JP2023500171A - ハイブリッドネットワークに基づく無線制御システム - Google Patents

Abstract

大きく、高密度な無線制御システム１００において、制御コマンドの配信及びデータ収集等のための、通信の効率及び信頼性を向上させるために、システム内の複数のノードの各々に、ルータノード２００、非ルータノード３００、又はデータコレクタノード４００という３つの役割のうち１つが割り当てられる。無線制御システム１００におけるノード２００、３００、４００は、２つの通信プロトコルの少なくとも一方に従って動作することが可能である。第１の通信プロトコルは、マルチホップルーティングによるメッシュ又はツリーネットワークをサポートすることが可能であり、第２の通信プロトコルは、ポイントツーポイント接続によるスターネットワークをサポートすることが可能である。ルータノードは、大規模ネットワークの接続性を保証するために疎なマルチホップネットワークを構築する。１ホップ直接リンク内の各ルータノードの周囲には、少なくとも１つの非ルータノード及び少なくとも１つのデータコレクタノードを含むローカルスターネットワークが構築される。

Description

本発明は、無線制御システムの分野に関する。とりわけ、ハイブリッドネットワークトポロジアプローチを用いて複数のノードに制御コマンドを配信する及び複数のノードからの情報を転送するための無線制御システムに関連するさまざまな方法、装置、システム及びコンピュータ可読媒体が本明細書で開示される。

業務用照明市場(professional lighting market)では、（リモート）スケジューリング、エネルギモニタリング、センサベースの照明制御、アセットマネジメント等のあらゆる種類の新しい機能を可能にする、コネクテッドライティングシステム(connected lighting system)への移行が進んでいる。多くの場合、これらのシステムは既存の建物に設置され、この場合、天井を介して（照明制御のための）新しいケーブルを敷設する必要がないように、無線ネットワークが好まれる。現在広く使用されているこのような無線ネットワークプロトコルの例としては、ＩＥＥＥ ８０２．１５．４、ＩＥＥＥ ８０２．１５．１又はＩＥＥＥ ８０２．１１規格の上に構築された様々な独自のネットワーク実装、及びＺｉｇｂｅｅ（登録商標）、Ｔｈｒｅａｄ、ＢＬＥ、ＢＬＥメッシュ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）ダイレクト（Ｗｉ－Ｆｉ ｄｉｒｅｃｔ)等のオープン規格がある。

多くの場合、ネットワークは、中央コントローラから直接リンクですべてのノードに到達できず、斯くして、これらのリモートノードは、１つ又は複数の中継ノードからの助けを必要とし得るほど大きくなる可能性がある。フラッディングベースのルーティングアプローチ(flooding-based routing approach)は、多数のノードに制御メッセージを配信するために広く使用される。メッセージはブロードキャストされ、多くのノードによって同時に受信され、各ノードがメッセージを数回繰り返す場合、メッセージを見逃す可能性は、許容できるほどに十分低くなる。ネットワークのサイズ及び密度に依存して、繰り返しの回数は、ブロードキャストに起因する「ネットワークストーム」を抑制するために、（一部のネットワークにおいて）構成(configure)されることができる。このような抑制がないと、各ノードは、典型的には、限られた回数しかメッセージを再送信しないであろう。そうしないと、２００個のノードのネットワークにおける単一のブロードキャストメッセージが、数万の再送信に簡単につながってしまう可能性がある。

しかしながら、高ノード密度(high node density)で配備される多数のノードを含む制御システムでは、多くのノードが直接通信範囲(direct communication range)にあるため衝突が発生する。このようなフラッディングベースのルーティングは、あまり効率的でない可能性がある。

上記に鑑み、本開示は、より効率的且つ信頼性の高い態様で多数のノードに情報を配信する及び多数のノードからの情報を転送するための無線制御ネットワークシステムに関連するメカニズムを提供する方法、装置、システム、コンピュータプログラム及びコンピュータ可読媒体に関する。斯くして、制御システムは、無線通信ネットワークにおいて行使される。とりわけ、本発明の目的は、請求項１に記載の無線制御システムによって、請求項１２に記載の無線制御システムにおける複数のノードのうちのノードによって、請求項１３に記載の無線制御システムの方法によって、請求項１４に記載のノードの方法によって、請求項１５に記載のシステムの分散コンピュータプログラムによって、及び請求項１６に記載のノードのコンピュータプログラムによって達成される。

したがって、大きく、密なネットワークにおける情報配信及び収集(information distribution and collection)の効率及び信頼性を向上させるために、メッシュ及びスタートポロジの組み合わせを有するハイブリッドネットワークトポロジが、第１の通信プロトコル及び第２の通信プロトコルの２つの異なる通信プロトコルを活用する、及び複数のノードの各々に３つの異なる役割のうちの１つを割り当てることにより構築される。第１の通信プロトコルは、マルチホップルーティングケイパビリティ(multi-hop routing capability)を有し、第２の通信プロトコルは、ポイントツーポイント接続をサポートする。ハイブリッドネットワークトポロジにおいて２つの通信プロトコルを活用することにより、より効率的な通信態様が実現される。好ましくは、異なる周波数割り当てスキームが異なる通信プロトコルによって使用され、斯くして、より多くの同時通信が、２つの異なる通信プロトコルに従って異なる周波数帯／チャネルで行われることができる。

本発明の第１の態様によれば、無線制御システムが提供される。無線制御システムは、マルチホップルーティングを有するメッシュ又はツリーネットワークをサポートすることが可能である第１の通信プロトコル、及びポイントツーポイント接続を有するスターネットワークをサポートすることが可能である第２の通信プロトコルの少なくとも一方に従って動作するように構成される複数のノードを含む。複数のノードの各ノードは、３つの役割のうちの１つが割り当てられ、３つの役割の各々は、複数のノードのうちの少なくとも１つのノードに割り当てられ、３つの役割は、
－ 当該ノードが、当該ノードのルーティングケイパビリティが有効にされ、当該ノードは、マルチホップルーティングを介して、複数のノードに制御コマンドを配信する及び複数のノードから受信されるステータス情報(status information)を転送するように動作可能である、第１の通信プロトコルに従う第１のモードで動作するように構成される、第１の役割、
－ 当該ノードが、当該ノードのルーティングケイパビリティが無効にされ、当該ノードは、１ホップ直接リンク(one-hop direct link)により複数のノードのうちの別のノードによってブロードキャストされる制御コマンドを受信するように動作可能である、第１の通信プロトコルに従う第２のモード、及び、当該ノードは、複数のノードのうちの１つ以上のノードにステータス情報を送信するように動作可能である、第２の通信プロトコルに従う第３のモードの両方で動作するように構成される、第２の役割、及び
－ 当該ノードが、当該ノードは、ポイントツーポイント接続により複数のノードのうちの１つ以上のノードからステータス情報を受信するように動作可能である、第２の通信プロトコルに従う第４のモード、及び、当該ノードは、１ホップ直接リンクにより複数のノードのうちの親ノードに、第４のモードで１つ以上のノードから受信される、集約ステータス情報(aggregated status information)を送信するように動作可能であり、親ノードは、第１の役割が割り当てられるノード又は第２の役割が割り当てられるノードである、第１の通信プロトコルに従う第５のモードの両方で動作するように構成される、第３の役割である。

一例では、無線制御システムは、中央コントローラ又はゲートウェイデバイス及び制御されるべき複数のノードを含む１対多ネットワークであってもよい。ネットワーク上で配信される制御コマンドは、中央コントローラからローカルに来てもよく、又はクラウドからゲートウェイデバイスを介して来てもよい。中央コントローラ又はゲートウェイデバイスは、大きな分散ネットワークに対して集中的に(in a centralized manner)制御コマンドを送出するためのものである。逆に、大きな分散ネットワーク内の複数のノードは、中央コントローラ又はクラウドによって制御される機能デバイス又はアクチュエータに関連するステータス情報を含むフィードバックを中央コントローラ又はクラウドに提供するように構成される。アクチュエータ以外、他のセンサが、複数のノードとコロケート(co-locate)されてもよい。斯くして、ステータス情報はまた、温度、湿度等に関連するデータ等、他のセンサからのセンシングデータを含んでもよい。それゆえ、好ましい一例では、システムにおける通信は、一対多又は多対一であり得る。

