特表 2024-503878 無線ネットワークに加入したノードのための自動構成切り換え

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-29

(54)【発明の名称】無線ネットワークに加入したノードのための自動構成切り換え

(51)【国際特許分類】

   H04W 8/02 20090101AFI20240122BHJP

   H04W 48/10 20090101ALI20240122BHJP

   H04W 84/10 20090101ALI20240122BHJP

   H04W 72/0446 20230101ALI20240122BHJP

【ＦＩ】

H04W8/02

H04W48/10

H04W84/10

H04W72/0446

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023543326

(86)(22)【出願日】2022-01-25

(85)【翻訳文提出日】2023-09-15

(86)【国際出願番号】 US2022013599

(87)【国際公開番号】W WO2022164765

(87)【国際公開日】2022-08-04

(31)【優先権主張番号】17/159,963

(32)【優先日】2021-01-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523325484

【氏名又は名称】ランディス・ギア・テクノロジー・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＮＤＩＳ＋ＧＹＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ， ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100135703

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 英隆

(72)【発明者】

【氏名】ヘット，クリストファー

(72)【発明者】

【氏名】ハンリー，ジェイムズ パトリック

(72)【発明者】

【氏名】カルバート，クリス

【テーマコード（参考）】

5K067

【Ｆターム（参考）】

5K067AA41

5K067CC04

5K067CC14

5K067EE02

5K067EE25

5K067HH07

(57)【要約】

配備されたノードは、１つの構成から他の構成に自動的に切り換えてもよい。ノードは、第１の構成に対応する第１のファームウェアイメージと、第２の構成に対応する第２のファームウェアイメージとを含む。ノードは、第１のファームウェアイメージを実行することで、第１の構成を実行する。いくつかの点において、ノードは、第２の構成に切り換えることが適切であると決定し、第２のファームウェアイメージをアクティブにすることで第２の構成に切り換える。切り換えは、中央システムによる介入又は任意の手動の介入を必要としない。いくつかの例において、複数の構成は異なる通信プロトコルに関連付けられている。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プロセッサと、
プロセッサに通信可能に接続され、無線通信を受信するように構成された無線トランシーバと、
上記プロセッサに通信可能に接続されたメモリと
を備えたノードであって、
上記メモリは、時間同期チャネルホッピング（ＴＳＣＨ）プロトコルに対応する第１のファームウェアイメージと、無線スマートユーティリティネットワークフィールドエリアネットワーク（Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ）プロトコルに対応する第２のファームウェアイメージとを格納し、
上記メモリは、上記プロセッサによって実行可能な命令であって、
上記第１のファームウェアイメージを実行することと、
ＴＳＣＨネットワークにおいて通信することと、
上記ＴＳＣＨネットワークに加入している間、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）広告メッセージのためにスキャンすることと、
第１のＰＡＮ広告メッセージを受信することと、
上記第１のＰＡＮ広告メッセージを処理することで、上記第１のＰＡＮ広告メッセージがＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮ広告メッセージであるか否かを決定することと、
上記第１のＰＡＮ広告メッセージがＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮ広告メッセージである場合、上記第１のＰＡＮ広告メッセージが、認可されたＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮネットワークから到来したか否かを決定することと、
上記第１のＰＡＮ広告メッセージが上記認可されたＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮネットワークから到来している場合、上記第２のファームウェアイメージをアクティブにすることと、
上記ノードの再起動を開始し、上記再起動の後に、上記ノードが上記第２のファームウェアイメージを実行することと、
上記第１のＰＡＮ広告メッセージにおいて識別された上記認可されたＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮネットワークに加入する加入処理を開始することと
を上記プロセッサに実行させる命令を備える、
ノード。

【請求項2】

上記メモリは、上記第１のＰＡＮ広告メッセージにおけるネットワーク識別子を評価して、上記ネットワーク識別子が上記認可されたＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮネットワークに関連付けられているか否かを決定することで、上記第１のＰＡＮ広告メッセージが、認可されたＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮネットワークから到来したか否かを決定するように、上記プロセッサによって実行可能な命令をさらに備える、
請求項１記載のノード。

【請求項3】

上記メモリは、上記第１のＰＡＮ広告メッセージが、認可されたＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮネットワークから到来したか否かを決定する場合、上記第１のＰＡＮ広告メッセージに関連付けられた信号強度及びリンク品質の少なくとも一方を、予め決められた範囲に対してさらに比較するように、上記プロセッサによって実行可能な命令をさらに備える、
請求項２記載のノード。

【請求項4】

上記メモリは、上記第１のＰＡＮ広告メッセージが未知のネットワークから到来している場合、上記第１のファームウェアイメージを実行し続け、上記ＴＳＣＨネットワークにとどまるように、上記プロセッサによって実行可能な命令をさらに備える、
請求項１記載のノード。

