(57)【要約】  本方法は第１の無線ノード（１３２ａ−１３２ｃ、２００）においてメッセージを受信すること（３０２）を含む。第１の無線ノードは第１の有線ネットワーク（１０６、１１２、１１８、１２６）に関連付けられ、第１の有線ネットワークは第１のセキュリティ層に関連付けられる。本方法はまた、メッセージの少なくとも１つの宛先が第１のセキュリティ層に位置する場合に第１の有線ネットワークを介してメッセージを送信すること（３１２）を含む。本方法は、メッセージの少なくとも１つの宛先が第２のセキュリティ層に位置する場合に第２の無線ノード（１３２ａ−１３２ｃ、２００）への配信のためにメッセージを無線送信すること（３１６）をさらに含む。第２の無線ノードは第２の有線ネットワーク（１０６、１１２、１１８、１２６）に関連付けられ、第２の有線ネットワークは第２のセキュリティ層に関連付けられる。第１及び第２のセキュリティ層は異なるセキュリティ・パラダイム及び／又は異なるセキュリティ・ドメインに関連付けられてもよい。また、メッセージは第１及び第２のセキュリティ層における宛先に関連付けられてもよい。
2010541385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無線ノード（１３２ａ−１３２ｃ、２００）においてメッセージを受信するステップ（３０２）であって、前記第１の無線ノードは、第１のセキュリティ層に関連付けられた第１の有線ネットワーク（１０６、１１２、１１８、１２６）に関連付けられる、受信するステップと、
前記メッセージの少なくとも１つの宛先が前記第１のセキュリティ層に位置する場合に、前記第１の有線ネットワークを介して前記メッセージを送信するステップ（３１２）と、
前記メッセージの少なくとも１つの宛先が第２のセキュリティ層に位置する場合に、第２の無線ノード（１３２ａ−１３２ｃ、２００）への配信のために前記メッセージを無線送信するステップ（３１６）であって、前記第２の無線ノードは、前記第２のセキュリティ層に関連付けられた第２の有線ネットワーク（１０６、１１２、１１８、１２６）に関連付けられる、無線送信するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記第１及び第２のセキュリティ層が異なるセキュリティ・パラダイムに関連付けられるか、又は、
前記第１及び第２のセキュリティ層が異なるセキュリティ・ドメインに関連付けられる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記メッセージは、前記第１のセキュリティ層に位置する少なくとも１つの宛先及び前記第２のセキュリティ層に位置する少なくとも１つの宛先に関連付けられる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記メッセージ中の少なくとも１つのタグ及び前記メッセージの内容を使用して、前記メッセージに関連付けられた１つ以上のセキュリティ層を識別するステップ（３０４）をさらに含み、
前記送信するステップ及び前記無線送信するステップは、前記識別された１つ以上のセキュリティ層に基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記メッセージをフィルタリングするべきかを決定するステップ（３０６）と、
前記メッセージをフィルタリングするべきである場合、前記メッセージを廃棄するステップ（３０８）と
をさらに含み、メッセージを無線送信する前記ステップは、前記メッセージをフィルタリングするべきでない場合に前記メッセージを無線送信するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１及び第２の有線ネットワークは有線ルーター（１１６、１２４）によって結合され、
メッセージをフィルタリングするべきかを決定する前記ステップは、ネットワーク・ループの生成を回避するために前記メッセージをフィルタリングするステップを含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第１のセキュリティ層に関連付けられた第１の有線ネットワーク（１０６、１１２、１１８、１２６）を介して通信するように構成された有線ネットワーク・インターフェース（２１０）と、
無線ネットワークを介して通信するように構成された無線ネットワーク・インターフェース（２０４、２０７、２０９）と、
ネットワーク・インターフェースのうちの１つを介して受信されたメッセージが前記第１のセキュリティ層に位置する少なくとも１つの宛先を有するかを決定し、
少なくとも１つの宛先が前記第１のセキュリティ層に位置する場合、前記第１の有線ネットワークを介して前記有線ネットワーク・インターフェースにより前記メッセージの送信を開始し、
前記メッセージの少なくとも１つの宛先が第２のセキュリティ層に位置する場合、前記無線ネットワークを介して前記無線ネットワーク・インターフェースにより前記メッセージの送信を開始する
ように構成された制御部（２１２）と
を備える装置。
【請求項８】
前記無線ネットワーク・インターフェースは、前記第２のセキュリティ層に関連付けられた第２の有線ネットワーク（１０６、１１２、１１８、１２６）に関連付けられる第２の装置（１３２ａ−１３２ｃ、２００）へ前記メッセージを送信するように構成される請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記有線ネットワーク・インターフェースは、冗長な１対の有線イーサネット・ネットワークを介して通信するように構成された２つのイーサネット・インターフェースを含み、
前記無線ネットワーク・インターフェースは複数の無線トランシーバーを含み、前記無線トランシーバーの各々は、異なる種類の無線デバイスと通信するように構成される請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
複数の有線ネットワーク（１０６、１１２、１１８、１２６）に関連付けられた複数のセキュリティ層と、
各々が前記有線ネットワークのうちの１つに結合され、前記セキュリティ層のうちの１つに関連付けられる、複数のゲートウェイ・ノード（１３２ａ−１３２ｃ、２００）と
を備え、前記ゲートウェイ・ノードの各々は、
メッセージを受信し、
前記メッセージの少なくとも１つの宛先がその関連するセキュリティ層に位置する場合、その関連する有線ネットワークを介して前記メッセージを送信し、
前記メッセージの少なくとも１つの宛先が前記セキュリティ層のうちの異なる１つに位置する場合、別の無線ノードへの配信のために前記メッセージ無線送信する
ように構成されるシステム。
【請求項１１】
第１のセキュリティ層に関連付けられた第１の有線ネットワーク（１３２ａ−１３２ｃ、２００）に関連付けられる第１の無線ノードにおいてメッセージを受信する（３０２）ためのコンピューター読取り可能なプログラムコードと、
前記メッセージの少なくとも１つの宛先が前記第１のセキュリティ層に位置する場合、前記第１の有線ネットワークを介して前記メッセージの送信を開始する（３１２）ためのコンピューター読取り可能なプログラムコードと、
前記メッセージの少なくとも１つの宛先が第２のセキュリティ層に位置する場合、前記第２のセキュリティ層に関連付けられた第２の有線ネットワーク（１０６、１１２、１１８、１２６）に関連付けられる第２の無線ノード（１３２ａ−１３２ｃ、２００）への配信のために前記メッセージの無線送信を開始する（３１６）ためのコンピューター読取り可能なプログラムコードと
を含むコンピュータープログラムを具体化するコンピューター読取り可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、米国特許法§１１９（ｅ）の下に、参照により本明細書に組み込まれる、２００７年９月２８日出願の米国仮特許出願第６０／９９５，９０５号の優先権を主張する。
【０００２】
政府の権利
米国政府は、本発明について支払済みライセンスを有し、エネルギー省（ＤｏＥ）からの条項により規定されるような妥当な条件で本特許権者が他者にライセンスを供与することを要求するための制限された状況における権利を有する。
【０００３】
技術分野
本開示は、一般に通信システムに関し、より具体的には、工業制御及び自動化システム又は他のシステムにおける複数のセキュリティ層への無線アクセスをサポートする装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
処理施設（processing facilities）は、工業制御及び自動化システムを使用してしばしば管理される。例として処理施設は、化学プラント、製薬工場、製紙工場及び石油化学生産工場を含む。工程の中でも特に、工業制御及び自動化システムは、通常、化学製品、医薬品、紙製品又は石油化学製品を生産するために使用される設備などの処理施設における工業設備と相互作用しこれを制御する。
【０００５】
工業制御及び自動化システムは、通常、有線コンポーネント及び無線コンポーネントを含む。例えば、工業制御及び自動化システムは、有線制御部にデータを提供するセンサーの無線ネットワークを含み得る。
【０００６】
