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JP2018530111A - 照明デバイスのコミッショニング - Google Patents

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Abstract

複数のノードのうちの少なくともいくつかが無線ネットワークに参加することを可能にする方法であって、複数のノードの各々は、無線ネットワーキングプロトコルに従って動作し、照明システムのコンポーネントである。開始ユニットは、ネットワークのプロトコルを使用してディスカバリ要求を無線でブロードキャストし、該プロトコルに従って、各他のノードは、所定の範囲内にある場合にのみ、開始ユニットからブロードキャストされるディスカバリ要求に応答する。したがって、1つ以上の範囲内ノードは各々、開始ユニットからのディスカバリ要求に応答し、それによって、ネットワークに参加するが、1つ以上の範囲外ノードは応答しない。１つ以上の範囲内のノードはまた、１つ以上の範囲外ノードによる受信のためディスカバリ要求を再ブロードキャストする中継ノードとしても機能する。１つ以上の範囲外ノードは、再ブロードキャストされるディスカバリ要求に応答し、それにより、無線ネットワークに参加する。図４参照。

Description

本開示は、ZigBee Light Link（ZLL）ネットワークなどの照明デバイスのネットワークのコミッショニングに関する。
メッシュネットワーキングは、ネットワーク内の各ノードが、自身の目的のためにデータをキャプチャできるだけでなく、ネットワーク内の別のノードにデータを転送するリレーとしても機能することができる、ネットワーキングトポロジの一種である。一例は、メッシュネットワーキング用に設計されたZigBee Light Linkを含む一連のプロトコルを指す、ZigBeeである。
ZigBee Light Link（ZLL）は、LED照明制御用に設計されたオープンスタンダードである。ZLLにしたがって構成されるLED照明器具、センサ、タイマ、リモコン、及びスイッチなどのコンポーネントは、これを調整する特別なデバイスなしでネットワークに接続することができる。ZLLベースのシステムの一例として、PhilipsのHueは、ブリッジコントローラ及び複数の照明ノード（例えば、LED"電球"）を含むZLLベースの照明システムである。ブリッジデバイスは、ZigBeeデバイス（例えば、照明ノード）とIPデバイス（例えば、スマートフォンやタブレット）などの1つ以上の他のデバイスとの間のブリッジング機能を備えているが、少なくともZLLネットワーキングプロトコルの目的のために、集中型コーディネータ(centralized coordinator)としては機能しない。
消費者が自宅の照明ネットワークにデバイスを簡単にインストールし追加できるように、ZLLは、消費者にとって単純であり、コーディネータの必要のないコミッショニングメカニズムを含む。このメカニズムは、タッチリンク(Touchlink)として知られている。PhilipsのHueシステムを例にとると、タッチリンクベースのネットワークコミッショニングの基本ステップ、すなわち、ブリッジコントローラ及び電球のような複数の他のノードをZLLネットワークに接続するプロセスは次のとおりである。
まず、ユーザは、スマートフォンアプリを使用して「新しい電球を発見する」動作(operation)を呼び出すことによって、ネットワーク作成プロセスを開始する。
次に、ブリッジコントローラは、タッチリンクコミッショニングプロセスのデバイスディスカバリ手順を実行する。イニシエータとして、ブリッジコントローラは、おおよそ250msである所定の間隔で間隔を置いて、8つのPAN間（パーソナルエリアネットワーク間(inter personal area network)）スキャン要求コマンドフレームをブロードキャストする。スキャン要求を受信するデバイス（例えば、電球）は、応答するかどうかを選択することができ、そうであれば、デバイスは、イニシエータにスキャン応答PAN間コマンドフレーム(scan response inter-PAN command frame)をユニキャストする。デバイスは、そのRSSI（受信信号強度インジケータ）が、イニシエータのいわゆるタッチリンク近傍範囲(Touchlink vicinity range)を判断する、ある製造者固有閾値を上回る場合にのみ、受信したスキャン要求に応答する。換言すれば、上記範囲内に位置するデバイスのみが、イニシエータによって発見されることができる。
次に、ブリッジは、上記ステップで発見されたデバイスの1つを選択し、選択されたデバイスへネットワーク開始要求PAN間コマンドフレーム(network start request inter-PAN command frame)をユニキャストする。要求を受信すると、選択されたデバイスは、新しいネットワークを開始し、成功を示すためブリッジにネットワーク開始応答PAN間コマンドフレーム(network start response inter-PAN command)をユニキャストする。
発見されたデバイスの残りのために、ブリッジは、これらのデバイスの各々にネットワーク参加ルータ（又は参加エンドデバイス）要求PAN間コマンドフレーム(network join router (or join end device) request inter-PAN command frame)をユニキャストする 。要求を受信すると、デバイスは、ネットワークに参加し、成功を示すためブリッジにネットワーク参加ルータ（又は参加エンドデバイス）応答PAN間コマンドフレーム(network join router (or join end device) response inter-PAN command frame)をユニキャストする。
