(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク内および近傍の無線（ＲＦ）干渉を測定し、解析するための方法であって、
ＲＦチャネルの割り当てを調整し、測定の時間を調整し、同期させるステップであって、ネットワークマネージャが、前記無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク全体でＲＦチャネルの割り当てを調整し、測定の時間を調整し、同期させる、ステップと、
前記無線フィールドデバイスのメッシュネットワークを構成する複数の無線デバイスのうちの少なくとも１つが、割り当てられたＲＦチャネルで受信ＲＦ電力を測定するステップと、
前記割り当てられたＲＦチャネルにおけるＲＦ電力の前記測定が、前記複数の無線デバイスのうちの前記少なくとも１つによる肯定応答信号および否定応答信号のうちの一方の送信の契機となる信号の受信中ではないときに行われていた場合に、前記複数の無線デバイスのうちの前記少なくとも１つが、前記割り当てられたＲＦチャネルで測定された受信ＲＦ電力の測定値および測定に対応する時間を記憶するステップと、
前記複数の無線デバイスのうちの前記少なくとも１つが、前記記憶したＲＦ電力の測定値および前記記憶した測定に対応する時間から、前記割り当てられたＲＦチャネルにおける前記受信ＲＦ電力の測定値を表す値および前記測定に対応する時間を表す値を決定するステップと、
前記記憶された受信ＲＦ電力の測定値および前記記憶された測定に対応する時間から、前記割り当てられたＲＦチャネルにおける前記受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値および前記測定に対応する時間を表す前記値を決定した後、前記複数の無線デバイスのうちの前記少なくとも１つが、前記記憶した前記受信ＲＦ電力の測定値および前記測定に対応する時間を破棄するステップと、
前記複数の無線デバイスのうちの前記少なくとも１つが、集中ソフトウェアモジュール（ＣＳＷＭ）に、前記割り当てられたＲＦチャネルにおける前記受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値および前記測定に対応する時間を表す前記値をレポートするステップと、
前記割り当てられたＲＦチャネルにおける前記受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値および前記測定に対応する時間を表す前記値の正常なレポートを知らせる信号を前記複数の無線デバイスのうちの前記少なくとも１つが受信するステップと、
前記割り当てられたＲＦチャネルにおける前記受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値および前記測定に対応する時間を表す前記値の正常なレポートを知らせる前記信号を受信したときに、前記複数の無線デバイスのうちの前記少なくとも１つが前記割り当てられたＲＦチャネルにおける前記受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値および前記測定に対応する時間を表す前記値を破棄するステップとを含む、方法。
【請求項２】
ゲートウェイコンピュータおよびホストコンピュータのうちの少なくとも一方で、前記ＣＳＷＭおよび前記ネットワークマネージャをそれぞれ実行する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の無線デバイスのうちの前記少なくとも１つが、前記ＣＳＷＭに前記割り当てられたＲＦチャネルにおける前記受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値および前記測定に対応する時間を表す前記値をレポートするステップで、前記複数の無線デバイスのうちの前記少なくとも１つが、前記無線フィールドデバイスのメッシュネットワークを通じて、時間をずらしてレポートを送信する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＣＳＷＭに対して前記割り当てられたＲＦチャネルにおける前記受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値および前記測定に対応する時間を表す前記値を前記複数の無線デバイスのうちの前記少なくとも１つがレポートするステップにおいて、前記複数の無線デバイスのうちの前記少なくとも１つは、前記ネットワークマネージャによって設定可能なレートにおいて、前記割り当てられたＲＦチャネルにおける前記受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値および前記測定に対応する時間を表す前記値をレポートする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記測定に対応する時間は、前記割り当てられたＲＦチャネルにおける通信がスケジューリングされたタイムスロットの一部であり、前記複数の無線デバイスのうちの前記少なくとも１つは、前記タイムスロット中に肯定応答信号または否定応答信号を送信しない、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記測定に対応する時間は、前記割り当てられたＲＦチャネルにおける通信が前記無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク全体でスケジューリングされないタイムスロット中である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記測定に対応する時間は、タイムスロットの一部であり、前記タイムスロットの一部には、いかなるＲＦチャネルにおける通信もスケジューリングされていない、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記割り当てられたＲＦチャネルにおける前記受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値および前記対応する測定の時間を表す前記値の正常なレポートを知らせる前記信号が、近隣のノードおよび前記ＣＳＷＭのうちの少なくとも一方から生じる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記割り当てられたＲＦチャネルの前記受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値を前記ＣＳＷＭが多地点階調マップで表示するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記割り当てられたＲＦチャネルで測定された受信ＲＦ電力の測定値および前記測定に対応する時間と、
前記割り当てられたＲＦチャネルにおける前記受信ＲＦ電力の測定値を表す値と
のうちの少なくとも一方をローカルオペレータインターフェースが表示するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記割り当てられたＲＦチャネルにおける前記受信ＲＦ電力の測定値を表す前記レポートされた値および前記測定に対応する時間を表す前記値を前記ＣＳＷＭが監視するステップと、
前記受信ＲＦ電力の測定値を表す前記監視された値のうちの少なくとも１つが事前に決められた値を超えたときに、前記ＣＳＷＭがＲＦ干渉を検出するステップと、
システムのオペレータおよびホストコンピュータで実行される制御または監視ソフトウェアアプリケーションのうちの少なくとも一方に前記ＲＦ干渉を知らせる警告を前記ＣＳＷＭが生成するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記検出されたＲＦ干渉の前記割り当てられたＲＦチャネルにおける前記受信ＲＦ電力の測定値を表す前記レポートされた値および前記測定に対応する時間を表す前記値を前記ＣＳＷＭが解析するステップと、
前記解析された値から、前記ＲＦ干渉に関するＲＦのスペクトルシグネチャを前記ＣＳＷＭが生成するステップと、
前記ＲＦ干渉に関する前記ＲＦのスペクトルシグネチャと前記ＣＳＷＭの複数のＲＦのスペクトルシグネチャとを前記ＣＳＷＭが比較するステップと、
前記比較されたＲＦのスペクトルシグネチャから前記ＲＦ干渉源を前記ＣＳＷＭが特定するステップと、をさらに含み、
前記複数のＲＦのスペクトルシグネチャのそれぞれから既知のＲＦ干渉源を特定できる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＲＦ干渉が検出された前記割り当てられたＲＦチャネルにおける前記受信ＲＦ電力の測定値を表す前記レポートされた値および前記測定に対応する時間を表す前記値を前記ＣＳＷＭが解析するステップと、
前記解析された値から前記ＲＦ干渉に関する時間的パターンを前記ＣＳＷＭが決定するステップと、
前記ＲＦ干渉に関する前記時間的パターンと前記ＣＳＷＭの複数のＲＦの時間的パターンとを前記ＣＳＷＭが比較するステップと、
前記比較されたＲＦの時間的パターンから前記ＲＦ干渉源を前記ＣＳＷＭが特定するステップと、をさらに含み、
前記複数のＲＦの時間的パターンのそれぞれから既知のＲＦ干渉源を特定できる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記割り当てられたＲＦチャネルにおける前記受信ＲＦ電力の測定値を表す値を決定するステップは、前記記憶された受信ＲＦ電力の測定値および前記記憶された測定に対応する時間の統計値を前記複数の無線デバイスのうちの前記少なくとも１つが計算するステップを含み、前記統計値の計算は、前記記憶された受信ＲＦ電力の測定値の最大、最小、平均、標準偏差、および分散の値のうちの少なくとも１つの計算を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記割り当てられたＲＦチャネルについて、前記複数の無線デバイスのうちの少なくとも２つからの前記計算された統計値および前記測定に対応する時間を前記ＣＳＷＭが比較するステップと、
前記比較された計算された統計値および時間から、ならびに前記複数の無線デバイスのうちの前記少なくとも２つの前記知られている位置から、前記割り当てられたＲＦチャネルにおけるＲＦ干渉源の２つのあり得る位置を前記ＣＳＷＭが特定するステップと、
前記割り当てられたＲＦチャネルにおける前記ＲＦ干渉源の前記２つのあり得る位置の非ＲＦ干渉特性を比較して前記ＲＦ干渉源の位置を前記ＣＳＷＭが特定するステップと、
システムのオペレータおよびホストコンピュータで実行される制御または監視ソフトウェアアプリケーションのうちの少なくとも一方に対して、前記ＲＦ干渉の前記干渉源の前記位置を前記ＣＳＷＭがレポートするステップと、をさらに含み、
前記複数の無線デバイスのうちの少なくとも２つは前記ＣＳＷＭに知られている位置にある、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記割り当てられたＲＦチャネルについて、前記複数の無線デバイスのうちの少なくとも３つからの前記計算された統計値および前記測定に対応する時間を前記ＣＳＷＭが比較するステップと、
前記比較された計算された統計値および時間から、ならびに前記複数の無線デバイスのうちの前記少なくとも３つの前記知られている位置から、前記割り当てられたＲＦチャネルにおけるＲＦ干渉源の位置を前記ＣＳＷＭが特定するステップと、
システムのオペレータおよびホストコンピュータで実行される制御または監視ソフトウェアアプリケーションのうちの少なくとも一方に対して、前記ＲＦ干渉の前記干渉源の前記位置を前記ＣＳＷＭがレポートするステップと、をさらに含み、
前記複数の無線デバイスのうちの少なくとも３つは前記ＣＳＷＭに知られている位置にある、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の無線デバイスのうちの前記少なくとも３つの前記位置は、固定された位置である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク内および近傍の無線（ＲＦ）干渉を測定し、解析するためのシステムであって、
割り当てられたＲＦチャネルにおける受信ＲＦ電力の測定値を表す値および前記受信ＲＦ電力の測定値の測定に対応する時間を表す値を収集し、解析するための集中ソフトウェアモジュール（ＣＳＷＭ）と、
複数の無線デバイスと、
ネットワークマネージャと、を含み、
前記複数の無線デバイスが含むそれぞれの無線デバイスは、
前記割り当てられたＲＦチャネルにおける受信ＲＦ電力および測定に対応する時間を測定し、前記測定が無線デバイスによる肯定応答信号および否定応答信号のうちの一方の送信の契機となる信号の受信中ではない場合に前記受信ＲＦ電力の測定値を記憶し、前記記憶された受信ＲＦ電力の測定値および前記測定に対応する時間を使用して、前記割り当てられたＲＦチャネルについて前記受信ＲＦ電力の測定値を表す値および前記測定に対応する時間を表す値を決定し、
前記記憶された受信ＲＦ電力の測定値および前記測定に対応する時間は、前記割り当てられたＲＦチャネルにおける前記受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値および前記測定に対応する時間を表す前記値が決定されるまで無線デバイスに記憶され、前記受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値および前記測定に対応する時間を表す前記値は、前記割り当てられたＲＦチャネルにおいて無線デバイスからの受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値および前記受信ＲＦ電力の測定値の測定に対応する時間を表す前記値の正常なレポートを知らせる信号を受信するまで無線デバイスに記憶され、
前記ネットワークマネージャは、
前記複数の無線デバイスの間の通信を調整し、前記無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク全体でＲＦチャネルの割り当てを調整し、前記測定に対応する時間を調整し、同期させる、システム。
【請求項１９】
各無線デバイスは、前記測定値がＲＦ電力の測定値の定義された範囲内である場合に前記受信ＲＦ電力の測定値を記憶する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
