JP5948490B2 - ネットワークノードのためのハイブリッドアクセスプロトコル - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークノードのためのハイブリッドアクセスプロトコルに関する。

（関連事項の相互参照）
本出願は、参照によって本明細書に組み込まれる、２０１２年４月１３日に出願された、表題「ネットワークノードのためのハイブリッドアクセスプロトコル」をつけられた、ヨーロッパ特許出願番号１２１６４１５１．８号の優先権を主張する。

メッシュネットワークなどの通信ネットワークは、様々な異なる装置を接続するために使用される。例えば、メッシュネットワークは、ユーティリティ産業において採用されて、ユーティリティメータ、セルラ継電器、変圧器、および／または他のノードを接続してきた。メッシュネットワークにおけるノードは、典型的に、データを隣接ノードから受信することができ、および、メッセージを他の隣接ノードへ中継または伝播することができる。

メッシュネットワークは、複数のノードを含むことができ、それらの多くは、ソフトウェアが作り出す、送信のためのデータを含むことができる。ノードの多くは、データを収集することができる、センサー、メータなどを含む、関連した装置を有することもできる。合計で、ノードは、多量のデータを発生させることができて、中央局（central office）への送信のためにルートノードへ上流へ送信されうる。

既存のネットワークおよびシステムは、ルートノードの近くのノードにおいてボトルネックを作り出し、その結果、送信遅延およびサービス品質の問題が起きる。通信に対処するために使用されてきたいくつかのアプローチは、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）および搬送波感知多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）プロトコルを含む。しかしながら、これらの既存のプロトコルの各々に関連付けられた欠点がある。例えば、ＴＤＭＡプロトコルは、重いネットワーク負荷のもとで保証されたスループットおよび有界遅延を提供する能力について知られているが、ＴＤＭＡは、低いおよび中間のネットワーク負荷のもとで効率が悪い。ＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルは、一方、一般的に、低いおよび中間のネットワーク負荷のもとでより効率的であるが、各ノードが、重いネットワーク負荷の間にデータを送信する機会を有するであろうということを確実にしない。

ゆえに、既存のプロトコルは、変動ネットワーク負荷を対象とする無線メッシュネットワーク内で送信に対処する効果的な方法を提供しない。

詳細な記載が添付図面を参照して説明される。図面において、参照番号の左端の数字は、参照番号が最初に現れる図面を示す。異なる図面における同じ参照番号の使用は、類似または同一の項目を示す。
ルートノードのワンホップネイバーが、変動ネットワーク負荷状態のもとで効率的に送信に対処することができる、マルチチャネル無線メッシュネットワークの例示的アーキテクチャの略図である。 図１のアーキテクチャの例示的ノードの追加詳細を示す略図である。 １つまたは複数のタイムスロットを識別する、および、ルートノードのワンホップネイバーのどれが各タイムスロットの間にルートノードの他のワンホップネイバーに関する通信優先権を有するかを特定する、優先権情報の３つの例を例示する略図である。 １つまたは複数のタイムスロットを識別する、および、ルートノードのワンホップネイバーのどれが各タイムスロットの間にルートノードの他のワンホップネイバーに関する通信優先権を有するかを特定する、優先権情報の３つの例を例示する略図である。 １つまたは複数のタイムスロットを識別する、および、ルートノードのワンホップネイバーのどれが各タイムスロットの間にルートノードの他のワンホップネイバーに関する通信優先権を有するかを特定する、優先権情報の３つの例を例示する略図である。 図３Ａの優先権情報において定義される、スロット２およびスロット３の間に、それぞれ、どのようにデータが送信されるのかの例を示す略図である。 図３Ａの優先権情報において定義される、スロット２およびスロット３の間に、それぞれ、どのようにデータが送信されるのかの例を示す略図である。 ハイブリッドアクセスプロトコルを実装するためにルートノードによって少なくても部分的に実行される例示的な方法を示すフローチャートである。 ハイブリッドアクセスプロトコルを実装するためにルートノードのワンホップネイバーによって少なくとも部分的に実行される例示的な方法を示すフローチャートである。

（概観）
上述のとおり、既存の計量は、変動するネットワーク負荷を経験する無線メッシュネットワーク内で送信に対処する効果的な方法を提供しない。例えば、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）プロトコルは、各ノードが、各ノードのための専用のタイムスロットを受信することによって、他のノードが通信チャネル上で通信することを許可されていない間、通信する機会を通常有することを保証する。ＴＤＭＡプロトコルは、各ノードが高いネットワーク負荷の期間に通信する機会を有することを確実にする。しかしながら、低いおよび中間のネットワーク負荷のもとでは、ＴＤＭＡプロトコルは、あるノードがそれらの専用のタイムスロットの間に通信する必要を有さない可能性があるので、および、それゆえタイムスロットは無駄であるので、非効率である。ＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルは、一方、一般的に、低いおよび中間のネットワーク負荷のもとではより効率的であるが、各ノードが高いネットワーク負荷の期間にデータを送信する機会を有するであろうことを確実にしない。ゆえに、既存のプロトコルは、変動するネットワーク負荷を経験するメッシュネットワークにおいてデータを送信するのに適切ではない。

本願は、ネットワークのノードの、無線周波数通信チャネルなどの通信媒体へのアクセスを制御する、ハイブリッドアクセスプロトコル（ＨＡＰ）を説明する。ＨＡＰは、万が一、優先ノードが送信するための任意のデータを有していないという場合には、まだ他のノードが通信することを許可されているうちに、各ノードがそのデータを通信する機会を有するであろうことを保証する。典型的に、ＨＡＰは、ルートノードと直接通信するノード（すなわち、ルートノードのワンホップネイバー）の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）サブレイヤにおいて実装されうる。しかしながら、いくつかの場合、ＨＡＰは、ネットワークの他のノードによって使用されうる。

一例において、ＨＡＰは、通信チャネル上の時間を、複数のタイムスロットに分割する。各タイムスロットは、ルートノードによって一意の番号を割り当てられる。ノードがルートノードと関連付けられるとき、ルートノードは、１つまたは複数のタイムスロットを新しいノードに割り振るであろう。新しいノードは、その割り振られたタイムスロットの「所有者」になり、その割り振られたタイムスロットの間に通信優先権を有するであろう。他のノードと比較して、タイムスロット所有者は、短いフレーム間隔時間（ＩＦＳ）および／または短いコンテンションウィンドウを使用するように権限を与えられ、ゆえに、通信チャネルにアクセスするチャンスを増加させる。タイムスロットがその所有者によって使用されない場合、他のノードは送信のためにそれを使用することができ、ゆえに、古典的なＴＤＭＡプロトコルにおける帯域幅の無駄の問題を避けることができる。この古典的なＴＤＭＡプロトコルの場合、ノードが現在送信するための何も有さないときでさえ、ＴＤＭＡスロットが一意のノードのために厳重に予約される。このように、ＨＡＰは、ノードが、ネットワーク負荷の広範囲の間で、効率的に通信に対処することを可能にする。

