JP2012521707A - ネットワーク化された制御システムの通信メッシュネットワーク構造のためのメッシュノード - Google Patents

Abstract

本発明は、ネットワーク化された制御システムの通信メッシュネットワーク構造のためのメッシュノードであって、特に、温室照明システムのような、照明システムの通信メッシュネットワークインフラストラクチャのためのスリムな及び平均赤外線メッシュノードに関する。本発明の基本的な思想は、光学送信器及び光学受信器が上部に配されているベースの形態における技術的に簡単な構造によってメッシュノードを実施化することにある。本発明の実施例は、ベース１２と、データを他のメッシュノードの光学受信器に送信することができるように前記ベース上に配されている光学送信器１４と、他のメッシュノードの光学送信器からのデータを受け取ることができるように前記ベース上に配されている光学受信器１６と、他のメッシュノードから前記光学受信器を介して受け取られたデータを解釈する及び前記光学送信器を介して他のメッシュノードにデータをルーティングするプロセッサ１８とを有するネットワーク化された制御システムの通信メッシュネットワーク構造のためのメッシュノード１０に関する。この構造は、例えば、温室において利用されることができるような、複雑なネットワーク化された照明システムを制御するための通信メッシュネットワーク構造であって、何千個ものランプが照明雰囲気を生成するために設けられ、ローカルベースで制御されることができる、通信メッシュネットワーク構造の実施化を可能にする。

Description

本発明は、ネットワーク化された制御システムの通信メッシュネットワーク構造のためのメッシュノードに関し、より詳細には、温室照明システムのような、照明システムの通信メッシュネットワークインフラストラクチャのための赤外線メッシュノードに関する。

ネットワーク化された制御システムは、商業的な、産業的な及び組織化された事業市場において偏在する傾向にあり、消費者市場においても遍在する傾向にある。ネットワーク化された制御システムの例は、何ダースもの光源を備えるネットワーク化された照明システムである。非常に複雑なネットワーク化された照明システムは、温室照明システムであり、例えば、約４００００個のランプを有し得て、格子の類の様式で配されており、柔軟な仕方で管理される必要がある。例えば、このような照明システムのランプ又はランプのクラスタは、局所的な光効果を作成するために、個々に制御可能でなければならない。理想的には、このような照明システムの各ランプは、個々に制御されることができる。

しかしながら、このことは、例えば前記ランプを制御するための複雑で費用のかかるケーブル配線のような、複雑な据え付けを必要とする。国際出願公開第２００４／０７５５９９号には、光学送信器及び受信器を持つノードのメッシュを有するデータ伝送ネットワークが、開示されている。当該伝送は、好ましくは、ノード間での伝送のためにレーザダイオードを使用した、変調された光学担体による。

本発明の目的は、ネットワーク化された制御システムの通信メッシュネットワーク構造のためのメッシュノードであって、最小限の技術的な労力によって実施化されることができると共に最大で何千個ものノードを備えるネットワーク化された制御システムに適切なメッシュノードを提供することにある。

この目的は、添付の独立請求項の主題によって解決される。更なる実施例は、添付の従属請求項によって示される。

本発明の基本的な思想は、光学受信器及び光学送信器が上部に配されているベースの形態における技術的に簡単な構成によってメッシュノードを実施化することにある。本発明の一実施例によれば、前記ベースは、ディスク様に成形されたベースであることができ、前記光学送信器が、前記ディスク様に成形されたベース一方の側に配されることができると共に、前記光学受信器が、前記ディスク様に成形されたベースの他方の側に配されることができる。この構成は、温室において利用されることができるように、例えば、複雑なネットワーク化された照明システムを制御するための通信メッシュネットワーク構造であって、数千個のランプが、同化光支持（assimilation light support）を生成するために設けられ、前記通信メッシュネットワーク構造によってローカルベースで制御されることができる、通信メッシュネットワーク構造の実施化を可能にする。

本発明の一実施例は、
− ベースと、
− データを他のメッシュノードの光学受信器に送信することができるように前記ベース上に配されている光学送信器と、
− 他のメッシュノードの光学送信器からデータを受け取ることができるように前記ベース上に配されている光学受信器と、
− 他のメッシュノードから前記光学受信器を介して受け取ったデータを解釈する及びデータを前記光学送信器を介して他のメッシュノードまでルーティングするプロセッサと、
を有するネットワーク化された制御システムの通信メッシュネットワーク構造のためのメッシュノードを提供する。

前記ベースは、前記光学送信器、前記光学受信器及び前記プロセッサの間の配線を含むプリント基板（ＰＣＢ）であっても良い。従って、前記ベースは、前記光学受信器、前記光学送信器及び前記プロセッサのための担体として働くだけでなく、前記メッシュノードの電子的構成要素の配線を提供することもできる。