【請求項5】

上記メモリは、実行フラッシュメモリバンク及び二次フラッシュメモリバンクを備え、上記ノードが上記ＴＳＣＨネットワークにおいて通信する場合、上記実行フラッシュメモリバンクは上記第１のファームウェアイメージを格納し、上記二次フラッシュメモリバンクは上記第２のファームウェアイメージを格納し、
上記メモリは、上記第２のファームウェアイメージを上記実行フラッシュメモリバンクにロードして上記第２のファームウェアイメージをアクティブにするように、上記プロセッサによって実行可能な命令をさらに備える、
請求項１記載のノード。

【請求項6】

上記メモリは、上記第２のファームウェアイメージが上記実行フラッシュメモリバンクにロードされる場合、上記ＴＳＣＨネットワークのための鍵を保持するように、上記プロセッサによって実行可能な命令をさらに備える、
請求項５記載のノード。

【請求項7】

上記メモリは、
上記認可されたＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮネットワークに加入し、
上記認可されたＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮネットワークにおいて上記ノードを認証し、
上記認可されたＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮネットワークに加入した後の予め決められた時間期間にわたって、上記認可されたＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮネットワークにおける上記ノードの動作に関連付けられた復帰基準を評価し、
上記復帰基準が予め決められた範囲の外にある場合、上記ＴＳＣＨネットワークに戻る
命令をさらに備える、
請求項１記載のノード。

【請求項8】

通信プロトコルを切り換える方法であって、上記方法は、
ノードのプロセッサによって、第１の無線通信プロトコルに対応する第１のファームウェアイメージを実行することと、
第１の無線ネットワークにおいて上記第１の無線通信プロトコルを用いて通信することと、
上記第１の無線ネットワークに加入している間、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）広告メッセージのためにスキャンすることと、
上記第１のＰＡＮ広告メッセージを受信することと、
上記第１のＰＡＮ広告メッセージを処理することで、上記第１のＰＡＮ広告メッセージが、第２の無線通信プロトコルを用いるネットワークのためのＰＡＮ広告メッセージであるか否かを決定することと、
上記第１のＰＡＮ広告メッセージが、上記第２の無線通信プロトコルを用いるネットワークのためのＰＡＮ広告メッセージである場合、上記第１のＰＡＮ広告メッセージに関連付けられたネットワーク識別子を評価することで、上記第１のＰＡＮ広告メッセージが、認可されたネットワークから到来したか否かを決定することと、
上記第１のＰＡＮ広告メッセージが、上記認可されたネットワークから到来している場合、第２の無線通信プロトコルに対応する第２のファームウェアイメージをアクティブにすることと、
上記ノードを再起動することと、
上記ノードのプロセッサによって、上記第２のファームウェアイメージを実行することと、
上記第１のＰＡＮ広告メッセージにおいて識別された上記認可されたネットワークに加入することとを含む、
方法。

【請求項9】

第２のファームウェアイメージをアクティブにすることは、上記第２のファームウェアイメージを実行フラッシュメモリバンクにロードすることを含む、
請求項８記載の方法。

【請求項10】

上記第１のＰＡＮ広告メッセージが、認可されたネットワークから到来していることを決定した後、上記認可されたネットワークに関連付けられたネットワーク基準を評価することで、上記第２のファームウェアイメージをアクティブにするか否かを決定すること
をさらに含む、
請求項８記載の方法。

【請求項11】

上記第１の無線通信プロトコルは、時間同期チャネルホッピング（ＴＳＣＨ）プロトコル及び無線スマートユーティリティネットワークフィールドエリアネットワーク（Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ）プロトコルのうちの一方であり、上記第２の無線通信プロトコルはＴＳＣＨ及びＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮのうちの他方である、
請求項８記載の方法。

【請求項12】

上記認可されたネットワークに加入した後、予め決められた時間期間にわたって、上記認可されたネットワークにおけるノードの動作に関連付けられた復帰基準を評価することと、
上記復帰基準が予め決められた範囲の外にある場合、上記第１の無線ネットワークに戻ることを決定することとをさらに含む、
請求項８記載の方法。

【請求項13】

上記第１の無線ネットワークのための鍵は、上記ノードを再起動する前に格納され、
上記第１のファームウェアイメージをアクティブにすることと、
上記ノードを再起動することと、
上記ノードのプロセッサによって、上記第１のファームウェアイメージを実行することと、
上記鍵を用いて上記第１の無線ネットワークに加入することとによって、上記第１の無線ネットワークに復帰することをさらに含む、
請求項１２記載の方法。

【請求項14】

上記第１のＰＡＮ広告メッセージが未知のネットワークから到来している場合、上記第１のファームウェアイメージを実行し続け、上記第１の無線ネットワークにとどまる、
請求項８記載の方法。

