形態は、これらの文脈を用いる様々な例示の議論を通じて理解され得る。
【0015】
様々な実施形態に従って、通信ネットワークは、配電ユーティリティサービスのためのメッシュベースの通信ネットワークのように、ネットワーク全体にデータを分散するのに用いられるピアツーピア通信を提供する。通信ネットワークは、通信ノード（例えば、サーキュイティ）が他のネットワークノードに直接、動的に、かつ非階層的に接続する、メッシュネットワークであり得る。完全メッシュネットワークでは、各ノードは、ネットワーク内で通信可能に接続される他のノードの各々に、接続される。部分メッシュネットワークでは、全てのネットワークノードよりも少ないネットワークノードがあらゆるノードに接続される。通信ノードは、通信ネットワーク内で効率的にデータをルーティングするように相互に協働する。メッシュネットワークは、動的に自己組織化し、自己構成することができ、これにより、設置オーバーヘッドを低減し、ワークロードの動的な分散を可能にする。例えば、一つ若しくは複数の通信ノードが故障した場合、メッシュネットワークは、ワークロードを再構成及び／又は再分散することができ、これは、フォールトトレランス及びメンテナンスコストの低減に貢献し得る。
【0016】
具体的な例として、メッシュネットワークは、電力線通信（ＰＬＣ）を含むことができる、配電システムにおいて用いることができ、ここで、多数のエンドポイントデバイス（例えば、通信ノード）の夫々が、各用地で消費される電力に関するレポートを提供するが、これは、エンドポイントデバイスがこのデータを電力会社に送り返すことによる。エンドポイントデバイスは、（電力線への接続が失われた、及び／又は他の障害が発生した場合など）エンドポイントデバイスに問題が発生した場合に、電力関連データを返送し及び／又は別途で電力会社に通信するのに用いられる通信回路を有する通信ノードを、含むことができる。代替的に及び／又は追加的に、通信ノードは、エンドポイントデバイスとは別個のものとすることができ、無線若しくは有線でエンドポイントデバイスと通信するようにしてもよい。様々な実施形態に従って、通信ネットワークのノード間の時間同期化を有することが好ましい。特定の例として、メッシュネットワークは、電力会社から複数の顧客の用地に電力線を介して供給される電力効率を評価するのに用いられる、停電管理システムの一部として用いられてもよい。時間同期化は、評価を支援し得、及び／又はシステムの障害を特定するに用い得る。他の実施形態は、配電システム及び／又はメッシュネットワークに限定されず、他のタイプの輸送技術を用いる様々なピアツーピアネットワークを含むことができる。
【0017】
より具体的な実施形態と整合的に、ネットワーク対応通信デバイスは、夫々の家庭、建物、及び、顧客の用地の施設に接続する電力線によって運ばれるエネルギによって電力が分配される他の施設（すなわち、顧客用地の施設）に配置される。ネットワーク対応通信デバイス（若しくは、単に「通信デバイス」）は、異なる通信スキームを用いて通信するように構成することができ、配電システムに任意で適用可能であり、共有電力線を介して通信デバイスに構成データを送信することで構成することができる。（全てではなくとも）ネットワーク対応通信デバイスの一部は、無線対応デバイスであってもよく、ここでは、通信デバイスが、施設に接続された電力線を介して電力を供給され、電力会社によって運営されている間に、ＷｉＦｉ又はセルラ電話プロトコルなどのブロードバンドネットワークを介して無線で通信する、「通信ノード」と呼ばれるか、又は、それを含むものである。実施形態はそのように限定はされず、通信は有線通信であってもよい。そのようなブロードバンド対応通信デバイスは、サーモスタット、給湯器、軟水器、洗濯機、衣類乾燥機、食器洗浄機、エアコン及びＨＶＡＣ機器一般、固定（施設に設置された）カメラ、ドアロック、（例えば、Ｒａｉｎｂｉｒｄという商品名で販売されているような）遠隔制御スプリンクラシステム、並びに、遠隔制御電気コンポーネント（例えば、ＷＥＭＯ ｂｙ Ｂｅｌｋｅｎ（www.belkin.com/us/Products/home-automation/c/wemo-home-automation/）という商品名で販売されるようなライトスイッチ及びコンセントなど）を含むことができる。
【0018】
本開示に関連して、電力会社の電力線からのエネルギで電力を供給されるブロードバンド対応通信デバイス（例えば、Ｗｉ-Ｆｉ対応サーモスタット、若しくは「スマートサーモスタット」）は、意図されるようにのみ（例えば、施設の温度をモニタ／制御するためにのみ）用いられ得るのでなく、時間同期化プロトコルを実装するなど、様々な役割を果たすためにプロトコル特有の通信でも用いられ得る、ということが見出されている。これらの通信ノードは、インターネットやセルラ電話網などの一つ若しくは複数のブロードバンドネットワークに通信可能に結合しているので、例示のスマートサーモスタットの場合には、施設内の温度をモニタし、レポートし、及び／又は調整するものである、デバイスによって生成される状態及び出力データへのアクセスを、ユーザ及びサードパーティサービスプロバイダに、提供することができる。
