JP2010178336A - アドホックネットワークを用いた無線遠隔測定のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線遠隔測定システムは、低コスト、低電力アドホックネットワークを使って遠隔デバイスの柔軟な読み取りと制御とを提供する。
【解決手段】ユーティリティサービスに適用可能な実施例では、顧客の電力消費量が、アドホックネットワーク通信能力を持つユーティリティ計測システムによって測定される。遠隔測定ユニットは、アドホックネットワークを介して、中間通信ユニット又はホップに情報を送信する。中間通信ユニット又はホップは、移動ユニット、移動基地ユニット、加入者家庭コンピュータ、及び家庭基地ユニットを含む。中間通信ユニットは、無線インフラストラクチャまたは中央ユニットによって計画されている知識にしたがい、マルチホップアドホックネットワーク又は携帯ネットワークを通じて、この受信された情報を中央コントローラへ転送する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に無線通信に関する。更に詳しくは、本発明は、アドホックネットワークを用いた遠隔測定デバイスの無線遠隔測定のための斬新で改良された方法及び装置に向けられている。

多くの産業は、基準データの監視、測定、または記録のために遠隔測定装置を用いている。例えば、ユーティリティ会社は、ユーティリティ消費量を測定するために顧客サイトに配置されたユーティリティ測定器を使用する。電力、水、及び天然ガス会社のようなユーティリティ会社の自由化は、これらユーティリティ会社に、他の潜在的ユーティリティサービスプロバイダと競争するために、コスト低減の手段としてサービスや機器の技術的近代化の努力を促した。

従来からのユーティリティ測定システムでは、各ユーティリティ顧客は、１カ月あるいは２ヶ月のような予め定めた期間にわたるユーティリティ使用量にしたがって課金される。１組のダイヤルのような視覚的ディスプレイ、または「オドメータ」タイプディスプレイを持つ電気機械測定器は、このユーティリティ使用量を測定する。一般的には、ユーティリティ会社の従業員である人間は、サービスエリアにおける各ユーティリティ測定器に定期的に訪れ、測定器によって報告されているユーティリティ消費量を視覚的に読み取る。

従来のユーティリティ測定システムには、幾つかの非効率が存在する。例えば、ユーティリティ会社は、視覚的に読み取るために各測定器に赴く人にお金を支払わねばならない。これは、測定器読取者を危険な領域に送る必要があるかもしれない。また、人が、各測定器に赴くのに物理的に長い時間がかかる。したがって、ほとんどの電気機械測定器は、ユーティリティ料金を低減したい人によって開かれ、改竄される。測定器は一般におおよそ１ヶ月に一度しか読まれないので、改竄は、ユーティリティ会社に明らかにならない。従来のユーティリティ測定システムに対する別の欠点は、局部的な停電又は節電条件の検出のような、局部的な欠陥検出が不可能であるということである。なぜなら、遠隔デバイスは、規則的なベースでは測定も報告もされないからである。

この領域にあるユーティリティ会社に直面する問題は、測定デバイスまたはＰＯＳを遠隔で監視、測定、または制御する必要がある他の産業における会社に直面する問題に類似している。例えば、米国郵便サービスなどのような郵便物配送会社は、一般に、極めて多数の郵便物ドロップオフポイントを維持している。毎日、これらドロップオフポイントは、配送のために郵便物が投函されたかを見るために確認されなければならない。特に郊外の地域では、郵便局員が確認に到着したときに、遠隔の郵便ボックスに郵便物がないことがしばしばある。これは、資源の非効率的な利用の結果を招く。同様に、ベンディングマシンサービスプロバイダは、従業員が到着するまでに、マシンにおける実際の需要が何であるかを知ることも無く、予め定めたスケジュールに従って遠隔のベンディングマシンにサービスするために従業員を送り出す。明らかに、遠隔ステーションのイベント駆動された需要側管理というよりもむしろ、遠隔ステーションのスケジュールされたサービスから生じる同様の非効率性に直面している多くの産業が存在する。

本発明の譲受人に譲渡され、ここで引用して援用している１９９８年５月５日に登録された米国特許５，７４８，１０４号「Wireless Remote Telemetry System」は、遠隔測定方法及びシステムを開示している。しかしながら、このインフラストラクチャの無線部分は、高電力遠隔ユニットと、精巧なネットワーク計画とを必要とする。

したがって、低コストかつ効率的方法で無線遠隔測定データ情報を提供することによって、従来技術の遠隔測定装置の欠点を回避するような遠隔測定システムに対する要求がある。また、遠隔位置において、進んだ顧客サービスを提供するための「ゲートウェイ」に対する要求がある。

本発明は、アドホックネットワークを用いて、遠隔測定デバイスの制御、及び頻繁な読み取りを提供する斬新で改良された無線による遠隔測定システムを提供する。例えば、ユーティリティサービスに適用可能なある実施例では、住宅や商業ビルのような多くの顧客による電力消費は、アドホック通信能力を持つユーティリティ測定システムによって測定される。このユーティリティ測定システムは、アドホックネットワークを介して移動ユニットと通信する。すると、移動ユニットは、アドホックネットワーク及び／又は無線通信システムを介して中央コントローラと通信する。

