(57)【要約】  検針システムは、アクセスポイントと通信する無線検針ノードを有する検針無線メッシュネットワークを含む。各無線検針ノードは、関連するアドレスを有する。検針無線メッシュネットワークは、連続する中間ノードと所与のノードとのアドレスに基づき、アクセスポイントから連続する中間ノードを介し所与のノードへの与えられたダウンストリームルートを規定するよう構成される。連続する各中間ノードにおける各自のアドレスは、アクセスポイントから所与のノードへの与えられたダウンストリームルートに沿ってデータをルーティングする間にストリッピングされる。
2013503588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各無線検針ノードが関連するアドレスを有する、アクセスポイントと通信する複数の無線検針ノードを有する検針無線メッシュネットワークを実行する方法であって、
連続する中間ノードと所与のノードとのアドレスに基づき、前記アクセスポイントから前記連続する中間ノードを介した前記所与のノードへの与えられたダウンストリームルートを規定するステップと、
前記アクセスポイントから前記所与のノードへの与えられたダウンストリームルートに沿ってデータをルーティングしている間、連続する各中間ノードにおいて各自のアドレスをストリッピングするステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記データのルーティングは、前記連続する中間ノードの１つによりストリッピングされるまで、前記連続する中間ノードと前記所与のノードとのアドレスと共にパケットデータをルーティングすることを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記所与のノードから前記連続する中間ノードを介し前記アクセスポイントへのアップストリームルートに沿ってデータを通信するステップをさらに有する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記アップストリームルートに沿ってあるノードから次のノードにデータを通信するステップは、前記次のノードのアドレスに基づく、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記アップストリームルートに沿ってデータを通信するステップは、前記次のノードのアドレスのみと共にパケットデータを通信することを含む、請求項４記載の方法。
【請求項６】
アクセスポイントと、各無線検針ノードが関連するアドレスを有する、前記アクセスポイントと通信する複数の無線検針ノードとを有する検針無線メッシュネットワークと、
前記アクセスポイントと通信するよう構成されるリモートステーションと、
を有する検針システムであって、
前記検針無線メッシュネットワークは、
連続する中間ノードと所与のノードとのアドレスに基づき、前記アクセスポイントから前記連続する中間ノードを介した前記所与のノードへの与えられたダウンストリームルートを規定し、
前記アクセスポイントから前記所与のノードへの与えられたダウンストリームルートに沿ってデータをルーティングする間、連続する各中間ノードにおいて各自のアドレスをストリッピングする、
よう構成される検針システム。
【請求項７】
前記検針無線メッシュネットワークは、後続のノードによりストリッピングされるまで、前記連続する中間ノードと前記所与のノードとのアドレスと共にパケットデータをルーティングすることによって前記データをルーティングする、請求項６記載の検針システム。
【請求項８】
前記検針無線メッシュネットワークは、前記所与のノードから前記連続する中間ノードを介した前記アクセスポイントへのアップストリームルートに沿ってデータを通信するよう構成される、請求項６記載の検針システム。
【請求項９】
前記検針無線メッシュネットワークは、次のノードのアドレスに基づきあるノードから前記次のノードへのアップストリームルートに沿ってデータを通信する、請求項８記載の検針システム。
【請求項１０】
前記アップストリームルートに沿ったデータの通信は、前記次のノードのアドレスのみと共にパケットデータを通信することを含む、請求項９記載の検針システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線メッシュネットワークの分野に関し、より詳細には無線メッシュネットワークとして動作する無線検針ノードに関する。
【背景技術】
【０００２】
ピーカープラント（ｐｅａｋｅｒ  ｐｌａｎｔ）として知られる電力発電所は、典型的には、一般に午後に起きるピークロードをサポートするため建設される。これは特に、エアコンロードが高い夏期の期間である。ピーク時間中の電気は、オフピーク時間中のベースロード発電所により一般に生成される電気と比較して、より高いコストで生成及び／又は供給される。
【０００３】
ピークロード制御は、ピーク時間中に生成される電気量を低減するための１つのアプローチである。ピークロード制御により、消費者は、自分のピーク電力の使用量を削減し、又はピーク時間からオフピーク時間に自分の使用をシフトするため、電気消費のレベル及びパターンを修正する。
【０００４】
ＡＭＩ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍｅｔｅｒｉｎｇ  Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）システムは、ネットワークを介し光熱使用を測定、収集及び解析する。情報は、消費者、供給者、公益企業及びサービスプロバイダに配布される。これは、電力会社が需要反応製品及びサービスを顧客に提供することを可能にする。例えば、顧客は、需要価格決定に応答して通常の消費パターンからエネルギー使用パターンに変更してもよい。これは、システムロード及び信頼性を向上させる。
【０００５】
ＡＭＩは、無線検針ノードと公益企業のデータセンタとの間でデータをルーティングし、最終的には使用データをリモートステーションにある顧客課金システムにわたす無線メッシュネットワークとして構成される。さらに、価格付けデータ及び他の情報が、公益企業から消費者にわたされる。無線検針ノードの具体例は、ＳｋｙＰｉｌｏｔＴＭ  ＮｅｔｗｏｒｋｓやＬａｎｄｉｓ＋ＧｙｒＴＭなどにより提供される。
【０００６】