上述したように、デバイス（例えば電球）は、該デバイスが発見され、さらにネットワークに追加されるために、イニシエータ（例えば、ブリッジコントローラ）のタッチリンク近傍範囲内に位置する必要がある。しかしながら、ユーザは、別荘又は小売店等の専門スペースのような大きなインストレーションベースを有する可能性があることを考えると、デバイスは、イニシエータのタッチリンク近傍範囲外に（例えば、デバイスとブリッジコントローラとの間の距離が2mを超える）、ましては、イニシエータの1ホップ通信範囲外に容易にあり得る。ZLL規格でタッチリンク近傍範囲をより短く設定する理由は、意図しないコミッショニング、例えば隣人に属するデバイスの誤った発見（及びコミッショニング）を避けるためである。現在の回避策は、コミッショニングされるべきデバイスをイニシエータのより近くに持っていくこと（その後、コミッショニングされた後でそのインストレーション位置に戻すこと）、又はスマートフォンアプリでデバイスのシリアル番号を入力することのいずれかである。後者の場合、イニシエータは、シリアル番号を使用して、タッチリンク近傍範囲外のランプにスキャン要求に応答するよう「説得する(convince)」。しかしながら、これは、1ホップ通信範囲外のデバイスでは機能しない。なぜなら、これらデバイスは、スキャン要求を全く受信しないからである（ZLLはPAN間コマンドフレームのマルチホップ中継を許可しない）。また、両方の回避策は、特にデバイスの数が多い場合には不便である。
したがって、一方では、ユーザの関与なしに全ての所望のデバイスをネットワークに追加するのに十分便利であり、他方では、他のユーザのデバイスの「窃盗(stealing)」などの意図しないコミッショニングを避けるのに十分安全である、ZLLのためのより優れたコミッショニング解決策を提供することが望ましい。他のZigBee規格又は他のメッシュネットワークに関しても同様の考えは当てはまる。
本発明は、拡張可能なデバイスディスカバリ範囲を有し、デバイスの意図しないコミッショニングを回避するためのセキュリティメカニズムを実施する、ZLLネットワークのようなメッシュネットワークのための新しいコミッショニング方法を提供する。新しい方法は、現在のZLL規格のタッチリンク動作を再利用することによって実現されることができる。デバイスディスカバリ範囲を拡張するために、新しい方法は、コミッショニングされるべきノードの間である深さで(certain depth)デバイスディスカバリプロセスを中継し、「ノードをネットワークに加える(adding nodes into network)」タスクを選択されたノードに委譲する(delegate)。意図しないコミッショニングを避けるために、好ましくは、新しい方法は、タイムウインドウベースのメカニズムも使用する。すなわち、ノードは、パワーオン（又はリセット、又は以前のネットワークからの離脱（基本的には、ノードを、ネットワーク自体に参加するプロセスを開始させる任意のイベント）後の所定期間内にのみ中継されたディスカバリ要求を受け入れる。
本明細書で開示される一態様によれば、複数のノードのうちの少なくともいくつかが無線ネットワークに参加することを可能にする方法が提供される。複数のノードの各々は、前記ネットワークの無線ネットワーキングプロトコルに従って動作するよう構成され、複数のノードの各々は、照明システムのコンポーネントデバイスであり、前記複数のノードのうちの少なくともいくつかは、照明源を備える。当該方法によれば、開始ユニット(initiating unit)は、前記無線ネットワーキングプロトコルを使用してディスカバリ要求を無線でブロードキャストする。前記プロトコルに従って、前記複数のノードの各々は、開始ユニットの所定の範囲内にある場合にのみ、開始ユニットからブロードキャストされるディスカバリ要求に応答するよう構成される。したがって、1つ以上の範囲内ノード(in-range node)は各々、開始ユニットからのディスカバリ要求に応答し、それによって、無線ネットワークに参加する一方、1つ以上の範囲外ノード(out-of-range node)は、開始ユニットからのディスカバリ要求に応答せず、範囲内ノードは、前記複数のノードのうちの、開始ユニットの前記所定の範囲内にあるノードであり、範囲外ノードは、開始ユニットの前記所定の範囲外であるノードである。さらに、1つ以上の範囲内ノードは、1つ以上の範囲外ノードによる受信のためディスカバリ要求を再ブロードキャストするために、中継ノードとして機能し、1つ以上の範囲外ノードは各々、中継ノードのうちの1つから再ブロードキャストされるディスカバリ要求に応答し、それによって、（開始ユニットの範囲外であるにもかかわらず）無線ネットワークに参加する。
一実施形態では、1つ以上の範囲外ノードは各々、さらなる1つ以上の範囲外ノードによる受信のためディスカバリ要求を再ブロードキャストするために、中継ノードとして機能してもよい。 斯くして、ディスカバリ要求は、２つ以上のホップにわたって再ブロードキャストされ、該ディスカバリ要求の各インスタンスは、ブロードキャスト又はホップである再ブロードキャストである。この場合、1つ以上の範囲外ノードは各々、他の範囲外ノードである先行する中継ノードによって再ブロードキャストされるディスカバリ要求に応答し、それによって、無線ネットワークに参加する。
一実施形態では、範囲外ノードの各々は、開始ユニットの所定数のホップ内にある場合にのみ再ブロードキャストされるディスカバリ要求に応答するよう構成される。斯くして、ディスカバリプロセスの到達範囲は拡張されるが、依然としてあるスキャン深さに制限されてもよい。したがって、ディスカバリが、関連しないノードが誤ってネットワークに加えられる可能性を制限しつつ、従来のタッチリンク半径（又は同様のもの）を超えて拡張され得ることは有利である。
一実施形態では、範囲内ノードである中継ノードの各々は、ディスカバリ要求に残りのホップカウント（すなわち、ディスカバリプロセスの一部として含まれるべき残りのホップ数のカウント）を挿入してもよく、このカウントは、ディスカバリ要求が再ブロードキャストされるたびにデクリメントされる。ディスカバリ要求を受信する範囲外ノードの各々は、再ブロードキャストされるディスカバリ要求で受信した残りのホップカウントに基づいて前記所定数のホップ内にあるかどうかを判断することができる。
一実施形態では、範囲外ノードの各々は、当該範囲外ノードがパワーアップする、リセットされる又は以前のネットワークを離れる時からの指定された応答タイムウインドウ内に受信される場合にのみ再ブロードキャストされるディスカバリ要求に応答する。これも、不適切なノード（例えば、隣人のノード）が誤ってネットワークに加えられる可能性を制限するという点で、システムのセキュリティを向上させる。
一実施形態では、応答タイムウインドウは、残りのホップカウントの関数（例えば、（任意に他の定数を加算又は減算する）ホップカウントの残りの数に定数を乗じたものなどの残りのホップカウントの線形関数）であってもよい。