【請求項15】

第１の通信プロトコルを用いる第１の無線ネットワークにおける第１のノードであって、第１のファームウェアイメージを実行することで上記第１の無線ネットワークにおいて通信する第１のノードを動作させることと、
第２の通信プロトコルを用いる第２の無線ネットワークのための境界ルーターを動作させることと、
上記第１のノードを上記第１の無線ネットワークから上記第２の無線ネットワークに切り換えることとを含み、
上記第１のノードは、
上記第１の無線ネットワークにおいて動作しながら、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）広告メッセージのためにスキャンすることと、
上記第２の無線ネットワークから第１のＰＡＮ広告メッセージを受信することと、
上記第１のＰＡＮ広告メッセージを処理することで、上記第１のＰＡＮ広告メッセージに関連付けられたネットワークと、上記第２の無線ネットワークの少なくとも１つの動作特性とを決定することと、
上記第１のＰＡＮ広告メッセージが上記第２の無線ネットワークから到来し、かつ、上記第２の無線ネットワークの動作特性が予め決められた範囲内にある場合、第２のファームウェアイメージをアクティブにすることと、
上記第１のノードの再起動を開始し、上記再起動の後に、上記第１のノードが上記第２のファームウェアイメージを実行することと、
上記第２の通信プロトコルを用いて、上記第１のＰＡＮ広告メッセージにおいて識別された第２の無線ネットワークに加入する加入処理を開始し、それにより、上記第１のノードを上記第１の無線ネットワークから上記第２の無線ネットワークに切り換えることとによって動作する、
方法。

【請求項16】

上記第１のノードは、実行フラッシュメモリバンク及び二次フラッシュメモリバンクを含み、
上記第１のノードは、
上記第１の無線ネットワークにおいて動作しながら、上記実行フラッシュメモリバンクからの上記第１のファームウェアイメージを実行することと、
上記第２のファームウェアイメージを上記二次フラッシュメモリバンクから上記実行フラッシュメモリバンクにコピーして、上記第２のファームウェアイメージをアクティブにすることと、
上記第２の無線ネットワークに加入する上記加入処理を開始しながら、上記実行フラッシュメモリバンクからの上記第２のファームウェアイメージを実行することとによってさらに動作する、
請求項１５記載の方法。

【請求項17】

上記第１のノードは、上記第１のＰＡＮ広告メッセージにおけるネットワーク識別子を評価することで、上記ネットワーク識別子が上記第２の無線ネットワークに関連付けられているか否かを決定することによってさらに動作する、
請求項１５記載の方法。

【請求項18】

上記第１のＰＡＮ広告メッセージにおけるネットワーク識別子が未知の無線ネットワークに関連付けられている場合、上記第１のノードは、上記第１の無線ネットワークにとどまることによってさらに動作する、
請求項１７記載の方法。

【請求項19】

上記第１のノードは、上記第２のファームウェアイメージをアクティブにする場合、上記第１の無線ネットワークのための鍵を維持することによってさらに動作する、
請求項１５記載の方法。

【請求項20】

上記第１のノードは、
上記第２の無線ネットワークに加入することと、
上記第２の無線ネットワークに加入した後の予め決められた時間期間にわたって、上記第２の無線ネットワークにおける上記第１のノードの動作に関連付けられた復帰基準を評価することと、
上記復帰基準が予め決められた範囲の外にある場合、上記第１の無線ネットワークに復帰することとによってさらに動作する、
請求項１５記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して、無線ネットワークにおけるノードの更新に関する。より具体的には、本発明は、構成が後方互換性をもたない場合に、信頼できるネットワーク通信を維持しながら、配備したノードをある構成から他の構成に自動的に切り換えることに関する。

【背景技術】

【0002】

公益事業会社のようなリソースプロバイダは、そのサービスエリアにわたって多数の計量、センサ、又はアクチュエータ装置を配備する可能性がある。装置は１つ又は複数の無線メッシュネットワークを介して通信しうる。多数の装置がフィールドに配備された後、リソースプロバイダは、追加又は拡張機能を提供するようにその装置を更新することを決定する可能性がある。拡張機能は、以前に使用された通信プロトコルとは異なる通信プロトコルを含む可能性がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

いくつかの場合には、置き換え又は更新される必要のある数百万個の既存の装置が存在しうる。更新が新たなファームウェアを含む場合、新たなファームウェアは、既存の装置への無線（over-the-air ：ＯＴＡ）ダウンロードによって、又は、新たなファームウェアを有する新たな装置で既存の装置を置き換えることによって提供されてもよい。多数の装置が与えられる場合、これらのオプションは、概して、長い時間を必要とし、ネットワークの不安定による影響を受けやすい可能性がある。新たなファームウェアが、既存の通信プロトコルに対して後方互換性をもたない新たな通信プロトコルを実装する場合、更新の管理はクリティカルである。すべての既存の装置を新たな装置で置き換えるコストが大きいので、リソースプロバイダは、新たな通信プロトコルを実行できる新たな装置が配備されるとき、既存の装置が既存の通信プロトコルを実行し続けうる段階的なアプローチを選好してもよい。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明のいくつかの態様は、フィールドに配備されたノードが、第１の通信プロトコルを用いる第１のネットワークから、第２の通信プロトコルを用いる第２のネットワークに切り換えることを可能にする。ノードは、第１の通信プロトコルに対応する第１のファームウェアイメージと、第２の通信プロトコルに対応する第２のファームウェアイメージとを含む。

