(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メッシュネットワークシステムであって、
第１のサブセットのネットワークノードと第２のサブセットのネットワークノードとを含み、それぞれのネットワークノードは、プロセッサと、前記複数のネットワークノードの他ノードと無線通信するよう構成された無線トランシーバとを含む、複数のネットワークノードと、
前記複数のネットワークノードへ通信自在に接続され、尚かつ前記複数のネットワークノードのノードを含む無線メッシュネットワークの動作を管理するよう構成されたネットワークマネージャとを備え、
前記ネットワークマネージャは、
前記第１のサブセットのネットワークノードの各々に前記無線メッシュネットワークの帯域を配分する機能であって、前記配分される帯域は、前記第１のサブセットの前記ネットワークノード間で前記無線メッシュネットワークの通信リンクに沿ってデータパケットを送受するための第１の帯域配分と、前記第２のサブセットのネットワークノードから前記第１のサブセットのネットワークノードでネットワーク加入メッセージを受信するための第２の帯域配分とを含む、帯域を配分する前記機能と、
前記第２の帯域配分の帯域を使って前記第２のサブセットのネットワークノードから前記第１のサブセットのネットワークノードへ伝送されるメッセージを受信した際に、前記受信したメッセージがデータメッセージであると識別する機能と、前記メッセージからのデータをホストアプリケーションに提供する機能とを、遂行するよう構成される、メッシュネットワークシステム。
【請求項２】
前記ネットワークマネージャは、
前記第２の帯域配分の帯域を使って前記第２のサブセットの別のネットワークノードから前記第１のサブセットのネットワークノードへ伝送される別のメッセージを受信した際に、前記受信したメッセージがネットワーク加入メッセージであると識別する機能と、前記ネットワーク加入メッセージを伝送した前記別のネットワークノードを前記無線メッシュネットワークに加入させる機能とを遂行するようさらに構成され、
前記別のノードを前記無線メッシュネットワークに加入させることは、前記別のネットワークノードと前記第１のサブセットのノードとの間で前記無線メッシュネットワークの通信リンクに沿ってデータパケットを送受するための帯域配分と、前記第２のサブセットのネットワークノードから前記別のネットワークノードでネットワーク加入メッセージを受信するための帯域配分とを含む、前記無線メッシュネットワークの帯域を、前記別のネットワークノードに配分することを含む、請求項１に記載のメッシュネットワークシステム。
【請求項３】
帯域を配分する前記機能は、前記第１のサブセットの各ネットワークノードに対し、前記各ネットワークノードと前記第１のサブセットの他ネットワークノードとの間でデータパケットを送受するためのタイムスロットとチャネルとからなる第１の組み合わせと、前記第２のサブセットのネットワークノードから前記各ネットワークノードでネットワーク加入メッセージを受信するための少なくとも１つのタイムスロットと少なくとも１つのチャネルとからなる第２の組み合わせとを含む、前記第１のサブセットのネットワークノードのそれぞれのネットワークノードに、タイムスロットと通信チャネルとからなる組み合わせを配分することを含む、請求項１に記載のメッシュネットワークシステム。
【請求項４】
前記ネットワークマネージャは、前記第２の帯域配分の帯域を使って前記第１のサブセットのネットワークノードへ伝送されるそれぞれの受信メッセージが、前記受信メッセージに含まれるフラグに基づいて、データメッセージであると、またはネットワーク加入メッセージであると、識別するよう構成される、請求項１に記載のメッシュネットワークシステム。
【請求項５】
前記ネットワークマネージャは、
前記第１のサブセットのネットワークノードで生成され前記第１の帯域配分の帯域を使って前記無線メッシュネットワークを通じて伝送されるパケットデータメッセージを受信した際に、前記パケットデータメッセージからのデータを前記ホストアプリケーションに提供するさらなる機能を遂行するよう構成される、請求項１に記載のメッシュネットワークシステム。
【請求項６】
前記データメッセージを伝送した前記ネットワークノードは前記無線メッシュネットワークに加入されない、請求項１に記載のメッシュネットワークシステム。
【請求項７】
前記第１のサブセットの各ネットワークノードは、
前記第１のサブセットの他ノードから前記各ネットワークノードへ伝送されるパケットをリスンする機能と、前記第１の帯域配分のタイムスロットとチャネルで前記第１のサブセットの他ノードへパケットを伝送する機能と、
前記第２の帯域配分のタイムスロットとチャネルで前記第２のサブセットのノードから前記各ネットワークノードへ伝送されるパケットをリスンする機能とを、遂行するよう構成される、請求項１に記載のメッシュネットワークシステム。
【請求項８】
前記第１のサブセットの各ネットワークノードは、
前記各ネットワークノードに対応するセンサーから感知データを受信するさらなる機能と、
前記受信した感知データを含むデータパケットを生成するさらなる機能と、前記生成したデータパケットを前記第１の帯域配分のタイムスロットとチャネルで前記第１のサブセットの他ノードへ伝送するさらなる機能とを、遂行するよう構成される、請求項７に記載のメッシュネットワークシステム。
【請求項９】
前記第１のサブセットの各ネットワークノードは、
前記第２の帯域配分のタイムスロットとチャネルで前記第２のサブセットのノードから前記各ネットワークノードへ伝送されるパケットを受信するさらなる機能と、
前記第１の帯域配分のタイムスロットとチャネルで前記第２のサブセットの前記ノードから受信した前記パケットを前記第１のサブセットの別のノードへ伝送するさらなる機能とを遂行するよう構成される、請求項７に記載のメッシュネットワークシステム。
【請求項１０】
前記第２のサブセットの各ネットワークノードは、
データパケットを生成する機能と、
前記第１のサブセットのノードから伝送されるネットワーク広告をリスンする機能と、
前記第１のサブセットの１ノードからネットワーク広告を受信した際に、前記生成したデータパケットを前記１ノードの前記第２の帯域配分のタイムスロットとチャネルで前記１ノードへ伝送する機能とを、遂行するよう構成される、請求項１に記載のメッシュネットワークシステム。
【請求項１１】
前記第２のサブセットの各ネットワークノードは、
前記第１のサブセットのノードから伝送されるネットワーク広告を所定の期間中にリスンし、
前記所定の期間中に受信したネットワーク広告の送信元にあたる前記第１のサブセットのノードから１ノードを選択し、尚かつ、
前記生成したデータパケットを、前記選択した１ノードの前記第２の帯域配分の前記タイムスロットと前記チャネルで前記選択した１ノードへ伝送するよう構成される、請求項１０に記載のメッシュネットワークシステム。
【請求項１２】
前記生成したデータパケットは、センサーデータと、前記所定の期間中に受信したネットワーク広告の送信元にあたる前記第１のサブセットのノードのリストとを含む、請求項１１に記載のメッシュネットワークシステム。
【請求項１３】
前記第２のサブセットの各ネットワークノードは、
前記第１のサブセットの前記１ノードから前記ネットワーク広告を受信した際に、前記ネットワーク広告が所定の閾値を上回る信号強度を有するか否かを判断するさらなる機能を遂行するよう構成され、
前記ネットワーク広告が前記所定の閾値を上回る前記信号強度を有すると判断する場合に限り、前記生成したデータパケットは、前記１ノードの前記第２の帯域配分の前記タイムスロットと前記チャネルで前記１ノードへ伝送される、請求項１０に記載のメッシュネットワークシステム。
【請求項１４】
前記第２のサブセットの各ネットワークノードは、
前記各ネットワークノードに対応するセンサーから感知データを受信するさらなる機能を遂行するよう構成され、
前記データパケットを生成する前記機能は、前記受信した感知データを含むデータパケットを生成することを含む、請求項１０に記載のメッシュネットワークシステム。
【請求項１５】
前記受信したネットワーク広告は前記１ノードの前記第２の帯域配分の前記タイムスロットと前記チャネルとを特定する、請求項１０に記載のメッシュネットワークシステム。
【請求項１６】
前記第１のサブセットのネットワークノードはキャノピー作動モードで作動するネットワークノードであり、前記第２のサブセットのネットワークノードは瞬き作動モードで作動するネットワークノードである、請求項１に記載のメッシュネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は２０１５年５月２２日に米国特許商標局に出願された米国仮出願第６２／１６５，８７３号の利益を主張するものであり、同仮出願の開示内容は参照によりその全体が本願に援用される。
【０００２】
背景
無線メッシュネットワークはネットワーク設計とネットワークの応用範囲に高度な柔軟性を提供する。これらのネットワークではノードが近隣ノードを自動的に検出して近隣ノードとの通信を確立することで、無線メッシュを形成する。ネットワークアクセスポイント（ＡＰ）は無線メッシュネットワークとメッシュネットワーク外の構成要素との間でゲートウェイの役割を果たす。ネットワークマネージャは無線メッシュネットワークの動作を調整でき、例えばノードのタイミングを調整してノード間に通信リンクを確立する。
【０００３】
一例において、無線メッシュネットワークのノードはセンサーを各々含み、ネットワークの中でセンサーデータ測定値を中継する働きをする。この例において、ネットワークアクセスポイントは無線メッシュネットワークと外部のネットワーク（例えばローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ））との間にインターフェースを提供し、外部のネットワークへ接続されたコンピュータが無線メッシュネットワークの全ノードからセンサーデータ測定値を受信できるようにする。
【０００４】