各無線デバイスが、前記ネットワークマネージャによって時間をずらすように調整され、前記無線フィールドデバイスのメッシュネットワークを通じたレポートの送信によって、受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値、測定に対応する時間を表す前記値および前記割り当てられたＲＦチャネルを前記ＣＳＷＭに提供する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
各無線デバイスは、前記ネットワークマネージャによって設定可能なレートで、受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値および測定に対応する時間を表す前記値および前記割り当てられたＲＦチャネルを前記ＣＳＷＭに提供する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】
各無線デバイスは、前記測定が前記割り当てられたＲＦチャネルにおける通信がスケジューリングされるタイムスロットの一部で行われた場合に、前記受信ＲＦ電力の測定値を記憶し、前記タイムスロット中に肯定応答信号または否定応答信号を送信しない、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２３】
各無線デバイスは、前記測定が前記割り当てられたＲＦチャネルにおいて前記無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク全体で通信がスケジューリングされていないタイムスロット中に行われた場合に、前記受信ＲＦ電力の測定値を記憶する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２４】
各無線デバイスは、前記測定がタイムスロットの一部で行われた場合に、前記受信ＲＦ電力の測定値を記憶し、
前記無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク全体で前記タイムスロットの前記一部の間にいかなるＲＦチャネルにおける通信もスケジューリングされない、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２５】
前記ネットワークマネージャは、
前記割り当てられたＲＦチャネルにおける通信がスケジューリングされた第１のタイムスロットの一部であって、前記無線デバイスが、前記第１のタイムスロット中に肯定応答信号または否定応答信号を送信しない、第１のタイムスロットの一部と、
前記割り当てられたＲＦチャネルにおける通信が前記無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク全体でスケジューリングされていない第２のタイムスロットと、
前記無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク全体でいかなるＲＦチャネルにおける通信もスケジューリングされていない、第３のタイムスロットの一部と、
のうちの少なくとも１つのときに前記測定に対応する時間がなるように、前記無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク全体で前記測定に対応する時間を調整する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２６】
前記ネットワークマネージャは、
第１のタイムスロットの第１の部分と、前記第１のタイムスロットの第２の部分と、第２のタイムスロットと、のうちの少なくとも１つのときに前記測定に対応する時間がなるように、前記無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク全体で前記測定に対応する時間を調整し、
前記第１のタイムスロットの第１の部分は、前記無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク全体でいかなるＲＦチャネルにおける通信もスケジューリングされていないときであり、
前記第１のタイムスロットの第２の部分は、前記割り当てられたＲＦチャネルにおいて通信がスケジューリングされ、前記無線デバイスが、前記第１のタイムスロット中に肯定応答信号または否定応答信号を送信しないときであり、
前記第２のタイムスロットは、前記無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク全体で前記割り当てられたＲＦチャネルにおける通信がスケジューリングされないときである、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２７】
前記割り当てられたＲＦチャネルにおける受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値および前記受信ＲＦ電力の測定値の測定に対応する時間を表す前記値の正常なレポートを知らせる前記無線デバイスからの前記信号は、近隣のノードおよび前記ＣＳＷＭのうちの少なくとも一方から生じる、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２８】
前記複数の無線デバイスのうちの少なくとも１つは、ローカルオペレータインターフェースをさらに含み、前記ローカルオペレータインターフェースは、
前記割り当てられたＲＦチャネルで測定された受信ＲＦ電力の測定値および前記測定に対応する時間と、
前記割り当てられたＲＦチャネルにおける前記受信ＲＦ電力の測定値を表す値と、
のうちの少なくとも１つを表示することができる、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２９】
ハンドヘルド無線デバイスをさらに含み、前記ハンドヘルド無線デバイスは、ユーザによって選択されたＲＦチャネルにおけるＲＦ電力の測定が肯定応答信号および否定応答信号のうちの一方の送信の契機となる信号の受信中ではない場合に、前記選択されたＲＦチャネルにおける受信ＲＦ電力および測定に対応する時間を測定し、
前記ネットワークマネージャは、前記複数の無線デバイスと前記ハンドヘルド無線デバイスとの間の通信を調整し、前記ハンドヘルド無線デバイスに関する前記測定に対応する時間を調整し、同期させ、
前記ハンドヘルド無線デバイスは、前記ネットワークマネージャの処理結果に応じて前記測定を行う、請求項１８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記ＣＳＷＭおよび前記ネットワークマネージャは、ゲートウェイおよびホストコンピュータのうちの少なくとも一方でそれぞれ実行されている、請求項１８に記載のシステム。
【請求項３１】
前記ＣＳＷＭは、前記割り当てられたＲＦチャネルにおける前記受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値を多地点階調マップで表示するように前記ゲートウェイおよび前記ホストコンピュータの少なくとも一方に指示する、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記ＣＳＷＭは、
前記割り当てられたＲＦチャネルにおける受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値を監視し、
前記監視されている値のうちの少なくとも１つが事前に決められた値を超えたときに、ＲＦ干渉を検出し、
システムのオペレータ、およびホストコンピュータで実行される制御または監視ソフトウェアアプリケーションのうちの少なくとも一方に前記ＲＦ干渉を知らせる警告を生成する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項３３】
前記ＣＳＷＭは、さらに、
前記検出されたＲＦ干渉に関して前記割り当てられたＲＦチャネルにおける受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値を解析し、
前記解析された値から、前記ＲＦ干渉に関するＲＦのスペクトルシグネチャを生成し、
前記ＲＦのスペクトルシグネチャを、既知のＲＦ干渉源をそれぞれ特定する複数のＲＦのスペクトルシグネチャと比較し、
前記比較されたＲＦのスペクトルシグネチャから前記ＲＦ干渉源を特定する、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記ＣＳＷＭは、さらに、
前記検出されたＲＦ干渉に関して前記割り当てられたＲＦチャネルにおける受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値および測定に対応する時間を表す前記値を解析し、
前記解析された値から前記ＲＦ干渉に関する時間的パターンを決定し、
前記ＲＦ干渉に関する前記時間的パターンを、既知のＲＦ干渉源をそれぞれ特定する複数のＲＦの時間的パターンと比較し、
前記比較されたＲＦの時間的パターンから前記ＲＦ干渉源を特定する、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３５】
各無線デバイスによって決定された受信ＲＦ電力の測定値を表す前記値は、前記割り当てられたＲＦチャネルに関する統計値であり、前記統計値が、最大、最小、平均、標準偏差、および分散の値のうちの少なくとも１つを含む、請求項１８に記載のシステム。
【請求項３６】
前記ＣＳＷＭは、
前記割り当てられたＲＦチャネルにおいて、前記複数の無線デバイスのうち前記ＣＳＷＭに知られている位置にある少なくとも２つからの前記統計値および前記測定に対応する時間を比較し、
前記比較された統計値および時間、ならびに前記複数の無線デバイスのうちの前記少なくとも２つの前記知られている位置から、前記割り当てられたＲＦチャネルにおけるＲＦ干渉源の２つのあり得る位置を特定し、
前記割り当てられたＲＦチャネルにおける前記ＲＦ干渉源の前記２つのあり得る位置の非ＲＦ干渉特性を比較して前記ＲＦ干渉源の位置を特定し、
システムのオペレータ、およびホストコンピュータで実行される制御または監視ソフトウェアアプリケーションのうちの少なくとも一方に前記ＲＦ干渉の前記干渉源の前記位置をレポートする、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
前記ＣＳＷＭは、
前記割り当てられたＲＦチャネルにおいて、前記複数の無線デバイスのうち前記ＣＳＷＭに知られている位置にある少なくとも３つからの前記統計値および前記測定に対応する時間を比較し、
前記比較された統計値および時間、ならびに前記複数の無線デバイスのうちの前記少なくとも３つの前記知られている位置から、前記割り当てられたＲＦチャネルにおけるＲＦ干渉源の位置を特定し、
システムのオペレータ、およびホストコンピュータで実行される制御または監視ソフトウェアアプリケーションのうちの少なくとも一方に前記ＲＦ干渉の前記干渉源の前記位置をレポートする、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３８】
前記ＣＳＷＭに知られている前記複数の無線デバイスのうちの前記少なくとも３つの前記位置は、固定された位置である、請求項３７に記載のシステム。
【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関し、より具体的には、無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク内および近傍の無線（ＲＦ）干渉を測定し、解析することに関する。
【背景技術】
【０００２】
メッシュネットワークは、産業アプリケーション分野で普及しつつある柔軟なネットワークアーキテクチャである。メッシュネットワークは、多数のノードと、高速なバスをメッシュネットワークに接続するゲートウェイコンピュータ（ゲートウェイ）とを含む。メッシュネットワークは、同じネットワーク内の近隣のノードが互いに直接通信することを可能にし、ゲートウェイへの通信の不必要なルーティングを回避することによって他のネットワークトポロジの制約の多くを免れる。通常はゲートウェイ上で動作するネットワークマネージャとして知られるソフトウェアプログラムが複数の通信経路を各ノードに割り当て、それらの通信経路が、ボトルネックおよびリンクの障害を補償するために切り替えられる。近隣のノードに目標ノードと直接結ぶ通信リレーを形成させることによって、また障害またはボトルネックを迂回してルーティングすることによって、ネットワークの応答時間が改善され、一方、リレー通信に必要とされる送信数を最小にすることによりネットワークの電力使用が最小限に抑えられる。複数の通信経路を使用することは、ネットワークの信頼性を向上させる経路の多様性をもたらす。
【０００３】
無線メッシュネットワークは、メッシュトポロジで組織化された複数の無線デバイス（すなわち、ノード）で構成される通信ネットワークである。自己組織化マルチホップネットワーク（ｓｅｌｆ−ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇ  ｍｕｌｔｉ−ｈｏｐ  ｎｅｔｗｏｒｋ）とも呼ばれることがある真の無線メッシュネットワークでは、各デバイスは、そのデバイス自体のためのメッセージとネットワーク内の他のデバイスのためのメッセージとをルーティングすることができなければならない。メッセージがネットワーク内でノードからノードにホッピングするという概念は、より低電力のＲＦ無線を使用することができ、しかも、メッシュネットワークが大きな物理的エリアにわたってメッセージを一端から他端に搬送することができるので有益である。集中型の基地局と直接通信するリモートデバイスを使用するポイントツーポイントシステムとは対照的に、メッシュネットワークでは高電力の無線は必要とされない。
【０００４】
より低電力の無線の使用は、無線フィールドデバイスのメッシュネットワークなどのセンサ／アクチュエータに基づくアプリケーションのために設計された無線ネットワークシステムに必須である。ネットワークにおける多くのデバイスには、１２０ＶＡＣの供給設備または給電データバスなどの電力供給設備が、近くにない、または計器、センサ、およびアクチュエータを配置しなければならない危険な場所には大きな設置費用をかけることなしに置けないという理由で、ローカルで給電しなければならない。「ローカルで給電される」とは、持ち運び可能な電気化学的な電源（例えば、長寿命バッテリや燃料電池）などローカルの電源によって、または低電力の環境発電電源（例えば、振動、太陽電池や、熱電発電機）によって給電されることを意味する。ローカルの電源の共通の特徴は、長寿命バッテリの場合のように蓄えられるか、または熱電発電機の場合のように生成されるそれらの電力容量が限られていることである。低い設置コストを求める経済的必要性から、バッテリ給電式デバイスが無線センサネットワークの一部として通信することが必要となることがしばしばある。充電できない一次電池などの限られた電源の効率的利用は、良好に機能する無線センサデバイスにとって極めて重要である。バッテリは、５年を超えて持つことが期待され、好ましくは、製品寿命と同じだけ持つことが期待される。
