JP2023526951A - 分散光ワイヤレス通信システムのための電力供給 - Google Patents

Abstract

本発明は、モデム（２１２）が複数のトランシーバ（１１）に接続される光ワイヤレス通信システムのための電力供給システムに関する。基本的な概念は、モデム（２１２）がトランシーバ（１１）に給電するのではなく、トランシーバ（１１）がモデム（２１２）に給電することである。これを達成するために、トランシーバ（１１）から電力を受けることができる電力コンバイナが提供される。トランシーバ（１１）は、エンドポイントが検出されない場合パワーダウンし、エミッタのサブセットを使用し、この場合、モデム（２１２）も低電力モードに切り替えられることができる。

Description

本発明は、家庭、オフィス、小売、ホスピタリティ及び産業のための様々な異なるアプリケーションで使用するための、限定されるものではないが、ＬｉＦｉネットワーク等の光ワイヤレス通信ネットワークのための電力供給の分野に関する。

米国特許出願ＵＳ ２０１８／０１２４２３５ Ａ１は、有線通信環境におけるリバース給電のための装置を開示している。この特許出願は、一方では有線光ネットワークを介して中央局又は光加入者線端局装置と通信し、他方では複数の有線通信回線（例えば、ツイストペア銅線）を介してそれぞれの加入者宅内機器に通信するディストリビューションポイントデバイスを開示している。加入者宅内機器は、ディストリビューションポイントデバイスにリバース給電する。

（ＷｉＦｉ（登録商標）ネットワークと名前が似ている）ＬｉＦｉネットワーク等のワイヤレス光ネットワークは、ラップトップ、タブレット、スマートフォン等の（以下でエンドポイント（ＥＰ）と呼ばれる）モバイルユーザデバイスがインターネットにワイヤレスで接続することを可能にする。ＷｉＦｉ（登録商標）は無線周波数を使用してこれを実現するが、ＬｉＦｉは、これまでにないデータ転送速度及び帯域幅を可能にし得る光スペクトルを使用してこれを実現する。さらに、Ｌｉ－Ｆｉは、電磁干渉を受けやすいエリアで使用されることができる。ワイヤレスデータは、伝統的なコネクテッドデバイスのみではなくそれ以上のために必要とされていることを考慮することが重要である。今日、テレビ、スピーカ、ヘッドフォン、プリンタ、バーチャルリアリティ（ＶＲ）ゴーグル、さらには冷蔵庫さえ、ワイヤレスデータを使用して接続し、本質的な通信を実行する。ＷｉＦｉ（登録商標）等の無線周波数（ＲＦ：radio frequency）技術は、このデジタル革命をサポートするためのスペクトルを使い果たしており、ＬｉＦｉは、次世代の没入型コネクティビティ(immersive connectivity)を動かす(power)のに役立つことができる。

変調に基づいて、コード化光の情報は、任意の適切な光センサを使用して検出されることができる。これは、専用のフォトセル（ポイントディテクタ）、場合によってはレンズ、リフレクタ、ディフューザ又は蛍光体コンバータを備えたフォトセルのアレイ、又はフォトセル（ピクセル）のアレイ及びアレイに像を形成するためのレンズを含むカメラであることができる。例えば、光センサは、エンドポイントにプラグインするドングルに含まれる専用のフォトセルであってもよく、又は、センサは、エンドポイントの汎用（可視又は赤外光）カメラ若しくは例えば３Ｄ顔認識のために当初設計されている赤外線ディテクタであってもよい。どちらにしても、これにより、エンドポイント上で動作するアプリケーションは、光を介してデータを受信することが可能になる。

ワイヤレス光ネットワークにおいて、物理アクセスデバイス（例えば、トランシーバ）は、典型的には、照明器具に位置してもよく、論理アクセスポイントは、１つ以上の照明器具に各々位置する１つ以上の物理アクセスデバイスに接続されてもよい。通信信号は、日常照明器具(everyday luminaire)、例えば、室内照明又は屋外照明等、物理アクセスデバイスの照明源によって発せられる光信号に埋め込まれることができ、斯くして、照明器具からの照明を情報のキャリアとして使用することを可能にする。斯くして、光は、部屋等の対象環境を照らすための可視照明寄与（典型的には、光の主要な目的）と、環境に情報を提供するための埋め込まれた信号（典型的には、光の副次的な機能と考えられる）との両方を含む。このような場合、変調は、典型的には、人間の知覚を超えるように十分に高い周波数で、又は、少なくとも、目に見える一時的な光アーティファクト（例えば、フリッカ及び／又はストロボアーティファクト等）が、人間が気づかない若しくは少なくとも人間が許容できるように十分に高い周波数で十分に弱くなるように行われる。斯くして、埋め込まれた信号は、主要な照明機能に影響を与えない。すなわち、ユーザは、全体的な照明を知覚するだけで、当該照明に変調されているデータの効果は知覚しない。物理アクセスデバイス（例えば、トランシーバ）は、典型的には、照明器具に位置してもよく、論理アクセスポイントは、１つ以上の照明器具に各々位置する１つ以上の物理アクセスデバイスに接続されてもよい。多くのイルミネーションシステムにおいて、連続した均一な光レベルは、すべて光を発する同じ室内の多くの照明器具及び光源が関与することにより実現される。

しかしながら、このような光ワイヤレス通信システムは、高い電力消費を伴うことがあり、サステナビリティ(sustainability)（エネルギコスト、温暖化）に良くない。さらに、高い作業量及び／又はコストが、従来のアーキテクチャにおいてモジュレータ／デモジュレータユニット（すなわち、モデム）のための電力供給システムを設置するために必要とされる。

