JP5985497B2 - 通信ネットワークにおける動作チャネルを決定する方法、エネルギ制限された装置及びそのプロキシ装置 - Google Patents

通信ネットワークにおける動作チャネルを決定する方法、エネルギ制限された装置及びそのプロキシ装置 Download PDF

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Description

本発明は、エネルギ制限された装置のネットワークへのコミッション（commissioning）に関する。具体的には、本発明は、ZigBee（登録商標） Green Power仕様に従うＺＧＰＤ（ZigBee Green Power Device）のＺＧＰ能力のある装置を有するZigBeeネットワークへのコミッションに関する。
より一般的には、本発明は、エネルギ制限された装置が、それらが参加すべき通信ネットワーク、例えばZigBeeネットワークの動作チャネルを決定する方法に関する。
本発明の適用では、ＺＧＰＤ装置は、例えば、ロッカーを押す及び／又は解放することによりエネルギを獲得するバッテリレス無線スイッチである。このエネルギは、無線送信、無線データ受信、又はその両方に用いることができる。
ＺＧＰＤの他の例は、温度センサ、存在／占有／動きセンサ、湿度センサ、ＣＯセンサ、ＣＯ２センサ、光レベルセンサ、又は複数のセンサの組合せであるマルチセンサのような太陽電池式センサ装置である。
ＺＧＰＤの更に別の例は、ボタン押し又は太陽電池式ＲＣである。
更に別の例は、フロー電池式の水又はガス計器、又は周辺に設置されたケーブルにより放射される電子−機械エネルギにより給電される電力計器である。
概して、本発明は、検知、計量又は制御機能により（機械的に、太陽から、電磁的に、フローに基づき等）獲得するエネルギを用いるＺＧＰＤに適用可能である。
さらに、本発明は、ＺＧＰＤの役割のなかでＺＧＰ仕様を実装する他の装置、例えば非常に限られた電池サイズの及び／又は非常に長い予想寿命を有する電池式装置、例えば電池式流量計器にも適用可能である。
さらに、本発明は、複数のチャネルに対応し得る無線技術に従って実装された如何なるエネルギ制限された装置にも適用可能である。
本願明細書の意味範囲内で、用語「プロキシ」は、ＺＧＰＤ／エネルギ制限された装置から信号を受信可能な装置を表すときに用いられる。
ＺＧＰ仕様に従うＺＧＰＤの場合、ZigBee Green Power仕様に従うＺＧＰＰ又はＺＧＰＴ＋又はＺＧＰＣである。如何なる他の技術の場合も、この技術により定められる受信機である。
コミッション段階では、ＺＧＰＤはZigBeeネットワークに参加する予定である。コミッションの基本的ステップは、動作チャネルと呼ばれるＺＧＰネットワークが動作する無線チャネルを得るステップである。
ＺＧＰＤの使用を対象としたマルチホップZigbee環境では、Zigbeeネットワーク全体をコミッションチャネルに切り替えるとエラーが起こりやすく、煩わしく、スリープ中のZigBee End Deviceに悪影響を与えるので、所定の別個のコミッションチャネルの使用は可能ではない。
コミッション手順に対する要件は、中間装置の関与する可能性を有することである。何故なら、ＺＧＰＤは、既に設置され、ＺＧＰＤにより構成されると想定される及び／又はそれと対となる装置の無線範囲外にあるからである（つまり、ＺＧＰＤが制御する装置）。
（ＩＥＥＥ８０２．１５．４手順による）ネットワークアクティビティの受動的又は能動的スキャンは、ＺＧＰＤにとってはエネルギがかかり過ぎる。
チャネルをタイプ入力する、ＺＧＰＤにあるＤＩＰスイッチを用いてチャネルを入力する等のようなチャネル設定の他の方法は、ホームユーザにとっては複雑すぎると考えられ、専用ユーザインタフェース及び／又はハードウェア手段を必要とする。
したがって、本発明は、ネットワーク動作チャネルを得るために限定的な受信の可能なエネルギ制限された装置のための手順を記載する。主な特徴は、獲得したエネルギがビーコン要求を送信し応答を受信するために用いられることである。しかしながら、応答は、この現在のビーコン要求に対する応答ではなく、前のビーコン要求に対する応答である。
本発明の目的は、請求項１に記載のような動作チャネルｃ＿ｏｐを決定する方法並びに請求項１５に記載のようなプロキシ装置を提案することである。
前記方法の１つの特定の実施形態では、
−前記エネルギ制限された装置が、ビーコン応答が受信されるまで、各ビーコンｉをチャネルｓｕｃｃｉ（ｃ）で、後続のビーコンメッセージをＭＡＣブロードキャストで送信し、
−ここで、ｓｕｃｃはＣからＣへの算術関数であり、ｉは負でない整数であり、ｓｕｃｃｉは関数ｓｕｃｃがｉ回適用されることを示し、ｓｕｃｃｍ（ｃ）＝ｓｕｃｃ（ｓｕｃｃｍ−１（ｃ））であり、チャネルｌｉｓｔｅｎ（ｓｕｃｃｉ（ｃ））で受信モードに切り替えるステップ、
−プロキシが、前記一時的マスタ装置を決定するためにチャネルｃ＿ｏｐで通信される動作チャネルｃ＿ｏｐで前記ビーコンメッセージを受信するステップ、
−前記一時的マスタ装置が、自身の無線受信機をチャネルｓｕｃｃｍ（ｃ）に切り替えるステップ、
−前記ビーコンをチャネルｓｕｃｃｍ（ｃ）で受信すると、前記一時的マスタ装置が、前記ビーコン応答をチャネルｌｉｓｔｅｎ（ｓｕｃｃｍ（ｃ））で送信するステップ、