一実施形態では、中継ノードの各々は、当該中継ノードがパワーアップする、リセットされる又は以前のネットワークを離れる時からの指定された中継タイムウインドウ内である場合にのみディスカバリ要求を再ブロードキャストする。
一実施形態において、前記複数のノードのうちの1つ以上は、スイッチ、タイマ、センサ、又は遠隔制御ユニットのうちの1つである照明源以外のデバイスであってもよい。
一実施形態では、範囲外ノードの各応答ノードが、対応する中継ノードからの対応する再ブロードキャストされるディスカバリ要求に応答する場合、当該応答ノードは、前記対応する中継ノードに対応する応答を送信し、前記対応する中継ノードは、開始ユニットに代わって前記応答ノードのネットワークへの参加を実行してもよい。
一実施形態では、前記対応する中継ノードは、開始ユニットによって許可されるフリーアドレス範囲(free address range)を委譲されてもよく、前記応答ノードをネットワークに参加させる場合に、前記対応する中継ノードは、前記応答ノードに、ネットワーク内で割り当てられるべきフリーアドレス範囲内のアドレスを割り当ててもよい。
一実施形態では、前記プロトコルは、ZigBeeプロトコルであってもよい。特定の実施形態では、前記プロトコルは、ZigBee Light Linkであってもよい。
本明細書で開示される他の態様によれば、無線ネットワークに潜在的に参加されるべき複数のノードの１つとして用いる照明源であって、当該複数のノードの各々は、前記ネットワークの無線ネットワーキングプロトコルに従って動作するよう構成され、当該複数のノードの各々は、照明システムのコンポーネントデバイスであり、開始ユニットが、前記無線ネットワーキングプロトコルを使用してディスカバリ要求を無線でブロードキャストし、前記プロトコルに従って、前記複数のノードの各々は、開始ユニットの所定の範囲内にある場合にのみ、開始ユニットからブロードキャストされるディスカバリ要求に応答するよう構成される、照明源が提供される。照明源は、当該照明源が、開始ユニットの前記所定の範囲内の１つ以上の範囲内ノードのうちの１つであると判断する場合、開始ユニットからのディスカバリ要求に応答し、それにより、前記無線ネットワークに参加するが、当該照明源が、開始ユニットの前記所定の範囲外にある１つ以上の範囲外ノードのうちの１つであると判断する場合、開始ユニットからのディスカバリ要求に応答しないよう構成される。さらに、照明源は、範囲内ノードのうちの１つであると判断する場合、１つ以上の範囲外ノードによる受信のためディスカバリ要求を再ブロードキャストするために、中継ノードとして機能し、範囲外ノードの１つであると判断する場合、中継ノードの１つから再ブロードキャストされるディスカバリ要求に応答し、それにより、無線ネットワークに参加できるよう構成される（応答は、例えば、開始ユニットのあるホップ数内にある、又はあるタイムウインドウ内にあるなど、1つ以上のさらなる条件に条件付きであってもよい）。
本明細書で開示される別の態様によれば、ネットワーク内で通信するための無線ノードであって、前記ネットワークの無線ネットワーキングプロトコルに従って動作するよう構成される無線ノードであり、当該無線ノードは、前記無線ネットワーキングプロトコルを使用して無線でブロードキャストされるディスカバリ要求を受信する受信機であって、前記プロトコルに従って、当該無線ノードは、開始ユニットの所定の範囲内にある場合にのみ、開始ユニットからブロードキャストされるディスカバリ要求に応答するよう構成される、受信機、
当該無線ノードが前記所定の範囲内にあるかどうかを判断するよう構成される測定ユニット、及び
当該無線ノードが前記所定の範囲内にあると判断される場合ディスカバリ要求に応答し、当該無線ノードを前記無線ネットワークに参加させるよう構成されるトランシーバ、 を有し、
当該無線ノードは、1つ以上の範囲外ノードによる受信のためディスカバリ要求を再ブロードキャストするように、当該無線ノードが前記所定の範囲内にあると判断される場合中継ノードとして機能するよう構成される、無線ノードが提供される。
本明細書で開示される別の態様によれば、無線ネットワークに潜在的に参加されるべき複数のノードのうちの対応するノードを動作させるためのコンピュータプログラムであって、当該複数のノードの各々は、前記ネットワークの無線ネットワーキングプロトコルに従って動作するよう構成され、当該複数のノードの各々は、照明システムのコンポーネントデバイスであり、前記複数のノードのうちの少なくともいくつかは、照明源を備え、開始ユニットが、前記無線ネットワーキングプロトコルを使用してディスカバリ要求を無線でブロードキャストし、前記プロトコルに従って、前記複数のノードの各々は、開始ユニットの所定の範囲内にある場合にのみ、開始ユニットからブロードキャストされるディスカバリ要求に応答するよう構成される、コンピュータプログラムが提供される。コンピュータプログラムは、対応するノードで実行された場合に、該対応するノードが、開始ユニットの前記所定の範囲内の１つ以上の範囲内ノードのうちの１つであるかどうか、又は該対応するノードが、開始ユニットの前記所定の範囲外の１つ以上の範囲外ノードのうちの１つであるかどうかを判断する動作、該対応するノードが範囲内ノードのうちの１つである場合、開始ユニットからのディスカバリ要求に応答し、それにより、無線ネットワークに参加する動作、該対応するノードが範囲外ノードのうちの１つである場合、開始ユニットからのディスカバリ要求に応答しない動作、該対応するノードが範囲内ノードのうちの１つである場合、１つ以上の範囲外ノードによる受信のためディスカバリ要求を再ブロードキャストする中継ノードとして該対応するノードを機能させる動作、及び該対応するノードが範囲外ノードのうちの１つである場合、中継ノードのうちの1つから再ブロードキャストされるディスカバリ要求に応答し、それによって、無線ネットワークに参加する動作（ここでも、応答は、例えば、開始ユニットのあるホップ数内にある、又はあるタイムウインドウ内にあるなど、1つ以上のさらなる条件に条件付きであってもよい）を実行するよう構成される、コンピュータ可読媒体上に具現化されるコードを含む。