特に、前記光学送信器及び光学受信器は、赤外線を介してデータを送信する又は受信することができる。光学通信のための赤外線スペクトルの使用は、目に見えない又は可視光とあまり干渉しないという有利な点を有する。

前記光学送信器及び光学受信器の感度は、如何なる送信器も及び如何なる受信器も、他の隣接するメッシュノードの１つの受信器又は送信器と通信することができるように、指向性があっても良い。指向性の感度は、ネットワーク内の効率的な光学通信が、最小限の歪み及び干渉のみを伴って確立されることができるという利点を有する。更に、前記伝送媒体は、２つのメッシュノード間の無線の取り組みにおけるように、共有される必要がない。

前記プロセッサは、受け取られたデータを所定のルーティング方式に従って他のメッシュノードにルーティングすることができる。例えば、前記プロセッサは、前記ネットワークを通じて最短のルーティング経路を選択することができる。

更に、前記メッシュノードは、８個の光学送信器及び８個の光学受信器を有することができ、前記光学送信器は前記ベースの一方の側の境界領域において均等に配されており、前記光学受信器は、如何なる光学受信器も前記ベースの対向する側における如何なる光学送信器とも整合するように前記ベースの他方の側の境界領域に配されている。前記メッシュノードのこの実施例は、ネットワーク化された制御システムの通信メッシュネットワーク構造の斜めの方向における通信も可能にする。

特に、前記光学送信器及び光学受信器は、赤外線のリモコン装置のために設計される赤外線ＬＥＤ及び赤外線検出器によって実施化されることができる。

前記メッシュノードは、制御可能なランプのための制御インターフェースを更に有することができ、前記プロセッサは、前記他のメッシュノードから前記光学受信器を介して受け取られるデータの解釈に依存して前記制御インターフェースを介して制御可能なランプを制御する。

前記メッシュノードの前記ベースは、ディスク様に成形されることができる。

前記光学送信器は、ディスク様に成形された前記ベースの一方の側に配されることができ、前記光学受信器は、前記ディスク様に成形されたベースの他方の側に配されることができる。

本発明の更なる実施例は、格子状に配されている幾つかのランプを有する温室照明システムであって、各ランプは、上述したように本発明によるメッシュノードを有し、前記メッシュノードは、通信メッシュネットワーク構造を形成するように配されており、前記ランプのための制御信号が前記メッシュノード間の光学的通信を介して前記メッシュネットワーク構造にわたってルーティングされることができる、温室照明システムに関する。

本発明のこれら及び他の見地は、以下に記載される実施例を参照して、明らかになり、説明されるであろう。

本発明は、以下の例示的な実施例に関連して更に詳細に記載される。しかしながら、本発明は、これらの例示的な実施例に限定されるものではない。

本発明によるメッシュノードの実施例の図を示している。 本発明によるメッシュノードの実施例の図を示している。 図１Ａ及び１Ｂに示されているようなメッシュノードの実施例の斜視図を示している。 本発明による通信メッシュネットワーク構造の２つのメッシュノード間の光学通信を示している。 本発明によるメッシュノードを備える通信メッシュネットワーク構造によるルーティング経路の一例を示している。

以下において、機能的に類似又は同一の要素は、同一の符号を有し得る。

以下に、本発明の実施例は、温室のための照明インフラストラクチャによって記載されている。このような照明インフラストラクチャは、（格子の類の様式における）典型的な４００００個のランプユニットから成り、柔軟な仕方で管理されることを必要とする。本発明によるメッシュノードは、スリム（lean）で、非常に低い費用で実施化されることができ、数千個のランプユニット及びメッシュノードを備える照明インフラストラクチャのための重要な因子である。更に、本発明のメッシュノードの実施例は、以下で記載されるように、８個の他のメッシュノードと通信することができるので、本発明のメッシュノードを有する通信メッシュネットワーク構造は、多くの冗長性を有する。このことは、通信メッシュネットワーク構造を介するメッセージの非常に柔軟なルーティングを可能にする。ランプユニットはこれら全てが互いにワイヤレスに通信するので、本発明のメッシュノードによってアドレス指定される及び管理されることができる。以下に記載されるような本発明のメッシュノードの実施例の主要な利点は、８つの狭いビームに前記メッシュノードの赤外線ＬＥＤによって提供される成形された通信チャネルを形成させる指向的な効果である。当該伝送媒体は、２つのノード間での無線の取り組みのように共有される必要がない。

