JP2014217069A - 産業的な無線ネットワークの複数の通信プロトコルをサポートするためのスロット・セグリゲーション - Google Patents

Abstract

【課題】産業的な無線ネットワークにおける複数の通信プロトコルをサポートする、無線通信システムを提供する。【解決手段】時分割多元接続方式（ＴＤＭＡ）構造を複数の第１のタイムスロットおよび複数の第2のタイムスロットに分け、それぞれ、第１および第２のプロトコルを用いる通信に、各タイムスロットは、割り当てられる。少なくとも一つの第１の無線装置が第１のタイムスロットの間、第１のプロトコルを用いて通信し、少なくとも一つの第2の無線装置が第2のタイムスロットの間、第2のプロトコルを用いて通信する。【選択図】図１

Description

[0001] この開示は、全般的に無線通信システムに関する。より具体的には、産業的な無線ネットワークの複数の通信プロトコルをサポートすることに関し、この開示は、スロット・セグリゲーションに関する。

[0002] 無線ネットワークは、工業プロセス制御システムにおいて、多用される。例えば、プロセス制御システムは、無線ネットワークの上の測定を提供するセンサおよび無線ネットワークの上の制御信号を受信するアクチュエータをしばしば包含する。無線ネットワークは、相互接続ネットワーク・デバイス（例えばバックボーン・ルータとして作用しているマルチノード、フィールド・ルータとして作用しているフィールド・デバイス・アクセス・ポイント（ＦＤＡＰｓ）、フィールド機器およびゲートウェイ／セキュリティ・マネージャまたはネットワーク・マネージャとして作用している無線デバイスマネージャ（ＷＤＭ）を含むことができる。

[0003] 産業設備の無線ネットワークは、１つの特定の通信標準だけと互換性を持つネットワーク装置をしばしばサポートする。全般的に、ネットワークが複数の標準と互換性を持つネットワーク装置をサポートすることを可能にするために、無線ネットワークは、広範囲なハードウェア修正を必要とする。かくして、産業設備において、用いられる通信標準と新規なネットワーク装置が互換性を持つ場合だけ、特定の産業設備のネットワーク装置の追加または代わりは典型的に許容される。

[0004] 産業的な無線ネットワークの多地点通信プロトコルをサポートすることに関し、この開示は、スロット・セグリゲーションを提供する。
[0005] 第一の実施形態においては、方法は、時分割多元接続方式（ＴＤＭＡ）構造を複数の第１のタイムスロットおよび複数の第2のタイムスロットに分けることを包含する。それぞれ、１および２回目のプロトコルを用いている通信に、第１および第２のタイムスロットは、割り当てられる。方法はまた、少なくとも一つの第１の無線装置が第１のタイムスロットの間、第１のプロトコルを用いて通信することを包含する。方法は、少なくとも一つの第2の無線装置が第2のタイムスロットの間、第2のプロトコルを用いて通信することを更に包含する。

[0006] 第二の実施態様においては、装置は、ＴＤＭＡ構造の異なるタイムスロットの無線装置で通信するように構成されるトランシーバを包含する。ＴＤＭＡ構造は、複数の第１のタイムスロットおよび複数の第2のタイムスロットを包含する。少なくとも一つの第１の無線装置が第１のタイムスロットの間、第１のプロトコルを用いて通信するように、トランシーバは、構成される。少なくとも一つの第2の無線装置が第2のタイムスロットの間、第2のプロトコルを用いて通信するように、トランシーバは、構成される。

[0007] 第三の実施形態において、固定コンピュータ可読媒体は、コンピュータープログラムを実施する。ＴＤＭＡ構造を複数の第１のタイムスロットおよび複数の第2のタイムスロットに分けることに関し、コンピュータープログラムは、計算機可読のプログラムコードを包含する。それぞれ、１および２回目のプロトコルを用いている通信に、第１および第２のタイムスロットは、割り当てられる。第１のタイムスロットの間、第１のプロトコルを用いている少なくとも一つの第１の無線装置を有する通信を開始することに関し、コンピュータープログラムも、計算機可読のプログラムコードを包含する。第2のタイムスロットの間、第2のプロトコルを用いている少なくとも一つの第2の無線装置を有する通信を開始することに関し、コンピュータープログラムは、計算機可読のプログラムコードを更に包含する。

[0008] 他の技術的特徴は、以下の図、説明および特許請求の範囲から直ちに当業者にとって明らかであろう。
[0009] この開示のより完全な理解に関して、添付の図面に関連して以下の説明を参照する。

[0010] 図１は、この開示に従って複数の通信プロトコルをサポートすることに関しスロット・セグリゲーションを有している例示の工業用制御および自動化システムを例示する。 [0011] 図２は、この開示に従って工業用制御および自動化システムの例示の無線ルータを例示する。 [0012] 図３は、この開示に従って複数の通信プロトコルをサポートしている例示の時分割多元接続（ＴＤＭＡ）構造を例示する。 [0013] この開示に従って複数の通信プロトコルをサポートすることに関し、図４は、スロット・セグリゲーションに関し例示の方法を例示する。 [0014] この開示に従って複数の通信プロトコルをサポートすることに関し、図５は、例示の層実現を例示する。 [0015] 図６は、この開示に従って複数の通信プロトコルをサポートすることに関しスロット・セグリゲーションを有している例示のアーキテクチャを例示する。 図７は、この開示に従って複数の通信プロトコルをサポートすることに関しスロット・セグリゲーションを有している例示のアーキテクチャを例示する。

