JP2019504533A - 時間スロットチャネルホッピング型ネットワークにおける親ノードの選択 - Google Patents

Abstract

時間スロットチャネルホッピング型（「ＴＳＣＨ」）ネットワークにおける親ノードを選択するために、システム及び方法が開示される。方法は、一次的ＴＳＣＨネットワークのチャネルホッピングパターンとの通信を同期する、低エネルギーノードによる、ステップを含み得る。方法はさらに同期された通信を用いて、子ノードを受け入れる可用性を持ち、かつ少なくとも所定のリンクの質を伴うＴＳＣＨノードからの拡張ビーコンを要求する選択フェーズ拡張ビーコンリクエストを送信する、低エネルギーノードによる、ステップを含み得る。方法はさらに、選択フェーズ拡張ビーコンをＴＳＣＨノードから受信する、低エネルギーノードによる、ステップを含み得る。方法はさらに、ＴＳＣＨノードに採用リクエストを送信する、低エネルギーノードによるステップを含み得る。方法はさらに、ＴＳＣＨノードが低エネルギーノードに代わって一次的ＴＳＣＨネットワークジョインを管理していることを示すＴＳＣＨノードからの採用レスポンスを受信する、低エネルギーノードによるステップを含み得る。

Description

［関連出願への相互参照］
本出願は、発明者ジェフェリー・Ｂ．・シューダーク及びジェームズ・Ｐ．・ハンレーによる、発明の名称「ネットワークジョイン時間を改善し及びＴＳＣＨネットワーク内の低エネルギーデバイスをサポートするための方法」の、２０１５年１１月３０日出願の米国仮出願第６２／２６１，０４６号（「’０４６出願」）に関連し、これに基づいて優先権を主張する。’０４６出願は、ここに参照の上全体として本明細書に組み込まれる。

［技術分野］
本開示は、概略にはネットワークに関し、特に時間スロットチャネルホッピング型ネットワークにおける親ノードの選択に関する。

時間スロットチャネルホッピング型（「ＴＳＣＨ」）ネットワークは、ＩＥＥＥ８２０．１５．４により定義され得、（例えば公益事業会社、ホームオートメーションプロバイダ、工業オートメーションプロバイダ、又は科学及び環境アプリケーションプロバイダ等の）リソース提供者のために通信ネットワークを提供することができる。リソース提供者はＴＳＣＨネットワークを、（例えば電気計器、ルータ等の）ＴＳＣＨデバイス、並びに、（例えば電気、熱、水及びリソースの他の種類の）リソースの消費を監視又は管理するのに用いられる低エネルギー（「ＬＥ」）デバイスの間の通信のために用いてよい。

ある様相において、ＴＳＣＨデバイスは、本明細書では親ノード又はＴＳＣＨノードと称され、定期的に互いにビーコンを送信することにより、互いの同期を維持できる。ある様相において、ＬＥデバイスはインターネット・オブ・シングズ（「ＩｏＴ」）を実施可能なデバイスであって、スマート電力網及びスマートホームテクノロジーの中で使用され得る。ＬＥデバイスは、本明細書では一次的ネットワーク又は一次的ＴＳＣＨネットワークと称され得るＴＳＣＨネットワークにおけるエンドポイントとして使用されることがあり、Ａ／Ｃ電源の親ノードとメッセージを通信できる。ＬＥデバイス（本明細書ではＬＥノード、ＬＥエンドポイント、又はＬＥエンドポイントノードと称される）は、バッテリ駆動デバイス、エネルギーハーベストデバイス、又はヴァンパイアタップデバイスを含み得る。ＬＥノードは二次的ＴＳＣＨネットワークにおける第二の低エネルギーホッピングパターンを用いて通信が可能である。ＬＥノードにより使用される二次的ＴＳＣＨネットワークはチャネルホッピングプロトコルを使用し、この中でチャネル周期は、ＴＳＣＨデバイスにより使用される一次的ＴＳＣＨネットワークよりもずっと遅い速さで切り替わり得る。二次的ＴＳＣＨネットワークは、ここでは低エネルギー時間スロットチャネルホッピング型（「ＬＥ−ＴＳＣＨ」）ネットワークと称される。ＬＥ−ＴＳＣＨネットワークにより使用される低速チャネルホッピングプロトコルは、低エネルギーチャネルホッピングプロトコルと称されることもある。電力消費をセーブしてバッテリの寿命を節約するために、ＬＥ−ＴＳＣＨネットワークはＬＥノードがスリープ状態に入る（つまり、発振器といったより電力の高い電子機器を切るか、又はそれらを低電力モードに配置する）ことを許可することができる。ＬＥノードは与えられたＴＳＣＨ時間スロットの中で送信の可能な数が限られているため、ＬＥノードは同期を維持するためのＡ／Ｃ電源の親ノードからの定期的なビーコンを受信し、又は送信することができない。

米国仮特許第６２／２６１，０４６号明細書

本開示は、時間スロットチャネルホッピング型（「ＴＳＣＨ」）ネットワーク上の親ノードを選択するためのシステム及び方法を説明する。

いくつかの例では、低エネルギーノードは一次的ＴＳＣＨネットワークのチャネルホッピングパターンとの通信を同期することができる。低エネルギーノードは同期された相互作用を使用して、子を受け入れる可容性を持ち、かつ少なくとも所定のリンクの質を伴うＴＳＣＨノードからの拡張ビーコンを要求する選択フェーズ拡張ビーコンリクエストを送信することができる。低エネルギーノードはＴＳＣＨノードから選択フェーズ拡張ビーコンを受信し、ＴＳＣＨノードに採用リクエストを送信することができる。低エネルギーノードはＴＳＣＨノードから採用レスポンスを受信することができ、その採用レスポンスは、ＴＳＣＨノードが一次的ＴＳＣＨネットワークへの参加を低エネルギーノードのかわりに管理していることを示し得る。

実例となるこれらの様相及び特徴は、発明を限定又は定義づけるためではなく、本出願で開示される発明概念の理解を介助するための例を提供するために言及されている。本発明の他の様相、利点及び特徴は、全体の出願を見直した後であれば明らかになるだろう。

本開示のこれらの及び他の特徴、様相及び利点は、以下の詳細な説明を、添付の図面を参照しながら読むことで、よりよく理解されるだろう。

一次的時間スロットチャネルホッピング型（「ＴＳＣＨ」）ネットワーク上で動く親ノード及び、本開示の１つの様相による低エネルギーＴＳＣＨプロトコル上で動く通信可能に結合された低エネルギーノードの間の同期通信を実装するための、ネットワークの例のブロック図である。 本開示の１つの様相によるＴＳＣＨノードの例のブロック図である。 本開示の１つの様相による低エネルギーノードの例のブロック図である。 本開示の１つの様相による時間スロットチャネルホッピングパターンにおける時間スロットの設定の例のブロック図である。 本開示の１つの様相による時間スロットの例のブロック図である。 本開示の１つの様相による、ＴＳＣＨネットワークにおける親ノードを選択するためのプロセスの例の信号フロー図である。 本開示の１つの様相による、低エネルギーノード及び親ノードを再同期するためのプロセスの例の信号フロー図である。 本開示の１つの様相における、低エネルギーノードのための新たな親ノードを選択するためのプロセスの例の信号フロー図である。

特定の様相及び特徴が、一次的時間スロットチャネルホッピング型（「ＴＳＣＨ」）ネットワークにおける１つまたはそれ以上のＴＳＣＨノードから親ノードを選択する低エネルギー（「ＬＥ」）ノードに関する。ＬＥノードは第一の拡張ビーコンリクエストをＴＳＣＨネットワークに送信すること及び第一の拡張ビーコンを受信することに基づいて、ＴＳＣＨネットワークとの通信を同期することができる。拡張ビーコンは、ＬＥノード及びＴＳＣＨネットワークの間の通信を同期するための情報を含み得る。ＬＥノードは同期された通信を使用してＴＳＣＨネットワークに第二の拡張ビーコンリクエストを送信することで、１つまたはそれ以上のＴＳＣＨノードから潜在的な親ノードを決定することができる。ＬＥノードは潜在的な親ノードから第二の拡張ビーコンを受信し、親子関係を形成するための採用プロセスを開始することができる。

