(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下を含む、無線センサネットワークと通信するためのネットワーク機器：
電池、
無線インターフェース、
該電池および該無線インターフェースに結合された処理装置であって、ネットワーク機器に以下を行わせるように構成されている処理装置：
ネットワーク機器が無線センサネットワークと関連付けられているときに、無線インターフェースを使用して所定のパターンを検出するモードで動作することを含むビーコンを、第1の走査速度で周期的に走査し、
ネットワーク機器がもう無線センサネットワークと関連付けられていないことを判定し、
ネットワーク機器がもう無線センサネットワークと関連付けられていないことの判定の後で、ある一定の期間にわたって、第1の走査速度より高い第2の走査速度で周期的にビーコンを走査し、かつ
前記ある一定の期間の後で、ネットワーク機器が無線センサネットワークと関連付けられていない場合に、第3の走査速度で周期的にビーコンを走査する。
【請求項２】
第3の走査速度が第1の走査速度と異なる、請求項1記載の無線センサネットワークと通信するためのネットワーク機器。
【請求項３】
第3の走査速度が第1の走査速度より高い、請求項2記載の無線センサネットワークと通信するためのネットワーク機器。
【請求項４】
メモリをさらに含み、処理装置が、ネットワーク機器に、少なくとも1台の他のネットワーク機器に関する情報を該メモリに記憶させるように構成されている、請求項1記載の無線センサネットワークと通信するためのネットワーク機器。
【請求項５】
少なくとも1台の他のネットワーク機器に関する情報がタイムスタンプを含み、かつ
処理装置が、ネットワーク機器に、少なくとも一部は該タイムスタンプに基づく時間にビーコンを走査させるように構成されている、
請求項4記載の無線センサネットワークと通信するためのネットワーク機器。
【請求項６】
処理装置が、ネットワーク機器に、複数の無線周波数（RF）チャネル上でビーコンを走査させるように構成されている、請求項4記載の無線センサネットワークと通信するためのネットワーク機器。
【請求項７】
処理装置が、ネットワーク機器に、無線インターフェースを使用して、ネットワーク機器と接続することに対応する優先度を示す値を送信させるように構成されている、請求項1記載の無線センサネットワークと通信するためのネットワーク機器。
【請求項８】
前記値が第1の値を含み、かつ
処理装置が、ネットワーク機器に、ネットワーク機器がもう無線センサネットワークと関連付けられていないことの判定の後で、無線インターフェースを使用して、ネットワーク機器と接続することに対応する減少された優先度を示す第2の値を送信させるように構成されている、
請求項7記載の無線センサネットワークと通信するためのネットワーク機器。
【請求項９】
第2の値が、ネットワーク機器がもう無線センサネットワークと関連付けられていないことを示さない、請求項8記載の無線センサネットワークと通信するためのネットワーク機器。
【請求項１０】
処理装置が、ネットワーク機器に、
ネットワーク機器がある一定の時間長にわたって無線センサネットワークと関連付けられていないことを判定させ、かつ
無線インターフェースを使用して、ネットワーク機器がもう無線センサネットワークと関連付けられていないことを示す第3の値を送信させる
ように構成されている、請求項9記載の無線センサネットワークと通信するためのネットワーク機器。
【請求項１１】
処理装置と通信可能に結合された少なくとも1台のセンサをさらに含む、請求項1記載の無線センサネットワークと通信するためのネットワーク機器。
【請求項１２】
以下の工程を含む、低電力無線ネットワークにおける通信の方法：
ネットワーク機器が低電力無線ネットワークと関連付けられているときに、低電力無線ネットワークから送信される所定のパターンを検出するモードでネットワーク機器を動作させる工程を含むビーコンの走査を、第1の走査速度で周期的に行う工程;
ネットワーク機器がもう低電力無線ネットワークと関連付けられていないことを判定する工程;
ネットワーク機器がもう低電力無線ネットワークと関連付けられていないことを判定する工程の後で、ある一定の期間にわたって、第1の走査速度より高い第2の走査速度で周期的にビーコンを走査する工程;および
前記ある一定の期間の後で、ネットワーク機器が低電力無線ネットワークと関連付けられていない場合に、第3の走査速度で周期的にビーコンを走査する工程。
【請求項１３】
第3の走査速度が第1の走査速度と異なる、請求項12記載の低電力無線ネットワークにおける通信の方法。
【請求項１４】
少なくとも1台の他のネットワーク機器に関する情報を記憶する工程をさらに含む、請求項12記載の低電力無線ネットワークにおける通信の方法。
【請求項１５】
少なくとも1台の他のネットワーク機器に関する情報がタイムスタンプを含み、少なくとも一部は該タイムスタンプに基づく時間にビーコンを走査する工程をさらに含む、請求項14記載の低電力無線ネットワークにおける通信の方法。
【請求項１６】
ビーコンを走査する工程が、複数の無線周波数（RF）チャネルを走査する工程を含む、請求項12記載の低電力無線ネットワークにおける通信の方法。
【請求項１７】
ネットワーク機器と接続することに対応する優先度を示す値を送信する工程をさらに含む、請求項12記載の低電力無線ネットワークにおける通信の方法。
【請求項１８】
前記値が第1の値を含み、かつ
ネットワーク機器がもう低電力無線ネットワークと関連付けられていないことを判定する工程の後で、ネットワーク機器と接続することに対応する減少された優先度を示す第2の値を送信する工程をさらに含む、
請求項17記載の低電力無線ネットワークにおける通信の方法。
【請求項１９】
第2の値が、ネットワーク機器がもう低電力無線ネットワークと関連付けられていないことを示さない、請求項18記載の低電力無線ネットワークにおける通信の方法。
【請求項２０】
ネットワーク機器がある一定の時間長にわたって低電力無線ネットワークと関連付けられていないことを判定する工程、および
ネットワーク機器がもう低電力無線ネットワークと関連付けられていないことを示す第3の値を送信する工程
をさらに含む、請求項19記載の低電力無線ネットワークにおける通信の方法。
【請求項２１】
以下を含む、低電力無線ネットワークと通信するための第1のネットワーク機器：
電池、
無線インターフェース、
該電池および該無線インターフェースに結合された処理装置であって、第1のネットワーク機器に以下を行わせるように構成されている、処理装置：
第1のネットワーク機器を低電力無線ネットワークに関連付ける少なくとも一つの無線接続を作成し、
前記少なくとも一つの無線接続が低電力無線ネットワークとの間で維持されているときに、第1の走査速度で周期的にビーコンを走査し、
第1のネットワーク機器が低電力無線ネットワークとの前記少なくとも一つの無線接続を失ったことを判定し、
第1のネットワーク機器が低電力無線ネットワークとの少なくとも一つの無線接続を失ったことの判定の後で、ある一定の期間にわたって、第1の走査速度より高い第2の走査速度で周期的にビーコンを走査し、かつ
前記ある一定の期間の後で、第1のネットワーク機器が低電力無線ネットワークとの新しい無線接続を作成していない場合に、第3の走査速度で周期的にビーコンを走査する。
【請求項２２】
処理装置が、第1のネットワーク機器に、第2のネットワーク機器および第3のネットワーク機器のどちらかまたは両方との少なくとも一つの無線接続を作成させるように構成されている、請求項21記載の低電力無線ネットワークと通信するための第1のネットワーク機器。
【請求項２３】
処理装置が、第1のネットワーク機器に、
ビーコンが検出される場合に新しい無線接続の作成を試みさせ、かつ
新しい無線接続が作成されない場合に、第1のネットワーク機器に、ある一定の回数の走査を省かせる
ように構成されている、請求項21記載の低電力無線ネットワークと通信するための第1のネットワーク機器。
【請求項２４】
処理装置が、第1のネットワーク機器に、
第1のネットワーク機器が第2の走査速度で走査している間に新しい無線接続の作成の試みが行われる場合に、第1の回数の走査をスキップさせ、かつ
第1のネットワーク機器が第3の走査速度で走査している間に新しい無線接続の作成の試みが行われる場合に、第2の回数の走査をスキップさせる
ように構成されている、請求項23記載の低電力無線ネットワークと通信するための第1のネットワーク機器。
【請求項２５】
メモリをさらに含み、処理装置が、第1のネットワーク機器に、少なくとも1台の他のネットワーク機器に関する情報を該メモリに記憶させるように構成されている、請求項21記載の低電力無線ネットワークと通信するための第1のネットワーク機器。
【請求項２６】
少なくとも1台の他のネットワーク機器に関する情報がタイムスタンプを含み、かつ
処理装置が、第1のネットワーク機器に、少なくとも一部は該タイムスタンプに基づく時間にビーコンを走査させるように構成されている、