第１の役割が割り当てられるノードは、第１の通信プロトコルに従ってルータノードとして機能する。マルチホップルーティングケイパビリティが有効にされ、ルータノードは、複数のノードに及び複数のノードから双方向的に(in a bidirectional manner)制御コマンド及びステータス情報又はセンシングデータを中継するように構成される。第２の役割が割り当てられるノードは、主として、ルーティングケイパビリティが無効にされ、第１の通信プロトコルに従って動作することにより、非ルータノードとして動作する。非ルータノードは、１ホップ直接リンクで第１の役割が割り当てられるノードによってブロードキャストされる制御コマンドを検出する、及び、第２の通信プロトコルに従ってポイントツーポイント接続を介して自身のステータス情報又はセンシングデータを送出する。ここで、ポイントツーポイント接続(point-to-point connection)は、ポイントツーマルチポイント接続(point-to-multipoint connection)も含むと見なされる。第３の役割が割り当てられるたノードは、データコレクタノード(data-collector node)として機能する。データコレクタノードは、主として、周囲の１つ以上のノードからステータス情報又はセンシングデータを収集するために第２の通信プロトコルに従って動作する。データコレクタノードは、ある期間中に収集された(collected)情報又はデータを集約し(aggregate)、その後、好ましくは、単一のデータパケットにおいて、１ホップ直接リンクを使用して親ノードに送信する。期間は、収集されたステータス情報若しくはセンシングデータのサイズ、又は単一のデータパケットの容量、又はこのような情報若しくはデータを収集することに関するレイテンシ要件(latency requirement)に従って決定されてもよい。典型的なステータス情報及びセンシングデータは、ネットワーク容量と比較して比較的低いデータレートを有するが、かなりクリティカルなレイテンシ要件のものであり得ることを考えると、単一のデータパケットに複数のノードからの情報及びデータを集約することは、パケットヘッダ等、パケットオーバーヘッドの低減及び複数の同時送信間の潜在的な衝突の低減という観点から、第１の通信ネットワークに従う大きなネットワークにおける送信をより効率的にすることができる。

複数のノードの各々に３つの役割のうち１つの役割を割り当てることにより、元の大きく密なネットワーク(original large dense network)は、第１の通信プロトコルの観点で疎なマルチホップネットワーク(sparse multi-hop network)に変化する。疎なマルチホップネットワークは、主として、ほとんどの時間第１のモードにとどまる、第１の役割が割り当てられるノード、すなわちルータノードを含む。各ルータノードの周囲には、第１の通信プロトコルに従って１ホップ直接リンクを介して、又は第２の通信プロトコルに従ってポイントツーポイント若しくはポイントツーマルチポイント接続を介して通信する、第２の役割又は第３の役割が割り当てられるノードを含むローカルスターネットワークが構築される。斯くして、ハイブリッドネットワークトポロジ(hybrid network topology)が、２つの通信プロトコルを活用する及び個々のノードに３つの役割のうちの特定の役割を割り当てることにより無線制御システムにおいて構築される。

疎なマルチホップネットワークにおけるパケットの衝突は、可能な限り制限されるべきであることに留意されたい。なぜなら、これらのパケットは長い経路を伝搬してきた可能性があり、ネットワーク帯域及び電力消費の両方の観点から、このようなパケットを再送信することはかなりのリソースを消費することになり得るからである。マルチホップ中継に参加するノードの数を減らすことにより、第１の通信プロトコルに従う疎なネットワークにおける衝突は大幅に低減される。非ルータノードは、第１の通信プロトコルに従って純粋にリッスンし、送信しない。それゆえ、非ルータノードは、第１の通信プロトコルに従う疎なマルチホップネットワークにおいて衝突を引き起こさない。データコレクタノードは、第１の通信プロトコルに従って親ノードに集約ステータス情報又はセンシングデータを含むデータパケットを送信するが、このようなデータパケットは断続的に送信される。さらに、好ましいことに、親ノードはデータコレクタノードから１ホップ直接リンクによって離されるので、低減した送信電力が、データコレクタノードから疎なマルチホップネットワークへの潜在的な干渉をさらに低減するために使用され得る。

第３の役割が割り当てられるノード、すなわちデータコレクタノードの親ノードは、データコレクタノードと、第１の通信プロトコルに従う疎なマルチホップネットワークである、ネットワークとの間のインターフェースとして機能することを担う。双方向通信がインターフェース上で関与する。一方向において、親ノードは、エンドノード、すなわちデータコレクタノードからデータを受信する、及びデータを疎なマルチホップネットワークに転送するように構成される。好ましくは、第１の役割が割り当てられるノードが第３の役割が割り当てられるノードの親ノードである場合、第１の役割が割り当てられるノードはさらに、第１のモードで動作して、マルチホップルーティングを介して次のホップに第３の役割が割り当てられるノードから受信される集約ステータス情報を転送するように構成される。

他方、親ノードは、疎なマルチホップネットワークからエンドノードに制御コマンドをデリバリする(deliver)ことを担う。第１の役割が割り当てられるノード、すなわちルータノードが、第３の役割が割り当てられるノード、すなわちデータコレクタノードの親ノードである場合、データコレクタノードは、ポーリングメカニズムに起因する固有のレイテンシが最も望ましくないが、制御コマンドが利用可能であるかどうかをチェックするため親を時々ポーリングするために第１の通信プロトコルに従って動作するよう切り替えてもよい。

別の例では、第２の役割が割り当てられるノードが第３の役割が割り当てられるノードの親ノードであり、第２の役割が割り当てられるノードはさらに、１ホップ直接リンクを介して第１の役割が割り当てられるノードに第３の役割が割り当てられるノードから受信される集約ステータス情報を転送する場合に第１の通信プロトコルに従う第２のモードで動作するように構成される。これは、データコレクタノードと非ルータノードとの間のリンク品質が、データコレクタノードとルータノードとの間のリンク品質よりもはるかに良好である場合に有益であり得る。

一例では、第２の通信プロトコルに従うポイントツーポイント接続は、ポイントツーマルチポイント接続であることも可能である。好ましいセットアップにおいて、第２の無線通信プロトコルは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）規格に準拠する。第２の役割が割り当てられるノードが、少なくとも第３の役割が割り当てられるノードにステータス情報を送信することにより、ＢＬＥビーコン等、ポイントツーポイント又はポイントツーマルチポイント接続の容易なセットアップを利用することは有益である。ここで、ポイントツーポイント接続は、ポイントツーマルチポイント接続も含むと見なされる。

別の好ましいセットアップにおいて、第１の無線通信プロトコルは、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）規格に準拠する。Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）規格は、ホームオートメーション及び照明制御アプリケーションに広く採用されている。Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）ネットワーク層は、スター型及びツリー型の両方のネットワークと、ジェネリックなメッシュネットワーキングをネイティブにサポートしている。強力なトポロジ制御は、特に直接リンクでソースノードから遠く離れた宛先ノードに到達するために、制御システムにおける非常に高いフレキシビリティを提供する。

このような大きく、密なネットワークでは、複数のノードが、２つの通信プロトコルのうちの１つだけに従って動作することが可能である、レガシーデバイスと、第１及び第２の通信プロトコルの両方に従って動作することが可能である、より高度なデバイスとの混在である場合があり得る。あるノードの物理的特性に依存して、３つの役割のうちのサブセットが、当該ノードに潜在的な役割として割り当てられてもよい。

別の実施形態において、複数のノードのうちの各ノードは、３つの役割のうちの任意の１つが割り当てられることができる。

この好ましいセットアップにおいて、複数のノードのうちの各ノードは、第１及び第２の通信プロトコルの両方に従って動作することが可能である。したがって、３つの役割のうちの任意の１つが、ノードのうちの任意の１つに割り当てられてもよく、その結果、同一のノードが、サイトに設置され、後で構成されることができる。

