JP2008503153A - 複数ノードとマスターとの間の通信を提供する方法とシステム - Google Patents

Abstract

複数のノードとマスターとの間の通信のための方法。通信ネットワークにおいて、各ノードには、送信するためのタイムスロットが割り当てられている。
複数ノードはグループに分けられており、第１グループはマスターのカバーエリアの内側にある。第２ノードのグループは、マスターのカバーエリアの外にあるが、前記第１グループのノードのカバーエリアの内側にある。
どのノードも、マルチホップアプローチにおける前のグループのノードを介してマスターに到達し、又は、マスターにより到達される。
タイムスロットはマスターからの距離に依存して割り当てられる。
メッセージ期間においては、マスターはメッセージをノードに送信する。第１グループには第１タイムスロットが割当てられ、第２グループには第２タイムスロットが割当てられる。第２タイムスロットは第１タイムスロットのあとに続く。
このようにしてマスターのメッセージは単一メッセージ期間に全ノードに届く。ノードがマスターに情報の送信を望む場合には、情報期間においてタイムスロットは反対の順序で設けられる。即ち、情報は単一情報期間内にマスターに到達することを意味する。
【選択図】図１

Description

本発明は複数ノードとマスターとの間の通信を提供する方法とシステムに関するもので、特にそのノードの電力の省電力動作のためのものである。

センサー装置と制御局との間の無線通信は公知である。システムは複数のセンサー装置を備えている。システムとセンサー装置が広範囲に分布しているとき、各センサー装置が制御局又はマスター局と直接通信することは困難である。

この状況を解決するために、各センサー装置がリピータとして動作し、更に遠方に設けられているセンサー装置からの信号をマスター局に送信する方法が公知である。

別の例として、又は追加として、信号を再送信するだけの、個別の複数リピータ局を追加してもよい。
別の例として、又は追加として、電気回路を開閉する電気回路を開閉するリレー又は接点のような、システムにおける信号に応答するアクチュエータ装置を設けることが出来る。

以下の説明において、各センサー装置又はリピータ局又はアクチュエータ装置はノードと呼ばれる。

センサー装置に設けられるセンサーはどのようなタイプのセンサーであってもよい。例えば、室内の人物の存在を感知するための赤外線検出器、侵入警報のための赤外線検出器を例に挙げることができる。前記センサーは、ビルのための熱制御システムにおける温度センサーであってもよい。センサーはカメラユニットであってもよい。

各ノードは受信機（Ｒｘ）、送信器（Ｔｘ）、適当な制御回路、通常はマイクロプロセッサー及びノードに必要なソフトウェアを格納している関連するメモリを備えている。もしノードがセンサーノードである場合は、そのノードはセンサーと関連するハードウェアとソフトウェアを有している。もしノードがアクチュエータ装置である場合は、ノードは適当なアクチュエータ部材及び関連のハードウェアとソフトウェアを有している。

ＷO 97/02677はビル内の照明を制御するシステムを開示し、複数の段になった複数ノードを有している。各々は、低次の段を経由して制御マイクロプロセッサーと通信を行っている。マイクロコントローラから特定のノードへのメッセージは複数のルートを経由して送信され、システムの循環内に送信されることができる。このシステムはこの循環するメッセージを妨害するための手段を設けている。前記ノードは有線の電流供給源に接続されている。

この公知のシステムの問題は、電流供給がある時に、ノードがインストールされる必要があることである。仮に電流供給が無い場合、各ノードはバッテリーで電源を得る必要がある。従って、電力の節約は特に重要である。

この問題はＵＳ2004/0083833において、ノード間で通信が行われるときタイムスロットを割り当てることにより、節電が得られることが論じられている。なお、それ等タイムスロットとタイムスロットの間ではスリープしているのである。しかしながら、この時間スロットがたまにしか起こらない場合には、システムの応答時間は遅い。

本発明の目的は、ノードがバッテリーで電力供給され、バッテリーには節電モードが設けられ、同時にシステムの十分高速な応答速度を提供する方法とシステムを提供することである。

本発明の第１のアスペクトに従うと、各ノードが送信されるタイムスロットに割り当てられている、通信ネットワークにおける複数のノードとマスターとの間の通信のための方法が提供される。各ノードには、マスターに対するノード位置に従属するタイムスロットが割り当てられている。マスターのカバーエリアの内側にある第１ノードグループには、第１タイムスロットグループが割当てられる。マスターのカバーエリアの外にあるが、前記第１グループのノードのカバーエリアの内側にある第２ノードのグループには、第２タイムスロットグループが割り当てられる。第１タイムスロットグループは、メッセージ期間の前記第２のタイムスロットグループの前に設けられる。この結果、第１タイムスロットグループの前にマスターから送信されたメッセージが第１ノードグループにより受信され、第２ノードにより受信されるために第１タイムスロットグループの間に再送信される。更に第２タイムスロットの期間に再送信され、結果前記メッセージは単一メッセージ期間内に、送信、再送信される。情報期間における前記第２タイムスロットの後に第１タイムスロットを設けても良い。それにより第２タイムスロットの期間に第２ノードグループのノードから送信された情報は第１ノードグループのノードにより受信され、前記第１タイムスロットグループの間にマスターに再送信される。結果、前記情報は、単一情報期間内にマスターにより受信される。情報期間の後にスリープ期間が続く。