企業ネットワーク及び工業ネットワークなどの多くの種類のネットワークでは、セキュリティ・パラダイムやセキュリティ・ドメインによって細分される、複数のネットワーク層がしばしば存在する。例えば、工業用地（industrial sites）は、複数のレベルに分割された「パーデュ（Purdue）制御システム」モデルをしばしば使用する。レベル１は、例えば、プロセス制御装置及び（センサー又はアクチュエーターのような）フィールド入出力装置に役立ってもよい。レベル２は、例えば、プロセス制御設定データベース、ヒューマン・マシン・インターフェース及び（いくつかの場合に）複雑な制御をサポートしてもよい。レベル３は、例えば、プロセス制御履歴記憶部（process control historians）及び高度な（上級の）監視アプリケーションをサポートしてもよい。レベル４は、例えば、業務アプリケーション及びプロセス維持アプリケーションをサポートしてもよい。非武装地帯（Demilitarized Zone、ＤＭＺ）は、レベル３とレベル４との間での無線のアプリケーション及びデータ交換のためにレベル３とレベル４との間でしばしば設定される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
多くの場合、業務ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）がレベル４を表すために使用される一方、プロセス制御ネットワーク（ＰＣＮ）はレベル１−３を表すために使用される。これらのレベルの各々は異なるセキュリティ・ドメインを有してもよいし、多くの成功事例が、ＰＣＮのためのセキュリティ・ドメイン、業務ＬＡＮのための別個のセキュリティ・ドメイン、及びＤＭＺのための別個のセキュリティ・ドメインすらも支持している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
概要
本開示は、工業制御及び自動化システム又は他のシステムにおいて複数のセキュリティ層への無線アクセスをサポートする装置及び方法を提供する。
【０００９】
第１の実施例では、本発明の方法は、第１の無線ノードにおいてメッセージを受信することを含む。第１の無線ノードは第１の有線ネットワークに関連付けられ、第１の有線ネットワークは第１のセキュリティ層に関連付けられる。本方法はまた、メッセージの少なくとも１つの宛先が第１のセキュリティ層に位置する場合に、第１の有線ネットワークを介してメッセージを送信することを含む。本方法は、メッセージの少なくとも１つの宛先が第２のセキュリティ層に位置する場合に、第２の無線ノードへの配信のためにメッセージを無線で送信することをさらに含む。第２の無線ノードは第２の有線ネットワークに関連付けられ、第２の有線ネットワークは第２のセキュリティ層に関連付けられる。
【００１０】
特定の実施例では、第１及び第２のセキュリティ層は、異なるセキュリティ・パラダイム及び／又は異なるセキュリティ・ドメインに関連付けられる。
他の特定の実施例では、メッセージは、第１のセキュリティ層に位置する少なくとも１つの宛先及び第２のセキュリティ層に位置する少なくとも１つの宛先に関連付けられる。
【００１１】
さらに他の特定の実施例では、本方法は、メッセージに関連付けられた１つ以上のセキュリティ層を識別するために、メッセージ中のタグ及び／又はメッセージのコンテンツを使用することをさらに含む。送信及び無線での送信は１つ以上の識別されたセキュリティ層に基づく。
【００１２】
さらに他の特定の実施例では、本方法はまた、メッセージをフィルタリングするべきかどうかを決定し、メッセージをフィルタリングするべき場合にメッセージを廃棄することを含む。さらに、メッセージを無線送信することは、メッセージがフィルタリングすべきでない場合に無線でメッセージを送信することを含む。メッセージをフィルタリングするべきかどうかを決定することは、１つ以上の指定された種類のメッセージをブロックすることを含んでもよい。第１の有線ネットワークは冗長な１対の有線ネットワークを含んでもよく、１つ以上の指定された種類のメッセージは、有線ネットワークの冗長な対に関連付けられたハートビート・トラフィック（heartbeat traffic）を含んでもよい。また、有線ルーターによって第１及び第２の有線ネットワークを結合してもよく、メッセージをフィルタリングするべきかどうかを決定することは、ネットワーク・ループの生成を回避するためにメッセージをフィルタリングすることを含んでもよい。
【００１３】
第２の実施例では、本発明の装置は、第１の有線ネットワークを介して通信を行うように構成された有線ネットワーク・インターフェースを含む。第１の有線ネットワークは第１のセキュリティ層に関連付けられる。本装置はまた、無線ネットワークを介して通信するように構成された無線ネットワーク・インターフェースを含む。本装置は、ネットワーク・インターフェースのうちの１つを介して受信されたメッセージが第１のセキュリティ層に位置する少なくとも１つの宛先を有するか否かを決定するように構成された制御部をさらに含む。制御部はまた、少なくとも１つの宛先が第１のセキュリティ層に位置する場合に、第１の有線ネットワークを介して有線ネットワーク・インターフェースによってメッセージの送信を開始するように構成される。制御部は、メッセージの少なくとも１つの宛先が第２のセキュリティ層に位置する場合に、無線ネットワークを介して無線ネットワーク・インターフェースによってメッセージの送信を開始するようにさらに構成される。
【００１４】
第３の実施例では、本発明のシステムは複数のセキュリティ層を含み、セキュリティ層は複数の有線ネットワークに関連付けられる。システムはまた、複数のゲートウェイノードを含み、各ゲートウェイノードは有線ネットワークのうちの１つに結合され、セキュリティ層のうちの１つに関連付けられる。ゲートウェイノードの各々は、メッセージを受信し、メッセージの少なくとも１つの宛先がその関連するセキュリティ層に位置する場合、その関連する有線ネットワークを介してメッセージを送信し、メッセージの少なくとも１つの宛先がセキュリティ層の異なる１つに位置する場合、別の無線ノードへの配信のためにメッセージを無線送信するように構成される。
【００１５】
第４の実施例では、本発明のコンピューター読取り可能な媒体はコンピュータープログラムを具体化する。コンピュータープログラムは、第１の無線ノードにおいてメッセージを受信するためのコンピューター読取り可能なプログラムコードを含む。第１の無線ノードは第１の有線ネットワークに関連付けられ、第１の有線ネットワークは第１のセキュリティ層に関連付けられる。コンピュータープログラムはまた、メッセージの少なくとも１つの宛先が第１のセキュリティ層に位置する場合に、第１の有線ネットワークを介してメッセージの送信を開始するためのコンピューター読取り可能なプログラムコードを含む。コンピュータープログラムは、メッセージの少なくとも１つの宛先が第２のセキュリティ層に位置する場合に、第２の無線ノードへの配信のためにメッセージの無線送信を開始するためのコンピューター読取り可能なプログラムコードをさらに含む。第２の無線ノードは第２の有線ネットワークに関連付けられ、第２の有線ネットワークは第２のセキュリティ層に関連付けられる。
【００１６】
他の技術的特徴は、添付の図面、詳細な説明及び添付の特許請求の範囲から当業者にとって容易に理解可能であろう。
本開示についてのより完全な理解については、添付の図面とともに考慮される以下の説明が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本開示による例示的な工業制御及び自動化システムを示す図である。
【図２】本開示による例示的なマルチノードを示す図である。
【図３】本開示によるシステムにおける複数のセキュリティ層への無線アクセスのための例示的な方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
詳細な説明
本特許明細書において本発明の原理を記載するために使用される、以下に説明される図１−３及び様々な実施例は、説明のみの目的で使用されるものであり、決して本発明の範囲を限定するように解釈されるべきでない。当業者であれば、任意の種類の適切に配置された装置又はシステムにおいて本発明の原理が実施され得ることを理解するであろう。
【００１９】
図１は本開示による一例の工業制御及び自動化システム１００を示す。図１に示される工業制御及び自動化システム１００の実施例は、説明のみの目的によるものである。工業制御及び自動化システム１００の他の実施例は本開示の範囲から逸脱することなく使用することができる。
【００２０】
この例示的な実施例では、工業制御及び自動化システム１００は１つ以上の処理要素１０２を含む。処理要素１０２は、種々様々の機能のうちの任意のものを実行し得る処理システム又は生産システムにおけるコンポーネントを表す。例えば、処理要素１０２は、（温度センサー又は圧力センサーなどの）センサー、（バルブ又はポンプなどの）アクチュエーター又は処理環境における任意の他のもしくは追加の設備を表してもよい。処理要素１０２の各々は、処理システム又は生産システムにおいて１つ以上の機能を行うための任意の適切な構造を含む。
【００２１】