【0019】
本開示に係る様々な実施形態は、複数の抽象化層の上位層のうちの一つを用いて時間同期化要求及びタイミング情報を通信することにより、低遅延及びオーバーヘッドで通信ネットワーク内の時間同期化を提供することを、含み得る。通信ネットワーク内のデータを通信プロトコル、例えばビーコンベースの通信プロトコルを介して通信するためのデータパスを提供することができる。通信プロトコルを用いて、通信ノード内の回路間のデータは、複数の抽象化層を用いて通信される。複数の抽象化層は、ノード―ノード間の相互作用に用いられる下位レベル層と上位レベル層とを含む。本開示に係る実施形態では、上位レベル層のうちの一つを用いて、残りの上位レベル層のうちの一つ若しくは複数を介してデータをプッシュすることなく、夫々の通信ノード間の時間同期化を可能にすることができる。具体的な実施形態では、データは、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層などのデータリンク層上で通信される。
【0020】
時間同期化要求は、第２のノードに対して、要求が時間要求を含むことを示す一意的な識別子（例えば、複数ビットまたは１バイト）を有するデータフレームを含むことができる。第２のノードは、時間同期化要求を受信し、第１のノードがクロックを設定するために用いるタイミング情報を提供する。タイミング情報は、クロックを設定するための特別なパラメータとして時間値を含み得る一意的に認識可能なデータフレームとして提供される。例えば、第１のノードは、一意的に認識可能なデータフレームを受信し、そのデータフレームが時間値を含むことを示すビット若しくはバイトの一意的なＩＤセットに基づいて、そのデータフレームを識別する。一つの非限定的な例として、時間値は、４バイトのエポック時間値を含み得る。第１のノードは、固有のＩＤバイトに基づいて時間値を含むフレームを識別または認識し、クロックを時間値によって示されるパラメータに設定する。その後、それぞれのノードは、時間同期化されながら通信を行う。
【0021】
幾つかの実施形態に従って、第１及び第２のノードは、一つ若しくは複数の予め定められた時間範囲内で、時間値を後続的に更新することによって、相互に、進行中の時間同期化を維持することができる。一例として、第１のノードは、定期的に追加の時間同期化要求を送信し得る。いくつかの特定の実施形態では、ランダム間隔は、第１の時間間隔（例えば、０～１２０秒）内の時間を含むことができ、追加の要求は、第１の時間間隔よりも夫々大きい周期的な時間で送信することができる。具体的な例として、第１の時間間隔は、０～１２０秒の間の値から選択することができ、周期的な時間は、９００秒、又は、１２０秒より大きい任意の値であってもよい。他の実施形態は、それほど限定されず、第１の時間間隔と等しい、若しくは、第１の時間間隔よりも小さい、周期的な時間を含む様々な時間値を、用い得る。
【0022】
背景として、このようなネットワークは、ノード間の通信のための無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）を用いる実装で例示されるように、「ノード」と呼ばれることもある通信回路／サーバ及び基地局のような、端末のネットワークを含む、ということが理解されるであろう。メッシュネットワークでは、ノードは、別のノードから発信されるデータをさらに別のノードに転送するための中継器として機能し得る。メッシュネットワークでは、長い距離を、特に、不整地若しくは困難な地形上で、各々のそのようなセットの近傍のノードにより提供される接続性によって、横断することができる。例えば、ハードウェアの欠陥のために、ノードが故障した場合、そのノードの近隣ノードは、別のデータ転送経路を探し出す。メッシュネットワークには、固定デバイスやモバイルデバイスを含め得る。
【0023】
次に図に戻ると、図１は、本開示の実施形態と一致する、通信ノード間の時間同期化のための例示の装置のブロック図である。様々な実施形態は、通信ノード間で共有される電力関連データを有する配電システムで用いるための時間同期化プロトコルに向けられている。
【0024】
通信ノードは、複数の抽象化層を用いて、電力関連データなどのデータを通信するメッシュベースの通信ネットワークで、通信することができる。層は、複数の他のネットワークノードの夫々のものの識別を含む、ノード―ノード間の相互作用のために用いられる下位レベル層と、上位レベル層とを、含み得る。当業者であれば理解できるように、例示の抽象化層は、オープンシステムインターコネクション（ＯＳＩ）層などのインターネットプロトコル（ＩＰ）スタックを含む。ＯＳＩ層に関するより一般的な情報、及びスタックの各層に関する具体的な情報については、１９９４年６月２９日出願の「２つの加入者局間でメッセージを送信する方法、及びその方法を実行するためのデバイス」との発明の名称を有する欧州特許ＥＰ０６３８８８６Ｂ１号明細書が参照され、当該明細書は、その教示のためにその全体が本明細書に全て組み込まれる。ＯＳＩは、通信ネットワークにおける通信ノード間の通信のプロセスを定義しており、通信ノードの各々が機能の各層を提供する。例として、下位レベルの層は、物理層を含み得る。当然ながら、ノード間の通信では、データは、一般に、ソースネットワークノード内の層を通ってダウンし、受信通信ノード内の層を通ってアップする。時間同期化プロトコルは、上位レベル層の一つを用いて夫々のノード間で時間同期化要求及びタイミング情報を通信することによって、幾つかの実施形態では他の上位レベル層を介してデータをプッシュすることなく、実装することができる。
