JP2018527809A - 高密度大規模ネットワーク向けのＧｒｅｅｎ Ｐｏｗｅｒ（プロキシテーブルのスケーリング） - Google Patents

Abstract

本発明は、プロキシ装置が資源制限された装置から宛先装置へ信号を転送する中継装置として動作する、無線通信ネットワークにおけるプロキシ装置割当てを管理するシステム及び方法に関する。この方法は、資源制限された装置の識別子空間を少なくとも２つの部分に分割し、識別子空間の前記少なくとも２つの部分の少なくとも１つを前記無線通信ネットワークの少なくとも１つのプロキシ装置に割当てるステップを有し、前記識別子空間の第１の部分に割当てられた前記プロキシ装置は、前記識別子空間の第１の部分内に入る識別子を有する信号を送信する前記資源制限された装置に関与する。

Description

本発明は、プロキシ装置が、これらに限定されるわけではないが、ZigBee Green Power装置のような、資源制限された装置からのメッセージをこれらの宛先装置に転送する中継装置として動作する通信ネットワークの分野に関し、本発明は、これらの通信ネットワーク内での有効なプロキシ装置の割当てに関する。

無線ネットワークでは、環境発電装置（energy-harvesting devices）のようなエネルギ制限された装置を含む資源制限された装置を使用することができる。このような装置は、利用可能なエネルギ量が大きく制限されており、提供される機能性が制限され、ネットワークの動作、試運転及びメンテナンスに影響を及ぼす。このような技術の１つの例は、進化ZigBee Green Power（GP）規格である。ZigBee Green Power装置（ZGPD）は、環境発電によって電力供給され得る、バッテリーを有さないことがある又は小さい記憶容量しか有さない資源制限された装置である。従って、資源制限された装置は、スケジュールされていない機会にのみ送信及び/又は受信することができる。このような資源制限された装置の一例は、ひとたびユーザによって作動されると、短時間だけ送信することができるバッテリレススイッチであるが、受信能力はない。資源制限された装置の別の例は、バッテリレススイッチであり、バッテリレススイッチは、ひとたび、ユーザによって作動されたときに信号を送信すると、短時間受信することができる。資源制限された装置の更に他の例は、周期的に報告するセンサであり、受信能力の有無にかかわらず、例えば、光電池によって、この環境からエネルギを発電する。エネルギ制限された装置が、自身が制御する装置（制御されるべき装置は宛先装置と称される）の範囲外にある場合、中間装置（プロキシ装置と称される）を使用して前記宛先装置に情報を転送する。一般に、転送能力を有するネットワーク内の任意の装置は、宛先装置を含むプロキシ装置として動作することができる。プロキシ装置と資源制限された装置との間の無線リンクは、例えば、伝播条件の変化又は装置の相対的な位置の変化、及び/又は装置の追加又は削除により、ネットワークの寿命中に現れたり消えたりすることがある。システムのセキュリティ及び性能上の理由から、プロキシ装置は、資源制限された装置のために転送するのみである必要があり、メッセージを適切な（複数の）宛先装置等に向けるために、例えば、鮮度及び/又はセキュリティチェック（認証、暗号解読）を実施することができるように、テーブルエントリ（即ちプロキシテーブルエントリ）を有する。通信の信頼性のために、１つの資源制限された装置に代わって情報を転送するために複数のプロキシ装置を使用することができる。

上述の概念、例えばZigBee Green Powerの概念は、限られた数の装置、むしろ分散された、自己組織化（何れかの装置が一時的に存在しない状態で動作することができる）によるホームネットワークを念頭に置いて設計された。この概念は、一般に管理されたネットワーク内で使用され、自己構成又は発見が無効にされ、管理機能が定義され、前記管理機能は、適切な構成及び動作に関与し、中央装置によって実行されるか又は複数の装置によって共有される。しかし、提供されるソリューションは、大規模で高密度なネットワーク、特にプロキシ装置の割当てでは良好にスケーリングされず、例えば、プロキシテーブルのエントリ管理は、大規模で高密度のネットワークにおいて重大な問題になり得る。

国際出願公開第２０１３１２１３３９号は、ZigBee Green Powerネットワークのような通信ネットワークの性能、待ち時間及び信頼性を最適化する仕方においてプロキシテーブルの内容を管理する幾つかの技術を記載している一方で、制限される装置ごとに或る数の早期動作プロキシ（early-actingproxies）を保証している。エンティティは、プロキシテーブルエントリを削除又は追加することによって資源制限された装置ごとに必要な数のプロキシを保持することができる。

ZigBee GPの仕様では、プロキシ装置の割当てを管理する２つの仕方、例えばプロキシテーブルのエントリを管理する方法のグローバル及びローカルアプローチが定義されている。

グループアプローチでは、例えば中央装置、例えば、コミッショニングツール（CT）、コンセントレータ、又は宛先装置によって実行される管理機能、又は幾つかの装置（例えばシンク装置）によって実行される管理機能は、プロキシテーブルを直接的にコンフィギュレーションすることによって、特定の資源制限された装置に代わって、前記プロキシ装置の転送の管理に関与する。プロキシ自体による自動的なコンフィギュレーション及び発見はオフにされることができる。この取り組み方は、ネットワークトポロジ、信号伝播特性等の分析を必要とすることがある。更に、管理機能の介入は、各プロキシテーブルが最初にセットアップされるときのコミッショニング中だけでなく、動作中にも必要である。なぜなら、伝搬条件は、資源制限された装置、宛先装置又はプロキシ装置が移動、削除又は追加された場合にも変化され得るからである。