移動ユニットは、遠隔測定ユニットに接近した場合には、アドホックネットワークを介してユーティリティ測定システムから情報を受信する。移動ユニットは、この受信した情報を、低いトラフィック時間周期で、オンデマンドで、あるいは、無線インフラストラクチャ又は中央コントローラによって遠隔設定及び調整される予め定めたスケジュールにしたがって、中央コントローラに規則的に送信する。遠隔測定ユニットが中央コントローラに送信するメッセージは、ユーティリティ消費量読取と、故障状態表示とを含む。

このシステムは、ピーク時間帯における需要をシフトするために速度情報を遠隔測定ユニットに配信したり、ユーティリティサービスや測定測定システムが故障状態にある場合に、ビル所有者に遠隔から通知を配信したり、ピーク利用量を最小にするための負荷平準化のようなリアルタイム制御機能を配信するような種々の改良型サービスを提供する。このシステムはまた、大規模な停電の間のような、ピーク報告時間の間のシステムにおける負荷を報告するようにするために、様々な技術を提供する。さらに、この遠隔測定ユニットは、遠隔場所における進んだ顧客サービスのために、ゲートウェイを提供する。無線かつ自動的な測定サービスを提供することによって、ユーティリティ会社は、労働集約的な測定器の目視を回避でき、コストを低減することができる。

ユーティリティ会社は、受信データを用いて、需要における変動及び窪みに応じて、負荷を監視し、調整する。これら変動が早期において検出される場合には、ピーク利用時間における課金を増やしたり、遠隔器具の直接的な制御によって、供給が調整されたり、需要がシフトされる。これによって、平均に対するピークの割合を低減させる。個々の顧客のために収集された情報は、短期及び長期利用予測を生成するために、リアルタイムで処理される。配信システムの至る所にある多数の遠隔測定ユニットの同時読み取りは、サービス損失、盗み、リーク、失敗または不適切な測定器の場所を教えてくれる。無駄な行いを正確に対象として制御するとともに、不変の目的を満足するために、課金されている顧客に対して、利用の振る舞いの正確なフィードバックが与えられる。

本発明の特徴、目的、及び利点は、同一の参照符号が用いられている図面と連携して以下に記載された詳細記述からより明らかになろう。
図１は、本発明の遠隔測定システムをブロック図型式で示す全体図である。 図２は、ある実施例に従った遠隔測定ユニットのブロック図である。 図３は、ある実施例に従った移動ユニットのブロック図である。

ブロック図型式の図１は、ある実施例に従った遠隔測定システム１００の全体図を示す。本発明は、電力サービスに関して記載されるが、このティーチングは、遠隔ステーションの遠隔からの監視、制御及び／又はサービスする必要がある前述したような他の産業と同様に、水や天然ガスサービスプロバイダのような他のユーティリティ会社に対しても等しく利用可能であると認められるべきである。

複数の遠隔測定ユニット１０２ａ〜１０２ｎが、それぞれ、ユーティリティ分配ネットワークの至る所に渡って戦略的なポイントに配置されている。例えば、遠隔測定ユニット１０２ａ〜１０２ｎは、ユーティリティサービスの最終使用が発生する住宅及び商業ビルに配置されうる。移動ユニットも、サブステーション等のような大規模な監視が望まれる主要な配信ポイントにも配置される。遠隔測定ユニット１０２ａ〜１０２ｎは、例えば、測定の種類（すなわち、ダイヤル又はオドメータタイプ）に適応したインタフェースデバイスによって、以前に設置された従来の電気機械ユーティリティ測定器に接続された基本トランシーバから構成される。この構成の利点は、小型で、低コストで、製造が容易なデバイスが、高価なシステム増強をすることなく、以前に設置された測定器上に搭載されるように容易に適用されることである。そのような遠隔測定ユニットは、図２を参照して以下に記載される。

ある実施例では、遠隔測定ユニット１０２ａ〜１０２ｎはそれぞれユーティリティサービス消費量の報告、測定器改竄の検知及び報告、ユーティリティ供給停止報告、及びサービスレベルにおける「変動」と「窪み」との検知と報告を含む基本的な測定機能を実行する。遠隔測定ユニット１０２ａ〜１０２ｎは、これら報告メッセージを、少なくとも１つの基地局１０８と、移動電話切換オフィス（ＭＴＳＯ：mobile telephone switching office）１１０とを介して中央コントローラ１１６に送る。ＭＴＳＯ１１０は、公衆切換電話網（ＰＳＴＮ：public switched telephone network）１１２とインタフェースしうる。中央コントローラ１１６は、例えば、コンピュータシステムと、関連するメモリデータベースと、インタフェース回路とから構成される。インタフェース回路は、ここで記載した制御機能を実行するためのアプリケーション専用のソフトウェアを実行する。以下に記載される種々の実施例では種々の中間通信ユニット、すなわち「ホップ」が、遠隔測定ユニット１０２ａ〜１０２ｎと、中央コントローラ１１６との間に「メッシュネットワーク」スタイルで挿入される。この中間通信ユニットは、加入者移動ユニット１４０、移動基地ユニット１３０、加入者家庭コンピュータ１３２、及び家庭基地ユニット１２２を含む。これら種々の実施例の各々は、同一の大規模システム内に共存しうる。

