JP2013521698A - 障壁によって分離されたワイヤレスネットワークを相互接続するための装置 - Google Patents
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Abstract
ワイヤレスフィールドデバイスネットワーク間のワイヤレス通信に対する障壁を乗り越えるための装置は、障壁をまたぐ有線リンクによって接続された、ローカルで給電される１対のワイヤレスデバイスを備える。ローカルで給電されるワイヤレスデバイスのうちの少なくとも１つは、相互接続されることが意図されるワイヤレスネットワークのそれぞれとワイヤレス通信する。ワイヤレスデバイスは、ワイヤレス送受信機およびアンテナを備える。あるワイヤレスフィールドデバイスネットワークからの、別のワイヤレスフィールドデバイスネットワークのメンバノードにアドレス指定されたメッセージは、障壁の一方の側のワイヤレスデバイスによって受信され、他方のワイヤレスフィールドデバイスネットワークのメンバノードにルーティングされるように、有線リンクを介して障壁の他方の側の別のワイヤレスデバイスに送信される。
【選択図】図１
【選択図】図１
Description
本発明は一般に、ワイヤレスネットワークに関し、より詳細には、ワイヤレス通信に対する障壁によって論理的または物理的に互いに分離されたワイヤレスフィールドデバイスネットワークを相互接続することに関する。
ワイヤレスフィールドデバイスネットワークは、中央コントローラまたはゲートウェイと共にデバイスまたはノードのクラウドを含む。ワイヤレスネットワーク内のノードは、情報の送信と受信との両方を行うことができる。普及しているＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）フォーマットが好例であるスターネットワーク内では、ネットワークの到達範囲は、マスタデバイスの伝送範囲によって制限される。スレーブデバイスからの全ての通信が、マスタの通信スケジュールに従ってマスタを介してルーティングされる。ワイヤレススターネットワークの範囲は、複数のネットワークを介してマスタからスレーブデバイスにスキャッタネット方式で通信を中継することができるように、スレーブデバイスが種々のネットワークのメンバになることができるようにすることによって、拡張することができる。スターネットワークはまた、相互接続されたネットワークの間で系統的（ｇｅｎｅａｌｏｇｉｃａｌ）関係を生み出すこともできる。すなわち、スレーブデバイスは、子ネットワークのマスタデバイスになる。スターネットワークトポロジの使用は、通信のルーティングにおいていくらかの非効率をもたらす。というのは、マスタスレーブ関係に対する剛直性があり、メッセージが最適とは言えない宛先ノードへの経路をとらざるを得ないからである。
メッシュネットワーキングは、産業用途で浸透しつつある、よりフレキシブルなネットワークアーキテクチャである。メッシュネットワークは、ノードのクラウドとコントローラまたはゲートウェイとを含むが、同じネットワーク内の近傍ノードが互いに直接に通信できるようにして、不必要に通信をコントローラにルーティングしないようにすることにより、スターネットワークトポロジの制限の多くを回避する。各ノードには、ボトルネックおよびリンケージ障害を補償するために切り換えられる複数の通信路が割り当てられる。近傍ノードがターゲットノードに対して直接に通信中継を形成できるようにすることにより、かつ、障害またはボトルネックを迂回してルーティングすることにより、ネットワーク応答時間が改善されると共に、メッセージの中継に必要とされる送信数を最小限にすることでネットワーク電力使用が最小限に抑えられる。複数の通信路を利用することによってパスダイバーシティがもたらされ、これによりネットワーク信頼性が改善される。メッシュネットワークはまた、ノードを共有することによって互いに通信することができる。これらの共有ノードは、競合があるときにネットワーク間の優先順位を決定するためのアルゴリズムを使用して、そのノードが一部を構成するあらゆるネットワークの通信スケジュールを保持することができる。
ワイヤレスネットワークは、互いに通信しないとき、または互いに通信できないとき、独立している。通信に対する障壁は、長距離などの物理的障害から、自然障害物（丘や木など）もしくは人造の妨害（コンクリート建造物など）まで、または、ネットワークプロトコルの違いなど、ネットワークに内在する論理的問題までの範囲にわたる可能性がある。ネットワーク間の通信が行われないことは非効率であり、場合によっては危険である。種々の独立したネットワーク内に位置するサブシステムを制御システムが監視できないとき、中央に位置する制御システムの有用性は劇的に低下する。異なる独立したネットワークをリンクすることの課題は、その解決法がフレキシブルで、信頼性があり、効果的であり、かつ安価であるものでなければならないことである。独立したワイヤレスネットワークを相互接続する一般的な方法は、イントラネットバックボーンによってもしくは別個のワイヤレスバックボーン（例えばＷｉ−Ｆｉ）によって接続されたゲートウェイを使用することまたは無線リピータを使用すること、あるいはホームラン（ｈｏｍｅｒｕｎ）ネットワークケーブリングなどであるが、これらの方法は、高価な配線および機器を設置するために多くの経費を必要とする。これらの機構に伴う別の問題は、ワイヤレスフィールドデバイスネットワークによってサービスされる多くのエリアで容易に利用可能でないかまたは実際的でない外部電源をしばしば必要とすることである。
用語「フィールドデバイス」は、制御もしくはプロセス監視システム内またはプラント監視システム内で機能を実施する任意の現場設置デバイスを指し、産業プラント、プロセス、またはプロセス機器（プラント環境、健康、および安全デバイスを含む）の測定、制御、および監視において使用される全てのデバイスが含まれる。フィールドデバイスは通常、センサもしくはアクチュエータ、または両方を備え、制御機能またはアラート機能を実施することができる。センサ／アクチュエータベースの応用例向けに設計されたワイヤレスネットワークシステム内では、ネットワーク内の多くのデバイスが、ローカルで給電されなければならない。というのは、ＡＣ１２０Ｖユーティリティや給電式データバスなど電力ユーティリティが近くにないからであり、または、器具類、センサ、およびアクチュエータ、ならびに安全モニタもしくはヒューマンインタフェースデバイスが配置されなければならない危険な場所に、多大な設置費用を被ることなくこれらの電力ユーティリティを置くことができないからである。「ローカルで給電される」とは、電気化学的な自立型電源（例えば長寿命電池や燃料電池）などのローカル電源によって、または低電力エネルギースカベンジング電源（例えば振動、ソーラ、または熱電気）によって給電されることを意味する。ローカル電源の一般的な一特性は、貯蔵される（長寿命電池の場合のように）または生成される（ソーラパネルの場合のように）そのエネルギー容量または電力容量が、限られていることである。しばしば、低い設置コストを求める経済的な必要性は、電池によって給電されるデバイスがワイヤレスフィールドデバイスネットワークの一部として通信する必要性を後押しする。再充電できない１次電池など、限られた電源の効果的な利用が、ワイヤレスフィールドデバイスが十分機能するのに極めて重要である。電池は、５年よりも長く持つこと、好ましくは製品の寿命と同じくらい長く持つことが期待される。
電力を節約するために、いくつかのワイヤレスネットワークプロトコルは、いずれかのノードまたはデバイスの送受信機を限られた時間量のみにわたってオンにしてメッセージをリッスンすることによって、このノードまたはデバイスがいずれかの期間中に扱えるトラフィックの量を制限する。したがって、平均電力を削減するために、このプロトコルは、オン状態とオフ状態との間で送受信機のデューティサイクリングを可能にすることができる。いくつかのワイヤレスネットワークプロトコルは、ネットワーク全体が同時にオンおよびオフであるように、大域的デューティサイクルを使用して電力を節約することができる。他のプロトコル（例えばＴＤＭＡベースのプロトコル）は、局所的デューティサイクルを使用することができ、この場合、共にリンクされた通信しているノードの対のみが、所定の時点で同期式にオンおよびオフになるようにスケジュールされる。通常、このリンクは、その瞬間の、通信のための特定のタイムスロットと、送受信機によって使用されることになるＲＦ周波数チャネルと、誰が受信していることになるかと、誰が送信していることになるかとを、ノードの対に割り当てることによって、事前に決定される（例えば、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）などのチャネルホッピングプロトコルによるＴＤＭＡ）。
ワイヤレスフィールドデバイスネットワークを使用して、異なるプロセスおよび環境が制御および監視される。例えば、ワイヤレスフィールドデバイスネットワークが油田で使用される場合がある。油田は、広いエリアにわたって点在する油井パッドを中心とした多くの離散的な位置からなる。これらの隔離された局所的エリア間の通信が、現場の管理全体にとって不可欠である。油井パッドにおけるワイヤレスフィールドデバイスネットワークは、流量および流体温度から、バルブ状況および位置、ならびに潜在的な漏出までの全てを監視および制御する。得られたデータは、ネットワークを介してコントローラに中継され、コントローラは、生産を管理するためまたは障害を防止するために、データを分析し制御機構を作動させる。隔離された各油井パッドから、集中監視されるステーションまでのホームランケーブリングは、非実際的に高価である場合があり、したがって、ワイヤレス監視制御データ収集システム（ＳＣＡＤＡ）を使用して油井パッドが共に接続されてスターネットワークにされることが多い。しかし、ＳＣＡＤＡシステムは、設置が高価であり、それらに給電するために、電池バックアップを伴う高価なソーラパネルをしばしば必要とする。油田環境は、ワイヤレスメッシュネットワークが確実に動作するのが極めて難しい可能性がある。油井パッド間の距離は、ワイヤレスフィールドデバイスの標準的な範囲よりも長いことが多く、土盛り、タンク、処理機器、ロッカー／ロッドポンプ、物置など、ワイヤレス通信に対する物理的な障害物があることが多い。ネットワーク間のワイヤレスリンクは、木々や茂みなどの自然の植生によってしばしば遮られる。木々は、約０．３５ｄＢ／ｍの２．４ＧＨｚスペクトル無線放射を吸収し、ワイヤレスネットワーク内で使用される低出力無線のリンク予算を急速に消費する。油井パッド間の距離をカバーするため、および他のワイヤレスフィールドデバイスネットワークと通信するのに必要とされる障害克服のためには、低レベル低出力のワイヤレスフィールドデバイスではＲＦ信号強度が不十分であることが多い。これらの油井パッド位置は、通常は遠く離れており、好都合な電気ソースへの容易なアクセスを制限する。これにより、設置できるワイヤレス送受信機の電力が制限される。すなわち、外部からの電気供給がなければ、より強力な送受信機は、貯蔵されたエネルギーを急速に消耗して、交換コストおよび保守コストをすぐに増やし、ネットワーク相互接続性の中断を頻繁に引き起こすことになる。
点在する独立したネットワークを相互接続する方法の１つは、ゲートウェイまたは基地局デバイスを各ネットワーク内に設置して、ハードワイヤードバックボーンまたは別個のワイヤレスバックボーン（例えばＷｉ−Ｆｉまたは知的所有権のあるポイントツーポイントＲＦネットワーク）を介して各ネットワークをリンクすることである。このようなデバイスには２つの主要な欠点がある。すなわち、これらは高価であり、エネルギー集約的なデバイスである。リモート位置は、頻繁に保守することなく長期間にわたってゲートウェイまたは基地局を動作させるのに利用可能な、十分な電源を有さない場合がある。また、ゲートウェイまたは基地局に関連する追加のコストもあり、ゲートウェイまたは基地局は通常は高価であり、大きな電源を必要とする。広いエリアにわたって点在するネットワーク全体にケーブルランを配置することは困難であり、法外に高価な可能性がある。
別個の通信バックボーンを設置する困難を回避するために、ネットワークシステムは、ワイヤレスリピータを利用して、範囲を拡大するかまたは障害物を克服することができる。リピータは、高出力デバイスであり、このデバイスは、信号が障害物を克服して遠くのネットワークがそれを検出できるように、受信した低出力信号をはるかに高い電力で送信することによって機能する。このようなリピータは、必要な増幅を提供するために、外部電源を必要とする。リモート位置は、リピータを動作させるのに利用可能な十分な電源を有さない場合がある。
物理的空間制約が一要因である応用例では、２つのネットワーク間の障害物を克服するための解決法の１つは、２つのアンテナを有する無線送受信機を使用することである。相互接続すべき各エリアに別々のアンテナを配置することにより、単一の無線送受信機が両方のエリアで信号を送受信することができる。外部ＲＦケーブルが、給電されるＲＦスプリッタまたは受動ＲＦスプリッタを介して、２つのアンテナのそれぞれを無線に接続する。
外部ＲＦケーブルおよびＲＦスプリッタの使用は、使用されるケーブルの長さに厳しい制限を課す。例えば、ＬＭＲ−４００低損失ＲＦケーブルは、２．４ＧＨｚで約０．２２ｄＢ／メートルの信号損失を被ることになり、受動ＲＦスプリッタは、各出力における利用可能なＲＦ信号強度を半減させる。実際上は、この解決法は、２つのネットワークを相互接続することができるにすぎず、これらのネットワークは、信号損失がデバイスを無用にする前に、相互に非常に近くなければならない。ＲＦスプリッタをＲＦスイッチで置き換えて２つのアンテナ間でＲＦ信号を切り換えることで、失われた信号のいくらかは回復されるが、ワイヤレスデバイスにかなりの複雑さが加わり、余分なＲＦアンテナケーブルに関連する大きな損失が依然として残る。
