JP2017510190A - ノードデバイスを構成する方法、ネットワーク、及びノードデバイス - Google Patents
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Abstract
Description
1.バックエンドから任意のノードデバイスへのユニキャスト通信:これは照明器具のオン/オフを切り替えるために使用され得る(ダウンリンクユニキャスト)。
2.照明システム内の任意のノードデバイスからバックエンドへのユニキャスト通信:これはエネルギー報告のために使用され得る(アップリンクユニキャスト)。
3.バックエンドから照明システム内のデバイスの集合へのマルチキャスト通信:これはソフトウェアのアップデートのために、又は照明器具グループのオン/オフを切り替えるために使用され得る(ダウンリンクマルチキャスト)。
4.複数のノードデバイス間での照明システム内ローカル通信:これはピアツーピア通信を要する製品を可能にするために使用され得る。かかる製品では、検出器及び無線通信を使用してオンデマンドで、すなわち、移動している人又は乗り物が検出されたときに光が供給される。
−インスタンスidによって識別されるグローバルインスタンス。各グローバルインスタンスは(それぞれが異なる根を有する)複数のDODAGを含み得る。
−ノードに関連付けられた特殊なインスタンスであるローカルインスタンス。各ローカルインスタンスは単一のDODAGしか有し得ない。これらを識別するには、インスタンスid及びDODAGidの2つのフィールドが必要とされる。DODAGidは、DODAGとして動作するノードのユニークかつ到達可能なIPアドレスである。
・全ノードデバイスが1つ又は複数のMPLインターフェイスを有する。これらのインターフェイスは、関連付けられた1つ又は複数のユニキャストIPアドレスを有する。
・各インターフェイスは、1つ又は複数のMPLドメインにサブスクライブし得る。各ドメインには、1つのユニークなマルチキャストアドレスが関連付けられる。
・各自のインターフェイスのうちの1つを介してドメインに参加したノードの中には、ドメインに情報を発するいくつかの特別なノードが存在する。これらのノードはシードと呼ばれる。
・シードがメッセージを送信するとき、シードは宛先としてドメイン・マルチキャスト・アドレスを使用し、そのドメインにサブスクライブしている全てのノードがメッセージを受信する。
・全てのノードがMPLフォワーダーとして動作する。したがって、ノードが以前にメッセージを受信していない場合、ノードはメッセージを再送する。
・マルチキャスト通信及び再送を制御するのにTrickleアルゴリズムが使用される。
・複数のDODAGを含む1つのグローバルインスタンス21が存在する。各DODAG根はボーダールーター100aとして動作し、バックエンド200と通信するためにGPRSインターフェイスが有効化される。サブネットワークの全てのノードデバイス100が、このグローバルインスタンスの1つのDODAGに参加する。
・サブネットワークの各ノードデバイス100及び100aは、近傍の近隣ノードが参加し又は加えられるローカルインスタンス22を少なくとも1つ所有する。
・グローバルインスタンス21を使用して、各ノードデバイスとバックエンドとの間の上方向/下方向ユニキャスト及びマルチキャスト通信の両方が達成される。
・ノードデバイス(この場合はセンサ)は、各々のローカルインスタンス22を使用して、ローカルインスタンス22に参加した近隣ノードにマルチキャスト情報を送る。
・各ノードはMPLインターフェイスを有する。
・また、各ノードは、自身がユニークなシードであるMPLドメインにサブスクライブされる。
・他の近傍のノードは、MPLフォワーダーとしてドメインにサブスクライブされる。
グローバルインスタンスにおいては、
・同様に、全てのノードがMPLインターフェイスを有する(ローカルインスタンスのインターフェイスと同じもの)。
・DODAG毎にMPLドメインがあり、根がその中の唯一のシードである。
・DODAG内の全てのノードがDODAGドメインにサブスクライブされる。
・メッセージをグローバルに配信したい場合、このホップ数を許容可能な最大値として設定することができる。
・メッセージの範囲をローカルにしたい場合、このホップ数を制限して、メッセージがネットワーク全体に拡散することを防ぐことができる。
S100 ネットワークのノードデバイスが各自の地理的情報をバックエンド内の中央コントローラに送信する。本実施形態の変形例ではデータストレージから取得され得る地理的情報は、ノード位置を考慮してグローバルインスタンス及びローカルインスタンスを最適化するために使用される。
S101 ルーティングコントローラにおいて、他のノードデバイスによって構成されるルーティングセットにメッセージをルーティングすることを可能にするグローバルインスタンスを作成する。
ステップS102は、近隣ノードデバイスが他のノードデバイスによって構成されるルーティングセットに属するか否かを問わず、近隣ノードデバイスを選択することを含む。したがって、ローカルインスタンスは、グローバルインスタンスが形成する2つのネットワークを橋渡しするよう構成され得る。
