(57)【要約】  冗長データ通信のためのシステム及び方法が提示される。いくつかの実施の形態では、冗長無線ネットワーキングシステムは、有線ネットワークに直接関連付けられ、且つ、１つ又は複数の共通エリアにわたる無線ネットワークアクセスを提供するように構成される、少なくとも２つの無線アクセスポイントと、ロケーションが共通エリア（複数可）内に制限される１つ又は複数のトランシーバとを含む。いくつかの実施の形態は、電力線ネットワークによるデータ通信を提供するためのシステムに関する。このシステムは、１つ又は複数の電力線に関連するホストであって、自己設定データ通信ネットワークを管理するように構成される、ホストと、アドホックな方法で電力線（複数可）によりホストと通信するように構成される複数のクライアントデバイスとを含む。一定の実施の形態は、工業用途の使用を有することができる。
2008516553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステムであって、
有線ネットワークに直接関連付けられ、且つ、少なくとも１つの共通エリアにわたって無線ネットワークアクセスを提供するように構成される、少なくとも２つの無線アクセスポイントと、
前記少なくとも１つの共通エリア内に配置され、且つ、前記少なくとも２つの無線アクセスポイントから単一の無線アクセスポイントを選択して、前記有線ネットワークへのリンクを確立するように構成される、少なくとも１つのトランシーバと
を備える、冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステム。
【請求項２】
前記少なくとも２つの無線アクセスポイントのそれぞれは、一意の固定識別子を有する、請求項１に記載の冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つのトランシーバは、前記一意の固定識別子を順次スキャンするように構成される、請求項２に記載の冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステム。
【請求項４】
複数のトランシーバであって、該トランシーバのそれぞれは、異なる番号順で前記識別子をスキャンすると共に、状態に基づき一意の識別子を選択することにより、負荷平準化を実行するように構成される、複数のトランシーバをさらに備える、請求項２に記載の冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステム。
【請求項５】
複数のトランシーバであって、該トランシーバのそれぞれは、所定の好ましい一意の識別子を求めてスキャンを行うように構成される、複数のトランシーバをさらに備える、請求項２に記載の冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つのトランシーバは、最大信号強度、最大信号品質、及び最低ビットエラー率の少なくとも１つに基づいて、前記単一の無線アクセスポイントを選択するように構成される、請求項１に記載の冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステム。
【請求項７】
前記少なくとも２つの無線アクセスポイント及び前記少なくとも１つのトランシーバは、ＩＥＥＥ８０１．１１無線ネットワーキングプロトコル、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ無線ネットワーキングプロトコル、インターネットプロトコル、又はホームプラグプロトコルを使用して通信するように構成されている、請求項１に記載の冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステム。
【請求項８】
前記有線ネットワークに関連するコントローラをさらに備え、該コントローラは、前記少なくとも２つの無線アクセスポイントを管理する、請求項１に記載の冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステム。
【請求項９】
前記コントローラは、前記少なくとも２つの無線アクセスポイント間で負荷平準化を実行する、請求項８に記載の冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも２つの無線アクセスポイントには、前記コントローラによって管理される一意の識別子がそれぞれ割り当てられる、請求項８に記載の冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも２つの無線アクセスポイントのそれぞれは負荷平準化を実行する、請求項１に記載の冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステム。
【請求項１２】
前記少なくとも２つの無線アクセスポイントのそれぞれは、
命令を含むメモリと、
他の無線アクセスポイントに接続されたトランシーバの個数を提供する命令と、別の無線アクセスポイントがトランシーバ接続を追加するのに利用可能であるかどうかを判断する命令と、事前に設定されたトランシーバの個数に達しており、且つ、少なくとも１つの他の無線アクセスポイントが、トランシーバ接続を追加するのに利用可能である場合には、トランシーバ接続を追加する要求を拒否する命令とを実行するプロセッサと
を含む、請求項１に記載の冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも２つの無線アクセスポイントには、前記プロセッサによって制御される一意の識別子がそれぞれ割り当てられる、請求項１２に記載の冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステム。
【請求項１４】
前記共通エリアは工業設備であり、前記少なくとも１つのトランシーバは工業機器である、請求項１に記載の冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステム。
【請求項１５】
前記工業設備は、半導体製造設備、医薬品製造設備、自動車製造設備、又は食品加工設備である、請求項１４に記載の冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステム。
【請求項１６】
前記工業機器はポンプである、請求項１４に記載の冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステム。
【請求項１７】
配電ネットワークによりデータ通信を提供するためのシステムであって、
少なくとも１つの電力線に関連付けられ、且つ、該少なくとも１つの電力線による自己設定データ通信ネットワークを管理するように構成される、ホストと、
前記少なくとも１つの電力線に関連付けられ、且つ、前記少なくとも１つの電力線により前記ホストと通信するように構成される、複数のクライアントデバイスと
を備え、
該システムは、前記複数のクライアントデバイスのそれぞれ１つからの通信が該複数のクライアントデバイスの少なくとも１つの他のデバイスを通じて中継されるように構成される、配電ネットワークによりデータ通信を提供するためのシステム。
【請求項１８】
前記ホストは、前記少なくとも１つの電力線を介して、前記複数のクライアントデバイスへルーティング要求をブロードキャストし、且つ、該ルーティング要求に応答して前記複数のクライアントデバイスから確認応答メッセージを受信するように構成され、前記確認応答メッセージ内に含まれる情報は、ルーティングリストを作成するのに使用され、前記複数のクライアントデバイスのそれぞれは、前記ルーティング要求を受信し、前記ホストに関連するホップを記憶し、且つ、前記ネットワークにより前記ルーティング要求を再ブロードキャストするように構成される、請求項１７に記載の配電ネットワークによりデータ通信を提供するためのシステム。
【請求項１９】
前記ホストは、特定のクライアントデバイスへのパスに関する情報を含むルーティングリストに基づいて、前記特定のクライアントデバイスと通信するように構成される、請求項１７に記載の配電ネットワークによりデータ通信を提供するためのシステム。
【請求項２０】
前記ホストは、前記ネットワークによりメッセージをブロードキャストすることによって特定のクライアントデバイスと通信するように構成され、前記メッセージは、前記クライアントデバイスに一意に関連付けられた識別コードを含む、請求項１７に記載の配電ネットワークによりデータ通信を提供するためのシステム。
【請求項２１】
或るクライアントデバイスが前記ネットワークにより前記ホストを通じて別のクライアントデバイスと通信するように構成される、請求項１７に記載の配電ネットワークによりデータ通信を提供するためのシステム。
【請求項２２】
或るクライアントデバイスが、ルーティング要求をブロードキャストすると共に、少なくとも１つのクライアントデバイスを通じて宛先デバイスへメッセージを中継することにより、別のクライアントデバイスと通信するように構成される、請求項１７に記載の配電ネットワークによりデータ通信を提供するためのシステム。
【請求項２３】
前記ネットワークは、前記複数のクライアントデバイスの少なくとも１つに関連する工業機器をさらに備える、請求項１７に記載の配電ネットワークによりデータ通信を提供するためのシステム。
【請求項２４】
前記工業機器は、半導体設備、医薬品製造設備、自動車製造設備、又は食品加工設備に関連する機器である、請求項２３に記載の配電ネットワークによりデータ通信を提供するためのシステム。
【請求項２５】
前記工業機器はポンプである、請求項２３に記載の配電ネットワークによりデータ通信を提供するためのシステム。
【請求項２６】
前記クライアントデバイスは、アドホック通信、ＩＥＥＥ８０１．１１無線ネットワーキングプロトコル、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ無線ネットワーキングプロトコル、インターネットプロトコル、又はホームプラグプロトコルを使用して前記ホストと通信する、請求項１７に記載の配電ネットワークによりデータ通信を提供するためのシステム。
【請求項２７】
前記クライアントデバイス及び前記少なくとも１つの電力線は、前記ネットワーク内