本発明は、ワイヤレスフィールドデバイスネットワーク間のワイヤレス通信に対する障壁をまたぐ有線リンクによって接続された、ローカルで給電される少なくとも１対のワイヤレスデバイスを使用して、この障壁を乗り越える。少なくとも１対のワイヤレスデバイスのうちの少なくとも１つは、相互接続されることが意図されるワイヤレスネットワークのそれぞれとワイヤレス通信する。ワイヤレスデバイスは、ワイヤレス送受信機およびアンテナを備える。あるワイヤレスフィールドデバイスネットワークからの、別のワイヤレスフィールドデバイスネットワークのメンバノードにアドレス指定されたメッセージは、障壁の一方の側のワイヤレスデバイスによって受信され、他方のワイヤレスフィールドデバイスネットワークのメンバノードにルーティングされるように、有線リンクを介して障壁の他方の側の別のワイヤレスデバイスに送信される。
本発明の別の実施形態は、ワイヤレスフィールドデバイスネットワーク間のワイヤレス通信に対する障壁を乗り越える方法を含む。第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークからの、第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークのメンバノードにアドレス指定されたメッセージは、第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークとのワイヤレス通信の中で、ローカルで給電されるワイヤレスデバイスにおいて受信される。メッセージは、有線リンクを介して障壁を通して送信される。第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークと通信する、ローカルで給電されるワイヤレスデバイスが、有線リンクからメッセージを受信し、メンバノードにルーティングされるように、第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク内にメッセージを送信する。
少なくとも部分的なメッシュネットワークトポロジを有するワイヤレスフィールドデバイスネットワーク間の通信に対する障壁（論理的であろうと物理的であろうと）を乗り越える点から、本発明を論じる。本発明が、他のネットワークトポロジにも等しく適合し、述べる実施形態のみに限定されず、添付の特許請求の範囲に入る全ての実施形態を含むことになることは、当業者なら認識するであろう。
本発明は、相互接続されるべき独立した各ワイヤレスフィールドデバイスネットワークに関連する、ローカルで給電されるワイヤレスデバイスと、ワイヤレスデバイスのうちの少なくとも１対を接続する有線リンクとを含み、有線リンクは、通信に対するどんな障壁も貫通する。本発明により、ワイヤレスデバイスは、有線リンクを介し障壁を通して、他のフィールドデバイスネットワークに関連する他のワイヤレスデバイスに受信メッセージを双方向にルーティングすることができる。これらのメッセージに対する応答は、有線リンクを介した発信元ネットワーク内への逆の経路を辿る。これにより、相互接続されたワイヤレスフィールドデバイスネットワークのうちの１つの中のコントローラまたはノードが、いずれか他の相互接続されたフィールドデバイスネットワークのノードにアクセスすることができ、ワイヤレスフィールドデバイスネットワークの別々の部分の全てからなる単一の統合フィールドデバイスネットワークが生み出される。メッシュネットワークトポロジ中では、これにより、統合ワイヤレスフィールドデバイスネットワークは、拡張ネットワーク全体に対して、１つのネットワークマネージャおよび１つのアクセスポイント（または１つのゲートウェイ）のみを使用すればよい。本発明の種々の実施形態におけるさらに他の効率は、有線リンク上でバスデータプロトコルを使用して有線データリンクを生み出して、個別対処可能かつマルチドロップかつマルチポイント方式でいくつかのローカルで給電されるワイヤレスデバイスを有線データリンクに接続することによって、得ることができる。マルチドロップは、データルータなど１つのマスタまたはドライバデバイスと、複数のスレーブまたは受信側デバイスとが、データバス上にある構成である。マルチポイントは、２つ以上のマスタまたはドライバデバイスがデータバス上にある構成である。ワイヤレス通信能力のないフィールドデバイスを、ブリッジング装置中のローカルで給電されるワイヤレスデバイスの一部として統合して、このフィールドデバイスにワイヤレス能力を与え、このフィールドデバイスをワイヤレスフィールドデバイスネットワークの残りの部分にリンクすることができる。別法として、このフィールドデバイスを、ブリッジング装置中の有線データリンクに接続し、ワイヤレスフィールドデバイスネットワークの残りの部分にリンクすることもできる。さらに他の効率は、有線リンク上のローカルで給電されるフィールドデバイスが有線リンクを介して有線リンク上の他のデバイスに電力を提供できるようにすることによって、得ることができる。
通常なら独立しているワイヤレスフィールドデバイスネットワークを相互接続して統合フィールドデバイスネットワークを生み出すことで、あるワイヤレスネットワーク内のノードが別個のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク内に位置するリモートセンサおよび他のノードに直接に照会できるようにすることによって効率が高まる。これにより、統合フィールドデバイスネットワーク全体にわたってすぐに利用可能な情報が増加し、変化するイベントに対するより正確で時宜を得た応答が可能になる。本発明は、障害物を迂回してネットワーク間通信をルーティングするための、現行の方法よりも低コスト、低損失、および低電力の解決法を提供する。ＲＦスプリッタまたはＲＦスイッチと、複数のアンテナをリンクする外部ＲＦケーブルとを含む単一の無線からなる標準的な方法ではなく、有線データリンクを使用することで、信号損失が劇的に低減される。ＲＦ損失を低減することにより、ワイヤレスデバイスの電力要件が低減され、ローカルで給電される装置が実現可能になる。本発明は、設置が容易である。有線リンクは、障害物をまたぐのに十分な長さでありさえすればよく、インターネットバックボーンまたはホームランリンケージに必要とされる高コストで長い配線路を回避する。ワイヤレスデバイスは任意の標準的なネットワークプロトコルを使用するように容易にプログラムされるので、既存のネットワーク内の現行ハードウェアとの容易な相互運用性がある。複数のワイヤレスデバイスを使用することによってまた、本発明は、異なるネットワークプロトコルを使用するネットワーク同士を接続することができ、既存のフィールドデバイスネットワークを管理、アップグレード、および拡張することがより容易になる。
本発明は、ワイヤレス通信に対する障壁を乗り越えることによって、ワイヤレスフィールドデバイスネットワーク、特にワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワークを相互接続する。ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワークのあらゆるノードは、その近傍と通信するのに使用されるワイヤレスデバイスを備える。ワイヤレスデバイスは、ワイヤレス送受信機、ワイヤレスデータルータ、またはワイヤレスフィールドデバイスである。ワイヤレス送受信機は、単一のデバイスに統合された送受信機およびアンテナを含む。ワイヤレスデータルータは、単一のデバイスに統合されたワイヤレス送受信機およびデータルータを含む。ワイヤレスフィールドデバイスは、単一のデバイスに統合されたワイヤレスデータルータおよびフィールドデバイスを含む。ワイヤレス送受信機は、ＲＦベースの通信データを送受信するためのデバイスである。データルータは、ワイヤレス送受信機によって受信されたデータパケットをルーティングするデバイスであり、取り付けられたフィールドデバイスによって消費されるように通信ペイロードをアンパックする（そのデバイスのアドレスがパケット中の最終宛先アドレスと一致する場合に）か、または、論理経路中の次の宛先に向けてネットワーク内に再度中継されるように通信ペイロードをワイヤレス送受信機に再度リダイレクトする。本発明は、通常なら異なるフィールドデバイスネットワークに関連する複数のローカルで給電されるワイヤレスデバイス間で有線リンクを接続して、有線リンクを使用して異なるフィールドデバイスネットワーク内のローカルで給電されるワイヤレスデバイス間でメッセージを交換することによって、ワイヤレス通信に対する障壁を乗り越える。
図１に、有線リンクを使用して障壁を通して２つのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する本発明の一実施形態の一実装形態を示す。図１には、ワイヤレス通信に対する障壁１６によって分離されたワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１２ａと１２ｂとによって形成された、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０を示す。障壁１６は、建物の壁や天井や床、木や茂みや他の植生、建物およびタンクや塔や容器など他の人造障害物、崖や丘や谷など急勾配の地形、もしくは鉱山や洞穴やトンネルや下水道などの地下構造など、物理的障壁である場合があり、または、異なる無線もしくは異なる通信プロトコルの使用による障壁である場合がある。障壁１６はまた、ネットワーク１２ａと１２ｂとの間のプロトコル非互換性の形である場合もある。ネットワーク１２ａは、ゲートウェイ１８と、ノード２０ａ〜２０ｈ．．．２０Ｎのメッシュ化クラウドと、ネットワークマネージャ２２とを備える。ノード２０ａ〜２０Ｎはゲートウェイ１８とインタフェースし、ゲートウェイ１８は、プラントネットワーク２４およびホストコンピュータ２６へのアクセスを提供し、ネットワーク１２ａの通信サイクルを制御する。ネットワークマネージャ２２は、ゲートウェイ１８上に位置するソフトウェアプログラムであり、このソフトウェアプログラムは、ネットワーク１２ａのノードからの情報を処理し、状況に合うようにワイヤレスリンク、制御メッセージ、通信スケジュール、およびデータクエリを生成する。別法として、ネットワークマネージャ２２は、ゲートウェイ１８にリモート接続されたコンピュータ上、例えば、ホストコンピュータ２６上またはプラントネットワーク２４に接続されたコンピュータ上に位置することもできる。
ネットワーク１２ｂは、ワイヤレスノード３０ａ〜３０ｈ．．．３０Ｎのメッシュ化クラウドからなる。ネットワーク１２ｂのノードは、障壁１６によって、ネットワーク１２ａのノードとのワイヤレス通信が妨げられている。図１に示すように、ネットワーク１２ｂは、プラントネットワーク２４と直接にインタフェースできるためのゲートウェイを有さない。その代わり、プラントネットワーク２４へのアクセスのために、ネットワーク１２ａのゲートウェイ１８との通信に依拠する。他の実施形態では、ネットワーク１２ｂが、プラントネットワーク２４に接続されたそれ自体のゲートウェイまたはワイヤレスアクセスポイントも有する場合があるが、結合されたネットワーク１２ａおよび１２ｂに対しては、ネットワークマネージャは１つしか必要とされない。
ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１２ａと１２ｂとを単一のワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０に統合するために、有線リンク３２が、ローカルで給電されるワイヤレスデバイス３４と３６との間に敷設され、障壁１６を克服する。有線リンク３２は、任意の適切なタイプであり、例えばＥＩＡ／ＲＳ−４８５、イーサネット（登録商標）、さらには知的所有権のあるタイプである。この構成により、ワイヤレスデバイス３４は、ネットワーク１２ａから有線リンク３２を介してワイヤレスデバイス３６に、かつネットワーク１２ｂ中にメッセージを送信することができ、ワイヤレスデバイス３６は、ネットワーク１２ｂから有線リンク３２を介してワイヤレスデバイス３４に、かつネットワーク１２ａ中にメッセージを送信することができる。例えば、ノード３０ｃ上に含まれる情報をホストコンピュータ２６が必要とする場合、ホストコンピュータ２６からのメッセージが、ゲートウェイ１８によってネットワーク１２ａ中にルーティングされ、ここでメッセージは、ワイヤレスデバイス３４に到達するまでノードからノードに中継される。ワイヤレスデバイス３４は、メッセージがネットワーク１２ｂ内のノード３０ｃ宛であると決定し、有線リンク３２を介してワイヤレスデバイス３６にメッセージを送る。次いでメッセージは、ネットワーク１２ｂ中に送信され、宛先ノード３０ｃに中継される。メッセージに対する応答は、ゲートウェイ１８およびホストコンピュータ２６への逆の経路を反対に辿る。ワイヤレス通信に対する障壁１６が、異なる周波数帯域またはプロトコルなどの非物理的障害を含む場合、ワイヤレスデバイス３４および３６は、有線リンク３２を介して送信するための共通フォーマットにメッセージを変換することができ、それぞれネットワーク１２ａおよび１２ｂ中への送信に適したフォーマットにメッセージを再変換することができる。加えて、ワイヤレスデバイス３４および３６は、ワイヤレスネットワークに関連する標準的な「蓄積交換（ｓｔｏｒｅ ａｎｄ ｆｏｒｗａｒｄ）」ルーティング機構を使用して、それぞれのネットワーク１２ａおよび１２ｂ内で標準的なワイヤレスメッセージをルーティングする。機能的には、２つの別々のネットワーク１２ａと１２ｂとが、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０になり、この場合、各ノードがゲートウェイ１８を介してホストコンピュータ２６と通信することができる。
