KR20120055660A - 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크에서의 어드레스 스트리핑 및 연관된 시스템 - Google Patents

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Abstract

미터 리딩 시스템은 액세스 포인트와 통신하고 있는 무선 미터 리딩 노드를 갖는 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크를 포함한다. 각각의 무선 미터 리딩 노드는 그것과 연관된 어드레스를 가진다. 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크는 소정 노드 및 연속적인 중간 노드의 어드레스에 기반해서, 연속적인 중간 노드를 통해 액세스 포인트로부터 소정 노드로 소정 다운스트림 루트를 형성하도록 구성된다. 각각의 연속적인 중간 노드에서의 각각의 어드레스는, 액세스 포인트로부터 소정 노드로의 소정 다운스트림 루트를 따라 데이터를 라우팅하는 동안 스트리핑된다.

Description

미터 리딩 무선 메쉬 네트워크에서의 어드레스 스트리핑 및 연관된 시스템{ADDRESS STRIPPING IN A METER READING WIRELESS MESH NETWORK AND ASSOCIATED SYSTEM}
본 발명은 무선 메쉬 네트워크의 분야, 그리고 더 구체적으로 무선 메쉬 네트워크로서 동작하는 무선 미터 리딩 노드에 관한 것이다.
피커 플랜트(peaker plants)로 알려진 전기 파워 플랜트는 일반적으로 오후(afternoon)에 발생하는 피크 부하를 지지하도록 일반적으로 세워진다. 이것은 에어 컨디셔닝 부하가 높을 때 여름철 동안 특히 그러하다. 피크 타임 동안 전기는 오프-피크 타임 동안 베이스 부하 플랜트에 의해 일반적으로 발생된 전기와 비교할 때 더 높은 비용에서 발생되고 및/또는 제공된다.
피크 부하 제어는 피크 타임 동안 발생된 전기의 양을 감소시키기 위한 한 가지 접근이다. 피크 부하 제어와 함께, 소비자는 그들의 전기 사용을 줄이거나 또는 피크 타임에서 오프타임으로 그들의 사용을 이동하도록 전기 소비에 관한 그들의 레벨 및 패턴을 수정한다.
AMI(advanced metering infrastructure) 시스템은 네트워크를 통해 유틸리티 사용을 측정하고, 수집하고 분석한다. 정보는 고객, 공급자, 유틸리티 회사 및 서비스 제공자에게 분배된다. 이것은 파워 회사가 그것의 고객에게 수요 응답 제품 및 서비스를 제공하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 고객은 수요 가격책정(demand pricing)에 응답해서 정상 소비 패턴으로부터 에너지 사용 패턴을 변경할 수 있다. 이것은 시스템 부하 및 신뢰성을 개선한다.
AMI는 원격 스테이션에서 고객 빌링 시스템으로 소비 데이터를 최종으로 통과시키는, 유틸리티 회사의 데이터 센터와 무선 미터 리딩 노드 사이의 데이터를 라우팅하는 무선 메쉬 네트워크로서 구성된다. 부가적으로, 데이터 및 다른 정보를 가격책정하는 것은 유틸리티로부터 소비자에게로 전달된다. 예시적인 무선 미터 리딩 노드는 SkyPilot™ Networks에 의해 그리고 Landis+Gyr™에 의해 제공된다.
무선 메쉬 네트워크의 이점은 손상되거나(broken) 블록킹된 경로 주변의 재구성 및 계속적인 연결이 목적지에 도달할 때까지 무선 미터 리딩 노드로부터 또 다른 무선 미터 리딩 노드로 메시지를 전송하는 것에 의해 제공될 수 있다는 것이다. 메쉬 네트워크는 무선 미터 리딩 노드가 모두 다중 홉(hops)을 통해 서로에 연결할 수 있다는 점에서 다른 네트워크와 다르다. 따라서, 메쉬 네트워크는 무선 미터 리딩 노드 또는 연결이 실패할 때 동작상태로 남고 자가-치료적(self-healing)이다.
현재의 시스템은 범용이고 잘 확립된 메쉬 프로토콜을 사용한다. 이들 범용 메쉬 프로토콜은 모바일 노드를 지지하도록 의도된다.
예시적인 메쉬 프로토콜은 애드혹 주문형 거리 벡터(ad hoc on-demand distance vector; AODV) 라우팅 프로토콜이다. AODV는 요구에 따라서만 목적지로의 루트를 확립하는 것을 의미하는 반응 라우팅 프로토콜이다. AODV는 각각의 노드에서 유지되도록 넥스트-홉 루트 테이블(next-hop route table) 관리를 포함한다. AODV에서의 루트 디스커버리는 패킷 플러딩(packet flooding)을 포함한다. 루트 테이블 정보는 루트 요청이 발생하는 노드를 향한 역 경로를 일시적으로 저장하도록 생성된 이들과 같은, 일시적인(short-lived) 루트에 대해서조차 유지된다.
메쉬 프로토콜의 또 다른 예는 OLSR(optimized link state routing) 프로토콜이다. OLSR은 네트워크에 걸쳐 링크 상태 정보를 발견하고 그런 후에 전파하도록 헬로우 및 토폴로지 제어 메시지를 사용하는 프로액티브 링크-상태 라우팅 프로토콜이다. 네트워크 내의 모든 목적지에 대한 루트는 사용 전에 알려지고 라우팅 테이블 및 주기적인 루트 관리 메시징과 함께 유지된다. 링크-상태 라우팅은 네트워크를 가로질러 동기화되도록 토폴로지 데이터베이스를 요구하기 때문에, OLSR은 데이터베이스가 연장된 시간의 기간 동안 비동기로 남지 않는다는 것을 확실히 하기에 충분할 만큼 자주 토폴로지 데이터를 플러딩한다.
여전히 또 다른 예시적인 메쉬 프로토콜은 다이나믹 소스 라우팅(DSR) 프로토콜이다. 이 프로토콜은 역시 패킷 플러딩을 이용하는 반응 접근을 사용한다. 루트는 요청될 때만 확립된다. DSR에서 결정되는 최종 루트는 AODV의 넥스트-홉 루트와 반대되는 바와 같이, 소스 루트이다.
전기 미터 리딩 노드와 같은, 정지 노드(stationary nodes)를 갖는 메쉬 프로토콜에 관한 일 접근은 미국 특허 제 7,035,207호에서 개시된다. 애드혹 네트워크는 각각의 노드가 고유 ID를 갖고 노드의 테이블을 저장하는, 복수의 노드를 포함한다. 노드가 네트워크에 부가될 때, 그것은 인접한 노드의 존재를 검출한다. 새로운 노드는 각각의 인접한 노드에 저장된 테이블을 획득하고 그것 자체의 테이블을 업데이트하도록 그 정보를 사용하고, 그로써 네트워크에서 모든 다른 노드와 통신하기 위한 정보를 획득한다. 인접한 노드의 각각은 새로운 노드와 통신하는 것과 관련된 정보를 획득하고, 노드의 그것 자체의 테이블을 따라서 조정하고, 새로운 노드의 지식을 전파하기 위해 그것에 인접한 노드에 업데이트 정보를 보낸다.
자동 미터 리딩(AMR)에 적용가능한 애드혹 네트워크가 미국 공개 특허 출원 제 2009/0146838호에 개시된다. 네트워크는 유틸리티 미터에 결합되는 정지 미터 유닛, 모바일 릴레이 및 중앙 스테이션을 포함한다. 유틸리티 미터로부터의 데이터는 중앙 스테이션에 전파된다. 미터에서 미터로의 데이터 홉은 모바일 릴레이에 의해 어시스트되고, 중앙 스테이션에 최종적으로 도착한다. 낮은 파워 미터 유닛 사이의 통신은 짧은 거리에 대해 효과적인 반면에, 모바일 릴레이는 미터와 중앙 스테이션 사이의 긴 갭에 대해 브리지한다.