本発明の目的は、電力消費及び設置条件が低減されることができる、分散トランシーバを含む光ワイヤレス通信システムのための電力供給アーキテクチャを提供することである。

この目的は、請求項１に記載の光ワイヤレス通信システムによって達成される。

第１の態様によれば、光ワイヤレス通信システムにおける複数のトランシーバに接続されるモデムへの電力供給を制御するための装置であって、当該装置は、モデムへのリバース電力供給(reverse power supply)のためにトランシーバの少なくとも１つを選択する、及び、モデムに電力を供給するために選択されたトランシーバとモデムの電力供給ユニット(power supply unit)との間に電力供給接続(power supply connection)を確立するように構成される、装置が提供される。

したがって、モデムのための電力は、トランシーバ側からリバース方向(reverse direction)に供給され、ゆえに、主電源パワーサプライからモデムへの電力線が回避されることができ、モデムに供給される電力は少なくてすむ。これにより、電力消費及び設置条件が低減されることができる。

第１の態様の第１のオプションによれば、最も高い利用可能な供給電圧を有するトランシーバが、モデムへのリバース電力供給のために複数のトランシーバの中から選択されてもよい。これにより、最も高い供給電圧を有する負荷の少ないトランシーバ(less-loaded transceiver)が、リバース電源供給のために使用されることができる。

第１のオプションと組み合わされることができる、第１の態様の第２のオプションによれば、複数のトランシーバからの電力供給接続が、少なくとも１つのそれぞれのバルブ要素(valve element)を介して共通結合要素(common coupling element)において組み合わされてもよい。このような回路は、最も高い供給電圧を有するトランシーバを選択するための単純なハードワイヤードソリューション(hardwired solution)を提供する。

第１若しくは第２のオプションと又は第１の態様と組み合わされてもよい、第１の態様の第３のオプションによれば、トランシーバが光ワイヤレス通信システムのエンドポイントのトランシーバ回路からの信号を検出していない場合、トランシーバは、電力消費が低減されたスタンバイモードであってもよい。これにより、潜在的な通信対象が検出されない限り、トランシーバの電力消費は低減されることができる。

第１乃至第３のオプションのいずれかと又は第１の態様と組み合わされてもよい、第１の態様の第４のオプションによれば、電力供給の持続時間(duration of power supply)が複数のトランシーバにまたがる(spread over)ように、電力は、時系列的にモデムに供給されてもよい。これにより、すべてのトランシーバの利用可能な総電力が、提案されるリバース電力供給のために活用されることができる。

第１の態様の第５のオプションによれば、装置は、モデムと複数のトランシーバとの間の別個のデバイスとして接続可能であるように構成されてもよい。

好ましくは、第１の態様による光ワイヤレス通信システムは、１つ以上の給電機器(power sourcing equipment)によって給電される複数のトランシーバを含む。それぞれの給電機器は、例えば、照明器具内又は照明器具の近くの電源であってもよい。照明のコンテキストにおける給電機器は、様々な形状、形態又はサイズであってもよい。このような給電機器は、例えば、照明器具に接続されるＰｏＥ（Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））パワーサプライ又は主電源（ＡＣ／ＤＣ）コンバータであってもよい。オプションとして、各照明器具は、照明器具の照明機能と照明器具の光ワイヤレス通信トランシーバの両方に給電するために使用されるＡＣ／ＤＣ主電源パワーサプライを含む。代替的に、主電源パワーサプライは、照明器具から離れて位置してもよく、及び／又は、１つ以上の照明器具に（及び、これにより、コロケートされた光トランシーバ(co-located optical transceiver)にも）給電するために使用されるＰｏＥパワーサプライであってもよい。

第２の態様によれば、光ワイヤレス通信システムにおける複数の光トランシーバに対する出力信号を生成するためのモデムであって、当該モデムは、第１の態様による装置を含む、モデムが提供される。

第２の態様の第１のオプションによれば、モデムは、光ワイヤレス通信システムが使用される建物の天井に設置されるように構成されてもよい。これにより、トランシーバからモデムまでより短い電力供給接続しか配索される必要がないので、設置条件及び電力損失が低減されることができる。

第１のオプションと組み合わされることができる、第２の態様の第２のオプションによれば、モデムは、複数のトランシーバからそれぞれの有線電力供給接続を介して電力を受けるように構成される電力コンバイナ(power combiner)を含んでもよい。斯くして、それぞれの電力供給は、モデムとトランシーバとの間の既存のデータ接続線に電力接続線を追加するだけで実施されることができる。

第３の態様によれば、第２の態様によるモデムと、複数のトランシーバと、モデム及び複数のトランシーバの少なくとも１つに給電することが可能な少なくとも１つの給電機器とを含む、光ワイヤレス通信システムが提供される。これにより、電力はトランシーバを介してリバース方向に供給されるため、電力消費が低減された給電機器が設けられることができる。

このシステムでは、モデムが、光ワイヤレス通信システムにおける複数の光トランシーバに対する出力信号を生成する。複数の光トランシーバは各々、エンドポイントに向けた光通信で使用するための光エミッタ(optical emitter)及び光センサ(light sensor)を含む。光エミッタは、モデムによって生成される出力信号に基づいて光信号(optical signal)を発するように構成され、光信号は、存在する場合にエンドポイントデバイスによって受信され得る。

このようなエンドポイントデバイスは、存在する場合、典型的には、エンドポイントデバイス光トランシーバ(end point device optical transceiver)も含み、エンドポイントが、モデムに関連する光トランシーバと光通信を行うことを可能にする。