無線メッシュネットワーク機器の設計者と製造者はこれまで、様々なネットワークサービスを提供できる先進の無線ネットワークノードやアクセスポイントやネットワークマネージャを開発してきた。ただし、そのような無線メッシュネットワークは限られたリソースで作動するため、通常はネットワークの一部を形成できるノードの数が制限され、ネットワーク内の各ノードで利用できる帯域幅が限られる。
【０００５】
本開示では、メッシュネットワークが多数のノードを有することを可能にし、尚かつメッシュネットワークのノードが超低電力消費モードで作動することを可能にする方法およびシステムを詳述する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
概要
本書の教示は無線メッシュネットワークの前述した問題の１つ以上を軽減する。
【０００７】
本開示の一態様によると、メッシュネットワークシステムは複数のネットワークノードとネットワークマネージャとを含む。複数のノードは、第１のサブセットのネットワークノードと第２のサブセットのネットワークノードとを含み、それぞれのネットワークノードは、プロセッサと、複数のネットワークノードの他ノードと無線通信するよう構成された無線トランシーバとを含む。ネットワークマネージャは複数のネットワークノードへ通信自在に接続され、複数のネットワークノードのノードを含む無線メッシュネットワークの動作を管理するよう構成される。ネットワークマネージャは、第１のサブセットのネットワークノードの各々に無線メッシュネットワークの帯域を配分するよう構成され、配分される帯域は、第１のサブセットのネットワークノード間で無線メッシュネットワークの通信リンクに沿ってデータパケットを送受するための第１の帯域配分と、第２のサブセットのネットワークノードから第１のサブセットのネットワークノードでネットワーク加入メッセージを受信するための第２の帯域配分とを含む。ネットワークマネージャは、第２の帯域配分の帯域を使って第２のサブセットのネットワークノードから第１のサブセットのネットワークノードへ伝送されるメッセージを受信した際に、受信したメッセージがデータメッセージであると識別し、尚かつメッセージからのデータをホストアプリケーションに提供するよう構成される。
【０００８】
ネットワークマネージャは、第２の帯域配分の帯域を使って第２のサブセットの別のネットワークノードから第１のサブセットのネットワークノードへ伝送される別のメッセージを受信した際に、受信したメッセージがネットワーク加入メッセージであると識別する機能と、ネットワーク加入メッセージを伝送した別のノードを無線メッシュネットワークに加入させる機能とを遂行するようさらに構成されてよく、別のノードを無線メッシュネットワークに加入させることは、別のネットワークノードと第１のサブセットのノードとの間で無線メッシュネットワークの通信リンクに沿ってデータパケットを送受するための帯域配分と、第２のサブセットのネットワークノードから別のネットワークノードでネットワーク加入メッセージを受信するための帯域配分とを含む、無線メッシュネットワークの帯域を、別のネットワークノードに配分することを含んでよい。
【０００９】
帯域を配分する機能は、第１のサブセットの各ネットワークノードに対し、各ネットワークノードと第１のサブセットの他ネットワークノードとの間でデータパケットを送受するためのタイムスロットとチャネルとからなる第１の組み合わせと、第２のサブセットのネットワークノードから各ネットワークノードでネットワーク加入メッセージを受信するための少なくとも１つのタイムスロットと少なくとも１つのチャネルとからなる第２の組み合わせとを含む、第１のサブセットのネットワークノードのそれぞれのネットワークノードに、タイムスロットと通信チャネルとからなる組み合わせを配分することを含んでよい。
【００１０】
ネットワークマネージャは、第２の帯域配分の帯域を使って第１のサブセットのネットワークノードへ伝送されるそれぞれの受信メッセージが、受信メッセージに含まれるフラグに基づいて、データメッセージであると、またはネットワーク加入メッセージであると、識別するよう構成されてよい。
【００１１】
ネットワークマネージャは、第１のサブセットのネットワークノードで生成され第１の帯域配分の帯域を使って無線メッシュネットワークを通じて伝送されるパケットデータメッセージを受信した際に、パケットデータメッセージからのデータをホストアプリケーションに提供するさらなる機能を遂行するよう構成されてよい。
【００１２】
データメッセージを伝送したネットワークノードは無線メッシュネットワークに加入されなくてよい。
【００１３】
第１のサブセットの各ネットワークノードは、第１のサブセットの他ノードから各ネットワークノードへ伝送されるパケットをリスンする機能と、第１の帯域配分のタイムスロットとチャネルで第１のサブセットの他ノードへパケットを伝送する機能と、第２の帯域配分のタイムスロットとチャネルで第２のサブセットのノードから各ネットワークノードへ伝送されるパケットをリスンする機能とを、遂行するよう構成されてよい。一例において、第１のサブセットの各ネットワークノードは、各ネットワークノードに対応するセンサーから感知データを受信するさらなる機能と、受信した感知データを含むデータパケットを生成するさらなる機能と、生成したデータパケットを第１の帯域配分のタイムスロットとチャネルで第１のサブセットの他ノードへ伝送するさらなる機能とを、遂行するよう構成されてよい。別の一例において、第１のサブセットの各ネットワークノードは、第２の帯域配分のタイムスロットとチャネルで第２のサブセットのノードから各ネットワークノードへ伝送されるパケットを受信するさらなる機能と、第１の帯域配分のタイムスロットとチャネルで第２のサブセットのノードから受信したパケットを第１のサブセットの別のノードへ伝送するさらなる機能とを遂行するよう構成される。
【００１４】
第２のサブセットの各ネットワークノードは、データパケットを生成する機能と、第１のサブセットのノードから伝送されるネットワーク広告をリスンする機能と、第１のサブセットの１ノードからネットワーク広告を受信した際に、生成したデータパケットを１ノードの第２の帯域配分のタイムスロットとチャネルで１ノードへ伝送する機能とを、遂行するよう構成されてよい。一例において、第２のサブセットの各ネットワークノードは、第１のサブセットのノードから伝送されるネットワーク広告を所定の期間中にリスンし、所定の期間中に受信したネットワーク広告の送信元にあたる第１のサブセットのノードから１ノードを選択し、尚かつ生成したデータパケットを、選択した１ノードの第２の帯域配分のタイムスロットとチャネルで選択した１ノードへ伝送するよう構成されてよい。この一例において、生成したデータパケットは、センサーデータと、所定の期間中に受信したネットワーク広告の送信元にあたる第１のサブセットのノードのリストとを、含んでよい。別の一例において、第２のサブセットの各ネットワークノードは、第１のサブセットの１ノードからネットワーク広告を受信した際に、ネットワーク広告が所定の閾値を上回る信号強度を有するか否かを判断するさらなる機能を遂行するよう構成されてよく、ネットワーク広告が所定の閾値を上回る信号強度を有すると判断する場合に限り、生成したデータパケットは、１ノードの第２の帯域配分のタイムスロットとチャネルで１ノードへ伝送されてよい。別の一例において、第２のサブセットの各ネットワークノードは、各ネットワークノードに対応するセンサーから感知データを受信するさらなる機能を遂行するよう構成されてよく、データパケットを生成する機能は、受信した感知データを含むデータパケットを生成することを含んでよい。さらなる一例において、受信したネットワーク広告は１ノードの第２の帯域配分のタイムスロットとチャネルとを特定してよい。
【００１５】
第１のサブセットのネットワークノードはキャノピー作動モードで作動するネットワークノードであってよく、第２のサブセットのネットワークノードは瞬き作動モードで作動するネットワークノードであってよい。
【００１６】
さらなる利点と新しい特徴は、以降の説明にある程度記載されており、以降の説明と添付の図面を精査することによって当業者にとってある程度明白となり、あるいはこれらの例の生産や運用によって習得されるであろう。本書の教示の利点は、これ以降論述する詳細な例に記載された方法、手段、および組み合わせの様々な態様を実践または使用することによって実現および達成され得る。
【００１７】
図面の簡単な説明
これらの図は本書の教示に従って１つ以上の実装を制限ではなく例証の目的で示すものである。これらの図で同様の参照番号は同じ要素か類似する要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】例証的無線メッシュネットワークの概略機能ブロック図である。
【図２】「瞬き」作動モードで作動する無線メッシュネットワークノードを含む例証的無線メッシュネットワークの概略機能ブロック図である。
【図３Ａ】図２の無線メッシュネットワークシステムで使われるパケットの例証的構造を示す概略図である。
【図３Ｂ】図２の無線メッシュネットワークシステムで使われるパケットの例証的構造を示す概略図である。
【図３Ｃ】図２の無線メッシュネットワークシステムで使われるパケットの例証的構造を示す概略図である。
【図３Ｄ】図２の無線メッシュネットワークシステムで使われるパケットの例証的構造を示す概略図である。
【図４Ａ】図１および２の無線メッシュネットワークシステムに使用できる例証的無線ノードの概略機能ブロック図である。
【図４Ｂ】図１および２の無線メッシュネットワークシステムに使用できる例証的アクセスポイントの概略機能ブロック図である。
【図４Ｃ】図１および２の無線メッシュネットワークシステムに使用できる例証的ネットワークマネージャの概略機能ブロック図である。
【図５】図２の無線メッシュネットワークシステムの働きを説明する方法例のステップを示す概略流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
詳細な説明
