JP2022109875A - 提案型デバイス接続プランニング - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワーク設計ツールは、ユーザがプロセス制御環境における無線通信ネットワークのモデルを簡単かつ迅速にグラフィカルに設計するのを可能にする。【解決手段】ネットワーク設計ツールは、ユーザがモデルデバイスおよびリンクを表すシンボルをキャンバス内に載置および配置することにより、ネットワークモデルを設計することを可能にするキャンバスを含む対話型ユーザインターフェースを提供し得る。このツールは、ユーザがキャンバス上でポインタまたはカーソルを移動すると、場所候補での通信リンクの強度を動的に示し、望ましい場所に追加するデバイスを自動的に提案し得る。望ましいデバイスが選択された後、ツールは、プラント環境、既存のデバイスおよび新しいデバイスの実世界位置、ならびに既存のデバイスおよび新しいデバイスのシグナリング属性の分析に基づいて、選択されたデバイスをモデル内の他のデバイスに自動的に接続し得る。【選択図】なし

Description

本開示は、全般的に、無線ネットワークの設計および管理に関し、より具体的には、対話型ユーザインターフェースによってプロセス制御環境における無線ネットワークをグラフィカルに設計するための技術に関する。

発電、化学、石油、または他のプロセスで使用されるような分散型またはスケーラブルなプロセス制御システムなどの分散プロセス制御システムは、プロセス制御ネットワークを介して、少なくとも１つのホストまたはオペレータワークステーションに、およびアナログ、デジタル、または組み合わされたアナログ／デジタルバスを介して、１つ以上の器具類またはフィールドデバイスに、互いに通信可能に結合された１つ以上のプロセスコントローラを典型的に含む。

フィールドデバイスは、バルブの開閉、デバイスのオン／オフの切り替え、およびプロセスパラメータの測定などのプロセスまたはプラント内の機能を実行する。フィールドデバイスの例としては、バルブ、バルブポジショナ、スイッチ、および送信機（例えば、温度、圧力、または流量を測定するためのセンサを含むデバイス、ならびに感知された温度、圧力、および流量を送信するための送信機）が挙げられる。

プロセスコントローラは、典型的にはプラント環境内に位置するが、フィールドデバイスによって行われるプロセス測定値（またはフィールドデバイスに関する他の情報）を示す信号を受信し、ならびに、例えば、プロセス制御判定を行い、受信した情報に基づき制御信号を生成し、スマートフィールドデバイス（例えば、ＨＡＲＴ（登録商標）、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）、およびＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（登録商標）のＦｉｅｌｄｂｕｓフィールドデバイス）に実装されている制御モジュールまたはブロックと連携する、異なる制御モジュールを稼働するコントローラアプリケーションを実行する。

制御モジュールの実行により、プロセスコントローラは、通信リンクまたは信号路を通じてフィールドデバイスに制御信号を送信して、それによって、プロセスプラントまたはシステムの少なくとも一部分の動作を制御する（例えば、プラントまたはシステム内部で稼働または実行している１つ以上の工業プロセスのうちの少なくとも一部分を制御する）。例えば、コントローラおよびフィールドデバイスの第１のセットが、プロセスプラントまたはシステムによって制御されているプロセスの第１の部分を制御し得、コントローラおよびフィールドデバイスの第２のセットが、プロセスの第２の部分を制御し得る。

入力／出力（Ｉ／Ｏ）カード（「Ｉ／Ｏデバイス」または「Ｉ／Ｏモジュール」と呼ぶ場合もある）は、これもまた典型的にはプラント環境内に位置付けられるが、全般的にはコントローラと１つ以上のフィールドデバイスとの間に配設され、それらの間の通信を可能にする（例えば、電気信号をデジタル値に変換することによって、およびその逆によって）。通常、Ｉ／Ｏカードは、プロセスコントローラと、Ｉ／Ｏカードによって使用されるものと同じ通信プロトコル用に構成された１つ以上のフィールドデバイスの入力または出力との間の中間ノードとして機能する。

本明細書で利用される場合、フィールドデバイス、コントローラ、およびＩ／Ｏデバイスは、概して「プロセス制御デバイス」と称され、概してプロセス制御システムまたはプラントのフィールド環境内に位置付けされるか、配設されるか、または設置される。１つ以上のコントローラと、１つ以上のコントローラに通信可能に接続されたフィールドデバイスと、コントローラとフィールドデバイスとの間の通信を容易にする中間ノードと、によって形成されたネットワークは、「Ｉ／Ｏネットワーク」または「Ｉ／Ｏサブシステム」と称され得る。

Ｉ／Ｏネットワークからの情報は、データハイウェイまたは通信ネットワークを経由して、オペレータワークステーション、パーソナルコンピュータもしくはコンピューティングデバイス、ハンドヘルドデバイス、データヒストリアン、レポートジェネレータ、中央集中型データベース、または、典型的にはプラントのより過酷なフィールド環境から離れた制御室もしくは他の場所、例えば、プロセスプラントのバックエンド環境内に置かれる他の中央集中型管理コンピューティングデバイスなどの１つ以上の他のハードウェアデバイスに利用可能であり得る。

プロセス制御ネットワークを経由して通信される情報により、オペレータまたは保守担当者は、ネットワークに接続された１つ以上のハードウェアデバイスを介して、プロセスに関して望ましい機能を実行することが可能となる。これらのハードウェアデバイスは、例えば、オペレータが、プロセス制御ルーチンの設定を変更し、プロセスコントローラまたはスマートフィールドデバイス内の制御モジュールの動作を修正し、プロセスの現在の状態またはプロセスプラント内の特定のデバイスのステータスを視認し、フィールドデバイスとプロセスコントローラとによって生成されたアラームを視認し、要員のトレーニングまたはプロセス制御ソフトウェアのテストを目的としたプロセスの動作をシミュレーションし、プロセスプラント内の問題またはハードウェア障害を診断することなどを行えるようにするアプリケーションを稼働し得る。ハードウェアデバイス、コントローラ、およびフィールドデバイスによって使用されるプロセス制御ネットワークまたはデータハイウェイは、有線通信路、無線通信路、または有線通信路と無線通信路との組み合わせを含み得る。

一般的に言えば、通信ネットワーク（例えば、プロセス制御環境におけるＩ／Ｏネットワーク）は、データの送信者および受信者であるノード、ならびにノードを接続する通信リンクまたは経路を含む。追加的に、通信ネットワークは、ノード間のトラフィックの方向付けを担う専用ルータと、任意選択的に、ネットワークの構成および管理を担う専用デバイスとを典型的に含む。ノードの一部または全部はまた、他のネットワークデバイス間で送られるトラフィックを方向付けるために、ルータとして機能するようにも適合され得る。ネットワークデバイスは、有線または無線の様式で相互接続されてもよく、ネットワークデバイスは、異なるルーティングおよび転送性能を有してもよい。例えば、専用ルータは、大量の伝送が可能であるが、いくつかのノードは、同一期間に比較的少量のトラフィックを送受信することができる場合がある。加えて、ネットワーク上のノード間の接続は、異なるスループット性能および異なる減衰特性を有し得る。光ファイバケーブルは、例えば、媒体の固有の物理的制限の差のために、無線リンクより数桁高い帯域幅を提供することが可能であり得る。

プロセス制御業界では、標準化された通信プロトコルを使用して、異なる製造者によって製造されたデバイスが、使いやすく実装しやすい様式で相互に通信できることが知られている。プロセス制御業界で使用されているこのようなよく知られた通信規格の１つは、一般的に、ＨＡＲＴプロトコルと称されるＨｉｇｈｗａｙ Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ Ｒｅｍｏｔｅ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ（ＨＡＲＴ）Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎプロトコルである。一般的に、ＨＡＲＴプロトコルは、専用のワイヤまたはワイヤのセットでデジタル信号とアナログ信号を組み合わせてサポートするが、この場合、オンラインプロセス信号（制御信号、センサ測定などのような）がアナログ電流信号（例えば、４～２０ミリアンペアの範囲）および、デバイスデータ、デバイスデータのための要求、構成データ、アラームおよびイベントデータなどのような他の信号は、アナログ信号と同じワイヤまたはワイヤのセットに重ね合わせまたは多重化されたデジタル信号として提供される。ただし、典型的なＨＡＲＴの実装は、専用の配線された通信回線に依存しているため、プロセスプラント内でかなりの配線が必要になる。

長年にわたり、プロセス制御業界を含む様々な業界に無線技術を組み込む動きがあった。ただし、プロセス制御業界では、信号が失われると、爆発、死に至る化学物質またはガスなどの放出を含む、破滅的な結果につながる、プラントの制御の喪失となるので、完全に信頼性の高いプロセス制御ネットワークが必要となるため、プロセス制御環境と業界には、無線技術の本格的な組み込み、受け入れ、および使用を制限する重大なハードルが存在する。さらに、プロセス制御業界に適用できる可能性のある一般的な無線通信システムの使用には多くの進歩があったが、プロセスプラント内で、信頼性の高い、場合によっては完全に無線の通信ネットワークを可能にするか、または提供する様式で、プロセス制御業界に適用されるものはまだない。

さらに、プロセス制御環境における無線通信ネットワークを設計するための既存のツールには、いくつかの課題が存在している。一般的に、これらのツールを使用して無線ネットワークを設計することは、時間と手間がかかるプロセスである。

この背景説明は、以下の詳細な説明への理解および認識を容易にする文脈を提供することに留意されたい。この背景技術のセクションに記載されている範囲での現在名前が挙げられている発明者らの研究、（ならびに別の方法で出願時に先行技術と見なされていない場合がある背景技術の記載の態様）は、明示的にも黙示的にも本開示に対する先行技術とは認められない。

ネットワーク設計ツールは、ユーザがプロセス制御環境における無線通信ネットワークのモデルを簡単かつ迅速にグラフィカルに設計するのを可能にする。具体的には、ネットワーク設計ツールは、ユーザがモデルデバイスおよびリンクを表すシンボルをキャンバス内に載置および配置することにより、ネットワークモデルを設計することを可能にするキャンバスを含む対話型ユーザインターフェースを提供し得る。このツールは、ユーザがキャンバス上でポインタまたはカーソルを移動すると、場所候補での通信リンクの強度を動的に示し、望ましい場所に追加するデバイスを自動的に提案し得る。望ましいデバイスが選択された後、ツールは、プラント環境、既存のデバイスと新しいデバイスの実世界位置、および既存のデバイスと新しいデバイスのシグナリング属性の分析に基づいて、選択されたデバイスをモデル内の他のデバイスに自動的に接続し得る。

一実施形態では、方法は、（１）キャンバスを表示することであって、キャンバスは、ユーザがネットワークに含められるデバイスおよびリンクを表すシンボルをキャンバス内に載置および配置することにより、ユーザがプロセス制御環境におけるネットワークのネットワークモデルを設計することを可能にするように構成されている、表示すること、（２）ネットワークモデルに含まれるモデルデバイスのセットを表す、キャンバス上のデバイスシンボルのセットを検出すること、（３）キャンバス上のキャンバス位置の選択を検出することと、キャンバス位置に対応する実世界位置における、モデルデバイスのセットの１つ以上の信号強度を計算すること、（４）キャンバス位置に対応する実世界位置における、モデルデバイスのセットの１つ以上の信号強度を計算すること、および／または（５）複数のモデルデバイス候補から選択され、キャンバス位置に載置され、ネットワークモデルに追加される、提案されたモデルデバイスのユーザ選択可能リストを生成および表示することであって、ユーザ選択可能リストが、（ｉ）実世界位置における計算された１つ以上の信号強度と、（ｉｉ）複数のデバイス候補の無線シグナリング属性と、に基づいて生成される、生成および表示することのうちのいずれか１つ以上を含む。計算された１つ以上の信号強度は、（ｉ）キャンバス位置に対応する実世界位置と、（ｉｉ）ネットワークに含まれるモデルデバイスのセットに含まれる各モデルデバイスの実世界位置と、（ｉｉｉ）ネットワークに含まれるモデルデバイスのセットに含まれる各デバイスの無線シグナリング属性との分析に基づいて計算され得る。

一実施形態では、システムは、（１）ディスプレイとユーザ入力構成要素とを含むユーザインターフェース、および／または（２）ユーザインターフェースに結合された１つ以上のプロセッサのうちのいずれか１つ以上を備える。１つ以上のプロセッサは、（１）キャンバスをディスプレイを介して表示することであって、キャンバスは、ユーザがメッシュネットワークに含められるネットワークデバイスおよびリンクを表すシンボルをキャンバス内に載置および配置することにより、ユーザがプロセス制御環境におけるメッシュネットワークのメッシュネットワークモデルを設計することを可能にするように構成されている、表示すること、（２）メッシュネットワークモデルに含まれるデバイスを表す、キャンバス上のデバイスシンボルのセットを検出すること、（３）ユーザ入力構成要素を介して、キャンバス上のキャンバス位置の選択を検出すること、（４）（ｉ）キャンバス位置に対応する実世界位置と、（ｉｉ）メッシュネットワークに含まれるデバイスのセットに含まれる各デバイスの実世界位置と、（ｉｉｉ）メッシュネットワークに含まれるデバイスのセットに含まれる各デバイスの無線シグナリング属性との分析に基づいて、キャンバス位置に対応する実世界位置における、デバイスのセットの１つ以上の信号強度を計算すること、および／または（５）複数のデバイス候補から選択され、キャンバス位置に載置され、メッシュネットワークモデルに追加される、提案されたデバイスのユーザ選択可能リストを生成および表示することであって、ユーザ選択可能リストが、（ｉ）実世界位置における計算された１つ以上の信号強度と、（ｉｉ）複数のデバイス候補の無線シグナリング属性と、に基づいて生成される、生成および表示することのうちのいずれか１つ以上を行うように構成されていてもよい。

一実施形態では、方法は、（１）キャンバスを表示することであって、キャンバスは、ユーザがネットワークに含められるネットワークデバイスおよびリンクを表すシンボルをキャンバス内に載置および配置することにより、ユーザがプロセス制御環境におけるネットワークのネットワークモデルを設計することを可能にするように構成されている、表示すること、（２）メッシュネットワークモデルに含まれるデバイスを表す、キャンバス上のデバイスシンボルのセットを検出すること、（３）キャンバス上の第１のキャンバス位置で、ユーザの位置を表すポインタを検出すること、および／または（４）ポインタに関連するデバイスのセットの１つ以上の信号強度を表す１つ以上の信号強度表示を動的に表示することのうちのいずれか１つ以上を含む。１つ以上の信号強度表示を動的に表示することは、（ｉ）第１のキャンバス位置に対応する第１の実世界位置における、デバイスのセットの１つ以上の信号強度を計算すること、（ｉｉ）第１の実世界位置における１つ以上の信号強度を表す第１の特性を所有するように、１つ以上の信号強度表示を表示すること、（ｉｉｉ）第１のキャンバス位置から第２のキャンバス位置に移動するポインタを検出すること、（ｉｖ）第２のキャンバス位置に対応する第２の実世界位置における１つ以上の信号強度を再計算することによって、移動するユーザポインタ要素の検出に応答すること、および／または（ｖ）再計算された１つ以上の信号強度を示すために１つ以上の信号強度表示を更新することであって更新された１つ以上の信号強度表示が、第２の実世界位置における再計算された１つ以上の信号強度を表す第２の特性を所有する、更新すること、のうちのいずれか１つ以上を含み得る。