局所的なアプローチにおいて、資源制限された装置と宛先装置との間のペアリングの作成時に、前記宛先装置はGPペアリングコマンドをブロードキャストし、空のプロキシテーブルエントリを有する全てのプロキシ装置は対応するエントリを追加することができる。プロキシ装置は、自身がこれからフレームを受信している資源制限された装置を知らない場合（即ちこの資源制限された装置のテーブルエントリを有さない場合）、GPペアリング検索コマンド及び/又はブロードキャストGP通知コマンドをブロードキャストすることによって資源制限された装置を発見することができる。これは小さい疎なネットワークでも機能するが、このような自己組織化のアプローチは、例えば、プロフェッショナル照明アプリケーションのような大規模な高密度ネットワークにまで拡大されない。このようなプロフェッショナル照明アプリケーションは、例えば、オフィスビルの床に位置される複数の部屋の光を制御するために使用され得る。オフィスフロアの袖上に２０の部屋があり、各々が２つのランプ（低い側にある）と、仮に３×３メートルのオフィスルームごとのスイッチの形態（再び低い側にある）における１つの資源制限された装置のみを備えていると仮定すると資源制限された装置の各々の無線通信範囲内に約４０のプロキシ装置と、同じプロキシテーブルスペースとエアタイムで競合する１９の他の資源制限された装置が存在することになる。Green Power v1.0規格（ZigBee文書０９５４９９r２６）の最小要件は、プロキシ装置が１０個のプロキシテーブルエントリを持つことである。各エントリが数十バイトの長さになり得る及びGreen Power v1.0規格（ZigBee文書０９５４９９r２６）では装置の電源サイクルにわたってこれを永続的に記憶する必要があるため、エントリを増やすとメモリ使用量が増える。結果として得られるネットワークは、資源制限された装置ごとに多数のプロキシ装置を扱わなくてはならず、結果として、特に冗長な信号転送のために非常に高いトラフィックをもたらし、全ての装置が全てのプロキシのテーブルに適合するわけではないので、資源制限された装置ごとに多数の発見が行われる。この結果、非常に高いトラフィック及びテーブルエントリのオーバーフローがもたらされる。従って、分散されている場合において、資源制限された装置ごとに少なくとも１つのプロキシテーブルエントリが存在することが保証されることができない。

本発明の目的は、プロキシテーブルのオーバーフローの回避、（特に、高密度ネットワークにおける）資源制限された装置当たりのアクティブ・プロキシが多すぎることの回避、（高密度ネットワークにおける）資源制限された装置ごとに少なくとも単一のプロキシ装置を保証すること及び最適なプロキシ装置の信頼性の少なくとも１つを達成するために、ネットワークにおけるプロキシの装置割当ての効率的な管理を提供することにある。

従って、無線通信ネットワークにおけるプロキシ装置の割当てを、関係するネットワークの性能、待ち時間及び信頼性を最適化する一方で、資源制限された装置ごとに或る数のプロキシ装置を最適化するように管理する解決策が提案される。

本発明の見地では、無線通信ネットワーク内のプロキシ装置が少なくとも１つの資源制限装置から宛先装置に信号を転送する中継装置として動作する、無線通信ネットワークにおけるプロキシ装置の割当てを管理する方法が提供される。当該方法は、前記資源制限された装置に利用可能な識別子空間を少なくとも２つの部分に分割し、無線通信ネットワークの前記プロキシ装置の少なくとも１つのプロキシ装置に識別子空間の少なくとも前記２つの部分のうちの少なくとも１つを割当てるステップを含んでおり、前記識別子空間の前記少なくとも２つの部分の前記少なくとも１つに割当てられた識別子は、識別子空間の当該第１の部分内に入る識別子を含む信号を送信する前記資源制限された装置に関与する。