請求項25記載の低電力無線ネットワークと通信するための第1のネットワーク機器。
【請求項２７】
処理装置が、第1のネットワーク機器に、無線インターフェースを使用して、第1のネットワーク機器と接続することに対応する優先度を示す値を送信させるように構成されている、請求項21記載の低電力無線ネットワークと通信するための第1のネットワーク機器。
【請求項２８】
前記値が第1の値を含み、かつ
処理装置が、第1のネットワーク機器に、第1のネットワーク機器が低電力無線ネットワークとの少なくとも一つの無線接続を失ったことの判定の後で、無線インターフェースを使用して、第1のネットワーク機器と接続することに対応する減少された優先度を示す第2の値を送信させるように構成されている、
請求項27記載の低電力無線ネットワークと通信するための第1のネットワーク機器。
【請求項２９】
処理装置と通信可能に結合された少なくとも1台のセンサをさらに含む、請求項27記載の低電力無線ネットワークと通信するための第1のネットワーク機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本PCT出願は、本出願の譲受人に譲渡された、「Accelerated Rejoining in Low-Power Wireless Networking for Logistics and Transportation Applications」という名称の、2011年4月28日に出願された米国非仮出願第13/096,745号の恩典を主張するものである。本出願の開示は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。
【０００２】
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の下で行われた発明の権利に関する記載
合衆国政府は、契約第1406-04-06-CT-60916号に従い本発明の権利を有し得る。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
現代のネットワークは様々な機器を含むことができ、それらの機器は様々なやり方で接続され得る。ネットワークは、例えば、集中化型やアドホック型とすることができる。アドホック型の場合には、ネットワーク接続された各機器、すなわちノードは、それ自体のデータを伝達することに加え、他のノードからのデータを転送するためのルータとしても働くことができる。
【０００４】
しかし、これらの無線ネットワークにはそれぞれの限界がある。例えば、電池式の無線機器は、無線データ送信の高電力コストのために頻繁な電池交換を必要とし得る。中でも特に保守の問題が理由で、アドホック型無線ネットワークは、それ以外の点では適し得るはずの様々な用途において使用されてこなかった可能性もある。
【発明の概要】
【０００５】
低電力無線ネットワークへの接続が失われた後の低電力無線ネットワークにおけるネットワーク機器の加速再接続を可能にするための技法を開示する。態様は概して、低電力無線ネットワーク上で周期的にビーコンの走査を行うネットワーク機器について、走査が実行される頻度、すなわち走査速度を増加させることを含む。ある一定の期間の後で、ネットワーク機器が低電力無線ネットワークに接続していない場合、ネットワーク機器は、ネットワーク機器がネットワークと再接続するまで異なる走査速度を実施することができる。電力使用量を低減させ、低電力無線ネットワークのその他の部分と切断されたネットワークの一部分の構造を保存するためのさらに別の技法も使用され得る。
【０００６】
本開示による、無線センサネットワークと通信するためのネットワーク機器の一例は、電池と、無線インターフェースと、電池および無線インターフェースと結合された処理装置とを含む。処理装置は、ネットワーク機器が無線センサネットワークと関連付けられているときに、ネットワーク機器に第1の走査速度で周期的にビーコンを走査させるように構成することができる。ビーコンを走査することは、無線インターフェースを使用する所定のパターンを検出するモードで動作することを含むことができる。処理装置は、ネットワーク機器に、ネットワーク機器がもう無線センサネットワークと関連付けられていないことを判定させ、ネットワーク機器がもう無線センサネットワークと関連付けられていないことの判定の後で、ある一定の期間にわたって、第2の走査速度で周期的にビーコンを走査させるように構成することができる。第2の走査速度は第1の走査速度より高いものとすることができる。最後に処理装置は、ある一定の期間の後で、ネットワーク機器が無線センサネットワークと関連付けられていない場合に、ネットワーク機器に第3の走査速度で周期的にビーコンを走査させるように構成することができる。
【０００７】
ネットワーク機器の例は、以下の特徴の一つまたは複数を含むことができる。第3の走査速度は第1の走査速度と異なるものとすることができる。第3の走査速度は第1の走査速度より高いものとすることができる。メモリを含むことができ、その場合処理装置は、ネットワーク機器に、少なくとも1台の他のネットワーク機器に関する情報をメモリに記憶させるように構成することができる。少なくとも1台の他のネットワーク機器に関する情報はタイムスタンプを含むことができ、処理装置は、ネットワーク機器に、少なくとも一部はタイムスタンプに基づく時間にビーコンを走査させるように構成することができる。処理装置は、ネットワーク機器に、複数の無線周波数（RF:radio frequency）チャネル上でビーコンを走査させるように構成することができる。処理装置はネットワーク機器に、無線インターフェースを使用して、ネットワーク機器と接続することに対応する優先度を示す値を送信させるように構成することができる。値は第1の値を含むことができ、処理装置は、ネットワーク機器に、ネットワーク機器がもう無線センサネットワークと関連付けられていないことの判定の後で、無線インターフェースを使用して第2の値を送信させるように構成することができる。第2の値は、ネットワーク機器と接続することに対応する減少された優先度を示すことができる。第2の値は、ネットワーク機器がもう無線センサネットワークと関連付けられていないことを示さないことができる。処理装置は、ネットワーク機器に、ネットワーク機器がある一定の時間長にわたって無線センサネットワークと関連付けられていないことを判定させ、無線インターフェースを使用して第3の値を送信させるように構成することができる。第3の値は、ネットワーク機器がもう無線センサネットワークと関連付けられていないことを示すことができる。処理装置と通信可能に結合された少なくとも1台のセンサを含めることができる。
【０００８】
本開示による、低電力無線ネットワークにおける通信の方法の例は、ネットワーク機器が低電力無線ネットワークと関連付けられているときに、第1の走査速度で周期的にビーコンを走査する工程を含むことができる。ビーコンを走査する工程は、低電力無線ネットワークから送信される所定のパターンを検出するモードでネットワーク機器を動作させる工程を含むことができる。また方法の例は、ネットワーク機器がもう低電力無線ネットワークと関連付けられていないことを判定する工程、および、ネットワーク機器がもう低電力無線ネットワークと関連付けられていないことを判定する工程の後で、ある一定の期間にわたって第2の走査速度で周期的にビーコンを走査する工程も含むことができる。第2の走査速度は第1の走査速度より高いものとすることができる。また方法の例は、ある一定の期間の後でネットワーク機器が低電力無線ネットワークと関連付けられていない場合に、第3の走査速度で周期的にビーコンを走査する工程も含むことができる。
【０００９】
方法の例は、以下の特徴の一つまたは複数を含むことができる。第3の走査速度は第1の走査速度と異なるものとすることができる。方法は、少なくとも1台の他のネットワーク機器に関する情報を記憶する工程を含むことができる。少なくとも1台の他のネットワーク機器に関する情報はタイムスタンプを含むことができ、方法は、少なくとも一部はタイムスタンプに基づく時間にビーコンを走査する工程をさらに含むことができる。ビーコンを走査する工程は、複数の無線周波数（RF）チャネルを走査する工程を含むことができる。方法は、ネットワーク機器と接続することに対応する優先度を示す値を送信する工程を含むことができる。値は第1の値を含むことができ、方法は、ネットワーク機器がもう低電力無線ネットワークと関連付けられていないことを判定した後で第2の値を送信する工程をさらに含むことができる。第2の値は、ネットワーク機器と接続することに対応する減少された優先度を示すことができる。第2の値は、ネットワーク機器がもう低電力無線ネットワークと関連付けられていないことを示さないことができる。方法は、ネットワーク機器がある一定の時間長にわたって低電力無線ネットワークと関連付けられていないことを判定する工程、および第3の値を送信する工程を含むことができる。第3の値は、ネットワーク機器がもう低電力無線ネットワークと関連付けられていないことを示すことができる。