−前記エネルギ制限された装置が、前記ビーコン応答をチャネルｌｉｓｔｅｎ（ｓｕｃｃｍ（ｃ））で受信し、ｃ＿ｏｐを決定するステップ、
を有する。
別の実施形態では、前記関数ｌｉｓｔｅｎ及びｓｕｃｃは、整数ｄが存在し、ｌｉｓｔｅｎ（ｓｕｃｃｄ（ｃ））＝ｃである。
別の実施形態では、前記関数ｌｉｓｔｅｎ及びｓｕｃｃ並びに整数ｄは、ｌｉｓｔｅｎ（ｓｕｃｃｄ（ｃ））＝ｃであり、パラメータｍはｍ＝ｄに固定され、前記エネルギ制限された装置が、前記ビーコン応答を動作チャネルで受信できるようにする。
別の実施形態では、前記関数ｌｉｓｔｅｎは、ｌｉｓｔｅｎ（ｃ）＝ｃであり、前記エネルギ制限された装置が、信号を受信するために異なる無線チャネルに切り替える必要がないようにする。
別の実施形態では、前記関数ｌｉｓｔｅｎは、定数関数であり、前記エネルギ制限された装置が、常に同じチャネルを傾聴できるようにする。
別の実施形態では、前記関数ｓｕｃｃは、１だけインクリメントしてＣの中でラップオーバする（wrapping over）、１だけデクリメントしてＣの中でロールオーバする（rolling over）、反復する順序付けられたセット、Ｃに対するインクリメント又はデクリメントを有する如何なる他の関数、Ｃの一部に対するインクリメント、Ｃの他の一部に対するデクリメント、及び非単調関数を有するグループに含まれる。
別の実施形態では、前記エネルギ制限された装置は、傾聴する前に少なくともチャネルを送信する。
別の実施形態では、前記関数ｓｕｃｃ及び／又はｌｉｓｔｅｎは、前記エネルギ制限された装置及び前記プロキシの両方に知られている。
別の実施形態では、前記関数ｓｕｃｃ及び／又はｌｉｓｔｅｎは、前記プロキシにより知られていない、及び前記エネルギ制限された装置により送信された前記ビーコンは、前記プロキシにｓｕｃｃ及びｌｉｓｔｅｎの関連する関数を決定させる情報を有する。
別の実施形態では、パラメータｍは、仕様により又はＺＧＰＤの製造の際に固定される。
別の実施形態では、前記パラメータｍは、媒体のトラフィック負荷、装置のトラフィック負荷、ホップ数による距離、装置の処理速度を含むネットワーク接続現象を考慮して選択され得る。
別の実施形態では、前記一時的マスタ装置を決定するステップは、前記エネルギ制限された装置とペアリングされるべきシンク装置を含むZigBee Green Power仕様で定められた手順に従って実行される。
別の実施形態では、前記一時的マスタ装置を決定するステップは、分散型又は集中型アルゴリズムに従って実行される。
別の実施形態では、Ｎ個の適切な一時的マスタ装置は、決定手順中に指名され、Ｎは１より大きい整数であり、Ｎ個の適切な一時的マスタ装置の各々は、異なるチャネルを傾聴する。
別の実施形態では、ビーコン及びビーコン応答フレームは、動作チャネルｃ＿ｏｐを見付けるための情報のみを含み、ｃ＿ｏｐを見付けると設定パラメータの交換が行われる。
別の実施形態では、ビーコン及び／又はビーコン応答フレームは、要求された設定パラメータを含み、ｃ＿ｏｐを見付けると更なるコミッション交換が要求される。
別の実施形態では、ビーコンを送信するため、ビーコン応答を受信するため及び要求された処理のために用いられるエネルギは、前記エネルギ制限された装置において、該装置でユーザにより実行される機械的動作から獲得される。
別の実施形態では、ビーコンを送信するため、ビーコン応答を受信するため及び要求された処理のために用いられるエネルギは、前記エネルギ制限された装置において、自立的に獲得される。
本発明は、本発明による方法を実行する手段を有するエネルギ制限された装置にも関する。この装置は、例えば、ZigBee Green Power Deviceである。
本発明は、本発明による方法を実行する手段を有するプロキシ装置にも関する。プロキシ装置は、例えば、ZigBee Green Power Proxy Device又はZigBee Green Power Combo Ddeviceである。
本発明の上述の及び他の態様は、本願明細書に記載される実施形態から明らかであり、それらの実施形態を参照して教示される。
本発明による一実施形態のフロー図である。 図１Ａの続きのフロー図である。 本発明による別の実施形態のフロー図である。 図２Ａの続きのフロー図である。
本発明は、動作チャネルで動作する少なくとも２個のプロキシ装置を有する通信ネットワーク内で行われる。チャネルセットからの如何なるチャネルでも動作可能な少なくとも１つのZigBee Green Power device(ZGPD)は、ネットワークに追加される。これは、ＺＧＰＤに動作チャネルを発見することを要求する。
この目的のため、ＺＧＰＤは、幾つかのビーコンメッセージ（「ビーコン」）を異なる無線チャネルで送信し、自身のビーコンメッセージに対する応答（「ビーコン応答」）を傾聴する。
ＺＧＰＤ装置の種類及び能力に依存して、ＺＧＰＤにビーコンフレームを送信させる異なる方法があり得る。装置をコミッションモードにする特別な手段、例えば専用ボタン、スライダ、ジャンパ等があり得る。ステップの特定の順序のような特別な動作が必要とされ得る。動作モードで個別に使用可能な手段の特定の組合せが存在し得る。例えば、同時に複数のＲＣキーを押す、又は動作中に使用できないスイッチを接触する組合せ（例えば、同一のロッカーに２つが接触する）である。