ＨＡＰは、複数のノードを含む、マルチチャネルユーティリティメッシュネットワークのコンテクストにて説明される。ユーティリティメッシュネットワークのノードは、例えば、スマートユーティリティメータ（例えば、電気、ガス、および／または水道メータ）、センサー（例えば、温度センサー、ウェザーステーション、周波数センサーなど）、制御装置、変圧器、ルータ、サーバ、継電器（例えば、セルラ継電器）、切替器、バルブ、および他のネットワーク装置を含むことができる。ＨＡＰは、ユーティリティメッシュネットワークのコンテクストにて説明されるが、技術は、追加としてまたは代替として、他のネットワークおよび／または他のアプリケーションに適用できる。このように、他の実施形態において、ノードは、通信ネットワークに連結される、および、データを送信および／または受信する能力がある、任意の装置を含むことができる。

複数のおよび様々な実装および実施形態が、以下で説明される。ＨＡＰスキームを実装するために使用できる「例示的アーキテクチャ」の説明から開始される。次に、表題「例示的ノード」を付けられたセクションは、本明細書で説明されるＨＡＰを実装するために使用できる例示的ノードの詳細を説明する。次に、本願は、ルートノードによって送信されうる、および／または、ルートノードのワンホップネイバーによって受信されうる「優先権情報」の例、ＨＡＰを使用して実装されうる「例示的送信シナリオ」を説明する。次に、本願は、「ハイブリッドアクセスプロトコルを使用して送信を管理する例示的方法」を説明する。最後に、本願は、短い「結論」で締めくくる。この概観およびセクション見出しを含む以下のセクションは、単に、実装および実施形態を例示するに過ぎず、および、請求項の範囲を限定すると解釈されるべきではない。

（例示的アーキテクチャ）
図１は、データがハイブリッドアクセスプロトコル（ＨＡＰ）に従って送信されうる、マルチチャネル、無線メッシュネットワークの例示的アーキテクチャ１００の略図である。アーキテクチャ１００は、互いに直接通信パスまたは「リンク」を介して通信で連結される、複数のノード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、・・・１０２Ｎ（まとめてノード１０２と呼ばれる）を含む。この例において、Ｎは、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ネイバーフッドエリアネットワーク（ＮＡＮ）、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）などの、自律ルーティングエリア（ＡＲＡ）におけるノードの数を表す。ＡＲＡは、巨大なアドバンストメータリングインフラストラクチャ（ＡＭＩ）ネットワークの一部を形成することができる。

用語「リンク」は、（別のノードを通過することなく、または、別のノードによって伝播されることなく）２つのノードの間の直接通信パスに言及している。本明細書で使用されるように、用語「リンク」は、無線（例えば、無線周波数）および有線（例えば、電力線通信、イーサネット（登録商標）など）通信パスの両方を含む。しかしながら、本明細書で説明されるいくつかの概念は、無線通信に特有でありうる。無線の無線周波数（ＲＦ）通信パスのコンテクストにおいて、各リンクは、ノードがデータを送信または受信できる複数のチャネルを表すことができる。複数のチャネルの各々は、複数のチャネルについて同一であるまたは異なる、周波数範囲によって定義されうる。複数のチャネルは、制御チャネルおよび複数のデータチャネルを備えることができる。いくつかの場合、制御チャネルは、ノード間で１つまたは複数のメッセージを通信するために利用されて、データを伝達するために利用されることとなるデータチャネルの１つを特定する。一般的に、制御チャネル上の送信は、データチャネル上の送信と比較して短い。

ノード１０２の各々は、例えば、スマートユーティリティメータ（例えば、電気、ガス、および／または水道メータ）、センサー（例えば、温度センサー、ウェザーステーション、周波数センサーなど）、制御装置、変圧器、ルータ、サーバ、継電器（例えば、セルラ継電器）、切替器、バルブ、これらの組み合わせ、または、通信ネットワークと連結可能およびデータを送信および／または受信することが可能である任意の装置などの、様々な従来のコンピューティング装置のいずれかとして実装されうる。

この例において、ノード１０２は、エッジ装置または「ルートノード」（例えば、セルラ継電器、セルラルータ、エッジルータなど）を介して、中央局１０４と通信するようにも構成される。エッジ装置または「ルートノード」は、インターネットなどのバックホールネットワーク１０６へのＡＲＡの接続点として機能する。例を示した例において、ノード１０２Ａは、ＡＲＡのルートノードとして機能して、ＡＲＡの他のノード１０２Ｂ−１０２Ｎから中央局１０４へおよび中央局１０４からの通信をネットワーク１０６を介して、中継する。

示された例において、ノード１０２Ｂ、１０２Ｃ、および１０２Ｄは、ルートノード１０２Ａとの直接通信リンクを共有し、および、それゆえルートノード１０２Ａのワンホップネイバーと呼ばれる。ルートノード１０２Ａのワンホップネイバーは、ＨＡＰを使用して、重いネットワーク負荷の期間中でさえ、各ワンホップネイバーが、それぞれの優先タイムスロットの間にルートノード１０２Ａと制御チャネル上で通信する機会を有することを確実にする。中間のまたは低いネットワーク負荷の期間中、優先スロット所有者が送信するためのデータを現在有さない場合、ＨＡＰは、ルートノードの他のワンホップネイバーが、ルートノードと制御チャネル上で通信することを可能にする。ＨＡＰは、制御チャネルへのアクセスを制御するために使用可能であると説明されているが、いくつかの場合、ＨＡＰは、制御チャネル以外のチャネル（例えば、データチャネル）へのアクセスを制御することに適用可能である。

ノード１０２Ｂは、ノード１０２の各々の代表例であり、無線機１０８および処理装置１１０を含む。無線機１０８は、複数のチャネル／周波数のうちの１つまたは複数を介して、ＲＦ信号を送信および／または受信するように構成された、無線周波数（ＲＦ）送受信機を備える。いくつかの実装において、ノード１０２の各々は、制御チャネルおよび各通信リンクの複数のデータチャネルなどの複数の異なるチャネル上で、データを送信および受信するように構成された、単一の無線機１０８を含む。無線機１０８は、複数の異なる変調技術、データレート、プロトコル、信号強度、および／または電力レベルを実装するようにも構成されうる。追加としてまたは代替として、ノードの各々は、有線通信のために構成されうる。例として、および、限定せず、有線通信は、電力線通信（ＰＬＣ）、または、イーサネットなどの他の有線通信ネットワーク技術を含むことができる。アーキテクチャ１００は、ノードのヘテロジニアスネットワークを表すことができる。ここでは、ノード１０２は、異なる種類のノード（例えば、スマートメータ、セルラ中継器、センサーなど）、異なる世代またはモデルのノード、および／またはさもなければ異なるチャネル上で送信できるおよび異なる変調技術、データレート、プロトコル、信号強度、および／または電力レベルを使用できるノードを含むことができる。

処理装置１１０は、メモリ１１４と通信で連結された、１つまたは複数のプロセッサ１１２を含むことができる。メモリ１１４は、様々な機能を実装するためにプロセッサ１１２上で実行可能である、１つまたは複数のソフトウェアおよび／またはファームウェアモジュールを格納するように構成されうる。モジュールは、本明細書で、プロセッサ上で実行可能であるソフトウェアおよび／またはファームウェアとして説明されるが、他の実施形態において、モジュールの一部または全部は、ハードウェア（例えば、ＡＳＩＣ、特殊処理装置）によって全体または一部において実装されて説明される機能を実行することができる。