一次的ＴＳＣＨネットワークはメッシュネットワークの中に複数のＴＳＣＨノードを含むことができ、それらはリソース提供者との通信を提供する。ＴＳＣＨノードはＩＥＥＥ８０２．１５．４によって定義されたもののような、ＴＳＣＨプロトコルを使用して通信が可能である。ＴＳＣＨプロトコルを使用して通信することで、ＴＳＣＨネットワーク内のＴＳＣＨノードは、スケジュール化された周波数チャネルホッピングパターンによる時間スロットの一続きを使用して信号を送信及び受信することができる。ＴＳＣＨノードはＴＳＣＨ時間スロットの一次的部分の間他のＴＳＣＨノードと通信し、また、ＴＳＣＨタイムスロットの二次的部分の間、ＬＥノードからの通信をリッスンするように構成されてもよい。ＴＳＣＨノードはＴＳＣＨ時間スロットの一次的部分の間、ＴＳＣＨチャネルホッピングパターンにより決定された周波数チャネルを使用して通信することができ、また、低エネルギーネットワーク周波数チャネル上で二次的部分の間リッスンすることができる。

ＬＥノードは限られた電源（例えばバッテリ）により電力を供給され、エネルギーを節約するためにウェイク状態とスリープ状態の間で循環することができる。ＬＥノードは低エネルギーチャネルホッピングプロトコル上で動くことができ、それはＬＥノードが一次的ＴＳＣＨネットワークの周波数チャネルホッピングパターンよりも遅い速さで周波数チャネルを切り替える二次的ＴＳＣＨプロトコルであり得る。ＴＳＣＨにおける親ノードと通信可能に結合されることで、ＬＥノードはウェイク／スリープ循環を維持しながらにしてリソース提供者と通信可能に結合することができる。いくつかの例では、ＴＳＣＨノード及びＬＥノードの間の親子関係は公表された関係であり得る。ＴＳＣＨノードは、それがＬＥノードの親であることを公表できる。ＬＥノードへと向けられた通信を送信するデバイスは、ＴＳＣＨノードにそれらの通信を送信することができる。追加の、又は代替の例では、親ノードはＬＥノードへと向けられた通信を受信して保存し、循環におけるウェイク状態の間にその通信をＬＥノードに送信することができる。

いくつかの様相では、ＬＥノードは同期フェーズの間、低エネルギーネットワーク周波数を使用して一次的ＴＳＣＨネットワークに拡張ビーコンリクエストを送信することができる。ＴＳＣＨ時間スロットの二次的部分の間に拡張ビーコンリクエストを受信すると、ＴＳＣＨノードは、ＬＥノードが一次的ＴＳＣＨネットワークとの通信を同期するための情報を含む拡張ビーコンを送信することができる。いくつかの例では、ＬＥノードの時計がスリープ状態の間にずれてしまうかもしれないが、その場合ＬＥノードは拡張ビーコンに含まれた情報に基づいてクロックを再調整してもよい。情報は、スリープ／ウェイク循環における持続時間の情報である同期期間情報、及び、ＬＥノードが時間スロットを再調整するための絶対スロット番号（「ＡＳＮ」）も含んでよい。いくつかの例では、情報は、ＬＥノードに送信されるべき保留パケットがあることをＬＥノードに示すフラグも含んでよい。

追加又は代替の様相では、一度同期されるとＬＥノードは、同期された通信を使用して一次的ＴＳＣＨネットワークに別の拡張ビーコンリクエストを送信することができる。拡張ビーコンリクエストをＴＳＣＨ時間スロットの一次的部分の間に受信するとＴＳＣＨノードは、ＴＳＣＨノードが子ノードを受け入れる可容性があるならば、拡張ビーコンを送信することができる。いくつかの例では拡張ビーコンリクエストは、潜在的な親ノードとのリンクの質を特定することで、潜在的な親をフィルタにかけることができる。ＴＳＣＨノードは、ＴＳＣＨノードがＬＥノードとの、特定の値を超えるリンクの質も持っているならば、拡張ビーコンを送信してもよい。拡張ビーコンリクエストに反応して他のＴＳＣＨノードによって送信された他の拡張ビーコンとの衝突を避けるために、ＴＳＣＨノードは、時間スロットの間のランダムなオフセット時点で拡張ビーコンを送信してもよい。ＬＥノードは拡張ビーコンを送信したＴＳＣＨノードを比較し、ＴＳＣＨノードにＬＥノードを子ノードとして採ることを要求する採用リクエストをＴＳＣＨノードのうちの１つに送信することができる。

これらの実例は、読者に本明細書で議論される概略の発明本旨を紹介するために提示されたものであり、開示される概念の範囲を限定することを意図するものではない。以下の節は様々な追加の特徴及び例を、図面を参照しながら説明する。その中で、例えば要素を示す数字等及び、説明の記載は実例になる様相を説明するために使用されているが、実例となる様相と同様、本開示を限定するために使用されるべきではない。

今図面を参照して、図１は一次的ＴＳＣＨネットワーク１００を示す。一次的ＴＳＣＨネットワーク１００は、ＴＳＣＨプロトコルを使用して互いに通信可能に結合されているＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄを含む。一部のＴＳＣＨノード１０２ｃ−ｄは、ＬＥノード１０４ａ−ｃと通信可能に結合されている。一次的ＴＳＣＨネットワーク１００は、ネットワーク１１５を通じてリソース提供者１１０と関連づけられたシステム等の、中央システムと通信可能に結合されている。いくつかの例では、ネットワーク１１５はワイヤレスネットワーク（例えばＷｉ−Ｆｉネットワーク又は携帯ネットワーク）であるか、中間デバイスを含むか、又はイントラネット若しくはインターネットを含み得る。

いくつかの様相では、ＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄは、定常的な電力供給を含み得る。例えば、ＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄは標準的なＡ／Ｃ電源により電力を供給されていればよい。追加又は代替の例では、ＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄは、Ｍａｉｎｓ電力供給されていてもよいし、又はバックアップ電源（例えばバックアップバッテリ又はバックアップ大容量コンデンサ）を持って、電源が落ちている間もバックアップより許容される一定時間の間、一次的ＴＳＣＨネットワーク１００がバックアップにより動作し続けることができるようにしてもよい。

ＬＥノード１０４ａ−ｃは、リソース提供者１１０と関連するリソース分配システムの１つ以上の特性に関する情報を管理、監視又は使用することに関する１つ以上のアプリケーションを実行するのに使用され得る。いくつかの例では、ＬＥノード１０４ａ−ｃは、リソース消費を監視及び解析するための知的計測デバイス、リソース消費を管理するためのプログラマブルサーモスタット、又は、リソース消費に関する情報及びリソース消費のための関連する支払い情報を表示するためのインホームディスプレイデバイスを含み得る。ＬＥノード１０４ａ−ｃは、ホームエリアネットワークにおいてスマートホームの能力を提供するための他のＩｏＴ実施可能なデバイスを含み得る。

ＬＥノード１０４ａ−ｃは、持続的な電力使用には限られた能力しか持たないが、通信のバーストに対しては十分な電力を提供できる電源により電力を供給されていてもよい。通信のバーストは、同期、受信側主導通信（「ＲＩＴ」）の命令応答、一方的なプッシュメッセージ、及びその他のバースト通信のために、ＬＥノード１０４ａ−ｃが一次的ＴＳＣＨネットワーク１００と通信することを可能にすることができる。ＬＥノード１０４ａ−ｃは、代替の低電力源も使用してよい。例えば、ＬＥノード１０４ａ−ｃは、ヴァンパイアタップ、エネルギーハーベスト及び、持続的な期間の電力の利用が制限される他のプロセスによって電力を供給されていてもよい。

ＬＥノード１０４ａ−ｃは、定期的にコンポーネントへの電力を切断又は制限し、従ってスリープ状態とウェイク状態を循環することによりエネルギーの使用を節約するように設定されていてもよい。いくつかの例では、コンポーネントは、温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）及びトランシーバを含む高電力コンポーネントを含み得る。ＬＥノード１０４ａ−ｃは、二次的ネットワークを形成して、低エネルギーＴＳＣＨプロトコルを使用して二次的ネットワーク上の他のＬＥノードと通信し得る。本明細書では二次的ネットワークは、低エネルギーＴＳＣＨネットワーク（「ＬＥ−ＴＳＣＨネットワーク」）と称される。ＬＥ−ＴＳＣＨネットワークで使用されるチャネルホッピングパターンは低エネルギーチャネルホッピングパターンと称され、その周波数チャネルは一次的ＴＳＣＨネットワークで使用されるＴＳＣＨプロトコルのためのチャネルホッピングパターンよりも遅い速さで変更される。