動作は、コミッションモードを有効にし、又はビーコンを送信する度に要求され得る。
動作は、（例えば、押されることによりエネルギを獲得するスイッチでは）エネルギの獲得と組合せられ、又は（例えば、太陽電池式装置では）独立であっても良い。それは、（コミッションボタンを押すような）明確なステップ又は暗黙のステップ（例えば、最初に電池式装置に給電するとき）であっても良い。
ビーコン送信とビーコン送信との間の時間間隔に対する異なるアプローチがあり得る。例えば、それは、固定され、ランダムであり、設定可能であり、（チャネル切り替え又は送信モードと受信モードとの間の切り替えに必要な時間のような）装置限界により、ユーザ動作により、タイマにより、別の機能により、獲得したエネルギ量等により影響されても良い。
ビーコンメッセージがＭＡＣブロードキャストで送信されるとき、複数のプロキシがビーコン応答を送信しても良い。これらのプロキシは互いの無線範囲外に存在する可能性があるので、それらの応答メッセージはＺＧＰＤで衝突し得る。したがって、ＺＧＰＤはビーコン応答を正しく受信しない。この問題は、従来、隠れノード問題として知られている。しかしながら、エネルギ制限された装置は何回もリトライするため又は長く遅延した送信を受信するためのエネルギを有しないので、従来知られているこの問題の解決策は、エネルギ制限された装置に直ちに適用できない。１つだけのプロキシが応答をエネルギ獲得装置へ送信し、したがってビーコン応答メッセージが正しく受信されることを保証するメカニズムは、ＺＧＰ標準[１, Sec.６.３及びA.３.６.２.３]で知られている。しかしながら、このメカニズムを実行するための時間は、ＺＧＰＤが獲得したエネルギを蓄積できる時間よりも遙かに長くなり得るので、ＺＧＰＤは、ビーコンを送信するために用いられる同じボタンの押下でビーコンに対する応答を確実に受信できない。
したがって、本発明の目的は、ＺＧＰＤのためのｃ＿ｏｐ、つまりチャネルが実際に動作している無線チャネルを決定する方法を提供することである。
本発明を正確に記載するために、以下の注釈を導入する。ＺＧＰＤは、有限の無線チャネルセットＣで送信及び受信できる。ネットワークが実際に動作している無線チャネルは、ｃ＿ｏｐと表記され、望ましくはＣに含まれる。
チャネルセットＣは、所与の技術及び帯域及び領域によりサポートされるチャネルの完全なセットである。例えば、２．４ＧＨｚ帯で動作するＺＧＰＤでは、Ｃは全てのＩＥＥＥ８０２．１５．４チャネル１１−２５（２６）を含み得る。これは、この特定の技術を実装する受信装置との完全な相互接続性を提供するが、（ビーコンの送信がトリガされる方法に依存して）コミッション手順の長さ及び複雑性を増大し得る。チャネルセットＣは、全ての利用可能チャネルの選択されたサブセットも含み得る。例えば、ＺＧＰ仕様は、４個のチャネル、つまり１１、１５、２０、２５の使用を推奨する。最後の３個のチャネルは、同じ２．４ＧＨｚ帯で動作する８０２．１１標準により使用される重複しないチャネル間に存在し、チャネル１１は多くのプラットフォームの実装で規定チャネルである。
さらに、ＺＧＰＤは、２つの関数、ｓｕｃｃ及びｌｉｓｔｅｎを理解する。両関数ともＣからＣへ、つまり両関数ともＣから入力を受け、Ｃに出力を生成する。関数ｓｕｃｃは、ＺＧＰＤがビーコンを送信するためのチャネルの順序を記述する。チャネルｃで送信した後に、ＺＧＰＤは、次のボタン押下で又はより一般的には動作チャネルを発見する次の試みで、チャネルｓｕｃｃ（ｃ）で送信する。負でない整数ｍについて、ｓｕｃｃｍにより関数ｓｕｃｃがｍ回適用されることを示す。したがって、ｓｕｃｃ 0 （ｃ）＝ｃ且つｍ≧１で、ｓｕｃｃｍ（ｃ）＝ｓｕｃｃ（ｓｕｃｃｍ−１（ｃ））である。
ＺＧＰＤがビーコンを送信するためのチャネルの順序を記述する関数ｓｕｃｃは、ラップアラウンドを有し／有しないで１だけインクリメントする、ラップアラウンドを有し／有しないで１だけデクリメントする、異なるインクリメント関数に続く、ランダム、非単調関数、繰り返し又は非繰り返し順序付きセット等の如何なる関数でもあり得る。それらは、動作チャネルである可能性の高いＣからのチャネルが最初に試されるように、更に順序付けられ得る。例えば、全部のチャネルセットは、推奨される／望ましいチャネルセットから開始し、又は（存在する場合）前の動作チャネルから開始するよう順序付けられても良い。
３個のパラメータ、つまりセットＣ並びに関数ｓｕｃｃ及びｌｉｓｔｅｎは、仕様で予め定めることができ、したがってネットワーク内の全ての装置に知られている。仕様には１つの定義が含まれ得るので、ＺＧＰＤはこの情報を明示的にビーコンに含めることを要求されない。仕様に定められた幾つかの代替が存在し、（３個全てのパラメータに対して１個の）フラグ又はエミュレーションフィールド又はパラメータの組合せ若しくは各パラメータ個々のための２−３個のフラグ／エミュレーションフィールドに符号化され得る。これらは、望ましくはビーコンに含まれるべきである（或いは、例えば製品情報により伝達される、場合によっては異なるユーザ相互作用又はネットワーク側でコミッションモードを要求する、）。
ＺＧＰＤチャネル切り替え動作の決定は、仕様の範囲外であり、実装者に任されている。その結果、全部／特定／一部のパラメータは、ビーコン内で明示的に送信されるべきである。例えば、ＺＧＰＤは、ビーコンにチャネルＣの完全なリスト、又は次のＮ個のチャネルを含めることができる。ここで、Ｎは１であり得る。ＺＧＰＤは、ｓｕｃｃ及びｌｉｓｔｅｎの関数式を有し得る。