一実施形態では、システムは、（１）ディスプレイとユーザ入力構成要素とを含むユーザインターフェースと、（２）ユーザインターフェースに結合された１つ以上のプロセッサと、のうちのいずれか１つ以上を備える。１つ以上のプロセッサは、（１）キャンバスを表示することであって、キャンバスは、ユーザがネットワークに含められるネットワークデバイスとリンクを表すシンボルをキャンバス内に載置および配置することにより、ユーザがディスプレイを介してプロセス制御環境におけるネットワークのネットワークモデルを設計することを可能にするように構成されている、表示すること、（２）メッシュネットワークモデルに含まれるデバイスを表す、キャンバス上のデバイスシンボルのセットを検出すること、（３）ユーザ入力構成要素を介して、キャンバス上の第１のキャンバス位置で、ユーザの位置を表すポインタを検出すること、および／または（４）ディスプレイを介して、ポインタに関連するデバイスのセットの１つ以上の信号強度を表す１つ以上の信号強度表示を動的に表示することのいずれか１つ以上を行うように構成されていてもよい。１つ以上のプロセッサに１つ以上の信号強度表示を動的に表示させることは、１つ以上のプロセッサに、（ｉ）第１のキャンバス位置に対応する第１の実世界位置における、デバイスのセットの１つ以上の信号強度を計算させ、（ｉｉ）第１の実世界位置における１つ以上の信号強度を表す第１の特性を所有するように、１つ以上の信号強度表示を表示させ、（ｉｉｉ）第１のキャンバス位置から第２のキャンバス位置に移動するポインタを検出させ、（ｉｖ）第２のキャンバス位置に対応する第２の実世界の位置で１つ以上の信号強度を再計算することによって、移動するユーザポインタ要素の検出に応答させ、および／または（ｖ）再計算された１つ以上の信号強度を示すために１つ以上の信号強度表示を更新させ、更新された１つ以上の信号強度表示が、第２の実世界位置における再計算された１つ以上の信号強度を表す第２の特性を所有して、動的に表示させる、動作のいずれか１つ以上を実行させることを含み得る。

本明細書に記載の技術に従って、ネットワーク設計ツールを介して設計および構成し得る無線Ｉ／Ｏネットワークを含む例示的なネットワークのブロック図である。 図１に示すネットワーク設計ツールの例示的なアーキテクチャのブロック図であり、ネットワークを構成するために使用できるネットワークモデルをグラフィカルに設計、生成、または編集するために使用することができる。 図１および２に示すネットワーク設計ツールにより提示し得るキャンバスを含む対話型ウィンドウを示す図であり、ユーザがネットワークに含められるデバイスおよびリンクを表すキャンバス内に、シンボルを載置および配置することにより、ユーザがプロセス制御環境におけるネットワークのネットワークモデルを設計することを可能にする。 ユーザが、ネットワークに含められるデバイスおよびリンクを表すシンボルをキャンバス内に載置および配置することにより、ユーザがプロセス制御環境におけるネットワークのネットワークモデルを設計することを可能にするキャンバスを含むユーザインターフェース（ネットワーク設計ツールなど）を提供する方法の例を示す図である。 プロセス制御環境におけるモデル無線ネットワークを視覚的に設計するためのユーザインターフェース内で、モデルネットワークでのモデルデバイスについてのリンクまたは信号強度の指標または視覚化を提供する（例えば、ネットワーク設計ツールを介して）ための例示的な方法を示す図である。 ネットワーク設計ツールによって提示され得るキャンバスとのユーザ対話の例を示すスクリーンショットの例を示す図であり、リンクの視覚化は、（ｉ）ネットワークモデルにおける既存のモデルデバイスと（ｉｉ）新しいモデルデバイスが追加される可能性のあるユーザのポインタの現在位置との間のリンク候補の強度を指標するために示されている。 ネットワークモデルに追加するモデルデバイスを提案し、ネットワークモデルに含まれる他のモデルデバイスに新しいモデルデバイスを自動的に接続する方法の例を示す図である。 ネットワーク設計ツールによって提示される可能性のあるキャンバスとのユーザ対話の例を示すスクリーンショットの例を示す図であり、ユーザ（ポインタで表される）は、新しいモデルデバイスの望ましい位置を選択する。 ネットワーク設計ツールによって提示され得るキャンバスとのユーザ対話の例を示すスクリーンショットの例を示す図であり、ユーザ（ポインタによって表される）は、新しいモデルデバイスの望ましい位置を選択する。 ネットワーク設計ツールによって提示され得るキャンバスとのユーザ対話の例を示すスクリーンショットである。

説明される方法とシステムは、ユーザがプロセス制御環境における通信ネットワークの無線ネットワークモデルを簡単かつ迅速にグラフィカルに設計するのを可能とする。具体的には、ネットワーク設計ツールは、ユーザがネットワークに含められるデバイスのモデルおよびリンクを表すシンボルをキャンバス内に載置および配置することにより、ユーザがプロセス制御環境におけるネットワークのネットワークモデルを設計することを可能にするキャンバスを含む対話型ユーザインターフェースを提供し得る。ツールを介して設計されたネットワークモデルを利用して、ツールが表すネットワークを構成できる。

キャンバスには、壁や設備などを含む、プラントの拡大縮小された画像やレイアウトを表示し得る。ユーザインターフェースには、モデルネットワークデバイスを表すアイコンやシンボルのライブラリ、およびユーザがキャンバスにドラッグしてネットワークモデルを設計できるリンクを含み得、ユーザインターフェースは、その位置に載置される１つ以上のモデルデバイスを自動的に提案することによって、ユーザがキャンバス上の位置（実世界位置を表す）をクリックする（または対話する）ことに応答してもよい。このツールは、プラント環境（例えば、壁、機器など）のマップまたはレイアウト、モデル内の既存のデバイスの場所、それらのデバイスのシグナリング属性または強度、ネットワークの嗜好または制約、または望ましい場所または位置について提案されたモデルデバイスのセットを識別する（デバイス候補から）ためのデバイス候補の信号属性を分析し得る。ネットワークの嗜好または制約の１つ以上は、ユーザによって調整され得る。

ネットワークモデルに追加され得るモデルネットワークデバイスの例には、無線アクセスポイント、ゲートウェイ、ルータ、スイッチ、無線コンピュータ／モバイルデバイス、無線フィールドデバイス、有線フィールドデバイス用の無線アダプタなどが挙げられる。

ネットワークの嗜好または制約の例には、ネットワークトポロジー（メッシュネットワーク、スターネットワークなど）が含まれる。メッシュネットワークは、ノードが直接、動的、および非階層的にできるだけ多くの他のノードに接続し、相互に連携してデータをクライアントとの間で効率的にルーティングするネットワークトポロジーである。この１つのノードへの依存性の欠如により、多くのノードが情報の中継に参加できるようになる。通常、メッシュネットワークは動的に自己組織化および自己構成するため、インストールのオーバーヘッドを削減することができる。自己構成機能により、特にいくつかのノードに障害が発生した場合に、ワークロードの動的な分散が可能となる。これにより、耐障害性およびメンテナンスコストの削減に貢献するようになる。スター型ネットワークは、スポークハブ分散トポロジーである。スター型ネットワークでは、すべてのホストが中央ハブに接続される。最も単純な形式では、１つの中央ハブがメッセージを送信するためのコンジットとして作用する。場合によっては、一連のスター型ネットワークを相互に接続して単一のネットワークを形成することができる。

いずれにせよ、モデルデバイスがユーザに提案された後、ユーザは提案されたモデルデバイスのリストから選択して、それに応じてキャンバスとネットワークモデルを更新できる。必要に応じて、ユーザが望ましい位置またはデバイスを選択する前に、ツールは、キャンバス上のユーザの位置に基づいて（例えば、ユーザのカーソルまたはポイントの位置に基づいて）、示されているネットワークに新しいモデルのデバイスを接続するために確立され得る、通信リンク候補の強さの指標または視覚化を自動的かつ動的に表示することができる。ユーザがネットワークモデルに追加される新しいモデルデバイスを選択した後、ツールは、モデルネットワークにすでに含まれているモデルデバイスと新しいモデルデバイス（例えば、シグナリング属性、実世界位置など）、プラントレイアウト（例えば、機器や壁などの障害物を含む）、またはネットワークの嗜好または制約を自動的に分析し得、その分析に基づいて、新しいモデルデバイスを１つ以上の既存のモデルデバイスに自動的に接続し得る。

モデルネットワークおよびデバイスには、ネットワークデバイスの構成および管理を担うネットワークモデルまたはネットワークマネージャによって表されるネットワークデバイスに最終的にダウンロードされ得る関連する構成情報が含まれ得る。構成情報には、ルーティングおよびスケジューリング情報、ネイバー情報などが含まれ得る。この構成情報は、デフォルト値またはユーザがネットワーク設計ツールを使用している間に提供される情報に基づいて生成され得る。

モデルネットワークを作成または編集した後、それに応じてネットワークを構成でき得る。例えば、物理的デバイスは、ネットワークモデル内のモデルデバイスの場所に対応する場所にあるプラントにインストールされ得、さらにネットワークデバイス（例えば、ゲートウェイ、アクセスポイント、ルータなど）またはネットワークマネージャデバイスのうちの１つ以上は、ネットワークが設計どおりに機能するように、ネットワークモデルに格納されている構成情報で更新され得る。関連する構成データは、ネットワークデバイスに直接ダウンロードされ得るか、またはネットワークの様々な態様（例えば、通信用のタイムスロットの割り当てなど）を「管理」するネットワークマネージャを介してダウンロードされ得る。

Ｉ．ネットワークの例
図１は、本明細書に記載の技術に従って、ネットワーク設計ツール４５を介して設計および構成され得る無線Ｉ／Ｏネットワーク１４を含む例示的なネットワーク１０を例示している。無線Ｉ／Ｏネットワーク１４は、無線ＨＡＲＴなどのプロセスプラントにおけるＩ／Ｏネットワーク用プロトコルに従って動作し得る。

無線Ｉ／Ｏネットワーク１４に加えて、ネットワーク１０は、通信バックボーン２０を介して接続された１つ以上の定置型ワークステーション１６および１つ以上の携帯型ワークステーション１８を含み得るプラント自動化ネットワーク１２を含み得る。バックボーン２０は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、ＲＳ－４８５、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ ＤＰまたは他の適切な通信プロトコルを介して実装され得る。プラント自動化ネットワーク１２および無線Ｉ／Ｏネットワーク１４は、ゲートウェイ２２を介して接続され得る。具体的には、ゲートウェイ２２は、有線様式でバックボーン２０に接続され得、任意の好適な既知のプロトコルを使用することによって、プラント自動化ネットワーク１２と通信し得る。ゲートウェイ２２は、スタンドアロンデバイスとして、ホストまたはワークステーション１６または１８の拡張スロットに挿入可能なカードとして、またはＰＬＣベースまたはＤＣＳベースのシステムのＩＯサブシステムの一部として、または任意の他の様式で実装され得る。ゲートウェイ２２は、ネットワーク１２上で稼働されているアプリケーションに、無線Ｉ／Ｏネットワーク１４の様々なデバイスへのアクセスを提供する。プロトコルおよびコマンド変換に加えて、ゲートウェイ２２は、無線Ｉ／Ｏネットワーク１４のスケジューリング方式のタイムスロットおよびスーパーフレーム（時間的に等間隔に離間された通信タイムスロットのセット）によって使用される同期クロッキングを提供し得る。

一般的に言えば、「スーパーフレーム」は、時間的に繰り返されるタイムスロットの集合として理解され得る。特定のスーパーフレーム内のスロットの数（スーパーフレームサイズ）によって、各スロットがどのくらい繰り返されるのかを判定し、これによってスロットを使用するネットワークデバイスの通信スケジュールが設定される。各スーパーフレームは、特定のグラフ識別子に関連付けられ得る。いくつかの実施形態では、ネットワーク１４は、異なるサイズのいくつかの同時スーパーフレームを含み得る。さらに、スーパーフレームは、複数の無線チャネル、または無線周波数を含み得る。

いずれにせよ、状況によっては、ネットワーク１０／１２／１４は、１つ以上のゲートウェイ２２を有し得る。これらの複数のゲートウェイを使用して、無線Ｉ／Ｏネットワーク１４とプラント自動化ネットワーク１２または外の世界との間の通信に追加の帯域幅を提供することにより、ネットワークの実効スループットと信頼性を向上させることができる。他方、ゲートウェイ２２デバイスは、無線ＨＡＲＴネットワーク内のゲートウェイ通信の必要性に従って、適切なネットワークサービスに帯域幅を要求し得る。ゲートウェイ２２は、システムが動作している間に、必要な帯域幅をさらに再評価し得る。例えば、ゲートウェイ２２は、無線Ｉ／Ｏネットワーク１４の外側に存在するホストから、大量のデータを取得するための要求を受信し得る。次に、ゲートウェイデバイス２２は、このトランザクションに対応するために、ネットワークマネージャなどの専用サービスに追加の帯域幅を要求し得る。次に、ゲートウェイ２２は、トランザクションの完了時に不要な帯域幅の解放を要求し得る。

いくつかの実施形態では、ゲートウェイ２２は、仮想ゲートウェイ２４および１つ以上のネットワークアクセスポイント２５に機能的に分割される。一般的に、「アクセスポイント」とは、有線トラフィック（例えば、パケット）を無線トラフィックに、またはその逆に変換するデバイスである。これは、有線ネットワークまたはサブネットワークと無線ネットワークまたはサブネットワークの間のノードと考えられ得る。