いくつかの様相では、ＬＥノード１０４ａ−ｃはそれぞれ一次的ＴＳＣＨネットワーク１００の親ノードと通信可能に結合されている。例えば、ＴＳＣＨノード１０２ｄはＬＥノード１０４ａ及びＬＥノード１０４ｂの親ノードである。ＴＳＣＨノード１０２ｃはＬＥノード１０４ｃの親ノードである。ＴＳＣＨノード及びＬＥノードの間の親子関係は公表された関係であり得る。例えば、ＴＳＣＨノード１０２ｃはそれがＬＥノード１０４ｃの親であることを公表してもよいし、又はＬＥノード１０４ｃがＬＥノード１０４ｃはＴＳＣＨノード１０２を通じて到達可能であることを告知してもよい。ＬＥノード１０４ｃに向けられた通信を送信するデバイスは、それらの通信をＴＳＣノード１０２ｃに送信することができる。ＴＳＣＨノード１０２ｃがＬＥノード１０４ｃに向けられた通信を受信した時にＬＥノード１０４ｃがスリープ状態ならば、ＴＳＣＨノード１０２ｃはメモリにその通信を保存することができる。ＴＳＣＨノード１０２ｃはＬＥノード１０４ｃがスリープ状態を抜けて通信のリッスンを開始した時にその通信をＬＥノード１０４ｃに転送できる。

いくつかの例では、親ノード（例えばＴＳＣＨノード１０２ｄ）は、親ノードが使用可能なリソースに基づいて複数の子ノード（例えばＬＥノード１０４ａ−ｂ）をサポートしてもよい。各子ノードに対して親ノードは、二重のメディアアクセスコントロール（「ＭＡＣ」）プロファイルを通じてＬＥチャネルホッピングパターンをサポートし、拡張ビーコンリクエストを処理し、ダウンストリームメッセージを復号化してバッファし、ＲＩＴを使用してバッファしたメッセージを子ノードに送達し、かつアップストリームトラフィックを子ノードのかわりに暗号化することにより、子ノードをアシストしてもよい。

いくつかの様相では、ＴＳＣＨノード１０２ｃ−ｄはそれぞれ並列のＭＡＣを単一のインタフェースで実行できる。ＴＳＣＨノード１０２ｃ−ｄはそれぞれ一次的ＴＳＣＨネットワーク１００上の他のＴＳＣＨノードと通信し、単一のラジオトランシーバを通じてＬＥノードと通信可能に結合され得る。追加又は代替の様相では、並列ＭＡＣは２つ以上のインタフェース上で実行されてもよい。

一次的ＴＳＣＨネットワーク１００は、一次的ＴＳＣＨネットワークの１００の内部及び一次的ＴＳＣＨネットワーク１００の外部にて情報を通信するために、ＴＳＣＨプロトコルを使用できる。一次的ＴＳＣＨネットワーク１００の内部のデバイスは、ＴＳＣＨチャネルホッピングパターンにより同期され得る。他のＴＳＣＨノード及び通信可能に結合された（低エネルギーチャネルホッピングプロトコルで動作する）ＬＥノード１０４ｃと通信するため、ＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄは、一次的ＴＳＣＨネットワーク１００で使用されるＴＳＣＨ時間スロットを下位分割することで、一次的ＴＳＣＨネットワーク１００及び通信可能に結合されたＬＥノード１０４ｃの間で通信の期間を切り替えることができる。

一次的ＴＳＣＨネットワーク１００では、時間スロット内部で使用されていない時間が存在するような場合が起こり得る。例えば、もし通信をリッスンしているＴＳＣＨノード１０２ｃが前もって定義された時間の期間内に他のＴＳＣＨノードから通信を受信しなかったならば、ＴＳＣＨノード１０２ｃはその時間スロットの間に通信を受信することはないだろうと決定づけ、その時間スロットの残りを使用されないままにしてもよい。ＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄは、ＴＳＣＨ時間スロットの一続きにおいて受信期間を切り替え、一次的ＴＳＣＨネットワーク１００の時間スロットの使用されていない部分の間ＬＥノード１０４ａ−ｃからの通信をリッスンすることにより、一次的ＴＳＣＨネットワーク１００及びＬＥノード１０４ａ−ｃの両方と通信することができる。ＬＥネットワーク及び一次的ＴＳＣＨネットワーク１００との通信をインターリーブすることで、ＬＥノード１０４ａ−ｃは、ＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄがリクエストを聞くことのずっと大きい可能性を伴って拡張ビーコンリクエストを始動することができる。

一次的ＴＳＣＨネットワーク１００における各時間スロットは、ミリ秒又は他の適切な時間単位で定義され得る持続「Ｔ」の時間的持続を持つ。一次的ＴＳＣＨネットワーク１００はネットワークにおいてＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄの間を通信するための複数のチャネル周波数も使用できる。ホッピングパターンは、各時間スロットの間に通信に使用されるチャネルを定義する。図４は、一次的ＴＳＣＨネットワーク１００の時間スロット及びチャネルホッピングパターンを示した図である。

図２は、図１で示されたＴＳＣＨノード１０２ｃの例を示す。ＴＳＣＨノード１０２ｃはプロセッサ２０２、メモリ２０４及びトランシーバデバイス２２０を含み、それらはそれぞれバス２０６を通じて通信可能に結合されている。ＴＳＣＨノード１０２ｃのコンポーネントは安定Ａ／Ｃ電力供給源により電力を供給され得る。ＴＳＣＨノード１０２ｃは一次的ＴＳＣＨネットワーク１００の一部分であり得る。

トランシーバデバイス２２０は一次的ＴＳＣＨネットワーク１００内で他のＴＳＣＨノードと通信するために、アンテナ２０８を含む（か、又はそれと通信可能に結合される）ことができる。トランシーバデバイス２２０は子ノード（例えばＬＥノード１０４ｃ）と通信するためのアンテナ２１０も含む（か、又はそれと通信可能に結合される）ことができる。いくつかの例では、トランシーバデバイス２２０は、無線で信号を送受信するためのラジオ周波数（「ＲＦ」）トランシーバ及び他のトランシーバを含み得る。いくつかの様相では、トランシーバデバイス２２０は、１つまたはそれ以上のインタフェース上で実行される並列のＭＡＣを処理し、アンテナ２０８を通じて他のＴＳＣＨノード及び通信可能に結合されたＬＥノード１０４ｃと通信することができる。例えば、ＴＳＣＨノード１０２ｃは、トランシーバデバイス２２０により処理される複数のＭＡＣインタフェースのための、同一のアンテナ２０８を使用して、一次的ＴＳＣＨネットワーク１００上の他のＴＳＣＨノード及び二次的ネットワーク上のＬＥノード１０４ｃと通信してもよい。

いくつかの例では、プロセッサ２０２は、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、状態機械、フィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）、又は他の適切な処理デバイスを含む。プロセッサ２０２は、１つも含めた任意の数の処理デバイスを含むことができる。プロセッサ２０２は、メモリ２０４等の非一過性のコンピュータ読み取り可能な媒体と通信可能に結合され得る。プロセッサ２０２はコンピュータ実行可能なプログラム命令を実行し、又はメモリ２０４に保存された情報にアクセスすることができる。

プログラム命令は同期モジュール２１２を含み、プロセッサ２０２により実行されて本明細書で説明される特定の操作を実行することができる。例えば操作は、ＴＳＣＨ時間スロットの一次的部分の間一次的ＴＳＣＨネットワーク１００上のＴＳＣＨノードからの通信をリッスンすることを含む。ＴＳＣＨ時間スロットの一次的部分の間に通信を受信しなかったときは、操作はさらに、ＴＳＣＨ時間スロットの二次的部分の間、低エネルギーネットワークチャネル上でＬＥノード１０４ａ−ｃのうちの１つからの同期フェーズ拡張ビーコンリクエストをリッスンすることを含み得る。操作はさらに、ＬＥノード１０４ａ−ｃのうちの１つ及び一次的ＴＳＣＨネットワーク１００の間の通信を同期するための同期フェーズ拡張ビーコンリクエストを送信することを含み得る。