以降の詳細な説明には、該当する教示を十分理解できるようにするため、多数の具体的詳細が例証の目的で記載されている。ただし、そのような詳細がなくともこれらの教示を実践し得ることは当業者にとって明白であろう。これらの教示の態様がむやみに不明瞭になることを避けるため、周知の方法、手順、構成品、および／または回路は詳細を省いて比較的大まかに説明されている場合がある。
【００２０】
本書で開示される様々なシステムおよび方法は、無線メッシュネットワークの中にあるノードに超低電力消費作動モードを提供することと、メッシュネットワークで多数のノードからパケットを受信し転送することを可能にすることとに関する。
【００２１】
無線ネットワークは、空間内に分散されて互いに無線通信する複数のノード、アクセスポイント（ＡＰ）、およびその他無線ネットワーク装置を含む。ネットワークマネージャは無線ネットワーク装置が互いに効率よく通信するよう無線ネットワーク装置の動作を調整し、尚かつネットワークノードとＡＰに帯域（例えばチャネルとタイムスロットのペア）とネットワークアドレス（または他の一意な識別子）を割り当てて協調的なネットワーク通信を実現する。
【００２２】
本書で提示される超低電力消費モードは「瞬き」モードと呼ばれ、無線ネットワークノード（例えばモートとも呼ばれるセンサーノード）が明確な帯域配分をともなわず必要最低限のエネルギーを使用しながら既存の無線メッシュネットワークへ少量のデータを送信できるようにする。超低電力消費「瞬き」モードで作動する無線ネットワークノードにはネットワークアドレスが割り当てられない場合がある。
【００２３】
これより添付の図面に示され以下に説明される例を詳しく参照する。
図１は無線メッシュセンサーネットワーク１００の一例を示すものである。無線メッシュセンサーネットワーク１００は、無線センサーノード１０１が置かれた多数の感知点または位置からのセンサー応用データ収集を可能にする。無線メッシュセンサーネットワーク１００はネットワークの無線センサーノード１０１とアクセスポイント１０３とを使って無線センサーノード１０１間にマルチホップ通信リンクメッシュを確立する。
【００２４】
遠方のセンサーノード１０１から送信されるデータは、それぞれのノード１０１またはアクセスポイント１０３が自身のパケットを位置的に目的地の近くへ伝送し、尚かつ他のノード１０１またはアクセスポイント１０３から受信したパケットを目的地の近くに再送することによって、メッシュの中で自動的に配送される。パケットの毎回の伝送・受信はホップと呼ばれ、通常、データパケットがメッシュネットワークの中でたどるマルチホップルートはデータパケットによって異なる。通常、パケット（例えばデータパケット）がメッシュの中で目的地に至るまでにたどるマルチホップルートは、無線メッシュネットワーク１００における経路の安定性（例えばノードおよび／またはアクセスポイント間のリンクの安定性）とネットワークの通信スケジュール（例えば、ネットワークのノードとアクセスポイントに帯域（タイムスロットと通信チャネル）を割り当て、ネットワークノードとアクセスポイントの次の通信機会を指定する通信スケジュール）に左右される。
【００２５】
上述したプロセスにより、センサーノード１０１から目的地（例えば別のセンサーノード１０１、アクセスポイント１０３、ネットワークマネージャ１０５、またはアプリケーション１０７ａ／１０７ｂ）へ、あるいは反対方向に（例えばアプリケーション１０７ａ／１０７ｂまたはネットワークマネージャ１０５から）センサーノード１０１へ、パケットを送ることができる。例えば、センサーデータはセンサーノード１０１で収集でき、センサーノード１０１から発信するパケットで無線メッシュネットワーク１００の中を伝送できる。加えて、例えばネットワークマネージャ１０５やセンサーノードから別のセンサーノード１０１やアクセスポイント１０３へ向けてセンサー応用データ（または別種のデータ）を送出できる。いくつかの実施形態では、ネットワークにおけるホップのたびにパケット伝送の受信が確認され、信頼性に極めて富む、信頼性が通常９９．９９９％までの、エンド・ツー・エンド・システムが形成される。かかる実施形態において、送信器および受信器間（例えば２ノード間、２アクセスポイント間、またはノードおよびアクセスポイント間）の毎回のパケット伝送は、送信器によるパケットの伝送と、受信器によるパケットの受信と、受信器によってパケットが正常に受信された場合の受信器から送信器へ至るパケット受信確認応答の伝送とを含む。かかる実施形態において、送信器は受信確認応答が届かない場合に、確認応答が届くまで（例えば同じ受信器に至る）同じリンクか無線メッシュネットワーク１００の別のリンクでパケットを再送できる。
【００２６】
無線センサーネットワーク１００は集中ネットワークマネージャ１０５を含む。ネットワークマネージャ１０５は無線メッシュネットワーク１００の動作管理を担当する。例えば、ネットワークマネージャ１０５は（例えばネットワーク内の全ノードが互いに通信するためのネットワーククロックを設定することにより）ネットワークのタイミングを確立し制御できる。ネットワークマネージャ１０５はまた、ノードとアクセスポイントをネットワークに選択的に加入させ、加入した装置にネットワークアドレス（または他の一意な識別子（ＩＤ））を割り当て、尚かつネットワークの様々な装置に帯域を割り当ててネットワークの通信スケジュールを設定することによって、ネットワークに参加する装置（例えばノード、アクセスポイント）を決定できる。通信スケジュールはネットワークの装置（例えば無線ノード１０１、ＡＰ１０３）にタイムスロットとチャネルのペアを割り当てることで、ネットワーククロックの各タイムスロット中に各チャネルで通信できる装置を特定できる。加えて、通信スケジュールは「加入リスン」帯域を形成するタイムスロットとチャネルのペアを割り当てることができ、この期間中にネットワークに加入しようとしている無線ノード１０１はネットワーク加入メッセージを送信でき、この期間中に既にネットワークに加入している無線ノード１０１はネットワーク加入メッセージをリスンする。このように、通信スケジュールは、無線メッシュネットワークに加入している無線ノードに割り当てられる（または配分される）帯域と、無線メッシュネットワークに現在加入していないノードに割り当てられる（または配分される）帯域とを含む。
【００２７】
無線メッシュセンサーネットワーク１００は１つ以上のアクセスポイント（ＡＰ）をも含み、アクセスポイント１０３は無線センサーネットワークと無線センサーネットワーク１００へ接続された有線ネットワーク（またはその他ネットワーク）との橋渡しをする装置である。ＡＰ１０３は無線ネットワークのノード１０１からパケットを無線で受信でき、尚かつ受信したこれらのパケットを有線ネットワークを介してマネージャ１０５へ送信できる。より大まかに述べると、ＡＰ１０３は無線メッシュセンサーネットワーク１００と有線または無線であり得る外部のネットワークとの間にインターフェースを提供する。このように、ＡＰ１０３は無線ノード１０１から無線パケットを受信し、これらのパケットを１つ以上の他の有線または無線ネットワーク（例えば１０９）や他の媒体（例えばＷｉＦｉ、携帯電話機、マイクロ波、またはＡＰ１０３を相互に接続するかＡＰ１０３をマネージャ１０５へ接続するその他リンク）を介してマネージャ１０５や様々なアプリケーション１０７ａおよび１０７ｂへ送信できる。ＡＰ１０３はマネージャ１０５やアプリケーション１０７ａおよび１０７ｂからパケットを受信し、これらのパケットを無線メッシュネットワーク１００を通じて目的地の無線ノード１０１へ転送することもできる。尚、図１にはネットワークマネージャ１０５を通じてＡＰ１０３へ通信自在に接続されるネットワーク１０９が示されているが、ネットワーク１０９は、ネットワークマネージャ１０５を含まない直接的か間接的な経路を通じてＡＰ１０３へ通信自在に接続されてもよい。
【００２８】
消費電力を減らして電池の寿命を延ばすため、それぞれの無線センサーノード１０１は必要な場合にのみ「覚醒」作動モードで作動する。無線センサーノード１０１の電源が最初に入るときに、センサーノードは、近傍に位置する他のノードやアクセスポイントからのネットワーク広告をリスンすることによって加入すべきネットワークを探す。無線センサーノード１０１は１つ以上のネットワーク広告をヒアする場合に、ネットワーク広告のいずれか１つに応じてネットワーク加入パケットを作成し、送信し、セキュリティハンドシェイクを経て当該ネットワーク広告に対応する無線メッシュネットワークに加わる、すなわち加入する。このプロセスは一般的に、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴネットワーク規格で作動するシステム等の多くのシステムにおいて、無線メッシュネットワークに「加入する」と呼ばれている。
【００２９】
さらに詳しく述べると、加入プロセスの最初の部分では無線センサーノード１０１が既存のメッシュネットワークからのネットワーク広告をリスンするが、この「同期」段階では通常、無線センサーノード１０１での平均消費電力が通常動作よりかなり多くなる。無線メッシュネットワークに加入した無線センサーノードは取り付けられたセンサーに通知し、センサーデータを受け付け始める。無線センサーノード１０１はこのセンサーデータをペイロードとして含むパケットを生成し、無線センサーネットワーク１００を通じてパケットを目的地に到達させるため、近隣のノード１０１またはアクセスポイント１０３へパケットを伝送する。
【００３０】
マネージャ１０５はネットワーク加入過程で全ネットワーク帯域の一部（例えば１つ以上のタイムスロットとチャネルのペア）とマネージャのメモリーの一部を、それぞれの無線センサーノード１０１およびアクセスポイント１０３に配分する。マネージャ１０５によってネットワークに加入した無線センサーノード１０１は、マネージャ１０５のネットワーク帯域配分に基づいて「覚醒」作動モードと「睡眠」（または「スタンバイ」）作動モードとで切り替わることができる。例えば、センサーノードはネットワーク帯域配分のタイムスロット中に「覚醒」作動モードで作動でき、このときセンサーノード１０１はパケットを送受でき、残りのタイムスロット中に「睡眠」（または「スタンバイ」）作動モードで作動できる。一例において、無線センサーノード１０１は、ネットワークとの同期を保つため、毎分凡そ８回パケットを送信し確認応答を受信できる。
