特許 6244535 ＩＰｖ６プロトコルのための効率的ネットワーク層

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6244535

(24)【登録日】2017年11月24日

(45)【発行日】2017年12月13日

(54)【発明の名称】ＩＰｖ６プロトコルのための効率的ネットワーク層

(51)【国際特許分類】

   H04L 9/32 20060101AFI20171204BHJP

   H04L 9/08 20060101ALI20171204BHJP

   G09C 1/00 20060101ALI20171204BHJP

   G06F 21/44 20130101ALI20171204BHJP

   H04W 84/18 20090101ALI20171204BHJP

   H04W 84/10 20090101ALI20171204BHJP

   H04W 12/02 20090101ALI20171204BHJP

【ＦＩ】

   H04L9/00 675B

   H04L9/00 601C

   G09C1/00 640E

   G06F21/44

   H04W84/18

   H04W84/10 110

   H04W12/02

【請求項の数】22

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2016-523834(P2016-523834)

(86)(22)【出願日】2014年6月23日

(65)【公表番号】特表2016-530760(P2016-530760A)

(43)【公表日】2016年9月29日

(86)【国際出願番号】US2014043691

(87)【国際公開番号】WO2014209896

(87)【国際公開日】20141231

【審査請求日】2016年2月22日

(31)【優先権主張番号】13/926,312

(32)【優先日】2013年6月25日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】502208397

【氏名又は名称】グーグル エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】エリクソン，グラント・エム

(72)【発明者】

【氏名】ボロス，クリストファー・エイ

【審査官】 金沢 史明

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／０１４６０９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１１−５０１８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１８４８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２０４８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１９５７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０７９４１６６３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 寺田真介，他，メッシュネットワークにおけるセキュアルーティング方式の検討と評価，情報処理学会研究報告，日本，情報処理学会，２０１１年 ２月２８日，Ｖｏｌ．１１０，Ｎｏ．４５４，ｐｐ．２４５−２５０

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｌ ９／３２

Ｇ０６Ｆ ２１／４４

Ｇ０９Ｃ １／００

Ｈ０４Ｌ ９／０８

Ｈ０４Ｗ １２／０２

Ｈ０４Ｗ ８４／１０，８４／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子装置であって、
無線で住宅環境におけるワイヤレスメッシュネットワークの任意の第２の電子装置と通信するよう構成されたネットワークインターフェイスと、
プロセッサと、
前記電子装置を前記ワイヤレスメッシュネットワークに加えるよう命令を含むメモリと備え、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記電子装置を、
前記第２の電子装置との無線通信を介して、データグラム・トランスポート・レイヤー・セキュリティ（ＤＴＬＳ）セッションを確立して、前記電子装置が前記ワイヤレスメッシュネットワークに加わることを可能にするよう構成し、前記ＤＴＬＳセッションは暗号スイートおよびキーに基づき、前記命令は、さらに、前記プロセッサによって実行されると、前記電子装置を、
前記暗号スイートおよび前記キーに基づいて第２のキーを生成し、その後の通信で前記第２のキーを利用し、
前記ＤＴＬＳセッションの前記確立に応じて、前記ネットワークインターフェイスを介してネットワークキーを受信するよう構成し、前記ネットワークキーは前記メッシュネットワークと関連付けられ、前記命令は、さらに、前記プロセッサによって実行されると、前記電子装置を、
前記ネットワークキーを利用して前記メッシュネットワークにおいて装置と通信するよう構成する、電子装置。

【請求項2】

前記キーは、前記電子装置と前記第２の電子装置との間における通信のための秘密キーを決定するパブリックキー、プライベートキーまたはそれらの任意の組合せを含む、請求項１に記載の電子装置。

【請求項3】

前記キーは、前記ＤＴＬＳセッションを確立する前に、前記電子装置に記憶される、請求項１または２に記載の電子装置。

【請求項4】

前記電子装置と前記第２の電子装置との間のその後の通信が、前記第２のキーを利用して暗号化される、請求項１から３のいずれか１項に記載の電子装置。

【請求項5】

前記第２のキーは、通信を確立するためのセッションキーを含む、請求項４に記載の電子装置。

【請求項6】

前記第２のキーは前記電子装置または前記第２の電子装置に記憶される、請求項４または５に記載の電子装置。

【請求項7】

前記ワイヤレスメッシュネットワークはＩＥＥＥ ８０２．１５．４規格に基づく、請求項１から６のいずれか１項に記載の電子装置。

【請求項8】

住宅環境におけるワイヤレスメッシュネットワークに電子装置を加える方法であって、
前記電子装置のネットワークインターフェイスを介して無線で前記ワイヤレスメッシュネットワークの任意の第２の電子装置と通信することと、
前記通信を介して、データグラム・トランスポート・レイヤー・セキュリティ（ＤＴＬＳ）セッションを確立して、前記電子装置が前記ワイヤレスメッシュネットワークに加わること、とを備え、前記ＤＴＬＳセッションは暗号スイートおよびキーに基づき、前記方法はさらに、
前記暗号スイートおよび前記キーに基づいて第２のキーを生成すること、およびその後の通信で前記第２のキーを利用することと、
前記確立に応じて、前記ネットワークインターフェイスを介してネットワークキーを受信すること、とを備え、前記ネットワークキーは前記メッシュネットワークと関連付けられ、前記方法はさらに、
前記ネットワークキーを利用して前記メッシュネットワークにおいて他の装置と通信することを含む、ワイヤレスメッシュネットワークに電子装置を加える方法。

【請求項9】

前記電子装置と前記第２の電子装置との間のその後の通信を、前記第２のキーを用いて暗号化することをさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記第２のキーは、通信を確立するためのセッションキーを含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記第２のキーは前記電子装置または前記第２の電子装置に記憶される、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記ワイヤレスメッシュネットワークはＩＥＥＥ ８０２．１５．４規格に基づく、請求項８から１１のいずれか１項に記載の方法。

【請求項13】

前記キーは、前記電子装置と前記第２の電子装置との間における通信のための秘密キーを決定するパブリックキー、プライベートキーまたはそれらの任意の組合せを含む、請求項８から１２のいずれか１項に記載の方法。

【請求項14】

前記キーを、前記ＤＴＬＳセッションを確立する前に、前記電子装置に記憶することをさらに含む、請求項８から１３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項15】

住宅環境におけるワイヤレスメッシュネットワークに電子装置を加える命令を備えるコンピュータ読取可能媒体であって、前記命令は、前記電子装置のプロセッサによって実行されると、前記電子装置を、
前記電子装置のネットワークインターフェイスを介して無線で前記ワイヤレスメッシュネットワークの任意の第２の電子装置と通信し、
前記無線通信を介して、暗号スイートおよびキーに基づくデータグラム・トランスポート・レイヤー・セキュリティ（ＤＴＬＳ）セッションを確立し、
前記暗号スイートおよび前記キーに基づいて第２のキーを生成し、その後の通信で前記第２のキーを利用し、
前記ＤＴＬＳセッションの確立に応じて、前記ネットワークインターフェイスを介してネットワークキーを受信するよう構成し、前記ネットワークキーは前記メッシュネットワークと関連付けられ、前記命令は、さらに、前記電子装置のプロセッサによって実行されると、前記電子装置を、
前記ネットワークキーを利用して前記メッシュネットワークにおいて装置と通信するよう構成する、コンピュータ読取可能媒体。

【請求項16】

前記キーは、前記電子装置と前記第２の電子装置との間における通信のための秘密キーを決定するパブリックキー、プライベートキーまたはそれらの任意の組合せを含む、請求項１５に記載のコンピュータ読取可能媒体。

【請求項17】

前記キーは、前記ＤＴＬＳセッションを確立する前に、前記電子装置に記憶される、請求項１５または１６に記載のコンピュータ読取可能媒体。

【請求項18】

前記電子装置と前記第２の電子装置との間のその後の通信が、前記第２のキーを利用して暗号化される、請求項１５から１７のいずれか１項に記載のコンピュータ読取可能媒体。

【請求項19】

前記第２のキーは、通信を確立するためのセッションキーを含む、請求項１８に記載のコンピュータ読取可能媒体。

【請求項20】

前記第２のキーは前記電子装置または前記第２の電子装置に記憶される、請求項１８または１９に記載のコンピュータ読取可能媒体。

【請求項21】

前記ワイヤレスメッシュネットワークはＩＥＥＥ ８０２．１５．４規格に基づく、請求項１５から２０のいずれか１項に記載のコンピュータ読取可能媒体。

【請求項22】

請求項８から１４のいずれか１項に記載の方法をコンピュータに実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

背景
このセクションは、この技術のさまざまな局面に関係づけられ得る技術のさまざまな局面に読み手を導くよう意図され、それらの技術を以下において記載し、および／または主張する。この議論は、本開示のさまざまな局面のよりよい理解を促すために読み手に対して背景情報を提供することにおいて役立つと考えられる。したがって、これらの述べられる内容はこの観点において読まれるべきであり、先行技術を認めるものとして読まれるべきではないことが理解されるべきである。