上述の如何なる組合せも可能である。
本発明によると、動作チャネルを決定するこの試み（以下では「試み」と表す）の各例では、ＺＧＰＤは、（例えば、電気−機械ボタン押下スイッチの場合にボタン押下中に獲得された、又は太陽電池式スイッチの場合に前の試みの後に残っている及びその後に獲得された）利用可能なエネルギを使用して、以下のステップを実行する。
−無線チャネルｃでビーコンをネットワークへ送信する。
−ビーコン応答が送信された場合、無線チャネルｌｉｓｔｅｎ（ｃ）で、如何なる前の試み中に送信したビーコンに対する応答を受信する。
−ｓｕｃｃ関数を計算する。
−ｓｕｃｃに関する状態情報を格納する。
動作の順序及び各ステップ内の特定の動作の数は、変化し得る。幾つかの例は、以下の実施形態で記載される。
全てのプロキシは、動作チャネルで動作し、したがって、ｃ≠ｃ＿ｏｐの場合に如何なるビーコンも受信しない。ｃ＝ｃ＿ｏｐの場合、１又は複数のプロキシがビーコンを受信し、ビーコンを送信する一意の「一時的マスタ」を選択するメカニズムが適用される。
望ましくは、ＺＧＰＤとの最短距離を有する一時的マスタを選択する処理において、装置をＺＧＰＤとのペアリングに関与させる。（所謂ZigBee Green Power Sink(ZGPS)をコミッションモードにする）（［１］、ｓｅｃ６．３及びＡ．３．６．２．３に記載されたような）ＺＧＰを記述するメカニズムが使用される。代替として、（可能ならば、距離／信号強度のような追加基準を考慮して）装置グループについて１つの装置を選択することを可能にする如何なる他のプロトコル／メカニズムも、該メカニズムが分散型か集中型かに拘わらず、適用することができる。
この一時的マスタは、ビーコン応答をエネルギ制限された装置へ送信し、ビーコン応答を直ちに送信しない。代わりに、一時的マスタは、自身の無線受信機をチャネルｓｕｃｃｍ（ｃ＿ｏｐ）に切り替える（ここで、ｍは正の整数である）。このチャネルで、ＺＧＰＤは自身の次のビーコン（のうちの１つ）を送信する。一時的マスタは、この次のビーコンがチャネルｓｕｃｃｍ（ｃ＿ｏｐ）で聞こえると、ビーコン応答をチャネルｌｉｓｔｅｎ（ｓｕｃｃｍ（ｃ＿ｏｐ））で送信する。留意すべき点は、このチャネルは、チャネルｓｕｃｃｍ（ｃ＿ｏｐ）で送信している間、ＺＧＰＤが傾聴しているチャネルであることである。ビーコン応答は、予め計算でき、ビーコンメッセージの受信のときにバッファからフェッチされるか、又はビーコンメッセージの受信のときに計算され得る。
留意すべき点は、一時的マスタはｍを知っている必要がないこと、一時的マスタは関数値ｓｕｃｃｍ（ｃ＿ｏｐ）を知らなければならないこと、及び自身が次のビーコンをチャネルｘで受信するかどうかを知らなければならないこと、一時的マスタはビーコン応答をチャネルｌｉｓｔｅｎ（ｘ）で送信する必要があることである。値ｍは２つの連続するボタン押下の間の最小時間に関する制約を緩和するが、手順を完了するための時間を長くしてしまう。幾つかの実施形態では、パラメータｍは、仕様により定められた又はエネルギ獲得装置と後に定められ伝達された固定値（１に等しいか１より大きい）を有しなければならない。或いは他の実施形態では、ｍは、（トラフィック負荷、ＺＧＰＤとＺＧＰＤがペアリングされた装置との間の距離（例えばホップ数）、プロキシ密度等に依存して）変化しても良い。ｍが変化し得る場合、ｍは、（ＺＧＰ仕様の場合には、コミッションモードでＺＧＰＳにより）一時的マスタ選択手順の一部として又は一時的マスタ自身により選択できる。ｍを自由に選択するとき及びｍが固定されるとき、一時的マスタに対し、プロキシ（又はＺＧＰ一時的マスタ選択手順が使用され、その一部としてチャネルが指示される場合はＺＧＰＳ）を明確にするべきである。これは、仕様により又は場合に応じて処理され得る。
２つの連続するボタン押下の間の時間は、一時的マスタを選択できるよう十分長いことが望ましい。つまり、ｍ＝１である。装置の種類に依存して、それは、ＺＧＰＤの内部パラメータを設定することにより及び／又は（例えば、エネルギ獲得電磁スイッチボタンの押下の場合に）ユーザにユーザ動作の間の時間を状況に合わせて変化するよう指示することにより影響され得る。
第１及び第２の実施形態では、ｓｕｃｃ及びｌｉｓｔｅｎは、Ｃ内の全てのｃに対してｌｉｓｔｅｎ（ｓｕｃｃｄ（ｃ））＝ｃである。ここで、ｄは負でない整数である。
したがって、各試みで、ＺＧＰＤは、異なる無線チャネルで送信及び受信する。つまり、それぞれ無線チャネルｃ及びｌｉｓｔｅｎ（ｃ）である。したがって、ＺＧＰＤが傾聴するチャネルは、ＺＧＰＤが前の試みで送信したチャネルである。また、一時的マスタは、応答（チャネルｓｕｃｃｄ（ｃ＿ｏｐ））を送信するトリガを自身が受信したチャネルとは異なる無線チャネル（つまり、ｌｉｓｔｅｎ（ｓｕｃｃｄ（ｃ＿ｏｐ）））で送信する。