S103 マルチキャストメッセージのルーティングにローカルインスタンスを使用するようルーティングコントローラを構成する。特に、ステップS103は、ノードデバイスに、当該ノードデバイスが根として動作するローカルインスタンスを割り当てることと、当該ノードデバイスがリスナーとして動作する他のローカルインスタンスの識別子を割り当てることとを含む。したがって、各ノードは、自身が根又は宛先として参加する全てのローカルインスタンスを知る。
1.ノード上でローカルに実行されているアプリケーションにイベント情報を渡し、ノードによって制御されるローカル光源のオン/オフを切り替え、又は調光するために使用する。これは、少なくとも1つの光源がイベントメッセージ内に示されるグループの一部であるよう構成されている場合に起こる。
2.近隣ノードにイベントメッセージを再ブロードキャスト(又はマルチキャスト)する。再ブロードキャストの前に、イベントメッセージは多様に変更され得る。
a.オプションで、送信前にイベントメッセージ内に保持される「ホップリミット」カウンタが減少され、又は送信前に「ホップカウント」カウンタが上昇される。この場合、送信ノードはさらに、カウンタに基づき、設定された最大ホップリミットに基づきメッセージが依然として再ブロードキャストされ得るかを確認する。このような機能は、この方法によってイベントメッセージが拡散されるノードの数を制限することを助け、ネットワーク輻輳を防ぐ。
b.オプションで、無線ネットワークの輻輳防止を助けるために、ノードは再送を試みる前にランダムな時間待機する。
c.オプションで、ノードは、ランダムな待機間隔で再送を複数回、例えば3回繰り返し、又は、Trickleアルゴリズムによるスケジュールに従って変化する待機間隔で複数回繰り返すよう構成される。これは、RFパケットが失われる場合に備え、方法の信頼性を高めるために使用される。
d.オプションで、再送前に、ノードによって以前に特定のイベントメッセージが既に送信されているか否かの確認が行われる。以前にN回送信されている場合、ノードは再び再送しないことを決定する。ここでは、値Nは設定可能である(例えば、N=1又はN=3)。これは、無線ネットワークの輻輳防止を助けるために使用され得る。
i.既知の手段、例えば、オリジナル送信者の識別子(すなわち、センサノード)と(センサノードによって割り当てられた)イベントメッセージ内のシーケンス番号との組み合わせを使用して、新しさ(new-ness)の確認が行われ得る。
e.オプションで、ノードは、前回受信されたイベントメッセージに基づき、イベントメッセージを完全に復元する。(これは、例えば、パケットに異なる暗号化が適用されなければならない場合に有用である。)
1.チャネルインデックス:チャネルシーケンス内の現在位置を示す。
2.ドゥエルタイマー:現在のチャネル上で動作してから経過した時間を示す。
a.疑似ランダムチャネルシーケンス内のチャネルを示すチャネルインデックス。
b.ドゥエルタイマーの初期値を設定するために使用されるドゥエルタイマー値。
1.タイミングパルスの変遷
2.シリアルAPIを介してGPSモジュールから取得される基準時間(例えばUTC)に基づくタイムスタンプ
Claims (21)
- ネットワークの複数のノードデバイスにメッセージをルーティングするためのルーティングコントローラを含むデバイスであって、前記ルーティングコントローラは、
ノードデバイスのルーティングセットへのメッセージのルーティングを可能にする少なくとも1つのグローバルインスタンスと、
前記デバイスに隣接する近隣ノードデバイスにパケットをルーティングするための少なくとも1つのローカルインスタンスと
を含み、
前記近隣ノードデバイスは、前記近隣ノードデバイスが前記ノードデバイスのルーティングセットに属するか否かを問わず選択され、
前記ルーティングコントローラは、前記ノードデバイスへのマルチキャストメッセージのルーティングのために前記ローカルインスタンスを使用する、デバイス。 - 前記グローバルインスタンスは、前記ルーティングセットの前記ノードデバイスを結ぶルートを定め、かつ、前記ネットワークとバックエンドとを橋渡しするルーターデバイスであるノードデバイスを根として有する少なくとも1つのDODAG(destination oriented directed acyclic graph)を含む、請求項1に記載のデバイス。
- 前記ルーティングコントローラは、前記バックエンドからのユニキャストメッセージ及びマルチキャストメッセージのために前記グローバルインスタンスを使用する、請求項1又は2に記載のデバイス。
- 前記バックエンドと前記ネットワークとの間の通信は、前記ネットワークの伝送媒体とは異なる伝送媒体上で行われる、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記デバイスは、所定の種類のメッセージを含むパケットをイベント近隣ノードデバイスにルーティングするためのさらなるローカルインスタンスを含み、前記イベント近隣ノードデバイスは、前記ノードデバイスのルーティングセットからのみ選択される、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記所定の種類は、センサからの検出のシグナリングを含むイベントメッセージを含む、請求項5に記載のデバイス。