図１Ａは、ＰＣＢ１２を有しているメッシュノード１０の実施例の上面図を示している。メッシュノード１０の上側２２には、８つの赤外線ＬＥＤ１４が、ＰＣＢ１２の境界において均等に配される。８つの赤外線ＬＥＤ１４は、均等に分配され、即ち、ＰＣＢ１２の境界において、実質的に等間隔に離間されて（equispaced）いる。マイクロコントローラ１８は、ＰＣＢのディスク１２の中央に取り付けられている。マイクロコントローラ１８は、ＰＣＢ１２の配線２０を介して赤外線ＬＥＤ１４に接続される。図１Ｂは、メッシュノード１０の底側２４を示している。この側部２４において、８個の赤外線受信器１６も、ＰＣＢ１２の境界に配されている。赤外線受信器１６は、赤外線ＬＥＤ１４の直下に位置されている。ＰＣＢ１２の底側２４は、赤外線受信器１６と上側２２におけるマイクロコントローラ１８との間の配線２０を含んでいる。前記赤外線ＬＥＤ及び赤外線受信器は、典型的には、テレビ受像機、ＤＶＤプレーヤのような、消費者電子機器のための赤外線リモコンにおいて利用される装置であり得る。マイクロコントローラ１８は、前記赤外線ＬＥＤを制御と、全８個の赤外線受信器からの信号の処理との両方を行う。

温室において、あらゆるランプは、図１Ａ及び１Ｂに示されたようなメッシュノード１２を備えていても良い。図２は、図１Ａ及び１Ｂのメッシュノードと、これらのメッシュノードから成る通信メッシュネットワーク構造において可能な、８倍である８本の通信経路のうちの１本との斜視図を示している。赤外線ビーム２８は、赤外線受信器１６に到達する。マイクロコントローラ１８は、前記赤外線ビームによって受け取られたデータを解釈し、赤外線ＬＥＤ１４及び赤外線ビーム２６によって、所定のルーティング方式に基づいて、情報を他のノードにルーティングする。

図３は、メッシュノードのネットワークに関する上面図を示している。前記メッシュノードは、格子様の態様において同じ層に配されている。各メッシュノードは、前記メッシュノードがメッシュノードの格子の境界に配されている場合を除き、４つの直接的に隣接するものを有する。図３において、それぞれ、メッシュノードのディスク１２１及び１２２上の赤外線ＬＥＤ１４及び赤外線受信器１６のための放射パターン２６１及び２８１が、示されている。放射パターン２６１及び２８１は、それぞれのメッシュノードに指向されることが分かる。この指向的な取り組みのための理由は、メッシュノードが、他のメッシュノードへの見通し線（a line of sight）を有する場合、信頼できる接続が保証されなければならないからである。図３には、１つの接続が示されているが、実際には、当該通信が、単一のホップに制限されなければならないというわけではない。放送の類の通信（全方向における送受信）及び複数の装置に対する通信は、もちろん、可能である。

図４は、本発明のメッシュノード１０の格子及びこの格子を介したメッセージのルーティングを示している。この格子は、行１…８及び列Ａ…Ｆを有するマトリックスである。各メッシュノードは、当該格子内の座標によってアドレス指定されることができる。図４において、位置Ｂ７におけるメッシュノードから位置Ｄ１におけるメッシュノードまで送信されるメッセージのルーティングが、示されている。このルーティングは、例えば、図４に示されている最短経路を介してメッセージをルーティングするために、或る制約の下で実施されることができる。図１及び２のメッシュノードは、前記格子内の８つの異なる方向（上、下、左、右及び４つの斜めの方向）においてデータを送信及び受信することを可能にする。図４において、場所Ｂ７のメッシュノードから場所Ｄ１のメッシュノードまでの最短経路は、斜めの通信方向を経て場所Ｃ６のメッシュノードを超えて、更に斜めの通信方向を経た場所Ｄ５におけるメッシュノードへと進み、次いで、上への通信方向において場所Ｄ４、Ｄ３及びＤ２のメッシュノードを超えて進む。この例は、本発明によるメッシュノードが、各々本発明によるメッシュノードに結合されており前記メッシュノードによって制御可能である何千ものランプを備える温室照明システムのような、ネットワーク化された制御システムの通信メッシュネットワーク構造にわたるメッセージの効率的なルーティングを可能にすることを示している。ランプを制御するために、各メッシュノードは、ランプの制御インターフェースが結合されることができる制御インターフェースを有している。従って、他のメッシュノードから又は前記照明システムのための中央制御装置からのランプのための制御データを受け取る場合、前記メッシュノードのマイクロコントローラは、前記メッシュノードの制御インターフェースに接続されているランプを制御することができる。典型的な例は、大きく複雑な温室照明システムのランプの局所的な制御である。例えば、中央制御装置は、図４のランプ及びメッシュノードのグリッド内の場所Ｅ１、Ｆ１、Ｅ２及びＦ２におけるランプを調光するためのメッセージを送信することができる。前記メッセージは、先ず、前記中央制御装置によって場所Ａ８におけるメッシュノードに供給され、次いで、このメッシュノードから場所Ｅ１、Ｆ１、Ｅ２及びＦ２におけるメッシュノードにルーティングされることができる。これらのメッシュノードの前記マイクロコントローラは、前記メッセージを受け取ると、それぞれのメッシュノードに結合されているランプが或る値まで調光されなければならない点に注意する。次いで、前記マイクロコントローラは、前記メッシュノードに結合されている前記ランプに前記メッシュノードの前記制御インターフェースを介して制御命令を送信しなければならず、前記ランプの発光を所望のレベルに調光する。

