JP2019521538A - ショートアドレスをネットワーク装置に割り当てる技術 - Google Patents

Abstract

ネットワーク内のノードにショートアドレスを割り当てるための様々な実施形態が開示される。第１のノードは、第２のノードからネットワークに参加する要求である。第１のノードは、アソシエーション応答を第２のノードに送信し、アソシエーション応答は、第２のノードが条件付きでネットワークに加わり、低電力状態に入ることを可能にする。アソシエーション要求からのデータは、第２のノードに代わってネットワークのコーディネータノードに送信される。第１のノードは、アソシエーション要求からのデータに応答してコーディネータノードからプロキシ応答を受信する。第２のノードがアクティブであるとき、要求に対する応答に基づいて通知が第２のノードに送信される。応答が第２のノードがネットワークに加入したことを示すときに、この通知は、ショートアドレスの割り当てを含む。

Description

本発明は、ショートアドレスをネットワーク装置に割り当てる技術に関する。

ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｅで定義されるような、いくつかの時間同期チャネルホッピング（ＴＳＣＨ）ネットワークでは、ノードの「拡張アドレス」及び／又はノードの「ショートアドレス」を使用して、メッシュネットワークのノード間のネットワーク通信を行うことができる。利用可能な帯域幅を節約し、消費電力を低減するために、ノードがそのショートアドレスを使用して通信することが望ましい。通常、ノードには、ネットワークに参加するときにショートアドレスが割り当てられる。

しかしながら、ノードがネットワークに正常に参加したかどうかを示す応答をノードが受信するまで、ノードがネットワークへの参加を要求してからかなりの時間が経過することがある。応答の欠落を避けるために、応答が受信されるまで、複数のノードはアクティブ状態に維持されなければならない。バッテリ駆動のノードでは、アクティブ状態の間に応答を待つのに多大な時間を費やすと、バッテリから相当量のエネルギーが消費される可能性がある。

本発明の様々な態様は、時間同期ネットワーク内の第２のノードにショートアドレスを割り当てる第１のノードに関する。一態様では、第１のノードは、第２のノードからネットワークに参加する要求であるアソシエーション要求を受信する。ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｅによって定義されるようなＴＳＣＨネットワークであってもよい。第１のノードは、アソシエーション応答を第２のノードに送信し、ここで、第２のノードがネットワークに条件付きで参加して低電力状態に入ることを許可し、前記アソシエーション応答は、指定された期間中に第２のノードにアクティブ状態を指示する。低電力状態に入ることにより、エネルギー消費は第２ノードで節約され、ここで、第２のノードはバッテリ駆動式であってもよい。

さらに、第１のノードは、第２のノードに代わって、アソシエーション要求からネットワークのコーディネータノードにデータを送信する。その後、第１のノードは、アソシエーション要求からのデータに応答して、コーディネータノードからプロキシ応答を受信する。プロキシ応答は、第２のノードからネットワークに参加する要求に対する応答を含む。最初のノードがプロキシ応答を受信した後、第２のノードがアクティブ状態にあることが指示された場合、第１のノードは、コーディネータノードからの応答に基づいて第２のノードに通知を送信する。第２のノードがネットワークに正常に参加したことを応答が示すと、この通知は、第２のノードのためのショートアドレスの割り当てを含む。ノードがネットワークへの参加に失敗したことを応答が示す場合、前記通知は、ノードの切断通知を含む。切断通知は、ネットワークへの条件付き結合を終了する。

本開示の多くの態様は、以下の図面を参照することにより、よりよく理解することができる。図面の構成要素は、必ずしも縮尺通りではなく、むしろ開示の原則を明確に例示することに重点を置いている。さらに、図面において、同様の参照符号は、いくつかの図を通して対応する部分を示す。

本開示の様々な実施形態によるメッシュネットワークの図である。 本開示の様々な実施形態によるメッシュネットワーク内のノードのタイミングチャートである。 本開示の様々な実施形態によるメッシュネットワーク内のノードのタイミングチャートである。 本開示の様々な実施形態による、図１のメッシュネットワーク内のノードによって実施例される機能の一例を示すフローチャートである。 本開示の様々な実施形態による図１のメッシュネットワークに採用されるノードの一例を示す概略ブロック図である。

本明細書で開示される技術は、メッシュネットワークに参加し、ショートアドレスが割り当てられるように、バッテリ電源ノード及び場合によっては他のタイプのノードがアクティブ状態で費やさなければならない時間を短縮することに向けられている。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｅによって定義されるようなＴＳＣＨネットワークでは、各ノードは、それが通信できる他のノードを取得又は識別することができ（一般に隣接ノードと呼ばれる）、通信を容易にするためにこれらのノードに関する特定の情報及び性能メトリックを得ることができる。複数のノードは、どの識別されたノードが宛先に情報を送信し、メッセージを受信するための最良のオプション、すなわち親ノードを提供するかを決定することを特定した、メトリックを使用して各ノードにスコアを付けることができる。親ノードを識別したノードは、同義語として親ノードの子ノードと呼ぶことができる。