[0016] 下記について述べる図１乃至７、および、この特許文献の現在の本発明の原則を描写するために用いる各種実施形態は例示目的であって、本発明の範囲を制限するためにいかなる形であれ解釈されてはならない。当業者は、本発明の原理が最適に配置されたデバイスまたはシステムの任意型において、実装されることができることを理解するであろう。

[0017] 複数の無線通信プロトコルまたは標準をサポートするために、この開示は、スロット・セグリゲーションに関し方法および装置を全般的に提供する。例えば、異なるプロトコルまたは標準に従って作動しているマルチプルデバイスをサポートすることで有能な無線ネットワークで、方法および装置を、実装できる。以下の説明では、同時に、ＩＳＡ１００標準の下で作動しているフィールド機器および無線ハイウェーＡｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ Ｒｅｍｏｔｅ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ（ＷＨＡＲＴ）標準の下で作動しているフィールド機器をサポートするための産業設備の無線ネットワークを有効にするとして、方法および装置は、描写される。これらの２つの標準は例示目的に関し提供され、他または付加的な標準は産業的な無線ネットワークでサポートされることができる。一般に、フィールド機器は送信器、レシーバ、センサ、アクチュエータ、ＷｉＦｉ、イーサネット(登録商標)およびインターネット・プロトコル（ＩＰ）ベースデバイスを含むことができる。

[0018] 図１は、この開示に従って複数の通信プロトコルをサポートすることに関しスロット・セグリゲーションを有している例示の工業用制御および自動化システム１００を例示する。図１に示すように、システム１００は、一つ以上のプロセス・エレメント１０２を包含する。プロセス・エレメント１０２は、多種多様なファンクションのいずれかを実行するプロセス・システムのコンポーネントを表す。例えば、プロセス・エレメント１０２は、処理環境のセンサ、アクチュエータまたは他の又は付加的な工業計器も表すことができる。プロセス・システムの一つ以上のファンクションを実行することに関し、各プロセス・エレメント１０２は、いかなる適切な構造も包含する。また、いくつかの方法の一つ以上の材料を加工するように構成されることを、プロセス・システムは、そのいかなるシステムまたは部分も表す。

[0019] コントローラ１０４は、プロセス・エレメント１０２に連結する。コントローラ１０４は、プロセス・エレメント１０２の一つ以上のオペレーションを制御する。例えば、コントローラ１０４は、プロセス・システム（例えばプロセス・エレメント１０２のいくつかからのセンサ測定）と関連した情報を受信できる。アクチュエータのようなプロセス・エレメント１０２の他に関し制御信号を生成するために、コントローラ１０４はこの情報を用いることができる。それによって、それらのプロセス・エレメント１０２のオペレーションを調整する。一つ以上のプロセス・エレメント１０２を制御することに関し、コントローラ１０４は、いかなる適切な構造も包含する。コントローラ１０４は、例えば、コンピュータがＭＩＣＲＯＳＯＦＴ ＷＩＮＤＯＷＳ(登録商標)または適切なリアルタイム・オペレーティングシステムを実行していることを表すことができる。

[0020] ネットワーク１０６は、システム１００の各種要素の間のコミュニケーションを容易にする。例えば、ネットワーク１０６は、ネットワーク・アドレスの間にインターネット・プロトコル（ＩＰ）パケット、フレーム・リレー・フレーム、非同期転送モード（ＡＴＭ）セルまたは他の適切な情報を伝達できる。ネットワーク１０６は、一つ以上のローカルエリアネットワーク、メトロポリタンエリアネットワーク、ワイド・エリア・ネットワーク、グローバル・ネットワークの全体または一部または一つ以上の位置の他のいかなる通信システムも含むことができる。特例として、ネットワーク１０６は、ＨＯＮＥＹＷＥＬＬ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＩＮＣのＦＡＵＬＴ ＴＯＬＥＲＡＮＴ ＥＴＨＥＲＮＥＴ(登録商標)ネットワークを含むことができる。

[0021] 無線センサまたは他の無線フィールド・デバイスで通信することに関し、システム１００も、一つ以上の産業的な無線ネットワークを包含する。図１に示される例示において、産業的な無線ネットワークは、フィールド・ルータ１０８ａ―１０８ｃおよびバックボーン・ルータ１１０ａ―１１０ｂを包含する。無線ネットワーク（例えば網状回路網）を形成するために、フィールド・ルータ１０８ａ―１０８ｃおよびバックボーン・ルータ１１０ａ―１１０ｂは、互いにワイヤレスで通信する。例えば、フィールド・ルータ１０８ａ―１０８ｃは、フィールド機器１１２ａ―１１２ｅからワイヤレスで送信されるデータを受信することができて、バックボーン・ルータ１１０ａ―１１０ｂに、データを送ることができる。バックボーン・ルータ１１０ａ―１１０ｂは、直接または間接的にフィールド・ルータ１０８ａ―１０８ｃから、そして、直接または間接的にバックボーン・ネットワーク１１４の上の伝送に関しフィールド機器１１２ａ―１１２ｅから（例えば他のフィールド・ルータによる）データを受信できる。フィールド・ルータ１０８ａ―１０８ｃおよびバックボーン・ルータ１１０ａ―１１０ｂは、フィールド機器１１２ａ―１１２ｅにバックボーン・ネットワーク１１４を通じて受信されるデータを送ることもできる。このようにして、フィールド・ルータ１０８ａ―１０８ｃおよびバックボーン・ルータ１１０ａ―１１０ｂは、特別指定地域（例えば大きいコンビナート）のフィールド機器および他のデバイスに無線範囲を提供できるネットワークを形成する。無線ネットワークは、いかなる適切な産業的な無線ネットワークプロトコル（例えばＩＳＡ１００．１１ａおよびＷＨＡＲＴ）もサポートすることができる。