識別子空間は、識別子の全ての可能な変形又は組合せを含む。無線ネットワーク内の信号送信は、メッセージが、資源制限された装置からプロキシ装置を介して宛先装置に通信される所定のフォーマットを必要とする。一般に、信号送信に含まれる任意の宛先情報が、識別子として使用されることができる。例は、資源制限された装置のハードウェアアドレス、資源制限された装置のネットワークアドレス（即ち特定のネットワークに参加する際に装置に割当てられた識別子であり、通常はハードウェアアドレスより短い）、シリアル番号、フレームカウンタ、コマンドID、装置タイプ、製造業者ID又はソースIDの製造者部分、又はこれらの一部若しくは組み合わせである。代替的には、特にプロキシテーブルの作成のために、ハードウェアアドレス、ネットワークアドレス、シリアル番号、フレームカウンタ、装置タイプ、製造者ID、又は当該アドレスの製造者部分、又はこれらの一部若しくは組み合わせ含む任意の情報が代わりに使用されることができる。得られる識別子空間は、少なくとも２つの部分に分割され、少なくとも１つの部分は、ネットワーク内の少なくとも１つのプロキシ装置に割当てられる。識別子空間全体のカバレッジを保証するために、各部分はネットワーク内の少なくとも１つのプロキシ装置に割当てられるべきである。識別子空間の少なくとも１つの部分に割当てられたプロキシ装置は、この場合、識別子空間の第１の部分内に入る識別子を含む資源制限された装置に関する信号の転送に関連する選択されたタスクの少なくとも１つに関与する。当該タスクは、データフレームの転送、双方向装置又は送信専用装置に代わって及び/又は特定の通信モードにおける、既知又は未知の装置との；コミッショニング及びコンフィギュレーションフレームフレームの転送；特定の遅延による；エイリアスあり/なしの；当該資源制限された装置に関する情報（例えば、能力、記載、製造者/モードの情報、最後に報告された値）のバッファリング；資源制限された装置に関するクエリの取り扱い、資源制限された装置に関する通信のバッファリング；及び当該装置に関するプロキシテーブルエントリの記憶等を含むことができる。転送に関連する各メッセージカテゴリ又はタスクに対する異なるルールを定義することができる。幾つかのタスクは、識別子空間の割当てとは独立に、各プロキシによって実行される必要があり得て；このことは、これらのタスクを全ての関連するプロキシに割当てることによって又は当該タスクを識別子空間のチェックルールから除外することによって実施化されることができる。当該タスクは、予め定義される又はコンフィギュレーション可能である。例えば、当該テーブルのサイズを制限するには、アドレスプールに一致するプロキシをだけがテーブルエントリを記憶し；別の例では、トラフィックの量を制限するために、全てのプロキシがテーブルエントリを記憶することができるが、これらは、アドレスプールと一致する識別子及びシーケンス番号プールと一致するシーケンス番号を持つ送信されたコマンドを有する資源制限された装置の代わりに転送するのみである。更に別の例では、アドレスプールの制限は、双方向通信が可能な装置及び受信容量を示すフレーム（エイリアシングのようなトラフィック削減戦略の使用を許可しないことがある）にのみ適用されることができ、受信能力を示さないフレームは、全てのプロキシによって転送されることができる。更に別の例では、アドレスプール制限は、一方向通信を必要とする資源制限された装置にのみ適用され、グループキャスト通信は全てのプロキシによって転送されることができる。各プロキシ装置は、識別子空間の選択された部分に関与することができ、ここで関与するとは、コミッショニングへの参加、資源制限された装置を参照するプロキシテーブルエントリの記憶、対応する識別子空間部分内の識別子を有する資源制限された装置に関してのペアリングの発見及び/又はこれらに代わっての転送；データフレームの転送；既知又は未知の装置との；コミッショニング及びコンフィギュレーションフレームの転送；のようなタスクを取り扱うことを意味し、各メッセージカテゴリに対して異なる規則が定義されることができる。識別子の区分の一例として、識別子は０と９９との間の数であっても良い。識別子の空間を分割する簡単な仕方は、全ての偶数を第１の部分に割当て、全ての奇数を第２の部分に割当てることである。より多くの部分への分割が望まれる場合、４つの部分における分割は、２つの偶数を有する全ての数字を第１の部分に、第１の偶数桁及び第２の奇数桁を有するものを第２の部分に、第１の奇数桁と第２の偶数桁を有するものを第３の部分に、２つの奇数桁を有するものを第４の部分に割当てることによって達成されることができる。分布が均一である又は結果として識別子空間の等しい部分になるかは、具体的なアプリケーションの必要性に応じて自由に選択できる分割基準に依存する。更に、部分の数はネットワーク全体で固定することもローカルで変更することもできる。このことは、例えば、プロキシの密度、資源制限された装置の密度、並びに又はネットワーク内で及び/若しくは資源制限された装置によって生成されるトラフィックの量によって変化し得る。また、ネットワークの寿命も変わり得る。各プロキシ装置は、ネットワークトポロジ及び信号伝播に応じて、ゼロ又は１つ以上の部分が割当てられ得る。当該プロキシ装置に割当てられた識別子空間の部分に含まれるプロキシ装置テーブル内のテーブルエントリのみをプロキシ装置内に記憶することにより、Ｎ個のプロキシ装置セットのプロキシテーブル容量をＮ倍に高めることができる。これにより、プロキシテーブルのオーバーフローを回避することができ、ネットワーク内の全ての資源制限された装置がプロキシ装置内にテーブルエントリを持つことを保証するのに役立つ。識別子空間の選択された部分に専用のプロキシ装置を割当てることにより、冗長なトラフィックの量を減らすことができ、システム性能を効果的に改善することができる。各メッセージカテゴリに対する異なる規則が、識別子部分に関して定義されることができる。例えば、プロキシ装置は、このプロキシ装置に割当てられた識別子空間内に入る識別子を有する既知の資源制限された装置との間でデータ通信を転送することができる。これらは、更に、コミッショニング情報又は未知の資源制限された装置に関する情報がタイムリーに受信される機会を増やすために、識別子に関係なく、何らかの資源制限された装置に代わってコミッショニング/コンフィギュレーションデータを転送する又は発見を実行することができる。代替的には、プロキシ装置は、識別子に関係なく、テーブルエントリを有する何らかの資源制限された装置との間でデータ通信を転送し、未知の装置のコミッショニング又は発見に関するトラフィックの量を減少するために、このプロキシ装置に割当てられた識別子空間内にある識別子を有する資源制限された装置に代わって、コミッショニング/コンフィギュレーションデータを転送する又発見を実施するのみである。後者は、グローバル及び分散プロキシテーブルメンテナンスの利点を組み合わせることも可能にし、例えば、管理機能がプロキシテーブルの初期コンフィギュレーションを提供することを可能にすると共に、プロキシ装置が何らかの変更を報告してプロキシテーブルの適応化を開始することを可能にする。

識別子空間の分割を資源制限された装置との双方向通信に適用することにより、資源制限された装置にメッセージを配信する１つの特定のプロキシ装置を選択するタスクから宛先装置を潜在的に解放することができ、１つのプロキシのみの選択は、資源制限された装置の資源制限によって指示されることができ、例えば、前記資源制限された装置の転送に関わっているプロキシ装置の識別子を知っている/記憶する必要性から、受信モードにあることができる非常に短い期間、及びメッセージ受信の際にアクノリッジメントを送ることができないこと等によって指示される。