１つ以上の制御部１０４が処理要素１０２に結合される。各制御部１０４は、１つ以上の処理要素１０２の動作を制御する。例えば、制御部１０４は１つ以上の処理要素１０２に制御信号を提供することができ、それによって、それらの処理要素１０２の動作を調節することができる。制御部１０４はまた、パイプを介して材料の流量についてのセンサー測定値を受信することなどにより、システム１００に関連した情報を受信することができる。制御部１０４は、測定された流量を使用してバルブを制御することなどによって、処理要素１０２の１つ以上を制御するために、このデータを使用することができる。各制御部１０４は、１つ以上の処理要素１０２を制御するための、任意のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの組合せを含む。制御部１０４は、例えば、１つ以上のプロセッサー、プロセッサーによって使用され、生成され又は収集された命令とデータを格納する１つ以上のメモリー、及び（イーサネット（登録商標）・インターフェースなどの）１つ以上のネットワーク・インターフェースを含んでもよい。特定の例として、制御部１０４は、ＭＩＣＲＯＳＯＦＴ（登録商標）ＷＩＮＤＯＷＳオペレーティング・システムを実行する計算装置を表してもよい。
【００２２】
ネットワーク１０６はシステム１００における様々なコンポーネント間の通信を容易にする。例えば、ネットワーク１０６は、ネットワーク・アドレス間で、インターネット・プロトコル（ＩＰ）パケット、フレーム・リレー・フレーム、非同期転送モード（ＡＴＭ）セル又は他の適切な情報を通信してもよい。ネットワーク１０６は、１つ以上のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、都市規模ネットワーク（ＭＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、インターネットなどのグローバルネットワークの全部もしくは一部、又は１つ以上の位置における任意の他の通信システムを含んでもよい。特定の例として、ネットワーク１０６は、単一のイーサネットネットワーク又は（ＨＯＮＥＹＷＥＬＬ  ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ  ＩＮＣ．のフォールト・トレラント・イーサネット、すなわち「ＦＴＥ」ネットワークなどの）１対の冗長なイーサネットネットワークを表してもよい。
【００２３】
キー・サーバー１０８はネットワーク１０６に結合され、工業制御及び自動化システム１００においてセキュリティをサポートする。例えば、キー・サーバー１０８は、システム１００における無線ノード又は無線デバイスなどの、工業制御及び自動化システム１００における様々なコンポーネントに対して、暗号鍵又は他のセキュリティデータを配信してもよい。暗号鍵又は他のセキュリティデータは、システム１００におけるより安全な無線通信又は他の通信を保証するために使用することができる。キー・サーバー１０８は、工業制御及び自動化システム１００における１つ以上のコンポーネントに暗号鍵又は他のセキュリティー情報を提供するための任意のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの組合せを含む。
【００２４】
スイッチ／ファイアウォール１１０は、ネットワーク１１２にネットワーク１０６を結合する。スイッチ／ファイアウォール１１０はまた、あるネットワークから別のネットワークまでトラフィックをルーティングしてもよい。スイッチ／ファイアウォール１１０はまた、１つのネットワーク上のトラフィックが別のネットワークに達することをブロックしてもよい。スイッチ／ファイアウォール１１０は、ハネウェル・コントロール・ファイアウォール（ＣＦ９）装置などの、２つのネットワーク間での通信の提供のための任意の適切な構造を含む。ネットワーク１１２は、イーサネット又はＦＴＥネットワークなどの任意の適切なネットワークを表してもよい。
【００２５】
１つ以上のプロセス制御サーバー１１４がネットワーク１１２に結合される。プロセス制御サーバー１１４は、制御部１０４及び処理要素１０２の動作及び制御をサポートするために様々な機能を行う。例えば、プロセス制御サーバー１１４は、測定データ又は制御信号などの、制御部１０４によって収集又は生成される情報をログしてもよい。プロセス制御サーバー１１４はまた、制御部１０４の動作を制御するアプリケーションを実行することができ、それによって、処理要素１０２の動作を制御する。さらに、プロセス制御サーバー１１４は、制御部１０４への安全なアクセスを提供することができる。各プロセス制御サーバー１１４は、１つ以上の制御部１０４へのアクセス又はそれらの制御を提供するための任意のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの組合せを含む。プロセス制御サーバー１１４は、例えば、１つ以上のプロセッサー、プロセッサーによって使用され、生成され又は収集される命令とデータを格納する１つ以上のメモリー、及び（イーサネット・インターフェースなどの）１つ以上のネットワーク・インターフェースを含んでもよい。特定の例として、プロセス制御サーバー１１４は、ＭＩＣＲＯＳＯＦＴ（登録商標）ＷＩＮＤＯＷＳオペレーティング・システムを実行する計算装置を表してもよい。
【００２６】
１つ以上のグラフィカル・ユーザー・インターフェース（ＧＵＩ）／操作卓（operator stations）１１５は、サーバー１１４などのシステム１００における様々なコンポーネントへのユーザー・アクセスを提供する、計算装置又は通信装置を表す。ＧＵＩ／操作卓１１５は、制御部及び／又はプロセス制御サーバーによって集められた情報を使用して、センサー及びアクチュエーターの動作履歴をユーザーが調査することを可能にすることができる。ＧＵＩ／操作卓１１５はまた、センサー、アクチュエーター、制御部又はプロセス制御サーバーの動作をユーザーが調節することを可能にすることができる。ＧＵＩ／操作卓１１５は、システム１００内のコンポーネントによって発行されたか又はシステム１００に送られたアラーム及びイベントの受信をユーザーが確認することをさらに可能にすることができる。ＧＵＩ／操作卓１１５の各々は、システム１００のユーザー・アクセス及び制御をサポートするための任意のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの組合せを含む。ＧＵＩ／操作卓１１５の各々は、例えば、１つ以上のプロセッサー、プロセッサーによって使用され、生成され又は収集される命令とデータを格納する１つ以上のメモリー、及び（イーサネット・インターフェースなどの）１つ以上のネットワーク・インターフェースを含んでもよい。特定の実施例では、ＧＵＩ／操作卓１１５の各々は、ＭＩＣＲＯＳＯＦＴ（登録商標）ＷＩＮＤＯＷＳオペレーティング・システムを実行する計算装置を表してもよい。
【００２７】
ルーター／ファイアウォール１１６はネットワーク１１８にネットワーク１１２を結合する。ルーター／ファイアウォール１１６は、安全なルーター又はルーター／ファイアウォールの組合せなどの２つのネットワーク間の通信の提供のための任意の適切な構造を含む。ネットワーク１１８は、イーサネット又はＦＴＥネットワークなどの任意の適切なネットワークを表してもよい。
【００２８】
追加のコンポーネントがネットワーク１１８に結合されるか、又はネットワーク１１８を介して通信する。例えば、履歴部（historian）１２０は、システム１００のコンポーネントから様々な情報を収集する装置を表してもよい。この情報は、システム１００の性能を分析するか、又はシステム１００における改善のための問題もしくは区域を識別する際などにおいて、後の使用のために格納することができる。システム１００の全体的な動作を管理し制御するために高度な監視アプリケーション１２２を使用してもよい。例えば、システム１００は、処理工場、製造工場又は他の施設において使用され得るし、高度な監視アプリケーション１２２は、工場又は他の施設を制御するのに使用されるアプリケーションを含み得る。特定の例として、高度な監視アプリケーション１２２は、エンタープライズ・リソース・プランニング（ＥＲＰ）、製造実行システム（ＭＥＳ）又は任意の他のもしくは追加の工場制御アプリケーションもしくはプロセス制御アプリケーションなどのアプリケーションを含んでもよい。履歴部１２０及び高度な監視アプリケーション１２２は、サーバーコンピューターのような任意の適切な装置の上で実行することができ、又はそのような装置によって提供することができる。
【００２９】
ルーター／ファイアウォール１２４はネットワーク１２６にネットワーク１１８を結合する。ルーター／ファイアウォール１２４は、スイッチ／ファイアウォールなどの２つのネットワーク間の通信の提供のための任意の適切な構造を含む。ネットワーク１２６は、イーサネット又はＦＴＥネットワークのような任意の適切なネットワークを表してもよい。
【００３０】