【0025】
様々な実施形態では、低電力・低損失ネットワーク（ＲＰＬ）ルーティングプロトコルに亘るルーティング用いて形成された子－親リンクに加えて、時間同期化を実装している。具体的な例として、メッシュネットワークは、802.15.4-2006仕様などの、仕様を用いて実装され得る。「子ノード」と呼ぶことができる第１のノードは、「親ノード」と呼ぶことができる第２のノードに結合する。本明細書で用いられるように、結合は、リンクを形成することを含むか、または参照しており、ＲＰＬ デスティネーション オリエンテッド ディレクテッド アサイクリック グラフ（ＤＯＤＡＧ）の一部であり得る。特定の実施形態では、子ノードは、ビーコン要求を送信し、ビーコン応答を受信し、ネットワークアクセスのためのプロトコル フォー キャリング認証（ＰＡＮＡ）の認証を受けた後に、親ノードに結合する。第２のノードに結合することに応答して、第１のノードは、一つの上位層を介して第２のノードに時間同期化要求を送信する。時間同期化要求は、ランダム間隔内で送信することができる。特定の実施形態では、ランダム間隔は、結合後０～１２０の間の値を含む。本明細書で更に説明するように、幾つかの特定の実施形態では、ランダム間隔は、調整すること、及び／又は別途設定することが、できる。
【0026】
例えば、装置は、「子ノード」として例示される第１のノード１０４を含むことができ、前に議論したクロック回路／機能に対応する、及び／又は、それにより示されるクロック（回路）１０６を含む。第１のノード１０４は、第２のノード１０２とリンクを形成することにより、及び／又は、そうで無いならば通信ネットワーク内に結合することにより、「親ノード」として例示される第２のノード１０２に対する子ノードであることができる。幾つかの特定の実施形態では、メッシュネットワーク通信コントローラ回路１００は、第１のノード１０４が、通信ネットワーク内に結合すること、及び／又は、そうで無いならば第２のノード１０２とのリンクを形成することを、許容することができる。特定の実施形態では、第１のノード１０４は、802.15.4-2006ビーコン要求、ビーコン応答、及び、ＰＡＮＡ認証の後に、第２のノード１０２とのリンクを形成し、結合し、ＲＰＬ ＤＯＤＡＧの一部となる（例えば、リンクは、第１のノード１０４が第２のノード１０２にビーコン要求を提供し、データリンク層又は他の上位レベル層を介して第２のノード１０２からのビーコン応答を受信することによって、形成される）。他の実施形態は、必ずしもビーコン要求／応答のペアに限定されるものではなく、様々な技法を用いてメッシュネットワーク内にリンクを形成することができる。
【0027】
前述のように、特定の実施形態では、第１のノード１０４及び／又は第２のノード１０２は、配電システム内の通信ノードであってもよい。通信ノードは、配電システム内の消費電力を示す電力関連データに基づいて動作し得る。例えば、本明細書で更に図示されるように、電力関連データは、配電システム内のエンドポイントデバイスの消費電力を示し得る。第１のノード１０４及び／又は第２のノード１０２は、無線で、又は有線で、通信ノード間で、他のデータのうち電力関連データを通信するための回路（図示せず）を含み得る。
【0028】
以下に、様々な実施形態に係る時間同期化プロトコルの具体例を示す。第１のノード１０４は、通信ネットワークへの結合が許可された後、及び／又は、第２のノード１０２とのリンクを形成した後、任意に設定された間隔若しくはランダム間隔などの間隔内で、第２のノード１０２に時間同期化要求を提供する。ランダム間隔は、第１の時間間隔（又はスパン）内で、ネットワーク内部の各要求に対して、ランダムに設定され得る。非限定的な例示の時間間隔は、０～１２０秒を含み、各実装では、時間同期化要求は、０～１２０秒内でランダムに提供される。他の実施形態では、ランダム間隔はランダムに設定されず、第１の時間間隔（またはスパン）内である。時間同期化要求は、一意的なＩＤバイトなどの、一意的な識別子（ＩＤ）を含み得る。固有のＩＤは、第２のノード１０２に対して、データフレームが時間同期化要求を含むことを、示す。タイミング要求は、一つの上位レベル層を介して第２のノード１０２に通信される。
【0029】