無線メッシュネットワークの効果は、切断又はブロックされたパスの周辺の連続的な接続及び再構成が、目的地に到達するまで、無線検針ノードから他の無線検針ノードにメッセージを再送することによって提供可能であるということである。メッシュネットワークは、無線検針ノードのすべてが複数のホップを介し互いに接続可能であるという点で、他のネットワークと異なる。従って、メッシュネットワークは、無線検針ノード又は接続が故障したとき、自己回復し、動作を継続する。
【０００７】
現在のシステムは、汎用的で定着したメッシュプロトコルを利用する。これらの汎用的なメッシュプロトコルは、モバイルノードをサポートすることが意図されている。
【０００８】
一例となるメッシュプロトコルは、ＡＯＤＶ（Ａｄ  ｈｏｃ  Ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ  Ｖｅｃｔｏｒ）ルーティングプロトコルである。ＡＯＤＶは、要求されたときにのみ目的地へのルートを確立するという意味でリアクティブ（ｒｅａｃｔｉｖｅ）なルーティングプロトコルである。ＡＯＤＶは、次ホップルートテーブル管理が各ノードで維持されることを伴う。ＡＯＤＶのルート検出は、パケットフラッディング（ｐａｃｋｅｔ  ｆｌｏｏｄｉｎｇ）を伴う。ルートテーブル情報は、ルートリクエストの発信元のノードに対するリバースパスを一時的に格納するため生成されるものなど、短期間のルートについてでさえ保持される。
【０００９】
メッシュプロトコルの他の例は、ＯＬＳＲ（Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  Ｌｉｎｋ  Ｓｔａｔｅ  Ｒｏｕｔｉｎｇ）プロトコルである。ＯＬＳＲは、Ｈｅｌｌｏメッセージとトポロジーコントロールメッセージとを用いて、ネットワーク全体のリンク状態情報を検出及び配布するプロアクティブ（ｐｒｏａｃｔｉｖｅ）なリンク状態ルーティングプロトコルである。ネットワーク内のすべての目的地へのルートは、使用前に知られており、ルーティングテーブル及び定期的なルート管理メッセージングにより維持される。リンク状態ルーティングはトポロジーデータベースがネットワークにおいて同期されていることを求めるため、ＯＬＳＲは、データベースが延長された期間において非同期を継続しないことを確実にするのにしばしば十分なトポロジーデータをフラッディングする。
【００１０】
さらなる他のメッシュプロトコルは、ＤＳＲ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｒｏｕｔｉｎｇ）プロトコルである。このプロトコルは、パケットフラッディングを利用するリアクティブアプローチを利用する。ＤＳＲにおいて決定される最終的なルートは、ＡＯＤＶの次ホップルートと反対にソースルートである。
【００１１】
電気検針ノードなどの固定ノードによるメッシュプロトコルの１つのアプローチは、米国特許第７，０３５，２０７号に開示される。アドホックネットワークは、各ノードが一意的なＩＤを有し、ノードテーブルを格納する複数のノードを有する。ノードがネットワークに追加されると、それは、隣接ノードの有無を検出する。新たなノードは、各隣接ノードに格納されるテーブルを取得し、当該情報を利用して自らのテーブルを更新し、これにより、ネットワークの他のすべてのノードと通信するための情報を取得する。各隣接ノードは、新たなノードとの通信に関する情報を取得し、自らのノードテーブルを調整し、新たなノードの知識を伝搬するため、隣接ノードに更新情報を送信する。
【００１２】
ＡＭＲに適用可能なアドホックネットワークが、米国特許出願公開第２００９／０１４６８３８に開示される。ネットワークは、使用メータ、モバイル中継及び中央ステーションに接続される固定メータユニットを有する。使用メータからのデータは、中央ステーションに伝搬される。モバイル中継により支援され、データはメータ間をホップし、最終的に中央ステーションに到着する。低電力メータユニット間の通信は短距離では効果的であり、モバイル中継はメータと中央ステーションとの間の長いギャップを中継する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した背景に鑑み、本発明の課題は、低コストであって、及び／又は利用可能な帯域幅を効率的に利用する無線検針無線メッシュネットワーク内で動作する無線検針ノードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による上記及び他の課題、特徴及び効果は、ネットワーク内のノード間でパケットをルーティングする際にアドレスを効率的にストリッピングするため検針無線メッシュネットワークを実行する方法によって提供される。より詳細には、ネットワークは、各無線検針ノードが関連するアドレスを有する、アクセスポイントと通信する複数の無線検針ノードを有してもよい。本方法は、連続する中間ノードと所与のノードとのアドレスに基づき、アクセスポイントから連続する中間ノードを介し所与のノードへの与えられたダウンストリームルートを規定するステップを有する。連続する各中間ノードにおける各自のアドレスは、アクセスポイントから所与のノードへの与えられたダウンストリームルートに沿ってデータをルーティングする間にストリッピングされる。データのルーティングは、連続する中間ノードの１つによりストリッピングされるまで、連続する中間ノードと所与のノードとのアドレスと共にパケットデータをルーティングすることを含むものであってもよい。
【００１５】
アドレスストリッピングはまた、ストリームライン化されたソースルーティングと呼ばれる。ここに用いられるソースルーティングは、アクセスポイントから所与のノードへのダウンストリームルートを表す。ストリームライン化されたソースルーティングは、効果的には、各ホップにおいて各ノードのアドレスをストリップし、これにより、所与のノードまでパケットにより搬送される残りのソースルートのサイズが低減される。アドレスストリッピングは、効果的には、ネットワーク内で実行される無線検針ノードのメモリ及び処理要求を低減する。従って、ノードは低コストとなり、帯域幅が効率的に使用される。
【００１６】
アップストリーム通信について、検針データは、無線メッシュネットワークを用いて既登録ノードからアクセスポイントにルーティングされる。ダウンストリーム通信について、ロード制御データは、無線メッシュネットワークを用いてアクセスポイントから既登録ノードにルーティングされてもよい。同様に、時間帯別課金データが、無線メッシュネットワークを用いてアクセスポイントから既登録ノードにルーティングされてもよい。