本明細書に開示される他の態様によれば、無線ネットワークに潜在的に参加されるべき複数のノードであって、当該複数のノードの各々は、前記ネットワークの無線ネットワーキングプロトコルに従って動作するよう構成され、当該複数のノードの各々は、照明システムのコンポーネントデバイスであり、当該複数のノードのうちの少なくともいくつかは、照明源を備える、複数のノード、及び前記無線ネットワーキングプロトコルを使用してディスカバリ要求を無線でブロードキャストするよう構成される開始ユニットであって、前記プロトコルに従って、前記複数のノードの各々は、当該開始ユニットの所定の範囲内にある場合にのみ、当該開始ユニットからブロードキャストされるディスカバリ要求に応答するよう構成される、開始ユニット、を有するシステムが提供される。前記複数のノードの各々は、当該ノードが、開始ユニットの前記所定の範囲内の１つ以上の範囲内ノードのうちの１つであると判断する場合、開始ユニットからのディスカバリ要求に応答し、それにより、無線ネットワークに参加するが、当該ノードが、開始ユニットの前記所定の範囲外にある１つ以上の範囲外ノードのうちの１つであると判断する場合、開始ユニットからのディスカバリ要求に応答しないよう構成される。前記複数のノードの各々は、範囲内ノードの１つである場合、１つ以上の範囲外ノードによる受信のためディスカバリ要求を再ブロードキャストするために、中継ノードとして機能するよう構成される。さらに、前記複数のノードの各々は、範囲外ノードの１つである場合、中継ノードの１つから再ブロードキャストされるディスカバリ要求に応答し、それにより、無線ネットワークに参加できるよう構成される（ここでも、応答は、例えば、開始ユニットのあるホップ数内にある、又はあるタイムウインドウ内にあるなど、1つ以上のさらなる条件に条件付きであってもよいことに留意されたい）。
ある実施形態では、方法、照明源、システム及び/又はコンピュータプログラムのいずれも、上記で開示された又は本明細書のどこかで開示された任意の特徴をさらに含むことができる。
本願の理解を助け、実施形態がどのように実施されるかを示すために、例として添付の図面を参照する。
照明ネットワークの概略図である。 ディスカバリプロセスのタイミングを示す概略図である。 スキャン要求のフォーマットの概略図である。 コミッショニングプロセス中の照明ネットワークの動作を示す概略図である。 コミッショニングプロセス中の照明ネットワークの動作を示す概略図である。 コミッショニングプロセス中の照明ネットワークの動作を示す概略図である。 コミッショニングプロセス中の照明ネットワークの動作を示す概略図である。 コミッショニングプロセス中の照明ネットワークの動作を示す概略図である。 コミッショニングプロセス中の照明ネットワークの動作を示す概略図である。 コミッショニングプロセス中の照明ネットワークの動作を示す概略図である。 コミッショニングプロセス中の照明ネットワークの動作を示す概略図である。
図1は、ZLLネットワークにコミッショニングされるべき照明製品の新しいインストレーションを示している。このインストレーションは、1つのブリッジコントローラ100及び11個の照明ノード1〜11を備える。12個目の照明ノード12は、当該インストレーションの近くに位置するが、他の、既存のZLLネットワークに属している。ある実施形態では、各照明ノードは、1つ以上の部屋、及び/又は屋外の空間などの環境を照明するための照明源を備える。照明源の各々は、照明器具、又は複数の独立してアドレス可能なランプが同じ照明器具に収容され得る場合に個々のランプの形態をとることができる（ランプは、発光要素を指し、照明器具は、1つ以上のランプ、並びに任意の関連するソケット、ハウジング及び/又は支持体を備える器具を指す）。
現在のZLL規格によって定義されたデバイスディスカバリプロセスによれば、ブリッジコントローラ100は、イニシエータ手順に従って、aplcScanTimeBaseDuration（〜250ms）の間隔で間隔を置いた、8つのPAN間スキャン要求コマンドをブロードキャストする。PAN間スキャン要求コマンドは、他の周辺ノードを探索する、ZLL規格によるディスカバリ要求の一種である。図2は、デバイスディスカバリプロセスのイニシエータ手順を示す。（1つの点で表される）スキャン要求の各ブロードキャストの後、イニシエータは、応答を受信するためにaplcScanTimeBaseDurationを待機する。完全なディスカバリ手順は、1つのDiscoveryDurationを考慮に入れ。これは、8つのaplcScanTimeBaseDurationであり、ゆえに、おおよそ2秒である。照明ノード1〜8は、ブリッジコントローラ100の1ホップ通信範囲内に位置するので、スキャン要求コマンドを受信することができる。デバイスディスカバリプロセスのターゲット手順に続いて、照明ノード1〜4のみが、ブリッジコントローラ100のタッチリンク近傍範囲内に位置しているので、要求に応答し、さらにZLLネットワークに加えられる。照明ノード5〜8は、スキャン要求を受信することのない照明ノード番号11〜12と共に、ブリッジ100によって自動的に発見され、ネットワークに加えられることはできない。
デバイスディスカバリ範囲を拡張するために、提案される方法は、ZLL規格のデバイスディスカバリプロセスのイニシエータ手順を再利用し、スキャン要求コマンドのZLL情報フィールドのビット2〜3を拡張の深さ(depth of expansion)の指標として設定する。スキャン要求ZLL情報フィールドのフォーマットを示す、図3を参照されたい。ここで、ZLL情報フィールドのビット2〜3は、現在の規格ではリザーブされている(reserved)。本明細書で開示される実施形態において、本方法は、これら2つのビットを使用して、本明細書でScanDepthと呼ばれる、ホップ限界(hop limit)を記録する。ScanDepthを調整することにより、コミッショニング方法のディスカバリ範囲は、制御された方法で拡張されることができる、すなわち、ScanDepthが高いほど、範囲は広がる。非常に広範なインストレーションベースを持つアプリケーションでは、3（0b11）のScanDepthでは不十分な場合があるかもしれない。この場合、ZLL情報フィールドのビット6〜7が使用されることができ、一緒に4ビットのScanDepthが、15（0b1111）の最大深度を達成するために用いられることができる。
ゼロではないScanDepth値を有するスキャン要求コマンドは、受信ノードによって特別なスキャン要求(special scan request)として扱われる。以下の方法は、通常のスキャン要求のためのターゲット手順には手を付けないで、受信される特別なスキャン要求にデバイスディスカバリプロセスのターゲット手順を適合させる。イニシエータ100のタッチリンク近傍範囲内に位置する受信ノードについて、イニシエータに直ちに応答する（すなわち、イニシエータにスキャン応答間PANコマンドをユニキャストする）代わりに、該ノードは以下のステップを実行する。
