JP2024500161A - メッシュネットワークにおけるタイムクリティカルトラフィックのための最適化されたルート - Google Patents

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Abstract

メッシュネットワークにおけるタイムクリティカルメッセージのための経路を最適化するシステムを提供する。例えば、メッシュネットワークにおける子ノードは、その親ノードのうちのいずれかを介してルートノードと通信できる。子ノードは、その一次親に関連付けられた一次経路を介して、ルートノードに通常データを送信するように構成される。ルートノードにタイムクリティカルメッセージを送信すべきである場合、子ノードは、子ノード及びルートノードの間の各経路に関するラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）を推定する。子ノードは、その親ノードのうちで、最短のＲＴＴを有する関連付けられた経路を有する親ノードを選択し、選択された親ノードを介してルートノードにタイムクリティカルメッセージを送信する。タイムクリティカルメッセージを送信した後、子ノードは、一次経路に戻すように切り換えることで、ルートノードに追加の通常データを送信する。

Description

本開示は、概してメッシュネットワークに関し、より詳しくは、メッシュネットワークにおけるタイムクリティカルメッセージのための経路を最適化することに関する。
損失のある媒体のためのルーティングプロトコル（routing protocol of lossy medium：ＲＰＬ）に基づくメッシュネットワークのようなメッシュネットワークにおいて、上方へのルーティングは好ましい親を介して実行され、下方へのルーティングはソースルーティングを介してルートノードによって実行される。メッシュネットワークにおけるノードは、良好なリンク品質、低いルーティングコスト、などのような、メッシュネットワークの目的に基づいて、ルーティングのための親を選択することができる。リンク品質指数（link quality index：ＬＱＩ）及び予想送信回数（expected transmission count：ＥＴＸ）は、ほとんどの場合、損失のあるメッシュネットワークにおけるルーティングのための親を選択する際における共通の属性である。
メッシュネットワークに関連付けられたスマートグリッド又は他のリソース分配ネットワークは、是正措置を装置に送信できるように、データが最短時間でヘッドエンドシステムに到達することをしばしば必要とする。例えば、分配自動化（distribution automation：ＤＡ）データは非常にクリティカルであり、これらのデータのラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）はできるだけ短い必要がある。同様に、供給停止データは、ヘッドエンドシステムに確実かつ迅速に到達する必要がある。しかしながら、ＬＱＩ又はＥＴＸに基づく目的関数を用いる既存のルーティングメカニズムは、信頼性を提供するものの、メッセージのＲＴＴが小さいことを保証しない。従って、これらの既存のルーティングメカニズムは、タイムクリティカルメッセージに関するルーティング要件を取り扱うには不十分である。
メッシュネットワークにおけるタイムクリティカルメッセージのための経路を最適化するための装置及び処理の態様及び実施例を開示する。一実施例では、メッシュネットワークはと、ルートノードと、メッシュネットワークにおける他のノードを介してルートノードと通信する子ノードと、子ノードの複数の親ノードとを含む。複数の親ノードのうちの各親ノードは、親ノードを通過する、子ノードとルートノードとの間の経路に関連付けられる。複数の親ノードは、一次親ノードと、１つ又は複数のバックアップ親ノードとを含む。子ノードは、一次親ノードに関連付けられた一次経路を介して、ルートノードに通常データを送信し、ルートノードにタイムクリティカルメッセージを送信すべきであると決定し、子ノードと複数の親ノードのそれぞれと間で送信されたメッセージに基づいて、複数の親ノードのうちの１つに関連付けられた、子ノード及びルートノードの間の各経路に関するラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）を推定するように構成される。子ノードはさらに、複数の親ノードのうちで、最短のＲＴＴを有する関連付けられた経路を有する親ノードを選択し、選択された親ノードを介してルートノードにタイムクリティカルメッセージを送信し、選択された親ノードを介してルートノードにタイムクリティカルメッセージを送信した後、一次経路を介してルートノードに追加の通常データを送信するように構成される。
もう１つの実施例では、ネットワークのノードは、コンピュータ可読命令を実行するように構成されたプロセッサと、コンピュータ可読命令を格納するように構成されたメモリとを備え、コンピュータ可読命令は、プロセッサによって実行された場合、プロセッサに下記の動作を実行させる。本動作は、ノードの一次親ノードに関連付けられた一次経路を介して、ネットワークのルートノードに通常データを送信することを含む。ノードは、一次親ノードと、１つ又は複数のバックアップ親ノードとを含む、ネットワークにおける複数の親ノードを有する。複数の親ノードのそれぞれは、ノードとネットワークのルートノードとの間の経路に関連付けられる。本動作はさらに、ルートノードにタイムクリティカルメッセージを送信すべきであると決定することと、ノードと複数の親ノードのそれぞれと間で送信されたメッセージに基づいて、複数の親ノードのうちの１つに関連付けられた、ノード及びルートノードの間の各経路に関するラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）を推定することとを含む。本動作はまた、複数の親ノードのうちで、最短のＲＴＴを有する関連付けられた経路を有する親ノードを選択し、選択された親ノードを介してルートノードにタイムクリティカルメッセージを送信し、一次経路に戻るように切り換えることで、ルートノードに追加の通常データを送信することとを含む。
さらにもう１つの実施例では、メッシュネットワークにおいてタイムクリティカルメッセージを送信するための方法は、メッシュネットワークにおけるノードによって、ノードの一次親ノードに関連付けられた一次経路を介して、メッシュネットワークのルートノードに通常データを送信することを含む。ノードは、一次親ノードと、１つ又は複数のバックアップ親ノードとを含む、メッシュネットワークにおける複数の親ノードを有する。複数の親ノードのそれぞれは、ノードとメッシュネットワークのルートノードとの間の経路に関連付けられる。本方法はさらに、ノードによって、ルートノードにタイムクリティカルメッセージを送信すべきであると決定することと、ノードによって、ノードと複数の親ノードのそれぞれと間で送信されたメッセージに基づいて、複数の親ノードのうちの１つに関連付けられた、ノード及びルートノードの間の各経路に関するラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）を推定することとを含む。本方法はまた、ノードによって、複数の親ノードのうちで、最短のＲＴＴを有する関連付けられた経路を有する親ノードを選択することと、ノードによって、選択された親ノードを介してルートノードにタイムクリティカルメッセージを送信することと、ノードによって、一次経路に戻るように切り換えることで、ルートノードに追加の通常データを送信することとを含む。
これらの例示的な態様及び特徴は、ここで説明する主題を限定又は定義するためではなく、本願において説明する概念についての理解を支援する実施例を提供するために言及される。ここに説明する主題の他の態様、利点、及び特徴は、本願全体に目を通すことにより明らかになるであろう。
本開示のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の詳細な説明が添付の図面を参照して読まれるとき、さらに理解される。
本開示の所定の態様に係る、メッシュネットワークにおけるタイムクリティカルメッセージの経路を最適化するための例示的な動作環境を示すブロック図である。 本開示の所定の態様に係る、子ノード及びルートノードの間の経路のＲＴＴを推定するための、メッシュネットワークにおけるノードの例示的な階層と、これらのノード間の相互作用とを示す。 本開示の所定の態様に係る、子ノード及びルートノードの間の経路のＲＴＴを推定するための、メッシュネットワークにおけるノード間の相互作用の他の実施例を示す。 本開示の所定の態様に係る、メッシュネットワークにおけるタイムクリティカルメッセージの経路を最適化する処理の例を示す。 本開示の所定の態様に係る、メッシュネットワークにおける子ノードからルートノードまでの経路に沿ったノードによってＲＴＴを計算する処理の例を示す。 本開示の所定の態様に係る、メッシュネットワークにおける子ノードからルートノードまでの経路に関するＲＴＴを計算する処理の例を示す。 本願で提示される技術の態様を実装するのに適したノードの例を示すブロック図である。