ある実施例では、基地局１０８とＭＴＳＯ１１０とは、コード分割多元アクセス（ＣＤＭＡ）拡散スペクトル通信システムに属する。このようなシステムの一例は、「SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE ORTERRESTRIAL REPEATERS」と題され、本発明の譲受人に譲渡され、ここでは引用して援用している１９９０年２月１３日に登録された米国特許４，９０１，３０７号で与えられている。さらに、この無線通信システムは、「Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System」と題されたTelecommunications Industry Association (TIA)/Electronic Industries Association (EIA) Interim Standard 95 (IS-95)、または、ここではｃｄｍａ２０００と称している「TIA/EIA/IS-2000 Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems」にしたがって設計されうる。あるいは、無線通信システムは、「Personal Station-Base Station Compatibility Requirements for 1.8 to 2.0 GHz Code Division Multiple Access (CDMA) Personal Communications Systems」と題されたＡＮＳＩ Ｊ−ＳＴＤ−００８に従って設計されうる。しかしながら、本発明のティーチングは、携帯であろうと、携帯でなかろうと、また適用される変調スキームにかかわらず、他の無線通信システムに対して利用可能であるものと認められるべきである。例えば、本発明は、米国ＴＤＭＡ規格ＩＳ−５４や、移動通信のためのパン欧州規格グローバルシステム（ＧＳＭ）のような時分割多元アクセス（ＴＤＭＡ）ベースのシステムにも等しく適用可能である。

ある実施例では、遠隔測定ユニット１０２ａ〜１０２ｎは、それぞれの報告メッセージを、アドホックネットワークを介して中間通信ユニットに送信する。アドホックネットワークを使用することの利点は、インフラストラクチャアーキテクチャにおける柔軟性、有線接続のないこと、及び柔軟なネットワークトポロジを含む。アドホックネットワークは、中間通信ユニットを移動可能でかつ低電力にする。これによって、中間通信ユニットは、人間によって、または自動車内において持ち運ばれうる。中間通信ユニットは、ネットワーク計画を行う必要なく、データ転送を行う測定ユニット１０２ａ〜１０２ｎを阻止する。アドホックネットワークは、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩＥＥＥ ８０２．１１、又は超広帯域通信（ultra-wide-band ）プロトコルに基づきうる。

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信プロトコルは、ケーブルを有さないか、または視線に対する必要性のない、粗いデータ及び音声転送のための、単純で、例えば１０ｍ乃至１００ｍといった小さな範囲の、無線ベースの解決を与える。それは、例えば、少ない複雑さ、少ない電力消費量、低いコスト、頻繁なホッピング、及び時分割二重実行のような多くの利点を与える。お互いの範囲内に来るＢｌｕｅｔｏｏｔｈデバイスは、アドホックポイントトゥポイント及び／又はポイントトゥマルチポイントによる無線接続を動的に設定する。この規格は、バッテリ駆動のデバイスには適切である。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信プロトコルは、当該技術分野では良く知られている。

ＩＥＥＥ ８０２．１１通信プロトコルは、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ：wireless local area network）環境においてアドホックベースでのデバイストゥデバイス接続を提供する。この無線通信規格は、より高いデータ速度、例えば９０まで至るより長い範囲を持つが、より多くの電力が必要とされる。この規格は、バッテリ駆動されないデバイスに適している。ＩＥＥＥ ８０２．１１通信規格は当該技術分野では良く知られている。

超広帯域通信プロトコルもまたアドホックベースでデバイストゥデバイス接続を提供する。それは、短い距離に対する直接的な通信に対して、柔軟で、低コストな実現を与える。これは、基地局を必要としない。アドホック通信プロトコルもまた当該技術分野では良く知られている。

ある実施例では、移動ユニット１４０は、測定ユニット１０２ｎから情報を受信し、この受信した情報を、計画されたデータ配信スキームにしたがって基地局１０８に転送する。移動ユニットが測定ユニット１０２ｎの範囲内に来た場合には、移動ユニットは、アドホックネットワークを介して測定ユニット１０２ｎから情報を受信する。人または自動車は、この移動ユニットを有利に運ぶ。この移動ユニットを持ち運ぶ人は、歩いているかも、ジョギング中であるかも、自転車に乗っているかも、あるいは測定ユニット１０２ｎの近辺に品物を配送中であるかもしれない。移動ユニットを運んでいる自動車は、配送車、旅客車両、バス、及び／又はタクシーを含む。アドホックネットワークがイネーブルされたそのような移動ユニットが、アドホックネットワークがイネーブルされた測定デバイスの範囲内に来た場合には、この移動ユニットは、測定デバイスからの情報を読み、格納する。その後、移動ユニットは、この情報を別の無線デバイスまたは中央コントローラに、自律的に、あるいは計画されたデータ配信スキームに従って転送する。このスキームは、無線インフラストラクチャまたは一般的なコントローラによって管理されうる。

ある実施例では、移動ユニット１４０は、この受信した情報を、ＣＤＭＡ携帯ネットワークにような携帯通信ネットワークを介して、基地局１０８に直接的に転送する。移動ユニットは、この情報を、低いトラフィック時間周期で周期的に、あるいは移動局１０８または中央コントローラ１１６の要求に基づいて転送する。