図２Ａ〜図２Ｄは、１つのワイヤレス送受信機と、データルータを備える１つのワイヤレスデバイスとを含む、ローカルで給電される２つのワイヤレスデバイスを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続するように、ローカルの送受信機とリモートのワイヤレス送受信機との両方を制御する、本発明の実施形態を示す図である。
図２Ａは、図１に示したブリッジング装置の一実施形態のブロック図であり、この実施形態は、単一のワイヤレスデータルータを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続するようにリモートのワイヤレス送受信機を制御する。ワイヤレス通信に対する障壁１６によって分離されたワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１２ａと１２ｂとによって、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０が形成される。ワイヤレスデバイス３６ｃは、単一のパッケージに統合されたローカル電源３９と送受信機４０とアンテナ４２とを備える、ローカルで給電されるワイヤレス送受信機である。ワイヤレスデバイス３４ａは、単一のパッケージに統合されたローカル電源４５と送受信機４６とアンテナ４８とデータルータ５０とを備える、ローカルで給電されるワイヤレスデータルータである。有線リンク３２ａが、通信に対する障壁１６を克服し、データルータ５０を送受信機４０に接続することによってワイヤレスデバイス３４ａとワイヤレスデバイス３６ｃとを接続する。有線リンク３２ａは、任意の適切なタイプであり、例えばＥＩＡ／ＲＳ−４８５、イーサネット（登録商標）、さらには知的所有権のあるタイプである。有線リンク３２ａは、適切な通信プロトコル、例えばＨＤＬＣ、Ｍｏｄｂｕｓ（登録商標）、ＨＡＲＴ（登録商標）、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ（登録商標）、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（登録商標）、ＴＣＰ／ＩＰ、またはＤｅｖｉｃｅＮｅｔ（登録商標）を使用する。送受信機４６とデータルータ５０との間の通信は、適切なローカル通信バス、例えばＵＡＲＴ、ＣＡＮ、またはＳＰＩ（登録商標）、および通信プロトコル、例えばＨＤＬＣ、Ｍｏｄｂｕｓ（登録商標）、ＨＡＲＴ（登録商標）、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ（登録商標）、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（登録商標）、ＴＣＰ／ＩＰ、またはＤｅｖｉｃｅＮｅｔ（登録商標）を使用する。データルータ５０は、ローカル送受信機４０とリモート送受信機４６との両方を制御する。
ローカル電源３９および４５は、電気化学的な自立型電源（例えば長寿命電池または燃料電池）および低電力エネルギースカベンジング電源（例えば振動、ソーラ、または熱電気）のうちの少なくとも１つを含む。ローカル電源３９および４５は、図示のように、それらに取り付けられたワイヤレスデバイスに統合される。別法として、このようなローカル電源は、物理的には別個であるが、電気的に接続されて、取り付けられたワイヤレスデバイスに電力を提供する。例えば、近くの振動源に取り付けられた振動発生器、または、高温パイプなど近くの熱源に取り付けられた熱電気発生器が、ワイヤレスデバイスに電気的に接続されて電力を供給する。加えて、低電力エネルギースカベンジング電源はさらに、電力を維持する必要があるときに、エネルギー貯蔵デバイス（例えば再充電可能電池または貯蔵コンデンサ）を含む。例えば、ソーラ電源は、夜に電力を供給するために、再充電可能電池などのエネルギー貯蔵デバイスを必要とする。
動作時、ネットワーク１２ｂ中のノードへのメッセージは、ワイヤレスデバイス３４ａに到達するまでネットワーク１２ａの中を中継される。送受信機４６が、アンテナ４８を介してメッセージを受信し、メッセージをデータルータ５０に渡す。データルータ５０は、メッセージのアドレスフィールドをチェックし、ネットワーク１２ｂと通信するワイヤレス送受信機３６ｃによって送信されるようにメッセージをフォーマットする。データルータ５０は、フォーマットしたメッセージを、有線リンク３２ａを介して障壁１６の他方の側の送受信機４０に送る。次いで送受信機４０は、アンテナ４２を介して、宛先ノードに中継されるようにメッセージをネットワーク１２ｂ中に同報通信する。リターンメッセージは、逆の経路を反対に辿る。データルータ５０は、送受信機４０と４６とのいずれかから受け取ったメッセージを、他方の送受信機４６または４０によって同報通信されるのに適したフォーマットに再フォーマットして、異なるネットワークプロトコルの障壁を装置が乗り越えられるようにする。機能的には、２つの別々のネットワーク１２ａと１２ｂとが、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０になる。
図２Ｂは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、単一のワイヤレスフィールドデバイスを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続するようにリモートのワイヤレス送受信機を制御する。図２Ａの実施形態と比較すると、ワイヤレスデータルータ３４ａがワイヤレスフィールドデバイス３４ｂで置き換えられている。同一の番号が付された全ての構成要素は、前述のとおりである。ワイヤレスデバイス３４ｂは、単一のパッケージに統合されたローカル電源４５と送受信機４６とアンテナ４８とデータルータ５０とフィールドデバイス５２とを備える、ローカルで給電されるワイヤレスフィールドデバイスである。有線リンク３２ａが、通信に対する障壁１６を克服し、ワイヤレスデバイス３４ｂとワイヤレスデバイス３６ｃとを接続する。フィールドデバイス５２とデータルータ５０との間の通信は、適切なローカル通信バス、例えばＵＡＲＴ、ＣＡＮ、またはＳＰＩ（登録商標）を使用する。
動作時、ネットワーク１２ｂ中のノードへのメッセージは、ワイヤレスデバイス３４ｂに到達するまでネットワーク１２ａの中を中継される。送受信機４６が、アンテナ４８を介してメッセージを受信し、メッセージをデータルータ５０に渡す。データルータ５０は、メッセージのアドレスフィールドをチェックし、フィールドデバイス５２のためにメッセージをアンパックするか、または、ネットワーク１２ｂと通信するワイヤレス送受信機３６ｃによって送信されるようにメッセージをフォーマットする。データルータ５０は、フォーマットしたメッセージを、有線リンク３２ａを介して障壁１６の他方の側の送受信機４０に送る。次いでワイヤレス送受信機４０は、アンテナ４２を介して、宛先ノードに中継されるようにメッセージをネットワーク１２ｂ中に同報通信する。リターンメッセージは、逆の経路を反対に辿る。機能的には、２つの別々のネットワーク１２ａと１２ｂとが、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０になる。
図２Ｃは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、単一のワイヤレスデータルータを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続するようにリモートのワイヤレス送受信機を制御する。この実施形態は、電気的に接続されるが物理的には別個であるフィールドデバイス５４が追加されたことを除いては、図２Ａに示した実施形態と同一である。同一の番号が付された全ての構成要素は、前述のとおりである。フィールドデバイス５４は、有線リンク５６ａによってワイヤレスデバイス３４ａのデータルータ５０に接続される。有線リンク５６ａは、任意の適切なタイプであり、例えばＥＩＡ／ＲＳ−４８５、イーサネット（登録商標）、さらには知的所有権のあるタイプである。フィールドデバイス５４とワイヤレスデバイス３４ａとの間の通信は、適切な通信プロトコル、例えばＨＤＬＣ、Ｍｏｄｂｕｓ（登録商標）、ＨＡＲＴ（登録商標）、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ（登録商標）、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（登録商標）、ＴＣＰ／ＩＰ、またはＤｅｖｉｃｅＮｅｔ（登録商標）を使用する。フィールドデバイス５４への電力は、ローカルでもしくはリモートに提供されるか、または有線リンク５６ａを介してワイヤレスデバイス３４ａによって提供される。
動作は、図２Ａに示した実施形態について述べたとおりであるが、例外として、データルータ５０は、メッセージのアドレスフィールドをチェックすると、有線リンク５６ａを介してフィールドデバイス５４に送信されるようにメッセージをフォーマットするか、または、ネットワーク１２ｂと通信するワイヤレス送受信機３６ｃによって送信されるようにメッセージをフォーマットする。メッセージがフィールドデバイス５４向けのものである場合、データルータ５０は、フォーマットしたメッセージを、有線リンク５６ａを介してフィールドデバイス５４に送る。フィールドデバイス５４は、それ自体のワイヤレス能力を持たず、ワイヤレスデバイス３４ａを介して統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０に接続される。
図２Ｄは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、単一のワイヤレスフィールドデバイスを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続するようにリモートのワイヤレス送受信機を制御する。この実施形態は、図２Ｂおよび２Ｃに示した実施形態を組み合わせたものである。動作は、図２Ｂおよび２Ｃについて述べたとおりである。
図２Ａ〜図２Ｄに例示した実施形態は２つのローカル電源を示しているが、本発明は、ブリッジング装置のためのローカル電源を１つしか必要としないことを理解されたい。例えば、図２Ａでは、ワイヤレス送受信機３６ｃは、それ自体の電源３９によって給電されるのではなく、有線データリンク３２ａを介してワイヤレスデバイス３４ａによって給電されてもよい。このような場合は、ワイヤレスデバイス３６ｃと３４ａとの両方が、電源４５によってローカルで給電される。
図３Ａ〜図３Ｃは、異なるワイヤレスメッシュネットワーク内にそれぞれ配置された、ローカルで給電される２つのワイヤレスデータルータを使用し、ワイヤレスメッシュネットワーク間で有線リンクを共有して、有線リンクを使用して障壁を通してワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する、本発明の実施形態を示す図である。
図３Ａは、図１に示したブリッジング装置の一実施形態のブロック図であり、この実施形態は、２つのワイヤレスデータルータを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。同一の番号が付された全ての構成要素は、前述のとおりである。ワイヤレス通信に対する障壁１６によって分離されたワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１２ａと１２ｂとによって、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０が形成される。ワイヤレスデバイス３６ａは、単一のパッケージに統合されたローカル電源３９と送受信機４０とアンテナ４２とデータルータ４４とを備える、ローカルで給電されるワイヤレスデータルータである。ワイヤレスデバイス３４ａは、単一のパッケージに統合されたローカル電源４５と送受信機４６とアンテナ４８とデータルータ５０とを備える、ローカルで給電されるワイヤレスデータルータである。有線リンク３２ｂが、通信に対する障壁１６を克服し、データルータ５０をデータルータ４４に接続することによってワイヤレスデバイス３４ａとワイヤレスデバイス３６ａとを接続する。有線リンク３２ｂは、任意の適切なタイプであり、例えばＥＩＡ／ＲＳ−４８５、イーサネット（登録商標）、さらには知的所有権のあるタイプである。有線リンク３２ｂは、適切な通信プロトコル、例えばＨＤＬＣ、Ｍｏｄｂｕｓ（登録商標）、ＨＡＲＴ（登録商標）、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ（登録商標）、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（登録商標）、ＴＣＰ／ＩＰ、またはＤｅｖｉｃｅＮｅｔ（登録商標）を使用する。送受信機４０とデータルータ４４との間の通信は、適切なローカル通信バス、例えばＵＡＲＴ、ＣＡＮ、またはＳＰＩ（登録商標）を使用する。