追加のコンポーネントがネットワーク１２６に結合されるか、又はネットワーク１２６を介して通信する。例えば、システム１００における処理要素１０２又は無線ノードもしくは無線デバイス、又はシステム１００によって監視もしくは制御される処理装置のメンテナンスなど、システム１００におけるコンポーネントのメンテナンスの予定を決めるか確認するために、メンテナンス・アプリケーション１２８を使用してもよい。別の例として、業務アプリケーション１３０は、システム１００において所望の機能を提供する任意の適切な種類のより高レベルのアプリケーションを表してもよい。メンテナンス・アプリケーション１２８及び業務アプリケーション１３０は、サーバーコンピューターなどの任意の適切な装置の上で実行することができるか、又はそのような装置によって提供することができる。
【００３１】
この例において、ルーター／ファイアウォール１２４は、非武装地帯（ＤＭＺ）１２５を含んでもよいし、その内部で使用されてもよいし、そうでなければそれに関連付けられてもよい。ＤＭＺ１２５は、ネットワーク１２６及びネットワーク１０６、１１２、１１８を分離する助けとなる。ＤＭＺ１２５は、ルーター／ファイアウォール１２４に加えて、アンチウイルスソフトウェア、ＩＮＴＥＬＡＴＲＡＣサーバーアプリケーション又は他のアプリケーションのような任意の数の他のコンポーネントを含んでもよい。これらのアプリケーションは、ＤＭＺ１２５の中の有線ネットワークによってルーター／ファイアウォール１２４に結合された計算装置によって実行されてもよい。
【００３２】
図１に示されるように、工業制御及び自動化システム１００はまた、無線センサー又は他の無線デバイスと通信するために１つ以上の無線ネットワークを含む。この例において、無線ネットワークは、ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃ、インフラストラクチャー・ノード（「Ｉノード」）１３４ａ−１３４ｃ及びリーフ・ノード１３６ａ−１３６ｅを使用して形成される。本明細書において、「マルチノード」なる語はゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード及び／又はインフラストラクチャー・ノードを指してもよい。
【００３３】
インフラストラクチャー・ノード１３４ａ−１３４ｃ及びリーフ・ノード１３６ａ−１３６ｅは互いに無線通信を行う。例えば、インフラストラクチャー・ノード１３４ａ−１３４ｃは、（ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃを介したネットワーク１０６、１１８及び１２６からなど）１つ以上の有線ネットワークを介して送信されたデータを受信し、当該データをリーフ・ノード１３６ａ−１３６ｅに無線通信してもよい。同様に、リーフ・ノード１３６ａ−１３６ｅは、（ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃを介してネットワーク１０６、１１８及び１２６へなど）１つ以上の有線ネットワークへの転送のために、データをインフラストラクチャー・ノード１３４ａ−１３４ｃへ無線通信してもよい。さらに、インフラストラクチャー・ノード１３４ａ−１３４ｃは、無線で互いにデータを交換してもよい。このように、ノード１３４ａ−１３４ｃ及び１３６ａ−１３６ｅは、大きなコンビナートなどの指定された地域に無線受信地域（wireless coverage）を提供することができる無線ネットワークを形成する。
【００３４】
この例において、ノード１３４ａ−１３４ｃ及び１３６ａ―１３６ｅはインフラストラクチャー・ノード及びリーフ・ノードに分割される。インフラストラクチャー・ノード１３４ａ−１３４ｃは、通常、ラインにより駆動される装置を表し、これらのノードが外部ソースから動作電力を受信することを意味する。その結果、これらのノード１３４ａ−１３４ｃは、通常、それの内蔵電源の動作寿命を増加させるために電力消費を最小化する必要はないので、その動作に制限はない。他方、リーフ・ノード１３６ａ−１３６ｅは、通常、電池により電力供給される装置を表し、これらのノードは内蔵電池又は他の電源から動作電力を受信する。このため、これらのノード１３６ａ−１３６ｅは、多くの場合、その内蔵電源の動作寿命を持続させるのを助けるために、動作がより制限される。特定の実施例において、インフラストラクチャー・ノード１３４ａ−１３４ｃはルーティング無線デバイスを表してもよい一方、リーフ・ノード１３６ａ−１３６ｅは非ルーティング（non-routing）無線デバイスを表してもよい。
【００３５】
ノード１３４ａ−１３４ｃ及び１３６ａ−１３６ｅの各々は、トランシーバー回路及びアンテナなどの、無線通信を容易にする任意の適切な構造を含む。ノード１３４ａ−１３４ｃ及び１３６ａ−１３６ｅの各々はまた、無線ネットワークを介して通信されるデータを生成又は使用するための機能などの他の機能を含んでもよい。例えば、リーフ・ノード１３６ａ−１３６ｅは工業施設における無線センサーを表してもよく、この場合、リーフ・ノードは施設内の諸特性を測定するために使用される。これらのセンサーはセンサー測定値を収集し、ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃを介して制御部１０４にセンサー測定値を通信してもよい。リーフ・ノード１３６ａ−１３６ｅはまた、制御部１０４から制御信号を受信し、工業施設の動作を調節することができるアクチュエーターを表してもよい。このように、リーフ・ノード１３６ａ−１３６ｅは、制御部１０４に物理的に接続される処理要素１０２を含んでもよいし、同様に処理要素１０２として動作してもよい。特定の例として、リーフ・ノード１３６ａ−１３６ｅは、ＨＯＮＥＹＷＥＬＬ  ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ  ＩＮＣ．のＸＹＲ５０００無線送信機、ＩＮＴＥＬＡＴＲＡＣ  ＰＫＳ装置及びＭＯＢＩＬＥ  ＳＴＡＴＩＯＮ  ＰＫＳ装置を表してもよい。
【００３６】
ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃは、１つ以上のインフラストラクチャー・ノード１３４ａ−１３４ｃ及び場合により１つ以上のリーフ・ノード１３６ａ−１３６ｅと無線で通信し、これらにデータを送信し、これらからデータを受信する。ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃはまた、互いに無線で通信し、データを送信し、データを受信する。ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃは、さらに、ネットワーク１０６、１１８及び１２６によって使用されるプロトコルと、ノード１３４ａ−１３４ｃ及び１３６ａ−１３６ｅによって使用されるプロトコルとの間でデータを変換してもよい。例えば、ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃは、（ネットワーク１０６、１１８及び１２６を介して伝送される）イーサネット・フォーマットのデータを、ノード１３４ａ−１３４ｃ及び１３６ａ−１３６ｅによって使用される、（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ、８０２．１１ｎ、８０２．１５．３、８０２．１５．４又は８０２．１６プロトコルフォーマットなどの）無線プロトコルフォーマットへと変換してもよい。ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃはまた、ネットワーク１０６、１１８及び１２６を介した送信のため、ノード１３４ａ−１３４ｃ及び１３６ａ−１３６ｅのうち１つ以上から受信されたデータを、イーサネット・フォーマットのデータへ変換することができる。その上、ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃは、無線ネットワークを生成し維持するために使用される、ネットワーク生成及びセキュリティなどの様々な他の機能をサポート又は実行することができる。さらに、以下に述べるように、ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃは、システム１００における適正なネットワークレベルに対する無線トラフィックのルーティングをサポートすることができる。
【００３７】
いくつかの実施例では、ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード及びインフラストラクチャー・ノードは、同じ種類の物理デバイスを表してもよいが、ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノードは、制御部層（controller layer）においてそのコード・スタック内で実行される追加のゲートウェイ・ソフトウェア・モジュールを有してもよいし、ネットワーク・インターフェース層において追加のコードを有してもよいし、及び／又は他の機能を有してもよい。記載を明確にする目的で、ここではゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノードは、ゲートウェイ実行コード／機能を実行するように構成され、１つ以上のネットワーク間のゲートウェイとして作用するように構成されたインフラストラクチャー・ノードを含んでもよい。各ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃは、システムにおける１つ以上のネットワークレベルに対して、無線で通信されるデータを提供するための任意の適切な構造を含む。マルチノード（ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード及びインフラストラクチャー・ノードを含んでもよい）の１つの例示的な実施例が図２に示され、以下に説明される。
