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BT Vision: 無線干渉の氷山

by Richard Marshall MA, CEng. FIEE, FInstP, FIET, Richard Marshall Limited

翻訳: T.Sato


概要

一部の人々は、記録されている苦情が比較的少数であることから、 電力線通信からの無線サービスへの干渉は深刻な問題になり得ないと言う。

この記事はこの主張を調べ、 「干渉が予期されるほど犯人の近くにいる被害者はどの程度いるか?」と問い、 また答える。 この調査は、BT Vision の UK での上市によって可能となった。 これは、電話線インターフェースとユーザーのテレビのあいだの通信のための、 PLT (電力線通信; PLC や BPL としても知られている) 技術を用いる 電力線アダプタをパッケージの一部に含む、消費者向けサービスである。 このテクノロジ [1] は、家庭用主電源配線上に、 他の任意の家庭用器具にとって妥当であろうものの 1000倍の電力レベルの伝導性干渉を生じ、 しかも1日に24時間、週に7日間、 短波無線スペクトラムほとんど全てにわたって同時にそうする。

犯人となる BT Vision 設備と被害者となる無線ユーザーの双方の 非常に大きな数にもかかわらず、 これまで、地理的な隔離、そして苦情手続きの動機付けと手法が 苦情の申し出を制限してきたことを示すであろう。

だが、被害者の認識の向上に伴って苦情は増加しており、 この傾向は犯人と類似製品の市場への浸透に応じて加速するであろう。

ビジネスの革新と、 より広いコミュニティに対する環境の損失とのあいだのバランスは、 首尾一貫した EMC 規格のセットへの成功裡の適合によってのみ管理でき、 この一貫性を損なう全ての試みに抵抗することが重要である。

序論

[2] と [3] で示されている 家庭用器具と IT 製品のエミッションのための規定は、 概念上の 10m の「保護距離」に基づいている。 これは、製品の放射は、10m 離れた隣接地における、 国際電気通信連合で規定された「サービス区域」内の強度の無線送信の 受信に深刻に干渉しない筈のレベルまで許容されることを意味する。 現実の状況には多くの不確実性があるが、 行政と無線ユーザーの80年にわたる実地の経験は、 この保護距離が家庭用製品の適切な設計のコストと 無線サービスの提供のための送信電力のコストのあいだでの 目的にかなった統計的妥協を与えることを確かめてきた。

広帯域 PLT テクノロジは、 その1000倍大きい干渉エミッション電力がより広く拡散することから、 1000の平方根だけ大きい保護距離を意味する。 従って、ほんの 10m 以内ではなく、犯人の 310m 以内に位置していれば、 無線受信者へのトラブルが予期されるかも知れない。

様々なタイプの PLT のあいだの区別が重要である。 主電源網の監視と制御のための低速通信は、何年も前に標準化された [5]。

それは広く用いられ、技術的に有能な人々に制限されており、 僅かな問題しか引き起こしていない。 広帯域 PLT は遥かに広く高い周波数帯でより高い電力を用い、 消費者向け市場向けに解き放たれてきた。 BT Vision で用いられている広帯域電力線通信アダプタは Comtrend が供給しており、DS2 チップセットを用いている。 ユニークなことに、このチップセットは データが送信されていない時でさえも激しく放射する: ライバルの「Homeplug」ハードウェアは、 スタンバイ状態では時々の「チック」のみを放射する。

より技術的な詳細では、この Comtrend デバイスは、 いくつかの (だが全てではない) アマチュア周波数帯が 限度以下に「ノッチ」されているのを除き、 2〜26.6MHz の範囲にわたって 主電源端子に対する伝統的な Class B 伝導限度 [2][3] よりも 30dB 程度大きい干渉信号をその主電源端子から放射する。

(これらのノッチされた周波数帯、そしてより広いスペクトラムの他の部分は、 それにもかかわらず、電源網のどこかの整流器によって、 あるいは鉄の樋やロープのような偶発的な「酸化整流器」によって 引き起こされる相互変調によって PLT エミッションが周波数シフトした時に干渉を経験し得る。) 上のスケーリング計算では「遠方界」計算を用い、 そのような近似の生得的な誤差 [6] を EMC 予測の一般的な統計的不確かさに含めた。

従って、半径数百メートル以内の短波ユーザーへの干渉を引き起こす 可能性を持つことを非常に単純な計算で示すことができる、 多数のデバイスが市場に出されている。 それらは干渉理論を実施に確認するユニークな機会を与えており、 その一致が良好であることを以下に示す。

最初に、どの程度頻繁に、 BT Vision が問題となるのに充分に犯人と被害者が近付くかを推定する。

潜在的な被害者はどの程度いるか?