図１の実施形態において、メモリ１１４は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）モジュール１１６を含んで、ＡＲＡのノード１０２のワンホップネイバー間での送信に対処する。ＭＡＣモジュール１１６は、アップストリームプロトコル１１８およびダウンストリームプロトコル１２０を実装するためのロジックを含む。アップストリームプロトコル１１８は、どのようにノード１０２が、ルートノードまたはノード１０２の他の親（parent）へ向かうアップストリーム通信を送信すべきかを定義する。ダウンストリームプロトコル１２０は、どのようにノード１０２が、ノード１０２の子（child）へ向かうダウンストリーム通信を送信すべきかを定義する。例として、および、限定せず、ネットワークのノード１０２によって使用されうるアップストリームプロトコルは、ＨＡＰ、ＴＤＭＡプロトコル、ＣＳＭＡ／ＣＡプロトコル、または他の従来のＭＡＣプロトコルを含む。異なるノードは、同一または異なるアップストリームおよび／またはダウンストリームＭＡＣプロトコルを使用することができる。例えば、ルートノード１０２Ａのワンホップネイバーは、ネットワークにおいて他のノードとは異なるアップストリームＭＡＣプロトコルを使用することができる。１つの特定の例において、ルートノードのワンホップネイバー以外のノード（例えば、ダウンストリームノード１０２Ｅ、１０２Ｆ、１０２Ｇ、１０２Ｈ、・・・１０２Ｎ）がアップストリームプロトコルとしてＣＳＭＡ／ＣＡを使用できる間、ルートノード１０２Ａのワンホップネイバーは、ＨＡＰアップストリームプロトコルを使用することができる。そのような例において、ネットワークのノードの全ては、同一のダウンリンクストリームプロトコル（例えば、ＣＳＭＡ／ＣＡプロトコル）を使用することができる。どのようにＭＡＣモジュール１１６が通信に対処するのかの追加詳細は、図３Ａ−３Ｃおよび図４Ａおよび図４Ｂの議論において以下で提供される。

メモリ１１４は、コンピュータ可読媒体を備えることができ、および、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの揮発性メモリ、および／または、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）またはフラッシュＲＡＭなどの不揮発性メモリの形をとることができる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、またはコンピューティング装置の１つまたは複数のプロセッサによる実行のための他のデータなどの情報の記憶のための任意の方法および技術において実装される、揮発性および不揮発性、取り外し可能および取り外し不可能な媒体を含む。コンピュータ可読媒体の例は、限定しないが、相変化メモリ（ＰＲＡＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、動的ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、他の種類のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、または他のメモリ技術、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、または他の光学媒体、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶、または他の磁気記憶装置、またはコンピューティング装置によるアクセスのための情報を格納するために使用されうる任意の他の非送信媒体を含む。本明細書で定義されるように、コンピュータ可読媒体は、変調データ信号および搬送波などの通信媒体を含まない。

その一方で、ネットワーク１０６は、それ自身が無線または有線ネットワーク、またはそれらの組み合わせを備えることができる、バックホールネットワークを表す。ネットワーク１０６は、互いに相互接続される個別ネットワークの集合であり、単一の巨大ネットワーク（例えば、インターネットまたはイントラネット）として機能する。さらに、個別ネットワークは、無線または有線ネットワーク、またはそれらの組み合わせとすることができる。

中央局１０４は、サーバ、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータなどの１つまたは複数のコンピューティング装置によって実装されうる。１つまたは複数のコンピューティング装置は、メモリに通信で連結される１つまたは複数のプロセッサを装備することができる。いくつかの例において、中央局１０４は、ノード１０２の１つまたは複数から受信されたデータの処理、分析、記憶、および／または管理を実行する、集中型のメータデータ管理システムを含む。例えば、中央局１０４は、スマートユーティリティメータ、センサー、制御装置、ルータ、調整器、サーバ、中継器、切替器、バルブ、および／または他のノードから取得されたデータを、処理、分析、格納、および／または管理することができる。図１の例は、中央局１０４を単一の位置にて示しているが、いくつかの例において、中央局は、複数の位置間で分散され、および／または、完全に除かれうる（例えば、高い集中型分散コンピューティングプラットフォームの場合において）。

（例示的ノード）
図２は、図１の例示的ノード１０２Ｂの追加詳細を示す略図である。この例において、無線機１０８は、ＲＦフロントエンド２０２とベースバンドプロセッサ２０４とに連結される、アンテナ２００を含む。ＲＦフロントエンド２０２は、送信および／または受信機能を提供することができる。ＲＦフロントエンド２０２は、アンテナによって提供されるおよびノード１０２の１つまたは複数から取得される信号を整調および／または減衰させるなどの機能を提供する、高周波数アナログおよび／またはハードウェアコンポーネントを含むことができる。ＲＦフロントエンド２０２は、信号をベースバンドプロセッサ２０４へ提供することができる。

１つの例において、ベースバンドプロセッサ２０４の全部または一部は、ソフトウェア（ＳＷ）無線として構成されうる。１つの例において、ベースバンドプロセッサ２０４は、周波数および／またはチャネル選択機能を、無線機１０８へ提供する。例えば、ＳＷ無線は、プロセッサまたは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）によって実行されるソフトウェアにおいて実装される、ミキサ、フィルタ、増幅器、変調器、および／または復調器、検出器など、または他の装備されたコンピューティング装置を含むことができる。ＳＷ無線は、プロセッサ１１２およびメモリ１１４にて定義または格納されたソフトウェアを利用することができる。代替として、無線機１０８は、少なくとも部分的に、アナログコンポーネントを使用して実装されうる。

処理装置１１０は、時刻を保持するように構成されたクロック２０６を含むこともできる。クロック２０６は、１つまたは複数のカウントアップまたはカウントダウンタイマを提供するようにも構成されうる。そのようなタイマは、複数の通信チャネル間で周波数ホッピングに使用されうる。クロック２０６は、ノードが送信を待たなければいけない間（例えば、ＩＦＳおよびコンテンションウィンドウ）に、時刻を規制するためにも使用されうる。

周波数ホッピングモジュール２０８は、ベースバンドプロセッサ２０４およびクロック２０６と通信するように構成されうる。１つの例において、周波数ホッピングモジュール２０８は、時刻情報を取得し、および／または、クロック２０６において周波数ホッピングタイマを設定するように構成される。そのような時刻情報および／またはタイマは、周波数ホッピングモジュール２０８に対して、いつ異なるチャネルまたは周波数を「ホップ」または整調するかを示す。追加として、周波数ホッピングモジュール２０８は、ＳＷ無線または実際の周波数変更を実行するための無線機１０８の他のコンポーネントを対象とするように構成されうる。したがって、周波数ホッピングモジュール２０８は、繰り返し、合意した時刻にて、合意した周波数の間をシフトすることができ、および、合意した期間においておよび合意したプロトコルにて別のノードと通信することができる。

いくつかの実装において（例えば、ノードがユーティリティメータである場合）、メモリ１１４は、１つまたは複数のリソース（例えば、電気、水道、天然ガスなど）の消費データを収集するように構成された計測モジュール２１０を含むこともできる。消費データは、次に、中央局１０４または他の宛先への最終的な伝播のために、１つまたは複数のノード１０２へ送信されうる。