그러므로 이전 배경의 관점에서, 저비용이고 및/또는 이용가능한 대역폭을 효율적으로 사용하는 무선 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크 내에 동작하는 무선 미터 리딩 노드를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명에 부합하는 이러한 그리고 다른 목적, 특징, 및 이점은 네트워크 내에서 노드 사이의 패킷을 라우팅할 때 어드레스를 효율적으로 스트리핑하도록 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크를 동작하기 위한 방법에 의해 제공된다. 더 구체적으로, 네트워크는 연관된 어드레스를 갖는 각각의 무선 미터 리딩 노드를 갖는, 액세스 포인트와 통신하는 복수의 무선 미터 리딩 노드를 포함할 수 있다. 방법은 연속적인 중간 노드와 소정 노드의 어드레스에 기반해서, 연속적인 중간 노드를 통해 액세스 포인트에서 소정 노드로 소정 다운스트림 루트를 규정하는 단계를 포함한다. 각각의 연속적인 중간 노드에서의 각각의 어드레스는, 액세스 포인트로부터 소정 노드로 소정 다운스트림을 따라 데이터를 라우팅하는 동안 스트리핑될 수 있다. 데이터를 라우팅하는 것은 연속적인 중간 노드 중 하나에 의해 스트리핑될 때까지 소정 노드와 연속적인 중간 노드의 어드레스와 함께 패킷 데이터를 라우팅하는 것을 포함할 수 있다.
어드레스 스트리핑은 또한 스트림라인(streamlined) 소스 라우팅에 관한 것이다. 여기서 사용된 바와 같은 소스 라우팅은 액세스 포인트에서 소정 노드로의 다운스트림 루트에 관한 것이다. 스트림라인 소스 라우팅은 각각의 홉에서 각각의 노드의 어드레스를 유리하게 스트립 오프하고, 그로써 소정 노드로의 패킷에 캐링되는 남은 소스 루트의 크기를 감소시킨다. 어드레스 스트리핑은 네트워크 내에 동작하는 무선 미터 리딩 노드에 대해 메모리 및 프로세싱 요구사항을 유리하게 감소시킨다. 따라서, 노드는 저비용일 수 있고, 대역폭은 효율적으로 사용된다.
업스트림 통신에 있어서, 미터 리딩 데이터는 무선 메쉬 네트워크를 사용하여 이미-등록된 노드에서 액세스 포인트로 라우팅될 수 있다. 다운스트림 통신에 있어서, 부하 제어 데이터는 무선 메쉬 네트워크를 사용하여 액세스 포인트로부터 이미-등록된 노드로 라우팅될 수 있다. 유사하게, 타임-오브-데이(time-of-day) 빌링 데이터는 무선 메쉬 네트워크를 사용하여 액세스 포인트에서 이미-등록된 노드로 라우팅될 수 있다.
하나의 노드에서 다음 노드로의 업스트림 루트를 따라서 데이터를 통신하는 것은 다음 노드의 어드레스에 기반할 수 있다. 이것은 다음 노드의 어드레스만 함께 패킷 데이터를 통신하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 액세스 포인트와 통신하고 있는 복수의 무선 미터 리딩 노드를 포함하는 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크를 포함하는 미터 리딩 시스템에 관한 것이고, 각각의 무선 미터 리딩 노드는 그것과 연관된 어드레스를 가진다. 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크는 위에서 설명된 바와 같이 패킷을 라우팅할 때 어드레스 스트리핑하도록 구성된다.
다운스트림 통신을 위해서, 액세스 포인트는 무선 메쉬 네트워크를 사용하여 무선 트랜스시버로 부하 제어 데이터를 라우팅한다. 다운스트림에 보낸진 데이터는 예를 들어, 타임-오브-데이 빌링 데이터를 포함할 수 있고, 소비자에게 디스플레이될 수 있다. 소비자는 그들의 피크 전기 사용을 줄이거나 그들의 사용을 피크 타임에서 오프-피크 타임으로 이동하도록 전기 소비에 관한 그들의 레벨 및 패턴을 네트워크 및 적합한 어플리케이션을 통해 조정할 수 있다. 수요 가격책정을 사용하는 전기 파워 플랜트를 위해, 이것은 소비자가 전기 요금을 감소시키도록 돕는다. 게다가, 시스템 부하 및 신뢰성이 전기 파워 플랜트를 위해 개선될 수 있다.
제어기는 프로세서 및 프로세서에 결합되는 메모리를 포함한다. 프로세서 및 메모리가 별개 컴포넌트로서 도시됨에도, 그들은 단일 컴포넌트로서 일체화될 수 있다. 메쉬 프로토콜의 부분으로서, 프로세서는 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크로 노드를 등록할 때 노드 등록 소프트웨어 모듈을 실행한다. 노드 등록 프로세스는 네트워크 내에 동작하는 무선 미터 리딩 노드에 관한 메모리 및 프로세싱 요구사항을 유리하게 감소시킨다.
이웃하는 아직-등록되지-않은 노드는 액세스 포인트와 통신할 수 있는 것을 통해 업스트림 이웃을 결정하지 않고 등록되지 않기 때문에 응답을 전송하지 않는다. 응답을 전송하지 않는 것은 그렇지 않으면 대역폭을 소비할 수 있는 불필요한 트래픽을 회피한다. 또한, 이들 아직-등록되지 않은 노드는 임의 다른 노드에 메시지를 등록하는 요청(플러딩)을 보내지 않는다. 결과적으로, 이것은 이미-등록된 노드만이 메시지를 등록하는 요청에 응답하기 때문에 각각의 노드를 위한 메모리 및 프로세싱 요구사항을 유리하게 감소시킨다. 게다가, 등록 프로세스 동안 플러딩이 회피되기 때문에 더 많은 대역폭이 실제 데이터 전송을 위해 이용가능하다.
대역폭의 비효율적인 사용을 극복하기 위해서, 노드가 네트워크에 진입시에 네트워크 어드레스 필드에 할당된다. 프로토콜은 (가변 길이) 네트워크 어드레스 필드를 포함한다. 노드는 네트워크 어드레스에 할당된다. LV 코딩은 작은 네트워크에 매우 효율적일 뿐만 아니라 프로토콜 수정 없이 비한정된 확장을 허용한다. 네트워크 어드레스 필드는 네트워크 내에 모든 노드를 포괄하기에 충분한 바이트의 최소 양으로 크기조절된다.
도 1은 본 발명에 부합하는 노드 등록으로 동작하는 무선 미터 리딩 노드를 포함하는 미터 리딩 시스템의 도식화된 다이어그램이다.
도 2-5는 본 발명에 부합해서 미터 리딩 시스템에 새로운 무선 미터 리딩 노드를 부가하기 위해 등록 프로세스를 도시하는 액세스 포인트 트리의 도식화된 다이어그램이다.
도 6은 본 발명에 부합해서 미터 리딩 시스템에 새로운 무선 미터 리딩 노드를 부가하기 위한 등록 프로세스를 도시하는 연속적인 다이어그램이다.
도 7은 본 발명에 부합해서 손상된 링크의 수리를 도시하는 액세스 포인트 트리의 도식화된 다이어그램이다.
도 8은 본 발명에 부합해서 손상된 링크의 성공적인 수리를 도시하는 일련의 다이어그램이다.