障害者のためのデバイスとともに、 航空、船、軍、保安、そして緊急サービスに「専門家の」被害者がいるが、 それらはまだ Ofcom の統計には現れていない。

UK では 65,000 のアマチュア送信免許が発行されている。 一部のアマチュアは2つの免許を持ち、 一部は VHF とマイクロ波にのみ興味を持ち、 一部は完全に休眠している。 PLT からの干渉に対して無防備な HF 周波数帯で、 20,000人が活動していると推測できる。

さまざまな程度の関心を持つ 200,000人の短波聴取者がいる筈である。 そのうちの 22,000人程度は、 専門家向け雑誌の「Radio User」や「Practical Wireless」を買うほど 打ち込んでいる。 一部は UK の外で生まれ、これらの人々にとっては 故郷との繋がりは基本的人権のように見做せるかも知れない。

上記全ては潜在的な被害者であるが、彼らが干渉を受けたならば、 2つの障壁を乗り越えられた場合にのみ苦情統計に現れるであろう。

潜在的な被害者の 20% だけがこれらの2つのハードルを超えると考えると、 UK には PLT からの干渉に曝されたならば苦情を言うであろう 3,000人の人々がいることになる。 6千万程度の総人口のうち、 220,000人程度の人々 ――270人に1人―― が問題に出会うかも知れず、 3,000人だけ ――20,000人に1人―― が統計に現れる公式な苦情を出すであろう。

犯人となる BT Vision の範囲内に潜在的な被害者がいる可能性はどの程度か?

国家統計は以下の人口と国土面積を与え、 これから人々のあいだの平均距離を計算できる。

勿論、異なる地域のあいだでは、 人口/km2 に非常に大きな開きがある。 平均距離の計算に含まれる平方根の算出のため、 上の分析は非常にロバストである。

上の保護距離の計算、そして報告された苦情の略式の分析の双方が、 被害者が典型的には BT Vision ユーザーから 150m までにいることを示すので、 UK での平均として、 BT Vision の顧客の近所に短波ユーザーがいる時に 実際の干渉が生じるであろうと結論できるかも知れない。

おそらく、そのような顧客の近所には 4〜20人がいるであろう。

切りの良い平均として 10を仮定しよう。

どの程度の犯人がいるか?

BT は公式に「BT Vision の配備は昨年中に加速した。 2009年3月末には 423,000人の顧客がいた。」と言明した [7]。 BT 内の情報源は、販売されたものの一部は現在設置されておらず、 他の一部の Comtrend PLT コンポーネントは配線によって置き換えられており、 おそらくは 300,000個のアクティブな設備があると認めている。

苦情の予測

上で、今は 300,000個の犯人がおり、それぞれの近所に10人がおり、 そのような隣人が干渉を受けるライフスタイルを持ち、それを認識し、 それに対して何かをする可能性が 20,000分の1であると仮定した。 これは、300,000 × 10 / 20,000 = 150 件の苦情を生じることだろう。

執筆の時点で、 Ofcom は合計で 143件の苦情の報告を受けている。 勿論、この良い一致には強い偶然の要素がある。 だが、ポイントは、 この記録された苦情は関係する隣人からの 100% に近い苦情率を示しており、 被害者の疎な分布によって、また犯人の同定と苦情の記録の困難によってのみ、 御すことができると考えるかも知れないものに保たれているということである。

将来

電気/電子製品のサービス・エンジニアは、通常は、 作業やコンポーネントの問題に伴う生涯の始まりでのほとんどの故障、 問題の少ない中年期、そして 寿命の終わりが近付いた時の摩耗に伴って緩やかに増加する故障に伴う、 「バスタブ」苦情プロファイルを予期する。 対照的に、干渉の苦情は設計の失敗から生じ、 従って動作寿命のどの時点でも同等に起こりやすい: それは影響された無線ユーザーが問題を認識した時に生じるであろう。