別のアスペクトにおいて、各ノードには送信されるタイムスロットが割り当てられている複数ノードとマスターとの間における通信システムが提供される。各ノードにはマスターに対するノード位置に依存してタイムスロットが割当てられる。マスターのカバーエリアの内側にある第１のノードのグループには、第１のタイムスロットグループが割当てられる。マスターのカバーエリアの外にあるが、前記第１グループのノードのカバーエリアの内側にある第１ノードのグループには、第２タイムスロットグループが割り当てられる。第１タイムスロットグループは、メッセージ期間の前記第２のタイムスロットグループの前に設けられる。この結果、第１タイムスロットグループの前にマスターから送信されたメッセージが第１ノードグループにより受信され、第２ノードにより受信されるために第１タイムスロットグループの間に再送信される。更に第２タイムスロットの期間に再送信される。結果、前記メッセージは単一メッセージ期間内に、送信、再送信される。情報期間における前記第２タイムスロットの後に第１タイムスロットを設けても良い。それにより第２タイムスロットの期間に第２ノードグループのノードから送信された情報は第１ノードグループのノードにより受信され、前記第１タイムスロットグループの間にマスターに再送信される。結果、情報は、単一情報期間内にマスターにより受信される。情報期間の後にスリープ期間が続く。

別のアスペクトにおいて、コンピュータ読み取り可能なメディア上に具体化されたプログラムプロダクトが提供される。このプログラムプロダクトは、コンピュータ上で実行されるときに、上記方法の１つ又は複数のは複数のステップを実行するプログラムコードを有する。

図１はマスターＭと複数のノードグループＡ１−Ａ４；Ｂ１−Ｂ３；Ｃ１−Ｃ３；Ｄ１−Ｄ３，及びＥ１−Ｅ３を開示している。
第１ノードグループＡ１−Ａ４において、ノードはマスターからの所定距離に設けられ、各ノードがマスターと直接通信することが出来る。このように、ノードＡ１−Ａ４はマスターＭのカバーエリア内にあり、マスターＭはノードＡ１−Ａ４の各ノードのカバーエリア内に存在する。

第２ノードグループＢ１−Ｂ３において、ノードは第１ノードグループＡ１−Ａ４におけるノードの少なくとも１つのノードのカバーエリア内に存在するが、制御局Ｍのカバーエリアの外にある。換言すれば、第２ノードグループＢ１−Ｂ３のノードは第１ノードグループのノードを使って、マスターＭに到達する必要がある。又、逆も言える。ノードグループＣ１-Ｃ３；Ｄ１-Ｄ３及びＥ１−Ｅ３についても同様である。即ち、マスターＭに到達するためには、各ノードは前のグループにおける１つ又は複数のノードの使用を必要とする。マルチホップシステムにおいて、１つ又は複数の内部ノードを経由してマスターと通信するためには、ノードは外部ノードを必要とするシステムに設けられる。

各ノードには、送信が許されるタイムスロットが割当てられる。タイムスロットの割当ては次のようなやり方で行われる。第１グループにおける４つのノードＡ１−Ａ４には第１の４スロットが割当てられる。第２グループの３つのノードＢ１−Ｂ３には続く３スリットが割当てられる等々。割当ては図２に示されている。タイムスロットはアクティブ期間を形成する。各タイムスロットは０．１ｍｓであってよい。図１の例のように１６タイムスロットがあるならば、アクティブ期間は1.６ｍｓである。

タイムスロットを割当てているために、マスターＭにより送信されるメッセージは出来る限り短時間のうちに全ノードに到達する。もしマスターＭが時間ゼロにおいてメッセージを送信するならば、タイムスロットＥ３の終点において全ノードに到達する迄、ノードＡ１はタイムスロットＡ１においてメッセージを再送し、ノードＡ２はタイムスロットＡ２においてメッセージを再送信する。メッセージがマスターから各ノードに送信される、この期間はメッセージ期間と呼ばれている。

ノードがマスターＭに情報を送信しようと望むならば、この情報は情報期間に送信される。情報期間におけるタイムスロットは、メッセージ期間に対して逆の順序で割当てられる。これを図３に示す。もし情報がノードＥ３からノードＤ２、Ｃ２、Ｂ１及びＡ１を経由してマスターＭに送られるならば、情報は各ノードに割当てられたタイムスロット内に送信され、前記同一情報期間内にマスターに到達する。これを図３に示す。