ネットワークのノード間のネットワーク通信は、ノードの拡張アドレスを使用して、及び／又はノードのショートアドレスを使用して実行することができる。利用可能な帯域幅を節約し、消費電力を低減するために、ノードがそのショートアドレスを使用して通信することが望ましい。通常、ネットワークに参加したノードにはショートアドレスが割り当てられる。しかし、ノードがネットワークに正常に参加したかどうかを示す応答（「アソシエーション応答」とも呼ばれる）を受信するまで、ノードがネットワークへの参加を要求してからかなりの時間が経過することがある（「アソシエーション要求」とも呼ばれる）。アソシエーション応答が、ノードがネットワークに正常に参加したことを示す場合、（「コレクタ」ノードとも呼ばれる）ネットワークのコーディネータノードによってノードに割り当てられたショートアドレスをさらに含むことができる。アソシエーション応答の欠落を避けるために、要求ノードは、応答が受信されるまでアクティブ状態に維持されなければならない。バッテリ駆動のノードの場合、アクティブ状態では、バッテリから相当量のエネルギーを消費する可能性があるときに、アソシエーション応答を待つのに潜在的に長い時間待機する必要がある。

応答待ちの時間を短縮するために、本明細書における実施例は、ノードのアソシエーション要求に関連応答を速やかに送信するノードの親ノードを強調する。親ノードからのこのアソシエーション応答は、ノードが条件付きでメッシュネットワークに参加することを可能にするように機能し、これにより、ノードがすぐ後で低電力状態（スリープ状態とも呼ばれる）に入ることを可能にする。スリープ状態になると、ノードは、定期的に、「スケジュールされた同期」のためにアクティブ状態に復帰し、その間ノードは再びスリープ状態に入る前にデータを送受信することができる。一方、親ノードは、ノードからアソシエーション要求を受信すると、子ノードに代わって、メッシュネットワークのコーディネータノードにアソシエーション要求からデータを転送することによって、プロキシとして動作する。固有の遅延及び／又は再送信が発生する可能性があるため、特にメッシュネットワーク内で、親ノードがコーディネータからノードのアソシエーション要求を受け入れるか拒否するかの応答を受信するまでかなりの時間が経過することがある。親ノードは、次のスケジュール同期イベント中にノードに応答を通知し、早ければノードに送信された次のパケットを使用し、もしくは、ノードはそのアクティブ状態にある。ネットワークに参加するノードの要求が承認された場合、ショートアドレスが応答に含まれ、当該応答は親ノードがネットワーク上で使用するためにノードに送信するものである。ノードのネットワークへの参加要求が拒否された場合、親ノードは切断通知をノードに送信する。

本明細書で定義されるように、「ノード」は、メッシュネットワークにおいてメッセージを配信することに関連する機能を実行することができるインテリジェント装置を含む。１つのシステムでは、ノードは家やアパートのような構内に配置されたメータであり、当該メータはガス、水、電力などの電力を供給し、ユーティリティの消費を測定する。このようなメータは、高度計量インフラストラクチャ（ＡＭＩ）、無線周波数（ＲＦ）ネットワークの一部とすることができる。ノードの他の例は、ルータ、コーディネータ又はコレクタ、ホストコンピュータ、ハブ、又は他の電子装置を含み、当該他の電子装置はネットワークに接続されており、通信チャネルを介して情報を送信、受信、又は転送することができる。コーディネータノードは、メッシュネットワークの確立を容易にすることができ、前記メッシュネットワークは、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）又はワイヤレスＰＡＮ（ＷＰＡＮ）とも呼ばれることがある。

ノードは、本発明の実施例内で機能することを可能にするいくつかの構成要素を含むことができる。例えば、ノードは、メッシュネットワーク内の同様のノード及び／又は他の装置と通信することを可能にする無線を含むことができる。各ノードの無線機は、プログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）のような装置（例えば、マイクロコントローラ）を備えてもよく、当該装置は、無線機をコンピュータのように機能させることができ、コンピュータ及びコマンド機能を実行して、本明細書に記載された本発明の実施例を提供することができる。ノードは、他のノードとの通信に関連する情報を記憶するための記憶媒体を含むこともできる。そのような記憶媒体は、例えば、ノードの内部に位置するメモリ、ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、又は他の記憶装置を含むことができ、又は例えばネットワークを介してノードによってアクセス可能である。また、ノードは、時間を維持するための水晶発振器（例えば、クロック）と、バックアップ電源を供給するためのバッテリとを含むことができる。ノードによっては、バッテリのみで電力供給されるものもあれば、バッテリ駆動のノードと呼ばれるものもある。

ノードは、様々な周波数チャネルを介してメッシュネットワーク内の他のノードと通信することができる。同じ周波数ホッピングシーケンスを共有するノードは、すなわち、同時に周波数間のホップは、同じ周波数で互いに通信することができる。従って、ＴＳＣＨネットワークでは、ノードは、異なる時間にホップして、利用可能な周波数スペクトル上で他のノードとの通信を確立することができ、例示的な実施態様によれば、例えば２４０チャネルである。ノードは、例えば４００ミリ秒の、ある時間増分又は滞留時間に従ってホップすることができ、ノードは所与のチャネル又は周波数を介してメッセージを送信又は受信することができる。本明細書に記載されるチャネルは、２４０チャネル周波数範囲内に存在することができ、例えば、ガードバンドによって分離することができ、ガードバンドは周波数チャネル間の「空間」を表すことができる。従って、例示的な実施例形態によれば、２４０個の別個の通信は、メッシュネットワークにおいて同時に発生することができ、
各通信は別個のチャネル上で行われる。このような通信は、２４０チャネルネットワークの全帯域幅を利用することができる。

本明細書で使用される場合、「拡張アドレス」は、ノードに対するメディアアクセス制御（ＭＡＣ）ネットワークアドレスを指し、ノードは、他のノードとの間でデータの送信及び／又は受信に使用することができる。ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｅによって定義されるネットワークのいくつかの実施形態では、拡張アドレスは８バイトハードウェアＭＡＣアドレスであってもよい。