本発明の一実施例では、前記識別子は静的識別子であって、特に資源制限された装置のアドレスであり、資源制限された装置に利用可能な識別子空間を静的識別子の最下位ビットの所定数に基づいて分割する。所定数の最下位ビットを用いてアドレス空間を分割することにより、アドレス空間全体をカバーする一様な分布が得られる。当該分割に使用される最下位ビットの数は当該分割の粒度を制御し、例えば最後の２ビットが使用される場合、それぞれ、００,０１,１０,１１のビットに対応する４つの部分が作成される。最後の３ビット等を使用することによって８つの部分を実現することもできる。

別の実施例では、識別子は非静的識別子であって、特に資源制限された装置によって使用されるシーケンス番号であり、資源制限された装置の識別子空間を、変化する識別子の所定数の最下位ビットに基づいて分割する。非静的識別子の例は、例えば、シーケンス番号又はフレームカウンタである。この取り組み方は、資源制限された装置との間の通信の信頼性を促進し、及び/又はモバイルの資源制限された装置に利益をもたらす。

本発明の一実施例では、識別子空間の少なくとも一部を無線通信ネットワークの少なくとも１つのプロキシ装置に割当てることは、識別子空間の少なくとも一部が割当てられるプロキシ装置をランダムに選択することを含む。プロキシ装置をランダムな態様において選択することにより、システムのセットアップ及びメンテナンスに必要なユーザ対話が最小限となる。

本発明の実施例では、識別子空間の少なくとも一部を無線通信ネットワークの少なくとも１つのプロキシ装置に割当てることは、プロキシ装置の識別子と識別子空間の一部との間の所定の関係に基づいて行われる。例示的な関係は、プロキシ装置自身の識別子（例えば自身のIEEEアドレス）のビット組み合わせを使用して、分割された識別子空間の特定の部分を割当てることによって確立されることができる。例えば、モデルIDやショート（ネットワーク）アドレスのような他の固定された識別子を使用することもできる。これは、プロキシテーブルエントリが記憶されるべきか、資源制限された装置のコマンドがタイムクリティカルであるか、又は資源制限された装置が固定された場所に存在するために、前記資源制限された装置へのプロキシ装置の割当てが静的でなければならないシナリオに有益である。代替的には、例えばシーケンス番号又はフレームカウンタのような変更パラメータを使用して、アドレス空間の一部を特定のプロキシ装置又は特定の複数のプロキシ装置に割当てることができる。これは、資源制限された装置との間の通信の信頼性を促進し、及び/又はモバイルの資源制限された装置に利益をもたらす。特定のプロキシ装置に識別子空間の一部を明示的に割当てることにより、特に固定された装置の場所の場合、資源制限された装置当たりのプロキシの数をよりよく制御することができる。

本発明の一実施例では、識別子空間の分割は動的に適応される。このようにして、ネットワークはローカル又は一時的なトラフィックの変動を補うことができる。適応は、管理装置によって実行されるか又は少なくとも２つのプロキシ装置の上に分散されて実行されるかである管理プロトコルによって実施されることができる。例示的な実施例では、前記プロキシ装置が管理装置の役割を果たすことができることに留意されたい。

本発明の更なる見地によれば、コンピュータ読取り可能なプログラムを含む非一時的なコンピュータ読取り可能な媒体が提供され、前記コンピュータ読取り可能なプログラムは、コンピュータ上で実行された場合、プロキシ装置が、資源制限された装置から宛先装置へ信号を転送する中継装置として動作する通信ネットワークにおいて、前記コンピュータに無線でプロキシ装置の割当てを管理する方法を実行させる。

本発明の更なる見地によれば、資源制限された装置と宛先装置との間の中継装置として動作するように適合されたプロキシ装置が提供される。プロキシ装置は、プロキシ装置が資源制限された装置に利用可能な識別子空間の少なくとも一部に関与するか否かを決定するコントローラを有し、前記識別子空間の一部は、当該識別子空間の決定された部分に属する識別子を含む資源限定装置に関する信号の転送と関連する少なくとも１つの選択されたタスクを決定する。プロキシ装置は、識別子空間の決定された部分に属する識別子を有する少なくとも１つの資源制限された装置に対して選択されたタスクを実行する通信モジュールを更に有する。

本発明の更なる見地によれば、資源制限された装置と宛先装置との間の無線通信のためのシステムが提供される。当該システムは、少なくとも１つの資源制限された装置、少なくとも１つの宛先装置、及び少なくとも１つの資源制限された装置と少なくとも１つの宛先装置との間で信号を転送する中継装置として動作する複数のプロキシ装置を含む。当該システムは、資源制限された装置に利用可能な識別子空間を少なくとも２つの部分に分割するように適合された少なくとも１つの管理ユニットを更に有し、前記管理ユニットは、更に、前記識別子空間の前記少なくとも２つの部分のうちの少なくとも１つを前記複数のプロキシ装置のうちの少なくとも１つの第１のプロキシ装置に割当て及び/又は前記少なくとも１つの第１のプロキシ装置に割当て、又は前記識別子空間の少なくとも２つの部分の前記少なくとも１つに前記識別子空間の前記少なくとも２つの部分のうちの前記１つに属する識別子を含む資源制限された装置に関する信号の転送に関連する少なくとも選択されたタスクを割当て、この結果、前記第１のプロキシ装置は、識別子空間の第１の部分内に入る識別子を有する前記資源制限された装置に関連する信号の転送に関連する少なくとも選択されたタスクに関与する。

本発明の一実施例では、識別子空間の第１の部分に割当てられた第１のプロキシ装置は、識別子空間の第１の部分の外側の識別子を用いて送信に関与する他のプロキシ装置によって行われる転送をモニタするように構成される。このようにして、クラスタ内のプロキシ装置は、資源制限された全ての装置IDがネットワークに関する存続期間にわたって処理されることを確実にすることができる。当該モニタは、例えば、アドレス空間の部分がプロキシ装置のIEEEアドレスに対応する場合、プロキシ装置の出現/消滅、及び信号の転送の結果として生じる影響を規則的なネットワーク通信（例えばリンク・ステータス・メッセージ）、転送されたメッセージの観察、プロキシテーブルステータスの分析等に基づいて決定されることができる。