【００３１】
上述した図１の説明では３通りの作動モードで作動する無線センサーノード１０１を含む無線センサーネットワーク１００に注目しており、センサーノードはネットワークに加入する過程で「加入」作動モードで作動し、ネットワークに加入したセンサーノードは「睡眠」作動モードと「覚醒」作動モードで作動する。
【００３２】
図２はセンサーノードがさらなる作動モードで作動できる別の無線センサーネットワーク２００の一例を示すものである。図２の無線センサーノード１０１’は無線メッシュネットワークに加入する代わりに代替「瞬き」作動モードで作動できる。無線センサーノード１０１’は通常の無線センサーノード１０１と同じハードウェアを通常含むが、代替「瞬き」作動モードで作動するよう構成される。このため、無線センサーノード１０１’はノードを「瞬き」モードで作動する形に構成する別の（または追加の）ソフトウェアを有してよい。
【００３３】
「加入」モードで作動する無線センサーノードと同様、「瞬き」モードで作動する無線センサーノード１０１’の電源が入ると、無線センサーノード１０１’は近傍の無線ネットワークからの広告をリスンする。一例において、無線センサーノード１０１’はある特定の無線ネットワークへ接続するようあらかじめ構成でき、かかる一例において、センサーノード１０１’は当該無線ネットワークのネットワークＩＤを有するネットワーク広告をリスンできる。別の例において、センサーノード１０１’は所定の期間中に受信される全てのネットワーク広告を前記所定の期間中にリスンでき、あるいはセンサーノード１０１’は最初のネットワーク広告（例えば、いくつかの実施形態において、閾値を上回る信号強度を有する最初の広告）が受信されるまでリスンできる。
【００３４】
センサーノード１０１’が近隣の「広告元親」ノードまたはアクセスポイントから満足な広告（例えば、一例において、適切なネットワークＩＤを有する広告、別の一例において、閾値を上回る信号強度を有する広告）をヒアすると、あるいは（例えば別の一例において）所定の期間が過ぎて少なくとも１つの満足な広告が受信されると、無線センサーノード１０１’は広告元親ノードへデータパケット（瞬きモードデータパケットと呼ばれる）を伝送する。
【００３５】
詳しく述べると、「加入」作動モードで作動する無線センサーノード１０１によって通常行われる加入パケット送信の代わりに、無線センサーノード１０１’によって瞬きモードデータパケットが伝送される。後ほど詳述するように、無線センサーノード１０１’によって伝送される瞬きモードデータパケットは加入パケットとは異なる内容を有するパケットである。センサーノード１０１’から瞬きモードデータパケットを受信した広告元親ノードは別の近隣ノードまたはＡＰへ瞬きモードデータパケットを転送し、瞬きモードデータパケットは、通常の加入パケットが無線メッシュネットワークの中で転送されるように、無線メッシュネットワークを通じて伝送される。加入パケットと同様、瞬きモードデータパケットは、最終的にネットワークマネージャ１０５に到着するまで無線メッシュネットワークの中で転送される。
【００３６】
瞬きモードデータパケットを受信したネットワークマネージャ１０５はデータパケットが瞬きモードデータパケットであると認識し、瞬きモードデータパケットに入っているデータを含む通知を接続されたホストアプリケーション１０７ａまたは１０７ｂに渡す。尚、アプリケーション１０７ａおよび／または１０７ｂは、プロセッサとメモリーとネットワーク通信インターフェースとを含む１つ以上のサーバーで実行する。通常、低電力「瞬き」モードで作動する無線センサーノード１０１’はネットワークに加入しないため（例えば、低電力「瞬き」モードにはネットワークアドレスやネットワーク帯域が通常割り当てられない）、瞬きモードデータパケットを受信したマネージャ１０５は、アプリケーション１０７ａ／１０７ｂへデータを転送する以外に何もしない。
【００３７】
一方、無線センサーノード１０１’は、広告元親ノードによる瞬きモードデータパケット受信を確認するリンク層確認応答が広告元親ノードから届きしだい直ちに電源を切り、次回データが生成されてネットワークを通じて伝送する必要が生じるまで待つことができる。例えば、「瞬き」作動モードで作動する無線センサーノード１０１’は、次回別の瞬きモードデータパケットを伝送するまで凡そ１時間乃至１日待つ場合がある。尚、メッシュネットワークを通じて伝送される他のパケットと同様、瞬きモードデータパケットは通常、広告元親からネットワークマネージャ１０５に接続されたＡＰ１０３へ転送される過程で無線メッシュネットワーク内の全ホップにわたってリンク層プロセスにより受信確認が行われる。
【００３８】
図２に見られるように、メッシュネットワーク２００は、図１との関係で説明したように作動する無線センサーノード１０１（空白の円として図示）と、前の節で説明した低電力「瞬き」モードで作動する無線センサーノード１０１’（灰色の円として図示）の両方を含んでいる。このように、メッシュネットワークは、永続的な無線リンク（破線として図示）を通じてメッシュネットワークに規則的に加入される無線センサーノード１０１からなる「キャノピー」を提供する。キャノピーは、無線ネットワークノード１０１とＡＰ１０３との間、ならびにネットワークマネージャ１０５に至るネットワークの中で、瞬きモードデータパケットトラフィック（ならびに加入パケットトラフィック、通常データパケットトラフィック、およびその他全パケットトラフィック）の伝送をサポートする。一方、瞬きモードで作動する無線センサーノード１０１’は、無線センサーノード１０１’が覚醒しているときにのみ稼働する一時的な無線リンク（点線として図示）で接続され、無線センサーノード１０１’からのデータパケットは一時的な無線リンクのいずれか１つで１ホップ伝送され、その後ネットワークの中の永続的な無線リンクをたどって目的地へ（例えばマネージャ１０５へ）至る。尚、センサーは、無線センサーノード１０１、無線センサーノード１０１’、およびＡＰ１０３に接続できる、または取り付けることができる。
【００３９】
このように、最大１００個程度の無線ネットワーク同時加入無線センサーノード１０１しか通常サポートできないネットワークマネージャ１０５は、瞬きモードで作動する数万個の少データ無線センサーノード１０１’をサポートできる。詳しく述べると、マネージャ１０５は、ネットワークの中で割り当てることができる一意なアドレスの数に限りがあるため、および／またはネットワークの中での通信に使える帯域に限りがあるため、メッシュネットワークに加入できる無線センサーノード１０１数に限りがあるが、「瞬き」モードで作動する無線センサーノード１０１’にはアドレスや帯域が割り当てられないため、マネージャ１０５は「瞬き」モードで作動する無線センサーノード１０１’をより多くサポートできる。
【００４０】
さらに、瞬きモードで作動する少データ無線センサーノード１０１’の平均電流消費量は、ネットワークに加入しネットワークに留まる通常の無線センサーノード１０１より１桁少なくできる。にもかかわらず、瞬きモードで作動する無線センサーノード１０１’は、ネットワークで全面的に接続／加入されるセンサーノード１０１と同等のデータ送達信頼性を維持する。加えて、瞬きモードで作動する無線センサーノード１０１’が複数のネットワークの範囲内にある場合、無線センサーノード１０１’は、センサーノード１０１’が受信するネットワーク広告の送信元にあたるネットワークから、データを送信する先のネットワークを選択する能力を有する。さらに、瞬きモードで作動する無線センサーノード１０１’はネットワークでデータパケットを伝送するためにネットワークに加入する必要がないため、無線センサーノード１０１’は、ネットワークに加入する時間を省いて、近傍にある複数の異なるネットワークに、同時に、または順次素早く、データを送信できる。いくつかの例において、瞬きモードで作動する無線センサーノード１０１’の平均電流消費量はマイクロアンペア範囲（例えば１〜１０μＡ）である。
【００４１】
図２では、瞬きモードで作動する無線センサーノード１０１’がセンサーノード１０１と一時的無線リンクを確立しているが、無線センサーノード１０１’はＡＰ１０３と直に一時的無線リンクを確立できる。瞬きモードで作動する無線センサーノード１０１’によって確立される無線リンクはメッシュネットワークの永続的通信リンクの一部をなさないため一時的なものであるが、センサーノード１０１’は同じ一時的リンクを繰り返し使って近隣のセンサーノード１０１へデータを送信できる。一時的無線リンクには必ずしもネットワーク帯域が割り当てられず、代わりに、ネットワークに加入しようとするセンサーノードからの加入パケット受信に充当される共用ネットワーク帯域（例えばタイムスロットとチャネルのペア）を利用する。
【００４２】
最も基本的で例証的な一実装において、瞬きモードで作動するセンサーノード１０１’は、自身の一意な識別子とペイロードとを含み、共用ネットワーク帯域はほとんど使わない、１つの瞬きモードデータパケットを送信するだけでよい。別の例証的な一例において、例えば８０２．１５．４ｅ準拠ネットワークにおいて、１瞬きモードデータパケット当たりのペイロードは約８０バイトである。さらなる例において、２Ｍｂｐｓ無線ネットワークで１瞬きモードデータパケット当たりのペイロードは約１ｋＢである。
【００４３】
図３Ａ〜３Ｄは図２の無線メッシュネットワーク２００で使われるパケットの例証的構造を例示するものである。図３Ａ〜３Ｄは、ネットワークに加入したセンサーノード１０１によって伝送される通常データパケットと、加入過程にあるセンサーノード１０１によって伝送される通常加入パケットと、瞬きモードで作動する無線センサーノード１０１’によって伝送される瞬きモードデータパケットとに対応する４通りの例証的パケット構造を示している。
【００４４】
図３Ａに見られるように、通常データパケットは、１つ以上のヘッダーのためのフィールドと、ショートセンサーノード（モート）のアドレスまたはその他識別子（ＩＤ）のためのフィールドと、センサーデータ等のデータのためのフィールドと、メッセージ完全性検査（ＭＩＣ）または周期的冗長検査（ＣＲＣ）符号のためのフィールドとを含む。