本明細書で使用される場合、「ショートアドレス」は、拡張アドレスよりもショートノードの動的に割り当てられたネットワークアドレスを指し、ノードは、他のノードとの間でデータを送信及び／又は受信するためにも使用することができる。ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｅによって定義されるネットワークのいくつかの実施形態では、ショートアドレスは、ノードが参加したネットワークによってノードに動的に割り当てられる２バイトアドレスであってもよい。実施例に応じて、ノードの短縮アドレスは、ノードの拡張アドレスから導出されても導出されなくてもよい。

本明細書で使用される場合、ネットワークへの「条件付き結合」とは、ネットワークのためのコレクタノードのような、信頼できるソースによってネットワークに参加するというノードの要求の決定的な決定がなされるまで、ノードがネットワークに参加することを許可することを指す。最終的にネットワークに参加する要求が承認された場合、ノードはネットワーク内に留まることができ、又は単にネットワークに参加したと言うことができる。ネットワークへの参加要求が最終的に拒否された場合、ノードはネットワークから切断される。
条件付きステータスは、その子ノードがネットワークへの参加を要求した親ノードの観点からしか認識できないこと、並びに、子ノードは、ネットワークへの条件付き結合が条件付きであるという指示を受信しないことがあることに留意されたい。しかし、いくつかの実施例形態では、条件付きでネットワークに参加したノードは、親ノードとしか通信できず、条件付き結合がコーディネータノードによって確認されるまで繰り返される。他のネットワーク機能（例えば、ビーコンメッセージの送信）を実行しないことがある。

ここで図面を参照すると、図１は、本明細書に記載のシステムを実施例するように構成された例示的なメッシュネットワーク１０を示す。メッシュネットワーク１０は、コーディネータノード２０及び無線ノード２１〜３０を含むことができる。コーディネータノード２０は、ノード２１〜３０が、ノードに関連付けられた施設でのガス、水又は電力の消費量の測定値などの情報を含む情報を送信するポイントを含むことができる。前述のように、ノード２１〜３０は、メッシュネットワーク内の他のノードと通信するのに十分なネットワーキング及びコンピューティング能力を有することができ、そのようなコミュニケーションを促進するために知的な決定を下すことである。コーディネータノードは、ノード２１〜３０に存在する少なくとも同じ機能性及び能力を有するように構成することができる。さらに、コーディネータノード２０は、ノード２１〜３０からの情報を格納するのに十分な記憶能力を含むことができ、いくつかの例では、ノードから受信した情報を処理するためのより大きなコンピューティング能力を含む。他の例では、コマンドセンタ又は他のコンピューティング装置（図示せず）を使用して、ノードから受信した情報を処理することができる。

メッシュネットワーク１０内のノードの３つのレイヤーが図１（レイヤー１、レイヤー２、及びレイヤー３）に示される。他の構成では、レイヤーが少なくてもよくなる。複数のノードは、コーディネータノード２０へのノードの論理的距離及びそのデータ伝送の信頼性などの、特定の要素に基づいて特定のレイヤーに関連付けることができる。ファクタに与えられたファクタ及び／又は体重は、異なるネットワークによって変化し得る。レイヤー１に位置する複数のノードは、それらがコーディネータノード２０への「より良い」接続を有することを示し、コーディネータノード２０と通信するために介在ノードの使用を必要としない。より高い番号のレイヤーに位置するノードは、少なくとも１つの介在ノードを介してコーディネータノード２０と通信する。例えば、レイヤー２に位置するノードは、レイヤー１の親ノードへの子ノードであり、レイヤー３に位置するノードは、レイヤー２の親ノードへの子ノードである（すなわち、ここでは、レイヤー２のノードは、異なるノードのペアリングにおいて、親役割と子役割の両方を提供することができる）。従って、レイヤー３のノードは、その親レイヤー２のノードを介してコーディネータノードと通信し、次にそれはその親レイヤー１のノードと通信し、これはコレクタと通信する。図１は、レイヤー２のノードよりもコーディネータノード２０に近いレイヤー１のノードと、レイヤー３のノードより近いレイヤー２のノードとを示しているが、これらのレイヤーは物理的距離だけでは決定できない。レイヤー１のノードは、方法に応じて、コーディネータノード２０からレイヤー２のノードよりも離れて配置されてもよいノードが評価される。ノード間の接続は動的であり、変更される可能性があることに留意されたい。

図１に示すように、ノード２１〜３０を結合する実線で示すように、ノード２１〜３０は、現在、メッシュネットワーク１０に結合される。バッテリ駆動のノードであるノード３１は、ノード３１とノード２７との間に破線で示すように、ノード２７を介してメッシュネットワークに参加しようとしている。この構成において、ノード２７は、ノード３１に対する親ノードと呼ぶことができ、ノード３１はノード２７の子ノードと呼ぶことができる。ノード３１は、例えばノード２７からのネットワーク１０のためのビーコンメッセージを認識することによって、ネットワーク１０のメッシュネットワーク１０及び１つ又は複数のノード２１〜３０を、さまざまな発見メカニズムによって発見することができる。ビーコンメッセージは、ネットワーク１０によって使用されるチャネルホッピングシーケンスを含むことができる。ノード３１は、現在選択される親ノードであるノード２７にアソシエーション要求を送信することによってメッシュネットワーク１０への参加を要求する。