ネットワークアクセスポイント２５は、無線Ｉ／Ｏネットワーク１４の帯域幅および全体的な信頼性を高めるために、ゲートウェイ２２との有線通信における別個の物理的デバイスであり得る。しかしながら、図１は、物理的に分離されたゲートウェイ２２とアクセスポイント２５との間の有線接続２６を示しているが、要素２２～２６はまた、一体型デバイスとして提供され得ることが理解されるであろう。ネットワークアクセスポイント２５は、ゲートウェイデバイス２２から物理的に分離され得るので、アクセスポイント２５は、いくつかの別個の場所に戦略的に置かれ得る。帯域幅を増やすことに加えて、多重のアクセスポイント２５は、１つ以上の他のアクセスポイントの１つのアクセスポイントで潜在的に劣る信号品質を補償することによって、ネットワークの全体的な信頼性を高めることができる。多重のアクセスポイント２５を有することはまた、１つ以上のアクセスポイント２５での障害の場合において冗長性を提供する。ネットワーク１４の設計段階中に、ツール４５は、アクセスポイント２５を表すモデルアクセスポイントをネットワークモデルに追加することを提案することができることに留意されたい（例えば、ユーザがネットワークにおける他のデバイスの範囲の終わりまたはその近くで望ましい場所を選択したとき）。例えば、ユーザがモデルネットワーク内の他のデバイスの範囲外の場所にモデルデバイスを置く場合、ツール４５は、モデル順序で新しいデバイスと他のデバイスとの間に１つ以上のモデルアクセスポイントを自動的に置くことができ、範囲を拡張し、新しいデバイスのネットワークへの接続を容易にする。

ゲートウェイデバイス２２は、ネットワークマネージャソフトウェアモジュール２７およびセキュリティマネージャソフトウェアモジュール２８をさらに含み得る。別の実施形態では、ネットワークマネージャ２７および／またはセキュリティマネージャ２８は、プラント自動化ネットワーク１２上のホストの１つで稼働し得る。例えば、ネットワークマネージャ２７はホスト１６上で稼働され得、セキュリティマネージャ２８はホスト１８上で稼働され得る。ネットワークマネージャ２７は、ネットワークの構成、無線ＨＡＲＴデバイス間の通信のスケジューリング（例えば、スーパーフレームの構成）、ルーティングテーブルの管理、および無線Ｉ／Ｏネットワーク１４の健全性の監視および報告を担うことができる。冗長ネットワークマネージャ２７がサポートされているが、無線Ｉ／Ｏネットワーク１４ごとに１つのアクティブなネットワークマネージャ２７のみが存在するべきであると考えられる。

再び図１を参照すると、無線Ｉ／Ｏネットワーク１４は、１つ以上のフィールドデバイス３０～４０を含み得る。一般に、化学、石油、またはその他のプロセスプラントで使用されるようなプロセス制御システムには、バルブ、バルブポジショナ、スイッチ、センサ（例えば、温度、圧力、流量センサ）、ポンプ、ファンなどのフィールドデバイスが含まれる。フィールドデバイスは、バルブの開閉やプロセスパラメータの測定など、プロセス内で制御機能を実行する。無線Ｉ／Ｏネットワーク１４では、フィールドデバイス３０～４０は、無線ＨＡＲＴパケットの生成者および消費者であり得る。ツール４５は、ユーザがネットワーク１４などのネットワークを設計しているときにモデル無線フィールドデバイスを提案し得、ユーザは、ツール４５によって提供されるキャンバスにモデルフィールドデバイスのシンボルを追加し得て、モデルフィールドデバイスをモデルネットワークに追加する。

外部ホスト４１は、ネットワーク４３に接続され得、次に、ルータ４４を介してプラント自動化ネットワーク１２に接続され得る。一般的に、「ルータ」とは、ネットワークに沿ってデータパケットを転送し、少なくとも２つのネットワーク、通常は２つのＬＡＮ、ＷＡＮ、または１つのＬＡＮとそのＩＳＰのネットワーク、に接続されるデバイスである。ルータは、２つ以上のネットワークが接続する「ゲートウェイ」に位置付けされ得る。通常、ルータは、ヘッダおよび転送テーブルを使用してパケットを転送するための経路を判定し、プロトコルを使用して相互に通信してホスト間のルートを構成する。これは、トラフィックの最終的な宛先や最終的な宛先へのトラフィックの経路を必ずしも知らなくても、通常はトラフィックを次のノードに転送するネットワークスイッチとは対照的である。

いずれにせよ、ネットワーク４３は、例えば、Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂ（ＷＷＷ）であり得る。外部ホスト４１は、プラント自動化ネットワーク１２または無線Ｉ／Ｏネットワーク１４のいずれにも属していないが、外部ホスト４１は、ルータ４４を介して両方のネットワーク上のデバイスにアクセスし得る。必要に応じて、ネットワーク設計ツール４５は、外部ホスト４１上に常駐して稼働され、以下でより詳細に考察される無線ネットワーク構成およびシミュレーション機能を提供することができる。代替的に、ネットワーク設計ツール４５は、定置型ワークステーション１６、携帯型ワークステーション１８（タッチ入力用に構成されたラップトップまたはタブレットであり得る）、または無線Ｉ／Ｏネットワーク１４に直接接続された携帯型デバイス上で稼働し得る。いくつかの実施形態では、ネットワーク設計ツール４５は、ネットワーク１０のいくつかのホスト上において分散様式で稼働し得る。さらに別の実施形態では、ネットワーク設計ツール４５は、スタンドアロンホスト４７上で稼働し得、したがって、ネットワーク１２またはネットワーク１４のいずれにもアクセスできないか、または定期的にアクセスするだけである。この場合、無線ネットワーク１４の性能に関連するフィードバック情報は、ホスト４７を用いてネットワーク設計ツール４５に手動で入力され得る。

ネットワーク設計ツール４５は、Ｃ／Ｃ＋＋、Ｃ＃、ＷＰＦ、またはＪＡＶＡ（登録商標）などの１つ以上のプログラミング言語を使用するソフトウェアパッケージとして実装し得る。ネットワーク設計ツール４５のソフトウェアは、従来の様式で１つ以上のホスト１６、１８、４１、または４７に格納され得る。代替的に、ネットワーク設計ツール４５は、ＣＤまたはＤＶＤなどの携帯型メモリディスク上に提供され得、動作中にコンピュータホストの揮発性メモリにロードされ得る。例えば、ホスト１６、１８、４１、および４７の一部またはすべては、ネットワーク設計ツール４５を含むＣＤまたはＤＶＤと互換性のあるソフトウェアおよびＣＤおよびＤＶＤドライブを恒久的に格納することができるハードドライブおよびフラッシュドライブを含み得る。別の実施形態では、ネットワーク設計ツール４５は、分散型ウェブサービスとして、またはリモートで稼働され、インターネットまたはイントラネットを介してアクセス可能なソフトウェアとして提供され得る。例えば、リモートホスト４１は、ネットワーク設計ツール４５のソフトウェア構成要素のいくつかを含み得、一方、ワークステーション１６は、キーボード、マウス、コンピュータ画面、および同様の入力／出力デバイスを介してオペレータにユーザインターフェースを提供し得る。この実施形態によれば、オペレータは、ネットワーク設計ツール４５の機能のいくつかまたはすべてにアクセスし、それらから利益を得ることができるが、ネットワーク設計ツール４５のソフトウェアは、セキュリティまたは著作権の理由で遠隔に存在し得る。

無線Ｉ／Ｏネットワーク１４は、無線ＨＡＲＴなどのプロトコルを使用することができ、これは、有線ＨＡＲＴデバイスで経験されるのと同様の動作性能を提供する。このプロトコルのアプリケーションには、プロセスデータの監視、重要なデータの監視（より厳しい性能要件を伴う）、キャリブレーション、デバイスのステータスと診断の監視、フィールドデバイスのトラブルシューティング、試運転、および監督プロセス制御が含まれ得る。これらのアプリケーションでは、無線Ｉ／Ｏネットワーク１４が、必要に応じて高速更新を提供し、必要に応じて大量のデータを移動し、試運転および保守作業のために無線Ｉ／Ｏネットワーク１４に一時的にのみ参加するネットワークデバイスをサポートできるプロトコルを使用する必要がある。

再び図１を参照すると、フィールドデバイス３０～３６は、無線ＨＡＲＴデバイスであり得る。換言すれば、フィールドデバイス３０、３２、３４、または３６は、無線ＨＡＲＴプロトコルスタックのすべての層をサポートする一体型ユニットとして提供され得る。ネットワーク１０において、フィールドデバイス３０は、無線ＨＡＲＴ流量計であり得、フィールドデバイス３２は、無線ＨＡＲＴ圧力センサであり得、フィールドデバイス３４は、無線ＨＡＲＴバルブポジショナであり得、フィールドデバイス３６は、無線ＨＡＲＴ圧力センサであり得る。重要なことに、無線ＨＡＲＴデバイス３０～３６は、ユーザが有線ＨＡＲＴプロトコルに期待するすべてをサポートするＨＡＲＴデバイスである。いくつかの実施形態では、すべての無線ＨＡＲＴ機器は、システム動作を損なうことなく同等のデバイスタイプを交換できるようにするために、コア必須機能を含む。さらに、無線ＨＡＲＴプロトコルは、デバイス記述言語（ＤＤＬ）などのＨＡＲＴコア技術と後方互換性がある。一実施形態では、すべてのＨＡＲＴデバイスはＤＤＬをサポートする必要があり、これにより、エンドユーザは、無線ＨＡＲＴプロトコルの利用を開始するためのツールをすぐに有するのを確実にする。

他方、フィールドデバイス３８は、レガシーの４～２０ｍＡデバイスであってもよく、フィールドデバイス４０は、有線ＨＡＲＴデバイスであってもよい。フィールドデバイス３８および４０は、無線ＨＡＲＴアダプタ（ＷＨＡ）５０を介して無線ＨＡＲＴネットワーク１３に接続され得る。追加的に、ＷＨＡ５０は、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、ＰＲＯＦＩＢＵＳ、ＤｅｖｉｃｅｓＮｅｔなどの他の通信プロトコルをサポートし得る。これらの実施形態では、ＷＨＡ５０は、プロトコルスタックの下位層でのプロトコル変換をサポートする。さらに、単一のＷＨＡ５０がマルチプレクサとしても機能し、多重のＨＡＲＴまたは非ＨＡＲＴデバイスをサポートし得ることが企図される。

プラントの要員は、ネットワークデバイスの設置、制御、監視、および保守のためにハンドヘルドデバイスを追加で使用し得る。一般的に言えば、ハンドヘルドデバイスは、無線Ｉ／Ｏネットワーク１４に直接接続するか、プラント自動化ネットワーク１２のホストとしてゲートウェイ２２を介して接続できる携帯型機器である。図１に例示されるように、無線ＨＡＲＴ接続されたハンドヘルドデバイス５５は、無線Ｉ／Ｏネットワーク１４と直接通信する。形成された無線Ｉ／Ｏネットワーク１４で動作するとき、このデバイスは、単なる別の無線ＨＡＲＴフィールドデバイスとしてネットワーク１４に参加し得る。無線ＨＡＲＴネットワークに接続されていないターゲットネットワークデバイスで動作するとき、ハンドヘルドデバイス５５は、ターゲットネットワークデバイスと独自の無線ＨＡＲＴネットワークを形成することにより、ゲートウェイデバイス２２とネットワークマネージャ２７の組み合わせとして動作し得る。

プラント自動化ネットワークに接続されたハンドヘルドデバイス（図示せず）は、Ｗｉ－Ｆｉなどの既知のネットワーク技術を介してプラント自動化ネットワーク１２に接続する。このデバイスは、外部プラント自動化サーバ（図示せず）またはワークステーション１６および１８と同じ方法で、ゲートウェイデバイス２２を介してネットワークデバイス３０～４０と通信する。

追加的に、無線Ｉ／Ｏネットワーク１４は、ツール４５を介してネットワーク１４のモデルに追加され得るルータデバイス６０を含み得る。ルータデバイス６０は、あるネットワークデバイスから別のネットワークデバイスにパケットを転送するネットワークデバイスである。ルータデバイスとして機能しているネットワークデバイスは、内部ルーティングテーブルを使用して、特定のパケットを転送するネットワークデバイスを決定する。ルータ６０などのスタンドアロンルータは、無線Ｉ／Ｏネットワーク１４上のすべてのデバイスがルーティングをサポートする実施形態では必要とされない場合がある。しかしながら、専用ルータ６０をネットワークに追加することは（例えば、ネットワークを拡張するために、またはネットワーク内のフィールドデバイスの電力を節約するために）有益であり得る。設計段階中に、ツール４５は、ルータ６０を表すモデルルータをモデルネットワークに追加することを提案し得るか、またはそのようなモデルルータを自動的に追加し得る（例えば、ユーザが、ネットワーク内の他のデバイスの範囲外にあるデバイスを置くときの中間ノードとして）。

無線Ｉ／Ｏネットワーク１４に直接接続されたすべてのデバイスは、ネットワークデバイスと称され得る。特に、無線ＨＡＲＴフィールドデバイス３０～３６、アダプタ５０、ルータ６０、ゲートウェイ２２、アクセスポイント２５、および無線ＨＡＲＴ接続ハンドヘルドデバイス５５は、ルーティングおよびスケジューリングの目的のために、無線Ｉ／Ｏネットワーク１４のネットワークデバイスまたはノードである。これらのネットワークデバイスの各々のモデルは、ツール４５を介してネットワーク１４のモデルに追加され得る。

非常に堅牢で容易に拡張可能なネットワークを提供するために、すべてのネットワークデバイスがルーティングをサポートし得、各ネットワークデバイスがそのＨＡＲＴアドレスによってグローバルに識別され得ることが想定されている。ネットワークマネージャ２７は、ネットワークデバイスの完全なリストを含み得（例えば、ネットワークモデル内のモデルデバイスの形で）、各デバイスに短い、ネットワーク固有の１６ビットニックネームを割り当て得る。追加的に、各ネットワークデバイスは、更新レート、接続セッション、およびデバイスリソースに関連する情報を格納し得る。要するに、各ネットワークデバイスは、ルーティングとスケジューリングに関連する最新の情報を維持する。このルーティング／スケジューリング情報は、ツール４５を介して作成されたネットワークおよびデバイスのモデルからデバイスにダウンロードされ得る。すなわち、この情報は、設計段階中に作成されたモデルネットワークおよびデバイスに格納され、次に、設計されたネットワークを実装するために関連するデバイスにダウンロードされ得る。ネットワークマネージャ２７は、新しいデバイスがネットワークに参加するときはいつでも、またはネットワークマネージャが無線Ｉ／Ｏネットワーク１４のトポロジーまたはスケジューリングの変更を検出または開始するときはいつでも、関連するルーティングおよびスケジューリング情報をネットワークデバイスに送信し得る。