【0002】

さまざまな電子装置が、現在、ワイヤレスネットワークに対する接続が可能である。たとえば、スマートメータ技術は、ワイヤレスネットワークを用いて、居住特性と関連付けられる電気エネルギ消費データを、モニタリング、課金情報、などのためにユーティリティ会社に通信し戻す。したがって、多数のワイヤレスネットワーキング規格が、現在、電子装置が互いと通信することを可能にするよう利用可能である。一部のスマートメータ実現例は、たとえば、インターネットプロトコルバージョン６（ＩＰｖ６）を小電力ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク（６ＬｏＷＰＡＮ）にわたって用いて、電子装置がスマートメータと通信することを可能にする。しかしながら、６ＬｏＷＰＡＮのような現在利用可能なワイヤレスネットワーキング規格は、一般的には１つ以上の実際のシナリオに対して、居所または家中に分散される電子装置をサポートするように十分には備えられていないことが一般的かもしれない。つまり、現在利用可能なワイヤレスネットワーキング規格は、１つ以上の公知の実際の制約に鑑み、安全であるが単純な、消費者に優しい態様で、ネットワークのすべての電子装置を効率的に接続しないかもしれない。さらに、１つ以上の実際のシナリオでは、現在利用可能なワイヤレスネットワーキング規格は、新たな電子装置を既存のワイヤレスネットワークにアドホックな態様で追加する効率的な方法を提供しないかもしれない。

【0003】

加えて、住宅内または住宅の周りでの使用のために電子装置のためのワイヤレスネットワーク規格を提供する際には、異なる装置がネットワークへのアクセスを得る方法を学習するよう、開いたプロトコルを提供するワイヤレスネットワーク規格を用いることが有益であろう。さらに、住宅と関連づけられ得る電子装置の数が与えられるとして、ワイヤレスネットワーク規格はインターネットプロトコルバージョン６（ＩＰｖ６）通信をサポートすることができ、各装置は、独自のＩＰアドレスを有し、インターネット（登録商標）を介して、住宅環境におけるローカルネットワークを介してなどによりアクセスされることができてもよいことは有益であろう。さらに、ワイヤレスネットワーク規格は、最小の電力量を用いて、電子装置がワイヤレスネットワーク内で通信することを可能にすることは有用であろう。これらの特徴を考慮して、１つ以上の欠点が、オープンプロトコルを有し、住宅内および住宅の周りで電子装置のために用いられ得る小電力のＩＰｖ６ベースのワイヤレスメッシュネットワーク規格を与えるコンテキストにおいて、各公知の現在利用可能なワイヤレスネットワーキング規格によって提示されると考えられる。たとえば、Bluetooth（登録商標）、Dust Networks（登録商標）、Z-wave（登録商標）、WiFi（登録商標）、およびZigBee（登録商標）、のようなワイヤレスネットワーク規格は、上で論じた所望の特徴の１つ以上を提供しない。

【0004】

Bluetoothは、たとえば、短い距離にわたって、短波無線伝送を介して通信するためのワイヤレスネットワーク規格を提供する。したがって、Bluetoothのワイヤレスネットワーク規格は、家中に配置される多数の電子装置の通信ネットワークをサポートしないかもしれない。さらに、Bluetoothのワイヤレスネットワーク規格はワイヤレスメッシュ通信またはＩＰｖ６アドレスをサポートしないかもしれない。

【0005】

上に言及されたように、Dust Networksによって提供されるワイヤレスネットワーク規格も、住宅に配置された電子装置が互いと効率的に通信することを可能にするであろう１つ以上の特徴に関して、１つ以上の欠点をもたらし得る。特に、Dust Networksのワイヤレスネットワーク規格は、Dust Networksのネットワーク上で動作する装置とインターフェイスするよう他のものによって用いられ得るオープンプロトコルを提供しないかもしれない。その代わりに、Dust Networksは、アセンブリライン、化学工場などのような産業環境にある装置間の通信を容易にするよう設計され得る。したがって、Dust Networksのワイヤレスネットワーク規格は、各装置が互いと通信し、他の装置からの命令を聞くようにしてもよい予め規定された時間窓（タイムウィンドウ）を有する信頼性のある通信ネットワークを提供することに向けられ得る。この態様では、Dust Networksのワイヤレスネットワーク規格は、住宅内での使用に対して消費者電子装置で実現するのが経済的ではないかもしれない、洗練されかつ相対的に高価な無線送信機を必要とするかもしれない。

【0006】

Dust Networksのワイヤレスネットワーク規格のように、Z-waveと関連づけられるワイヤレスネットワーク規格はオープンプロトコルではないかもしれない。その代わりに、Z-waveのワイヤレスネットワーク規格は特定の送受信機チップを自分の装置に埋込む認証された顧客に対してのみ利用可能であり得る。さらに、Z-waveのワイヤレスネットワーク規格はＩＰｖ６ベースの通信をサポートしないかもしれない。つまり、Z-waveのワイヤレスネットワーク規格は、Z-wave装置上において生成されたデータを、インターネットを介して送信され得るＩＰベースのデータに変換するようブリッジ装置を必要とするかもしれない。

【0007】

ここで、ZigBeeのワイヤレスネットワーク規格を参照して、ZigBeeは、一般に、ZigBee（登録商標）ProおよびZigBee（登録商標）IPとして公知の２つの規格を有する。さらに、ZigBee（登録商標）Proは、ワイヤレスメッシュネットワーキングに対するサポートのコンテキストにおいて１つ以上の欠点を有し得る。その代わりに、ZigBee（登録商標）Proは、ZigBee（登録商標）Proネットワークにおいて各装置間において通信を容易にする中央装置に少なくとも一部依存し得る。その中央装置に対する電力要件の増大に加えて、あるワイヤレストラフィックを処理または拒絶するままであり続ける装置は、それらのハウジング内においてさらなる熱を発生させ得、それは、装置によって得られる温度読取値のような一部のセンサ読取値を変えるかもしれない。そのようなセンサ読取値は、住宅内の各装置がどのように動作し得るかを判断する際に有用であり得るので、装置内において、センサ読取値を変え得る不必要な熱の生成を回避することは有益であり得る。加えて、ZigBee（登録商標）ProはＩＰｖ６通信をサポートしないかもしれない。

【0008】

ここでZigBee（登録商標）IPを参照して、ZigBee（登録商標）IPは、直接的な装置から装置への通信の文脈において１つ以上の欠点をもたらし得る。ZigBee（登録商標）IPは、中央ルータまたは装置への装置データの中継による通信の促進に向けられる。したがって、中央ルータまたは装置は持続的な電力供給を必要とし得、したがって、装置間の通信のための小電力手段を表わさないかもしれない。さらに、ZigBee（登録商標）IPは、単一のネットワークにおいて用いられ得るノードの数において実際的な限度を有し得る（つまりネットワークにつき〜２０個のノード）。さらに、ZigBee（登録商標）IPは、高帯域、処理およびメモリ要件を示し得る「リップル」ルーティングプロトコル（ＲＰＬ）を用い、それは、ZigBee（登録商標）IPに接続される装置ごとに追加の電力を伴うかもしれない。

【0009】

上で論じたZigBeeワイヤレスネットワーク規格のように、WiFiのワイヤレスネットワークは、小出力要件を有する装置間において通信を可能にすることにおいて１つ以上の欠点を呈し得る。たとえば、WiFiのワイヤレスネットワーク規格も、各ネットワーク接続された装置が常に電源オンされることを必要とし、さらには、中央ノードまたはハブの存在を必要とし得る。当該技術分野において公知のように、WiFiは、相対的に高帯域のデータ送信（たとえばビデオをストリーミングする、装置を同期させるなど）に対して理想的であり得る、相対的に一般的なワイヤレスネットワーク規格である。したがって、WiFi装置は、装置間のデータ送信の持続的なストリームをサポートするよう、継続的な電源または再充電可能なバッテリに典型的には結合される。さらに、WiFiのワイヤレスネットワークはワイヤレスメッシュネットワーキングをサポートしないかもしれない。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0010】

概要
ここに開示されるある実施の形態の概要を以下に述べる。これらの局面は単に、読み手に対して、これらのある実施の形態の簡単な概要を提供するために提示されること、およびこれらの局面は本開示の範囲を限定するようには意図されないことが理解されるべきである。それどころか、本開示は、以下に述べられないかもしれないさまざまな局面を包含し得る。

【0011】

本開示の実施の形態は、建物（たとえば家屋またはオフィスなど）に配置され得るサーモスタットのような電子装置に関し、その電子装置は同じ建物に配置される他の電子装置とワイヤレスで通信し得る。ある実施の形態では、電子装置は、その電子装置がその電子装置を他の電子装置にワイヤレスメッシュネットワークを介して無線で接続することができ得るネットワークインターフェイスを含み得る。電子装置は、さらに、ルーティング・インフォメーション・プロトコル−ネクスト・ジェネレーション（ＲＩＰｎｇ）ルーティング機構およびネットワークインターフェイスを用いて、他の電子装置へのワイヤレスメッシュネットワークを介する少なくとも１つのデータパスを判断してもよいプロセッサを含んでもよい。他の電子装置への少なくとも１つのデータパスを識別した後、プロセッサは、データグラム・トランスポート・レイヤー・セキュリティ（ＤＴＬＳ）プロトコルを用いて、識別されたデータパスが安全かどうか判断してもよい。識別されたデータパスが安全であると判断される場合、プロセッサは安全なデータパスを介して他の電子装置にインターネットプロトコルバージョン６（ＩＰｖ６）データパケットを送ってもよい。その結果、電子装置は、それ自体と同じ建物内に配置される他の電子装置との間における安全な通信を、相対的に小さなユーザ入力で確立し得る。