第３の態様の第１のオプションによれば、少なくとも１つの給電機器は、光ワイヤレス通信システムの少なくとも１つの照明器具に電力を供給するように構成されてもよい。これは、照明器具の給電機器が、トランシーバ及びモデムに給電するために使用されることができ、ゆえに、設置条件が低減されることができるという利点を有する。

第１のオプションと組み合わされることができる、第３の態様の第２のオプションによれば、複数のトランシーバは、給電機器によって給電されるそれぞれの照明器具とコロケートされ(co-located)てもよい。これにより、電力供給接続線が短く保たれ、設置の手間及び電力損失を低減することができる。オプションとして、コロケートされたトランシーバは、延長／プラグインコネクタを使用して照明器具に結合される、別個の光ワイヤレス通信デバイスであってもよい。代替的に、トランシーバは照明器具の一体部分であってもよく、これにより、トランシーバのエミッタは、例えば、排他的ではないが、ダウンリンク信号が赤外線又は紫外線スペクトルである場合、照明光源とは別個の専用光源であってもよい。さらに代替的に、トランシーバが照明器具の一体部分であり、ダウンリンク信号が可視域にある場合、照明光源は、二重機能光源であってもよく、すなわち、発せられた照明光に光ワイヤレス送信信号が変調されている、照明光を発してもよい。

第１又は第２のオプションと組み合わされることができる、第３の態様の第３のオプションによれば、複数のトランシーバは、エンドポイントのトランシーバデバイスが検出されない場合、エミッタのサブセットを使用することにより電力消費を低減するように構成されてもよい。斯くして、システムの電力消費は、利用可能な潜在的な通信対象に適合され、これにより低減されることができる。

第１乃至第３のオプションと組み合わされることができる、第３の態様の第４のオプションによれば、管理チャネル(management channel)が、エンドポイントのトランシーバデバイスと複数のトランシーバとの間に設けられ、トランシーバは、低減された数のエミッタを使用することにより管理チャネルを介して通信するように構成されてもよい。これにより、トランシーバは、低減された数のエミッタを使用することにより電力を節約する一方、利用可能なエンドポイントトランシーバデバイスからの通信要求又はビーコンを受信することが可能になる。この特徴は、管理信号の帯域幅要件が低いため、管理チャネルはよりロバストな変調タイプを使用することができ、延いては、低い光送信電力で発せられる場合にも受信されることができるという洞察を利用する。

第４の態様によれば、光ワイヤレス通信システムにおいて複数のトランシーバに接続されるモデムへの電力供給を制御する方法であって、当該方法は、
モデムへのリバース電力供給のためにトランシーバの少なくとも１つを選択することと、
モデムに電力を供給するために選択されたトランシーバとモデムの電力供給ユニットとの間に電力供給接続を確立することと、
を含む、方法が提供される。

上記の装置は、ディスクリートハードウェアコンポーネント、組み込みチップ若しくはチップモジュールの配列を備えたディスクリートハードウェア回路に基づいて、又はメモリに格納された、コンピュータ読み取り可能媒体に書き込まれた若しくはインターネット等のネットワークからダウンロードされたソフトウェアルーチン若しくはプログラムによって制御される信号処理デバイス若しくはチップに基づいて実装されてもよいことに留意されたい。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に述べられる実施形態を参照して明らかになり、解明されるであろう。

様々な実施形態が実装されることができるＬｉＦｉアーキテクチャのブロック図を概略的に示す。 様々な実施形態が実装されることができるモデムベースのＬｉＦｉ伝送システムのブロック図を概略的に示す。 電力供給プロシージャのフロー図を示す。 電力多重化アプローチを用いるモデムの例示的な回路図を概略的に示す。 分散電力供給のためのモデムのブロック図を概略的に示す。 様々な実施形態による送信ブランチ結合を有するマルチトランシーバアクセスデバイスの例示的な実装を概略的に示す。

ここで、本発明の様々な実施形態が、マルチトランシーバアクセスデバイス(multi-transceiver access device)を有する光ワイヤレス照明及び通信（ＬｉＦｉ）システムに基づいて述べられる。本発明は、照明システムのコンテキスト内でとりわけ有利であるが、本発明はこれに限定されず、照明システム内に組み込まれない光ワイヤレス通信システム内で使用されてもよい。

以下を通じて、アクセスデバイスとしての照明器具(luminaire)は、照明及び／又は通信目的のための１つ以上の光源（可視又は非可視（赤外線（ＩＲ）又は紫外線（ＵＶ））光源を含む）及び任意選択的に、例えば光を分配するため、光源及びバラスト（該当する場合）を位置決め及び保護するため、並びに照明器具を電源に接続するため等、照明の適切な動作に必要な他の内部及び／又は外部部品を含む、任意のタイプの照明ユニット又は照明具(lighting fixture)として理解されるべきである。照明器具は、埋め込み型又は表面取付け型の白熱、蛍光又は他の電気放電照明器具等、従来のタイプのものであることができる。また、照明器具は、一方の場所に光源があり、他方にファイバーコア又は「ライトパイプ(light pipe)」がある光ファイバ等、非従来のタイプのものであることもできる。

さらに、赤外線及び／又は紫外線等、光スペクトルの不可視部分に基づく光ワイヤレス通信を使用する場合、別個のトランシーバノードが、光ワイヤレス通信システムにおいて使用されてもよい。