【0005】

ノードは、第１のファームウェアイメージを実行することで、第１の通信プロトコルを実行する第１のネットワークにおいて通信する。ノードが第１のネットワークに加入している間に、それはＰＡＮ広告メッセージをリッスンする。それは、ＰＡＮ広告メッセージを受信し、ＰＡＮ広告メッセージが、第２の通信プロトコルを実行する第２のネットワークから到来したか否かを決定する。ＰＡＮ広告メッセージが第２のネットワークから到来した場合、ノードは、第２のネットワークが認可されるか否かを決定する。ノードは、ＰＡＮ広告メッセージにおけるネットワーク識別子を考慮することで、第２のネットワークが認可されるか否かを決定してもよい。信号強度及びリンク品質を含む、第２のネットワークに関連する追加の基準が考慮されてもよい。

【0006】

第２のネットワークが認可され、任意の追加の基準が予め決められた限界内にある場合、ノードは、第２のファームウェアイメージをアクティブにする。いくつかの実施例では、ノードは、第２のファームウェアイメージを実行フラッシュメモリバンクにロードして、イメージをアクティブにする。ノードは再起動し、第２のファームウェアイメージを実行し始め、第２のネットワークに加入する。

【0007】

ノードが第２のネットワークに加入した後に復帰期間が存在してもよい。復帰期間中に、ノードは、復帰基準を評価することで、それが予め決められた範囲又はしきい値内にあるか否かを決定する。復帰基準が予め決められた範囲又はしきい値内にある場合、ノードは、第２のネットワークにおいて動作し続ける。復帰基準が予め決められた範囲又はしきい値の外にある場合、ノードは、第１のネットワークに復帰してもよい。いくつかの実施例では、ノードが第１のネットワークに復帰すると決定する前に、追加のファクタが考慮されてもよい。

【0008】

本開示のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の詳細な説明が添付の図面を参照して読まれるとき、さらに理解される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】例示的な無線ネットワークを示すブロック図である。

【図2】更新されたノードを含む例示的な無線ネットワークを示すブロック図である。

【図3】２つの異なる通信プロトコルを実行する２つの例示的な無線ネットワークを示すブロック図である。

【図4】ノードのうちの１つによる通信プロトコル切り換えの後における、２つの例示的な無線ネットワークを示すブロック図である。

【図5】２つの異なる通信プロトコルを実行する２つの例示的な無線ネットワークを示すブロック図である。

【図6】例示的なノードを示すブロック図である。

【図7】第１のファームウェアイメージから第２のファームウェアイメージに切り換える例示的な方法を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明は、配備されたノードが１つの構成から他の構成に自動的に切り換えることを可能にするシステム及び方法を提供する。ノードは、第１の構成に対応する第１のファームウェアイメージと、第２の構成に対応する第２のファームウェアイメージとを含む。ノードは、第１のファームウェアイメージを実行することで、第１の構成を実行する。いくつかの点において、ノードは、第２の構成に切り換えることが適切であると決定し、第２のファームウェアイメージをアクティブにすることで第２の構成に切り換える。切り換えは、中央システムによる介入又は任意の手動の介入を必要としない。

【0011】

一実施例では、複数の構成は複数の通信プロトコルに関連付けられている。第１のファームウェアイメージは既存の通信プロトコルに対応し、第２のファームウェアイメージは新たな通信プロトコルに対応する。２つのファームウェアイメージを含むことは、ノードが、フィールドに配備されながら、通信プロトコル間で切り換えることを可能にする。ノードは、最初に第１のファームウェアイメージを用いて動作し、それにより、既存の通信プロトコルを用いて通信する。いったんノードが新たな通信プロトコルを用いるネットワークを検出すると、ノードは、第２のファームウェアイメージをアクティブにし、新たな通信プロトコルを用いるネットワークに加入し、新たな通信プロトコルを用いて通信してもよい。ノードは、第２のファームウェアイメージに切り換えるか否かを決定する場合、両方のネットワークが確実に動作し続けることができ、許容できるネットワーク性能が維持されるように、様々な基準を考慮してもよい。基準は、実装に基づいて選択され、使用される特定の通信プロトコル、ノードの機能、及びネットワークのサイズのようなファクタを含んでもよい。