【００１０】
本開示による、低電力無線ネットワークと通信するための第1のネットワーク機器の一例は、電池と、無線インターフェースと、電池および無線インターフェースと結合された処理装置とを含むことができる。処理装置は、第1のネットワーク機器に、第1のネットワーク機器を低電力無線ネットワークに関連付ける少なくとも一つの無線接続を作成させ、少なくとも一つの無線接続が低電力無線ネットワークとの間で維持されているときに第1の走査速度で周期的にビーコンを走査させ、第1のネットワーク機器が低電力無線ネットワークとの少なくとも一つの無線接続を失ったことを判定させ、第1のネットワーク機器が低電力無線ネットワークとの少なくとも一つの無線接続を失ったことの判定の後で、ある一定の期間にわたって、第2の走査速度で周期的にビーコンを走査させるように構成することができる。第2の走査速度は第1の走査速度より高いものとすることができる。処理装置は、第1のネットワーク機器に、ある一定の期間の後で、第1のネットワーク機器が低電力無線ネットワークとの新しい無線接続を作成していない場合に、第3の走査速度で周期的にビーコンを走査させるように構成することができる。
【００１１】
第1のネットワーク機器は以下の特徴の一つまたは複数を含むことができる。処理装置は、第1のネットワーク機器に、第2のネットワーク機器および第3のネットワーク機器のどちらかまたは両方との少なくとも一つの無線接続を作成させるように構成することができる。処理装置は、ビーコンが検出される場合に第1のネットワーク機器に新しい無線接続の作成を試みさせ、新しい無線接続が作成されない場合に、第1のネットワーク機器にある一定の回数の走査を省かせるように構成することができる。処理装置は第1のネットワーク機器に、第1のネットワーク機器が第2の走査速度で走査している間に新しい無線接続を作成する試みが行われる場合に第1の回数の走査をスキップさせ、第1のネットワーク機器が第3の走査速度で走査している間に新しい無線接続を作成する試みが行われる場合に第2の回数の走査をスキップさせるように構成することができる。第1のネットワーク機器はメモリを含むことができ、処理装置は、第1のネットワーク機器に、少なくとも1台の他のネットワーク機器に関する情報をメモリに記憶させるように構成することができる。少なくとも1台の他のネットワーク機器に関する情報はタイムスタンプを含むことができ、処理装置は、第1のネットワーク機器に、少なくとも一部はタイムスタンプに基づく時間にビーコンを走査させるように構成することができる。処理装置は、第1のネットワーク機器に、無線インターフェースを使用して、第1のネットワーク機器と接続することに対応する優先度を示す値を送信させるように構成することができる。値は第1の値を含むことができ、処理装置は、第1のネットワーク機器に、第1のネットワーク機器が低電力無線ネットワークとの少なくとも一つの無線接続を失ったことの判定の後で、無線インターフェースを使用して第2の値を送信させるように構成することができる。第2の値は、第1のネットワーク機器と接続することに対応する減少された優先度を示すことができる。第1のネットワーク機器は、処理装置と通信可能に結合された少なくとも1台のセンサを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】センサ情報を伝達するための無線センサネットワークの一態様を示すブロック図である。
【図１Ｂ】ゲートウェイ機器がインターネットと無線で接続されているセンサ情報を伝達するための無線センサネットワークの別の態様を示すブロック図である。
【図２】ゲートウェイ機器の一態様を示すブロック図である。
【図３】無線センサ機器（WSD:wireless sensor device）の一態様を示すブロック図である。
【図４】一態様による、無線センサネットワークの一部分を形成するWSD群を示す図である。
【図５】一態様による、バックアップ親接続を優先するための方法の一態様を示す流れ図である。
【図６】一態様による、無線センサネットワークの一部分を形成するWSD群を示す図である。
【図７】一態様による、バックアップ親接続を優先するための別の方法の一態様を示す流れ図である。
【図８】無線センサネットワークの一部分を形成するWSD群を示す別の簡略化された図である。
【図９】無線センサネットワークのWSDがWSD群の分離を防止するのに寄与し、再接続を加速するのに寄与する一般的方法を示すブロック図である。
【図１０】無線センサネットワークのその他の部分と切断されるWSD群の構造を保存するのに寄与する方法の一態様を示すブロック図である。
【図１１】一態様による、加速再接続措置を示すブロック図である。
【図１２】WSDが加速再接続の方法を支援するのに寄与するために保持することができるキャッシュを示す簡略化された図である。
【図１３】一態様による、キャッシュを利用する加速再接続措置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発明の詳細な説明
以下の記述では、説明として、様々な態様の十分な理解を提供するために、多数の具体的詳細が示される。しかし、様々な態様はこれらの具体的詳細の一部がなくても実施され得ることが当業者には明らかであろう。場合によっては、周知の構造および機器はブロック図形式で示される。
【００１４】
以下の説明は、例示的態様を提供するにすぎず、本開示の範囲、適用性、または構成を限定するためのものではない。そうではなく、例示的態様の以下の説明は、当業者に、例示的態様を実施することを可能にする説明を提供するものである。添付の特許請求の範囲に記載される開示のシステムおよび方法の趣旨および範囲を逸脱することなく、要素の機能および配置に様々な変更が加えられ得ることを理解すべきである。
【００１５】
以下の説明では、各態様の十分な理解を提供するために具体的詳細が示される。しかし、各態様はこれらの具体的詳細なしでも実施され得ることが当業者には理解されるであろう。例えば、回路、システム、ネットワーク、プロセス、および他の構成要素は、各態様を余分な詳細で不明瞭にすることのないように、ブロック図形式の構成要素として示される場合がある。場合によっては、公知の回路、プロセス、アルゴリズム、構造、および技法は、各態様を不明瞭にしないように、余分な詳細なしで示されることもある。
【００１６】
また、個々の態様は、フローチャート、流れ図、データフロー図、構造図、またはブロック図として描かれたプロセスとしても説明され得る。フローチャートは各動作を順次プロセスとして記述する場合があるが、動作の多くは並列に、または同時に行うことができる。加えて、各動作の順序は並べ替えられてもよい。プロセスは、その各動作が完了するときに打ち切られるが、図には含まれないさらに別の工程を有することも可能なはずである。プロセスは、方法、関数、手順、サブルーチン、サブプログラムなどに対応し得る。プロセスが関数に対応するとき、その終了は、当該関数の呼び出し側関数またはメイン関数への戻りに対応し得る。
【００１７】
さらに、各態様は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、またはこれらの任意の組み合わせによって実装されてもよい。ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェアまたはマイクロコードとして実装されるときに、必要なタスクを実行するプログラムコードまたはコードセグメントは、機械可読媒体に記憶されていてよい。（一つまたは複数の）プロセッサが必要なタスクを実行してよい。
【００１８】
本明細書で説明される無線ネットワークおよび（無線センサ機器（WSD）を含む）無線ネットワーク機器は、様々なやり方で、様々なコンテキストにおいて構成され得る。構成の例には、中でも特に、メッシュネットワーク、ポイントツーポイントネットワーク、および/またはアドホックネットワークが含まれる。ネットワーク機器、すなわちノードが動的にこれらのネットワークに接続し、ネットワークから切断することを可能にするこれらのネットワークの柔軟性は、センサ情報を収集し、伝達するように構成されたWSDと相まって、これらのネットワークが、輸送システムおよび/またはロジスティックシステムの終端間のセキュリティおよび管理を提供することを可能にする。開示の態様は無線技術に焦点を当てているが、本明細書で説明される技法は、例えば、アドホック・シリアル・インターフェースなど、有線通信ネットワークに適用することもできる。
【００１９】