上述のとおり、メモリ１１４は、ＭＡＣモジュール１１６も含む。ＭＡＣモジュール１１６は、それぞれ上流および下流隣接ノードに向けられた通信に対処するための、アップストリームプロトコル１１８およびダウンストリームプロトコル１２０を実装するためのロジックを含む。アップストリームプロトコルとしてＨＡＰを使用するノードの場合、ＭＡＣモジュール１１６は、ルートノードから受信された優先権情報に従って、通信に対処することができる。優先権情報は、１つまたは複数のタイムスロットを識別することができ、および、ルートノードのワンホップネイバーのどれが、各タイムスロット中にルートノードの他のワンホップネイバーと比較して通信優先権を有するかを特定する。上述のとり、タイムスロットの優先権または所有権を有する、ルートノードのワンホップネイバーは、ルートノードの他のワンホップネイバーよりも短いフレーム間隔時間（ＩＦＳ）および／または短いコンテンションウィンドウを使用するように権限を与えられる。ＩＦＳ設定２１２およびコンテンションウィンドウ設定２１４は、１つまたは複数の設定ファイルまたはデータストアにおけるメモリ１１４にて格納され、各ノードが各タイムスロットの間に使用するように権限を与えられるＩＦＳおよびコンテンションウィンドウ設定を示すことができる。ゆえに、ルートノードの各ワンホップネイバーのためのＩＦＳ設定２１２およびコンテンションウィンドウ設定２１４は、各タイムスロット中に、他のワンホップネイバーと比較してそれぞれのワンホップネイバーの相対的優先権を定義する。

（例示的優先権情報）
図３Ａ−３Ｃは、アップストリームＨＡＰを実装するために使用されうる優先権情報の３つの異なる例を示す。３つの例の全てにおいて、優先権情報は、１つまたは複数のタイムスロットを定義し、および、ルートノードのどのワンホップネイバーが、各タイムスロット中にルートノードの他のワンホップネイバーと比較して通信優先権を有するかを特定する。

図３Ａは，優先権情報３００Ａの例を示し、制御チャネルの一時的な利用可能性（Ｔ_０−Ｔ_Ｍ）は、Ｍ個の一様なタイムスロットに分割される。Ｍは、固定されうる（例えば、１時間、１日、１か月など）未来の時間を表すか、または限定されないことが可能である（すなわち、変更されるまで永久に優先権情報を適用する）。この例において、タイムスロットは、一様な長さであり、および、ルートノードのワンホップ隣接ノードの間で均等に割り振られる。例えば、図１の例において、ノード１０２Ｂは、第１のタイムスロット（スロット１）の間に優先権を与えられ、ノード１０２Ｃは、第２のタイムスロット（スロット２）の間に優先権を与えられ、ノード１０２Ｄは、第３のタイムスロット（スロット３）の間に優先権を与えられ、第４もそのようになされる。このように、ルートノード１０２Ａの各ワンホップネイバー１０２Ｂ−１０２Ｄは、ルートノード１０２Ａと制御チャネル上で通信する等しい機会を与えられる。

図３Ｂは、別の優先権情報３００Ｂの例を示し、制御チャネルの一時的な利用可能性（Ｔ_０−Ｔ_Ｍ）は、再び、Ｍ個の一様なタイムスロットに分割される。しかしながら、この例において、ルートノードのワンホップ隣接ノードの間で均等にタイムスロットを割り振る代わりに、タイムスロットは、ルートノードのワンホップ隣接ノードの間で不均等に割り振られる。例えば、より多くの子ノードを有するノードは、より少ない子ノードを伴うノードよりもより多くのタイムスロット（またはより高いパーセンテージのタイムスロット）を割り振られうる。そのような場合において、スロットは、それぞれが有する子ノードの数に比例して、ワンホップ隣接ノードに割り当てられることが可能であるし、または、割り当てられないことが可能である。図１に戻って参照すると、ノード１０２Ｂは、２つの子ノードを有し、ノード１０２Ｃは、２つの子ノードを有し、およびノード１０２Ｄは、１つの子ノードを有する。図３Ｂの例において、タイムスロットは、それぞれが有する子ノードの相対的な数に比例して、ルートノードのワンホップネイバーに割り当てられる。したがって、ノード１０２Ｂおよび１０２Ｃは、ノード１０２Ｄに割り振られる１つのタイムスロットごとに、２つのタイムスロットにて優先権を与えられる。すなわち、ノード１０２Ｂは、第１の２つのタイムスロット（スロット１および２）にて優先権を与えられ、ノード１０２Ｃは次の２つのタイムスロット（スロット３および４）にて優先権を与えられ、ノード１０２Ｄは次の１つのタイムスロット（タイムスロット５）にて優先権を与えられ、第４もそのようになされる。他の実施形態において、一様なタイムスロットは、１つまたは複数の他の特徴（例えば、高いネットワークトラフィックを歴史的に受信してきたノードは、相対的に少ないネットワークトラフィックを歴史的に受信してきたノードよりも、より多くのタイムスロットまたはより高いパーセンテージのタイムススロットを割り振られる、など）に基づいて、ルートノードのワンホップネイバーの間で割り当てられうる。

図３Ｃは、優先権情報３００Ｃの例を示し、制御チャネルの一時的な利用可能性（Ｔ_０−Ｔ_Ｍ）は、再び、Ｍ個のタイムスロットに分割される。しかしながら、この例において、タイムスロットは一様ではない。すなわち、タイムスロットは、異なる長さである。例えば、タイムスロットは、ルートノードのワンホップネイバーの相対的な特徴に比例して長さを有するために作られうる（例えば、ルートノードのそれぞれのワンホップネイバーの子ノードの数、ルートノードのワンホップネイバー相対的なトラフィック、など）。図３Ｃの例において、ノード１０２Ｄは、最も小さいタイムスロット（スロット３など）を割り振られる。なぜなら、それが最も少ない数の子ノードを有するからであり、および、それが最も少ない量のネットワークトラフィックを経験するからでもある。ノード１０２Ｂは、ノード１０２Ｄよりもいくらか大きいタイムスロット（スロット１、５など）を割り振られる。なぜなら、それがノード１０２Ｄよりもより多くの子ノードを有するからである。しかし、ノード１０２Ｂがノード１０２Ｃよりもより少ないネットワークトラフィックを受信するので、ノード１０２Ｂは、ノード１０２Ｃよりもいくらか小さいタイムスロットを割り振られる。この例において、ノード１０２Ｃは、最も大きいタイムスロット（スロット２、６など）を割り振られる。なぜなら、ノード１０２Ｃは、最も多くの子ノードを有するからである。ノード１０２Ｃは、ネットワークにおいて中心に位置づけられ、ノード１０２Ｂおよび１０２Ｄよりもより多くのネットワークトラフィックを受信する傾向がある。また、この図において注目すべきは、全てのタイムスロットが優先ノードを特定する必要があるとは限らないという事実である。いくつかのスロット（例えば、スロット４）は、全てのノードが同一の相対的な優先権を有するように構成されうる。この場合、ノードのＩＦＳおよびコンテンションウィンドウは、１つまたは複数の従来のＭＡＣプロトコルに基づいて設定されうるし、無作為に設定されうる。

図３Ａ−３Ｃは、単に、ＨＡＰを実装するために使用されうる優先権情報の種類の実例に過ぎず、優先権情報の他の種類が追加としてまたは代替として使用されうる。

（例示的送信シナリオ）
図４Ａおよび４Ｂは、それぞれ、ＨＡＰに従って通信に対処するために使用可能である優先権情報３００Ａのスロット２および３の間の例示的データ送信シナリオを示す。図４Ａおよび４Ｂにおいて、パケット、フレーム、または他のプロトコルデータユニット（ＰＤＵ）を表すことができる「データ」は、固体の白いブロックによって表され、フレーム間隔時間（ＩＦＳ）は、点描によって表され、コンテンションウィンドウは、網掛けによって表される。