別の好ましいセットアップにおいて、複数のノードへの役割の割り当ては、時間の経過とともに変化してもよい。この追加のフレキシビリティは、単一のノードの障害、ノイズ若しくは干渉に起因するある接続のリンク品質劣化、又はあるノードのモビリティ(mobility)がある場合にトリガされてもよい。

一実施形態において、複数のノードのうちの第２の役割が割り当てられるノードはさらに、第２のモードにおいて制御コマンドを受信すると、ポイントツーポイント接続により複数のノードのうちの第３の役割が割り当てられるノードに受信した制御コマンドを転送する場合に第３のモードで動作するように構成される。

第３の役割が割り当てられるノード、すなわちデータコレクタノードがほとんどの時間第４のモードで動作することを考えると、第２の通信プロトコルに従ってデータコレクタノードに非ルータノードによって制御コマンドをデリバリすることが最も効率的なやり方であり得る。制御コマンドは、非ルータノードからのステータス情報又はセンシングデータと同じパケットにピギーバックされてもよい。

別の実施形態において、第２の役割が割り当てられるノードはさらに、第２のモードにおいて制御コマンドを受信すると、ポイントツーポイント接続で第３の役割が割り当てられるノードに通知(notification)を送信する場合に第３のモードで動作するように構成される。

第１及び第２の通信プロトコルによって提供される潜在的な異なるセキュリティレベルを考慮すると、第２の役割が割り当てられるノード、すなわち非ルータノードは、第２の通信プロトコルに従って、第３の役割が割り当てられるノード、すなわちデータコレクタノードに制御コマンドを直接転送しなくてもよい。代わりに、非ルータノードは、疎なマルチホップネットワークからの新しい制御コマンドの可用性(availability)についてデータコレクタノードに通知を送信してもよい。

好ましくは、第３の役割が割り当てられるノードはさらに、通知を受信すると、制御コマンドを受信するために親ノードをポーリングする場合に第１の通信プロトコルに従う第５のモードで動作するように構成される。

データコレクタは、非ルータノードからの通知を受信すると、自身の親ノード（ほとんどの場合、ルータノード）をポーリングすることが有益である。規則的な時間間隔に従ってスケジュールされる従来のポーリングと比較して、このようなトリガベースのポーリングは、特に制御コマンドは通常一定のリズムを持たずに散発的に送出されるため、より低いレイテンシを提供する。

一実施形態において、第１の役割が割り当てられるノードはさらに、ポイントツーポイント接続を介してステータス情報を送信する場合に第２の通信プロトコルに従う第６のモードで動作するように構成される。

第１の役割が割り当てられるノード、すなわちルータノードも、コロケートされたデバイス、アクチュエータ、又はセンサを含んでもよい。ステータス情報及び／又はセンシングデータを提供するために、ルータノードは、データコレクタノードにこのような情報をデリバリするために第２の通信プロトコルに従って動作してもよい。この場合、ルータノード、非ルータノード、及びデータコレクタノード自体からのステータス情報及び／又はセンシングデータは、同一のパケットに結合されることができる。

別の例では、第１の役割が割り当てられるノード、すなわちルータノードは、第１の通信プロトコルに従って、疎なマルチホップネットワークに常時留まるように構成されてもよい。この場合、集約ステータス情報及び／又はセンシングデータを含む、データコレクタから受信されるデータパケットを転送するのとは別に、ルータノードは、自身のステータス情報及び／又はセンシングデータのための別個のパケットを生成し、マルチホップルーティングを介して次のホップに別個のパケットを直接転送してもよい。代替的に、ルータノードは、データコレクタノードから受信される集約データに自身のステータス情報及び／又はセンシングデータをピギーバックし、マルチホップルーティングを介して次のホップに結合したパケット(combined packet)を転送してもよい。

代替的に、ルータノードがさらにデータコレクタノードの親ノードとして機能するように構成される場合、ルータノードは、第２の通信プロトコルに従う第６のモードでデータコレクタノードに制御コマンドを直接転送してもよい。また、ルータノードは、第６のモードでデータコレクタノードに制御コマンドに関する通知を送信して、データコレクタノードが制御コマンドを受信するために第１の通信プロトコルに切り替わるようにトリガしてもよい。

有利には、第２の役割が割り当てられるノードはさらに、第２のモード及び第３のモードの両方でタイムインターリーブ動作する(operate in a time-interleaved manner)ように構成され、第２のモードで費やされる時間は、第３のモードで費やされる時間よりも長い。

第２の役割が割り当てられるノード、すなわち非ルータノードにとって、制御ネットワークで被る実行レイテンシ(execution latency)を低減するために、制御コマンドをインタイムで(in time)受信することが重要である。それゆえ、非ルータノードは、第３のモードよりも長く第２のモードに留まることが好ましい。

好ましくは、第３の役割が割り当てられるノードはさらに、第４のモード及び第５のモードの両方でタイムインターリーブ動作するように構成され、第４のモードで費やされる時間は、第５のモードで費やされる時間よりも長い。

第３の役割が割り当てられるノード、すなわちデータコレクタノードにとって、主な責務は、他のノードからステータス情報及び／又はセンシングデータを収集することである。このような情報及び／又はデータは、個々のノードによって任意の時間に送信される可能性があることを考えると、データコレクタノードは、第２の通信プロトコルに従ってチャネルを監視するためにそのほとんどの時間第４のモードに留まることが有益である。

有利には、無線制御システムは、照明制御のための、並びに／又はセンサを制御する及びセンシングデータを集めるためのものである。

好ましいセットアップにおいて、無線制御システムは、照明制御のためのものであり、ライトとコロケートされる又はライトの近くに位置するアクチュエータ及びセンサからステータス情報及びセンシングデータを集めるために使用されることもできる。別の例では、無線制御システムは、オフィス若しくは家庭におけるビルオートメーションのための、又は工場における産業用制御のための制御システムであることも可能である。

無線制御システムの好ましいセットアップにおいて、第１の役割が割り当てられるノードの各々の１ホップ直接リンク範囲内で、複数のノードのうちの少なくとも１つのノードに第３の役割が割り当てられ、複数のノードのうちの少なくとも１つのノードに第２の役割が割り当てられ、第２の役割が割り当てられる少なくとも１つのノードは、第２のモードにおいて、第１の役割が割り当てられるノードから制御コマンドを受信する、及び、第３のモードにおいて、第３の役割が割り当てられる少なくとも１つのノードにステータス情報を送信するように構成される。

開示されるシステムの効率性は、ネットワーク内の個々のノードに単一の役割が割り当てられる、密なネットワークにおいて協働する３つの別個の役割の組み合わせに由来する。ルータノードは、第１の通信プロトコルに従う疎なマルチホップネットワークを構築する。直接リンク範囲内の各ルータノードの周囲には、少なくとも１つの非ルータノード及び少なくとも１つのデータコレクタノードによってローカルスターネットワークが構築される。好ましいセットアップでは、１つのノードに第３の役割が割り当てられ、ルータノードの直接リンク範囲内のノードの大部分には第２の役割が割り当てられる。このような配置は、制御コマンドをデリバリする際のレイテンシの低減、疎なマルチホップネットワークへの干渉の抑制、並びに疎なマルチホップネットワーク上でステータス情報及び／又はセンシングデータを担持するデータパケットを送信する際のオーバーヘッドの低減の観点から、システムの効率をさらに向上させる。

有益には、複数のノードのうちの第１の役割が割り当てられるノードは、複数のノードのうちのすべてのノードが、第１の役割が割り当てられる少なくとも１つのノードの１ホップ範囲内にあることを保証するように選択される。

各ルータノードの周囲の１ホップ直接リンクを有するスターネットワークは、主として、干渉を低減し、システムの性能を向上させるために構築される。大規模な無線制御システムでは、特にネットワークの端にあるノードにとって、複数のノードに制御コマンドを配信する及び複数のノードからセンシングデータを収集するために疎なマルチホップネットワークに依存する。それゆえ、ルータノードは、システムの接続性を保証するように選択される。