従って、無線通信ネットワークにおけるプロキシ装置の割当てを、関係するネットワークの性能、待ち時間及び信頼性を最適化する一方で、資源制限された装置ごとに或る数のプロキシ装置を最適化する仕方において管理するための解決策が提案される。

添付の独立の請求項の方法、コンピュータプログラム及びシステムの請求項で規定される全ての解決策は、上述の目的に相関する製品又は代替的な解決策に関し、資源制限された装置に利用可能な識別子空間の分割とネットワーク内の専用のプロキシ装置への選択的な割当てとに基づいて、資源制限された装置に関するプロキシテーブルエントリを管理することによって、資源制限された装置のためのプロキシ装置の使用のバランスを取るという全体的に共通の概念によってリンクしている。

添付の請求項１に記載のプロキシ装置の割当てを管理する方法と、添付の請求項７に記載のプロキシ装置割当てを管理するためのコンピュータ読取り可能なプログラムを有する非一時的なコンピュータ読取り可能な媒体と、添付の請求項８に記載の資源制限された装置と宛先装置との間の無線通信のためのシステムは、特に、従属請求項に規定されているように、同様の及び/又は同一の好ましい実施例を有する。

本発明の好ましい実施例は、従属請求項又は対応する独立請求項による上述の実施例との如何なる組み合わせでもあり得ることは理解されるだろう。

本発明のこれら及び他の見地は、以下に記載する実施例を参照して明らかになるであろう。

本発明の例示的な実施例を示す。 コミッショニングモード中の例示的な状態フロー図を示す。 資源制限された装置（RRD）の動作モード中の例示的な状態フロー図を示す。

実施例は、１つ又は複数の資源制限された装置を含むメッシュネットワークに基づいて記載され、前記資源制限された装置は、メッセージを無線通信のためのパケット内に入れることによって送信することができるが、多くの又は長い無線パケットを送信する能力において制限されており、メッセージは１つ以上のパケットに符号化されることができ、パケット内の前記メッセージの符号化はホップバイホップベースで変化し得て、メッセージは、エニーキャスト、ユニキャスト、マルチキャスト、グループキャスト又はブロードキャスト通信モードにおいて届けられることができる、資源制限された装置からのメッセージを受け取る又は受信の際に動作するべきである全ての（例えば、エネルギ発電メカニズムによって電力供給される装置）又は１つ以上の宛先装置において、前記資源制限された装置の（無線）範囲を超えて前記資源制限された装置からのメッセージを届けるのを助ける、及び/又はこれらを必要なメッセージフォーマットにおいて及び/又は資源制限された装置からのパケットを受信したときの特別なアクション（例えば、宛先装置にメッセージを届ける）をとることによるより信頼できる仕方において届けるのを助ける１つ以上のプロキシ装置において、長い期間にわたってパケットを聞く又は受け取る能力又は受信する能力において制限されている。プロキシ装置は、通常、資源制限された装置よりも多くの電力を有しており、この結果、付加的なメッセージを処理する、長いメッセージにおいて異なるメッセージフォーマットを使用する、異なるプロトコルに従うメッセージをフォーマットする、前記資源制限された装置に代わって再試行又は届けるアクションをルーティングすること等ができる。オプションで、プロキシ装置として動作することができないが、プロキシ装置によって送信されたメッセージを宛先装置に向けてルーティングすることができる１つ以上のルータ装置が設けられても良い。ネットワークは、ネットワークに参加しているノードがメッセージのリレーとして機能することができる少なくとも１つの装置を使用することができることを示すために「メッシュ」ネットワークと呼ばれ、プロキシ及びルータはそのような中継機能の例である。

図１は、資源制限された装置１がプロキシ装置３を介して宛先装置６と通信する無線通信ネットワーク（例えば、ZigBee Greenpower（ZGP）プロトコルをサポートする装置を含むネットワーク）を示す。資源制限された装置１の通信範囲内にやはり位置するプロキシ装置２,４及び５は、資源制限された装置１に代わって宛先装置６に通信を転送しない。このようなプロキシ装置の割当ては、資源制限された装置のID、例えばソースID又はIEEEアドレスを使用して達成することができる。結果的に、ネットワーク内の任意の資源制限された装置が利用可能なアドレス空間は、与えられたビット数で表現可能な全てのアドレスの空間となる。このアドレス空間は、資源制限された装置のIDの最下位ビットを使用することによって分割することができる。IDの最後の２ビットが使用される場合、４つの部分が作成され、それぞれビットの組合せ０ｂ００、０ｂ０１、０ｂ１０及び０ｂ１１に対応している。各プロキシ装置２,３,４及び５は、これらの部分の１つを割当てられることができ、全体のアドレス空間をカバーする４つのプロキシ装置をもたらし、例えばプロキシテーブルエントリの数の観点において、４倍の容量（a four-fold capacity）を提供し、各エントリは特定の資源制限された装置に関する詳細を記録し、システム全体に提供されることができる。従って、１つのプロキシ装置、ここではプロキシ装置３のみが資源制限された装置１のためのテーブルエントリを記憶し、これに応じて資源制限された装置１に代わって宛先装置６に通信を転送する。