【００３８】
特定の実施例において、インフラストラクチャー・ノード（ゲートウェイ及び他のものの両方）は、コンビナート内の適切な位置に設置することができる。これらの位置は、実地調査、用途（ノードがどのように使用されるか）及び使用される無線プロトコルに基づいてもよい。実地調査は、ＬＯＳ（light-of-sight）アクセスについての考察のほかに物理的及び一時的な障壁についての考察を含んでもよい。ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノードはまた、有線ネットワークアクセスが可能な位置の近くに配置することができる。ノードに関連付けられるアンテナは、ノード自体に、ノードに隣接して、又はノードから離して配置してもよい。ノードについての位置を選択する際には、ノードとそのアンテナのための所要電力もまた考慮され得る。さらに、ノードは、無線受信地域が存在しないか、又はコンビナートの物理的な境界の外側の地域に制限されているような位置に配置することができる。
【００３９】
動作の１つの態様において、システム１００は、異なる部分又はレベルに分割されてもよい。例えば、ネットワーク１０６は、制御部１０４（処理要素１０２に結合される）を含むか又はこれに結合されるレベル１の制御ネットワーク層を表してもよい。ネットワーク１１２は、プロセス制御サーバー１１４並びにＧＵＩインターフェース（操作卓（operator station））、（ＨＯＮＥＹＷＥＬＬの  ＡＰＰ  ＮＯＤＥ、ＡＣＥ  ＮＯＤＥ及びＥＸＰＥＲＩＯＮ  ＰＫＳサーバーのような）上級の制御部、警報管理部、システム構成ファイル及びローカルの履歴部などの他のコンポーネントを含むか又はこれらに結合される、レベル２の制御ネットワーク層を表してもよい。ネットワーク１１８は、履歴部１２０及び高度な監視アプリケーション１２２（最適化ツール（optimizer）、ＨＯＮＥＹＷＥＬＬの  ＲＭＰＣＴ  ＰＲＯＦＩＴ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲのような高度な制御及び履歴部コレクターノードを含んでもよい）を含むか又はこれらに結合されるレベル３の上級アプリケーション・ネットワーク層を表してもよい。ネットワーク１２６は、メンテナンス・アプリケーション１２８及び（ドメイン制御部及びＲＡＤＩＵＳサーバーのような）業務アプリケーション１３０を含むか又はこれらに結合されるレベル４の層を表してもよい。レベル１−３は、まとめて、プロセス制御ネットワーク（ＰＣＮ）と呼ばれてもよい。ネットワーク１１８より上のすべてを業務ＬＡＮと呼んでもよいし、ＤＭＺ１２５は（ルーター／ファイアウォール１２４内、別の装置内、又は別々になど）ネットワーク１１８と１２６の間に配置されてもよい。ＤＭＺ１２５は、ＰＣＮがＤＭＺ１２５までデータを押し上げることを可能にしてもよく、ＤＭＺ１２５上のノードは、ＤＭＺ１２５又は業務ＬＡＮ（ネットワーク１２６）上でクライアントに対してデータを供給してもよい。これは、業務アプリケーション・クライアント並びにＤＭＺアプリケーション及びクライアントがＰＣＮにデータを直接的に要求するのを防ぐためのセキュリティ目的のために行われてもよい。システム１００におけるこれらのレベルの各々は、セキュリティ・パラダイム又はセキュリティ・ドメインに関連付けられてもよく、システム１００におけるセキュリティ・パラダイム又はセキュリティ・ドメインはレベルごとに異なっていてもよい。
【００４０】
従来のシステムにおける１つの問題は、無線ネットワークからのデータをシステムの異なるネットワークレベルへしばしば持ち込む必要があることである。例えば、あるデータはシステムの１つのネットワークレベルへもたらされる必要があるかもしれず、一方、無線ネットワークを横断する他のデータは、システムの異なるネットワークレベルへと向かう必要があり得る。特定の例は、センサーからのプロセス変数データが制御部に向かう必要があり、一方、（制御部が必要としない）診断データがメンテナンス・アプリケーションに向かう必要がある場合である。従来のシステムにおいて、それぞれのレベルのセキュリティ・パラダイム／セキュリティ・ドメインに違反することなくシステムの異なるネットワークレベルにこのデータを適切にルーティングすることは、多くの場合困難である。また、（センサーのようなフィールドＩ／Ｏデバイスなどの）単一の装置からのデータを、当該装置からの（診断情報のような）業務ＬＡＮ情報が業務ＬＡＮにのみ向かう一方で、プロセス変数、モード及びプロセス・クリティカル警報がプロセス制御ネットワークにのみ向かい続けるように、解析及びルーティングすることは、多くの場合難しい。
【００４１】
本開示によれば、ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃは、インフラストラクチャー・ノード１３４ａ−１３４ｃ及びリーフ・ノード１３６ａ−１３６ｅのためのアクセス・ポイントとして役立つことができる一方、システム１００内の複数のネットワークレベルに対するゲートウェイとして作用することもできる。さらに、ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃは、インフラストラクチャー・ノード１３４ａ−１３４ｃ及びリーフ・ノード１３６ａ−１３６ｅからのトラフィックがシステム１００内の適切なレベルにルーティングされることを可能にするプロトコル及び／又は装置構成をサポートする。例えば、特定のセンサー（リーフ・ノード）からのデータは、（ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａのような）ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノードによって受信することができる。ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノードは、それが受信するデータがそのゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノードに関連付けられたネットワークレベル又は異なるゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノードに関連付けられたネットワークレベルに提供される必要があることを決定することができる。受信されるデータがそのゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノードに関連付けられたネットワークレベルに提供される必要がある場合、ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノードは、（ネットワーク１０６のような）そのローカルの有線ネットワークを介してデータを送信することができる。受信されるデータが異なるネットワークレベルに提供される必要がある場合、ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノードは、（直接的又は間接的に、他のゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード又はインフラストラクチャー・ノードのような他のノードを介して）別のゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノードにデータを送信することができる。このように、データは、有線ネットワークにおいて行き来する異なるセキュリティ・パラダイム又はセキュリティ・ドメインに関連した様々な問題に遭遇することなく、ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃを介して適切なネットワークレベルに提供することができる。
【００４２】
図示されないが、複数のゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノードは、１つのネットワークレベルに接続され、そのレベルに対する複数のゲートウェイとして役立つことができる（複数のゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノードは同時にアクティブになり得る）。また、同じシステム１００における複数のゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノードもまた、異なるネットワークレベルに接続することができる。ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノードによって形成されたネットワークは、異なるレベルにおける複数の接続をサポートしてもよい。例えば、これにより、単一の物理的な無線ネットワークを介して仮想的なトラフィック分離を可能にし得る。