別の実施例では、移動ユニット１４０が中央ユニットの近くに来た場合には、移動ユニット１４０は、アドホックネットワークを介して、又は、マルチホップアドホックネットワークを通って、受信した情報を中央コントローラ１１６に転送する。移動ユニット１４０から中央コントローラ１１６へと情報を転送するためにマルチホップアドホックネットワークを使うことは、単一のアドホックネットワークの場合に比べて、送信エネルギーを低減する。

別の実施例では、移動局１４０は、受信した情報を、ＢＲＥＷ（binary runtime environment for wireless）プロトコルを使って中央コントローラ１１６へと転送する。ＢＲＥＷは、インターネットを介して情報を転送するために、移動ユニット１４０および中央コントローラ１１６にロードされるアプリケーションプラットフォームである。ＢＲＥＷプロトコルは当該技術分野では良く知られている。

別の実施例では、移動ユニット１４０が、受信した情報を、例えばＨＢＵ１２２のような中間ホップを通って基地局１０８に転送する。移動ユニット１４０からＨＢＵ１２２への送信は、低電力携帯またはアドホックネットワークを介しうる。有利なことに、移動ユニット１４０は、ＨＢＵ１２２と通信するために、高い送信電力を消費する必要はない。

別の実施例では、移動局１４０は、受信した情報を、ユーザ端末１３２を通って、中央コントローラ１１６に転送する。移動ユニット１４０が家庭コンピュータ１３２の範囲内に来た場合にもまた、移動ユニット１４０からユーザ端末１３２への送信は、上述したように、アドホックネットワークを介しうる。上述したように、ユーザ端末１３２は、受信した情報を、例えばインターネットを経由して中央コントローラに送信する。有利なことに、移動ユニット１４０は、ユーザ端末１３２と通信するために、高い送信電力を消費する必要はない。

ある実施例では、測定ユニット１０２ｎにおいて利用可能な情報は、多数の移動ユニットによって、基地局１０８または中央コントローラ１１６に中継される。もしも、ある移動ユニットが、移動ユニットの移動性のために、測定ユニット１０２ｎにおいて利用可能な全情報を受信できないのであれば、測定ユニット１０２ｎの範囲内に来る他の移動ユニットが、測定ユニット１０２ｎから、例えばデータパケットのような残りの情報をピックアップする。この実施例では、基地局１０８または中央コントローラ１１６で受信されたデータパケットは、例えばパケットＩＤのようなあるグループ識別に基づいてグループ化される。

ある実施例では、移動基地ユニット（ＭＢＵ：mobile base unit）１３０は、車両１２８内に配置され、遠隔測定ユニット１０２ａの通信範囲内へと運搬される。移動ユニット１４０に対する変更形態でありうるこの実施例は、無線通信サービスがまだ適用されていない郊外のエリアにおいてサービス範囲を増やすことに使用されうる。この実施例では、ＭＢＵ１３０は、他の実施例を参照して説明したように、アドホックネットワークを介して遠隔計測ユニット１０２ａから測定情報を読み取る。ＭＢＵ１３０は、また、基地局１０８または中央コントローラ１１６へ直ちに送信する代わりに、データを格納し、後処理を行うための個別のコンピュータ（図示せず）を備えている。この実施例では、ＭＢＵ１３０は、通り過ぎながら、遠隔測定ユニット１０２ａを読み取る。その後、ＭＢＵ１３０は、受信した情報を、基地局１０８または中央コントローラ１１６へと、直接的に、あるいは移動ユニット１４０、ＨＢＵ１２２、及び／又はユーザ端末１３２を通って送信する。

ある実施例では、ＨＢＵ１２２は、遠隔計測ユニット１０２ｃによって生成された報告メッセージを収集し、基地局１０８へと送信する。ＨＢＵ１２２は、制御メッセージ、命令、及び報告メッセージに対する応答を基地局１０８から受信し、必要とされる動作のために、それらを遠隔計測ユニット１０２ｃに中継する。しかしながら、変形実施例においては、ＨＢＵ１２２は、中央コントローラ１１６と通信するために、ＰＳＴＮに直接接続された事前インストールされた陸線通信リンク１２６を利用する。この変形実施例は、もしも以前に設置された陸線通信リンク１２６が既に遠隔局において存在するのであれば、通信コストの低減といった利点を持つであろう。さらに、ＨＢＵ１２２は、アプリケーションインタフェースを持ちうる。このインタフェースは、中央コントローラ１１６から送られた制御メッセージに基づいて、自動的な計測器読み取りの遠隔からのスケジューリングと、自動的な課金情報転送等を可能にする。

ある実施例では、ＨＢＵ１２２は、リンク１３４を介したユーザ端末１３２とのインタフェースのために、統合ＲＳ−２３２シリアルポートと、顧客電子バス（ＣＥＢｕｓ）トランシーバ等とを含む。ユーザ端末は、パーソナルコンピュータ又はファックスマシンを含みうる。リンク１３４もまた、上述したようなアドホック接続でありうる。したがって、ＨＢＵ１２２は、顧客が、中央コントローラ１１６からＨＢＵ１２２へと送られた情報を受信し、表示するためのインタフェースとして作用しうる。例えば、リアルタイム課金データ、口座状況問い合わせ、及び広告のような種々その他の付加価値サービスが、ユーザ端末１３２において表示されうる。ピークのユーティリティ利用時間の間、リアルタイム課金情報が、中央コントローラ１１６から、ユーザ端末１２２における顧客へと通信される。これによって、顧客に対して、大切ではない電気機器を停止することによって電力消費を低減するように促す。