[0022] この例では、他のデバイスに関するメッセージをストアし、転送し、典型的にラインパワーであるルーティング装置を、フィールド・ルータ１０８ａ―１０８ｃおよびバックボーン・ルータ１１０ａ―１１０ｂを全般的に表し、これらのデバイスが外部原因（例えばＡＣ補給線）から運転出力を受信することを意味する。しかしながら、フィールドまたはバックボーン・ルータは、デバイスが局所出力供給、例えば内部バッテリ、ローカルに動力ものと呼ばれるによって、駆動することを表すことができる。フィールド機器１１２ａ―１１２ｅは日常的にローカルに駆動する非ルーティング・デバイスを全般的に表す。但し、フィールド機器はルーティング機能を提供できるかまたはラインパワーであってよい。

[0023] 各フィールド・ルータ１０８ａ―１０８ｃおよびバックボーン・ルータ１１０ａ―１１０ｂは、ワイヤレス通信（例えば無線周波数（ＲＦ）周波数―ホッピング拡散スペクトル（ＦＨＳＳ）またはダイレクトシーケンス拡散スペクトル（ＤＳＳＳ）トランシーバ）を容易にしているいかなる適切な構造も包含する。バックボーン・ルータ１１０ａ―１１０ｂの各々も、バックボーン・ネットワーク１１４（例えばイーサネット(登録商標)・トランシーバ）の上のコミュニケーションを容易にしているいかなる適切な構造も包含する。具体例において、フィールド・ルータ１０８ａ―１０８ｃはフィールド・デバイス・アクセス・ポイント（ＦＤＡＰｓ）を表すことができ、バックボーン・ルータ１１０ａ―１１０ｂはマルチノードを表すことができる。データ（例えばＦＡＵＬＴ ＴＯＬＥＲＡＮＴ ＥＴＨＥＲＮＥＴ(登録商標)ネットワーク、無線網状回路網または他のワイヤードまたは無線ネットワーク）を運搬することに関し、バックボーン・ネットワーク１１４は、いかなる適切なネットワークも包含する。

[0024] ゲートウェイ１１６は、ネットワーク１０６およびバックボーン・ネットワーク１１４を連結する。認可されたトラフィックだけがネットワーク１０６と１１４の間に流れることができるために、ゲートウェイ１１６は、セキュリティ機能を実行できる。ゲートウェイ１１６は、プロトコルの間に変換する翻訳機能を実行することもできる。それらのネットワークによって、用いられるプロトコルの間にネットワークおよび翻訳にアクセスを提供することに関し、ゲートウェイ１１６は、いかなる適切な構造も包含する。

[0025] プロセス制御（ＯＰＣ）サーバー１１８に関し無線構成およびＯＬＥは、構成することができて、システム１００のさまざまな態様を制御できる。例えば、サーバー１１８は、フィールド・ルータ１０８ａ―１０８ｃ、バックボーン・ルータ１１０ａ―１１０ｂおよびフィールド機器１１２ａ―１１２ｅのオペレーションを構成できる。例えば暗号鍵または他のセキュリティ・データをさまざまな無線装置または他のコンポーネントに割り当てることによって、サーバー１１８は、システム１００のセキュリティをサポートすることもできる。無線ネットワークを構成して、セキュリティ情報を提供することに関し、サーバー１１８は、いかなる適切な構造も包含する。

[0026] 具体例において、図１の無線ネットワークの各種デバイスは、２．４ ＧＨｚまたは５．８ ＧＨｚで通信している網状回路網を形成する。また、具体例で、データはルータまたはフィールド機器による無線網状回路網に吹き込まれることができる。このように、要望通り検知無線、遺産位置トラッキング、人員トラッキング、ワイヤレス通信およびいかなる他であるか更なる機能に関しも用途が広い、多機能性、プラント全体範囲を提供する。

[0027] オペレーションの一態様において、システム１００の無線ネットワークを形成している一つ以上のコンポーネントは、複数の通信プロトコル（例えばＩＳＡ１００およびＷＨＡＲＴ標準に準拠するプロトコル）の使用をサポートする。この機能をサポートするために、時分割多元接続方式（ＴＤＭＡ）を用いているタイムスロットに、無線ネットワークの通信は、分けられることが可能である。いくつかの実施形態では、無線ネットワークの通信はスーパーフレームの間、発生し、各スーパーフレームは複数のフレームに分けられ、各フレームは複数のタイムスロットに分けられる。具体例において、シングルフレームのタイムスロットの間の通信は１つのプロトコルを用いて発生することがありえ、異なるフレームのタイムスロットの間の通信は異なるプロトコルを用いて発生することがありえる。タイムスロットは異なるデバイスに割り当てられる。このように、複数のデータ伝送の一部をなしているデータを運搬することが単一の無線チャネルができる。