図４Ａは、タイムスロット２に対応し、ノード１０２Ｃは、優先ノードであり、それがより短いＩＦＳおよび／またはコンテンションウィンドウを有すること、および、それゆえルートノードの他のワンホップネイバーよりもすぐに制御チャネルにアクセスできることを意味する。この例において、優先ノードのＩＦＳおよびコンテンションウィンドウの両方は、ルートノードの他のワンホップネイバーよりも短い。しかしながら、他の例において、優先ノードのＩＦＳおよびコンテンションウィンドウは、両方とも、ルートノードの他のワンホップネイバーよりも短い必要はない。

時刻Ｔ_１において、ノード１０２Ｂは、パケット、フレーム、または他のＰＤＵを送信することの処理にいる。時刻Ｔ_１Ａにおいて、ノード１０２Ｂは、データの送信を完了し、および、ノード１０２Ｂ、１０２Ｃ、および１０２Ｄは、それらのそれぞれのＩＦＳ設定（例えば、ＩＦＳ設定２１２）において特定されたＩＦＳ期間の間待つ。それらのそれぞれのＩＦＳが終わると、ノード１０２Ｂ、１０２Ｃ、および１０２Ｄの各々は、次に、それらのそれぞれのコンテンションウィンドウ設定（例えば、コンテンションウィンドウ設定２１４）において特定されたそれらのそれぞれのコンテンションウィンドウの期間の間待つ。ノード１０２Ｃはこのスロットにおいて優先ノードなので、ノード１０２ＣのＩＦＳおよびコンテンションウィンドウは、第一に経過する。送信するためのデータを有すると、ノード１０２Ｃは、そのデータを制御チャネル上で送信し始める。データは、リソース消費データ（例えば、１つまたは複数のスマートユーティリティメータの水道、電気、またはガス消費データ）、１つまたは複数のノードを潜在的に改ざんすることを示す改ざんフラグなどの、ノード１０２Ｃがルートノードへ送信することを望むデータの任意の種類を表すことができる。

時刻Ｔ_１Ｂにおいて、ノード１０２Ｃは、データの送信を完了し、および、Ｔ_１Ａにおいて説明された処理を繰り返す。すなわち、ノード１０２Ｂ、１０２Ｃ、および１０２Ｄは、それらのそれぞれのＩＦＳ設定において特定されたＩＦＳ期間の間待つ。それらのそれぞれのＩＦＳが終わると、ノード１０２Ｂ、１０２Ｃ、および１０２Ｄの各々は、次に、それらのそれぞれのコンテンションウィンドウの期間の間待つ。ノード１０２Ｃは、このスロットにおいて未だ優先ノードであるので、ノード１０２ＣのＩＦＳおよびコンテンションウィンドウは、第一に経過する。図４Ａの例において、ノード１０２Ｃは、送信するための追加データを未だ有しているので、ノード１０２Ｃは、そのデータを制御チャネル上で送信し始める。

時刻Ｔ_１Ｃにおいて、ノード１０２Ｃは、データの送信を完了し、および、ノード１０２Ｂ、１０２Ｃ、および１０２Ｄは、それらのそれぞれのＩＦＳ設定において特定されたＩＦＳ期間の間待つ。それらのそれぞれのＩＦＳが終わると、ノード１０２Ｂ、１０２Ｃ、および１０２Ｄの各々は、次に、それらのそれぞれのコンテンションウィンドウの期間の間待つ。ノード１０２Ｃは、このスロットにおいて未だ優先ノードであるので、ノード１０２ＣのＩＦＳおよびコンテンションウィンドウは、第一に経過する。しかしながら、時刻Ｔ_１Ｃにおいて、ノード１０２Ｃは、送信するための追加データを有さないので、次に短いＩＦＳ／コンテンションウィンドウを有するノード（この例においてノード１０２Ｂ）は、このタイムスロットにおいて優先ノードではないけれども、送信するための機会を有する。

図４Ｂは、タイムスロット３に対応し、ノード１０２Ｄは、優先ノードであり、それがより短いＩＦＳおよび／またはコンテンションウィンドウを有すること、および、それゆえルートノードの他のワンホップネイバーよりもすぐに制御チャネルにアクセスできることを意味する。再びこの例において、優先ノードのＩＦＳおよびコンテンションウィンドウの両方は、ルートノードの他のワンホップネイバーよりも短い。しかしながら、他の例において、優先ノードのＩＦＳおよびコンテンションウィンドウは、両方とも、ルートノードの他のワンホップネイバーよりも短い必要はない。

時刻Ｔ_２において、ノード１０２Ｂは、パケット、フレーム、または他のＰＤＵを送信することの処理にいる。時刻Ｔ_２Ａにおいて、ノード１０２Ｂは、データの送信を完了し、および、ノード１０２Ｂ、１０２Ｃ、および１０２Ｄは、それらのそれぞれのＩＦＳ設定において特定されたＩＦＳ期間の間待つ。それらのそれぞれのＩＦＳが終わると、ノード１０２Ｂ、１０２Ｃ、および１０２Ｄの各々は、次に、それらのそれぞれのコンテンションウィンドウ設定において特定されたそれらのそれぞれのコンテンションウィンドウの期間の間待つ。ノード１０２Ｄはこのスロットにおいて優先ノードであるので、ノード１０２ＤのＩＦＳおよびコンテンションウィンドウは、第一に経過する。送信するためのデータを有すると、ノード１０２Ｄは、そのデータを制御チャネル上で送信し始める。

時刻Ｔ_２Ｂにおいて、ノード１０２Ｄは、データの送信を完了し、および、Ｔ_２Ａにおいて説明された処理を繰り返す。すなわち、ノード１０２Ｂ、１０２Ｃ、および１０２Ｄは、それらのそれぞれのＩＦＳ設定において特定されたＩＦＳ期間の間待つ。それらのそれぞれのＩＦＳが終わると、ノード１０２Ｂ、１０２Ｃ、および１００２ＤのＩＦＳおよびコンテンションウィンドウは、第一に経過する。しかしながら、時刻Ｔ_２Ｂにおいて、ノード１０２Ｄは、送信するための追加データを有さないので、次に短いＩＦＳ／コンテンションウィンドウを有するノード（この例においてノ２Ｄの各々は、次に、それらのそれぞれのコンテンションウィンドウの期間の間待つ。ノード１０２Ｄは、このスロットにおいて未だ優先ノードであるので、ノード１ード１０２Ｂ）は、このタイムスロットにおいて優先ノードではないけれども、送信するための機会を有する。送信するためのデータを有すると、時刻Ｔ_２Ｂにおいて、ノード１０２Ｂは、そのデータを制御チャネル上で送信し始める。