【００１７】
あるノードから次のノードへのアップストリームルートに沿ったデータの通信は、次のノードのアドレスに基づくものであってもよい。これは、次のノードのアドレスのみと共にパケットデータを通信することを含むものであってもよい。
【００１８】
本発明の他の態様は、各無線検針ノードが関連するアドレスを有する、アクセスポイントと通信する複数の無線検針ノードを有する検針無線メッシュネットワークを有する検針システムに関する。検針無線メッシュネットワークは、上述されるように、パケットをルーティングする際にアドレスをストリッピングするよう構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明によるノード登録により動作する無線検針ノードを含む検針システムの概略図である。
【図２】図２は、本発明による新たな無線検針ノードを検針システムに追加するための登録処理を示すアクセスポイントツリーの概略図である。
【図３】図３は、本発明による新たな無線検針ノードを検針システムに追加するための登録処理を示すアクセスポイントツリーの概略図である。
【図４】図４は、本発明による新たな無線検針ノードを検針システムに追加するための登録処理を示すアクセスポイントツリーの概略図である。
【図５】図５は、本発明による新たな無線検針ノードを検針システムに追加するための登録処理を示すアクセスポイントツリーの概略図である。
【図６】図６は、本発明による新たな無線検針ノードを検針システムに追加するための登録処理を示すシーケンス図である。
【図７】図７は、本発明による切断されたリンクの修復を示すアクセスポイントツリーの概略図である。
【図８】図８は、本発明による切断されたリンクの修復成功を示すシーケンス図である。
【図９】図９は、本発明による切断されたリンクの修復失敗を示すシーケンス図である。
【図１０】図１０は、本発明によるノード登録により動作する無線検針ノードを含む検針システムを実行するための方法を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明によるアドレスストリッピングにより動作する無線検針ノードを含む検針システムの他の実施例の概略図である。
【図１２】図１２は、本発明によるアドレスストリッピングにより動作する無線検針ノードを示すアクセスポイントツリーの概略図である。
【図１３】図１３は、本発明によるアドレスストリッピングにより動作する無線検針ノードを含む検針システムを実行するための方法を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、本発明によるネットワークアドレスフィールドにより動作する無線検針ノードを含む検針システムのさらなる他の実施例の概略図である。
【図１５】図１５は、本発明によるネットワークアドレスフィールドにより動作する無線検針ノードを含む検針システムを実行するための方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の好適な実施例が図示される添付した図面を参照して、本発明が以降においてより詳細に説明される。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態により実現されてもよく、ここに提供される実施例に限定するものとして解釈されるべきでない。むしろ、これらの実施例は、本開示が完全なものであり、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるように提供されている。同様の数字は、全体を通じて同様の要素を表し、プライム及びダブルプライム記号は、他の実施例において類似する要素を示すのに利用される。
【００２１】
まず図１を参照して、検針システム５０は、検針無線メッシュネットワーク６０とリモートステーション１００とを有する。検針無線メッシュネットワーク６０は、定時的には、各アクセスポイント９０と通信するための複数の無線検針ノード６２を有する。アクセスポイント９０は、リモートステーション１００と通信する。リモートステーション１００は、電力会社のための顧客課金システムを有してもよい。図示された各主体は、それに関連付けされた無線検針ノード６２を有する。
【００２２】
説明の簡単化のため、無線検針ノード６２は、例示的には顧客による電力のモニタリング、レポート及び制御のためのものである。顧客は、家計や企業であってもよく、より詳細には、単一の家族／事業単位又は複数の家族／事業単位であってもよい。説明のため、単一のユニットが示される。当業者に容易に理解されるように、無線検針ノード６２は、例えば、ガスや水道などの他のタイプの公共事業に関するものであってもよい。
【００２３】
各無線検針ノード６２は、ハウジング６４と、ハウジングにより保持される無線送受信機６６と、ハウジング内で無線送受信機に接続されるコントローラ６８とを有する。検針回路７０がまた、ハウジングにより保持され、コントローラ６８に接続される。無線送受信機６６は、９００ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ、５．８ＧＨｚなどの未ライセンスのＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ａｎｄ  Ｍｅｄｉｃａｌ）帯を用いて通信してもよい。
【００２４】
アップストリーム通信について、無線送受信機６６は、無線メッシュネットワーク６０の他のノードを用いて、検針回路７０により決定された検針データを各自のアクセスポイント９０にルーティングする。アクセスポイント９０は、その後に検針データをリモートステーション１００にわたす。他の実施例では、１つのアクセスポイント９０が利用されてもよいし、又は数百以上が利用されてもよい。
【００２５】
ダウンストリーム通信について、アクセスポイント９０は、例えば、選択された機器のオフなど、無線メッシュネットワーク６０を用いてロード制御データを無線送受信機６６にルーティングする。ダウンストリーム送信されるデータは、例えば、時間帯別課金データなどを含み、消費者に表示されてもよい。消費者は、ネットワーク及び適切なアプリケーションを介し、自らのピーク電気使用を削減し、又はピーク時間からオフピーク時間に自らの使用をシフトさせるため、電気消費のレベル及びパターンを変更可能である。需要価格決定を用いた発電所にとって、これは、消費者の電気課金を低減するのに役立つ。さらに、システムロードと信頼性とが、発電所のため向上する。