図２のタイミングチャートは、これにより、ノード３１はネットワーク１０に加入し、ショートアドレス割り当てを受信することができることを示す。図２に示すように、アソシエーション要求２０１は、まず、ノード３１によって親ノード２７に送信される。いくつかの実施例形態では、ノード３１からのアソシエーション要求２０１及び／又は他のメッセージは、ノード３１がバッテリ駆動ノードであることを親ノード２７に示すことができる。それに応答して、本明細書の実施例形態では、親ノード２７は、アソシエーション応答２０３をノード３１に速やかに送信することができ、また、アソシエーション要求２０１からアソシエーション要求メッセージ２０５のデータをメッシュネットワーク１０のコーディネータノード２０に送信する。いくつかの実施例形態では、プロキシ要求メッセージ２０５は、ノード３１を識別するデータと、ネットワーク１０に参加する要求とを含むことができ（すなわち、アソシエーション要求２０１から）、このとき、プロキシ要求メッセージ２０５の送信元アドレスは親ノード２７が送信者であることを示す。アソシエーション応答２０３は、「条件付き」結合ではあるが、ネットワーク１０に加入したことをノード３１に示す関連状態などコーディネータノード２０からの応答を待つなど様々な情報を含むことができる。アソシエーション応答２０３はさらに、ノード３１はネットワーク１０を介してデータを送受信するためにアクティブ状態でなければならない期間を示す。様々な実施形態において、ノード２７は、ノード３１が条件付きでネットワーク１０に参加することを可能にし（すなわち、アソシエーション応答２０３を介して）、ノード３１がバッテリ駆動ノードであることに基づいて、他の実施例形態を限定するものではない。

これらの実施例では、コーディネータノード２０は、最終的に、ノード３１がネットワーク１０に参加することが許可されているかどうかを判定する。特にメッシュネットワーク内で起こり得る固有の遅延および／または再送信のために、親ノード２７が、コーディネータノード２０から、プロキシ要求メッセージ２０５を介して行われたノードの関連付け要求を受け入れるか、または拒否する応答を受信するまで、かなりの時間が経過することがある。しかし、コーディネータノード２０から決定的応答を受信する前に、ノード２７は、アソシエーション応答２０３をノード３１に送信することができ、ノード３１は、条件付きでネットワーク１０に参加することができ、このとき、コーディネータノード２０からの応答を待つ。

ノード３１がメッシュネットワーク１０に条件付きで参加することを許可することにより、ノード３１は、もはやネットワーク１０への加入要求に対する応答を待つアクティブ状態を絶えず維持する必要はなく、これにより、ノードがすぐ後に低電力「スリープ」状態に入ることを可能にする。スリープ状態になると、ノード３１は、「スケジュールされた同期」のために定期的に活動状態に復帰し、ノード３１は、予定された同期中以外の時間にデータを送信／受信するためにアクティブ状態に入ることもできるが、ノード３１は再びスリープ状態に入る前にデータを送受信することができる。しばらく経って、親ノード２７は、プロキシ要求メッセージ２０５に応答してコーディネータノード２０からプロキシ応答メッセージ２０７を受信する。プロキシ応答メッセージ２０７は、ノード３１が参加を許可されるかどうかを明確に示し（すなわち、無条件に残る）、なお、場合によっては他の情報を含む。また、ノード３１がネットワーク１０への参加を許可される場合、プロキシ応答メッセージ２０７は、ノード３１に割り当てられるべきショートアドレスを含むことができる。

プロキシ応答メッセージ２０７を受信した後、親ノード２７は、ノード３１に送信された次のデータ送信２０９中に、コーディネータノード２０からの応答をノード３１に通知する一方、ノードとのスケジュールされた同期の間など、アクティブ状態にある。ノード３１がネットワーク１０に参加することが許可された場合、コーディネータノード２０からノード３１に対して受信されたショートアドレスは、ノード３１へのデータ送信２０９に含まれ、ここで、ショートアドレスは、ネットワーク１０上のノード３１によって使用されてもよい。あるいは、ノード１０がネットワーク１０に参加する要求が拒否された場合、親ノードはデータ送信２０９を介してノードに切断通知を送信する。いくつかの実施例では、ショートアドレス、加入状態、及び／又はプロキシ応答メッセージ２０７からの他の情報を含むことができるデータ送信２０９は、ノード３１に送信されるスケジュールされた同期メッセージ又は他のタイプのメッセージ（例えば、ＡＣＫ）の情報要素（ＩＥ）フィールドにおいてノード３１に送信する。様々な実施態様において、ノード３１に対して予約されたショートアドレス（例えば、１６進アドレスＦＦ：ＦＦ）を指定して切断通知をノード３１に送信し、この予約されたアドレスは、切断通知としてノードによって認識される。ノード３１が切断通知を受信した場合、ノード３１は、同じ又は異なる親ノードを介してネットワーク１０に再び参加しようと試みることができ、そのようなネットワークがノード３１の無線範囲内にある場合には、別のＰＡＮへの参加を試みることができる。

図３において、ノード３１がネットワーク１０に加わり、ショートアドレス割り当てを受信することができる手順の代替実施形態のタイミングチャートが示される。ノード２７は、ネットワーク１０のメンバーであり、他のノードへの親ノードとして機能することが可能である時間の経過とともに、コーディネータノード２０は、ノード２７にショートアドレスプール割当て３０１を提供する。ショートアドレスプール割当３０１は、ノード２７に対して、コーディネータノード２０がノード２７に以下の権限を委譲するショートアドレスのプールを提供する。
（ｉ）無条件にノード１０の子ノードとしてネットワーク１０に参加することを許可されたノードを決定すること。
（ｉｉ）そのショートアドレスプールからそれらの子ノードにショートアドレスを割り当てること。