【００４３】
特定の実施例において、ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃは、複数の仮想ＬＡＮ（ＶＬＡＮ）、複数の仮想プライベート・ネットワーク（ＶＰＮ）及び／又は複数のサービスセット識別子（ＳＳＩＤ）を使用して、異なるネットワークレベルのトラフィックを分離することができる。各レベルのトラフィックは、異なるＶＬＡＮ、ＶＰＮ及び／又はＳＳＩＤを使用することができる。ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃ及び（インフラストラクチャー・ノード及びリーフ・ノードなどの）他のノードはまた、メッセージのマーキングをサポートすることができ、メッセージは、メッセージの宛先であるシステム１００内のレベルを識別するためにタグ付けされる。これにより、ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃは、より効率的に、メッセージを解析し、又は適切な宛先へルーティングすることが可能となる。特定の例として、マーキングは、システム内の単一のレベル又は複数のレベルについてのメッセージをマーキングすることを含んでもよく、これにより、ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃは、メッセージを解析し、又は適切な宛先へルーティングすることが可能となる。別の特定の例として、無線ネットワーク上で（又は無線装置によって）もたらされるデータのタグ付けは、不必要に渋滞している有線トラフィックが無線ネットワークに達するのを防ぐためによりよいフィルタリングを行うことができるよう、ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃが無線データ及び有線データを区別することを可能にするために使用することができる。このタグ付けはさらに、ネットワーク・ループを引き起こすことなく有線ルーターを介して既に接続されている異なる有線ネットワークに無線ネットワークが接続することを可能にするために、ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃがネットワークトラフィックをフィルタリングすることを可能にするために使用することができる。
【００４４】
以下は、単一のデバイスに関連付けられたデータがシステム内の１つ又は複数のネットワークレベルへ提供されることを、プロトコル及び／又は装置構成がどのようにして可能にするかについて特定の例を表す。例えば、装置構成及び／又はプロトコルは、制御部１０４による使用のために、１つ以上のゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃが、（無線のリーフ・ノードなどの）無線フィールドＩ／Ｏデバイスからのプロセス変数メッセージを認識してレベル１へルーティングすることを可能にしてもよい。同じ無線フィールドＩ／Ｏデバイスは、後に、レベル４におけるメンテナンス・アプリケーション１２８についての値を有するにすぎない診断メッセージを生成してもよい。この場合、診断メッセージは、１つ以上のゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃによって適切に認識され、（メッセージがレベル１−３を介して最初に送信されることを要求することなく）レベル４上のメンテナンス・アプリケーション１２８に送信されてもよい。さらに、無線ネットワークにおいて、タブレットＰＣなどのモバイルのヒューマン・マシン・インターフェース装置があってもよい。これらの装置は、適切なレベルにおいてゲートウェイとして作用する１つ以上のゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃを介してＤＭＺ１２５にこれら装置の（読み出し／書き込み要求などの）情報をルーティングさせてもよい。タブレットＰＣ又は他の装置が、例えば、主にレベル１のトラフィックを供給する地域にある場合でさえ、これが生じ得る。とりわけ、これにより、ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード１３２ａ−１３２ｃが、単一の物理的な無線ネットワークを介して仮想的なトラフィック分離をサポートすることを可能にし得る。
【００４５】
任意の適切なセキュリティ機構を使用することができることに留意されたい。上に注意されるように、暗号鍵はシステム１００内の装置によって使用することができる。他のセキュリティ機構は、ファイアウォール（それらの様々なものが上述されている）、メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）フィルタリング、ＶＬＡＮ、ＶＰＮ及び遠隔アクセス・ダイアルアップ・ユーザー・サービス（ＲＡＤＩＵＳ）を含む。システム１００内の任意の適切な位置においてこれらの機構を使用することができる。
【００４６】
図１は工業制御及び自動化システムの１００の１つの例を示すが、様々な変更が図１に対してなされてもよい。例えば、工業制御及び自動化システム１００は、任意の数の処理要素、制御部、有線ネットワーク、サーバー、アプリケーション、ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード、インフラストラクチャー・ノード、リーフ・ノード及び他のコンポーネントを含んでもよい。また、図１に示される機能の分割は説明のみのためのものである。図１中の様々なコンポーネントは組み合わせても省略してもよいし、特定の必要性によって追加のコンポーネントを加えることもできる。さらに、単一の無線ネットワークを含むように記載されるが、工業制御及び自動化システム１００は任意の数の無線ネットワークをサポートすることができる。その上、図１中の通信パス及びシステム・レイアウトは説明のみのためのものであり、実施に依存して変更することができる。特定の例として、図１中の無線ノード（１３２ａ−１３２ｃ、１３４ａ−１３４ｃ、１３６ａ−１３６ｅ）は、任意の適切な配置で互いに通信することができる。さらに、図１は、システムにおける複数のネットワーク層へのアクセスが使用できる１つの動作環境を示す。この機能は、任意の適切な工業制御及び自動化システムもしくは環境、又は非工業制御及び自動化システムもしくは環境において使用することができる。
【００４７】
図２は本開示による例示的なマルチノード２００を示す。図２に示されるマルチノード２００の実施例は説明のみのためのものである。本開示の範囲から逸脱することなく、マルチノード２００の他の実施例を使用することができる。また、説明を容易にするため、図２中のマルチノード２００は図１のシステム１００に関連して説明される。マルチノード２００は任意の他の適切なシステムにおいて使用されてもよい。
【００４８】
この例において、マルチノード２００は、図１のゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード及びインフラストラクチャー・ノードを表してもよい。図２に示されるように、マルチノード２００はアンテナ２０２及び無線マルチノード・トランシーバー回路２０４を含む。アンテナ２０２及びトランシーバー回路２０４は、マルチノード２００と例えば（他のゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード及び／又はインフラストラクチャー・ノードなどの）他のマルチノードとの間の無線通信を容易にする。（９００ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ又は他のＲＦ信号を含む）無線周波数（ＲＦ）信号など、無線ノードと通信するために任意の適切な無線技術を使用することができる。特定の例として、ノードは、ＩＥＥＥ  ８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ、８０２．１１ｎ、８０２．１５．３、８０２．１５．４又は８０２．１６のプロトコルフォーマットを使用して通信することができる。アンテナ２０２は、ＲＦアンテナなどの、無線信号の送受信のための任意の適切な構造を表す。トランシーバー回路２０４は、アンテナ２０２を使用して無線通信を容易にするための任意の適切な構造を含む。トランシーバー回路２０４は、例えば、入力信号を処理する増幅器、フィルター及びアナログ／デジタル変換器、並びに出力信号を処理する増幅器、フィルター及びデジタル／アナログ変換器を含んでもよい。
【００４９】
同様にして、マルチノード２００はまた、アンテナ２０６及びリーフ・ノード・トランシーバー回路２０７を含む。アンテナ２０６及びトランシーバー回路２０７は、マルチノード２００と、無線センサー及びアクチュエーターなどの１つ以上のリーフ・ノード１３６ａ−１３６ｅとの間の無線通信を容易にする。（９００ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ又は他のＲＦ信号を含む）ＲＦ信号など、リーフ・ノードと通信するための任意の適切な無線技術を使用することができる。アンテナ２０６はＲＦアンテナなどの無線信号の送受信のための任意の適切な構造を表す。トランシーバー回路２０７は、アンテナ２０６を使用して無線通信を容易にするための任意の適切な構造を含む。