[0028] 後で詳しく述べるように、デバイス（例えばフィールド・ルータ１０８ａ―１０８ｃまたはバックボーン・ルータ１１０ａ―１１０ｂ）の物理層は、複数のプロトコルを用いているＴＤＭＡデータ伝送をサポートする。送信装置の物理層は伝送路全体の実際のデータ伝送に関し原因でり、受信装置の物理層は伝送路の上のデータの実際の受信に関し原因である。そのフィールド機器に割り当てられるタイムスロットの間、フィールド機器１１２ａ―１１２ｅの物理層は単一の無線プロトコルをサポートすることができる。その一方で、フィールド・ルータ１０８ａ―１０８ｃまたはバックボーン・ルータ１１０ａ―１１０ｂの物理層は異なるタイムスロットの間、異なる無線プロトコルをサポートすることができる。しかしながら、フィールド機器は異なるプロトコルを用いて通信することができ、フィールド・ルータまたはバックボーン・ルータは単一のプロトコルを用いて通信できる。すべてのフィールド機器が単一のプロトコルを用いて通信し、および、すべてのフィールドまたはバックボーン・ルータが異なるプロトコルを用いて通信するという必要がない。ＴＤＭＡ無線ネットワークの複数のプロトコルの使用に関する付加的な詳細を以下に提供する。

[0029] 図１が工業用制御および自動化システム１００の１つの例示のを例示するけれども、さまざまな変化が図１になされる。例えば、システム１００は、いかなる数の各コンポーネントを含むことができる。また、図１に示される機能部分は、例示目的に関するものである。図１の各種要素を、結合できるか、再分割されることができるか、または、省略されることができ、追加コンポーネントは特定の必要に従って追加されることができる。更に、無線ネットワークがワイヤード・コントローラ１０４およびワイヤード・プロセス・エレメント１０２に加えて用いられることとして例示すると共に、一つ以上の無線ネットワークはワイヤード制御要素のないシステムで用いられることが可能である。更に、複数のプロトコルの使用がサポートされることができる１つの例示の操作的環境を、図１は例示する。この機能は、他のいかなる適切なシステムにおいても用いられることが可能である。

[0030] 図２は、この開示に従って工業用制御および自動化システムの例示の無線ルータ２００を例示する。無線ルータ２００は、例えば、フィールド・ルータ１０８ａ―１０８ｃまたは図１のシステム１００のバックボーン・ルータ１１０ａ―１１０ｂを表すことができる。

[0031] 図２に示すように、ルータ２００はコントローラ２０２を包含する。そして、それはルータ２００の全作動を制御する。例えば、コントローラ２０２は送信されるデータを受信できるかまたは生成することができ、コントローラ２０２はワイヤードまたは無線ネットワークの上の伝送に関しルータ２００の他のコンポーネントにデータを提供できる。コントローラ２０２は、ワイヤードまたは無線ネットワークの上のデータを受信することもでき、データを用いることもできるかまたは送り届けることもできる。特例として、フィールド・ルータまたはバックボーン・ルータのコントローラ２０２は、ワイヤレスで送信されるデータを受信することができ、データ（あるとしても）に関し次のホップを決定することができ、次のホップ（あるとしても）に、送信のためのデータを提供できる。別の例として、バックボーン・ルータのコントローラ２０２は、有線ネットワークからデータを受信することができ、無線ネットワークの送信のためのデータを提供できる（または逆もまた同じ）。コントローラ２０２は、無線ルータの制御動作に関し、いかなる適切な構造も包含する。特例として、コントローラ２０２は、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、デジタル信号処理装置または他の処理または制御装置を表すことができる。

[0032] メモリ２０４は、コントローラ２０２に連結する。メモリ２０４は、用いられるか、集められるか、または、ルータ２００により生成される多種多様な情報のいずれかを記憶する。例示に関して、２０４がそうすることができるメモリは、同じであるか他のネットワークを通じて送信されることになっているネットワークを通じて受信される情報を記憶する。メモリ２０４は、いかなる適切な揮発性および／または持久記憶装置および検索装置も包含する。

[0033] ルータ２００も、一つ以上のアンテナ２０８に連結する一つ以上のワイヤレストランシーバ２０６を包含する。フィールドまたはバックボーン・ルータにおいて、トランシーバ２０６およびアンテナ２０８は、一つ以上のフィールド機器でワイヤレスで通信するために用いることができる。他のフィールドまたはバックボーン・ルータで通信するために、一つ以上の追加トランシーバ２１０は、用いられることが可能である。追加トランシーバ２１０は、一つ以上のアンテナ２１２に連結できるかまたは一つ以上の共通アンテナ（例えばアンテナ２０８）を共有できる。放送に関しおよび／またはワイヤレスで受信される信号を得ることに関し信号を提供することに関し、各トランシーバは、いかなる適切な構造も包含する。各アンテナは、無線信号を送っておよび／または受信することに関し、いかなる適切な構造も表す。いくつかの実施形態では、各トランシーバは、ＲＦトランシーバ（例えばＲＦ ＦＨＳＳまたはＤＳＳＳトランシーバ）を表す。また、各アンテナは、ＲＦアンテナを表すことができる。他のいかなる適切な無線信号も、通信するために用いることがありえ、各トランシーバは、送信器および別々のレシーバを含むことができることに注意すべきである。