【0012】

上記の特徴のさまざまな改良が本開示のさまざまな局面との関係において存在し得る。さらなる特徴も、同様に、これらのさまざまな局面に組入れられ得る。これらの改良およびさらなる特徴は、個々に、または任意の組合せで存在し得る。たとえば、以下に論じられるさまざまな特徴は、提示される実施例のうちの１つ以上との関係において、本開示の上記の局面のうちの任意のもの内に、単独または任意の組合せで組入れられ得る。上に提示された簡潔な概要は、特許請求される主題に対する限定なしに、読み手を本開示の実施の形態のある局面および文脈に馴染ませるようにのみ意図されるものである。

【0013】

図面の簡単な説明
本開示のさまざまな局面は、以下の詳細な説明を読み、かつ図面を参照することにより、よりよく理解され得る。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】ある実施の形態に従って、効率的ネットワーク層プロトコルを用いて、住宅環境内に配置される他の装置と通信し得る一般的な装置のブロック図を示す。

【図2】ある実施の形態に従って、図１の一般的な装置が効率的ネットワーク層プロトコルを介して他の装置と通信し得る住宅環境のブロック図を示す。

【図3】ある実施の形態に従って、図２の住宅環境において示される装置と関連づけられる例示的なワイヤレスメッシュネットワークを示す。

【図4】ある実施の形態に従って、図２の住宅環境に対する通信システムを特徴づける開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）モデルのブロック図である。

【図5】ある実施の形態に従って、図４のＯＳＩモデルにおける効率的ネットワーク層の詳細図を示す。

【図6】ある実施の形態に従って、ルーティング・インフォメーション・プロトコル−ネクスト・ジェネレーション（ＲＩＰｎｇ）ネットワークをルーティング機構として図５の効率的ネットワーク層において実現するための方法のフローチャートを示す。

【図7A】ある実施の形態に従って、図６の方法のＲＩＰｎｇネットワークがどのように実現され得るかの例を示す。

【図7B】ある実施の形態に従って、図６の方法のＲＩＰｎｇネットワークがどのように実現され得るかの例を示す。

【図7C】ある実施の形態に従って、図６の方法のＲＩＰｎｇネットワークがどのように実現され得るかの例を示す。

【図7D】ある実施の形態に従って、図６の方法のＲＩＰｎｇネットワークがどのように実現され得るかの例を示す。

【図8】ある実施の形態に従って、図１の一般的な装置内にセキュリティ証明書を埋込むことを含む製造プロセスのブロック図を示す。

【図9】ある実施の形態に従って、図５の効率的ネットワーク層においてデータグラム・トランスポート・レイヤー・セキュリティ（ＤＴＬＳ）プロトコルを用いて、図２の住宅環境における装置間における例示的なハンドシェイクプロトコルを示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

詳細な記載
本開示の１つ以上の具体的な実施の形態が以下に記載される。これらの記載される実施の形態はここに開示される技術の例示に過ぎない。加えて、これらの実施の形態の簡潔な記載を与える努力において、実際の実現例のすべての特徴は本明細書には記載されないかもしれない。任意のそのような実際の実現例の開発においては、任意のエンジニアリングまたは設計プロジェクトにあるように、１つの実現例から他の実現例に変動し得る、システム関連およびビジネス関連の制約とのコンプライアンスのような、開発者の特定のゴールを達成するように、多数の実現例に特定の判断がなされなければならないことが理解されるべきである。さらに、そのような開発努力は複雑で時間のかかるものであるかもしれないが、本開示の恩恵を有する当業者にとっては、日常的な設計、組立および製造作業であろう。

【0016】

本開示のさまざまな実施の形態の要素を紹介するにあたり、冠詞「ａ」「ａｎ」および「ｔｈｅ」はそのような要素が１つ以上あることを意味するよう意図される。「備える」、「含む」、および「有する」という表現は、包含的であり、挙げられた要素以外のさらなる要素が存在し得ることを意味するよう意図される。加えて、本開示の「一実施の形態」または「ある実施の形態」に対する参照は、記載される特徴を同じく組込むさらなる実施の形態の存在を排除するよう解釈されるよう意図されるものではないことが理解されるべきである。

【0017】

本開示の実施の形態は一般的に、住宅環境において互いと通信する装置によって用いられ得る効率的ネットワーク層に一般に関する。一般的に、家で生活する消費者は、彼らの家にあるさまざまな装置のすべてが効率よく動作されるように、それらの装置の動作を調整することは有用であることを見出し得る。たとえば、サーモスタット装置を用いて、家の温度を検出し、その検出された温度に基づいて他の装置（たとえば照明）の動作を調整してもよい。この例においては、サーモスタット装置は家の外の温度が日中時間に対応することを示し得る温度を検出してもよい。サーモスタット装置は、次いで、家に利用可能な日光があり得ること、およびしたがって照明を切るべきであることを、照明装置に伝えてもよい。

【0018】

消費者は、彼らの装置を効率よく動作させることに加えて、概して、最小量のセットアップまたは初期化を伴うユーザに親切な装置を用いることを好む。つまり、消費者は、概して、年齢または技術的な熟練に関係なくほとんどどのような個人によっても実行され得る少ない数の初期化ステップを実行した後に十分に動作可能な装置を購入することを好むであろう。

【0019】

このことを考慮して、装置が住宅環境内においてユーザ関与が最小である状態で互いとの間でデータを効果的に通信することができるために、それらの装置は効率的ネットワーク層を用いてそれらの通信を管理してもよい。つまり、効率的ネットワーク層は、住宅内の多数の装置がワイヤレスメッシュネットワークを介して互いと通信し得る通信ネットワークを確立してもよい。通信ネットワークは、各接続された装置が一意のインターネットプロトコル（ＩＰ）アドレスを有するように、インターネットプロトコルバージョン６（ＩＰｖ６）通信をサポートしてもよい。さらに、各装置が家と統合することを可能にするためには、各装置が低量の電力を用いてネットワーク内において通信することが有用であり得る。つまり、装置が低い電力を用いて通信することを可能にすることによって、それらの装置は、継続的な電源に接続されることなく、家の任意の場所に配置され得る。

【0020】

効率的ネットワーク層は、したがって、通信ネットワークの確立がほとんどユーザ入力を伴わず、装置間の通信がエネルギをほとんど伴わず、通信ネットワークそれ自体が安全であるように、データを２つ以上の装置間において転送し得る手順を確立してもよい。一実施の形態では、効率的ネットワーク層は、ルーティング・インフォメーション・プロトコル−ネクスト・ジェネレーション（ＲＩＰｎｇ）をそのルーティング機構として用いるＩＰｖ６ベースの通信ネットワークであってもよく、データグラム・トランスポート・レイヤー・セキュリティ（ＤＴＬＳ）プロトコルをそのセキュリティ機構として用いてもよい。したがって、効率的ネットワーク層は、接続された装置間において通信される情報を保護しながら、装置を家に追加するかまたは装置を家から除去するための単純な手段を提供し得る。

【0021】

導入として、図１は、住宅環境内における他の同様の装置と通信し得る一般的な装置１０の例を図示する。一実施の形態では、装置１０は、１つ以上のセンサ１２、ユーザインターフェイスコンポーネント１４、電源１６（たとえば電力接続および／またはバッテリを含む）、ネットワークインターフェイス１８、プロセッサ２０などを含み得る。特定のセンサ１２、ユーザインターフェイスコンポーネント１４および電源構成は、各装置１０で同じまたは類似してもよい。しかしながら、いくつかの実施の形態では、各装置１０は、装置タイプまたはモデルに基いて、特定のセンサ１２、ユーザインターフェイスコンポーネント１４および電源構成などを含んでもよいことが注目されるべきである。

【0022】

センサ１２は、ある実施の形態では、加速度、温度、湿度、水、供給電力、近接度、外部の動き、装置の動き、音声信号、超音波信号、光信号、炎、煙、一酸化炭素、全地球測位システム（ＧＰＳ）信号、無線周波数（ＲＦ）、他の電磁信号または電磁場等のようなさまざまな特性を検出してもよい。したがって、センサ１２は、温度センサ、湿度センサ、ハザード関連センサまたは他の環境的センサ、加速度計、マイクロフォン、光学センサを、カメラ（たとえば、電荷結合素子もしくはビデオカメラ）、能動的もしくは受動的輻射センサ、ＧＰＳレシーバまたは無線周波数識別検出器まで、およびそれらを含んで、含んでもよい。図１は単一のセンサを伴う実施の形態を示すが、多くの実施の形態は複数のセンサを含んでもよい。ある例では、装置１０は１つ以上の一次センサおよび１つ以上の二次センサを含んでもよい。ここで、一次センサは、装置のコア動作（たとえばサーモスタットにおいて温度を検知することまたは煙検出器において煙を検知することなど）に対して中心のデータを検知してもよく、一方、二次センサは、他のタイプのデータ（たとえば動き、光または音）を検知してもよく、それをエネルギ効率目的またはスマート動作目的のために用いることができる。