アクティブ期間は、各メッセージ期間の１つ又は複数を有している。もしシステムがセンサーから情報を収集するために設けられているならば（複数センサーから、マスターへ送信されることになっている）、唯一の情報期間が必要とされる。この場合、アクティブ期間スリープ期間を後続する情報期間を有する。

スリープ期間は、バッテリーパワーの最大節電が得られるように、同時にセンサーの十分な応答時間が得られるように決められる。もし毎秒センサーから情報を得るのに十分であるならば、スリープ時間は0.9984秒であり、アクティブな情報期間は0.0016秒である。スリープ期間は、どのようなシステム、制御アルゴリズムにより調整でき適応できるものである。

別の場合、各アクティブ期間は、情報期間とスリープ期間を後に伴うメッセージ期間を含んでいる。このような場合、マスターＭはメッセージ期間において複数のノードにメッセージを送信し、情報期間に亘って情報を収集してよい。

各ノードは割当てられたタイムスロットにおいて送信だけを行う。これは１メッセージ当たり１回又は、１情報期間当たり１回を意味する。勿論、もし送信する必要があるならば、ノードは送信のみを行う。例えば、ノードに関連するセンサーが情報をマスターに送りたいという必要がある場合、又はノードがメッセージー又は情報のためのリピータとして機能する場合等。ノードがアクティブに送信を行う場合、それは電力を消費するのみである。

メッセージ期間及び情報期間、ノードはアクティブで、ノードのためのメッセージを聴取する。又、ノードは別のノード又はマスターに再送信するメッセージ又は情報を聴取する。しかしながら、システムのセットアップの期間に、ノードは、関係するノードと通信を行ってよいノードについて通知され、ノードのメモリにこの情報を記憶する。例えば、ノードＢ１は、メッセージ期間についてタイムスロットＡ１において送信される必要のあるメッセージを、ノードＡ１から受信する。又、ノードＢ１はノードＣ１とＣ２から情報を受信してよい。これらは情報期間におけるタイムスロットＣ１とＣ２において送信だけ行われる。従って、ノードＢ１はこれら３タイムスロットの期間にトラフィックをアクティブに聴取する必要がある。他の時間の間は、ノードＢ１はバッテリーを保存するためにパワーダウンすることができる。

上記のように、効率的に節電でき、同時に高速な応答時間を維持できるようなメッセージ・情報システムが提供される。アクティブ期間は出来るだけ小さく保持される。

第１グループの複数ノードはリピータノードとして機能しているから、これらノードのバッテリーは急速に消耗される。しかしながら、マスターはトラフィックをコントロールするように設けられているから、各位ノードのバッテリー状態を最大に利用できる。このように、マスタＭは、トラフィックをガイドするために、より少ないトラフィック又はより良いバッテリー状態を持つノードに対し、又は最適化パラメータに従って、どのように複数ノードが機能するかを制御する能力を備えている。内部の複数ノードは複数のバッテリー又は大きい容量のバッテリーを備えてよい。

各ノード１０は空中を伝播する信号を送受信するためのアンテナ１１を有している。同アンテナは受信器１２と送信器１３に接続されている。受信器１２と送信器１３は、公知技術に従ってコントローラ又はマイクロプロセッサ又はＣＰＵ１４により制御されている。ＣＰＵ１４はメモリ１５に接続されている。それはノード１０で動作するソフトウェアプログラムを有している。メモリ15は更に種々のタイプの情報を保持している。例えば、ノードの識別番号、隣のノードの情報、そのタイムスロット、クロック情報等である。ノード１０はバッテリー１６から電力をえている。同バッテリーはノードの種々の回路に接続している。第２（又はそれ以上の）バッテリー１７が含まれていても良い。

ノード１０は、例えば温度センサー又はＩＲセンサー等のセンサー１８に関連させても良い。センサー１８はメモリ２０に接続され、バッテリー２１により電力供給を受けるＣＰＵ１９のような手段により制御される。電力はバッテリー１６又は１７から得ることもできる。ノードはセンサーに追加して、又は別々にアクチュエータ（図示しない）を含めても良い。

ノードは図５に示すスキームのような、どのようなスキームに基づいて信号を送信するように構成されている。信号は１つ又は複数の次のブロックを有している：ヘッダーブロック３１、アドレスブロック３２、データブロック３３、長さブロック３４、エンドブロック３５。

システムの動作はタイムスロットの使用と割り当てに依存しているので、複数ノードとマスターは同期していることが重要である。これは、適正な時間に同期メッセージーを送出するマスターにより実行されてよい。この同期メッセージは例えば１秒に１回送出されて良い。