さらに、各ネットワークデバイスは、リスニング動作中にネットワークデバイスが識別した隣接デバイスのリストを含む「隣接情報」を格納および維持し得る。一般的に言えば、ネットワークデバイスの隣接物は、対応するネットワークによって課される標準に従ってネットワークデバイスとの接続を確立できる可能性のある任意のタイプの別のネットワークデバイスである。無線Ｉ／Ｏネットワーク１４の場合、接続は無線接続である。しかしながら、隣接するデバイスはまた、有線で特定のデバイスに接続されたネットワークデバイスであり得ることが理解されよう。後で考察するように、ネットワークデバイスは、広告、または指定されたタイムスロット中に送信される特別なメッセージを通じて、他のネットワークデバイスによる検出を促進する。無線Ｉ／Ｏネットワーク１４に動作可能に接続されたネットワークデバイスは、１つ以上の隣接物を有し、これらは、広告信号の強度または他の何らかの原理に従って選択することができる。再び図１を参照すると、直接無線接続６５によって接続された一対のネットワークデバイスにおいて、各デバイスは、他方を隣接物として認識する。したがって、無線Ｉ／Ｏネットワーク１４のネットワークデバイスは、多数の接続６５を形成し得る。２つのネットワークデバイス間に直接無線接続６５を確立する可能性および望ましさは、ノード間の物理的距離、ノード間の障害物、２つのノードの各々における信号強度などのようないくつかの要因によって判定される。ツール４５は、モデルに追加するデバイスを提案するとき、既存のノードと新しいノード候補の間のリンクまたはリンク候補を視覚化するとき、および／またはユーザがネットワークモデルに新しいデバイスモデルを追加して、モデル（および／または中間ノード）にリンクを自動的に確立するとき、これらの要因（例えば、ノード間の距離、壁や機器などの障害物、ノードの信号強度）のいずれか１つ以上を考慮するネットワーク１４のモデルを生成し得る。

さらに、２つ以上の直接無線接続６５は、直接無線接続６５を形成することができないノード間の経路を形成し得る。例えば、無線ＨＡＲＴハンドヘルドデバイス５５と無線ＨＡＲＴデバイス３６との間の直接無線接続６５は、無線ＨＡＲＴデバイス３６とルータ６０との間の第２の直接無線接続６５とともに、デバイス５５と６０との間の通信路を形成する（ノード３６は、ノード５５と６０の間の中間ノードと考えることができる）。

各無線接続またはリンク６５は、送信周波数、無線リソースへのアクセス方法などに関連するパラメータの大きなセットによって特徴付けられる。当業者は、一般に、無線通信プロトコルが、米国のＦｅｄｅｒａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ（ＦＣＣ）によって割り当てられた周波数、または無線スペクトルのライセンスのない部分（２．４ＧＨｚ）などの、指定された周波数で動作し得るのを認めるであろう。本明細書で考察されるシステムおよび方法は、任意の指定された周波数または周波数範囲で動作する無線ネットワークに適用され得るが、以下で考察される実施形態は、無線スペクトルの無認可または共有部分で動作する無線Ｉ／Ｏネットワーク１４に関する。この実施形態によれば、無線Ｉ／Ｏネットワーク１４は、必要に応じて、特定の無認可の周波数範囲で動作するように容易にアクティブ化および調整され得る。

前述のように、一実施形態では、無線Ｉ／Ｏネットワーク１４をサポートするプロトコルは、無線ＨＡＲＴプロトコルである。より具体的には、直接無線接続６５の各々は、無線ＨＡＲＴプロトコルの物理的および論理的要件に従ってデータを転送し得る。無線ＨＡＲＴプロトコルは、２．４ＧＨｚＩＳＭ無線帯域で動作する安全な無線メッシュネットワーキング技術であり得る。一実施形態では、無線ＨＡＲＴプロトコルは、トランザクションごとにチャネルホッピングを行うＩＥＥＥ ８０２．１５．４ｂ互換の直接シーケンススペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）無線を利用し得る。この無線ＨＡＲＴ通信は、時分割多元接続またはＴｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ（ＴＤＭＡ）を使用して調停され得、リンクアクティビティをスケジュールする。すべての通信は、指定されたタイムスロット内で好ましくは実行される。１つ以上のソースおよび１つ以上の宛先デバイスは、所与のスロットで通信するようにスケジュールされ得、各スロットは、単一のソースデバイスからの通信、または多重のソースデバイス間のＣＳＭＡ／ＣＡのような共有通信アクセスモードに専用とされ得る。ソースデバイスは、特定のターゲットデバイスにメッセージを送信し得、またはスロットに割り当てられたすべての宛先デバイスにメッセージをブロードキャストし得る。

信頼性を高めるために、無線ＨＡＲＴプロトコルは、ＴＤＭＡを、多重の無線周波数を単一の通信リソースに関連付ける方法と、またはチャネルホッピングと組み合わせることができる。チャネルホッピングは、干渉を最小限に抑え、多重経路フェージングの影響を低減する周波数ダイバーシティを提供する。さらに、無線ＨＡＲＴプロトコルは、チャネルブラックリストの追加機能、またはネットワークデバイスによる無線帯域内の特定のチャネルの使用を制限する機能を提供し得る。ネットワークマネージャ２７は、チャネル上の過度の干渉または他の問題を検出することに応答して、無線チャネルをブラックリストに載せることができる。さらに、オペレータまたはネットワーク管理者は、そうでなければ無線Ｉ／Ｏネットワーク１４と共有される得る無線帯域の固定部分を使用する無線サービスを保護するために、チャネルをブラックリストに載せることができる。

一実施形態では、ネットワークマネージャ２７は、ツール４５を介して生成されたネットワークモデルに少なくとも部分的に基づいて、ネットワーク１４のタイムスロットリソースを割り付け、割り当て、および調整することを担う。

Ｉ／Ｏネットワーク１４によって使用されるプロトコルは、ネットワークデバイス間のセッションベースの通信を提供し得る。エンドツーエンド通信は、セッションによってネットワーク層で管理され得る。ネットワークデバイスには、特定のピアネットワークデバイスに対して複数のセッションが定義され得る。いくつかの実施形態では、ほとんどすべてのネットワークデバイスは、ネットワークマネージャ２７との間で確立された少なくとも２つのセッション、つまり１つはペアワイズ通信用で、もう１つはネットワークマネージャ２７からのネットワークブロードキャスト通信用である、を有することができると考えられる。さらに、すべてのネットワークデバイスがゲートウェイセッションキーを有し得る。セッションは、割り当てられたネットワークデバイスアドレスによって区別され得る。各ネットワークデバイスは、デバイスが参加する各セッションのセキュリティ情報（暗号化キー、ナンスカウンター）とトランスポート情報（信頼できるトランスポートシーケンス番号、再試行カウンターなど）を追跡でき得る。

ネットワーク設計ツール４５に戻ると、設計段階では、無線ネットワーク１４が効率的および信頼できるフォームでそれ自体を確立できるように、機器や壁などの障害物に関連するネットワークデバイスの位置を考慮することが重要であることに留意されたい。場合によっては、プラント設備が無線接続をブロックしたり、深刻な影響を及ぼしたりする可能性のある場所にルータ６０を追加する必要があり得る。ネットワークツール４５は、プラント環境のマップまたはレイアウトを分析して、問題のある場所を識別し、ユーザがネットワークデバイスを所与の場所に置きたいことを示したときに発生する可能性のある干渉またはブロッキングを軽減するための適切なデバイスを提案し、および／または必要に応じて中間デバイスを自動的に追加する（例えば、障害物が既存のデバイスからの１つ以上の信号がその場所に到達するのをブロックした場合）。

いずれにせよ、設計段階でほとんどの物理的障害が考慮されたとしても、無線ネットワーク１４が自己回復することが望ましい場合がある。そのために、無線ネットワーク１４は、冗長経路およびスケジュールを有し得、その結果、１つ以上の直接無線接続６５の障害を検出することに応答して、ネットワーク１４内のデバイスは、代替経路を介してデータをルーティングし得る。ツール４５は、ユーザがネットワークを設計している間にそのような冗長経路およびスケジュールを自動的に定義または確立することができ、設計者の冗長性を確保する作業を容易にする。場合によっては、ツール４５は、ピンチポイントを防止する方法でモデルデバイスおよび通信リンクを自動的に追加するように構成され得る（例えば、単一のリンクがネットワークのある部分をネットワークの別の部分に接続し、したがって、単一障害ポイントを表す）。

ＩＩ．ネットワーク設計ツールの例
図２は、ネットワークモデル３２４をグラフィカルに設計、生成、または編集するために使用され得るネットワーク設計ツール４５の例示的なアーキテクチャを示す（これは、図１に示す、ネットワーク１０、１２、または１４のいずれか１つ以上に類似し得る）。ツール４５は、デバイス（例えば、デバイス１６、１８、４７、４１、または５５のうちの１つ）に本明細書で説明される機能を実装させるために１つ以上のプロセッサ（例えば１つ以上のデバイス１６、１８、４７、４１、または５５の）によって実行可能なルーチンまたは命令のセット（例えば、デバイス１６、１８、４７、４１、または５５のうちの１つのメモリに格納されている）であり得る。

ツール４５は、ユーザインターフェースを表示するためのツールロジックを含むエンジン３００を含み得、ユーザがネットワークに含められるデバイスおよびリンクを表すシンボルをキャンバス内に載置および配置することにより、ユーザがプロセス制御環境におけるネットワークのネットワークモデルを設計することを可能にする。エンジン３００は、自動デバイス提案、リンク視覚化、および自動ネットワーク接続機能に関連して本明細書で説明される技術を提供するロジックを実装し得る（例えば、ユーザがツール４５によって提供されるキャンバスに新しいデバイスモデルを追加するとき、ツール４５は、既存のノードへのリンクを自動的に確立し、および／または必要または望ましい任意の中間ノードを追加する）。

ツール４５は、グラフジェネレータ３０２およびスケジュールジェネレータ（または「スケジューラ」）３０４を含み得、これらは、次に、互いに対話して、組み合わされたルーティングおよびスケジューリング決定を生成または行う。エンジン３００はまた、セットの最適化ルール３０６を含み得る。最適化ルール３０６の各々は、最適化戦略の特定の態様のアルゴリズム記述を含み得、また、１つ以上のユーザパラメータに依存し得る。例えば、最適化ルール３０６の１つは、特定のノードへのＸを超える数の接続を作成することは禁止されていると述べてもよい。ユーザは、エンジン３００が動作中にルールを適用できるように、ユーザインターフェース３１２を介してＸに特定の値を割り当て得る。要するに、エンジン３００は、ネットワーク設計ツール４５のインテリジェント構成要素をカプセル化し得る。エンジン３００は、ユーザインターフェース３１０～３１２の１つ以上のインスタンスと対話し得る。いくつかの実施形態では、ネットワーク設計ツール４５は、分散された様式で稼働し得、複数のオペレータにエンジン３００の機能への同時アクセスを提供し得る。例えば、ワークステーション１６は、ユーザインターフェース３１０を実行または提供し得、一方、リモートホスト４１は、エンジン３０２およびユーザインターフェース３１２を実行し得る。ユーザインターフェースインスタンス３１０および３１２のそれぞれは、対応する各ホストでのハードウェアの可用性に従って調整することができ、さらに、例えば、言語などのオペレータの特定の要件および好みに合わせて調整し得る。図示のように、ユーザインターフェース３１２は、マウス３１４、キーボード３１６、モニタ３１８、および場合によってはプリンタ（図示せず）などの物理的デバイスと対話し得る。当業者は、ユーザインターフェース３１２またはユーザインターフェース３１０が他の入力および出力デバイスに同様に接続され得ることをさらに理解するであろう。

上に示したように、ネットワーク設計ツール４５は、１つ以上の対話型ウィンドウを介してユーザインターフェースを提供することができる。Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ（商標）または同様のグラフィック環境に精通している人が認識するように、対話型ウィンドウには通常、テキストとグラフィックを含むキャンバス領域、対応するソフトウェアの様々な機能へのアクセスを提供するツールバー、頻繁に使用される関数またはグラフィックオブジェクトにショートカットを提供するツールバーに配設されたボタン、ユーザが可視のウィンドウをキャンバスの特定の部分に揃えることができる垂直および水平スクロールバーが含まれる。一般的に言えば、ネットワーク設計ツール４５は、任意のオペレーティングシステムに実装され得る。しかしながら、ネットワーク設計ツール４５のユーザインターフェース構成要素が実行されるオペレーティングシステムは、好ましくは、グラフィカルインターフェースをサポートする。以下で考察する実施形態では、ネットワーク設計ツール４５により、ユーザは、円、正方形、および矢印などの幾何学的形状の形態で視覚オブジェクトを操作することができるが、他のグラフィックオブジェクトを使用することもできる。さらに、ネットワーク設計ツール４５は、モニタ３１８上のグラフィックオブジェクトを異なる色でレンダリングして、オブジェクトの状態を示したり、他の追加情報を伝達したりすることができる。

エンジン３００はまた、ライブネットワークインターフェース３２０の１つ以上のインスタンスと対話することができる。ライブネットワークインターフェース３２０は、ネットワーク１４からエンジン３００にデータを報告することができる。特に、ライブネットワークインターフェース３２０は、信号強度、時間遅延、およびネットワーク１４のネットワークデバイスによって測定された他のネットワーク性能データに関連する測定値を報告することができる。ライブネットワークインターフェース３２０を介してネットワーク１４からネットワーク性能データを受信することに応答して、エンジン３００は、ユーザインターフェース３１０または３１２を介してこれらの報告を１人以上のユーザに通信することができる。さらに、エンジン３００は、無線ネットワーク１４に対応するネットワークモデル３２４のルーティングおよびスケジューリングを自動的に調整することができる。図２に示されるように、ネットワークモデル３２４は、ホスト１６、１８、４１、４７、または５５のうちの１つに結合されたメモリ３２６に格納され得る。

ＩＩＩ．ネットワーク設計ツールが提供するキャンバスの例
図３は、ネットワーク設計ツール４５によって提示され得るキャンバス３８２を含む対話型ウィンドウ３８０を示し、ユーザがネットワークに含められるデバイスおよびリンクを表すシンボルをキャンバス３８２内に載置および配置することにより、ユーザがプロセス制御環境におけるネットワークのネットワークモデルを設計することを可能にする。有利なことに、ユーザは、ユーザが新しいデバイスを必要とするキャンバス上のスポットをクリックするだけで、デバイスをキャンバス３８２に追加することができる。次に、ツール４５は、例えば、プラント環境およびネットワークモデルにすでに追加されたデバイスの分析に基づいて、スポットに追加される１つ以上のデバイスを提案する。以下では、図４～１０を参照して提案型プレースメント技法を考察する前に、従来のドラッグアンドドロップ技法について考察する。