メッシュネットワークにおけるタイムクリティカルメッセージの経路を最適化するためのシステム及び方法が提供される。いくつかの実施例では、メッシュネットワークにおける子ノードは一組の親ノードを有し、親ノードの各々は、子ノードとネットワークのルートノードとの間の経路に関連付けられる。一組の親ノードは、一次親ノードと、１つ又は複数のバックアップ親とを含む。いくつかの実施例では、ある親ノードを介する経路がＬＱＩ又はＥＴＸに基づく目的関数を満たすことのような所定の基準に基づいて、子ノードによって、その近傍ノードから一組の親ノードが選択される。子ノードは、一次親に関連付けられた一次経路を介して、ルートノードに、通常データ（例えば、配電網における電力消費データ）を送信するように構成される。ＤＡデータ又は供給停止データのようなタイムクリティカルメッセージ（「クリティカルメッセージ」とも呼ぶ）がルートノードに送信されるべきであると子ノードが決定した場合、子ノードは、一組の親ノードのうちの１つの親ノードに関連付けられた各経路に関する子ノードによって維持されたラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）に基づいて、経路を選択してもよい。
子ノードはまた、時々、各経路に関するＲＴＴを推定及び更新する。例えば、子ノードは、ユニキャストメッセージ（例えば、宛先広告オブジェクトメッセージ、又は、その肯定応答が期待される上方への任意のユニキャストメッセージ）をルートノードに送信し、ルートノードから肯定応答を受信することなどによって、ルートノードと通信する場合、ＲＴＴを推定することができる。子ノードは、各親ノードを介してルートノードにメッセージを送信する時間と、各親ノードを介して肯定応答メッセージを受信する時間とを記録することができる。所与の親ノードを介する送信時間及び受信時間の間の差は、親ノードに関連付けられた経路に関するＲＴＴとして決定することができる。子ノードは、定期的、例えば１時間ごとに、ユニキャストメッセージを送信することができる。子ノードからルートノードまでの経路における中間ノードもまた、ユニキャストメッセージの転送時間と、肯定応答メッセージの受信時間との間の差を用いて、各中間ノード及びルートノードの間の経路に関するＲＴＴを推定することができる。
もう１つの実施例では、子ノードは、子ノードと、その親ノードの各々との間の通信を介して、ＲＴＴを推定することができる。例えば、所与の親ノードに関して、子ノードは、これらの２つのノード間のメッセージ交換を介して、子ノード及び親ノードの間のＲＴＴを決定することができる。子ノードはさらに、親ノードから受信された制御メッセージを介して、この親ノード及びルートノードの間の経路に関するＲＴＴを取得することができる。制御メッセージにおいて、親ノードは、親ノードからルートノードまでの経路のＲＴＴを挿入することができる。このように、子ノードは、子ノード及び親ノードの間の経路のＲＴＴと、親ノード及びルートノードの間の経路のＲＴＴとを合計することで、子ノードからルートノードへのＲＴＴを計算することができる。
異なる親ノードを介する子ノード及びルートノードの間の計算されたＲＴＴに基づいて、子ノードは、最短のＲＴＴを有する関連付けられた経路を有する親ノード（一次親ノード又は代替の親ノード）を選択するか、又は、親選択ファクターとしてＲＴＴを用いる。子ノードは、選択された親ノードにクリティカルメッセージを送信し、選択された親ノードはさらに、その関連付けられた経路を介してルートノードにクリティカルメッセージを転送する。次いで、子ノードは、一次経路へ戻すように切り換え、一次経路を介してルートノードに通常データを送信し続ける。
本開示において説明する技術は、タイムクリティカルメッセージをルートノードに送信する待ち時間を短縮する。このことは、メッシュネットワーク又は関連付けられたリソース分配ネットワークの喫緊の課題に対して迅速に対処することを可能にする。さらに、最短のＲＴＴを有する経路を選択することによって、タイムクリティカルメッセージを送信するための電力消費量は低減される。例えば、短いＲＴＴに起因して、子ノードは、より短い時間期間のうちにタイムクリティカルメッセージの肯定応答を受信することができ、したがって、子ノードは、より早期にスリープモードに移行することができ、子ノードの短縮された起動時間をもたらす。また、最短のＲＴＴを有する経路は、典型的には、より小さいホップ数を有する。その結果、より少数のノードがタイムクリティカルメッセージの送信に関与し、クリティカルメッセージを送信するためのネットワークの全体電力消費量が低減される。
例示的な動作環境
図１は、メッシュネットワークにおけるタイムクリティカルメッセージの経路を最適化するための例示的な動作環境１００を示す。動作環境１００はメッシュネットワーク１４０を含み、ここにおいて、ノードは、タイムクリティカルメッセージを送信する場合に最適化された経路を選択するように構成される。図１に示すメッシュネットワーク１４０は、複数のノード１６０Ａ～１６０Ｎ（これらは、本願では、個別に又は集合的に、ノード１６０と呼ばれることがある）を含む。ノード１６０は、配備されたノードの各場所からデータを収集するための測定ノード、ノードにより利用可能なデータを処理するための処理ノード、ネットワーク１０４においてあるノードから受信されたデータを他のノードに転送するためのルータノード、又は、これらの機能の組み合わせを実行するように構成されたノードを含んでもよい。ノード１６０はさらに、メッセージ又は他のデータを含むデータパケット１１２をノード１６０間で交換できるように、互いに通信するように構成される。
一実施例では、メッシュネットワーク１０４は、ユーティリティネットワークのようなリソース分配ネットワークに関連付けられ、リソース分配ネットワークにおいて取得された測定データを配送してもよい。この実施例では、ノード１６０は、電気メーター、ガスメーター、水道メーター、蒸気メーター、及び他の任意のタイプのＩｏＴ（Internet of things）装置のようなメーターを含んでもよく、リソース消費量の特性のような、リソース分配ネットワークの様々な動作特性を測定するように実装されてもよい。配電網において、例示的な特性は、平均又は合計の電力消費量、電気信号のピーク電圧、電力サージ、及び負荷変動を含むが、これらに限定されない。ノード１６０は、収集されたデータを、メッシュネットワーク１０４を介して、例えばルートノード１１４に送信する。
ネットワーク１４０のルートノード１１４は、ノード１６０と通信して所定の動作、例えば、ノード１６０を管理すること、ノード１６０からデータを収集すること、また、ヘッドエンドシステム１０４にデータを転送することを行うように構成されてもよい。ルートノード１１４もまた、それ自体でデータを測定及び処理するノードとして機能するように構成されてもよい。ルートノード１１４は、ヘッドエンドシステム１０４と通信することができるパーソナルエリアネットワーク（personal area network：ＰＡＮ）コーディネータ、ゲートウェイ、又は他の任意の装置であってもよい。ルートノード１１４は、生成及び収集されたデータを、インターネット、イントラネット、又は他の任意のデータ通信ネットワークのような他のネットワーク１７０を介して、最終的にヘッドエンドシステム１０４に送信する。ヘッドエンドシステム１０４は、ルートノード１１４からデータストリーム又はメッセージを受信する中央処理システムとして機能してもよい。ヘッドエンドシステム１０４、又は、公益事業会社に関連付けられた他のシステムは、請求書発行、性能分析、又はトラブルシューティングのような様々な目的で、収集されたデータを処理又は分析してもよい。
図１は特定のネットワークトポロジー（例えば、宛先指向有向非循環グラフ（destination oriented directed acyclic graph：ＤＯＤＡＧ）ツリー）を示すが、他のネットワークトポロジーもまた可能である（例えば、リングトポロジー、メッシュトポロジー、スタートポロジーなど）ことが理解されるべきである。図１のトポロジーが、データパケット１１２を送信するために各ノードによって使用される一次経路を示すことがさらに理解されるべきである。下記で詳述するように、各ノード１６０は、異なる経路に各々関連付けられた親ノードのリストを維持してもよい。タイムクリティカルメッセージを送信する場合、ノード１６０は、これらの異なる経路を、それらの関連付けられたＲＴＴに関して検査し、送信のために、最短のＲＴＴを有する経路を選択してもよい。選択された経路は、図１に示す一次経路と同じであってもよく、又は、異なってもよい。
図２Ａは、本開示の所定の態様に係る、各ノード１６０及びルートノード１１４の間のＲＴＴを推定するための、メッシュネットワーク１４０におけるノード１６０のメッシュネットワーク階層と、ノード１６０間の相互作用との例を示す。下記では、子ノードは、少なくとも１つの親ノードを有する、メッシュネットワーク１４０における任意のノード１６０を示す。図２Ａに示す実施例において、子ノードＥは、その親ノードＡ、Ｄ、又はＣを介して、ルートノード１１４にデータを送信してもよい。ノードＡはルートノード１１４と直接的に通信し、ノードＤ及びＣは、それらの親ノードＢを介して、ルートノード１１４と通信してもよい。子ノードＥは、（例えば、ＬＱＩ又はＥＴＸを用いて定義された目的関数に基づいて）ノードＤがその一次親であると以前に決定した。このように、一次ノードＤに関連付けられた経路（すなわち、ノードＥからノードＤ及びＢを介してルートノード１１４に至る経路）は、子ノードＥにおいて取得された測定データ、又は、タイムクリティカルではない他のデータのような、通常データ２０２を送信するための一次経路である。ノードＡ及びＣは、子ノードＥのバックアップ親ノードである。