時刻Ｔ_２Ｃにおいて、ノード１０２Ｂは、データの送信を完了し、ノード１０２Ｂ、１０２Ｃ、および１０２Ｄは、それらのそれぞれのＩＦＳ設定において特定されたＩＦＳ期間の間待つ。それらのそれぞれのＩＦＳが終わると、ノード１０２Ｂ、１０２Ｃ、および１０２Ｄの各々は、次に、それらのそれぞれのコンテンションウィンドウの期間の間待つ。ノード１０２Ｄは、このスロットにおいて未だ優先ノードであるので、ノード１０２ＤのＩＦＳおよびコンテンションウィンドウは、第一に経過する。しかしながら、時刻Ｔ_２Ｃにおいて、ノード１０２Ｄは、送信するための追加データを有さないので、次に短いＩＦＳ／コンテンションウィンドウを有するノード（この例においてノード１０２Ｂ）は、送信するための機会を有する。しかしながら、この例において、ノード１０２Ｂも、送信するためのデータを有さないので、次に短いＩＦＳ／コンテンションウィンドウを有するノード（この例においてノード１０２Ｃ）は、送信のための機会を有する。送信するためのデータを有すると、時刻Ｔ_２Ｃにおいて、ノード１０２Ｃは、そのデータを制御チャネル上で送信し始める。

図４Ａおよび４Ｂは、どのようにＨＡＰが古典的なＴＤＭＡプロトコルにおける帯域幅の無駄の問題を避けるかの２つの例を示す。古典的なＴＤＭＡプロトコルでは、ＴＤＭＡスロットは、ノードが送信するための何も現在有さない場合でさえ、一意のノードのために厳重に予約される。

（ハイブリッドアクセスプロトコルを使用して送信を管理する例示的方法）
図５および６は、ハイブリッドアクセスプロトコルを実装するために使用されうる例示的方法を示す。図５は、一般的に、ルートノードによって実行されるオペレーションを示すフローチャートである。一方、図６は、一般的に、ルートノードのワンホップネイバーによって実行されるオペレーションを示すフローチャートである。図５および６に関して説明される方法は、別々に実装されることが可能であり、または、ネットワークの異なるノードによって協力して実装されることが可能である。

図５は、少なくとも部分的に、メッシュネットワークのルートノードによって実行される例示的方法５００を示す。方法５００は、便宜上、図１の例示的アーキテクチャ１００を参照して説明される。しかしながら、方法５００は、図１の例示的アーキテクチャ１００を伴う使用に限定されず、他のアーキテクチャおよび装置を使用して実装されることが可能である。

方法５００は、ブロック５０２にて開始し、ルートノードが優先権情報をルートノードの１つまたは複数のワンホップネイバーに送信する。図１の例において、ルートノード１０２Ａは、優先権情報をワンホップ隣接ノード１０２Ｂ、１０２Ｃ、および／または１０２Ｄへ送信することができる。示された例において、ルートノードによってワンホップネイバーへ送信された優先権情報は、通信タイムスロットの一覧、および、ルートノードの各ワンホップネイバーがルートノードの他のワンホップネイバーと比較して通信優先権を有する、通信タイムスロットの１つまたは複数の表示を含む。例えば、ルートノードは、例えば、図３において示された優先権情報３００Ａ、３００Ｂ、または３００Ｃなどの優先権情報を送信することができる。いくつかの実装において、優先権情報は、ワンホップ隣接ノードに対して、各通信タイムスロットの間に通信優先権を有するワンホップネイバーのコンテンションウィンドウおよび／またはＩＦＳを設定させる指示を含むこともできる。このコンテンションウィンドウおよび／またはＩＦＳは、それぞれの通信タイムスロット中に他のワンホップネイバーのものよりも短い。すなわち、指示は、ワンホップネイバーに対して、それらのコンテンションウィンドウ、ＩＦＳ、または両方を設定するように指示するために使用可能である、データおよび／または実行可能なコードを含むことができる。このコンテンションウィンドウ、ＩＦＳは、通信優先権を有するように指定されたタイムスロットの間に他のワンホップネイバーよりも短い。他の実装において、優先権情報は、追加または代替のデータを含み、および／または、上述のものとは異なる形式を含むことができる。例えば、タイムスロットの一覧の代わりに、優先権情報は、タイムスロットのテーブル、タイムスロットのファイルを含むことができ、または、時刻における単一のタイムスロットの（すなわち、個別のタイムスロットごとに）優先権情報を含むことができる。

上述のとおり、および図３Ａ−３Ｃにて示したように、優先権情報は、全ての同一または等しい期間であるタイムスロット（例えば、図３Ａおよび３Ｂにて示されるように）を定義することができ、または、タイムロットの一部または全部は、不均等な期間である（例えば、図３Ｃにて示されるように）。後者の場合、通信タイムスロットの一覧は、第１の期間を有する少なくとも１つの通信タイムスロット、および、第１の期間とは異なる第２の期間を有する少なくとも１つの通信タイムスロットを含むことができる。さらに、タイムスロットは、ルートノードのワンホップネイバーの間で均等に割り振られ（例えば、図３Ａにて示されるように）、または、不均等に割り振られる（例えば、図３Ｂにて示されるように）。図３Ａ−３Ｃにて示されるタイムスロットの例示的割り振りは、３つの例に過ぎず、タイムスロットは、この開示にしたがって、多数の他の構成において割り振られうる。

優先権情報をワンホップネイバーの１つまたは複数に送信後、ルートノードは、ブロック５０４において、第１のノードが通信優先権を有してルートノードへ送信するための情報を有する場合に、タイムスロット中にルートノードの第１のワンホップネイバーから送信を受信することができる。この例は図４Ｂにおける時刻Ｔ_２Ａにおいて示され、このとき優先ノード１０２Ｄは、データをルートノード１０２Ａへスロット３の間に送信する。スロット３は、ノード１０２Ｄが通信優先権を有するスロットである。続いて、ブロック５０６において、ルートノードは、タイムスロット中にルートノードの第２のワンホップネイバーから送信を受信することができる。このタイムスロットは、第１のノードが通信優先権を有するが、ルートノードへ送信するための情報を持たないときである。この例は図４Ｂにおける時刻Ｔ_２Ｂにおいて示され、このときノード１０２Ｂは、データをルートノード１０２Ａへスロット３の間に送信することを許可されている。スロット３は、ノード１０２Ｂが通信優先権を有さないスロットである。むしろ、その例において、優先ノード、ノード１０２Ｄは、その時刻に送信するためのデータを有さないので、次に短いＩＦＳおよび／またはコンテンションウィンドウを有するノードおよび現在送信するためのデータを有するノードが、タイムスロット中に送信するための期間を与えられる。このように、タイムスロットは、ＴＤＭＡなどの特定の従来のＭＡＣスキームにおける場合のように、現在送信するためのデータを有さないノードに専念することによって無駄にされない。

図６は、メッシュネットワークのルートノードのワンホップネイバーによってハイブリッドアクセスプロトコルを実装する例示的方法６００を示す。例えば、方法６００は、図５のブロック５０２においてルートノードによって送信された優先権情報を受信するワンホップネイバーによって実行されるオペレーションに対応することができる。方法６００は、便宜上、図１の例示的アーキテクチャ１００を参照して説明される。しかしながら、方法６００は、図１の例示的アーキテクチャ１００を伴う使用に限定されず、他のアーキテクチャおよび装置を使用して実装されうる。