要求に応答して、本明細書で更に説明するように、タイミング情報が第１のノード１０４に提供される。第１のノード１０４は、一意的に認識可能なデータフレームで提供され、且つ一つの上位レベル層を介して伝達されるようにタイミング情報を受信する。第１のノード１０４は、タイミング情報を介して伝達されたパラメータにクロック１０６を設定する。第１のノード１０４は、所定の時間範囲内で追加の時間同期化要求を通信することにより、追加的に進行中の時間同期化を維持することができる。更に、第１のノード１０４及び第２のノード１０２は、通信ネットワーク内で相互に時間同期化されている間に、データを通信できる。
【0030】
多くの実施形態では、装置は、メッシュネットワーク通信コントローラ回路１００及び／又は第２のノード１０２を、追加的に含む。メッシュネットワーク通信コントローラ回路１００は、「メッシュコンセントレータ」と呼ばれることもあり、フィールドエリアネットワーク（ＦＡＮ）のネットワーク回路間の通信を、例えば、ネットワークタイムプロトコル（ＮＴＰ）サーバを介して、インターネット（例えば、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ））に提供するのに、用いることができる。また、前述のように、メッシュネットワーク通信コントローラ回路１００は、ノードを通信ネットワークに結合するのに用いることもできる。メッシュネットワーク通信コントローラ回路１００、第１のノード１０４、及び第２のノード１０２は、第１のノード及び第２のノードを含む通信ノード内の回路間のデータが複数の抽象化層を用いて通信する通信プロトコルを介して、通信ネットワーク内のデータを通信するためのデータパスを提供する。幾つかの特定の実施形態では、通信プロトコルは、ビーコンベースの通信プロトコルを含む。
【0031】
第２のノード１０２は、第１のノード１０４がパラメータを設定するために用いるタイミング情報を提供する。例えば、第２のノード１０２は、一意的に認識可能なデータフレームで第１のノード１０４に送信されるタイミング値を介して、一つの上位フレームを介して通信されるタイミング情報を提供する。一意的に認識可能なデータフレームは、（一意的なＩＤバイトなどの）一意的な識別子と時間値とを含み得る。固有の識別子は、データフレームが時間値を含むことを（第１のノード１０４に対して）示し得る。幾つかの実施形態では、時間値は、日付（例えば、暦日）、時間、及び／又はそれらの組み合わせを含む。第１のノード１０４は、第２のノード１０２から伝達されたパラメータにクロック１０６を設定するが、他の上位レベル層全体に時間値をプッシュすることはない。前述のように、抽象化層は、ＯＳＩ層などの、インターネットプロトコル（ＩＰ）スタックの層であってもよい。
【0032】
幾つかの特定の実施形態では、時間同期化プロトコルに用いられる一つの上位レベル層は、ＭＡＣ層などの、データリンク層である。第１のノード１０４は、一つの上位レベル層を介して時間同期化要求を提供し、一つの（例えば、同じ）上位レベル層を介してタイミング情報を受信し、ＩＰスタックの他の上位レベル層全体に時間値をプッシュすることなく、パラメータに対応するクロックを設定することができ、これにより、ＩＰスタックを介してデータをプッシュする場合と比較してレイテンシが低減し得る。
【0033】
第１のノード１０４及び第２のノード１０２は、時間同期化されている間に、電力関連データなどのデータを通信することができる。前述のように、時間同期化は、所定の時間範囲内で時間値を後続的に更新することによって、維持され得る。ランダム時間間隔は、範囲（例えば、０～１２０秒）などの、第１の時間間隔であればよい。所定の時間範囲は、第１の時間間隔よりも大きい値であってもよい、一つ若しくは複数の値を含むことができる。特定の非限定的な例として、ランダム時間間隔は、０～１２０秒の間であり、追加の要求を定期的に送信するのに用いられる所定の時間範囲は、９００秒であればよい（そして、所定の時間範囲は、ランダム時間間隔と等しいか、またはそれ以下であればよい）。
【0034】
様々な実施形態では、ランダム時間間隔及び／又は所定の時間範囲は、第１のノード１０４、第２のノード１０２、及び／又はメッシュネットワーク通信コントローラ回路１００の、一つ若しくは複数によって、設定及び／又は調整され得る。例えば、回路は、値が一つ若しくは複数の範囲内になるように設定することができ、後に範囲内に値を調整することができ、及び／又は、範囲自体を調整することができる。
【0035】
幾つかの特定の実施形態では、第１のノード１０４及び第２のノード１０２は、上述のように、時間同期化プロトコルの一部として、時間値を通信し、時間同期化のためのパラメータを設定する。第１のノード１０４は、更に、時間同期化プロトコルを介して、他の通信ノードとの間で時間同期化を提供するためのタイミング情報を、別の他のネットワークノードから、受信し得る。これにより、時間同期化プロトコルを用いて、通信ネットワーク内の複数の通信ノードを時間同期化することができる。
【0036】