において冗長性を提供するように構成される、請求項１７に記載の配電ネットワークによりデータ通信を提供するためのシステム。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの電力線は、３相交流電力線をさらに備える、請求項１７に記載の配電ネットワークによりデータ通信を提供するためのシステム。
【請求項２９】
通信が前記３相電力線の各相により行われる、請求項２８に記載の配電ネットワークによりデータ通信を提供するためのシステム。
【請求項３０】
通信が前記３相電力線の１つの相により行われ、該１つの相は、手動で選択されたもの及び自動的に選択されたものの一方である、請求項２８に記載の配電ネットワークによりデータ通信を提供するためのシステム。
【請求項３１】
前記クライアントデバイスは、どの相が通信に使用されるかを示す、請求項２８に記載の配電ネットワークによりデータ通信を提供するためのシステム。
【請求項３２】
電力線によりデータ通信を提供するための方法であって、
自己設定を通じて電力線ネットワークによるデータ通信を初期化すること、
前記電力線ネットワークにより送信元デバイスから少なくとも１つの中間デバイスへデータを提供すること、及び
前記電力線ネットワークにより前記少なくとも１つの中間デバイスから宛先デバイスへ前記データを中継すること
を含む、電力線によりデータ通信を提供するための方法。
【請求項３３】
前記初期化することは、
少なくとも１つのデバイスによって最初のルーティング要求を受信すること、
ホストに戻る少なくとも１つのホップを前記少なくとも１つのデバイスに記憶すること、
別のルーティング要求を前記少なくとも１つのデバイスから再ブロードキャストすること、
少なくとも１つの他のデバイスによって前記再ブロードキャストするルーティング要求を受信すること、及び
前記ホストに戻る少なくとも１つのホップを前記少なくとも１つの他のデバイスに記憶すること
をさらに含む、請求項３２に記載の電力線によりデータ通信を提供するための方法。
【請求項３４】
前記再ブロードキャストすることは、前記電力線ネットワーク上のすべてのデバイスがそれぞれのルーティング要求を受信するまで繰り返す、請求項３３に記載の電力線によりデータ通信を提供するための方法。
【請求項３５】
前記最初のルーティング要求は前記ホストを発信元とする、請求項３３に記載の電力線によりデータ通信を提供するための方法。
【請求項３６】
各デバイスに関連するパス情報を確認応答メッセージに付加すること、
前記ルーティング要求に応答して、前記少なくとも１つのデバイスを通じて前記ホストへ前記確認応答メッセージを中継すること、及び
前記パス情報に基づいてルーティングリストを作成すること
をさらに含む、請求項３５に記載の電力線によりデータ通信を提供するための方法。
【請求項３７】
前記記憶することは、受信された最初のルーティング要求、最も強い信号に関連するルーティング要求、及び複数のルーティング要求に関連するホップのうちの１つを記憶する、請求項３３に記載の電力線によりデータ通信を提供するための方法。
【請求項３８】
前記送信元デバイスはホストであり、前記宛先デバイスはクライアントであり、前記方法は、
前記クライアントに関連する識別コードを前記データに付加すること、及び
前記データ及び前記識別コードを前記少なくとも１つの中間デバイスから前記クライアントへブロードキャストすること
をさらに含む、請求項３２に記載の電力線によりデータ通信を提供するための方法。
【請求項３９】
前記送信元デバイスはホストであり、前記宛先デバイスはクライアントであり、前記方法は、
前記ホストから前記クライアントへ、前記少なくとも１つの中間デバイスを含むパスを通って前記データを中継することをさらに含み、前記パスはルーティングリストによって指定される、請求項３２に記載の電力線によりデータ通信を提供するための方法。
【請求項４０】
前記クライアントから前記ホストへ確認応答を送信すること、及び
前記確認応答が受信されたかどうかに基づいて、前記ホストが代替パスを通して前記データを中継するかどうかを判断すること
をさらに含む、請求項３９に記載の電力線によりデータ通信を提供するための方法。
【請求項４１】
前記代替パスは前記ルーティングリストに基づく、請求項４０に記載の電力線によりデータ通信を提供するための方法。
【請求項４２】
前記少なくとも１つの中間デバイスへ新しいルーティング要求をブロードキャストすること、
前記新しいルーティング要求に基づいて新しいルーティングリストを作成すること、及び
前記新しいルーティングリストに基づいて代替パスを決定すること
をさらに含む、請求項３９に記載の電力線によりデータ通信を提供するための方法。
【請求項４３】
前記送信元デバイスはクライアントであり、前記宛先デバイスはホストであり、前記方法は、
前記クライアントから前記ホストへ、前記少なくとも１つの中間デバイスを含むパスを通ってデータを中継することをさらに含み、前記パスの各ホップは、各ホップ内における前記データを送信する各デバイスに記憶された情報に基づく、請求項３２に記載の電力線によりデータ通信を提供するための方法。
【請求項４４】
各ホップ内におけるデータを受信する各デバイスから、各ホップ内におけるデータを送信する各デバイスへ確認応答を提供すること、及び
前記確認応答が受信されたかどうかに基づいて、前記送信デバイスが代替パスを通して前記データを中継するかどうかを判断すること
をさらに含む、請求項４３に記載の電力線によりデータ通信を提供するための方法。
【請求項４５】
前記電力線ネットワークの全体にわたって冗長パスを設けることをさらに含む、請求項３２に記載の電力線によりデータ通信を提供するための方法。
【請求項４６】
工業用途の冗長ネットワーキングを提供するためのシステムであって、
配電ネットワークによるデータ通信を管理するように構成されるホストと、
前記配電ネットワークにより前記ホストと通信するように構成される少なくとも２つのデバイスであって、該デバイスのそれぞれからの通信は、該少なくとも２つのデバイスのうちの少なくとも１つの他のデバイスを通って中継される、少なくとも２つのデバイスと、
前記少なくとも２つのデバイスに直接関連付けられ、且つ、工業設備内で無線ネットワークアクセスを提供するように構成される、少なくとも２つの無線アクセスポイントと、
前記工業設備内に配置された工業機器であって、前記少なくとも２つの無線アクセスポイントから単一の無線アクセスポイントを選択して、前記配電ネットワークへのデータ通信リンクを確立するように構成される、工業機器と
を備える、工業用途の冗長ネットワーキングを提供するためのシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態と一致する原理は、包括的には、フォールトトレラントデータ通信ネットワークに関し、より具体的には、工業用途に適することができる冗長データ通信ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
データ通信ネットワークは、工業用途、商業用途、及び家庭用途においてますます大きな役割を果たしてきている。オートメーション技術及び情報共有能力により大きな信頼が置かれるにつれて、データ通信用の信頼できるネットワークを有することが望まれている。
【０００３】
工業施設では、工業機器は通常、監視機能、通信機能、及び制御機能用の有線接続を使用してネットワーク接続される。従来の工業機器構成は、一群の工業コントローラ及びホストマシンを含むことができ、それぞれは、有線ネットワークにより通信を行う。ホストマシンは、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）又は監視制御／データ収集（ＳＣＡＤＡ）システムとして動作することができる。一般のオペレーションは、各コントローラがマシンの制御及び／又はその制御が関連付けられたプロセスを提供すること、並びに、ＳＣＡＤＡシステムが警報機能、イベントのハンドリング／ログ記録機能、ヒューマンインターフェース機能、及び監視制御を提供することを含む。いくつかの用途では、個々のコントローラに、データ通信ネットワークにより相互に直接通信させることが望ましい場合があるが、共通の構成は、ホストマシンとコントローラとの間の通信を制限することによって、より簡単な手法を利用する場合がある。
【０００４】
有線データ通信ネットワークで使用されるワイヤは、ネットワーキングのタイプ及びネットワークの物理的な寸法に依存し得る物理特性を有する。非常によく知られたタイプの有線ネットワーキングは、通常、インターネットプロトコル上の伝送制御プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）をデータ通信に利用するイーサネットとして知られている。通常、イーサネットネットワークを確立することは、通例、ケーブル走行が長くなるほど、単位長当たりのコストが増加するケーブルの設置、及び、データトラフィックを管理するルータ及びスイッチ等の他のネットワーキングコンポーネントの設置を必要とするので、多くの費用を要する可能性がある。設置コストを削減するために、有線ネットワーキングに代わるものが近年開発された。これらの代替的な形態のいくつかは、データ通信に電波を利用するものである。無線ネットワーキングの広く受け入れられているいくつかの実施態様には、ＩＥＥＥ８０１．１１標準規格の変形（集合的にＷｉＦｉとして知られている）が含まれる。データネットワーキングの他の代替的な形態は、既存の配電ネットワークをデータ通信に利用し、したがって、ケーブルを走行させるコストを削減するものである。電力線ネットワーキング（ＰＬＮ（Power Line Networking））の１つのよく知られた実施態様は、ホームプラグ（HomePlug）として知られている標準規格を含む。有線ネットワーキングに代わるものを１つ又は複数使用することによって、データ通信ネットワークを簡単化することができ、実施コストを削減することができる。
【０００５】