例えば、無線ネットワークは、集積場に位置する複数の貨物コンテナに関連するセンサ情報を提供する複数のWSDを含むことができる。センサ情報は様々なセンサからのデータを含むことができ、データは、コンテナの温度および/または湿度、コンテナドアが開いている、または開けられたかどうか、コンテナが衝撃を受けている、または衝撃を受けたかどうか、コンテナの場所、コンテナが移動しているかどうか他を示すことができる。無線ネットワークはさらに、センサ情報を収集し、その情報を無線ネットワーク外のシステムに提供するゲートウェイ機器を含むことができる。WSDを装備したコンテナが集積場を出入りする際に、無線ネットワークは、しかるべく調整を行い、集積場に入るコンテナのWSDが無線ネットワークに接続することを可能にし、他方、集積場から出るコンテナのWSDは無線ネットワークから切断される。さらにWSDは、集積場のゲートウェイ機器と直接通信していない他のWSDからのセンサ情報を中継するルータとして働くことができる。
【００２０】
低電力無線ネットワークは、ネットワーク機器が電池電力で動作するモバイル機器である輸送用途、ロジスティックス用途、および類似の用途において有利となり得る。多くの電池式モバイル機器は無線技術を利用するが、大部分のモバイル機器は、ほんの数時間または数日でその電池を使い果たす。「低電力無線ネットワーク」という語は、本明細書で使用される場合、電池式機器がその電池を使い果たさずに1年以上にわたって動作することを可能にする技術を利用する無線ネットワークを指す。これは、中でも特に、IEEE 802.15.4規格および/またはISO/IEC 18000-7規格と関連付けられる技術、ならびに様々な専有技術を含むことができる。
【００２１】
図1Aは、ロジスティック管理システム100-1の一態様のブロック図である。この態様では、複数のWSD110が、センサデータを生成し、通信するために相互にネットワーク接続されている。センサ情報を集めるWSD110は、無線接続120を使用して、ゲートウェイ130へ向けてセンサ情報を伝達することができる。センサ情報を発信するWSD110とゲートウェイ130との間に通信可能にリンクされた1台または複数のWSD110がある場合、1台または複数のWSD110は、センサ情報がゲートウェイ130に到達するまでセンサ情報を中継することになる。図1Aに描かれたロジスティック管理システム100-1は、一例として示されており、限定するものではない。センサネットワーク140は様々なやり方で構成することができる。例えば、ゲートウェイ130は複数のWSD110と接続することができ、WSD110は、図1Aに表示されるよりも多数の、または少数の無線接続120を有していてよい。さらに、ロジスティック管理システム100に複数のゲートウェイ130および/またはセンサネットワーク140が含まれていてもよい。
【００２２】
ゲートウェイ130は、ゲートウェイ130およびWSD110を含むセンサネットワーク140と、機器管理サーバ（DMS:device management server）160との間の接続性を提供する。ゲートウェイ130とDMS160との間の通信はインターネット150、または他の任意の広域ネットワーク（WAN:Wide Area Network）を介して中継することができる。加えて、または代替として、ローカル・エリア・ネットワーク（LAN:Local Area Network）などの他のネットワークを使用することもできる。別の構成は、別個のネットワークなしでDMS160と直接通信するゲートウェイ130を含むことができる。
【００２３】
DMS160は、例えば、グラフィカル・ユーザ・インターフェース（GUI:graphical user interface）および/またはアプリケーション・プログラマブル・インターフェース（API:application programmable interface）などを利用することにより、人間ユーザまたは別のシステムによって使用され得るセンサネットワーク140とのインターフェースを提供する。DMS160は、WSD110からの情報を収集し、記憶することができる。DMS160とゲートウェイ130との間でやりとりされるデータは暗号化パケットにおいてセキュアに通信することができ、DMS160は、収集データのセキュアな管理を提供することができる。
【００２４】
様々な物理層の一つまたは複数が、センサネットワーク140の無線接続120を提供するのに使用されてよい。一態様によれば、WSD110およびゲートウェイ130は、2.4GHzのIEEE 802.15.4規格に基づくプロトコルスタックを使用し、当該規格で利用可能な全16チャネルを使用して通信する。この物理層は、センサネットワーク140が、非常に低い電力および/または予測可能な電力消費を使用して動作することを可能にし、このことは、WSD110および/またはゲートウェイ130が電池電力で動作する態様では重要な考慮事項となり得る。とはいえ、複数のRFチャネル（狭帯域周波数ホッピングなど）または単一のRFチャネルを使用した、900MHzのIEEE 802.15.4、IEEE 802.11、Bluetooth（登録商標）、IEEE 802.16、超広帯域（UWB:Ultra Wideband）、433MHzの産業科学医療（ISM:Industrial, Scientific, and Medical）バンド、セルラ、光学式他を含む、他の無線技術も使用されてよい。ゲートウェイ130は、図1Bに示されるように、有線接続および/または無線接続を介してインターネット150と通信することができる。
【００２５】
図1Bは、ロジスティック管理システムの代替の態様100-2のブロック図である。この態様では、ゲートウェイ130は、衛星180および/またはセルラ電波塔190との無線通信によって、インターネット150と無線で通信することができる。ゲートウェイ130とインターネット150との間のそのような無線インターフェースのユーザは、考慮事項の中でも特に、センサネットワーク140の利用可能なインターネット接続性および所望の移動度の要因となり得る。
【００２６】
図2は、ゲートウェイ機器130の一態様のブロック図である。このブロック図は、本明細書に示される他の図と同様に、例として提示されるものであり、限定ではない。ゲートウェイ機器130は、例えば、全地球測位システム（GPS:global positioning system）ユニットおよび/または図2に示されていない他の構成要素を含めるなどにより、別のやり方で構成することもできる。
【００２７】
処理装置210が置かれ、ゲートウェイ機器130の中心である。処理装置210は、一つまたは複数のプロセッサ、マイクロプロセッサ、および/または特化された集積回路で構成することができる。処理装置210は、ゲートウェイ機器130の他の構成要素から情報を集め、メモリ220に配置されたソフトウェア225に従って情報を処理することができる。ゲートウェイ機器130の所望の機能性および処理装置210の能力に応じて、ソフトウェア225は、オペレーティングシステムを一つまたは複数の実行可能プログラムと共に含むことができる。あるいはソフトウェアは、処理装置210が実行するための、ファームウェアおよび/またはマイクロコードといったより低水準の命令を含むこともできる。
【００２８】
電源250は、ゲートウェイ機器130の構成要素に電力を供給し、処理装置210へさらに別の情報（電池充電、電圧レベルなど）を提供し得る。モバイルゲートウェイ機器130では、電源250は一つまたは複数の電池を含むことができる。固定式ゲートウェイ機器130では、電源は、電力変換装置、変圧器、および/または電圧調整器を含むことができる。
【００２９】
無線インターフェース240は、WSD110との通信を可能にする。前述のように、この通信は、無線周波数（RF）通信技術および/または光通信技術を含む様々な技術のいずれかを使用して実現することができる。RF技術が使用される場合、無線インターフェースはアンテナ245を含むことができる。
【００３０】
またゲートウェイ機器130は構成ポート270も含むことができ、構成ポート270は、ゲートウェイ機器130を構成する目的で、コンピュータなどの機器をゲートウェイ機器130に接続させることができる。構成ポート270は、外部機器から情報を入力するためにユニバーサル・シリアル・バス（USB:universal serial bus）コネクタ、シリアルポート、光学式その他のコネクタを含むことができる。ゲートウェイ機器130および/またはWSD110の機能性に応じて、構成ポート270は、機器情報および報告、センサパラメータ、ソフトウェア、セキュリティ、ネットワークパラメータ、電力消費、GPSパラメータ、ファイル管理他を構成するのに使用されてもよい。
【００３１】
インターネットインターフェース260は、所望の機能性に応じて、様々なインターフェースのいずれかとすることができる。図1Aに示すように、ゲートウェイ機器130はインターネットと有線接続することができ、その場合インターネットインターフェース260は、イーサネット他の有線インターフェースを含むことができる。加えて、または代替として、ゲートウェイ機器130は、図1Bに示すように、インターネットと無線接続することもできる。この場合、インターネットインターフェースは、セルラ通信および衛星通信を可能にするデュアルモードWAN無線などの一つまたは複数の無線機を含むことができる。