図２は、様々な実施形態と一致する、例示のメッシュネットワークのブロック図である。特定の実施形態では、メッシュネットワークは、本開示のＰＬＣの実施形態と一致して、（２１４－１、２１４－２、２１４－３、２１４－４、２１４－５、２１４－６、２１４－７、２１４－８、２１４－９、２１４－１０、２１４－１１、２１４－１２の内部の、本明細書では各々について「エキップメント２１４」と総称する、）エンドポイントが、簡易さのために本明細書では「コレクタユニット２０８」と称するコレクタユニット２０８－１、２０８－２、２０８－３、２０８－４と通信する、ＰＬＣを含む配電システムを含む、又は、その一部を形成する。これらの通信は、電力会社から顧客の用地の各々に電力を供給する同じ電力線を介して、生じる。この文脈にて、そして前述のように、本開示の形態は、ＰＬＣを採用する実施形態と、採用しない実施形態とに、利益をもたらすよう実現されている。
【0037】
図２を参照すると、システムは、ブロードバンド通信ネットワークに重なる配電システムを含む。配電システムの図示の形態は、エキップメント２１４の夫々のセットが配置されている顧客の用地の施設で消費するための、様々な地理的に分散された分散ステーションを介して分散する、交流電力を生成するユーティリティ（電力）会社２０５を含む。エキップメント２１４は、（例えば、破線として図示されている）電力線を介して受信される電力に基づいて動作する。様々な例では、個々の顧客の用地におけるエキップメント２１４は、顧客の用地の施設に設置される（電力メータ及び／又はロードスイッチなどの、回路である、若しくは、少なくとも、含む、）エンドポイントデバイスを含む。このような配電タイプのシステムでは、エンドポイントデバイスはまた典型的には、（例えば、近傍の顧客の用地のグルーピングに近接して配置され、ルータ、及び／又は、上述の「メッシュネットワーク通信コントローラ回路」を含み得る）コレクタユニット２０８から、構成及び他のデータを受信し、レポート及びステータス情報をコレクタユニット２０８に送り返すための回路を備えて構成されており、このレポート及びステータス情報は、ユーティリティ（電力）会社２０５に代わって運営されているコンピュータサーバ２０３に送り返される。このようなＰＬＣシステムでは、この情報は、コレクタユニット２０８とエキップメント２１４との間で、電力線を介して、双方向に送信される。コンピュータサーバ２０３は、本明細書に示され説明されている、通信を実行するために一緒に動作する一つ又は複数のコンピュータ（処理回路）を示し、及び／又は、含む。
【0038】
図２はまた、コンピュータサーバ２０３と顧客の用地におけるエキップメント２１４との間で結合されるブロードバンド通信ネットワーク（「ＢＢＮ」）２１０を示す。図１のエキップメント２１４の各々の内部には、ブロードバンド通信ネットワーク２１０を介してコンピュータサーバ２０３との通信が可能である、夫々の通信デバイス（例えば、通信ノード）が配置されている。ここでは、通信デバイスは、ブロードバンド対応であることを指す。上述のように、エキップメント２１４のブロードバンド対応通信デバイスの各々は、電力会社２０５により制御される電力線を介して電力供給される。
【0039】
図２において、エキップメント２１４は、通信チャネルを介してシンボルをコレクタユニット２０８に夫々送信する。特定の実施形態では、エキップメント２１４は、顧客のロケーション（例えば、建物）に配置され得る。変圧器は、変電所／コレクタハウジングを介して、顧客の用地のグループ近くに配置されることが多く、交流電力が顧客の用地に供給される前に、電圧の降圧を提供する。（コレクタユニット２０８として示されている）コレクタ回路は、電力線を介してエキップメント２１４のエンドポイントと通信するように構成される回路を含み、典型的には、電力会社に代わって運営されるコマンドセンタと（高速ネットワークインターフェース、ワイドエリアネットワーク、イーサネットを介して）通信する回路も含む。
【0040】
本開示の特定の実施形態では、コレクタユニット２０８は、データをローカルデータベースに格納しながら、多数の異なるセットのエキップメント２１４からデータ（例えば、電力関連データ）を受信するように構成されている。コレクタユニット２０８は、（本明細書で説明するように、）通信デバイスの製造者によって、及び／又は、製造者と通信するサードパーティサービスプロバイダによって、動作され得る。また、コレクタユニット２０８は、エンドポイント２１４から受信するデータに基づいてアクションを起こし、エキップメント２１４のセットから受信するデータをコマンドセンタに送信し得る。コマンドセンタは、サードパーティサービスプロバイダに代わって動作されてもよく、製造者に代わって動作されるサーバと対比して、別個のサーバを表してもよい。例えば、ＰＬＣを含む配電システムにおいて、コマンドセンタは、異なる製造者によって提供される複数の異なるタイプの通信デバイス（例えば、給湯器、スマートサーモスタットなどの、ＷｉＦｉ対応の電化製品）から停電を示唆する条件を示すデータを受信し得る。コマンドセンタは、本明細書で説明するように、エキップメント２１４の間に停電を示唆する条件が存在することを示す、データを取得することができる。また、上述のように誤通信している通信デバイスによって提供される関連情報に応答して、コマンドセンタ及び／又はコンピュータサーバ２０３は、停電の発生の可能性を更に評価するために、誤通信している通信デバイスのデバイス識別子、その物理的（顧客の用地の）アドレス、及び、更に有用でもある、各通信デバイスのためのプロトコル固有の周波数を、格納するデータベースにアクセスすることができる。