信頼性は、通常、どのデータ通信ネットワークにとっても主要な関心事である。ケーブル断線又は障害のある接続等のネットワークインフラストラクチャにおける単一の障害が、データ通信ネットワーク全体を使用不能にする可能性がある。このような故障は、解決するのが困難で且つ多くの時間を要するおそれがあり、さらに、工業施設にかなりのダウンタイムコストをもたらすおそれもある。ネットワーク故障のリスクを削減するための１つの従来の解決法は、冗長なケーブル、ネットワークインターフェース、及び他のネットワークコンポーネントを設置することによってフォールトトレラント有線ネットワークを提供することである。この手法は、或る程度のフォールトトレランスを提供するが、データ通信ネットワークのコスト及び複雑さが大幅に増加するために、非常に望ましくないものとなるおそれがある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下の説明では、一定の態様及び実施の形態が明らかになる。本発明は、その最も広い意味において、これらの態様及び実施の形態の１つ又は複数の特徴を有することなく実施できることが理解されるべきである。これらの態様及び実施の形態は単なる例示にすぎないことが理解されるべきである。
【０００７】
本発明のいくつかの態様は、一般に、フォールトトレラントデータ通信ネットワークを対象にし、いくつかの場合には、従来の有線データ通信ネットワークに代わるコスト効率の良いものを使用できる冗長ネットワーキングを対象にしている。いくつかの態様は、代替的に（又は加えて）工業用途で使用される冗長ネットワークを対象にしている。
【０００８】
一態様では、本明細書において具体化され且つ広く説明されるように、冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステムであって、少なくとも２つの無線アクセスポイントであって、これら無線アクセスポイントのそれぞれは、有線ネットワークに直接関連付けることができ、且つ、少なくとも１つの共通エリアにわたって無線ネットワークアクセスを提供するように構成することができる、少なくとも２つの無線アクセスポイントを備える、冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステムを提示することができる。このシステムは、少なくとも１つの共通エリア内に配置されるように制限された少なくとも１つのトランシーバであって、少なくとも２つの無線アクセスポイントから単一の無線アクセスポイントを選択して、有線ネットワークへのリンクを確立するように構成することができる、少なくとも１つのトランシーバをさらに備えることができる。
【０００９】
別の態様では、冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステムであって、複数のサーバトランシーバであって、各サーバトランシーバは有線ネットワークに直接結合され、一意の無線チャネルを使用して有線ネットワークへの独立したアクセスを提供する、複数のサーバトランシーバと、一意の無線チャネルの少なくとも２つにほぼ連続してアクセスすることができる少なくとも１つのクライアントトランシーバであって、少なくとも２つの一意の無線チャネルから１つの無線チャネルを選択するように構成されている、少なくとも１つのクライアントトランシーバとを備える、冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステムが提供され得る。
【００１０】
もう１つの態様では、工業設備の冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステムであって、少なくとも２つの無線アクセスポイントであって、各無線アクセスポイントは、有線ネットワークに直接関連付けられ、工業設備内において無線ネットワークアクセスを提供するように構成されている、少なくとも２つの無線アクセスポイントと、工業設備内に配置された工業機器であって、少なくとも２つの無線アクセスポイントから単一の無線アクセスポイントを選択して、有線ネットワークへのリンクを確立するように構成することができる、工業機器とを備える、工業設備の冗長無線ネットワーキングを提供するためのシステムが提供され得る。
【００１１】
さらに別の態様では、配電ネットワークによるデータ通信を提供するためのシステムであって、少なくとも１つの電力線に関連するホストであって、この少なくとも１つの電力線による自己設定データ通信ネットワークを管理するように構成される、ホストと、少なくとも１つの電力線に関連する複数のクライアントデバイスであって、これら複数のクライアントデバイスのそれぞれは、少なくとも１つの電力線によりホストと通信するように構成されている、複数のクライアントデバイスとを備え、システムは、複数のクライアントデバイスのそれぞれ１つからの通信が複数のクライアントデバイスの少なくとも１つの他のデバイスを通じて中継されるように構成することができる、配電ネットワークによるデータ通信を提供するためのシステムが提供される。
【００１２】
さらなる態様では、配電ネットワークにより工業用途のデータ通信を提供するためのシステムであって、自己設定ネットワークを管理するように構成されるホストデバイスと、少なくとも１つの電力線によりホストデバイスと通信可能にリンクされた、複数のクライアントデバイスであって、これら複数のクライアントデバイスのそれぞれは、アドホック通信を使用してホストデバイスと通信する、複数のクライアントデバイスと、複数のクライアントデバイスの少なくとも１つに関連する工業機器とを備える、配電ネットワークにより工業用途のデータ通信を提供するためのシステムが提供される。
【００１３】
さらに別の態様では、電力線によりデータ通信を提供するための方法であって、自己設定を通じて電力線ネットワークによるデータ通信を初期化すること、電力線ネットワークにより送信元デバイスから少なくとも１つの中間デバイスへデータを提供すること、及び電力線ネットワークにより少なくとも１つの中間デバイスから宛先デバイスへデータを中継することを含む、電力線によりデータ通信を提供するための方法が提供される。この方法は、少なくとも１つのデバイスによってルーティング要求を受信すること、ホストに戻る少なくとも１つのパスを少なくとも１つのデバイスに記憶すること、別のルーティング要求を少なくとも１つのデバイスから再ブロードキャストすること、少なくとも１つの他のデバイスによって再ブロードキャストされたルーティング要求を受信すること、及びホストに戻る少なくとも１つのパスを少なくとも１つの他のデバイスに記憶することをさらに含み得る。加えて、再ブロードキャストすることは（及び場合により記憶することも）、電力線ネットワーク上のすべてのデバイスがそれぞれのルーティング要求を受信するまで繰り返すことができる。
【００１４】
さらなる態様は、工業用途の冗長ネットワーキングを提供するためのシステムであって、配電ネットワークによるデータ通信を管理するように構成されるホストと、配電ネットワークによりホストと通信するように構成される少なくとも２つのデバイスであって、デバイスのそれぞれからの通信は、少なくとも２つのデバイスのうちの少なくとも１つの他のデバイスを通って中継される、少なくとも２つのデバイスと、少なくとも２つのデバイスに直接関連付けられ、且つ、工業設備内で無線ネットワークアクセスを提供するように構成される、少なくとも２つの無線アクセスポイントと、工業設備内に配置された工業機器であって、少なくとも２つの無線アクセスポイントから単一の無線アクセスポイントを選択して、配電ネットワークへのデータ通信リンクを確立するように構成され得る、工業機器とを備える、冗長ネットワーキングを提供するためのシステムに関連する。
【００１５】
上述した構造的な構成及び手続き的な構成に加えて、本発明は、以下で説明する構成等の複数の他の構成を含むことができる。上記説明及び以下の説明の双方は例示であることが理解されよう。
【００１６】
添付図面は、本明細書に援用されて、本明細書の一部を成す。添付図面は、本発明のいくつかの例示の実施の形態を示し、その説明と共に、本発明の原理を説明する機能を果たす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［実施の形態の説明］
次に、本発明のいくつかの可能な実施の形態を詳細に参照することにする。これら実施の形態の例は、添付図面に示されている。図面及び説明の全体を通じて同じ部分又は類似の部分を参照するのに、可能な限り、同じ参照符号（及び同一の数字であるが異なるアルファベット添え字を有する参照符号も）が使用される。
【００１８】
図１は、本発明の一実施の形態と一致する冗長無線ネットワークの一例示の構成を示している。冗長無線ネットワーク１００は、２つ又は３つ以上のサーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎを含むことができる。また、無線ネットワーク１００は、１つ又は複数のクライアントトランシーバも含むことができる。解説を簡単にするために、１つのクライアントトランシーバ１２０のみが図１に示されている。しかしながら、他の任意の個数のクライアントデバイスを設けることができる（たとえば、個数は、冗長無線ネットワーク１００の能力に応じたものとすることができる）。
【００１９】
各サーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎは、たとえば、イーサネット上のＴＣＰ／ＩＰ等、当該技術分野で既知の技法を使用して有線ネットワーク１１５に直接物理接続することができる。すべてのサーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎは、共通エリア１３０を覆う無線アクセスカバレッジを提供することができる。換言すれば、共通エリア１３０は、すべてのサーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎからの重なり合う無線カバレッジを有する３次元物理空間とすることができる。
【００２０】
クライアントトランシーバ１２０は、いずれかのサーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎへの無線データ接続を確立して有線ネットワーク１１５へのアクセスを得ることができるならば、共通エリア１３０内のどの場所にも配置することができる。少なくともいくつかの例では、クライアントトランシーバのロケーションは、ネットワーク１００の使用中に共通エリア１３０内に位置するように制限（たとえば、固定）することができる。このような例示の構成は、或るカバレッジゾーンから別のカバレッジゾーンへ移動可能な移動通信デバイス（たとえば、携帯電話）を有する構成とは異なる。