【００２６】
各家計はさらに、アクセスポイント９０により提供される時間帯別課金データに応答して、特定の電気機器を起動するなど、関連する無線検針ノード６２と通信する、図示しない有線又は無線ホームネットワークを有してもよい。これらの機器は、例えば、洗濯機、ドライヤ、食洗機、暖房エアコンユニットなどを含む。電気機器と通信するための一例となるホームネットワークは、参照することによりここに援用される米国特許出願公開第２００８／０２８２１８２号に開示される。
【００２７】
コントローラ６８は、プロセッサ７１と当該プロセッサに接続されるメモリ７２とを有する。プロセッサ７１とメモリ７２とは個別のコンポーネントとして示されるが、それらは単一のコンポーネントとして一体化されてもよい。メッシュプロトコルの一部として、プロセッサ６８は、検針無線メッシュネットワーク６０にノード６２を登録するとき、ノード登録ソフトウェアモジュール７４を実行する。以下でより詳細に説明されるように、ノード登録処理は、ネットワーク６０内で動作する無線検針ノード６２のためのメモリ及び処理要求を効果的に低減する。ノードセキュリティを有するための同様の方法や当該処理の手続の変更は、当該コンセプトの論理的拡張であり、例えば、証明書及び／又は暗号化が利用されてもよい。
【００２８】
メッシュネットワークの第１の態様はノード登録に関する。ノード登録がまず、図２〜６に示されるアクセスポイントツリーを参照して説明される。アクセスポイントツリー１２０は、アクセスポイント１３０と通信するためすでに登録されている既登録ノード１２２１〜１２２８（登録されているノードについてＲＮとラベル付けされる）と、アクセスポイント１３０と通信するためまだ登録されていない未登録ノード１３２１〜１３２４（未登録のノードについてＵＮとラベル付けされる）とを含む複数の無線検針ノードを有する。既登録ノード１２２１〜１２２８は、ノード登録処理を完了している。
【００２９】
無線検針ノード１４２（新規ノードについてＮＮとラベル付けされる）は、アクセスポイント１３０に登録することによって、ネットワーク１２０に加入することを所望する新たな無線検針ノードである。新たな無線検針ノード１４２は、登録メリクエストッセージを送信する。図２の破線の矢印に示されるように、登録リクエストメッセージは近隣の既登録ノード１２２７，１２２８において受信され、登録リクエストメッセージはさらに近隣の未登録ノード１３２４において受信される。ネットワーク１２０の他のノードが登録リクエストメッセージをかなりの確率で受信しても、説明の簡単化のため、限定数のノードがメッセージを受信するとして図示される。
【００３０】
衝突を回避するためのランダムな間隔後、近隣の既登録ノード１２２７，１２２８が、図３の破線の矢印に示されるように、登録リクエストメッセージに対するレスポンスを送信する。他の何れかの既登録ノードがまた登録リクエストメッセージを受信した場合、これらのノードはまたレスポンスを送信するであろう。対照的に、近隣の未登録ノード１３２４は、未登録であり、アクセスポイント１３０と通信可能なアップストリームの近隣を決定していないため、レスポンスを送信しない。レスポンスを送信しないことは、帯域幅を消費するであろう不要なトラフィックを回避する。さらに、これらの未登録ノードは、登録リクエストメッセージを他の何れのノードにも転送しない（フラッディング）。この結果、これは、既登録ノードしか登録リクエストメッセージに応答しないため、各ノードのメモリ及び処理要求を効果的に低減する。さらに、フラッディングが登録処理中に回避されるため、実際のデータ送信のためのさらなる帯域幅が利用可能である。
【００３１】
新規の無線検針ノード１４２が近隣の既登録ノード１２２７，１２２８からレスポンスを受信した後、当該レスポンスに基づき、それは、アクセスポイント１３０とのアップストリーム通信に使用する少なくとも１つの選択された既登録ノードを決定する。レスポンスを評価するため、新規の無線検針ノード１４２は、受信した各レスポンスについて少なくとも１つの品質指標を決定する。品質指標は、レスポンスの受信信号強度、エラーレート、アクセスポイント１３０へのホップカウントなどのパラメータの何れかの組み合わせから構成されてもよい。
【００３２】
計算された指標に基づき、新規の無線検針ノード１４２は、以降において、連続する中間ノード１２２５，１２２３，１２２１を介しアクセスポイント１３０にわたされる登録メッセージを送信するため、近隣の既登録ノード１２２７を例示的に選択する。図４の矢印に示されるように、アクセスポイント１３０に到達するためのノード１２２７に関するホップカウントは５であり、アクセスポイント１３０に到達するためのノード１２２８に関するホップカウントは６である。上述されるように、レスポンスの受信信号強度やエラーレートなどの他の指標が、ノードを選択する際に考慮されてもよい。
【００３３】
本例では、ノード１２２７が、アクセスポイント１３０と通信し、新規の無線検針ノード１４２を既登録ノードに追加するため選択される。アクセスポイント１３０は、登録メッセージをリモートステーション１００に転送する。登録確認が、図５の矢印により示されるように、アクセスポイント１３０から新規な無線検針ノード１４２に送信される。
【００３４】
アクセスポイント１３０とのアップストリーム通信について、新規の無線検針ノード１４２からアクセスポイント１３０へのメッセージは、当該メッセージがアクセスポイントに対するものであることを示すビットを有してもよい。このビットに基づき、アクセスポイント１３０までのパスの各無線検針ノード１２２７，１２２５，１２２３，１２２１は、それの選択したノード、すなわち、アクセスポイント１３０と通信するのに使用される既登録ノードにメッセージを単にルーティングする。すなわち、各ノードは、選択された既登録ノードのアクセスのみ格納する。これは、各ノードがネットワークの他の登録ノードの何れかに関するルーティング情報を構成及び格納する必要がないため、メモリ及び処理要求を効果的に低減する。
【００３５】