子ノードＥが、ルートノード１１４に送信すべきタイムクリティカルメッセージ２２２が存在すると決定した場合、子ノードＥは、その親ノード、すなわち、この実施例ではノードＡ、Ｃ、及びＤの各々に関連付けられた経路のＲＴＴを評価することで、最短のＲＴＴを有する毛色を発見してもよい。タイムクリティカルメッセージ２２２は、できるだけ早くルートノード１１４に送信されるべきであると子ノードＥによって決定された任意のメッセージであってもよい。言いかえると、タイムクリティカルメッセージ２２２に関して、短い待ち時間は、ルーティングコスト又はリンク品質のような他の目的よりも高い優先度を有する。タイムクリティカルメッセージ２２２は、リソース分配ネットワーク又はメッシュネットワークに関連付けられた問題を示すメッセージであってもよい。例えば、問題は、スマートグリッドにおける電力供給停止のような、リソース分配ネットワークの所定のエリアにおける供給停止であってもよい。タイムクリティカルメッセージ２２２はまた、リソース分配ネットワーク又はメッシュネットワークにおける装置に関連付けられた問題又は機能不全を示すメッセージを含んでもよい。例えば、配電装置の重要な装置が機能を停止した場合、タイムクリティカルメッセージ２２２は子ノードＥによって生成されてルートノード１１４に送信されてもよい。タイムクリティカルメッセージ２２２がルートノード１１４に短い待ち時間で送信可能である場合、ルートノード１１４は、タイムクリティカルメッセージ２２２に示された問題に対処することに責務を有するエンティティ（例えばユーティリティ）に関連付けられたシステムにそれを転送し、問題を迅速に解消させてもよい。
最短のＲＴＴを有する経路を決定するために、子ノードＥは、各親ノードに関連付けられた経路に関するＲＴＴのリストを含む親情報２０６を維持してもよい。子ノードＥは、時々、これらのＲＴＴを計算及び更新してもよい。例えば、子ノードＥは、子ノードＥによって親ノードを介してルートノード１１４に送信されたユニキャストメッセージ２１２を用いて、親ノードに関連付けられた経路に関するＲＴＴを計算してもよい。子ノードＥは、ユニキャストメッセージ２１２を送信したときのタイムスタンプと、ユニキャストメッセージ２１２の肯定応答メッセージ２１４を受信したときのタイムスタンプとを記録してもよい。この経路に関するＲＴＴは、これらの２つのタイムスタンプ間の差として決定されてもよい。このように、異なる親ノードに関連付けられた異なる経路のＲＴＴを計算してもよい。さらに、各経路に沿った中間ノードの各々もまた、ユニキャストメッセージ２１２を転送するタイムスタンプと、対応する肯定応答メッセージ２１４を受信するタイムスタンプとを記録し、中間ノードにおいて観察される対応する経路のＲＴＴを計算してもよい。
ユニキャストメッセージ２１２は、選択された親を介して子ノードＥからルートノード１１４に送信され、ルートノード１１４による応答を必要とする、任意のユニキャストメッセージであってもよい。例えば、ユニキャストメッセージ２１２は、ルートノード１１４に対するｐｉｎｇメッセージであってもよい。メッシュネットワーク１４０が、損失のある媒体のルーティングプロトコル（ＲＰＬ）を実装するように構成される場合、ユニキャストメッセージ２１２は、宛先広告オブジェクト（destination advertisement object：ＤＡＯ）メッセージを含んでもよい。ＤＡＯメッセージは、メッシュネットワーク１４０に沿って上方に宛先情報を伝搬させるために使用される。非格納モードでは、ＤＡＯメッセージはルートノード１１４にユニキャストされる。ＤＡＯメッセージは、ＤＡＯの送信者に宛先広告肯定応答（ＤＡＯ－ＡＣＫ）メッセージを返信するように、その宛先によって肯定応答されてもよい。
各経路に関するＲＴＴを計算するために、ノードＥは、メッシュネットワーク１４０におけるＤＡＯ頻度に基づいて決定される一定の間隔で、すべての親を介してＤＡＯメッセージに２１２を送信してもよい。ＤＡＯメッセージの各々について、ルートノード１１４は、ＤＡＯメッセージ２１２を送信するために用いた同じ経路に沿って、ＤＡＯ－ＡＣＫメッセージ２１４をノードＥに返送する。ＤＡＯ－ＡＣＫメッセージを受信した後、ノードＥは、前述したように、送信時間及び受信時間の間の差として各経路のＲＴＴを計算する。このＲＴＴは、ＤＡＯメッセージが送信されてＤＡＯ－ＡＣＫメッセージが受信されるごとに更新されてもよい。
いくつかの実施例では、発信ノード、この実施例ではノードＥは、ネットワークにおいて一意的に識別できるように、ＤＡＯメッセージのＩＰｖ６拡張ヘッダ又はホップバイホップ（hop-by-hop：ＨＢＨ）オプションにおいて、シーケンス番号を追加してもよい。例えば、シーケンス番号を含むために、新たなＩＰｖ６拡張ヘッダが追加されてもよい。新たなＩＰｖ６拡張ヘッダは、下記のように、オプションデータを送信するために使用されるタイプ・長さ・値（type-length-value：ＴＬＶ）フォーマットで定義されてもよい。
・拡張ヘッダタイプ（１バイト）－新たな値はインターネット番号割当機関（Internet Assigned Numbers Authority：ＩＡＮＡ）により定義及び登録されてもよい。
・ヘッダ拡張長さ－１バイト
・シーケンス番号－２バイト
代替又は追加として、シーケンス番号は、ＩＰｖ６ヘッダのＨＢＨオプションに追加されてもよい。ＨＢＨオプションのフォーマットは下記に列挙される。
・オプションタイプ
＊ビット７及び６＝０ｘ００ ノードが認識しない場合には、このオプションをスキップすることを示す
＊ビット５～０＝新たなオプションタイプ。
・オプションデータ長－１バイト
・オプションデータ－２バイトのシーケンス番号
ノードＥは、シーケンス番号の開始番号として乱数を生成してもよく、後のＤＡＯメッセージについては、シーケンス番号はシリアル順序でインクリメントする。
シーケンス番号を用いることによって、ルートノード１１４への経路上における中間ノードは、拡張ヘッダ（新たなＩＰｖ６拡張ヘッダ、又は、既存のＩＰｖ６拡張ヘッダのＨＢＨオプション）を検査して、タイミング情報とともに、拡張ヘッダに情報を格納してもよいいくつかの実施例では、中間ノードは、ＤＡＯメッセージのシーケンス番号と、ソースノード（この実施例ではノードＥ）のＩＰアドレスとを格納し、それらの組み合わせは、ネットワークにおけるＤＡＯメッセージを一意的に識別することができる。
ＤＡＯ－ＡＣＫメッセージを返送する場合、ルートノード１１４は、同じシーケンス番号がＤＡＯ－ＡＣＫメッセージの拡張ヘッダに挿入されるように、パケットにソースルーティングヘッダを添付してもよい。ＤＡＯ－ＡＣＫメッセージを受信する各中間ノード（例えば、ノードＡ、ノードＢ、ノードＣ、又はノードＤ）は、メッセージを受信したときのタイムスタンプを記録してもよい。中間ノードはさらに、ＤＡＯ－ＡＣＫメッセージに含まれたシーケンス番号及びソースノードのＩＰアドレスが、中間ノードが以前に記録したものに対して一致するか否かを判断することで、ＤＡＯメッセージを送信するための対応するタイムスタンプを発見してもよい。したがって、中間ノードは、ＤＡＯ－ＡＣＫメッセージを受信したときのタイムスタンプによって示される時間と、ＤＡＯメッセージを送信したときのタイムスタンプによって示される時間との間の差として、対応する経路に関するＲＴＴを計算してもよい。
ソースノードのメッセージを用いてルートノードに対する経路のＲＴＴを計算するように中間ノードを構成することによって、中間ノードはＲＴＴ推定のためのそのユニキャストメッセージの個数を低減できるので、メッシュネットワーク１４０において送信されるメッセージの個数を低減することができる。このことは、ネットワーク帯域幅消費量を低減し、また、中間ノードにおける計算リソース消費量も低減する。さらに、上述の技術は後方互換性を有する。上で提案した新たなＩＰｖ６拡張ヘッダ又はＨＢＨオプションを理解しないメッシュネットワーク１４０におけるノード１６０は、それらのフィールドにおける情報を無視し、通常どおりに機能してもよい。上述したものに加えて、パケットにシーケンス番号を追加するために他のメカニズムも使用可能であることに注意する。さらに、パケットは、ＤＡＯメッセージ以外のパケットであってもよい。
再び図２Ａを参照すると、異なる親ノードに関連付けられた経路に関する維持されたＲＴＴに基づいて、子ノードＥは、最短のＲＴＴを有する経路を選択してタイムクリティカルメッセージ２２２を送信する。図２Ａに示す実施例では、親ノードＡに関連付けられた経路は最短のＲＴＴを有し、したがって、子ノードＥは、親ノードＡを介してタイムクリティカルメッセージ２２２を送信する。ルートノード１１４からタイムクリティカルメッセージ２２２の肯定応答を受信した後、送信すべき他のデータが存在しない場合、ノードＥはスリープモードに移行してもよい。送信される追加の通常データ２０２が存在する場合、子ノードＥは、通常データ２０２を送信するために、その一次経路（図２Ａでは、一次親ノードＤに関連付けられた経路）へ戻すように切り換えてもよい。
図２Ｂは、本開示の所定の態様に係る、子ノードの異なる経路に関するＲＴＴを計算する他の例を示す。図２Ｂに示すノードのメッシュネットワーク階層は、図２Ａにおけるものと同じであり、ここで、子ノードＥは、３つの親ノード、ノードＡ、Ｄ、及びＣを有する。ノードＤは一次親であり、通常データ２０２をルーティングするために使用される。ノードＡ及びノードＣは、バックアップ親ノードである。ノードＥからルートノード１１４への様々な経路のＲＴＴを計算するために、ノードＥは、ノードＥと、親ノードＡ、Ｃ、及びＤの各々との間の経路のＲＴＴを計算してもよい。子ノードからその親ノードｉまでのＲＴＴは、