本発明の第２の態様によれば、ノードが提供される。無線制御システムにおける複数のノードのうちのノードは、マルチホップルーティングを有するメッシュ又はツリーネットワークをサポートすることが可能である第１の通信プロトコル、及びポイントツーポイント接続を有するスターネットワークをサポートすることが可能である第２の通信プロトコルの両方に従って動作することが可能であるラジオユニット(radio unit)を含む。ノードはまた、３つの役割のうちのいずれか１つに従ってノードを制御することが可能であるコントローラであって、コントローラは、３つの役割のうちの割り当てられた役割を果たすように当該ノードを制御するように構成され、３つの役割は、
－ 当該ノードが、当該ノードのルーティングケイパビリティが有効にされ、当該ノードは、マルチホップルーティングを介して、複数のノードに制御コマンドを配信する及び複数のノードからのステータス情報を転送するように動作可能である、第１の通信プロトコルに従う第１のモードで動作するように構成される、第１の役割、
－ 当該ノードが、当該ノードのルーティングケイパビリティが無効にされ、当該ノードは、１ホップ直接リンクにより複数のノードのうちの別のノードによってブロードキャストされる制御コマンドを受信するように動作可能である、第１の通信プロトコルに従う第２のモード、及び、当該ノードは、複数のノードのうちの１つ以上のノードにステータス情報を送信するように動作可能である、第２の通信プロトコルに従う第３のモードの両方で動作するように構成される、第２の役割、及び
－ 当該ノードが、当該ノードは、ポイントツーポイント接続により１つ以上のノードからステータス情報を受信するように動作可能である、第２の通信プロトコルに従う第４のモード、及び、当該ノードは、１ホップ直接リンクで複数のノードのうちの親ノードに、第４のモードで１つ以上のノードから受信される、集約ステータス情報を送信するように動作可能であり、親ノードは、第１の役割が割り当てられるノード又は第２の役割が割り当てられるノードである、第１の通信プロトコルに従う第５のモードの両方で動作するように構成される、第３の役割、
である、コントローラを含む。

ラジオユニットは、両方のプロトコルをサポートするコンボラジオ(combo radio)、又は２つのシングルモードラジオ(single mode radio)を含むユニットであって、各シングルモードラジオが１つの通信プロトコルのみをサポートする、ユニットであることができる。両方のシングルモードラジオが重複するスペクトルで動作する場合、ラジオユニットが第１又は第２の無線通信プロトコルに従って動作するのをスケジュールするためにタイムインターリーブ方式(time-interleaved manner)を利用することが有益である。

本発明の別の態様によれば、無線制御システムの方法が提供される。方法は、マルチホップルーティングを有するメッシュ又はツリーネットワークをサポートすることが可能である第１の通信プロトコル、及びポイントツーポイント接続を有するスターネットワークをサポートすることが可能である第２の通信プロトコルの少なくとも一方に従って複数のノードを動作するステップを含む。方法はさらに、複数のノードの各ノードに３つの役割のうちの１つを割り当てる、及び複数のノードのうちの少なくとも１つのノードに３つの役割の各々を割り当てるステップであって、３つの役割は、
－ 当該ノードが、マルチホップルーティングを介して、複数のノードに制御コマンドを配信する及び複数のノードからのステータス情報を転送するための、ルーティングケイパビリティを有効にする第１の通信プロトコルに従う第１のモードで動作する、第１の役割、
－ 当該ノードが、１ホップ直接リンクにより複数のノードのうちの別のノードによってブロードキャストされる制御コマンドを受信するための、ルーティングケイパビリティを無効にする第１の通信プロトコルに従う第２のモード、及び、複数のノードのうちの１つ以上のノードにステータス情報を送信するための第２の通信プロトコルに従う第３のモードの両方で動作する、第２の役割、及び
－ 当該ノードが、ポイントツーポイント接続により複数のノードのうちの１つ以上のノードからステータス情報を受信するための第２の通信プロトコルに従う第４のモード、及び、１ホップ直接リンクで複数のノードのうちの親ノードに、第４のモードで１つ以上のノードから受信される、集約ステータス情報を送信するための第１の通信プロトコルに従う第５のモードであって、親ノードは、第１の役割が割り当てられるノード又は第２の役割が割り当てられるノードである、第５のモードの両方で動作する、第３の役割、
である、ステップを含む。

本発明のさらなる態様によれば、無線制御システムにおける複数のノードのうちのノードを動作する方法が提供される。方法は、ノードが、
－ マルチホップルーティングを有するメッシュ又はツリーネットワークをサポートすることが可能である第１の通信プロトコル、及びポイントツーポイント接続を有するスターネットワークをサポートすることが可能である第２の通信プロトコルの両方に従って動作することと、
－ 第１の役割がノードに割り当てられる場合、マルチホップルーティングを介して、複数のノードに制御コマンドを配信する及び複数のノードからのステータス情報を転送するためのルーティングケイパビリティを有効にする第１の通信プロトコルに従う第１のモードで動作することにより第１の役割を果たすことと、
－ 第２の役割がノードに割り当てられる場合、１ホップ直接リンクにより複数のノードのうちの別のノードによってブロードキャストされる制御コマンドを受信するための、ルーティングケイパビリティを無効にする第１の通信プロトコルに従う第２のモード、及び、ポイントツーポイント接続を介してステータス情報を送信するための第２の通信プロトコルに従う第３のモードの両方で動作することにより第２の役割を果たすことと、
－ 第３の役割がノードに割り当てられる場合、ポイントツーポイント接続により複数のノードのうちの１つ以上のノードからステータス情報を受信するための、第２の通信プロトコルに従う第４のモード、及び、１ホップ直接リンクで複数のノードのうちの親ノードに、第４のモードで複数のノードのうちの１つ以上のノードから受信される、集約ステータス情報を送信するための、第１の通信プロトコルに従う第５のモードであって、親ノードは、第１の役割が割り当てられるノード又は第２の役割が割り当てられるノードである、第５のモードで動作することにより第３の役割を果たすことと、
を含む。

本発明は、分散コンピュータプログラムであって、当該分散コンピュータプログラムが処理手段を各々が含む複数のノードによって実行された場合、複数のノードに含まれる処理手段に本発明による方法を集団的に(in a collective manner)実行させるコード手段を含む、分散コンピュータプログラムに具現されてもよい。

本発明はさらに、コンピュータプログラムであって、当該コンピュータプログラムが処理手段を含むノードによって実行された場合、処理手段に本発明による方法を実行させるコード手段を含む、コンピュータプログラムに具現されてもよい。

図面中、同様の参照文字は、一般に、異なる図にわたって同じ部分を指す。また、これらの図面は、必ずしも正しい縮尺ではなく、その代わりに、全般的に、本発明の原理を例示することに重点が置かれている。
高ノード密度を有する複数のノードを含む無線制御システムを示す。 無線制御システムにおける複数のノードの各々に３つの役割のうち１つの役割が割り当てられた無線制御システムを示す。 第１の通信プロトコルに従う疎なネットワークにおけるマルチホップ通信を有する無線制御システムを示す。 第１の役割が割り当てられる各ノードの周囲のスターネットワークにおける通信を示す。 無線制御システムにおける複数のノードのうちのノードの基本構成要素を概略的に示す。 無線制御システムの方法のフロー図を示す。 無線制御システムにおける複数のノードのうちのノードによって実行される方法のフロー図を示す。

ここで、本発明の様々な実施形態が、図１に示されるように、複数のノード５００を含む無線制御システム１００に基づいて述べられる。ネットワークは、ある制御目的を果たすためのローカルコーディネータ６００の制御下にあるローカルネットワークであることができる。また、ネットワークは、ゲートウェイ、ブリッジ、又はルータデバイス６００を介して、クラウド又はバックボーンネットワークに接続されることができる。照明のコンテキストにおいて、ノード５００は、照明デバイス、照明器具、センサ、又はスイッチの通信機能を果たすために照明デバイス、照明器具、センサ、アクチュエータ、例えば、スイッチに含まれてもよい。ノード５００はまた、より広いビル／ホームオートメーションのコンテキストにおけるＨＶＡＣシステム、スマート冷蔵庫、スマートオーブン、他のスマート白物家電、又はリモートコントローラに含まれてもよい。