しかしながら、複数のノードアドレスが、冗長性／バックアップ目的のためノードにより格納されてもよい。この場合、ノードは、プライマリ既登録ノードとバックアップ既登録ノードとを決定し、これにより、プライマリ既登録ノードを介した通信の失敗に基づき、アクセスポイント１３０との通信のため、プライマリ既登録ノードからバックアップ既登録ノードにスイッチすることができる。プライマリ及びバックアップ既登録ノードの各アドレスは、ノードにより格納される。例えば、新規なノード１４２は、図４に示されるように、プライマリ既登録ノードとしてノード１２２７を選択し、バックアップ既登録ノードとしてノード１２２８を選択する。新規なノード１４２は、これら２つのノードのそれぞれのアドレスを格納する。
【００３６】
ノード１２２１は。アクセスポイント１３０とのアップストリーム通信において仲介するノードを有しないため、当該ノードは、アクセスポイント１３０のアドレスを格納する。図示されないが、ノード１２２１は、選択されたアクセスポイント１３０がダウンすると、異なるアクセスポイントと通信するバックアップノードを選択するようにしてもよい。
【００３７】
図６を参照して、新規な無線検針ノードを検針システムに追加するための登録処理を示すシーケンス図１５０が説明される。無線検針ノードは、メータと呼ばれる。メータ１（１５２）はアクセスポイントツリー上になく、メータ２（１５４）はアクセスポイント１５６との通信におけるアクセスポイントツリー上にある。メータ１（１５２）は、メータ２（１５４）の範囲内にあるが、アクセスポイント１５６の範囲内にない。
【００３８】
以前に使用された登録リクエストメッセージは、Ｈｅｌｌｏブロードキャストと呼ばれ、Ｈｅｌｌｏブロードキャストへのレスポンスは、Ｈｅｌｌｏレスポンスと呼ばれる。すべてのメッセージは、典型的には、当業者に容易に理解されるように、物理レイヤ及びＭＡＣレイヤを介しネットワークレイヤに到達する。メータ１（１５２）は、Ｈｅｌｌｏブロードキャスト１６０を配信する。メータ２は、Ｈｅｌｌｏレスポンス１６２を送信することによって応答する。Ｈｅｌｌｏレスポンス１６２は、アクセスポイント１５６とメータ２（１５４）との間のホップ数と共に、レスポンスのソースとデスティネーションとを含む。
【００３９】
受信したＨｅｌｌｏレスポンス１６２に応答して、メータ１（１５２）は、メータ２（１５４）に登録メッセージ１６４を送信する。登録メッセージ１６４は、メッセージのソース及びデスティネーションを含む。メータ２（１５４）は、登録メッセージ１６６をアクセスポイント１５６に転送し、アクセスポイント１５６とメータ１（１５２）との間にソースルートを構築するのに利用される。アクセスポイント１５６は、メータ１（１５２）との構築されたソースルートを記録する。
【００４０】
アクセスポイント１５６は、登録レスポンス１６８をメータ２に送信する。登録レスポンス１６８と共に提供されたソースルートに基づき、メータ２は、登録レスポンス１７０をメータ１（１５２）に転送する。メータ１（１５２）は、アクセスポイントツリー上にあるとしてそれの状態を変更し、それのソースルートを記録する。
【００４１】
図７〜９を参照して、アクセスポイントツリー１８０内の切断又はダウンしたリンクの修復のための他のアプローチが説明される。メッシュプロトコルは、リンクがダウンし、ノードが範囲外になるなど、ノード接続性の変更を処理することが可能である必要がある。モバイルノードについて、これは、最終的にはあらゆるトポロジーの知識又はノード間のトポロジーデータの共有／格納を必要とする。ＡＭＩ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍｅｔｅｒｉｎｇ  Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）システムについて、典型的には、ノードに動きはない。すなわち、ノードは固定的である。にもかかわらず、経時的な枝葉の成長、道路に駐車された大きなオブジェクト（移動中のトラックなど）、新たな建物の建設などによる最小のリンクダイナミクスが存在する可能性がある。
【００４２】
ここに説明されるメッシュプロトコルは、“トライ・アンド・シー（ｔｒｙ−ａｎｄ−ｓｅｅ）”アプローチを介しトポロジーデータの共有／格納を回避しながら、切断されたリンクを処理する。図７において、アクセスポイントツリー内の切断されたリンクの修復を示すアクセスポイントツリー１８０の概略図が提供される。実線は、各ノードがアクセスポイント１８６に登録成功することによってツリー１８０が形成されることを示す。ノード１８４４とノード１８４２との間にリンクの切断がある。ノード１８４４は、Ｈｅｌｌｏブロードキャストを送信する。すなわち、リンクがダウンした場合、上述されたようなルート検出と同様に、ノードはＨｅｌｌｏブロードキャストを発行し、ノード登録処理を繰り返す。
【００４３】
リンク１８２がダウンしたことをノード１８４４が決定する方法は様々である。送信される各メッセージについてリンクレベルのＡＣＫがあってもよい。ノード１８４４がノード１８４２に何れかのタイプのメッセージを送信し、リンクレベルＡＣＫを受信しなかったとき、ノード１８４４は、リンクが切断していると仮定することができる。リンクレベルＡＣＫがないため、エンド・ツー・エンドＡＣＫが利用可能である。アクセスポイント１８６からエンド・ツー・エンドＡＣＫを受信しなかった期間の後、ノード１８４４は、リンク１８２が切断していることを決定できる。リンクレベルＡＣＫは、直接影響を受けるノードのみが訂正アクションをとるという結果により、隣接リンクの消失しか検出しない。他方、エンド・ツー・エンドＡＣＫは、チェーンの何れかのポイントにおけるアクセスポイントとの接続の消失を検出可能である。
【００４４】
ノード１８４７，１８４６，１８４３は、Ｈｅｌｌｏブロードキャストに応答する。ノード１８４５は、ノード１８４４がそれのアップストリームの近傍であることを知っているため応答しない。ノード１８４４は、これらのノードに繰り返しかつランダムにトライするが、自らの登録を受信するとノード１８４７，１８４６を中断する。ノード１８４７又は１８４６が選択される場合、これはループを生じさせることになる。最終的に、ノード１８４３が選択される。
【００４５】
リンク１８２がダウンするときの登録処理を繰り返す代わりとして、ノード１８４４は、登録処理中にプライマリノードとバックアップノードとを選択することが可能であり、これにより、プライマリノードを介した通信の失敗に基づき、アクセスポイント１８６と通信するためプライマリノードからバックアップノードにスイッチできる。本例では、ノード１８４２がプライマリノードであり、ノード１８４３がバックアップノードである。ノード１８４４は、このときこれら２つのノードのそれぞれのアドレスを格納する。