【００２１】
無線データ接続は、クライアント１２０がサーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎを求めてスキャンを行い、以下でさらに詳細に説明する複数の異なる基準に基づいて、無線接続用の１つのサーバトランシーバを選択し、そして、このサーバを通じて有線ネットワーク１１５へのアクセスを得ることにより確立することができる。選択されたサーバトランシーバへの無線接続が切断された場合、クライアントトランシーバ１２０は、他のサーバトランシーバを自動的にスキャンして、別の無線接続を確立することができる。クライアントトランシーバ１２０が２つ以上のサーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎにわたってスキャンを行い、いずれか１つを選択して有線ネットワーク１１５への接続を確立する能力により、無線ネットワーク１００において或るレベルの冗長性を提供することができ、クライアントデバイス１２０と有線ネットワーク１１５との間の接続の信頼性を改善することができる。
【００２２】
サーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎは、たとえば、ＩＥＥＥ８０１．１１のあらゆる変形、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等が含まれ得る当業者に既知のどの無線ネットワーキングプロトコルも使用することができる。クライアントトランシーバ１２０も、サーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎと無線で通信するのに、たとえば、ＩＥＥＥ８０１．１１、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等、サーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎと共通のどの無線プロトコルも使用することができる。クライアントサーバ１２０は通常、静止しているが、いずれかのサーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎと無線接続を確立するために、共通エリア１３０内のどの場所にも移動可能とすることもできる。
【００２３】
共通エリア１３０のサイズは、使用されている無線ネットワーキングプロトコルのタイプ、サーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎ及びクライアントトランシーバ１２０に利用可能な送信電力量、サーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎ及びクライアントトランシーバ１２０のアンテナの特性及び方位等、複数のファクタに依存し得る。限定ではない一例では、共通エリア１３０は、約２０フィート×約２０フィートのエリアに広がることができ、トランシーバ１１０ａ〜１１０ｎ及び１２０を置くことができる部屋の天井の高さよりも少なくともわずかに低い高さを有することができる。当業者は、サーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎのロケーションが設置ごとに変化し得ることを理解するであろう。いくつかの例では、ＲＦサーベイを実行して、サーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎに適したロケーションを決定することができる。
【００２４】
図１をさらに参照して、サーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎは、インフラストラクチャモードで動作する無線アクセスポイントとして機能することができる。本明細書で使用されるように、「無線アクセスポイント」という用語は、有線データネットワークと、その有線データネットワークに物理接続されていない別のデバイスとの間に、無線接続を使用することによって接続を提供できるデバイスとして定義される。「インフラストラクチャモード」という用語は、通信モードであって、その通信モードによって、無線アクセスポイントに無線接続されているデバイスが、その無線アクセスポイントを通じてのみ他の無線デバイス又は有線ネットワークと通信できる通信モードを指すことができる。各サーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎには、無線ネットワーク１００内で一意の固定チャネル識別コードを割り当てることができる。固定チャネル割り当ては、各サーバトランシーバにおけるユーザが行うこともできるし、ユーザがコンピュータを通じて有線ネットワーク１１５により遠隔で行うこともできる。或いは、チャネル識別コードは、たとえば、コンピュータ等、有線ネットワーク１１５に接続された外付けコントローラ（図示せず）が動的に割り当てることもできる。また、チャネル識別コードは、サーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎ自体が動的に割り当てることもできる。このような例では、サーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎは、互いに通信して、どのチャネル識別コードが利用可能であるかを判断することができる。各サーバトランシーバにおいてオンボードで実行されているソフトウェアがチャネル割り当てを制御する。
【００２５】
一実施の形態では、電源投入時に、サーバトランシーバがチャネルリストから利用可能な最初のチャネルを選択することができる。最初のチャネルが使用中である場合には、サーバトランシーバは、チャネルリストにおいて次のチャネルを選択して、そのチャネルが使用中であるかどうかをチェックすることができる。使用中である場合には、処理は、次のチャネルが使用中であるかどうかのチェックに戻る。チャネルが使用中でない場合には、たとえば、数秒といったランダムな時間を待った後、サーバトランシーバは、前に利用可能であったチャネルがまだ利用可能である（すなわち、まだ使用中でない）かどうかをチェックすることができ、利用可能である場合、サーバトランシーバは、そのチャネル上での動作を開始することができる。利用可能でない場合、サーバトランシーバは、利用可能なチャネル上で動作を開始できるようになるまで、チャネルリスト上で次のチャネルを選択して、前述のステップを繰り返すことができる。各サーバトランシーバは、このように、使用されていないチャネルが見つかるまで、チャネルリスト上で次の利用可能なチャネルを繰り返し探索することができる。
【００２６】
或いは、電源投入時に、サーバトランシーバは、届く範囲にある他のすべてのサーバトランシーバにクエリーをブロードキャストすることができる。それら他のサーバトランシーバのそれぞれは、隣接するサーバトランシーバのチャネル番号と共に、自身が使用しているチャネル番号で応答することができる。サーバトランシーバは、その後、隣接するサーバトランシーバによって使用されていないチャネルを選択することができる。チャネルの選択後、サーバトランシーバは、選択されたチャネル番号を隣接するトランシーバへブロードキャストすることができ、それら隣接するトランシーバが、使用中のチャネルのリストを更新できるようにする。
【００２７】
図１をさらに参照して、サーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎのそれぞれに一意のチャネル識別コードが一旦割り当てられると、クライアントトランシーバ１２０は、サーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｎに関連するチャネルのすべてにアクセスすることができ、関連するチャネルのすべてを自動的にスキャンして、無線データ接続を確立する１つのサーバトランシーバを選択することができる。クライアントトランシーバ１２０は、この選択を、当該技術分野において既知であり、且つ、たとえば、市販のＩＥＥＥ８０１．１１製品で使用されている技法に基づくことができる。また、このような技法は、各チャネル識別子コードに関連する信号を求めて順次スキャンを行うこと、及び信号強度が所定のしきい値を満たす信号を有する最初のサーバトランシーバを選択することを含むこともできる。或いは、クライアントトランシーバ１２０は、チャネル選択を、１つ又は複数の信号特性を最大にする信号を選ぶことに基づくこともできる。このような特性には、たとえば、最大信号強度、最大信号品質、及び／又は、最低ビットエラー率を有する信号が含まれ得る。
【００２８】
図２は、２つ以上の共通エリアを有する本発明と一致する別の実施の形態を示している。単なる説明のみの目的で、図２は、３つのサーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｃ、２つのクライアントトランシーバ２１０、２３０、及び２つの分離した共通エリア２２０、２４０を有する冗長無線ネットワーク２００を示している（当業者は、代替的な実施の形態が、図２に示すものよりも多くのサーバトランシーバ、クライアントトランシーバ、及び共通エリアを有することができることを理解するであろう）。図２に示すように、２つの共通エリア２２０、２４０は、重なりを持つことがない（又は、部分的な重なりも持つことがない）異なる物理エリアをカバーすることができる。サーバトランシーバ１１０ａ及び１１０ｂは、共通エリア２２０にわたる冗長無線アクセスを提供する。クライアントトランシーバ２１０は、サーバトランシーバ１１０ａ及び１１０ｂにアクセスすることができ、有線ネットワーク１１５へのデータ通信アクセスを得るためにいずれか一方を選択することができる。この選択は、図１に示す実施の形態で上述したものと同じ方法で行われる。サーバトランシーバ１１０ｂ及び１１０ｃは、共通エリア２４０にわたる冗長無線アクセスを提供する。クライアントトランシーバ２３０は、サーバトランシーバ１１０ｂ及び１１０ｃにアクセスすることができ、有線ネットワーク１１５へのデータ通信アクセスを得るためにいずれか一方を選択することができる。上述したように、この選択は、図１に示す実施の形態で上述したものと同じ方法で行われる。この実施の形態では、分離された共通エリア２２０及び２４０は、サーバトランシーバ１１０ｂと無線アクセスを共有する。この実施の形態の共有構成は、より大きなエリアにわたる冗長無線アクセスを提供する利点を有することができると同時に、サーバトランシーバの個数を削減することができる。共通エリア２２０及び２４０の相対的な配置は、サーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｂの位置付け及びそれらサーバトランシーバの各アンテナの方位に依存し得る。