代わりに、この情報は、ノードの組織に関するメッセージのような、複数のノードに送出される別のメッセージに埋め込まれてもよい。

メッセージ又は情報がシステムに送信されるとき、各ノードは、隣のノード又はマスタにより適正に受信されたとのアクノリッジメントを要求する。もしメッセージ又は情報が隣のノードにより再送信される場合、この再送信がアクノリッジメント信号の代理になる。即ち、特別のアクノリッジメント信号が要求されることは無い。このように、メッセージ又は情報を送信する又は再送信した後、ノードは、隣のノードのタイムスロットにおけるメッセージ又は情報の再送信を受信する（listen）。仮に正しい再送信が見つかると、これはアクノリッジメントである。もし所定時間内に再送信が見つからない場合は、次のアクティブな期間に新しい伝送が行われる。しかし、マスター（情報のために）及びエンドノード（メッセージのために）は別のアクノリッジメントメッセージを送信する。

もしメッセージ又は情報が長くて信号のフレームに適合しない場合は、システムは更にメッセージ期間及び/又は情報期間を前記アクティブ期間に追加してもよい。例えば、もしセンサーノードが大量の情報を送信しようと望む場合、ヘッダーブロック３１におけるフラグが送信されて、更なる情報が送信される予定であるあることを知らせるようにセットされる。このような情報を再送信する各ノードは、このようなフラグを認識して、別の複数ノードのスリープ期間に更に送信する準備を行う。ノードはそのアドレス又は識別子を情報に追加する。例えば、アドレスブロック３２である。結果、マスターは含まれるべきノードはどのノードか正確に知る。マスターは１つ又は複数の情報期間を開始する(initiate)。しかし、情報伝送に必要とされ、情報に示されるノードだけがアクティブである。

ノードＥ３が更なる情報をノードＤ２、Ｃ２、Ｂ１及びＡ１を経由してＭに送信しようとする場合、これら５つのノードはアクティブに維持される。マスターは１つ又は複数の特別な情報期間を設ける。これは図６に示されるような３倍のスロットを持つ必要がある。第１のタイムスロットにおいては、ノードＥ３は情報の第１部分を送信し、ノードＤ２はその情報を受信する。第２タイムスロットにおいては、Ｄ２は情報を再送信し、ノードＣ２はその情報を受信し、Ｅ３はこの再送信をアクノリッジメントとして受信する。第３タイムスロットにおいては、Ｃ２は情報を再送信し、ノードＢ１はその再送信を受信し、Ｄ１はアクノリッジメントのために受信する。第４タイムスロットにおいては、Ｂ１は情報を再送信し、ノードＣ２はアクノリッジメントのために受信し、ノードＡ１はノードＢ１から再送信を受信する。さて、第４タイムスロットの期間に、Ｅ３は情報の第２部分の送信をスタートすることができ、Ｄ２はそれを受信することができる。第５タイムスロットの期間に、Ａ１は第１の情報をマスターに再送信し、Ｂ１はアクノリッジメントのために受信し、マスターは第１の情報を受信する。同時に、第５タイムスロットの期間において、Ｄ２は情報の第２部分を再送し、Ｃ２はそれを受信し、Ｅ３はアクノリッジメントのために受信する。このようにして、情報の各部分は３タイムスロットの間に送信することができる。情報の複数部分は連続して伝送してもよい。もし大量の情報をマスターに伝送すべきである場合には、これは極めて有用なフィーチャである。例えば、センサが複数ノードに亘ってビデオクリップを送信するカメラであるような場合である。余分の情報期間(extra information periods)の数はマスターにより制御される。タイムスロットは通常のメッセージと情報期間とは異なるやり方で使われるから、トータルタイムは、他の複数ノードに対するスリープ時間より長くなってはならない。

同様にして、もし大量のメッセージを複数ノードに送信しなければならない場合、余分のメッセージ期間が挿入されてもよい。

情報又はメッセージが適正に受信されない場合、情報又はメッセージは、アクノリッジメントが受信されるまで、再び送信される。

ノードは特別な周波数又はチャネル又は送信される、又は、他のソースからの干渉のリスクを低減するために従来と同様にして周波数ホッピングを使う。チャネル切替がメッセージ期間、情報期間又は、完全なアクチベーション期間又は、スリープ時間の間に実行されてもよい。

システムは種々のやり方でセットアップされてよい。実施例において、システムはself-configuratingであり、動作は次の通りである。

新しいノードがシステムに追加されるとき、そのカバーエリア内になるように、ノードが前にインストールされたノードの隣に、又は、マスターの隣に設けられる。マスターはシステムを、例えば、ボタンが押され新しいノードが追加される場合のようなインストレーションモードに適合させる。他の例として、システムは、例えば毎３０分のように適正な間隔でインストレーションモードに自身を適合させても良い。又、システムはインストールされる予定のノードから特別な信号を受信するときにインストレーションモードに適合してよい。