【００４６】
図８〜９を参照して、切断されたリンクの修復成功と修復不成功とのシーケンス図が説明される。切断されたリンクの修復成功のシーケンス図１９０がまず説明される。メータ１（１９２）は、メータ２（１９４）及びメータ３（１９６）との範囲内にある。メータ２（１９４）及びメータ３（１９６）は、メータ４（１９８）の範囲内にある。メータ１（１９２）は、それのアップストリーム近傍としてメータ２（１９４）（リンク２０２）を使用する。メータ１（１９２）とメータ２（１９４）との間のリンク２０２がダウンし、すべてのパケットが消失又はエラー（２１０）となる。
【００４７】
メータ１（１９２）は、以下のようにローカルな修復を試みる。メータ１（１９２）は、メータ２（１９４）により受信されたＨｅｌｌｏブロードキャスト２１２を送信する。同一のＨｅｌｌｏブロードキャスト２１２がまた、メータ３（１９６）により受信される。メータ１（１９２）とメータ２（１９４）との間のリンクは依然としてダウンしており、Ｈｅｌｌｏブロードキャスト２１２は受信されない。しかしながら、メータ３（１９６）はＨｅｌｌｏレスポンス２１８を送信する。メータ１（１９２）は、アクセスポイント２００と通信するため、メータ２（１９４）をメータ３（１９６）と置換することによってローカルな修復を行う。メータ１（１９２）は、メータ３（１９６）及びメータ４（１９８）により中継される登録リクエスト２２０をアクセスポイント２００に送信する。アクセスポイント２００は、メータ４（１９８）及びメータ３（１９６）を介しメータ１（１９２）に登録アクノリッジメント２２４を送信する。アクセスポイント２００は、それの記録されているメータ１（１９２）へのソースルートを更新する。メータ１（１９２）が他のノードのアップストリーム近傍であった場合、アクセスポイントはまた、これら他のノードのすべての記録されているソースルートを更新し、各ソースルートにおいて以前のメータ２（１９４）を新たな中間ホップメータ３（１９６）に置換する。このとき、メータ１（１９２）は、メータ３（１９６）を介しアクセスポイント２００にデータ２２６を送信し続けることが可能である。
【００４８】
図９を参照して、切断されたリンクの修復不成功のシーケンス図２４０が説明される。メータ１（１９２）は、メータ２（１９４）及びメータ３（１９６）の範囲内にある。メータ１（１９２）とメータ２（１９４）との間のリンクがダウンし、すべてのパケットが消失又はエラーになる。この結果、メータ１（１９２）は、ローカルな修復を開始するか決定する（２４２）。メータ１（１９２）は、Ｈｅｌｌｏブロードキャスト２４４を送信することによって、ローカルな修復を試みる。修復処理はメータ３（１９６）に固有でなく、代わりに方向付けされない。Ｈｅｌｌｏメッセージ２４４は、ブロードキャストであり、発信元以外の他のノードのアドレスを含まない。しかしながら、メータ１（１９２）は待機後にレスポンスを受信しない。この結果、メータ１（１９２）は、ローカルな修復が実行不可であると判断する（２４６）。その後、メータ１（１９２）は、オフツリーメッセージ２５２を配信する。各自のアップストリーム近傍からオフツリーメッセージ２５２を受信したダウンストリームの各ノードは、ランダムな時間期間後にローカルな修復を開始する。
【００４９】
図１０を参照して、ノード登録７４により動作する無線検針ノードを含む検針システム５０を実行する方法を示すフローチャートが説明される。スタート（ブロック２８２）から、本方法はブロック２８４において、新規の無線検針ノード１４２から登録リクエストメッセージ（すなわち、Ｈｅｌｌｏブロードキャスト）を送信することを含む。近隣の既登録ノード１２２１〜１２２８は、登録リクエストメッセージを受信し、衝突を回避するためのランダムな間隔後に、ブロック２８６において新規の無線検針ノード１４２にレスポンスを送信する。近隣の未登録ノード１３２１〜１３２４はまた、登録リクエストメッセージを受信するが、ブロック２８８において、新規の無線検針ノード１４２にレスポンスを送信せず、また、近隣の既登録ノード１２２１〜１２２８にレスポンスを送信しない。
【００５０】
新規な無線検針ノード１４２において、近隣の既登録ノード１２２７，１２２８からのレスポンスが受信され、ブロック２９０において、レスポンスに基づき、アクセスポイント１３０とのアップストリーム通信に使用される少なくとも１つの選択された既登録ノードが決定される。本方法はさらに、ブロック２９２において、新規の無線検針ノード１４２から少なくとも１つの選択された既登録ノード１２２７を介しアクセスポイント１３０と通信し、これにより、新たな無線検針ノード１４２を既登録ノード１２２１〜１２２８に追加する。本方法は、ブロック２９４において終了する。
【００５１】
メッシュプロトコルの第２の態様は、図１１〜１３を参照して説明されるように、アドレスストリッピングに関する。図１の無線検針ノードの説明は、プロセッサ６８’がさらにアクセスポイント９０’から所与のノードにデータをダウンストリームにルーティングするとき、アドレスストリッピングソフトウェアモジュール７５’を実行することを加えることによって、図１１に適用可能である。
【００５２】
アドレスストリッピング（ａｄｄｒｅｓｓ  ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ）又はアドレス削除はまた、ストリームライン化されたソースルーティングと呼ばれる。ここで用いられるソースルーティングは、アクセスポイント９０’から所与のノードへのダウンストリームルートを表す。ストリームライン化されたソースルーティングは、各ホップにおける各ノードのアドレスを効果的にストリップ化し、これにより、所与のノードにパケットにおいて搬送される残りのソースルートのサイズを低減する。アドレスストリッピングは、ネットワーク６０’内で動作する無線検針ノード６２’に対するメモリ及び処理要求を効果的に低減する。
【００５３】
図１２のアクセスポイントツリー３００によっておそらく最も良く示されるように、パケットがアクセスポイント３０４から所与のノードＥ３０２４に送信される。パケットは、連続する中間ノードＭ３０２１、ノードＪ３０２２及びノードＦ３０２３によってわたされる。各ノードに対応する文字は、当該ノードのアドレスを表す。