【００３２】
ゲートウェイ機器130はさらに、ゲートウェイ機器がWSDと同様にセンサ情報を収集することを可能にする（1台または複数の）センサ230を含むことができる。このセンサ情報は、温度、湿度、動き、光、電池充電、衝撃、特定用途向け情報（貨物コンテナのドアの開閉状態など）に関連する情報を含むことができる。所望の機能性に応じて、処理装置210は、センサ情報を収集し、処理し、かつ/または記録してもよく、あるいは処理装置210は、単に、インターネットインターフェース260を使用して、未処理のセンサ情報をDMS160へ送信するだけでもよい。
【００３３】
図3は、WSD110の一態様のブロック図である。この態様は、ゲートウェイ機器130と同様の、（1台または複数の）センサ230、処理装置210、メモリ220、無線インターフェース240などの多くの構成要素を含む。しかしこの場合、各構成要素は、電力および機能性を考慮して、ゲートウェイ機器130の対応する構成要素より簡略なものとすることができる。例えば、処理装置210はマイクロプロセッサを含むことができ、メモリ220およびソフトウェア225は、マイクロプロセッサのプログラム化論理を含むことができる。また、WSD110および/またはゲートウェイ機器はユーザに情報を提供するインターフェース（不図示）を含み得ることにも言及することができる。そのようなインターフェースは、液晶ディスプレイ（LCD:liquid-crystal display）、一つまたは複数の発光ダイオード（LED:light emitting diode）などを含むことができる。
【００３４】
WSD110はさらに電池290を含む。無線ネットワークはより低い電力消費を実現することができるため、アルカリ、酸化銀、リチウムベースの電池などの保存期間の長い電池が、数年間にわたって電池交換を必要とせずに、WSD110の動作を可能にすることができる。一態様によれば、WSD110は、最大4個までのA型3.6ボルト（V）電池を使用し、各電池は定格おおよそ3600ミリアンペア時（mAh:milliamp hour）である。WSD110の態様の中には、2ミリワット（mW:milliwatt）を下回る動作電力を有するものもあり、1mW未満で動作するWSDの態様もある。したがって、電池の保存期間および容量、ならびにWSD110の構成によっては、WSD110は、電池交換を必要とせずに10年以上にわたって動作することができる。
【００３５】
またWSD110は、位置情報を提供するGPSユニット280を含むこともできる。位置情報は、センサネットワーク140が大きな物理領域上に広がっている場合、特に有用となり得る。しかも、GPSユニット280はさらに、GPSユニット280および/または処理装置210が経時的な位置の変化を判定することによりWSD110の動きを感知するのに使用することもできる。
【００３６】
図4は、一態様による、無線センサネットワーク140（または他の無線ネットワーク）の一部分を形成するWSD110群の図である。この図では、各WSD110は、各WSD110の上位に位置するWSD110を介して無線センサネットワーク140に接続されており、そのため、WSD110-4はWSD110-1に接続されており、WSD110-1はWSD110-2および110-3に接続されており、WSD110-2および110-3はさらには、他のWSD110および/または（1台または複数の）ゲートウェイ130（不図示）と接続されている。
【００３７】
WSD110間の関係は、「親-子」関係として説明することができる。第2のWSD110がそれを介して無線センサネットワーク140に接続されている第1のWSD110を、第2のWSDの「親」と呼ぶことができる。同様に、第2のWSD110を第1のWSDの「子」と呼ぶことができる。よって図4では、WSD110-1は、WSD110-4の親であり、WSD110-2、110-3の子である。より一般的には、親は、WSD110（または他の任意の「子」WSD110）からのデータがそれを介してゲートウェイ130へ到達するように中継される「上流側」ノードである。ゲートウェイ130と直接無線接続されるWSD110では、ゲートウェイ130は親ノードとして働く。WSD110は、同時に子および親として機能することができ、無線センサネットワーク140の所望の機能性によっては、WSD110に最大量の子および/または最大量の親があってもよい。子および/または親の数を最大量以下に保つことは、WSD110についてより予測可能性の高い電力プロファイルを保証するのに寄与し得る。
【００３８】
WSDは、ビーコン送信および走査技術を使用して無線センサネットワーク140と接続することができる。例えば、無線センサネットワーク140と接続されたWSD110はビーコン、すなわち他のWSD110が無線センサネットワークに接続することを可能にする情報を有する情報のパケットを送出することができる。ビーコンは、認証データ、ビーコンパケット番号、ネットワーク識別番号、および/または他の情報などの情報を含むことができる。そのようなビーコンパケット番号などの情報は、受信するWSD110に、ビーコンシーケンスの長さおよび/または受信側WSD110が無線センサネットワーク140への接続を試みることができる時間を示す所定のパターンまたは信号を含むことができる。無線センサネットワーク140と接続されたWSD110は、周期的にビーコンを送信することにより「サーバ」として働くことができる。他方、無線センサネットワーク140と接続されていないWSD110は、サーバによって送信されるビーコンを周期的に走査することにより「クライアント」として働くことができる。クライアントおよびサーバの走査期間およびビーコン送信期間は、最終的にはクライアントの走査がサーバのビーコンを検出する、すなわち「捕捉する」のを保証するのに寄与するように長さを相殺し、かつ/または調整することができる。走査プロセスおよびビーコン送信プロセス、ならびに後続の接続プロセスに関するより詳細な情報は、どちらもその全体が本明細書に組み入れられる、「LOW POWER WIRELESS NETWORK FOR TRANSPORTATION AND LOGISTICS」という名称の米国特許出願第13/023,673号、およびやはり「LOW POWER WIRELESS NETWORK FOR TRANSPORTATION AND LOGISTICS」という名称の米国特許出願第13/096,127号（整理番号第77205-803070号）に記載されている。
【００３９】
サーバのビーコンを捕捉した後で、クライアントは、サーバとの無線接続120を確立することにより無線センサネットワーク140への接続を試みることができる。接続プロセスは、ビーコン送信および/または走査プロセス後の指定される時間におけるデータの交換によって行うことができる。指定される時間は、捕捉されるビーコンによって示されてよい。接続プロセスは、認証できないこと、誤ったネットワークID、無線周波数干渉、競合（複数のクライアントが同時に接続を試みるなど）他などの様々な理由で失敗する場合がある。しかし、接続プロセスに成功した場合、クライアントは無線センサネットワーク140を介してサーバまで接続し、それによってサーバの子になり、サーバはクライアントの親になる。
【００４０】
無線センサネットワーク140の安定性および完全性を保証するために、WSD110は複数の親を持っていてよい。例えば、図4に戻って、図示のWSD110-1は2つの親、すなわち1次親110-2および2次、すなわちバックアップの親110-3を持つ。（明確にするために、WSD110-1と親110-2、110-3との間の無線接続120は異なって表示されている。すなわち、WSDと1次親110-2との接続は実線120-1で表示されており、WSDとバックアップ親110-3との接続は点線120-2で表示されている。）特に、この多重親構成は、1次親110-2との無線接続120-1が失われる場合に、バックアップ親110-3との無線接続120-2を介してWSD110-1に無線センサネットワーク140との接続を維持させることによって、無線センサネットワーク140の安定性を高めることができる。それ以外の場合、ノード110-1と無線センサネットワークとの間の大部分またはすべての通信は、1次親110-2を介して中継することができる。この冗長性は、可能な無線接続120の切断の回復を改善するのに寄与する。
【００４１】