動作時、ネットワーク１２ｂ中のノードへのメッセージは、ワイヤレスデバイス３４ａに到達するまでネットワーク１２ａの中を中継される。送受信機４６が、アンテナ４８を介してメッセージを受信し、メッセージをデータルータ５０に渡す。データルータ５０は、メッセージのアドレスフィールドをチェックし、ネットワーク１２ｂと通信するワイヤレスデバイス３６ａに有線リンク３２ｂを介して送信されるようにメッセージをフォーマットする。データルータ５０は、フォーマットしたメッセージを、有線リンク３２ｂを介して障壁１６の他方の側のデータルータ４４に送る。データルータ４４は、メッセージのアドレスフィールドをチェックし、ネットワーク１２ｂと通信する送受信機４０によって送信されるようにメッセージを再フォーマットする。次いで送受信機４０は、アンテナ４２を介して、宛先ノードに中継されるようにメッセージをネットワーク１２ｂ中に同報通信する。リターンメッセージは、逆の経路を反対に辿る。機能的には、２つの別々のネットワーク１２ａと１２ｂとが、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０になる。
図３Ｂは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、２つのワイヤレスデータルータを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。この実施形態は、フィールドデバイス５４が追加されたことを除いては、図３Ａに示した実施形態と同一である。同一の番号が付された全ての構成要素は、前述のとおりである。フィールドデバイス５４は、有線リンク５６ａによってワイヤレスデバイス３４ａのデータルータ５０に接続される。フィールドデバイス５４への電力は、ローカルでもしくはリモートに提供されるか、または有線リンク５６ａを介してワイヤレスデバイス３４ａによって提供される。
動作は、図３Ａに示した実施形態について述べたとおりであるが、例外として、データルータ５０は、メッセージのアドレスフィールドをチェックすると、有線リンク５６ａを介してフィールドデバイス５４に送信されるようにメッセージをフォーマットするか、または、ネットワーク１２ｂと通信するワイヤレスデバイス３６ａによって送信されるようにメッセージをフォーマットする。メッセージがフィールドデバイス５４向けのものである場合、データルータ５０は、フォーマットしたメッセージを、有線リンク５６ａを介してフィールドデバイス５４に送る。フィールドデバイス５４は、それ自体のワイヤレス能力を持たず、ワイヤレスデバイス３４ａを介して統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０に接続される。
図３Ｃは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、２つのワイヤレスデータルータを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。この実施形態は、フィールドデバイス５８が追加されたことを除いては、図３Ｂに示した実施形態と同一である。同一の番号が付された全ての構成要素は、前述のとおりである。フィールドデバイス５８は、有線リンク６０ａによってワイヤレスデバイス３６ａのデータルータ４４に接続される。有線リンク６０ａは、任意の適切なタイプであり、例えばＥＩＡ／ＲＳ−４８５、イーサネット（登録商標）、さらには知的所有権のあるタイプである。フィールドデバイス５８とワイヤレスデバイス３６ａとの間の通信は、適切な通信プロトコル、例えばＨＤＬＣ、Ｍｏｄｂｕｓ（登録商標）、ＨＡＲＴ（登録商標）、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ（登録商標）、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（登録商標）、ＴＣＰ／ＩＰ、またはＤｅｖｉｃｅＮｅｔ（登録商標）を使用する。フィールドデバイス５８への電力は、ローカルでもしくはリモートに提供されるか、または有線リンク６０を介してワイヤレスデバイス３６ａによって提供される。
動作は、図３Ｂに示した実施形態について述べたとおりであるが、例外として、データルータ４４は、メッセージのアドレスフィールドをチェックすると、有線リンク６０ａを介してフィールドデバイス５８に送信されるようにメッセージをフォーマットするか、または、ネットワーク１２ｂと通信する送受信機４０によって送信されるようにメッセージをフォーマットする。次いで送受信機４０は、アンテナ４２を介して、宛先ノードに中継されるようにメッセージをネットワーク１２ｂ中に同報通信する。リターンメッセージは、逆の経路を反対に辿る。機能的には、２つの別々のネットワーク１２ａと１２ｂとが、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０になる。メッセージがフィールドデバイス５８向けのものである場合、データルータ４４は、フォーマットしたメッセージを、有線リンク６０ａを介してフィールドデバイス５８に送る。フィールドデバイス５８は、それ自体のワイヤレス能力を持たず、ワイヤレスデバイス３６ａを介して統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０に接続される。
図３Ａ〜図３Ｃに例示した実施形態は２つのローカル電源を示しているが、本発明は、ブリッジング装置のためのローカル電源を１つしか必要としないことを理解されたい。例えば、図３Ａでは、ワイヤレス送受信機３６ａは、それ自体の電源３９によって給電されるのではなく、有線データリンク３２ｂを介してワイヤレスデバイス３４ａによって給電されてもよい。このような場合は、ワイヤレスデバイス３６ａと３４ａとの両方が、電源４５によってローカルで給電される。
図４Ａ〜図４Ｈは、異なるワイヤレスメッシュネットワーク内にそれぞれ配置された、１つのワイヤレスフィールドデバイスと１つのワイヤレスデータルータとを含む、ローカルで給電される２つのワイヤレスデバイスを使用して、有線リンクを使用して障壁を通してワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する、本発明の実施形態を示す図である。
図４Ａは、図１に示したブリッジング装置の一実施形態のブロック図であり、この実施形態は、１つのワイヤレスフィールドデバイスおよび１つのワイヤレスデータルータを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。同一の番号が付された全ての構成要素は、前述のとおりである。ワイヤレス通信に対する障壁１６によって分離されたワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１２ａと１２ｂとによって、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０が形成される。ワイヤレスデバイス３６ａは、単一のパッケージに統合されたローカル電源３９と送受信機４０とアンテナ４２とデータルータ４４とを備える、ローカルで給電されるワイヤレスデータルータである。ワイヤレスデバイス３４ｂは、単一のパッケージに統合されたローカル電源４５と送受信機４６とアンテナ４８とデータルータ５０とフィールドデバイス５２とを備える、ローカルで給電されるワイヤレスフィールドデバイスである。有線リンク３２ｂが、通信に対する障壁１６を克服し、データルータ５０をデータルータ４４に接続することによってワイヤレスデバイス３４ｂとワイヤレスデバイス３６ａとを接続する。
動作時、ネットワーク１２ｂ中のノードへのメッセージは、ワイヤレスデバイス３４ｂに到達するまでネットワーク１２ａの中を中継される。送受信機４６が、アンテナ４８を介してメッセージを受信し、メッセージをデータルータ５０に渡す。データルータ５０は、メッセージのアドレスフィールドをチェックし、フィールドデバイス５２のためにメッセージをアンパックするか、または、ネットワーク１２ｂと通信するワイヤレスデバイス３６ａに有線リンク３２ｂを介して送信されるようにメッセージをフォーマットする。データルータ５０は、フォーマットしたメッセージを、有線リンク３２ｂを介して障壁１６の他方の側のデータルータ４４に送る。データルータ４４は、メッセージのアドレスフィールドをチェックし、ネットワーク１２ｂと通信する送受信機４０によって送信されるようにメッセージを再フォーマットする。次いで送受信機４０は、アンテナ４２を介して、宛先ノードに中継されるようにメッセージをネットワーク１２ｂ中に同報通信する。リターンメッセージは、逆の経路を反対に辿る。機能的には、２つの別々のネットワーク１２ａと１２ｂとが、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０になる。
図４Ｂは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、１つのワイヤレスフィールドデバイスおよび１つのワイヤレスデータルータを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。この実施形態は、図４Ａに示した実施形態と同一であるが、例外として、有線リンク３２ｃが、通信に対する障壁１６を克服し、フィールドデバイス５２をデータルータ４４に接続することによってワイヤレスデバイス３４ｂとワイヤレスデバイス３６ａとを接続する。同一の番号が付された全ての構成要素は、前述のとおりである。フィールドデバイス５２は、有線信号を送受信するための通信回路を備える。有線リンク３２ｃは、任意の適切なタイプであり、例えばＥＩＡ／ＲＳ−４８５、イーサネット（登録商標）、さらには知的所有権のあるタイプである。有線リンク３２ｃは、適切な通信プロトコル、例えばＨＤＬＣ、Ｍｏｄｂｕｓ（登録商標）、ＨＡＲＴ（登録商標）、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ（登録商標）、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（登録商標）、ＴＣＰ／ＩＰ、またはＤｅｖｉｃｅＮｅｔ（登録商標）を使用する。フィールドデバイス５２とデータルータ５０との間の通信は、適切なローカル通信バス、例えばＵＡＲＴ、ＣＡＮ、またはＳＰＩ（登録商標）を使用する。
動作時、ネットワーク１２ｂ中のノードへのメッセージは、ワイヤレスデバイス３４ｂに到達するまでネットワーク１２ａの中を中継される。送受信機４６が、アンテナ４８を介してメッセージを受信し、メッセージをデータルータ５０に渡す。データルータ５０は、メッセージのアドレスフィールドをチェックし、フィールドデバイス５２のためにメッセージアンパックするか、または、ネットワーク１２ｂと通信するワイヤレスデバイス３６ａに有線リンク３２ｃを介して送信されるようにメッセージをフォーマットする。この実施形態では、データルータ５０は、フォーマットしたメッセージをフィールドデバイス５２に送り、フィールドデバイス５２は、有線リンク３２ｃを介して、障壁１６の他方の側のワイヤレスデバイス３６ａのデータルータ４４にメッセージを送る。データルータ４４は、メッセージのアドレスフィールドをチェックし、ネットワーク１２ｂと通信する送受信機４０によって送信されるようにメッセージを再フォーマットする。次いで送受信機４０は、アンテナ４２を介して、宛先ノードに中継されるようにメッセージをネットワーク１２ｂ中に同報通信する。リターンメッセージは、逆の経路を反対に辿る。機能的には、２つの別々のネットワーク１２ａと１２ｂとが、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０になる。
図４Ｃは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、１つのワイヤレスフィールドデバイスおよび１つのワイヤレスデータルータを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。この実施形態は、フィールドデバイス５４が追加されたことを除いては、図４Ａに示した実施形態と同一である。同一の番号が付された全ての構成要素は、前述のとおりである。フィールドデバイス５４は、有線リンク５６ａによってワイヤレスデバイス３４ａのデータルータ５０に接続される。フィールドデバイス５４への電力は、ローカルでもしくはリモートに提供されるか、または有線リンク５６ａを介してワイヤレスデバイス３４ｂによって提供される。
動作は、図４Ａに示した実施形態について述べたとおりであるが、例外として、データルータ５０は、メッセージのアドレスフィールドをチェックすると、フィールドデバイス５２のためにメッセージをアンパックするか、有線リンク５６ａを介してフィールドデバイス５４に送信されるようにメッセージをフォーマットするか、または、ネットワーク１２ｂと通信するワイヤレスデバイス３６ａによって送信されるようにメッセージをフォーマットする。メッセージがフィールドデバイス５４向けのものである場合、データルータ５０は、フォーマットしたメッセージを、有線リンク５６ａを介してフィールドデバイス５４に送る。フィールドデバイス５４は、それ自体のワイヤレス能力を持たず、ワイヤレスデバイス３４ｂを介して統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０に接続される。