インストレーションモードの間、既にインストールされている全ノードは津年イ信号を受信している。インストールされるノードはインストール要求信号を発し、結果を受信する。もし結果が無い場合は、ノードはシャットダウンして、バッテリーの電力を節約する。その後、所定時間後に新しい要求を送信する。

もしマスターがインストール要求信号を受信する場合は、マスターはインストール応答信号を送信する。その応答信号は新しいノードに割当てるタイムスロット及びノードに必要とされる更なる情報を含んでいる。同時に、マスターがノードの全システムを再構成し、既にインストールされているそれぞれのノードにタイムスロット情報を送信する必要がある。

もし要求信号が既にインストールされたノードにより受信された場合に尾は、ノードは信号をマスターに再送信する。新しいノードは再送信を受信し、しばらくの間、待機する。インストール要求信号がマスターに到達したときに、マスターはインストール応答信号を送信する。この信号は同様に新しいノードに再送信され、それによりインストールされる。上記やり方と同様なやり方で、マスターは別のノードを再構成する。

もし新しいノードが図１中のノードＢ１とＢ２との間に配置されるならば、マスターはインストール要求信号をノードＢ１、Ａ１から及び、ノードＢ２、Ａ２から受信してよい。これは複数の観点から見てベストである。例えば、トラフィック負荷又はバッテリーステータス等から見てである。

ノードがインストールされる前で、ノードがネットワーク内に配置されるときには、ノードは、システムに追加される要求を送信しなければならない。インストール済みの全てのノードとマスターはこのパケットを受信する。その手順は図７のフローチャートに従う。

インストールされていないノード７１はインストール要求パケットを送信するための適正な時間を決定する。ノードはトラフィックとタイムスロットについての知識を有していないから、ノードは、ステップ７１ａにおいて、パケットを送信するためのランダム化された時間を決める。決定ステップ７２において、ノードは送信準備されているかどうかを、決定する。そうでない場合はランダム化時間迄、待機する。時間になったとき、ノードはインストール要求パケットをステップ７３に従って送信する。そして、特定の時間の間、送信パケットに関するトラフィックの受信待ちを開始する（start listening after any traffic in relation to the sent packet）。もしステップ７４において“yes”と表示されて時間が経過した場合、ノードは、ステップ７４ａにおいて、電力をシャットダウンして次の送信時間を待つ。その際、ステップ７１ａから手順が再スタートする。もしノードが信号を受信するならば、ステップ７５において、その信号がインストール要求であるかを決定する。もしそうであるなら、手順は図８のフローチャートに従って進行する。しかしながら、もし信号がステップ７６で決められる応答である場合は、応答が関係ノードのためのものかどうかがステップ７７で決められる。もし関係のものであるならば、ノードはステップ７８においてインストールされる。

図８のフローチャートは、図７のステップ７５からスタートする。即ち、ノードはインストールされていないが、インストール要求を送信した段階である。次に、ステップ８１に示すように、インストール要求が受信される。ステップ８２において、インストール要求がノードにより前に送信された要求か否かが決定される。もし、そうであるならば、インストール要求は隣のノードにより再送信されており、マスターへ向かう途中にある。ステップ８３において、ノードは応答を待機する。ステップ８４において、タイムアウト期間が経過されたかどうか決定され、インストールは不可能であることが表示され、その後新たな試行を行う必要がある。もしタイムアウトが経過しておらず信号パケットがステップ８５で受信されているならば、ステップ８６で信号パケットが応答であるか否かが決められ、ステップ８７において、信号パケットが関係ノードのためのものかどうかがステップ７７で決められる。もし関係のものであるならば、ノードはステップ８８においてインストールされる。

図９のフローチャートは、ステップ９１において、インストール済みのノードがインストール要求信号をどのように処理するかを示す。もしインストール要求信号がステップ９２で決められるが、インストール済みのノードからではない場合、信号は更にマスターに再送信されるべきで、ステップ９３においてタスクを送信するように追加される。しかしながら、もしインストール要求信号がインストール済みのノードから受信される場合には、ステップ９４においてノードが、そのパケットが呼ばれているか否かを決める。もしそれが呼ばれていないならば、ステップ９５で、パケットが現在のノードより低いレベルを持つノードから受信されているか否か決定される。もしそうでない場合、パケットはマスターに向けて更に送信すべきで、ステップ９３の送信タスクに追加される。もし、ステップ９５で決められた送信側ノードのレベルが現在のノードより高い場合は、インストール要求パケットはステップ９６において単に無視される。もしパケットがステップ９４において決められたように呼ばれているならば、ステップ９７において現在のノードに向けられているか否か決められる。もしそうではない場合、パケットはステップ９８において無視される。もしパケットがステップ９７において決められるように現在のノードに向けられている場合は、前のノードはパケットが更にマスターへ送信され、ステップ93の送信タスクに追加されるように要求する。