【００５０】
さらに、マルチノード２００はまた、アンテナ２０８及び他のトランシーバー回路２０９を含む。アンテナ２０８及びトランシーバー回路２０９は、マルチノード２００と、８０２．１１準拠のラップトップ・コンピューター、ハンドヘルド装置又は他の装置などの、携帯ユーザー装置又は他のユーザー装置との間の無線通信を容易にする。特定の実施例では、アンテナ２０８及びトランシーバー回路２０９はＷｉＦｉ通信を使用して無線通信を容易にすることができる。（９００ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ又は他のＲＦ信号を含む）ＲＦ信号など、ユーザー装置と通信するために任意の適切な無線技術を使用することができることに留意されたい。アンテナ２０８は、ＲＦアンテナなどの無線信号の送受信のための任意の適切な構造を表す。トランシーバー回路２０９は、アンテナ２０８を使用して無線通信を容易にするための任意の適切な構造を含む。
【００５１】
１つ以上の有線ネットワーク・インターフェース２１０は、（ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノードとして動作するように構成されている場合には）１つ以上の有線ネットワークを介してマルチノード２００が通信することを可能にする。例えば、単一のネットワーク・インターフェース２１０は、マルチノード２００が単一のイーサネット・ネットワークを介して通信することを可能にすることができ、１対のネットワーク・インターフェース２１０は、マルチノード２００がＦＴＥネットワークを介して通信することを可能にすることができる。ここでのイーサネットの使用は説明のみのためのものであり、任意の他のネットワーク・プロトコル又は追加のネットワーク・プロトコルをマルチノード２００によって使用することができる。各ネットワーク・インターフェース２１０は、有線ネットワークを介して通信を容易にする任意の適切な構造を含む。物理的なケーブルなど、有線ネットワークの物理コネクター２１１は、有線ネットワーク・インターフェース２１０を有線ネットワークへ物理的に結合する。有線ネットワークの物理コネクター２１１は、メスのＲＪ−４５ジャックなどの任意の適切な物理コネクターを表す。
【００５２】
この例において、マルチノード２００は制御部２１２及びメモリー２１４を含む。制御部２１２は、マルチノード２００の全体的な動作を制御する。例えば、以下に述べられるように、制御部２１２は、センサー又は他のインフラストラクチャー／リーフ・ノードからのメッセージのルーティングを制御することができる。これらのメッセージは、（ｉ）メッセージがマルチノード２００に関連したネットワークレベルに対するデータを含む場合、ネットワーク・インターフェース２１０に、又は、（ｉｉ）メッセージが別のマルチノードに関連したネットワークレベルに対するデータを含む場合、別のマルチノード（ゲートウェイ・インフラストラクチャー又はインフラストラクチャー）への通信のためのトランシーバー回路２０４に、ルーティングすることができる。制御部２１２は、マルチノード２００を制御するための、任意の適切なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの組合せを含む。制御部２１２は、例えば、マイクロプロセッサー、マイクロコントローラー、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、状態機械、組合せ論理又は任意の他のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの組合せを表してもよい。メモリー２１４は、揮発性及び／又は不揮発性メモリーのような、任意の適切な記憶装置及び取り外し可能な装置を表す。メモリー２１４は、制御部２１２によって使用される命令及び／又は制御部２１２によって使用され、生成され又は収集されるデータなどの、任意の適切なデータを格納するために使用することができる。
【００５３】
この例において、制御部２１２は、マルチノード２００の動作をサポートするために様々な機能を含むか、実行するか、そうでなければ提供する。これらの機能は説明のみのためのものである。マルチノード２００の動作をサポートするために任意の他の機能又は追加の機能を使用することができる。また、制御部２１２によって実行されるソフトウェア／ファームウェア命令の使用、及び／又は制御部２１２内のハードウェアの使用などの、任意の適切な方法でこれらの機能を実施することができる。
【００５４】
タグ付け機能２１６は、マルチノード２００により取り扱われる様々なメッセージのタグ付け又はマーキングをサポートする。例えば、タグ付け機能２１６は、制御部２１２が、受信されたメッセージを分析し、メッセージの宛先であるネットワークレベルを決定することを可能にすることができる。特定の例として、診断情報がレベル４に向けられ得る一方、センサー又は他のノードからの処理値はレベル１に向けられ得る。制御部２１２は、特定のメッセージが向けられるレベルを決定するために任意の適切な技術を使用することができる。例えば、制御部２１２は、メッセージについての適当な宛先レベルを識別するために、メッセージの内容を分析してもよい。制御部２１２はまた、メッセージが向けられたレベルを識別する、（センサーによってメッセージに挿入されたデータなどの）メッセージ中へ埋め込まれたデータ又はメッセージに関連付けられるデータを使用することができる。タグ付け機能２１２は、ここでは、マルチノード２００の制御部２１２内に存在するものとして示されるが、タグ付け機能は、メッセージを生成するコンポーネントによるなど、システム１００の任意のノードまたは他のコンポーネントにおいて実施することができる。
【００５５】
ルーティング機能２１８は、システム１００における適切なネットワークレベルへのメッセージのルーティングをサポートする。例えば、ルーティング機能２１８は、（ネットワーク・インターフェース２１０を介して受信される）有線ネットワークからのデータを、１つ以上の無線ノードへとルーティングすることができる（無線マルチノード・トランシーバー回路２０４、リーフ・ノード・トランシーバー回路２０７又は他のトランシーバー回路２０９によって送信される）。ルーティング機能２１８はまた、（無線マルチノード・トランシーバー回路２０４、リーフ・ノード・トランシーバー回路２０７又は他のトランシーバー回路２０９を介して受信される）１つ以上の無線ノードからのデータを、有線ネットワーク（ネットワーク・インターフェース２１０を介して送信される）、別のマルチノード（トランシーバー回路２０４によって送信される）又はリーフ・ノードもしくは他の装置（リーフ・ノード・トランシーバー回路２０７又は他のトランシーバー回路２０９によって送信される）のいずれかへとルーティングすることができる。１つ以上の無線ノードから有線ネットワーク又は別のマルチノードへデータをルーティングするか否かの決定は、データのタグ付けに基づいてもよい。別のネットワークレベルに向けられるものとしてタグ付けされたデータをトランシーバー回路２０４に送信することができる一方、マルチノード２００に関連付けられるネットワークレベルに向けられるものとしてタグ付けされたデータをネットワーク・インターフェース２１０に送信することができる。
【００５６】
フィルター機能２２０は、あるデータが無線ネットワークへ渡され及び／又は無線ネットワークから渡されるのを防ぐために使用することができる。例えば、ＦＴＥネットワークは、周期的に「ハートビート（heartbeat）」トラフィックを放送するコンポーネントを通常含む。「ハートビート」トラフィックは、ＦＴＥネットワーク中のコンポーネントがＦＴＥネットワークを介して通信パスを識別することを可能にする。しかし、この種のトラフィックは、通常、無線コンポーネントに必要とされず、フィルター機能２２０はこのトラフィックが無線ネットワークに達することを阻止することができる。同様に、無線ネットワークは、リーフ・ノードからマルチノードまでの冗長経路をサポートすることができ、同じメッセージの複数のコピーは異なるパスを通ってマルチノード２００に達し得る。フィルター機能２２０は、無線で送信されたメッセージのコピーを識別し、有線ネットワークへ当該メッセージの１つのコピーを提供することができる。
【００５７】
プロトコル・ハンドラー２２２は、１つの通信又は装置プロトコルを扱うか又は別のものへマッピングする。プロトコル・ハンドラー２２２はまた、トンネリングを扱い、メッセージがホスト・プロトコルにおいて（有線ネットワークのメッセージを無線プロトコルへラッピングすることなどにより）「ラッピング」されることを可能にする。ＩＳＡ１００標準によれば、リーフ・ノード１３６ａ−１３６ｅによって同様にこの機能の一部を行うことができる。任意の場合において、プロトコル・ハンドラー２２２の出力は、タグ付け機能２１６に提供することができ、又は、既にタグ付けされている場合には、ルーティング機能２１８に提供することができる。プロトコル・ハンドラー２２２の追加の詳細は、参照により本明細書に組み込まれる以下の米国特許出願公開公報に見ることができる：米国特許出願公開第２００７／００２５２４６号、米国特許出願公開第２００７／０２８０１４４号、米国特許出願公開第２００７／０２８０１７８号及び米国特許出願公開第２００７／０２８０２８６号。