制御システムが多数のノードを含み得ることを考慮すると、特にこれらのノードが比較的高いノード密度で配備される場合、これらのノードからの送信は互いに競合する可能性がある。比較的高いノード密度は、ほとんどのノードが１ホップ直接通信範囲内に２つ以上のネイバーノード(neighbour node)を有することを示す。本発明は、無線制御システムにおける大規模データ配信及び収集の効率及び信頼性を向上させることを目的とする。

この目的を達成するために、本発明は、図２に示されるように、複数のノードの各々に、３つの可能な役割のうち専用の役割を割り当てることを提案する。第１の役割を有するノードは、ルーティングケイパビリティが有効にされた第１の通信プロトコルに従う第１のモードにおいてルータノード２００として動作するように構成される。ルータノード２００は、マルチホップルーティングを介して、複数のノード５００に制御コマンドを配信する及び複数のノード５００からのステータス情報を転送するように動作可能である。斯くして、ルータノードは、無線制御システムのコアネットワークの一種として機能する、第１の通信プロトコルに従う疎なマルチホップネットワークを構築する。１ホップ直接リンクを有する各ルータノードの周囲には、図２に破線の円で示されるように、ローカルスターネットワークが構築される。スターネットワークは、少なくとも、非ルータノード３００として、第２の役割が割り当てられるノード、及び、少なくとも、データコレクタノード４００として、第３の役割が割り当てられるノードを含む。非ルータノード３００は、ルーティング機能が無効にされた第１の通信プロトコルに従う第２のモードで動作するように構成され、ノードは、１ホップ直接リンクでルータノードによってブロードキャストされる制御コマンドを受信するように動作可能である。非ルータノードはまた、データコレクタノード４００にポイントツーポイント接続を介してステータス情報及び／又はセンシングデータを送信するために第２の通信プロトコルに従う第３のモードで動作するように構成される。データコレクタノード４００は、ポイントツーポイント接続で、ルータノード２００及び／又は複数の非ルータノード３００であり得る、１つ以上のノードからステータス情報及び／又はセンシングデータを受信するために第２の通信プロトコルに従う第４のモードで動作するように構成される。ステータス情報及び／又はセンシングデータの伝達効率を向上させるために、データコレクタノード４００は、１つ以上のノードから受信されるステータス情報を結合データパケット(combined data packet)に集約するように構成される。パケットヘッダ等、情報を送信するためのオーバーヘッドは、ある通信プロトコルに従って比較的固定されていることを考えると、各々が同じパケットヘッダを有するがペイロードが短い複数の小さなパケットを送信する以外に、単一のパケットのペイロード部分を最大化することがより有益である。

図３は、第１の通信プロトコルに従う疎なネットワークにおける双方向マルチホップ通信を示している。疎なマルチホップネットワークは、主として、第１の役割が割り当てられるノード、すなわちルータノードを含み、無線制御システムのコアネットワークとして機能する。斯くして、ルータノードは、特に中央コントローラ又はゲートウェイから遠く離れたノードに対して、システム全体の接続性を保証する責務を負う。第１の通信プロトコルの観点で無線制御システムを疎にすることにより、近隣ノード(neighbouring node)間の相互干渉が大幅に抑制される。また、低減されたパケット衝突及び再送は、消費電力及びレイテンシの両方の観点で、システムの効率を向上させる。

図４は、第１の役割が割り当てられる各ノードの周囲のローカルスターネットワークにおける通信の一例を示している。ローカルスターネットワークは、典型的には、ルータノード２００を中心とする。ワンホップ直接リンク内のルータノード２００の周囲には、少なくとも１つの非ルータノード３００とデータコレクタノード４００とがある。スターネットワークの好ましいセットアップでは、１つのノードがデータコレクタノード４００として機能し、大部分のノードは非ルータノードとして機能する。スターネットワークの接続性に依存して、ステータス情報又はセンシングデータを収集するためのすべての非ルータノードへの良好な接続性を保証するために、ルータノード２００ごとに２つ以上のデータコレクタノード４００を有することも可能である。

スターネットワークにおいて、非ルータノード３００は、ルータノード２００によってブロードキャストされる制御コマンドを適時に検出するために、そのほとんどの時間、第１の通信プロトコルに従う第２のモードに留まる。ある期間後、非ルータノードは、そのステータス情報及び／又は収集されたセンシングデータを第２の通信プロトコルに従ってデータコレクタノードに送信する。データコレクタノード４００は、主として非ルータノード３００であるが、ルータノード２００であってもよい、１つ以上のノードからのパケットを検出するために別の時間間隔に第２の通信プロトコルに従ってチャネルを監視する。その後、データコレクタノードは、他のノード及び自身からのステータス情報及び／又はセンシングデータを集約した新しいパケットをアセンブルし、新しいパケットを第１の通信プロトコルに従って親ノードに送信する。このような新しいパケットは散発的に送信され、低減された送信電力レベルを有し得ることを考えると、データコレクタノード４００から疎なマルチホップネットワークへの干渉は無視できるほどである。

図４に示されるように、好ましいセットアップでは、ルータノード２００がデータコレクタノード４００の親ノードとして機能し、データコレクタノード４００は、集約ステータス情報及び／又はセンシングデータをルータノードに直接送信する。データコレクタノード４００は、そのほとんどの時間、第２の通信プロトコルに従う第４のモードに留まるので、データコレクタノード４００は、制御コマンドを受信するために自身の親ノード、すなわちルータノードを時々ポーリングしてもよい。ポーリングは、集約ステータス情報及び／又はセンシングデータの送信と組み合わされてもよく、斯くして、第１の通信プロトコルと第２の通信プロトコルとの間の切り替え回数が低減されてもよい。しかしながら、あるタイプの制御コマンドがクリティカルなレイテンシ要件に従うべきである場合、データコレクタノード４００は、ルータノードをより頻繁にポーリングしなければならない可能性がある。オプションとして、ルータノード２００は、第２の通信プロトコルに従う第６のモードでデータコレクタノード４００に制御コマンドを転送してもよい。別のオプションでは、第１の通信プロトコルに従う通信をセキュアにするために追加のセキュリティ対策が講じられる場合、ルータノード２００は、第２の通信プロトコルに従う第６のモードでデータコレクタノード４００に通知を送信してもよく、この場合、データコレクタノード４００は、ルータノード２００からの通知を受信すると、ルータノード２００をポーリングするために第１の通信プロトコルに切り替える。代替的に、ルータノード２００は、第２の通信プロトコルに従う通知の送信からある時間間隔後に、第１の通信プロトコルに従って制御コマンドをブロードキャスト／再ブロードキャストしてもよい。したがって、データコレクタノード４００は、ブロードキャストされた制御コマンドをリッスンするために第１の通信プロトコルに切り替えるだけでよい。

代替的に、非ルータノード３００が、データコレクタノード４００の親ノードとして機能してもよい。この場合、非ルータノード３００は、データコレクタノード４００と疎なマルチホップネットワークとの間の通信を担当する。制御コマンドを受信すると、非ルータノード３００は、第２の通信プロトコルに従う第３のモードで制御コマンドを直接転送してもよい。この場合も、第１の通信プロトコルに従う通信をセキュアにするために追加のセキュリティ対策が講じられる場合、非ルータノード３００は、単にデータコレクタノード４００に制御コマンドに関する通知を送信してもよく、この場合、データコレクタノード４００は、コマンドを受信するためルータノードをポーリングするために第１の通信プロトコルに切り替えることをトリガされることができる。同様に、データコレクタノード４００は、集約ステータス情報及び／又はセンシングデータを第１の通信プロトコルに従って非ルータノード３００に送信し、この場合、非ルータノード３００は、データコレクタノードから受信されるパケットを第１の通信プロトコルに従ってルータノードに転送してもよい。この場合、非ルータノード３００は、ルータノード２００とデータコレクタノード４００との間の中継ノードとして機能し、これは、データコレクタノード４００が集約ステータス情報及び／又はセンシングデータをルータノードに直接送信する場合よりも効率的ではない。しかしながら、データコレクタノード４００が、ルータノード２００から比較的遠くに位置し、ルータノードへの直接リンクのリンク品質が、ある閾値よりも低く、非ルータノードを中継のための親ノードとして使用することにより、より低い送信電力が第１の通信プロトコルに従って使用されることができるシナリオにおいて依然として有益であり得る。斯くして、疎なネットワークにおけるマルチホップルーティングへの潜在的な干渉がさらに低減されることができる。