追加又は代替の例では、操作は、（例えばＬＥノード１０４ａ−ｃ等の）ＬＥノードと通信して、ＬＥノードの親ノードとして選択されるためのプロセスを含み得る。トランシーバデバイス２２０はＬＥノードから選択フェーズ拡張ビーコンリクエストを受信できる。プロセッサ２０２はＴＳＣＨノード１０２ｃが子ノードを受け入れる可容性を持つか否か、並びにＴＳＣＨノード１０２ｃがＬＥノードとの間のリンクが選択フェーズ拡張ビーコンリクエストで示されるしきい値を超える質を持つか否かを検査することができる。プロセッサ２０２はトランシーバデバイス２２０にＴＳＣＨノード１０２ｃが潜在的な親であるかを示す選択フェーズ拡張ビーコンを送信するよう指示する。トランシーバデバイス２２０は採用リクエストをＬＥノードから受信し、採用レスポンスをＬＥノードに送信することができる。ＴＳＣＨノード１０２ｃは、ＬＥノードにかわってジョインプロセスを管理することもできる。

メモリ２０４は、コンピュータ読み取り可能な命令をプロセッサに提供する能力を持った、電子、光学、磁気又は他のストレージデバイスといった（ただしこれらに限定するわけではない）コンピュータ読み取り可能な媒体であってよい。そういった光学、磁気又は他のストレージデバイスのいくつかの例は、読み取り専用（「ＲＯＭ」）デバイス、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）デバイス、磁気ディスク、磁気テープ若しくは他の磁気ストレージ、メモリチップ、ＡＳＩＣ、調整されたプロセッサ、光学ストレージデバイス、又はコンピュータプロセッサが命令を読み取れるいずれの他の媒体をも含む。命令は、コンパイラ及び／又はインタプリタによっていずれの適切なコンピュータプログラミング言語で書かれたコードから生成された特定プロセッサ向け命令をも含んでよい。適切なコンピュータプログラミング言語の追加又は代替の例は、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃（登録商標）、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ（登録商標）、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｐｙｔｈｏｎ、Ｐｅｒｌ、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ（登録商標）、ＡｃｔｉｏｎＳｃｒｉｐｔを含む。

図２において、プロセッサ２０２、メモリ２０４及びバス２０６は互いに通信する個別のコンポーネントとして描かれているが、他の実装も可能である。例えば、プロセッサ２０２、メモリ２０４及びバス２０６はそれぞれ、対応する印刷済み回路基板のコンポーネント、又は、ＴＳＣＨノード内に配置されてプログラミングコードを保存し実行することのできる他の適切なデバイスであり得る。

図３は、図２に示すＴＳＣＨノード１０２ｃと通信するための図１に示すＬＥノード１０４ｃの例を示す。ＬＥノード１０４ｃはプロセッサ３０２、メモリ３０４及びトランシーバデバイス３２０を含み、それぞれバス３０６を通じて通信可能に結合されている。いくつかの様相では、プロセッサ３０２、メモリ３０４、トランシーバデバイス３２０及びバス３０６は、それぞれ図２を用いて上で説明したプロセッサ２０２、メモリ２０４、トランシーバデバイス２２０及びバス２０６と類似のものでもよい。追加または代替の様相では、プロセッサ３０２、メモリ３０４、トランシーバデバイス３２０及びバス３０６はバッテリ３３０により電力を供給され得る。

ＬＥノード１０４ｃは、ＴＳＣＨノード１０２ｃの子ノードであり得て、ＴＳＣＨノード１０２ｃは親ノードと称されることがある。トランシーバデバイス３２０はＬＥノード１０４ｃ及びＴＳＣＨノード１０２ｃを通信可能に結合するためのアンテナ３０８を含む（か、又はそれと通信可能に結合される）ことができる。プロセッサ３０２は、メモリ３０４のような、非一過性のコンピュータ読み取り可能な媒体と通信可能に結合され得る。プロセッサ３０２はコンピュータ実行可能なプログラム命令を実行し、又はメモリ３０４内に保存された情報にアクセスすることができる。

プログラム命令は、プロセッサ２０２によって実行されて本明細書で説明された特定の操作を実行することができる選択モジュール３１２を含み得る。例えばその操作は、同期フェーズの間にＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄのうちの１つと通信することで、一次的ＴＳＣＨネットワーク１００のチャネルホッピングパターンとの通信を同期する操作を含み得る。プロセッサ２０２は選択フェーズの間、トランシーバデバイス３２０に命令して、同期された通信を用いて選択フェーズ拡張ビーコンリクエストを送信させることができる。もしＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄが子を受け入れる可容性を持ち、かつＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄのＬＥノード１０４ｃとのリンクが少なくともある一定の質を持つならば、選択フェーズ拡張ビーコンリクエストは、ＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄからの拡張ビーコンを要求する信号であり得る。トランシーバデバイス３２０は選択フェーズ拡張ビーコンをＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄのうちの１つ又は複数から受信することができ、かつプロセッサ２０２はＴＳＣＨノードのうちの１つを親ノードとして選択することができる。プロセッサ２０２はトランシーバデバイス３２０に、ＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄのうちの１つを親ノードとして選択することに基づいて採用リクエストを送信するように命令できる。プロセッサ２０２はさらにトランシーバデバイス３２０に、選択されたＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄが一次的ＴＳＣＨネットワークへのジョインをＬＥノード１０４ｃのかわりに管理していることを示す採用レスポンスをリッスンするよう命令できる。

図４は以下で、図１に示す一次的ＴＳＣＨネットワーク１００のための時間スロットチャネルホッピングパターンとして説明されているが、他の実装も可能である。時間スロットチャネルホッピングパターンは時間スロット４１１−４１５、４２１−４２５及び４３１−４３６を含み、それぞれが同一の時間スロット持続４３０を伴う。例として、時間スロット持続４３０は２５ミリ秒であり得る。各スロットフレーム４１０及び４２０は７つの時間スロットを含む。図４は（チャネルホッピングパターン４４０ａ−ｃとして示された）チャネルホッピングパターン４４０も示す。チャネルホッピングパターンは、ホッピングパターンの各時間スロットに対してチャネル周波数又はチャネルを画定する。例えば、ホッピングパターン４４０ａはチャネル４、チャネル６、チャネル３、チャネル５、及びチャネル７の順であり得る。ホッピングパターンはチャネル４を時間スロット１に、チャネル６を時間スロット２に、チャネル３を時間スロット３に、チャネル５を時間スロット４に、そしてチャネル７を時間スロット５に関係づけてよい。図４ではホッピングパターン４４０ａは５のホッピングパターン長を持つ。ホッピングパターンは繰り返す。ホッピングパターンの第一に示された繰り返し４４０ａは時間スロット１−５（４１１−４１５）を含み、ホッピングパターンの第二の繰り返し４４０ｂは時間スロット６−１０（４２１−４２５）を含み、かつ、ホッピングパターンの第三の繰り返し４４０ｃは時間スロット１１−１５（４３１−４３６）を含む。１ホッピングパターン内の時間スロットの数は、スロットフレーム内の時間スロットの数とは独立であり得る。

ＴＳＣＨプロトコルを使用して通信するＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄがチャネル周波数を時間スロット持続４３０ごとに（例えば２５ミリ秒ごとに）変更する一方、ＬＥノード１０４ａ−ｃは低エネルギーチャネルホッピングプロトコル、すなわち低エネルギーＴＳＣＨプロトコル上で動作する。低エネルギーＴＳＣＨプロトコルは一次的ＴＳＣＨネットワーク１００のチャネルホッピングパターンよりも遅い速さでチャネル周波数が変わる。例えば、ＬＥノード１０４ａ−ｃはチャネル周波数を１，０２４時間スロットごとに変更し得る（つまり２５ミリ秒の時間スロットであれば、ＬＥノード１０４ａ−ｃは２５．６秒ごとに異なるチャネルへスイッチし得る）。

ＴＳＣＨノード１０２ｃ−ｄは親ノードであり得、通信可能に結合されたＬＥノード１０４ａ−ｃにより使用され得る低エネルギーチャネルホッピングパターンのパラメータを決定することができる。ＴＳＣＨノード１０２ｃ−ｄは通信可能に結合された任意のＬＥノード１０４ａ−ｃに低エネルギーチャネルホッピングパターンを通信することができる。例えば、ＬＥノード１０４ａ−ｃが最初にジョインしＴＳＣＨノード１０２ｃ−ｄと通信可能に結合された時、ＴＳＣＨノード１０２ｃ−ｄは、ＬＥノード１０４ａ−ｃにＬＥ−ＴＳＣＨネットワーク内で使用されているそれぞれの低エネルギーチャネルホッピングパターンを通信することができる。その結果、ＴＳＣＨノード１０２ｃ−ｄは適切な低エネルギーチャネルへと切り替え、対応する低エネルギーチャネル上でＬＥノード１０４ａ−ｃと通信することが可能になる。上で言及したように、ＴＳＣＨノード１０２ｃ−ｄはＴＳＣＨ時間スロット４１１−４１５、４２１−４２５、４３１−４３６を下位分割し、他のＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄと、及び通信可能に結合されたＬＥノード１０４ａ―ｃと通信することができる。