【0023】

装置１０における１つ以上のユーザインターフェイスコンポーネント１４はユーザから入力を受取ってもよく、および／またはユーザに対して情報を提示してもよい。受取られた入力を用いて設定を判断してもよい。ある実施の形態では、ユーザインターフェイスコンポーネントは、ユーザの動きに応答する機械的コンポーネントまたは仮想コンポーネントを含んでもよい。たとえば、ユーザは、摺動するコンポーネントを（たとえば垂直トラックまたは水平トラックに沿って）機械的に移動させるか、もしくは回転可能なリングを（円形のトラックに沿って）回転させることができ、またはタッチパッドに沿ったユーザの動きを検出してもよい。そのような動きは設定の調整に対応してもよく、それは、ユーザインターフェイスコンポーネント１０４の絶対的な位置またはユーザインターフェイスコンポーネント１０４の変位に基づいて判断することができる（たとえば回転可能リングコンポーネントの１０度の回転ごとに１°Ｆだけ設定点温度を調整することなど）。物理的な可動ユーザインターフェイスコンポーネントおよび仮想可動ユーザインターフェイスコンポーネントは、ユーザが、明らかな連続体の一部に沿って設定することを可能にすることができる。したがって、ユーザは、（たとえばアップボタンおよびダウンボタンが用いられる場合にそうであるように）２つの別個のオプションの間で選択を行なうことに制限されなくてもよく、可能な設定値の範囲に沿って設定を迅速かつ直感的に規定することができる。たとえば、ユーザインターフェイスコンポーネントのある移動のある大きさはある設定調整のある大きさと関連づけられてもよく、ユーザは設定を大きな移動で劇的に変えたり、設定を小さな移動で微調整してもよい。

【0024】

ユーザインターフェイスコンポーネント１４は、さらに、１つ以上のボタン（たとえばアップボタンおよびダウンボタン）、キーパッド、数値パッド、スイッチ、マイクロホン、および／またはカメラ（例えば、身振りを検出するために）を含んでもよい。一実施の形態では、ユーザインターフェイスコンポーネント１４はクリックおよび回転環状リングコンポーネントを含んでもよく、ユーザは、（たとえば設定を調整するよう）リングを回転することによって、および／または（たとえば調整された設定を選択するかもしくはオプションを選択するよう）リングを内方向にクリックすることによって、そのコンポーネントと対話することを可能にしてもよい。別の実施の形態では、ユーザインターフェイスコンポーネント１４は、カメラを含んでもよく、（たとえば装置の出力またはアラーム状態が変更されることになる旨を示すべく）身振り（ジェスチャ）を検出してもよい。いくつかの例では、装置１０は１つの一次入力コンポーネントを有してもよく、それを用いて複数のタイプの設定を設定してもよい。ユーザインターフェイスコンポーネント１４は、さらに、情報を、ユーザに対して、たとえば視覚ディスプレイ（たとえば薄膜トランジスタディスプレイまたは有機発光ダイオードディスプレイ）および／または音声スピーカを介して提示するよう構成されてもよい。

【0025】

電源コンポーネント１６は、電力接続および／またはローカルバッテリを含んでもよい。たとえば、電力接続は、装置１０を、線間電圧源のような電源に接続してもよい。いくつかの例では、ＡＣ電源を用いて、（たとえば再充電可能な）ローカルバッテリを繰返し充電し得、バッテリは、後で、ＡＣ電源が利用可能でないときに装置１０に電力を供給するよう用いられてもよい。

【0026】

ネットワークインターフェイス１８は装置１０が装置間で通信することを可能にするコンポーネントを含んでもよい。一実施の形態では、ネットワークインターフェイス１８は、効率的ネットワーク層をその開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）モデルの一部として用いて通信してもよい。一実施の形態では、効率的ネットワーク層は、以下において図５を参照して詳細に記載されるが、装置１０が、ＲＩＰｎｇルーティング機構およびＤＴＬＳセキュリティスキームを用いて、ＩＰｖ６タイプのデータまたはトラフィックをワイヤレスで通信することを可能にしてもよい。したがって、ネットワークインターフェイス１８はワイヤレスカードまたは何らかの他の送受信機接続を含んでもよい。

【0027】

プロセッサ２０は、さまざまな異なる装置機能のうちの１つ以上をサポートしてもよい。したがって、プロセッサ２０は、ここに記載される機能の１つ以上を実行および／または実行させられるよう構成ならびにプログラミングされる１つ以上のプロセッサを含んでもよい。一実施の形態では、プロセッサ２０は、ローカルメモリ（たとえばフラッシュメモリ、ハードドライブ、ランダムアクセスメモリ）に記憶されるコンピュータコードを実行する汎用プロセッサ、専用プロセッサもしくは特定用途向け集積回路、それらの組合せを含んでもよく、 および／または他のタイプのハードウェア／ファームウェア／ソフトウェア処理プラットフォームを用いてもよい。さらに、プロセッサ２０は、非同期Ｊａｖａｓｃｒｉｐｔ（登録商標）およびＸＭＬ（ＡＪＡＸ）または同様のプロトコルを用いて、クラウドサーバから与えられる命令を実行するＪａｖａ（登録商標）仮想マシン（ＪＶＭ）を動作させることなどによって、中央サーバまたはクラウドベースのシステムによって遠隔で実行または司られるアルゴリズムのローカル化されたバージョンまたは対応物として実現されてもよい。例として、プロセッサ２０は、ある場所（たとえば家屋または部屋）がある特定の人物によって占有されるかもしくは（たとえば１つ以上のしきい値に関して）ある特定数の人々によって占有されるかどうかまで、ならびにそれを含んで、その場所がいつ占有されるかを検出してもよい。一実施の形態では、この検出は、たとえば、マイクロフォン信号を解析すること、（たとえば装置の前における）ユーザの移動を検出すること、扉もしくはガレージ扉の開閉を検出すること、ワイヤレス信号を検出すること、受信された信号のＩＰアドレスを検出すること、またはある時間窓内で１つ以上の装置の動作を検出することなどによって生じ得る。さらに、プロセッサ２０は、特定の居住者または物体を識別するよう、画像認識技術を含んでもよい。

【0028】

ある実施の形態では、プロセッサ２０は、さらに、高消費電力プロセッサおよび低消費電力プロセッサを含んでもよい。高消費電力プロセッサは、ユーザインターフェイスコンポーネント１４などを動作させるような、計算集中型動作を実行してもよい。低消費電力プロセッサは、逆に、センサ１２からの危険または温度を検出するなどのような、より複雑でないプロセスを管理してもよい。一実施の形態では、低消費電力プロセッサは、計算集中型プロセスのために高消費電力プロセッサを起動するかまたは初期化してもよい。

【0029】

いくつかの例では、プロセッサ２０は、望ましい設定を予測、および／またはそれらの設定を実現してもよい。たとえば、存在検出に基づいて、プロセッサ２０は、たとえば、家もしくはある特定の部屋に誰もいないときに電力を節約するよう、またはユーザの好み（たとえば一般的な住宅での好みもしくはユーザに特定の好み）に従って、装置設定を調整してもよい。別の例として、特定の人物、動物または物体（たとえば子供、ペットまたは紛失した物体）の検出に基づいて、プロセッサ２０は、その人物、動物または物体がどこにあるかの音声インジケータもしくは視覚インジケータを起動してもよく、または認識されない人物がある条件下（たとえば夜もしくは照明が消えているときに）検出される場合にアラームもしくはセキュリティ特徴を起動させてもよい。

【0030】

ある例では、装置は、第１の装置によって検出されるイベントが第２の装置の動作に影響を与えるように、互いと対話してもよい。たとえば、第１の装置は、（たとえばガレージにおいて動きを検出すること、ガレージにおいて照明における変化を検出すること、またはガレージ扉が開かれたことを検出することによって）ユーザがガレージに入ってきたことを検出し得る。第１の装置はこの情報を第２の装置に効率的ネットワーク層を介して送信し、第２の装置は、たとえば、家屋温度設定、照明設定、音楽設定、および／またはセキュリティアラーム設定を調整し得る。別の例として、第１の装置は（たとえば動きまたは突然の光パターンの変化を検出することによって）ユーザが玄関に接近するのを検出し得る。第１の装置は、（たとえばドアベルの音のような）一般的な音声もしくは視覚信号を出力させ、または（たとえば訪問者の存在を、ユーザが占有している部屋内において知らせるよう）場所に特化した音声もしくは視覚信号を出力させてもよい。