本発明は、如何なるネットワーク化された制御システムにおいても、特に、複数の光源を備える複合照明システム（例えば、温室に据え付けられる照明システム）においても、利用されることができる。本発明は、特に、小さい技術的な労力及び低い費用による大きな通信メッシュネットワーク構造の生成に適用可能である。

本発明の機能の少なくとも一部は、ハード又はソフトウェアによって実施されることができる。ソフトウェアの実施化の場合、本発明を実施化する単一又は複数のアルゴリズムを処理するように、単一の又は複数のマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラが使用されることができる。

「有する」なる語は、他の要素又はステップを排除するのもではなく、単数形の構成要素は、複数のこのような構成要素を排除するものではないことに留意されたい。更に、添付請求項における如何なる符号も、本発明の範囲を制限するものとして解釈されてはならない。

Claims (11)

1. ベースと、
   他のメッシュノードの光学受信器にデータを送信することができるように前記ベース上に配された光学送信器と、
   他のメッシュノードの光学送信器からデータを受け取ることができるように前記ベース上に配された光学受信器と、
   他のメッシュノードから前記光学受信器を介して受け取られたデータを解釈する及びデータを前記光学送信器を介して他のメッシュノードへルーティングするプロセッサと、
   を有するネットワーク化された制御システムの通信メッシュネットワーク構造のためのメッシュノード。
2. 前記ベースが、前記光学送信器、前記光学受信器及び前記プロセッサ間の配線を含んでいるプリント基板である、請求項１に記載のメッシュノード。
3. 前記光学送信器及び前記光学受信器が、赤外線を介してデータを送信又は受信する、請求項１又は２に記載のメッシュノード。
4. 前記光学送信器及び前記光学受信器の感度は、何れの前記光学送信器及び前記光学受信器も他の隣接するメッシュノードの１つの受信器又は送信器と通信することができるように、指向性を有する、請求項１、２又は３に記載のメッシュノード。
5. 前記プロセッサが、受け取られたデータを、所定のルーティング方式に従って他のメッシュノードにルーティングする、請求項１、２、３又は４に記載のメッシュノード。
6. ８個の光学送信器及び８個の光学受信器を有する請求項１乃至５の何れか一項に記載のメッシュノードであって、前記光学送信器は、前記ベースの一方の側の境界領域に均等に配されており、前記光学受信器は、何れの光学受信器も前記ベースの対向する側における光学送信器と整合するように前記ベースの他方の側の境界領域に配されている、メッシュノード。
7. 前記光学送信器及び光学受信器が、赤外線リモコン装置のために設計されている赤外線ＬＥＤ及び赤外線検出器によって実施化されている、請求項１乃至６の何れか一項に記載のメッシュノード。
8. 制御可能なランプのための制御インターフェースを更に有する、請求項１乃至７の何れか一項に記載のメッシュノードであって、前記プロセッサは、前記他のメッシュノードから前記光学受信器を介して受け取られたデータの解釈に依存して、前記制御インターフェースを介して制御可能なランプを制御する、メッシュノード。
9. 前記ベースがディスク様に成形されている、請求項１乃至８の何れか一項に記載のメッシュノード。
10. 前記光学送信器が、前記ディスク様に成形されたベース一方の側に配されており、前記光学受信器が前記ディスク様に成形されたベースの他方の側に配されている、請求項９に記載のメッシュノード。
11. 格子状に配されている幾つかのランプを有する温室照明システムであって、各ランプは、請求項１乃至１０の何れか一項に記載のメッシュノードを有しており、前記メッシュノードは、通信メッシュネットワーク構造を形成するように配されており、前記ランプのための制御信号は、前記メッシュノード間の光学通信を介して前記メッシュネットワーク構造を通じてルーティングされることができる、温室照明システム。

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