【００４５】
図３Ｂに示された通常加入パケットは、１つ以上のヘッダーのためのフィールドと、パケットが加入パケットであると識別する加入パケットフラグのためのフィールドと、加入するセンサーノード（モート）の一意な識別子（ＩＤ）のためのフィールドと、受信した広告パケットの送信元にあたる各親ノード候補をそれぞれ識別する１つ以上のフィールドと、メッセージ完全性検査（ＭＩＣ）または周期的冗長検査（ＣＲＣ）符号のためのフィールドとを含む。尚、各親ノードを識別する各フィールドは、各親ノードのアドレスまたはその他識別子（ＩＤ）のためのサブフィールドと、各親ノードから広告を受信した回数を含むサブフィールドと、各親ノードから受信した信号の測定強度を示す受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）を含むサブフィールドとを含むことができる。
【００４６】
最後に、図３Ｃに示された瞬きモードデータパケットは図３Ｂの通常加入パケットのパケット構造と概ね同様の構造を有する。ただし通常加入パケットと違って、瞬きモードデータパケットは親候補リストの代わりに元データ（例えばセンサーデータ、または瞬きデータ）を含む。詳しく述べると、瞬きモードデータパケットは、１つ以上のヘッダーのためのフィールドと、パケットが瞬きモードデータパケットであると識別する瞬きモードデータパケットフラグのためのフィールドと、瞬きモードで作動するセンサーノード（モート）の一意な識別子（ＩＤ）のためのフィールドと、データフィールドと、メッセージ完全性検査（ＭＩＣ）または周期的冗長検査（ＣＲＣ）符号のためのフィールドとを含む。尚、通常、加入、および瞬きモードデータパケットでＭＩＣおよび／またはＣＲＣ符号を計算するため異なるキーを使うこともできるが、いくつかの例では、加入および瞬きモードデータパケットのＭＩＣおよび／またはＣＲＣ符号の計算に同じキーが使われる。
【００４７】
図３Ｄには別の瞬きモードデータパケット構造が示されている。図３Ｄに見られるように、この瞬きモードデータパケットは、図３Ｂとの関係で上述したフィールドと同様に、受信した広告パケットの送信元にあたる１つ以上のノードのリストを含むことができる。
【００４８】
図３Ａ〜３Ｄに例示されているように、ネットワークで使われるどのタイプのパケットでも共通の／同じ／類似するヘッダー構造を使用できる。通常データパケットは送信するセンサーノード１０１に固有のキーに従って暗号化し認証できるが、通常加入パケットと瞬きモードデータパケットは暗号化と認証に共通の／同じ加入キーを使用する。いくつかの実施形態において、瞬きモードデータパケットフラグは加入パケットフラグと同じであり、マネージャ１０５は、瞬きモードデータパケットに親候補リストがないと判断することによって２種類のパケットを区別できる。別の実施形態において、瞬きモードデータパケットフラグは加入パケットフラグと異なるが、２種類のパケットはメッシュネットワークの中で同じ配送プロセスを用いて配送される。いくつかの実施形態において、パケットの内容は暗号化され、転送するノードによって検査されない。いくつかの実施形態において、マネージャ１０５は、例えば瞬きモードで作動するセンサーノード１０１’に識別子が割り当てられていることを確認することにより、瞬きモードで作動する発信元センサーノード１０１’によって提供されるセンサーノードの一意な識別子（モートＩＤ）から瞬きモードデータパケットを認識し、特別なフラグは不要である。
【００４９】
瞬きモードデータパケットのデータフィールドはあらゆる応用関連情報を含むことができる。いくつかの実施形態において、データフィールドはさらなる暗号化および／または認証のための応用レベルのセキュリティ情報を含む。いくつかの実施形態においては、ホストアプリケーションが間違った順序で受信された瞬きモードデータパケットを時系列順（またはその他順序）に並べられるようにするため、シーケンス番号および／または暗号ノンス番号が含まれる。
【００５０】
以上の説明では、無線メッシュネットワーク１００および２００と、センサーノード１０１および１０１’の機能と、通信パケットの構造に注目している。加えて、ネットワークマネージャ１０５は、後ほど詳述するように、通常加入パケットや通常データパケットとは違うやり方で瞬きモードデータパケットを処理する。図１に見られるような通常のメッシュネットワークでは２種類のパケットが使われる。「コマンド」パケットはネットワークを構築して維持するためマネージャ１０５とセンサーノード１０１との通信に使われ、「データ」パケットは（無線センサーノード１０１に取り付けられた）センサーとホストアプリケーション１０７ａまたは１０７ｂとの通信に使われる。センサーノード１０１から発信したデータパケットを受信したマネージャ１０５はヘッダーと暗号を取り除き、データを消費のためホストアプリケーション１０７ａ／１０７ｂへ転送する。
【００５１】
メッシュネットワークキャノピーの一部を形成しようとするセンサーノード１０１から届く加入パケットはコマンドパケットであり、図２のネットワークにおける瞬きモードデータパケットはデータパケットである。瞬きモードデータパケットは、加入キーで暗号化できる唯一のデータパケットであるという点で独特である。マネージャ１０５では瞬きモードデータパケットがデータパケットとして通常扱われるため、マネージャ１０５はヘッダーと暗号を取り除き、瞬きデータを消費のためホストアプリケーション１０７ａ／１０７ｂへ転送する。
【００５２】
図５は、瞬きモードで作動するセンサーノード１０１’を含む図２の無線メッシュネットワーク２００の働きを説明する方法例５００を示すものである。
【００５３】
方法５００はＡＰ１０３が有線（またはＷｉＦｉ等）ネットワークを介してマネージャ１０５へネットワーク加入要求を伝送することから始まり、ステップ５０１で、ネットワークマネージャ１０５はＡＰ１０３を無線メッシュネットワークに加入させ、ネットワークアドレス等の識別子（ＩＤ）をＡＰ１０３に割り当てる。
【００５４】
ネットワークマネージャ１０５は割り当てたＩＤとネットワークの識別子（ネットワークＩＤ）をＡＰ１０３に伝え、ステップ５０３で、ＡＰ１０３はネットワークＩＤを含む無線ネットワーク広告をブロードキャストすることによって無線メッシュネットワークの広告を開始する。
【００５５】
ステップ５０５で、「加入」作動モードで作動するセンサーノード１０１は、ＡＰ１０３からの、または既に無線メッシュネットワークに加入している別のネットワークセンサーノード１０１からの、広告をヒアし、所定の期間（例えば次の数秒間）にわたって他の親ノード候補（例えば他のネットワークの親ノード、またはＡＰと同じネットワークの親ノード）からのさらなる広告をリスンする。所定の期間が過ぎると、またはタイムアウトに達すると、センサーノード１０１は受信した広告の送信元にあたる全てのノードまたはＡＰから１つの親（例えば特定の基準に従って「最良」と判断された親）を選択し、選択した親の共用「加入リスン」帯域を使って選択した親へ加入要求パケットまたはメッセージを送信する。「加入リスン」帯域は選択された親に割り当てられるチャネルとタイムスロットであり、選択された親はこれを使用し、無線メッシュネットワークに加入しようとしているノードからの加入パケットをリスンする。尚、センサーノード１０１は自身をネットワーク時間に同期させるため、自身のローカルクロックを選択された親ノードから届いたネットワーク広告のタイミングに同期させることができる。
【００５６】
ステップ５０７で、加入要求パケットまたはメッセージは選択された親によって受信され、ＡＰ１０３に到達するまで親によって無線メッシュネットワークの中で転送され、ＡＰ１０３によってネットワークマネージャ１０５へ転送される。
【００５７】
ステップ５０９で、ネットワークマネージャ１０５は加入要求パケットまたはメッセージが加入パケットであると認識し、パケットまたはメッセージを伝送したセンサーノード１０１を無線メッシュネットワークに加入させるべきかどうかを、すなわち無線メッシュネットワークに追加するべきかどうかを、判断する。ネットワークマネージャ１０５は、センサーノード１０１をネットワークに加入させるべきと判断する場合に、すなわちセンサーノード１０１をネットワークに追加するべきと判断する場合に、センサーノード１０１にネットワークアドレス（またはショートネットワークＩＤ）とネットワーク帯域を割り当て、ＡＰ１０３を通じて、さらに無線メッシュを通じて、加入しようとするセンサーノード１０１へ、加入応答パケットを送信する。加入応答パケットは、加入しようとするセンサーノード１０１に割り当てられたネットワークアドレス（またはショートネットワークＩＤ）と割り当てられたネットワーク帯域の識別情報を含む。
【００５８】
加入応答パケットが届いたら加入ハンドシェイクが遂行され、加入しようとするセンサーノード１０１はキャノピーノードとしてメッシュネットワークに加入される。加入したセンサーノード１０１には、無線メッシュネットワークにまたがってノード１０１との通信に使われる専用の帯域（例えば該当するタイムスロットとチャネルを有するリンク）が割り当てられる。ネットワークに加入したセンサーノード１０１は、他ノードからの加入パケットや瞬きモードデータパケットをリスンする以外は共用「加入リスン」帯域を積極的に使用しない。
【００５９】
通常、センサーノード１０１とマネージャ１０５との間では加入の過程で５乃至６個のパケットがやり取りされ、その後センサーノード１０１は無線センサーネットワークを通じてホストアプリケーション１０７ａ／１０７ｂへデータを送信できるようになる。マネージャ１０５は、無線センサーネットワーク上での通信に使う加入するセンサーノード１０１の一意な識別子と、加入するセンサーノードによって使用される帯域の識別情報とを含む情報を、これらのパケットを使ってセンサーノード１０１に提供する（例えば、帯域の識別情報は、加入するセンサーノード１０１がネットワーク上で通信を送受するのに使うチャネルおよびタイムスロットの識別情報を含んでよい）。
【００６０】