所定の時間後で、ノード３１は、アソシエーション要求３０３をノード２７に送信し、ノード２７の子ノードとしてネットワーク１０への参加を要求する。いくつかの実施例では、アソシエーション要求３０３及び／又はノード３１からの他のメッセージは、ノード３１がバッテリ駆動ノードであることを親ノード２７に示すことができる。ノード２７は、アソシエーション要求３０３を受信すると、アソシエーション応答３０５をノード３１に送信する。ノード２７が子ノードとしてノード３１を収容できる場合、アソシエーション応答３０５は、ノード３１のためのショートアドレス割り当てを含む様々な情報を含むことができ、ノード３１がネットワーク１０に加わったことを示すアソシエーション状態、及び／又は他の可能な情報を含む。いくつかの実施例形態では、ノード２７は、ノード３１がネットワーク１０に参加したことをコーディネータノード２０に通知し、参加のためにコーディネータノード２０からの許可は求められない。あるいは、ノード２７が子ノードとしてノード３１を収容することができない場合、アソシエーション応答３０５は、ネットワーク１０への参加要求が拒否されたことを示すアソシエーション状態を含む様々な情報を含むことができる。ノード３１がネットワーク１０に参加することを許可されていない場合、ノード３１は、異なる親ノードを介してネットワーク１０に再び参加しようと試みることができ、又はそのようなネットワークがノード３１の無線範囲内にある場合には、別のＰＡＮに参加しようと試みることができる。

次に図４を参照すると、ノードに実施例された方法４００に対するネットワーク関連付け動作の一例を提供するフローチャートが示されており、例えば、様々な実施形態によるメッシュネットワーク１０（図１）内のノード２７（図１）などのノード２７に接続される。図４のフローチャートは、多くの異なるタイプの機能的構成の単なる例を提供することが理解され、本明細書で説明されるような方法４００のネットワーク関連動作を実施するために使用されてもよい。図４のフローチャートに示される動作は、ノード３１（図１）がメッシュネットワーク１０に参加しようとする、ノードによるアソシエーション要求の送信に続いて開始することができる。簡単にするために、図４の方法４００は、ノード３１から受信したアソシエーション要求に応答して、ノード２７により実施されてもよい。理解できるように、方法４００は、ネットワーク内の他のノードによって実施されてもよい。

ブロック４０３から始めて、ノード２７は、ノード３１からのアソシエーション要求を受信し、アソシエーション要求は、ノード３１がメッシュネットワーク１０に参加する要求である。いくつかの実施例では、ノードからのアソシエーション要求及び／又は他のメッセージは、ノード３１がバッテリ駆動ノードであることを示すことができる。

次に、ブロック４０６において、ノード２７は、ノード３１を子ノードとして扱うことができるかどうかを判定する。決定は、ノード２７内の利用可能なコンピューティングリソース、ネットワークリソース、及び／又は理解できるような他の基準に基づいてもよい。ノード３１が子ノードとして収容できない場合、ブロック４０９において、ノード２７はノード３１に関連応答を送信し、ここで、アソシエーション応答は、ノード３１がネットワーク１０に参加できないことを示すアソシエーション状態を含む。その後、方法４００のこの部分は図示のように終了する。

あるいは、ノード２７がノード３１を子ノードとして収容できる場合、ブロック４１２において、ノード２７は、条件結合ではあるが、ネットワーク１０に参加したことを示す関連状態を含む関連応答をノード３１に送信する。ノード３１に送信されたアソシエーション応答は、単にネットワークに参加した（すなわち、条件の指示なしに）ことを示すことができるが、結合は条件付きである。これらの実施形態では、ネットワーク１０のコーディネータノードが最終的に、ノードがネットワークに加わることができるかどうかの決定を最終的に行うからである。アソシエーション応答はさらに、その間にノード３１は、ネットワーク１０及び／又は他の可能な情報を介してデータを送信／受信するためにアクティブ状態でなければならない期間において、ノード３１がメッシュネットワーク１０に条件付きで参加することを許可することにより、ノード３１は、もはやネットワーク１０への加入要求に対する応答を待つアクティブ状態を絶えず維持する必要はなく、それによりノードはすぐに低電力状態になり、消費されるエネルギーを節約することが可能になる。低電力状態になると、ノード３１は定期的にスケジュールされた同期のために活動状態に復帰し、その間、ノード３１は再び低電力状態に入る前にデータを送受信することができ、ノードはまた、スケジュールされた同期の間以外の時間にデータを送信／受信するためにアクティブ状態に入ることもできる。

ブロック４１５において、ノード２７は、例えばプロキシ要求メッセージ２０５（図２）などの、アソシエーション要求からデータを送信し、ノード３１がネットワーク１０に無条件に参加することを可能にしようとするメッシュネットワーク１０のコーディネータノードに送信する。上述したように、コーディネータノードは、最終的に、ノード３１がネットワーク１０に参加することが許可されるかどうかを決定する。固有の遅延及び／又は再送信が発生する可能性があるため、特にメッシュネットワーク内では、ノード２７がネットワーク１０の一部としてノードを受け入れるか、又は拒絶するかのいずれかのコーディネータノードからの応答を受信するまで、かなりの時間が経過することがある。しかしながら、ブロック４１２で上述したように、コーディネータノードから決定的応答を受信する前に、ノード２７は、ノード３１にアソシエーション応答を送信することができ、ノード３１は、条件付きでネットワーク１０に参加することができるコーディネータノード２０からの応答を待つ。

続いて、ブロック４１８において、ノード２７は、ノード３１に代わってノード２７によって送信されたアソシエーション要求からのデータに応答して、コーディネータノードからプロキシ応答メッセージ２０７（図２）などの応答を受信する。ブロック４２１において、ノード２７は、コーディネータノードがノード３１にネットワーク１０に参加する（又はそこに残る）ことを許可するかどうかを決定する。