従来光源の照明器具は、発光ダイオード（ＬＥＤ）ベースの照明ソリューションによって急速に置き換えられている。ＬｉＦｉシステムでは、より高度なＬＥＤベースの照明器具が、照明インフラストラクチャにＬｉＦｉコネクティビティを追加するためにＬｉＦｉ通信ハブとして機能することを可能にする。基本的な概念は、照明インフラストラクチャは、人々がいる傾向があるロケーションに照明器具からのラインオブサイト(line of sight)を提供するように位置付けられることである。その結果、照明インフラストラクチャは、同様にラインオブサイトを要する光ワイヤレス通信を提供するためにも良好に位置付けられる。

様々な実施形態によれば、このようなＬｉＦｉシステム又は他の光ワイヤレス通信システムの電力消費は、例えば、サステナビリティを向上させるために低減される。

図１は、様々な実施形態が実装されることができるＬｉＦｉネットワークのブロック図を概略的に示している。

本開示全体を通して、以前に述べられた同一の参照番号を有するブロックの構造及び／又は機能は、追加の特定の機能性が関与しない限り、再度述べられないことに留意されたい。さらに、実施形態を理解するのに有用な構造的要素及び機能のみが示されている。他の構造的要素及び機能は、簡潔さの理由から省略されている。

ＬｉＦｉネットワークは、スイッチ（例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）スイッチ）１４を介して接続される、少なくとも１つのアクセスポイント（ＡＰ）１２、例えば、照明システムの照明器具を含み、これにより、ＡＰ１２は、エンドポイント（ＥＰ）ＥＰ１～ＥＰ４ １０、例えば、モバイルユーザデバイス又は他のユーザデバイスに向けた光通信のための複数のトランシーバ（ＴＲＸ）１１（すなわち、トランスミッタ（光エミッタ）及びレシーバ（光センサ）の併用）を制御してもよい。ＴＲＸ１１によって生成され、ＥＰ１０の平面上のカバレッジエリアを定義するそれぞれの光ビームは、図１において破線の台形で示されている。

ＡＰ１２は、自身のカバレッジエリア内の（複数の）ＥＰ１０と通信するためのタイムスロットスケジュールを適用してもよい。

ＬｉＦｉネットワークを管理するように構成されるＬｉＦｉコントローラ１３は、スイッチ１４に接続され、ＥＰ１０の１つが異なるＡＰ１２のオーバーラップしたカバレッジエリアに入る及び該オーバーラップしたカバレッジエリアから出る場合に干渉処理及びハンドオーバをサポートするための斯かる調整(coordination)を提供することができる。コントローラ１３は、スイッチ１４を介してＡＰ１２に接続される。スイッチ１４は、同期管理のための同期サーバ１６に及びバックプレーン又はバックホールネットワーク（例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）１００に接続するためのルータ１５に接続されてもよい。

図２は、さまざまな実施形態が実装されることができる、複数のＴＲＸ１１に接続される（図１のＡＰ１２に含まれてもよい）ＬｉＦｉモデム（ＭＤＭ）２１２を有するＬｉＦｉ伝送システムのブロック図を概略的に示している。（ＬｉＦｉアクセスポイント（ＬＡＰ）と呼ばれてもよい）ＴＲＸ１１は、エンドポイント１０にプラグインされることができる、トランシーバを有するＵＳＢスティック（ドングル）等の（ＬｉＦｉアクセスキー（ＬＡＫ）と呼ばれてもよい）ＥＰトランシーバデバイス２１０を介してＥＰ１０（例えば、ラップトップ、タブレット、スマートフォン又は他のモバイルデバイス）に光ワイヤレス接続リンクを提供する。モデム２１２とＴＲＸ１１との間の接続は、有線（例えば、銅ベース及び／又はファイバベース）であってもよい。

モデム２１２は、バックプレーン又はバックホールネットワーク（例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）１００を介してインターネットへのアクセスを提供するための物理層（ＰＨＹ）アクセスユニット、ベースバンドレベルでの信号処理のためのメモリ（例えば、フラッシュメモリ又は他の不揮発性メモリ）を有するベースバンドユニット、アナログフロントエンド回路、及びＴＲＸ１１に接続するためのＬｉＦｉインターフェース回路を含んでもよい。アナログフロントエンド回路は、デジタル－アナログ変換（ＤＡＣ）後の送信信号及びアナログ－デジタル変換（ＡＤＣ）前の受信信号に必要な駆動能力(driving capability)を提供する役割を果たす。さらに、ＬｉＦｉインターフェース回路は、アナログフロントエンド回路からの信号をＴＲＸ１１のＬＥＤ及びフォトダイオードに適した信号に変換する。

さらに、各ＴＲＸ１１は、ＬｉＦｉ信号の送信のための駆動回路及び少なくとも１つの放射線放出要素（例えば、ＬＥＤ又はレーザーダイオード）と、ＬｉＦｉ信号の受信のための放射線検出要素（例えば、フォトダイオード）及び増幅器とを含んでもよい。

さらに、ＥＰトランシーバデバイス２１０は、ＵＳＢインターフェース回路、ベースバンドユニット、アナログフロントエンド回路、変調器回路及び放射線送信要素を有する送信ブランチ、並びに放射線検出要素及び増幅器を有する受信ブランチを含んでもよい。代替的に、ＥＰトランシーバデバイス２１０は、携帯電話、タブレット、又はラップトップ等、エンドユーザデバイスに組み込まれ、このようなデバイスに光ワイヤレスコネクティビティを提供し、これによってＵＳＢインターフェースを時代遅れにしてもよい。

既に述べたように、モデム２１２とエンドポイント１０との間のデータ伝送は、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）に基づいてもよく、使用されるスペクトルは、例えば、２ＭＨｚ～２００ＭＨｚの範囲であってもよく、ＩＲ波長が、ＴＲＸ１１とＥＰトランシーバデバイス２１０との間の光伝送に使用されてもよい。これにより、１５０Ｍｂｐｓ／ドングル程度のビットレートが達成され得る。代替的に、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂｂで提案されているもの等、他のメディアアクセス制御スキームが採用されてもよい。