【００５８】
図２はマルチノード２００の１つの例を示すが、様々な変更が図２に対してなされてもよい。例えば、図２中の機能の分割は説明のみのためのものである。図２中の様々なコンポーネントは組み合わせるか又は省略することができ、特定の必要性により追加のコンポーネントを加えることができる。また、任意の他の適切な方法でマルチノード２００の機能を実施することができ、マルチノード２００の機能は図２に示される特定のコンポーネントに限定されない。さらに、たとえ「無線ノード」が有線接続を介してデータを送信及び／又は受信する能力を同様に有するとしても、「無線ノード」は、データを無線で送信及び／又は受信することができる任意の装置を表す。
【００５９】
図３は、本開示によるシステムにおける複数のセキュリティ層への無線アクセスのための例示的な方法３００を示す。図３に示される方法３００の実施例は説明のみのためのものである。本開示の範囲から逸脱することなく、方法３００の他の実施例を使用することができる。
【００６０】
メッセージはステップ３０２においてネットワーク・インターフェースを介して受信される。これは、例えば、アンテナ２０２及びトランシーバー回路２０４、アンテナ２０６及びトランシーバー回路２０７、又はアンテナ２０８及びトランシーバー回路２０９を介してマルチノード２００がメッセージを無線で受信することを含んでもよい。これはまた、マルチノード２００が、その有線ネットワーク・インターフェース２１０を介してメッセージを受信することを含んでもよい。メッセージは、別のマルチノード（インフラストラクチャー・ノード又はゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノード）、携帯ユーザー装置、無線センサー、アクチュエーター、他のリーフ・ノード又は有線コンポーネントなどの任意の適切なソースによってもたらされてもよい。
【００６１】
メッセージに関連付けられる１つ以上のネットワークレベルが、ステップ３０４において識別される。これは、例えば、制御部２１２がメッセージ中のタグを識別することを含んでもよく、タグは、（メッセージの宛先のネットワークレベルなどの）メッセージに関連付けられるネットワークレベルを識別する。これはまた、制御部２１２が、メッセージについてのタグを生成するか、そうでなければメッセージを受信するためにネットワークレベルを識別することを含んでもよい。
【００６２】
ステップ３０６において、メッセージをフィルタリングするべきか否かについて決定がなされる。これは、例えば、メッセージがさらなる送信を意図されていないかもしくはさらなる送信を必要としていないＦＴＥハートビート・トラフィック又は他のメッセージを表すか否かを制御部２１２が決定することを含んでもよい。メッセージがフィルタリングされるべき場合には、マルチノードはステップ３０８においてメッセージを廃棄する。
【００６３】
そうでなければ、マルチノードは、複数のネットワークレベルのうちの１つに関連付けられ、ステップ３１０において、メッセージがそのネットワークレベルに向けられるか否かにつき決定がなされる。そうであるならば、メッセージはステップ３１２において有線ネットワークを介して送信される。これは、例えば、制御部２１２が、その有線ネットワーク・インターフェース２１０を介して１つ以上の有線ネットワークを介してメッセージを送信することを含んでもよい。メッセージの内容は、任意の適切な方法で受信され又は修正されるように送信することができる。
【００６４】
ステップ３１４において、メッセージが異なるネットワークレベルに向けられるか否かについての決定もなされる。そうであるならば、メッセージはステップ３１６において少なくとも１つの他のゲートウェイへ送信される。これは、例えば、制御部２１２が、そのアンテナ２０２及びトランシーバー回路２０４を介して１つ以上のゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノードへメッセージを送信することを含んでもよい。メッセージは、ゲートウェイ・インフラストラクチャー・ノードに直接的又は間接的に送信することができる。また、適切なネットワーク・アドレスを含むように又は少なくとも１つの他のゲートウェイに関連した他の識別子を含むようにするなど、任意の適切な方法でメッセージを修正することができる。
【００６５】
図３はシステムにおける複数のセキュリティ層への無線アクセスのための方法３００の１つの例を示すが、様々な変更が図３に対してなされてもよい。例えば、一連のステップとして示されているが、図３の様々なステップは重複してもよいし、並列に生じてもよいし、複数回生じてもよいし、又は異なる順序で生じてもよい。特定の例として、ステップ３０２−３１２は複数回繰り返されてもよく、ステップ３１４−３１８は複数回繰り返されてもよい。別の特定の例として、ステップ３１４−３１８が生じている間にステップ３０２−３１２が生じてもよい（無線ネットワークを介して受信されるメッセージ及び有線ネットワークを介して受信されるメッセージの処理を可能にする）。また、無線ネットワークを介して受信されたメッセージを転送するべきかどうかを判断するためにフィルタリングが行われる場合など、無線ネットワーク又は有線ネットワークを介して受信されたメッセージの処理中に他のステップが生じてもよい。
【００６６】
いくつかの実施例では、上述された様々な機能は、コンピューター読取り可能なプログラムコードから形成され、コンピューター読取り可能な媒体で具体化されるコンピュータープログラムによって実施されるか又はサポートされる。「コンピューター読取り可能なプログラムコード」なる語は、ソース・コード、オブジェクトコード及び実行可能コードを含む任意の種類のコンピューター・コードを含む。「コンピューター読取り可能な媒体」なる語は、読み出し専用メモリー（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリー（ＲＡＭ）、ハードディスク・ドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、ディジタル・ビデオ・ディスクもしくはディジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）、又は任意の他の種類の媒体などの、コンピューターによってアクセスすることができる任意の種類の媒体を含む。
【００６７】
この明細書の全体にわたって使用される語及び語句の定義を述べることは効果的であり得る。「結合」なる語及びその派生語は、それらの要素が互いと物理的に接触してもしなくても、２つ以上の要素間の任意の直接的又は間接的な通信を指す。「アプリケーション」及び「プログラム」なる語は、（ソース・コード、オブジェクトコード又は実行可能コードを含む）適切なコンピューター・コードにおける実施に適した、１つ以上のコンピュータープログラム、ソフトウエア・コンポーネント、命令のセット、手続き、機能、オブジェクト、クラス、インスタンス、関連するデータ、又はそれらの一部を指す。「送信する」、「受信する」及び「通信する」なる語は、それらの派生語と同様に、直接的な通信及び間接的な通信の両方を包含する。「含む」及び「備える」なる語は、それらの派生語と同様に、限定のない包含を意味する。「又は」なる語は包括的なものであり、及び／又は、を意味する。「関連付けられる」及び「それに関連付けられる」なる語は、それらの派生語と同様に、含むこと、内部に含まれること、相互に接続すること、包含すること、内部に包含されること、接続すること、結合すること、通信すること、協働すること、インターリーブすること、並置すること、近いこと、結びつけられること、有していること、特性を有していることなどを意味してもよい。「制御部」なる語は、少なくとも１つの動作を制御する任意の装置、システム又はそれらの部分を意味する。制御部は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はそれらの少なくとも２つのある組合せにおいて実施されてもよい。任意の特定の制御部に関連した機能は、ローカルに又は遠隔に、中心に集められてもよいし分散されてもよい。
【００６８】
本開示はある実施例及び一般に関連する方法について説明してきたが、これらの実施例及び方法の変更及び置換は当業者にとって明らかであろう。従って、例示的な実施例についての上述の説明は、本開示を定義も制約もしない。添付の特許請求の範囲によって規定されるように、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、他の変更、置換及び入れ替えもまた可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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