いくつかの様相では、ＬＥノード１０４ａ−ｃにより使用される低エネルギーネットワークチャネルホッピングパターンは、ＴＳＣＨノード１０２ｃ−ｄにより制御される。追加又は代替の様相では、各ＬＥノード１０４ａ−ｃは独立な低エネルギーホッピングパターンを実行してよく、その場合ＴＳＣＨノード１０２ｃ−ｄはメモリ内に異なるＬＥノード１０４ａ−ｃの低エネルギーチャネルホッピングパターンを保存できる（例えば、ＴＳＣＨノード１０２ｄがメモリ内に、ＬＥノード１０４ａ及びＬＥノード１０４ｂにより実行される異なるチャネルホッピングパターンを保存する）。

図５は時間スロット５００のためのＴＳＣＨ時間スロット構造である。いくつかの様相では、時間スロット５００は図４の時間スロット４１１−４１５、４２１−４２５、４３１−４３６のうちの１つの構造を表現するが、他の設定も可能である。図５は以下で、図１に示された一次的ＴＳＣＨネットワーク１００と関連させて説明されるが、他の実装も可能である。この例では、示された期間は例示的なものであり、他の実装では他の値が使用され得る。例えば時間スロット５００は２５ミリ秒の持続を持ってよいが、他の期間も可能である。ＴＳＣＨ時間スロット構造において一次的ＴＳＣＨネットワーク１００におけるＴＳＣＨノード１０２ｃは、ＴＳＣＨホッピングパターンにより決められたチャネル上で、時間スロット５００の一次的部分５０４の間リッスンすることができる。

ある様相では、時間スロット５００はＲＦ固定期間５０２を含み得る。ＲＦ固定期間５０２の後、ＴＳＣＨノード１０２ｃは、時間スロット５００の一次的部分５０４と称される第一の期間（ＲＸ待機時間と示す）の間、チャネル上の信号を受信するためにリッスンすることができる。時間スロット５００の一次的部分５０４は、（例えば４ミリ秒等）どのような時間長でもよい。もしＴＳＣＨノード１０２ｃが一次的部分５０４の終了に先行してメッセージを受信した場合、その後ＴＳＣＨノード１０２ｃは、時間スロット５００の持続の間メッセージの残った部分の受信に進み、受信したメッセージを処理することができる。しかしながら、もしＴＳＣノード１０２ｃが一次的部分５０４の終了に先行してメッセージを受信しなかった場合、その後ＴＳＣＨノード１０２ｃは、現在の時間スロット５００の間一次的ＴＳＣＨネットワーク１００上の他のＴＳＣＨノードから通信を受信することはないだろうと判断してよい。

第二のＲＦ固定期間５０６に続いてＴＳＣＨノード１０２ｃは、通信可能に結合されたＬＥノード１０４ａ−ｃからの通信のために、ＴＳＣＨ時間スロットの二次的部分５０８の間リッスンすることができる。この例では、ＴＳＣＨ時間スロット５００の二次的部分５０８は１７ミリ秒である。ＴＳＣＨノード１０２ｃは通信可能に結合されたＬＥノード１０４ａ−ｃからの同期リクエスト（例えば、同期フェーズ拡張ビーコンリクエスト）のためにリッスンすることができる。ＬＥノード１０４ａ−ｃが（ＴＳＣＨチャネルホッピングパターンによって）ＴＳＣＨ時間スロット５００に使用されるチャネルと異なる周波数チャネル上で通信し得るのと同様、ＴＳＣＨノード１０２ｃはチャネル周波数を切り替え、時間スロット５００の二次的部分５０８の間、対応する低エネルギーネットワークチャネル上の通信のためにリッスンすることができる。ＴＳＣＨノード１０２ｃは低エネルギーチャネルホッピングパターンに基づいて低エネルギーネットワークチャネル上で通信をリッスンする正しいチャネル周波数を識別することができる。

一度ＴＳＣＨノード１０２ｃが拡張ビーコンリクエストを受信すると、ＴＳＣＨノード１０２ｃは低エネルギーネットワークチャネル上の次の時間スロットの一次的部分において拡張ビーコンを送信することができる。拡張ビーコンは、ＬＥノード１０４ｃが一次的ＴＳＣＨネットワーク１００のより速いチャネルホッピングパターンと同期するのを可能にする同期データを含み得る。

ＬＥネットワークと通信するために、一次的ＴＳＣＨネットワーク１００内のＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄはＬＥノード１０４ａ−ｃからの通信のためにリッスンする時（例えば、図５に示された時間スロット５００の二次的部分５０８の間）、ＬＥネットワークホッピングパターンを使用できる。しかしながら、各ＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄは、固有識別子（例えば、ＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄのＭＡＣアドレス、ＵＥＩ６４、又は類似の固有識別子）に基づいた個別のチャネルオフセット上で動作できる。いくつかの様相では、親ノード（例えば図１のＴＳＣＨノード１０２ｃ−ｄ）は子ノード（例えばＬＥノード１０４ａ−ｃ）からの通信を、チャネルオフセットに基づいた異なるチャネル上で同時にリッスンすることができる。各親ノードが異なるチャネル上でリッスンしているとき、子ノードからの通信はより受信されやすくなる。

一次的ＴＳＣＨネットワーク１００にジョインするために、ＬＥノード１０４ａ−ｃは一続きの拡張ブロードキャストメッセージを始動でき、それにより一次的ＴＳＣＨネットワーク１００に登録して、親として理想的なＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄを選択する。登録の際、ＬＥノード１０２ａ−ｃの一次的ＴＳＣＨネットワーク１００へのクロック同期を維持するため、ＬＥノード１０４ａ−ｃはＴＳＣＨノード１０２ａ−ｄからの拡張ビーコンを使用して、ＬＥノード１０４ａ−ｃの内部クロックを一次的ＴＳＣＨネットワーク１００の時間スロット４１１−４１５，４２１−４２５，４３１−４３６と揃えることができる。

図６〜図８は、図１のＴＳＣＨネットワーク１００と同期して、ＴＳＣＨネットワーク１００内のＴＳＣＨノード１０２ｃ−ｄから親ノードを選択するためのプロセスを示した信号フロー図である。一次的ＴＳＣＨネットワークへの初回登録は、同期フェーズ６１０で始まる。同期フェーズ６１０では、ＬＥノード１０４ｃは一次的ＴＳＣＨネットワーク１００との通信を同期する。親選択フェ−ズ６２０は、同期フェーズ６１０に続き得て、ＬＥノード１０４ｃが親を選択するステップを含み得る。

同期フェーズ６１０はＬＥノード１０４ｃがＴＳＣＨノード１０２ｃ−ｄを探すための同期フェーズ拡張ビーコンリクエストを送信することで開始する。ＴＳＣＨノード１０２ｃ−ｄはＴＳＣＨ時間スロットの未使用の部分の間、潜在的なＬＥノード（例えばＬＥノード１０４ｃ）からの通信のためにリッスンすることができる。同期フェーズ６１０では、ＴＳＣＨノード１０２ｄは同期フェーズ拡張ビーコンリクエストを受信する。ＴＳＣＨノード１０２ｄはそれに応答して、同期フェーズ拡張ビーコンを送信する。同期フェーズ拡張ビーコンは、次の一次的ネットワーク時間スロットとスロット調整され、かつＬＥノード１０４ｃを一次的ＴＳＣＨネットワーク１００に同期させる情報を含み得る。いくつかの例では、もし同期フェーズ拡張ビーコンリクエストが現在の一次的ネットワーク時間スロットの終了間際に受信され、次の時間スロットへと溢れてしまうならば、同期フェーズ拡張ビーコンリクエストを受信したＴＳＣＨノード１０２ｄは、次のＴＳＣＨ時間スロットの開始まで、同期フェーズ拡張ビーコンの送信を待つことができる。これは遅延を引き起こすため、ＬＥノード１０４ｃは同期フェーズ拡張ビーコンリクエストを再送信する前に、ＴＳＣＨノード１０２ｃ−ｄからの同期フェーズ拡張ビーコンを待ってもよい。ＬＥノード１０４ｃが拡張ビーコンを受信した後、ＬＥノード１０４ｃは親選択フェーズ６２０へと進行してよい。