[0034] ルータ２００がバックボーン・ルータを表す場合、ルータ２００は一つ以上のバックボーン・ネットワーク・インターフェース２１４を更に包含する。バックボーン・ネットワーク・インターフェース２１４によって、ルータ２００が一つ以上のバックボーン・ネットワーク１１４を通じて通信できる。バックボーン・ネットワーク（例えばイーサネット（登録商標）インターフェースまたはワイヤレストランシーバ）の上の信号を送っておよび／または受信することに関し、各バックボーン・ネットワーク・インターフェース２１４は、いかなる適切な構造も包含する。

[0035] 後で詳しく述べるように、ルータ２００のトランシーバ２０６、２１０の一つ以上は複数のプロトコル（例えばＩＳＡ１００およびＷＨＡＲＴプロトコル）の使用をサポートする。そして、ＴＤＭＡタイムスロットを用いる。これにより、より容易にシステム１００に追加されるかまたはそれにおいて、交換されることを、フィールド機器およびルータが可能にする。ＴＤＭＡタイムスロットの複数のプロトコルの使用をサポートするトランシーバ２０６、２１０の一つ以上の物理層を提供することによって、これを、達成できる。具体例において、物理層は、ＩＥＥＥ 802.15.4標準に準拠する。

[0036] 図２が工業用制御および自動化システムの無線ルータ２００の１つの例を例示するにもかかわらず、さまざまな変化は図に２をされることができる。例えば、図２の各種要素を、結合できるか、再分割されることができるか、またを、省略できる。そして、追加コンポーネントは特定の必要に従って追加されることができる。特例として、同じトランシーバ２０６を用いている他のルータおよびフィールド機器で通信するために用いるアンテナ２０８で、ルータ２００は、通信できる。また、デバイスまたはルータが同様に配線接続の上のデータを送信しておよび／または受信する能力を有する場合であっても、「無線装置」または「無線ルータ」はワイヤレスでデータを送信することができておよび／または受信できるいかなるデバイスまたはルータも表す。

[0037] 図３は、この開示に従って複数の通信プロトコルをサポートしている例示のＴＤＭＡ構造を例示する。図３に示すように、４つのフレーム３０２―３０８（各フレーム３０２―３０８が複数のタイムスロット３１０に分けられる）に、デバイスの物理層は、中継ＴＤＭＡスーパーフレーム３００を分けることができる。この特定の例では、スーパーフレーム３００は１秒の長さを有し、各フレーム３０２―３０８は２５０ ｍｓの長さを有する。しかしながら、時間の他の長さがスーパーフレーム３００またはフレーム３０２―３０８に関し用いられることが可能である点に注意する。

[0038] 異なるプロトコルは、異なるフレーム３０２―３０８の間、用いられる。この例では、フレーム３０２および３０６およびフレーム３０４および３０８で用いられているＷＨＡＲＴにおいて、ＩＳＡ１００が用いられて、異なるプロトコルは、インタリーブ配置される。しかしながら、インタリーブ方法のこれらの２つのプロトコルの使用は、例示目的に関するものである。デバイスは、スーパーフレーム３００の範囲内で他であるか追加的なプロトコル、２つ以上のプロトコルおよびプロトコルのいかなる手配のも使用をサポートすることができる。例えば、プロトコルの使用は、等しくフレームで分けられる必要はない。特例として、ルータで通信しているデバイスの７５％がＩＳＡ１００デバイスである。そして、２５％がＷＨＡＲＴデバイスである場合、ＩＳＡ１００はあらゆる４つのフレームのうちの３つの間、用いられることが可能である。その一方で、ＷＨＡＲＴはあらゆる４つのフレームのうちの１つの間、用いられることが可能である。例えばシステム設置の間のユーザー入力に基づいて、または、ほかの時は、または、動的に、フレームに対するプロトコルの配分は、いかなる好適な方法でも起こることができる。

[0039] 異なるフレーム３０２―３０８のタイムスロット３１０は、いかなる好適な長さも有することができる。例えば、ＩＳＡ１００フレーム３０２および３０６のタイムスロット３１０は１１．７ｍｓの長さを各々有することができ、ＷＨＡＲＴフレーム３０４および３０８のタイムスロット３１０は１０ ｍｓの長さを各々有することができる。タイムスロット３１０に関し他の長さは用いられることもでき、異なるフレーム全体の、または、同じフレーム（フレームの最後のタイムスロットがフレームのいかなる残り時間も含むために延長される時のような）の範囲内のさえ等しい長さを、タイムスロットは有する必要はない。

[0040] ＩＳＡ１００とＷＨＡＲＴデバイスの間に割り当てられる複数のタイムスロットに時間を分けることによって、物理層は、異なるプロトコルに従って作動している異なるデバイスをサポートする。ここで示されるＴＤＭＡ構造は、例えばルータ２００のトランシーバ２０６、２１０のようないかなる好適な装置の物理層によってもサポートされることができる。さらに、例えば異なるタイムスロットの第2のプロトコルを用いて通信することがそれらのルータができるように、１つのプロトコルをサポートするルータ上のファームウェア・アップグレードを実行することによって、すでにインストールされた既存のルータにおいて、この機能は、得られることが可能である。