図３には示されていないが、典型的な実施形態では、キャンバス３８２は、キャンバス３８２の背景に、設計者が設計されたネットワークを実装しようとするプラント環境の物理的特徴の表現を描くことができる。描写されたプラント環境は、フォトリアリスティックである場合もあれば、関連する機能（壁、プロセス制御機器、通信デッドゾーンなど）を象徴的に表す簡略化されたグラフィックレンダリングである場合もある。描写されたプラント環境は、メモリ３２６などのメモリに格納されたマップまたはレイアウトデータに基づいてレンダリングされ得る。キャンバス３８２は、描かれたプラント環境に合わせてスケーリングすることができ、その結果、キャンバス３８２上のネットワークデバイスシンボル間の距離は、モデルに基づいてネットワークに最終的に実装されるデバイス間の空間的関係を正確に表す。実際、キャンバス３８２が空白である実施形態においてさえ、キャンバス３８２は、このスケーリングされた空間的関係を維持するためにスケーリングされ得る。キャンバス３８２を実世界環境にスケーリングすることにより、設計者は、距離、壁、および機器などの実世界障害物および制約に照らして信号能力を容易に評価することができる。

ウィンドウ３８０は、プルダウンリストの形でサブメニュー３４２～３４８への対話型アクセスを提供し、ツール４５によって提供されるか、さもなければ関連する異なる機能へのアクセスを可能にするツールバー３８４を含み得る。例えば、ウィンドウ３８０は、トポロジーサブメニュー３４６内にボタンまたは要素を含み得、これにより、ツール３４５は、ネットワークモデル３２４（図２にも示されている）のビューを表示する。対話型ウィンドウ３８０は、キャンバス領域３８２、ツールバー３８４、およびスクロールバー３８６～３８８を含み得る。追加的に、ツールバー３８４は、１つ以上のショートカットボタン３９０を含み得る。ショートカットボタン３９０は、様々なモデルネットワークデバイスを表すシンボルをキャンバス領域３８２に追加する簡単かつ効率的な方法をユーザに提供することができる。特に、ユーザは、ショートカットボタン３９０のうちの１つを操作して、ゲートウェイデバイス、ネットワークアクセスポイント、フィールドデバイス、ルータなどを表すシンボルを選択することができる。追加的に、ツールバー３８４は、壁などの物理的な障害物に対応する非ネットワーク要素ボタン３９２を含み得る。次に、ユーザは、マウス３１４または同様のポインティングデバイスを使用して、選択されたシンボルをキャンバス領域３８２上にドラッグすることができる。他の実施形態では、ユーザは、シンボルを選択し、これらのシンボルをキャンバス領域３８２に位置決めために、キーボードキーを操作してテキストコマンドを入力することができる。

キャンバス領域３８２は、ネットワーク１４が動作するプラント領域の象徴的な表現であり得、これは、メモリに格納されたプラントのマップまたはレイアウトに基づいてレンダリングされ得る。モデルネットワークデバイスを表すシンボルのプレースメントは、プラントに設置されたときの実際のデバイス間の相対距離を正確に反映し得る。言い換えれば、キャンバス領域３８２上のモデル３２４のグラフィック表現は、縮尺どおりであり得る。シンボルを互いに対して正確に載置するタスクを単純化するために、キャンバス領域３８２がグリッド（図示せず）を含み得ることもまた想定される。さらに別の実施形態では、キャンバス領域３８２は、プラントの概略図を含み得る。例えば、キャンバス領域３８２は、ユーザが、モデル３２４と対応する物理的デバイスの実際の地理的位置との間の対応を容易に見ることができるように、タンク、バルブ、パイプ、およびプロセス制御システムの他の構成要素の二次元または三次元の縮尺表現を含み得る。さらに、キャンバス領域３８２は、壁などの実際の物理的障害物、ならびに廊下またはオフィスなどのアクセスできないまたは「禁止された」領域を概略的に表すことができる。

モデルネットワークデバイスまたは障害物を表すシンボルをキャンバス領域３８２上に載置した後、ユーザは、シンボルを選択し、対話型パラメータ化ウィンドウを呼び出し、モデル化されたデバイスに固有のパラメータのセットを入力することによって、モデル化されたデバイスをさらに構成することができる。図３に示される例では、ユーザは、デバイスシンボル４００を含むいくつかのネットワークデバイスシンボルをキャンバス領域３８２上に載置した。より具体的には、ユーザは、ショートカットボタン３９０の中からフィールドデバイスを表すシンボルを選択し、マウスクリックまたは同様の方法によってシンボルをアクティブにし、シンボルのコピーをキャンバス領域３８２内の望ましい位置にドラッグし得る。この例示的な実施形態では、フィールドデバイスシンボルは、文字「Ｄ」を囲む円であり、文字は、様々なネットワークデバイスタイプを区別する際の視覚的補助として機能する。次に、ユーザは、例えば、事前定義されたマウスボタンをクリックすることによってパラメータ化メニューを呼び出し、デバイスシンボル４００に対応する物理的フィールドデバイスが電池によって電力を供給されることを指定した可能性がある。結果として、無線ネットワークデバイスツール４５は、デバイスシンボル４００の隣に電池シンボル４０２を表示することができる。

ユーザはさらに、フィールドデバイスごとに、デバイスが測定値または他のデータを別のネットワークデバイスに報告する速度を指定し得る。この報告レートは、バーストレートとも呼ばれる。ネットワーク１４の例では、フィールドデバイスは、ゲートウェイデバイス２２の上流にデータを報告する。無線ネットワークデバイスツール４５は、デバイスシンボル４００の隣に載置されたインジケータ４０４としてバーストレートを表示することができる。ユーザはさらに、デバイスシンボル４００に対応する物理的デバイスが無線信号を送信する電力を指定することができる。一実施形態では、ユーザは、事前定義されたキーボードまたはマウスキーを押すことによって電力設定オプションを呼び出すことができる。キー押下イベントの検出に応答して、ネットワーク設計ツール４５は、例えば、ユーザがワットで測定された信号強度を入力することができる対話型ウィンドウを表示することができる。代替的に、ユーザは、ネットワークモデル３２４を構成するプロセスを単純化するために、各ネットワークデバイスを同じ所定の電力レベルに関連付けるようにネットワーク設計ツール４５を構成することができる。

デバイスシンボルがキャンバス領域３８２に追加されると、ネットワーク設計ツール４５は、それぞれの新しいシンボルにシーケンス番号を割り当てることができる。別の実施形態では、ネットワーク設計ツール４５は、対応するグラフの幅優先走査でシンボルが遭遇する順序に従って番号を割り当てることができ、ゲートウェイシンボルの１つにシーケンス番号０が割り当てられ、グラフのヘッドに載置される。図３に示される例では、ネットワーク設計ツール４５は、デバイスシンボル４００の隣にインジケータ４０６としてシーケンス番号を表示することができる。

再び図３を参照すると、ユーザは、ゲートウェイシンボル４１０およびネットワークアクセスポイントシンボル４１２をキャンバス領域３８２上に載置することができる。図１を参照して考察したように、ゲートウェイデバイス２２は、一対の専用ワイヤを介するなど、信頼性が高く効率的な方法で複数のネットワークアクセスポイント２５に接続することができる。ネットワーク設計ツール４５は、ワイヤリンク４１４を表す実線によって、ゲートウェイからネットワークへのアクセスポイント接続の相対的な信頼性を示すことができる。対照的に、ネットワーク設計ツール４５は、例えば、デバイスシンボル４００と４１２との間の無線リンク４１６の場合のように、ドット化された線によって無線リンクを示すことができる。もちろん、ネットワークデバイス間の無線および有線接続は、他の方法で描写することもでき、回線４１４および４１６は、単なる例として提供されている。

次に、ネットワーク設計ツール４５は、各デバイスでの信号強度、デバイス間の距離、各デバイスの電力、受信デバイスのタイプ、および無線信号を減衰させる可能性のある障害物の存在などの要因を考慮して、ネットワークデバイスのすべての対間のすべての無線リンクの品質を評価することによって、ネットワークモデル３２４の分析を開始することができる。各デバイスは固有の電力レベルで無線信号を送信する可能性があるため、デバイスＡからデバイスＢへの単方向リンクのパラメータは、デバイスＢからデバイスＡへの単方向リンクのパラメータとは異なる場合がある。例えば、ネットワーク設計ツール４５は、シンボル４００および４１２によって表される物理的ネットワークデバイス間の距離にわたって、デバイスシンボル４００に対応する物理的デバイスによって送信される無線信号の減衰を計算することによって、単方向無線リンク４０４の品質を推定することができる。上に示したように、シンボル４００および４１２によって表されるデバイス間の距離は、モデル３２４が一定の縮尺で描かれている場合、シンボル４００または４１２の相対的なプレースメントによって正確に反映され得る。代替的に、ユーザは、例えば、ネットワークモデル３２４上で無線リンクを選択し、適切な設定画面をアクティブにし、距離をフィートまたはメートルで入力することによって、ネットワークデバイスの対の間の距離を指定することができる。計算が完了すると、ネットワークツール４５は、無線リンク４１６の隣に信号品質インジケータ４２０を表示することができる。再び図３を参照すると、フィールドデバイスを表すシンボル４２２および、無線リンクによって接続され得る、ルータデバイスを表すシンボル４２４は、距離Ｘによって分離され得るが、シンボル４２２およびシンボル４２６は、距離Ｙによって分離され得る。ネットワーク設計ツールは、それに応じて、デバイス４２２からデバイス４２４および４２６に延びる単方向リンクの隣にインジケータ４２８および４３０を表示することができる。

ネットワーク設計ツール４５は、ユーザが新しいネットワークデバイスをキャンバス３８２に追加するときに、各無線リンクを評価することができる。したがって、ネットワークモデル３２４がネットワークデバイスシンボルＳ１、Ｓ２、…Ｓｎを含む場合、デバイスシンボルＳｎ＋１の追加は、ネットワーク設計ツール４５が、シンボルの各対間のｎ個の新しいリンク｛Ｓ１，Ｓｎ＋１｝，｛Ｓ２，Ｓｎ＋１｝，…｛Ｓｎ，Ｓｎ＋１｝を評価することを必要とする。乱雑さを回避するために、ツールバー３８４は、最適化された提示モードを切り替えるボタン４３２を含み得る。より具体的には、トグルボタン４３２の１つは、ネットワーク設計ツール４５に、例えば、－１０ｄＢを超える信号品質などの事前定義された品質基準に合格する無線リンクのみを表示させることができる。逆に、別のトグルボタン４３２は、品質に関係なく、ネットワーク設計ツール４５にすべての無線リンクを表示させることができる。

ゲートウェイデバイスをネットワークアクセスポイントに接続する有線リンクとともに、事前定義された品質基準のセットに合格する無線リンクの集合は、マスターグラフ４３５を形成し、これは、モデル３２４の一部としてメモリに格納され得る。さらに、フィールドデバイスシンボル４２２からゲートウェイデバイスシンボル４１２への経路など、ネットワークデバイスの対間の各経路は、個別のグラフを形成する。さらに、各グラフは、ゲートウェイの１つに関して上流または下流のグラフであり得る。ネットワーク設計ツール４５は、リンク４１６が上流グラフの一部であることを示すために、ネットワークアクセスシンボル４１２の方向を指すリンク４１６上の矢印などの矢印によって、各無線リンクの方向を例示することができる。ツールバー３８４はまた、下流グラフのみの表示、上流グラフのみの表示、または上流グラフと下流グラフの両方の同時表示などの表示オプションから選択するためにユーザが操作できるグラフモードセレクタ４３７を含むことができる。
ＩＶ．ユーザインターフェースを提供するための方法の例

図４は、ユーザが、ネットワークに含められるデバイスおよびリンクを表すシンボルをキャンバス内に載置および配置することにより、ユーザがプロセス制御環境におけるネットワークのネットワークモデルを設計することを可能にするキャンバスを含むユーザインターフェースを提供するための例示的な方法４００を示す。方法４００は、全体的または部分的に、図１および２に示されるツール４５によって実装され得る。一実施形態では、方法４００は、メモリに格納され、方法４００の機能を実装するためにプロセッサによって実行可能である命令のセットまたはルーチンによって具体化され得る。例えば、図１に示されるデバイス１６、１８、４７、４１、または５５のうちの任意の１つ以上は、実施形態に応じて、ツール４５および方法４００を実装することができる。

ステップ４０５において、ツール４５は、ユーザがモデルネットワークデバイスを表すシンボルを載置することによってネットワークモデルを設計することができる、図３に示されるキャンバス３８２などのキャンバスを含むユーザインターフェース（「ＵＩ」）を表示する。キャンバスは、任意の適切な電子ディスプレイを介して表示することができる。

ステップ４１０において、ツール４５は、ネットワークモデルにすでに追加されているモデルデバイスおよびリンクを表すアイコンまたはシンボルを表示する。ネットワークモデルがゼロから設計されており、現在デバイスが含まれていない場合、ステップ４１０をスキップすることができる。

ステップ４１５において、ツール４５は、カーソルまたはポインタなどのユーザ入力要素のホバリングを検出するかどうかを判定する。ユーザは、望ましいスポットを選択せずに（例えば、スポットをクリックせずに、スポットをダブルタップして）、キャンバスと対話しているとき（例えば、マウスカーソルまたは指がキャンバス上で検出されたとき）に「ホバリング」していると見なされ得る。タッチ入力画面を使用する場合など、ポインタは不可視の要素である可能性がある。言い換えれば、場合によっては、ツール４５は、選択を表さないタッチ入力を検出することができる（例えば、ユーザが、望ましい位置を選択したことを示すために身振りで示すことなく、画面上で指を動かしている）。ユーザがキャンバス内で「ホバリング」していることが検出された場合、ツール４５はステップ４２０に進む。そうでなければ、ツール４５はステップ４２５に進む。

ステップ４２０において、ツール４５は、ネットワークモデルにすでに含まれているデバイスの１つ以上の信号強度を表す１つ以上の信号強度表示または視覚化を動的に表示する。そのような視覚化を提示するための例示的な技法は、図５を参照して以下でより詳細に考察される。

ステップ４２５において、ツール４５は、それがディスプレイキャンバス上の選択された位置を検出するかどうかを判定する（例えば、マウスクリック、タッチスクリーン上のダブルタップなどを介して）。位置選択が検出されない場合、ツール４５はステップ４１０に戻る。そうでなければ、ツール４５はステップ４３０に進む。

ステップ４３０において、ツール４５は、選択された位置に載置されるモデルデバイスのセットを提案することができ、プラントレイアウト、既存のデバイスと新しいデバイスの場所、および既存のデバイスと新しいデバイスのシグナリング属性の分析に基づいて、選択されたモデルデバイスをキャンバス上に載置し、新しいモデルデバイスをモデルネットワークベースの１つ以上のデバイスに自動的に接続することができる。デバイスを提案し、選択されたデバイスをネットワークモデルに自動的に追加するための例示的な技術は、図７を参照してより詳細に説明される。ステップ４３０の後、ツール４５はステップ４１０に戻ることができる。