ＬＥノード１０４ｃが一次的ＴＳＣＨネットワーク１００との通信を同期したのに応答して、親選択フェーズ６２０が開始できる。一度同期フェーズ拡張ビーコンリクエストが受信されると、ＬＥノード１０４ｃは確実に一次的ＴＳＣＨネットワーク１００と同期し、親ノードを選択する。ＬＥノード１０４ｃは親選択フェーズ６２０を、一続きの選択フェーズ拡張ビーコンリクエストにより開始することができる。

いくつかの様相では、送信された選択フェーズ拡張ビーコンリクエストは、親に新たな子を受け入れる可容性を伴い、かつ高いリンクの質（例えば特定のしきい値を超えるリンクの質）も持つことを要求する拡張ビーコンフィルタを含み得る。もし選択フェーズ拡張ビーコンを１つも受信しなかったならば、ＬＥノード１０４ｃは引き続き特定のしきい値を調整でき、それによりＬＥノードはリンクが最も強い質を伴う有効な親ノードを選択する。いくつかの例では、リンクが最も強い質を伴う親ノードは、ＬＥノード１０４ｃの近傍に可能な限り近い親ノードである。しかしながら、もし複数の潜在的な親ノードが選択フェーズ拡張ビーコンリクエストを受信し、拡張ビーコンフィルタを通過する特性を持っているならば、それらは一次的ＴＳＣＨネットワーク１００上で同期されているため、複数の潜在的な親ノードが同時に応答し得る。いくつかの例では、この同時の選択フェーズ拡張ビーコンの衝突を避けるため、潜在的な親ノードがランダムな時間スロットオフセットで応答することができる。

図６では、ＬＥノード１０４ｃが選択フェーズ拡張ビーコンリクエストを一次的ＴＳＣＨネットワーク１００に送信し、その選択フェーズ拡張ビーコンリクエストはＴＳＣＨノード１０２ｃ及びＴＳＣＨノード１０２ｄの両方により受信される。ブロック６２２では、ＴＳＣＨノード１０２ｄは新たな子を受け入れる可容性を持たず、ゆえに拡張ビーコンフィルタを通過しないため、ＴＳＣＨノード１０２ｄは応答しない。ブロック６２４では、ＴＳＣＨノード１０２ｃは拡張ビーコンリクエストにおいてリンクがある一定の値を超える質を持つことから拡張ビーコンフィルタを通過する。ＴＳＣＨノード１０２ｃは、ＴＳＣＨノードが潜在的な親ノードであることを示す選択フェーズ拡張ビーコンをＬＥノード１０４ｃに送信する。

この例では、ＬＥノード１０４ｃはＴＳＣＨノード１０２ｃからの選択フェーズ拡張ビーコンのみを受信し、ＬＥノード１０４ｃはＴＳＣＨノード１０２ｃを親として選択する。ＬＥノード１０４ｃは採用リクエストメッセージを選択されたＴＳＣＨノード１０２ｃへと送信する。ＴＳＣＨノード１０２ｃは採用レスポンスで応答することができる。この例では、もし成功すれば、ＴＳＣＨノード１０２ｃが以降のネットワークジョイン（例えばアプリケーション登録）をＬＥノード１０４ｃにかわって管理する。追加又は代替の例では、ＬＥノード１０４ｃが、採用レスポンスの受信に基づいて以降のネットワークジョインを管理してもよい。ブロック６２６では、ＬＥノード１０４ｃは登録情報をＴＳＣＨノード１０２ｃに送信し、ＴＳＣＨノード１０２ｃは一次的ＴＳＣＨネットワーク１００上のＬＥノード１０４ｃの登録を完了するために中央システム６０４と通信する。いくつかの例では、コレクタ（６０２、例えば、他のＴＳＣＨノード、又は、一次的ＴＳＣＨネットワークと通信可能に結合されたデバイス）はＴＳＣＨノード１０２ｃ及び中央システム６０４の間の通信経路を提供できる。ＬＥノード１０４ｃは採用レスポンスを受信した後、前もって決められた期間の間スリープ状態６２８に入ってもよい。

ＬＥノード１０４ｃは同期された通信を維持するために、ウェイクしてＴＳＣＨノード１０２ｃと通信してもよい。同期通信同士の間の時間は設定可能である。例えば、ウェイクの際、ＬＥノードのクロックがずれている場合がある。ＬＥノード１０４ｃは再同期のために、ＴＳＣＨノード１０２ｃにメッセージを送信することができる。メッセージは専有同期リクエスト又は専用の拡張ビーコンリクエストであり得る。もしＴＳＣＨノード１０２ｃが現在のＴＳＣＨ時間スロットのリッスン部分の間に同期リクエストを受信したならば、ＴＳＣＨノード１０２ｃは同期レスポンス（例えば一次的ＴＳＣＨネットワーク１００の現在の時間スロットと時間合わせされた拡張ビーコン）を送信することができる。ＴＳＣＨノード１０２ｃは、一次的ＴＳＣＨネットワーク１００の次の有効な時間スロットの開始まで待ってから同期レスポンスを送信してもよい。ＬＥノード１０４ｃが同期リクエストを送信した後、ＬＥノード１０４ｃは自動的に「リッスン」モードに移行し、ＴＳＣＨノード１０２ｃからの通信のためにリッスンしてもよい。同期レスポンスは一次的ＴＳＣＨネットワークの時間スロットに時間合わせされ、一次的ＴＳＣＨネットワークのＡＳＮを含むため、ＬＥノード１０４ｃは一次的ＴＳＣＨネットワークに再同期することができる。同期レスポンスは、一次的ＴＳＣＨネットワークのＡＳＮ、一次的ネットワークホッピングインデックス、ＲＩＴ情報及びグローバル時刻ＩＥを含み得る。ＬＥノード１０４ｃは内部クロックを合わせるために同期レスポンスメッセージを使用できる。通常の操作６４０の間、ＬＥノード１０４ｃがスリープ状態６２８からウェイクするたびに、子ＬＥノードは同期リクエスト及び上記の同期レスポンス通信を使用してクロックを同期させる。このプロセスはＬＥネットワーク及び一次的ＴＳＣＨネットワーク１００の間のクロック同期を維持でき、クロックのずれを減らす補助となり得る。

いくつかの様相では、親ノード（例えばＴＳＣＨノード１０２ｃ）は、同期レスポンスに添えてＲＩＴメッセージを送信してもよい。ＲＩＴメッセージは、親ＴＳＣＨノートが子ノード（例えばＬＥノード１０４ｃ）を待っているメッセージを持つことを示し得る。例えば、親ノードは子ノードに向けられたメッセージを受信していてよく、親ノードは子ノードがスリープ状態６２８からウェイクした時までそのメッセージを保存していてもよい。親ノードによって、ＬＥノードのための暗号化及び復号化が管理されてもよい。親ノードは同期レスポンスに添えて、メッセージを含むペイロードを送信できる。ＲＩＴが同期レスポンスに含まれているような場合、ＬＥ子ノードのチャネルは下り通信を受信する一次的ネットワーク時間スロットに従ってホップする。もし同期レスポンスにＲＩＴメッセージが１つも含まれていないならば、しかる後に子ノードは内部クロックを再調節して一次的ＴＳＣＨネットワークと同期し、スリープ状態に戻ることができる。加えて、もし送信する上りデータがあるならば、子ノードは一次的ネットワークの時間スロットに従って、親ノードに上りデータ情報を送信することができる。親ノードは一次的ＴＳＣＨネットワーク内の他のデバイス又は一次的ＴＳＣＨネットワークと通信可能に結合されたデバイスに上りデータの情報を送信することができる。

図７は、スリープ状態６２８からウェイクするに際してＬＥノードのクロックがずれてしきい値を超えている場合の、再同期のためのプロセスの信号フロー図を示す。しきい値は、クロックのずれの、ＬＥノードが同期調整を実行するに際し親ノードと通信不能になり得る量を表現することができる。ブロック７５０の間、ＬＥノード１０４ｃは同期リクエストを送信し、レスポンスの受信に失敗している。前もって決められた数だけ同期リクエストに失敗した後、ＬＥノード１０４ｃは再度同期フェーズ６１０を実行して親ノードと同期し、再度親選択フェーズ６２０を実行して親ノードを選択した後に通常の操作６４０に戻ることができる。