도 9는 본 발명에 부합해서 손상된 링크의 성공적이지 못한 수리를 도시하는 일련의 다이어그램이다.
도 10은 본 발명에 부합해서 노드 등록으로 동작하는 무선 미터 리딩 노드를 포함하는 미터 리딩 시스템을 동작시키기 위한 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 11은 본 발명에 부합해서 어드레스 스트리핑으로 동작하는 무선 미터 리딩 노드를 포함하는 미터 리딩 시스템의 또 다른 실시예의 도식화된 다이어그램이다.
도 12는 본 발명에 부합해서 어드레스 스트리핑으로 동작하는 무선 미터 리딩 노드를 도시하는 액세스 포인트 트리의 도식화된 다이어그램이다.
도 13은 본 발명에 부합해서 어드레스 스트리핑으로 동작하는 무선 미터 리딩 노드를 포함하는 미터 리딩 시스템을 동작시키기 위한 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 14는 본 발명에 부합해서 네트워크 어드레스 필드로 동작하는 무선 미터리딩 노드를 포함하는 미터 리딩 시스템의 여전히 또 다른 실시예의 도식화된 다이어그램이다.
도 15는 본 발명에 부합해서 네트워크 어드레스 필드로 동작하는 무선 미터 리딩 노드를 포함하는 미터 리딩 시스템을 동작시키기 위한 방법을 도시하는 흐름도이다.
본 발명은 이제 첨부된 도면에 대한 참조와 함께 이하에서 더 완전하게 설명될 것이고, 여기서 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된다. 그러나 본 발명은 많은 다른 형태로 구현될 수 있고 여기서 제시된 실시예로 한정되는 바와 같이 해석되지 않아야 한다. 그보다는, 이들 실시예는 본 개시가 철저해지고 완전해지며, 해당 기술분야의 당업자에게 본 발명의 범위를 완전하게 전달하기 위해 제공된다. 동일한 번호는 전체에 걸쳐 동일한 엘리먼트에 관한 것이고, 프라임 및 더블 프라임 기호가 대안적인 실시예에서 유사한 엘리먼트를 나타내도록 사용된다.
도 1에 대해 최초로 언급할 때, 미터 리딩 시스템(50)은 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크(60) 및 원격 스테이션(100)을 포함한다. 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크(60)는 각각의 액세스 포인트(90)와 통신하기 위한 복수의 무선 미터 리딩 노드(62)를 설명적으로 포함한다. 액세스 포인트(90)는 원격 스테이션(100)과 통신한다. 원격 스테이션(100)은 유틸리티 회사를 위한 고객 빌링 시스템을 포함할 수 있다. 각각의 도시된 하우스는 그것과 연관된 무선 미터 리딩 노드(62)를 가진다.
설명의 명백함을 위해, 무선 미터 리딩 노드(62)는 소비자에 의한 전기의 모니터링, 리포팅 및 제어에 관해 설명적으로 관련된다. 소비자는 홈 또는 비지니스, 및 더 구체적으로, 싱글 패밀리/비지니스 유닛 또는 멀티 패밀리/비지니스 유닛일 수 있다. 도해의 목적을 위해, 싱글 유닛이 도시되었다. 해당 기술분야의 당업자에 의해 용이하게 이해되는 바와 같이, 무선 미터 리딩 노드(62)는 예를 들어, 가스 및 수도와 같은 유틸리티의 다른 유형에 관련될 수 있다.
각각의 무선 미터 리딩 노드(62)는 하우징(64), 하우징에 의해 캐링되는 트랜스시버(66), 및 하우징 내의 무선 트랜스시버에 결합되는 제어기(68)를 포함한다. 미터 리딩 회로(70) 역시 하우징에 의해 캐링되고 제어기(68)에 결합된다. 무선 트랜스시버(66)는 예를 들어, 900 MHz, 2.4 GHz 및 5.8 GHz와 같은, 비허가된ISM(산업, 과학 및 의학; industrial, scientific and medical) 대역을 사용하여 통신할 수 있다.
업스트림 통신을 위해서, 무선 트랜스시버(66)는 무선 메쉬 네트워크(60)의 다른 노드를 사용하여 각각의 액세스 포인트(90)로 미터 리딩 회로(70)에 결정되는 바와 같이 미터 리딩 데이터를 라우팅한다. 그런 후에 액세스 포인트(90)가 원격 스테이션(100)으로 미터 리딩 데이터를 통과시킨다. 다른 실시예에서, 하나만큼 적은 액세스 포인트(90)가 사용되거나, 또는 수백 또는 그 이상이 사용될 수 있다.
다운스트림 통신을 위해서, 액세스 포인트(90)는 예를 들어, 선택된 기기를 턴 오프하는 것과 같이, 무선 메쉬 네트워크(60)를 사용하여 무선 트랜스시버(66)로 부하 제어 데이터를 라우팅한다. 다운스트림에 보낸진 데이터는 예를 들어, 타임-오브-데이 빌링 데이터를 포함할 수 있고, 소비자에게 디스플레이될 수 있다. 소비자는 그들의 피크 전기 사용을 줄이거나 그들의 사용을 피크 타임에서 오프-피크 타임으로 이동하도록 전기 소비에 관한 그들의 레벨 및 패턴을 네트워크 및 적합한 어플리케이션을 통해 조정할 수 있다. 수요 가격책정을 사용하는 전기 파워 플랜트를 위해, 이것은 소비자가 전기 요금을 감소시키도록 돕는다. 게다가, 시스템 부하 및 신뢰성이 전기 파워 플랜트를 위해 개선될 수 있다.
각각의 하우스는 액세스 포인트(90)에 의해 제공되는 타임-오브-데이 빌링 데이터에 응답해서 특정 전기 기기를 작동시키는 것과 같이, 연관된 무선 미터 리딩 노드(62)와 통신하는, 유선 또는 무선 홈 네트워크(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이들 기기는 예를 들어, 세탁기 및 건조기, 식기세척기, 히팅 및 에어 컨디셔닝 유닛을 포함한다. 전기 기기와 통신하기 위한 예시적인 홈 네트워크는 미국 공개 특허 출원 제 2008/0282182호에서 개시되고, 그것의 전체에서 참조에 의해 여기서 병합된다.
제어기(68)는 프로세서(71) 및 프로세서에 결합되는 메모리(72)를 포함한다. 프로세서(71) 및 메모리(72)가 별개 컴포넌트로서 도시됨에도, 그들은 단일 컴포넌트로서 일체화될 수 있다. 메쉬 프로토콜의 부분으로서, 프로세서(68)는 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크(60)로 노드(62)를 등록할 때 노드 등록 소프트웨어 모듈(74)을 실행한다. 아래에서 더 구체적으로 논의될 바와 같이, 노드 등록 프로세스는 네트워크(60) 내에 동작하는 무선 미터 리딩 노드(62)에 관한 메모리 및 프로세싱 요구사항을 유리하게 감소시킨다. 유사한 방법 또는 노드 보안을 포함하도록 이러한 프로세스를 절차적으로 수정하는 것은 이러한 개념의 논리적 확장이고, 예를 들어, 인증(certificates) 및/또는 암호화가 사용될 수 있다.