[0041] 図３が複数の通信プロトコルをサポートしているＴＤＭＡ構造の１つの例を例示するにもかかわらず、図３はさまざまな変化がなされ得る。例えば、上記の如く、２つ以上のプロトコルは、いかなる適切な命令においても用いられることが可能である。

[0042] この開示に従って複数の通信プロトコルをサポートすることに関し、図４は、スロット・セグリゲーションに関し例示の方法４００を例示する。方法４００は、例えば、ルータ２００のトランシーバ２０６、２１０の物理層により実行されることができる。

[0043] 図４に示すように、データパケットは、ステップ４０２で受信される。これは、例えば、ワイヤードであるか無線伝送路の上のデータパケットを受信しているルータ２００を含むことができる。データパケットは、ステップ４０４で分析される。これは、例えば、受信データパケットと関連したプロトコルを識別しているルータ２００を含むことができる。例えばデータパケットのコンテンツまたはデータパケットを送ったデバイスに関する情報を用いて、プロトコルは、いかなる好適な方法でも識別されることができる。いくつかの実施形態では、パケットがＩＳＡ１００互換のパケットかＷＨＡＲＴ互換のパケットであるかどうか決定するために、データパケットは、分析される。具体例において、データパケットの表題のデータバイトは、プロトコルを識別するために用いてもよい。データパケットは、ステップ４０６で適切なプロトコル・スタックに送信される。これは、例えば、ステップ４０４から解析結果に応じてＩＳＡ１００プロトコル・スタックまたはＷＨＡＲＴプロトコル・スタックにデータパケットを送ることを含むことができる。

[0044] 出て行く伝送（「ダウン」プロトコル経路選択）に関し送られているデータパケットおよび入って来る受信（「アップ」プロトコル経路選択）の後送られているデータパケットの双方に関し、この方法４００が生じることができることに注意されたい。ダウンプロトコル・ルーティングに関して、受信されるデータパケットのタイプはメッセージを送信した装置の種類に基づいて、そして、データパケットは判定に基づいて妥当プロトコル・スタックに送られる。アッププロトコル・ルーティングに関して、受信されるデータパケットのタイプはパケット・コンテンツに基づいて、そして、データパケットは判定に基づいて妥当プロトコル・スタックに再び送られる。

[0045] 図４が複数の通信プロトコルをサポートすることに関しスロット・セグリゲーションに関し方法４００の１つの例を例示するにもかかわらず、図４はさまざまな変化がなされることができる。例えば、図４におけるステップは、いかなる数のデータパケットに関し何度も発生できる。

[0046] この開示に従って複数の通信プロトコルをサポートすることに関し、図５は、例示の層実装を例示する。特に、図５は、上で描写されてルータ１０８ａ―１０８ｃ、１１０ａ―１１０ｂ、２００において、用いられることが可能である全体のプロトコル・スタック５００を例示する。

[0047] 図５に示すように、プロトコル・スタック５００は、ＩＳＡ１００アプリケーション層（ＡＰＰ）５０２、ＩＳＡ１００アプリケーション補助層（ＡＳＬ）５０４、ＩＳＡ１００トランスポート層（ＴＬ）５０６およびＩＳＡ１００ネットワーク層５０８を包含する。トランスポート層５０６およびネットワーク層５０８は、ＩＳＡ１００プロトコルに関し標準ＯＳＩモデル・ファンクションをサポートすることができる。どんなタイプのサービスがトランスポート層５０６で利用できるかについて知っているために上位層に関しそれに不必要をすることによって、アプリケーション補助層５０４は、抽象化のレベルを提供する。アプリケーション層５０２は、各々によって、そして、アプリケーション補助層５０４を経た下層によって、通信するさまざまなアプリケーションを実行する。ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）層５１０は、相互通信外付けデバイス（例えばゲートウェイまたはバックボーン・ルータ）をサポートする。

[0048] ＩＳＡ１００の下で、ネットワーク層５０８は、プロトコル・ルーティング層５１２である。伝送に関しＩＳＡ１００プロトコル・スタックまたはＷＨＡＲＴプロトコル・スタックに出て行くデータパケットを向けるために「ダウン下の」プロトコル経路選択を実行することに関し、プロトコル・ルーティング層５１２は、原因である。いくつかの実施形態では、プロトコル・ルーティング層５１２は、データパケットを分析して、送信装置がＩＳＡ１００デバイスかＷＨＡＲＴデバイスであるかどうか決定して、判定に基づいてデータパケット・スタックを送る。着信データに関して、プロトコル・ルーティング層５１２は、ＩＳＡ１００ネットワーク層５０８にデータパケットを送ることができる。

[0049] ＩＳＡ１００プロトコル・スタックはＩＳＡ１００データリンク（ＤＬ）層５１４を用いて実装される。その一方で、ＷＨＡＲＴプロトコル・スタックはＷＨＡＲＴネットワーク層（ＮＬ）５１６およびＷＨＡＲＴデータリンク（ＤＬ）層５１８を用いて実装される。これらの層５１４―５１８は、ＩＳＡ１００およびＷＨＡＲＴプロトコルに関し、標準OSIモデル・ファンクションを実装できる。