Ｖ．リンクを視覚化するための例示的な方法
図５は、プロセス制御環境においてモデル無線ネットワークを視覚的に設計するためのユーザインターフェース内に、モデルネットワーク内のモデルデバイスのリンクまたは信号強度の表示または視覚化を提供するための例示的な方法５００を示す。方法５００は、全体的または部分的に、図１および２に示されるツール４５によって実装され得る。一実施形態では、方法５００は、メモリに格納され、方法５００の機能を実装するためにプロセッサによって実行可能である命令のセットまたはルーチンによって具体化され得る。例えば、図１に示されるデバイス１６、１８、４７、４１、または５５のうちの任意の１つ以上は、実施形態に応じて、ツール４５および方法５００を実装することができる。

一般的に言えば、方法５００は、ユーザがツール４５を介してネットワークモデルの設計を開始した後、および１つ以上のモデルデバイスが表示されたキャンバスに追加された後に実装される。

ステップ５０５において、ツール４５は、ツール４５のキャンバスに表示された各ネットワークデバイスのシグナリング属性（例えば、範囲）を検出する。

ステップ５１０において、ツール４５は、ポインタ、カーソル、またはユーザの位置を表す他の何らかのユーザインターフェース要素がキャンバス上で検出されるかどうかを判定する。場合によっては（例えば、ツール４５がタッチディスプレイを介して実装される場合）、「ポインタ」はユーザに不可視であり得る。ユーザが検出されない場合、ツール４５は、ユーザが検出されるまでステップ５１０に留まる。ユーザが検出された場合、ツール４５はステップ５１５に進む。

ステップ５１５～５２５において、ツール４５は、キャンバス上にすでに載置されているモデルデバイスへのリンク候補の信号強度を表す１つ以上の信号強度表示または視覚化を動的に表示する。一般的に言えば、これらの表示は、ユーザの現在の位置での通信リンク候補の数と品質または強度をユーザに例示する。ユーザが移動すると、信号強度が再計算され、表示された視覚化の１つ以上の視覚特性（色、ダッシュまたはドット間の間隔など）がそれに応じて更新され、再計算された信号強度が示されるため、ユーザはキャンバスの周りをすばやく移動でき、ユーザがキャンバスの周りを移動するときのユーザの位置でのリンクの可用性と品質を評価できる。視覚化は、特定の閾値を超えるときに、瞬時に更新される場合と、ユーザがキャンバス上を移動するときにゆっくりと変化するように見えるように徐々に更新される場合がある。いくつかの実施形態では、ツール４５は、任意の望ましいスケール（例えば、０～１００、０～１０、Ａ～Ｆなど）、棒グラフまたは棒グラフのセットなど、に従って等級付けされたテキスト表示など、線以外の信号強度の視覚的表示を代替的または追加的に動的に更新することができる。

より具体的には、ステップ５１５において、ツール４５は、（ｉ）ユーザの現在のキャンバス位置に対応する実世界位置、（ｉｉ）ネットワークモデルに現在含まれているモデルデバイスのキャンバス位置に対応している実世界位置、（ｉｉｉ）現在のデバイスの実世界位置とユーザの現在の位置の実世界位置との間の距離、（ｉｖ）様々なデバイス間の環境のレイアウト、（ｖ）ネットワークモデルに現在含まれているモデルデバイスのシグナリング属性のうちのいずれか１つ以上に基づいて、１つ以上の信号強度を計算する。シグナリング属性の例には、信号強度、モデル化されたデバイスの関連する無線が構成されている放射パターンおよび／またはサイズ（例えば、全方向性、双方向性、単方向性）などが含まれる。次に、ツール４５は、計算された信号強度を表す視覚化または表示を表示する。

ステップ５２０において、ツール４５は、ユーザがキャンバス上の新しい位置に移動していることを検出する。

ステップ５２５において、ツール４５は、ユーザの新しいキャンバス位置に対応する新しい実世界位置に基づいて信号強度を再計算し、再計算された信号強度を反映するように表示された視覚化を更新する。ステップ５１５～５２５は連続的に稼働し得、ユーザがキャンバス内を動き回るときにリアルタイムで信号強度の動的な表示を可能にする。

ステップ５３０において、ツール４５は、ユーザが新しいデバイスモデルの望ましい位置として位置を選択したかどうかを判定する（例えば、単にその位置の上でホバリングするのとは反対に）。位置のユーザ選択が検出された場合、ツール４５はステップ５３５に進む。それ以外の場合は、ステップ５０５に戻る。

ステップ５３５において、ツール４５は、その場所に載置されるモデルデバイスを提案することができ、ユーザは、提案されたモデルデバイスの１つを選択することができる。デバイスの提案および選択を処理するための例示的な方法は、図７を参照して以下により詳細に説明される。

図６は、ツール４５によって提示され得るキャンバス６００との例示的なユーザ対話を示すスクリーンショットであり、リンク視覚化６１５は、ネットワークモデルでの既存のモデルデバイスのシンボル６１０と新しいモデルデバイスが追加され得るユーザのポインタ６０５の現在の位置との間のリンク候補の強度を示すために示されている。示されるように、キャンバスはプロセスプラント環境のレイアウトを示しており、プラント環境の様々な部分とプラント環境に載置される可能性のある任意のネットワークデバイスとの間のレイアウトと空間的関係をユーザに理解させることができる。

示されるように、視覚化６１５は、線に沿った様々なポイントでの信号強度を示す勾配着色を有する線であり得る（例えば、緑は強い信号を表し、赤は弱い信号を表す）。場合によっては、グラデーションに従って色付けされるのではなく、線が多重セクションに分割され、それぞれがそのセクションの信号強度を示す色またはパターンを有する（例えば、強い信号については緑色のセクション、並みの信号については黄色のセクション、および弱い信号については赤色のセクション）。場合によっては、線は、ポインタ６０５まで完全に延びるのではなく、終了することができる（例えば、信号の最大範囲を示す）。場合によっては、線は間隔を空けて使用し得る。

ユーザがポインタ６０５を動かすと、リンク視覚化６１５は、ユーザの新しい位置に従って信号強度を描写するためにリアルタイムで更新することができる。例えば、視覚化６１０は、ユーザが移動するにつれて拡大および縮小し、色および／またはダッシュとドットの間の間隔を更新するなどの線であり得る。

ＶＩ．新しいデバイスを提案および追加するための方法の例
図７は、ネットワークモデルに追加されるモデルデバイスを提案し、ネットワークモデルに含まれる他のデバイスに新しいモデルデバイスを自動的に接続するための例示的な方法７００を示している。方法７００は、全体的または部分的に、図１および２に示されるツール４５によって実装され得る。一実施形態では、方法７００は、メモリに格納され、方法７００の機能を実装するためにプロセッサによって実行可能である命令のセットまたはルーチンによって具体化され得る。例えば、図１に示されるデバイス１６、１８、４７、４１、または５５のうちの任意の１つ以上は、実施形態に応じて、ツール４５および方法７００を実装することができる。

一般的に言えば、方法７００は、ユーザがツール４５を介してネットワークモデルの設計を開始した後、およびいくつかのモデルデバイスが表示されたキャンバスに追加された後に実装される。

ステップ７０５において、ツール４５は、モデルネットワークに含まれるモデルデバイスのセットを検出する。既存のモデルデバイスのセットは、現在進行中の同じセッション中に載置されたか、前のセッション中に設計された格納済みモデルネットワークを表すファイルからロードされた可能性がある。

ステップ７１０において、ツール４５は、キャンバス上の位置の選択を表すユーザ入力を検出する。例えば、図８は、ツール４５によって提示され得るキャンバス８００との例示的なユーザ対話を示すスクリーンショットであり、ユーザ（ポインタ８０５によって表される）は、新しいモデルデバイスのための望ましい位置８１０を選択する。いくつかの実施形態では、ツール４５は、ユーザが位置８１０を選択したときに、新しいモデルデバイスについてのプレースホルダーシンボルを表示することができる（例えば、ユーザが追加するモデルデバイスを選択した後に変更され得る）。他の実施形態では、ツール４５は、ユーザが実際にモデルデバイスを選択した後、新しいデバイスを表すシンボルのみを表示することができる（例えば、提案されたデバイスのリストから）。

図７に戻ると、ステップ７１５において、ツール４５は、選択されたキャンバス位置でのモデルデバイスのセットの信号強度を計算する。一般的に、この計算は、選択されたキャンバス位置に対応する実世界位置と、ネットワークモデルにすでに含まれているモデルデバイスのキャンバス位置に対応するいくつかの実世界位置のそれぞれとの間の距離を計算することによって行われる。場合によっては、この計算された距離は、既存のモデルデバイスのいずれか１つ以上のユーザ定義の高さ、および／または新しいデバイスのユーザ定義の高さを考慮している。

ステップ７２０において、ツール４５は、複数のモデルデバイス候補を分析して、キャンバス上に表されるモデルネットワークに追加される提案されたモデルデバイスのリストを識別および表示する。提案は、既存のモデルデバイス、それらの信号属性、それらのプラントの場所、それらの高さ、環境内の障害物、および障害物が信号強度に与える可能性のある影響、提案されるデバイス候補の信号属性などに基づいて生成され得る。

例えば、図９は、ツール４５によって提示され得るキャンバス９００との例示的なユーザ対話を示すスクリーンショットであり、ユーザ（ポインタ９０５によって表される）は、新しいモデルデバイスの望ましい位置９１０を選択する。ユーザが望ましい場所９１０を選択する前に、モデルデバイス９０９は、ネットワークモデルにすでに存在し得、そしてキャンバス上に示され得る。ユーザが場所９１０を選択することに応答して、ツール９４５は、提案されたデバイス９１５のセットを含むウィンドウ９０１を表示し得る。

ステップ７２０に関して述べたように、ユーザが望ましい場所９１０を選択すると、ツール４５は、場所９１０での既存のモデルデバイス（例えば、モデルデバイス９０９）のそれぞれの信号強度を計算することができる。モデルデバイス９０９の信号強度および場所９１０に載置されるモデルデバイス候補の信号属性に基づいて、ツール７４５は、場所９１０に載置される提案されたモデルデバイス９２１～９２５のセットを選択することができる（モデルデバイス候補から）。いくつかの実施形態では、ユーザは、新しいデバイスの望ましい高さを選択することができ、これは、新しいモデルデバイスの計画位置９１０と既存のモデルデバイス９０９（および他の既存のモデルデバイス）との間の計算された距離に影響を与える可能性がある。いくつかの実施形態では、ツール４５は、ユーザに望ましい高さについて促さない。

図７に戻ると、ステップ７２５において、ツール４５は、提案されたモデルデバイスのユーザによる選択を検出する（例えば、図９に示されるデバイス９２１～９２５の１つ）。

ステップ７３０において、ツール４５は、選択されたモデルデバイスを表すシンボルをキャンバスに自動的に追加し、選択されたモデルデバイスとモデルネットワーク内の既存のモデルデバイスとの間に通信リンクを追加することによってモデルデバイスをモデルネットワークに自動的に追加する。ユーザがモデルネットワーク内の既存のデバイスの範囲外の位置を選択した場合、ツール４５は、新しいデバイスと既存のデバイスとの間に１つ以上の中間ノードを自動的に追加し、これらの中間ノードを介してネットワークへのリンクを確立することができる。さらに、必要に応じて、ツール４５は、ユーザがツールを追加するときに「ピンチポイント」を検出するように構成されることができ、新しいデバイスは、モデルネットワーク内の単一の既存のデバイスの範囲内にのみある。一般的に、ピンチポイントは単一障害ポイントを表す。結果として、設計段階中にピンチポイントを回避することが望ましい場合がある。したがって、ユーザがネットワークモデルに新しいモデルデバイスを追加するときにツール４５がピンチポイント接続を検出した場合、ツール４５は、中間ノードの追加を含み得る既存のモデルデバイスへの二次の１つ以上のリンクを確立し得る。信号が弱すぎると見なされる閾値は、ユーザ定義の場合もあれば、デフォルト値の場合もあり得る。

例えば、図１０は、ツール４５を介してユーザによって設計されたネットワークモデル１００１を含む、ツール４５によって提示され得るキャンバス１０００との例示的なユーザ対話を示すスクリーンショットである。ネットワークモデルには、デバイス１００５、１０１０、１０１５、１０２０、および１０２５が含まれる。さらに、ネットワークモデル１００１は、デバイス１００５をデバイス１０１０に接続するリンク１０５１と、デバイス１００５をデバイス１０１５に接続するリンク１０５２と、デバイス１００５をデバイス１０２０に接続するリンク１０５３と、デバイス１００５をデバイス１０２５に接続するリンク１０５４と、デバイス１０１０をデバイス１０１５に接続するリンク１０５５と、デバイス１０２０をデバイス１０２５に接続するリンク１０５６と、を含む。

動作例では、デバイス１０２５は、ネットワークモデル１００１に追加された最新のモデルデバイスであり得、ツール４５は、プラント環境の分析、既存のモデルデバイス１００５～１０２０の場所、既存のモデルデバイス１００５～１０２０のシグナリング属性、新しいデバイス１０２５の信号属性、モデルデバイス１００５～１０２５のうちの任意の１つ以上の高さなどに基づいて、デバイス１００５および１０２０（デバイス１０１５および１０１０ではない）に自動的に接続され得る。

ＶＩＩ．追加の検討事項
ソフトウェアに実装される場合、本明細書に記載されるアプリケーション、サービス、およびエンジンはいずれも、コンピュータもしくはプロセッサのＲＡＭもしくはＲＯＭなどにおける磁気ディスク、レーザディスク、固体メモリデバイス、分子メモリ記憶デバイス、または他の記憶媒体などの、任意の有形の非一時的コンピュータ可読メモリに記憶され得る。本明細書に開示される例示的なシステムは、他の構成要素の中でも、ハードウェア上で実行されるソフトウェアまたはファームウェアを含むように開示されているが、そのようなシステムは単に例示的であるに過ぎず、限定的であると見なされるべきではないことに留意されたい。例えば、これらのハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェア構成要素のうちのいずれかまたはすべてが、ハードウェアにのみ、ソフトウェアにのみ、またはハードウェアおよびソフトウェアの任意の組み合わせで、具体化され得ることが企図される。したがって、本明細書に記載される例示的なシステムは、１つ以上のコンピュータデバイスのプロセッサ上で実行されるソフトウェアに実装されるものとして記載されているが、提供される例がかかるシステムを実装する唯一の方式ではないことを、当業者は容易に認識するであろう。

本明細書を通して、複数の事例は、単一の事例として記載された構成要素、動作、または構造を実装することができる。１つ以上の方法の個々の動作が別個の動作として図示および記載されたが、個々の動作のうちの１つ以上が、特定の実施形態において同時に実行され得る。

本明細書に使用される際、「一実施形態」または「実施形態」に対する任意の参照は、実施形態と併せて説明された特定の要素、特徴、構造または特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な場所における「一実施形態では」という句の出現は、必ずしもすべてが同一の実施形態を参照しているとは限らない。