したがって、第１の実施形態では、ｍの値は、ＺＧＰＤにより又は仕様により、ｍ＝ｄに固定される。本実施形態の利点は、ＺＧＰＤがビーコン応答を動作チャネルｃ＿ｏｐで受信するので、それ以上チャネルを切り替える必要がないこと、又はｃ＿ｏｐの値について明確に知らされることである。装置が各所与の試みで自身の傾聴するチャネルを格納し、該チャネルがｃ＿ｏｐに等しい場合、該チャネルはもはや格納される必要がない。装置は、自身の送信するチャネルを格納した場合、ｓｕｃｃ（ｃ）関数の逆としてｃ＿ｏｐを計算でき、それを格納しなければならない。ｓｕｃｃｍ（ｃ＿ｏｐ）の値は、チャネルｃで送信したビーコン内のｓｕｃｃｍ（ｃ）の値の存在により、又は仕様における関数ｓｕｃｃ（ｃ）の知識及びｍの知識により、又は仕様若しくはビーコン内に存在する関数ｓｕｃｃ（ｃ）及び関数ｌｉｓｔｅｎ（ｃ）の知識により、一時的マスタに知られていなければならない。一時的マスタは、自身がｃ＿ｏｐで送信すべきことも知らなければならない。なぜなら、これは、仕様で定められているか、又は仕様若しくはビーコン内に存在する関数ｌｉｓｔｅｎの知識によるからである。
第２の実施形態では、値ｍは可変である。したがって、一時的マスタは、如何なるチャネルでもｓｕｃｃｍ（ｃ＿ｏｐ）を傾聴し、ビーコンを受信すると無線チャネルｌｉｓｔｅｎ（ｓｕｃｃｍ（ｃ＿ｏｐ））でビーコンを送信する。次に、動作チャネルは、ビーコン応答で送信され、ＺＧＰＤにより格納されなければならない。
第３、第４及び第５の実施形態では、Ｃ内の全てのｃに対してｌｉｓｔｅｎ（ｃ）＝ｃである。この場合、１回のボタン押下から獲得されたエネルギで、ＺＧＰＤは、同じ無線チャネルで送信及び受信する。また、一時的マスタは、自身がビーコン応答を送信するためのトリガを受信したチャネル（つまり、チャネルｓｕｃｃｍ（ｃ＿ｏｐ））で送信する。
第３の実施形態では、ｍの値は、ＺＧＰＤにより又は仕様により固定される。試みを処理するためのＺＧＰＤコードは、ＺＧＰＤがｍ回の前の試みで送信したチャネルの値ｃ（現在の試みｓｕｃｃｍ（ｃ）で用いられるべき値ではない）を、ＺＧＰＤｇ格納するようにする。したがって、ＺＧＰＤは、ビーコン応答を受信するとき利用可能なｃ＿ｏｐ、ｓｕｃｃ（ｃ＿ｏｐ）、ｓｕｃｃｍ−１（ｃ＿ｏｐ）の値を有するので、それを再び格納するか又はｃ＿ｏｐの値に関して明示的に知らされる必要がない。（ｍ個の格納した値のうちの最も古い値は、ｃ＿ｏｐのための値である）。代替として、一時的マスタは、自身がビーコンを受信したチャネルに対してｓｕｃｃｅｓｓｏｒ関数の逆をｍ回適用する。
第４の実施形態では、ＺＧＰＤのみが現在値ｃの値を格納し、ＺＧＰＤが再びｃ＿ｏｐでビーコンを送信したとき、一時的マスタはビーコン応答を送信する。
第５の実施形態では、値ｍは可変である。本実施形態では、ｃ＿ｏｐの値は、ビーコン応答メッセージに含まれる。したがって、ＺＧＰＤは、第２の実施形態のようにｍの値を格納する必要がなく、ｍの値を知る必要さえもない。必要なことは、一時的マスタが、例えばチャネルｘで第２のビーコンを受信した後、自身のビーコン応答をチャネルｌｉｓｔｅｎ（ｘ）（本例では、＝ｘ）で送信することだけである。
第６及び第７の実施形態では、ＺＧＰＤは、常に同じチャネルを傾聴する。つまり、Ｃ内の全てのｃ及びＣ内の特定の固定されたｋに対してｌｉｓｔｅｎ（ｃ）＝ｋである。ｋの値は、仕様で固定されているので又はビーコンに含まれ得るので、分かっていても良い。
第６の実施形態では、ｍの値は、ＺＧＰＤにより又は仕様により固定される。ＺＧＰＤは、（第３の実施形態と同様に）自身のメモリからｃ＿ｏｐの値を得る。
第７の実施形態では、値ｍは可変である。本実施形態では、ｃ＿ｏｐの値はビーコン応答メッセージに含まれるので、ＺＧＰＤにより記憶される必要がない。留意すべきことは、第７の実施形態では、ＺＧＰＤはｍの値を知る必要がなく、一時的マスタが、例えばチャネルｘでビーコンを受信した後、自身のビーコン応答をチャネルｌｉｓｔｅｎ（ｘ）（本例では、＝ｋ）で送信する必要があるだけであることである。
試みが成功すると、ＺＧＰＤは、それ以上チャネルを進めない。
これは、例えば状態変数にこのチャネルを進める（channel step）動作を制御させることにより、実装され得る。これは、例えば、動作モードに入るときに設定されビーコン応答の受信でクリアされるブール値step_channel(TRUE/FALSE)であり得る。
その後、実際のコミッション交換が続いても良い。代替として、全ての必要な設定パラメータは、ビーコン応答でＺＧＰＤへ分配され得る。
第２の代替では、設定データは、ビーコン応答に含まれ、ビーコンに含まれる必要のあるＺＧＰＤに関する特定の情報（例えば、ユニークな装置識別（ＺＧＰＤではSrcID））、装置種類（ＺＧＰではDeviceID）、セキュリティ能力、セキュリティキー、要求されたパラメータ）のネットワーク側での幾つかの初期チェックを可能にする。一方で、実際のコミッション交換の場合には、設定データを交換（要求及び／又は受信）する追加ステップが必要である。
第１の方法は、幾つかの利点を有する。第１の方法は、第１に、第２の代替とともに、ＺＧＰＤにより送信される設定パラメータ（これはＺＧＰＤのセキュリティ証明書に含まれ得る）が幾つかのチャネルで送信され（ステップ１）、したがって、それらに関して信用できなくなる可能性を大きく増大する。
第２に、ビーコン及びビーコン応答メッセージは、専用のコミッション交換が動作チャネルを発見した後に用いられるとき、非常に短くなる。これは、１回のボタン押下で複数のビーコンメッセージの送信を可能にできる。反対に、特定のＺＧＰＤでは、獲得したエネルギ量は、長いビーコンを送信し長いビーコン応答を受信するにはあまりに小さい。