【０００５】
電力を節約するために、一部の無線フィールドデバイスのネットワークプロトコルは、メッセージをリスニングするために限られた量の時間だけ任意のノードまたはデバイスのトランシーバをオンにすることによって任意の期間中にそれらのノードまたはデバイスが処理することができるトラフィックの量を制限する。したがって、平均電力を下げるために、プロトコルは、トランシーバのオン状態とオフ状態との間での断続的な切り替え（ｄｕｔｙ−ｃｙｃｌｉｎｇ）を可能にし得る。一部の無線フィールドデバイスのネットワークプロトコルは、ネットワーク全体が同時にオンになりオフになるように全体的なデューティサイクルを使用し、電力を節約することがある。時分割多元接続（ＴＤＭＡ）に基づくプロトコルなどの他のプロトコルは、一緒にリンクされているノードの通信しているペアだけが所定の時間に同期してオンおよびオフになるようにスケジューリングされるローカルのデューティサイクルを使用することがある。概して、ネットワークマネージャは、ノードのペアに対してリンクを割り当て、さらに、そのときに必要に応じて、通信のための特定のタイムスロット、トランシーバによって使用されるべきＲＦチャネル、誰が受信しているべきか、および誰が送信しているべきかを割り当てる（例えば、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）などのＲＦチャネルホッピングプロトコルを用いるＴＤＭＡ）。ネットワークマネージャは、デューティサイクルを同期し、複数の通信経路を割り当て、ノード間の通信を調整し、状況に合わせて制御メッセージ、通信スケジュール、およびデータクエリを生成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
デバイス間およびデバイスとゲートウェイとの間の通信のための代替経路を形成するメッシュネットワークの自己組織化能力は、無線メッセージのための冗長な経路を提供する。別の経路が環境の影響でまたはＲＦ干渉が原因で遮断または劣化してもメッセージが通るための少なくとも１つの代替経路が存在することを保証することによって、通信の信頼性を高める。しかしながら、メッシュネットワークに備わっているロバストな通信の信頼性にもかかわらず、未知の干渉源からのＲＦ干渉が、ネットワークの性能を悪化させる可能性がある。概して、干渉を回避するために代替経路を使用することは、ゲートウェイとメッセージを送受信するために、狭められたレンジでエネルギーを浪費する再送信をするのでより多くのホップを生じる。ＲＦ干渉が十分に深刻である場合、ノードへのすべての送信およびノードからのすべての送信は、ＲＦ干渉が持続する限り遮断される可能性がある。
【０００７】
ＲＦ干渉源は、本来、断続的で一過性であることが多いので、それら干渉源の検出および特定を難しく、時間がかかるものにする。リアルタイムでＲＦ干渉源を検出し、その位置を特定することは、干渉源の迅速な特定および軽減を可能にし、さらには、ネットワークの信頼性を高める。携帯電話通信ネットワークなどの無線通信ネットワークにおいて干渉を監視するためのシステムが提案されているが、概して、そのようなシステムは、そのようなシステムの比較的高い電力の要件が原因で無線フィールドデバイスのメッシュネットワークには適していない。ＲＦの実地調査は、特殊なＲＦ機器と特別に訓練された人員とを必要とするために費用が高い。その場合でさえ、与えられる情報は、真のＲＦ環境のあるときのスナップショットに過ぎず、重要な一過性のＲＦ干渉の事象を見逃す可能性がある。結局、実地調査によるデータは、周囲の施設および工場施設のインフラストラクチャの継続的な変化と、「工場設備の柵の外」で起こる変化とが原因ですぐに古くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク内および近傍の無線（ＲＦ）干渉を測定し、解析するためのシステムを含む。集中ソフトウェアモジュール（ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ  ｓｏｆｔｗａｒｅ  ｍｏｄｕｌｅ）（ＣＳＷＭ）が、割り当てられたＲＦチャネルで受信されたＲＦ電力の測定値を表す、無線フィールドデバイスのメッシュネットワークの１つまたは複数の無線デバイスからの値およびＲＦ電力の測定値の測定に対応する時間を表す値を収集し、解析する。無線フィールドデバイスのメッシュネットワークの各無線デバイスは、割り当てられたＲＦチャネルで受信されたＲＦ電力および測定に対応する時間を測定し、その測定が、無線デバイスによる肯定応答信号かまたは否定応答信号かのどちらかのその後の送信の契機となる信号の受信中以外の時間に行われた場合、その測定値を記憶する。各無線デバイスの記憶されたＲＦ電力の測定値および記憶された測定に対応する時間は、ＲＦ電力の測定値を表す値およびＲＦ電力の測定値の測定に対応する時間を表す値を決定するために使用され、その後破棄される。これらの代表値は、これらの代表値の正常なレポートを知らせる信号が無線デバイスによって受信されるまで無線デバイス内に記憶される。ネットワークマネージャが、無線デバイスの間の通信を調整し、無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク全体でＲＦ電力の測定値の測定に対応する時間を調整し、同期させる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク内および近傍のＲＦ干渉を測定し、解析する本発明の実施形態を示す図である。
【図２Ａ】送信機ノードおよび受信機ノードに関するタイムスロット内のサブスロットの相補的構成を示す図である。
【図２Ｂ】送信機ノードおよび受信機ノードに関するタイムスロット内のサブスロットの相補的構成を示す図である。
【図２Ｃ】送信機ノードおよび受信機ノードに関するタイムスロット内のサブスロットの相補的構成を示す図である。
【図２Ｄ】送信機ノードおよび受信機ノードに関するタイムスロット内のサブスロットの相補的構成を示す図である。
【図３Ａ】送信機ノードおよび受信機ノードに関するタイムスロット内の「クワイエットサブスロット（ｑｕｉｅｔ  ｓｕｂ−ｓｌｏｔ）」の相補的構成を示す図である。
【図３Ｂ】送信機ノードおよび受信機ノードに関するタイムスロット内の「クワイエットサブスロット（ｑｕｉｅｔ  ｓｕｂ−ｓｌｏｔ）」の相補的構成を示す図である。
【図３Ｃ】送信機ノードおよび受信機ノードに関するタイムスロット内の「クワイエットサブスロット（ｑｕｉｅｔ  ｓｕｂ−ｓｌｏｔ）」の相補的構成を示す図である。
【図４】アクセスポイントによってサービスを提供されるメッシュネットワークのエリアが部分的に重なっているか否かにかかわらず、複数のアクセスポイントを用いる無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク内および近傍のＲＦ干渉を測定し、解析するための本発明の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、メッシュネットワークトポロジを有する無線フィールドデバイスのネットワーク内および近傍の無線周波数（ＲＦ）干渉を測定し、解析することに関して検討される。当業者は、本発明が、他のネットワークトポロジにも同じように適しており、記載の実施形態のみに限定されず、本発明は、添付の特許請求の範囲に入るすべての実施形態を含むことを認めるであろう。
【００１１】
本発明は、ＲＦ干渉源を検出するために、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠する無線を用いる無線デバイスなどの無線デバイスで利用可能な受信ＲＦ電力測定能力を使用する。ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格は、非常に限られた電力消費の要件を有する固定の、可搬型の、およびノマディックなデバイスとの低データ転送速度の無線接続のための物理レイヤ（ＰＨＹ）および媒体アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤを定義する。非常に限られた電力消費の要件は、例えば、携帯電話機に関する電力消費の要件よりも大幅に低い。ＩＥＥＥ８０２．１５．４の２．４ＧＨｚに対応した無線は、２．４ＧＨｚの産業・科学・医療（ＩＳＭ）用無線帯域内の１６個のＲＦチャネルのいずれかで送受信し、これらのチャネルのいずれかで受信ＲＦ電力を測定することができる。受信ＲＦ電力測定機能は、この規格ではエネルギー検出（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）（ＥＤ）と呼ばれるが、より広くは受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）測定と呼ばれる。ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格は、ＲＳＳＩ測定に関する２つの応用例を記載する。第１は、同じ無線ネットワークのメンバーによる不必要なＲＦ干渉を回避するためのクリアチャネルアセスメント（Ｃｌｅａｒ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ）（ＣＣＡ）機能の一部としてのものである。ＣＣＡ機能のいくつかのモードの一部として、送信デバイスは、割り当てられた送信チャネルがネットワーク内で他の送信がない状態であることを保証するために、開始されるべき送信の直前にＲＦチャネルでＲＳＳＩを測定する。ＲＦチャネルにおけるＲＳＳＩの測定値が閾値を超えており、ネットワーク内の近くのデバイスがそのチャネルで既に送信していることを示す場合、干渉の可能性があるデバイスは、既に占有されているチャネルに対して干渉を生じることを回避するために、ランダムな時間間隔の間、送信を遅らせる。概して、ＣＣＡ機能は、近くのデバイスが同じＲＦチャネルで同時に送信する可能性がないように、通常、すべての通信がネットワークマネージャによって同期され、調整されるので、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）などのチャネルホッピングプロトコルを用いる時分割多元接続（ＴＤＭＡ）では使用されない。
【００１２】
第２の応用例では、一部のネットワーク管理アルゴリズムが、受信信号の強度を用いて、デバイス間のリンクで使用するべき最良の特定のＲＦチャネルを決定する。ＲＳＳＩの読み取り値が減少し始める場合、ネットワークマネージャは、継続するリンクの信頼性を保証するために、デバイス間の動作のための異なるＲＦチャネルを選択することができる。代替的に、リンクのすべてのＲＦチャネルにおけるＲＳＳＩの読み取り値が、ネットワーク内のメッセージのルーティングに使用すべき最も強いリンクを決定するために組み合わされ、平均される。事前に定義されたエラー条件に基づいて成功した送信または不成功の送信の受信信号強度のみが無線デバイスによって記憶され、ネットワークマネージャにレポートされるが、それは、受信信号強度が、他のＲＦ干渉源からの干渉エネルギーを含む場合でさえ、ネットワーク内のトラフィックのＲＦチャネルの状態を表すからである。
【００１３】
成功した送信は、受信ノードから送信ノードへの肯定応答信号またはＡＣＫと呼ばれる返信によって受信を知らされる。ＡＣＫ応答を受信すると、送信ノードは、元の送信されたメッセージを削除し、そして、受信ノードが、そのメッセージをメッシュネットワーク内の次のホップに転送する責任を負うことになる。特定の事前に定義されたエラー条件に基づいて不成功の送信の結果、否定応答信号またはＮＡＣＫが受信ノードから送信ノードに送られる。ＮＡＣＫ応答を受信すると、送信ノードは、その送信ノードの次のスケジューリングされたタイムスロットにおいて異なるＲＦチャネルでまたは異なるノードにメッセージを再送信するが、その送信ノードは、送信先ノードからＡＣＫ応答を受信するまで送信された元のメッセージを削除しない。
【００１４】
ＮＡＣＫ応答を生じる事前に定義されたエラー条件は、無線プロトコルに応じて異なる。一部のプロトコルにおいて、ＮＡＣＫ応答が生じる条件は、例えば、受信ノードのメッセージバッファが満杯であること、フレームのチェックサムのエラー、およびメッセージ完全性符号（ｍｅｓｓａｇｅ  ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ  ｃｏｄｅ）のエラーを含む。ＡＣＫまたはＮＡＣＫ応答が生じない不成功の送信も、無線プロトコルに応じて異なり、例えば、フレームのチェックサムのエラー、メッセージ完全性符号のエラー、誤ったネットワークＩＤ、または微弱すぎるかもしくは歪みが大きすぎて受信ノードにおいてメッセージが送信されたことすら検出できない信号などが原因である可能性がある。一部のエラー条件、例えば、フレームのチェックサムのエラーは、特定の無線プロトコルに関する事前に定義されたエラー条件に応じて、一部の無線プロトコルではＮＡＣＫ応答をし、他の無線プロトコルではＮＡＣＫ応答をしない。いずれの場合も、プロトコルの事前に定義されたエラー条件を満たさない不成功の送信は無視され、ＡＣＫ応答が送信されないか、またはＮＡＣＫ応答が送信されて、その時間に関連するＲＳＳＩの測定値は削除される。
【００１５】
本発明は、無線デバイスを使用して、ある期間にわたって使用された各ＲＦチャネルのＲＳＳＩの測定値を記録し、解析することによって無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク内および近傍のＲＦ干渉を測定し、ＲＳＳＩの測定値は、無線デバイスによるＡＣＫ応答かまたはＮＡＣＫ応答かのどちらかのその後の送信の契機となる信号の受信中以外の時間の間に取得され、記録される。それは、バックグラウンドのまたは外部のＲＦ干渉が最も容易かつ正確に検出されるいわゆるネットワーク内のクワイエットタイム（ｑｕｉｅｔ  ｔｉｍｅ）と呼ばれる時間中である。あり得るネットワーク内のクワイエットタイムのうちの３つは、以下で説明されるように、オープンリッスン（ｏｐｅｎ  ｌｉｓｔｅｎ）、オープンチャネルスロット（ｏｐｅｎ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｓｌｏｔ）、およびクワイエットサブスロットの期間である。
【００１６】
ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）などのチャネルホッピングプロトコルを用いるＴＤＭＡデータリンクレイヤを使用するメッシュネットワークは、その堅牢な設計によって、異種のノードからのＲＳＳＩの測定値を測定し、収集し、レポートし、解析することに特によく適している。タイムスロットが、リンクレベルの通信のためにネットワークマネージャによって割り振られ、ネットワーク全体を通じて１ミリ秒以内まで同期され、ＲＳＳＩの測定時間およびその後の相関するＲＳＳＩの測定データの正確な制御を可能にする。また、ネットワークマネージャは、タイムスロットにおいてそれぞれの割り振られたリンクのためのチャネルを直接的かまたは間接的かのどちらかで割り当てることによってＲＦチャネルの割り当てを調整する。デバイスは、ネットワークマネージャによって制御される時間同期メカニズムの一部としてメッシュネットワーク全体を通じてインクリメントされる絶対的なタイムスロット番号に基づいてＲＦチャネルを変更するように事前にプログラムされ、したがって、通常、２つのリンクが任意のタイムスロット内で同じＲＦチャネルを利用することはない。このチャネルホッピングは疑似ランダムであり、つまり、デバイスは、ランダムに見える順序でチャネルを変え、結局、すべてのＲＦチャネルを等しく使用する。
【００１７】
ネットワーク内のクワイエットタイム中において本発明の無線デバイスによって取得されたＲＳＳＩの測定値および測定に対応する時間は、受信ＲＦ電力の測定値を表す値および測定に対応する時間を表す値を決定されるまで、それらが使用され、それらの測定値を取得する無線デバイス内に記憶される。受信ＲＦ電力の測定値を表す値を決定することは、例えば、統計値を決定すること、単位変換を行うこと、または元のＲＳＳＩの測定値をまったく変更しないことを含む。各ＲＦチャネルに関する統計値は、例えば、測定された平均ＲＦ電力、測定されたＲＦ電力の標準偏差、測定されたＲＦ電力の分散、期間の開始時間、期間の終了時間、測定された最大ＲＦ電力、最大ＲＦ電力が測定された時間、測定された最小ＲＦ電力、および最小ＲＦ電力が測定された時間、ならびにデューティサイクルを含む。ＲＦ電力の測定値を表す値は、チャネルごとにチャネルに対して決定され、最終的にはＩＳＭ帯域をカバーし、特定のデバイスの周辺のＲＦエネルギーを表す。ＲＦ電力の測定値を表すこれらの値は、通常、各チャネルに関するバックグラウンドのＲＳＳＩの測定レベルを表す。バックグラウンドのＲＳＳＩの測定レベルを超える受信ＲＦ電力の測定値を表す値は、ＲＦ干渉源を示す。受信ＲＦ電力の測定値を表す値および測定に対応する時間を表す値は、概してゲートウェイコンピュータで実行される集中ソフトウェアモジュール（ＣＳＷＭ）に、メッシュネットワークを介して、周期的かまたは要求に応じてかのどちらかでレポートで送信される。各デバイスからのレポートの送信は、ネットワークの通常の動作に大きな影響がないように時間をずらしてスケジューリングされる。ＣＳＷＭは、ＲＦ電力の測定値を表す値のレポートを組み合わせて、ＲＦチャネル毎に複数のデバイスからの測定値の測定に対応する時間の相関を取る。デバイスのうちの少なくとも３つの既知の位置とともに、ＣＳＷＭは、干渉の期間を判定し、その干渉源または複数の干渉源（例えば、Ｗｉ−Ｆｉチャネル１）を特徴付け、そのＲＦ干渉源または複数のＲＦ干渉源の位置を特定し、干渉がユーザによって定義された閾値を超える場合には警告を生成する。ＣＳＷＭは、任意の干渉の情報および警告を、ホストコンピュータで実行される別個のソフトウェアアプリケーションに、またはシステムのオペレータが使用するディスプレイに伝達することが好ましい。
【００１８】
無線フィールドデバイスのメッシュネットワークの残りと通信する無線デバイスの能力を一時的に使えなくするほど干渉が深刻である状況で、近くの無線デバイスは、まだ、干渉を検出することができ、受信ＲＦ電力の測定値を表す値およびそれらの測定値の測定に対応する時間を表す値のレポートを、無線フィールドデバイスのメッシュネットワークのまだ機能しているリンクを通じてＣＳＷＭに返すことができる。近くの無線デバイスからのＲＦ電力の測定値を表す値およびそれらの測定値の測定に対応する時間を表す値の相関を取り、デバイスのうちの少なくとも３つの既知の位置を組み合わせることによって、本発明は、干渉が無線デバイスを一時的に使えなくするほど深刻であるときでさえも、標準的な三角測量アルゴリズムを用いることによって、使えなくするＲＦ干渉源の位置を判定することができる。
【００１９】
本発明は、それぞれの記録された測定値ではなく統計情報だけをレポートするときに、もっぱら周期的に、例えば、１５分ごとにレポートを送信することによって、ネットワーク全体でＲＦ干渉を実質的に継続的に検出し、レポートするために必要なエネルギーを最小化する。検出は実質的に継続的であるので、断続的で一過性であるＲＦ干渉源の位置を突き止め、特定する。上述のように、エネルギーの使用を最小化することは、無線フィールドデバイスのネットワークにおいて必須である。以下で説明されるネットワーク内のクワイエットタイム中の測定は、どれぐらいの頻度で測定値が記録され、ＣＳＷＭに送信されるかという点で違いがあり、それに対応して、エネルギーの使用状態も異なる。オープンリッスン測定と、オープンチャネルスロット測定と、クワイエットサブスロット測定との間を移り変わることによって、より積極的な干渉の検出および位置特定の必要性と、必要とされるエネルギーの使用状況との間でバランスを取ることができる。
【００２０】
図１は、無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク内および近傍のＲＦ干渉を測定し、解析する本発明の実施形態を示す図である。図１は、ホストコンピュータ１２、高速ネットワーク１４、ゲートウェイ１６、および無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１８を含む制御およびプロセス監視システム１０を示す。無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１８は、無線デバイスまたはノード２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎおよびアクセスポイント２２を含む。ゲートウェイ１６はネットワークマネージャ２４およびＣＳＷＭ２６を含むが、代替的に、これらのどちらかまたは両方はホストコンピュータ１２にある可能性がある。ホストコンピュータ１２は、ソフトウェアアプリケーション２９を含む。ソフトウェアアプリケーション２９は、例えば、制御ソフトウェアまたは監視ソフトウェアである。ゲートウェイ１６は、メッシュネットワーク１８を高速ネットワーク１４を介してホストコンピュータ１２に接続する。アクセスポイント２２は、ゲートウェイ１６と無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎとの間のインターフェースである。専用リンク２８は、アクセスポイント２２をゲートウェイ１６に接続する。代替的に、アクセスポイント２２は、ゲートウェイ１６に統合され、専用リンク２８が必要ないようにする可能性がある。アクセスポイント２２および無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎは、無線を使用するとともに、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠する無線などの、受信ＲＦ電力の測定能力を有する。アクセスポイント２２および無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎは、当技術分野でよく知られている回路のような、値を記憶し、基本的な統計的計算を実行するための回路も使用する。アクセスポイント２２および無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎは、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）などのチャネルホッピングプロトコルを用いるＴＤＭＡを使用する無線メッシュネットワークとして互いに通信する。任意的に、アクセスポイント２２または無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎのうちの少なくとも１つは、それぞれ、さらに、ローカルオペレータインターフェース（ＬＯＩ）２３、２１をそれぞれ含む。ＬＯＩ２３、２１は、ディスプレイと、限られた入力機能、概して少数のボタンとを含む。図１にやはり示されているのは、ＲＦ干渉源Ｒ１である。
【００２１】
メッセージが、高速ネットワーク１４を介してホストコンピュータ１２からゲートウェイ１６に伝達される。無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１８の無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎのうちの１つに宛てたメッセージは、専用リンク２８を介してゲートウェイ１６から無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１８のアクセスポイント２２に送信される。次いで、アクセスポイント２２が、そのメッセージを、いくつかの異なる経路のうちの１つを介して無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１８の無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎのうちの１つに直接またはホップバイホップのどちらかで送信する。同様に、無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１８の無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎのうちの１つからのメッセージは、そのメッセージがアクセスポイント２２に到着するまでいくつかの経路のうちの１つを介してノードからノードに無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１８内を戻るようにルーティングされる。次いで、アクセスポイント２２が、メッセージを、専用リンク２８を介してゲートウェイ１６に送信する。ホストコンピュータ１２宛てのメッセージは、高速ネットワーク１４を介してゲートウェイ１６からホストコンピュータ１２に伝達される。無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１８全体で通信を調整するために必要なノード間のタイムスロット、リンクの割り当て、およびＲＦチャネルの割り当ては、ネットワークマネージャ２４によって割り振られる。無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１８に関するタイムスロットおよびＲＦチャネルの割り振りならびにリンクの割り当ては、専用リンク２８を介してゲートウェイ１６からアクセスポイント２２に送信される。アクセスポイント２２は、タイムスロットの割り当て、ＲＦチャネルの割り当て、およびリンクの割り当てを、直接およびホップバイホップのどちらかで無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎに送信する。
【００２２】
本発明の一実施形態において、ネットワーク内のクワイエットタイム中にＲＳＳＩの測定値を取得して、記録するときのＲＦ干渉の検出は、「オープンリッスン」の間に行われる。オープンリッスンの間には、受信ノードは信号の受信を予期するが、送信ノードによって信号が送信されない時間を含む。これは、送信ノードが、単純に、その送信ノードに割り当てられたタイムスロットが到来したときに送信すべきメッセージを何も持っていない可能性があるために起こり得る。ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）などのチャネルホッピングプロトコルを用いるＴＤＭＡでは、ネットワークマネージャが、ノードのペアがメッセージを転送するためのリンクに割り当てられる複数の時間またはタイムスロットをスケジューリングする。これは、メッセージが伝わることを保証するネットワークの信頼性を高める。第１のリンクの割り当てがうまくいかない場合、第２のまたは第３のリンクの割り当てがうまく働かなくてはならない。しかし、多くの場合、メッセージは、最初の試みで伝わり、肯定応答が送られ、そして、送信ノードによって削除される。これにより、受信ノードは、リスニングしながらＲＳＳＩの測定値を取得するが、送信ノードは、送信すべきものが何もないオープンリッスンリンクを後に残す可能性がある。概して、無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク内の他のデバイスはその特定のＲＦチャネルにおいてそのタイムスロットで送信するようにスケジューリングされていないので、ＲＳＳＩの測定値は、バックグラウンドレベルのＲＦの雑音またはＲＦ干渉の存在を示し、ネットワーク内のトラフィックを示さない。そのタイムスロットで送信すべきものが何もない送信ノードも、その送信ノードの無線をアクティブ化し、割り当てられたＲＦチャネルでＲＳＳＩの測定値を取得する可能性がある。したがって、１つのリンクに関連する２つのデバイスが、それらのデバイスのリンクレベルの知識を用いて、２つの異なる位置から同時に同じＲＦチャネルで取得されて調整されたＲＳＳＩの測定値を取得することができる。
【００２３】
オープンリッスンでは、受信ノードによって信号の受信が予期され、送信ノードによって送信されるが、上述の理由でＡＣＫ応答もＮＡＣＫ応答も返信されない時間をも含む。受信ノードからは、これは、認識可能なネットワーク内の送信が検出されないので、ネットワーク内のクワイエットタイムであるように見える。これらの条件の下で行われたＲＳＳＩの測定は、送信ノードが割り当てられたＲＦチャネルで確かに何かを送信するので純粋なバックグラウンドレベルのＲＦの雑音を示さない可能性があるが、そのようなＲＳＳＩの測定は、送信の失敗を引き起こした可能性があるＲＦ干渉源に関する重要な情報をもたらす。
【００２４】