【００５４】
アクセスポイント３０４から第１ノードＭ３０２１において、パケットは所与のノードＥ３０２４に必要なすべてのアドレスを含む。従って、ノードＭ３０２１は、ノード３０２１〜３０２４に対応するアドレスＭ，Ｊ，Ｆ，Ｅを受信する。ノードＪ３０２２にパケットをルーティングする前、ノードＭ３０２１はそれのアドレスＭをストリップオフする。ノードＪ３０２２にルーティングされるパケットは、残りのアドレスＪ，Ｆ，Ｅのみを含む。
【００５５】
このメッシュプロトコルによると、アップストリーム通信では、デスティネーションが常にアクセスポイント３０４となるため、ノードＭ３０２１のアドレスを含む必要はない。アクセスポイントツリー３００の各登録ノードは、上述されるように、アクセスポイント３０４にアップストリームにデータをルーティングするため、それの選択されたノードのアドレスを格納しさえすればよい。
【００５６】
同様に、ノードＪ３０２２は、ノード３０２２〜３０２４に対応するアドレスＪ，Ｆ，Ｅと共にパケットを受信する。パケットをノードＦ３０２３にルーティングする前、ノードＪ３０２２はそれのアドレスＪをストリップオフする。ノードＦ３０２３にルーティングされるパケットは、残りのアドレスＦ，Ｅしか含まない。
【００５７】
同様に、ノードＦ３０２３は、ノード３０２３〜３０２４に対応するアドレスＦ，Ｅと共にパケットを受信する。パケットを所与のノードＥ３０２４にルーティングする前、ノードＦ３０２３はそれのアドレスＦをストリップオフする。パケットは、残りのアドレスＥのみの所与のノードＥ３０２４にルーティングされる。
【００５８】
図１２に示されるストリームライン化されたソースルーティングは、非対称的である。アクセスポイント３０４とのアップストリーム通信におけるものであるため、デスティネーションは各ノードについて同一である、すなわち、アクセスポイント３０４であることが理解される。アップストリーム通信では、各ノードは、それの選択されたアップストリームノードにパケットを転送しさえすればよく、当該アップストリームノードは次に、パケットをそれの選択されたノードに転送する。この処理が、パケットがアクセスポイント３０４により受信されるまで続く。
【００５９】
従来のソースルーティングネットワークでは、ソースルート全体（すなわち、アドレスＭ，Ｊ，Ｆ，Ｅ）が、パケットと共に各ノードによりルーティングされる。これらのアドレスは、リターンパケットが逆のアドレスシーケンスを介しアクセスポイントにアップストリーム送信可能となるように必要とされる。パケットをノード間で送信するとき、余分なアドレスが利用可能な帯域幅を占有する。
【００６０】
図１３を参照して、アクセスポイント３０４との通信において複数の無線検針ノード３０２１〜３０２４を有する検針無線検針ネットワークを実行するための方法を示すフローチャート３５０が説明される。各無線検針ノードは、それに関連するアドレスを有する。スタート（ブロック３５２）から、本方法は、ブロック３５４において、連続する中間ノード３０２１〜３０２３及び所与のノード３０２４のアドレスに基づき、アクセスポイント３０４から連続する中間ノード３０２１〜３０２３を介し所与のノード３０２４への所与のダウンストリームルートを規定する。ブロック３５６において、アクセスポイント３０４から所与のノード３０２４に所与のダウンストリームノード３０２１〜３０２３と共にデータをルーティングする間、連続する各中間ノード３０２１〜３０２３における各自のアドレスがストリッピングされる。本方法はさらに、ブロック３５８において、上述した方法を利用して、所与のノード３０２４から連続する中間ノード３０２１〜３０２３を介しアクセスポイント３０４にアップストリームルートに沿ってデータを通信する。本方法は、ブロック３６０において終了する。
【００６１】
図１４〜１５を参照して説明されるメッシュプロトコルの第３の態様は、ネットワークアドレスフィールドに関する。図１の無線検針ノードの説明は、プロセッサ６８’’がさらにネットワークアドレスフィールドソフトウェアモジュール７７’’を実行することを加えることによって、図１４に適用可能である。上述されるように、各ノードは割り当てられたアドレスを有する。
【００６２】
プロトコルは、特にメッシュネットワークプロトコルをアドレッシングするため、典型的には、固定サイズのフィールドを利用する。アドレスサイズに関係なく、同じビット数がアドレスを表すのに確保される。ＷＬＡＮのための８０２．１１規格では、６バイトが各アドレスを表すのに利用され、２４８個のノードをサポートするのに十分である。しかしながら、この大きな静的なアドレスフィールドは、検針無線メッシュネットワーク６０’’において動作する無線検針ノード６２’’には不適切である。パケットには、当該パケットを送信するノードのためのアドレス、当該パケットを受信するノードのためのアドレス、及び何れかの中間ノードのアドレスがある。このような多くのバイトを用いて各アドレスを表現することは、帯域幅の効率的な利用でない。
【００６３】
この非効率な帯域幅の利用を解消するため、ネットワーク６０’’に入ると、ノード６２’’にネットワークアドレスフィールドが割り当てられる。プロトコルは、（可変長）ネットワークアドレスフィールドを含む。ノードにはネットワークアドレスが割り当てられる。以下に詳細に説明されるように、ＬＶ符号化は、小さなネットワークに大変効率的であると共に、プロトコルの修正なしに無制限な拡張を可能にする。ネットワークアドレスフィールドは、ネットワーク６０’’内のすべてのノードに及ぶのに十分な最小限のバイト数にサイジングされる。
【００６４】
ネットワークアドレスフィールドは、好ましくは、プリフィックスフィールドＬ及び値フィールドＶにより符号化される。プリフィックスフィールドＬは、ノード６２’’のネットワークアドレスの長さを規定し、フィールドＶはノード６２’’のネットワークアドレスの値である。ＬＶは一緒に、検針無線メッシュネットワーク６０’’内の各ノード６２’’の各自のネットワークアドレスフィールドを規定する。
【００６５】
ネットワークアドレスフィールドは、好ましくは、プリフィックスフィールドＬ及び値フィールドＶにより符号化される。プリフィックスフィールドＬは、ノード６２’’のネットワークアドレスの長さを規定し、フィールドＶはノード６２’’のネットワークアドレスの値である。ＬＶは一緒になって、検針無線メッシュネットワーク６０’’内の各ノード６２’’の各自のネットワークアドレスフィールドを規定する。