[0050] 更に処理に関しＩＳＡ１００プロトコル・スタックまたはＷＨＡＲＴプロトコル・スタックに入来データパケットを向けるために「アップ」プロトコル経路選択を実行することに関し、プロトコル・ルーティング層５２０は、責任がある。いくつかの実施形態では、パケットがＩＳＡ１００デバイスかＷＨＡＲＴデバイスからデータを含むかどうか決定するために、プロトコル・ルーティング層５２０は、データパケットのコンテンツを分析する。それから、プロトコル・ルーティング層５２０は、判定に基づいてデータパケットを送る。出て行くデータに関して、プロトコル・ルーティング層５２０は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）／物理（ＰＨＹ）層５２２に、データパケットを送ることができる。

[0051] ＭＡＣ／ＰＨＹ層５２２は、ＩＳＡ１００およびＷＨＡＲＴプロトコルを用いている無線チャネルの上の通信をサポートする。デバイスが現在作動しているタイムスロットに基づいて、データパケットを送信または受信するために用いる特殊なプロトコルは、変化できる。例えば、図３に示すように、フレーム３０２および３０６のタイムスロット３１０の間、ＭＡＣ／ＰＨＹ層５２２は、ＩＳＡ１００プロトコルを用いることができる。フレーム３０４および３０８のタイムスロット３１０の間、ＭＡＣ／ＰＨＹ層５２２は、ＷＨＡＲＴプロトコルを用いることができる。

[0052] この特定の例では、ＷＨＡＲＴトラフィックは、ＩＳＡ１００ネットワーク層５０８を介してバックボーン・ルータまたはゲートウェイへ／から送られることが可能である。ＩＳＡ１００ネットワークの上のＷＨＡＲＴトラフィックを送ることは、可能でもよい。アプリケーション層５０２にあるＨＡＲＴ管理対象（ＭＯ）５２４は、ＩＳＡ１００ネットワーク層を介してＨＡＲＴ ＤＬ構造を構成するために用いることができる。そのうえ、具体例で、プロトコル・ルーティング層５２０は、ＭＡＣ／ＰＨＹ層５２２に、転送パケットにテンプレートおよびチャネルを用いることができる。

[0053] 図５が複数の通信プロトコルをサポートすることに関し層実装の１つの例を例示するにもかかわらず、図５はさまざまな変化をなされることができる。例えば、ＩＳＡ１００の使用およびＷＨＡＲＴがここで示されると共に、他であるか付加的なプロトコル・スタックはサポートされることができる。

[0054] 図６および７は、この開示に従って複数の通信プロトコルをサポートすることに関しスロット・セグリゲーションを有している例示のアーキテクチャ６００、７００を例示する。図６において、アーキテクチャ６００はバックボーン・ルータまたはフィールド・デバイス・アクセス・ポイント６０２を包含する。そして、それは多くのＩＳＡ１００デバイス６０４ａ―６０４ｍおよび多くのＷＨＡＲＴデバイス６０６ａ―６０６ｎで通信できる。デバイス６０４ａ―６０４ｍおよび６０６ａ―６０６ｎは、フィールド機器または他のルータを表すことができる。この特定の例では、ルータ／アクセス・ポイント６０２は最高４０のＩＳＡ１００デバイスおよび４０のＷＨＡＲＴデバイスで通信できる。但し、これらの値は例示目的に関しある。そして、サポートされるデバイスの実容量は変化できる。

[0055] 図７において、アクセス・ポイント７０２は、フィールド・ルータ（ＦＲ）７０４を介して、間接的にＩＳＡデバイス７０６ａ―７０６ｍおよびＷＨＡＲＴデバイス７０８ａ―７０８ｎで通信できる。この特定の例では、アクセス・ポイント７０２は最高４０のＩＳＡ１００およびＷＨＡＲＴデバイスで通信できる。但し、この値は再び例示目的に関するものである。

[0056] 図６および７が複数の通信プロトコルをサポートすることに関しスロット・セグリゲーションを有しているアーキテクチャ６００、７００の例示のを例示するにもかかわらず、さまざまな変化は図に６および７になされることができる。例えば、他のいかなる適切なアーキテクチャも、用いられることが可能である。

[0057] いくつかの実施形態では、計算機可読のプログラムコードから形成される。そして、コンピュータ可読媒体で例示されるコンピュータープログラムによって、上で描写されるさまざまなファンクションは、実装されるかまたはサポートされる。「計算機可読のプログラムコード」というフレーズはコンピューターコードの任意型を包含する。そして、ソースコード、オブジェクト・コードおよび実行コードを包含する。「コンピュータ可読媒体」というフレーズは、コンピュータ（例えば読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、ハードディスク装置、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）または他のいかなるタイプのメモリも）によって、アクセスされることができる媒体の任意型を包含する。「固定」コンピュータ可読媒体は、一時的な電気的または他の信号を運搬する、有線、無線、光学的、又は、他の通信リンクを除外する。リライタブルな光ディスクまたは消去可能なメモリデバイスのような、データが永久に記憶されることができる媒体およびデータが記憶されることができて、後で上書きされることができる媒体を、固定コンピュータ可読媒体は、包含する。