ブロック４２１において、コーディネータノードからの応答が、ノード３１がネットワーク１０に参加できないことを示す場合（すなわち、条件付き結合が終了しなければならない）ブロック４２４において、ノード２７は、ノード３１に送信されたデータ送信を介してノード３１に切断通知を送信し、このときアクティブ状態にあることが知られている。結果として、ノード２７は、このデータ送信を送信するために、ノード３１がアクティブ状態にある（又は指示された）時点まで、待機する必要があり得る。切断通知は、ノード３１はアクティブであることが知られているときに発生するスケジュールされた同期メッセージの情報要素（ＩＥ）フィールド内のノード３１に送信することができる。ノード２７が、スケジュールされた同期の時刻の前にノード３１がアクティブであることを発見した場合（すなわち、ノード２７はノード３１からのデータパケットを受信する）、代わりにノード２７は、ＡＣＫパケット又は他のデータパケットのように、この時間中に切断通知をノード３１に送信することができる。様々な実施態様において、ノード３１に対して予約されたショートアドレス（例えば、１６進アドレスＦＦ：ＦＦ）を指定して切断通知をノード３１に送信し、ここで、この予約されたアドレスは、切断通知としてノードによって認識される。その後、方法４００のこの実行部分は図示のように終了する。

あるいは、ブロック４２１において、ノード２７が、コーディネータノードがノード３１にネットワーク１０に参加することを許可すると判断した場合（すなわち、無条件結合）、ブロック４２７において、ノード２７は、ノード３１に送信されたデータ送信を介してノード３１に「結合」通知を送信し、このときアクティブ状態にあることが知られている。結果として、ノード２７は、このデータ送信を送信するために、ノード３１がアクティブ状態にある（又は指示された）時点まで、待機する必要があり得る。コーディネータノードからの応答がノード３１に対するショートアドレス割り当てを含む場合、ノード２７は、このショートアドレスと、可能であれば、ノード３１への参加通知の他の情報とを含む。結合通知は、ノード３１はアクティブであることが知られているときに発生するスケジュールされた同期メッセージのＩＥフィールド内のノード３１に送信されてもよい。ノード２７が、スケジュールされた同期の時刻の前にノード３１がアクティブであることを発見した場合（例えば、ノード２７は、ノード３１からのデータパケットを受信する）、ノード２７は、ＡＣＫパケット又は他のデータパケットのように、その間にノード３１に参加通知を送信することができる。その後、方法４００のこの実行部分は、図示のように終了する。

次に、図５において、無線メッシュネットワーク又は他のデータネットワーク内で本明細書で開示される技術を実施するために使用されるノード２１〜３１の例を示すブロック図が示される。

ノード２１〜３１は、プロセッサ装置５０２を含むことができる。プロセッサ装置５０２の非限定的な例には、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、状態機械、又は他の適切な処理装置が含まれる。プロセッサ装置５０２は、１つを含む任意の数の処理装置を含むことができる。プロセッサ装置５０２は、メモリ装置５０４などのコンピュータ可読媒体に通信可能に結合することができる。プロセッサ装置５０２は、メモリ装置５０４にそれぞれ格納されたコンピュータ実行可能プログラム命令及び／又はアクセス情報を実行することができる。

メモリ装置５０４は、プロセッサ装置５０２によって実行されると、プロセッサ装置５０２に本明細書で説明される動作を実行させる。メモリ装置５０４は、例えば、コンピュータに読み取り可能な命令をプロセッサに提供することができる電子、光学、磁気、又は他の記憶装置などの、コンピュータ可読媒体（ただしこれに限定されない）記憶装置を含む。このような光学的、磁気的又は他の記憶装置の非限定的な例には、読み出し専用（「ＲＯＭ」）装置、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）装置、磁気ディスク、磁気テープ、メモリチップ、フラッシュメモリ、ＡＳＩＣ、構成されたプロセッサ、光学記憶装置、又は他の任意の媒体を含み、そこからコンピュータプロセッサが命令を読み取ることができる。命令は、任意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、コンパイラ及び／又はインタプリタによって生成されたプロセッサ特有の命令を含むことができる。適切なコンピュータプログラミング言語の非限定的な例には、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ、Ｊａｖａ、Ｐｙｔｈｏｎ、Ｐｅｒｌ、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔなどが含まれる。

ノード２１〜３１は、ノード２１〜３１の１つ以上の構成要素を通信可能に結合することができるバス５０６を含むことができる。プロセッサ装置５０２、メモリ５０４、及びバス５０６は、互いに通信する別々の構成要素として図５に示されるが、他の実施例も可能である。例えば、プロセッサ装置５０２、メモリ５０４、及びバス５０６は、プログラミングコードを格納及び実行するためにノード２１〜３１に配置することができるプリント回路基板又は他の適切な装置の構成要素とすることができる。

ノード２１〜３１はまた、ネットワークインターフェース装置５０８を含むことができる。ネットワークインターフェース装置５０８は、アンテナ５１０を介して１つ又は複数の無線通信リンクを確立するように構成された送受信装置とすることができる。ネットワークインターフェース装置５０８の非限定的な例はＲＦトランシーバであり、メッシュネットワーク１０内の他のノード２１〜３１への通信リンクを確立するための１つ以上の構成要素を含むことができる。

多くの具体的な詳細が、特許請求の範囲に記載された要旨の完全な理解を提供するために本明細書に記載される。しかしながら、当業者であれば、特許請求の範囲に記載された要旨がこれらの特定の詳細なしに実施され得ることを理解するであろう。他の例では、特許請求の範囲に記載された要旨を不明瞭にしないために、当業者によって知られている方法、装置、又はシステムは、詳細には説明されていない。