【0012】

チャネルホッピングメッシュネットワークにおいて使用される例示的な通信プロトコルは、時間スロットチャンネルホッピング（「ＴＳＣＨ」）プロトコル及び無線スマートユーティリティネットワーク（Ｗｉ－ＳＵＮ）フィールドエリアネットワーク（ＦＡＮ）プロトコルのような、ＩＥＥＥ ８０２．１５．４に基づくものを含む。リソースプロバイダのようなネットワークオペレータは、段階的なアプローチを用いてその機器を更新するので、両方のネットワークの信頼性を保証することができる。例えば、ＴＳＣＨ及びＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮプロトコルの両方をサポートするＴＳＣＨネットワークに新たなノードを追加することによって、リソースプロバイダは、信頼できるＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮネットワークを形成するために十分な個数の近傍ノードが利用可能である場合、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮプロトコルを有するノードのみがＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮプロトコルに切り換えることを保証してもよい。さらに、段階的なアプローチは、信頼できるＴＳＣＨネットワークを提供するために十分な個数のノードがＴＳＣＨネットワークにとどまる場合、新たなノードのみがＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮプロトコルに切り換えることを保証してもよい。

【0013】

例示的なネットワーク構成
図１～図５は、２つの通信プロファイル又はプロトコルをサポートするノードが、最初にＴＳＣＨネットワークに加入し、次いで、いかなる手動の又はヘッドエンドシステム（ＨＥＳ）の介入を必要とするもなく、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮネットワークに自動的に切り換える方法を示す。

【0014】

図１は、境界ルーター又はＰＡＮコーディネーター１０２と、多数のノード１０４、１０６、１０８、１１０、１１２及び１１４とを含む、例示的な無線ネットワークの一部を示す。それらはＴＳＣＨ ＰＡＮ１００を形成する。境界ルーター及びノードは、ＴＳＣＨ通信プロファイルを実行している。ノードの各々は、境界ルーター１０２に戻る経路を有する。いくつかの場合には、境界ルーターに戻る経路は、１つ又は複数のノードを通過する。例えば、ノード１１０に係る経路は、ノード１０４を通過する。境界ルーター１０２は、１つ又は複数のネットワーク１４０を介して、ノード及びヘッドエンドシステム１５０の間で情報を通信する。

【0015】

図２は、ノード１０６がノード２０２で置き換えられた後の図１のネットワークを示す。ノード２０２は、２つのファームウェアイメージ、１つは実行フラッシュメモリバンクに格納されたＴＳＣＨ通信プロファイルのためのもの、１つは二次フラッシュメモリバンクに格納されたＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮプロファイルのためのものを含む。図２において、ノード２０２は、ＴＳＣＨネットワークに加入し、ＴＳＣＨ通信プロファイルに対応するファームウェアイメージを実行している。図２は、ノード１１２及び１１４がノード２０２の子であることを示すが、他の構成も可能である。例えば、ノード１０６がネットワークから除去される場合、ノード１１２及び１１４は、新たな親ノードを探索し、ノード２０２がネットワークに加入した後でも、それらの新たな親ノードとともにとどまってもよい。

【0016】

ノード２０２がＴＳＣＨネットワークに加入している間に、それは、求められていない（unsolicited）ＰＡＮ広告メッセージをリッスンする背景スキャンを実行する。ＰＡＮ広告メッセージは、他のＴＳＣＨ ＰＡＮを含む他のＰＡＮ（図示せず）におけるノードから発信されてもよい。ノード１０４、１０８、１１０、１１２、１１４は、同様の背景スキャンを実行することで、求められていないＰＡＮ広告メッセージをリッスンする。この実施例では、ノードは、図２に示すように、現在のＰＡＮにとどまる。

【0017】

図３において、境界ルーター３０２が配備され、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ通信プロトコルを実行する。境界ルーター３０２に加えて、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮに加入して、境界ルーター３０２と通信する追加のノード（図示せず）が存在してもよい。境界ルーター３０２の配備は、ノード及び境界ルーターが信頼できるＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮを形成するように、エリアに配備されたノード２０２のような十分な個数のノードが存在するという決定に基づいてもよい。

【0018】

その背景スキャンのうちの１つの間に、ノード２０２は、境界ルーター３０２又はＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮにおける他のノードから、求められていないＰＡＮ広告メッセージを受信する。ノード２０２は、ＰＡＮ広告メッセージに関連付けられた基準を評価することで、それを検証する。基準は、ＰＡＮ広告メッセージに含まれるネットワーク識別子、信号強度、及びリンク品質を含んでもよいが、それらに限定されない。一実施例では、信号強度は、ＰＡＮ広告メッセージの信号強度をノイズフロアに対して比較することで評価されてもよい。リンク品質は、ＰＡＮ広告メッセージの信号対雑音比（ＳＮＲ）を考慮することで評価されてもよい。使用される基準は、特定の実装に基づいて異なってもよく、ノードが、不正な、未知の、さもなければ無認可のネットワークからのＰＡＮ広告メッセージに対して動作することがないように、又は、信頼できないネットワークへの加入を試みることがないように選択されてもよい。ＰＡＮ広告メッセージにおけるネットワーク識別子は、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮ３００を識別する。いくつかの実施例では、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮネットワークは、電力グリッドのようなリソース分配ネットワークに関連付けられ、ノードは、計量、センサ、又はアクチュエータ装置に対応する。これらの実施例では、ネットワーク識別子はユーティリティに関連付けられてもよい。ノード２０２は、ネットワーク識別子が予め決められた識別子に対応する場合、及び／又は、信号強度又はリンク品質が予め決められた範囲内にある場合、ＰＡＮ広告を検証してもよい。