【００２９】
図３は、工業用途で使用される本発明と一致する別の実施の形態を示している。単なる説明のみの目的で、図３は、３つのサーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｃ、及び、各工業デバイス３１５ａ〜３１５ｃに関連する３つのクライアントトランシーバ３２０ａ〜３２０ｃを有する冗長無線ネットワーク３００を示している。（当業者は、代替的な実施の形態が、図３に示すものとは異なる個数のサーバトランシーバ、クライアントトランシーバ、及び工業デバイスを有することができることを理解するであろう）。コントローラ３０５は、有線ネットワーク１１５によりサーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｃに接続することができる。冗長無線ネットワーク３００を通じて、コントローラ３０５は、工業デバイス３１５ａ〜３１５ｃと通信することができる。コントローラ３０５はＳＣＡＤＡシステムとすることができる。ＳＣＡＤＡシステムは、警報機能、イベントハンドリング／ログ記録機能、ヒューマンインターフェース機能、及び工業デバイス３１５ａ〜３１５ｃの監視制御を提供することができる。ＳＣＡＤＡは、たとえば、専用ソフトウェアを実行するパーソナルコンピュータ、カスタムデジタルコントローラ等とすることができる。工業デバイス３１５ａ〜３１５ｃは、クライアントトランシーバ３２０ａ〜３２０ｃにそれぞれインターフェースして、コントローラ３０５と通信する。クライアントトランシーバ３２０ａ〜３２０ｃは、共通エリア３１０内に配置される。
【００３０】
当業者は、クライアントトランシーバが適切なコントローラ、或いは、たとえばルータ又はスイッチ等のネットワーキング機器を使用して２つ以上の工業デバイスにインターフェースできることを理解するであろう。このインターフェースは、外付けとすることができ、たとえば、イーサネット上のＴＣＰ／ＩＰ等の標準的なネットワーキングインターフェースを使用することができる。或いは、クライアントデバイスは、工業機器内に物理的に組み込むことができ、インターフェースは、たとえば、周辺機器インターフェース（ＰＣＩ）等のように内部とすることができる。インターフェースに関係なく、クライアントトランシーバ３２０ａ〜３２０ｃは、図１に示す実施の形態について上述したように、サーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｃを使用する無線冗長方法で通信することができる。無線ネットワーク３００及び共通エリア３１０は、たとえば、半導体、医薬品、自動車、食品等を製造／加工するための設備を含むあらゆるタイプの工業設備に配置することができる。工業デバイス３１５ａ〜３１５ｃは、たとえば、半導体製造、医薬品製造、自動車製造、食品加工等を含む、実質的にはあらゆる工業用途に使用されるように構成することができる。たとえば、工業デバイス３１５ａ〜３１５ｃの１つ又は複数は、上述した工業用途のいずれかで使用されるように構成されるポンプ等とすることができる。
【００３１】
図４は、本発明のいくつかの実施の形態と一致する一例示のサーバトランシーバ１１０を示している。サーバトランシーバ１１０は、たとえば、ＩＥＥＥ８０１．１１の変形（複数可）等の任意のタイプの無線ネットワーキングプロトコルを使用することができ、カリフォルニア州アービンのＬｉｎｋｓｙｓによって製造されたもの、カリフォルニア州ファウンテンバレーのＤ−Ｌｉｎｋ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社によって製造されたもの、又はカリフォルニア州サンタクララのＮｅｔｇｅａｒ社によって製造されたもの等のタイプとすることができる。デジタルデータで符号化することができる無線周波数信号は、アンテナ構成４１０を通じて送受信することができる。（このアンテナ構成は、任意の既知の構成とすることができ、図４に示した構成は単なる例示にすぎない。）無線信号は、バス４２０により伝送するために、ＲＦ部／インターフェース４１５が処理してデジタルフォーマットに変換することができる。プロセッサ４２５は、サーバトランシーバ１１０を制御し、不揮発性ストレージ４３０に記憶された命令に従ってデジタルデータをデジタル処理する。ネットワークインターフェース４３５は、デジタル通信データを有線ネットワーク１１５により送受信することができる。有線ネットワーク１１５は、物理接続により通信を行う任意のタイプの既知のネットワークとすることができる。この任意のタイプの既知のネットワークには、たとえば、イーサネット上のＴＣＰ／ＩＰが含まれ得る。
【００３２】
図５は、本発明のいくつかの実施の形態と一致する一例示のクライアントトランシーバ１２０を示している。クライアントトランシーバ１２０は、サーバトランシーバ１１０と一致する任意のタイプの無線ネットワーキングプロトコルを使用することができ、たとえば、Ｌｉｎｋｓｙｓ、Ｄ−Ｌｉｎｋ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社、又はＮｅｔｇｅａｒ社が製造したものとすることができる。無線周波数信号は、デジタルデータで符号化することができ、アンテナ５１０を通じて送受信することができる。図４と同様に、図５に示した構成は単なる例示にすぎない。無線信号は、バス５２０により伝送するために、ＲＦ部／インターフェース５１５が処理してデジタルフォーマットに変換することができる。プロセッサ５２５は、クライアントトランシーバ１２０を制御して、不揮発性ストレージ５３０に記憶された命令に従ってデジタルデータをデジタル処理する。ネットワークインターフェース５３５は、デジタル通信データを工業デバイス３１５へ／工業デバイス３１５から接続５４０により送受信することができる。上述したように、クライアントトランシーバ１２０は、物理的に工業デバイス３１５の外付けとすることができ、接続５４０は、たとえば、イーサネット上のＴＣＰ／ＩＰ等、当業者に既知のネットワーク接続とすることができる。或いは、クライアントトランシーバ１２０は、工業デバイス３１５内に物理的に組み込むことができ、この場合、接続５４０は、ＰＣＩ等のカードタイプインターフェースとすることができ、クライアントデバイスは、標準的な無線ネットワークカードの形態を取ることができる。
【００３３】
サーバトランシーバが、不釣合いな量のネットワーク負荷を負うことを防止するために、各クライアントトランシーバを、好ましいチャネルを使用するように手動により構成することができる。このような例では、クライアントトランシーバは、最初に、好ましいチャネルの使用を試みることができ、好ましいチャネルが利用可能でない場合には、他のチャネルをスキャンして別の利用可能なサーバトランシーバを見つけることができる。
【００３４】
複数のクライアントトランシーバが或るサーバトランシーバを過負荷にすることを防止する代替的な手法は、負荷平準化を実行することである。一例では、クライアントトランシーバのそれぞれは、異なる順序でチャネル識別子をスキャンすると共に、図１に示す実施の形態で前述した基準に基づいてチャネルを選択するように構成することができる。
【００３５】
或いは、負荷平準化は、有線ネットワーク１１５に接続された外付けコントローラが実行することもできる。この場合、このコントローラは、各サーバトランシーバ１１０を流れるデータトラフィック量を監視することもできるし、クライアントトランシーバをどのように接続できるかを単に求めることもできる。コントローラは、或るサーバトランシーバが不釣合いな量のネットワーク負荷を負っていると判断した場合、チャネルのそれぞれをサーバトランシーバの１つ又は複数に再割り当てすることができる。
【００３６】
図６は、サーバトランシーバ１１０が負荷平準化を実行するように構成される本発明のいくつかの実施の形態と一致する方法を示している。各サーバトランシーバ１１０のプロセッサ４２５は、不揮発性メモリ４３０に記憶されたソフトウェアを使用して、図６の方法を実行するように構成することができる。この方法は、他のサーバトランシーバの負荷に関する情報を得ること（Ｓ６０５）を含むことができる。（たとえば、図１のトランシーバ１１０ａについては、トランシーバ１１０ｂ〜１１０ｎの負荷に関する情報を得る。）これは、他の各サーバトランシーバを流れるデータ量を監視することによって行うこともできるし、他の各サーバトランシーバ１１０に接続されたクライアントトランシーバの個数を求めることによって行うこともできる。また、この方法は、他のサーバトランシーバが、追加のクライアントトランシーバを受け入れるのに利用可能であるかどうかを判断すること（Ｓ６１０）も含むことができる。さらに、この方法は、限界に達し、且つ、他のトランシーバが利用可能である場合に、追加のクライアントトランシーバの接続要求を拒否すること（Ｓ６１５）も含むことができる。その上、負荷平準化を容易にするために、各クライアントトランシーバのプロセッサ４２５は、自身のサーバトランシーバ１１０のチャネル識別コードを変更することもできる。
【００３７】
上述したように、本明細書で電力線ネットワーキング（ＰＬＮ）として定義された配電ネットワークによるデータ通信は、たとえば、イーサネット上のＴＣＰ／ＩＰ等のより多くの従来のネットワーキング技法に代わるものとして使用することができる。本明細書で使用されるように、配電ネットワークは、電力を配信するための電力線、インターフェース、リレー、回路パネル、保護デバイス、及び当業者に既知の多種多様な他のコンポーネントの相互接続構造として定義することができる。