메쉬 프로토콜의 제 1 측면은 노드 등록에 관련된다. 노드 등록은 도 2-6에서 설명된 액세스 포인트 트리에 관한 참조에서 최초로 논의될 것이다. 액세스 포인트 트리(120)는 액세스 포인트(130)와 통신하기 위해 이미 등록된, 이미-등록된(already-registered) 노드(1221-1228)(등록된 노드에 대해 RN으로서 역시 라벨링됨), 및 액세스 포인트(130)와 통신하기 위해 아직 등록되지 않은 아직-등록되지-않은(not-yet-resistered) 노드(1321-1324)(미등록된 노드에 대해 UN으로서 역시 라벨링됨)를 포함하는 복수의 무선 미터 리딩 노드를 포함한다. 이미-등록된 노드(1221-1228)는 노드 등록 프로세스를 완성한다.
무선 미터 리딩 노드(142)(새로운 노드(new node)에 대해 NN으로 라벨링됨)는 액세스 포인트(130)로 등록하는 것에 의해 네트워크(120)에 조인하기를 원하는 새로운 무선 미터 리딩 노드이다. 새로운 무선 미터 리딩 노드(142)는 메시지를 등록하는 요청을 전송한다. 도 2에서 대시 기호(-)로된 화살표에 의해 나타나는 바와 같이, 메시지를 등록하는 요청은 이웃하는 이미-등록된 노드(1227, 1228)에서 수신되고, 메시지를 등록하는 요청은 또한 이웃하는 아직-등록되지-않은 노드(1324)에서 수신된다. 네트워크(120)에서의 다른 노드가 메시지를 등록하는 요청을 수신할 가능성이 매우 있을 수 있음에도, 노드 중 제한된 수가 설명을 단순하게 하기 위해 메시지를 수신하는 것으로 나타나고 있다.
충돌을 피하기 위한 랜덤 간격 후에, 이웃하는 이미-등록된 노드(1227, 1228)는 도 3에서 대시 기호로된 화살표에 의해 나타나는 바와 같이, 메시지를 등록하는 요청에 대한 응답을 전송한다. 임의 다른 이미-등록된 노드 역시 메시지를 등록하는 요청을 수신한다면, 그때 이들 노드 역시 응답을 전송할 수 있다. 극명하게 대조적으로, 이웃하는 아직-등록되지-않은 노드(1324)는 액세스 포인트(130)와 통신할 수 있는 것을 통해 업스트림 이웃을 결정하지 않고 등록되지 않기 때문에 응답을 전송하지 않는다. 응답을 전송하지 않는 것은 그렇지 않으면 대역폭을 소비할 수 있는 불필요한 트래픽을 회피한다. 또한, 이들 아직-등록되지 않은 노드는 임의 다른 노드에 메시지를 등록하는 요청(플러딩)을 보내지 않는다. 결과적으로, 이것은 이미-등록된 노드만이 메시지를 등록하는 요청에 응답하기 때문에 각각의 노드를 위한 메모리 및 프로세싱 요구사항을 유리하게 감소시킨다. 게다가, 등록 프로세스 동안 플러딩이 회피되기 때문에 더 많은 대역폭이 실제 데이터 전송을 위해 이용가능하다.
새로운 무선 미터 리딩 노드(142)는 이웃하는 이미-등록된 노드(1227, 1228)로부터 응답을 수신한 후에, 그것은 응답에 기반해서, 액세스 포인트(130)와의 업스트림 통신을 위해 사용하도록 적어도 하나의 선택된 이미-등록된 노드를 결정한다. 응답을 평가하기 위해, 새로운 무선 미터 리딩 노드(142)는 각각의 수신된 응답에 대해 적어도 하나의 퀄리티 메트릭을 결정한다. 퀄리티 메트릭은 예를 들어, 응답의 수신된 신호 강도, 응답의 에러율, 액세스 포인트(130)로의 홉 카운트(count)와 같은, 파라미터의 임의 조합을 포함할 수 있다.
계산된 메트릭(들)에 기반해서, 새로운 무선 미터 리딩 노드(142)는 그것에 등록 메시지를 보내기 위해 이웃하는 이미-등록된 노드(1227)를 설명적으로 선택하고, 그런 후에 연속적인 중간 노드(1225, 1223, 1221)를 통해 액세스 포인트(130)로 보내질 것이다. 도 4에서 화살표에 의해 나타나는 바와 같이, 액세스 포인트(130)에 도달하기 위해 노드(1227)와 연관된 홉 카운트는 5회인 반면에, 액세스 포인트(130)에 도달하기 위해 노드(1228)와 연관된 홉 카운트는 6회이다. 위에서 언급된 바와 같이, 응답의 수신된 신호 강도 및 응답의 에러율과 같은, 다른 메트릭이 노드를 선택할 때 고려될 수 있다.
본 실시예에서, 노드(1227)는 액세스 포인트(130)로 통신하도록 선택되고 그로써 이미-등록된 노드로 새로운 무선 미터 리딩 노드(142)를 부가한다. 액세스 포인트(130)는 원격 스테이션(100)에 등록 메시지를 보낸다. 등록 확인(confirmation)이 도 5에서 화살표에 의해 나타나는 바와 같이, 액세스 포인트(130)에서 새로운 무선 미터 리딩 노드(142)로 보내진다.
액세스 포인트(130)와의 업스트림 통신을 위해, 새로운 무선 미터 리딩 노드(142)로부터 액세스 포인트(130)로의 메시지는 메시지가 액세스 포인트를 위해 의도된다는 것을 나타내는 비트(bit) 또는 비트들(bits)을 포함할 수 있다. 이러한 비트에 기반해서, 액세스 포인트(130)로의 경로에서 각각의 무선 미터 리딩 노드(1227, 1225, 1223, 1221)는 그것의 선택된 노드, 즉, 액세스 포인트(130)와 통신하도록 사용된 이미-등록된 노드로 메시지를 단순하게 라우팅한다. 달리 말해서, 각각의 노드는 그것의 선택된 이미-등록된 노드의 어드레스만을 저장한다. 이것은 각각의 노드가 네트워크에 다른 등록된 노드 중 어느 하나에 관련된 라우팅 정보를 구축하고 저장할 필요가 없기 때문에 메모리 및 프로세싱 요구사항을 유리하게 감소시킨다.
그러나, 하나 이상의 노드 어드레스가 리던던시/백-업 목적을 위해 노드에 의해 저장될 수 있다. 이 경우에, 노드는 1차 이미-등록된 노드를 통해 통신하는 것의 실패에 기반해서 액세스 포인트(130)로의 통신을 위해 1차 이미-등록된 노드로부터 백-업 이미-등록된 노드로 스위칭할 수 있도록 1차 및 백-업 이미-등록된 노드를 결정할 수 있다. 1차 및 백-업 이미-등록된 노드의 각각의 어드레스가 노드에 의해 저장될 수 있다. 예를 들어, 새로운 노드(142)는 도 4에서 나타나는 바와 같이, 1차 이미-등록된 노드로서 노드(1227)를 그리고 백-업 이미-등록된 노드로서 노드(1228)를 선택할 수 있다. 새로운 노드(142)는 이들 두개의 노드의 각각의 하나의 어드레스를 저장할 수 있다.
노드(1221)는 액세스 포인트(130)와의 업스트림 통신에서 개재 노드(intervening node)를 가지지 않기 때문에, 이 노드는 액세스 포인트(130)의 어드레스를 저장한다. 미도시됨에도, 노드(1221)는 선택된 액세스 포인트(130)가 고잉 다운하는 이벤트에서 다른 액세스 포인트와 통신하고 있는 백-업 노드를 선택할 수 있다.