図４Ｄは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、１つのワイヤレスフィールドデバイスおよび１つのワイヤレスデータルータを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。この実施形態は、図４Ｃに示した実施形態と同一であるが、例外として、有線リンク３２ｃおよび有線リンク５６ｂがフィールドデバイス５２に接続する。同一の番号が付された全ての構成要素は、前述のとおりである。有線リンク５６ｂは、任意の適切なタイプであり、例えばＥＩＡ／ＲＳ−４８５、イーサネット（登録商標）、さらには知的所有権のあるタイプである。有線リンク５６ｂは、適切な通信プロトコル、例えばＨＤＬＣ、Ｍｏｄｂｕｓ（登録商標）、ＨＡＲＴ（登録商標）、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ（登録商標）、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（登録商標）、ＴＣＰ／ＩＰ、またはＤｅｖｉｃｅＮｅｔ（登録商標）を使用する。フィールドデバイス５４への電力は、ローカルでもしくはリモートに提供されるか、または有線リンク５６ｂを介してワイヤレスデバイス３４ｂによって提供される。
動作時、ネットワーク１２ｂ中のノードへのメッセージは、ワイヤレスデバイス３４ｂに到達するまでネットワーク１２ａの中を中継される。送受信機４６が、アンテナ４８を介してメッセージを受信し、メッセージをデータルータ５０に渡す。データルータ５０は、メッセージのアドレスフィールドをチェックし、フィールドデバイス５２のためにアンパックするか、リンク５６ｂを介してフィールドデバイス５４に通信されるようにメッセージをフォーマットするか、または、ネットワーク１２ｂと通信するワイヤレスデバイス３６ａによって送信されるようにメッセージをフォーマットする。この実施形態では、データルータ５０は、ネットワーク１２ｂへのフォーマット済みメッセージをフィールドデバイス５２に送り、フィールドデバイス５２は、有線リンク３２ｃを介して、障壁１６の他方の側のワイヤレスデバイス３６ａのデータルータ４４にメッセージを送る。データルータ４４は、メッセージのアドレスフィールドをチェックし、ネットワーク１２ｂと通信する送受信機４０によって送信されるようにメッセージを再フォーマットする。次いで送受信機４０は、アンテナ４２を介して、宛先ノードに中継されるようにメッセージをネットワーク１２ｂ中に同報通信する。リターンメッセージは、逆の経路を反対に辿る。機能的には、２つの別々のネットワーク１２ａと１２ｂとが、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０になる。メッセージがフィールドデバイス５４向けのものである場合、データルータ５０は、フィールドデバイス５４へのフォーマット済みメッセージをフィールドデバイス５２に送り、フィールドデバイス５２は、有線リンク５６ｂを介してフィールドデバイス５４にメッセージを送る。フィールドデバイス５４は、それ自体のワイヤレス能力を持たず、ワイヤレスデバイス３４ｂを介して統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０に接続される。
図４Ｅは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、１つのワイヤレスフィールドデバイスおよび１つのワイヤレスデータルータを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。この実施形態は、フィールドデバイス５８が追加されたことを除いては、図４Ａに示した実施形態と同一である。同一の番号が付された全ての構成要素は、前述のとおりである。フィールドデバイス５８は、有線リンク６０ａによってワイヤレスデバイス３６ａのデータルータ４４に接続される。フィールドデバイス５８への電力は、ローカルでもしくはリモートに提供されるか、または有線リンク６０ａを介してワイヤレスデバイス３６ａによって提供される。
動作は、図４Ａに示した実施形態について述べたとおりであるが、例外として、データルータ４４は、メッセージのアドレスフィールドをチェックすると、有線リンク６０ａを介してフィールドデバイス５８に送信されるようにメッセージをフォーマットするか、または、ネットワーク１２ｂと通信する送受信機４０によって送信されるようにメッセージをフォーマットする。次いで送受信機４０は、アンテナ４２を介して、宛先ノードに中継されるようにメッセージをネットワーク１２ｂ中に同報通信する。リターンメッセージは、逆の経路を反対に辿る。メッセージがフィールドデバイス５８向けのものである場合、データルータ４４は、フォーマットしたメッセージを、有線リンク６０ａを介してフィールドデバイス５８に送る。フィールドデバイス５８は、それ自体のワイヤレス能力を持たず、ワイヤレスデバイス３６ａを介して統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０に接続される。
図４Ｆは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、１つのワイヤレスフィールドデバイスおよび１つのワイヤレスデータルータを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。この実施形態は、図４Ｅに示した実施形態と同一であるが、例外として、有線リンク３２ｃが、通信に対する障壁１６を克服し、フィールドデバイス５２をデータルータ４４に接続することによってワイヤレスデバイス３４ｂとワイヤレスデバイス３６ａとを接続する。
動作は、図４Ｅに示した実施形態について述べたとおりであるが、例外として、この実施形態では、データルータ５０は、フォーマットしたメッセージをフィールドデバイス５２に送り、フィールドデバイス５２は、有線リンク３２ｃを介して、障壁１６の他方の側のワイヤレスデバイス３６ａのデータルータ４４にメッセージを送る。機能的には、２つの別々のネットワーク１２ａと１２ｂとが、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０になる。
図４Ｇは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、１つのワイヤレスフィールドデバイスおよび１つのワイヤレスデータルータを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。この実施形態は、図４Ｃおよび図４Ｅに示した実施形態を組み合わせたものである。動作は、図４Ｃおよび図４Ｅに示した実施形態について述べたとおりである。
図４Ｈは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、１つのワイヤレスフィールドデバイスおよび１つのワイヤレスデータルータを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。この実施形態は、図４Ｄおよび図４Ｆに示した実施形態を組み合わせたものである。動作は、図４Ｄおよび図４Ｆに示した実施形態について述べたとおりである。
図４Ａ〜図４Ｈに例示した実施形態は２つのローカル電源を示しているが、本発明は、ブリッジング装置のためのローカル電源を１つしか必要としないことを理解されたい。例えば、図４Ａでは、ワイヤレス送受信機３６ａは、それ自体の電源３９によって給電されるのではなく、有線データリンク３２ｂを介してワイヤレスデバイス３４ｂによって給電されてもよい。このような場合は、ワイヤレスデバイス３６ａと３４ｂとの両方が、電源４５によってローカルで給電される。
図５Ａ〜図５Ｊは、異なるワイヤレスメッシュネットワーク内にそれぞれ配置された、ローカルで給電される２つのワイヤレスフィールドデバイスを使用し、ワイヤレスメッシュネットワーク間で有線リンクを共有して、有線リンクを使用して障壁を通してワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する、本発明の実施形態を示す図である。
図５Ａは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、２つのワイヤレスフィールドデバイスを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。ワイヤレス通信に対する障壁１６によって分離されたワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１２ａと１２ｂとによって、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０が形成される。ワイヤレスデバイス３６ｂは、単一のパッケージに統合されたローカル電源３９と送受信機４０とアンテナ４２とデータルータ４４とフィールドデバイス６２とを備える、ローカルで給電されるワイヤレスフィールドデバイスである。ワイヤレスデバイス３４ｂは、単一のパッケージに統合されたローカル電源４５と送受信機４６とアンテナ４８とデータルータ５０とフィールドデバイス５２とを備える、ローカルで給電されるワイヤレスフィールドデバイスである。有線リンク３２ｂが、通信に対する障壁１６を克服し、データルータ５０をデータルータ４４に接続することによってワイヤレスデバイス３４ｂとワイヤレスデバイス３６ｂとを接続する。フィールドデバイス６２とデータルータ４４との間の通信は、適切なローカル通信バス、例えばＵＡＲＴ、ＣＡＮ、またはＳＰＩ（登録商標）を使用する。
動作時、ネットワーク１２ｂ中のノードへのメッセージは、ワイヤレスデバイス３４ｂに到達するまでネットワーク１２ａの中を中継される。送受信機４６が、アンテナ４８を介してメッセージを受信し、メッセージをデータルータ５０に渡す。データルータ５０は、メッセージのアドレスフィールドをチェックし、フィールドデバイス５２のためにメッセージをアンパックするか、または、ネットワーク１２ｂと通信するワイヤレスデバイス３６ｂに有線リンク３２ｂを介して送信されるようにメッセージをフォーマットする。データルータ５０は、フォーマットしたメッセージを、有線リンク３２ｂを介して障壁１６の他方の側のデータルータ４４に送る。データルータ４４は、メッセージのアドレスフィールドをチェックし、フィールドデバイス６２のためにメッセージをアンパックするか、または、ネットワーク１２ｂと通信する送受信機４０によって送信されるようにメッセージを再フォーマットする。次いで送受信機４０は、アンテナ４２を介して、宛先ノードに中継されるようにメッセージをネットワーク１２ｂ中に同報通信する。リターンメッセージは、逆の経路を反対に辿る。機能的には、２つの別々のネットワーク１２ａと１２ｂとが、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０になる。
図５Ｂは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、２つのワイヤレスフィールドデバイスを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。この実施形態は、図５Ａに示した実施形態と同一であるが、例外として、有線リンク３２ｃが、通信に対する障壁１６を克服し、フィールドデバイス５２をデータルータ４４に接続することによってワイヤレスデバイス３４ｂとワイヤレスデバイス３６ｂとを接続する。同一の番号が付された全ての構成要素は、前述のとおりである。
動作時、ネットワーク１２ｂ中のノードへのメッセージは、ワイヤレスデバイス３４ｂに到達するまでネットワーク１２ａの中を中継される。送受信機４６が、アンテナ４８を介してメッセージを受信し、メッセージをデータルータ５０に渡す。データルータ５０は、メッセージのアドレスフィールドをチェックし、フィールドデバイス５２のためにメッセージをアンパックするか、または、ネットワーク１２ｂと通信するワイヤレスデバイス３６ｂに有線リンク３２ｃを介して送信されるようにメッセージをフォーマットする。この実施形態では、データルータ５０は、フォーマットしたメッセージをフィールドデバイス５２に送り、フィールドデバイス５２は、有線リンク３２ｃを介して障壁１６の他方の側のワイヤレスデバイス３６ｂのデータルータ４４にメッセージを送る。データルータ４４は、メッセージのアドレスフィールドをチェックし、フィールドデバイス６２のためにメッセージをアンパックするか、または、ネットワーク１２ｂと通信する送受信機４０によって送信されるようにメッセージを再フォーマットする。次いで送受信機４０は、アンテナ４２を介して、宛先ノードに中継されるようにメッセージをネットワーク１２ｂ中に同報通信する。リターンメッセージは、逆の経路を反対に辿る。機能的には、２つの別々のネットワーク１２ａと１２ｂとが、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０になる。