ＨＢＵ１２２は、ホームインテグレーションおよびユーティリティロードマネジメントに関連する他のサービスのための「ゲートウェイ」としても作用する。例えば、アドホックネットワーク通信または電線搬送（ＰＬＣ：power line carrier）インタフェース１３８を経由して、ＨＢＵ１２２に接続されたＣＥＢｕｓ対応器具１３６について考える。器具１３６は、例えば照明取付具、加熱／空気調整ユニット、セキュリティシステム、あるいはホームエンタテイメントシステムでありうる。ピーク時間の間、中央コントローラ１１６は、スイッチをオフして、リアルタイムの電力負荷を低減するように、器具１３６、あるいは共通バス上にある器具のグループに対して制御メッセージを送信する。または、顧客は、基地局１０８及びＨＢＵ１２２を経由して、あるいはアドホックネットワークリンク１４２を経由して、移動ユニット１４０から器具１３６へと制御メッセージを送ることによって、器具１３６を遠隔から起動させたり、停止させることができる。

ある実施例では、遠隔計測ユニット１０２ｂは、ユーザ端末１３２とインタフェースするアドホックネットワークを持っている。この実施例では、計測デバイス１０２ｂで測定された情報は、スケジュールされたとおりにオンデマンドで規則的に、あるいは、ポータブルユーザ端末１３２が、計測ユニット１０２ｂの範囲内に来た場合に、ユーザ端末１３２に転送される。このユーザ端末は、受信した情報を、処理し、格納し、及び／又はインターネットのようなグローバルな通信ネットワークを通じて中央コントローラに転送する。

上述した実施例の各々では、多数の遠隔計測ユニット１０２ａ〜１０２ｎが、中間「ホップ」、すなわち移動ユニット１４０、コンピュータ端末１３２、ＨＢＵ１２２、又はＭＢＵ１３０を通って同時にメッセージを送ろうとする。同時に、他の移動加入者ユニットもまた、基地局との通信を試みている。したがって、競合している遠隔計測ユニット１０２ａ〜１０２ｎ間の「衝突」を回避するための技術が、その大部分が本願に引用され援用されている米国特許５，７４８，１０４号で与えられている。

図２には、遠隔測定ユニット２００が示されている。電気ユーティリティ計測読み取りに適用可能な実施例では、測定デバイス２０２は、電気機械電力消費量モニタ、および回転ディスクタイプ又はオドメータタイプのディスプレイであり、これらは当該技術分野で知られている。そして、読取インタフェース２０４は、適用されている測定デバイス２０２の種類に対応した光学式あるいは電気機械式のインタフェースでありうる。例えば、もしも測定デバイス２０２が電気機械式の回転ディスクであれば、このディスクの回転数は、電力消費量を示す。このような場合、読取インタフェース２０４は、光源と、ディスクが回転する毎に一つの光パルスを読み取る光セルとを備える。読取インタフェース２０４は、光パルスをアナログの電気パルスに変換し、それらをアナログマルチプレクサ（ＡＭＵＸ）２０８に送信する。ＡＭＵＸ２０８からは、それらが、アナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ）２１０に渡される。Ａ／Ｄは、アナログの電気パルスを、読取インタフェース２０４によってカウントされた回転数を表すデジタル信号に変換する。そして、得られたデジタル信号を、マイクロプロセッサ２１４に渡す。デジタル信号に応答して、マイクロプロセッサ２１４は、キロワット時間単位での合計消費量を計算し、格納する。この好適な実施例では、格納間隔が、約３０分から約１ヶ月までで選択可能である。

局所的にプログラムされるか、または中央コントローラ１１６からページングチャンネル１０４を介してダウンロードされる（図１参照）かの何れかでありうる報告スケジュールに従って、マイクロプロセッサ２１４は、中央コントローラ１１６への送信のためのユーティリティ消費量メッセージを生成する。この消費量メッセージは、マイクロプロセッサ２１４によってフォーマットされ、その後、アップコンバートされ、変調され、増幅され、アドホックネットワークインタフェースユニット２４０に転送されるか、または、アンテナ２２２を介して送信機２１６によって送信される。後者の実施例では、マイクロプロセッサ２１４が、ページングチャンネルにおいて割り当てられたページングスロット以外の時間の間の送信のためにスイッチ２２０を構成することに留意されたい。これによって、遠隔計測ユニット１０２を、中央コントローラ１１６から到来するメッセージを失うことなく半二重に動作することができるようにする。あるいは、もしも半二重の動作が望まれない場合には、スイッチ２２０は、当該技術分野で知られているような従来技術のデュプレクサによって置き換えることができる。

既に記載した中央コントローラ１１６は、遠隔計測ユニット１０２ａ〜１０２ｎのために制御及びフィードバックメッセージを送信する。これらメッセージは、アドホックネットワークインタフェースユニット２４０を介して転送される。あるいは、これらメッセージは、アンテナ２２２によって捕捉され、受信機２１８によってダウンコンバート及び復調され、適切な動作のためにマイクロプロセッサ２１４に渡される。もしも出て行く送信が必要ではない場合には、マイクロプロセッサ２１４は、スイッチ２２０を受信用に設定することに留意されたい。中央コントローラ１１６によって送られた制御メッセージは、遠隔計測ユニット１０２によって送信された種々の報告メッセージの受領の確認と、スケジューリングメッセージとを含む。