図２Ａおよび図２Ｂは、送信の契機となるＡＣＫ応答およびＮＡＣＫ応答のどちらかの信号の受信中の受信無線デバイスにおける送信機ノードおよび受信機ノードに関するタイムスロット内のサブスロットの相補的構成をそれぞれ示す。図２Ａ〜２Ｄおよび図３Ａ〜３Ｂに関して、「Ｔｘ」は送信を意味し、「Ｒｘ」は受信を意味する。それぞれの割り振られたタイムスロットは、指定された送信機ノードおよび指定された受信機ノードを有する。タイムスロットは、さまざまな長さおよび種類のサブスロットの構成によって組み立てられており、それらのサブスロットが、タイムスロット内で送信機および受信機によって行われるアクションのタイミングを管理する。構成は、リンクされたノードの間で相補的であり、連続的に繰り返される。図２Ａに示されるように、送信機のタイムスロット３０ａは、Ｔｘオフセットサブスロット３２ａから始まり、その次にＴｘサブスロット３４ａが続く。Ｔｘサブスロット３４ａの後にはＴｘ−ｔｏ−Ｒｘサブスロット３６ａが続き、そして次にＡＣＫ／ＮＡＣＫリスニングサブスロット３８ａとＴｘ空サブスロット４２ａとが続く。図２Ｂは、受信機のタイムスロット５０ａにおいて、Ｔｘリスニングサブスロット５４ａから始まり、その後にＲｘ−ｔｏ−Ｔｘサブスロット５６ａと、Ｔｘ  ＡＣＫ／ＮＡＣＫサブスロット５８ａと、Ｒｘ空サブスロット６０ａとが続くことを示す。送信機のタイムスロット３０ａおよび受信機のタイムスロット５０ａは、実際には、送信機ノードおよび受信機ノードからそれぞれ見た同じネットワークのタイムスロットである。
【００２５】
受信機のタイムスロット５０ａの初めに、受信機ノードは、その受信機ノードの無線をオンにし、Ｔｘリスニングサブスロット５４ａの間、送信機ノードからのすべての送信をリスニングする。この時間の間に、送信機のタイムスロット３０ａの初めに、送信機ノードは沈黙しており、Ｔｘオフセットサブスロット３２ａによってすべての送信を遅らせる。Ｔｘオフセットサブスロット３２ａの長さは、ネットワークの時間同期の最大誤差以上である。これは、受信機ノードがリスニングの準備ができるまで送信機ノードが送信を始めないことを保証する。Ｔｘオフセットサブスロット３２ａの後、送信機ノードが無線オン状態にされ、Ｔｘサブスロット３４ａ中に送信する。Ｔｘサブスロット３４ａの長さは、データに付随するすべてのヘッダバイトおよびトレーラバイトを含むデータパケットに対応するのに十分である。Ｔｘリスニングサブスロット５４ａの長さは、Ｔｘサブスロット３４ａの長さにネットワークの時間同期の誤差の少なくとも２倍を足したものによって決定される。これは、最大のネットワークの時間調整誤差の方向に関係なく、Ｔｘサブスロット３４ａのすべてがＴｘリスニングサブスロット５４ａ内に収まることを保証する。Ｔｘリスニングサブスロット５４ａ中に、受信機は、上述のＥＤ機能を用いてＲＳＳＩの測定を行い、測定値、ならびに測定の時間およびＲＦチャネルを記憶する。Ｔｘサブスロット３４ａの後、送信機ノードは、Ｔｘ−ｔｏ−Ｒｘサブスロット３６ａ中にその送信機ノードの無線状態を送信モードから受信モードに切り替え、次いで、ＡＣＫ／ＮＡＣＫリスニングサブスロット３８ａ中に受信ノードからのＡＣＫまたはＮＡＣＫ応答のリスニングを開始する。Ｔｘリスニングサブスロット５４ａの間に受信ノードがデータパケットを正常に受信する場合、その受信ノードは、Ｒｘ−ｔｏ−Ｔｘサブスロット５６ａ中にその受信ノードの無線状態を受信モードから送信モードに切り替え、次いで、Ｔｘ  ＡＣＫ／ＮＡＣＫサブスロット５８ａ中に送信機ノードにＡＣＫ応答を送信する。あるいは、Ｔｘリスニングサブスロット５４ａの間に、受信ノードが、事前に定義されたエラー条件に基づいてデータパケットを正常に受信しない場合、その受信ノードは、Ｒｘ−ｔｏ−Ｔｘサブスロット５６ａ中にその受信ノードの無線状態を受信モードから送信モードに切り替え、次いで、Ｔｘ  ＡＣＫ／ＮＡＣＫサブスロット５８ａ中に送信機ノードにＮＡＣＫ応答を送信する。どちらの場合も、Ｔｘ  ＡＣＫ／ＮＡＣＫサブスロット５８ａの後、受信機ノードは、デバイス間のリンクで使用すべき最良の特定のＲＦチャネルを決定するためにネットワーク管理アルゴリズムで使用するために記憶されたＲＳＳＩ情報を保有し、その受信機ノードの無線機能を遮断し、Ｒｘ空サブスロット６０ａの間、次のタイムスロットの開始を待つ。ＡＣＫ／ＮＡＣＫリスニングサブスロット３８ａは、少なくともＲｘ−ｔｏ−Ｔｘサブスロット５６ａおよびＴｘ  ＡＣＫ／ＮＡＣＫサブスロット５８ａの長さに対応するのに十分なだけ長い。これは、Ｔｘ  ＡＣＫ／ＮＡＣＫサブスロット５８ａのすべてがＡＣＫ／ＮＡＣＫリスニングサブスロット３８ａ内に収まることを保証する。ＡＣＫ／ＮＡＣＫリ��ニングサブスロット３８ａの後、送信機ノードは、その送信機ノードの無線機能を遮断し、Ｔｘ空サブスロット４２ａの間、次のタイムスロットの開始を待つ。
【００２６】
図２Ｃおよび図２Ｄは、送信機ノードおよび受信機ノードに関するタイムスロット内のサブスロットの相補的構成であって、送信機において送信すべきものがないときのオープンリッスンの実施形態をそれぞれ示す。送信元無線デバイスとしての送信機において送信すべきものがないので、これは、ＡＣＫ応答またはＮＡＣＫ応答のいずれかによって送信先無線デバイスとしての受信機によるその後の送信の契機も生じさせない。図２Ｃは、送信機のタイムスロット３０ｂが、Ｔｘオフセットサブスロット３２ｂで始まり、その後にＴｘオープンリッスン６２が続き、その後にＴｘ空サブスロット４２ｂが続くことを示す。図２Ｄは、受信機のタイムスロット５０ｂが、Ｔｘリスニングサブスロット５４ｂで始まり、その後にＲｘ空サブスロット６０ｂが続くことを示す。送信機のタイムスロット３０ｂおよび受信機のタイムスロット５０ｂは、実際には、送信機ノードおよび受信機ノードからそれぞれ見た同じネットワークのタイムスロットである。
【００２７】
受信機のタイムスロット５０ｂの初めに、受信機ノードは、図２Ｂに関して説明されたように、その受信機ノードの無線オン状態にし、Ｔｘリスニングサブスロット５４ｂの間、送信機ノードからのすべての送信をリスニングする。このとき、受信機ノードは、送信機において送信すべきものがないことを知らず、上述のＥＤ機能を用いてＲＳＳＩの測定を行い、測定値、ならびに測定の時間およびＲＦチャネルを記憶する。受信ノードは、Ｔｘリスニングサブスロット５４ｂ中にデータパケットを正常に受信しなかったので、その受信ノードの無線状態を受信モードから送信モードに切り替えない。その代わりに、受信ノードは、無線オフ状態に切り替え、ＲＦ干渉の検出に使用するために記憶されたＲＳＳＩ情報を保有し、Ｒｘ空サブスロット６０ｂの間、次のタイムスロットの開始を待つ。この時間の間に、送信機のタイムスロット３０ｂの初めに、送信機ノードは、Ｔｘオフセットサブスロット３２ｂによってすべての活動を遅らせる。Ｔｘオフセットサブスロット３２ｂの長さは、ネットワークの時間同期の最大誤差以上である。Ｔｘオフセットサブスロット３２ｂの後、Ｔｘオープンリッスン６２の間に、送信すべきものがない送信機ノードは、その送信機ノードを無線オン状態に切り替え、上述のＥＤ機能を用いてＲＳＳＩの測定を行い、測定値、ならびに測定の時間およびＲＦチャネルを記憶する。Ｔｘオープンリッスン６２の後、送信機ノードは、ＲＦ干渉の検出に使用するために記憶されたＲＳＳＩ情報を保有し、その送信機ノードの無線機能を遮断し、Ｔｘ空サブスロット４２ｂの間、次のタイムスロットの開始を待つ。
【００２８】
図２Ａおよび図２Ｄは、送信機ノードおよび受信機ノードに関するタイムスロット内のサブスロットの相補的構成であって、受信ノードによって信号を受信することを予期されて、送信ノードによって信号が送信されるが、送信に失敗し、その失敗が使用されるプロトコルの事前に定義されたエラー条件を満たさないためにＡＣＫ応答もＮＡＣＫ応答も送信されないときの、オープンリッスンの実施形態をそれぞれ示す。受信ノードから見ると、これは、認識可能なネットワーク内の送信が検出されないので、ネットワーク内のクワイエットタイムであるように見える。受信機のタイムスロット５０ｂの初めに、受信機ノードは、図２Ｂに関して説明されたように、その受信機ノードの無線オン状態にし、Ｔｘリスニングサブスロット５４ｂの間、送信機ノードからのすべての送信をリスニングし、上述のＥＤ機能を用いてＲＳＳＩの測定を行い、測定値、ならびに測定の時間およびＲＦチャネルを記憶する。受信ノードは、Ｔｘリスニングサブスロット５４ｂ中にデータパケットを正常に受信しなかったので、その受信ノードの無線状態を受信モードから送信モードに切り替えない。その代わりに、受信ノードは、無線オフ状態に切り替え、ＲＦ干渉の検出に使用するために記憶されたＲＳＳＩ情報を保有し、Ｒｘ空サブスロット６０ｂの間、次のタイムスロットの開始を待つ。一方、送信機ノードは、図２Ａに関して上で説明されたように動作する。送信機のタイムスロット３０ａおよび受信機のタイムスロット５０ｂは、実際には、送信機ノードおよび受信機ノードからそれぞれ見た同じネットワークのタイムスロットである。
【００２９】
ネットワーク内のクワイエットタイム中におけるＲＳＳＩの測定値が記録されるときにＲＦ干渉を検出する本発明の別の実施形態において、割り振られたＲＦチャネルで割り振られたタイムスロット中に送信を送るまたは受信するようにスケジューリングされた無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１８の無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎのそれぞれおよびアクセスポイント２２は、ネットワークが完全に沈黙しているとき、タイムスロットの一部または「サブスロット」中に、割り当てられたチャネルでＲＳＳＩを測定する。図３Ａおよび図３Ｂは、この実施形態の送信機ノードおよび受信機ノードに関するタイムスロット内の「クワイエットサブスロット」の相補的構成をそれぞれ示す。それぞれの割り振られたタイムスロットは、指定された送信機ノードおよび指定された受信機ノードを有する。タイムスロットは、さまざまな長さおよび種類のサブスロットの構成によって組み立てられており、それらのサブスロットが、タイムスロット内で送信機および受信機によって行われるアクションのタイミングを管理する。構成は、リンクされたノードの間で相補的であり、連続的に繰り返される。図３Ａに示されるように、送信機のタイムスロット３０ｃは、Ｔｘオフセットサブスロット３２ｃから始まり、その次にＴｘサブスロット３４ｃが続く。Ｔｘサブスロット３４ｃの後にはＴｘ−ｔｏ−Ｒｘサブスロット３６ｃが続き、そして次にＡＣＫ／ＮＡＣＫリスニングサブスロット３８ｃと、Ｔｘクワイエットサブスロット４０と、Ｔｘ空サブスロット４２ｃとが続く。図３Ｂは、受信機のタイムスロット５０ｃがＲｘクワイエットサブスロット５２から始まり、その後にＴｘリスニングサブスロット５４ｃが続くことを示す。Ｔｘリスニングサブスロット５４ｃの後には、Ｒｘ−ｔｏ−Ｔｘサブスロット５６ｃと、Ｔｘ  ＡＣＫ／ＮＡＣＫサブスロット５８ｃと、Ｒｘ空サブスロット６０ｃとが続く。送信機のタイムスロット３０ｃおよび受信機のタイムスロット５０ｃは、実際には、送信機ノードおよび受信機ノードからそれぞれ見た同じネットワークのタイムスロットである。
【００３０】
受信機のタイムスロット５０ｃの初めに、Ｒｘクワイエットサブスロット５２中に、受信機ノードは、上述のＥＤ機能を用いてＲＳＳＩの測定を行い、測定値、ならびに測定の時間およびＲＦチャネルを記憶する。この間、送信機ノードは沈黙しており、Ｔｘオフセットサブスロット３２ｃによってすべての送信を遅らせる。Ｔｘオフセットサブスロット３２ｃの長さは、ネットワークの時間同期の最大誤差に、受信機ノードがその受信機ノードのＲＳＳＩの測定値を取得するための時間、およびＲｘクワイエットサブスロット５２ｃを足したものの総和以上である。Ｔｘオフセットサブスロット３２ｃは、Ｒｘクワイエットサブスロット５２のＲＳＳＩの測定と同時に送信機ノードが送信しないことを保証するために十分なだけ長く送信を遅らせる。重要なことに、ネットワーク内のすべての無線デバイスに関するすべての割り振られたタイムスロットに同じＴｘオフセットサブスロット３２ｃが存在するので、ネットワークは、Ｒｘクワイエットサブスロット５２のＲＳＳＩの測定の間、すべてのＲＦチャネルで完全に沈黙している。ＲＳＳＩの測定結果は、バックグラウンドレベルのＲＦの雑音またはＲＦ干渉の存在を示す。ネットワークが完全に沈黙しているので、これは、無線デバイスによるその後の送信の契機となるＡＣＫ応答またはＮＡＣＫ応答のどちらかの信号を受信機ノードが受信する時間ではない。
【００３１】
Ｒｘクワイエットサブスロット５２の後、受信機ノードは、Ｔｘリスニングサブスロット５４ｃの間、送信機ノードからのすべての送信をリスニングする。一方、Ｔｘオフセットサブスロット３２ｃの後、送信機ノードは、Ｔｘサブスロット３４ｃ中に送信する。Ｔｘサブスロット３４ｃの長さは、データに付随するすべてのヘッダバイトおよびトレーラバイトを含むデータパケットに対応するのに十分である。Ｔｘリスニングサブスロット５４ｃの長さは、Ｔｘサブスロット３４ｃの長さにネットワークの時間同期の誤差の少なくとも２倍を足したものによって決定される。これは、最大のネットワークの時間同期の誤差の方向に関係なく、Ｔｘサブスロット３４ｃのすべてがＴｘリスニングサブスロット５４ｃ内に収まることを保証する。受信機は、Ｔｘリスニングサブスロット５４ｃの間に、デバイス間のリンクで使用すべき最良の特定のＲＦチャネルを決定するために上述のように（および任意的に、追加的なＲＦ干渉の検出の測定のために上述のオープンリッスンの実施形態と組み合わせて）使用され得るＲＳＳＩの測定値をやはり取得する。Ｔｘサブスロット３４ｃの後、送信機ノードは、Ｔｘ−ｔｏ−Ｒｘサブスロット３６ｃ中にその送信機ノードの無線状態を送信モードから受信モードに切り替え、次いで、データパケットの正常な受信を確認するＡＣＫ／ＮＡＣＫリスニングサブスロット３８ｃ中に受信ノードからの肯定応答信号のリスニングを開始する。Ｔｘリスニングサブスロット５４ｃの間に受信ノードがデータパケットを正常に受信する場合、その受信ノードは、Ｒｘ−ｔｏ−Ｔｘサブスロット５６ｃ中にその受信ノードの無線状態を受信モードから送信モードに切り替え、次いで、Ｔｘ  ＡＣＫ／ＮＡＣＫサブスロット５８ｃ中に送信機ノードにＡＣＫ応答を送信する。あるいは、Ｔｘリスニングサブスロット５４ｃの間に、受信ノードが事前に定義されたエラー条件に基づいてデータパケットを正常に受信しない場合、その受信ノードは、Ｒｘ−ｔｏ−Ｔｘサブスロット５６ｃ中にその受信ノードの無線状態を受信モードから送信モードに切り替え、次いで、Ｔｘ  ＡＣＫ／ＮＡＣＫサブスロット５８ｃ中に送信機ノードにＮＡＣＫ応答を送信する。ＡＣＫ／ＮＡＣＫリスニングサブスロット３８ｃは、Ｒｘ−ｔｏ−Ｔｘサブスロット５６ｃおよびＴｘ  ＡＣＫ／ＮＡＣＫサブスロットの長さに対応するのに十分なだけ長い。これは、ＡＣＫ／ＮＡＣＫサブスロット５８ｃのすべてがＡＣＫ／ＮＡＣＫリスニングサブスロット３８ｃ内に収まることを保証する。
【００３２】