【0031】

例として、装置１０はNest（登録商標）学習サーモスタットのようなサーモスタットを含んでもよい。ここで、サーモスタットは、温度センサ、湿度センサなどのようなセンサ１２を含んでもよく、サーモスタットは、そのサーモスタットが配置される建物内における現在の環境状態を判断してもよい。サーモスタットのための電源コンポーネント１６は、サーモスタットが継続的な電源の近くに配置されることを考えることなく、建物内の任意の場所に配置され得るように、ローカルバッテリであってもよい。サーモスタットはローカルバッテリを用いて電力を供給され得るので、サーモスタットは、バッテリがめったに取替えられないように、そのエネルギ使用を最小限にし得る。

【0032】

一実施の形態では、サーモスタットは、回転可能なリングがその上にユーザインターフェイスコンポーネント１４として配置される円形のトラックを含んでもよい。したがって、サーモスタットが暖房、換気、空調（ＨＶＡＣ）ユニットなどを制御することによって建物の温度を制御するように、ユーザは、回転可能なリングを用いて、サーモスタットと対話するかまたはサーモスタットをプログラミングしてもよい。ある例では、サーモスタットは、そのプログラミングに基づいて、建物に人がいないかもしれないときを判断してもよい。たとえば、ＨＶＡＣユニットを延長された時間期間の間電源オフにされるよう保持するようにサーモスタットがプログラミングされる場合には、サーモスタットは、建物にはその時間期間の間人がいないことになる、と判断してもよい。ここで、サーモスタットは、建物に人がいないと判断したときには照明スイッチまたは他の電子装置をオフにするようプログラミングされてもよい。したがって、サーモスタットはネットワークインターフェイス１８を用いて照明スイッチ装置と通信して、建物に人がいないと判断されたときに照明スイッチ装置に信号を送るようにしてもよい。この態様で、サーモスタットは、建物のエネルギ使用を効率的に管理し得る。

【0033】

前述のことを考慮して、図２は、図１の装置１０が効率的ネットワーク層を介して他の装置と通信してもよい住宅環境３０のブロック図を示す。示される住宅環境３０は、家屋、オフィスビルディング、ガレージ、移動住宅などの構造物３２を含んでもよい。アパート、コンドミニアムおよびオフィス空間などのような全体構造３２を含まない住宅環境にも装置を統合することができることが十分に理解される。さらに、住宅環境３０は、実際の構造物３２の外の装置を制御し、および／またはそれに接続されてもよい。実際、住宅環境３０におけるいくつかの装置は、物理的に構造物３２内にある必要が全くない。たとえば、プールヒータ３４または潅漑システム３６を制御する装置は、構造物３２の外部に位置してもよい。

【0034】

示される構造物３２は、互いから壁４０を介して少なくとも部分的に分離されるある数の部屋３８を含む。壁４０は内壁または外壁を含み得る。各部屋３８は、さらに、床４２および天井４４を含み得る。装置は、壁４０、床４２または天井４４上に取付けられるか、それ（ら）と統合されるか、および／またはそれ（ら）によって支持され得る。

【0035】

住宅環境３０は、さまざまな有用な住宅目的のうちの任意のものを与えるよう、互いと、および／またはクラウドベースのサーバシステムと途切れ目なく統合し得るインテリジェントな、マルチ検知の、ネットワーク接続された装置を含む、複数の装置を含んでもよい。住宅環境３０に示される装置の１つ、２つ以上、または各々は、１つ以上のセンサ１２、ユーザインターフェイス１４、電源１６、ネットワークインターフェイス１８、プロセッサ２０などを含んでもよい。

【0036】

例示的装置１０は、Ｎｅｓｔ（登録商標）学習サーモスタット−第１世代Ｔ１００５７７またはＮｅｓｔ（登録商標）学習サーモスタット−第２世代Ｔ２００５７７のような、ネットワーク接続されたサーモスタット４６を含んでもよい。サーモスタット４６は、大気における環境特性（たとえば温度および／または湿度）を検出し、暖房、換気および空調（ＨＶＡＣ）システム４８を制御してもよい。他の例示的装置１０は、Ｎｅｓｔ（登録商標）によるハザード検出ユニットなどのようなハザード検出ユニット５０を含んでもよい。ハザード検出ユニット５０は、家屋環境３０における危険な物質および／または危険な状態（たとえば煙、炎または一酸化炭素）の存在を検出してもよい。加えて、エントリウェイインターフェイス装置５２は、「スマートドアベル」とも称され得、ある場所への人の接近もしくはある場所からの人の退去を検出し、可聴機能を制御し、音声手段もしくは視覚手段を介して人の接近もしくは退去を知らせ、またはセキュリティシステムにおける設定を制御して（たとえばセキュリティシステムを起動または停止させる）ことが可能である。

【0037】

ある実施の形態では、装置１０は、照明スイッチ５４を含んでもよく、それは、周囲の照明状態を検出し、部屋占有状態を検出し、ならびに１つ以上の照明の出力および／または薄暗い状態を制御してもよい。いくつかの例では、照明スイッチ５４は、天井ファンなどのファンの出力状態または速度を制御してもよい。

【0038】

加えて、壁プラグインターフェイス５６は、部屋または構内の占有を検出し、（たとえば家に誰もいない場合には電力がプラグに供給されないように）１つ以上の壁プラグに対する電力の供給を制御してもよい。住宅環境３０内の装置１０は、さらに、冷蔵庫、ストーブおよび／またはオーブン、テレビ、洗濯機、乾燥機、照明（構造物３２の内部および／または外部）、ステレオ、インターコムシステム、ガレージ扉開閉器、床ファン、天井ファン、全家屋ファン、壁空調装置、プールヒータ３４、潅漑システム３６、セキュリティシステムなどのような機器５８を含んでもよい。図２の説明は、特定の装置に関連付けられる特定のセンサおよび機能を識別し得るが、（本明細書を通して記載されるもののような）さまざまなセンサおよび機能のうちの任意のものを装置１０内に統合してもよいことが理解される。

【0039】

処理および検知能力を含むことに加えて、上記の例示的装置の各々は、任意の他の装置、および世界中の任意の場所でネットワーク接続される任意のクラウドサーバまたは任意の他の装置とのデータ通信および情報共有が可能であってもよい。１つの実施の形態では、装置１０は、図５を参照して以下に論じられる効率的ネットワーク層を介して通信を送受してもよい。１つの実施の形態では、効率的ネットワーク層は装置１０が互いとワイヤレスメッシュネットワークを介して通信できるようにしてもよい。したがって、ある装置はワイヤレスリピータとして働いてもよく、および／または住宅環境において互いに直接接続（つまり１つのホップ）されなくてもよい装置間においてブリッジとして機能してもよい。

【0040】

１つの実施の形態では、ワイヤレスルータ６０は、さらに、住宅環境３０においてワイヤレスメッシュネットワークを介して装置１０と通信してもよい。次いで、各装置１０がインターネット６２を介して中央サーバまたはクラウドコンピューティングシステム６４と通信するように、ワイヤレスルータ６０はインターネット６２と通信してもよい。中央サーバまたはクラウドコンピューティングシステム６４は、特定の装置１０と関連付けられる製造業者、サポートエンティティまたはサービスプロバイダと関連付けられてもよい。したがって、一実施の形態では、ユーザは、電話またはインターネット接続されたコンピュータなどのような何らかの他の通信手段を用いずに、装置それ自体を用いてカスタマーサポートと連絡をとってもよい。さらに、ソフトウエア更新を、中央サーバまたはクラウドコンピューティングシステム６４から装置に（例えば、利用可能なとき、購入されたとき、またはルーチン間隔で）自動的に送ることができる。

【0041】

ネットワーク接続性により、１つ以上の装置１０は、さらに、たとえユーザが装置の近くにいなくても、ユーザがその装置と対話することを可能してもよい。たとえば、ユーザは、コンピュータ（たとえばデスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータもしくはタブレット）または他の携帯電子装置（たとえばスマートフォン）６６を用いて装置と通信してもよい。ウェブページまたはアプリケーションはユーザから通信を受け、受信された通信に基いて装置１０を制御してもよい。さらに、ウェブページまたはアプリケーションは、装置の動作についての情報をユーザに呈示してもよい。たとえば、ユーザは、装置のための現在の設定点温度を見て、インターネット６２に接続され得るコンピュータを用いて、それを調整することができる。この例では、サーモスタット４６は効率的ネットワーク層を用いて形成されたワイヤレスメッシュネットワークを介して現在の設定点温度閲覧要求を受けてもよい。

【0042】

ある実施の形態では、住宅環境３０は、さらに、壁プラグインターフェイス５６によって、粗くではあるが（ＯＮ／ＯＦＦ）、制御され得る、古い従来の洗濯機／乾燥機、冷蔵庫などのような、さまざまな、通信を行なわない、旧来の機器６８を含んでもよい。住宅環境３０は、さらに、ハザード検出ユニット５０もしくは照明スイッチ５４によって与えられるＩＲ（赤外線）信号によって制御され得る、ＩＲ制御される壁空調機または他のＩＲ制御される装置のような、さまざまな、部分的に通信を行なう旧来の機器７０を含んでもよい。