更に、典型的な実施例である図２では、電圧ステップダウン変換器２０６ａ及び２０６ｂは、それぞれ、顧客サイトにおいて、フェーズＡ及びＢの電線に接続されている。米国内の居住家庭における典型的な電力構成では、フェーズＡ及びＢともに１２０ボルトの電圧レベルである。

ステップダウン変換器２０６ａ及び２０６ｂは、それぞれ、フェーズＡ及びＢにおいてそれぞれ感知された電圧に比例したアナログ電圧レベル信号を出力する。このアナログ電圧レベル信号は、ＡＭＵＸ２０８によってＡ／Ｄ２１０に渡され、デジタル電圧レベル信号に変換される。このデジタル電圧レベル信号はその後、シリアルインタフェース２１２を通ってマイクロプロセッサ２１４に渡され、それぞれ最大及び最小電圧レベル閾値と比較される。ある実施例では、この最大及び最小電圧レベル閾値は、プログラム可能であり、必要な場合には、中央コントローラ１１６からの制御メッセージを経由してイネーブルまたはディセーブルされる。

もしもフェーズＡで感知された電圧を表すデジタル電圧レベル信号と、フェーズＢで感知された電圧を表すデジタル電圧レベル信号とが、ともに最大電圧レベル閾値と最小電圧レベル閾値との間にある場合には、フェーズＡとフェーズＢとの電圧レベル規格が満足しており、何のアクションもない。しかしながら、フェーズＡで感知された電圧を表すデジタル電圧レベル信号か、フェーズＢで感知された電圧を表すデジタル電圧レベル信号かの何れか一方でも、最大電圧レベル閾値と最小電圧レベル閾値との間にない場合には、フェーズＡ及びフェーズＢの電圧レベル規格が満足しておらず、マイクロプロセッサ２１４は、中央コントローラ１１６へ送信するための故障状態メッセージを生成する（図１参照）。このような故障状態は、フェーズＡまたはフェーズＢで感知された電圧レベルにおいて過度の「変動」または「窪み」があった場合に生じる。これは、局部的な停電や節電があった場合も含む。この故障状態メッセージは、フェーズＡおよびフェーズＢで感知された実際の電圧のエンコード表示を含む。マイクロプロセッサ２１４は、中央コントローラ１１６へ送信するための故障状態メッセージを生成する。更に、中央コントローラ１１６は、遠隔計測ユニット１０２を取り調べ、現在の消費量読み取りのみならず、フェーズＡとフェーズＢとの両方について感知された現在の電圧レベルを報告するように指示する。

更に、図２示すある実施例では、改竄センサ２３８が、遠隔計測ユニット１０２の警戒または切断がなされると、アナログ改竄信号を生成する。改竄センサ２３８は、例えば、水銀スイッチ、又は当該技術で知られている近接スイッチでありうる。これはユーティリティ計測アプリケーションでは望ましい。なぜなら、ユーティリティサービスを「盗む」ために計測器の改竄を行うことは、極めて日常的だからである。目視検査のために遠隔計測ユニット１０２を規則的に訪れるような人はいないので、改竄センサ２３８は、盗みの遠隔検出を可能にするセキュリティ機能である。アナログ改竄信号は、ＡＭＵＸ２０８を通ってＡ／Ｄ２１０に渡され、ここで、デジタル改竄信号に変換される。このデジタル改竄信号は、シリアルインタフェース２１２を通ってマイクロプロセッサ２１４に渡される。マイクロプロセッサ２１４は、中央コントローラ１１６に送信するための故障状態メッセージを生成する。または、後の報告のために、デジタル改竄信号のメモリ格納を提供する。遠隔計測ユニット１０２の接続が切断された場合、デジタル改竄信号は、後の検索のためにメモリに格納される。

図２に示すある実施例では、ＣＥＢｕｓインタフェース２２４、電線トランシーバ２２６、及びツイストペアトランシーバ２３４が、遠隔計測ユニット１０２の統合部分として示されている。しかしながら、これら「ゲートウェイ」デバイスは、ＨＢＵ１２２に配置されるかもしれないことが着目されるきである（図１参照）。更に、遠隔計測ユニット１０２に対して一体的に配置されているのが、ツイストペアトランシーバ２３４であるか、または電線トランシーバ２２６であるか、あるいは、それらが両方共に配置されているかは、サイトの性質および構成に依存していることに着目されるべきである。また、図２には、ＣＥＢｕｓインタフェース２２４、電線トランシーバ２２６、及びツイストペアトランシーバ２３４が物理的に分離したブロックとして示されているが、それらは、単一の超ＬＳＩ（ＶＬＳＩ） ＡＳＩＣに統合されうること、あるいはマイクロプロセッサ２１４に組み込まれうることに着目されるべきである。ＶＬＳＩ ＡＳＩＣ技術は、当該技術分野で良く知られている。