最後に、図１０のフローチャートはステップ１０１に示すように、インストール済みノードが応答をどのように処理するかを示す。ステップ１０２においては、受信されたインストール応答がインストール済みノードから来たか否かを決める。もしそうではない場合には、インストール済み応答パケットはステップ１０３において送信タスクに追加される。ステップ１０４において、パケットが呼ばれているか否かが決められる。もしそうではない場合には、ステップ１０５において、送信側（インストール済みノード）のレベルが現在のノードより大きいかどうかが決められる。もしそうではない場合には、即ちパケットがマスターからのメッセージで外部向きである場合、インストール応答はステップ103において送信タスクに追加される。そうではない場合は、ステップ106において、無視される。もしステップ104においてパケットが呼ばれている場合には、ステップ107において、現在のノードに向けられているか否か決められる。もしそうである場合には、パケットは送信タスクに追加される。そうではない場合は、ステップ106において、無視される。
インストーレーションプロセスが終了したとき、ネットワークは正常の動作モードを取る。

ノードが何がしかの理由でマスターとの接続を失うことが起こる場合がある。例えば、バッテリーが消耗した、同期が消失した、ノードが物理的に移動した、又、障害物が隣のノードとの間に侵入した等。

1つの例はノードB3とA2との間の接続がその間を通過する人物によりブロックされる場合である。もしノードが特定期間の間メッセージを受信しない場合には、ノードは消失モード（lost mode）に入る。マスターは関連ノードが特定時間の間アクノリッジメントを送信していないことに気づき、消失したとしてノードを表示する。

もし障害物がなくなった場合には、ノードは再びメッセージを受信し、同期をとることができる。この場合、ノードは再び、前のタイムスロットで送信し、マスターはノードがシステムに再び入ったことを認識する。

障害物が永久のものである場合には、消失したノードは新たなノードとして動作し、システムにおいて、新たなノードとして入るように要求することができる。図１に示されているように、旧ノードB３はノードB２のカバーエリア内に存在し、新ノードC4としてインストールされてもよい。というのは、それはマスターから３ステージであるからである。

もしノードが移動する場合、システムは新ノードが前のノードと同一の識別番号を認識し、新しい位置で旧ノードを再インストールし、前のインストーレーションを取去る。

図１のシステムは単一のマスターＭを持つものとして表わされている。しかし、システムは複数のマスターで構成されてもよい。例えば、ノードＤ１は第２マスターとして動作してよく、各ノードはアドレス情報を有して、第１マスター又は第２マスター又は双方に送信してもよい。各マスターは種々の構成においてノードを設けてネットワークの最上のパフォーマンスに達することができる。マスターは有線電力供給源に接続してよく、その場合バッテリーの電力に依存しない。

どのノードも、常に又はノードが特定の位置にあり、電力源に有線で接続している時、有線電力供給源により駆動されてよい。残りの期間は、ノードはバッテリーで電力供給を受ける。

各ノードは各ノードのアドレス情報を有していてよい。しかしながら、単一/複数マスターがシステムの全ノードの完全なアドレス情報を有しているとより都合がよい。もし情報が送信ノードから受信ノードへ送信されるならば、送信ノードは最も近いマスターに情報を送信する。それからその情報は目的の受信ノードへ再ルートで送られる。ルートはアドレス情報としてパケット内に表示されている。

図４に示されるように、複数ノードは二つのバッテリーを有してよい。それらノードは第１バッテリー１６を使って動作してよい。ノードはバッテリーが消耗する迄どの位多くの送信を実行したかについての情報を格納してよい。その次に、ノードはバッテリを第２バッテリーに切替え、第１バッテリーが所定期間内に交換される必要がある事実イについてマスターに通知する。この所定期間は以前の複数の送信についての統計に基づいて算出される。

もしセンサー18が別のバッテリーを持つ場合は、ノードは必要に応じてセンサーバッテリー２１から電力を得てもよい。

バッテリーは充電できるものであってもよい。例えば、太陽電池で充電されてもよい。代わりに、オペレータは、メインテナンス期間に電気エネルギー源を充電バッテリーに接続してよい。又、バッテリーを新しいバッテリーに交換しても良い。

内部のノードＡ１−Ａ４は外部ノードより多くのトラフィックをもってよい。相すれば、トラフィックを中継するだけの複数の特別なノードが追加され、システムは最適化される。内部ノードは複数バッテリーを設けても良い。例えば３、４等。