第１の無線通信プロトコルは、主として、複数のノードを含む無線制御システムにおいて大規模な情報配信及び収集を実施するためのものであり、一方、制御システムは、照明制御及び／又はビルオートメーションに使用されることができる。第１の無線通信プロトコルは、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、Ｔｈｒｅａｄ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｍｅｓｈ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）メッシュ、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ、ＳｍａｒｔＲＦ、ＣｉｔｙＴｏｕｃｈ、ＩＰ５００、Ｚ－ｗａｖｅ、又は他の任意のメッシュ若しくはツリーベースの技術であることができる、マルチホップルーティングをサポートすることが重要である。

第２の無線通信プロトコルは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）規格に準拠することが好ましい。また、第２の無線通信プロトコルは、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標） ｄｉｒｅｃｔ、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標） Ｉｎｔｅｒ－ＰＡＮ、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標） Ｔｏｕｃｈｌｉｎｋ、又はポイントツーポイント接続のための容易なセットアップに都合のよい他の無線通信規格であることもできる。

第１及び第２の通信プロトコルに従う２つの通信システムが異なる周波数計画(frequency plan)及びタイムスケジュールを使用し得る場合、複数のノードは、２つのシステム間で分割され、ある役割が割り当てられる。斯くして、近隣ノード間の相互干渉が大幅に低減され得る。

図５は、無線制御システム１００における複数のノード２００、３００、４００、５００のうちのノードの基本構成要素を概略的に示している。ノード２００、３００、４００、５００は、マルチホップルーティングを有するメッシュ又はツリーネットワークをサポートすることが可能である第１の通信プロトコル、及びポイントツーポイント接続を有するスターネットワークをサポートすることが可能である第２の通信プロトコルの少なくとも一方又は両方に従って動作することが可能である、ラジオユニット５１０を含む。ラジオユニット５１０は、第１及び第２の通信プロトコルの両方をサポートし、タイムインターリーブ方式で２つの通信プロトコルのどちらかに従って動作するコンボデバイス５２０であってもよい。ラジオユニット５１０は、２つの別個のシングルモードトランシーバ５２０、５３０を含み、各々が１つの通信プロトコルをサポートしてもよい。ラジオユニット５１０は、少なくとも、第１の通信プロトコルをサポートするシングルモードトランシーバ５２０を含んでもよい。ノード２００、３００、４００、５００はさらに、３つの役割のうちの割り当てられた役割を果たすようにノードを制御するように構成される、コントローラ５４０を含む。

オプションとして、ノード２００、３００、４００、５００はさらに、図５において５５０で示されるように、アプリケーションコントローラ及び／又はアクチュエータを含んでもよい。アプリケーションコントローラ又はアクチュエータは、照明のコンテキスト又はより広いビルオートメーションのコンテキストにおけるノードの制御機能性に関連してもよい。アプリケーションコントローラ及び／又はアクチュエータは、ノードによって受信される制御コマンドを実行してもよい。ステータス情報が、制御システムへのフィードバックとしてアプリケーションコントローラ及び／又はアクチュエータによって提供される。

別のオプションでは、ノード２００、３００、４００、５００はさらに、図５において５６０で示されるように、センサを含んでもよい。センサ５６０は、存在及び／又は温度、湿度等の環境情報を検出するように構成されてもよい。センシングデータは、ノード、又はアプリケーションコントローラ及び／若しくはアクチュエータのステータス情報に加えて、又は該ステータス情報とは独立して収集されてもよい。

レガシーデバイスとして１つの通信プロトコルのみをサポートする又はより高度なコンボデバイスとして両方の通信プロトコルをサポートする可能性がある、あるノードの物理的特性に依存して、３つの役割のうちのサブセットのみ、又は３つの役割のすべてが当該ノードに割り当てられてもよい。

図６は、無線制御システムの方法７００のフロー図を示している。方法７００は、マルチホップルーティングを有するメッシュ又はツリーネットワークをサポートすることが可能である第１の通信プロトコル、及びポイントツーポイント接続を有するスターネットワークをサポートすることが可能である第２の通信プロトコルの少なくとも一方に従って複数のノードのうちのノードをを動作するステップＳ７０１を含む。方法７００はさらに、ノードに３つの役割のうちの１つを割り当てるステップＳ７０２を含む。ステップＳ７０３において、ノードが第１の役割を割り当てられているかどうかがチェックされる。そうである場合、方法７００は、ノードをルータノード２００として動作するステップＳ７０４を含み、第１のモードにおいて、ルータノードは、マルチホップルーティングを介して、複数のノードに制御コマンドを配信する及び複数のノードからのステータス情報を転送するために、ルーティングケイパビリティを有効にする第１の通信プロトコルに従って動作される。ノードが第１の役割を割り当てられていない場合、さらに、ステップＳ７０５において、ノードが、非ルータノード３００として、第２の役割を割り当てられているかどうかがチェックされる。そうである場合、ステップＳ７０６において、ノードは、１ホップ直接リンクであるノードによってブロードキャストされる制御コマンドを受信するために、ルーティングケイパビリティを無効にする第１の通信プロトコルに従う第２のモードで動作するように構成され、ステップＳ７０７において、ノードは、ポイントツーポイント接続を介してステータス情報を送信するために第２の通信プロトコルに従う第３のモードで動作するように構成される。ノードが第２の役割を割り当てられていない場合、さらに、ステップＳ７０８において、ノードが、データコレクタノード４００として、第３の役割を割り当てられているかどうかがチェックされる。そうである場合、ステップＳ７０９において、ノードは、ポイントツーポイント接続で１つ以上のノードからステータス情報を受信するために第２の通信プロトコルに従う第４のモードで動作するように構成され、ステップＳ７１０において、ノードは、１ホップ直接リンクで親ノードに、第４のモードで１つ以上のノードから受信される集約ステータス情報を送信するために第１の通信プロトコルに従う第５のモードで動作するように構成される。データコレクタノード４００の親ノードは、ルータノード２００であることが好ましいが、非ルータノード３００であってもよい。図６に示される例は単なる例示であり、他の変形例として、３つの順次チェックＳ７０３、Ｓ７０４、Ｓ７０５を用いる代わりに、どの役割が割り当てられているかを確認するために単一のチェックが行われてもよい。

図７は、無線制御システムにおける複数のノードのうちのノードによって実行される方法８００のフロー図を示している。ステップＳ８０１において、方法８００は、ノードが、マルチホップルーティングを有するメッシュ又はツリーネットワークをサポートすることが可能である第１の通信プロトコル、及びポイントツーポイント接続を有するスターネットワークをサポートすることが可能である第２の通信プロトコルの両方に従って動作することを含む。方法８００はさらに、ステップＳ８０２において、ノードが、３つの役割のうちの割り当てられた役割を実行することを含む。ステップＳ８０３において、割り当てられた役割が第１の役割であるかどうかがチェックされる。そうである場合、方法８００は、ノードがルータノード２００として動作するステップＳ８０４を含み、第１のモードにおいて、ルータノードは、マルチホップルーティングを介して、複数のノードに制御コマンドを配信する及び複数のノードからのステータス情報を転送するために、ルーティングケイパビリティを有効にする第１の通信プロトコルに従って動作される。割り当てられた役割が第１の役割ではない場合、さらに、ステップＳ８０５において、割り当てられた役割が、非ルータノード３００としての、第２の役割であるかどうかがチェックされる。そうである場合、ステップＳ８０６において、ノードは、１ホップ直接リンクであるノードによってブロードキャストされる制御コマンドを受信するために、ルーティングケイパビリティを無効にする第１の通信プロトコルに従う第２のモードで動作するように構成され、ステップＳ８０７において、ノードは、ポイントツーポイント接続を介してステータス情報を送信するために第２の通信プロトコルに従う第３のモードで動作するように構成される。割り当てられた役割が第２の役割ではない場合、さらに、ステップＳ８０８において、割り当てられた役割が、データコレクタノード４００としての、第３の役割であるかどうかがチェックされる。そうである場合、ステップＳ８０９において、ノードは、ポイントツーポイント接続で１つ以上のノードからステータス情報を受信するために第２の通信プロトコルに従う第４のモードで動作するように構成され、ステップＳ８１０において、ノードは、１ホップ直接リンクで親ノードに、第４のモードで１つ以上のノードから受信される集約ステータス情報を送信するために第１の通信プロトコルに従う第５のモードで動作するように構成される。図６と同様に、図７に示される例は、単なる例示に過ぎない。