一例として、制御ソフトウェアは、モデム２１２及びＥＰトランシーバデバイス（例えば、ドングル）２１０に設けられる中央処理ユニット（ＣＰＵ）上で動作してもよく、ＣＰＵは、それぞれのベースバンドユニットの一部であってもよい。ＴＲＸ１１は、ＣＰＵを有さずに実装されてもよい。

様々な実施形態によれば、ＴＲＸ１１が給電機器(power sourcing equipment)（ＰＳＥ）として働き、モデム２１２が受電機器(powered device)（ＰＤ）として働く、電力供給のリバースされたアプローチ(reversed approach for power supply)が提案される。追加のオプションとして、ＴＲＸ１１が照明器具に（又は近くに）位置する場合、照明器具のための電源（主電源ベース又はＰｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（ＰｏＥ）ベース）が、ＴＲＸ１１の給電にも使用されることができる。一例として、この場合、照明器具の光源ドライバ（例えば、ＬＥＤドライバ）は、追加の直流（ＤＣ）補助（ＡＵＸ）出力（例えば、２４Ｖ、３／６Ｗ又はＳＲ２．０）を備えてもよい。ここではＰｏＥのターミノロジを利用した例で説明されているが、本発明は、ＰｏＥデバイスのコンテキスト以外でも適用されてもよい。

このリバースされた電力供給は、設置を簡略化し、ケーブル電力損失を低減し、（ＬｉＦｉ信号が光ファイバ接続を介してモデムに供給される）将来のファイバーツーモデム(fiber-to-modem)ＬｉＦｉアーキテクチャへの対応を可能にする。

様々な実施形態によれば、管理チャネル（例えば、低ビットレートナローバンド（ＮＢ）チャネル）が、ＥＰトランシーバデバイス（例えば、ドングル）２１０とＴＲＸ１１との間に設けられる。一例として、ＴＲＸ１１は、低減された数のそれぞれの放射線放出要素（例えば、４つのＬＥＤの代わりに１つ）を使用することにより管理チャネルを介して通信するように構成されてもよく、これによりＴＲＸ１１の電力消費を１つの放射線放出要素の電力消費に低減してもよい。この送信モードは、「スタンバイモード」又は「ＮＢモード」と呼ばれてもよく、一方、標準送信モードは、「ハイバンド（ＨＢ）モード」と呼ばれてもよい。ＮＢモードはＨＢモードよりも帯域幅要件が低いため、Ｇ．ｖｌｃ及び／又８０２．１１ｂｂで提案されているもの等の光ワイヤレス通信規格に見られるよりロバストな変調及び符号化スキーム（ＭＣＳ：Modulation and Coding Scheme）を利用してもよい。このような変調スキームはよりロバストであるため、一般に、低い光送信電力が、トランシーバからエンドポイントにデータを低速で送信できるために十分である。実際には、光送信電力の低減は、ＬＥＤ／ＶＣＳＥＬの駆動電流を下げることにより、又はより少ない数のエミッタを使用することにより達成されてもよい。

一例として、モデム２１２の電力消費は、（ＴＲＸ１１に対する最小数の１チャネルを含む）３Ｗの基本消費に加えて、第１のアクティブなＴＲＸに対する０．４Ｗ及び各さらなるアクティブなＴＲＸに対する１Ｗの可変消費に起因すると仮定する。さらに、各ＴＲＸ １１の電力消費は、ＮＢモードでは１．６Ｗ（すなわち、１つのアクティブな放射線放出要素）の低減された消費、及びＨＢモードでは４．６Ｗ（すなわち、４つのアクティブな放射線放出要素）のフル消費に起因すると仮定する。これらの仮定に基づいて、１つのモデム２１２及び６つのＴＲＸ１１を有する電力供給システムの以下の異なるコンステレーション(constellation)及び関係する総電力消費量が、アクティブなＴＲＸ（すなわち、ＥＰとの接続を確立するために管理チャネルを介してアクティブにされるＴＲＸ）の数に基づいて特定されことができる。

上記の例から集約されることができるように、提案されるリバース電力供給アプローチを適用することにより、供給電力消費は、アクティブなＴＲＸの数に適合されることができ、総電力が、モデム２１２にそのＥｔｈｅｒｎｅｔ接続（ＰｏＥ）又は専用の電力供給回路を介して供給される必要がない。

図３は、さまざまな実施形態による電力供給制御プロシージャのフロー図を示している。プロシージャは、ＴＲＸ１１及びモデム２１２へのそれらの電力供給接続を制御するように構成されるソフトウェア制御される処理要素（例えば、ＣＰＵ）によって、又は（例えば、図４に示されるような）有線ハードウェアソリューションに基づいて実施されてもよい。

ステップＳ３０１において、電力が、ＴＲＸ１１又はそれらに関連する照明器具のそれぞれのローカル電源を介してＴＲＸ１１に直接供給される。

その後、ステップＳ３０２において、ＥＰトランシーバ回路（例えば、ドングル又はラップトップ）２１０からの信号が検出されているかどうかが（例えば、管理チャネルを介して受信される情報に基づいて）チェックされる。そうではない場合、プロシージャはステップＳ３０３に分岐し、モデム２１２のすべてのＴＲＸ１１は、それらの電力消費を最小値（例えば、１つのアクティブな放射線放出要素）に低減するようにスタンバイ又はＮＢモードに設定される。その後、プロシージャはステップＳ３０５に続く。