方法６００は、ブロック６０２にて開始し、ルートノード（例えば、ノード１０２Ａ）のワンホップ隣接ノード（例えば、ノード１０２Ｂ、１０２Ｃ、または１０２Ｄ）が優先権情報をルートノードから受信する。優先権情報は、通信タイムスロットの一覧、ルートノードのワンホップネイバーがルートノードの他のワンホップネイバーと比較して通信優先権を有する通信タイムスロットの１つまたは複数の表示、および／または、ルートノードのワンホップネイバーが通信優先権を有する場合に通信タイムスロット中にルートノードの他のワンホップネイバーのものよりも短いルートノードのワンホップネイバーのコンテンションウィンドウおよび／またはＩＦＳを設定するための指示、を含むことができる。図３Ａ−３Ｃは、ワンホップ隣接ノードによって受信されうる優先権情報の、３つの限定されない例を示す。

様々な実装において、通信タイムスロットの一覧上の通信タイムスロットは、同一の期間または１つまたは複数の異なる期間とすることができる（例えば、第１の期間を有する少なくとも１つの通信タイムスロット、および、第１の期間とは異なる第２の期間を有する少なくとも１つのタイムスロット）。いくつかの実装において、優先権情報は、ルートノードの各ワンホップネイバーへ、等しい数のタイムスロットを割り振ることができる。このタイムスロットは、それぞれのワンホップネイバーがルートノードの他のワンホップネイバーと比較して優先権を有する。他の実装において、ルートノードの１つまたは複数のワンホップネイバーは、ルートノードの他のワンホップネイバーよりも多数のタイムスロットを割り振られうる。このタイムスロットは、１つまたは複数のワンホップネイバーがルートノードの他のワンホップネイバーと比較して優先権を有する。

ブロック６０４において、少なくとも部分的に受信された優先権情報に基づいて、ワンホップネイバーは、ルートノードのワンホップネイバーが通信優先権を有する場合に通信タイムスロット中にルートノードの他のワンホップネイバーのものよりも短いコンテンションウィンドウおよび／またはＩＦＳを設定する。

ブロック６０６において、ワンホップネイバーは、それがルートノードへ送信するための情報を有するかどうかを決定する。ワンホップネイバーが現在ルートノードへ送信するためのいずれのデータも有さない場合、ブロック６０８において、ワンホップネイバーは、ルートノードの１つまたは複数の他のワンホップネイバー（すなわち、優先権のないネイバー）が、ワンホップネイバーが通信優先権を有する場合でさえタイムスロット中にルートノードと通信することを可能にする。ブロック６０６において、ワンホップネイバーがそれはルートノードへ送信するためのデータを有すると決定した場合、ブロック６１０において、ワンホップネイバーは、ルートノードへ情報を送信する前に所定の期間待つ。所定の期間は、少なくとも部分的に、ルートノードから受信された優先権情報に基づく。例えば、ワンホップネイバーは、そのＩＦＳ設定（例えば、ＩＦＳ設定２１２に格納されている）および／またはそのコンテンションウィンドウ設定（例えば、コンテンションウィンドウ２１４に格納されている）の間待つ。

所定の期間待っている間、ブロック６１２において、ワンホップネイバーは、所定の期間の間、他のワンホップネイバーによる送信をネットワークの制御チャネル上でリッスンすることができる。ブロック６１４において、ワンホップネイバーが別のノードからの送信を聞いた場合、ワンホップネイバーは、他のノードによる送信が終わるまで待ち、および、次に、ブロック６１０へ戻って、そのＩＦＳおよび／またはコンテンションウィンドウが経過するのを待つ。

ブロック６１４において、ワンホップネイバーが、所定の期間の間、任意の他のノードによる送信を聞かなかった場合、ブロック６１６において、ワンホップネイバーは、他のワンホップネイバーを含む他のノードによる送信を聞くことなく所定の期間が経過したことに応答して、その情報をルートノードへ送信するであろう。データの送信に続いて、方法はブロック６０６へ戻って、ワンホップネイバーがルートノードへ送信するための任意の追加情報を有するかどうかを決定する。この時点で、方法は、上記のブロック６０６にて説明された同一のオペレーションに続く。

方法５００および６００は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせにおいて実装されうる一連のオペレーションを表す論理フローチャートにおいて、ブロックおよび／または矢印の集合として示される。ブロックが説明される順番は、限定として解釈されることを意図せず、および、説明されたオペレーションがいくつでも、方法または代替方法を実装するために任意の順番で組み合わされうる。追加として、個別のオペレーションは、本明細書で説明される事項の主旨および範囲から逸脱することなく、方法から除外されうる。ソフトウェアのコンテクストにおいて、ブロックは、１つまたは複数のプロセッサによって実行されると、記載したオペレーションを実行するコンピュータ命令を表す。ハードウェアのコンテクストにおいて、ブロックは、記載したオペレーションを実行するように構成された１つまたは複数の回路（例えば、特定用途向け集積回路−ＡＳＩＣＳ）を表す。

（結論）
本願は、特定の構造的特徴および／または方法論的動作を有する実施形態を説明したけれども、請求項は説明された特定の特徴または動作に必ずしも限定されないことが理解されるべきである。むしろ、特定の特徴および動作は、単に、本願の請求項の範囲内にあるいくつかの実施形態を示すに過ぎない。

Claims (17)