【0019】

いったんノード２０２がＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮから受信されたＰＡＮ広告メッセージを検証すると、ノード２０２は、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮファームウェアイメージをアクティブにする。一実施例では、ノード２０２は、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮファームウェアイメージをアクティブにされたものとしてマークし、次いで再起動する。ブートローダは、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮファームウェアイメージを実行フラッシュメモリにロードする。再起動すると、ノード２０２は、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮファームウェアイメージを実行し始め、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮ３００に加入する処理を開始する。Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮ３００に加入する処理は、境界ルーター３０２に対して行われる、証明書に基づく認証処理を含んでもよい。図４は、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮ３００に加入したノード２０２を示す。図４は、ノード２０２がＴＳＣＨ ＰＡＮ１００に加入されたときノード２０２の子ノードであったノード１１２，１１４が、新たな親ノードを発見した後にＴＳＣＨ ＰＡＮにとどまることを示す。

【0020】

再起動前に、ノードは、ＴＳＣＨ ＰＡＮ１００のための鍵を格納してもよい。鍵は、ファームウェアイメージとは別個に格納されてもよく、また、暗号化されてもよい。ノードは、ＴＳＣＨファームウェアイメージを二次フラッシュメモリバンクにコピーしてもよい。実行フラッシュメモリバンクにおけるＴＳＣＨファームウェアイメージは、削除のためにマークされてもよく、又は、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮファームウェアイメージによって上書きされてもよい。ノード２０２がＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮ３００に加入できない場合、それは、ＴＳＣＨファームウェアイメージをアクティブにして再起動を開始することができる。再起動すると、ノード２０２は、ＴＳＣＨファームウェアイメージを実行し始め、格納された鍵を用いてＴＳＣＨ ＰＡＮ１００に加入する処理を開始する。

【0021】

図５は、ノード１０４がノード５０２で置き換えられた後のＴＳＣＨ ＰＡＮ１００を示す。ノード５０２は、ノード２０２と同様に、２つのファームウェアイメージ、１つは実行フラッシュメモリバンクに格納されたＴＳＣＨ通信プロファイルのためのもの、１つは二次フラッシュメモリバンクに格納されたＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ通信プロファイルのためのものを含む。図５において、ノード５０２は、ＴＳＣＨネットワークに加入し、ＴＳＣＨ通信プロファイルに対応するファームウェアイメージを実行している。ノード５０２は、背景スキャンを行うことで、求められていないＰＡＮ広告メッセージをリッスンする。その背景スキャンのうちの１つの間に、ノード５０２は、境界ルーター３０２、ノード２０２、又はＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮ３００における他のノードから、求められていないＰＡＮ広告メッセージを受信する。この実施例では、ノード５０２は、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮ３００への加入を試みない。なぜならば、もしそうしたとしても、ノード１０８、１１０、１１２、１１４は境界ルーター１０２への経路をもたないからである。代わりに、それはＴＳＣＨ ＰＡＮ１００にとどまる。一実施例では、ノード５０２は、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮへの加入を試みるか否かを決定する場合、ノード１０８、１１０、１１２、１１４を含む近傍ノードがＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮファームウェアイメージを有するか否かを考慮する。

【0022】

先の実施例は、ＴＳＣＨ通信プロファイルに対応する第１のファームウェアイメージと、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ通信プロファイルに対応する第２のファームウェアイメージとを使用する。この実施例では、２つの通信プロファイルが同じデータレート、変調インデックス、及びチャネル間隔を使用するので、ＭＡＣ及びＰＨＹ層はこれらのプロファイルにおいて互換性を有する。ノード２０２が、ＴＳＣＨ ＰＡＮ１００に加入し、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮ３００から求められていないＰＡＮ広告メッセージを受信する場合、ノード２０２のＭＡＣ層は、メッセージがＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮメッセージであることを認識し、前述したように、ＰＡＮ広告メッセージを、認可されたＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮから到来したものとして検証する処理を開始する。本発明は、ＴＳＣＨから切り換えること、又は、ＴＳＣＨ及びＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮの間で切り換えることに限定されない。他の実施例も可能であり、現在のネットワークが他のネットワークのフレームを復号しうる場合を含む。