Figure 2024500161000002
 として示されてもよい。ここで、ｉ＝１，…，Ｎであり、Ｎは親ノードの合計個数である。ノードＥはさらに、親ノードの各々からルートノード１１４までの経路のＲＴＴを取得する。親ノードｉからルートノード１１４までのＲＴＴは、
Figure 2024500161000003
 として示されてもよい。同じ親ノードｉに関連する２つのＲＴＴの和は、親ノードｉを介するノードＥからルートノード１１４へのＲＴＴを提供しうる。すなわち、次式が得られる。
Figure 2024500161000004
Figure 2024500161000005
 ｉ＝１，…，Ｎを計算するために、ノードＥは、その親ノード、図２Ｂに示す実施例ではノードＡ、Ｃ、及びＤの各々に近傍ユニキャストメッセージ２３２を送信し、メッセージを送信したときのタイムスタンプを記録してもよい。対応する親ノードからの応答を受信した場合、ノードＥは、そのような応答を受信したときのタイムスタンプを記録する。ノードＥはさらに、第２のタイムスタンプ及び第１のタイムスタンプにおいて指定された時間の間の差として、ノードＥ及び対応する親ノードの間のＲＴＴ、
Figure 2024500161000006
 を計算してもよい。近傍ユニキャストメッセージ２３２は、近傍到達不能検出（neighbor unreachability detection ：ＮＵＤ）メッセージのような近傍発見メッセージであってもよい。近傍ユニキャストメッセージ２３２は、ＭＡＣ層パケット又はＩＰ層パケットであってもよい。
Figure 2024500161000007
 を計算するためにＭＡＣ層肯定応答パケットが使用される場合、ＲＴＴは、送信された第１のＭＡＣパケットから測定される必要があり、すべての再試行を含む。
Figure 2024500161000008
 を計算するためにＩＰ返信が使用される場合、ノードＥは、送信時間及びパケット詳細事項のような詳細事項を格納し、いったんＩＰ返信が受信されると、ＲＴＴを計算する。
親ノードｉからルートノード１１４までのＲＴＴ、
Figure 2024500161000009
 は、親ノードｉから制御メッセージ２５２を介して取得されてもよい。例えば、親ノードｉは、ルートノード１１４に対するそのＲＴＴを計算した後、
Figure 2024500161000010
 を、その子ノードに送信される制御メッセージ２５２に挿入してもよい。いくつかの実施例では、制御メッセージ２５２に挿入される
Figure 2024500161000011
 は、親ノードｉの一次親ノードを介する親ノードｉからルートノード１１４までの経路（すなわち、親ノードｉの一次経路）に関するＲＴＴである。
Figure 2024500161000012
 は、親ノードｉによって計算される最新のＲＴＴ、又は、予め決められた時間期間にわたって親ノードｉによって計算されるＲＴＴの平均値であってもよい。メッシュネットワーク１４０がＲＰＬプロトコルを実装するように構成される場合、制御メッセージは、例えば、ＤＯＤＡＧ情報オブジェクト（DODAG information object：ＤＩＯ）メッセージであってもよい。親ノードｉは、その子ノードにＤＩＯメッセージをブロードキャストし、これにより、子ノードは親ノードｉの情報を維持できるようになる。このように、ＤＩＯメッセージに
Figure 2024500161000013
 を追加することによって、親ノードｉの子ノードは、
Figure 2024500161000014
 を受信することができ、これにより、子ノードは、次式により、親ノードｉをするルートノード１１４へのそのＲＴＴを計算できるようになる。
Figure 2024500161000015
ＲＴＴ情報をＤＩＯメッセージに追加するために、ＤＩＯメッセージに新たなオプションを追加してもよい。ＲＰＬによれば、ＤＩＯメッセージは有効なオプションを伝送してもよい。ＲＰＬ仕様は、ＤＩＯメッセージが下記のオプションを伝送することを可能にする。
０ｘ００ Ｐａｄ１
０ｘ０１ ＰａｄＮ
０ｘ０２ DAG計量コンテナ
０ｘ０３ ルーティング情報
０ｘ０４ ＤＯＤＡＧ構成
０ｘ０８ プレフィックス情報
下記のように、新たなオプション、ＲＴＴオプションが追加され、他のオプションのようにＴＬＶフォーマットで定義されてもよい。
・オプションタイプ
＊ビット７及び６＝０ｘ００ ノードが認識しない場合には、このオプションをスキップすることを示す
＊ビット５～０＝新たなオプションタイプ。
・オプションデータ長－１バイト
・オプションデータ－４バイト時間値
いくつかの実施例では、ＲＴＴの値はミリ秒で表されてもよい。メッシュネットワーク１４０におけるノードは、ＲＴＴ情報を取得するために、この新たなオプションを理解する必要があることに注意する。
図２Ｂに示す実施例では、ノードＡは、前述したように、ルートノード１１４へのＭＡＣ層又はＩＰ層パケットを介して、ＲＴＴＡ＿ｒｏｏｔとして示される、ルートノード１１４へのそのＲＴＴを計算してもよい。ＭＡＣ層肯定応答又はＩＰ層返信を受信したとき、ノードＡは、応答を受信したときと、近傍ユニキャストメッセージを送信したときとの間の時間差を計算することで、ＲＴＴＡ＿ｒｏｏｔを計算してもよい。ノードＢは、同様の方法で、ルートノード１１４へのＲＴＴ、ＲＴＴＢ＿ｒｏｏｔを計算してもよい。次いで、ノードＡ及びノードＢは、上述したように、ＤＩＯメッセージ又は他の制御メッセージ２５２を介して、それらの各子ノードに対して、ＲＴＴＡ＿ｒｏｏｔ及びＲＴＴＢ＿ｒｏｏｔを送信してもよい。
ノードＤ及びノードＣは、ノードＡの場合と同様の方法で、各近傍ユニキャストメッセージ２３２をノードＢに送信することで、ノードＢに対するそれらの各ＲＴＴ、ＲＴＴＤ＿Ｂ及びＲＴＴＣ＿Ｂを計算してもよい。次いで、ノードＤは、ルートノード１１４に対するそのＲＴＴを、ＲＴＴＤ＿Ｂ＿ｒｏｏｔ＝ＲＴＴＤ＿Ｂ＋ＲＴＴＢ＿ｒｏｏｔとして計算してもよい。同様に、ノードＣは、ルートノード１１４に対するそのＲＴＴを、ＲＴＴＣ＿Ｂ＿ｒｏｏｔ＝ＲＴＴＣ＿Ｂ＋ＲＴＴＣ＿ｒｏｏｔとして計算してもよい。ノードＤ及びノードＣは、計算されたＲＴＴを、前述したように、制御メッセージ２５２を介してそれらの各子ノードに送信してもよい。
異なる親ノードからの受信された制御メッセージ２５２を介して、ノードＥは、親ノードＡに係るＲＴＴＡ＿ｒｏｏｔ、親ノードＤに係るＲＴＴＤ＿Ｂ＿ｒｏｏｔ、及び親ノードＣに係るＲＴＴＣ＿Ｂ＿ｒｏｏｔを含む、その親ノードの各々からルートノード１１４へのＲＴＴを取得してもよい。ノードＥは、親ノードの各々への近傍ユニキャストメッセージ２３２を介して、それ自体からこれらの親ノードの各々へのＲＴＴを取得してもよい。これらの近傍ユニキャストメッセージ２３２に対する受信された応答に基づいて、ノードＥは、それ自体から親ノードの各々へのＲＴＴ、ＲＴＴＥ＿Ａ、ＲＴＴＥ＿Ｄ、及びＲＴＴＥ＿Ｃを計算してもよい。ノードＥはさらに、次式のように、その親ノードの各々を介するルートノード１１４へのＲＴＴを計算してもよい。
ＲＴＴＥ＿Ｄ＿ｒｏｏｔ＝ＲＴＴＥ＿Ｄ＋ＲＴＴＤ＿ｒｏｏｔ
ＲＴＴＥ＿Ｃ＿ｒｏｏｔ＝ＲＴＴＥ＿Ｃ＋ＲＴＴＣ＿ｒｏｏｔ
ＲＴＴＥ＿Ａ＿ｒｏｏｔ＝ＲＴＴＥ＿Ａ＋ＲＴＴＡ＿ｒｏｏｔ
上述の実施例は子ノードＥに焦点を合わせているが、上述した動作は、メッシュネットワーク１４０におけるノード１６０であって、その親ノードのうちの１つを介してルートノード１１４にデータを送信するように構成された任意のノード１６０（例えば、ノードＤ又はノードＣ）によって実行されてもよいことが理解されるべきである。これらのノード１６０の各々は、同様に、各親ノードを介する各経路に関連付けられたＲＴＴを含む、それらの各親ノードに関する親情報２０６を維持してもよい。
さらに、上述の開示は、タイムクリティカルメッセージ２２２のために最短のＲＴＴを有する経路が選択されることを説明しているが、短いＲＴＴが信頼できる経路を保証するわけではない。このように、いくつかの実施例では、タイムクリティカルメッセージ２２２のために最良の経路を選択する場合、経路の信頼性も考慮される。そのように実施する際、タイムクリティカルメッセージ２２２を送信するノードは、タイムクリティカルメッセージ２２２を送信するための信頼できる経路に関連付けられた一組の候補親ノードを決定するために利用可能な任意の方法を使用可能である。信頼できる経路を選択する方法は、例えば、ＭＲＨＯＦ（Minimum Rank with Hysteresis Objective Function）関数、ＬＱＩ／ＥＴＸに基づく目的関数、又は無線ルーティングのために定義された他の任意のメカニズムに基づいてもよい。いったん信頼性基準に基づいて一組の候補親が選択されると、一組の候補親に対してＲＴＴ基準が適用されてもよい。短い応答時間を必要とするタイムクリティカルメッセージ２２２は、ノードから最短のＲＴＴを有する親を介して送信されてもよい。
図３は、本開示の所定の態様に係る、メッシュネットワーク１４０におけるタイムクリティカルメッセージ２２の経路を最適化する処理３００の例を示す。メッシュネットワーク１４０におけるノード１６０であって、その親ノードのうちの１つ（例えば、図２Ａ及び２ＢのノードＥ、ノードＤ、又はノードＣ）を介してルートノード１１４にデータを送信するように構成された任意のノード１６０は、適切なプログラムコードを実行することによって、図３に示す動作を実施してもよい。例示の目的で、処理３００について、図面に示す所定の実施例を参照して説明する。しかしながら、他の実施例も可能である。