プロキシ装置は、図２に示すようにコミッショニング中にテーブルエントリを記憶することができ、宛先装置又はコミッショニングツールは、作成された新しい制御関係についてプロキシ装置に通知する制御アナウンスを送信し、少なくとも対応する宛先装置及び資源制限された装置の識別子を含む。この制御アナウンスメントは、（範囲制限された）ブロードキャストによって送信することができ、制御アナウンスに示された資源制限された装置のIDが制御アナウンスを受信するプロキシ装置のアドレス空間内にある場合、プロキシ装置はテーブルエントリを追加する。これにより、当該トランスミッタを、複数のプロキシを選択する及びこれらをユニキャストで処理するタスクから解放する。この振舞いは予めプログラムされることができ、プロキシはデフォルトで、プロキシのアドレス空間と一致する資源制限された装置のIDを有する制御アナウンスを記憶するのみである。代替的には、制御アナウンスメントは、プロキシ装置のアクションインジケータによって向上されることができる。制御アナウンス内の資源制限された装置のIDがプロキシ装置のアドレス空間内及び/又は外にあるかどうかに応じて、特定のアクションが実行されても良い。このようなアクションインジケータの例を図２に示す。一致するアドレス空間を持つプロキシ装置は、テーブルエントリを追加する又はテーブルエントリが既に存在する場合はこれを保持するように指示されることができる。一致しないアドレス空間を持つプロキシ装置は、対応するテーブルエントリを削除するように要求されことができ、１つ以上のメッセージがこの目的のために使用されることができる。拡張において、このようなインジケータは、例えば、コミッショニング/メンテナンス動作の開始等のような他のコマンドにおいても提供されることができる。このように、より複雑な戦略が実現化されることができ、例えば、全てのプロキシ装置がコミッショニングに参加し、次いで、プロキシテーブルエントリの数を制限することを可能にする。更に、このことは、資源制限された装置ごとに転送プロキシ装置の数の柔軟な選択を可能にし、当該選択は、装置の能力、重要度、位置、アプリケーション、通信の頻度、使用されるセキュリティモデル、リアルタイム動作要件、モビリティ要件等に基づくものであることができる。このようにして、資源制限された装置は、例えば、全てのプロキシ装置によって表現されることができる一方で、他のものは、例えば、１つのアドレスプールに対応する１つのプロキシグループによって表されることができる。拡張において、プロキシ装置は、プロキシテーブルエントリを追加する決定に影響を与える追加の基準（例えば、テーブルの現在の充足度、当該装置の無線範囲内にある事実、他のネットワーク装置への接続性、宛先によって要求された通信モード、宛先数等）を使用することができる。

動作中、プロキシテーブルエントリの作成は、未承諾制御アナウンスメント（an unsolicited control announcement）を受信することによって、未知の資源制限された装置からの通信を受信し他のプロキシ装置がこれを転送するのを見ることによって、又は未知の資源制限された装置からの通信を受け取り制御関係（例えば、GPペアリング検索コマンド又はブロードキャストGP通知コマンド）のためのクエリを作成することによって達成されることができる。このプロセスは、未知の資源制限された装置の発見とも称される。資源制限された装置が新規である又は移動されたために、前記プロキシ装置が新規である、再び開始される、再起動される又は移動され、伝播条件が変更されること等が生じ得る。

専用のプロキシ装置を資源制限された装置及び宛先装置のペアに割当てると、プロキシ装置クラスタ内のテーブルエントリ容量が増大するだけでなく、特にユニキャスト転送又は通常のグループキャストの場合（各プロキシ装置が個別のグループキャスト/ブロードキャストメッセージを開始する場合）、トラフィックの量も大幅場に減少させる。このことは、転送トラフィックの量を制限する他の技術が使用される場合、例えば、エイリアシング（前記資源制限された装置の識別子から予め規定された態様において得られた又は予めコンフィギュレーションされていた、エイリアスアドレスによる個々のプロキシ装置のソース情報を置き換え、この結果、多数の独立した転送プロキシにもかかわらず１つのグループキャストメッセージをもたらす）又は別のプロキシによって転送された同じメッセージの受信時にスケジュールされた転送を破棄することのような、ZigBee GP仕様によって提案されているものが使用される場合においてさえも有益である。図３の例示的な状態フロー図は、上述の有益なトラフィック削減を示す。一般に、資源制限された装置のIDが当該特定のプロキシ装置のアドレスプール内にあるかどうかにかかわらず、特定の資源制限された装置のためのプロキシテーブルエントリを既に有する全てのプロキシ装置は、この資源制限された装置に代わって転送することができる。これは、例えば、コミッショニングツールが、例えば、資源制限された装置への通信リンクの位置、特性、品質等のために、特定の資源制限された装置に対して専用のプロキシ装置を選択する場合に必要となり得て、転送トラフィックの制限は、エイリアシングのような上述した他の手段によって又はプロキシ装置の選択プロセスによって処理されることもできる。しかしながら、プロキシ装置が未知の資源制限された装置、即ちプロキシ装置がテーブルエントリを持たない資源制限された装置からメッセージを受信する場合、プロキシ装置は、資源制限された装置のIDが当該特定のプロキシ装置のアドレスプール内に入る場合に当該発見プロセスを開始するのみであり、このようにして、メッセージの発見の数が減少される。

全てのプロキシ装置は、両方がZigBee Green Powerコマンドフレームから得られる同じソースアドレスとシーケンスを有する同一のZigBeeフレームにおいてコマンドを転送する。これにより、他のプロキシ装置からの転送されたZigBee Green Powerコマンドを受信したプロキシ装置は、これを複製として認識して破棄することができる。資源制限された装置（RRD）１に代わってプロキシ装置３転送のような専用のプロキシ装置のみを有することは、トンネルコマンド（tunneled commands）の冗長な送信、及び完全ユニキャスト通信モードにおけるユニキャスト転送に先行するトンネリング停止コマンドの送信を低減する。