そうでなければ、ステップＳ３０２において、少なくとも１つのＥＰトランシーバ回路（例えば、ドングル）２１０が検出されていると判断される場合、プロシージャはステップＳ３０４に続き、検出されたＥＰトランシーバ回路（例えば、ドングル）２１０の（複数の）ＴＲＸ１１がＨＢモードに設定される。その後、プロシージャはステップＳ３０５に続き、最も高い利用可能な供給電圧を有するＴＲＸが、モデム２１２に電力を供給するために選択される。その後、プロシージャはステップＳ３０２にジャンプバックし、ＥＰトランシーバ回路（例えば、ドングル）２１０が検出されているかどうかをチェックすることを続ける。

その結果、モデム２１２は、ＴＲＸ１１を介して給電されることができ、モデム２１２に供給される電力の量及びソースは、ＴＲＸ１１における個々の状況に基づいて制御される。

図４は、さまざまな実施形態による有線電力多重化アプローチ(wired power multiplexing approach)を用いるモデムの例示的な回路図を概略的に示している。

複数のＴＲＸ（ＴＲＸ１～ＴＲＸｘ）１１からの電力供給接続を組み合わせるために、単純なハードワイヤード実装が提案され、ダイオードＤ１～Ｄｘ又は他の電気バルブ要素(electric valve element)が、最も高い供給電圧を有するＴＲＸへの閉接続(closed connection)を提供することにより「電力多重化(power multiplexing)」に使用される。このようにして、最も高い電圧を有する（複数の）ＴＲＸが、モデム２１２に電力を供給することになる。

ＴＲＸ１１のＰＳＵは電力制限ソース(power limited source)であってもよく、斯くして、（放射線放出要素及びモデム２１２によって要求される）負荷電流が増加し、供給されることができるよりも多くの電力が要求される場合、その出力電圧を減少させることになる。この場合、他のチャネル（すなわち、他のＴＲＸ）が引き継ぎ、それぞれのダイオードを介して負荷に電流を供給する。図４に示されるように、ＴＲＸ１１からの電力供給接続（「＋」及び「－」）は、モデム２１２内部の電解コンデンサＣ１又は他のエネルギ蓄積要素であってもよい、共通結合ポイント(common coupling point)に結合される。

ＴＲＸ１１への電力供給は、コロケートされた照明器具の、拡張インターフェース、例えば、センサを接続するために通例使用される拡張インターフェース、コロケートされた照明器具における専用のＰＳＵ、又は電力供給バスシステム（例えば、４８Ｖ供給バス）から得られてもよい。拡張インターフェースは、ＤＡＬＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）アーキテクチャ、いわゆるセンサレディ（Ｓｅｎｓｏｒ Ｒｅａｄｙ、ＳＲ）インターフェース上に構築してもよい。この状況では、ＴＲＸ１１とＳＲドライバとを接続するためにデジタルインターフェースを使用する。ＳＲインターフェースは、ＴＲＸ１１に電力を供給し、ＤＡＬＩプロトコルに基づくデジタル双方向通信を可能にする。異なる機能性に対する電源を外部ではなく、照明器具の内部に統合することにより、ＳＲインターフェースは、照明器具の設計、製造、設置を簡素化する。ワイヤレスアプリケーションへの移行は、ワイヤを使用して照明器具をつなぐフィールドバスをもはや必要としない。

電力のほとんどはＴＲＸ１１によって消費されるため、提案されるリバース給電スキーム(reverse powering scheme)はケーブルロスを節約し、必要性に応じた(on a need-to-basis)給電を可能にし、それゆえ、ＴＲＸ１１がモデム２１２を介して給電されるフォワード給電スキーム(forward powering scheme)よりも効率的である。

図５は、さまざまな実施形態による分散リバース電力供給(distributed reverse power supply)のためのモデム（例えば、図２及び４におけるモデム２１２）のブロック図を概略的に示している。ここでは、提案されるリバース給電スキームは、モデムに実装される。（図５には示されていない）すべてのＴＲＸに共通のリモート電力設備(remote power equipment)が設けられてもよく、モデムは、接続線（例えば、銅ペア又は他の接続ペア）を介して、（コモンモードノイズを減少させるためのコモンモードチョークを含んでもよい）それぞれのトランス５８を介してそれぞれのＴＲＸコネクタ５９に接続される電力コンバイナ５０を介して給電される。ＴＲＸコネクタ５９は、図６の例で示されるように、ＴＲＸがそれぞれのケーブルを介してモデムに解放可能に接続されることを可能にする。ＴＲＸの各々は、これに接続されるＰＳＵを有し、各ＰＳＵは、ＴＲＸ及びモデムに給電することが可能なように構成されてもよい。代替例として、ＴＲＸはＬｉＦｉシステムの照明器具にコロケートされてもよく、電力供給のために照明器具のＰＳＵを使用してもよい。

モデムは、建物の天井にＬｉＦｉシステムの関連する照明器具とともに位置してもよく、図３のプロシージャ又は図４のハードワイヤード実装に基づいて動作するように構成されてもよい電力コンバイナ５０を介してＴＲＸから給電されてもよい。より具体的には、ＡＣ電力が、電力コンバイナ５０によってＡＣ／ＤＣパワーサプライ５１の入力に供給され、ＡＣ／ＤＣパワーサプライ５１は、それぞれのインターフェース５３を介してネットワークシステム（例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）へのコネクティビティを提供するＥｔｈｅｒｎｅｔ物理層ネットワーク処理ユニット５４への電力分配を担う電力管理ユニット５２に電力を供給してもよい。さらに、電力管理ユニット５２は、ＬｉＦｉ信号のベースバンド信号処理のための、並びに、それぞれのトランス５８及びコネクタ５９を介して複数のＴＲＸにＬｉＦｉ信号を送信する及び複数のＴＲＸ信号からＬｉＦｉ信号を受信するように構成されるアナログフロントエンド５７にベースバンド信号を供給するためのメモリ５６を有するベースバンド回路５５に電力を供給する。