ある実施例では、ＣＥＢｕｓインタフェース２２４は、ここで記載された種々の改良型サービスを実行するために必要な特定のアプリケーションコードでプログラムされたフラッシュＥＰＲＯＭを備えている。更に、ＣＥＢｕｓインタフェース２２４は、ＣＥＢｕｓシステム構成パラメータを格納するための非揮発性メモリを備えている。最後に、ＣＥＢｕｓインタフェース２２４は、マイクロプロセッサ２１４と、電線トランシーバ２２６及びツイストペアトランシーバ２３４と相互作用するのに必要な回路を備えている。例えば、ＣＥＢｕｓインタフェース２２４は更に、ツイストペアトランシーバ２３４を介して高いデータ速度で送信するための埋め込み式ＵＡＲＴ（図示せず）を備えうる。ＣＥＢｕｓコントローラとインタフェースとは当該技術分野で良く知られている。電線トランシーバ２２６とツイストペアトランシーバ２３４とはともに、搬送波変調を実行するために必要な回路を備えている。これは、増幅器、受信機、変換器、及び種々の受動素子を含みうる。電線トランシーバ及びツイストペアトランシーバもまた当該技術分野では良く知られている。

動作中において、中央コントローラ１１６、またはそうでなければ移動ユニット１４０から発する制御メッセージ又は情報メッセージは、アドホックネットワークインタフェースユニット２４０か、受信機２１８かのいずれか一方を介して受信される。そして、マイクロプロセッサ２１４に渡され、ここで、ＣＥＢｕｓインタフェース２２４にルーティングされる。中央メッセージまたは情報メッセージに応答して、ＣＥＢｕｓインタフェース２２４は、ツイストペアトランシーバ２３４または電線トランシーバ２２６、あるいはその両方によって送信されるＰＬＣエンコードメッセージを生成する。このＰＬＣエンコードメッセージは、電線２２８及び２３０上でそれぞれ送信される。あるいは、ツイストペア線２３２上で送信される。ＣＥＢｕｓ対応器具１３６は、ＰＬＣエンコードメッセージを受信し、それらをデコードし、適切な動作を行う。

図３は、セル電話あるいはＰＤＡのような、図１のシステム１００で動作する移動ユニット１４０のためのある実施例を示している。移動ユニット１４０は、携帯音声及びデータを送受信するアンテナ３００を含む。アンテナ３００は、送信経路から受信経路を分離するためのデュプレクサ３０２に接続されている。このデュプレクサは、受信経路を形成する受信回路３０８と、送信経路を形成する送信回路３０６に接続された増幅器３０４とに接続されている。増幅器３０４は、更に、増幅器３０４の制御を提供する電力調整ユニット３１０に接続されている。増幅器３０４は、送信回路３０６からの送信信号を受信する。

アンテナ３００を経由して受信された携帯信号は、閉ループ電力制御スキームを実行する電力制御ユニット３１４に提供される。この電力制御ユニット３１４は、通信バス３１８に接続されている。この通信バス３１８は、移動ユニット１４０内のモジュール間の共通接続を提供する。通信バス３１８は更に、メモリ３２２と回復調整ユニット３１６に接続されている。メモリ３２２は、移動ユニット１４０に適用可能な様々な動作及び機能のためのコンピュータ読み取り可能な命令を格納する。プロセッサ３２０は、メモリ３２２に格納された命令を実行する。通常の動作条件のために、電力制御ユニットは、マルチプレクサ３１２を経由して電力調整ユニット３１０への電力制御信号を生成する。そして、電力調整ユニット３１０は、電力制御信号を増幅レベルとして増幅器３０４に転送する。

移動ユニット１４０が、アドホックネットワークインタフェースに備えられた別のデバイスの範囲内に来た場合には、移動ユニット１４０は、アドホックネットワークインタフェース３２４を通って情報の受信及び／又は送信を行う。アドホックネットワークインタフェース３２４を通って受信された情報は、メモリユニット３２２内に格納されるか、及び／又は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）でありうるプロセッサ３２０によって処理される。

ある実施例に従うと、移動ユニットからの情報の送信は、基地局または中央コントローラからの需要に応じて定期的になされるか、あるいは、無線インフラストラクチャ又は中央コントローラによって管理された計画されたスキームにしたがってなされる。この無線インフラストラクチャは、移動ユニットから中央コントローラへのデータ配信を管理するために、移動ユニットの位置及び／又は移動プロファイルの追跡を続ける。ある実施例では、移動ユニットの現在の位置情報が、モバイルユニットが中央コントローラ又は中間無線デバイスの近接にあることを示す場合には、この移動ユニットは、この情報を、中央コントローラ又は中間無線デバイスに転送するように命令される。この処理は、移動ユニットが遠距離から中央コントローラへと情報を転送する場合に比べて、ネットワーク資源をよりよく管理し、移動ユニットにおけるバッテリ寿命を節約する。別の実施例では、移動ユニットのプロファイルが、移動ユニットが通常中央コントローラ又は中間無線デバイスに接近して来た日又は週の時間を表している場合には、移動ユニットは、スケジュールされた時間にしたがって、中央コントローラ又は中間無線デバイスへと情報を転送するようにスケジュールされている。情報転送のための知的な計画は、ネットワークリソースの管理を支援し、移動ユニットが遠距離から中央コントローラへと転送された場合、又はネットワークトラフィックが渋滞している場合に比べて、移動ユニットのバッテリ寿命を節約する。