いくつかの部分は、コンピュータメモリのようなコンピュータシステムメモリ内に格納されたデータビット又はバイナリデジタル信号に対する演算のアルゴリズム又は記号表現に関して提示される。これらのアルゴリズムの説明又は表現は、データ処理技術分野の当業者が彼らの仕事の内容を当業者に伝えるために使用する技術の例である。アルゴリズムは、所望の結果を導く動作の自己一貫したシーケンス又は同様の処理である。この文脈において、操作又は処理は、物理量の物理的操作を含む。典型的には、必須ではないが、そのような量は、格納、転送、結合、比較、又は他の方法で操作することができる電気信号又は磁気信号の形態を取ることができる。ビット、データ、値、要素、記号、文字、用語、数字、数字などのような信号を参照することが主に共通の理由から、時には便利であることが判明している。しかしながら、これらの用語及び類似の用語はすべて、適切な物理量に関連し、単に便利なラベルに過ぎない。特記しない限り、この明細書を通して、用語を利用した議論、すなわち、「コンピューティング」、「計算」、「決定する」、及び「識別する」などの用語は、コンピューティング装置のアクション又はプロセスを指し、１つ又は複数のコンピュータ又は同様の電子コンピューティング装置又は装置などの、メモリ、レジスタ、又は他の記憶装置、伝送装置、又はコンピューティングプラットフォームのディスプレイ装置内の物理的な電子又は磁気量として表されるデータを操作又は変換する。

本明細書で論じる１つ又は複数のシステムは、特定のハードウェアアーキテクチャ又は構成に限定されない。コンピューティング装置は、１つ又は複数のファンクションコールで条件付けされた結果を提供する構成要素の任意の適切な配置を含むことができる。適切なコンピューティング装置は、格納されたソフトウェアにアクセスする多目的マイクロプロセッサベースのコンピュータシステムを含み、コンピューティングシステムを汎用コンピューティング装置から本要旨の１つ又は複数の態様を実施する専用コンピューティング装置にプログラム又は構成するコンピューティング装置を含む。任意の適切なプログラミング、スクリプティング、又は他のタイプの言語又は言語の組み合わせを使用して、本明細書に含まれる教示を実施することができ、コンピューティング装置をプログラミング又は構成する際に使用されるソフトウェアである。

本明細書で開示される方法の態様は、そのようなコンピューティング装置の動作において実行されてもよい。上記の例で提示されたブロックの順序は、例えば、ブロックを並べ替え、結合し、及び／又はサブブロックに分割するなど、変更することができ、特定のブロック又はプロセスを並行して実行することができる。

本明細書で「に適合」又は「構成される」を使用することは、包括的な言語であって、追加のタスク又はステップを実行するように構成された、又は追加のタスク又はステップを実行するように構成された装置を排除しない。
さらに、１つ以上の列挙された条件又は値に「基づいた」プロセス、ステップ、計算、又は他のアクションが、実際には追加の条件又は値に基づいてもよいという点で、「基づいて」の使用は、包括的であることを意味する引用されたものを超えて、本明細書に含まれる見出し、リスト、及び番号は、説明を簡単にするためのものであり、限定することを意味するものではない。

本要旨は、その特定の態様に関して詳細に記載されるが、当業者は、上記の理解を達成すると、そのような態様の変形、変形、及び等価物を容易に生成することができることが理解されよう。従って、本開示は、限定ではなく例として提示されたものであり、当業者に容易に明らかであるように、本要旨に対するそのような改変、変形、及び／又は付加の包含を排除するものではない。

Claims (20)