【0041】
特定の実施形態と一致して、コマンドセンタは、他のデバイスが、エキップメント２１４から受信したデータにアクセスすることを可能にする、インタフェースを提供する。例えば、ユーザデバイスは、サービスプロバイダ、メンテナンス要員、及び／又は、サービスプロバイダの顧客によって、所有されているかもしれない。停電を示唆する条件の識別に応答して、コマンドセンタは、顧客がアクセス可能なユーザデバイスにデータを提供して、停電の存在に関する情報を提供し、停電の期間を推定する情報を潜在的に提供することができる。
【0042】
コレクタユニット２０８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、又は、他の通信ネットワークを介してコマンドセンタと通信することができる。これらのデータネットワークは、有線ネットワーク又は無線ネットワークとして実装することができる。有線ネットワークは、金属線導体、光ファイバ材料、若しくは導波管を用いて実装されるネットワークを含むが、これに限定されない、任意の媒体制約ネットワークを含むことができる。無線ネットワークは、電波及び自由空間光ネットワークを用いて実装されるネットワークなど、すべての自由空間伝搬ネットワークを含む。
【0043】
したがって、本開示の実施形態は、無線又は有線対応通信デバイスを用いる停電アセスメントに向けられている。
【0044】
また、本開示の形態によれば、顧客の用地のエキップメント２１４－１、２１４－２等のセットは、メッシュネットワークで用いる、エンドポイントデバイス及びブロードバンド対応通信デバイスを含み得る。顧客の用地におけるエキップメントは、各々の顧客の用地に電力をルーティングするのに利用可能な様々な配電パスを図示するために図２の破線を用いて図示されているように、電力線を介して、電力を供給される。前述のように、エンドポイントは、（図２には示されていない）コレクタユニットと通信し、通信デバイスはブロードバンド通信ネットワークを介して遠隔設置されたコンピュータサーバと通信する。例示のメッシュネットワークでは、エンドポイントデバイスは、メッシュベースの通信ネットワークにおける従来のように相互に通信してもよく、又は、コレクタを介して通信してもよく、当該コレクタは、（例えば、コレクタユニット２０８として図示されている）無線ルータを含むことができ、当該無線ルータは、配電システムによってカバーされる遠隔領域に到達するために、近傍のデバイスがデバイス間で通信することを可能にするのに十分な近接度に配置される。ブロードバンド対応通信デバイスは、単独で、若しくはルータと組み合わせて、ブロードバンド通信ネットワーク上で通信するようにも構成されており、例えば、（ホットスポット）通信リピータコンテキストで相互に通信してＲＦカバーエリア（例えば、ＷｉＦｉまたはセルラー）を拡大し、ブロードバンド対応通信デバイスは、ブロードバンド／ＲＦネットワーク（例えば、ＷｉＦｉタイプのインターネット、及び／又は、ローカルセルラーネットワーク）上で直接通信するように構成されていてもよい。この文脈では、そのようなメッシュネットワークは、上述の問題に対処する、又は克服するために、ブロードバンド対応通信デバイスによって、補完される。ブロードバンド対応通信デバイスが採用される各々のそのような実施形態では、本明細書に記載される、同じタイプの通信スキーム及びプロトコルを用いて、高い可能性の停電の発生を、管理、検知、及び報告することができる。
【0045】
コンピュータサーバはまた、システム内の通信デバイスの（全てよりも少ない数を示す）サブセットからデータを受信するために、（図２には示されていない）通信デバイスに通信可能に結合され得る。例えば、特定の実施形態では、メッシュネットワークの従来の動作が配電システム全体で採用され、ブロードバンド対応通信デバイスは、停電を判定するのに重要であるエリアの代表であるなど、有益と考えられる領域のみに、追加される。このようなブロードバンド対応通信デバイスのサブセットを用いて、サンプリングされた領域を表し、システムを全体として反映する。
【0046】
本明細書に記載するように、サーバは、ブロードバンド対応通信デバイスのサブセットからの夫々の通信を受信することに応答して、ブロードバンド対応通信デバイスのサブセットに対応する一つ若しくは複数の領域内の、消費量、及び、停電の可能性を含む故障の、評価などの電力関連データを評価するように構成されて配置されてもよい。幾つかの実施形態では、アセスメントに応答して、停電の影響を受ける可能性のある他のノードを識別するために、及び／又は、停電の原因を特定しそこから電力回復のための補償をどこでどのように行うかを決定するために、償還請求し得る。例えば、図示されているように、ブロードバンド対応通信デバイスの各々は、様々な配電経路によって電力線コンポーネント２１２に結合されていてもよい。通信デバイスの各々は、上述のように、コンピュータサーバが通信デバイスの各々と通信することを許可された状態で、ルータを介して（相互の）無線若しくは有線通信が可能になっていてもよい。更に、二つ以上のノード（例えば、エンドポイントデバイス、及び／又は、他の回路ベースの通信デバイス）は、図１に関連して説明したように、時間同期化プロトコルを実行することができる。