無線センサネットワーク140における冗長性を改善する一技法は、接続側WSD110-5とのバックアップ親関係を確立する接続の作成を優先することである。例えば、WSD110-1が接続側WSD110-5から、当該接続側WSDのバックアップ親になるよう求める要求を受信する場合、WSD110-1はこの要求を、WSD110-1が受信している可能性のある1次親になるよう求める他の要求よりも優先することができる。当然ながら、WSD110-1がそうすることができれば、WSD110-1はすべての要求を受け入れることができる。しかし、WSD110-1は限られた量の子WSD110-4だけを持つように構成されている可能性があるため、バックアップ親を要求する接続側WSD110-5は、限られた量の子スロットを求める他の要求よりも優先されてよい。さらにWSD110-1は、バックアップ親になるよう求める接続側WSD110-5からの要求を受け入れるために、WSD110-1がその1次親である現在の子を排除する、すなわちその子を切断することさえもできる。
【００４２】
図5に、一態様による、図4のWSD110-1などのWSD110がバックアップ親接続を優先するために従うことのできる方法500を示す。本明細書に提示される他の図と同様に、方法500は一例にすぎず、限定ではない。例えば、他の態様には差異があってもよい。すなわち、開示の方法500の趣旨または範囲を逸脱することなく、ブロックを追加し、組み合わせ、分割し、かつ/または並べ替えることができる。
【００４３】
方法500はブロック510で開始することができ、そこで（一つまたは複数の）接続要求が受信される。前述のように、接続を求める複数の要求が1台のWSD110-1によってほぼ同時に受信される場合がある。ブロック520で、WSD110-1は、バックアップ要求を選択し、バックアップ親になるよう求める要求を他の要求よりも優先する。複数のバックアップ要求が受信される場合には、バックアップ要求の間で優先順位を付けるために他の要因を考慮することができる。
【００４４】
ブロック530で、WSD110-1は、WSD110-1が子WSD110-4への無線接続１２０で飽和しているかどうか判定する。言い換えると、WSD110-1は、WSD110-1が既に最大量の子WSD110-4を持つかどうか判定する。そうでない場合、WSD110-1は接続を許可し540、ブロック550で次の接続要求があるかどうか判定する。次の接続要求がある場合、プロセスはブロック520で次の要求を開始する。次の接続要求がない場合、方法500は終了する。
【００４５】
他方、WSD110-1が最大量の子WSD110-4で飽和している場合には、方法500は異なる経路をたどる。まずブロック560で、WSD110-1は、WSD110-1が1次子（例えばWSD110-1がその1次親として機能している子など）を持つかどうか判定する。そうでない場合、方法500はその時点で終了することができる。あるいは、方法500は、当該の接続要求を子110-4との既存の接続よりも優先することができるはずの他の要因を考慮してもよい。他方、1次子110-4との少なくとも一つの接続がある場合、WSD110-1はブロック570で1次子を排除し、接続を許可し（ブロック540）、前述のように次の要求を処理する（ブロック550）ことができる。排除された子110-4についての懸念はほとんど生じない。というのは、排除された子110-4はそれ自体のバックアップ親を持つはずであり、1次親（WSD110-1のその他の子110-4の一つや新しく接続されたWSD110-5など）を見つけることができる可能性が高いからである。
【００４６】
無線センサネットワーク140における冗長性を改善する別の技法は、（以下でより詳細に説明される「コスト」の観点からの）ピアとのバックアップ接続を、親と同じコストを有するWSD110に対して優先することである。図6は、この種の優先処理の説明に役立つ、無線センサネットワーク140の一部分を罫線するWSD110群の図600である。この場合もやはり、この図は一例であり、限定ではない。
【００４７】
図600において、WSD110-1は子WSD110-4の1次親として働く。同時に、WSD110-1と共通の親110-2を持つ別のWSD110-5も子110-6の1次親として働く。WSD110-1と110-5とは、共通の親を持つ（すなわち、より一般的に言えば、ゲートウェイ130（不図示）から等しいホップ数、すなわち無線接続120数だけ離れている）ためにピアである。この構成では、たとえWSD110-1がゲートウェイ130（不図示）により近い場合でさえも、WSD110-6はそのピアWSD110-4へのバックアップ要求の送信430をWSD110-1へのバックアップ要求の送信420よりも優先することができる。これは、WSD110-1のピアWSD110-5のバックアップ親になるよう求める要求440を受け入れるためにWSD110-1を空けることにより、無線センサネットワーク140の冗長性を高めるのに寄与することができる。よって、一般には、WSD110は、ピアのバックアップ要求を、ゲートウェイ130により近い（例えばホップ数がより少ない）WSD110の要求よりも優先することができる。
【００４８】
またこの原理を「コスト」の観点から説明することもできる。この場合、WSD110のコストは、ゲートウェイの通信の種類（例えば衛星180、セルラ電波塔190など）や、WSD110と接続することに対応する優先度に影響を及ぼし得る他の要因などの中でも特に、ゲートウェイ130までのホップ（無線接続などの）数を含むことができる。簡単にするために、本明細書に含まれる例は、もっぱらゲートウェイ130からのホップ数だけに基づくものとする（が実際には、コストは、前述のようにより多くの要因を含むことができる）。よって例えば、ゲートウェイ130から10ホップ離れているWSD110は、10というコストを有していてよく、ゲートウェイ130から12ホップ離れているWSD110は、12というコストを有していてよい。ホップの量はWSDの1次親にもかかわらず決定されるため、WSD110は常に、1次親のコストより1大きいコストを有することになる。したがって、ピアWSD（同じ親を持っていてもそうでなくてもよい）は等しいコストを有する。言い換えると、ピアWSDは0のコスト差を有する。接続に際して、かつ/または他の通信の間に、コストを示す値および/またはコスト自体が、値を受信するWSD110に値を送信したWSD110に対応する優先度（接続の優先順位など）を決定させるのに寄与するようにWSD110間で送信される。
【００４９】
コストは、無線センサネットワーク140におけるバックアップ親接続の優先順位を決定するのに使用することができる。図6に戻って、WSD110-6がWSD110-1をバックアップ親として設定する場合、無線接続420のコスト差は-1である。すなわち、バックアップ親110-1のコストは子110-6のコストより1小さい。子110-6は、WSD110-4との接続を、機会が与えられれば、子110-6がWSD110-4との接続430を確立し、WSD110-1との接続420を打ち切り、WSD110-4を子110-6の新しいバックアップ親にするように優先することができる。よって、WSD110-6は、0のコスト差を有するバックアップ接続を-1のコスト差を有するバックアップ接続よりも優先する。システムの機能性によっては、良好な冗長性を保証するために、WSD110は、-1または0のどちらかのコスト差を有することになるはずのバックアップ接続を確立するだけに制限されてもよい。（1以上のコスト差を有することになるはずのバックアップ接続の確立は、ノート（note）をそれ自体の子孫にさせることになり得る望ましくない「ループ」を生じ得ることが理解されるであろう。）
【００５０】
図7は、-1のコスト差の現在のバックアップ接続を有するWSD110によって利用され得るバックアップ接続の優先処理の方法700を示すブロック図である。無線センサネットワーク1140のビーコン送信プロセスおよび/または接続プロセスに応じて、この方法700を、WSD110が、ビーコン送信プロセス、後続のデータ交換、および/または接続プロセスの間に実行することができる。
【００５１】
例えば、ブロック710で、WSD110は、前述のような通常の走査プロセスおよびビーコン送信プロセスによって潜在的バックアップ親を検出することができる。ブロック720で、WSDは、潜在的バックアップ親との接続のコスト差が0になるはずであるかどうか判定することができる。そうでない場合、プロセスは終了する。潜在的接続のコスト差が0になるはずである場合には、WSDは、潜在的バックアップ親との接続を試みるために接続要求を送信する730ことができる。ブロック740で、WSD110は、接続に成功したかどうか判定することができ、そうである場合、新しいバックアップ親を確立するために、ブロック750で、続いて旧いバックアップ親から切断する。
【００５２】
前述のように、バックアップ親接続によって生じる冗長性は、無線接続ネットワーク140の完全性を改善することができる。図8は、無線センサネットワークにおいて無線接続120を維持することの重要性を示すのに役立つ、無線センサネットワーク140の一部分を形成するWSD110群の図800である。例えば、無線センサネットワーク140の一部分は、（図示のように親110-7に接続されていてもよい）1台のWSD110-8によってサポートされる一つの無線接続120-3を介して無線センサネットワーク140のその他の部分と通信する多くのWSD110-9、110-10、110-11を有する大きな分岐810を含む場合がある。（乱雑にならないように、図800には、やはり分岐810に含まれ得る任意の数のWSD110の代替として「ネットワーク接続された複数のWSDと表示された囲みが含まれている。）