【００３８】
場合によっては、配電ネットワークは、非常に複雑であり、大きな地理的エリアに及ぶ可能性がある。いくつかの配電ネットワークは、いくつかの高速データ通信の反射及び雑音問題を生み出すおそれのある多数のブランチ及び相互接続を含む場合がある。その上、いくつかの配電ネットワークは、比較的低い周波数のＡＣ信号を使用する場合があるので、それらＡＣ信号に関連する電力線は、より高い周波数の通信信号を外部の干渉から保護するために十分にシールドされていない場合がある。
【００３９】
あらゆる潜在的な不利益にもかかわらず、ネットワーキングから利益を受けるデバイスは、配電ネットワークから外部電力の供給を受けることができるので、ＰＬＮは望ましい場合がある。したがって、配電ネットワークは、データ通信用の確立された低コストインフラストラクチャを提供する可能性を有する。
【００４０】
上述したように、ホームプラグ標準規格によって、イーサネット準拠デバイスがＰＬＮにより通信を行うことを可能にすることができる。しかしながら、ホームプラグのオペレーションは、いくつかの工業用途を含む多くのシナリオにおいて有効なオペレーションを制限する可能性のある配電ネットワーク上の距離に制限される場合がある。その上、特定の工業用途に使用される或る機器（たとえば、大きなモータ）は、配電ネットワーク上に雑音をさらに引き起こすおそれがあり、ホームプラグオペレーションの有効性を削減する可能性がある。
【００４１】
図７は、本発明の別の実施の形態と一致する一例示のＰＬＮ７００を示している。ＰＬＮ７００は、ホスト７１０及び複数のクライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎを含むことができる。これらホスト７１０及び複数のクライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎは、すべて、電力線７１５に接続されている。ホスト７１０は、電力線７１５を介して電力を受け取ることができ、クライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎと通信することができる。電力線７１５は、より大きな配電ネットワーク（図示せず）の一部とすることができる。
【００４２】
ホスト７１０とクライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎとの間で、アドホックな方法で通信を行うことができる。（当業者は、クライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎが直接又はホスト７１０を通じてのいずれかで互いにデータを交換することを本発明が妨げないことを理解するであろう。）本明細書で使用されるように、「アドホック」通信は、通信モードであって、その通信モードにより、データが目的の受信者に到達するまで、クライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎのそれぞれが、他のクライアントデバイスを通じてデータを中継できる、通信モードを表す。いくつかの例では、アドホックは、データがアクセスポイントを通過することなく、或るクライアントデバイスが別のクライアントデバイスと直接通信する能力を指す。クライアントデバイスが、互いに通信するだけでなく、データを転送するアクセスポイントとしても動作する場合、これは、メッシュネットワークと呼ばれる。メッシュネットワークでは、クライアントデバイスＡがクライアントデバイスＣへメッセージを送信したい場合、クライアントデバイスＡはまず、クライアントデバイスＢへメッセージを渡すことができ、クライアントデバイスＢは、次に、そのメッセージをクライアントデバイスＣへ送信する。アドホック通信を使用することによって、電力線７１５によるデータ通信は、場合によっては、従来の電力線ネットワーキング技法を使用して得られるものよりもはるかに大きな距離にわたって延びることができる。ＰＬＮ７００上の通信プロセスは、以下でより詳細に説明することにする。
【００４３】
いくつかの例では、ＰＬＮ７００は自己設定とすることができる。本明細書で使用されるように、「自己設定」は、ＰＬＮ７００を組織化するための手順を利用して、自動化され且つ動的な方法でデータ通信を実行することとして定義することができる。自己設定を通じて、たとえば、１つ又は複数のクライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎの追加、削除等、データ通信ネットワークの状態の変化にＰＬＮ７００を適合させることを可能にすることができる。
【００４４】
自己設定は、ホスト７１０がルーティング要求をクライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎへブロードキャストすることによって開始することができる。このブロードキャストは、定期的に行うこともできるし、ホスト７１０が１つ又は複数のクライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎから予定のメッセージを受信しなかった場合に行うこともできる。本明細書で使用されるように、「ブロードキャスト」という用語は、ＰＬＮ７００に接続された利用可能なすべての受信者（たとえば、クライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎ）へメッセージを送信するプロセスとして定義することができる。
【００４５】
ホスト７１０の受信範囲内に入り得る（たとえば、電力線７１５を通じてホスト７１０と直接連絡している）すべてのクライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎは、ホスト７１０によってブロードキャストされた初期ルーティング要求を受信でき、ホスト７１０のアドレスを記憶することができる。次に、クライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎの少なくともいくつか（すなわち、すべて又はすべてよりも少ない）は、ホスト７１０から初期ブロードキャストを受信しなかった他のクライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎのルーティング要求を再ブロードキャストすることができる。これらの他のクライアントデバイスは、再ブロードキャストされたルーティング要求を受信することができ、ホスト７１０に戻る方向の１ホップに対応する送信者クライアントデバイスのアドレスを記憶することができる。
【００４６】
本明細書で使用されるように、「パス」という用語は、メッセージがＰＬＮ７１５上で送信者から受信者へ取るルート全体を示すのに使用することができる。「ホップ」という用語は、パス内の１つのセグメントを表すのに使用することができ、ここで、セグメントは、２つのクライアントデバイス間の直接的なルート又はクライアントデバイスとホスト７１０との間の直接的なルートである。このタイプの通信では、クライアントデバイスは、ホストに戻る方向の１つ又は複数のクライアントデバイスのアドレスのみを記憶することができる。
【００４７】
クライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎは、２つ以上のルーティング要求を受信した場合、受信した最初のルーティング要求に対応する送信者クライアントデバイスのアドレスを記録することができる。或いは、クライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎは、最も強いルーティング要求信号を有する送信者クライアントデバイスのアドレスを記録することもできる。このプロセスは、ＰＬＮ７００内のクライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎのすべてが、ホスト７１０に戻る、それらクライアントデバイスのそれぞれの最初のホップを記憶するまで、プロセス自体を繰り返すことができる。クライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎのそれぞれは、ルーティング要求に応答して確認応答メッセージをホスト７１０へ返信することができ、アドレス情報を付加することができる。確認応答メッセージが中継されてホスト７１０へ戻される際に、各中継クライアントデバイスは、自身のアドレス情報を付加することができる。確認応答メッセージがホスト７１０で一旦受信されると、付加されたアドレス情報は、クライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎへのパスを表し、ホスト７１０がクライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎのそれぞれと連絡できるように、ルーティングリストに記憶することができる。
【００４８】
少なくともいくつかの例では、ＰＬＮ７００の適切なエリアにおけるクライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎの配置は、電力線ネットワークに冗長パスを確立することによって、或るレベルのフォールトトレランスを達成することができる。冗長電力線ネットワークの効率性は、クライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎのそれぞれへの複数のパスを含むようにルーティングリストを構築するようホスト７１０をプログラミングすることによって高めることができる。このように、ホスト７１０が、１つのパスを使用して特定のクライアントデバイスに到達できない場合、ルーティングリストから別のパスを選択して、メッセージを送信することができる。
【００４９】