【0047】
図２の実施形態は、配電システムで用いるメッシュベースの通信ネットワークを例示しているが、この点において実施形態は必ずしも限定されない。例えば、様々な実施形態は、非メッシュ通信ネットワーク、及び／又は、配電システム以外のシステムにおける、通信ノード間の上述の時間同期化プロトコルを用いることができる。具体的な例として、上述の時間同期化プロトコルは、配電システムではないユーティリティシステムの一部として実装することができる。別の具体例として、家庭用モニタリングシステム若しくは他のタイプのセキュリティシステム（例えば、複数のカメラ及び／又はセンサを伴うセキュリティシステム、異なるエキップメント若しくはデバイス上のセンサを伴うシステム）の、通信ノード間の時間同期化プロトコルの実装が挙げられる。別の具体例は、異なるエキップメントデバイス上のセンサを含み得る、ある建物若しくは産業用モニタリングシステムの、通信ノード間の時間同期化プロトコルの実装を含む。例えば、産業用モニタリングシステムは、プロセス若しくは製造手順に関するセンサからのデータを通信することができ、制御システムにフィードバックを提供することができる。
【0048】
図３は、本開示の実施形態と一致する、通信ネットワークにおけるノード間のタイミング同期化のための例示の通信プロトコルを示すフロー図である。前述したように、通信ネットワーク内のデータを通信するデータパスは、通信ノード内の回路間のデータが複数の抽象化層を用いて通信する通信プロトコルを介して提供され得る。特定の実施形態では、ノードは、配電システムの一部としてノードのアレイを形成する通信ポイントとして構成することができ、システム内の消費電力を示す電力関連データに基づいて動作することができる。この文脈では、そのような各々のノードは、通信ノード間で電力関連データを通信する通信回路を有する。
【0049】
図示されているように、第１のノード３３２は、第１のノードが通信ネットワーク内に結合した後、ランダム間隔内で第２のノード３３１に時間同期化要求を提供する。第２のノード３３１は、時間同期化メッセージなどの、タイミング情報を提供することによって応答する。例えば、第２のノード３３１は、時間同期化要求を受信することに応答して、上位レベル層の一つを介して、一意的に認識可能なデータフレーム内の時間値として、タイミング情報を第１のノード３３２に提供する。第１のノード３３２は、タイミング情報の、第２のノード３３１から伝達されるパラメータに内部クロックを設定する。第１のノード３３２及び第２のノード３３１は、所定の時間範囲内で時間値を後続して更新することにより、相互に継続的な時間同期化を維持することができる。
【0050】
図４は、本開示と一致する、ノード回路（別名、回路ベースのノード、若しくは単に、ノード）による時間同期化の動作を例示するフロー図を示す。図示されるように、４４０において、ノード（例えば、子ノード）は、通信ネットワーク内に結合する。結合後、４４２において、ノードは、時間が設定されたかどうかを判定する。例えば、ノードのクロックによって示されるようにパラメータが設定されているならば、タイミングが設定されている。
【0051】
タイミングが設定されていないと判定することに応答して、４４４にて、ノードは、時間要求カウンタ（例えば、第１の時間値から選択されるランダムな時間）を開始することができる。４４６にて、ノードは、カウンタが期限切れになったかどうかを判定する。カウンタが期限切れでない場合、４４８にて、ノードはカウンタをデクリメントする。カウンタが期限切れの場合、４５０にて、ノードは、他のノード（例えば、親ノード）に時間同期化要求を送信する。４５２にて、ノードは、他のノードからタイミング情報を受信し、タイミング情報に基づいてクロックをパラメータに設定することができる。
【0052】
時間が設定されたことを判定することに応答して、４５４にて、ノードは、予め設定された時間値への要求維持カウンタを開始することができる。４５６にて、ノードは、維持カウンタが期限切れになったかどうかを判定する。カウンタが期限切れになっていない場合、４５８にて、ノードはカウンタをデクリメントする。カウンタが期限切れになっている場合、４６０にて、ノードは、他のノード（例えば、親ノード）に時間同期化要求を送信する。４６２にて、ノードは、他のノードから（更新された）タイミング情報を受信し、そのタイミング情報からクロックをパラメータに設定することができる。
【0053】