メッセージ又は情報がノードにより再送信されるとき、そのノードはアドレス情報をアドレスブロックに追加してもよい。そうすることにより、次の受信ノードは、どこからメッセージ又は情報が得られる又、どのパス又はルートでそのメッセージ又は情報が伝わったのかを認識できる。情報がマスターに伝わることのできるルートが複数有るときに、これは特に有効である。

各ノードは関係するノードと通信できる又はそのノードと実際に通信した隣のノードに関する情報を格納する。これらノードが送信可能である時には、ノードはタイムスロットの期間トラフィックを受信する必要がある。その間のタイムスロットにおいてノードがパワーダウンされるから、バッテリー電力は節電できる。

システムは868ＭＨｚの周波数バンドで通信してよいが、どのような周波数バンドを使ってもよい。ノードは種々のチャネルで送信するから、それらは出来る限り干渉しないようにする。

幾つかのケースにおいて、スリープ期間において全ノードを目覚めさせる必要がある。例えば、緊急の場合である。これは、マスターがDiracパルスを発信して行う。Diracパルスは無限に短い時間で単位１のエネルギーを持つパルスである。このパルスは全周波数を有しており、どの受信きも受信できる。この場合、全ノードはスリープ期間又は、少なくともスリープ期間の１部分の間、受信器をアクティブにしておく必要がある。少なくともマスターはDiracパルス生成器を備えていなければならない。マスターは通常メイン電源（main supply）に接続されているからである。幾つかのノードは又、Diracパルスを送出することができるが、しかし、バッテリー電力を消費する。

もしシステムが、単に図３に示すような情報期間だけを持つように構成されているならば、マスターは複数ノードに対し、同期情報を送信するタイムスロットはない。複数ノードは極めて正確な水晶回路（crystals）を持っているけれども、遅かれ速かれ、何らかの原因でこれらノードはその同期を消失するだろう。上記のように、マスターは同期信号を特定の期間に送信してよい。例えば、毎分に。複数ノードに同期信号を送信する別の方法はアクノリッジメント信号に同期情報を追加することである。例えば、ノードＡ１がマスターに情報を送信するときに、マスターは時間同期を含むアクノリッジメント信号をノードＡ１発出する。次のアクティブ期間に、ノードＢ１がノードＡ１に情報を送信するときに、ノードＡ１が再送する情報はノードＢ１に対するアクノリッジメントであり、このアクノリッジメント信号はノードＡ１が前のアクティブ期間にマスターから得た同期信号を含んでいて良い。このように、同期はシステム内で広がっていく。各アクティブ期間に対して１ステップ（one step for each active period）。

前記複数ノードは空中で通信するとして説明した。しかしながら、複数ノードの幾つかは有線又は別の通信方法を解して通信しても良い。例えば、（赤外）光、無線信号(radio signal)、磁気信号等である。マスターはインターネット又は他のネットワークに接続されて、適正な動作を実行するようにしてもよい。

大量の情報が送信される必要のある時で、マスターに情報を送信する時期を待つ場合には、センサー装置のメモリはその情報量を格納するには十分でないかも知れない。このような場合には、ノードは隣の複数ノードと通信し、これらノードに情報を送信し、これら隣の複数ノードのメモリを前記大量の情報の一時的格納に使っても良い。

次に、マルチホップネットワークの応用の１つの例を説明する。システムは産業界、家庭又は、自動車におけるエネルギー又は電力消費の制御のために使用することができる。複数の消費装置（consumption devices）の制御は極めて重要である。

もし家事又は企業のエネルギーコストが測定期間に取出される最大電力により決められるならば、システムはこのような制限を考慮するように設計してもよい。センサーは各アウトレットにおいて瞬時電力を測定するように構成してもよい。又、信号は中央ユニットに送信される。ノードはそれ自身の決定を行ってもよい。例えば、もし取り出される電力が特定制限を超える場合。又は、ノードは中央ユニットからのコマンドを実行(actuate)してもよい。例えば、各センサーからの組合せ電力が特定制限を越える場合。アラームがトリガーされることができ、スクリーンが関連データを表示してもよい。センサーはマニュアル並びにマルチホップネットワークで制御してもよい。センサーは電力消費の見張りとして機能することができる。

発明はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はこれらの組合せで実施することができる。本発明の実施例の構成要素は、物理的に、機能的に、論理的に最適な仕方で実行することができる。実際に、機能性は単一ユニットとして、複数ユニットとして又は、他の機能ユニットの部分として実施することができる。従って本発明は単一ユニットで実施してもよいし、または種々のユニット及びプロセッサの間に物理的に、機能的に分配されてもよい。