図５Ｃは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、２つのワイヤレスフィールドデバイスを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。この実施形態は、図５Ａに示した実施形態と同一であるが、例外として、有線リンク３２ｄが、通信に対する障壁１６を克服し、フィールドデバイス５２をフィールドデバイス６２に接続することによってワイヤレスデバイス３４ｂとワイヤレスデバイス３６ｂとを接続する。同一の番号が付された全ての構成要素は、前述のとおりである。フィールドデバイス５２およびフィールドデバイス６２はそれぞれ、有線信号を送受信するための通信回路を備える。有線リンク３２ｄは、任意の適切なタイプであり、例えばＥＩＡ／ＲＳ−４８５、イーサネット（登録商標）、さらには知的所有権のあるタイプである。有線リンク３２ｄは、適切な通信プロトコル、例えばＨＤＬＣ、Ｍｏｄｂｕｓ（登録商標）、ＨＡＲＴ（登録商標）、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ（登録商標）、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（登録商標）、ＴＣＰ／ＩＰ、またはＤｅｖｉｃｅＮｅｔ（登録商標）を使用する。
動作時、ネットワーク１２ｂ中のノードへのメッセージは、ワイヤレスデバイス３４ｂに到達するまでネットワーク１２ａの中を中継される。送受信機４６が、アンテナ４８を介してメッセージを受信し、メッセージをデータルータ５０に渡す。データルータ５０は、メッセージのアドレスフィールドをチェックし、フィールドデバイス５２のためにメッセージをアンパックするか、または、ネットワーク１２ｂと通信するワイヤレスデバイス３６ｂに有線リンク３２ｄを介して送信されるようにメッセージをフォーマットする。この実施形態では、データルータ５０は、フォーマットしたメッセージをフィールドデバイス５２に送り、フィールドデバイス５２は、有線リンク３２ｄを介して障壁１６の他方の側のワイヤレスデバイス３６ｂのフィールドデバイス６２にメッセージを送る。フィールドデバイス６２は、メッセージをデータルータ４４に渡す。データルータ４４は、メッセージのアドレスフィールドをチェックし、フィールドデバイス６２のためにメッセージをアンパックするか、または、ネットワーク１２ｂと通信する送受信機４０によって送信されるようにメッセージを再フォーマットする。次いで送受信機４０は、アンテナ４２を介して、宛先ノードに中継されるようにメッセージをネットワーク１２ｂ中に同報通信する。リターンメッセージは、逆の経路を反対に辿る。機能的には、２つの別々のネットワーク１２ａと１２ｂとが、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０になる。
図５Ｄは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、２つのワイヤレスフィールドデバイスを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。この実施形態は、フィールドデバイス５４が追加されたことを除いては、図５Ａに示した実施形態と同一である。同一の番号が付された全ての構成要素は、前述のとおりである。フィールドデバイス５４は、有線リンク５６ａによってワイヤレスデバイス３４ｂのデータルータ５０に接続される。フィールドデバイス５４への電力は、ローカルもしくはリモートに提供されるか、または有線リンク５６ａを介してワイヤレスデバイス３４ｂによって提供される。
動作は、図５Ａに示した実施形態について述べたとおりであるが、例外として、データルータ５０は、メッセージのアドレスフィールドをチェックすると、フィールドデバイス５２のためにメッセージをアンパックするか、有線リンク５６ａを介してフィールドデバイス５４に送信されるようにメッセージをフォーマットするか、または、ネットワーク１２ｂと通信するワイヤレスデバイス３６ｂによって送信されるようにメッセージをフォーマットする。メッセージがフィールドデバイス５４向けのものである場合、データルータ５０は、フォーマットしたメッセージを、有線リンク５６ａを介してフィールドデバイス５４に送る。フィールドデバイス５４は、それ自体のワイヤレス能力を持たず、ワイヤレスデバイス３４ｂを介して統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０に接続される。
図５Ｅは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、２つのワイヤレスフィールドデバイスを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。この実施形態は、図５Ｄに示した実施形態と同一であるが、例外として、有線リンク３２ｅが、通信に対する障壁１６を克服し、データルータ５０をフィールドデバイス６２に接続することによってワイヤレスデバイス３４ｂとワイヤレスデバイス３６ｂとを接続する。同一の番号が付された全ての構成要素は、前述のとおりである。有線リンク３２ｅは、任意の適切なタイプであり、例えばＥＩＡ／ＲＳ−４８５、イーサネット（登録商標）、さらには知的所有権のあるタイプである。有線リンク３２ｅは、適切な通信プロトコル、例えばＨＤＬＣ、Ｍｏｄｂｕｓ（登録商標）、ＨＡＲＴ（登録商標）、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ（登録商標）、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（登録商標）、ＴＣＰ／ＩＰ、またはＤｅｖｉｃｅＮｅｔ（登録商標）を使用する。
動作は、図５Ｄに示した実施形態について述べたとおりであるが、例外として、この実施形態では、データルータ５０は、フォーマットしたメッセージを、有線リンク３２ｅを介して障壁１６の他方の側のワイヤレスデバイス３６ｂのフィールドデバイス６２に送る。フィールドデバイス６２は、メッセージをデータルータ４４に渡す。データルータ４４は、メッセージのアドレスフィールドをチェックし、フィールドデバイス６２のためにメッセージをアンパックするか、または、ネットワーク１２ｂと通信する送受信機４０によって送信されるようにメッセージを再フォーマットする。次いで送受信機４０は、アンテナ４２を介して、宛先ノードに中継されるようにメッセージをネットワーク１２ｂ中に同報通信する。リターンメッセージは、逆の経路を反対に辿る。機能的には、２つの別々のネットワーク１２ａと１２ｂとが、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０になる。
図５Ｆは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、２つのワイヤレスフィールドデバイスを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。この実施形態は、図５Ｅに示した実施形態と同一であるが、例外として、有線リンク３２ｄおよび有線リンク５６ｂがフィールドデバイス５２に接続する。同一の番号が付された全ての構成要素は、前述のとおりである。フィールドデバイス５４への電力は、ローカルでもしくはリモートに提供されるか、または有線リンク５６ｂを介してワイヤレスデバイス３４ｂによって提供される。
動作は、図５Ｅに示した実施形態について述べたとおりであるが、例外として、この実施形態では、データルータ５０は、ネットワーク１２ｂへのフォーマット済みメッセージをフィールドデバイス５２に送り、フィールドデバイス５２は、有線リンク３２ｄを介して障壁１６の他方の側のワイヤレスデバイス３６ｂのフィールドデバイス６２に送る。メッセージがフィールドデバイス５４向けのものである場合、データルータ５０は、フィールドデバイス５４へのフォーマット済みメッセージをフィールドデバイス５２に送り、フィールドデバイス５２は、有線リンク５６ｂを介してフィールドデバイス５４にメッセージを送る。フィールドデバイス５４は、それ自体のワイヤレス能力を持たず、ワイヤレスデバイス３４ｂを介して統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０に接続される。
図５Ｇは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、２つのワイヤレスフィールドデバイスを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。この実施形態は、図５Ｆに示した実施形態と同一であるが、例外として、有線リンク３２ｃがデータルータ４４に接続する。同一の番号が付された全ての構成要素は、前述のとおりである。
動作は、図５Ｆに示した実施形態について述べたとおりであるが、例外として、この実施形態では、フィールドデバイス５２は、ネットワーク１２ｂへのフォーマット済みメッセージをワイヤレスデバイス３６ｂのデータルータ４４に送る。データルータ４４は、メッセージのアドレスフィールドをチェックし、フィールドデバイス６２のためにメッセージをアンパックするか、または、ネットワーク１２ｂと通信する送受信機４０によって送信されるようにメッセージを再フォーマットする。次いで送受信機４０は、アンテナ４２を介して、宛先ノードに中継されるようにメッセージをネットワーク１２ｂ中に同報通信する。リターンメッセージは、逆の経路を反対に辿る。機能的には、２つの別々のネットワーク１２ａと１２ｂとが、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０になる。
図５Ｈは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、２つのワイヤレスフィールドデバイスを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。この実施形態は、フィールドデバイス５８が追加されたことを除いては、図５Ｄに示した実施形態と同一である。同一の番号が付された全ての構成要素は、前述のとおりである。フィールドデバイス５８は、有線リンク６０ａによってワイヤレスデバイス３６ｂのデータルータ４４に接続される。フィールドデバイス５８への電力は、ローカルでもしくはリモートに提供されるか、または有線リンク６０ａを介してワイヤレスデバイス３６ｂによって提供される。
動作は、図５Ｄに示した実施形態について述べたとおりであるが、例外として、データルータ４４は、メッセージのアドレスフィールドをチェックすると、有線リンク６０ａを介してフィールドデバイス５８に送信されるようにメッセージをフォーマットするか、または、ネットワーク１２ｂと通信する送受信機４０によって送信されるようにメッセージをフォーマットする。次いで送受信機４０は、アンテナ４２を介して、宛先ノードに中継されるようにメッセージをネットワーク１２ｂ中に同報通信する。リターンメッセージは、逆の経路を反対に辿る。メッセージがフィールドデバイス５８向けのものである場合、データルータ４４は、フォーマットしたメッセージを、有線リンク６０ａを介してフィールドデバイス５８に送る。フィールドデバイス５８は、それ自体のワイヤレス能力を持たず、ワイヤレスデバイス３６ｂを介して統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０に接続される。
図５Ｉは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、２つのワイヤレスフィールドデバイスを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。この実施形態は、フィールドデバイス５８が追加されたことを除いては、図５Ｇに示した実施形態と同一である。同一の番号が付された全ての構成要素は、前述のとおりである。フィールドデバイス５８は、有線リンク６０ａによってワイヤレスデバイス３６ｂのデータルータ４４に接続される。フィールドデバイス５８への電力は、ローカルでもしくはリモートに提供されるか、または有線リンク６０ａを介してワイヤレスデバイス３６ｂによって提供される。
動作は、図５Ｇに示した実施形態について述べたとおりであるが、例外として、データルータ４４は、メッセージのアドレスフィールドをチェックすると、有線リンク６０ａを介してフィールドデバイス５８に送信されるようにメッセージをフォーマットするか、または、ネットワーク１２ｂと通信する送受信機４０によって送信されるようにメッセージをフォーマットする。次いで送受信機４０は、アンテナ４２を介して、宛先ノードに中継されるようにメッセージをネットワーク１２ｂ中に同報通信する。リターンメッセージは、逆の経路を反対に辿る。メッセージがフィールドデバイス５８向けのものである場合、データルータ４４は、フォーマットしたメッセージを、有線リンク６０ａを介してフィールドデバイス５８に送る。フィールドデバイス５８は、それ自体のワイヤレス能力を持たず、ワイヤレスデバイス３６ｂを介して統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０に接続される。
図５Ｊは、図１に示したブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、２つのワイヤレスフィールドデバイスを使用して、２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。この実施形態は、フィールドデバイス５８が追加されたことを除いては、図５Ｆに示した実施形態と同一である。同一の番号が付された全ての構成要素は、前述のとおりである。フィールドデバイス５８は、有線リンク６０ｂによってワイヤレスデバイス３６ｂのフィールドデバイス６２に接続される。有線リンク６０ｂは、任意の適切なタイプであり、例えばＥＩＡ／ＲＳ−４８５、イーサネット（登録商標）、さらには知的所有権のあるタイプである。フィールドデバイス５８とワイヤレスデバイス３６ｂとの間の通信は、適切な通信プロトコル、例えばＨＤＬＣ、Ｍｏｄｂｕｓ（登録商標）、ＨＡＲＴ（登録商標）、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ（登録商標）、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（登録商標）、ＴＣＰ／ＩＰ、またはＤｅｖｉｃｅＮｅｔ（登録商標）を使用する。