図８は、本発明のいくつかの実施の形態と一致するＰＬＮ７００の一例示のホスト７１０を示している。ホスト７１０（パーソナルコンピュータとすることもできるし、当業者に既知の他の任意のタイプのコントローラとすることもできる）は、ＰＬＮ７００上の通信を管理することができ、クライアントデバイスの制御及び／又は監視を行うことができる。ホスト７１０は、たとえば、上述したようなＳＣＡＤＡとすることができる。ホスト７１０は、ＰＬＮ７００を管理するための命令と、ＰＬＮ７００に接続されたクライアントデバイスの制御及び／又は監視を行うための命令とを実行できるプロセッサ８１０を含むことができる。命令及びデータは、メモリ８１５及び／又はストレージ８２０に記憶することができ、バス８２５によりプロセッサ８１０へ及びプロセッサ８１０から渡すことができる。メモリ８１５及び／又はストレージ８２０に記憶される例示のタイプのデータは、ルーティングリスト及び他のネットワーク構成データを含むことができる。Ｉ／Ｏインターフェース８３０は、ディスプレイ、キーボード等のユーザインターフェースデバイスとデータを交換するのに使用することができる。ネットワークインターフェース８３５は、たとえば、ＴＣＰ／ＩＰ等の標準的な一組のプロトコルを使用した転送のためにデータを準備するのに使用することができ、バス８２５によりプロセッサ８１０と通信することができる。
【００５０】
電力インターフェース８５０は、電力線７１５による転送のためにデータを準備する。電力インターフェース８５０は、たとえば、ホームプラグ標準規格と同様の方法等、当業者に既知の技法を使用して、電力線信号をデータで変調することができる。図８に示すように、電力インターフェース８５０は、ホスト７１０の外付けとすることもできるし、ホスト７１０（図示せず）に組み込むこともできる。電力インターフェース８５０は、外付けデバイスとして、たとえば、イーサネット上のＴＣＰ／ＩＰ等の標準的な技法を使用して、ネットワークインターフェース８３５とデータを交換することができる。また、電力インターフェース８５０は、電力線７１５がホスト７１０に電力を提供するためのフィードスルーも有することができる。
【００５１】
図９は、本発明のいくつかの実施の形態と一致する、工業用途で使用されている一例示の電力線ネットワーク（ＰＬＮ）９００を示している。ホスト７１０は、ＡＣパネル９２０ａを通じて電力線７１５に接続することができる。当業者は、この例において、電力インターフェースがホスト７１０に組み込まれていることを理解するであろう。ただし、電力インターフェースはホスト７１０の外付けとすることもできる。ＡＣパネル９２０ｂは、工業デバイス９３０ａ及び９３０ｂをそれぞれＰＬＮインターフェース（ＰＬＮＩ）９２５ａ及び９２５ｂを通じて電力線７１５にインターフェースする。ＡＣパネル９２０ｃは、工業デバイス９３０ｃ、９３０ｄ、及び９３０ｅをそれぞれＰＬＮＩ９２５ｃ、９２５ｄ、及び９２５ｅを通じて電力線７１５にインターフェースする。ＡＣパネル９２０ａ、９２０ｂ、及び９２０ｃは、リレー、回路ブレーカ、及び／又は安全デバイスを含む電気分配回路の集合体とすることができ、各ＡＣパネルは、それらに接続されたホスト（パネル９２０ａの場合）又は工業デバイス（パネル９２０ｂ及び９２０ｃの場合）に電力を供給するための適切な構成で配線することができる。
【００５２】
ＰＬＮＩ９２５ａ〜９２５ｅは、それらの各工業デバイス９３０ａ〜９３０ｅの電力線データ通信を管理するのに使用することができる。この電力線データ通信は、たとえば、必要に応じたメッセージの中継及び／又は確認応答メッセージを含む。ＰＬＮＩ９２５ａ〜９２５ｅは、たとえば、イーサネット上のＴＣＰ／ＩＰ等の標準的な各インターフェース９２７ａ〜９２７ｅを使用して各工業デバイス９３０ａ〜９３０ｅにインターフェースすることができる。例示のＰＬＮＩ９２５ａ〜９２５ｅは以下で詳細に解説する。
【００５３】
ＰＬＮ９００は、たとえば、半導体、医薬品、自動車、食品等を製造／加工するための設備を含むあらゆるタイプの工業設備に使用することができる。工業デバイス９３０ａ〜９３０ｅは、たとえば、半導体製造、医薬品製造、自動車製造、食品加工等を含む、実質的にはあらゆる工業用途に使用されるように構成することができる。たとえば、工業デバイス９３０ａ〜９３０ｅの１つ又は複数は、上述した工業用途のいずれかで使用されるように構成されるポンプ等とすることができる。
【００５４】
図９をさらに参照して、以下は、ホスト７１０と工業デバイス９３０ａ〜９３０ｅとの間の通信を提供する一例示の方法を説明している。ホスト７１０は、工業デバイス９３０ａ〜９３０ｅへメッセージを送信する時、ルーティングリストによって指定されたパスに沿ってそのメッセージを送信することができる。たとえば、ホスト７１０は、工業デバイス９３０ａ及び９３０ｅにシャットダウンするように命令したい場合がある。工業デバイス９３０ａへのパスは短いので、シャットダウンメッセージは、メッセージを他のどの工業デバイスを通じて中継することもなく、工業デバイス９３０ａへ直接送信することができる。工業デバイス９３０ｅに関して、ホスト７１０は、シャットダウンコマンドを、工業デバイス９３０ｅに到達させるために、ルーティングリストによって指定されるようにいくつかのＰＬＮＩを通じてルーティングすることができる。たとえば、ホスト７１０からのメッセージは、ＰＬＮＩ９２５ｅに到達する前に、ＰＬＮＩ９２５ｂ及び９２５ｃを通じて中継することができる。いくつかの例では、シャットダウンコマンド等のメッセージのルーティングは、たとえば、連続したＰＬＮＩ９２５ｂ及び９２５ｃのそれぞれが同じメッセージをルーティングリストの次のＰＬＮＩへ再ブロードキャストすることを含むことができる。したがって、たとえば、ＰＬＮＩ９２５ｂが、ＰＬＮＩ９２５ｅを対象としたシャットダウンコマンドを受信した場合、ＰＬＮＩ９２５ｂは、このシャットダウンコマンドをＰＬＮＩ９２５ｃに単に再ブロードキャストすることができる。ＰＬＮＩ９２５ｅ等の宛先ＰＬＮＩが、メッセージを受信したことの確認応答を一旦行うと、ホスト７１０は、メッセージの再送も再ブロードキャストも行う必要はない。或いは、ホスト７１０が工業デバイス９３０ａ及び９３０ｅにシャットダウンするように命令する場合、ホスト７１０は、ルーティング要求と同様にシャットダウンメッセージを工業デバイス９２５ａ及び９２５ｅへ中継できるようにそれら工業デバイスのアドレスと共にＰＬＮ９００全体にわたってそのメッセージをブロードキャストすることができる。
【００５５】
工業デバイス９３０ａ〜９３０ｅの１つ又は複数がメッセージをホスト７１０へ送信する時、その工業デバイスは、そのメッセージを、各ネットワーキングインターフェース９２７ａ〜９２７ｅを通じて各ローカルＰＬＮＩ９２５ａ〜９２５ｅへ提供することができる。ローカルＰＬＮＩは、直接の範囲内に存在する場合、ホスト７１０に戻る最初のホップを通じてメッセージを中継することができる。ローカルＰＬＮＩが直接の範囲外に存在する場合、メッセージがホスト７１０に到達する前に、他のＰＬＮＩを通じてメッセージを中継することができる。たとえば、工業デバイス９３０ｅは、ホスト７１０と連絡と取りたい場合、接続９２７ｅを介しその各ＰＬＮＩ９２５ｅを通じてメッセージを送信することができる。ＰＬＮＩ９２５ｅは、ホップを通じてＰＬＮＩ９２５ｃへメッセージを中継することができる。ＰＬＮＩ９２５ｃは、次に、ＰＬＮＩ９２５ｂを通じてメッセージを中継することができ、ＰＬＮＩ９２５ｂは、ホスト７１０へメッセージを中継することができる。
【００５６】
ＰＬＮ９００では、通信は、ホスト７１０と工業デバイス９３０ａ〜９３０ｅとの間で交換することができる。加えて（又は代替的に）、工業デバイス９３０ａ〜９３０ｅは、互いにデータを交換することができる。いくつかの例では、工業デバイス９３０ａ〜９３０ｅの少なくともいくつかは、ホスト７１０を通じて互いにメッセージを交換することができる。一実施の形態では、ホスト７１０を通じて通信するために、工業デバイス９３０ａ〜９３０ｅのいずれか１つは、所望の受信者の識別情報を含むフィールドと共にメッセージをホスト７１０へ送信することができる。ホスト７１０は、名宛人として所望の受信者を有するメッセージを再ブロードキャストして、その再ブロードキャストの受信確認を送信者に応答することができる。さらに、いくつかの例は、工業デバイス９３０ａ〜９３０ｅの少なくともいくつかが、メッセージを１つ又は複数の他のデバイスへブロードキャストし、次いで、それらメッセージをＰＬＮ９００を通じて中継することにより１つ又は複数のさらに別の工業デバイスへ送信させることによって、メッセージを交換することを可能にすることができる。たとえば、工業デバイス９３０ａ〜９３０ｅのいずれか１つは、目的とする受信者のアドレスを含むメッセージをブロードキャストすることによって他の工業デバイスのいずれかと直接通信することができる。他の工業デバイスは、目的とする受信者でない場合に、メッセージを再ブロードキャストすることができる。一実施の形態では、たとえば、各デバイスによる再ブロードキャストのカウントを或る個数ｎに制限することによって、おそらく多くなるブロードキャストを制御することができる。さらに、一実施の形態では、目的とする受信者は、メッセージを一旦受信すると、他のクライアントにそのメッセージを再ブロードキャストすることを停止することを示す「キル（kill）」メッセージをブロードキャストすることができる。
【００５７】
図１０は、本発明のいくつかの実施の形態と一致する一例示の電力線ネットワーキングインターフェース（ＰＬＮＩ）を示している。重畳されたネットワークデータ信号を有する電力信号は、電力線７１５により運ぶことができ、Ａ／Ｃ電力カプラ１０３０にインターフェースすることができる。Ａ／Ｃ電力カプラ１０３０は、電力線７１５により運ばれた信号からネットワークデータ信号を抽出することもできるし、電力線７１５により運ばれた信号にネットワークデータ信号を重畳することもできる。この抽出／重畳オペレーションの処理は、コントローラ１０１０による援助を受けることができる。コントローラ１０１０は、データバス１０２０によりＡ／Ｃ電力カプラ１０３０にインターフェースする。電力信号からのデータ信号の抽出／電力信号へのデータ信号の重畳は、当業者に既知の技法を使用することによって行うことができ、たとえば、ホームプラグで使用される技法を含むことができる。
【００５８】
ネットワークインターフェース１０２５は、抽出されたデータを、ネットワーク接続９２７により工業デバイス９３０へ／接続９２７により工業デバイス９３０から送受信することができる。ネットワーク接続９２７は、たとえば、イーサネット上のＴＣＰ／ＩＰ等、当該技術分野で既知の標準的なネットワーキングインターフェースとすることができる。Ａ／Ｃ電力カプラ１０３０は、電力を工業デバイス９３０に提供する電力フィード７１５’をオプションで有することができる。