ＡＣＫ／ＮＡＣＫリスニングサブスロット３８ｃの後、Ｔｘクワイエットサブスロット４０中に、送信機ノードは、上述のＥＤ機能を用いてＲＳＳＩの測定を行い、測定値、ならびに測定の時間およびＲＦチャネルを記憶する。ＡＣＫ／ＮＡＣＫリスニングサブスロット３８ｃは、Ｔｘクワイエットサブスロット４０のＲＳＳＩの測定と同時に受信機ノードがＡＣＫ応答またはＮＡＣＫ応答を送信しないことを保証するために十分なだけ長くＴｘクワイエットサブスロット４０を遅らせる。重要なことに、同じ送信機のタイムスロット３０ｃおよび受信機のタイムスロット５０ｃは、ネットワーク内のすべての無線デバイスに同じようにタイムスロットの一部として存在するので、ネットワークは、Ｔｘクワイエットサブスロット４０のＲＳＳＩの測定の間、すべてのＲＦチャネルで完全に沈黙している。Ｔｘクワイエットサブスロット４０のＲＳＳＩの測定結果は、バックグラウンドレベルのＲＦの雑音またはＲＦ干渉の存在を示す。Ｒｘクワイエットサブスロット５２のＲＳＳＩの測定と同様に、ネットワークがＴｘクワイエットサブスロット４０のＲＳＳＩの測定中は完全に沈黙しているので、これは、受信機ノードによるＡＣＫ応答かまたはＮＡＣＫ応答かのどちらかの送信により生じた信号を送信機ノードが受信する時間ではない。
【００３３】
代替的に、Ｒｘクワイエットサブスロットは、Ｒｘ空サブスロット６０ｃ内で、ＡＣＫ／ＮＡＣＫリスニングサブスロット３８ｃの終了以降にスケジューリングされる可能性がある。図３Ａおよび図３Ｃは、送信機ノードおよび受信機ノードに関するタイムスロット内のクワイエットサブスロットの代替的な相補的構成をそれぞれ示す。Ｒｘクワイエットサブスロット５２がＲｘクワイエットサブスロット６２で置き換えられたこと以外は、すべて、図３Ａおよび図３Ｂにおいて、関連する上の説明と同様である。Ｒｘクワイエットサブスロット６２は、ＡＣＫ／ＮＡＣＫリスニングサブスロット３８ｃのちょうど終わりにＴｘクワイエットサブスロット４０と同じタイミングに示されているが、Ｒｘ空サブスロット６０ｃ内の任意の場所にある可能性がある。Ｒｘクワイエットサブスロット５２およびＴｘクワイエットサブスロット４０のＲＳＳＩの測定と同様に、ネットワークはＲｘクワイエットサブスロット６２のＲＳＳＩの測定中には完全に沈黙しているので、これは、受信機ノードによるＡＣＫ応答かまたはＮＡＣＫ応答かのどちらかの送信により生じた信号を送信機ノードが受信する時間ではない。この代替的な方法は、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）とは異なり、初めに送信を開始し、次に送信をリスニングするように受信機をアクティブ化するＴＤＭＡプロトコルで特に有用である。そのようなプロトコルは、送信が非常に少ないネットワークで有用である。そのようなネットワークにおいて、受信機が最終的にオンにされるときに送信する十分に長い単一のプリアンブルのために余分なエネルギーが使用されるが、多くの受信機においてシャットダウンする前にリスニングしなければならない時間が比較的短いことによるエネルギーの節約によって補償されて余りある。そのようなプロトコルに関しては、Ｒｘクワイエットサブスロット５２は、必ずしもネットワークが完全に沈黙している時間中にあるわけではないが、Ｒｘクワイエットサブスロット６２は、やはりネットワークが完全に沈黙している時間中にある。
【００３４】
上述の実施形態において、ネットワーク内のクワイエットタイム中に取得された測定値は、測定値を取得する無線デバイスに一時的に記憶され、受信ＲＦ電力の測定値を表す値および測定に対応する時間を表す値が決定されるまで破棄されない。再び図１を参照すると、ＲＦ電力の測定値を表す値および測定に対応する時間を表す値は、ＣＳＷＭ２６にレポート（ＲＳＳＩレポート）で正常に送信されるまで破棄されない。周期的に、例えば、１５分ごとに、無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１８の無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎのそれぞれおよびアクセスポイント２２は、受信ＲＦ電力の測定値を表す値、ならびにその期間の一時的に記憶されたＲＳＳＩの測定値および測定に対応する時間を表す値を決定する。受信ＲＦ電力の測定値を表す値は、その期間中に測定された各ＲＦチャネルのそれぞれに対して決定される。各ＲＦチャネルにおける受信ＲＦ電力の測定値を表す値および測定に対応する時間を表す値がそれぞれ決定され、一時的に記憶された後、無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１８の無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎのそれぞれは、各ＲＦチャネルにおける受信ＲＦ電力の測定値を表す値および測定に対応する時間を表す値のＲＳＳＩレポートを、それらがアクセスポイント２２に到着するまでいくつかの経路のうちの１つを介してノードからノードに無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１８を通じて送信する。この実施形態においては、アクセスポイント２２が、次に、専用リンク２８を介してゲートウェイ１６およびゲートウェイ１６で実行されるＣＳＷＭ２６にそのＲＳＳＩレポートを送信する。（あるいは、ＣＳＷＭ２６がその代わりに別の場所、例えば、ホストコンピュータ１２で実行されている場合は、ゲートウェイ１６がレポートをＣＳＷＭ２６に転送する。）同様に、アクセスポイント２２は、無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎのそれぞれと同じ種類の測定、決定、およびＲＳＳＩレポートの生成を実行し、ＲＳＳＩレポートを専用リンク２８を介してゲートウェイ１６およびＣＳＷＭ２６に周期的に送信する。概して、アクセスポイントはエネルギー消費を制限されたデバイスではないので、それらのアクセスポイントは、自由により多くのデータを集め、通常の無線デバイスよりも頻繁により多くのデータをレポートすることができる。ＣＳＷＭ２６は、各無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎおよびアクセスポイント２２に返信メッセージを送信し、レポートの正常な受信を知らせることによって各無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎおよびアクセスポイント２２からのＲＳＳＩレポートの正常な受信に応答する。あるいは、無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎのそれぞれおよびアクセスポイント２２の近隣のノードが、レポートまたはレポートの一部の正常な受信を知らせる返信メッセージを送信することによって各無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎおよびアクセスポイント２２からのＲＳＳＩレポートの正常な受信に応答する。どちらの場合も、正常な受信を知らせる返信メッセージを受信すると、各無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎおよびアクセスポイント２２は、その期間の各ＲＦチャネルにおけるＲＦ電力の測定値を表す値および測定に対応する時間を表す値を破棄する。その間にも、各無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎおよびアクセスポイント２２は、新しいＲＳＳＩの測定値の取得、受信ＲＦ電力の測定値を表す新しい値の生成、および新しい期間の新しいＲＳＳＩレポートの構築を既に開始している。
【００３５】
各無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎに関するＲＳＳＩレポートを実質的に同時に送信することは、無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１８の送信能力でそのような負荷に対応して、制御およびプロセス監視システム１０の制御およびプロセス監視機能のすべてまたは一部をオフラインで取得する結果となる。その代わりに、ネットワークマネージャ２４は、加えられる送信の負荷が無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１８の送信能力に十分収まるように、各無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎに関するレポート（および間接的に受信確認メッセージ）の送信のタイミングを時間をずらしてスケジューリングする。
【００３６】
ＣＳＷＭ２６が無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎの少なくとも一部およびアクセスポイント２２からＲＳＳＩレポートを受信すると、ＣＳＷＭ２６は、各ＲＦチャネルにおける受信ＲＦ電力の測定値の基本的統計値を決定する。アクティブな干渉源が存在しない場合、基本的統計値は、概して、デバイスで使用される無線の受信限界値（例えば、ほとんどのＩＥＥＥ８０２．１５．４トランシーバに関しては−９０ｄＢｍ）に近くなる。ＣＳＷＭ２６は、レポートされたＲＦ電力の測定値と対応する基本的統計値とを比較する。対応する基本的統計値を所与の値を超えてレポートされたＲＦ電力の測定値は、ＲＦ干渉源を示し、ＣＳＷＭ２６に、ホストコンピュータ１２で実行されるソフトウェアアプリケーション２９に高速ネットワーク１４を介して警告を発行させる。所与の量は、ユーザが定義した受信ＲＦ電力の限界値である可能性がある。加えて、ＣＳＷＭ２６は、少なくとも３つの無線デバイスからレポートされたＲＦ干渉源を示すＲＦ電力の測定値を組み合わせ、相関を取り、当技術分野で知られている標準的な三角測量の計算を使用してＲＦ干渉源の位置を判定する。例えば、無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎは、統計値および測定に対応する時間のみをレポートし、それらは、各ＲＦチャネル毎の、最大受信ＲＦ電力値および最大ＲＦ電力値の時間を含む。無線デバイス２０ｈおよび２０ｉは、予め定義されたＲＦ電力の閾値を超えた受信ＲＦ電力の測定の最大値をレポートする。無線デバイス２０ｇは、それらに次いで近くにあり、その無線デバイス２０ｇのレポートされる受信ＲＦ電力の最大値は、予め定義されたＲＦ電力の閾値を超えないが、無線デバイス２０ｇは、やはり、基準値に比べてやや増加したＲＦ電力の最大値をレポートする。ＣＳＷＭ２６は、２０ｈ、２０ｉ、および２０ｇの受信ＲＦ電力の最大値を比較し、よく知られている標準的な三角測量の計算を用いて、ＲＦ干渉源Ｒ１の位置を特定する。ＲＦ干渉源Ｒ１の位置は、ホストコンピュータ１２で実行されるソフトウェアアプリケーション２９に高速ネットワーク１４を介して警告とともに送信される。代替的に、警告およびＲＦ干渉源Ｒ１の位置は、システムのオペレータによる使用のためにゲートウェイ１６において表示される。この例においては、それぞれの測定値ではなく統計情報のみを送信し、周期的に、例えば、１５分ごとにだけレポートを行うことによって、この実施形態は、定期的、継続的で、実質的に連続したネットワーク全体でのＲＦ干渉の検出および位置特定を行うために必要な任意の単一のノードに対するエネルギー的な影響を最小化する。
【００３７】
ＲＦ干渉を検出する本発明の別の実施形態において、ＲＳＳＩの測定値が記録されるときであるネットワーク内のクワイエットタイムは、「オープンチャネルスロット」の間である。オープンチャネルスロットは、タイムスロット中にネットワークマネージャによって割り当てられていないＲＦチャネルである。無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク内のデバイスは、このオープンチャネルスロット中にそのＲＦチャネルで送信するようにネットワークマネージャによってスケジューリングされない。他のリンクは、他のＲＦチャネルで同じタイムスロット中に通信している可能性があるが、オープンチャネルではいかなるリンクも動作しない。オープンチャネルスロット中、そのタイムスロット中にリンクに割り当てられない無線デバイスのうちの１つまたは複数は、オープンチャネルのうちの１つまたは複数でＲＳＳＩの測定値を取得するようにネットワークマネージャによって指示される。特定のオープンタイムスロット間中すべてのＲＦチャネルが空いている場合、ネットワークマネージャは、すべてのＲＦチャネルで、１つのデバイス（または複数のデバイス）にＲＳＳＩを測定するように指示する可能性がある。当該タイムスロット中は無線フィールドデバイスのメッシュネットワークのいかなるデバイスもオープンチャネルで送信していないので、このときが、それらのオープンチャネルのネットワーク内トラフィックのクワイエットタイムである。
【００３８】
図１を参照すると、ネットワークマネージャ２４は、オープンチャネルスロット中に無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１８におけるＲＳＳＩの測定を調整する。ネットワークマネージャ２４は、ネットワーク通信のために割り振られていない１つまたは複数のタイムスロット中に、いくつかの割り当てられたＲＦチャネルのうちの少なくとも１つで一連のＲＳＳＩの測定値を取得するように、ならびに測定値を取得するデバイスにＲＳＳＩの測定値および測定の時間を記憶するように、無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１８の無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎのそれぞれおよびアクセスポイント２２に命令を送信する。ＲＳＳＩの測定データおよび測定の時間が収集されると、無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎのそれぞれおよびアクセスポイント２２は、それぞれの測定の時間の受信ＲＦ電力の測定値を表す値、ならびにその期間の一時的に記憶されたＲＳＳＩの測定値および測定に対応する時間を表す値を決定する。ＲＦ電力の測定値を表す値は、その期間中に測定された各ＲＦチャネルのそれぞれに対して決定される。各ＲＦチャネルにおけるＲＦ電力の測定値を表す値および測定に対応する時間を表す値が決定され、一時的に記憶された後、無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１８の無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎのそれぞれは、各ＲＦチャネルのそれぞれに対してＲＦ電力の測定値を表す値および測定に対応する時間を表す値のＲＳＳＩレポートを、それがアクセスポイント２２に到着するまでいくつかの経路のうちの１つを介してノードからノードに無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１８を通じて送信する。次に、アクセスポイント２２が、そのアクセスポイント２２自体のＲＳＳＩレポートに加えて、各無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０ＮからのＲＳＳＩレポートを専用リンク２８を介してゲートウェイ１６およびＣＳＷＭ２６に送信する。ＣＳＷＭ２６は、各無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎおよびアクセスポイント２２に返信メッセージを送信し、レポートの正常な受信を知らせることによって各無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎおよびアクセスポイント２２からのＲＳＳＩレポートの正常な受信に応答する。あるいは、無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎのそれぞれおよびアクセスポイント２２の近隣のノードがレポートの正常な受信を知らせる返信メッセージを送信することによって、各無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎおよびアクセスポイント２２からのＲＳＳＩレポートの正常な受信に応答する。どちらの場合も、正常な受信を確認するメッセージを受信すると、各無線デバイス２０ａ〜２０ｉ．．．２０Ｎおよびアクセスポイント２２は、要求された一連のＲＳＳＩの測定のための各ＲＦチャネルにおける受信ＲＦ電力の測定値を表す値および測定に対応する時間を表す値を破棄する。ネットワークマネージャ２４は、加えられる送信の負荷が無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１８の送信能力に十分収まるように、ＲＳＳＩレポートおよび受信確認メッセージの送信のタイミングを時間をずらしてスケジューリングする。