コミッション交換は、一時的マスタがビーコン応答の送信に成功したチャネル（つまり、チャネルｌｉｓｔｅｎ（ｓｕｃｃｍ（ｃ＿ｏｐ）））で実行できる。しかしながら、コミッション交換は、一時的マスタプロキシが動作チャネルに存在しない時間を抑えるために、実際の動作チャネルで行われることが望ましい（使用可能な装置の長期の不在は、そのＺＥＤの子に新たな親を捜索させ、近隣ルータに該装置を経由する経路をドロップさせる）。
コミッション交換は、（エネルギ獲得電磁押しボタンスイッチのような）ＺＧＰＤの各動作に対してユーザ動作を要求する装置の場合、試みをトリガする動作に関して異なり得る。しかしながら、同一の動作であることが望ましい。
全てのコミッションに関する交換が終了すると、望ましくは成功のフィードバックがユーザに与えられ、ＺＧＰＤは動作モードに入ることができる（装置固有、コミッションモードに入ることに関する上述の記載を参照のこと）。
＜拡張＞
伝搬問題又は干渉の場合に参加処理の耐性を向上させるために。幾つかの候補プロキシ装置がＺＧＰＤの周りに存在する場合、Ｎ＞１個の「一時的マスタ」プロキシがそれぞれ異なるチャネルｃ＿ｋで指名され、ＺＧＰＤによりサポートされるチャネルのセットＣから選択される。
一時的マスタｋ（１≦ｋ≦Ｎ）は、チャネルｃ＿ｋでビーコンが聞こえ、チャネルｌｉｓｔｅｎ（ｃ＿ｋ）でビーコン応答を送信する。望ましくは、チャネルｃ＿１、．．．、ｃ＿ｎは、プロキシが（最初の）ビーコンを受信した後に直ぐに、ＺＧＰＤがこれらのチャネルで送信できるように選択される。関数ｓｕｃｃが知られている場合、チャネルｃ＿ｊに関する好ましい選択は、ｓｕｃｃｊ＋ｓ（ｃ＿ｏｐ）である。ここで、ｓは固定された整数、例えばｓ＝０であり、ｊ＝１，２，．．．，Ｎである（ビーコンはｃ＿ｏｐで受信されたことに留意する）。ｃ＿ｏｐの値は、ビーコン応答に含まれる。つまり、実施形態２、５、７を用いることができる。実施形態７の適用では、如何なる２つのマスタも同時に送信する必要がない。これは、各マスタが異なるチャネルを傾聴していれば、同じ傾聴の試みの前に、ＺＧＰＤが異なるチャネルｃ＿ｉ及びｃ＿ｊ（ここで、１≦ｉ≦Ｎ、１≦ｊ≦Ｎ）で送信しない場合である。
複数の一時的マスタの各々に対して、それらが自由に傾聴するチャネルを選択できないことを明確にするべきである。
指名された一時的マスタプロキシの幾つかは、如何なるビーコンももはや受信しないかも知れない。それらは、例えばタイムアウト後に、従来知られているように、コミッションモードを終了できるべきである。
ＺＧＰＤは、１回の試み中に複数のビーコンメッセージを送信するのに十分なエネルギを獲得しても良い。上述と同じ方法が、前述の例示的な実施形態で説明したように、幾つかの小変更で適用できる。
試み毎に、ＺＰＧＤは、以下の動作シーケンス：つまり、チャネルｃで送信し；受信モードに切り替え；ｌｉｓｔｅｎ（ｃ）で受信し；如何なるビーコンも受信されない場合；上述のシーケンス繰り返す；を複数回実行する。シーケンス中のどこかで、送信すべき次のチャネルは、ｓｕｃｃ（ｃ）を介して決定され、特定の対応する状態情報が格納される。これは、当業者に明らかなように、送信前、送信後、受信モードに入る前、受信障害を決定すると（例えば受信タイムアウト）、又は如何なる他の瞬間にも、行うことができる。
何回、シーケンスが実行されるかは、変化しても良い。例えば、これは、製品、装置種類又はＺＧＰ仕様毎に固定でき、利用可能な（獲得された）エネルギ量に依存して又はユーザ相互作用の種類に依存して変化しても良い。
試み毎に、ＺＧＰＤは、先ず、ビーコンをＮ個のチャネルで送信し、次に傾聴する。したがって、各々の個々の試みで送信した全てのチャネルに対して、ｌｉｓｔｅｎ（ｃ）は同じ値を有する。これは、上述のように、ビーコン内で示されるか又は予め定めることができる。
この場合、一時的マスタは、次の試みの如何なる複数のチャネルでも、次のビーコンを傾聴できる（ｍ＝１とする）。１つの選択肢は、一時的マスタが次の試みで送信の行われる最後のチャネルを傾聴することである。このチャネルは、ビーコンに含まれるか、又は（仕様で知られているｓｕｃｃ関数の変更バージョンを介して）ビーコンが受信されたチャネルｃ＿ｏｐから引き出すことができる。
＜例示的な完全なコミッション手順＞
以上に、ＺＧＰＤのコミッションの基本的ステップである、ＺＧＰＤにZigBeeネットワークの動作チャネルを見付けさせる方法を記載した。以下では、ＺＧで定められるようなＺＧＰＤ、ＺＧＰＰ及びＺＧＰＳについて、ＺＧＰ仕様［１］の範囲内で上述の方法を用いたコミッションの２つの例示的な方法を記載する。
（第１のコミッション方法：短いビーコン）
１．ＺＧＰＳ（ＺＧＰＤにより制御され且つＺＧＰＤとペアリングされるべき装置）は、ユーザ動作によりコミッションモードにされる。ＺＧＰＳは動作チャネルのままである。
２．ＺＧＰＳは、ZigBeeネットワーク内の全てのＺＧＰ能力を有する装置にコミッションモードを宣言する。該装置は動作チャネルでコミッションモードに入る。
３．ＺＧＰＤは、短いビーコンを送信する。ビーコンは、場合によってはＺＧＰＤの識別子も伝達しないが、場合によっては（ＺＧＰ仕様により一意に定められない場合）チャネルｃでの将来のチャネルステップ動作に関する情報を含む。次に、ＺＧＰＤは、チャネルｌｉｓｔｅｎ（ｃ）を傾聴する。