図６及び図７に示される方法は、定期的に再帰的に実行されてもよく、又は単一のノードの障害、ノイズ若しくは干渉に起因するある接続のリンク品質劣化、又はあるノードのモビリティ等、トリガイベント時に繰り返されてもよいことに留意されたい。

本発明による方法は、コンピュータ実施方法(computer implemented method)としてコンピュータで、又は専用のハードウェアで、又は両方の組み合わせで実施されてもよい。

本発明による方法のための実行可能コードは、コンピュータ／機械可読記憶手段に記憶されてもよい。コンピュータ／機械可読記憶手段の例としては、不揮発性メモリデバイス、光学記憶媒体／デバイス、固体媒体、集積回路、サーバ等が挙げられる。好ましくは、コンピュータプログラムプロダクトは、当該プログラムプロダクトが、上述した実施形態で開示されるノード又はネットワーク又はコミッショニングデバイスに含まれるコンピュータ又は処理手段で実行された場合、本発明による方法を実行するためのコンピュータ可読媒体に記憶される非一時的プログラムコード手段を含む。

方法、システム及びコンピュータ可読媒体（一時的及び非一時的）は、上述の実施形態の選択された態様を実施するために提供されてもよい。

用語「コントローラ」は、本明細書では、一般に、数ある機能の中でもとりわけ、１つ以上のネットワークデバイス又はコーディネータの動作に関連する様々な装置を述べるために使用される。コントローラは、本明細書で論じられる様々な機能を実行するように、数多くのやり方で（例えば、専用ハードウェアを用いて）実装されることができる。「プロセッサ」は、本明細書で論じられる様々な機能を実行するように、ソフトウェア（例えば、マイクロコード）を使用してプログラムされてもよい、１つ以上のマイクロプロセッサを採用する、コントローラの一例である。コントローラは、プロセッサを用いて、又はプロセッサを用いずに実装されてもよく、また、一部の機能を実行するための専用ハードウェアと、他の機能を実行するためのプロセッサ（例えば、１つ以上のプログラムされたマイクロプロセッサ、及び関連回路）との組み合わせとして実装されてもよい。本開示の様々な実施形態で採用されてもよいコントローラ構成要素の例としては、限定するものではないが、従来のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：application specific integrated circuit）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：field-programmable gate array）が挙げられる。

様々な実装形態では、プロセッサ又はコントローラは、１つ以上の記憶媒体（本明細書では「メモリ」と総称され、例えば、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、及びＥＥＰＲＯＭ等の揮発性及び不揮発性コンピュータメモリ、コンパクトディスク、光ディスク等）に関連付けられてもよい。一部の実装形態では、これらの記憶媒体は、１つ以上のプロセッサ及び／又はコントローラ上で実行されると、本明細書で論じられる機能の少なくとも一部を実行する、１つ以上のプログラムでエンコードされてもよい。様々な記憶媒体は、プロセッサ又はコントローラ内に固定されてもよく、あるいは、それらの記憶媒体上に記憶されている１つ以上のプログラムが、本明細書で論じられる本発明の様々な態様を実施するために、プロセッサ又はコントローラ内にロードされることができるように、可搬性であってもよい。用語「プログラム」又は「コンピュータプログラム」は、本明細書では、１つ以上のプロセッサ又はコントローラをプログラムするために採用されることが可能な、任意のタイプのコンピュータコード（例えば、ソフトウェア又はマイクロコード）を指すように、一般的な意味で使用される。

本明細書で使用される用語「ネットワーク」は、任意の２つ以上のデバイス間での、及び／又はネットワークに結合された複数のデバイスの間での、（例えば、デバイス制御、データ記憶、データ交換等のための）情報の転送を容易にする、（コントローラ又はプロセッサを含む）２つ以上のデバイスの任意の相互接続を指す。

Claims (16)

