JP2018510594A - 非対称ネットワークアーキテクチャを有するワイヤレスセンサネットワークを提供するシステム及び方法 - Google Patents
非対称ネットワークアーキテクチャを有するワイヤレスセンサネットワークを提供するシステム及び方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本出願は、2015年1月27日に出願され「アンチコリジョン特徴を有するワイヤレスデバイスのワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャを提供するシステム及び方法」と題した米国特許出願第14/607,047号、2015年1月27日に出願され「電力管理機能を有する無線デバイスのワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャを提供するシステム及び方法」と題した米国特許出願第14/607,048号、及び、2015年1月27日に出願され「非対称ネットワークアーキテクチャにおいてワイヤレスセンサノードの位置を決定するシステム及び方法」と題した米国特許出願第14/607,050号に関連する。
本発明の様々な実施形態は、非対称ネットワークアーキテクチャを有するワイヤレスセンサネットワークを提供するシステム及び方法に関する。
上記ノードの各ワイヤレスデバイスについて送信機に電力を供給しかつ受信機に電力を供給するスケジュールされたタイミングは、ハブと、上記ノードの各ワイヤレスデバイスとの間の通信のタイミングに基づいて決定される。
RF回路970は、ワイヤレスセンサノードとのアンテナ(又は複数のアンテナ)978を介して双方向通信を送受信するトランシーバ、又は、別々の送信機975及び受信機977の機能を含むことができる。RF回路970は、接続972(例えば、通信リンク、信号線、電気接続等)を介してコントローラ回路968と双方向に通信する。ハブ964は、ワイヤレス制御デバイス964であってもよいし、又は、コントローラ回路968、RF回路970及びアンテナ978が組み合わさって本明細書において議論されるワイヤレス制御デバイスを形成してもよい。
RF回路及び複数のアンテナは、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおける装置のRF回路との双方向通信を可能にするために、送信機及び受信機(又はトランシーバの送信機機能及び受信機機能)を備えたワイヤレスデバイスを各々が有する複数のセンサノード(例えばノード1、ノード2)に対して通信を送信するものである。処理ロジック(例えば、1又はそれ以上の処理ユニット)は、命令を実行して、各センサノードからの通信を受信することに基づいて複数のセンサノードについての位置情報を決定するように構成される。
第1のハブのワイヤレス制御デバイスは、各ワイヤレスデバイスについて、送信機(又はトランシーバの送信機機能)の送信ウィンドウに関して時間的に近い第1時間区間の期間において、及び、受信機(トランシーバの受信機機能)の受信ウィンドウに関して時間的に近い第2の時間区間の期間において、各センサノードを動作させるスケジュールされたタイミングを決定して、第1のセンサノードのワイヤレスデバイスの電力消費を低減する、ように構成されている。
このブロック2020は、接続部2012(例えば、通信リンク、信号線、電気接続等)を介して取得部によって生成された不規則な電流及び/又は交流を受け取り、不規則な電流及び/又は交流を整流してフィルタリングし、センサノード内での使用に適した電圧でに調整する。次に、ブロック2020の出力は、接続部2022を介して充電可能なバッテリ源2030に供給される。充電可能なバッテリ源2030は、接続部2032を介してセンサノードの検知及び通信回路2060に電力を供給する。検知及び通信回路2060は、検知回路2061及び通信回路2062を含む。このようにして、充電バッテリ(すなわち再電可能なバッテリ2030)を充電するためにエネルギー取得が用いられ、バッテリ供給電力が補充され、検知及び通信回路2060の動作を含むセンサノードの動作が持続される。
光起電力取得回路2110は、電力を生成するための1又はそれ以上の光電池を含むことができる光起電力発電機を含む。光起電力取得回路2110は、接続2112を介して電力調整バッテリ充電ブロック2120に接続される。回路2110の出力電力は、電力調整バッテリ充電ブロック2120の電力調整部により調整され、充電可能バッテリセル2130を充電するために使用される。電力調整バッテリ充電ブロック2120は、次に、接続2122を介して充電可能なバッテリ電池2130に結合される。充電可能な電池セル2130は、次に、接続部2132を介してセンサノードの検知及び通信回路2140の動作のための電力を供給する。検知及び通信回路2140は、検知回路2141及び通信回路2142を含む。このようにして、エネルギー取得を利用することにより、バッテリ寿命が延ばされ得る。例えば、バッテリ電源の自己放電を補償するために、エネルギー取得が利用され得る。別の例では、通常、2次電池の使用のために設計されていない電池をトリクル充電するために、エネルギー取得が使用され得る。
処理ロジックは、送信機機能を送信可能にしかつ受信機機能を受信可能にするスケジュールされたタイミングの命令を実行して、センサノードの電力消費を低減するように構成される。
RF回路は、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいてRF回路との双方向通信を可能にするために、送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを各々が有する複数のノードに対して通信を送信する。処理ロジックは、各ワイヤレスデバイスについて、送信機を送信可能にしかつ受信機を受信可能にするスケジュールされたタイミングを決定して、複数のノードのワイヤレスデバイスの電力消費を低減する、ように構成される。
無線非対称ネットワークアーキテクチャにおいてRF回路との双方向通信を可能にするために、送信器と受信器とを有する無線装置をそれぞれ有する複数のノードに通信を送信する。 処理ロジックは、送信機が送信するように動作させるスケジュールされたタイミングを決定する命令を実行し、受信機を各無線デバイスに対して受信して複数のノードの無線デバイスの電力消費を低減させる。
Claims (109)
- ワイヤレス非対称ネットワークを提供するためのシステムであって、
ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて通信及び電力消費を制御するように構成されたワイヤレス制御デバイスを有する第1のハブと、
前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて前記第1のハブの前記ワイヤレス制御デバイスとの双方向通信を可能にするために、送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを各々が有する第1の複数のノードと、