이제 도 6에 관해 언급할 때, 미터 리딩 시스템에 새로운 무선 미터 리딩 노드를 부가하기 위한 등록 프로세스를 도시하는 일련의 다이어그램(150)이 이제 논의될 것이다. 무선 미터 리딩 노드는 이제 미터로 언급될 것이다. 액세스 포인트(156)와 통신하고 있는, 미터 1(152)은 액세스 포인트 트리 상에 있지 않으나, 미터 2(154)는 액세스 포인트 트리 상에 있다. 미터 1(152)은 미터 2(154)의 범위 안에 있으나, 액세스 포인트(156)의 범위 안에 있지 않다.
앞서 사용된 바와 같이 메시지를 등록하기 위한 요청은 이제 헬로우 브로드캐스트로 언급될 것이고, 헬로우 브로드캐스트에 대한 응답은 헬로우 응답으로 언급된다. 모든 메시지는 해당 기술분야에서 당업자에 의해 용이하게 이해될 바와 같이, 물리 및 MAC 층을 통해 네트워크 층으로 일반적으로 고잉 업 한다. 미터 1(152)은 헬로우 브로드캐스트(160)를 브로드캐스팅한다. 미터 2는 헬로우 응답(162)을 전송하는 것에 의해 응답한다. 헬로우 응답(162)은 액세스 포인트(156)와 미터 2(154) 사이의 홉의 수는 물론, 응답의 목적지 및 소스를 포함한다.
수신된 헬로우 응답(162)에 응답해서, 미터 1(152)은 등록 메시지(164)를 미터 2(154)에 전송한다. 등록 메시지(164)는 메시지의 소스 및 목적지를 포함한다. 미터 2(154)는 등록 메시지(166)를 액세스 포인트(156)에 보내고, 액세스 포인트(156)와 미터 1(152) 사이에 소스 루트를 세우도록 돕는다. 액세스 포인트(156)는 생성된(built) 소스 루트를 미터 1(152)에 레코딩한다.
액세스 포인트(156)는 등록 응답(168)을 미터 2에 전송한다. 등록 응답(168)으로 제공되는 소스 루트에 기반해서, 미터 2는 등록 응답(170)을 미터 1(152)에 보낸다. 미터 1(152)은 이제 그것을 액세스 포인트 트리 상에 있는 바와 같은 상태로 변경하고, 그것의 소스 루트를 레코딩한다.
액세스 포인트 트리(180) 내에 손상된 링크 또는 다운 링크의 수리를 위한 또 다른 접근이 이제 도 7-9에 대한 참조에서 논의될 것이다. 메쉬 프로토콜은 링크가 고잉 다운하고, 노드가 범위 밖으로 이동하는 등과 같은 노드 연결성에서의 변경을 핸들링할 수 있는 것을 필요로 한다. 모바일 노드에 있어서, 이것은 궁극적으로 일부 전지적(omniscient) 토폴로지 지식 또는 노드 사이의 토폴로지 데이터의 공유/저장을 요구한다. AMI(advanced metering infrastructure) 시스템에 있어서, 일반적으로 노드에서 어떠한 움직임도 없다. 달리 말해서, 노드는 정지상태이다. 그럼에도, 시간에 걸친 나뭇잎 성장(foliage growth), 길에 주차된 커다란 물체(예, 무빙 트럭), 및 새로운 빌딩 건축 등으로 인한 최소 링크 다이나믹이 있을 수 있다.
여기서 논의된 바와 같은 메쉬 프로토콜은 손상된 링크를 핸들링하는 반면에 "트라이-앤드-씨(try-and-see)" 접근을 통해 토폴로지 데이터의 공유/저장을 회피한다. 액세스 포인트 트리 내에 손상된 링크의 수리를 도시하는 액세스 포인트 트리(180)의 도식화된 다이어그램이 도 7에 제공된다. 실선은, 트리(180)가 액세스 포인트(186)로 성공적으로 등록하는 각각의 노드에 의해 규정되는 것을 나타낸다. 노드(1844, 1842) 사이의 링크(182)에 손상이 있다. 노드(1844)는 헬로우 브로드캐스트를 전송한다. 달리 말해서, 만일 링크가 고잉 다운한다면, 노드는 위에서 논의된 바와 같이 루트 디스커버리에서와 같이 헬로우 브로드캐스트를 이슈잉하고, 노드 등록 프로세스를 반복한다.
링크(182)가 다운임을 결정하도록 노드(1844)를 위한 다른 방법이 있다. 전송된 각각의 메시지에 대해 링크 레벨 ACK가 있을 수 있다. 노드(1844)가 노드(1842)에 임의 종류의 메시지를 전송하고 링크-레벨 ACK를 수신하지 않을 때, 노드(1844)는 링크가 손상된 것을 추정할 수 있다. 링크 레벨 ACK의 부재에서, 엔드-투-엔드(end-to-end) ACK가 사용될 수 있다. 액세스 포인트(186)로부터 엔드-투-엔드 ACK를 수신하지 않는 시간의 기간 후에, 노드(1844)는 링크(182)가 손상된 것을 결정할 수 있다. 링크 레벨 ACK는 인접한 링크의 손실만을 검출할 것이고, 결과적으로, 직접적으로 영향받는 노드만이 정정 행동을 취할 것이다. 대조적으로, 엔드-투-엔드 ACK는 체인에서의 임의 포인트에서 액세스 포인트로의 연결의 손실을 검출할 수 있다.
노드(1847, 1846, 1843)는 헬로우 브로드캐스트에 응답한다. 노드(1845)는 노드(1844)가 그것의 업스트림 이웃임을 알기 때문에 응답하지 않는다. 노드(1844)는 그것의 자체 등록을 수신할 때 이들 노드를 반복적으로 그리고 무작위로 시도하지만 노드(1847, 1846)는 어보팅(aborts)한다. 만일 노드(1847, 1846)가 선택되었다면, 이것은 루프를 초래할 수 있다. 결국, 노드(1843)가 선택된다.
링크(182)가 고잉 다운할 때 등록 프로세스를 반복하는 것에 대한 대안으로서, 노드(1844)는, 1차 노드를 통해 통신하는 실패에 기반해서 액세스 포인트(186)로의 통신을 위해 1차 노드에서 백-업으로 스위칭할 수 있도록 등록 프로세스 동안 1차 및 백-업 노드를 선택할 수 있다. 본 실시예에서, 노드(1842)는 1차 노드일 수 있고, 노드(1843)는 백-업 노드일 수 있다. 그런 후에 노드(1844)는 이들 두개의 노드의 각각의 하나의 어드레스를 저장할 수 있다.
도 8 및 9에 관해 이제 언급할 때, 손상된 링크의 성공적인 수리 및 손상된 링크의 성공하지 못한 수리의 일련의 다이어그램이 이제 논의될 것이다. 손상된 링크의 성공적인 수리의 일련의 다이어그램(190)이 제 1 논의될 것이다. 미터 1(192)은 미터 2(194) 및 미터 3(196)을 갖는 범위 안에 있다. 미터 2(194) 및 미터 3(196)는 미터 4(198)의 범위 안에 있다. 미터 1(192)은 그것의 업스트림 이웃으로서 미터 2(194)(링크(202))를 사용한다. 미터 1(192)과 미터 2(194) 사이의 링크(202)는 다운이고, 이것은 모든 패킷이 손실되거나 또는 에러(210)에 있는 것을 초래한다.