苦情の総数は、 フィールドへの配備数とユーザーの問題の認識度の積に強く依存する。

ユーザーの認識の影響は、 BT Vision の配備数と共にチャートにプロットした Ofcom の統計で 明らかに見ることができる。

チャート: これは、苦情のグラフ (Ofcom の好意による) と、 それと関係する BT Vision の加入者数を示す [7][8]

2008年3月31日の 214,000ユニットの配備数にかかわらず [8]、 2008年8月以前にはほとんど苦情は記録されておらず、 その時点で UKQRM グループの活動、 Youtube への様々な投稿、 そして BT の年次総会での質問の報道が、 その問題とそれにどのように対処するかの認識を高めた。

高められたユーザーの認識が苦情率を押し上げる余地はかなり残っている。 220,000/3,000 = 73 倍の増加が考えられる。

2009年6月まで BT Vision の CEO だった Dan Marks は、 BT は 2010年に 300万の加入者を目標としていると言明した [9]。 2009年3月の7倍の増加は、現在の公衆の認識のレベルでは、 月に100件程度の苦情率をもたらすであろう。 だが、 Daily Mail の1つの記事は、 Ofcom と BT の資源を圧倒するのに充分に認識を高め得るだろう。 当局、商売人、そして製品設計者を基礎に戻らせるためには、 どれだけの苦情が必要だろうか? 「任意の望ましくない副作用への規制上の影響を維持しながら、 PLC の配備を促進する」という、UK と EC の宣言されたポリシー [10] は、 焦点や動機付けのない苦情に駆動されたプロセスの限られた能率では、 明らかに機能できない。 苦情に駆動されたプロセスは、 馬が逃げ出した後で馬小屋の扉を閉めるようなものである。

さらに、そのようなプロセス生来の時間の遅れは、 21世紀の設計とマーケティングのタイムスケールとは両立しない。 我々は電磁環境の管理のためのより良いプロセスを実現しなければならない。

後書き

上で議論した局所的な問題に加えて、 PLT 干渉を地球全体に運ぶ電離層反射に伴う長距離干渉問題がある。 これは HF ノイズフロアの全般的な増加を引き起こし、 これに対する論理的な反応は、 環境的に望ましくないより高い無線送信電力の使用となろう。 これは犯人と被害者の隔離によって干渉を避けることを不可能とするので、 PLT が広範に配備されたならば深刻な問題になるであろう。 この「累積的干渉」は物理法則の不可避な結果であり、 何年も前にアナログ式コードレス電話で実証された。 EMC Journal の将来の号でこの問題に戻りたいと思う。

この記事の計算のいくつかの構造のブレインストーミングへの Robert Barden の寄与に感謝する。

参考

[1] "RF Emissions of Powerline Ethernet Adaptors" by Tim Williams, The EMC Journal, May 2009, Issue 82 pp 15-18.

[2] "Electromagnetic Compatibility - Requirements for household appliances, electric tools and similar apparatus. Part 1: Emission" CISPR14-1

[3] "Information Technology Equipment - Radio disturbance characteristics" CISPR22

[4] "Radio-Frequency Protection Ratios in LF, MF and HF Broadcasting" ITU-R Recommendation BS.560-4

[5] "Signalling on low-voltage electrical installations in the frequency range 3KHz to 148.5kHz" EN50065-1

[6] "Distortion of the Interference field near cables carrying PLC signals" by R.C.Marshall, IET 7th International Conference on Computation in Electromagnetics, Brighton, UK, 7th-10th April 2008.

[7] BT's Annual Report for 2009, p.13

[8] BT's Annual Report for 2008, p.18

[9] "Frustrated Marks quits BT Vision" Daily Telegraph, 10th June 2009, p.B1

[10] UK position paper for the EC Joint Workshop on PLC, Brussels, 16th October 2003.


Copyright (C) 2009 Nutwood UK Ltd.

これは、EMC+Compliance Journal に掲載された記事を、 その許諾を得て T. Sato が翻訳したものです。 この翻訳については、原著者らはいかなる責任も持ちません。 これについての意見、質問などは VEF00200@nifty.com (T.Sato) 宛にお送り下さい。

Last update: 2009-09-12