一方、ステップ５１１で、低電力「瞬き」作動モードで作動するセンサーノード１０１’は、ＡＰ１０３からの、または無線メッシュネットワークのキャノピーの一部をなす親センサーネットワークノード候補１０１からの、広告をヒアする。一例において、ネットワーク広告をヒアしたセンサーノード１０１’は、受信した広告が所定の信号品質閾値を満たす場合に直ちに、広告している装置を自身の親として選択する。別の一例において、センサーノード１０１’は他の親ノード候補（例えば他のネットワークの親ノード、または受信した最初の広告の送信元にあたる親ノード候補と同じネットワークの親ノード）からのさらなる広告を所定の期間（例えば次の数秒間）にわたってリスンし、所定の期間中に受信した広告の送信元にあたる全てのノードまたはＡＰから１つの親（例えば特定の基準に従って「最良」と判断された親）を選択する。尚、センサーノード１０１’は自身をネットワーク時間に同期させるため、自身のローカルクロックを選択された親ノードから届いたネットワーク広告のタイミングに同期させることができ、同期したクロックをもとにして以降の作業中に低電力睡眠状態から覚醒するタイミングを判断できる。
【００６１】
選択された親ノードの加入リスン帯域（または通信機会）が次に到来すると、ステップ５１３で、瞬きモードで作動するセンサーノード１０１’は選択された親ノード１０１かＡＰ１０３へ瞬きモードデータパケットを送信する。瞬きモードデータパケットの伝送に応じて瞬きモードデータパケットの受信がリンク層で確認される場合、瞬きモードデータパケットを伝送したセンサーノード１０１’は選択された親ノード１０１が瞬きモードデータパケットを正常に受信したことを知り、ステップ５１５で、瞬きモードで作動するセンサーノード１０１’は節電のため直ちに睡眠状態に戻ることができる。一方、ステップ５１７で、瞬きモードデータパケットは目的地に到達するまで無線メッシュネットワークの中で転送される。通常、瞬きモードデータパケットの目的地はネットワークマネージャ１０５（例えば加入パケットまたはメッセージと同じ目的地）である。ステップ５１９で、瞬きモードデータパケットを受信したネットワークマネージャ１０５はパケットが瞬きモードデータパケットであると判断し、パケットに入っているデータを取り出し（例えばセンサーデータ、またはその他瞬きデータ）、そのデータをアプリケーション１０７ａ／１０７ｂへ転送する。
【００６２】
無線メッシュセンサーネットワークによって提供されるノードのキャノピーは信頼性が高いため、キャノピーの選択された親センサーノードが瞬きモードデータパケットのコピーを得た後にマネージャ１０５が瞬きモードデータパケットを受信する見込みは９９．９９９％を上回る。その結果、マネージャ１０５が瞬きモードで作動するセンサーノード１０１’へエンド・ツー・エンドの確認応答を送信する理由は通常なくなるため、瞬きモードで作動するセンサーノード１０１’がエンド・ツー・エンドの確認応答を受信するために稼働し続ける必要はなくなる。このため、瞬きモードで作動するセンサーノード１０１’は、選択された親から瞬きモードデータパケットのリンク層受信確認応答が届いた直後に節電のため睡眠できる。
【００６３】
選択された親によって瞬きモードデータパケットの受信が確認されない場合、瞬きモードで作動するセンサーノード１０１’は通常通りに手を引き、その後の加入リスン通信機会のときに瞬きモードデータパケットの再送をあと数回試みることができ、その後リセットし、別の親ノードからのネットワーク広告を再びリスンする。前記に加えて、あるいは前記の代わりに、瞬きモードで作動するセンサーノード１０１’は受信したネットワーク広告の送信元にあたる親ノード候補から別の親ノードを選択でき、選択した別の親ノードへ瞬きモードデータパケットを伝送できる。
【００６４】
図４Ａ〜４Ｃは図１および２の無線メッシュネットワークシステムの例証的構成品または装置の概略機能ブロック図を示すものである。図４Ａは、図１および２のネットワークシステム１００および２００で使われるノード１０１または１０１’等のノード４０１の一例を示している。ノード４０１は処理能力を提供するプロセッサ４０３（例えばマイクロプロセッサ）とメモリー４０５とを含む。メモリー４０５はアプリケーションプログラムとノード４０１の動作を制御する命令とを保管し、プロセッサ４０３はメモリー４０５に保管されたアプリケーションプログラムと命令を実行するよう構成される。バッテリー、トランス、太陽電池、ダイナモ等の電源４０９は、ノード４０１を作動させる電力を供給する。
【００６５】
加えて、ノード４０１は感知または測定データを生成するセンサー４０７を含んでよく、感知または測定データはプロセッサ４０３へ提供される、および／またはメモリー４０５に保管される。前記に加えて、あるいは前記の代わりに、ノード４０１はアクチュエータ（例えばモーター、弁等）を、あるいはプロセッサ４０３によって制御される他の出力装置（例えばディスプレイ）を、含んでよい。ノード４０１は、ネットワーク（例えば無線メッシュネットワーク）上で他のノード１０１やＡＰ１０３との通信を可能にするトランシーバ４０２をさらに含む。図４Ａに見られるように、トランシーバ４０２はアンテナへ接続され無線通信用に構成された無線トランシーバ４０２であるが、別の実施形態において、トランシーバ４０２は有線トランシーバであってもよい。ノード４０１の様々な構成品は（例えばバスやその他の通信線によって）互いに通信自在に接続され、作動電力を受け取るため電源４０９へ電気的に接続される。
【００６６】
上述したように、メモリー４０５はプロセッサ４０３によって実行される命令を保管でき、プロセッサ４０３によって命令が実行されると、ノード４０１は、通常の無線メッシュノード（例えばノード１０１）として、瞬きモードで作動する無線メッシュノード（例えばノード１０１’）として、あるいは通常モードと瞬きモードのいずれか一方で作動するよう構成された無線メッシュノードとして、機能する。
【００６７】
図４Ｂは、図１および２のネットワークシステム１００および２００で使われるＡＰ１０３等のＡＰ４１１の一例の概略機能ブロック図を示すものである。メッシュネットワークトランシーバ４１２、プロセッサ４１５（例えばマイクロプロセッサ）、メモリー４１７、任意のセンサー４１９、電源４２１等、ＡＰ４１１はノード４０１と概ね同じ構成品を含む。そのようなＡＰ４１１の構成品はノード４０１の対応する構成品と概ね同じであり、これらの構成品とその機能に関する詳しい情報についてはノード４０１の説明を参照できる。ノード４０１と同様、ＡＰ４１１は、センサー４１９、アクチュエータ、またはプロセッサ４１５によって制御されるその他出力装置を任意に含む。
【００６８】
加えて、ＡＰ４１１は２種類のトランシーバを、すなわち無線メッシュネットワークの無線ノード１０１と通信するよう構成された第１のトランシーバ４１２（例えばメッシュネットワークトランシーバ）と、メッシュネットワーク外と通信するよう構成された、例えばネットワークマネージャ１０５やアプリケーション１０７ａ／１０７ｂと（例えばネットワーク１０９経由で）通信するよう構成された、第２のトランシーバ４１３（例えばＷＡＮトランシーバ）を、含んでよい。この例で、第１のトランシーバ４１２は無線トランシーバであってよく、第２のトランシーバ４１３はネットワークマネージャ１０５と直接的に有線通信するか１つ以上のネットワーク１０９経由で間接的に有線通信するよう構成されたトランシーバ（例えばイーサネット（登録商標）規格適合トランシーバ）であってよい。図４Ｂには２つのトランシーバが図示されているが、いくつかの実施形態は両方の通信機能を遂行する１つのトランシーバを含んでよく、別の実施形態では、ネットワークマネージャ１０５との通信がダイレクト有線リンク経由で行われてもよい。
【００６９】
図４Ａおよび４Ｂにはノード４０１とＡＰ４１１の中にあるセンサー４０７および４１９が図示されている。一般的に、センサー４０７および４１９はノード４０１やＡＰ４１１の外にあってもよいが、ノード４０１やＡＰ４１１へセンサーデータを伝えるため、ノード４０１やＡＰ４１１に接続されてよい。
【００７０】
図４Ｃは、図１および２のネットワークシステム１００および２００で使われるネットワークマネージャ１０５等のネットワークマネージャ４３１の一例の概略機能ブロック図を示すものである。ネットワークマネージャ４３１はメッシュネットワークの動作を制御し、ネットワークと外部とのインターフェース（例えばネットワークと外部のアプリケーション１０７ａ／１０７ｂとのインターフェース）として機能する。具体的に述べると、メッシュネットワークと外部のアプリケーション１０７ａ／１０７ｂとの通信はどれもネットワークマネージャ４３１の中を流れ、さもなくばネットワークマネージャ４３１によって制御される。
【００７１】
図１に示されたネットワークマネージャ１０５はＡＰ１０３から独立した物であり、どのＡＰ１０３からも物理的に独立している。かかる実施形態において、ネットワークマネージャ１０５とＡＰ１０３は独立した物であり、通信ケーブルにより（図示）、１つ以上の有線または無線ネットワークにより、および／または１つ以上の無線通信リンクにより、通信自在に接続されてよい。別の実施形態において、ネットワークマネージャ１０５は、例えば同じ装置ケーシングの中に１つのＡＰ１０３とともに配置されてもよい。かかる実施形態において、ネットワークマネージャ１０５とＡＰ１０３は別個のプロセッサを有してよく、別個の回路基板に実装されてよく、ワイヤートレースにより回路基板間を通信自在に接続されてよい。さらなる実施形態において、ネットワークマネージャ１０５はＡＰ１０３と同じプロセッサで実行してもよい。
【００７２】
ネットワークマネージャ４３１は処理能力を提供するプロセッサ４３３（例えばマイクロプロセッサ）とメモリー４３５とを含む。メモリー４３５はアプリケーションプログラムとネットワークマネージャ４３１の動作を制御する命令とを保管し、プロセッサ４３３はメモリー４３５に保管されたアプリケーションプログラムと命令を実行してマネージャ４３１の動作を制御するよう構成される。
【００７３】