動作は、図５Ｆに示した実施形態について述べたとおりであるが、例外として、データルータ４４は、メッセージのアドレスフィールドをチェックすると、フィールドデバイス６２のためにメッセージをアンパックするか、有線リンク６０ｂを介してフィールドデバイス５８に送信されるようにメッセージをフォーマットするか、または、ネットワーク１２ｂと通信する送受信機４０によって送信されるようにメッセージをフォーマットする。メッセージがフィールドデバイス５８向けのものである場合、データルータ４４は、フィールドデバイス５８へのフォーマット済みメッセージをフィールドデバイス６２に送り、フィールドデバイス６２は、有線リンク６０ｂを介してフィールドデバイス５８にメッセージを送る。フィールドデバイス５８は、それ自体のワイヤレス能力を持たず、ワイヤレスデバイス３６ｂを介して統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１０に接続される。
図５Ａ〜図５Ｊに例示した実施形態は２つのローカル電源を示しているが、本発明は、ブリッジング装置のためのローカル電源を１つしか必要としないことを理解されたい。例えば、図５Ａでは、ワイヤレス送受信機３６ｂは、それ自体の電源３９によって給電されるのではなく、有線データリンク３２ｂを介してワイヤレスデバイス３４ｂによって給電されてもよい。このような場合は、ワイヤレスデバイス３６ｂと３４ｂとの両方が、電源４５によってローカルで給電される。
図６は、いくつかの障壁を通して複数のワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する、本発明の一実施形態の一実装形態を示すブロック図である。図６では、複数のワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク、すなわちネットワーク１１２ａ、１１２ｂ、および１１２ｃが結合されて、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１１０になる。ネットワーク１１２ａ、１１２ｂ、および１１２ｃは、ワイヤレス通信に対する障壁１６０、１６２、および１６４によって分離されている。各ネットワーク１１２ａ、１１２ｂ、および１１２ｃは、ノードのクラウド、すなわちノード１２０ａ〜１２０ｆ．．．１２０Ｎ、１３０ａ〜１３０ｆ．．．１３０Ｎ、１４０ａ〜１４０ｆ．．．１４０Ｎでそれぞれ構成され、これらのノードは互いにワイヤレスに通信する。各ネットワーク１１２ａ、１１２ｂ、および１１２ｃは通常、それ自体のネットワークマネージャによって制御され、ネットワークマネージャは、典型的にはゲートウェイ１１８、１２８、および１３６のうちの１つにそれぞれ位置する。プラントネットワーク１２４、１３４、および１４２は、それ自体のホスト１２６、１５２、および１５４を有する場合があり、互いに通信しない場合がある。この例示では、ゲートウェイ１１８上にあるネットワークマネージャ１２２が、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１１０を制御する。別法として、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１１０は、ゲートウェイ１２８と１３６とのうちの一方にあるネットワークマネージャによって制御されるか、または、ゲートウェイ１１８、１２８、１３６のうちの１つにリモート接続されたコンピュータ上、例えば、それぞれホストコンピュータ１２６、１５２、１５４上、もしくはプラントネットワーク１２４、１３４、１４２のうちの１つに接続されたコンピュータ上にあるネットワークマネージャによって制御されてもよい。
ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１１２ａ、１１２ｂ、および１１２ｃを統合メッシュネットワークに統合するために、上に示した、ローカルで給電される２つのワイヤレスデバイスを使用して２つのワイヤレスメッシュネットワーク間の外部有線リンクを使用して障壁を通してこれらのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続するブリッジング装置の実施形態のいくつかを例示する。有線リンク１７０は、上で図３Ａに例示したタイプの一実施形態を使用して、障壁１６２を克服し、ローカルで給電されるワイヤレスデータルータ１７２とローカルで給電されるワイヤレスデータルータ１７４とを接続して、ワイヤレスネットワーク１１２ａと１１２ｂとをそれぞれ相互接続する。有線リンク１７６は、上で図５Ａ〜図５Ｃに例示したタイプの一実施形態を使用して、障壁１６０を克服し、ローカルで給電されるワイヤレスフィールドデバイス１７８とローカルで給電されるワイヤレスフィールドデバイス１８０とを接続して、ワイヤレスネットワーク１１２ａと１１２ｃとをそれぞれ相互接続する。最後に、有線リンク１８２は、上で図４Ａ〜図４Ｂに例示したタイプの一実施形態を使用して、障壁１６４を克服し、ローカルで給電されるワイヤレスフィールドデバイス１８４とローカルで給電されるワイヤレスデータルータ１８６とを接続して、ワイヤレスネットワーク１１２ｂと１１２ｃとをそれぞれ相互接続する。有線リンク１７０、１７６、および１８２は、任意の適切なタイプであり、例えばＥＩＡ／ＲＳ−４８５、イーサネット（登録商標）、さらには知的所有権のあるタイプである。有線リンク１７０、１７６、および１８２は、適切な通信プロトコル、例えばＨＤＬＣ、Ｍｏｄｂｕｓ（登録商標）、ＨＡＲＴ（登録商標）、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ（登録商標）、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（登録商標）、ＴＣＰ／ＩＰ、またはＤｅｖｉｃｅＮｅｔ（登録商標）を使用する。
動作時、ネットワーク１１２ｃ中に位置するノード１４０ａ上に記憶された情報をネットワークマネージャ１２２が必要とする場合、要求が生成されてゲートウェイ１１８に送られ、ここで要求は、ネットワーク１１２ａ中に同報通信されてネットワーク１１２ａの中を中継される。メッセージは、ワイヤレスフィールドデバイス１７８によって受信されるまで、ネットワーク１１２ａを通して渡される。ワイヤレスフィールドデバイス１７８は、メッセージの宛先がネットワーク１１２ｃ中に存在すると決定し、有線リンク１７６を介してワイヤレスフィールドデバイス１８０にメッセージを送る。ワイヤレスフィールドデバイス１８０は、メッセージを受信し、メッセージをワイヤレス送信のためにフォーマットし、宛先ノード１４０ａに中継されるようにメッセージをネットワーク１１２ｃ中に同報通信する。リターンメッセージは、ゲートウェイ１１８およびネットワークマネージャ１２２への逆の経路を反対に辿る。意図された宛先ノードがネットワーク１１２ｂ中にある場合は、メッセージを送受信するプロセスは同じであるが、例外として、メッセージは、ワイヤレスデータルータ１７２から有線リンク１７０を介してワイヤレスデータルータ１７４に送られ、また、ワイヤレスデータルータ１７４が、メッセージをワイヤレス送信のためにフォーマットし、メッセージをネットワーク１１２ｃではなく１１２ｂ中に同報通信する。ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１１２ａ、１１２ｂ、および１１２ｃは、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１１０になり、この場合、各ホストシステム１２６、１５２、および１５４は、他の任意のネットワーク内の全てのノードへのアクセスを有し、必要に応じて、任意のノードから情報を受信することまたは任意のノードに制御信号を送ることができる。
本発明の別の利点は、有線リンク１７０、１７６、および１８２が共に、向上した接続信頼性のための冗長性をもたらすことである。ネットワーク１１２ｃ中に位置するノード１４０ａ上に記憶された情報をネットワークマネージャ１２２が必要とする前述の例で、有線リンク１７６がオフラインであっても、接続経路は依然として存在することになる。例えば、前のように、要求が生成されてゲートウェイ１１８に送られ、ここで要求は、ネットワーク１１２ａ中に同報通信されてネットワーク１１２ａの中を中継される。メッセージは、ワイヤレスデータルータ１７２によって受信されるまで、ネットワーク１１２ａを通して渡される。ワイヤレスデータルータ１７２は、有線リンク１７０を介してワイヤレスデータルータ１７４にメッセージを送る。ワイヤレスデータルータ１７４は、メッセージを受信し、メッセージをワイヤレス送信のためにフォーマットし、ワイヤレスフィールドデバイス１８４に中継されるようにメッセージをネットワーク１１２ｂ中に同報通信する。ワイヤレスフィールドデバイス１８４は、有線リンク１８２を介してワイヤレスデータルータ１８６にメッセージを送る。ワイヤレスデータルータ１８６は、メッセージを受信し、メッセージをワイヤレス送信のためにフォーマットし、宛先ノード１４０ａに中継されるようにメッセージをネットワーク１１２ｃ中に同報通信する。リターンメッセージは、ゲートウェイ１１８およびネットワークマネージャ１２２への逆の経路を反対に辿る。
図６にはまた、いくつかの障壁を通して複数のワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する、本発明の別の実施形態も示す。ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１１２ａ、１１２ｂ、および１１２ｃを統合メッシュネットワークに統合するために、有線データリンク１９０を使用して、ローカルで給電されるワイヤレスデバイス１９２、１９４、および１９６が共に接続される。ワイヤレスデバイス１９２はネットワーク１１２ａとワイヤレス通信し、ワイヤレスデバイス１９４はネットワーク１１２ｂとワイヤレス通信し、ワイヤレスデバイス１９６はネットワーク１１２ｃとワイヤレス通信する。有線データリンク１９０は、障壁１６０、１６２、および１６２を克服する。有線データリンク１９０は、ローカルで給電されるワイヤレスデバイス１９２、１９４、および１９６を、個別対処可能かつマルチドロップかつマルチポイント方式で有線データリンク１９０に接続するバスデータプロトコルを使用する。適切なバスタイプには、例えばＥＩＡ／ＲＳ−４８５またはイーサネット（登録商標）が含まれる。適切なバスデータプロトコルには、例えばＨＤＬＣ、Ｍｏｄｂｕｓ（登録商標）、ＨＡＲＴ（登録商標）、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ（登録商標）、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（登録商標）、ＴＣＰ／ＩＰ、またはＤｅｖｉｃｅＮｅｔ（登録商標）が含まれる。
通常、ローカルで給電される各ワイヤレスデバイス１９２、１９４、および１９６は、それ自体のローカル電源を備える。しかし、図２Ａ〜図５Ｊに示した実施形態のように、本発明は、有線データリンク１９０および接続されたデバイスに給電するために、ローカル電源を１つしか必要としないことを理解されたい。例えば、図６で、ワイヤレスデバイス１９６のローカル電源が、ワイヤレスデバイス１９６に加えてワイヤレスデバイス１９２および１９４にも給電するのに十分な場合、ワイヤレスデバイス１９２および１９４は、それ自体の電源によって給電される必要はなく、有線データリンク１９０を介してワイヤレスデバイス１９６によってローカルで給電される。
ネットワーク１１２ｃ中に位置するノード１４０ａ上に記憶された情報をネットワークマネージャ１２２が必要とする場合、要求が生成されてゲートウェイ１１８に送られ、ここで要求は、ネットワーク１１２ａ中に同報通信されてネットワーク１１２ａの中を中継される。メッセージは、ワイヤレスデバイス１９２によって受信されるまで、ネットワーク１１２ａを通して渡される。ワイヤレスデバイス１９２は、メッセージの宛先がネットワーク１１２ｃ中に存在すると決定し、有線データリンク１９０を介してワイヤレスデバイス１９６にメッセージを送る。ワイヤレスデバイス１９６は、メッセージを受信し、メッセージをワイヤレス送信のためにフォーマットし、宛先ノード１４０ａに中継されるようにメッセージをネットワーク１１２ｃ中に同報通信する。リターンメッセージは、ゲートウェイ１１８およびネットワークマネージャ１２２への逆の経路を反対に辿る。意図された宛先ノードがネットワーク１１２ｂ中にある場合は、メッセージを送受信するプロセスは同じであるが、例外として、メッセージは、有線データリンク１９０を介してワイヤレスデバイス１９４に送られ、また、ワイヤレスデバイス１９４が、メッセージをワイヤレス送信のためにフォーマットし、メッセージをネットワーク１１２ｃではなく１１２ｂ中に同報通信する。ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１１２ａ、１１２ｂ、および１１２ｃは、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１１０になり、この場合、各ホストシステム１２６、１５２、および１５４は、他の任意のネットワーク内の全てのノードへのアクセスを有し、必要に応じて、任意のノードから情報を受信することまたは任意のノードに制御信号を送ることができる。