特許請求の範囲において、用語「有する」は他の複数構成要素又は複数ステップの存在を排除するものではない。更に、個別的にリストされているけれども、複数のシュファン、構成要素又は、方法の複数ステップは例えば、単一ユニット又はプロセッサーにより実施してもよい。又、個別の特徴が種々の請求項に含まれているけれども、これらは可能な限り有利に組合せられ、異なる複数請求項に含まれていることは、これら特徴の組合せが実行できない及び/又は有利でないことを意味しない。更に、単一表現は複数を排除していない。用語「第１の」「第２の」等は複数を排除しない。特許請求の範囲の参照符号は例を明瞭にするものとしてのみ付記したもので、特許請求の範囲を制限するものとして解釈されてはならない。

上記の通り、本発明は図面に示した実施例に関して説明した。しかしながら、これら複数実施例は、本発明を限定するものではなく、本発明を説明するためのだけのものである。本発明は、本明細書を読んだ当業者に思いつく種々のやり方で変形し完成することができる。これら変形は本発明の範囲内である。本発明は特許請求の範囲により規定される。

本発明の実施例による制御局及び複数のノードを有するシステムのダイアグラムである。 メッセージ期間のタイムスロットの割当てを示す図である。 情報期間のタイムスロットの割当てを示す図である。 本発明の実施例によるノードのブロックダイアグラムである。 ノード又はマスターにより送信される信号のフォーマットである。 短縮情報期間のタイムスロットの割当てを示す図である。 インストールされる前にノードを動作させる方法についてのフローチャートである。 信号受信時における、インストールされる前にノードを動作させる方法についてのフローチャートである。 インストール要求の再送信のためにノードを動作させる方法についてのフローチャートである。 インストール応答を処理するためにノードを動作させる方法についてのフローチャートである。

Claims (10)

1. 通信ネットワークにおける複数のノードとマスターとの間の通信のための方法であって、
   各ノードには、送信するためのタイムスロットが割り当てられており、
   各ノードにはマスターに対するノード位置に従属するタイムスロットが割当てられていることを特徴とする通信のための方法。
2. マスターのカバーエリアの内側にある第１のノードのグループには、第１タイムスロットグループが割当てられ、マスターのカバーエリアの外にあるが、前記第１グループのノードのカバーエリアの内側にある第２ノードのグループには、第２タイムスロットグループが割り当てられる、請求項１に記載の方法。
3. 第１タイムスロットグループは、メッセージ期間の前記第２タイムスロットグループの前に設けられ、第１タイムスロットグループの前にマスターから送信されたメッセージが第１ノードグループにより受信され、第２複数ノードにより受信されるために第１タイムスロットグループの間に再送信され、更に、前記第２ノードグループのカバーエリア内の第３ノードグループにより受信されるために第２タイムスロットの期間に再送信され、前記メッセージは単一メッセージ期間内に、送信、再送信される、請求項１または２に記載の方法。
4. 情報期間における前記第２タイムスロットの後に第１タイムスロットを設けて、第２タイムスロットの期間に第２ノードグループのノードから送信された情報は第１ノードグループのノードにより受信され、前記第１タイムスロットグループの間にマスターに再送信され、前記情報は、単一情報期間内にマスターにより受信される、請求項１、２又は３に記載の方法。
5. メッセージ期間が、スリープ期間が後に続く情報期間の後に続く、請求項３又は４に記載の方法。
6. 複数ノードとマスターとの間における通信のための方法を実行するシステムであって、
   各ノードには、送信するためのタイムスロットが割り当てられており、
   各ノードにはマスターに対するノード位置に従属するタイムスロットが割当てられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの方法を実行するシステム。
7. マスターのカバーエリアの内側にある第１のノードのグループには、第１タイムスロットグループが割当てられ、マスターのカバーエリアの外にあるが、前記第１グループのノードのカバーエリアの内側にある第２ノードのグループには、第２タイムスロットグループが割り当てられる、請求項６に記載のシステム。
8. 第１タイムスロットグループは、メッセージ期間の前記第２タイムスロットグループの前に設けられ、第１タイムスロットグループの前にマスターから送信されたメッセージが第１ノードグループにより受信され、第２複数ノードにより受信されるために第１タイムスロットグループの間に再送信され、更に、前記第２ノードグループのカバーエリア内の第３ノードグループにより受信されるために第２タイムスロットの期間に再送信され、前記メッセージは単一メッセージ期間内に、送信、再送信される、請求項６又は７に記載のシステム。
9. 情報期間における前記第２タイムスロットの後に第１タイムスロットを設けて、第２タイムスロットの期間に第２ノードグループのノードから送信された情報は第１ノードグループのノードにより受信され、前記第１タイムスロットグループの間にマスターに再送信され、前記情報は、単一情報期間内にマスターにより受信される、請求項６，７に記載のシステム。
10. コンピュータ上で実行されるとき請求項１乃至５の１つ又は複数のステップを実行するプログラムコードを有するコンピュータ読み取り可能なメディア上に記憶されたプログラムプロダクト。

Images