全ての資源制限された装置がネットワークの全寿命にわたって扱われることを確実にするために、プロキシ装置２,４及び５は、プロキシ装置３によって行われた転送及び逆の仕方によってなされる当該転送をモニタすることができる。プロキシ装置３に割当てられたアドレス空間部分がプロキシ装置のIEEEアドレスに対応する場合、プロキシ装置の外観/消失及び得られるメッセージ転送への影響は、通常のZigBee通信、例えばリンク状態メッセージに基づいて決定されることができる。代替的には、他のプロキシ（図１には示されていない）は、例えば、任意のアドレスプールに代わる転送を任されていないプロキシがこの役割を果たすことができる。

上記の実施例の第１の実施例の変形では、プロキシ装置は、転送に関連するタスクを選択的に実行するようにプレコンフィギュレーションされている。当該プレコンフィギュレーションは、識別子空間の分割、特定のプロキシへの識別子空間の部分の割当て、並びに特定のプロキシ及び/又は識別子空間に対する資源制限された装置に関連する信号の転送に関連するタスクの割当ての少なくとも１つをカバーすることができる。当該プレコンフィギュレーションは、ネットワークを設計する際にインストーラ又は製造業者によって行されることができる。別の例では、ネットワークの分割は、中央装置、例えば、トラストセンター又はネットワークコントローラによって決定され操作される。この場合、識別子空間を分割する決定は、例えば、資源制限された装置の数に対するプロキシ装置の数の比が閾値を上回っていることが検出されると、行われることができる。例えば、閾値がインターバル[３-４]（即ち資源制限された装置のための３-４プロキシ装置）にある場合、識別子空間の２つの識別子部分空間へ分割が決定されることができる。幾つかの閾値は、異なる識別子空間分割に対応することができる。例えば、平均比率が[２-４]から５以上に変化することが検出された場合、識別子空間は再び分割されても良い。当該決定は、ネットワーク全体の平均比率又は局所化された比率の高い値に基づくことができる。後者の場合、識別子空間は、検出された比の高い値ゾーンの周りで局所的にのみ分割されても良い。他の決定基準は、個別に又は上述の決定基準と組み合わされて考慮されても良い。資源制限された装置に関連する信号の転送に関連するタスクの割当ては、特定のプロキシのファームウェアをアップグレードすることによって、制御コマンドを送信することによって、例えばフィーチャビットマップ等を介して予め定義されたタスクをアクティブ化することによって行うことができ、当該プロキシは個別に又はグループ（例えば、識別子空間の特定の部分に対して関与する/関与しない全てのプロキシ）においてアドレス指定されることができる。

別の例では、例えば標準又は実施化における割当てを定義する固定された規則が設けられても良い。例えば、識別子空間は常に２つに分割されてもよく、このプロキシ装置に割当てられた識別子空間に入る識別子は、制限された資源の識別子のリース有効ビットと一致するプロキシIEEEアドレスの最下位ビットとして定義されることができ、固定されたタスクは、このプロキシ装置に割当てられた識別子空間に入る識別子を有する未知の資源制限された装置に代わってのみ発見メッセージを送信することを含む。

更に別の例では、プロキシノードは、中央装置の介在なしに、ネットワークの分割をまとめて又は個別に決定する。この解決策は、例えば、メッシュネットワークの幾つかの実施例において適合される。この場合、プロキシノードは、この通信モジュールに結合されたコントローラを有する。プロキシノードコントローラは、例えば、プロキシテーブル内の検出されたエントリの数が閾値を上回っていることを検出することができる。この場合、プロキシノードは、一例では、検出の近傍における全てのプロキシノードに関して識別子空間に分割させるために当該状況の他のプロキシノードに通知する。別の例では、当該状況に直面する各プロキシノードは、識別子空間の一部についてのみ関与することを自ら決定することができる。前記識別子空間の選択は、例えばランダムに（例えば、これ自身のアドレスLSBを比較することによって）又はプロキシノードが依然として最も多くのエントリを有する識別子空間を選択することによって決定されることができる。

上述したように、当該決定基準は異なるものであっても良く、他の決定基準、例えばプロキシ装置の数と資源制限された装置の数との比と組み合わされても良い。

中間の例では、当該プロキシ装置は、プロキシテーブルが多数のエントリを取得していることを中央装置に信号で送ることができる。第１の変形例では、中央装置は、この信号の受信後（又は十分な数の信号の受信後）に分割された識別子空間を操作するようにプロキシ装置をコンフィギュレーションすることを決定することができる。第２の変形では、第１のプロキシ装置は、識別子空間の分割の実行を決定し、この決定を、これに応じて実施するように第１のプロキシ装置の周りの他のプロキシ装置に知らせることができる中央装置に信号で送信する。

上述の全ての実施例の例では、前記宛先装置は、隣接する制限された装置のためのネットワーク内のプロキシ装置の役割も果たしても良いことに留意されたい。逆に、前記プロキシ装置は、一部のメッセージに関して宛先装置であっても良い。