ブロック３０２において、処理３００は、ノード１６０が、ノード１６０の一次親ノードを介して通常データ２０２を送信することを含む。一次親ノードは、ＬＱＩ又はＥＴＸのような目的に基づいて、ノード１６０によって以前に選択されている。通常データ２０２は、例えば、ノード１６０において取得された測定データ、又は、タイムクリティカルではない他のデータを含んでもよい。
ブロック３０４において、処理３００は、タイムクリティカルメッセージ２２２が送信されるべきであるとノード１６０が決定することを含む。タイムクリティカルメッセージ２２２は、できるだけ早くルートノード１１４に送信されるべきであるとノード１６０によって決定された任意のメッセージであってもよい。例えば、タイムクリティカルメッセージ２２２は、メッシュネットワーク１４０、又は、メッシュネットワーク１４０に関連付けられたリソース分配ネットワークにおける問題を示すメッセージであってもよい。例えば、問題は、スマートグリッドにおける電力供給停止のような、リソース分配ネットワークの所定のエリアにおける供給停止であってもよい。タイムクリティカルメッセージ２２２はまた、リソース分配ネットワーク又はメッシュネットワークにおける装置に関連付けられた問題又は機能不全を示すメッセージを含んでもよい。例えば、配電装置のクリティカル装置が機能を停止する場合、タイムクリティカルメッセージ２２２が生成されてもよく、それは、問題に迅速に対処できるように、ノード１６０によってルートノード１１４にできるだけ早く送信される必要がある。
送信すべきタイムクリティカルメッセージ２２２が存在しないとノード１６０が決定した場合、ノード１６０は、その一次親ノードを介して通常データ２０２を送信し続ける。送信すべきタイムクリティカルメッセージ２２２が存在するとノード１６０が決定した場合、処理３００は、ブロック３０６において、タイムクリティカルメッセージ２２２を送信するための一組の候補親ノードを決定し、これらの候補親ノードに関連付けられた各経路のＲＴＴを計算することを含む。いくつかの実施例では、ノード１６０は、ＭＲＨＯＦ（Minimum Rank with Hysteresis Objective Function）関数、ＬＱＩ／ＥＴＸに基づく目的関数、又は無線ルーティングのために定義された他の任意のメカニズムに基づく方法のような、信頼できる経路を決定するために利用可能な任意の方法をも用いて、一組の候補ノードを決定してもよい。例えば、一組の候補親ノードは、信頼性、予め決められたしきい値より高いこと、又は利用可能な経路のうちで最も高いランクを有すること、のような、目的測定値を有する関連付けられた経路を有するものとして選択されてもよい。一組の候補親ノードにおける各親ノードに関して、ノード１６０は、ノード１６０から親ノードを介してルートノード１１４までの経路のＲＴＴを決定又は計算する。ノード１０６の親ノードに関連付けられた経路のＲＴＴの計算に関する詳細事項を、図４及び図５に関連して下記に提供する。
ブロック３０８において、ノード１０６は、タイムクリティカルメッセージ２２２を送信するために、一組の候補親ノードから親ノードを選択する。実施例では、ノード１０６は、タイムクリティカルメッセージ２２２を転送するために、親ノードとして最短のＲＴＴを有する経路に関連付けられた親ノードを選択する。ブロック３１０において、処理３００は、ノード１０６が、選択された親ノードを介してタイムクリティカルメッセージ２２２を送信することを含む。いくつかの実施例では、ノード１０６は、次の動作に進む前に、ルートノード１１４からタイムクリティカルメッセージ２２２の肯定応答を待機する。肯定応答が受信された後、ノード１０６は、送信する他のメッセージが存在しない場合にはスリープモードに移行してもよく、一次経路へ戻るように切り換えて、一次経路を介して通常データ２０２を送信し続ける。
ここで図４を参照すると、図４は、本開示の所定の態様に係る、メッシュネットワーク１０４における様々なノード１０６によってＲＴＴを計算するためのいくつかの処理４００Ａ、４００Ｂ、及び４００Ｃを示すいくつかのフロー図を含む。特に、処理４００Ａは、親ノードを介してルートノード１１４にメッセージを送信するように構成されたノード１６０の態様を示す。処理４００Ｂは、ノード１６０からルートノード１１４までの経路における中間ノードの態様を示す。処理４００Ｃは、ルートノード１１４の態様を示す。ノード１６０、中間ノード、及びルートノード１１４は、適切なプログラムコードを実行することで、処理４００Ａ、４００Ｂ、及び４００Ｃの動作をそれぞれ実施してもよい。処理４００Ａ、４００Ｂ、及び４００Ｃをまとめて下記に説明する。例示の目的で、処理４００Ａ、４００Ｂ、及び４００Ｃについて、図面に示す所定の実施例を参照して説明する。しかしながら、他の実施例も可能である。
ブロック４０２において、処理４００Ａは、ノード１６０が、その親ノードのうちの１つを介してルートノード１１４にユニキャストメッセージ２１２を送信することを含む。ユニキャストメッセージは、子ノードＥからルートノード１１４に送信され、ルートノードによる応答を必要とする、任意のメッセージであってもよい。例えば、ユニキャストメッセージは、ルートノード１１４に対するｐｉｎｇメッセージであってもよい。メッシュネットワーク１４０がＲＰＬプロトコルを実装するように構成される場合、ユニキャストメッセージは、メッシュネットワーク１４０に沿って上方に宛先情報を伝搬するために使用されるＤＡＯメッセージを含んでもよい。いくつかの実施例では、ノード１６０は、シーケンス番号を生成して、ユニキャストメッセージに、例えば、上で説明したようにユニキャストメッセージのヘッダに挿入する。シーケンス番号は、ノード１６０によって送信されたユニキャストメッセージを一意的に識別しうる。ノード１６０はさらに、ユニキャストメッセージを送信したときのタイムスタンプを記録する。
ブロック４１２において、処理４００Ｂは、親ノード、又は、ノード１６０からルートノード１１４までの経路における他の任意のノードのような中間ノードが、ノード１６０から送信されたユニキャストメッセージ２１２を受信することを含む。中間ノードは、ノード１６０の識別子、例えば識別子のＩＰアドレスとともに、ユニキャストメッセージのシーケンス番号を記録してもよい。ノード１６０の識別子と、ユニキャストメッセージのシーケンス番号との組み合わせは、メッシュネットワーク１４０におけるユニキャストメッセージを一意的に識別しうる。ブロック４１４において、処理４００Ｂは、中間ノードが、受信されたユニキャストメッセージを経路上の次のノードに転送することを含む。中間ノードはまた、ユニキャストメッセージを転送したときのタイムスタンプを記録し、タイムスタンプをシーケンス番号及びノード識別子とともに格納する。
ブロック４２２において、処理４００Ｃは、ルートノード１１４がユニキャストメッセージを受信することを含む。ブロック４２４において、処理４００Ｃは、ルートノード１１４が、同じ経路に沿ったノード１６０に肯定応答メッセージ２１４を返信することを含む。いくつかの実施例では、ルートノード１１４は、ユニキャストメッセージのシーケンス番号と、ノード１６０の識別子とを含むソースルーティングヘッダを用いて、肯定応答メッセージを送信する。
ブロック４１６において、処理４００Ｂは、中間ノードが、ルートノード１１４から送信された肯定応答メッセージを受信し、肯定応答メッセージを受信したときのタイムスタンプを記録することを含む。中間ノードはさらに、肯定応答メッセージからシーケンス番号とノード１６０の識別子とを抽出してもよい。ブロック４１８において、処理４００Ｂは、同じ経路に沿ってノード１６０に肯定応答メッセージを転送することを含む。
ブロック４２０において、中間ノードは、中間ノードからルートノード１１４までの経路の一部に関するＲＴＴを計算する。そうするために、中間ノードは、肯定応答メッセージから抽出されたシーケンス番号及びノード識別子を、以前に記録されたシーケンス番号及びノード識別子に対して比較してもよい。一致する場合、中間ノードは、シーケンス番号及びノード識別子に関連付けられた転送タイムスタンプを検索する。中間ノードは、転送タイムスタンプによって指定された時間と、肯定応答メッセージを受信したときのタイムスタンプとの間の差を計算する。この差は、中間ノードからルートノード１１４までの経路のＲＴＴを示す。
中間ノードは、計算されたＲＴＴを用いて、この経路に関するＲＴＴ情報を更新してもよい。例えば、中間ノードは、新たに計算されたＲＴＴを用いて、この経路に関して格納された古いＲＴＴを置き換えてもよい。代替として、中間ノードは、この経路に関するＲＴＴとして、過去の時間期間にわたって取得された平均のＲＴＴを計算してもよい。ＲＴＴ情報を更新するために、経路に関するＲＴＴを計算する他の方法を使用してもよい。