【0043】

上で言及されたように、上記の例示的な装置１０の各々は、データが各装置１０に通信されるように、ワイヤレスメッシュネットワークを確立してもよい。図２の例示的な装置を考慮して、図３は、上に記載される例示的装置のいくつかの間において通信を容易にするよう用いられてもよい例示的なワイヤレスメッシュネットワーク８０を示す。図３に示されるように、サーモスタット４６は、プラグインターフェイス５６への直接的なワイヤレス接続を有してもよく、プラグインターフェイス５６は、ハザード検出ユニット５０および照明スイッチ５４にワイヤレスで接続されてもよい。同じ態様で、照明スイッチ５４は機器５８および携帯電子装置６６に無線で接続されてもよい。機器５８は単にプールヒータ３４に接続されてもよく、携帯電子装置６６は単に灌漑システム３６に接続されてもよい。灌漑システム３６はエントリウェイインターフェイス装置５２へのワイヤレス接続を有してもよい。図３のワイヤレスメッシュネットワーク８０における各装置は、ワイヤレスメッシュネットワーク８０内におけるノードに対応してもよい。一実施の形態では、効率的ネットワーク層は、データがノード間において最小数のホップを介して宛先ノードに安全に転送されるように、ＲＩＰｎｇプロトコルおよびＤＴＬＳプロトコルを用いて各ノードがデータを送信することを規定してもよい。

【0044】

一般的に、効率的ネットワーク層は、図４に示されるように開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）モデル９０の一部であってもよい。ＯＳＩモデル９０は、抽象化層に関する通信システムの機能を示す。つまり、ＯＳＩモデルは、ネットワーキングフレームワーク、または装置間の通信がどのように実現され得るかを規定してもよい。一実施の形態では、ＯＳＩモデルは６つの層、つまり物理層９２、データリンク層９４、ネットワーク層９６、トランスポート層９８、プラットフォーム層１００、およびアプリケーション層１０２を含んでもよい。一般に、ＯＳＩモデル９０における各層は、その上の層に従ってもよく、その下の層に従われてもよい。

【0045】

このことを考慮して、物理層９２は、互いと通信し得る装置のためのハードウェア仕様を与えてもよい。したがって、物理層９２は、どのように装置が互いと接続し、どのように通信リソースがそれらの装置間で共有され得るかを管理することをどのように支援するかなどを確立してもよい。

【0046】

データリンク層９４は、どのようにしてデータが装置間において転送され得るかを規定してもよい。一般に、データリンク層９４は、送信されているデータパケットが伝送プロトコルの一部としてビットにエンコードおよびデコードされ得る態様を与えてもよい。

【0047】

ネットワーク層９６は、宛先ノードに転送されているデータがどのようにルーティングされるかを規定してもよい。ネットワーク層９６は、さらに、アプリケーション層１０２におけるセキュリティプロトコルとインターフェイスして、転送されているデータの保全性を維持することを保証してもよい。

【0048】

トランスポート層９８は、ソースノードから宛先ノードへのデータのトランスペアレントな転送を規定してもよい。トランスポート層９８は、さらに、トランスペアレントなデータの転送がどのようにして信頼性のあるままであるかを制御してもよい。したがって、トランスポート層９８を用いて、宛先ノードに転送されるよう意図されるデータパケットが実際に宛先ノードに到達したことを検証してもよい。トランスポート層９８において用いられてもよい例示的なプロトコルは、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）およびユーザ・データグラム・プロトコル（ＵＤＰ）を含んでもよい。

【0049】

プラットフォーム層１００は、トランスポート層９８内において規定されるプロトコルに従って装置間の接続を確立してもよい。プラットフォーム層１００は、さらに、データパケットを、アプリケーション層１０２が用い得る形式に変換してもよい。アプリケーション層１０２は、ユーザと直接インターフェイスし得るソフトウェアアプリケーションをサポートしてもよい。したがって、アプリケーション層１０２は、ソフトウェアアプリケーションによって規定されるプロトコルを実現してもよい。たとえば、ソフトウェアアプリケーションは、ファイル転送、電子メールなどのサービスを与えてもよい。

【0050】

ここで図５を参照して、一実施の形態では、ネットワーク層９６およびトランスポート層９８は、ある態様で構成されて、効率的な小電力ワイヤレスパーソナルネットワーク（ＥＬｏＷＰＡＮ）１１０を形成してもよい。一実施の形態では、ＥＬｏＷＰＡＮ１１０はＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークに基づいてもよく、それは低速のワイヤレスパーソナルエリアネットワーク（ＬＲ−ＷＰＡＮ）と対応してもよい。ＥＬｏＷＰＡＮ１１０は、ネットワーク層９６が、インターネットプロトコルバージョン６（ＩＰｖ６）に基づいた通信プロトコルを用いて、住宅環境３０において装置１０間でデータをルーティングし得ることを規定してもよい。したがって、各装置１０は、それ自体を、インターネット、住宅環境３０の周りのローカルネットワークなどの上で識別するよう用いられる独自のアドレスを各装置１０に与え得る１２８ビットのＩＰｖ６アドレスを含んでもよい。

【0051】

一実施の形態では、ネットワーク層９６は、ルーティング・インフォメーション・プロトコル−ネクスト・ジェネレーション（ＲＩＰｎｇ）を用いて、装置間でデータをルーティングし得ることを規定してもよい。ＲＩＰｎｇは、ソースノードと宛先ノードとの間におけるホップ数に基づいてワイヤレスメッシュネットワークを介してデータをルーティングするルーティングプロトコルである。つまり、ＲＩＰｎｇは、データがどのようにルーティングされるかを判断する際に最小のホップ数を用いる、ソースノードから宛先ノードへのルートを判断してもよい。ワイヤレスメッシュネットワークを介するデータ転送をサポートすることに加えて、ＲＩＰｎｇは、ＩＰｖ６ネットワーキングトラフィックをサポートすることができる。したがって、各装置１０は、データをルーティングする際に、独自のＩＰｖ６アドレスを用いてそれ自体を識別し、独自のＩＰｖ６アドレスを用いて宛先ノードを識別してもよい。ＲＩＰｎｇがどのようにしてデータをノード間において送信するかに関するさらなる詳細は、以下において図６を参照して記載される。

【0052】

上で述べたように、ネットワーク層９６は、さらに、アプリケーション層１０２を介してセキュリティプロトコルとインターフェイスして、転送されているデータの保全性を管理してもよい。図５に示されるように、効率的ネットワーク層は、アプリケーション層１０２におけるデータグラム・トランスポート・レイヤー・セキュリティ（ＤＴＬＳ）プロトコルを用いて、装置間で転送されるデータを保護してもよい。一般に、効率的ネットワーク層は、アプリケーション層１０２のＤＴＬＳプロトコルを用いて、装置１０間の通信経路が安全であるかどうかを判断してもよい。通信経路が安全であると判断された後、効率的ネットワーク層は装置１０間における安全なデータ転送を促進してもよい。この態様で、効率的ネットワーク層は、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）およびユーザ・データグラム・プロトコル（ＵＤＰ）などを用いて、データ転送を可能にしてもよい。ＤＴＬＳプロトコルに関するさらなる詳細は、以下に図８および図９を参照して記載される。

【0053】

図５に示されるネットワーク層９６は、ここにおいては、上記の効率的ネットワーク層として特徴づけられる。つまり、効率的ネットワーク層は、ＲＩＰｎｇを用いてＩＰｖ６データをルーティングする。さらに、効率的ネットワーク層はアプリケーション層１０２とインターフェイスしてＤＴＬＳプロトコルを用いて装置間のデータ転送を保護してもよい。その結果、トランスポート層９８は、そのデータのためにさまざまなタイプの（たとえばＴＣＰおよびＵＤＰ）転送スキームをサポートしてもよい。

【0054】

ここで図６を参照して、図６は、ＲＩＰｎｇを用いて図３のワイヤレスメッシュネットワーク８０において各装置１０ごとにルーティングテーブルを判断するために用いられてもよい方法１２０のフローチャートを示す。方法１２０は、ワイヤレスメッシュネットワーク８０における各ノードがどのようにしてお互いに接続され得るかを示すルーティングテーブルを各装置１０が生成するように、住宅環境３０内において各装置１０によって実行されてもよい。したがって、各装置１０は、データをどのようにして宛先ノードにルーティングするかを独立して判断してもよい。一実施の形態では、装置１０のプロセッサ２０は、ネットワークインターフェイス１８を用いて方法１２０を実行してもよい。したがって、装置１０は、センサ１２と関連づけられるかまたはプロセッサ１８によって判断されるデータを、住宅環境３０内において他の装置１０にネットワークインターフェイス１８を介して送ってもよい。

【0055】

方法１２０についての以下の議論は、方法１２０のさまざまなブロックを明確に示すよう、図７Ａ〜図７Ｄを参照して記載される。このことを考慮して、ならびに図６および図７Ａの両方を参照して、ブロック１２２において、装置１０は、要求側装置１０に対して直接的（つまり０ホップ）であってもよい任意の他の装置に要求１３２を送ってもよい。要求１３２は、それぞれの装置１０からのルーティング情報のすべてに対する要求を含む。たとえば、図７Ａを参照して、ノード１の装置１０はノード２の装置１０に対して、ノード２のメモリに含まれるルートのすべて（つまりＮ２のルート）を送るよう要求１３２を送ってもよい。