４．ＺＧＰＤは、ビーコン応答が受信されるまで、各ビーコンｉをチャネルｓｕｃｃｉ（ｃ）で後続のビーコンメッセージを送信し、チャネルｌｉｓｔｅｎ（ｓｕｃｃｉ（ｃ））で傾聴する。
５．プロキシは、ビーコン（及びその内容）の動作チャネルでの受信をＺＧＰＳに報告する。
６．ＺＧＰＳは、自身がコミッションモードかどうかを調べ、コミッションモードの場合、コミッション中のこのＺＧＰＤからの通信を処理するために一時的マスタを指名する（複数の場合、どのチャネルでどのプロキシが送信すべきかも示す）。
７．指名された一時的マスタは、将来ＺＧＰＤが送信する選択されたチャネルｃの受信機をイネーブルする。
（複数の場合：ＺＧＰＳにより示され；１個の場合：ＺＧＰＤにより示されない且つプロファイル／ＺＧＰＤ／方法により定められないならば、マスタ自身により選択できる）。
８．指名された一時的マスタは、チャネルｃでビーコンを受信し、ビーコン応答を送信し、ビ―コンの受信を示し、任意的に（実施形態２、５、７）動作チャネルｃ＿ｏｐを含める。
９．ＺＧＰＤは、ビーコン要求を受信し、任意的に動作チャネルを格納し、動作チャネルが見付かったという状態情報を格納する（図中、Boolean step_chunnel=FALSE）。
１０．ＺＧＰＤ及び一時的マスタは、動作チャネルに戻る（ｃ！＝ｃ＿ｏｐの場合）。
１１．ＺＧＰＤ及びＺＧＰＳは、（１又は複数の一時的マスタ（のうちの１つ）を介して）設定データを交換する。
１２．コミッションが成功すると、ＺＧＰＳ及びＺＧＰＰは、コミッションモードを終了する。
（第２のコミッション方法：長いビーコン）
１．ＺＧＰＳ（ＺＧＰＤにより制御され且つＺＧＰＤとペアリングされるべき装置）は、ユーザ動作によりコミッションモードにされる。ＺＧＰＳは動作チャネルのままである。
２．ＺＧＰＳは、ZigBeeネットワーク内の全てのＺＧＰ能力を有する装置にコミッションモードを宣言する。該装置は動作チャネルでコミッションモードに入る。
３．ＺＧＰＤは、長いビーコンを送信する。ビーコンは、装置種類（ZGPD DeviceID）、サポートされるセキュリティレベル及び他の装置能力、自身の識別子（ZGPD SrcID）、任意的にセキュリティキー、及び任意的にセキュリティフレームカウンタ、及び（ＺＧＰ仕様により一意に定められない場合）チャネルｃでの将来のチャネルステップ動作に関する情報を含む。次に、ＺＧＰＤは、チャネルｌｉｓｔｅｎ（ｃ）を傾聴する。
４．ＺＧＰＤは、ビーコン応答が受信されるまで、各ビーコンｉをチャネルｓｕｃｃｉ（ｃ）で後続のビーコンメッセージを送信し、チャネルｌｉｓｔｅｎ（ｓｕｃｃｉ（ｃ））で傾聴する。
５．プロキシは、ビーコン（及びその内容）の動作チャネルでの受信をＺＧＰＳに報告する。
６．ＺＧＰＳは、コミッションモードかどうかを調べる。コミッションモードの場合、ＺＧＰＳは、機能、セキュリティレベル照合等を実行する。全ての要件が合う場合、ＺＧＰＳは、必要な設定パラメータをＺＧＰＤへ配信するために、一時的マスタを指名する。
７．一時的マスタは、将来ＺＧＰＤが送信する（異なる）チャネルｃで傾聴する。
８．チャネルｃでビーコンを受信すると、一時的マスタは、チャネルｌｉｓｔｅｎ（ｃ）でビーコン応答を送信し、ビーコンの受信を示し、（必要／要求に応じて）設定データを含め、任意的に（実施形態２、５、７）動作チャネルを含める。
９．ＺＧＰＤは、ビーコン要求を受信し、任意的に動作チャネルを格納し、動作チャネルが見付かったという状態情報を格納し（図中、Boolean step_chunnel=FALSE）、存在する場合には供給された設定パラメータを格納する。
１０．コミッションが成功すると、ＺＧＰＳ及びＺＧＰＰは、コミッションモードを終了する。

Claims (15)

  1. 通信ネットワークの無線チャネルセットＣの中から動作無線チャネルを決定する方法であって、前記通信ネットワークは、該ネットワークに参加すべきエネルギ制限された装置のための少なくとも２つの潜在的プロキシを有し、前記方法は：
    −前記エネルギ制限された装置が、前記ネットワークに参加しようと試みるステップであって、各試みｉで、
    −前記エネルギ制限された装置が、ビーコンメッセージを前記無線チャネルセットＣのチャネルｃｉでＭＡＣブロードキャストで送信し、チャネルｌｉｓｔｅｎ（ｃｉ）で受信モードに切り替え、ｌｉｓｔｅｎ（ｘ）は、前記無線チャネルセットＣにおいて入力ｘに従った出力を生成する、前記通信ネットワークにおける仕様に従って定められた、チャネルの傾聴に関する算術関数であり、
    −前記エネルギ制限された装置が次の試みｉ＋１のために次のビーコンメッセージを送信する次のチャネルは、ｃｉ＋１＝ｓｕｃｃ（ｃｉ）であり、ｓｕｃｃ（ｘ）は、前記無線チャネルセットＣにおいて入力ｘに従って出力を生成する、前記仕様に従って定められた、チャネルの順序に関する算術関数である、ステップ；
    −前記プロキシのうちの少なくとも１つが動作無線チャネルｃ＿ｏｐで送信された第１のビーコンメッセージを受信すると、前記プロキシはプロキシのセットの中から少なくとも１つの一時的マスタ装置を決定するステップ、
    −前記一時的マスタ装置が、自身の無線受信機をチャネルｓｕｃｃｍ（ｃ＿ｏｐ）に切り替えるステップであって、ｍは零でない正の整数であり、ｓｕｃｃｍは、前記関数ｓｕｃｃがｍ回適用されることを示し、ｓｕｃｃｍ（ｃ）＝ｓｕｃｃ（ｓｕｃｃｍ−１（ｃ））である、ステップ、