S1）デバイスの起動時に設定されるTimer_for_Discoveryをチェックすることにより、ノードが依然としてコミッショニングタイムウィンドウ内にあるかどうかを判断する。タイマが満了していない場合、ステップS2に進む。さもなければ、要求を無視し、停止する(abort)。
S2）ローカルメモリ内のLocalTransactionID変数をチェックする。
LocalTransactionIDがヌル(null)lの場合、次のように進む。
S2a）ローカル変数LocalTransactionIDの値を、受信したスキャン要求コマンドの「トランザクションID (transaction ID)」として設定する。
S2b)ローカル変数LocalScanDepthの値を、受信したスキャン要求コマンドの"ScanDepth"から１引いたものとして設定する（すなわち、LocalScanDepth = "ScanDepth"-1)。
S2c）スキャン要求コマンドの送信者(sender)を該ノードの親ノードとして記録する。
S2d）そのLocalScanDepthがゼロ（すなわち、0b00）であるかどうかをチェックする。そうでない場合は、ステップS3に進む。さもなければ、ステップS5に進む。
LocalTransactionIDがヌルでない場合、スキャン要求を無視し、ステップS4に進む。
S3）新しいデバイスディスカバリを実行する、すなわち、LocalTransactionIDとして設定されたコマンドの「トランザクションID」及びLocalScanDepthとして設定されたコマンドの「ScanDepth」（すなわち、ZLL情報フィールドのビット2〜3）を備える8つの特別なスキャン要求コマンドをブロードキャストする。全てのブロードキャスティングを完了した後、該ノードのTimer_for_Responseを（2xLocalScanDepth-1）x DiscoverDurationに設定する。
S4）Timer_for_Responseが満了するまで応答を受信するのを待つ。
S5）該ノードの親ノードに応答する。応答の仕方の詳細は、後述する。
ステップS3のデバイスディスカバリプロセス（すなわち、ブロードキャスティング間の間隔）及びステップS4の応答待ちの間、該ノードは、以下のように3つのタイプのコマンドを受信する可能性がある。
・該ノードによってブロードキャストされるスキャン要求コマンドの受信ノードによって送信される、通常のスキャン応答コマンド。該ノードは、現在のZLL規格で定義されているように通常通り、すなわち、応答を検証し、送信者の必要な情報を記録するように動作する。
・任意のZLLイニシエータによってブロードキャストされることができる、通常のスキャン要求コマンド。該ノードは、現在のZLL規格で定義されているように通常通り、すなわち、応答するかどうかを選択する（これは、アプリケーション次第である）よう動作する。
・自身の近傍の任意のノードによってブロードキャストされる、特別なスキャン要求コマンド。該ノードは、デバイスディスカバリプロセスの途中であるため該要求を無視する。
ステップS4の間、該ノードは、以下のように3つのタイプのコマンドを再び受信する可能性がある。
・任意のZLLイニシエータによってブロードキャストされることができる、通常のスキャン要求コマンド。ノードは、ステップS3と同じように動作する。
・自身の近傍の任意のノードによってブロードキャストされる、特別なスキャン要求コマンド。該ノードは、ステップS1に進み、ステップS2で要求を無視し、ステップS4に戻る。
・デバイスディスカバリプロセス中に発見されたデバイスによって後の段階で送信される、特別なスキャン応答コマンド。コマンド及び応答の仕方の詳細は、後述する。
タッチリンク近傍範囲外に位置する受信ノードは、特別なスキャン要求をただ無視する。
図4〜図11は、本発明の一実施形態による新しいコミッショニングプロセスを示す。図4を参照すると、ブリッジコントローラ100は、ScanDepthが0b11（すなわち、3）として設定され、「トランザクションID」がTransactionIDとして設定される、8つの特別なスキャン要求コマンドをブロードキャストすることによって、拡張デバイスディスカバリを開始する。その後、ブリッジ100は、応答を受信するために5xDiscoveryDuration（すなわち、2x3-1 = 5）を待つ。特別なスキャン要求コマンドを受信すると、照明ノード5〜9は、ブリッジコントローラ100のタッチリンク近傍範囲外にあるため、応答しない。
照明ノード1〜4は、ブリッジにスキャン応答コマンドを直ちにユニキャストしない。代わりに、各照明ノードは以下のステップを実行する。
T1）そのTimer_for_Discoveryが満了していなく、そのLocalTransactionIDがヌルであることを発見し、LocalTransactionIDの値をTransactionIDとして及びLocalScanDepthの値を0b10として設定し、ブリッジコントローラを親ノード100として記録する。LocalScanDepthはゼロではないので、ステップT2に進む。
T2）ScanDepthが0b10（すなわち、2）に設定され、「トランザクションID」がTransactionIDとして設定される、（異なる色の矢印線で表される）8つの特別なスキャン要求コマンドをブロードキャストすることによって、新しい拡張デバイスディスカバリを実行する。その後、該ノードのTimer_for_Responseを3xDiscoveryDuration（すなわち、2x2-1 = 3）に設定する。
T3）Timer_for_Responseが満了するまで応答を受信するのを待つ。
T4）該ノードの親ノードに応答する。応答の仕方の詳細は、後述する。
照明ノード1〜4は、デバイスディスカバリを並行して実行するので、恐らくは、これらも、ステップT2のデバイスディスカバリプロセスの間に、又はステップT3の応答を待っている間に、特別なスキャン要求コマンドを受信する。どちらの場合も、照明ノードは要求を無視し、現在のステップを続行する。