【0056】

ブロック１２４で、要求側装置１０は、それぞれの装置１０から、それぞれの装置１０のそれぞれのメモリに含まれるルートのすべてを含み得るメッセージを受取ってもよい。ルートは、ワイヤレスメッシュネットワーク８０における各ノードがどのように互いに接続され得るかを規定してもよいルーティングテーブルに整理されてもよい。つまり、ルーティングテーブルは、データがソースノードから宛先ノードへのように、どの中間ノードにデータが転送されてもよいかを規定してもよい。上記の例および図７Ｂを再び参照して、Ｎ２のルートに対するノード１の要求に応答して、ブロック１２４において、ノード２は、ノード１に対して、ノード２のメモリまたはストレージに含まれるルートのすべて（Ｎ２のルート１４４）を送ってもよい。一実施の形態では、ワイヤレスメッシュネットワーク８０の各ノードは要求１３２をその近隣のノードに図７Ａに示されるように送ってもよい。応答して、各ノードは、次いで、そのルートをその近隣のノードに図７Ｂに示されるように送ってもよい。たとえば、図７Ｂは、Ｎ１のルート１４２、Ｎ２のルート１４４、Ｎ３のルート１４６、Ｎ４のルート１４８、Ｎ５のルート１５０、Ｎ６のルート１５２、Ｎ７のルート１５４、Ｎ８のルート１５６、およびＮ９のルート１５８で示されるように、どのようにして各ノードがそのルートデータを各近隣のノードに送るかを示す。

【0057】

まず、各ノードは、各ノードが直接的な接続（つまり０ホップ）を有し得るノードを知っていてもよい。たとえば、まず、ノード２は、単に、それはノード１、ノード３、およびノード４に直接接続されることを知っているだけでもよい。しかしながら、Ｎ１のルート１４２、Ｎ３のルート１４６、およびＮ４のルート１４８を受取った後、ノード２のプロセッサ２０は、Ｎ１のルート１４２、Ｎ３のルート１４６、およびＮ４のルート１４８とともに含まれる情報のすべてを含むルーティングテーブルを構築してもよい。したがって、次にノード２がそのルートまたはルーティングテーブル（つまりＮ２のルート１４４）に対する要求を受取るときには、ノード２は、Ｎ１のルート１４２、Ｎ２のルート１４４、Ｎ３のルート１４６、およびＮ４のルート１４８を含むルーティングテーブルを送ってもよい。

【0058】

このことを考慮して、および図６を再び参照して、ブロック１２６では、要求側装置１０は、近隣の装置から受取られるルーティング情報を含むように、そのローカルのルーティングテーブルを更新してもよい。ある実施の形態では、ワイヤレスメッシュネットワーク８０における各ノードがどのように互いに接続され得るかを特徴づける更新されたルーティングテーブルを各装置１０が含むように、各装置１０は方法１２０を周期的に実行してもよい。上記されたように、方法２０が実行されるたびごとに、各装置１０は、近隣の装置１０がそのルーティングテーブルをその近隣の装置１０から受取られる情報で更新した場合には、その近隣の装置１０からさらなる情報を受取ってもよい。その結果、各装置１０は、ワイヤレスメッシュネットワーク８０における各ノードがどのように互いに接続され得るかを理解してもよい。

【0059】

図７Ｃは、たとえば、方法１２０を用いてノード１における装置１０によって判断されたかもしれないルーティングテーブル１７２を示す。この例では、ルーティングテーブル１７２は、宛先ノードとしてのワイヤレスメッシュネットワーク８０における各ノード、ノード１と各宛先ノードとの間における中間ノード、およびノード１と宛先ノードとの間におけるホップ数を規定してもよい。ホップ数は、宛先ノードに送られているデータが宛先ノードに達する前に中間ノードに転送され得る回数に対応する。データをある特定の宛先ノードに送る際、ＲＩＰｎｇルーティングスキームは、最小数のホップを伴うルートを選択してもよい。たとえば、ノード１がデータをノード９に送ろうとする場合には、ＲＩＰｎｇルーティングスキームは、５つのホップを含むノード２、４、６、７および８を介してデータを経路づけることとは対照的に、４つのホップを含むノード２、４、５および８を介してデータをルーティングするであろう。

【0060】

ＲＩＰｎｇルーティングスキームを用いることによって、各装置１０は、データがどのようにして宛先ノードにルーティングされるべきであるかを独立して判断してもよい。６ＬｏＷＰＡＮ装置において用いられる「リップル」ルーティングプロトコル（ＲＰＬ）のような従来のルーティングスキームは、逆に、データを中央ノードを介してルーティングし得るが、中央ノードは、ワイヤレスメッシュネットワークの構造を知る唯一のノードであり得る。より具体的には、ＲＰＬプロトコルはワイヤレスメッシュネットワークを有向非巡回グラフ（ＤＡＧ）に従って形成し得るが、それは階層として構造化され得る。この階層の一番上に位置されるのは、ボーダールータを含み得、それは要求を下位レベルノードに周期的に同報通信して、ノードの接続の各々ごとにランクを判断し得る。本質的には、データがソースノードから宛先ノードに転送されるときに、データはノードの階層を上って転送され、次いで、宛先ノードに下って戻り得る。この態様で、階層においてより上位に位置するノードは階層において下位に位置するノードよりも頻繁にデータをルーティングし得る。さらに、ＲＰＬシステムのボーダールータは、さらに、より頻繁に動作し得、なぜならば、それはデータが階層を介してどのようにルーティングされるかを制御するからである。従来のＲＰＬシステムでは、ここに教示されるＲＩＰｎｇシステムとは対照的に、いくつかのノードは、ソースノードおよび宛先ノードに対するその位置ゆえではなく、単に階層内におけるその位置ゆえに、より頻繁にデータをルーティングし得る。ＲＰＬシステムの下でより頻繁にデータをルーティングするこれらのノードは、より多くのエネルギを消費し得、したがって、小電力を用いて動作する住宅環境内３０における装置１０で実現するには好適ではないかもしれない。さらに、上記したように、ＲＰＬシステムのボーダールータまたは任意の他の上位レベルノードがサーモスタット４６に対応する場合には、増大したデータルーティング動作は、サーモスタット４６内で生成される熱を増大させ得る。その結果、サーモスタット４６の温度読取値は住宅環境３０の温度を不正確に表わすかもしれない。他の装置１０はサーモスタット４６の温度読取値に基づいて実行するかもしれず、サーモスタット４６はその温度読取値に基づいてさまざまな装置１０にコマンドを送るかもしれないので、サーモスタット４６の温度読取値が正確であることを確実にすることは有益であり得る。

【0061】

どの装置１０も不相応な回数量でデータをルーティングしないことを確実にすることに加えて、ＲＩＰｎｇルーティングスキームを用いることにより、新たな装置１０が、ユーザの最小の努力で、ワイヤレスメッシュネットワークに追加されてもよい。たとえば、図７Ｄは、新たなノード１０がワイヤレスメッシュネットワーク８０に追加されるのを示す。ある実施の形態では、一旦ノード１０がワイヤレスメッシュネットワーク８０に（たとえばノード４を介して）接続を確立すると、ノード１０に対応する装置１０は、上記の方法１２０を実行して、データがどのようにしてワイヤレスメッシュネットワーク８０において各ノードにルーティングされてもよいかを判断してもよい。ワイヤレスメッシュネットワーク８０における各ノードが方法１２０を既に複数回実行している場合には、ノード１０の装置１０は、ノード４の装置１０からワイヤレスメッシュネットワーク８０の全ルーティング構造を受取ってもよい。同じ態様で、装置１０はワイヤレスメッシュネットワーク８０から取除かれてもよく、各ノードは方法１２０を再び実行することによって比較的容易にそのルーティングテーブルを更新してもよい。

【0062】

ＲＩＰｎｇルーティングスキームを用いてルーティングスキームを確立したのち、ＥＬｏＷＰＡＮ１１０はアプリケーション層１０２を介してＤＴＬＳプロトコルを用いて、住宅環境３０において各装置１０間におけるデータ通信を保護してもよい。上記のように、安全な通信経路が２つの通信装置間に存在することが確実にされた後、ＥＬｏＷＰＡＮ１１０は、トランスポート層９８が任意のタイプのデータ（たとえばＴＣＰおよびＵＤＰ）をその安全な通信経路を介して送ることを可能にしてもよい。一般に、ワイヤレスメッシュネットワーク８０に追加される新たな装置１０は、ＵＤＰデータ転送を用いて、ワイヤレスメッシュネットワークにおいて他の装置１０により迅速に効果的に通信してもよい。さらに、ＵＤＰデータ転送は、一般に、データを送るかまたは転送する装置１０によって用いられるエネルギがより少なく、なぜならば、配信の保証がないからである。したがって、装置１０は、ＵＤＰデータ転送を用いて重要でないデータ（たとえば部屋における人の存在）を送り、それによって、装置１０内においてエネルギを節約してもよい。しかしながら、重要なデータ（たとえば煙警報）はＴＣＰデータ転送を介して送ることにより、適切な関係者がそのデータを受取ることを保証してもよい。