1. マルチホップルーティングを有するメッシュ又はツリーネットワークをサポートすることが可能である第１の通信プロトコル、及び
   ポイントツーポイント接続を有するスターネットワークをサポートすることが可能である第２の通信プロトコル、
   の少なくとも一方に従って動作するように構成される複数のノード、
   を含む、無線制御システムであって、
   前記複数のノードの各ノードは、３つの役割のうちの１つが割り当てられ、前記３つの役割の各々は、前記複数のノードのうちの少なくとも１つのノードに割り当てられ、前記３つの役割は、
   当該ノードが、
   当該ノードのルーティングケイパビリティが有効にされ、当該ノードは、マルチホップルーティングを介して、前記複数のノードに制御コマンドを配信する及び前記複数のノードから受信されるステータス情報を転送するように動作可能である、前記第１の通信プロトコルに従う第１のモード、
   で動作するように構成される、第１の役割、
   当該ノードが、
   当該ノードのルーティングケイパビリティが無効にされ、当該ノードは、１ホップ直接リンクにより前記複数のノードのうちの別のノードによってブロードキャストされる制御コマンドを受信するように動作可能である、前記第１の通信プロトコルに従う第２のモード、及び
   当該ノードは、前記複数のノードのうちの１つ以上のノードにステータス情報を送信するように動作可能である、前記第２の通信プロトコルに従う第３のモード、
   の両方で動作するように構成される、第２の役割、及び
   当該ノードが、
   当該ノードは、ポイントツーポイント接続により前記複数のノードのうちの１つ以上のノードからステータス情報を受信するように動作可能である、前記第２の通信プロトコルに従う第４のモード、及び
   当該ノードは、１ホップ直接リンクにより前記複数のノードのうちの親ノードに、前記第４のモードで前記１つ以上のノードから受信される、集約ステータス情報を送信するように動作可能であり、前記親ノードは、前記第１の役割が割り当てられるノード又は前記第２の役割が割り当てられるノードである、前記第１の通信プロトコルに従う第５のモード、
   の両方で動作するように構成される、第３の役割、
   である、無線制御システム。
2. 前記複数のノードのうちの各ノードは、前記３つの役割のうちの任意の１つが割り当てられることができる、請求項１に記載の無線制御システム。
3. 前記複数のノードのうちの前記第２の役割が割り当てられるノードは、前記第２のモードにおいて制御コマンドを受信すると、ポイントツーポイント接続により前記複数のノードのうちの前記第３の役割が割り当てられるノードに受信した制御コマンドを転送する場合に前記第３のモードで動作するように構成される、請求項１又は２に記載の無線制御システム。
4. 前記複数のノードのうちの前記第２の役割が割り当てられるノードは、前記第２のモードにおいて制御コマンドを受信すると、ポイントツーポイント接続により前記複数のノードのうちの前記第３の役割が割り当てられるノードに通知を送信する場合に前記第３のモードで動作するように構成される、請求項１又は２に記載の無線制御システム。
5. 前記複数のノードのうちの前記第３の役割が割り当てられるノードは、前記通知を受信すると、前記制御コマンドを受信するために前記親ノードをポーリングする場合に前記第１の通信プロトコルに従う前記第５のモードで動作するように構成される、請求項４に記載の無線制御システム。
6. 前記複数のノードのうちの前記第１の役割が割り当てられるノードは、前記複数のノードのうちの１つ以上のノードにステータス情報を送信する場合に前記第２の通信プロトコルに従う第６のモードで動作するように構成される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の無線制御システム。
7. 前記複数のノードのうちの前記第２の役割が割り当てられるノードは、前記第２のモード及び前記第３のモードの両方でタイムインターリーブ動作するように構成され、前記第２のモードで費やされる時間は、前記第３のモードで費やされる時間よりも長い、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の無線制御システム。
8. 前記複数のノードのうちの前記第３の役割が割り当てられるノードは、前記第４のモード及び前記第５のモードの両方でタイムインターリーブ動作するように構成され、前記第４のモードで費やされる時間は、前記第５のモードで費やされる時間よりも長い、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の無線制御システム。
9. 当該無線制御システムは、照明制御のための、並びに／又はセンサを制御する及びセンシングデータを集めるためのものである、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の無線制御システム。
10. 前記第１の役割が割り当てられるノードの各々の１ホップ直接リンク範囲内で、前記複数のノードのうちの少なくとも１つのノードに前記第３の役割が割り当てられ、前記複数のノードのうちの少なくとも１つのノードに前記第２の役割が割り当てられ、
    前記第２の役割が割り当てられる前記少なくとも１つのノードは、前記第２のモードにおいて、前記第１の役割が割り当てられるノードから制御コマンドを受信する、及び、前記第３のモードにおいて、前記第３の役割が割り当てられる前記少なくとも１つのノードにステータス情報を送信するように構成される、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の無線制御システム。
11. 前記複数のノードのうちの前記第１の役割が割り当てられるノードは、前記複数のノードのうちのすべてのノードが、前記第１の役割が割り当てられる少なくとも１つのノードの１ホップ範囲内にあることを保証するように選択される、請求項１０に記載の無線制御システム。
12. 無線制御システムにおける複数のノードのうちのノードであって、当該ノードは、
    マルチホップルーティングを有するメッシュ又はツリーネットワークをサポートすることが可能である第１の通信プロトコル、及び
    ポイントツーポイント接続を有するスターネットワークをサポートすることが可能である第２の通信プロトコル、
    の両方に従って動作することが可能であるラジオユニットと、
    ３つの役割のうちのいずれか１つに従って当該ノードを制御することが可能であるコントローラであって、前記コントローラは、前記３つの役割のうちの割り当てられた役割を果たすように当該ノードを制御するように構成され、前記３つの役割は、
    当該ノードが、
    当該ノードのルーティングケイパビリティが有効にされ、当該ノードは、マルチホップルーティングを介して、前記複数のノードに制御コマンドを配信する及び前記複数のノードからのステータス情報を転送するように動作可能である、前記第１の通信プロトコルに従う第１のモード、
    で動作するように構成される、第１の役割、
    当該ノードが、
    当該ノードのルーティングケイパビリティが無効にされ、当該ノードは、１ホップ直接リンクにより前記複数のノードのうちの別のノードによってブロードキャストされる制御コマンドを受信するように動作可能である、前記第１の通信プロトコルに従う第２のモード、及び
    当該ノードは、前記複数のノードのうちの１つ以上のノードにステータス情報を送信するように動作可能である、前記第２の通信プロトコルに従う第３のモード、
    の両方で動作するように構成される、第２の役割、及び
    当該ノードが、
    当該ノードは、ポイントツーポイント接続により１つ以上のノードからステータス情報を受信するように動作可能である、前記第２の通信プロトコルに従う第４のモード、及び
    当該ノードは、１ホップ直接リンクで前記複数のノードのうちの親ノードに、前記第４のモードで前記１つ以上のノードから受信される、集約ステータス情報を送信するように動作可能であり、前記親ノードは、前記第１の役割が割り当てられるノード又は前記第２の役割が割り当てられるノードである、前記第１の通信プロトコルに従う第５のモード、
    の両方で動作するように構成される、第３の役割、
    である、コントローラと、
    を含む、ノード。
13. 複数のノードを含む無線制御システムを動作する方法であって、当該方法は、マルチホップルーティングを有するメッシュ又はツリーネットワークをサポートすることが可能である第１の通信プロトコル、及びポイントツーポイント接続を有するスターネットワークをサポートすることが可能である第２の通信プロトコルの少なくとも一方に従って前記複数のノードを動作するステップを含み、当該方法は、
    前記複数のノードの各ノードに３つの役割のうちの１つを割り当てる、及び前記複数のノードのうちの少なくとも１つのノードに前記３つの役割の各々を割り当てるステップであって、前記３つの役割は、
    当該ノードが、
    マルチホップルーティングを介して、前記複数のノードに制御コマンドを配信する及び前記複数のノードからのステータス情報を転送するための、ルーティングケイパビリティを有効にする前記第１の通信プロトコルに従う第１のモード、
    で動作する、第１の役割、
    当該ノードが、
    １ホップ直接リンクにより前記複数のノードのうちの別のノードによってブロードキャストされる制御コマンドを受信するための、ルーティングケイパビリティを無効にする前記第１の通信プロトコルに従う第２のモード、及び
    前記複数のノードのうちの１つ以上のノードにステータス情報を送信するための前記第２の通信プロトコルに従う第３のモード、
    の両方で動作する、第２の役割、及び
    当該ノードが、
    ポイントツーポイント接続により前記複数のノードのうちの１つ以上のノードからステータス情報を受信するための前記第２の通信プロトコルに従う第４のモード、及び
    １ホップ直接リンクで前記複数のノードのうちの親ノードに、前記第４のモードで前記１つ以上のノードから受信される、集約ステータス情報を送信するための前記第１の通信プロトコルに従う第５のモードであって、前記親ノードは、前記第１の役割が割り当てられるノード又は前記第２の役割が割り当てられるノードである、第５のモード、
    の両方で動作する、第３の役割、
    である、ステップを含む、方法。
14. 無線制御システムにおける複数のノードのうちのノードを動作する方法であって、当該方法は、前記ノードが、
    マルチホップルーティングを有するメッシュ又はツリーネットワークをサポートすることが可能である第１の通信プロトコル、及びポイントツーポイント接続を有するスターネットワークをサポートすることが可能である第２の通信プロトコルの両方に従って動作することと、
    第１の役割が前記ノードに割り当てられる場合、
    マルチホップルーティングを介して、前記複数のノードに制御コマンドを配信する及び前記複数のノードからのステータス情報を転送するためのルーティングケイパビリティを有効にする前記第１の通信プロトコルに従う第１のモード、
    で動作することにより第１の役割を果たすことと、
    第２の役割が前記ノードに割り当てられる場合、
    １ホップ直接リンクにより前記複数のノードのうちの別のノードによってブロードキャストされる制御コマンドを受信するための、ルーティングケイパビリティを無効にする前記第１の通信プロトコルに従う第２のモード、及び
    ポイントツーポイント接続を介してステータス情報を送信するための前記第２の通信プロトコルに従う第３のモード、
    の両方で動作することにより第２の役割を果たすことと、
    第３の役割が前記ノードに割り当てられる場合、
    ポイントツーポイント接続により前記複数のノードのうちの１つ以上のノードからステータス情報を受信するための、前記第２の通信プロトコルに従う第４のモード、及び
    １ホップ直接リンクで前記複数のノードのうちの親ノードに、前記第４のモードで前記複数のノードのうちの前記１つ以上のノードから受信される、集約ステータス情報を送信するための、前記第１の通信プロトコルに従う第５のモードであって、前記親ノードは、前記第１の役割が割り当てられるノード又は前記第２の役割が割り当てられるノードである、第５のモード、
    で動作することにより第３の役割を果たすことと、
    を含む、方法。
15. 分散コンピューティングプログラムであって、当該分散コンピューティングプログラムが処理手段を各々が含む複数のノードによって実行された場合、前記複数のノードに含まれる前記処理手段に請求項１３に記載の方法を集団的に実行させるコード手段を含む、分散コンピューティングプログラム。
16. コンピュータプログラムであって、当該コンピュータプログラムが処理手段を含むノードによって実行された場合、前記処理手段に請求項１４に記載の方法を実行させるコード手段を含む、コンピュータプログラム。

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