本明細書に使用される際、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む）ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語、またはそれらの任意の他の変形は、非排他的な包含を網羅することを意図する。例えば、要素のリストを含むプロセス、方法、物品、または装置は、必ずしもそれらの要素のみに限定されるものではなく、明示的に列挙されていないか、またはかかるプロセス、方法、物品もしくは装置に固有の他の要素を含むことができる。さらに、正反対に明示的に述べられない限り、「または」は、排他的なまたはではなく、包括的なまたはを指す。例えば、条件ＡまたはＢは、Ａが真（または存在）且つＢが偽（または存在しない）、Ａが偽（または存在しない）且つＢが真（または存在する）、ならびにＡおよびＢの双方が真である（または存在する）のうちのいずれか１つによって満たされる。

さらに、「システムが少なくとも１つのＸ、Ｙ、またはＺを含む」という句は、システムがＸ、Ｙ、Ｚ、またはそれらの何らかの組み合わせを含むことを意味する。同様に、「コンポーネントがＸ、Ｙ、またはＺのために構成される」という句は、コンポーネントがＸのために構成される、Ｙのために構成される、Ｚのために構成される、またはＸ、Ｙ、およびＺの何らかの組み合わせのために構成されることを意味する。

加えて、「ａ」または「ａｎ」の使用は、本明細書の実施形態の要素および構成要素を説明するために用いられる。この説明、およびそれに続く特許請求の範囲は、１つまたは少なくとも１つを含むように読まれるべきである。単数形はまた、それが複数形を含まないことが明らかでない限り、複数形も含む。

また、この文書の最後にある特許請求項は、「～するための手段」または「～するためのステップ」という表現が請求項において明示的に記載されているなど、伝統的な手段・プラス・機能表現が明示的に記載されていない限り、米国特許法第１１２条（ｆ）に基づいて解釈されることを意図したものではない。本明細書に記載のシステムおよび方法の少なくともいくつかの態様は、コンピュータ機能の改善、および従来のコンピュータの機能の改善を対象としている。

本明細書に使用される際、情報またはデータを通信するシステムまたはデバイスの文脈で使用されるとき、「ネットワーク」という用語は、ノード間の通信を可能にするように接続されるノード（例えば、情報を送信する、受信するまたは転送することができるデバイスまたはシステム）およびリンクの集合を指す。

実施形態に応じて（特に明記しない限り）、記載されたネットワークのそれぞれは、ノード間のトラフィックを方向付ける転送を担う専用のルータ、スイッチ、またはハブ、ならびに、任意選択的に、ネットワークの構成および管理を担う専用デバイスを含むことができる。記載されたネットワーク内のノードのうちのいくつかまたはすべてはまた、他のネットワークデバイス間で送信されるトラフィックを方向付けるために、ルータとして機能するように適合され得る。記載されたネットワークのノードは、有線または無線の様式で相互接続され得、ネットワークデバイスは、異なるルーティングおよび転送能力を有し得る。

一般的に言えば、「ノード」という用語は、接続ポイント、再分配ポイント、または通信エンドポイントを意味する。ノードは、情報を送信する、受信するまたは転送することができる任意のデバイスまたはシステム（例えば、コンピュータシステム）であり得る。例えば、メッセージを発信するまたは最終的に受信するエンドデバイスまたはエンドシステムは、ノードである。メッセージを受信および転送する中間デバイス（例えば、２つのエンドデバイス間）もまた、一般的に「ノード」であると見なされる。

特に明記しない限り、「通信リンク」または「リンク」は、２つ以上のノードを接続する経路または媒体である。リンクは、物理リンクまたは論理リンクとすることができる。物理リンクは、情報が転送されるインターフェースおよび／または媒体であり、本質的に有線であってもよくまたは無線であってもよい。物理リンクの例には、（ｉ）電気エネルギーを伝送するための導体または光を伝送するための光ファイバ接続を備えたケーブルなどの有線リンク、および（ｉｉ）電磁波の１つ以上の特性に加えられた変更を介して情報を伝える無線電磁信号などの無線リンクが含まれる。無線リンクは、電磁波の１つ以上の特性に加えられた変化を介して情報を運ぶ無線電磁信号であり得る。無線電磁信号は、マイクロ波または電波とすることができ、無線周波数または「ＲＦ」信号と称されることができる。

２つ以上のノード間の論理リンクは、基礎となる物理リンクまたは２つ以上のノードを接続する中間ノードの抽象概念を表す。例えば、２つ以上のノードは、論理リンクを介して論理的に連結され得る。論理リンクは、物理リンクおよび中間ノード（例えば、ルータ、スイッチ、または他のネットワーク機器）の任意の組み合わせを介して確立され得る。

リンクは「通信チャネル」と呼ばれることもある。無線通信システムでは、「通信チャネル」（または単に「チャネル」）という用語は一般に、特定の周波数または周波数帯域を指す。搬送信号（または搬送波）は、特定の周波数で、またはチャネルの特定の周波数帯域内で送信され得る。場合によっては、複数の信号が単一の帯域／チャネルで送信されることがある。例えば、信号は、時には異なるサブ帯域またはサブチャネルを介して、単一の帯域／チャネルで同時に送信されることがある。別の例として、信号は、時にはタイムスロットを割り当てることによって同じ帯域を介して送信されることがあり、それぞれの送信機および受信機が当該の帯域を使用する。

本明細書で使用される「メモリ」または「メモリデバイス」というフレーズは、コンピュータ可読媒体または媒体（「ＣＲＭ」）を含むシステムまたはデバイスを指す。「ＣＲＭ」は、情報（例えば、データ、コンピュータ可読命令、プログラムモジュール、アプリケーション、ルーチンなど）を載置、保持、または検索するための関連するコンピューティングシステムによってアクセス可能な媒体を指す。「ＣＲＭ」は、本質的に非一時的である媒体を意味し、電波などの無形な一時的信号は指さないことに留意されたい。

ＣＲＭは、関連するコンピューティングシステム内に含まれるか、または関連するコンピューティングシステムと通信する、任意の技術、デバイス、またはデバイスグループに実装されることができる。ＣＲＭは、揮発性または不揮発性の媒体、およびリムーバブルまたは非リムーバブルの媒体を含むことができる。ＣＲＭは、限定されるものではないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、もしくは他のメモリ技術、ＣＤ－ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）もしくは他の光ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶デバイス、または情報を記憶するために使用され得、かつコンピューティングシステムによってアクセスされ得る任意の他の媒体を含み得る。ＣＲＭは、システムバスに通信可能に連結され、ＣＲＭと、システムバスに連結された他のシステムまたは構成要素との間の通信を可能にする。いくつかの実装において、ＣＲＭは、メモリインターフェース（例えば、メモリコントローラ）を介してシステムバスに連結され得る。メモリインターフェースは、ＣＲＭとシステムバスとの間のデータの流れを管理する回路である。

本明細書に記載の例示的な方法（例えば、方法４００、５００、および７００）の様々な動作は、少なくとも部分的に、１つ以上の記載された、または暗黙的に開示されたコントローラまたはプロセッサによって実行されることができる。一般的に言えば、「プロセッサ」および「マイクロプロセッサ」という用語は、互換的に使用され、それぞれがメモリに記憶された命令を取得および実行するように構成されたコンピュータプロセッサを指す。

これらの命令を実行することによって、開示されたプロセッサは、命令によって定義される様々な動作または機能を実行することができる。開示されたプロセッサは、特定の実施形態に応じて、（例えば、命令またはソフトウェアによって）一時的に構成されてもよく、または関連する動作もしくは機能を実行するように恒久的に構成されてもよい（例えば、特定用途向け集積回路またはＡＳＩＣ用のプロセッサ）。各開示されたプロセッサは、例えば、メモリコントローラまたはＩ／Ｏコントローラも含み得る、チップセットの部品であってもよい。チップセットは、Ｉ／Ｏおよびメモリ管理機能、ならびに複数の汎用または専用レジスタ、タイマなどを提供するように典型的に構成された集積回路内の電子部品の集合である。一般的に言うと、説明されるプロセッサのうちの１つ以上は、システムバスを介して他の構成要素（メモリデバイスやＩ／Ｏデバイスなど）に通信可能に結合され得る。

動作の確実な性能は、単一のマシン内に存在するのみならず、いくつかのマシンにわたって配備された１つ以上のプロセッサの間で分散されることができる。例えば、単一のプロセッサが動作のセットを実行するものとして説明されるとき、複数のプロセッサは、複数のプロセッサにわたる任意の所望の分散に従って、いくつかの実施形態では、動作のセットを実行し得ることが理解される。一部の実施形態の例では、１つ以上のプロセッサは、（例えば、家庭環境内の、職場環境内の、またはサーバファームとして）単一の場所に存在することができるが、他の実施形態では、プロセッサは、多数の場所にわたって分散されてもよい。

「処理する（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」、「コンピューティングする（ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）」、「計算する（ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ）」、「判定する（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ）」、「提示する（ｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇ）」、「表示する（ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ）」などのような単語は、１つ以上のメモリ（例えば、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、もしくはそれらの組み合わせ）、レジスタ、または情報を受信、記憶、送信、もしくは表示する他の機械構成要素内の物理（例えば、電気、磁気、または光）量として表されたデータを操作または変換する機械（例えば、コンピュータ）の動作またはプロセスを指し得る。

特に明記しない限り、本開示で説明される「ルーチン」、「モジュール」、または「アプリケーション」は、ＣＲＭに記憶されることができるコンピュータ可読命令のセットを指す。例えば、ツール４５は、ＣＲＭに格納されているルーチンであり得る。一般に、ＣＲＭは、命令を表すかまたはそれに対応するコンピュータ可読コード（「コード」）を記憶し、コードは、ルーチンまたはアプリケーションによって表されるかまたはそれに関連付けられるものとして説明される機能を容易にするためにプロセッサによって実行されるように適合される。各ルーチンまたはアプリケーションは、スタンドアロンの実行可能ファイル、実行可能ファイルのスイートまたはバンドル、実行可能ファイルもしくはプログラムによって利用される１つ以上の非実行可能ファイル、またはそれらの何らかの組み合わせを介して実装されることができる。場合によっては、特に明記しない限り、説明されているルーチンの１つ以上は、１つ以上のＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または任意の他のハードウェアもしくはファームウェア要素にハードコードされることができる。

Claims (38)