ＴＲＸ（図示せず）は、照明器具の延長スロットに挿入されてもよく、高ビットレートのＬｉＦｉ信号を送信するための複数（例えば、４つ）の放射線放出要素（例えば、ＬＥＤ）を含んでもよい。ＴＲＸは、ＥＰトランシーバデバイス（例えば、ドングル）が検出されない場合、放射線放出要素（エミッタ）のサブセットのみを使用することにより電力消費を低減するように構成され、この場合、モデムも、低電力モードに切り替えられることができる。これは、コネクタ５９からトランス５８を介してモデムのＡＣ／ＤＣパワーサプライ５１へのそれぞれのフィードバック接続によって達成されることができる。

図３及び図４に関連して説明されるように、ＴＲＸからの電力供給は、電力供給の持続時間がすべてのＴＲＸにまたがるように、電力コンバイナ５０によって時系列的に制御されことができる。

斯くして、（関連する照明器具内に位置してもよい）ローカル電源からＴＲＸに供給される電力は、ＴＲＸ内の電子機器に給電するだけでなく、リモートでモデムに給電するためにも使用される。ＴＲＸとモデムとの間でデータを送信及び受信するためのワイヤとは別に、電力コンバイナ５０を介した（反対方向における）モデムへの電力転送に使用されることができる、追加の接続線のペア（例えば、銅ペア）が利用可能である。

斯くして、ＴＲＸの少なくとも１つが、モデム内に含まれる共通回路（例えば、ネットワーク処理ユニット５４、ベースバンドユニット５５、アナログフロントエンド５５等）の給電を担う。

上記で説明されるように、電力共有(power sharing)は、電力コンバイナ５０によって順次(in sequential order)一度に少なくとも１つの選択的なアクティブなＴＲＸからの電力を有効にすることによって時間領域で行われることができる。アクティブなＴＲＸから電力が導出される持続時間は、特定のＴＲＸにワイヤレス光ＬｉＦｉ接続リンクを介して接続されるＥＰトランシーバデバイス（例えば、ドングル）の量に依存する。単一のＴＲＸだけがアクティブで、リモートのモデムに電力を供給する状況がある可能性がある。したがって、電力供給接続線に沿って発生する損失を考慮し、十分なパワー能力(power capability)を有する（例えば、照明器具における）ローカルパワーサプライを設計することが重要である。

図６は、様々な実施形態による送信ブランチ結合を有するマルチトランシーバアクセスデバイスの例示的な実装を概略的に示している。

図６の例示的な実装において、ＬｉＦｉモデム２１２は、ネットワークケーブル１４３を介して通信ネットワーク（例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）等）に接続される。モデム２１２は、上記の実施形態で述べられるような、６つのＴＲＸ１１の少なくとも１つを介したリモートリバース電力供給のための電力コンバイナ（図示せず）を含む。さらに、モデム２１１は、それぞれのケーブル１４１を介して、それぞれのＴＲＸ１１によって生成される出力信号の光送信のための１つ以上の照明器具を含むそれぞれの天井ユニット（パネル）１４５に設けられる対応するソケット１４６に接続されることができるプラグ又はインターフェースを組み込んだ６つのＴＲＸ１１（例えば、赤外線（ＩＲ）トランシーバ）に供給される６つの出力信号を生成する。天井ユニット１４５は、別のプラグ１４２を介して主電源グリッドに接続されるドライバ回路１４４（例えば、ＬＥＤドライバ）によって駆動される。斯くして、ドライバ回路１４４は、それぞれのＴＲＸ１１及びモデム２１２に電力を供給するＰＳＵとして機能してもよい。

このようにして、光ワイヤレスＴＲＸユニットは、天井ユニットに組み込まれ、別個のトランスミッタユニットを必要としない。代替的に、例えば、イルミネーション天井ユニットの間隔が、天井ユニットに組み込まれるＴＲＸによって適切なカバレッジを提供するには離れすぎている場合、ＴＲＸは、別個の「スタンドアロン」ユニット（図示せず）に設けられてもよい。

しかしながら、提案される電力コンバイナは、モデム内に組み込まれる必要はないことに留意されたい。提案される電力コンバイナは、ＴＲＸとモデムの間に接続されることができる別個のデバイス、例えば、プラグインモジュール等として提供されてもよい。

要約すると、モデムが複数のトランシーバに接続される光ワイヤレス通信システムのための電力供給システムが述べられている。基本的な概念は、モデムがトランシーバに給電するのではなく、トランシーバがモデムに給電することである。これを達成するために、トランシーバから電力を受けることができる電力コンバイナが提供される。トランシーバは、エンドポイントが検出されない場合パワーダウンし、エミッタのサブセットを使用し、この場合、モデムも低電力モードに切り替えられることができる。

本発明は、図面及び前述の説明において詳細に例示及び説明されてきたが、そのような例示及び説明は、図的又は例示的であって、限定的なものではないと見なされるべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されない。提案されるリバース電力供給コンセプトは、他のタイプの光ワイヤレスネットワークに、及び他のタイプのアクセスデバイス、モデム及びトランシーバと共に適用されることができる。とりわけ、本発明は、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．９９６１、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．９９６０、及びＩＴＵ－Ｔ Ｇ．９９９１ネットワーク環境等、ＬｉＦｉ関連の環境に限定されるものではない。本発明は、可視光通信（ＶＬＣ）システム、ＩＲデータ伝送システム、Ｇ．ｖｌｃシステム、ＯＦＤＭベースのシステム、コネクテッドライティングシステム、ＯＷＣシステム、及びスマートライティングシステムにおいて使用されることができる。