1. ネットワークのルートノードの１ホップ隣のノードの制御下で、
   前記ルートノードから優先権情報を受信するステップであって、
   前記優先権情報は、
   通信チャネルに対応する通信タイムスロットの一覧と、
   前記ルートノードの前記１ホップ隣のノードが、１つまたは複数の他の前記ルートノードの１ホップ隣のノードと比較して通信の優先権を有する、前記通信タイムスロットの１つまたは複数の表示と
   を含む、ステップと、
   前記ルートノードから受信された前記優先権情報に基づいて、前記ルートノードの前記１ホップ隣のノードのコンテンションウィンドウまたはフレーム間隔時間のうちの少なくとも１つを設定するステップと、
   前記ルートノードへ情報を送信する前に、予め定められた期間待つステップであって、前記予め定められた期間待つことは、前記コンテンションウィンドウまたは前記フレーム間隔時間のうちの前記少なくとも１つを待つことを含む、ステップと、
   前記予め定められた期間の間、他のノードによる送信を前記通信チャネル上でリッスンするステップと、
   前記予め定められた期間の間に他のノードによる送信を知らされることなく、前記予め定められた期間の満了に応答して、表示されたタイムスロットの間に前記情報を送信するステップと
   を含み、
   前記ルートノードの前記１ホップ隣のノードが前記ルートノードへ送信するための情報を有さない場合に、前記ルートノードの前記１ホップ隣のノードは、前記１つまたは複数の他の前記ルートノードの１ホップ隣のノードに、前記通信チャネルを介して、前記表示されたタイムスロットの間に前記ルートノードと通信することを許可し、
   前記１つまたは複数の他の前記ルートノードの１ホップ隣のノードが、前記通信チャネルを介して、前記表示されたタイムスロットの間に前記ルートノードと通信した後に、前記ルートノードの前記１ホップ隣のノードは、通信の優先権に基づいて、前記通信チャネルを介して、前記表示されたタイムスロットの間に前記ルートノードへ情報を送信できること
   を特徴とする方法。
2. 前記表示された通信タイムスロットの間、前記ルートノードの前記１ホップ隣のノードのコンテンションウィンドウおよび／またはフレーム間隔時間を、前記１つまたは複数の他の前記ルートノードの１ホップ隣のノードのものよりも短く設定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記通信タイムスロットの一覧上の前記通信タイムスロットは、同一の継続期間であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記通信タイムスロットの一覧上の前記通信タイムスロットは、第１の継続期間を有する第１の通信タイムスロット、および、第２の継続期間を有する第２の通信タイムスロットを含み、前記第２の継続期間は前記第１の継続期間とは異なることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記ルートノードの１ホップ隣のノードのそれぞれは、同数のタイムスロットを有し、そのタイムスロットの間において、前記１ホップ隣のノードのそれぞれが他の前記ルートノードの１ホップ隣のノードと比較して優先権を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記ルートノードの前記１ホップ隣のノードは、前記他の前記ルートノードの１ホップ隣のノードよりも多数のタイムスロットを有し、そのタイムスロットの間において、前記他の前記ルートノードの１ホップ隣のノードと比較して優先権を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記１つまたは複数の他の前記ルートノードの１ホップ隣のノードが、前記通信チャネルを介して、前記表示されたタイムスロットの間に前記ルートノードと通信したか否かにかかわらず、前記表示されたタイムスロットにわたって、前記通信チャネルについての通信の優先権を維持するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記通信チャネルは、制御チャネルを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 通信ネットワークのネットワークコンピューティング装置であって、
   １つまたは複数のプロセッサと、
   前記１つまたは複数のプロセッサと通信で連結されたメモリと
   を備え、
   前記メモリは、
   コンテンションウィンドウ設定および／またはフレーム間隔時間設定と、
   通信タイムスロットの一覧と、
   前記ネットワークコンピューティング装置が他のルートノードの１ホップ隣のノードと比較して通信の優先権を有する、前記通信タイムスロットの１つまたは複数の表示を含む、優先権情報と、
   前記ネットワークコンピューティング装置と前記通信ネットワークの１つまたは複数の他のノードとの間で通信の送信を制御するために、前記１つまたは複数のプロセッサによって実行可能である、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）モジュールであって、前記ＭＡＣモジュールは、どのように通信が、前記ネットワークコンピューティング装置から前記通信ネットワークの前記ルートノードへ送信されるべきかを定義するプロトコルを含み、前記ＭＡＣモジュールは、前記ネットワークコンピューティング装置が通信の優先権を有する前記通信タイムスロットの間、前記他の前記ルートノードの１ホップ隣のノードのものよりも短くなるように、前記ネットワークコンピューティング装置の前記コンテンションウィンドウ設定および／またはフレーム間隔時間設定を調整するように構成され、前記ＭＡＣモジュールは、前記ネットワークコンピューティング装置が、前記ルートノードへ送信するための追加の情報を有さないことを決定し、前記他の前記ルートノードの１ホップ隣のノードのうちの１つに、前記ネットワークコンピューティング装置が通信の優先権を有する前記通信タイムスロットの間、前記ルートノードと通信することを許可するように構成され、前記ＭＡＣモジュールは、前記他の前記ルートノードの１ホップ隣のノードが前記通信タイムスロットの間に前記ルートノードと通信した後に、通信の優先権に基づいて、前記通信タイムスロットの間に前記ルートノードへ情報を送信できるように構成される、ＭＡＣモジュールと
   を格納すること
   を特徴とするネットワークコンピューティング装置。
10. 複数の異なるチャネル上で通信を送信および受信することができるマルチチャネル無線機と、
    前記マルチチャネル通信ネットワークの予め定義された周波数ホッピングパターンに従って、前記複数の異なるチャネル間で切り替えるように構成された、周波数ホッピングモジュールと
    をさらに備えたことを特徴とする請求項９に記載のネットワークコンピューティング装置。
11. 前記メモリに格納され、および、リソース消費データを収集するために、前記１つまたは複数のプロセッサによって実行可能である、計測モジュールをさらに備え、前記リソース消費データは、電気消費データ、水道消費データ、および／または、天然ガス消費データを含むことを特徴とする請求項９に記載のネットワークコンピューティング装置。
12. 前記ＭＡＣモジュールは、前記ネットワークコンピューティング装置に、前記ルートノードへ通信を送信する前に、予め定められた期間待たせ、前記予め定められた期間は、前記優先権情報に基づくようにさらに構成されることを特徴とする請求項９に記載のネットワークコンピューティング装置。
13. 前記プロトコルは、アップストリームプロトコルを含み、
    前記ＭＡＣモジュールは、ダウンストリームプロトコルをさらに含み、前記ダウンストリームプロトコルは、前記アップストリームプロトコルとは異なり、および、どのように通信が、前記ネットワークコンピューティング装置から前記通信ネットワークのダウンストリームノードへ送信されるべきかを定義すること
    を特徴とする請求項９に記載のネットワークコンピューティング装置。
14. 通信ネットワークのルートノードの１つまたは複数のプロセッサによって実行されると、前記ルートノードが動作を実行するように構成する命令を格納する、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体であって、前記動作は、
    優先権情報を前記ルートノードから１つまたは複数の前記ルートノードの１ホップ隣のノードへ送信することを含み、
    前記優先権情報は、
    通信タイムスロットの一覧と、
    前記ルートノードの１ホップ隣のノードが、１つまたは複数の他の前記ルートノードの１ホップ隣のノードと比較して、通信チャネルを介して前記ルートノードと通信するための優先権を有する、前記通信タイムスロットの１つまたは複数の表示と、
    前記１ホップ隣のノードが前記ルートノードへ情報を送信する前に予め定められた期間待つよう指示されるように、前記表示された１つまたは複数の通信タイムスロットの間、前記ルートノードの前記１ホップ隣のノードのコンテンションウィンドウまたはフレーム間隔時間のうちの少なくとも１つを、前記１つまたは複数の他の前記ルートノードの１ホップ隣のノードのものよりも短く設定するための命令であって、前記予め定められた期間は、前記コンテンションウィンドウまたは前記フレーム間隔時間のうちの前記少なくとも１つを含む、命令と、を含み、
    前記動作は、さらに、
    表示された通信タイムスロットの間、前記通信チャネルを介して、前記ルートノードの第１の１ホップ隣のノードからの送信を受信することと、
    前記第１の１ホップ隣のノードが前記ルートノードへ送信するための情報を有さない場合、前記表示された通信タイムスロットの間、前記ルートノードの第２の１ホップ隣のノードからの送信を受信することと、
    前記第２の１ホップ隣のノードが前記表示された通信タイムスロットの間に前記ルートノードと通信した後に、通信の優先権に基づいて、前記表示された通信タイムスロットの間に前記第１の１ホップ隣のノードからの送信を受信することと
    を含むことを特徴とする１つまたは複数のコンピュータ可読媒体。
15. 前記通信タイムスロットの一覧上の前記通信タイムスロットは、同一の継続期間であることを特徴とする請求項１４に記載の１つまたは複数のコンピュータ可読媒体。
16. 前記通信タイムスロットの一覧の前記通信タイムスロットは、第１の継続期間を有する第１の通信タイムスロット、および、前記第１の継続期間とは異なる第２の継続期間を有する第２の通信タイムスロットを含むことを特徴とする請求項１４に記載の１つまたは複数のコンピュータ可読媒体。
17. 前記１ホップ隣のノードが前記ルートノードと関連付けられるようになった場合、前記ルートノードは、前記ルートノードの１ホップ隣のノードへ優先権情報を送信することを特徴とする請求項１４に記載の１つまたは複数のコンピュータ可読媒体。

Images