    −前記エネルギ制限された装置が、更なるビーコンメッセージを無線チャネルｓｕｃｃｍ（ｃ＿ｏｐ）で送信し、チャネルｌｉｓｔｅｎ（ｓｕｃｃｍ（ｃ＿ｏｐ））で受信モードに切り替えるステップ、
    −前記更なるビーコンメッセージを受信すると、前記一時的マスタ装置が、チャネルｌｉｓｔｅｎ（ｓｕｃｃｍ（ｃ＿ｏｐ））でビーコン応答を送信するステップ、
    −前記エネルギ制限された装置が、前記ビーコン応答をチャネルｌｉｓｔｅｎ（ｓｕｃｃｍ（ｃ＿ｏｐ））で受信し、ｃ＿ｏｐが動作チャネルであると決定するステップ、
    を有する方法。
  2. ｍは１に等しい、請求項１に記載の方法。
  3. 前記関数ｌｉｓｔｅｎ及びｓｕｃｃは、整数ｄが存在し、ｌｉｓｔｅｎ（ｓｕｃｃｄ（ｃ））＝ｃである、請求項１又は２に記載の方法。
  4. パラメータｍはｍ＝ｄに固定され、前記エネルギ制限された装置が、前記ビーコン応答を動作チャネルで受信できるようにする、請求項３に記載の方法。
  5. 前記関数ｌｉｓｔｅｎは、ｌｉｓｔｅｎ（ｃ）＝ｃであり、前記エネルギ制限された装置が、信号を受信するために異なる無線チャネルに切り替える必要がないようにする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記関数ｌｉｓｔｅｎは、定数関数であり、前記エネルギ制限された装置が、常に同じチャネルを傾聴できるようにする、請求項１に記載の方法。
  7. 前記関数ｓｕｃｃは、１だけインクリメントして前記無線チャネルセットＣの中でラップアラウンドする関数、１だけデクリメントして前記無線チャネルセットＣの中でラップアラウンドする関数、前記無線チャネルセットＣの中で反復する順序付けられたセット、前記無線チャネルセットＣの一部においてインクリメントし、他の一部においてデクリメントする関数、及び非単調関数の少なくもいずれかである、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記関数ｓｕｃｃ及び／又はｌｉｓｔｅｎは、前記エネルギ制限された装置及び前記プロキシの両方に知られている、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記関数ｓｕｃｃ及び／又はｌｉｓｔｅｎは、前記プロキシにより知られていない、及び前記エネルギ制限された装置により送信された前記ビーコンメッセージは、前記プロキシにｓｕｃｃ及びｌｉｓｔｅｎの関連する関数を決定させる情報を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記パラメータｍは、仕様により又はエネルギ制限された装置の製造の際に固定される、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記パラメータｍは、媒体のトラフィック負荷、装置のトラフィック負荷、ホップ数による距離、装置の処理速度を含むネットワーク接続現象を考慮して選択され得る、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. Ｎ個の適切な一時的マスタ装置は、決定するステップ中に指名され、Ｎは１より大きい整数であり、前記適切な一時的マスタ装置の各々は、各々の異なるチャネルを傾聴する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法を実行する手段を有するエネルギ制限された装置。
  14. 前記エネルギ制限された装置は、ZigBee（登録商標） Green Power Deviceである、請求項１３に記載のエネルギ制限された装置。
  15. 通信ネットワークの無線チャネルセットＣのうちの動作無線チャネルｃ＿ｏｐで動作するよう適応されたプロキシ装置であって、前記通信ネットワークは、該ネットワークに参加すべきエネルギ制限された装置のための少なくとも１つの更なる潜在的プロキシを有し、
    −前記プロキシ装置は、前記動作無線チャネルｃ＿ｏｐで送信された前記エネルギ制限された装置からのビーコンメッセージを受信する無線受信機を有し、
    −前記プロキシ装置は、プロキシのセットの中から一時的マスタ装置を選択するメカニズムを適用する手段と；
    −前記プロキシ装置が前記一時的マスタ装置として選択された場合に、前記無線受信機をチャネルｓｕｃｃｍ（ｃ＿ｏｐ）に切り替える手段であって、ｍは正の整数であり、ｓｕｃｃ（ｘ）は、前記無線チャネルセットＣにおいて入力ｘに従った出力を生成する、前記通信ネットワークにおける仕様に従って定められた算術関数であり、ｓｕｃｃｍは、前記関数ｓｕｃｃがｍ回適用されることを示し、ｓｕｃｃ（ｓｕｃｃｍ−１（ｃ））＝ｓｕｃｃｍ（ｃ）であり、前記無線受信機が更なるビーコンメッセージをｓｕｃｃｍ（ｃ＿ｏｐ）で受信すると、前記プロキシ装置はチャネルｌｉｓｔｅｎ（ｓｕｃｃｍ（ｃ＿ｏｐ））で応答を送信し、ｌｉｓｔｅｎ（ｘ）は、前記無線チャネルセットＣにおいて入力ｘに従った出力を生成する、前記通信ネットワークにおける仕様に従って定められた算術関数である、手段と；を有する、
    プロキシ装置。
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