【００５９】
コントローラ１０１０は、不揮発性メモリ１０１５に記憶されてバス１０２０により提供された命令を使用してデータ通信を管理することができる。不揮発性メモリ１０１５は、ネットワークの構成に関する情報を記憶するのに使用することができる。たとえば、不揮発性メモリは、上述したように、ホスト７１０に戻るホップのアドレスを含むことができる。
【００６０】
図９に示すように、ＰＬＮＩ９２５ａ〜９２５ｅは、その各工業デバイス９３０ａ〜９３０ｅに外付けされている。或いは、ＰＬＮＩ９２５ａ〜９２５ｅは、その各工業デバイス９３０ａ〜９３０ｅに物理的に組み込むこともできる。この場合、その各接続９２７ａ〜９２７ｅは、たとえば、ＰＣＩカード又はＰＣＭＣＩＡカード等のカードタイプインターフェースとすることができ、ＰＬＮＩは、標準的なＰＣＩカード又はＰＣＭＣＩＡカードの形態を取ることができる。当業者は、個別のカードタイプインターフェースの代わりに、接続９２７ａ〜９２７ｅを、工業デバイス９３０ａ〜９３０ｅのいずれか１つに関連する工業デバイス制御ボード上に一体的に形成できることを理解するであろう。
【００６１】
電力線７１５は、当業者に既知の任意の電気標準規格を使用することができる。たとえば、電力線７１５は、単相交流電力を運ぶこともできるし、３相交流電力を運ぶこともできる。Ａ／Ｃ電力カプラ１０３０は、いずれかのタイプの電力を受け取るように構成することができる。３相電力は、工業施設で見られる機械類に時に使用されるので、各相に対応する３つの線のすべてを使用して通信データを送受信するのに使用することができる。或いは、３つのうちの１つの線のみを使用して、通信データを運ぶこともできる。線の選択は、ＰＬＮＩ９２５ａ〜９２５ｅを使用して手動で決定することができる。この選択は、オペレータがＰＬＮＩ９２５ａ〜９２５ｅに配置されたスイッチを使用することにより開始することもできるし、相は、ホスト７１０を使用して手動で又は自動的に開始される、ＰＬＮ９００により遠隔で選択することもできる。また、ＰＬＮＩ９２５ａ〜９２５ｅは、３相のいずれがデータ通信に使用されているかをオペレータに通知するインジケータも含むことができる。
【００６２】
図１１は、本発明のいくつかの実施の形態と一致する、電力線ネットワークにおける通信のための一例示の方法を示すフローチャートを示している。以下は、その方法を、図７の実施の形態との関連で説明しているが、この方法は、代替的な構成を使用して実施できることも理解されるべきである。ホスト７１０及びクライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎは、自己設定を通じてＰＬＮ７００によるデータ通信を初期化する（Ｓ１１０５）。ホスト７１０又は任意のクライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎのいずれかとすることができる送信元デバイスが、少なくとも１つの中間クライアントデバイス７２０ｉを通じてデータメッセージを送信することができる（Ｓ１１１０）。中間クライアントデバイス（複数可）７２０ｉは、メッセージを宛先デバイスへ中継することができ（Ｓ１１１５）、宛先デバイスは、いずれかのクライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎの場合もあるし、ホスト７１０の場合もある。
【００６３】
図１２は、本発明の実施の形態と一致する電力線ネットワークにおける通信を初期化するための一例示の方法を示すフローチャートを示している。自己設定プロセスが、ホスト７１０がルーティング要求をブロードキャストすることで開始する（Ｓ１２０１）。ホスト７１０の範囲内にある隣接するクライアントデバイスが、ルーティング要求を受信する（Ｓ１２０５）。隣接するクライアントデバイスは、ホスト７１０に戻る１つのホップに対応するアドレスを記憶する（Ｓ１２１０）。隣接するクライアントデバイスは、次の一組のクライアントデバイスへルーティング要求を再ブロードキャストする（Ｓ１２２０）。これら次の一組のクライアントデバイスは、ホスト７１０に向けて戻る１つのホップに対応する隣接する送信クライアントデバイスのアドレスを記憶する（Ｓ１２２５）。このプロセスは、すべてのクライアントデバイス７２０ａ〜７２０ｎがルーティング要求を受信するまで繰り返す（Ｓ１２３０）。一実施の形態では、各クライアントデバイス（たとえば、７２０ａ〜７２０ｎのいずれか１つ）がホスト７１０からメッセージを受信した後、クライアントデバイスは、メッセージと共に提供されたルーティング情報を使用してホスト７１０にメッセージの受信の確認応答を返信する。これは、ホスト７１０がルーティングテーブルを構築することを可能にすることができる。クライアントデバイスによるルーティング要求の再ブロードキャストは、クライアントデバイスが、或る所定の回数、ルーティング要求を再ブロードキャストした後に停止することができる。或いは、クライアントデバイスは、それらの前にルーティング要求を受信したクライアントデバイスのみにルーティング要求をブロードキャストすることもできる。したがって、たとえば、クライアントデバイスは、ルーティング要求を再ブロードキャストすると、カウンタをインクリメントし、インクリメントされたカウンタを再ブロードキャストする。クライアントデバイスは、ルーティング要求を受信するとカウンタを調べ、カウンタが、最近受信された（たとえば、数秒以内又は他の任意の適切な時間の基準内に受信された）ものよりも大きい場合に、クライアントデバイスはそれを無視するだけである。或いは、クライアントデバイスは、同じルーティング要求を２回受信した場合が分かるように、ルーティング要求はメッセージ識別子も含むことができる。
【００６４】
図１３は、冗長性を追加するために電力線ネットワークと共に冗長無線ネットワークを利用する一例示の結合ネットワーク１３００を示している。この実施の形態では、サーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｃは、有線ネットワーク１１５への冗長的な物理接続を有することができる。サーバトランシーバの有線ネットワーク１１５への１次物理接続は、上述した図１に示す実施の形態と同様にネットワーク線１３１０を通る。図１について説明したように、サーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｃは、共通エリア１３０に配置されたクライアントデバイス１２０に冗長無線アクセスを提供する。
【００６５】
また、サーバトランシーバ１１０は、電力線ネットワークを利用することによって、有線ネットワーク１１５への冗長バックアップ接続も有することができる。電力線ネットワークは、図７に示す実施の形態と同様のものであり、上述されている。各サーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｃは、電力線インターフェース９２５ａ〜ｃにそれぞれ結合され、電力線インターフェース９２５ａ〜ｃは、次に、電力線７１５にインターフェースする。電力線７１５は、サーバトランシーバ１１０ａ〜１１０ｃに電力を提供する。
【００６６】
ホスト７１０は、電力線７１５によりデータを受信するように構成され、さらには、代替ネットワーク線１３０５を通じて有線ネットワーク１１５にアクセスするように構成されている。ホスト７１０はネットワーク線１３１０の状態を監視することができ、故障が発生した場合に、影響を受けるサーバトランシーバを切り換えて電力線７１５により通信するようにホスト７１０をプログラミングすることができる。影響を受けるサーバトランシーバは、その後、ホスト７１０を通じてネットワーク線１３０５を介し有線ネットワーク１１５にアクセスする。このスイッチオーバは、クライアント１２０が有線ネットワーク１１５へのほぼ連続したアクセスを維持できるように自動的に行うことができる。
【００６７】
本発明の構造及び方法論にさまざまな変更及び変形を行えることが当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、明細書に解説した例に限定されないことが理解されるべきである。逆に、本発明は、変更及び変形を網羅するように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施の形態と一致する一例示の冗長無線ネットワークを示す図である。
【図２】本発明の別の実施の形態と一致する、２つ以上の共通エリアを有する一例示の冗長無線ネットワークを示す図である。
【図３】本発明のさらに別の実施の形態と一致する、工業用途で使用されている一例示の冗長無線ネットワークを示す図である。
【図４】本発明のいくつかの実施の形態と一致する一例示のサーバトランシーバを示す図である。
【図５】本発明のいくつかの実施の形態と一致する一例示のクライアントトランシーバを示す図である。
【図６】サーバトランシーバが負荷平準化を実行するように構成される本発明のいくつかの実施の形態と一致する方法を示す図である。
【図７】本発明の別の実施の形態と一致する一例示の電力線ネットワークを示す図である。
【図８】本発明のいくつかの実施の形態と一致する電力線ネットワークの一例示のホストを示す図である。
【図９】本発明の別の実施の形態と一致する、工業用途で使用されている電力線ネットワークを示す図である。
【図１０】本発明のいくつかの実施の形態と一致する一例示の電力線インターフェースを示す図である。
【図１１】電力線ネットワークにおける通信に使用される一例示の方法を示すフローチャートである。
【図１２】電力線ネットワークにおける通信を初期化するのに使用される一例示の方法を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の別の実施の形態と一致する、電力線ネットワークと共に使用される一例示の冗長無線ネットワークを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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