加えて、ネットワークマネージャ４３１はネットワーク１０９経由で通信するためのトランシーバ４３２等の通信インターフェースを含む。図４Ｃには１個のトランシーバ４３２が図示されているが、例えばネットワークマネージャ４３１が様々な通信規格またはプロトコルを使って、あるいは様々なネットワークまたは通信リンクを使って、ＡＰ１０３および／またはアプリケーション１０７ａ／１０７ｂと通信する状況では、ネットワークマネージャ４３１は複数のトランシーバを含んでよい。例えば、メッシュネットワークのＡＰ１０３との通信のため専用の通信インターフェース４３９（例えば専用ポート）を含めてよい。図４Ｃに見られるように、トランシーバ４３２はネットワーク１０９に接続された有線トランシーバであるが、別の実施形態において、ネットワークマネージャ４３１はアンテナへ接続され無線通信用に構成された１つ以上の無線トランシーバを含む。
【００７４】
ネットワークマネージャ４３１の様々な構成品は（例えばバスやその他の通信線によって）互いに通信自在に接続され、作動電力を受け取るため電源へ電気的に接続される。
【００７５】
ネットワークマネージャ４３１はメッシュネットワークを監視し、ネットワークの動作を制御できる。例えば、ネットワークマネージャ４３１はノードをネットワークに加入させ、ネットワークタイミングを設定し、および／またはネットワーク通信スケジュールを設定し、メモリー４３５に保管されプロセッサ４３３で実行されるプログラム命令に基づいてその他のネットワーク管理を遂行する。加えて、ネットワークマネージャ４３１はノードやＡＰをネットワークに加入させる過程でノード１０１やＡＰ１０３から識別情報を受信でき、この識別情報に基づいてノードやＡＰを認証できる。
【００７６】
ネットワークマネージャ４３１はメッシュネットワークと外部を連係させるゲートウェイまたはインターフェースとしてさらに機能し、特にアプリケーション１０７ａ／１０７ｂのためのインターフェースとして機能してメッシュネットワークのＡＰおよび／またはノードを連係させる。このため、プロセッサ４３３でアプリケーションインターフェース４３７が実行されてよい。アプリケーションインターフェース４３７はネットワークから（例えばＡＰ１０３から、および／またはＡＰ経由でノード１０１／１０１’から）データや情報を受信し、データをフォーマットまたは加工してアプリケーション１０７ａ／１０７ｂで使えるフォーマットに変え、元データや加工したデータをアプリケーション１０７ａ／１０７ｂへ提供できる。これに関し、ネットワークマネージャ４３１とアプリケーションインターフェース４３７は通常ノードとして作動するノード１０１と瞬きモードで作動するノード１０１’からデータや情報を受信でき、それらのノードから受信したデータをアプリケーション１０７ａ／１０７ｂへ転送できる。アプリケーションインターフェース４３７はさらに、アプリケーション１０７ａ／１０７ｂからデータ、情報、または制御情報を受信し、データ、情報、または制御情報をフォーマットし加工してＡＰやノードで使えるフォーマットに変え、加工したデータ、情報、または制御情報をＡＰやノードに提供できる。
【００７７】
これより、瞬きモードで作動するセンサーノード１０１’のさらなる任意の特徴を例を挙げて詳述する。一例において、瞬きモードで作動するセンサーノードに取り付けられたセンサー（および／またはセンサーの機能を制御するセンサーアプリケーション）は１個の瞬きモードデータパケットに収まりきらないデータを生成する可能性がある。この場合、瞬きモードで作動するセンサーノード１０１’は、最初の瞬きモードデータパケットが送信されてリンク層で受信が確認された後に、全てのセンサーデータを伝送するため、上述した要領で追加の瞬きモードデータパケットを必要なだけいくらでも送信できる。具体的に述べると、瞬きモードデータパケットは、選択された親ノードの同一加入リスンタイムスロットで、あるいは選択された親ノードの（または受信した広告の送信元にあたる別の親ノードの）数個の別々の（例えば連続した）加入リスンタイムスロットで、すべて送信できる。瞬きモードで作動するセンサーノード１０１’は、全ての瞬きモードデータパケットが伝送され、選択された親ノードによって受信が確認された後に、睡眠状態に戻ることができる。複数の瞬きモードデータパケットが送信される場合は、マネージャ１０５および／またはホストアプリケーション１０７ａ／１０７ｂで瞬きモードデータパケットを受信する順序が狂った場合に混乱を避け、パケットの順序を整えられるようにするため、データの一部としてノンスまたはシーケンス番号を含めることができる。さらに、複数の瞬きモードデータパケットは親ノードの同一／単一の「加入リスン」通信機会に伝送でき、あるいは複数の瞬きモードデータパケットは親ノードの複数の連続する「加入リスン」通信機会にわたって伝送できる。
【００７８】
上述したように、瞬きモードで作動するセンサーノード１０１’は瞬きモードのみで作動するよう構成されたセンサーノードであってよい。あるいは、無線ネットワークセンサーノードは、１つの無線ネットワークセンサーノードが（メッシュネットワークに加入するよう構成された）通常のキャノピーセンサーノード１０１として、尚かつ瞬きノード１０１’として、選択的に作動できる形に構成することもできる。具体的に述べると、センサーノードは、本書で説明する作動モードのいずれかでセンサーノードを作動させる命令をメモリーに保管できる。センサーノードはセンサーノードの最初の起動時に作動モードを選択でき、あるいはセンサーノードは作動中に作動モードを変更できる。無線メッシュセンサーネットワークに全面的に加入するよう構成されたセンサーノードとして（例えば無線センサーノード１０１として）作動する場合、センサーノードはマネージャ１０５とホストアプリケーション１０７ａ／１０７ｂからダウンストリームパケットを受信できる。つまりセンサーノードはメンテナンスパケットやソフトウェアまたはファームウェア更新等をネットワークマネージャ１０５とホストアプリケーション１０７ａ／１０７ｂから受信できる。メッシュネットワークプロトコルはネットワークに加入できるセンサーノード数が限られる場合があるため（例えば、このマネージャの例におけるセンサーノード数限界は随時１００ノード）、瞬きモードで作動する全５０，０００個のセンサーノードをネットワークに同時に全面的に加入させることはできない。代わりに、瞬きモードで作動するセンサーノードは、通常は瞬きモードで作動し、尚かつホストアプリケーション１０７ａ／１０７ｂから更新を受信するため極まれに全面的に加入する形に構成できる（例えば、瞬きモードで作動するセンサーノードが月に１度ネットワークに加入）。この例で、一部のネットワークセンサーノードはキャノピーノードとして常時作動するよう構成でき、これにより信頼性の高いメッシュネットワークカバレッジが提供され、瞬きモードで作動するセンサーノードはＡＰ１０３とネットワークマネージャ１０５へパケットを送信できる。瞬きモードで作動するセンサーノードは受信した１つ以上のネットワーク広告の情報をローカルメモリーに保管でき、（例えば月に１度）ネットワークに加入する必要が生じた場合は、保管された情報を使って選択された親ノードへ加入パケットを送信できる。
【００７９】
いくつかの例において、センサーノードは、通常センサーノードとして完全なセキュリティクレデンシャルを維持しながら無線センサーネットワークに半ば加入する形に構成できる。一例において、瞬きモードで作動するセンサーノードはＧＰＳセンサーへ接続され、ＧＰＳセンサーは低電力で速やかに同期するためダウンストリーム暦データをヒアする必要がある。この例において、瞬きモードで作動するセンサーノードは瞬きモードデータパケットとして半加入パケットを送信でき、マネージャは、このセンサーノードを加入済みノードのリストに加えず、このセンサーノードに専用帯域を割り当てず、このセンサーノードへブロードキャストセッションキーを送り返すよう構成できる。半加入パケットは加入パケットや瞬きモードデータパケットと同様の構造であってよいが、瞬きモードデータパケットフラグや加入パケットフラグとは異なるパケットフラグを使って識別できる。この例において、マネージャはキャノピーの中へダウンストリームに暦データをブロードキャストし続けることができる。ブロードキャストセッションキーを含むパケットをマネージャから受信した瞬きモードで作動するセンサーノードは、ダウンストリームブロードキャストをヒアすることによってネットワークとの同期を保つことができる。瞬きモードで作動するセンサーノードは、ネットワークマネージャ１０５へデータを送信する必要がある場合に、前と同じ共用帯域を使って瞬きモードデータパケットをアップストリームに送信できる。このモデルにおいて、メッシュネットワークは瞬きモードで作動する何万ものセンサーノードを引き続きサポートでき、瞬きモードで作動するセンサーノードはネットワークとの同期を保つためにメッシュネットワークを通じてパケットを送信する必要がないため、瞬きモードで作動するセンサーノードの消費電力は通常センサーノードより少なくできる。
【００８０】
瞬きモードで作動するセンサーノードの平均消費電力と同期時間を左右する主な要因は、ネットワーク広告を探すのにかかる電力と時間である。平均消費電力と同期時間はシステムで使われるチャネル数に応じてほぼ直線的に増加する。そこで、システムで使われるチャネル数を減らす（例えば１５チャネルから７チャネルに減らす）ブラックリストを導入すれば、瞬きモードで作動するセンサーノードでネットワーク広告を受信できる速度と平均消費電力を低減できる。ただし、マネージャがセンサーノードがリスンしているチャネルとは別のチャネルで広告するようネットワークを設定する場合は（例えばネットワークが奇数チャネルだけで広告し、センサーノードが偶数チャネルだけをリスンする場合は）、センサーノードがネットワーク広告をヒアしてネットワークで通信することができなくなる可能性がある。チャネルのブラックリストを活用するには、センサーノードが覚醒してネットワーク広告をリスンする前に、マネージャとセンサーノードがチャネルのリストについて合意する必要がある。これは、マネージャとセンサーノードを手作業でプログラミングすることによって、あるいはセンサーノードがネットワークに前回加入したときに（例えば広告から）受け取ったブラックリストをセンサーノードに記憶させる（あるいはメモリーに保管する）ことによって、実現できる。センサーノードが前回の試行で（あるいは一定の期間内に）広告をヒアできなかった場合に、ブラックリストを使わずに作業する形にセンサーノードを切り替えるフェイルオーバー機構を導入できる。