【００５３】
そのような構成は問題をはらみ得る。問題の中でも特に、無線接続120-3が打ち切られる場合、WSD110-9はその子110-10に無線接続120-3が打ち切られたことを表示し得る（また各子は、このメッセージを分岐810のその他の部分へ伝えることになるはずである）。例えば、WSD110-9は、無線接続120-3が打ち切られたことを、そのコストが無限大になった（またはある閾値を上回った）ことを示すことにより表示してよい。無線接続120-3が打ち切られたことを判定した後で、分岐内のすべてのWSD110-9、110-10、110-11は、それらの接続のすべてを迅速に打ち切り、新しい接続を確立することにより無線センサネットワーク140への再接続を試みることができる。無線接続120-3が再度確立される場合には、分岐810もやがては確立され得る。しかし、これには比較的大きい時間量を要する可能性がある。というのは、すべてのWSD110-9、110-10、110-11が、通常は、すべての新しいリンクを、前述のようなビーコン送信、走査、および接続の技術を使用して確立しなければならないはずだからである。したがって、分岐810の末端にあるWSD110-11は、無線接続120-3（および/または他の単一接続点）の打ち切りが、打ち切り間に分岐810にそれ自体を再構築させるのに十分な時間を生じない頻度で再発する場合には、まれにしか無線センサネットワーク140に接続しないことになり得る。
【００５４】
この問題は、再接続を加速し、かつ/または分岐810が関係を断たれるのを防止する一つまたは複数の措置を実行することにより克服することができる。図9は、一態様による、無線センサネットワーク140のWSD110がこのために実行することができる一般的な方法900を示すブロック図である。例えば、方法900は、無線接続120の1次親との切断または打ち切りを検出するところから開始することができる。次いでWSD110は、ブロック920で、WSD110がバックアップ親を持つかどうか判定し、そうである場合、ブロック940でバックアップ親に切り換えることができる。WSD110がバックアップ親を持たない場合、次いでWSD110は、後述する一つまたは複数の加速再接続措置を実行することができる。
【００５５】
図10に、（図8の分岐810など）WSD群が無線センサネットワーク140のその他の部分と切断される場合に、WSD群の構造を保存するのに寄与する方法1000の一態様を示す。これは、障害点のところのWSD110に、WSD群が切断されていることを「隠させる」ことによって実現することができる。例えば、接続が打ち切られた後で、WSD110は、単にそのコストを無限大に増加させるのではなく、ブロック1010で、そのコストを初期量だけ増分する（例えば、WSD110と接続することに対応する優先度を減少させるなど）ことができる。
【００５６】
ブロック1020で、WSD110は、（打ち切られた接続の再確立を含めて）新しい接続が確立されているかどうか検査して判定することができる。ブロック1030で、接続が確立されているとWSD110が判定した場合、プロセスはブロック1060に進み、そこで新しい接続に基づいて実際のコストが求められる。そうでなく、接続が確立されていない場合、ブロック1040でコストが増分され、ブロック1050でWSDは、ブロック1020へ戻る前に、接続を確立させるためにある一定の期間待機する。
【００５７】
ブロック1010におけるコスト量の初期増分は、ブロック1040における後続の増分と異なるものとすることができる。例えば、コストの初期増分を5とすることができ、後続の増分を1とすることができる。WSD110は一般により高いコストを有する他のWSD110に接続しないため、このコストのより大きい初期増分は、WSD110が接続することのできる他のWSDの数を実質的に増加させることにより、WSD110を無線センサネットワーク140に迅速に再接続させるのに寄与し得る。後続のより小さい増分は、WSD110に無線センサネットワーク140との新しい無線接続120を確立させるのに十分な長さにわたってWSD群の分解を遅延させることができる。
【００５８】
図10の方法1000は、WSD群の分解を無期限に遅延させなくてよい。WSD110は、ある最大有限コストを有する接続を打ち切るように構成されてよい。例えば、WSD110は、100以上のコストに達する接続を打ち切るように構成されてよい。これは、WSD群がある一定の時間量以内に再接続されない場合、方法1000に従ってコストが増分される際に、最高のコストを有するWSD110が切断されることを意味する。接続が再確立されない多くの例において、図10の方法1000と同様の方法によるWSD群のこの分解は、打ち切られる接続のコストが無限大に設定される同様の分解と同程度の短いものとなり得る。
【００５９】
図11は、一態様による、別の加速再接続措置のブロック図1100である。この態様によれば、WSD110は、WSD110が無線センサネットワーク140と接続されているか、最近無線センサネットワーク140から切断されたか、それともある一定の期間にわたって無線センサネットワーク140から切断されているかに応じて異なる走査速度を利用することができる。
【００６０】
前述のように、WSD110は、無線センサネットワーク140と接続されているときでさえも、ネットワークを最適化し、冗長（バックアップ）接続を確立するのを促すために、走査シーケンスを周期的に実行することができる。これらの走査が行われる周期性、すなわち走査速度は、所望の機能性に応じて様々とすることができる。例えば一態様によれば、走査は、2.5秒ごとに行われる。
【００６１】
ブロック1105で、無線接続120が打ち切られた後で、WSD110はその走査速度を増加させることができる。言い換えると、WSD110は、無線センサネットワーク140からのビーコンを走査する頻度を高め、それによって、WSD110が無線センサネットワーク140上で別のWSD110によって送信されるビーコンを捕捉することができる可能性を高めることができる。
【００６２】
走査速度の増加は、所望の機能性によって様々とすることができる。この増加は単に、例えば、増加させた走査速度が、WSD110が無線センサネットワーク140と接続されているときのWSD110の走査速度の2、3、4、5、6、7、または8倍の速さになるような通常速度の乗数とすることができる。加えて、または代替として、この増加は、所望の走査速度の範囲内の任意の速度を含んでいてもよい。さらに、走査速度が増加する割合は、時刻、ネットワークの種類、測定された電池寿命などといった多数の要因に応じて変化させてよい。
【００６３】
ブロック1110で、WSD110は、無線センサネットワーク140と接続されている他のWSD110によって送信され得るビーコンを捕捉する走査を行う。ブロック1115で、ビーコンが捕捉される場合、WSD110は、潜在的親が見つかったかどうか判定することができる。ビーコンの捕捉の成功は、必ずしもビーコンが潜在的親によって送信されたことを意味するとは限らない。例えば、ビーコンが捕捉された後で、WSD110は、ビーコンを送信した機器と、送信側機器が潜在的親ではない可能性があるとWSD110に結論づけさせることになり得るデータを交換し得る。この結論に影響を及ぼし得る要因には、適切な認証を提供できないこと、誤ったネットワーク識別を提供すること他が含まれる。
【００６４】
ブロック1120で、WSD110は接続要求を送信する。またブロック1125で、当該接続に成功した場合、WSD110は、WSD110が無線センサネットワーク140と接続されていたときに使用した元の走査速度へ戻ることができる。他方、接続に成功しない場合、プロセスはブロック1130へ戻り、そこで増加走査期間が終了したかどうかが判定される。
【００６５】
WSD110が増加走査を行う期間は、走査速度と全く同様に様々とすることができる。この期間は、所望の機能性に応じて様々とすることができる。ある態様によれば、この期間は、30秒以下から数分以上までの範囲に及び得る。加えて、この期間の長さも、走査速度を決定するのに使用されるのと同様の要因に応じて様々とすることができる。WSD110が増加走査を行う期間が終了していないとWSD110が判定した場合にはプロセスはブロック1110へ進み、そこでWSD110は引き続き増加させた走査速度で走査を行う。
【００６６】