- ネットワーク内のノードデバイスを構成する方法であって、前記ノードデバイスは、メッセージをネットワークの他のノードデバイスにルーティングするためのルーティングコントローラを含み、前記方法は、
(a)前記ルーティングコントローラにおいて、他のノードデバイスのルーティングセットへのメッセージのルーティングを可能にするグローバルインスタンスを作成するステップと、
(b)前記ノードデバイスと隣接する近隣ノードデバイスにパケットをルーティングするための少なくとも1つのローカルインスタンスを作成するステップであって、前記近隣ノードデバイスが前記他のノードデバイスのルーティングセットに属するか否かを問わず前記近隣ノードデバイスを選択するステップを含む、ステップと、
(c)マルチキャストメッセージのルーティングに前記ローカルインスタンスを使用するよう前記ルーティングコントローラを構成するステップと
を含む、方法。 - 前記ステップ(b)におけるローカルインスタンスの構成は、前記ノードデバイスが根として動作するローカルインスタンスを前記ノードデバイスに割り当てるステップと、前記ノードデバイスがリスナーとして動作する他のローカルインスタンスの識別子を割り当てるステップとを含む、請求項7に記載の方法。
- 前記ステップ(a)は、さらに、前記ルーティングセットの前記ノードデバイスを結ぶルートを定め、かつ、前記ネットワークをバックエンドに橋渡しするルーターデバイスであるノードデバイスを根として有する少なくとも1つのDODAGを作成するステップを含む、請求項7又は8に記載の方法。
- 前記ステップ(b)は、さらに、前記近隣デバイスを前記ノードデバイスに結ぶルートを定めるDODAGを作成するステップを含む、請求項7乃至9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ステップ(a)及び前記ステップ(b)は、前記ノードデバイス及び前記他のノードデバイスのそれぞれの地理的情報に基づき実行される、請求項7乃至10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ステップ(a)−(c)の前に、前記ネットワークの前記ノードデバイスが、各自の地理的情報を前記バックエンド内の中央コントローラに送信するステップをさらに含み、前記ステップ(a)−(c)は前記中央コントローラから実行される、請求項11に記載の方法。
- 前記ステップ(b)は、前記ローカルインスタンスにおいてMPLプロトコルのためのMPLインターフェイスを作成するステップを含み、前記ノードデバイスは前記MPLプロトコルのユニークなシードである、請求項7乃至12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ステップ(a)は、前記グローバルインスタンスにおいてMPLプロトコルのためのMPLインターフェイスを作成するステップを含み、前記バックエンドに接続されたルーターノードは前記MPLプロトコルのユニークなシードである、請求項7乃至13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ステップ(a)及び前記ステップ(b)は、前記ローカルインスタンス及び前記グローバルインスタンスにおいてRPLプロトコルのためのRPLインターフェイスを作成するステップを含む、請求項7乃至14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ローカルインスタンスは、最小深度のルーティングツリーによって定められる、請求項7乃至15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ローカルインスタンスは、根、中間ノード、及び葉を有するツリー構造によってルートを定め、信頼性を確保するため、前記ローカルインスタンスにおいて前記根から前記葉にルーティングされるメッセージは、前記根及び全ての前記中間ノードによって2回以上マルチキャストされる、請求項7乃至16のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ステップ(b)は、所定の種類のメッセージを含むパケットをイベント近隣ノードデバイスにルーティングするためのさらなるローカルインスタンスを作成するステップを含み、前記イベント近隣ノードデバイスは、前記ノードデバイスのルーティングセットからのみ選択される、請求項7乃至17のいずれか一項に記載の方法。
- 前記所定の種類は、センサからの検出のシグナリングを含むイベントメッセージを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記ノードデバイスは、周波数ホッピング通信モードに従って動作し、GPS又はネットワーク・タイム・プロトコルから時間基準が取得される、請求項7乃至19のいずれか一項に記載の方法。
- 前記時間基準は、前記グローバルインスタンスにおいて根から拡散される、請求項20に記載の方法。
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