【００８１】
上述した実装において、瞬きモードデータパケットトラフィックは、無線センサーネットワークに加入しようとしているキャノピーノードから通常加入パケットを送るために通常充当される同じ共用帯域を使用する。瞬きモードデータパケットトラフィックが大きくなる極端なケースでは、キャノピーセンサーノードをネットワークに加入または再加入しない形に構成できる。かかる実施形態においては、キャノピー加入トラフィックから瞬きモードデータパケットトラフィックを分離し、同時通信の潜在的衝突を防ぐため、別個の広告リンクと共用受信帯域（例えば瞬きモードで作動するセンサーノードに配分される受信帯域とは別の受信帯域）とをキャノピーセンサーノードに割り当てることができる。
【００８２】
以上の説明では、瞬きモードデータパケットトラフィックがメッシュネットワークをたどってＡＰ１０３へ至る例証的実装に注目している。通常、マネージャ１０５は、必ずしもＡＰ１０３やマネージャ１０５であるとは限らないある特定の場所へ瞬きモードデータパケットトラフィックを配送するため、無線メッシュネットワークの瞬きモードデータパケット転送グラフを作成できる。かかる一例では、キャノピーノードに瞬きモードデータパケット転送グラフが提供され、キャノピーノードは瞬きモードデータパケットトラフィックを特定の場所まで配送する。この実装はピア・ツー・ピアの瞬きモードデータパケットトラフィックパターンを可能にする。
【００８３】
別の一例において、瞬きモードで作動するセンサーノード１０１’は複数の異なるネットワークを通じて瞬きモードデータパケットを送信する形に構成できる。同じ広告および加入キーを使用するネットワークはどれも、瞬きモードで作動するセンサーノード１０１’からのパケットを受け付けることができる。これにより、瞬きモードで作動するセンサーノード１０１’は近傍にある複数のネットワークへ瞬きモードデータパケットを順次送信し、あるいは別の場所まで進み、再構成なしでローカルネットワークに加入する（またはローカルネットワークにまたがって瞬きモードデータパケットを送信する）。一応用において、技師が瞬きモードで作動するセンサーノード１０１’をリモートコントロールとして使用し、近傍にある全てのネットワークを機能停止させることができる。瞬きモードで作動するセンサーノード１０１’はアプリケーションを実行して範囲内の全ネットワークを探索し、ネットワークが発見／検出されたら、検出されたネットワークへ瞬きモードデータパケットを送信できる。
【００８４】
いくつかの例において、瞬きモードで作動するセンサーノードには低電力水晶（例えば１０ｐｐｍまで精密な１μＡ水晶）が装備される。一部のメッシュ無線センサーネットワークは確定的なスケジュールで広告するため、ネットワークへ接続した瞬きモードで作動するセンサーノード１０１’は、自身の次のパケットのための広告がいつ再び到来するかと、その広告がどのチャネルで送信されるかを、妥当な推定範囲内（例えば１０００秒後１０ｍｓ以内）で計算できる。センサーノード１０１’はさらに、瞬きモードデータパケットを送信できる将来の加入リスン機会がいつ訪れるかを妥当な推定範囲内で計算できる。この情報を用いることで、センサーノード１０１’は同期時間と平均消費電力を減らすこともできる。センサーノード１０１’は、予想範囲（例えば１０ｍｓ範囲）内に予期した広告が到着しない場合に通常の実装にフェイルオーバーし、より長い予想範囲にわたって将来のネットワーク広告をリスンするよう構成できる。
【００８５】
前述したシステムおよび方法は現在の無線メッシュセンサーネットワーク実装を凌ぐ多数の利点を提供する。具体的に述べると、前述したシステムおよび方法は、加入パケット構造とネットワークにおける加入パケット自動転送によってセキュアなデータを送信し、キャノピーセンサーノードに配分される共用帯域の量とサポートできる瞬きモードデータパケットトラフィックの量とのトレードオフを可能にし、黙示的または明示的フラグを使って瞬きモードデータパケットを接続されたホストアプリケーションへ直接引き渡すべきであることをマネージャに指示し、製品が瞬きモード動作をサポートしようがしまいがキャノピーセンサーノードのコードは元のままであり、データ要求がごく僅かしかない瞬きモードで作動するセンサーノードで超低電力消費を可能にし、サイズに限りがあるネットワークに極めて多数の装置が参加することを可能にし、全面的に加入する装置に比べて（例えば、同等の信頼性を提供しないＺｉｇｂｅｅ（登録商標）ネットワークに比べて）消費電力を大幅に減らして確実なエンド・ツー・エンドのデータ送達を可能にし、瞬きモードで作動するセンサーノードがやみくもにデータを送信するのではなく参加すべきネットワークを選択する能力を提供し、ある程度のセキュリティおよび／または共通加入キーを使用する能力を提供し、尚かつ瞬きモードで作動するセンサーノードが同じセキュリティクレデンシャルを使ってどのネットワークにもデータを送信する能力を提供する。
【００８６】
上述したように、瞬き作動モードは、無線メッシュネットワークノードが明確な帯域配分をともなわず必要最低限のエネルギーを使用しながら既存のメッシュへ少量のデータを送信できるようにする。瞬き作動モードは、ネットワークのキャパシティを増大させ（より多くの装置がデータを周期的に送信）、信頼性を維持しながらデータを少量に限定して瞬きセンサーノードの平均消費電力を減らし、ネットワークマネージャの動作に僅かな変化があっても既存ＨＡＲＴ適合および／またはその他メッシュネットワークとの違和感ない動作を可能にし、既存の加入パケットを使って瞬きデータを搬送でき、全面的に接続されたネットワークノードと同等のパケット送達信頼性を可能にし、マクロスケジュールによる臨時メンテナンス加入を可能にし、ダウンストリームセッション配送とブロードキャスト配布を可能にし、マネージャによるホストアプリケーションへのデータ送達はライセンスでき、秘密の広告および加入キーによるメッセージセキュリティを提供できる。参考のための一例として、最高１００個の無線ノードを今日サポートできる無線メッシュネットワークを検討した場合、瞬き作動モードなら、瞬きモートが断続的に（例えば１時間に１度）データを送信することにより、同じネットワークでも瞬きモードで作動するセンサーノードを５０，０００個以上サポートすることが可能である。
【００８７】
本明細書とその後に続く請求項に記載された測定値、値、定格、位置、規模、サイズ、ならびにその他仕様は、別段の記載がある場合を除き、凡そであり、正確ではない。これらは、これらが関係する機能や関連技術の常識に相応の適度の範囲を有する。
【００８８】
保護範囲は専らこの後に続く請求項によって制限される。この範囲は、請求項に使われている文言の通常の意味を本明細書と以降の審査経過を踏まえて解釈した場合の範囲であり、尚かつ構造的かつ機能的に同等のものをことごとく包含し、またそのように解釈すべきものである。ただし、これらの請求項は特許法第１０１、１０２、または１０３項の要件を満たさない事柄を包含せず、また包含すると解釈すべきものではない。そのような事柄の意図せぬ包含はここで否認される。
【００８９】
上述されている場合を除き、記述または説明されている事柄は、何らかの構成品、ステップ、特徴、目的、利益、利点、または同等のものを、たとえそれらが請求項で列挙されていようがいまいが、公衆に供するものではなく、またそのように解釈すべきものでもない。
【００９０】
本書で具体的な意味が記載されている場合を除き、本書で使われている用語および表現が、それぞれの調査・研究分野でかかる用語および表現に与えられている通常の意味を持つことは、理解されるであろう。ｆｉｒｓｔ（第１）やｓｅｃｏｎｄ（第２）といった関係語は、専ら或る物または行為を別の物または行為から区別するために使われることがあり、そのような物または行為の実際の関係や順序を必ずしも要求したり暗示したりしない。用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」（含む）、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」（含んでいる）、またはこれの何らかの変形は非排他的包含を示すものであり、要素を列挙するプロセス、方法、物品、または装置は、それらの要素を含むばかりでなく、明確に列挙されてないその他要素をも、あるいはかかるプロセス、方法、物品、または装置に特有のその他要素をも、含み得る。「ａ」（或る１つの）または「ａｎ」（或る１つの）が手前に付いた要素は、当該要素を含むプロセス、方法、物品、または装置における他の同等の要素の存在を一切排除しない。
【００９１】
本開示の要約書は読者が技術的開示の内容を速やかに確認できるようにするために提供されている。これは、請求項の範囲や意味を解釈したり制限したりするために使われないという同意のもとで提出されている。加えて、本開示を簡素化するため、上記の詳細な説明では様々な特徴が様々な実施形態にまとめて記載されていることが分かる。この開示方法は、主張されている実施形態が請求項に明記されている以上の特徴を要するという意図を反映すると解釈すべきものではない。むしろ、以降の請求項に反映されているように、開示された１実施形態の全特徴に発明の主題があるのではない。したがって、以降の請求項は詳細な説明に組み込まれ、それぞれの請求項は別々に主張される主題として自立したものである。
【００９２】
以上、最良のモードおよび／またはその他例と考えられるものを説明してきたが、そこには様々な変更を加えることができ、本書で開示されている事柄は様々な形態や例で実現でき、これらの教示は数多くの用途に応用でき、本書ではそのほんの一部が説明されていることを理解されたい。以降の請求項は、本書の教示の真の範囲内にあるありとあらゆる応用と変更と多様性を主張するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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