図4に示されるように、照明ノード5〜7も、照明ノード1〜4によって送信された特別なスキャン要求コマンドを受信し、対応する送信者のタッチリンク近傍範囲内に位置している。照明ノード8〜11は照明ノード1〜4の1ホップ通信範囲内に位置するので、照明ノード8〜11も、照明ノード1〜4により送信された特別なスキャン要求コマンドを受信するかもしれないことに留意されたい。しかしながら、照明ノード8〜11は、照明ノード1〜4のタッチリンク近傍範囲外にあるため要求を無視し、したがって、照明ノード1〜4から照明ノード8〜11への矢印線は、簡略化のため図4には示されていない。
照明ノード5を一例とすると、このノードは、照明ノード2及び3から特別なスキャン要求を受信し、照明ノード2及び3の両方のタッチリンク近傍範囲内に位置している。そのTimer_for_Discoveryが満了していないことをチェックし、照明ノード5は、その場合、親照明ノード2又は3のいずれかによって送信されたスキャン要求に応答することを選択し、上記のようにステップT1〜T4に従う 。図5は、照明ノード1〜4がステップT3（応答待ち）にあり、照明ノード5〜7が（ScanDepthが0b01として設定され、「トランザクションID」がTransactionIDとして設定される、特別なスキャン要求コマンドをブロードキャストする）ステップT2にある状態を示す。
同様に、照明ノード5〜7によって送信された特別なスキャン要求を受信すると、照明ノード8〜11は、ステップT1に続き、LocalScanDepthが0であるのでステップT4にジャンプするが、他の照明ノード（すなわち、照明ノード2、3、5、6及び7）は、ｄ応答を待つことを無視して継続する。照明ノード12も、照明ノード7によって送信された特別なスキャン要求コマンドを受信する。しかしながら、照明ノード12は、そのTimer_for_Discoveryが満了しているので応答しない。図6は、照明ノード1〜7がステップT3（応答待ち）にあり、照明ノード8〜11がステップT4にある状態を示す。図6に示されるように、照明ノード8〜11の各々は、その親ノードに通常のスキャン応答PAN間コマンドをユニキャストする。
そのTimer_for_Responseが満了した場合、照明ノード6は3つの通常のスキャン応答コマンドを受信し、照明ノード7は1つの通常のスキャン応答コマンドを受信している。照明ノード番号5は、いずれのノードからもスキャン応答を受信しない。その後、照明ノード5〜7はステップT4に入る。照明ノードがステップT2及びT3の間に（すなわち、そのTimer_for_Responseが満了する前に）スキャン応答を受信しているかどうかに応じて、問題の照明ノードは、正通常の又は特別なスキャン応答PAN間コマンドをその親ノードにユニキャストする。ある実施形態では、本方法は、照明ノードによって受信されたスキャン応答コマンドの数を示すために、スキャン応答コマンドのZLL情報フィールドの4ビット（すなわち、2〜3及び6〜7）を使用し、これは、本明細書ではNumOfChildと称される。ゼロではないNumOfChild値を持つスキャン応答コマンドは、受信（親）ノードによって特別なスキャン応答として扱われる。
図7は、照明ノード1〜4は、ステップT3（応答待ち）にあり、照明ノード5〜7は、ステップT4にある状態を示す。ここで、
・照明ノード5は、待機中にスキャン応答を受信しなかったため、照明ノード2に通常のスキャン応答を送信し、
・照明ノード6及び7は、待機中に1つ以上のスキャン応答コマンド（通常又は特別）を受信したため、それぞれ照明ノード2及び3に（緑色の太い矢印線で表される）特別なスキャン応答を送信する。
同様に、図8に示されるようにステップT4に進むと、照明ノード1及び4は、ステップT2及びT3の間にスキャン応答を受信しなかったため、ブリッジコントローラ100に通常のスキャン応答を送信する。照明ノード2及び3の各々は、先ず、受信した通常のスキャン応答の数及び受信した全ての特別なスキャン応答のNumOfChildの合計を加えることによりそのNumOfChildを計算し、次いで、ブリッジコントローラ100に計算されたNumOfChildを持つ特別なスキャン応答コマンドをユニキャストする。
ブリッジ100が待ちを停止した場合、拡張デバイスディスカバリプロセスは、全ての照明ノード（すなわち、照明ノード1〜11）が発見されている状態で、完了する。タイマは最大スキャン深さに応じて設定されることができるため、この時点ではこれらの照明ノードのTimer_for_Discoveryは依然満了していない場合もあることに留意されたい。コミッショニングの次の段階において、拡張デバイスディスカバリプロセス中に特別なスキャン応答を送信した照明ノードは、その親ノードによって「ノードをネットワークに加える」タスクを委譲される。図9を参照すると、ブリッジコントローラ100は、タッチリンク近傍範囲に位置する全ての照明ノード（すなわち照明ノード1〜4）をZLLネットワークに加え、背景技術の項目で述べられたような通常のコミッショニング手順に従って、これら照明ノードの各々にネットワークアドレスを割り当てている。照明ノード2及び3をネットワークに加える場合、ブリッジコントローラ100は、ネットワーク参加ルータ要求PAN間コマンドの"Free network address range begin"及び "Free network address range end"を設定することにより、照明ノードのNumOfChildに従って、フリーネットワーク範囲(free network range)も割り当てる。このようにして、照明ノードは、その子ノードをネットワークにさらに加えるタスクが委譲される。
ネットワークに参加した後、委譲されている照明ノードは、さらにその子ノードを ネットワークに加える。同様に、委譲されている照明ノードの各々は、拡張デバイスディスカバリプロセス中に子が特別なスキャン応答を送信した場合、そのタスクの一部をその子ノードにさらに委譲する。例えば、図10及び図11を参照すると、照明ノード2は、照明ノード5及び6をネットワークに加え、照明ノード6にその子ノードをネットワークに加えるタスクを委譲する。斯くして、照明ノード6は、照明ノード8、9及び11をネットワークに加える。