を具備し、
前記ワイヤレス制御デバイスが、
各ワイヤレスデバイスについて前記送信機を送信可能にしかつ前記受信機を受信可能にするスケジュールされたタイミングを決定して、前記複数のノードの前記ワイヤレスデバイスの電力消費を低減するように構成される、ことを特徴とするシステム。 - 前記第1のハブが主電源により電力を供給され、前記第1の複数のノードの各々がバッテリ源により電力を供給されて、前記ワイヤレス非対称ネットワークが形成される、請求項1に記載のシステム。
- 各ワイヤレスデバイスについて前記送信機を送信可能にしかつ前記受信機を受信可能にするスケジュールされたタイミングが、前記ハブと前記第1の複数のノードの各ワイヤレスデバイスとの間における通信のタイミングに基づいて決定される、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の複数のノードの各ワイヤレスデバイスのための前記送信機が、第1の時間区間の5%未満送信するように動作可能であり、前記第1の複数のノードの各ワイヤレスデバイスの前記受信機が、前記第1の時間区間の5%未満受信するように動作可能であり、
前記第1の複数のノードが、前記ワイヤレスデバイスの送信機及び受信機がそれぞれ送信及び受信するように動作可能でないときに、前記第1の複数のノードが非通信状態にある、請求項1に記載のシステム。 - 前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて通信及び電力消費を制御するように構成されたワイヤレス制御デバイスを有する第2のハブと、
前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて前記第2のハブの前記ワイヤレス制御デバイスとの双方向通信を可能にするために、送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを各々が有する第2の複数のノードと、
をさらに具備し、
前記第2制御デバイスの前記ワイヤレス制御デバイスが、前記第2の複数のノードの各ワイヤレスデバイスについて前記送信機を送信可能にしかつ前記受信機を受信可能にするスケジュールされたタイミングを決定して、前記第2の複数のノードの前記ワイヤレスデバイスの電力消費を低減するように構成される、請求項1に記載のシステム。 - 前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャが、ワイヤレスツリー非対称ネットワークアーキテクチャを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャが、ワイヤレスツリー及びメッシュ非対称ネットワークアーキテクチャを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記ワイヤレス制御デバイスを有する前記第2のハブが、前記第1のハブに通信を送信しかつ前記第1のハブから通信を受信して、前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャを制御及び監視する、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の複数のノードのうちの端末ノードのワイヤレスデバイスについて前記送信機を受信可能にするスケジュールされたタイミングが、前記ワイヤレスデバイスから前記ハブに対して送信されている通信のタイミングに基づいて決定される、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1のハブの前記ワイヤレス制御デバイスが、2.4GHzより高い周波数帯域で動作する無線周波数(RF)回路を含み、
前記第1の複数のノードの各ワイヤレスデバイスの前記送信機及び前記受信機もまた、2.4GHzより高い周波数で動作し、これにより、
各ワイヤレスデバイスについて前記送信機のRF回路を送信可能にするための第2の時間区間及び前記受信機のRF回路を受信可能にするための第3の時間区間を最小化して、前記第1の複数のノードの前記ワイヤレスデバイスの電力消費を低減する、請求項1に記載のシステム。 - 前記第1のハブの前記RF回路が5GHzより高い周波数帯域で動作し、
前記第1の複数のノードの各ワイヤレスデバイスの前記送信機及び前記受信機もまた、5GHzより高い周波数帯域で動作し、これにより、
各ワイヤレスデバイスについて前記送信機のRF回路を送信可能にするための前記第2時間区間及び前記受信機を受信可能にするための前記第3時間区間を最小化して、前記第1の複数のノードの前記ワイヤレスデバイスの電力消費を低減する、請求項10に記載のシステム。 - ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャを提供するための装置であって、
命令を記憶するメモリと、
命令を実行してワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて通信を確立及び制御する1又はそれ以上の処理ユニットと、
前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて通信を送受信する無線周波数(RF)回路であって、前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて当該装置の当該RF回路との双方向通信を可能にするために送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを各々が有する複数のノードに通信を送信するRF回路と、
前記1又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
各ワイヤレスデバイスについて前記送信機を送信可能にしかつ前記受信機を受信可能にするスケジュールされたタイミングを決定して、前記複数のノードの前記ワイヤレスデバイスの電力消費を低減するように構成される、ことを特徴とする装置。 - 当該装置が主電源により電力を供給され、前記複数のノードの各々がバッテリ源又はエネルギー源により電力を供給されて、ワイヤレス非対称ネットワークが形成される、請求項12に記載の装置。
- 各ワイヤレスデバイスについて前記送信機を送信可能にしかつ前記受信機を受信可能にするスケジュールされたタイミングが、当該装置のトランシーバと前記複数のノードの各ワイヤレスデバイスとの間における通信のタイミングに基づいて決定される、請求項12に記載の装置。
- 前記複数のノードのうちの端末ノードの少なくとも1つのワイヤレスデバイスについて前記送信機を送信可能にするスケジュールされたタイミングが、前記少なくとも1つのワイヤレスデバイスから当該装置の前記RF回路に送信されている通信のタイミングに基づいて決定される、請求項12に記載の装置。
- 各ワイヤレスデバイスについての前記送信機が第1の時間区間の5%未満送信するために動作可能であり、各ワイヤレスデバイスについての前記受信機が前記第1時間区間の5%未満受信するために動作可能である、請求項12に記載の装置。