【００６６】
ネットワークアドレスを新規な無線検針ノードに割り当てるとき、ネットワークアドレスフィールドは、テーブル１に示されるように、アドレス値のサイズを決定するためのプリフィックスフィールドＬの少なくとも数ビットと、アドレスの値を決定するための値フィールドＶの少なくとも１バイトとを含む。
【００６７】
【表１】
2013503588.tif 000003
２ビットのプリフィックスフィールドＬは、テーブル２に示されるように符号化されてもよい。もちろん、当業者に理解できるように、プリフィックスフィールドＬは、最終的なネットワークが４バイト（２３２）により表現可能であるより大きなサイズまで拡大することが予想される場合、３ビットに拡張可能である。
【００６８】
【表２】
2013503588.tif 000004
説明のため、上記テーブル１が参照される。アドレスカラムの第１エントリでは、ノードに０〜２５５のアドレスが割当て可能である。ネットワークアドレスフィールドカラムでは、２ビットプラス１バイトが、固定的な典型的には６バイトの代わりに、割り当てられたアドレスを表すのに利用される。先頭の２ビットは、アドレスの長さフィールド（すなわち、アドレス値のサイズ）に対応するようテーブル２に従って符号化され、以降のバイトがアドレスの値フィールド（すなわち、アドレスの値）に対応する。
【００６９】
０〜２５５（すなわち、２８）のアドレスについて、Ｌ＋Ｖ＝２ビットプラス１バイトである。Ｌは、このケースでは００として符号化される。これは、１バイトがノード６２’’について割り当てられたアドレスを表現するのに利用されることを意味する。この結果、Ｖは１バイトであり、例えば、２５０であってもよい割り当てられたアドレスの実際の値を表す。
【００７０】
２５６〜６５，５３５（すなわち、２１６）のアドレスについて、２ビットプラス２バイトである。Ｌは０１として符号化される。これは、２バイトがノード６２’’にについて割り当てられたアドレスを表すのに利用されることを意味する。この結果、Ｖは２バイトであり、例えば、６４，７５０であってもよい割り当てられたアドレスの実際の値を表す。
【００７１】
６５，５３５〜１６，７７７，２１５（すなわち、２２４）のアドレスについて、２ビットプラス３バイトである。Ｌは１０として符号化される。これは、３バイトがノード６２’’について割り当てられたアドレスを表すのに利用されることを意味する。この結果、Ｖは３バイトであり、例えば、１６４，２５０であってもよい割り当てられたアドレスの実際の値を表す。
【００７２】
上述した各例では、何れかのノードについて割り当てられたアドレスを表現するのに用いられるバイト数は、ネットワーク６０’’のすべてのノードに及ぶのに十分な最小のバイト数に依存して変化する。ネットワーク６０’’が拡大するに従って、Ｌ＋Ｖは、より大きなアドレス値を表すため変更可能である。
【００７３】
長さフィールドＬは例示的には固定長を有するが、値フィールドＶは可変長を有する。無線メッシュネットワーク６０’’は、所望の最大ノード数を有し、長さフィールドＬは、所望の最大ノード数に十分な固定長を有する。例えば、長さフィールドＬは２ビット長を有し、値フィールドＶは４バイトの最大長さを有する。その利点は、小さく始めて、すなわち、小さなネットワークの短いアドレスフィールドから始めて、その後により多くのアドレスをサポートするのに必要とされるようにフィールドが拡張することである。さらに、より大きな値のアドレスを有するノードのみがより長いアドレスフィールドを有する。
【００７４】
図１５を参照して、アクセスポイント９０’’との通信において複数の無線検針ノード６２’’を有する検針無線メッシュネットワークを実行するための方法を示すフローチャート４００が説明される。各無線検針ノードは、それに関連するアドレスを有する。スタート（ブロック４０２）から、本方法は、ブロック４０４において、各自のアドレスの長さフィールドＬ及び値フィールドＶに基づき、各無線検針ノード６２’’のネットワークアドレスフィールドを決定する。本方法はさらに、ブロック４０６において、ネットワークアドレスフィールドを用いて無線メッシュネットワーク内で通信する。ブロック４０８において、ネットワークアドレスフィールドには新規の無線検針ノード６２’’が割り当てられる。ネットワークアドレスフィールドは、アドレス値のサイズを決定するため長さフィールドＬについて少なくとも２ビットと、アドレスの値を決定するため値フィールドＶについて少なくとも他の１バイトとを有する。本方法はブロック４１０におうて終了する。
【００７５】
上述されるようなノード登録ソフトウェアモジュール７４、アドレスストリッピングソフトウェアモジュール７５’及びネットワークアドレスフィールドソフトウェアモジュール７７’’の実行は、無線メッシュネットワーク内で個々に又は互いに組み合わせて実行されてもよい。すなわち、ソフトウェアモジュール７４，７５’，７７’’により提供されるようなこれらの機能の１以上が、同一の無線メッシュネットワーク内で組み合わされてもよい。
【図１】
2013503588.tif 000005
【図２】
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【図３】
2013503588.tif 000007
【図４】
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【図５】
2013503588.tif 000009
【図６】
2013503588.tif 000010
【図７】
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【図８】
2013503588.tif 000012
【図９】
2013503588.tif 000013
【図１０】
2013503588.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2013503588.tif 000018
【図１５】
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【国際調査報告】
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