しかし、WSD110が増加走査を行う期間が終了している場合には、ブロック1135で、走査速度を低減させる。この低減させた走査速度は、WSD110が無線センサネットワーク140と接続されているときに使用される元の走査速度と比べて高くても、低くても、同じでもよい。しかし、WSD110は無線センサネットワーク140から切断されているため、WSD110には走査以外に果たすべき機能がほとんどなく、したがってWSD110は、WSD110が無線センサネットワーク140と接続されていた場合に使用するはずの電池寿命とほぼ同量の電池寿命を使用しながら、元の走査速度より高い速度で走査してよい。
【００６７】
低減させた走査速度での走査プロセスは、増加させた走査速度でのプロセスを模倣する。すなわち、ブロック1140で、WSD110は走査を行い、その場合WSD110はブロック1145へ進んで、WSD110が潜在的親を見つけたかどうか判定する。潜在的親を見つけていない場合、ブロック1140で、低減させた速度で走査が続行される。潜在的親を見つけた場合、ブロック1150で接続要求が送信される。接続に成功しなかった場合、ブロック1140で走査が続行される。しかし、接続に成功した場合、WSD110はブロック1160で元の走査速度に戻ることができ、方法1100は終了する。
【００６８】
方法の長さは、WSD110が無線センサネットワーク140と接続するかどうか、およびいつ接続するかに応じて変化し得る。例えば、WSD110は、無線接続が打ち切られた後2分間にわたって走査速度を元の走査速度の4倍に増加させることができる。その後、WSD110が無線センサネットワーク140への再接続に成功するまで、走査速度を元の走査速度の2倍まで低減させてよい。
【００６９】
WSD110は、異なる走査速度を利用するときには異なる省電力技術を実行し得るということができる。例えば、接続要求に成功しないときに、WSD110は、接続試行で使用された電力を補償するために後続走査を省くことができる。省かれる後続走査の回数は、WSD110によって実行される走査速度に応じて変化させることができる。例えばWSD110は、WSD110が元の走査速度で走査している間に接続要求に成功しない場合には、10回の後続走査を省き得る。しかしWSD110は、WSD110が増加させた走査速度で走査している間に接続要求に成功しない場合には、ビーコンを捕捉する確率を高めるのに寄与するように、後続走査を5回だけ省き得る。WSD110が低減させた走査速度で走査している間に接続要求に成功しない場合には、さらに別の回数の走査が省かれてよい。
【００７０】
図12〜図13は、無線接続120が打ち切られるときにWSD110が講じることのできるさらに別の加速再接続措置に関するものである。WSD110は、無線センサネットワーク140上にあるときにも、無線センサネットワーク140から切断されているときにも走査を行うため、図12に示す、任意の数の捕捉されたビーコンに関連する情報を記憶するキャッシュ1200を保持することができる。WSD110は、潜在的接続が現在の接続よりも高いコストになるはずであるなどなどの様々な理由で、これらのビーコンの受信時に動作しない場合もある。WSD110は、後でこのキャッシュ内の情報を使用して、無線接続120が打ち切られた場合に無線センサネットワーク140に迅速に再接続することができる。
【００７１】
キャッシュは、様々な情報を含むことができ、様々なサイズとすることができる。情報は、中でも特に、サーバ識別（ID）、タイムスタンプ、チャネル、およびコストを含むことができる。キャッシュ1200に提示されている値は一例として提示されており、限定ではない。さらに、形式および内容は、実装に応じて様々とすることができる。加えて、エントリの量も、所望の機能性に応じて様々とすることができる。例えば、キャッシュは、捕捉された最新の10、20、30、50、または100個のビーコンのエントリを含んでいてもよい。あるいは、キャッシュは、最近の1分間、1時間、1日間など、ある一定の期間に捕捉されたビーコンのエントリを含んでいてもよい。
【００７２】
図13は、キャッシュ1200を利用することにより無線センサネットワーク140への再接続を加速するためにWSD110が実行することのできる方法1300の一態様を示す流れ図である。ブロック1310で、WSD110はキャッシュ1200を読み出し、ブロック1320で、WSDは、WSD110が無線接続120の確立を試みることになるサーバを決定する。
【００７３】
サーバは、様々なやり方で決定することができる。例えば、WSD110は、最も新しくビーコンを捕捉した相手のサーバを優先することができる。あるいは、WSD110は、最低のコストを有するサーバを優先してもよい。また、他の要因が考慮されてもよく、WSD110は、WSD110が無線接続の確立を試みる相手のサーバを決定するに際して、複数の要因を使用することができ、これらの要因には異なる重み付けがされてよい。加えて、または代替として、WSD110は、優先されるサーバが既知の位置（例えばリストの最上位など）になるようにキャッシュ1200内のエントリの優先順位を前もって更新することもできる。
【００７４】
ブロック1330で、WSD110は、優先されるサーバがビーコンを送信する予測時間を判定し、その時間に走査を行うことができる。サーバがビーコンを送信する頻度はすべてのWSD110に知られており、キャッシュはサーバからのビーコンが捕捉された時間に対応するタイムスタンプを含むことができるため、WSD110は、次回サーバがビーコンを送信するのがいつか判定することができる。これは複数の周波数上で動作するWSD110にも当てはまる。というのは、ビーコンは、既知のRFチャネル上で既知の時間にビーコンを送信する既知の擬似ランダムスケジュールに従い得るからである。
【００７５】
WSD110はさらに、WSD110とサーバとの間のタイミングクロックのドリフトを補償するための予防措置を講じることもできる。例えば、WSD110およびサーバのクロックは時間の経過と共に（overt time）ずれることがあるため、WSD110は、サーバのビーコンシーケンスの中間でビーコンの捕捉を試みることができる。ビーコンシーケンスは、WSD110およびサーバのクロック間のドリフトの量よりも非常に大きなものとなり得るため、これは、WSD110がサーバからのビーコンを正常に捕捉することを確実にするのに寄与し得る。
【００７６】
ビーコンを捕捉した後で、WSD110は、ブロック1340でサーバへの接続を試み、ブロック1350でWSD110は、接続に成功したかどうか判定する。接続に成功した場合、方法1300は終了する。そうでない場合、WSD110はブロック1360でキャッシュ1200から当該エントリを除去し、キャッシュ1200からの別のエントリを使用してプロセスを再試行することができる。
【００７７】
本明細書の態様の多くは、センサネットワーク140のコンテキストで開示されているが、これらの態様はセンサネットワークだけに限定されるものではなく、輸送またはロジスティックス用途だけに限定されるものでもない。本明細書で開示される方法および機器は、識別、時間、セキュリティ、および/または位置情報など、センサ情報以外の情報を伝達する無線ネットワークにも適用することができる。実際、任意の数の無線ネットワークが、本明細書で開示される特徴を、低電力消費、予測可能で一貫性のある電力消費、および他の利益を得るために利用することができる。これらの趣旨に即して本明細書で開示されるWSD110は限定的ではない。本明細書で開示される特徴を利用するネットワーク機器は、例えば、センサデータを集めたり、送信したりしなくてもよい。
【００７８】
以上の説明では、例示のために、方法を特定の順序で記述した。代替の態様では、方法は、前述の順序と異なる順序で実行されてよいことを理解すべきである。また前述の方法は、ハードウェア構成要素によって実行されてもよく、あるいは機械可読命令のシーケンスとして具現化されてもよく、機械可読命令は、機械可読命令でプログラムされた汎用もしくは専用プロセッサや論理回路などの機械に方法を実行させるために使用され得ることも理解すべきである。これらの機械可読命令は、CD-ROMや他の種類の光ディスク、フロッピーディスケット、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁気または光カード、フラッシュメモリ、電子命令を記憶するのに適した他の種類の機械可読媒体など、一つまたは複数の機械可読媒体上に記憶されてよい。あるいは、方法は、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実行されてもよい。
【００７９】
本明細書では、開示のシステム、方法、および機器の例示的な、現時点での好ましい態様が説明されているが、本発明の概念はそれ以外にも様々に具現化され、用いられ得ること、および添付の特許請求の範囲は、先行技術によって制限される場合を除いて、そのような変形を含むものと解釈すべきことが意図されていることを理解すべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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