- 前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャが、ワイヤレスツリー非対称ネットワークアーキテクチャ、並びに、ワイヤレスツリー及びメッシュ非対称ネットワークアーキテクチャのうちの少なくとも一方を含む、請求項12に記載の装置。
- 当該装置が、前記複数のノードの前記ワイヤレスデバイスの前記受信機がいつオンであるかを、前記複数のノードの前記ワイヤレスデバイスから当該装置への送信された通信のタイミングに基づいて認識する、請求項12に記載の装置。
- 当該装置の前記RF回路が2.4GHzより高い周波数帯域で動作し、
第1の複数の第1のノードの各ワイヤレスデバイスの前記送信機及び前記受信機もまた、2.4GHzより高い周波数帯域で動作し、これにより、
各ワイヤレスデバイスについて、前記送信機のRF回路を送信可能にする第2の時間区間及び前記受信機のRF回路を受信可能にする第3の時間区間を最小化して、前記第1の複数のノードの前記ワイヤレスデバイスの電力消費を低減する、請求項12に記載の装置。 - ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて電力消費を低減するための方法であって、
ハブとの非対称通信を確立して前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャを形成するために、送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを各々が有する複数のセンサノードから、前記ハブの処理ロジックを用いて受信する段階と、
各ワイヤレスデバイスについて前記送信機を送信可能にしかつ前記受信機を受信可能にするスケジュールされたタイミングを、前記ハブの前記処理ロジックを用いて決定して、前記複数のセンサノードの前記ワイヤレスデバイスの電力消費を低減する段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記ハブが主電源により電力を供給され、前記複数のノードの各々がバッテリ源により電力を供給されて、前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャが形成される、請求項20に記載の方法。
- 各ワイヤレスデバイスについて前記送信機を送信可能にしかつ前記受信機を受信可能にするスケジュールされたタイミングが、前記ハブと前記複数のノードの各ワイヤレスデバイスとの間における通信のタイミングに基づいて決定される、請求項20に記載の方法。
- 前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャが、ワイヤレスツリー非対称ネットワークアーキテクチャを含む、請求項20に記載の方法。
- 前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャがワイヤレスツリー及びメッシュ非対称ネットワークアーキテクチャを含む、請求項20に記載の方法。
- 前記複数のノードの少なくとも1つのワイヤレスデバイスについて前記受信機を受信可能にするスケジュールされたタイミングが、前記少なくとも1つのワイヤレスデバイスから前記ハブに送信されている通信のタイミングに基づいて決定される、請求項20に記載の方法。
- ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャのためのセンサノードであって、
少なくとも1つのセンサと、
命令を記憶するメモリと、
該メモリ及び前記少なくとも1つのセンサに結合され、命令を実行して、前記少なくとも1つのセンサから受信したデータを処理しかつ当該センサノードのための通信を処理する、処理ロジックと、
該処理ロジックに結合され、送信機機能及び受信機機能を含んで、前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいてハブに通信を送信しかつ前記ハブから通信を受信する、無線周波数(RF)回路と、
を具備し、
前記処理ロジックが、前記送信機機能を送信可能にしかつ前記受信機機能を受信可能にするスケジュールされたタイミングの命令を実行して、当該センサノードの電力消費を低減する、ことを特徴とするセンサノード。 - バッテリ源又は別のエネルギー源により電力を供給される、請求項27に記載のセンサノード。
- 前記スケジュールされたタイミングの前記命令が、当該センサノードから前記ハブに送信されている通信のタイミングに基づいて前記ハブから受信される、請求項26に記載のセンサノード。
- 前記送信機機能が第1の時間区間の5%未満送信のために動作可能であり、前記受信機機能が前記第1の時間区間の5%未満受信のために動作可能である、請求項26に記載のセンサノード。
- 前記センサノードの前記RF回路が2.4GHzより高い周波数帯域で動作する、請求項26に記載のセンサノード。
- ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャを提供するためのシステムであって、
前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて通信を制御するように構成されたワイヤレス制御デバイスを有する第1のハブと、
前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて前記第1のハブの前記ワイヤレス制御デバイスとの双方向通信を可能にするために、送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを各々が有する第1の複数のノードと、
を具備し、
前記第1のハブの前記ワイヤレス制御デバイスが、
前記第1の複数のノードにおける第1のノードの通信を検出し、
前記通信の少なくとも一部が前記第1のハブの回路又は該第1のハブに結合された回路に理解不可能であるか否かを決定し、
前記通信の前記少なくとも一部が前記第1のハブの回路又は該第1のハブに結合された回路に理解不可能であるときに、前記第1のノード及び第2のノードから略同時に送信された通信の衝突が発生したであろうか否かを決定する、
ように構成される、ことを特徴とするシステム - 前記第1のハブの前記ワイヤレス制御デバイスが、さらに、衝突が発生したであろうと決定されたときに、前記第1のノード及び前記第2のノードのための次の受信ウィンドウ又は後続の受信ウィンドウを計算するように構成される、請求項31に記載のシステム。
- 前記第1のハブの前記ワイヤレス制御デバイスが、さらに、
前記第1のノード及び前記第2のノードの各々に対して各ノードについての命令を用いて通信を送信して、対応する第1のノード及び第2のノードの受信ウィンドウの期間において、異なる時間区間又はランダムに決定した時間区間だけ次の送信ウィンドウをシフトする、ように構成される、請求項32に記載のシステム。 - 前記第1のハブの前記ワイヤレス制御デバイスが、さらに、
前記第1のノードの識別を決定し、