様々な他の実施形態では、ランダム間隔及び／又は所定の時間期間を、設定及び／又は調整することができる。例えば、ランダム間隔は、第１の時間間隔から設定されるか、又は、別途、選択され得る。前述のように、第１の時間間隔は、ランダム間隔が選択される０秒から１２０秒の間などの、範囲（又は時間スパン）を含むことができる。幾つかの実施形態では、必ずしもそう限定されるものではないが、所定の時間期間は、第１の時間値（例えば、範囲）、及び／又は、選択されたランダム間隔よりも、大きくてもよい。ノードは、幾つかの実施形態では、ランダム間隔及び／又は所定の時間期間を設定することができる。他の実施形態では、他の回路（例えば、親ノード又はメッシュネットワーク通信コントローラ回路）は、ランダム間隔及び／又は所定の時間期間を、設定又は調整することができる。
【0054】
別段の指摘がない限り、様々な汎用システム及び／又は論理回路を、本明細書の教示に従ってプログラムと共に用いることができ、または、必要な方法を実行するためにより専門的な装置を構築することが有益であることが判明し得る。例えば、本開示によれば、一つ若しくは複数の方法は、汎用プロセッサ、他の完全若しくは半プログラム可能な論理回路をプログラミングすることによって、及び／又は、そのようなハードウェアとソフトウェアで構成された汎用プロセッサとの組み合わせによって、ハードワイヤード回路で実施することができる。別の例として、「通信デバイス」という用語は、他のデバイス、例えば、図示されたブロードバンドネットワークを介して、ＷｉＦｉ、及び／又は、ＩｏＴなどのセルラ対応デバイスなどの、他のデバイスと通信することが可能な回路を指し、及び／又は、含むことが理解されるであろう。例えば、ＷｉＦｉ／セルラ対応デバイスは、デスクトップＣＰＵ、タブレット、スマートフォンなどを含み得る。従って、図示される様々なコンポーネント及びプロセスは、（回路構成要素単独で、又は構成／ソフトウェアデータと組み合わせて作動し、さも無ければ「モジュール」として知られる）データ処理回路の使用を介して等、様々な回路ベースの形式で実施することができる。
【0055】
本開示の形態は、本明細書に明示的に記載されたもの以外のコンピュータ／プロセッサベースシステム構成でも実践できることが認識される。これらの様々なシステム及び回路のために必要とされる構成は、意図された適用及び上記の記述から、明らかになるであろう。当該技術分野の知識を有する者は、様々な用語及び技法を用いて、通信、プロトコル、アプリケーション、実装、及びメカニズムの、一つ若しくは複数に関連する形態を記述する。そのような技法の一つは、アルゴリズム又は数学的表現で表現される技法の実装の記述である。そのような技術は、例えば、コンピュータ上でコードを実行することによって実装され得るが、その技術の表現は、式、アルゴリズム、又は数式として、伝達され連絡され得る。本明細書の目的のために、（「ノード」、「エンドポイント」及び「エンドポイントデバイス」と同様に）用語「通信デバイス」は、スマートサーモスタット、スマート給湯器などのＷｉＦｉ及び／又はセルラ対応デバイスのような、例えば図示されるブロードバンドネットワークを介して、通信することが可能な回路を指し、及び／又は、含む。例えば、ＷｉＦｉ／セルラ対応デバイスは、デスクトップＣＰＵ、タブレット、スマートフォンなどを含むことができる。
【0056】
特定の実施形態では、機械実行可能命令は、本開示の方法の一つ若しくは複数の方法と一致する方法で、実行するために記憶される。命令を用いて、その命令でプログラムされる汎用プロセッサ若しくは特殊用途プロセッサに、本開示の方法のステップを実行させ得る。ステップは、ステップを実行するためのハードワイヤードロジックを含む特定のハードウェアコンポーネントによって、又は、プログラムされたコンピュータコンポーネントとカスタムハードウェアコンポーネントとの任意の組み合わせによって、実行され得る。
【0057】
幾つかの実施形態では、本開示の形態は、コンピュータプログラムプロダクトとして提供され得、このプロダクトは、本開示に係るプロセスを実行するためにコンピュータ（若しくは他の電子デバイス）をプログラムするのに用いられ得る命令を記憶する機械若しくはコンピュータ可読媒体を含んでもよい。従って、コンピュータ可読媒体は、電子命令を格納するのに適した任意のタイプの媒体／機械可読媒体を含む。
【0058】
上述にて説明する様々な実施形態は、例示のために提供されており、本開示を必ずしも限定するものと解釈されるべきではない。上述の説明及び図示に基づいて、当業者であれば、本明細書に図示及び記載する例示の実施形態及び利用例に厳密に従うことなく、本開示について様々な修正及び変更が為され得ることを容易に認識するであろう。例えば、そのような変更は、様々なモジュールの一つ若しくは複数を実装するための特定の回路及び／又はソフトウェアコードのバリエーションを含み得る。そのような修正及び変更は、以下の特許請求の範囲に記載する形態を含む、本開示の真の精神および範囲から逸脱しない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】