本発明は、添付図面及び上述の記載において詳細に図示及び記載されたが、このような図示及び記載は、説明的又は例示的であって限定的なものないとみなされるべきであり、本発明は、開示された実施例に限定されるものではない。開示された実施例に対する他の変更は、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の研究から特許請求の範囲に記載の発明を実施する際の当業者によって理解され達成され得る。請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数の存在を除外しない。単に、特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように用いられることができないことを示すものではない。請求項における如何なる符号も、当該範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 無線通信ネットワーク内のプロキシ装置が資源制限された装置からの信号を少なくとも１つの宛先装置に転送する中継装置として動作することを特徴とする、無線通信ネットワークにおけるプロキシ装置の割当てを管理する方法であって、
   前記資源制限された装置に利用可能な識別子空間を少なくとも２つの部分に分割するステップと、
   前記識別子空間の前記少なくとも２つの部分の少なくとも１つを前記無線通信ネットワークの前記少なくとも１つのプロキシ装置に割当てるステップであって、前記識別子空間の前記少なくとも２つの部分の前記少なくとも１つに割当てられたプロキシ装置は、前記識別子空間の当該第１の部分内にある識別子を有する前記資源制限された装置に関する信号の転送に関連する少なくとも選択されたタスクについて関与する、ステップと、を有する方法。
2. 前記識別子は、静的識別子であって、特に前記資源制限された装置のアドレスであり、前記資源制限された装置の識別子空間の分割は、前記静的識別子の所定数の最下位ビットに基づいている、請求項１に記載の方法。
3. 前記識別子は、非静的識別子であって、特に前記資源制限された装置によって使用されるシーケンス番号であり、前記資源制限された装置の識別子空間の分割は、当該変化する識別子の所定数の最下位ビットに基づいている、請求項１に記載の方法。
4. 前記無線通信ネットワークの少なくとも１つのプロキシ装置に前記識別子空間の前記少なくとも１つの部分を割当てるステップは、前記識別子空間の前記少なくとも１つの部分が割当てられる前記プロキシ装置をランダムに選択するステップを有する、請求項１に記載の方法。
5. 前記識別子空間の前記少なくとも１つの部分を前記無線通信ネットワークの前記少なくとも１つのプロキシ装置に割当てるステップは、前記プロキシ装置の識別子と前記識別子空間の前記部分との間の所定の関係に基づいて行われる、請求項１に記載の方法。
6. 前記識別子空間の前記分割を動的に適応化するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
7. 前記選択されたタスクは、特定の遅延による；エイリアスによる又はエイリアスによらない及びこれらの組合せによる；コミッショニングへの参加、プロキシテーブルエントリの記憶、データフレームの転送、前記資源制限された装置に代わるフレームのコンフィグレーション及び/又はコミッショニング、データフレームの転送、送信のみの前記資源制限された装置に代わるフレームのコンフィグレーション、データフレームの転送、双方向通信をすることができる資源制限された装置に代わるフレームのコンフィグレーション及び/又はコミッショニング、特定の通信モードを使用する転送、前記資源制限された装置に関するペアリングの発見、前記資源制限された装置との双方向通信の取り扱い、前記資源制限された装置に関する情報のバッファリング、前記資源制限された装置に関するクエリの取り扱い、前記資源制限された装置に関する通信のバッファリングを含む、請求項１に記載の方法。
8. コンピュータ上で実行された場合、前記コンピュータに請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法を実行させるコンピュータ読取り可能なプログラムを有する非一時的なコンピュータ読取り可能な媒体。
9. 資源制限された装置と宛先装置との間の中継装置として動作するプロキシ装置であって、
   前記プロキシ装置が前記資源制限された装置に利用可能な識別子空間の少なくとも１つの部分に関与するか否かを決定するコントローラであって、前記識別子空間の前記部分は、前記識別子空間の決定された前記部分に属する識別子を有する資源制限された装置に関する信号の転送に関連する少なくとも１つの選択されたタスクを決定する、コントローラと、
   前記識別子空間の前記決定された部分に属する識別子を持つ少なくとも１つの前記資源制限された装置に関する前記選択されたタスクを実行する通信モジュールと、
   を有するプロキシ装置。
10. 資源制限された装置と宛先装置との間の無線通信のためのシステムであって、
    少なくとも１つの資源制限された装置と、
    少なくとも１つの宛先装置と、
    を有するシステムにおいて、
    前記システムは、更に、前記少なくとも１つの資源制限された装置と前記少なくとも１つの宛先装置との間で信号を転送する中継装置として動作する複数のプロキシ装置を有し、
    前記システムは、更に、
    前記資源制限された装置に利用可能な識別子空間を少なくとも２つの部分に分割する少なくとも１つの管理ユニットであって、
    − 前記識別子空間の前記少なくとも２つの部分のうちの少なくとも１つを前記複数のプロキシ装置の少なくとも１つの第１のプロキシ装置に割当てる、及び/又は
    − 前記少なくとも１つの第１のプロキシ装置又は前記識別子空間の前記少なくとも２つの部分に、前記識別子空間の前記少なくとも２つの部分の前記少なくとも１つに属する識別子を有する資源制限された装置に関する信号の転送に関連する少なくとも選択されたタスクを割当て、
    この結果、前記第１のプロキシ装置は、前記識別子空間の第１の部分内に入る識別子を含む資源制限された装置に関連する信号の転送に関連する少なくとも選択されたタスクに関与すること、
    の少なくとも１つを行う管理ユニット
    を有する、システム。
11. 前記管理ユニットは、前記識別子空間の前記少なくとも１つの部分を前記無線通信ネットワークの前記少なくとも１つのプロキシ装置にランダムな態様において割当てる、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記管理ユニットは、前記プロキシ装置の識別子と前記識別子空間の前記部分との間の所定の関係に基づいて、前記識別子空間の前記少なくとも１つの部分を前記無線通信ネットワークの前記少なくとも１つのプロキシ装置に割当てる、請求項１０に記載のシステム。
13. 前記管理ユニットは、前記識別子空間の分割を動的に適応させる、請求項１０に記載のシステム。
14. 前記管理ユニットが管理装置に含まれている又は前記複数のプロキシ装置の少なくとも２つのプロキシ装置上に分散される、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記識別子空間の第１の部分に割当てられた前記第１のプロキシ装置は、前記識別子空間の前記第１の部分の外側の識別子による送信に関与する他のプロキシ装置によって行われる当該転送をモニタする、請求項１３に記載のシステム。

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