前記通信が前記第1のハブの回路又は該第1のハブに結合された回路に理解可能であると決定されたときに、前記第1のノードについて次の受信ウィンドウ又は後続の受信ウィンドウを決定し、
必要な場合、決定された前記次の受信ウィンドウ又は前記後続の受信ウィンドウの期間において、前記第1のノードに通信を送信する、
ように構成される、請求項31に記載のシステム。 - 前記第1のハブの前記ワイヤレス制御デバイスが、さらに、
衝突が発生しなかったであろうと決定し、
前記第1のノードについて次の受信ウィンドウ又は後続の受信ウィンドウを決定し、
前記第1のノードから前記第1のハブに対する通信の再通信を要求する通信を用いて、前記第1のハブから前記第1のノードに通信を送信する、
ように構成される、請求項31に記載のシステム。 - 前記第1のハブが主電源により電力を供給され、前記第1の複数のノードの各々が主電源又は別のエネルギー源により電力を供給されて、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャが形成される、請求項31に記載のシステム。
- 前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャがワイヤレスツリー非対称ネットワークアーキテクチャを含む、請求項31に記載のシステム。
- 前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャがワイヤレスツリー及びメッシュ非対称ネットワークアーキテクチャを含む、請求項31に記載のシステム。
- 前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて通信を制御するように構成されたワイヤレス制御デバイスを有する第2のハブと、
前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて前記第2のハブの前記ワイヤレス制御デバイスとの双方向通信を可能にするために、送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを各々が有する複数の第2のノードと、を具備し、
前記第2のハブの前記ワイヤレス制御デバイスが、
前記第2の複数のノードの各ワイヤレスデバイスについて送信機に対して送信ウィンドウを受信機に対して受信ウィンドウを決定し、
アンチコリジョン特徴を提供して、前記第2の複数のノードの前記ワイヤレスデバイスから受信される通信の衝突を回避する、
ように構成される、請求項31に記載のシステム。 - 前記ワイヤレス制御デバイスを有する前記第2のハブが、
前記第1のハブに通信を送信し、
前記第1のハブから通信を受信して、前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャを制御及び監視する、請求項31に記載のシステム。 - ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャを提供するための装置であって、
命令を記憶するメモリと、
命令を実行して、前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて通信を確立及び制御する1又はそれ以上の処理ユニットと、
前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて通信を送受信する無線周波数(RF)回路であって、前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて当該RF回路との双方向通信を可能にするために、送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを各々が有する複数のノードに対して、通信を送信するRF回路と、
を具備し、
前記1又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
当該装置に対して通信を送信する各ワイヤレスデバイスの送信機に対して送信ウィンドウを受信機に対して受信ウィンドウを決定し、
アンチコリジョン特徴を提供して前記ワイヤレスデバイスから受信される通信の衝突を回避する、ように構成される、ことを特徴とする装置。 - 当該装置が主電源により電力を供給され、前記複数のノードの各々がバッテリ源又は別のエネルギー源により電力を供給されて、ワイヤレス非対称ネットワークが形成される、請求項41に記載の装置。
- 前記1又はそれ以上の処理ユニットが、
命令を実行して、第1のノードから受信した通信について衝突が発生したであろうか否かを決定し、
前記第1のノード及び第2のノードからの通信の衝突が発生したであろう場合には前記第1のノード及び前記第2のノードについて次の受信ウィンドウ又は後続の受信ウィンドウを計算する、
ように構成される、請求項41に記載の装置。 - 前記1又はそれ以上の処理ユニットが、
命令を実行して、前記第1のノード及び前記第2のノードの各々に通信を送信して、異なる時間区間又はランダムに決定した時間区間だけ各ノードについて次の送信ウィンドウのシフトを生じさせる、請求項43に記載の装置。 - 前記1又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
前記第1のノード及び前記第2のノードから受信した通信について衝突が発生したときに、
少なくとも1つの乱数を生成し、
前記第1のノード及び前記第2のノードについて将来の送信ウィンドウ及び将来の受信ウィンドウのうちの少なくとも一方を前記少なくとも1つの乱数に基づいてシフトする、
ように構成される、請求項44に記載の装置。 - 前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャがワイヤレスツリー非対称ネットワークアーキテクチャを含む、請求項41に記載の装置。
- 前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャがワイヤレスツリー及びメッシュ非対称ネットワークアーキテクチャを含む、請求項41に記載の装置。
- 前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャが、建物内又は該建物の近くの状態を安全にし及び監視するために、前記建物内又は該建物の近くに実装される、請求項41に記載の装置。
- ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおける通信についての調停及び衝突回避のための方法であって、
ハブの受信機を用いて、前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャ内の複数のノードのうちの少なくとも1つのノードから通信を検出する段階であって、各ノードが、前記ハブとの双方向通信を可能にして前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャを形成するために、送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを有するようになっている、段階と、