미터 1(192)은 다음에서와 같이, 국부 수리를 시도한다. 미터 1(192)은 미터 2(194)에 의해 수신된 헬로우 브로드캐스트(212)를 전송한다. 동일한 헬로우 브로드캐스트(212) 역시 미터 3(196)에 의해 수신된다. 미터 1(192) 및 미터 2(194) 사이의 링크는 여전히 다운이고, 이것은 헬로우 브로드캐스트(212)가 수신되지 않는 것을 초래한다. 그러나, 미터 3(196)은 헬로우 응답(218)을 전송한다. 미터 1(192)은 액세스 포인트(200)와 통신하기 위해 미터 2(194)를 미터 3(196)으로 교체하는 것에 의해 국부 수리를 한다. 미터 1(192)은 미터 3(196) 및 미터 4(198)에 의해 릴레이되는 액세스 포인트(200)에 등록 요청(220)을 전송한다. 액세스 포인트(200)는 미터 4(198) 및 미터 3(196)을 통해 미터 1(192)로 등록 인지(acknowlegement)(224)를 전송한다. 액세스 포인트(200)는 그것의 레코딩된 소스 루트를 미터 1(192)로 업데이트한다. 만일 미터 1(192)이 다른 노드에 대해 업스트림 이웃이었다면, 액세스 포인트 역시 각각의 소스 루트에서 이전 미터 2(194)를 새로운 중간 홉 미터 3(196)으로 교체하면서, 저들 다른 노드의 모두에 대해 그것의 레코딩된 소스 루트를 업데이트할 것이다. 미터 1(192)은 이제 미터 3(196)을 통해 액세스 포인트(200)로 데이터(226)를 전송하는 것을 계속할 수 있다.
손상된 링크의 성공적이지 못한 수리의 일련의 다이어그램(240)이 도 9에 대한 참조에서 논의될 것이다. 미터 1(192)은 미터 2(194) 및 미터 3(196)을 갖는 범위 안에 있다. 미터 1(192)과 미터 2(194) 사이의 링크는 다운이고, 이것은 모든 패킷이 손실되거나 에러에 있는 것을 초래한다. 결과적으로, 미터 1(192)은 국부 수리를 개시하도록 결정(242)을 한다. 미터 1(192)은 헬로우 브로드캐스트(244)를 전송하는 것에 의해 국부 수리를 시도한다. 수리 프로세스는 미터 3(196)에 대해 구체적이지 않고, 대신에, 수리 프로세스가 지시되지 않는다. 헬로우 메시지(244)는 브로드캐스트이고 발생지를 제외한 임의 노드의 어드레스를 포함하지 않는다. 그러나, 미터 1(192)은 기다린 후에 응답을 수신하지 않는다. 결과적으로, 미터 1(192)은 국부 수리가 이루어질 수 없다는 결정(246)을 한다. 그런 후에 미터 1(192)은 오프 트리 메시지(252)를 브로드캐스팅한다. 그들의 업스트림 이웃으로부터 오프 트리 메시지(252)를 수신하는 임의 노드 다운스트림은 랜덤 시간 간격 후에 국부 수리를 각각 개시할 것이다.
노드 등록(74)으로 동작하는 무선 미터 리딩 노드를 포함하는 미터 리딩 시스템(50)을 동작시키기 위한 방법을 도시하는 흐름도가 도 10에 대한 참조에서 논의될 것이다. 시작(블록(282))으로부터, 방법은 블록(284)에서 메시지(즉, 헬로우 브로드캐스트)를 등록하는 요청을 새로운 무선 미터 리딩 노드(142)로부터, 전송하는 단계를 포함한다. 블록(286)에서, 이웃하는 이미-등록된 노드(1221-1228)는 메시지를 등록하는 요청을 수신하고, 충돌을 회피하도록 랜덤 간격 후에 새로운 무선 미터 리딩 노드(142)로 응답을 전송한다. 블록(288)에서, 이웃하는 아직-등록되지-않은 노드(1321-1324) 역시 메시지를 등록하는 요청을 수신하지만, 새로운 무선 미터 리딩 노드(142)로 응답을 전송하지 않고 이웃하는 이미-등록된 노드(1221-1228)로 응답을 전송하지 않는다.
블록(290)에서, 새로운 무선 미터 리딩 노드(142)에서, 이웃하는 이미-등록된 노드(1227, 1228)로부터의 응답이 수신되고, 액세스 포인트(130)와의 업스트림 통신을 위해 사용하도록 적어도 하나의 선택된 이미-등록된 노드가 응답에 기반해서 결정된다. 방법은 블록(292)에서, 적어도 하나의 선택된 이미-등록된 노드(1227)를 통해 새로운 무선 미터 리딩 노드(142)로부터 액세스 포인트(130)로 통신하고, 그로써 이미-등록된 노드(1221-1228)에 새로운 무선 미터 리딩 노드(142)를 부가하는 단계를 더 포함한다. 방법은 블록(294)에서 종료한다.
메쉬 프로토콜의 제 2 측면은 도 11-13에 대한 참조와 함께 설명될 바와 같이, 어드레스 스트리핑에 관련된다. 프로세서(68')가 데이터 다운스트림을 액세스 포인트(90')로부터 소정 노드로 라우팅할 때 어드레스 스트리핑 소프트웨어 모듈(75')을 더 실행한다는 부가와 함께, 도 1에서의 무선 미터 리딩 노드의 설명이 도 11에 적용가능하다.
어드레스 스트리핑은 또한 스트림라인 소스 라우팅으로서 언급된다. 여기서 사용된 바와 같은 소스 라우팅은 액세스 포인트(90')로부터 소정 노드로의 다운스트림 루트에 관한 것이다. 스트림라인 소스 라우팅은 각각의 홉에서 각각의 노드의 어드레스를 유리하게 스트리핑 오프하고, 그로써 소정 노드로 패킷에 캐링되는 남은 소스 루트의 크기를 감소시킨다. 어드레스 스트리핑은 네트워크(60') 내에 동작하는 무선 미터 리딩 노드(62')에 대한 메모리 및 프로세스 요구사항을 유리하게 감소시킨다.
도 12에서 액세스 포인트 트리(300)에 의해 아마도 가장 잘 도시되는 바와 같이, 패킷은 액세스 포인트(304)로부터 소정 노드 E(3024)로 보내져야 한다. 패킷은 연속적인 중간 노드 M(3021), 노드 J(3022), 및 노드 F(3023)에 의해 통과되어야 한다. 각각의 노드에 대응하는 레터는 그 노드에 관한 어드레스를 나타낸다.
액세스 포인트(304)로부터 제 1 노드 M(3021)까지, 패킷은 소정 노드 E(3024)까지 이르는데 필요한 어드레스의 전부를 포함한다. 따라서, 노드 M(3021)은 노드(3021-3024)에 대응하는 어드레스 M, J, F, E를 수신한다. 노드 J(3022)로 패킷을 라우팅하기 전에, 노드 M(3021)은 그것의 어드레스 M을 스트리핑 오프한다. 노드 J(3022)로 라우팅된 패킷은 이제 남은 어드레스 J, F, E만을 포함한다.
이러한 메쉬 프로토콜과 함께, 업스트림 통신에서, 목적지는 항상 액세스 포인트(304)이기 때문에 노드 M(3021)의 어드레스를 포함하는 것은 필요하지 않다. 액세스 포인트 트리(300)에서 각각의 등록된 노드는 위에서 논의된 바와 같이, 데이터 업스트림을 액세스 포인트(304)로 라우팅하기 위해 그것의 선택된 노드의 어드레스를 저장하는 것만을 필요로 한다.
유사하게, 노드 J(3022)는 노드(3022-3024)에 대응하는 어드레스 J, F, E와 함께 패킷을 수신한다. 노드 F(3023)로 패킷을 라우팅하기 전에, 노드 J(3022)는 그것의 어드레스 J를 스트리핑 오프한다. 노드 F(3023)로 라우팅된 패킷은 이제 남은 어드레스 F, E만을 포함한다.