ブロック４０４において、処理４００Ａは、ノード１６０が、その親ノードを含む中間ノードによって転送された肯定応答メッセージを受信することを含む。ノード１６０はさらに、肯定応答メッセージを受信したときのタイムスタンプを記録し、肯定応答メッセージからユニキャストメッセージのシーケンス番号を抽出する。ブロック４０６において、ノード１６０は、記録されたタイムスタンプに基づいて、ユニキャストメッセージをルートノード１１４に送信するために使用される経路に関するＲＴＴを計算する。例えば、ノード１６０は、肯定応答メッセージから抽出されたシーケンス番号を、それが以前に記録したシーケンス番号に対して比較してもよい。一致する場合、ノード１６０は、シーケンス番号を含むユニキャストメッセージを送信したときのタイムスタンプを検索する。ノード１６０は、送信タイムスタンプによって指定された時間と、肯定応答メッセージを受信したときのタイムスタンプとの間の差を計算してもよい。この差は、ノード１６０から親ノードを介してルートノード１１４までの経路のＲＴＴを示す。
ノード１６０は、計算されたＲＴＴを用いて、この経路に関するＲＴＴ情報を更新してもよい。例えば、ノード１６０は、新たに計算されたＲＴＴを用いて、この経路に関して格納された古いＲＴＴを置き換えてもよい。代替として、ノード１６０は、この経路に関するＲＴＴとして、過去の時間期間にわたって取得された平均のＲＴＴを計算してもよい。最近に計算されたＲＴＴに基づいてＲＴＴを更新するための他の方法が利用されてもよい。ブロック４０８において、ノード１６０は、他のユニキャストメッセージがルートノード１１４に送信されるべきか否かを決定する。例えば、ノード１６０は、ＲＴＴ情報を更新するために、ユニキャストメッセージをルートノード１１４に送信するためのスケジュールをセットアップしてもよい。ノード１６０は、スケジューリングされた時間が満了する場合、他のユニキャストメッセージがルートノード１１４に送信されるべきであると決定してもよい。ユニキャストメッセージがＤＡＯメッセージを含む実施例において、ノード１６０は、ＲＰＬプロトコルに従って他のＤＡＯメッセージが送信される必要があると決定してもよい。他のユニキャストメッセージがルートノード１１４に送信されるべきであるとノード１６０が決定した場合、ノード１６０は、新たなユニキャストメッセージのために、処理４００Ａをブロック４０２から再び開始してもよい。
図４に示す処理は、ノード１６０の１つの親ノードに関連付けられた１つの経路に関するＲＴＴを計算するために使用される。各経路のＲＴＴを取得するために、ノード１６０の各親ノードに関して同様の処理が実行されてもよい。それらの経路に沿った中間ノードは、処理４００Ｂに類似した下記の処理によってユニキャストメッセージを転送して肯定応答メッセージを受信することに基づいて、ルートノード１１４に対するそれらの各ＲＴＴを計算してもよい。
図５は、本開示の所定の態様に係る、メッシュネットワーク１４０におけるノード１６０からルートノード１１４までの経路に関するＲＴＴを計算するためのいくつかの処理５００Ａ及び５００Ｂを示すいくつかのフロー図を含む。特に、処理５００Ａは、親ノードを介してルートノード１１４にメッセージを送信するように構成されたノード１６０の態様を示す。処理５００Ｂは、親ノードの態様を示す。ノード１６０及び親ノードは、適切なプログラムコードを実行することによって、処理５００Ａ及び５００Ｂの動作をそれぞれ実施してもよい。処理５００Ａ及び５００Ｂをまとめて下記に説明する。例示の目的で、処理５００Ａ及び５００Ｂについて、図面に示す所定の実施例を参照して説明する。しかしながら、他の実施例も可能である。
ブロック５０２において、処理５００Ａは、図２Ｂに関して先に詳述したように、ノード１６０が、その親ノードに近傍ユニキャストメッセージ２３２を送信することを含む。ノード１６０はさらに、近傍ユニキャストメッセージ２３２を送信したときのタイムスタンプを記録する。ブロック５１２において、処理５００Ｂは、親ノードが、ノード１６０から近傍ユニキャストメッセージ２３２を受信することを含む。ブロック５１４において、親ノードは、近傍ユニキャストメッセージ２３２に対する肯定応答メッセージをノード１６０に返信する。ブロック５０４において、処理５００Ａは、ノード１６０が、肯定応答メッセージを受信し、肯定応答メッセージを受信したときのタイムスタンプを記録することを含む。図２Ｂに関連して上で説明したように、肯定応答メッセージを受信したときのタイムスタンプは、近傍ユニキャストメッセージ２３２がＭＡＣ層メッセージである場合には、すべてのＭＡＣ層再試行を含むように記録され、又は、近傍ユニキャストメッセージ２３２がＩＰメッセージである場合には、ＩＰ返信を受信する時間を含むように記録される。
ブロック５０６において、ノード１６０は、近傍ユニキャストメッセージ２３２を送信するときに記録されたタイムスタンプと、肯定応答メッセージを受信するときに記録されたタイムスタンプにと基づいて、ノード１６０から親ノードまでのローカル経路に関するＲＴＴを計算する。ノード１６０は、ローカル経路に関するＲＴＴを、２つのタイムスタンプにおいて指定された時間の間の差として計算してもよい。
ブロック５１６において、処理５００Ｂは、親ノードが、制御メッセージ２５２をノードに送信することを含む。図２Ｂに関して上で詳述したように、制御メッセージ２５２は、親ノードの一次親ノードを介する親ノードからルートノード１１４までの経路（すなわち、親ノードの一次経路）に関するＲＴＴを含んでもよい。ブロック５０８において、ノード１６０は、制御メッセージ２５２を受信し、制御メッセージ２５２から、ルートノード１１４に対する親ノードの一次経路のＲＴＴを抽出する。ノード１６０はさらに、ブロック５０６において計算されたローカル経路のＲＴＴと、制御メッセージ２５２から抽出されたＲＴＴとの和として、親ノードを介するルートノード１１４に対する経路に関するＲＴＴを計算する。
図５に示す処理は、ノード１６０の１つの親ノードに関連付けられた１つの経路に関するＲＴＴを計算するために使用される。各経路のＲＴＴを取得するために、ノード１６０の他の親ノードに関して同様の処理が実行されてもよい。さらに、図５に示すノードの動作は所定の順序で説明しているが、これらの動作は、上述したものとは異なる順序で実行されてもよく、より少数又はより多数の動作が含まれてもよい。例えば、親ノードは、子ノード１６０から近傍ユニキャストメッセージ２３２を受信する前に、子ノード１６０に制御メッセージに２５２を送信してもよい。従って、近傍ユニキャストメッセージ２３２を送信する前に、制御メッセージ２５２に含まれるＲＴＴの抽出が、子ノード１６０によって実行されてもよい。別の実施例では、親ノードは、子ノード１６０が近傍ユニキャストメッセージ２３２を介してローカルＲＴＴ推定を開始することよりも頻繁に、そのＲＴＴ情報を制御メッセージ２５２を介して子ノード１６０に送信してもよく、又はその逆に動作してもよい。
上述の説明は図４及び図５の処理を別々に説明しているが、メッシュネットワークにおけるノードは、異なる経路のＲＴＴを推定するために両方の処理を実施してもよい。同じ経路に関してこれらの２つ処理によって推定されたＲＴＴは、任意の手段を介して組み合わされてもよい。例えば、ノードは、ある経路に関するＲＴＴを決定するために、これらの２つ処理を介して取得されたＲＴＴを平均してもよい。ノードはまた、２つの処理から得られたＲＴＴの重み付けられた合計を使用してもよい。もう１つの実施例では、ノードは、これらの処理のうちの一方を介して取得されたＲＴＴが他方の処理よりも新しい、より正確である、又は他の理由により、そのＲＴＴを選択してもよい。
例示的なノード
図６は、本願において説明したタイムクリティカルメッセージのための経路最適化を実装するために使用可能である、ノード１６０のような、例示的なノード６００を示す。ノード６００は、バス６１０を介して通信可能にそれぞれ接続された、プロセッサ６０２、メモリ６０４、及び送受信装置６２０を含んでもよい。ノード６００の構成要素は、Ａ／Ｃ電源によって、又は、バッテリー（図示せず）のような小エネルギー源によって、電力供給を受けてもよい。送受信装置６２０は、他のノードと通信するためのアンテナ６０８を含んでもよい（又は通信可能に接続されてもよい）。いくつかの実施例では、送受信装置は、信号を無線で送信及び受信する無線周波数（radio-frequency：「ＲＦ」）送受信機である。
プロセッサは、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（application-specific integrated circuit：「ＡＳＩＣ」）、状態機械、フィールドプログラマブルゲートアレイ（field programmable gate array：「ＦＰＧＡ」）、又は他の適切な計算装置を含んでもよい。プロセッサは、任意個数の計算装置を含んでもよく、メモリ６０４のようなコンピュータ可読媒体に通信可能に接続されてもよい。プロセッサ６０２は、図３～図５において説明した動作のような動作を実行するために、コンピュータ実行可能なプログラム命令を実行するか、又は、メモリに格納された情報にアクセスすることができる。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固有の命令を含んでもよい。命令が実行される場合、それらは、本願において説明した動作のいずれかを実行するようにノード６００を構成してもよい。メモリ６０４もまた、異なる親ノードに関連付けられた経路に関する計算されたＲＴＴを含む親情報２０６のような情報を格納するように構成されてもよい。図６において、プロセッサ、メモリ、バス、及び送受信装置は、互いに通信する別個の構成要素として示すが、他の実装もまた可能である。ここに議論されたシステム及び構成要素は、任意の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。