本発明の別の実施形態によれば、拡張デバイスディスカバリプロセスは、イニシエータ100の1ホップ通信範囲内に位置する受信ノードが特別なスキャン要求に応答することを、すなわち、ステップT1からT4に従うことを可能にすることによって、より速く進むことができる。これは、ScanDepthを小さくしてより迅速なディスカバリプロセスにつながる。コミッショニングタイムウィンドウが依然存在するため、意図しないコミッショニングは避けられる。しかしながら、これは、現在のZLL規格に完全に準拠するというわけではない。
上記の実施形態は例としてのみ述べられていることが理解されよう。
例えば、本明細書に開示される技術は、当該プロトコルに従って、各準拠ノードが、所定のソースからブロードキャストされるディスカバリ要求に、そのソースの所定の範囲内にある場合にのみ応答することが可能とされる、他のZigBeeプロトコル、又はメッシュネットワークの任意の他のプロトコルにも適用することができる。いずれの場合においても、本明細書に開示された原理は、ディスカバリ範囲をその規格によって元々想定されている範囲を超えて拡張するために用いられることができる。また、異なるプロトコルが使用され得るので、これは、上述した様々なメッセージの他の形態、例えば、ディスカバリ要求の他の形態及び他のタイプの応答を含意できることにも留意されたい。これは、関連するメッセージの機能であり、メッセージの特定の名前又はフォーマットではないことが理解されよう。
さらに、上記は照明源を含むデバイスの形態を各々とる照明ノード1〜12の観点で述べられたが、上記の技術はまた、照明システムに見られる他のタイプのコンポーネントに関しても適用され得ることが理解されよう。例えば、任意の1つ以上のノードは、代替的に、1つ以上の照明源のオンオフを手動で切り換える又はそれらを増光及び減光させるためのスイッチ、1つ以上の照明源の挙動（例えば、それらがいつオン又はオフに切り替わるか、又は動的調光パターンに時間を合わせるため）のタイミングをとるためのタイマ、1つ以上の照明源が自動的に制御される（例えば、照明源が、環境内のユーザの存在の検出に応答して、自動的にオンする又は増光する）存在センサ若しくは他のセンサ、又はユーザが1つ以上の照明源を制御する（例えば、それらを増光又は減光させる、又はそれらをオン又はオフに切り替える、又は動的照明シーンを設定する）ことを可能にする遠隔制御ユニットの形態を取ることもできる。
さらに、上記では、パワーアップからの指定された応答タイムウインドウ内に受信される場合にのみノードが再ブロードキャストディスカバリ要求に応答する方法、及びパワーアップからの指定された中継タイムウインドウ内である場合にのみ中継ノードはディスカバリ要求を再ブロードキャストする方法が述べられた。しかしながら、ある実施形態では、各ノードは、1つ以上の任意の潜在的なイベントが、タイムウインドウの開始をトリガするように構成されることができる。イベントは、とりわけ、パワーアップ（パワーが、初めてオンされる、又はオフされてある期間経過した後オンされる）、リセット（電力がリセットされる、及び/又はノードの論理状態がリセットされる）、及び/又はノードが以前に接続されていたネットワークを離れる、ことである。ある実施形態では、ノードは、ネットワークに属していない場合にのみ、例えば、該ノードが、ZLL又は他のZigBeeプロトコルの「ファクトリニュー(Factory New)」（FN）状態にある、又はその状態に戻るデバイスである場合にのみ、ネットワークに参加することを求める。したがって、ある実施形態では、関連するウィンドウは、ノードがFNになる時点から始まってもよい。そのようなデバイスの場合、「パワーオン」と「リセット」の区別はなく、単に以前のネットワークを離れるということもない。
開示された実施形態に対する他の変更は、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の研究から、クレームされた発明を実施する際に当業者によって理解され、達成され得る。特許請求の範囲において、「含む（comprising）」という単語は他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に列挙されたいくつかの項目の機能を果たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又は他のハードウェアの一部として供給される光学記憶媒体又は固体媒体等の適切な媒体上に記憶/分配され得るが、インターネット又は他の有線又は無線の電気通信システム等の他の形態で分配されてもよい。特許請求の範囲内のいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

  1. 複数のノードのうちの少なくともいくつかが無線ネットワークに参加することを可能にする方法であって、前記複数のノードの各々は、前記ネットワークの無線ネットワーキングプロトコルに従って動作するよう構成され、前記複数のノードの各々は、照明システムのコンポーネントデバイスであり、前記複数のノードのうちの少なくともいくつかは、照明源を備え、当該方法によれば、
    開始ユニットは、前記無線ネットワーキングプロトコルを使用してディスカバリ要求を無線でブロードキャストし、前記プロトコルに従って、前記複数のノードの各々は、前記開始ユニットの所定の範囲内にある場合にのみ、前記開始ユニットからブロードキャストされるディスカバリ要求に応答するよう構成され、
    前記開始ユニットの前記所定の範囲内にある1つ以上の範囲内ノードは各々、前記開始ユニットからのディスカバリ要求に応答し、それによって、無線ネットワークに参加する一方、前記ブロードキャストを受信するが、前記開始ユニットの前記所定の範囲外である1つ以上の範囲外ノードは、前記開始ユニットからのディスカバリ要求に応答せず、
    1つ以上の前記範囲内ノードは、1つ以上の前記範囲外ノードによる受信のためディスカバリ要求を再ブロードキャストするために、中継ノードとして機能し、
    1つ以上の前記範囲外ノードは各々、前記中継ノードの１つから再ブロードキャストされるディスカバリ要求に応答し、それによって、無線ネットワークに参加する、方法。
  2. 1つ以上の前記範囲外ノードは各々、さらなる1つ以上の前記範囲外ノードによる受信のためディスカバリ要求を再ブロードキャストするために、中継ノードとして機能し、該ディスカバリ要求は、２つ以上のホップにわたって再ブロードキャストされ、該ディスカバリ要求の各インスタンスは、ブロードキャスト又はホップである再ブロードキャストであり、