1. ショートアドレスをネットワーク内のノードに割り当てる方法であって、
   ネットワークに参加する前記ノードからの要求であるアソシエーション要求を受信するステップと、
   前記ノードが条件付きでネットワークに参加して低電力状態に入ることを許可するアソシエーション応答をノードに送信するステップであって、前記アソシエーション応答は、指定された期間中に前記ノードにアクティブ状態であることをさらに指示するステップと、
   前記ノードに代わって前記アソシエーション要求から前記ネットワークのコーディネータノードにデータを送信するステップと、
   アソシエーション要求からのデータに応答して、前記コーディネータノードからプロキシ応答を受信するステップであって、前記プロキシ応答は、前記ノードから前記ネットワークに参加する要求に対する応答を含むステップと、
   前記ノードがアクティブ状態にあることが指示された場合の期間中において前記プロキシ応答を受信した後に、前記要求に対する応答に基づいて前記ノードに通知を送信するステップとを含み、
   前記通知は、前記応答が、コーディネータノードがノードの結合を確認したことを示す、前記ノードのためのショートアドレスの割り当てを含む、ショートアドレスをネットワーク内のノードに割り当てる方法。
2. 前記通知は、前記コーディネータノードがノードからネットワークに参加する要求を拒否することを応答が示す場合に前記ノードに対する切断通知を含み、前記切断通知はネットワークへの条件付き結合を終了する請求項１に記載の方法。
3. 前記切断通知は、前記ノードがネットワークから切断されるべきであることを示す予約されたショートアドレスを使用して指定される請求項２に記載の方法。
4. 前記通知を前記ノードに送信する前に、前記ノードとのスケジュールされた同期を待つステップを含み、
   前記ノードは前記スケジュールされた同期を実行するために前記アクティブ状態にある請求項１に記載の方法。
5. 前記ノードがアクティブ状態にあることが指示された期間中に前記通知を送信することは、前記受信したプロキシ応答に続いて前記ノードからデータパケットが受信されなかった場合において発生する請求項１に記載の方法。
6. 前記ネットワークは、電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）８０２．１５．４ｅによって定義される請求項１に記載の方法。
7. 前記ノードがバッテリ駆動であることを検出するステップをさらに含み、
   前記ノードに条件付きで参加することを許可する前記アソシエーション応答を前記ノードに送信する前記ステップは、前記ノードがバッテリ駆動であることの検出に応答して発生される請求項１に記載の方法。
8. ネットワークの第１のノード装置において実行可能なプログラムを具現化する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
   前記非一時的なコンピュータ可読媒体は、
   第２のノード装置からネットワークに参加する要求であるアソシエーション要求を受け取るコードと、
   前記第２のノード装置が条件付きでネットワークに参加して低電力状態に入ることを可能にするアソシエーション応答を第２のノード装置に送信するコードとを含み、前記アソシエーション応答は、指定された期間中に前記第２のノード装置にアクティブ状態であることをさらに指示し、
   前記非一時的なコンピュータ可読媒体は、
   前記第２のノード装置に代わって前記アソシエーション要求からのデータを前記ネットワークのコーディネータノード装置に送信するコードと、
   前記アソシエーション要求からのデータに応答して、前記コーディネータノード装置からプロキシ応答を受信するコードを含み、前記プロキシ応答は、前記第２のノード装置から前記ネットワークに参加する要求に対する応答とを含み、
   前記非一時的なコンピュータ可読媒体は、
   前記プロキシ応答を受信した後及び、第２のノード装置がアクティブ状態であることが指示された場合の期間中において、前記要求に対する応答に基づいて前記第２のノード装置に通知を送信することを含み、
   前記通知は、前記応答がコーディネータノード装置が第２のノード装置の結合装置を確認応答したことを示すときに、第２のノード装置のためのショートアドレスの割り当てを含む非一時的なコンピュータ可読媒体。
9. 前記通知は、前記コーディネータノード装置が第２のノード装置からネットワークに参加する要求を拒否することを応答が示す場合に、前記第２のノード装置に対する切断通知を含み、前記切断通知はネットワークへの条件付き結合を終了する、請求項８に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
10. 前記切断通知は、前記第２のノード装置が前記ネットワークから切断すべきであることを示す予約されたショートアドレスを使用して指定される、請求項９に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
11. 前記ネットワークは、電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）８０２．１５．４ｅによって定義されたメッシュネットワークである。
    請求項８に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
12. 前記通知を前記第２のノード装置に送信する前に、前記第２のノード装置とのスケジュールされた同期を待ち、
    前記第２のノード装置は、前記スケジュールされた同期を実行するために前記アクティブ状態にある、請求項８に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
13. 前記第１のノード装置はまた、前記ネットワーク内の第３のノード装置の親ノードである、請求項８に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
14. プロセッサと、
    ネットワーク上で通信するためのネットワークインターフェースと、
    第１のノードにおいて実行されるコードによって構成されたメモリとを備える第１のノードであって、
    前記コードは前記第１のノードに対して、
    （１）第２のノードからネットワークへの参加要求であるアソシエーション要求を受信させ、
    （２）アソシエーション応答を第２のノードに送信させて、第２のノードが条件付きでネットワークに参加して低電力状態に入ることを可能にし、前記アソシエーション応答は、さらに、前記第２のノードに、指定された期間中にアクティブ状態にあることを指示し、
    （３）前記第２のノードに代わって前記アソシエーション要求からのデータを前記ネットワークのコーディネータノードに送信させ、
    （４）アソシエーション要求からのデータに応答してコーディネータノードからプロキシ応答を受信させ、前記プロキシ応答は、前記第２のノードから前記ネットワークに参加する要求に対する応答を含み、
    （５）前記プロキシ応答を受信した後に及び、前記第２のノードがアクティブ状態にあることが指示された場合の期間中において、前記要求に対する応答に基づいて前記第２のノードに通知を送信させ、前記応答は前記コーディネータノードが前記第２のノードの結合を確認したことを示すときに前記通知は第２のノードのためのショートアドレスの割り当てを含む第１のノード。
15. 前記通知は、前記コーディネータノードが第２のノードからネットワークに参加する要求を拒否することを応答が示す場合において前記第２のノードに対する切断通知を含み、前記切断通知はネットワークへの条件付き結合を終了する、請求項１４に記載の第１のノード。
16. 前記第２のノードがネットワークから切断されるべきであることを示す予約されたショートアドレスを使用して、前記切断通知が指定される、請求項１５に記載の第１のノード。
17. 前記第２のノードがバッテリ駆動であることを検出するステップをさらに備え、
    前記第２のノードがバッテリ駆動であることを検出することに応答して、前記アソシエーション応答を前記第２のノードに送信して、前記第２のノードが条件付きで前記ネットワークに参加することを可能にする、請求項１４に記載の第１のノード。
18. 前記通知を前記第２のノードに送信する前に、前記第２のノードとのスケジュールされた同期を待つステップをさらに含み、
    前記第２のノードは、前記スケジュールされた同期を実行するために前記アクティブ状態にある、請求項１４に記載の第１のノード。
19. 前記ネットワークは、時間同期チャネルホッピング（ＴＳＣＨ）ネットワークである、請求項１４に記載の第１のノード。
20. 前記プロキシ応答を受信するに続いて、前記第２のノードからデータパケットが受信されなかった場合において、前記第２のノードがアクティブ状態にあることが指示された期間中に前記通知を送信する、請求項１４に記載の第１のノード。

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