【0063】

前述のことを考慮して、ＥＬｏＷＰＡＮ１１０はＤＴＬＳプロトコルを用いて、装置１０間において通信されるデータを保護してもよい。一実施の形態では、ＤＴＬＳプロトコルは、ハンドシェイクプロトコルを用いてデータ転送を保護してもよい。一般に、ハンドシェイクプロトコルは、各装置１０によって与えられてもよいセキュリティ証明書を用いて、各通信している装置を認証してもよい。図８はセキュリティ証明書がどのようにして装置１０内に埋込まれ得るかを示す製造プロセス１９０の例を示す。

【0064】

図８を参照して、委託された装置１０の製造業者１９２は、製造業者が各製造される装置に対して用いてもよい多数のセキュリティ証明書を提供されてもよい。したがって、住宅環境３０において用いられワイヤレスメッシュネットワーク８０に接続されてもよい装置１０を製造しながら、委託された製造業者１９２は証明書１９４を製造プロセス１９０の間に装置１０内に埋込んでもよい。つまり、証明書１９４は装置１０の製造中に装置１０のハードウェア内に埋込まれてもよい。証明書１９４は、パブリックキー、プライベートキー、またはワイヤレスメッシュネットワーク８０内において異なる通信する装置を認証するのに用いられてもよい他の暗号データを含んでもよい。その結果、一旦ユーザが装置１０を受取ると、ユーザは、装置１０を初期化したり、装置１０を中央のセキュリティノードなどに登録することなく、装置１０をワイヤレスメッシュネットワーク８０内に統合してもよい。

【0065】

６ＬｏＷＰＡＮ装置において用いられるProtocol for Carrying Authentication for Network Access (PANA)（ネットワークアクセスのために認証を担持するためのプロトコル）のような従来のデータ通信セキュリティプロトコルにおいては、各装置１０はそれ自体を特定のノード（つまり認証エージェント）で認証してもよい。したがって、データが任意の２つの装置間において転送される前に、各装置１０はそれ自体を認証エージェントノードで認証してもよい。認証エージェントノードは、次いで、認証の結果を、認証エージェントノードと同じ位置にあってもよいエンフォースメントポイントノードに伝えてもよい。エンフォースメントポイントノードは、次いで、認証が有効である場合には、２つの装置１０間にデータ通信リンクを確立してもよい。さらに、ＰＡＮＡでは、各装置１０は、互いと、エンフォースメントポイントノードを介して通信してもよく、エンフォースメントポイントノードは各装置１０に対する認証が有効である旨を検証してもよい。

【0066】

したがって、ＰＡＮＡではなく、ＤＴＬＳプロトコルを用いてノード間のデータ転送を保護することによって、効率的ネットワーク層は、認証エージェントノード、エンフォースメントポイントノード、またはその両方を過度に用いることを回避してもよい。つまり、効率的ネットワーク層を用いるどのノードも、ワイヤレスメッシュネットワークにおけるノード間における各データ転送ごとに認証データを処理していなくてもよい。その結果、効率的ネットワーク層を用いるノードは、ＰＡＮＡプロトコルシステムにおける認証エージェントノードまたはエンフォースメントポイントノードと比較して、より多くのエネルギを節約し得る。

【0067】

このことを考慮して、図９は、装置１０間において、互いの間でデータを転送する際に用いられてもよい、例示的なハンドシェイクプロトコル２００を示す。図９に示されるように、ノード１における装置１０はノード２における装置１０にメッセージ２０２を送ってもよい。メッセージ２０２は、暗号スイート、ハッシュおよび圧縮アルゴリズム、ならびに乱数を含んでもよいハローメッセージであってもよい。ノード２における装置１０は、次いで、メッセージ２０４で応答してもよく、それは、ノード２における装置１０がノード１における装置１０からメッセージ２０２を受取ったことを検証してもよい。

【0068】

ノード１とノード２との間における接続を確立した後、ノード１における装置は、再び、メッセージ２０２をノード２における装置１０に送ってもよい。ノード２における装置１０は、次いで、メッセージ２０８で応答してもよく、それは、ノード２からのハローメッセージと、ノード２からの証明書１９４と、ノード２からのキー交換と、ノード１からの証明書要求とを含んでもよい。メッセージ２０８におけるハローメッセージは、暗号スイートと、ハッシュおよび圧縮アルゴリズムと、乱数とを含んでもよい。証明書１９４は、図８を参照して上で論じられたように、委託された製造業者１９２によって装置１０内に埋込まれるセキュリティ証明書であってもよい。キー交換は、パブリックキー、プライベートキー、または２つのノード間において通信チャネルを確立するための秘密キーを決定するよう用いられてもよい他の暗号情報を含んでもよい。一実施の形態では、キー交換は、それぞれのノードに位置する対応の装置１０の証明書１９４に記憶されてもよい。

【0069】

メッセージ２０８に応答して、ノード１における装置１０は、メッセージ２１０を送ってもよく、それは、ノード１からの証明書１９４と、ノード１からのキー交換と、ノード２の証明書検証と、ノード１からの変更暗号スペック（change Cipher spec）等を含んでもよい。一実施の形態では、ノード１における装置１０は、ノード２の証明書１９４とノード１からのキー交換とを用いてノード２の証明書１９４を検証してもよい。つまり、ノード１における装置１０は、ノード２の証明書１９４とノード１からのキー交換とに基づいて、ノード２から受取られる証明書１９４が有効である旨を検証してもよい。ノード２からの証明書１９４が有効である場合には、ノード１における装置１０は変更暗号スペックメッセージをノード２における装置１０に送って、２つのノード間における通信チャネルが安全である旨を告知してもよい。

【0070】

同様に、メッセージ２１０を受取ると、ノード２における装置１０はノード１の証明書１９４とノード２からのキー交換とを用いてノード１の証明書１９４を検証してもよい。つまり、ノード２における装置１０は、ノード１の証明書１９４とノード２からのキー交換とに基づいて、ノード１から受取られる証明書１９４が有効である旨を検証してもよい。ノード１からの証明書１９４が有効である場合には、ノード２における装置１０も、変更暗号スペックメッセージをノード１における装置１０に送って、２つのノード間の通信チャネルが安全である旨を告知してもよい。

【0071】

通信チャネルが安全である旨を確立した後、ノード１における装置１０はグループに関するネットワークキー２１４をノード２における装置１０に送ってもよい。グループに関するネットワークキー２１４はＥＬｏＷＰＡＮ１１０に関連づけられてもよい。この態様で、新たな装置がＥＬｏＷＰＡＮ１１０に加わると、ＥＬｏＷＰＡＮ１１０内で通信することを先に認証された装置は新たな装置にＥＬｏＷＰＡＮ１１０へのアクセスを与えてもよい。つまり、ＥＬｏＷＰＡＮ１１０内において通信するよう先に認証された装置はグループに関するネットワークキーを新たな装置に与え、それによって、新たな装置がＥＬｏＷＰＡＮ１１０において他の装置と通信することができるようにしてもよい。たとえば、グループに関するネットワークキー２１４を用いて、適切に認証されかつグループに関するネットワークキー２１４を先に与えられていた他の装置と通信してもよい。一実施の形態では、一旦変更暗号スペックメッセージがノード１における装置１０とノード２における装置１０との間で交換されると、モデル番号、装置能力などのような識別情報が装置間で通信されてもよい。しかしながら、ノード２における装置１０がグループに関するネットワークキー２１４を受取った後、装置１０上に配置されるセンサからのデータ、装置１０によって実行されるデータ解析などのようなさらなる情報が装置間で通信されてもよい。

【0072】

製造プロセス中に装置１０内にセキュリティ証明書を埋込むことによって、装置１０は、装置１０のためのセキュリティまたは認証プロセスを確立することにユーザを巻込まなくてもよい。さらに、装置１０は、中央認証エージェントノードとは対照的なハンドシェイクプロトコルに基づいてデータがノード間において安全に転送されることを確実にし得るので、ワイヤレスメッシュネットワーク８０におけるデータ転送の安全性は、安全性のために１つのノードに依存しなくてもよい。その代わりに、効率的ネットワーク層は、あるノードが利用可能でなくなったときであってもデータがノード間で安全に転送され得ることを確実にし得る。したがって、効率的ネットワーク層はセキュリティ問題に関してはるかにより脆弱でなく、なぜならば、それはデータメッセージを保護するために１つのノードに依存しないからである。

【0073】

上記の具体的な実施の形態は例示的に示されており、これらの実施の形態はさまざまな修正および代替形態が可能であり得ることが理解されるべきである。さらに、特許請求の範囲は開示される特定の形式に限定されるよう意図されるものではなく、本開示の精神および範囲内に入るすべての修正物、均等物および代替物を包含するよう意図されることが理解されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図8】

【図9】