前記ハブの処理ロジックを用いて、前記通信の少なくとも一部が前記ハブの回路又は該ハブに結合された回路に理解不可能であるか否かを決定する段階と、
前記通信の前記少なくとも一部が前記ハブの回路又は該ハブに結合された回路に理解不可能であるときに、異なる複数のノードから略同時に送信された通信の衝突が発生したであろうか否かを、前記ハブの処理ユニットを用いて決定する段階と、
衝突が発生したであろうときに、前記異なる複数のノードに対して次の受信ウィンドウ又は後続の受信ウィンドウを、前記ハブの前記処理ロジックを用いて計算する段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 衝突が発生したであろうときに、
前記異なる複数のノードの受信ウィンドウの期間において、前記ハブの送信機を用いて、前記異なる複数のノードの各々に対して各ノードに対する命令を用いて通信を送信して、異なる時間区間又はランダムに決定した時間区間だけ次の送信ウィンドウをシフトする段階をさらに含む、請求項49に記載の方法。 - 前記ハブの前記処理ロジックを用いて、前記通信を送信したノードの識別を決定する段階と、
前記通信が前記ハブの回路又は該ハブに結合された回路に理解不可能であると決定されたときに、前記ノードについて次の受信ウィンドウ又は後続の受信ウィンドウを決定する段階と、
必要な場合に、決定された前記次の受信ウィンドウ又は前記後続の受信ウィンドウの期間において前記ノードに通信を前記ハブを用いて送信する段階と、
をさらに含む、請求項49に記載の方法。 - 前記ハブの処理ロジックを用いて、前記異なる複数のノードから略同時に送信された通信の衝突が発生したであろうことを決定する段階と、
前記ハブの回路又は該ハブに結合された回路に理解不可能である前記通信の少なくとも一部を用いて、前記通信を送信した前記ノードについて次の受信ウィンドウ又は後続の受信ウィンドウを、前記ハブの前記処理ロジックを用いて決定する段階と、
前記ノードの決定された前記次の受信ウィンドウ又は前記後続の受信ウィンドウの期間において、前記ノードからの通信の再通信を要求する通信を用いて、前記ハブから前記ノードに通信を送信する段階と、
をさらに含む、請求項49に記載の方法。 - ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャのためのセンサノードであって、
少なくとも1つのセンサと、
命令を記憶するメモリと、
前記メモリ及び前記少なくとも1つのセンサに結合され、前記少なくとも1つのセンサから受信したデータを処理しかつ前記センサノードのために通信を処理するための命令を実行する処理ロジックと、
該処理ロジックに結合され、送信機機能及び受信機機能を含んで、前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいてハブに通信を送信しかつ該ハブから通信を受信する、無線周波数(RF)回路と、
を具備し、
前記処理ロジックが、
前記送信機機能に対する送信ウィンドウ及び前記受信機機能に対する受信ウィンドウを示すハブから受信した通信を処理して、アンチコリジョン機能を提供して前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにける通信の衝突を回避する、
ように構成されることを特徴とするセンサノード。 - バッテリ源又は別のエネルギー源により電力を供給される、請求項53に記載のセンサノード。
- 前記処理ロジックが、命令を実行して、当該センサノードに対する次の送信ウィンドウのシフトを指示する前記ハブから受信した前記通信を処理するように構成される、請求項53に記載のセンサノード。
- 前記ハブが前記センサノード又は別のセンサノードから受信した通信について衝突が発生したことを決定したときに、
前記処理ロジックが、命令を実行して、
少なくとも1つの乱数を生成し、
前記センサノードについて、将来の送信ウィンドウ及び将来の受信ウィンドウのうちの少なくとも一方を前記少なくとも1つの乱数に基づいてシフトさせる、
ように構成される、請求項53に記載のセンサノード。 - ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャを提供するためのシステムであって、
該ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて通信及び電力消費を制御するように構成されたワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャ制御デバイスを有する第1のハブと、
前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて前記第1のハブの前記ワイヤレス制御デバイスとの双方向通信を可能にするために、少なくとも1つのセンサと送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスとを各々が有する第1の複数のセンサノードと、
を具備し、
前記ワイヤレス制御デバイスが、各ワイヤレスデバイスについて、
前記送信機の送信ウィンドウに関して時間的に近い第1の時間区間において、及び、前記受信機の受信ウィンドウに関して時間的に近い第2の時間区間において、各センサノード動作させるスケジュールされたタイミングを決定して、前記第1の複数のセンサノードの前記ワイヤレスデバイスの電力消費を低減する、ように構成される、ことを特徴とするシステム。 - 前記第1のハブが主電源により電力を供給され、前記第1の複数のセンサノードの各々がバッテリ源により電力を供給されて、前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャが形成される、請求項57に記載のシステム。
- 前記ワイヤレス制御デバイスが、各ワイヤレスデバイスについて、前記送信機の送信ウィンドウ及び前記受信機の受信ウィンドウのスケジュールされたタイミングを、前記複数のセンサノードの各ワイヤレスデバイスから通信を受信するタイミングに基づいて決定する、請求項57に記載のシステム。
- 各センサノードが前記第1の時間区間及び前記第2の時間区間において第1のクロック速度で動作し、
各センサノードは、前記第1の時間区間及び前記第2の時間区間の外にあるときには、前記第1のクロック速度に比べて各センサノードの電力消費を低減すべく低減されたクロック速度である第2のクロック速度で動作する、請求項57に記載のシステム。 - 前記少なくとも1つのセンサが、充電のために設計された充電可能なバッテリを含むバッテリ源を用いて動作するものであり、
前記少なくとも1つのセンサノードが、キャパシタを含むか又はキャパシタに結合されて、前記バッテリ源の深放電を回避するために用いられる振動取得回路のエネルギー取得からエネルギーを蓄える、請求項57に記載のシステム。 - 前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて制御及び電力消費を制御するように構成されたワイヤレス制御デバイスを有する第2のハブと、