    1つ以上の前記範囲外ノードは各々、前記範囲外ノードである先行する中継ノードによって再ブロードキャストされるディスカバリ要求に応答し、それによって、無線ネットワークに参加する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記範囲外ノードの各々は、前記開始ユニットの所定数のホップ内にある場合にのみ再ブロードキャストされるディスカバリ要求に応答する、請求項２に記載の方法。
  4. 前記範囲内ノードである中継ノードの各々は、ディスカバリ要求に残りのホップカウントを挿入し、前記残りのホップカウントは、ディスカバリ要求が、前記範囲外ノードである中継ノードのうちの1つによって再ブロードキャストされるたびにデクリメントされ、ディスカバリ要求を受信する前記範囲外ノードの各々は、再ブロードキャストされるディスカバリ要求で受信した残りのホップカウントに基づいて前記所定数のホップ内にあるかどうかを判断する、請求項３に記載の方法。
  5. 前記範囲外ノードの各々は、当該範囲外ノードがパワーアップする、リセットされる又は以前のネットワークを離れる時からの指定された応答タイムウインドウ内に受信される場合にのみ再ブロードキャストされるディスカバリ要求に応答する、請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。
  6. 前記応答タイムウインドウは、残りのホップカウントの関数である、請求項４に従属する請求項５に記載の方法。
  7. 前記中継ノードの各々は、当該中継ノードがパワーアップする、リセットされる又は以前のネットワークを離れる時からの指定された中継タイムウインドウ内である場合にのみディスカバリ要求を再ブロードキャストする、請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法。
  8. 前記複数のノードのうちの1つ以上は、スイッチ、タイマ、センサ、又は遠隔制御ユニットのうちの1つである照明源以外のデバイスである、請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法。
  9. 前記範囲外ノードの各応答ノードが、対応する中継ノードからの対応する再ブロードキャストされるディスカバリ要求に応答する場合、当該応答ノードは、前記対応する中継ノードに対応する応答を送信し、前記対応する中継ノードは、前記開始ユニットに代わって前記応答ノードのネットワークへの参加を実行する、請求項１乃至８の何れか一項に記載の方法。
  10. 前記対応する中継ノードは、前記開始ユニットによって許可されるフリーアドレス範囲を委譲され、前記応答ノードをネットワークに参加させる場合に、前記対応する中継ノードは、前記応答ノードに、ネットワーク内で割り当てられるべき前記フリーアドレス範囲内のアドレスを割り当てる、請求項９に記載の方法。
  11. 前記プロトコルは、ZigBeeプロトコルである、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の方法。
  12. 前記プロトコルは、ZigBee Light Linkである、請求項１１に記載の方法。
  13. ネットワーク内で通信するための無線ノードであって、前記ネットワークの無線ネットワーキングプロトコルに従って動作するよう構成される無線ノードであり、当該無線ノードは、
    前記無線ネットワーキングプロトコルを使用して無線でブロードキャストされるディスカバリ要求を受信する受信機であって、前記プロトコルに従って、当該無線ノードは、開始ユニットの所定の範囲内にある場合にのみ、前記開始ユニットからブロードキャストされるディスカバリ要求に応答するよう構成される、受信機、
    当該無線ノードが前記所定の範囲内にあるかどうかを判断するよう構成される測定ユニット、及び
    当該無線ノードが前記所定の範囲内にあると判断される場合ディスカバリ要求に応答し、当該無線ノードを前記無線ネットワークに参加させるよう構成されるトランシーバ、 を有し、
    当該無線ノードは、1つ以上の範囲外ノードによる受信のためディスカバリ要求を再ブロードキャストするように、当該無線ノードが前記所定の範囲内にあると判断される場合中継ノードとして機能するよう構成される、無線ノード。
  14. 前記受信機は、再ブロードキャストされるディスカバリ要求に応答する前記範囲外ノードの少なくとも1つからの再ブロードキャストされるディスカバリ要求への応答を受信するよう構成され、当該無線ノードは、前記開始ユニットに代わって該範囲外ノードのネットワークへの参加を実行するよう構成される、請求項１３に記載の無線ノード。
  15. 無線ネットワークに潜在的に参加されるべき複数のノードであって、当該複数のノードの各々は、前記ネットワークの無線ネットワーキングプロトコルに従って動作するよう構成され、当該複数のノードの各々は、照明システムのコンポーネントデバイスであり、当該複数のノードのうちの少なくともいくつかは、照明源を備える、複数のノード、及び
    前記無線ネットワーキングプロトコルを使用してディスカバリ要求を無線でブロードキャストするよう構成される開始ユニットであって、前記プロトコルに従って、前記複数のノードの各々は、当該開始ユニットの所定の範囲内にある場合にのみ、当該開始ユニットからブロードキャストされるディスカバリ要求に応答するよう構成される、開始ユニット、を有するシステムであって、
    前記複数のノードの各々は、当該ノードが、前記開始ユニットの前記所定の範囲内の１つ以上の範囲内ノードのうちの１つであると判断する場合、前記開始ユニットからのディスカバリ要求に応答し、それにより、前記無線ネットワークに参加するが、当該ノードが、前記ブロードキャストを受信するが、前記開始ユニットの前記所定の範囲外にある１つ以上の範囲外ノードのうちの１つであると判断する場合、前記開始ユニットからのディスカバリ要求に応答しないよう構成され、
    前記複数のノードの各々は、前記範囲内ノードの１つである場合、１つ以上の前記範囲外ノードによる受信のためディスカバリ要求を再ブロードキャストするために、中継ノードとして機能するよう構成され、
    前記複数のノードの各々は、前記範囲外ノードの１つである場合、前記中継ノードの１つから再ブロードキャストされるディスカバリ要求に応答し、それにより、無線ネットワークに参加できるよう構成される、システム。
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