全体考察
特許請求の範囲に記載された主題についての詳細な理解を提供するために、本明細書において多数の特定の詳細事項を述べている。しかしながら、当業者は、特許請求の範囲に記載された主題がこれらの特定の詳細事項なしで実施されてもよい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主題を不明瞭にしないように、通常の技術を有する者によって知られるであろう方法、装置、又はシステムについては詳述していない。
本願において説明した特徴は、任意の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。計算装置は、１つ又は複数の入力を条件とした結果を提供する構成要素からなる任意の適切な装置を含んでもよい。適切な計算装置は、格納されたソフトウェア（すなわち、コンピュータシステムのメモリ上に格納されたコンピュータ可読命令）にアクセスする多目的のマイクロプロセッサに基づくコンピュータシステムを含み、このソフトウェアは、汎用の計算装置から本願の主題の１つ又は複数の態様を実装する特別な計算装置になるように計算システムをプログラミング又は構成する。計算装置のプログラミング又は構成に使用されるソフトウェアにおいて、本願に含まれる開示内容を実装するために、任意の適切なプログラミング、スクリプティング、他のタイプの言語、又は言語の組み合わせが使用されてもよい。
本願において開示した方法の態様は、そのような計算装置の動作において実行されてもよい。上述の実施例において提示したブロックの順序は変更されてもよく、例えば、ブロックが並べかえられてもよく、組み合わされてもよく、及び／又はサブブロックに分割されてもよい。所定の複数のブロック又は複数の処理を並列に実行してもよい。
本願における「～ように適応化される」又は「～ように構成される」の使用は、追加のタスク又はステップを実行するように適応化又は構成された装置を除外しない、オープンかつ包括的な用語を意図している。さらに、「～に基づく」の使用は、記載された１つ又は複数の条件又は値「に基づく」処理、ステップ、計算、又は他の動作が、実際に、記載したものを越える追加の条件又は値に基づいてもよいという点で、オープンかつ包括的であることを意図している。本願に含まれた見出し、リスト、及び番号は、説明の簡単化のみを目的とし、限定を意図していない。
本願の主題をその特定の態様に関して詳述したが、当業者は、上述したことを理解することにより、そのような態様の変更、変形、及び等価物を容易に作成しうることが認識されるであろう。従って、本開示が限定ではなく例示の目的で提示され、当業者に容易に明らかになるように、本願の主題に係るそのような変更、変形、及び／又は追加を含むことを除外しないことは理解されるべきである。

Claims (20)

  1. ルートノードと、子ノードと、上記子ノードの複数の親ノードとを備えるメッシュネットワークであって、
    上記子ノードは、上記メッシュネットワークにおける他のノードを介してルートノードと通信し、
    上記複数の親ノードのうちの各親ノードは、上記親ノードを通過する、上記子ノードと上記ルートノードとの間の経路に関連付けられ、
    上記複数の親ノードは、一次親ノードと、１つ又は複数のバックアップ親ノードとを含み、
    上記子ノードは、
    上記一次親ノードに関連付けられた一次経路を介して、上記ルートノードに通常データを送信し、
    上記ルートノードにタイムクリティカルメッセージを送信すべきであると決定し、
    上記子ノードと上記複数の親ノードのそれぞれと間で送信されたメッセージに基づいて、上記複数の親ノードのうちの１つに関連付けられた、上記子ノード及び上記ルートノードの間の各経路に関するラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）を推定し、
    上記複数の親ノードのうちで、最短のＲＴＴを有する関連付けられた経路を有する親ノードを選択し、
    上記選択された親ノードを介して上記ルートノードに上記タイムクリティカルメッセージを送信し、
    上記選択された親ノードを介して上記ルートノードに上記タイムクリティカルメッセージを送信した後、上記一次経路を介して上記ルートノードに追加の通常データを送信するように構成される、
    メッシュネットワーク。
  2. 上記複数の親ノードのうちの１つの親ノードに関連付けられた、上記子ノード及び上記ルートノードの間の経路に関するＲＴＴを推定することは、
    上記１つの親ノードを介して上記ルートノードにユニキャストメッセージを送信することと、
    上記ユニキャストメッセージを送信することに関連付けられた第１のタイムスタンプを記録することと、
    上記ルートノードから上記ユニキャストメッセージの肯定応答メッセージを受信することと、
    上記肯定応答メッセージを受信することに関連付けられた第２のタイムスタンプを記録することと、
    上記第２のタイムスタンプによって示される第２の時点と、上記第１のタイムスタンプによって示される第１の時点との間の差として、上記１つの親ノードに関連付けられた、上記子ノード及び上記ルートノードの間の経路に関するＲＴＴを計算することとを含む、
    請求項１記載のメッシュネットワーク。
  3. 上記１つの親ノードは、
    上記子ノードから上記ユニキャストメッセージを受信し、
    上記１つの親ノード及び上記ルートノードの間の経路を介して、上記ルートノードに上記ユニキャストメッセージを転送し、
    上記１つの親ノードによって上記ユニキャストメッセージを転送することに関連付けられた第３のタイムスタンプを記録し、
    上記ルートノードから上記ユニキャストメッセージの肯定応答メッセージを受信し、
    上記１つの親ノードにおいて上記肯定応答メッセージを受信することに関連付けられた第４のタイムスタンプを記録し、
    上記ユニキャストメッセージの肯定応答メッセージを上記子ノードに転送し、
    上記第４のタイムスタンプによって示される第４の時点と、上記第３のタイムスタンプによって示される第３の時点との間の差として、上記１つの親ノード及び上記ルートノードの間の経路に関するＲＴＴを計算するように構成される、
    請求項２記載のメッシュネットワーク。
  4. 上記メッシュネットワークは、損失のある媒体のルーティングプロトコル（ＲＰＬ）を実装し、
    上記ユニキャストメッセージは、宛先広告オブジェクト（ＤＡＯ）メッセージである、
    請求項３記載のメッシュネットワーク。
  5. 上記ＤＡＯメッセージはシーケンス番号を含み、
    上記ＤＡＯメッセージの肯定応答メッセージは上記シーケンス番号を含み、
    上記１つの親ノードは、上記ＤＡＯメッセージに含まれるシーケンス番号と、上記肯定応答メッセージに含まれるシーケンス番号とに基づいて、上記第３のタイムスタンプ及び上記第４のタイムスタンプをそれぞれ識別するように構成される、
    請求項４記載のメッシュネットワーク。
  6. 上記シーケンス番号は、新たなＩＰｖ６拡張ヘッダに含まれるか、又は、既存のＩＰｖ６ヘッダのホップバイホップ（ＨＢＨ）オプションに含まれる、
    請求項５記載のメッシュネットワーク。
  7. 上記複数の親ノードのうちの１つの親ノードに関連付けられた、上記子ノードから上記ルートノードの間の経路に関するＲＴＴを推定することは、
    上記１つの親ノードに近傍ユニキャストメッセージを送信することと、
    上記近傍ユニキャストメッセージを送信することに関連付けられた第１のタイムスタンプを記録することと、
    上記１つの親ノードから上記近傍ユニキャストメッセージの肯定応答メッセージを受信することと、
    上記肯定応答を受信することに関連付けられた第２のタイムスタンプを記録することと、
    上記第２のタイムスタンプによって示される第２の時点と、上記第１のタイムスタンプによって示される第１の時点との間の差として、上記子ノード及び上記１つの親ノードの間のローカル経路に関するローカルＲＴＴを計算することと、
    上記１つの親ノードから、上記１つの親ノード及び上記ルートノードの間の経路のＲＴＴを指定する制御メッセージを受信することと、
    上記ローカルＲＴＴと、上記１つの親ノード及び上記ルートノードの間の経路のＲＴＴとの和として、上記１つの親ノードに関連付けられた、上記子ノード及び上記ルートノードの間の経路に関するＲＴＴを計算することとを含む、
    請求項１記載のメッシュネットワーク。
  8. 上記メッシュネットワークは、損失のある媒体のルーティングプロトコル（ＲＰＬ）を実装し、
    上記制御メッセージは、ＤＯＤＡＧ情報オブジェクト（ＤＩＯ）メッセージであり、
    上記制御メッセージは、上記ＤＩＯメッセージのオプションにおいて、上記１つの親ノード及び上記ルートノードの間の経路のＲＴＴを指定する、
    請求項７記載のメッシュネットワーク。
  9. 上記１つの親ノード及び上記ルートノードの間の経路のＲＴＴは、上記１つの親ノードの一次親ノードに関連付けられた、上記１つの親ノード及び上記ルートノードの間の経路のＲＴＴである、
    請求項７記載のメッシュネットワーク。
  10. 上記制御メッセージにおいて指定される、上記１つの親ノード及び上記ルートノードの間の経路のＲＴＴは、上記１つの親ノードによって計算された最新のＲＴＴ又は平均のＲＴＴである、
    請求項７記載のメッシュネットワーク。