1. プロセス制御環境におけるネットワークの視覚的設計を容易にするための方法であって、前記方法は、
   キャンバスを表示することであって、前記キャンバスは、ユーザがネットワークに含められるデバイスおよびリンクを表すシンボルを前記キャンバス内に載置および配置することにより、前記ユーザがプロセス制御環境における前記ネットワークのネットワークモデルを設計することを可能にするように構成されている、表示することと、
   ネットワークモデルに含まれるモデルデバイスのセットを表す、前記キャンバス上のデバイスシンボルのセットを検出することと、
   前記キャンバス上のキャンバス位置の選択を検出することと、
   （ｉ）前記キャンバス位置に対応する実世界位置と、（ｉｉ）前記ネットワークに含まれる前記モデルデバイスのセットに含まれる各モデルデバイスの実世界位置と、（ｉｉｉ）前記ネットワークに含まれる前記モデルデバイスのセットに含まれる各デバイスの無線シグナリング属性との分析に基づいて、前記キャンバス位置に対応する前記実世界位置における、前記モデルデバイスのセットの１つ以上の信号強度を計算することと、
   複数のモデルデバイス候補から選択され、前記キャンバス位置に載置されて前記ネットワークモデルに追加される、提案されたモデルデバイスのユーザ選択可能リストを生成および表示することであって、前記ユーザ選択可能リストが、（ｉ）前記実世界位置における前記計算された１つ以上の信号強度と、（ｉｉ）前記複数のデバイス候補の無線シグナリング属性とに基づいて生成される、生成および表示することと、を含む、方法。
2. 前記ユーザ選択可能リストから選択されたモデルデバイスの選択を検出することと、
   前記選択されたモデルデバイスを表すデバイスシンボルを前記キャンバス位置において前記キャンバスに追加することにより、前記選択を検出することに応答することと、
   前記ネットワークモデルが、前記選択されたモデルデバイスを含むように、前記キャンバスに含まれているシンボルに基づいて前記ネットワークモデルを生成することと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記ネットワークモデルに含まれる前記モデルデバイスのセットから、最も強い信号強度を有する１つ以上のモデルデバイスを選択するように前記１つ以上の信号強度を分析することと、
   （ｉ）前記選択されたモデルデバイスと、（ｉｉ）前記モデルデバイスのセットから選択された、前記実世界位置にて最も強い信号強度を有する前記１つ以上のモデルデバイスとの間の１つ以上のリンクを表す１つ以上のリンクシンボルを前記キャンバスに自動的に追加することと、をさらに含み、
   前記キャンバスに含まれる前記シンボルに基づいて前記ネットワークモデルを生成することは、前記ネットワークモデルが、（ｉ）前記選択されたモデルデバイスと、（ｉｉ）前記モデルデバイスのセットから選択された、前記実世界位置における最も強い信号強度を有する前記１つ以上のモデルデバイスとの間の前記１つ以上のリンクを含むように、前記ネットワークモデルを生成することを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記選択された１つ以上のモデルデバイスの前記信号強度が、閾値を下回っていることを検出することと、
   前記信号強度が前記閾値を下回っていることを検出することに応答して、中間デバイスを表す中間デバイスシンボルを前記キャンバスに自動的に追加することと、をさらに含み、
   前記１つ以上のリンクシンボルを前記キャンバスに自動的に追加することは、（ｉ）前記選択されたモデルデバイスを表す前記デバイスシンボルと、前記中間デバイスシンボルとの間の第１のリンクシンボルと、（ｉｉ）前記中間デバイスシンボルと、前記選択されたデバイスを表す前記デバイスシンボルが追加される前に、前記キャンバス上にあった前記デバイスシンボルのセットとの間の第２のリンクシンボルとを追加することを含み、
   前記ネットワークモデルを生成することが、前記ネットワークモデルが、（ｉ）前記モデル中間デバイスと、（ｉｉ）前記第１および第２のリンクシンボルに対応する第１および第２のリンクとを含むように、前記ネットワークモデルを生成することを含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記１つ以上の信号強度を計算することが、（ｉ）前記選択されたモデルデバイスのユーザ定義高さを受信することと、（ｉｉ）前記キャンバス位置に対応する前記実世界位置と、前記モデルデバイスのセットにおける各モデルデバイスの前記実世界位置との間の１つ以上の距離を、前記ユーザ定義高さを考慮した様式で計算することと、を含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記モデルデバイスのセットにおける前記モデルデバイスの１つ以上の望ましい高さを受信することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記１つ以上の信号強度を計算することは、前記モデルデバイスのデフォルトの高さに基づいて前記１つ以上の信号強度を計算することを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記１つ以上の信号強度を前記計算することに基づいて、前記キャンバス位置に対応する前記実世界位置が前記モデルデバイスのセットの範囲外であることを検出することをさらに含み、
   提案されたモデルデバイスの前記ユーザ選択可能リストを生成することおよび表示することは、提案されたモデルデバイスの前記ユーザ選択可能リストでモデルリピータを生成することおよび表示することによって、前記実世界位置が範囲外であることを前記検出することに応答することを含む、請求項１に記載の方法。
9. プロセス制御環境におけるネットワークの視覚的設計を容易にするためのシステムであって、前記方法システムは、
   ディスプレイとユーザ入力構成要素とを含むユーザインターフェースと、
   前記ユーザインターフェースに結合され、
   キャンバスを前記ディスプレイを介して表示することであって、前記キャンバスは、ユーザがメッシュネットワークに含められるネットワークデバイスおよびリンクを表すシンボルを前記キャンバス内に載置および配置することにより、前記ユーザがプロセス制御環境における前記メッシュネットワークのメッシュネットワークモデルを設計することを可能にするように構成されている、表示することと、
   メッシュネットワークモデルに含まれるデバイスを表す、前記キャンバス上のデバイスシンボルのセットを検出することと、
   前記ユーザ入力構成要素を介して、前記キャンバス上のキャンバス位置の選択を検出することと、
   （ｉ）前記キャンバス位置に対応する実世界位置と、（ｉｉ）前記メッシュネットワークに含まれる前記デバイスのセットに含まれる各デバイスの実世界位置と、（ｉｉｉ）前記メッシュネットワークに含まれる前記デバイスのセットに含まれる各デバイスの無線シグナリング属性との分析に基づいて、前記キャンバス位置に対応する前記実世界位置における、前記デバイスのセットの１つ以上の信号強度を計算することと、
   複数のデバイス候補から選択され、前記キャンバス位置に載置されて前記メッシュネットワークモデルに追加される、提案されたデバイスのユーザ選択可能リストを生成および表示することであって、前記ユーザ選択可能リストが、（ｉ）前記実世界位置における前記計算された１つ以上の信号強度と、（ｉｉ）前記複数のデバイス候補の無線シグナリング属性とに基づいて生成される、生成および表示することと、を行うように構成された１つ以上のプロセッサと、を備える、システム。
10. 前記ユーザ選択可能リストから選択されたモデルデバイスの選択を検出することと、
    前記選択されたモデルデバイスを表すデバイスシンボルを前記キャンバス位置において前記キャンバスに追加することにより、前記選択を検出することに応答することと、
    前記ネットワークモデルが、前記選択されたモデルデバイスを含むように、前記キャンバスに含まれているシンボルに基づいて前記ネットワークモデルを生成することと、をさらに含む、請求項９に記載のシステム。
11. 前記ネットワークモデルに含まれる前記モデルデバイスのセットから、最も強い信号強度を有する１つ以上のモデルデバイスを選択するように前記１つ以上の信号強度を分析することと、
    （ｉ）前記選択されたモデルデバイスと、（ｉｉ）前記モデルデバイスのセットから選択された、前記実世界位置にて最も強い信号強度を有する前記１つ以上のモデルデバイスとの間の１つ以上のリンクを表す１つ以上のリンクシンボルを前記キャンバスに自動的に追加することと、をさらに含み、
    前記キャンバスに含まれる前記シンボルに基づいて前記ネットワークモデルを生成することは、前記ネットワークモデルが、（ｉ）前記選択されたモデルデバイスと、（ｉｉ）前記モデルデバイスのセットから選択された、前記実世界位置における最も強い信号強度を有する前記１つ以上のモデルデバイスとの間の前記１つ以上のリンクを含むように、前記ネットワークモデルを生成することを含む、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記選択された１つ以上のモデルデバイスの前記信号強度が、閾値を下回っていることを検出することと、
    前記信号強度が前記閾値を下回っていることを検出することに応答して、モデルリピータを表す中間デバイスシンボルを前記キャンバスに自動的に追加することと、をさらに含み、
    前記１つ以上のリンクシンボルを前記キャンバスに自動的に追加することは、（ｉ）前記選択されたモデルデバイスを表す前記デバイスシンボルと、前記中間デバイスシンボルとの間の第１のリンクシンボルと、（ｉｉ）前記中間デバイスシンボルと、前記選択されたデバイスを表す前記デバイスシンボルが追加される前に、前記キャンバス上にあった前記デバイスシンボルのセットとの間の第２のリンクシンボルとを追加することを含み、
    前記ネットワークモデルを生成することが、前記ネットワークモデルが、（ｉ）前記モデルリピータと、（ｉｉ）前記第１および第２のリンクシンボルに対応する第１および第２のリンクとを備えるように、前記ネットワークモデルを生成することを含む、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記１つ以上の信号強度を計算することが、（ｉ）前記選択されたモデルデバイスのユーザ定義の高さを受信することと、（ｉｉ）前記キャンバス位置に対応する前記実世界位置と、前記モデルデバイスのセットにおける各モデルデバイスの前記実世界位置との間の１つ以上の距離を、前記ユーザ定義の高さを考慮した様式で計算することを含む、請求項９に記載のシステム。
14. 前記モデルデバイスのセットにおける前記モデルデバイスの１つ以上の望ましい高さを受信することをさらに含む、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記１つ以上の信号強度を計算することは、前記モデルデバイスのデフォルトの高さに基づいて前記１つ以上の信号強度を計算することを含む、請求項９に記載のシステム。
16. 前記１つ以上の信号強度を前記計算することに基づいて、前記キャンバス位置に対応する前記実世界位置が前記モデルデバイスのセットの範囲外であることを検出することをさらに含み、
    提案されたモデルデバイスの前記ユーザ選択可能リストを生成することおよび表示することは、提案されたモデルデバイスの前記ユーザ選択可能リストでモデルリピータを生成することおよび表示することによって、前記実世界位置が範囲外であることを前記検出することに応答することを含む、請求項９に記載のシステム。
17. プロセス制御環境におけるネットワークを設計するためのユーザインターフェースで通信リンク候補を動的に視覚化するための方法であって、前記方法は、
    キャンバスを表示することであって、前記キャンバスは、ユーザがネットワークに含められるネットワークデバイスおよびリンクを表すシンボルを前記キャンバス内に載置および配置することにより、前記ユーザがプロセス制御環境における前記ネットワークのネットワークモデルを設計することを可能にするように構成されている、表示することと、
    メッシュネットワークモデルに含まれるデバイスを表す、前記キャンバス上のデバイスシンボルのセットを検出することと、
    前記キャンバス上の第１のキャンバス位置で、ユーザの位置を表すポインタを検出することと、
    前記ポインタに関連する前記デバイスのセットの１つ以上の信号強度を表す１つ以上の信号強度表示を動的に表示することであって、
    （ｉ）前記第１のキャンバス位置に対応する第１の実世界位置における、前記デバイスのセットの前記１つ以上の信号強度を計算することと、
    （ｉｉ）前記第１の実世界位置における前記１つ以上の信号強度を表す第１の特性を所有するように、前記１つ以上の信号強度表示を表示することと、
    （ｉｉｉ）前記第１のキャンバス位置から第２のキャンバス位置に移動する前記ポインタを検出することと、
    （ｉｖ）前記第２のキャンバス位置に対応する第２の実世界位置における前記１つ以上の信号強度を再計算することによって、移動する前記ユーザポインタ要素の検出に応答することと、
    （ｖ）前記再計算された１つ以上の信号強度を示すために前記１つ以上の信号強度表示を更新することであって、前記更新された１つ以上の信号強度表示が、前記第２の実世界位置における前記再計算された１つ以上の信号強度を表す第２の特性を所有する、更新することと、を含む、動的に表示することと、を含む、方法。
18. １つ以上の信号強度インジケータが、前記デバイスのセットの１つ以上の信号を表す線である、請求項１７に記載の方法。
19. 前記第１の特性が、第１の色であり、前記第２の特性が、第２の色である、請求項１８に記載の方法。
20. 前記１つ以上の信号強度インジケータを更新することは、ポイントが、前記第１のキャンバス位置から前記第２のキャンバス位置に移動するにつれて、前記１つ以上の信号強度インジケータを前記第１の色から前記第２の色に徐々に変更することを含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記１つ以上の信号強度インジケータを更新することは、前記第１のキャンバス位置と前記第２のキャンバス位置との間の閾値距離が超えられたときに、前記１つ以上の信号強度インジケータを前記第１の色から前記第２の色に瞬時に変更することを含む、請求項１９に記載の方法。
22. 前記１つ以上の信号強度インジケータの各々は、前記信号強度インジケータに沿った多重のポイントで信号強度を示す勾配着色を有し、それによって、前記第１の色が、第１の信号強度を表し、前記第２の色が、前記第１の信号強度よりも弱い、第２の信号強度を表す、請求項１９に記載の方法。
23. 前記１つ以上の信号強度インジケータがドット化またはダッシュ化されており、前記第１の特性が前記ダッシュまたはドット間の第１の間隔を表し、前記第２の特性が、前記第１の間隔よりも広い第２の間隔を表す、請求項１８に記載の方法。
24. 前記１つ以上の信号強度インジケータの各々は、対応するデバイスについての信号強度を表す棒グラフである、請求項１７に記載の方法。
25. 前記キャンバス上に載置される次のデバイスの望ましい高さを前記ユーザから受信することをさらに含み、
    前記計算は、（ｉ）前記キャンバス位置に対応する前記第１の実世界位置と前記デバイスのセットに含まれる各デバイスの前記実世界位置との間の１つ以上の距離であって、計算される１つ以上の距離と、（ｉｉ）前記ネットワークに含まれる前記デバイスのセットに含まれる各デバイスの無線シグナリング属性との分析に基づいて、前記第１の実世界位置における前記１つ以上の信号強度を計算することを含む、請求項１７に記載の方法。
26. 前記ポインタが、前記ユーザの前記位置を表す不可視のユーザインターフェース要素である、請求項１７に記載の方法。
27. 前記キャンバスを表示することは、タッチスクリーンを介して前記キャンバスを表示することを含む、請求項２６に記載の方法。
28. プロセス制御環境におけるネットワークを設計するためのユーザインターフェースで通信リンク候補を動的に視覚化するためのシステムであって、前記システムは、
    ディスプレイとユーザ入力構成要素とを含むユーザインターフェースと、
    前記ユーザインターフェースに結合され、
    キャンバスを、前記ディスプレイを介して表示することであって、前記キャンバスは、ユーザがネットワークに含められるネットワークデバイスおよびリンクを表すシンボルを前記キャンバス内に載置および配置することにより、前記ユーザがプロセス制御環境における前記ネットワークのネットワークモデルを設計することを可能にするように構成されている、表示することと、
    メッシュネットワークモデルに含まれるデバイスを表す、前記キャンバス上のデバイスシンボルのセットを検出することと、
    前記ユーザ入力構成要素を介して、前記キャンバス上の第１のキャンバス位置で、ユーザの位置を表すポインタを検出することと、
    前記ディスプレイを介して、前記ポインタに関連する前記デバイスのセットの１つ以上の信号強度を表す１つ以上の信号強度表示を動的に表示することであって、
    （ｉ）前記デバイスのセットの、前記第１のキャンバス位置に対応する第１の実世界位置における、前記１つ以上の信号強度を計算することと、
    （ｉｉ）前記第１の実世界位置における前記１つ以上の信号強度を表す第１の特性を所有するように、前記１つ以上の信号強度表示を表示することと、
    （ｉｉｉ）前記第１のキャンバス位置から第２のキャンバス位置に移動する前記ポインタを検出することと、
    （ｉｖ）前記第２のキャンバス位置に対応する第２の実世界の位置で前記１つ以上の信号強度を再計算することによって、移動するユーザポインタ要素の検出に応答することと、
    （ｖ）前記再計算された１つ以上の信号強度を示すために前記１つ以上の信号強度表示を更新することであって、前記更新された１つ以上の信号強度表示が、前記第２の実世界位置における前記再計算された１つ以上の信号強度を表す第２の特性を所有する、更新することと、を含む、動的に表示することと、を行うように構成されている、１つ以上のプロセッサと、を備える、システム。
29. 前記１つ以上の信号強度インジケータが、前記デバイスのセットのための１つ以上の信号を表す線である、請求項２８に記載のシステム。
30. 前記第１の特性が、第１の色であり、前記第２の特性が、第２の色である、請求項２９に記載のシステム。
31. 前記１つ以上の信号強度インジケータを更新することは、ポイントが、前記第１のキャンバス位置から前記第２のキャンバス位置に移動するにつれて、前記１つ以上の信号強度インジケータを前記第１の色から前記第２の色に徐々に変更することを含む、請求項３０に記載のシステム。
32. 前記１つ以上の信号強度インジケータを更新することは、前記第１のキャンバス位置と前記第２のキャンバス位置との間の閾値距離が超えられたときに、前記１つ以上の信号強度インジケータを前記第１の色から前記第２の色に瞬時に変更することを含む、請求項２９に記載のシステム。
33. 前記１つ以上の信号強度インジケータの各々は、前記信号強度インジケータに沿った多重のポイントで信号強度を示す勾配着色を有し、それによって、前記第１の色が、第１の信号強度を表し、前記第２の色が、前記第１の信号強度よりも弱い、第２の信号強度を表す、請求項２９に記載のシステム。
34. 前記１つ以上の信号強度インジケータがドット化またはダッシュ化されており、前記第１の特性が前記ダッシュまたはドット間の第１の間隔を表し、前記第２の特性が、前記第１の間隔よりも広い第２の間隔を表す、請求項２９に記載のシステム。
35. 前記１つ以上の信号強度インジケータの各々は、対応するデバイスについての信号強度を表す棒グラフである、請求項２８に記載のシステム。
36. 前記１つ以上のプロセッサが、前記ユーザ入力構成要素を介して、前記キャンバス上に載置される次のデバイスの望ましい高さを受信するようにさらに構成されており、
    前記第２のキャンバス位置に対応する前記第２の実世界位置における前記１つ以上の信号強度を再計算することが、（ｉ）前記第２の実世界位置と前記デバイスのセットでの前記デバイスの前記実世界位置との間の１つ以上の距離を計算することと、（ｉｉ）前記ネットワークに含まれる前記デバイスのセットに含まれる各デバイスの無線シグナリング属性を分析することと、（ｉｉｉ）前記１つ以上の距離および前記無線信号属性に基づいて、前記１つ以上の信号強度を再計算することと、を含む、請求項２８に記載のシステム。
37. 前記ポインタが、前記ユーザの前記位置を表す不可視のユーザインターフェース要素である、請求項１８に記載のシステム。
38. 前記ディスプレイがタッチスクリーンである、請求項３７に記載のシステム。

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