【0023】

さらに、互換性のあるＭＡＣ及びＰＨＹ層を用いる通信プロファイルを必要としない他の実施例が存在する。これらの実施例では、異なる通信プロファイルを有するネットワークからのＰＡＮ広告メッセージのための背景スキャンを行う場合、また、ファームウェアイメージを切り換える場合、ＰＨＹ層が再構成されることを必要としてもよい。現在の通信プロファイルがＴＳＣＨである場合、ノードは、ＴＳＣＨ時間スロットの受信部分が通過した後、背景スキャンを行うためにそのＰＨＹ層を再構成してもよい。現在の通信プロファイルがＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ又は時間同期されない他のプロファイルである場合、ノードは、背景スキャンを行う場合、その現在のネットワークにおいて利用不可能になる可能性がある。

【0024】

互換性をもたないＭＡＣ及びＰＨＹ層を有する実装は、ＭＡＣ層における巡回冗長検査の計算を変更することで、又は、ＩＰｖ６層のアドレス指定におけるユニバーサル／ローカルビットフリッピングの表現を変更することで、ネットワークスタック実装が修正されているものを含む。これらの実施例では、実装のドメインが同じままであっても（すなわち、両方ともＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮプロファイルであるか、又は、両方ともＴＳＣＨプロファイルである場合）、異なるファームウェアイメージに切り換えることが必要とされる。

【0025】

以前のネットワークへの復帰
いくつかの実施例では、ノード２０２がＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮファームウェアイメージを実行し始める場合及び／又はＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮに加入する場合、それは、復帰期間又は復帰ウィンドウにおいて動作する。復帰期間は、ノードが所定の復帰基準をモニタリングすることで、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮにとどまるべきか、それともＴＳＣＨ ＰＡＮに復帰するべきかを決定するための、予め決められた時間期間である。復帰基準は、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮに関連付けられた１つ又は複数の動作パラメータを含んでもよい。ノードは、動作パラメータを予め決められた範囲又はしきい値に対して比較してもよい。動作パラメータが予め決められた１つ又は複数の範囲及び／又は予め決められた１つ又は複数のしきい値内にあることを比較が示す場合、ノードはＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮにとどまる。動作パラメータが予め決められた１つ又は複数の範囲及び／又は予め決められた１つ又は複数のしきい値の外にあることを比較が示す場合、ノードはＴＳＣＨ ＰＡＮに復帰してもよい。動作パラメータは実装ごとに固有である。それらは、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮネットワークにおいて使用されるがＴＳＣＨネットワークでは使用されないパラメータ、ＳＮＲ、ボーレート、アプリケーション固有のパラメータ、及びＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮネットワークにおける親ノードの容量を含むが、これらに限定されない。ＴＳＣＨ ＰＡＮに対する可能な復帰をサポートするために、ノードは、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮファームウェアイメージをアクティブにする場合にＴＳＣＨネットワーク鍵を格納し、それにより、それはＴＳＣＨ ＰＡＮに再加入することができる。

【0026】

いくつかの実施例では、ノードがＴＳＣＨ ＰＡＮに復帰する前に考慮される他の基準が存在してもよい。例えば、ノードは、復帰前にＴＳＣＨ ＰＡＮの特性を考慮してもよい。ＴＳＣＨ ＰＡＮにとどまる限られた個数のノードのみが存在する場合、ノードは、Ｗｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮにとどまるか、又は、異なるＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ ＰＡＮを探索することを決定してもよい。

【0027】

復帰期間は限られた時間長であり、いったんそれは満了すると、ノードはＴＳＣＨ ＰＡＮに復帰することができない。一実施例では、復帰期間は約２４時間である。システムは、ノードがＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮファームウェアイメージをアクティブするか又はＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮネットワークに加入した後の予め決められた時間期間に復帰期間を制限することで、ノードが繰り返しＰＡＮを切り換える可能性を最小化する。

【0028】

例示的なノード
図６は例示的なノード６００を示し、それは、プロセッサ６０２、メモリ６０４、送受信機６１４、及びバス６１０を含む。メモリは、実行又は一次フラッシュメモリバンク６０６と、二次フラッシュメモリバンク６０８とを含んでもよい。メモリは、コンピュータ可読媒体であってもよく、ファームウェアイメージを格納することに加えて、プロセッサによって実行されたときに本願において説明する動作を実行するようにノードを構成しうるコンピュータ実行可能な命令を格納してもよい。

【0029】

送受信機６１４はアンテナ６１６に接続されてもよく、送受信機は、ネットワークにおいて通信信号を送信及び受信してもよい。

【0030】

他の構成要素、構成要素間の接続、及び図６に示したものとは異なる構成要素の配置もまた可能である。例えば、メモリ及び処理装置は、マイクロコントローラのような単一の構成要素に含まれてもよい。