[0058] この特許文献の全体にわたって用いられる特定の語句の定義を記載することは、有利であってもよい。用語「結合」およびその派生語は、それらのエレメントが互いに物理的に接触するか否かを問わず、二つ以上のエレメントの間のいかなる直接的または間接的なコミュニケーションにも関連する。用語「アプリケーション」および「プログラム」は一つ以上のコンピュータープログラム、ソフトウェア・コンポーネント、指示セット、プロシージャ、ファンクション、オブジェクト、クラス、インスタンス、関連したデータ、または、適切なコンピューターコード（ソースコード、オブジェクト・コードまたは実行コードを包含する）の実装に関し適応される部分に関連する。用語「受信」、「通信」ならびに、その派生語は直接または間接的な両方の通信を含む。用語「含む」および「から成る」ならびに、その派生語は、限定されるものではない。用語「または」は、「および／または」という意味を包含する。「関連（する）」というフレーズおよびその派生語は、含む、包含する、相互接続、含有、含まれる、または、接続する、または、結合、通信する、協働する、インタリーブする、並置する、近位である、または、縛らる、有する、関係がある、または、有する、等を意味する。項目のリストによって、用いられるときに、リストされた項目の一つ以上の異なる組合せが用いられることが可能であることを、「少なくとも一つ」というフレーズは意味し、リストの１つの項目だけが必要かもしれない。例えば、「少なくとも一つの：Ａ、ＢおよびＣ」は、以下の組み合わせを包含する：Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡおよびＢ、ＡおよびＣ、ＢおよびＣ、並びに、ＡおよびＢおよびＣ。

[0059] この開示が特定の実施形態を描写して、全般的に方法を結びつけると共に、これらの実施形態および方法の変更および置換は当業者にとって明らかである。したがって、例示の実施形態の前記説明は、この開示を定めないかまたは拘束しない。以下の特許請求の範囲に記載の、他の変化、置換および変更は、この開示の精神と範囲から逸脱することなく可能でもある。

Claims (6)

1. 複数の第１のタイムスロット（３１０）および複数の第２のタイムスロット（３１０）に時分割多元接続方式（ＴＤＭＡ）構造を分けるステップであって、第１および第２のタイムスロットが、それぞれ第１および第２のプロトコルを用いて通信に割り当てられることを特徴とする分けるステップと、
   第１のタイムスロットの間、第１のプロトコルを用いて、少なくとも一つの第１の無線装置（１０８ａ―１０８ｃ、１１０ａ―１１０ｂ、１１２ａ―１１２ｅ）と通信するステップと、
   第２のタイムスロットの間、第２のプロトコルを用いて、少なくとも一つの第２の無線装置（１０８ａ―１０８ｃ、１１０ａ―１１０ｂ、１１２ａ―１１２ｅ）と通信するステップと
   を有することを特徴とする方法。
2. 第１のプロトコルはＩＳＡ１００プロトコルから成り、
   第２のプロトコルはＷｉｒｅｌｅｓｓ Ｈｉｇｈｗａｙ Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ Ｒｅｍｏｔｅ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ（ＷＨＡＲＴ）プロトコルから成る
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ＴＤＭＡ構造が、複数のフレーム（３０２―３０８）を有するスーパーフレーム（３００）を包含し、
   各フレームが、複数のタイムスロットを包含し、
   いくつかのフレームが、第１のタイムスロットを包含し、他のフレームが第２のタイムスロットを包含する
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 第１および第２のタイムスロットが異なる長さを有することを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 時分割多元接続方式（ＴＤＭＡ）構造の異なるタイムスロット（３１０）の無線装置（１０８ａ―１０８ｃ、１１０ａ―１１０ｂ、１１２ａ―１１２ｅ）と通信するように構成されるトランシーバ（２０６、２１０）を有し、ＴＤＭＡ構造が複数の第１のタイムスロット（３１０）および複数の第２のタイムスロット（３１０）を包含し、
   トランシーバが、第１のタイムスロットの間、第１のプロトコルを用いて、少なくとも一つの第１の無線装置（１０８ａ―１０８ｃ、１１０ａ―１１０ｂ、１１２ａ―１１２ｅ）と通信するように構成され、
   トランシーバが、第２のタイムスロットの間、第２のプロトコルを用いて、少なくとも一つの第２の無線装置（１０８ａ―１０８ｃ、１１０ａ―１１０ｂ、１１２ａ―１１２ｅ）と通信するように構成される、
   ことを特徴とする装置。
6. コンピュータープログラムを実行する固定コンピュータ可読媒体であって、計算機可読のプログラムコードから成るコンピュータープログラムが、
   複数の第１のタイムスロット（３１０）および複数の第２のタイムスロット（３１０）に時分割多元接続方式（ＴＤＭＡ）構造を分けるステップであって、第１および第２のタイムスロットが、それぞれ第１および第２のプロトコルを用いて通信に割り当てられることを特徴とする分けるステップと
   第１のタイムスロットの間、第１のプロトコルを使用して、少なくとも一つの第１の無線装置（１０８ａ―１０８ｃ、１１０ａ―１１０ｂ、１１２ａ―１１２ｅ）と通信を開始するステップと、
   第２のタイムスロットの間、第２のプロトコルを用い、少なくとも一つの第２の無線装置（１０８ａ―１０８ｃ、１１０ａ―１１０ｂ、１１２ａ―１１２ｅ）と通信を開始するステップと、
   を有することを特徴とする、固定コンピュータ可読媒体。