유사하게, 노드 F(3023)는 노드(3023-3024)에 대응하는 어드레스 F, E와 함께 패킷을 수신한다. 소정 노드 E(3024)로 패킷을 라우팅하기 전에, 노드 F(3023)는 그것의 어드레스 F를 스트리핑 오프한다. 패킷은 남은 어드레스 E만을 갖는 소정 노드 E(3024)로 라우팅된다.
도 12에서 도시되는 바와 같은 스트림라인 소스 라우팅은 비대칭이다. 액세스 포인트(304)와의 업스트림 통신에서, 목적지가 각각의 노드에 대해 동일하다(즉, 액세스 포인트(304))는 것이 이해되기 때문이다. 업스트림 통신에서, 각각의 노드는 그것의 선택된 업스트림 노드로 패킷을 보내는 것만을 필요로 하고, 결국 패킷을 그것의 선택된 노드로 보낸다. 이러한 프로세스는 패킷이 액세스 포인트(304)에 의해 수신될 때까지 계속한다.
종래의 소스 라우팅 네트워크에서, 전체 소스 루트(즉, 어드레스 M, J, F, E)는 패킷과 함께 각각의 노드에 의해 라우팅될 수 있다. 이들 어드레스는 리턴 패킷이 어드레스의 역 시퀀스를 통해 액세스 포인트로 업스트림으로 보내질 수 있도록 요구된다. 엑스트라 어드레스는 노드에서 노드로 패킷을 전송할 때 이용가능한 대역폭을 차지한다.
액세스 포인트(304)와 통신하고 있는 복수의 무선 미터 리딩 노드(3021-3024)를 포함하는 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크를 동작시키기 위한 방법을 도시하는 흐름도(350)가 이제 도 13에 대한 참조에서 논의될 것이다. 각각의 무선 미터 리딩 노드는 그것과 연관된 어드레스를 가진다. 시작(블록(352))으로부터, 방법은 블록(354)에서, 소정 노드(3024) 및 연속적인 중간 노드(3021-3023)의 어드레스에 기반해서, 연속적인 중간 노드(3021-3023)를 통해 액세스 포인트(304)로부터 소정 노드(3024)로의 소정 업스트림 루트를 규정하는 단계를 포함한다. 블록(356)에서, 액세스 포인트(304)로부터 소정 노드(3024)로의 소정 다운스트림 루트를 따라 데이터를 라우팅하는 동안, 각각의 연속적인 중간 노드(3021-3023)에서의 각각의 어드레스가 스트리핑 된다. 방법은 블록(358)에서, 위에서 설명된 방법을 사용하여 연속적인 중간 노드(3021-3023)를 통해 소정 노드(3024)로부터 액세스 포인트(304)로의 업스트림 루트를 따라 데이터를 통신하는 단계를 더 포함한다. 방법은 블록(360)에서 종료한다.
도 14-15에 대한 참조와 함께 설명될 바와 같이, 메쉬 프로토콜의 제 3 측면은 네트워크 어드레스 필드에 관련된다. 프로세서(68")가 네트워크 어드레스 필드 소프트웨어 모듈(77")을 더 실행한다는 부가와 함께, 도 1에서의 무선 미터 리딩 노드의 설명이 도 14에 적용가능하다. 위에서 언급된 바와 같이, 각각의 노드는 할당된 어드레스를 가진다.
프로토콜(특히, 메쉬 네트워크 프로토콜)은 일반적으로 어드레싱을 위해 고정된-크기 필드를 사용한다. 어드레스 크기와 상관없이, 동일한 수의 비트가 어드레스를 나타내도록 확보된다. WLAN을 위한 802.11 표준에서, 6 바이트(bytes)가 각각의 어드레스를 나타내도록 사용되고, 그것은 248 노드를 지지하기에 충분하다. 그러나, 이렇게 큰 정지 어드레스 필드는 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크(60")에서 동작하는 무선 미터 리딩 노드(62")에 부적합하다. 패킷에, 패킷을 보내는 노드를 위한 어드레스, 패킷을 수신하는 노드를 위한 어드레스, 및 임의 중간 노드의 어드레스가 있다. 각각의 어드레스를 나타내기 위해 그렇게 많은 바이트를 사용하는 것은 대역폭의 효율적인 사용이 아니다.
대역폭의 이러한 비효율적인 사용을 극복하기 위해서, 노드(62")가 네트워크(60")에 진입시에 네트워크 어드레스 필드에 할당된다. 프로토콜은 (가변 길이) 네트워크 어드레스 필드를 포함한다. 노드는 네트워크 어드레스에 할당된다. 아래에 더 구체적으로 설명될 바와 같이, LV 코딩은 작은 네트워크에 매우 효율적일 뿐만 아니라 프로토콜 수정 없이 비한정된 확장을 허용한다. 네트워크 어드레스 필드는 네트워크(60") 내에 모든 노드를 포괄하기에 충분한 바이트의 최소 양으로 크기조절된다.
네트워크 어드레스 필드는 바람직하게 프리픽스(prefix) 필드 L 및 밸류(value) 필드 V로 코딩된다. 프리픽스 필드 L은 노드(62")에 대해 네트워크 어드레스의 길이를 구체화하고, 필드 V는 노드(62")에 대한 네트워크 어드레스의 밸류이다. LV는 함께 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크(60") 내의 각각의 노드(62")에 대해 각각의 네트워크 어드레스 필드를 규정한다.
표 1에서 나타나는 바와 같이, 네트워크 어드레스를 새로운 무선 미터 리딩 노드에 할당할 때, 네트워크 어드레스 필드는 어드레스 밸류의 크기를 결정하도록 프리픽스 필드 L에 대해 적어도 여러개의 비트를, 그리고 어드레스의 밸류를 결정하도록 밸류 필드 V에 대해 적어도 하나의 바이트를 포함한다.
Figure pct00001
2-비트 프리픽스 필드 L은 표 2에 나타나는 바와 같이 코딩될 수 있다. 물론, 해당 기술분야에서 당업자에 의해 인정될 수 있는 바와 같이, 만일 최종 네트워크가 4 바이트에 의해 표현될 수 있는 것(232)보다 더 큰 양으로 커질 것으로 기대된다면, 프리픽스 필드 L은 3비트로 확장될 수 있다.
Figure pct00002
도해 목적을 위해, 참조는 위의 표 1에 관련된다. 어드레스 칼럼의 제 1 엔트리에서, 노드는 0과 255 사이의 어드레스에 할당될 수 있다. 네트워크 어드레스 필드 칼럼에서, 고정된 그리고 일반적인 6 바이트를 대신해서 2 비트 더하기 1 바이트가 할당된 어드레스를 나타내도록 사용된다. 제 1의 2 비트가 어드레스의 길이 필드(즉, 어드레스 밸류의 크기)에 대응하도록 표 2에 따라서 코딩되고 이어지는 바이트(들)은 어드레스의 밸류 필드(즉, 어드레스의 밸류)에 대응한다.
0과 255 사이의 어드레스(즉, 28)에 대해, L+V= 2 비트 더하기 1 바이트이다. 이 경우에 L은 00으로 코딩된다. 이것은 1 바이트가 노드(62")에 대해 할당된 어드레스를 나타내도록 사용된다는 것을 의미한다. 결과적으로, V는 1 바이트이고 할당된 어드레스의 실제 밸류를 나타내며, 여기서 그것은 예를 들어 250일 수 있다.