前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて前記第2のハブのワイヤレス制御デバイスとの双方向通信を可能にするために、少なくとも1つのセンサと送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスとを各々が有する第2の複数のセンサノードと、
を具備し、
前記ワイヤレス制御デバイスが、各ワイヤレスデバイスについて、
前記送信機の送信ウィンドウに関して時間的に近い第3の時間区間及び前記受信機の受信ウィンドウに関して時間的に近い第4の時間区間において各センサノードを動作させるスケジュールされたタイミングを決定して、前記第2の複数のセンサノードの前記ワイヤレスデバイスの電力消費を低減する、ように構成される、請求項57に記載のシステム。 - 前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャが、ワイヤレスツリー非対称ネットワークアーキテクチャ、又は、ワイヤレスツリー及びメッシュ非対称ネットワークアーキテクチャを含む、請求項57に記載のシステム。
- 少なくとも1つのセンサノードが、充電が意図されていない1次電池を含むバッテリ源を用いて動作するものであり、
前記少なくとも1つのセンサノードが、キャパシタを含むか、又は、キャパシタに結合されて、振動取得回路のエネルギー取得からエネルギーを蓄えて、前記1次電池をトリクル充電し、これにより、動作中に前記バッテリ源から引き出された、又は、前記バッテリ源の自己放電に起因して失われたエネルギーを補充する、請求項57に記載のシステム。 - 前記第1のハブの前記ワイヤレス制御デバイスが、2.4ギガヘルツ(GHz)より高い周波数帯域で動作する無線周波数(RF)回路を含み、
前記第1の複数のノードの各ワイヤレスデバイスの前記送信機及び前記受信機もまた、2.4GHzより高い周波数帯域で動作し、これにより、
各ワイヤレスデバイスについて前記送信機のRF回路に電力を供給するための第3の時間区間及び前記受信機のRF回路に電力を供給するための第4の時間区間を最小化して、前記第1の複数のノードの前記ワイヤレスデバイスの電力消費を低減する、請求項57に記載のシステム。 - 前記第1のハブの前記RF回路が5GHzより高い周波数帯域で動作し、
前記第1の複数のノードの各ワイヤレスデバイスの前記送信機及び前記受信機もまた、5GHzより高い周波数帯域で動作し、これにより、
各ワイヤレスデバイスについて前記送信機のRF回路に電力を供給するための前記第3の時間区間及び前記受信機のRF回路の電力を供給するための前記第4の時間区間を最小化して、前記第1の複数のノードの前記ワイヤレスデバイスの電力消費を低減する、請求項65に記載のシステム。 - 各センサノードが前記第1の時間区間及び前記第2の時間区間において第1の電力消費レベルで動作する、請求項57に記載のシステム。
- 各センサノードが前記第1時間区間及び前記第2時間区間の外にあるときに第2の電力消費レベルで動作し、
前記第1の電力消費レベルが前記第2の電力消費レベルより大きな電力消費を有する、請求項66に記載のシステム。 - ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャを提供するための装置であって、
命令を記憶するメモリと、
命令を実行して、前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて通信を確立及び制御する1又はそれ以上の処理ユニットと、
前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて通信を送受信する無線周波数(RF)回路であって、前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて当該装置の当該RF回路との双方向通信を可能にするために、少なくとも1つのセンサと送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスとを各々が有する複数のセンサノードに通信を送信するRF回路と、
を具備し、
前記1又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、少なくとも1つのワイヤレスデバイスについて、少なくとも1つのセンサノードを前記送信機の送信ウィンドウに関して時間的に近い第1の時間区間及び前記送信機の送信ウィンドウに関して時間的に近い第2の時間区間において動作させるスケジュールされたタイミングを決定して、前記第1の複数のセンサノードの前記少なくとも1つのワイヤレスデバイスの電力消費を低減する、ことを特徴とする装置。 - 当該装置が主電源により電力を供給され、前記複数のセンサノードの各々がバッテリ源又は別のエネルギー源により電力を供給されて、前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャが形成される、請求項69に記載の装置。
- 前記1又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、前記少なくとも1つのワイヤレスデバイスについて前記送信機の送信ウィンドウ及び前記受信機の受信ウィンドウのスケジュールされたタイミングを、前記複数のセンサノードの前記少なくとも1つのワイヤレスデバイスから通信を受信するタイミングに基づいて決定する、請求項69に記載の装置。
- 少なくとも1つのセンサノードの前記少なくとも1つのワイヤレスデバイスが前記第1の時間区間及び前記第2の時間区間において第1のクロック速度で動作する、請求項69に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのセンサノードが前記第1の時間区間及び前記第2の時間区間の外にあるときに第2のクロック速度で動作し、
前記第2のクロック速度が前記第1のクロック速度に比べて前記少なくとも1つのセンサノードの電力消費を低減すべく低減されたクロック速度である、 - 前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャが、ワイヤレスツリー非対称ネットワークアーキテクチャ、並びに、ワイヤレスツリー及びメッシュ非対称ネットワークアーキテクチャのうちの少なくとも一方を含む、請求項69に記載の装置。
- 少なくとも1つのセンサノードの前記少なくとも1つのワイヤレスデバイスが前記第1の時間区間及び前記第2の時間区間において第1の電力消費レベルで動作する、請求項69に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのセンサノードが前記第1の時間区間及び前記第2の時間区間の外にあるときに第2の電力消費レベルで動作し、