【００３９】
ＲＦ干渉の情報が必要とされるときに、本発明のこの実施形態は、ネットワークの通常の動作の中断を抑制しながら、無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク全体の、ＩＳＭスペクトル中のＲＦ干渉のマップを作成することができる。これは、エネルギーを節約するためか、またはより頻繁な通信が必要とされないためかのどちらかのために、わずかなタイムスロットしか通信に割り振られない時間および場所で特に有用である。概して無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク内のローカルで給電される無線デバイスで利用可能な限られたエネルギーが原因で、この実施形態は、前の実施形態のように連続的にではなく必要に応じて使用される。
【００４０】
これらのさまざまな実施形態は、例えば、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）のように、無線デバイスからのＲＳＳＩレポートが、およそ１ミリ秒の精度でネットワークマネージャ２４によって制御およびプロセス監視システム１０内で調整された対応するＲＦの測定の時間を表す値を含むので、一過性のＲＦ干渉を検出し、その位置を特定することに他に類がないほどよく適している。ＣＳＷＭ２６は、同じタイムフレーム内のＲＦ干渉源を示す少なくとも３つの無線デバイスからのＲＳＳＩのレポートを、それぞれのＲＳＳＩレポートの対応するＲＦの測定の時間を比較することによって組み合わせ、当技術分野で知られている標準的な三角測量の計算を使用してＲＦ干渉源の位置を特定する。ＣＳＷＭ２６は、例えば、トレンドライン（傾向線、近似曲線）にＲＳＳＩのデータをプロットするか、ＲＦチャネルによるスペクトルのグラフを生成するか、マップ上で干渉源の位置を強調するか、またはマップ上で位置の移動を経時的に示すことによって一連の位置を互いに比較してＲＦ干渉の一過性のまたは移動する干渉源を特定する。
【００４１】
図４は、本発明の別の実施形態を示す図であって、アクセスポイントによってサービスを提供されるメッシュネットワークのエリアが部分的に重なっているか否かにかかわらず、複数のアクセスポイントを用いる無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク内および近傍のＲＦ干渉を測定し、解析する実施形態を示す図である。アクセスポイントは、無線フィールドデバイスのメッシュネットワークへの通信および無線フィールドデバイスのメッシュネットワークからの通信を中継する能力が限られているので、より大きな制御およびプロセス監視システムは、ネットワーク内のノードの数を増やして扱うために、またはそうではなく、それぞれが独自のアクセスポイントを有する別々の無線フィールドデバイスのメッシュネットワークを統合するために、複数のアクセスポイントを必要とする。一実施形態によれば、図４は、ホストコンピュータ１１２、第１の高速ネットワーク１１４、ゲートウェイ１１６、第２の高速ネットワーク１１８、および無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１１９を含む制御およびプロセス監視システム１００を示す。無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１１９は、無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリア１２０、１２２、および１２４を含む。無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリア１２０は、無線デバイスまたはノード１３０ａ〜１３０ｉ．．．１３０Ｎおよびアクセスポイント１３２を含む。無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリア１２２は、無線デバイスまたはノード１４０ａ〜１４０ｉ．．．１４０Ｎおよびアクセスポイント１４２を含む。無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリア１２２は、無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリア１２０と部分的に重なるように示されているが、１２０に完全に重なるか、または１２０と完全に分かれている可能性がある。無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリア１２４は、無線デバイスまたはノード１５０ａ〜１５０ｉ．．．１５０Ｎおよびアクセスポイント１５２を含む。ホストコンピュータ１１２はネットワークマネージャ１６０およびＣＳＷＭ１６２を含むが、代替的に、これらのどちらかまたは両方はゲートウェイ１１６にある可能性がある。ホストコンピュータ１１２は、ソフトウェアアプリケーション１６４も含む。ソフトウェアアプリケーション１６４は、例えば、制御ソフトウェアまたは監視ソフトウェアである。さらに図４にあるのは、干渉源Ｒ２およびＲ３である。
【００４２】
メッセージが、第１の高速ネットワーク１１４を介してホストコンピュータ１１２からゲートウェイ１１６に伝達される。無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリア１２０、１２２、および１２４のうちの１つのノードに宛てたメッセージは、第２の高速ネットワーク１１８を介してゲートウェイ１１６からアクセスポイント１３２、１４２、および１５２のうちの１つに送られる。そして、アクセスポイント１３２、１４２、および１５２のうちの１つが、そのメッセージを、いくつかの異なる経路のうちの１つを介して、それぞれ無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリア１２０、１２２、および１２４の無線デバイス１３０ａ〜１３０ｉ．．．１３０Ｎ、１４０ａ〜１４０ｉ．．．１４０Ｎ、および１５０ａ〜１５０ｉ．．．１５０Ｎのうちの１つに直接またはホップバイホップのどちらかで送信する。返信メッセージは、ホストコンピュータ１１２に戻る逆の経路にしたがう。無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１１９全体で通信を調整するために必要なノード間のタイムスロット、リンクの割り当て、およびＲＦチャネルの割り当ては、ホストコンピュータ１１２で実行されるネットワークマネージャ１６０によって行われる。
【００４３】
本発明のこの実装の実施形態は、図１、図２Ａ〜図２Ｄ、および図３Ａ〜図３Ｂを参照して上で説明されたように、オープンリッスン、オープンチャネルスロット、およびクワイエットサブスロットのうちの少なくとも１つの間のネットワーク内のクワイエットタイム中に行われるＲＳＳＩの測定を使用する。
【００４４】
各測定におけるＲＳＳＩの測定値および各測定の時間ならびにＲＦチャネルは、測定値を取得するデバイスに一時的に記憶され、受信ＲＦ電力の測定値を表す値および測定に対応する時間を表す値が決定されるまで破棄されない。再び図４を参照すると、ＲＦ電力の測定値を表す値および測定に対応する時間を表す値は、ＣＳＷＭ１６２にレポート（ＲＳＳＩレポート）で、または代替的に近隣のノードに正常に送信されるまで破棄されない。周期的に、例えば、１５分ごとに、無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１１９の無線デバイスおよびアクセスポイントのそれぞれは、その期間の受信ＲＦ電力の測定値を表す値および測定に対応する時間を表す値を決定する。受信ＲＦ電力の測定値を表す値は、その期間中に測定された各ＲＦチャネルに関して決定される。各ＲＦチャネルにおける受信ＲＦ電力の測定値を表す値および測定に対応する時間を表す値が決定された後、無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリア１２０、１２２、および１２４の無線デバイスのそれぞれは、各ＲＦチャネルにおける受信ＲＦ電力の測定値を表す値および測定に対応する時間を表す値のＲＳＳＩレポートを、それらがアクセスポイント１３２、１４２、または１５２のうちのいずれか１つに到着するまでいくつかの経路のうちの１つを介してノードからノードに無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリア１２０、１２２、および１２４を通じて送信する。次に、アクセスポイント１３２、１４２、および１５２が、それらのアクセスポイント１３２、１４２、および１５２自体のＲＳＳＩレポートに加えて無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリア１２０、１２２、および１２４の各無線デバイスからのＲＳＳＩレポートを第２の高速ネットワーク１１８を介してゲートウェイ１１６に送信する。ゲートウェイ１１６は、そのレポートを、第１の高速ネットワーク１１４を介してホストコンピュータ１１２のＣＳＷＭ１６２に送信する。ＣＳＷＭ１６２は、各ＲＳＳＩレポートの正常な受信を知らせる返信メッセージを送信することによって無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリア１２０、１２２、および１２４の各無線デバイスならびにアクセスポイント１３２、１４２、および１５２からのＲＳＳＩレポートの正常な受信に応答する。あるいは、無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリア１２０、１２２、および１２４の各無線デバイスならびにアクセスポイント１３２、１４２、および１５２の近隣のノードが、レポートの正常な受信を知らせる返信メッセージを送信することによってＲＳＳＩレポートの正常な受信に応答する。どちらの場合も、正常な受信を知らせるメッセージを受信すると、無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリア１２０、１２２、および１２４の各無線デバイスならびにアクセスポイント１３２、１４２、および１５２は、その期間の各ＲＦチャネルにおける受信ＲＦ電力の測定値を表す記憶された値および測定に対応する時間を表す値を破棄する。ネットワークマネージャ１６０は、加えられる送信の負荷が無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１１９の送信能力に十分収まるように、ＲＳＳＩレポートおよび受信確認メッセージの送信のタイミングを時間をずらしてスケジューリングする。
【００４５】
ＣＳＷＭ１６２が無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリア１２０、１２２、および１２４の各無線デバイスならびにアクセスポイント１３２、１４２、および１５２からのＲＳＳＩレポートを受信すると、ＣＳＷＭ１６２は、各ＲＦチャネルに応じたＲＳＳＩの測定の基本的統計値を決定する。アクティブな干渉源が存在しない場合、基本的統計値は、概して、デバイスで使用される無線の受信限界値（例えば、ほとんどのＩＥＥＥ８０２．１５．４トランシーバに関しては−９０ｄＢｍ）に近くなる。ＣＳＷＭ１６２は、レポートされたＲＦ電力の測定値と対応する基本的統計値とを比較する。対応する基本的統計値を所与の値を超えてレポートされたＲＦ電力の測定値は、ＲＦ干渉源を示し、ＣＳＷＭ１６２に、ホストコンピュータ１１２のソフトウェアアプリケーション１６４に警告を発行させる。ＲＦ干渉源Ｒ２などの、無線フィールドデバイスのメッシュネットワークの単一のエリア内または近傍干渉源を検出し、解析することに関しては、本実施形態は、図１を参照して上で説明された第１の実施形態と非常によく似た動作をする。例えば、無線デバイス１４０ｂ、１４０ｆ、および１４０ｇは、予め定義された受信ＲＦ電力の閾値を超える各ＲＦチャネルにおける最大受信ＲＦ電力値および最大ＲＦ電力値の時間を含む統計値および対応する測定時間を（ＲＳＳＩレポートの一部として）、アクセスポイント１４２（または無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリア１２０と１２２との間の重なりを通じたアクセスポイント１３２）および第２の高速ネットワーク１１８を経由してゲートウェイ１１６にレポートする。ゲートウェイ１１６は、そのレポートを、第１の高速ネットワーク１１４を介してＣＳＷＭ１６２に送信する。ＣＳＷＭ１６２は、１４０ｂ、１４０ｆ、および１４０ｇの受信ＲＦ電力の最大値および対応する測定時間を、よく知られている標準的な三角測量の計算を用いて互いに比較し、ＲＦ干渉源Ｒ２の位置を特定する。ＲＦ干渉源Ｒ２の位置は、ホストコンピュータ１１２で実行されるソフトウェアアプリケーション１６４に警告とともに送信されることが好ましい。代替的に、警告およびＲＦ干渉源Ｒ２の位置は、第１の高速ネットワーク１１４を介して送信され、システムのオペレータによる使用のためにゲートウェイ１１６において表示される。