  11. 上記子ノード及び上記複数の親ノードの各々は、対応するノードから上記ルートノードまでの経路に関するＲＴＴを維持するために構成される、
    請求項１記載のメッシュネットワーク。
  12. 上記子ノードは、１つ又は複数の選択基準に基づいて、上記子ノードの近傍ノードのうちで上記複数の親ノードを選択するようにさらに構成される、
    請求項１記載のメッシュネットワーク。
  13. ネットワークのノードであって、上記ノードは、
    コンピュータ可読命令を実行するように構成されたプロセッサと、
    上記プロセッサによって実行されたとき、上記プロセッサに以下のステップを含む動作を実行させる上記コンピュータ可読命令を格納するように構成されたメモリとを備え、
    上記動作は、上記ノードの一次親ノードに関連付けられた一次経路を介して、上記ネットワークのルートノードに通常データを送信することを含み、
    上記ノードは、一次親ノードと、１つ又は複数のバックアップ親ノードとを含む、上記ネットワークにおける複数の親ノードを有し、
    上記複数の親ノードのそれぞれは、上記ノードと上記ネットワークのルートノードとの間の経路に関連付けられ、
    上記動作は、
    上記ルートノードにタイムクリティカルメッセージを送信すべきであると決定することと、
    上記ノードと上記複数の親ノードのそれぞれと間で送信されたメッセージに基づいて、上記複数の親ノードのうちの１つに関連付けられた、上記ノード及び上記ルートノードの間の各経路に関するラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）を推定することと、
    上記複数の親ノードのうちで、最短のＲＴＴを有する関連付けられた経路を有する親ノードを選択することと、
    上記選択された親ノードを介して上記ルートノードに上記タイムクリティカルメッセージを送信することと、
    上記一次経路に戻るように切り換えることで、上記ルートノードに追加の通常データを送信することとを含む、
    ノード。
  14. 上記複数の親ノードのうちの１つの親ノードに関連付けられた、上記ノード及び上記ルートノードの間の経路に関するＲＴＴを推定することは、
    上記１つの親ノードを介して上記ルートノードにユニキャストメッセージを送信することと、
    上記ユニキャストメッセージを送信することに関連付けられた第１のタイムスタンプを記録することと、
    上記ルートノードから上記ユニキャストメッセージの肯定応答メッセージを受信することと、
    上記肯定応答メッセージを受信することに関連付けられた第２のタイムスタンプを記録することと、
    上記第２のタイムスタンプによって示される第２の時点と、上記第１のタイムスタンプによって示される第１の時点との間の差として、上記１つの親ノードに関連付けられた、上記ノード及び上記ルートノードの間の経路に関するＲＴＴを計算することとを含む、
    請求項１３記載のノード。
  15. 上記１つの親ノードは、
    ノードからユニキャストメッセージの受信；
    上記１つの親ノード及び上記ルートノードの間の経路を介して、上記ルートノードに上記ユニキャストメッセージを転送し、
    上記１つの親ノードによって上記ユニキャストメッセージを転送することに関連付けられた第３のタイムスタンプを記録し、
    上記ルートノードから上記ユニキャストメッセージの肯定応答メッセージを受信し、
    上記１つの親ノードにおいて上記肯定応答メッセージを受信することに関連付けられた第４のタイムスタンプを記録することと、
    上記ユニキャストメッセージの肯定応答メッセージを上記ノードに転送し、
    上記第４のタイムスタンプによって示される第４の時点と、上記第３のタイムスタンプによって示される第３の時点との間の差として、上記１つの親ノード及び上記ルートノードの間の経路に関するＲＴＴを計算するように構成される、
    請求項１４記載のノード。
  16. 上記複数の親ノードのうちの１つの親ノードに関連付けられた、上記ノードから上記ルートノードの間の経路に関するＲＴＴを推定することは、
    上記１つの親ノードに近傍ユニキャストメッセージを送信することと、
    上記近傍ユニキャストメッセージを送信することに関連付けられた第１のタイムスタンプを記録することと、
    上記１つの親ノードから上記近傍ユニキャストメッセージの肯定応答メッセージを受信することと、
    上記肯定応答を受信することに関連付けられた第２のタイムスタンプを記録することと、
    上記第２のタイムスタンプによって示される第２の時点と、上記第１のタイムスタンプによって示される第１の時点との間の差として、上記ノード及び上記１つの親ノードの間のローカル経路に関するローカルＲＴＴを計算することと、
    上記１つの親ノードから、上記１つの親ノード及び上記ルートノードの間の経路のＲＴＴを指定する制御メッセージを受信することと、
    上記ローカルＲＴＴと、上記１つの親ノード及び上記ルートノードの間の経路のＲＴＴとの和として、上記１つの親ノードに関連付けられた、上記ノード及び上記ルートノードの間の経路に関するＲＴＴを計算することとを含む、
    請求項１３記載のノード。
  17. メッシュネットワークにおいてタイムクリティカルメッセージを送信するための方法であって、
    上記方法は、上記メッシュネットワークにおけるノードによって、上記ノードの一次親ノードに関連付けられた一次経路を介して、上記メッシュネットワークのルートノードに通常データを送信することを含み、
    上記ノードは、一次親ノードと、１つ又は複数のバックアップ親ノードとを含む、上記メッシュネットワークにおける複数の親ノードを有し、
    上記複数の親ノードのそれぞれは、上記ノードと上記メッシュネットワークのルートノードとの間の経路に関連付けられ、
    上記方法は、
    上記ノードによって、上記ルートノードにタイムクリティカルメッセージを送信すべきであると決定することと、
    上記ノードによって、上記ノードと上記複数の親ノードのそれぞれと間で送信されたメッセージに基づいて、上記複数の親ノードのうちの１つに関連付けられた、上記ノード及び上記ルートノードの間の各経路に関するラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）を推定することと、
    上記ノードによって、上記複数の親ノードのうちで、最短のＲＴＴを有する関連付けられた経路を有する親ノードを選択することと、
    上記ノードによって、上記選択された親ノードを介して上記ルートノードに上記タイムクリティカルメッセージを送信することと、
    上記ノードによって、上記一次経路に戻るように切り換えることで、上記ルートノードに追加の通常データを送信することとを含む、
    方法。
  18. 上記複数の親ノードのうちの１つの親ノードに関連付けられた、上記ノード及び上記ルートノードの間の経路に関するＲＴＴを推定することは、
    上記１つの親ノードを介して上記ルートノードにユニキャストメッセージを送信することと、
    上記ユニキャストメッセージを送信することに関連付けられた第１のタイムスタンプを記録することと、
    上記ルートノードから上記ユニキャストメッセージの肯定応答メッセージを受信することと、
    上記肯定応答メッセージを受信することに関連付けられた第２のタイムスタンプを記録することと、
    上記第２のタイムスタンプによって示される第２の時点と、上記第１のタイムスタンプによって示される第１の時点との間の差として、上記１つの親ノードに関連付けられた、上記ノード及び上記ルートノードの間の経路に関するＲＴＴを計算することとを含む、
    請求項１７記載の方法。
  19. 上記メッシュネットワークは、損失のある媒体のルーティングプロトコル（ＲＰＬ）を実装し、
    上記ユニキャストメッセージは、宛先広告オブジェクト（ＤＡＯ）メッセージである、
    請求項１８記載の方法。
  20. 上記複数の親ノードのうちの１つの親ノードに関連付けられた、上記ノードから上記ルートノードの間の経路に関するＲＴＴを推定することは、
    上記１つの親ノードに近傍ユニキャストメッセージを送信することと、
    上記近傍ユニキャストメッセージを送信することに関連付けられた第１のタイムスタンプを記録することと、
    上記１つの親ノードから上記近傍ユニキャストメッセージの肯定応答メッセージを受信することと、
    上記肯定応答を受信することに関連付けられた第２のタイムスタンプを記録することと、
    上記第２のタイムスタンプによって示される第２の時点と、上記第１のタイムスタンプによって示される第１の時点との間の差として、上記ノード及び上記１つの親ノードの間のローカル経路に関するローカルＲＴＴを計算することと、
    上記１つの親ノードから、上記１つの親ノード及び上記ルートノードの間の経路のＲＴＴを指定する制御メッセージを受信することと、
    上記ローカルＲＴＴと、上記１つの親ノード及び上記ルートノードの間の経路のＲＴＴとの和として、上記１つの親ノードに関連付けられた、上記ノード及び上記ルートノードの間の経路に関するＲＴＴを計算することとを含む、
    請求項１７記載の方法。
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