前記第1の電力消費レベルが前記第2の電力消費レベルより大きい電力消費を有する、請求項75に記載の装置。 - ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて電力消費を低減するための方法であって、
複数のセンサノードから通信をハブの無線周波数(RF)回路を用いて受信する段階であって、前記複数のセンサノードの各々が、前記ハブとの双方向通信を可能にして前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャを形成するために、送信機及び受信機を備えたワイヤレス電力消費を有する、段階と、
各センサノードの少なくとも1つのセンサを前記送信機の送信ウィンドウに関連して時間的に近い第1の時間区間及び前記受信機の受信ウィンドウに関連して時間的に近い第2の時間区間において動作させるスケジュールされたタイミングを、前記ハブの処理ロジックを用いて決定して、前記複数のセンサノードの前記ワイヤレスデバイスの電力消費を低減する段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記ハブが主電源により電力を供給され、前記複数のノードの各々がバッテリ源又は別のエネルギー源により電力を供給されて、前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャが形成される、請求項77に記載の方法。
- 各ワイヤレスデバイスについて前記送信機の送信ウィンドウ及び前記受信機の受信ウィンドウのスケジュールされたタイミングを、前記複数のセンサノードの各ワイヤレスデバイスから通信を受信するタイミングに基づいて、前記ハブの処理ロジックを用いて決定する段階、をさらに含む、請求項77に記載の方法。
- 各センサノードが前記第1の時間区間及び前記第2の時間区間において第1のクロック速度で動作する、請求項77に記載の方法。
- 各センサノードが前記第1の時間区間及び前記第2の時間区間の外にあるときに第2のクロック速度で動作し、
前記第2のクロック速度が前記第1のクロック速度に比べて各センサノードの電力消費を低減すべく低減されたクロック速度である、請求項80に記載の方法。 - 前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャがワイヤレスツリー非対称ネットワークアーキテクチャを含む、請求項77に記載の方法。
- 前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャがワイヤレスツリー及びメッシュ非対称ネットワークアーキテクチャを含む、請求項77に記載の方法。
- 各センサノードが前記第1の時間区間及び前記第2の時間区間において第1の電力消費レベルで動作する、請求項77に記載の方法。
- 各センサノードが前記第1の時間区間及び前記第2の時間区間の外にあるときに第2の電力消費レベルで動作し、
前記第1の電力消費レベルが前記第2の電力消費レベルより大きい電力消費を有する、請求項80に記載の方法。 - ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャのためのセンサノードであって、
少なくとも1つのセンサと、
命令を記憶するメモリと、
該メモリ及び前記少なくとも1つのセンサに結合され、前記少なくとも1つのセンサから受信したデータを処理しかつ前記センサノードのための通信を処理するための命令を実行する処理ロジックと、
該処理ロジックに結合され、送信機機能及び受信機機能を含んで、前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいてハブに通信を送信しかつ該ハブから通信を受信する無線周波数(RF)回路と、
を具備し、
前記処理ロジックが、命令を実行して、
前記送信機機能の送信ウィンドウに関連して時間的に近い第1の時間区間及び前記受信機機能の受信ウィンドウに関連して時間的に近い第2の時間区間において少なくとも1つのセンサノードを動作させるスケジュールされたタイミングを決定して、前記センサノードの電力消費を低減する、
ように構成される、ことを特徴とするセンサノード。 - 前記センサノードが、バッテリ源と、該センサノードに結合された又は該センサノードと統合されたキャパシタに蓄えられたエネルギー取得のエネルギーと、を用いて動作するものであり、
エネルギー取得からの前記エネルギーが、動作中に前記バッテリ源から引き出されたエネルギーを補充するために用いられる、請求項86に記載のセンサノード。 - 前記センサノードが前記第1の時間区間及び前記第2の時間区間において第1の電力消費レベルで動作し、
前記センサノードが、前記第1の時間区間及び前記第2の時間区間の外にあるときに、第2の電力消費レベルで動作し、
前記第1の電力消費レベルが前記第2の電力消費レベルよりも大きい電力消費を有する、請求項86に記載のセンサノード。 - ワイヤレス非対称ネットワークキを提供するためのシステムであって、
前記ワイヤレス非対称ネットワークにおいて通信を送受信するための1又はそれ以上の処理ユニットと第1のアンテナとを有する第1のハブと、
前記ワイヤレス非対称ネットワークにおいて通信を送受信するための1又はそれ以上の処理ユニットと第2のアンテナとを有する第2のハブと、
前記ワイヤレス非対称ネットワークにおいて前記第1のハブ及び前記第2のハブとの双方向通信を可能にするために、送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを各々が有する複数のセンサノードと、
を具備し、
前記第1のハブ及び前記第2のハブの前記1又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、前記複数のセンサノードについての位置情報を各センサノードから受信する通信に基づいて決定する、ように構成されることを特徴とするシステム。 - 前記第1のハブが主電源により電力を供給され、前記複数のセンサノードの各々がバッテリ源により電力を供給されて、前記ワイヤレス非対称ネットワークが形成される、請求項89に記載のシステム。
- 前記第1のハブ及び前記第2のハブが、相互に同期し、前記複数のセンサノードの位置情報を共有する、請求項89に記載のシステム。
- 前記第1のハブ及び前記第2のハブの前記1又はそれ以上の処理ユニットが、命令を処理して、
前記複数のセンサノードに関する位置情報を、受信した前記通信に関連した到来時間情報を介して測定された距離からの三角測量に基づいて決定する、ように構成される、請求項89に記載のシステム。 - 前記第1のハブ及び前記第2のハブの前記1又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、前記複数のセンサノードに関する位置情報を、受信した前記通信に関連した信号強度情報を介して測定された距離からの三角測量に基づいて決定する、ように構成される、請求項89に記載のシステム。
- ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャがワイヤレスツリー非対称ネットワークアーキテクチャを含む、請求項89に記載のシステム。
- ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャがワイヤレスツリー及びメッシュ非対称ネットワークアーキテクチャを含む、請求項89に記載のシステム。
- 前記第2のハブの前記1又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、通信を前記第1のハブに送信しかつ通信を該第1のハブから受信して、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャを制御及び監視する、ように構成される、請求項89に記載のシステム。
- 前記第1のハブの前記第1のアンテナ及び前記第2のハブの前記第2のアンテナが、前記複数のセンサノードに超広帯域(UWB)通信を送信しかつ該複数のセンサノードからUWB通信を受信するものである、請求項89に記載のシステム。
- ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャを提供するための装置であって、
命令を記憶するメモリと、
命令を実行してワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて通信を確立及び制御する1又はそれ以上の処理ユニットと、
多数のアンテナを含んで、前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて通信を送受信する無線周波数(RF)回路であって、多数のアンテナを含んで通信を複数のセンサノードに送信するRF回路と、
を具備し、
前記複数のセンサノードの各々が前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて当該装置の前記RF回路との双方向通信を可能にするために送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを各々が有するものであり、
前記1又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、前記複数のセンサノードに関する位置情報を各センサノードから受信する通信に基づいて決定するように構成される、ことを特徴とする装置。 - 当該装置が主電源により電力を供給され、前記複数のセンサノードの各々がバッテリ源又は別のエネルギー源により電力を供給されて、ワイヤレス非対称ネットワークが形成される、請求項98に記載の装置。
- 前記1又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、前記複数のセンサノードに関する位置情報を該複数のセンサノードからの前記通信についての、到来角度情報、信号強度情報及び到来時間情報のうちの少なくとも1つに基づいて決定する、ように構成される、請求項98に記載の装置。
- 前記1又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、前記複数のセンサノードに対する位置情報を、マルチパス環境における最短の直接パスを識別するための情報と組み合わせて、最大のシグナリング成分を用いて到来角度を決定する、ように構成され、
前記最短の直接パスを識別するための情報が前記複数のセンサノードからの通信についての到来時間情報から決定されるものである、請求項100に記載の装置。 - 前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャが、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャツリー非対称ネットワークアーキテクチャ、並びに、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャツリー及びメッシュ非対称ネットワークアーキテクチャのうちの少なくとも一方を含む、請求項98に記載の装置。
- 前記RF回路の前記多数のアンテナが、超広帯域(UWB)通信を前記複数のセンサノードに送信しかつUWB通信を該複数のセンサノードから受信するものである、請求項98に記載の装置。
- ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて位置情報を決定するための方法であって、
ハブの多数のアンテナを含む無線周波数(RF)回路を用いて、前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて複数のセンサノードに通信を送信する段階と、
前記ハブの多数のアンテナを含む前記RF回路を用いて、前記複数のセンサノードから通信を受信する段階と、を含み、
前記複数のセンサノードの各々が前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて前記ハブの前記RF回路との双方向通信を可能にするために送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを有するものであり、
さらに、当該方法が、
前記複数のセンサノードに関する位置情報を、各センサノードから受信した通信に基づいて、前記ハブの1又はそれ以上の処理ユニットを用いて決定する段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記ハブが主電源により電力を供給され、前記複数のセンサノードの各々がバッテリ源又は別のエネルギー源により電力を供給されて、ワイヤレス非対称ネットワークが形成される、請求項104に記載の方法。
- 前記複数のセンサノードに関する位置情報を、該複数のセンサノードから受信した前記情報についての、到来角度情報、信号強度情報及び到来時間情報のうちの少なくとも1つに基づいて、前記ハブの1又はそれ以上の処理ユニットを用いて決定する段階、をさらに含む、請求項104に記載の方法。
- 前記1又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、前記複数のセンサノードに関する位置情報を、マルチパス環境における最短の直接パスを識別するための情報と組み合わせて、最大のシグナリング成分を用いて到来角度を決定する、ように構成され、
前記最短の直接パスを識別するための情報が前記複数のセンサノードからの前記通信についての到来時間情報から決定されるものである、請求項106に記載の方法。 - 前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャが、ワイヤレスツリー非対称ネットワークアーキテクチャ、並びに、ワイヤレスツリー及びメッシュ非対称ネットワークアーキテクチャのうちの少なくとも一方を含む、請求項104に記載の方法。
- 前記ハブの前記多数のアンテナが、超広帯域(UWB)通信を前記複数のセンサノードに送信しかつUWB通信を該複数のセンサノードから受信するものである、請求項104に記載の方法。
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