図面、本開示、及び添付の請求項の検討によって、開示される実施形態に対する他の変形形態が、当業者により理解されることができ、また、特許請求される発明を実施する際に実行されることができる。請求項では、単語「含む」は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「１つの（a）」又は「１つの（an）」は、複数を排除するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項において列挙される、いくつかの項目の機能を果たしてもよい。特定の手段が、互いに異なる従属請求項内に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが、有利に使用され得ないことを示すものではない。上記の説明は、本発明の特定の実施形態を詳述している。しかしながら、上記がテキストにどのように詳細に現れようとも、本発明は多くの方法で実施されることができ、したがって、開示された実施形態に限定されないことを理解されたい。本発明のある特徴又は態様を説明する際のある用語法(terminology)の使用は、用語法が、当該用語法が関連付けられている本発明の特徴又は態様の特定の特性を含むことに制限されるように本明細書において再定義されていることを意味すると解釈されるべきではないことに留意されたい。

単一のユニット又はデバイスが、請求項において列挙される、いくつかの項目の機能を果たしてもよい。特定の手段が、互いに異なる従属請求項内に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが、有利に使用され得ないことを示すものではない。

図３に示されるもの等の述べられたプロシージャは、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として、及び／又は、レシーバデバイス又はトランシーバデバイスの専用ハードウェアとして実装されることができる。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に、又は他のハードウェアの一部として供給される、光学記憶媒体又は固体媒体等の、好適な媒体において記憶／頒布されてもよいが、インターネット、又は他の有線若しくは無線の電気通信システム等を介して、他の形態で頒布されてもよい。

Claims (14)

1. 光ワイヤレス通信システムにおける複数の光トランシーバに対する出力信号を生成するためのモデムと、
   エンドポイントに向けた光通信のための光エミッタ及び光センサを各々が含み、前記光エミッタは、前記モデムの前記出力信号に基づいて光信号を発するように構成される、複数の光トランシーバと、
   前記モデム及び前記複数の光トランシーバの少なくとも１つに給電することが可能な少なくとも１つの給電機器と、
   を含む、光ワイヤレス通信システムであって、
   前記モデムは、該モデムに電力を供給するように構成される該モデムの電力供給ユニットを含み、
   当該光ワイヤレス通信システムは、光ワイヤレス通信システムにおける複数のトランシーバに接続されるモデムへの電力供給を制御するための装置を含み、該装置は、該モデムへのリバース電力供給のために前記トランシーバの少なくとも１つを選択する、及び、前記選択されたトランシーバと該モデムの電力供給ユニットとの間に電力供給接続を確立するように構成される、光ワイヤレス通信システム。
2. 前記装置は、前記モデムへのリバース電力供給のために前記複数のトランシーバの中から最も高い利用可能な供給電圧を有するトランシーバを選択するように構成される、請求項１に記載の光ワイヤレス通信システム。
3. 前記装置は、前記複数のトランシーバからの電力供給接続を少なくとも１つのそれぞれのバルブ要素を介して共通結合要素において組み合わされるように構成される、請求項１に記載の光ワイヤレス通信システム。
4. 前記装置は、トランシーバが光ワイヤレス通信システムのエンドポイントのトランシーバ回路からの信号を検出していない場合、電力消費が低減されたスタンバイモードに該トランシーバを設定するように構成される、請求項１に記載の光ワイヤレス通信システム。
5. 前記装置は、電力供給の持続時間が前記複数のトランシーバにまたがるように、時系列的に前記モデムに電力を供給するように構成される、請求項１に記載の光ワイヤレス通信システム。
6. 前記装置は、前記モデムと前記複数のトランシーバとの間の別個のデバイスとして接続可能であるように構成される、請求項１に記載の光ワイヤレス通信システム。
7. 前記複数のトランシーバは、１つ以上の給電機器によって給電される、請求項１に記載の光ワイヤレス通信システム。
8. 前記モデムは、光ワイヤレス通信システムが使用される建物の天井に設置されるように構成される、請求項１に記載の光ワイヤレス通信システム。
9. 前記モデムは、前記複数のトランシーバからそれぞれの有線電力供給接続を介して電力を受けるように構成される電力コンバイナを含む、請求項１に記載の光ワイヤレス通信システム。
10. 前記少なくとも１つの給電機器は、少なくとも１つの照明器具に電力を供給するように構成される、請求項１に記載の光ワイヤレス通信システム。
11. 前記複数のトランシーバは、前記少なくとも１つの給電機器によって給電されるそれぞれの照明器具とコロケートされる、請求項１０に記載の光ワイヤレス通信システム。
12. 前記コロケートされた照明器具及びトランシーバペアの各々は、専用の給電機器によって給電される、請求項１１に記載の光ワイヤレス通信システム。
13. 前記複数のトランシーバは、エンドポイントのトランシーバデバイスからの信号が検出されない場合、エミッタのサブセットを使用することにより電力消費を低減するように構成される、請求項１に記載の光ワイヤレス通信システム。
14. 管理チャネルが、エンドポイントのトランシーバデバイスと前記複数のトランシーバとの間に設けられ、前記トランシーバは、低減された数のエミッタを使用することにより前記管理チャネルを介して通信するように構成される、請求項１３に記載の光ワイヤレス通信システム。

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