図８は新たな親ノードを選択するための信号フロー図を示す。ある期間の後、ＬＥ子ノードはより理想的な親ノードを探してよい。これは現在の親ノード１０２ｃに同期する通常の操作６４０を完了した直後に、上記のように親選択フェーズ６２０を再度走らせることで達成される。もしよりよいリンクの質の値を伴う有効な親ノード１０２ｄが新たに見つかれば、ＬＥノード１０４ｃは新しい親ノード１０２ｄから採用レスポンスを受信したことを確実に確かめた後、現在の親ノード１０２ｃから解放する。

解放リクエストがＬＥノード１０４ｃから前の親ノード１０２ｃへと送られ、前の親ノード１０２ｃに子ノードが異なる親ノード１０２ｄを選択したことを知らせることができる。解放リクエストを受信した際、前の親ノード１０２ｃはＬＥノード１０４ｃを管理するのにそれまで使用されていたリソースを解放してもよい。前の親ノード１０２ｃは、解放リクエストが正常に処理されたことを知らせる解放レスポンスを送信することもできる。

図６−８はＬＥノード１０４ｃにかわって操作を実行するための親ノードを選択するＬＥノード１０４ｃを示しているが、ＬＥノード１０４は操作を自身で実行することもできる。例えば、ＬＥノード１０４ｃは中央システムとの通信を管理して、ネットワークへのジョインを管理することができる。

本目的課題をその特定の様相について詳細に解説してきたが、当業者は前述のものの理解を獲得する際、その様相の代替、変形及び均等を容易に製造することができることを理解する。従って、当業者が見てすぐにわかるように、本開示は限定ではなく例示の目的で提示されたものであり、本目的課題への変更、変形、及び／又は追加を除外するものではないと理解されるべきである。

さらに、ここで開示された実施形態はＡ／Ｃ給電のＴＳＣＨノード及びバッテリ給電のＬＥノードについて説明されている一方、これらの実施形態は限定ではなく例示の目的で提供されたものであることは理解されるべきである。本明細書で開示された実施形態は非Ａ／Ｃ給電のＴＳＣＨネットワーク内のＴＳＣＨノード及び／又は非バッテリ給電のＬＥノードを除外するものではない。

１００…一次的ＴＳＣＨネットワーク、１０２ａ−ｄ…ＴＳＣＨノード、１０４ａ−ｃ…ＬＥノード、１１０…リソース提供者、１１５…ネットワーク、２０２…プロセッサ、２０４…メモリ、２０６…バス、２０８…アンテナ、２１０…アンテナ、２２０…トランシーバデバイス、３０２…プロセッサ、３０４…メモリ、３０６…バス、３０８…アンテナ、３１２…選択モジュール、３２０…トランシーバデバイス、３３０…バッテリ、４１１−４１５…時間スロット、４２１−４２５…時間スロット、４３０…時間スロット持続、４３１−４３６…時間スロット、４４０ａ−ｃ…チャネルホッピングパターン、５００…時間スロット、５０２…ＲＦ固定期間、５０４…時間スロット５００の一次的部分、５０８…時間スロット５００の二次的部分、６０２…コレクタ、６０４…中央システム、６１０…同期フェーズ、６２０…親選択フェーズ、６２６…ブロック、６２８…スリープ状態、６４０…通常の操作、７５０…ブロック。

Claims (20)