256과 65,535 사이의 어드레스에 대해서, 2 비트 더하기 2 바이트이다. L은 01로 코딩된다. 이것은 2 바이트가 노드(62")에 대해 할당된 어드레스를 나타내도록 사용된다는 것을 의미한다. 결과적으로, V는 2 바이트이고 할당된 어드레스의 실제 밸류를 나타내며, 여기서 그것은 예를 들어, 64,750일 수 있다.
65,535와 16,777,215(즉, 224)에 대해, 2 비트 더하기 3 바이트이다. L은 10으로 코딩된다. 이것은 3 바이트가 노드(62")에 대해 할당된 어드레스를 나타내도록 사용된다. 결과적으로, V는 3 바이트이고 할당된 어드레스의 실제 밸류를 나타내며, 여기서 그것은 예를 들어, 164,250이다.
위의 실시예의 각각에서, 임의 특정 노드에 대해 할당된 어드레스를 나타내도록 사용된 바이트의 수는 네트워크(60") 내에 모든 노드를 포괄하기에 충분한 바이트의 최소 수에 의존해서 변화한다. 네트워크(60")가 커지는 순간에, L+V가 더 높은 어드레스 밸류를 나타내도록 따라서 변할 수 있다.
따라서 길이 필드 L은 고정된 길이를 설명적으로 가지는 반면에, 밸류 필드 V는 가변 길이를 가진다. 무선 메쉬 네트워크(60")는 노드의 소망되는 최대 수를 가지고, 길이 필드 L은 노드의 소망되는 최대 수에 대해 충분한 고정된 길이를 가진다. 예를 들어, 길이 필드 L은 2 비트 길이를 가지는 반면에, 밸류 필드 V는 4 바이트의 최대 길이를 가진다. 혜택은 그것이 하나를 작게 시작하고(즉, 작은 네트워크에서의 짧은 어드레스 필드), 그런 후에 더 많은 어드레스를 지지하도록 요구되는 바와 같이 필드를 성장시킨다는 것이다. 부가적으로, 더 높은 밸류 어드레스를 갖는 노드만이 더 긴 어드레스 필드를 가진다.
액세스 포인트(90")와 통신하고 있는 복수의 무선 미터 리딩 노드(62")를 포함하는 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크를 동작시키기 위한 방법을 도시하는 흐름도(400)가 이제 도 15에 관한 참조에서 논의될 것이다. 각각의 무선 미터 리딩 노드는 그것과 연관된 어드레스를 가진다. 시작(블록(402))으로부터, 방법은 블록(404)에서, 각각의 어드레스의 길이 필드 L 및 밸류 필드 V에 기반해서 각각의 무선 미터 리딩 노드(62")에 대해 네트워크 어드레스 필드를 확립하는 단계를 포함한다. 방법은 블록(406)에서 네트워크 어드레스 필드를 사용하여 무선 메쉬 네트워크 내에서 통신하는 단계를 더 포함한다. 블록(408)에서, 네트워크 어드레스 필드는 새로운 무선 미터 리딩 노드(62")에 할당된다. 네트워크 어드레스 필드는 어드레스 밸류의 크기를 결정하도록 길이 필드 L에 대해 적어도 2 비트를, 그리고 어드레스의 밸류를 결정하도록 밸류 필드 V에 대해 적어도 하나의 다른 바이트를 포함한다. 방법은 블록(410)에서 종료한다.
위에서 설명된 바와 같은, 노드 등록 소프트웨어 모듈(74), 어드레스 스트리핑 소프트웨어 모듈(75'), 및 네트워크 어드레스 필드 소프트웨어 모듈(77")의 실행은 무선 메쉬 네트워크 내에서, 개별적으로 또는 서로 조합해서 실행될 수 있다. 달리 말해서, 소프트웨어 모듈(74, 75', 77")에 의해 제공되는 바와 같은 하나 이상의 이들 기능은 동일한 무선 메쉬 네트워크 내에 결합될 수 있다.
66, 66', 66": 무선 트랜스시버
70, 70', 70": 미터 리딩 회로
71, 71', 71": 프로세서
72, 72', 72": 메모리
74: 노드 등록
75: 어드레스 스트리핑
77": 네트워크 어드레스 필드 소프트웨어 모듈
152, 192: 미터 1
154, 194: 미터 2
156: 액세스 포인트(AP) 1
196: 미터 3
198: 미터 4
200: 액세스 포인트

Claims (10)

  1. 각각 연관된 어드레스를 갖고 액세스 포인트와 통신하고 있는 복수의 무선 미터 리딩 노드를 포함하는 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크의 동작방법으로서, 상기 방법은:
    소정 노드와 연속적인 중간 노드의 어드레스에 기반해서, 상기 연속적인 중간 노드를 통해 상기 액세스 포인트로부터 상기 소정 노드로의 소정의 다운스트림 루트를 형성하는 단계; 및
    상기 액세스 포인트로부터 상기 소정 노드로의 소정의 다운스트림 루트를 따라 데이터를 라우팅하는 동안 각각의 연속적인 중간 노드에서 각각의 상기 어드레스를 스트리핑하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크의 동작방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터를 라우팅하는 것은 상기 연속적인 중간 노드 중 하나에 의해 스트리핑될 때까지 상기 소정 노드 및 상기 연속적인 중간 노드의 상기 어드레스와 함께 패킷 데이터를 라우팅하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 연속적인 중간 노드를 통해 상기 소정 노드로부터 상기 액세스 포인트로의 업스트림 루트를 따라 데이터를 통신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    하나의 노드로부터 다음 노드로의 상기 업스트림 루트를 따라 데이터를 통신하는 단계는 상기 다음 노드의 상기 어드레스에 기반하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 업스트림 루트를 따라 데이터를 통신하는 단계는 상기 다음 노드의 상기 어드레스만 함께 패킷 데이터를 통신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 미터 리딩 시스템으로서:
    액세스 포인트 및 상기 액세스 포인트와 통신하고 있는 복수의 무선 미터 리딩 노드를 포함하는 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크; 및
    상기 액세스 포인트와 통신하도록 구성되는 원격 스테이션;을 포함하고,
    각각의 상기 무선 미터 리딩 노드는 연관된 어드레스를 갖고,
    상기 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크는,
    소정 노드 및 연속적인 중간 노드의 어드레스에 기반해서, 상기 연속적인 중간 노드를 통해 상기 액세스 포인트로부터 상기 소정 노드로의 소정 다운스트림 루트를 형성하고,
    상기 액세스 포인트로부터 상기 소정 노드로의 상기 소정 다운스트림 루트를 따라 데이터를 라우팅하는 동안 각각의 연속적인 중간 노드에서 각각의 상기 어드레스를 스트리핑하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 미터 리딩 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크는 연속적인 노드에 의해 스트리핑될 때까지 상기 소정 노드 및 상기 연속적인 중간 노드의 상기 어드레스와 함께 패킷 데이터를 라우팅하는 것에 의해 상기 데이터를 라우팅하는 것을 특징으로 하는 미터 리딩 시스템.
  8. 제 6항에 있어서.
    상기 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크는 상기 연속적인 중간 노드를 통해 상기 소정 노드로부터 상기 액세스 포인트로의 업스트림 루트를 따라 데이터를 통신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 미터 리딩 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 미터 리딩 무선 메쉬 네트워크는 다음 노드의 상기 어드레스에 기반해서 하나의 노드에서 상기 다음 노드로의 상기 업스트림 루트를 따라 데이터를 통신하는 것을 특징으로 하는 미터 리딩 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 업스트림 루트를 따라 데이터를 통신하는 것은 상기 다음 노드의 상기 어드레스만 함께 패킷 데이터를 통신하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 미터 리딩 시스템.
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