【００４６】
図１を参照して説明された実施形態とは異なり、この実施形態では、無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１１９全体からの無線デバイスまたは複数のアクセスポイントからの情報を用いて、単一の無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリア１２０、１２２、および１２４の外の、ＲＦ干渉源Ｒ３などの、ＲＦ干渉源も検出し、その位置を特定する。ネットワークマネージャ１６０は、例えば、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）のように、全体で１ミリ秒以内の精度で無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１１９のすべての無線フィールドデバイスおよびアクセスポイントに関するタイムスロットおよびＲＦチャネルの割り当てを調整するので、無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク１１９の異なる部分からの無線デバイスまたはアクセスポイントからのＲＦ干渉の情報が、ＲＦ干渉源Ｒ３の正確な位置をもたらすように正確に組み合わされ得る。ＲＦ干渉源Ｒ３の例においては、その干渉源からのＲＦエネルギーが最も多く検出される３つの無線デバイスは、無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリア１２０の無線フィールドデバイス１３０ｈ、無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリア１２２のアクセスポイント１４２、および無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリア１２４のアクセスポイント１５２である。アクセスポイント１３２を介した無線デバイス１３０ｈと、アクセスポイント１４２と、アクセスポイント１５２とが、予め決められた受信ＲＦ電力の閾値を超える最大ＲＦ電力値および最大ＲＦ電力値の時間を各ＲＦチャネル毎に（ＲＳＳＩレポートの一部として）第２の高速ネットワーク１１８を介してゲートウェイ１１６にレポートする。ゲートウェイ１１６は、そのレポートを、第１の高速ネットワーク１１４を介してＣＳＷＭ１６２に送信する。ＣＳＷＭ１６２は、無線デバイス１３０ｈ、アクセスポイント１４２、およびアクセスポイント１５２からの各ＲＦチャネル毎に最大ＲＦ電力値および最大ＲＦ電力値の時間を互いに比較し、よく知られている標準的な三角測量の計算を用いて、ＲＦ干渉源Ｒ３の位置を特定する。ＲＦ干渉源Ｒ３の位置は、ホストコンピュータ１１２で実行されるソフトウェアアプリケーション１６４に警告とともに送信される。代替的に、警告およびＲＦ干渉源Ｒ３の位置は、第１の高速ネットワーク１１４を介して送信され、システムのオペレータによる使用のためにゲートウェイ１１６において表示される。
【００４７】
この実施形態においては、ネットワークマネージャが、１ミリ秒以内の精度で制御およびプロセス監視システム全体の無線フィールドデバイスのメッシュネットワークに関するタイムスロットおよびＲＦチャネルの割り当てを調整するので、無線フィールドデバイスのメッシュネットワークの異なる単一の無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリアからの無線デバイスまたはアクセスポイントからのＲＦ干渉の情報が、より広いエリアのＲＦ干渉の正確な位置を連続的に提供するために正確に組み合わされ得る。
【００４８】
本発明のすべての実施形態において、３つの無線デバイス（またはアクセスポイント）からの情報を用いる標準的な三角測量の計算が、単一の位置を特定するので、２次元で干渉源の位置を特定するために理想的である。４つ以上のデバイスからの情報を組み合わせることは、本発明の位置特定の精度を向上させる。しかし、２つの無線デバイスしか干渉源を検出しない場合、２つの無線デバイスからの情報は、非ＲＦ特性情報（ｎｏｎ−ＲＦ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と組み合わされれば同じぐらい有用である。例えば、２つの無線デバイスからのＲＦ干渉源を示すＲＳＳＩの測定値から見つかったＲＦ干渉源の２つのあり得る位置のうちの１つは、その位置が、ＲＦ干渉が潜在的に到達できないことが確実なエリア内に干渉源がある場合は除外される。
【００４９】
上述のように、ＣＳＷＭは、例えば、トレンドライン（傾向線、近似曲線）にＲＳＳＩのデータをプロットするか、スペクトル密度およびＲＦ履歴（ＲＦ  ｈｉｓｔｏｒｙ）を含むスペクトルのグラフを生成するか、マップ上で干渉源の位置を強調するか、干渉源のデューティサイクルを示すか、ノードごとチャネルごとに干渉のＲＳＳＩを示すか、リンクごとの干渉のＲＳＳＩをチャネルごとのネットワーク内のＲＳＳＩと比較するか、棒グラフを用いて干渉のＲＳＳＩに応じた経路の安定性を示すか、またはマップ上で位置の移動を経時的に示すことによってＲＦ干渉の情報をホストコンピュータまたはゲートウェイにおいて表示することができる。ＣＳＷＭは、組み合わせも表示することができ、干渉源および干渉のＲＳＳＩを重畳表示されたネットワークトポロジ（例えば、ノード、リンク、ルート）を示すことができる。さらに、ＣＳＷＭは、受信ＲＦ電力の測定値を表す値および測定に対応する時間を表す値を組み合わせてヒートマップに似た多地点階調マップ（ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ  ｇｒａｄｉｅｎｔ  ｍａｐ）を生成することができる。多地点階調マップは、測定値を取得する無線デバイスの既知の位置に関して、測定に対応する時間または測定に対応する時間の範囲における割り当てられたＲＦチャネルの受信ＲＦ電力の測定値のレベルを表す値をさまざまな色または明暗で表示する。多地点階調マップは、無線フィールドデバイスのメッシュネットワークのすべてまたは一部をカバーし、ＲＦのバックグラウンドのレベルおよびＲＦ干渉のレベルを分かりやすく視覚的に示す。
【００５０】
本発明のすべての実施形態に関して、ＲＳＳＩのレポートは、間欠的なレポート、例えば、オープンリッスンおよびクワイエットサブスロットの実施形態に関連して説明された１５分のレポートサイクルから、要求された一連のＲＳＳＩの測定が行われ、値がほとんど遅延なく返されるオープンチャネルスロットの実施形態に関して上で説明されたようなアクティブなレポートまでの範囲で設定を変えることができる。ＲＳＳＩの測定は、ネットワーク内の上述の３つのクワイエットタイムを単独でまたは任意の組み合わせで使用することができ、どの場合にも、ＲＳＳＩのレポートの頻度および応答性が、使用されるネットワーク内のクワイエットタイムのそれぞれに関して間欠的からアクティブまで独立に設定され得ることが理解される。さらに、ＲＳＳＩのレポートの要求は、定義された範囲のＲＦ電力の測定値を指定し、定義された範囲外のすべてのＲＳＳＩの読み取り値を破棄することによって、ＲＳＳＩレポートを生成するために使用されるＲＳＳＩの読み取り値をフィルタリングすることもできることも理解される。すべてのＲＳＳＩのレポートの要求は、ＣＳＷＭから生じ、ネットワークマネージャによって調整され、実施される。
【００５１】
すべての実施形態において、ローカルオペレータインターフェース（ＬＯＩ）を有する無線デバイスまたはアクセスポイントは、無線デバイスまたはアクセスポイントによって行われた任意の実際のＲＳＳＩの測定値と、無線デバイスまたはアクセスポイントによって上述のようにＲＳＳＩの測定値から決定された受信ＲＦの測定値を表す任意の値とを表示することができる。表示される情報は、上述の実施形態にしたがってローカルのメモリに保有される情報のみである。
【００５２】
すべての実施形態において、ＲＦ干渉源の位置をより正確に特定するために追加的なＲＳＳＩの測定が必要な場合、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠した無線などの、受信ＲＦ電力の測定能力を有する無線機を含むハンドヘルド無線デバイスが使用される可能性がある。ハンドヘルド無線デバイスは、オープンリッスン、クワイエットサブスロット、またはオープンチャネルスロットの間など、無線デバイスによるＡＣＫ応答かまたはＮＡＣＫ応答かのどちらかの送信の契機となる信号の受信中以外の時間を特定するために、ネットワークマネージャと協調して動作して、ローカルの無線フィールドデバイスのメッシュネットワークを通じてネットワークマネージャと通信する。ハンドヘルド無線デバイスは、ハンドヘルド無線デバイスのユーザによって選択されたＲＦチャネルにおいて、ローカルの無線フィールドデバイスのメッシュネットワーク内のＲＳＳＩの測定値を取得する。実際のＲＳＳＩの測定値および統計値が、ハンドヘルド無線デバイスにおいて表示される。
【００５３】
ＲＦ干渉源を検出し、その位置を特定することに加えて、本発明は、本発明のチャネルごとのＲＦのスペクトル解析を用いて、各ＲＦチャネル毎にＲＦ干渉の強度を判定し、ＲＦ干渉に関するＲＦのスペクトルシグネチャ（ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）を生成することによって、検出されたＲＦ干渉源をさらに特定する。ＲＦ干渉のＲＦのスペクトルシグネチャを既知のＲＦ干渉源のＲＦのスペクトルシグネチャと比較することによって、ＲＦ干渉源が特定される。この特徴付けは、Ｗｉ−Ｆｉなどのよくある種類の干渉源に関してＣＳＷＭによって行われる。また、本発明のＣＳＷＭは、検出されたＲＦ干渉が測定に対応する時間を表す値を使用してＲＦ干渉に対する時間的パターン、例えば、９０分ごと、または毎週木曜日の午後２時のＲＦ干渉などを判定することによって、検出されたＲＦ干渉源を特定する。時間的パターンは、ＲＦ干渉源を特定するために既知のＲＦ干渉源の時間的パターンと比較される。上で検討された他の種類のＲＦ干渉の情報と同様に、ＣＳＷＭは、干渉源の種類および時間的パターンの情報をホストコンピュータまたはゲートウェイにおいて表示することができる。
【００５４】
本発明は、無線フィールドデバイスのメッシュネットワークを含む無線デバイスで利用可能な受信ＲＦ電力の測定能力を用いてＲＦ干渉源を検出する。本発明は、無線デバイスを使用して、オープンリッスン、クワイエットサブスロット、またはオープンチャネルスロットの間などのネットワーク内のクワイエットタイム中に各ＲＦチャネルで複数のＲＳＳＩの測定値を取得する。これらの時間中、バックグラウンドのまたは外部のＲＦ干渉が最も容易かつ正確に検出される。受信ＲＦ電力の測定値を表す値が、受信ＲＦ電力の測定値から無線デバイスによって決定され、それらの値が、周期的なレポートでＣＳＷＭに送信されるか、または代替的に、ＣＳＷＭからの具体的要求に応答してネットワークマネージャによって調整され、実施される。これは、ＲＦ干渉源を検出するために有用な正確なＲＦ干渉の測定値の統計の効率的な収集と、データの収集および解析を特定の位置、ＲＦの帯域、または期間に集中させるようにオペレータがシステムを適合させるための柔軟性とをもたらす。複数のデバイスからの各ＲＦチャネル毎のＲＦ電力の測定値を表す値および測定に対応する時間を表す値を組み合わせることによって、ネットワーク全体のバックグラウンドの雑音およびＲＦのスペクトルが、チャネルごとに任意の時間間隔にわたって解析され得る。ＲＦ干渉源の位置は、この解析を既知の無線デバイスの位置と組み合わせて、標準的な位置特定および三角測量アルゴリズムを用いることによって発見される。さらに、ＲＦ干渉源の性質は、この解析をＷｉ−Ｆｉなどのよくある種類の干渉源のＲＦシグネチャ（ＲＦ  ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）とマッチングすることによって発見される。
【００５５】
本発明は、各測定値だけではなく統計情報のみをレポートするとき、ＲＦ干渉の検出および位置特定を行うために必要な各ノードのエネルギー的な負荷を最小化する。オープンリッスン測定と、オープンチャネルスロット測定と、クワイエットサブスロット測定との間を移り変わることによって、より積極的な干渉の検出および位置特定の必要性と、必要とされるエネルギーの使用状況との間でバランスを取ることができる。また、データ収集およびレポートをいくつかのノード、またはアクセスポイントなどの豊富に給電されるノードに制限することが、バッテリにより給電されるノードのエネルギー的な負荷の大部分を最小化する。加えて、ネットワークマネージャが、１ミリ秒以内の精度で、制御およびプロセス監視システム全体のすべての無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリアに関するタイムスロットおよびＲＦチャネルの割り当てを調整するので、異なる無線フィールドデバイスのメッシュネットワークエリアの無線デバイスまたはアクセスポイントからのＲＦ干渉の情報が、より広いエリアのＲＦ干渉の正確な位置を連続的に提供するために、正確に組み合わされ得る。最後に、加えられる送信の負荷が無線フィールドデバイスのメッシュネットワークの送信能力に十分収まるようにＲＳＳＩレポートおよび受信確認メッセージの送信を時間をずらして調整することにより、ネットワークの動作に悪影響をほとんど与えない。
【００５６】
本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠する無線の例を用いて説明された。しかし、本発明は、受信ＲＦ強度の測定機能を有する他の無線通信プロトコルを包含するものと理解される。
【００５７】
本発明が（１つまたは複数の）例示的な実施形態を参照して説明されたが、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更が行われる可能性があり、均等物が本発明の要素の代替とされる可能性があることが当業者に理解されるであろう。さらに、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために、本発明の本質的な範囲を逸脱することなく多くの修正が行われ得る。したがって、本発明は開示された（１つまたは複数の）特定の実施形態に限定されず、本発明は添付の特許請求の範囲内に入るすべての実施形態を含むことが意図される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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