1. 一次的時間スロットチャネルホッピング型（「ＴＳＣＨ」）ネットワークのチャネルホッピングパターンとの通信を同期する、低エネルギーノードによる、ステップと、
   子を受け入れる可容性があり、かつ少なくとも所定の質を持つリンクを伴う前記ＴＳＣＨノードからの拡張ビーコンを要求する選択フェーズ拡張ビーコンリクエストを、同期された通信を使用して送信する、前記低エネルギーノードによる、ステップと、
   第一のＴＳＣＨノードからの選択フェーズ拡張ビーコンを受信する、前記低エネルギーノードによる、ステップと、
   前記第一のＴＳＣＨノードに採用リクエストを送信する、前記低エネルギーノードによる、ステップと、及び、
   前記第一のＴＳＣＨノードから、前記第一のＴＳＣＨノードが前記低エネルギーノードに代わって前記一次的ＴＳＣＨネットワークへのジョインを管理していることを示す採用レスポンスを受信する、前記低エネルギーノードによる、ステップとを含む
   方法。
2. 前記選択フェーズ拡張ビーコンは第一の選択フェーズ拡張ビーコンであり、
   方法はさらに
   第二のＴＳＣＨノードからの第二の選択フェーズ拡張ビーコンを受信する、前記低エネルギーノードによる、ステップと、
   前記第一の選択フェーズ拡張ビーコンからのリンクの質の情報を、前記第二の選択フェーズ拡張ビーコンからのリンクの質の情報と比較するステップと、及び、
   その比較が前記第一のＴＳＣＨノードが前記第二のＴＳＣＨノードよりも高いリンクの質を提供することを示すときに、前記第一のＴＳＣＨノードを親ノードとして選択するステップとを含む
   請求項１に記載の方法。
3. 前記一次的ＴＳＣＨネットワークの前記チャネルホッピングパターンと通信を同期するステップは、
   低エネルギーネットワークチャネルにおいて同期フェーズ拡張ビーコンリクエストを送信する、前記低エネルギーノードによる、ステップと、及び
   前記一次的ＴＳＣＨネットワークの前記チャネルホッピングパターンと通信を同期するための情報を含む同期フェーズ拡張ビーコンを受信する、前記低エネルギーノードによる、ステップとを含む
   請求項１に記載の方法。
4. 前記一次的ＴＳＣＨネットワークの前記チャネルホッピングパターンとの通信を同期するステップはさらに、
   前もって決められた長さの時間だけ、前記同期フェーズ拡張ビーコンのためにリッスンする、前記低エネルギーノードによる、ステップと、及び
   前記前もって決められた長さの時間の間に前記同期フェーズ拡張ビーコンを受信しなかったのに反応して、もう一つの同期フェーズ拡張ビーコンリクエストを送信する、前記低エネルギーノードによる、ステップとを含む
   請求項３に記載の方法。
5. さらに、
   スリープ状態からウェイクする、前記低エネルギーノードによる、ステップと、及び
   前記一次的ＴＳＣＨネットワークの前記チャネルホッピングパターンとの通信を再同期する、前記低エネルギーノードによる、ステップとを含む、
   請求項１に記載の方法。
6. 前記選択フェーズ拡張ビーコンリクエストは第一の選択フェーズ拡張ビーコンリクエストであり、
   前記選択フェーズ拡張ビーコンは第一の選択フェーズ拡張ビーコンであり、
   前記採用リクエストは第一の採用リクエストであり、かつ
   前記採用レスポンスは第一の採用レスポンスであり、
   方法はさらに、
   子を受け入れる可容性を持ち、かつ少なくとも所定のリンクの質を伴うＴＳＣＨノードからのもう一つの拡張ビーコンを要求する第二の選択フェーズ拡張ビーコンリクエストを、再同期された通信を使用して送信する、前記低エネルギーノードによる、ステップと、
   第二のＴＳＣＨノードから第二の選択フェーズ拡張ビーコンを受信する、前記低エネルギーノードによる、ステップと、
   第二の採用リクエストを前記第二のＴＳＣＨノードに送信する、前記低エネルギーノードによる、ステップと、及び、
   前記第二のＴＳＣＨノードが前記一次的ＴＳＣＨネットワークに再ジョインする前記低エネルギーノードを低エネルギーノードに代わって管理していることを示す第二の採用レスポンスを、第二のＴＳＣＨノードから受信する、前記低エネルギーノードによる、ステップとを含む
   請求項５に記載の方法。
7. 前記第一のＴＳＣＨノードが前記低エネルギーノードを解放するように要求する解放リクエストを前記第一のＴＳＣＨノードに送信する、前記低エネルギーノードによる、ステップと、及び、
   解放レスポンスを前記第一のＴＳＣＨノードから受信する、前記低エネルギーノードによる、ステップとを含む
   請求項６に記載の方法。
8. 一次的ＴＳＣＨネットワーク内において互いに通信可能に結合された複数の時間スロットチャネルホッピング型（「ＴＳＣＨ」）ノードと、及び
   低エネルギーノードとを含むシステムであって、
   前記低エネルギーノードは、プロセッサと、非一過性のコンピュータ読み取り可能な媒体とを含み、
   前記プロセッサは、前記非一過性のコンピュータ読み取り可能な媒体上に格納された命令により、
   前記一次的ＴＳＣＨネットワークのチャネルホッピングパターンで前記低エネルギーノードの通信を同期するステップと、
   子を受け入れる可容性を持ち、かつ少なくとも所定のリンクの質を伴う前記複数のＴＳＣＨノードの中のＴＳＣＨノードからの拡張ビーコンを要求する選択フェーズ拡張ビーコンリクエストを前記同期通信を用いて送信するステップと、
   前記複数のＴＳＣＨノードの中の第一のＴＳＣＨノードからの選択フェーズ拡張ビーコンを受信するステップと、
   採用リクエストを前記第一のＴＳＣＨノードに送信するステップと、及び、
   前記第一のＴＳＣＨノードが前記低エネルギーノードに代わって前記一次的ＴＳＣＨネットワークへのジョインを管理していることを示す、前記第一のＴＳＣＨノードからの採用レスポンスを受信するステップとを実行する
   システム。
9. 前記選択フェーズ拡張ビーコンは第一の選択フェーズ拡張ビーコンであり、
   前記命令により前記プロセッサはさらに、
   前記複数のＴＳＣＨノードの中の第二のＴＳＣＨノードから第二の選択フェーズ拡張ビーコンを受信するステップと、
   前記第一の選択フェーズ拡張ビーコンからのリンクの質の情報を、前記第二の選択フェーズ拡張ビーコンからのリンクの質の情報と比較するステップと、及び
   その比較により、前記第一のＴＳＣＨノードが前記第二のＴＳＣＨノードよりも高いリンクの質を提供することが示されたときに、前記第一のＴＳＣＨノードを親ノードとして選択するステップとを実行する
   請求項８に記載のシステム。
10. 前記プロセッサが前記一次的ＴＳＣＨネットワークのチャネルホッピングパターンで通信を同期するステップは、
    低エネルギーネットワークチャネル上において同期フェーズ拡張ビーコンリクエストを送信するステップと、
    前記一次的ＴＳＣＨネットワークの前記チャネルホッピングパターンとの通信を同期するための情報を含む同期フェーズ拡張ビーコンを受信するステップと、
    を含む
    請求項８に記載のシステム。
11. 前記プロセッサが一次的ＴＳＣＨネットワークのチャネルホッピングパターンにより通信を同期するステップはさらに、
    前もって決められた量の時間だけ前記同期フェーズ拡張ビーコンのためにリッスンするステップと、及び、
    前もって決められた量の時間の間に前記第二の拡張ビーコンを受信しなかったのに反応して、もう一つの同期フェーズ拡張ビーコンリクエストを送信するステップとを含む
    請求項１０に記載のシステム。
12. 前記命令により前記プロセッサはさらに、
    前記低エネルギーノードをスリープ状態からウェイクするステップと、及び
    前記一次的ＴＳＣＨネットワークの前記チャネルホッピングパターンにより、前記低エネルギーノードによる通信を再同期するステップとを実行する
    請求項８に記載のシステム。
13. 前記選択フェーズ拡張ビーコンリクエストは第一の選択フェーズ拡張ビーコンリクエストであり、
    前記選択フェーズ拡張ビーコンは第一の選択フェーズ拡張ビーコンであり、
    前記採用リクエストは第一の採用リクエストであり、かつ
    前記採用レスポンスは第一の採用レスポンスであり、
    前記命令により前記プロセッサはさらに、
    子を受け入れる可容性を持ち、かつ少なくとも所定のリンクの質を伴う前記ＴＳＣＨノードからのもう一つの拡張ビーコンを要求する第二の選択フェーズ拡張ビーコンリクエストを、前記再同期された通信を使用して送信するステップと、
    第二のＴＳＣＨノードから第二の選択フェーズ拡張ビーコンを受信するステップと、
    第二の採用リクエストを前記第二のＴＳＣＨノードに送信するステップと、及び
    前記一次的ＴＳＣＨネットワークに再ジョインする前記低エネルギーノードを前記低エネルギーノードに代わって前記第二のＴＳＣＨノードが管理していることを示す第二の採用レスポンスを、前記第二のＴＳＣＨノードから受信するステップとを実行する
    請求項１２に記載のシステム。
14. 前記命令により前記プロセッサはさらに、
    前記第一のＴＳＣＨノードが前記低エネルギーノードを解放するように要求する解放リクエストを前記第一のＴＳＣＨノードに送信するステップと、及び、
    解放レスポンスを前記第一のＴＳＣＨノードから受信するステップとを含む
    請求項１３に記載のシステム。
15. 一次的時間スロットチャネルホッピング型（「ＴＳＣＨ」）ネットワークのＴＳＣＨノードによる、親選択フェーズにおけるＴＳＣＨ時間スロットの間に低エネルギーノードからの選択フェーズ拡張ビーコンを受信するステップと、
    前記ＴＳＣＨノードが子ノードを受け入れる可容性を持ち、かつ前記ＴＳＣＨノードの前記低エネルギーノードとのリンクが前記選択フェーズ拡張ビーコンリクエストで示されたしきい値を超える質を持つと決定づけたことに基づいて選択フェーズ拡張ビーコンを送信する、前記ＴＳＣＨノードによる、ステップと、
    前記低エネルギーノードからの採用リクエストを受信する、前記ＴＳＣＨノードによる、ステップと、及び、
    前記一次的ＴＳＣＨノードにジョインする前記低エネルギーノードを前記低エネルギーノードに代わって前記ＴＳＣＨノードが管理していることを示す採用レスポンスを、前記低エネルギーノードに送信する、前記ＴＳＣＨノードによる、ステップとを含む
    方法。
16. 前記選択フェーズ拡張ビーコンリクエストを受信するステップは、前記低エネルギーノードが前記一次的ＴＳＣＨノードと同期されていることを示す前記選択フェーズ拡張ビーコンリクエストを、前記ＴＳＣＨ時間スロットの一次的部分の間に受信するステップを含む
    請求項１５に記載の方法。
17. 前記親選択フェーズの間に前記選択フェーズ拡張ビーコンリクエストを受信するステップに先行して、方法はさらに
    ＴＳＣＨ時間スロットの一次的部分の間、前記一次的ＴＳＣＨネットワーク上の他のＴＳＣＨノードからの通信をリッスンする、前記ＴＳＣＨノードによる、ステップと、
    前記ＴＳＣＨ時間スロットの前記一次的部分の間に通信を一つも受信しなかったとき、前記第二のＴＳＣＨ時間スロットの二次的部分の間、低エネルギーネットワークチャネル上で、前記低エネルギーノードからの同期フェーズ拡張ビーコンリクエストをリッスンする、ＴＳＣＨノードによる、ステップと、及び、
    前記同期フェーズ拡張ビーコンリクエストに反応して、前記低エネルギーノード及び前記一次的ＴＳＣＨネットワークの間の通信を同期するための同期フェーズ拡張ビーコンを送信する、前記ＴＳＣＨノードによる、ステップとを含む
    請求項１５に記載の方法。
18. 前記同期フェーズ拡張ビーコンを送信するステップは、前記複数のＴＳＣＨ時間スロットのうち、前記第一のＴＳＣＨ時間スロットに続く第二のＴＳＣＨスロットの一次的部分の間に、同期フェーズ拡張ビーコンを送信するステップを含む
    請求項１７に記載の方法。
19. 前記選択フェーズ拡張ビーコンを送信するステップは、前記選択フェーズ拡張ビーコンが前記一次的ＴＳＣＨネットワーク上の別のＴＳＣＨノードにより送信された選択フェーズ拡張ビーコンと衝突するのを防ぐために、選択フェーズ拡張ビーコンを送信する前にランダムな量の時間だけ待つステップを含む
    請求項１５に記載の方法。
20. さらに、
    前記第一のＴＳＣＨノードに前記低エネルギーノードを解放するよう要求する解放リクエストを前記低エネルギーノードから受信する、前記ＴＳＣＨノードによる、ステップと、
    前記低エネルギーノードを管理するために前記ＴＳＣＨノードにより使用されていたリソースを解放する、前記ＴＳＣＨノードによる、ステップと、
    解放レスポンスを前記低エネルギーノードに送信する、前記ＴＳＣＨノードによる、ステップとを含む
    請求項１５に記載の方法。

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