【0031】

いくつかの実施例では、ノード６００は、構内におけるガス、電気、又は水のようなリソースの消費量を測定する計量装置に含まれてもよい。これらの実施例では、計量装置は計測モジュール６２０を含んでもよく、ノードは、電力グリッドのようなリソース分配システムへの接続と、関連付けられた構内への接続とを含んでもよい。他の実施例では、ノードは、ベル気象計（bell-weather meter）、ラインセンサ、アクチュエータ、キャパシタバンクコントローラなどを含む任意のタイプのネットワーク装置であってもよく、任意のタイプのアプリケーションを実行してもよい。

【0032】

例示的な動作方法
図７は、第１の通信プロトコルに対応する第１のファームウェアイメージと、第２の通信プロトコルに対応する第２のファームウェアイメージとを含むノードによって実行される例示的な方法７００を示す。図７は、ノードが配備される間に、第１の通信プロトコルから第２の通信プロトコルに自動的に切り換えるノードの例を表す。切り換えは、ノードに対するいかなる手動又はヘッドエンドシステムの介入も必要としない。

【0033】

本方法は、ブロック７０２において、第１の通信プロトコルに対応する第１のファームウェアイメージと、第２の通信プロトコルに対応する第２のファームウェアイメージとを有するノードを配備することで開始する。ノードは、ブロック７０４において、第１のファームウェアイメージを実行し、ブロック７０６において、第１の通信プロトコルを実行する第１のネットワークにおいて通信する。ノードが第１のネットワークに加入している間に、それは、ブロック７０８において、ＰＡＮ広告メッセージをリッスンし、ブロック７１０において、ＰＡＮ広告メッセージを受信する。ノードは、ブロック７１２において、第２の通信プロトコルを実行する第２のネットワークからＰＡＮ広告メッセージが到来したか否かを決定する。ＰＡＮ広告メッセージが第２のネットワークから到来したのではない場合、本方法はＮＯ分岐を介してブロック７０６に進む。図７には示していないが、ＰＡＮ広告が、第１の通信プロトコルを実行する他のＰＡＮから到来した場合、ノードは、現在のＰＡＮにとどまるか（ブロック７０６に戻る）、それとも第１の通信プロトコルを実行する他のＰＡＮ（図示せず）に切り換えるかを決定してもよい。

【0034】

ＰＡＮ広告メッセージが第２のネットワークから到来した場合、本方法はＹＥＳ分岐を介してブロック７１４に進み、ここで、ノードは、第２のネットワークが認可されるか否かを決定する。ノードは、ＰＡＮ広告メッセージにおけるネットワーク識別子を考慮することで、第２のネットワークが認可されるか否かを決定してもよい。信号強度及びリンク品質を含む追加の基準が考慮されてもよい。第２のネットワークが認可されていない場合、本方法はＮＯ分岐を介してブロック７０６に進み、ノードが第１のネットワークにとどまる。

【0035】

第２のネットワークが認可された場合、本方法はＹＥＳ分岐を介してブロック７１６に進み、第２のファームをアクティブにする。いくつかの実施例では、ノードは、第２のファームウェアイメージを実行フラッシュメモリバンクにコピーして、イメージをアクティブにする。ブロック７１８において、ノードは再起動し、第２のファームウェアイメージを実行し始める。ノードは、ブロック７２０に、第２のネットワークに加入する。

【0036】

ノードが第２のネットワークに加入した後、それは、ブロック７２２において、復帰期間が満了したか否かを決定する。復帰期間が満了していない場合、本方法はＮＯ分岐を介してブロック７２３に進む。ノードは、復帰基準を評価することで、それが予め決められた範囲又はしきい値内にあるか否かを決定する。復帰基準が予め決められた範囲又はしきい値内にある場合、ノードは、第２のネットワークにおいて動作し続け、ＹＥＳ分岐を介してブロック７２２に戻る。

【0037】

復帰基準が予め決められた範囲又はしきい値の外にある場合、本方法は、ＮＯ分岐を介してブロック７２３からブロック７２４に進み、ノードが第１のネットワークに復帰する。いくつかの実施例では、ノードが第１のネットワークに復帰すると決定する前に、追加のファクタが考慮されてもよい。

【0038】

いったん復帰期間が満了すると、ブロック７２２からブロック７２６へのＹＥＳ分岐によって示すように、ノードは第２のネットワークにとどまる。

【0039】

図７の方法は、追加のステップ又はより少数のステップを含むように、また、異なる順序でステップを実行するように変更されてもよい。

【0040】

上述の説明は、本発明の態様を例示、記述、及び説明する目的で提供され、網羅的であること、又は、本発明を開示した正確な形態に限定することを意図していない。これらの実施形態のさらなる変更及び適応化が当業者には明らかになり、本発明の範囲及び精神から離れることなく実施されてもよい。上述した構成要素の異なる構成も可能であり、また、図示及び説明していない構成要素及びステップも可能である。同様に、いくつかの特徴及びサブコンビネーションが有用であり、他の特徴及びサブコンビネーションに関係なく使用されてもよい。本発明の実施形態が、限定としてではなく、例示として説明され、本特許の読者には代替の実施形態が明らかになるであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】