したがって、開示された実施例は、低電力、低コスト、及びアドホックネットワークがイネーブルされた無線通信デバイスを使い、遠隔測定デバイスの柔軟な読み取りと制御とを提供する。無線通信デバイスは、測定デバイスから測定情報を受信し、計画されたデータ配信スキームにしたがってこの情報を中央コントローラに転送する。これによって、高価で高電力の送信機と緻密なネットワーク計画を回避する。

この実施例の前述は、当該技術分野におけるあらゆる熟練者が、本発明を活用し、使用することを可能にするために提供されている。これら実施例に対する種々の変形例は、当該技術分野における熟練者に対しては容易に明らかであり、ここで定義された一般的な原理は、他の実施例にも適用されうる。したがって、本発明は、ここで示された実施例に限定されるのではなく、開示された原理と斬新な特徴に対応した最も広い範囲に一致していることを意図している。

Claims (26)

1. 測定デバイスと、移動ユニットと、中央コントローラとを備えた無線通信システムにおける遠隔測定のための方法であって、前記方法は、
   アドホックネットワークを介して前記移動ユニットによって前記測定デバイスから情報を受信することと、
   この受信した情報を前記移動ユニットによって前記中央コントローラへ送信することとを備える方法。
2. 前記送信することは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信プロトコルを用いて前記情報を送信することを含む請求項１に記載の方法。
3. 前記送信することは、ＩＥＥＥ ８０２．１１通信プロトコルを用いて前記情報を送信することを含む請求項１に記載の方法。
4. 前記送信することは、超高帯域（ultra-wide-band）通信プロトコルを用いて前記情報を送信することを含む請求項１に記載の方法。
5. 前記送信することは、携帯通信プロトコルを用いて、基地局を経由して前記情報を送信することを含む請求項１に記載の方法。
6. 前記送信することは、ＢＲＥＷ（binary runtime environment for wireless）通信プロトコルを用いて前記情報を送信することを含む請求項１に記載の方法。
7. 前記送信することは、前記情報を定期的に送信することを含む請求項１に記載の方法。
8. 前記送信することは、低いトラフィック時間周期で前記情報を送信することを含む請求項５に記載の方法。
9. 前記送信することは、前記移動ユニットが家庭基地ユニットの範囲内に来た場合に、前記家庭基地ユニットを経由して前記情報を送信することを含む請求項１に記載の方法。
10. 前記情報を送信することは、インターネットを通じて家庭コンピュータを経由して前記情報を送信することを含む請求項１に記載の方法。
11. 前記送信することは、前記移動ユニットが前記家庭コンピュータユニットの範囲内に来た場合に前記情報を送信することを含む請求項１０に記載の方法。
12. 前記情報を送信することは、マルチホップアドホックネットワークを通じて前記情報を送信することを含む請求項１に記載の方法。
13. 前記受信することは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信プロトコルを用いて前記情報を受信することを含む請求項１に記載の方法。
14. 前記受信することは、ＩＥＥＥ ８０２．１１通信プロトコルを用いて前記情報を受信することを含む請求項１に記載の方法。
15. 前記受信することは、超高帯域（ultra-wide-band）通信プロトコルを用いて前記情報を受信することを含む請求項１に記載の方法。
16. 前記受信することは、前記情報を定期的に受信することを含む請求項１に記載の方法。
17. 前記受信することは、前記遠隔ユニットが前記測定デバイスの範囲内に来た場合に、前記情報を受信することを含む請求項１に記載の方法。
18. 無線通信システムにおける遠隔測定のための装置であって、
    アドホックネットワークを介して測定デバイスからの情報を受信する手段と、
    前記受信した情報を中央コントローラへ送信する手段とを備える装置。
19. 測定デバイスと、移動ユニットと、中央コントローラとを備えた無線通信システムにおいて情報を通信する方法を具体化するコンピュータ読取可能媒体であって、前記方法は、
    アドホックネットワークを介して前記移動ユニットによって前記測定デバイスから前記情報を受信することと、
    前記受信した情報を前記中央コントローラへと送信することとを備えるコンピュータ読取可能媒体。
20. 受信機と、
    送信機と、
    メモリユニットと、
    前記メモリユニットに通信可能に接続されたデジタル信号処理ユニットとを備え、前記デジタル信号処理ユニットは、
    アドホックネットワークを介して測定デバイスから情報を受信することと、
    前記受信した情報を中央コントローラに送信することとを備えた装置。
21. 前記受信することは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈネットワークを介して前記情報を受信することを含む請求項２０に記載の装置。
22. 前記受信することは、ＩＥＥＥ ８０２．１１ネットワークを介して前記情報を受信することを含む請求項２０に記載の装置。
23. 前記受信することは、超高帯域ネットワークを介して前記情報を受信することを含む請求項２０に記載の装置。
24. 前記送信することは、ＢＲＥＷプロトコルを介して前記受信した情報を送信することを含む請求項２０に記載の装置。
25. 前記送信することは、マルチホップネットワークを介して前記受信した情報を送信することを含む請求項２０に記載の装置。
26. 前記送信することは、ＣＤＭＡ携帯通信ネットワークを介して前記受信した情報を送信することを含む請求項２０に記載の装置。

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