図６に示す実施形態の別の特徴は、ワイヤレス通信能力のないフィールドデバイスを統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１１０に統合することもできることである。フィールドデバイス１９８および２００には、ワイヤレス通信能力がない。フィールドデバイス１９８および２００は、マルチドロップかつマルチポイント方式で有線データリンク１９０に接続され、ワイヤレスデバイス１９２、１９４、および１９６と同様に個別対処可能である。ネットワーク１１２ｃ中に位置するフィールドデバイス２００上に記憶された情報をネットワークマネージャ１２２が必要とする場合、要求が生成されてゲートウェイ１１８に送られ、ここで要求は、ネットワーク１１２ａ中に同報通信されてネットワーク１１２ａの中を中継される。メッセージは、ワイヤレスデバイス１９２によって受信されるまで、ネットワーク１１２ａを通して渡される。ワイヤレスデバイス１９２は、メッセージの宛先がネットワーク１１２ｃ中に存在すると決定し、有線データリンク１９０を介してフィールドデバイス２００にメッセージを送る。リターンメッセージは、ゲートウェイ１１８およびネットワークマネージャ１２２への逆の経路を反対に辿る。フィールドデバイス２００は、それ自体のワイヤレス能力を持たず、ワイヤレスデバイス１９２を介して統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク１１０に接続される。
図７Ａ〜図７Ｂは、１対の送受信機を制御する単一のデータルータと、異なるワイヤレスメッシュネットワーク内にそれぞれ配置された２つのアンテナとを使用して、有線リンクを使用して障壁を通してワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する、本発明の実施形態を示す図である。
図７Ａは、本発明のブリッジング装置の一実施形態のブロック図であり、この実施形態は、１対の送受信機を制御する単一のデータルータと、２つのアンテナとを使用して、外部有線リンクを使用して障壁を通して２つのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。ワイヤレス通信に対する障壁２１６によって分離されたワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク２１２ａと２１２ｂとによって、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク２１０が形成される。有線リンク２３２が、障壁２１６を克服し、ネットワーク２１２ａとワイヤレス通信するローカルで給電されるワイヤレスデバイス２３４ａと、ネットワーク２１２ｂとワイヤレス通信するアンテナ２４２とを接続する。ワイヤレスデバイス２３４ａは、単一のパッケージに統合されたローカル電源２３９と送受信機２４０と送受信機２４６とアンテナ２４８とデータルータ２５０とを備える、ローカルで給電されるワイヤレスデータルータである。送受信機２４０とデータルータ２５０との間、および送受信機２４６とデータルータ２５０と間の通信は、適切なローカル通信バス、例えばＵＡＲＴ、ＣＡＮ、またはＳＰＩ（登録商標）を使用する。データルータ２５０は、送受信機２４０と送受信機２４６との両方を制御する。有線リンク２３２は、送受信機２４０とアンテナ２４２とに接続されたＲＦケーブルである。前の実施形態で使用された有線リンクとは異なり、ＲＦケーブリングとしての有線リンク２３２は、リンクが延びることのできる距離を制限する信号損失を被る。
一実施形態によれば、ローカル電源２３９は、電気化学的な自立型電源（例えば長寿命電池または燃料電池）および低電力エネルギースカベンジング電源（例えば振動、ソーラ、または熱電気）のうちの少なくとも１つを含む。ローカル電源２３９は、図示のように、それに取り付けられたワイヤレスデバイスに統合される。別法として、このようなローカル電源は、物理的には別個であるが、電気的に接続されて、取り付けられたワイヤレスデバイスに電力を提供する。
動作時、ネットワーク２１２ｂ中のノードへのメッセージは、ワイヤレスデバイス２３４ａに到達するまでネットワーク１２ａの中を中継される。送受信機２４６が、アンテナ２４８を介してメッセージを受信し、メッセージをデータルータ２５０に渡す。データルータ２５０は、メッセージのアドレスフィールドをチェックし、ネットワーク２１２ｂ中に送信されるようにメッセージをフォーマットする。データルータ２５０は、フォーマットしたメッセージを送受信機２４０に送る。次いで送受信機２４０は、有線リンク２３２を介してアンテナ２４２にメッセージを送り、宛先ノードに中継されるようにメッセージをネットワーク２１２ｂ中に同報通信する。リターンメッセージは、逆の経路を反対に辿る。データルータ２５０は、送受信機２４０と２４６とのいずれかから受け取ったメッセージを、他方の送受信機２４６または２４０によって同報通信されるのに適したフォーマットに再フォーマットして、異なるネットワークプロトコルの障壁を装置が乗り越えられるようにする。機能的には、２つの別々のネットワーク２１２ａと２１２ｂとが、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク２１０になる。
図７Ｂは、本発明のブリッジング装置の別の実施形態のブロック図であり、この実施形態は、１対の送受信機を制御する単一のデータルータと、２つのアンテナとを使用して、外部有線リンクを使用して障壁を通して２つのワイヤレスメッシュネットワークを相互接続する。この実施形態は、ワイヤレスデータルータ２３４ａがワイヤレスフィールドデバイス２３４ｂで置き換えられたことを除いては、図７Ａに示した実施形態と同一である。同一の番号が付された全ての構成要素は、前述のとおりである。ワイヤレスデバイス２３４ｂは、単一のパッケージに統合されたローカル電源２３９と送受信機２４０と送受信機２４６とアンテナ２４８とデータルータ２５０とフィールドデバイス２５２とを備える、ローカルで給電されるワイヤレスフィールドデバイスである。フィールドデバイス２５２とデータルータ２５０との間の通信は、適切なローカル通信バス、例えばＵＡＲＴ、ＣＡＮ、またはＳＰＩ（登録商標）を使用する。
動作は、図７Ａに示した実施形態について述べたとおりであるが、例外として、この実施形態では、データルータ２５０は、メッセージのアドレスフィールドをチェックし、フィールドデバイス２５２のためにアンパックするか、または、ネットワーク２１２ｂ中に送信されるようにメッセージをフォーマットする。機能的には、２つの別々のネットワーク２１２ａと２１２ｂとが、統合ワイヤレスフィールドデバイスメッシュネットワーク２１０になる。
図７Ａ〜図７Ｂに示した実施形態は、前述のように、有線リンクにＲＦケーブリングを使用する。ＲＦケーブリングは、ワイヤレス通信に対する障壁を克服するために有線リンクが延びることのできる距離を制限する信号損失を被る。しかし、本発明は、従来技術とは対照的に、コストを増加させることになる複雑なＲＦスイッチ、または、有線リンクが延びることのできる距離を厳しく制限することになるＲＦスプリッタを使用しない。比較的短いスパン、例えば壁を通したスパンの場合、またはネットワークプロトコルの違いなどの論理的障壁の場合は、図７Ａ〜図７Ｂの実施形態は、最もコスト効果のある解決法であろう。
本発明の全ての実施形態において、有線リンクは、接続されたローカルで給電されるワイヤレスデバイスのみによって給電される。これは、従来技術のフィールドデバイスネットワークバスとは対照的であり、従来技術のフィールドデバイスネットワークバスでは、バス自体が外部ソースによって給電され、取り付けられたフィールドデバイスに電力を提供することができる。本発明は、このような外部電力が容易に利用可能でない場所に、理想的に適する。電力を低く維持するために、有線リンクのデータレートは比較的高いレートであるべきであり、少なくとも、有線リンクが接続する働きをするワイヤレスプロトコルのデータレートと同じ桁数であるべきである。例えば、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）では、ワイヤレスデータレートは２５０キロビット／秒であり、したがって、有線リンクのデータレートは、ほぼ同じ速度範囲内であるべきであり、例えば１００キロビット／秒よりも高いレートであるべきである。有線リンクの電力効率はワイヤレスリンクの電力効率よりもずっとよいので、有線リンクのデータレートは、電池寿命やエネルギースカベンジング出力など、利用可能なローカル電力を犠牲にし過ぎることなく、ワイヤレスデータレートよりもいくぶん低いレートとすることができる。高速データレートにより、本発明のローカルで給電されるワイヤレスデバイスは、速く通信するときのオンと、オフとの間でデューティサイクルすることができ、オン時間を最小限に抑えて平均電力使用を削減することができる。
通常なら独立しているワイヤレスフィールドデバイスネットワークを相互接続して統合フィールドデバイスネットワークを生み出すことで、単一のネットワークマネージャが結合ネットワークを管理および制御できるようにすることによって、また、あるワイヤレスネットワーク内のノードが別個のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク内に位置するリモートセンサおよび他のノードに直接に照会できるようにすることによって効率が高まる。これにより、統合フィールドデバイスネットワーク全体にわたってすぐに利用可能な情報が増加し、変化するイベントに対するより正確で時宜を得た応答が可能になる。本発明は、障害物を迂回してネットワーク間通信をルーティングするための、現行の方法よりも低コスト、低損失、および低電力の解決法を提供する。ＲＦスプリッタまたはＲＦスイッチと、複数のアンテナをリンクする外部ＲＦケーブルとを含む単一の無線からなる現行の方法ではなく、有線データリンクを使用することで、信号損失が劇的に低減される。ＲＦ損失を低減することにより、ワイヤレスデバイスの電力要件が低減され、ローカルで給電される装置が実現可能になる。本発明は、設置が容易である。有線リンクは、障害物をまたぐのに十分な長さでありさえすればよく、インターネットバックボーンまたはホームランリンケージに必要とされる高コストで長い配線路を回避する。ワイヤレスデバイスは任意の標準的なネットワークプロトコルを使用するように容易にプログラムされるので、既存のネットワーク内の現行ハードウェアとの容易な相互運用性がある。複数のワイヤレスデバイスを使用することによってまた、本発明は、異なるネットワークプロトコルを使用するネットワーク同士を接続することができ、既存のフィールドデバイスネットワークを管理、アップグレード、および拡張することがより容易になる。
本発明を例示的な実施形態に関して述べたが、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変更を加えてもよく、本発明の要素を均等物で代用してもよいことは、当業者には理解されるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲を逸脱することなく、多くの修正を加えて、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させることもできる。したがって、本発明は、開示した特定の実施形態に限定されるものとはせず、本発明は、添付の特許請求の範囲に入る全ての実施形態を含むことになるものとする。
Claims (48)
- 第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークと第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークとの間のワイヤレス通信に対する障壁を乗り越えるための装置であって、
第１のデータルータ、第１のローカル電源、第１の送受信機、および第１のアンテナを備え、前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークと通信する、ローカルで給電される第１のワイヤレスデバイスと、
第２の送受信機、および第２のアンテナを備え、前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークと通信する第２のワイヤレスデバイスと、
前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークと前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークとの間のワイヤレス通信に対する前記障壁をまたいで、前記第１のワイヤレスデバイスを前記第２のワイヤレスデバイスに接続する有線リンクと、を備え、
前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークのメンバノードにアドレス指定され、前記第１のワイヤレスデバイスによって受信され、前記第２のワイヤレスネットワークの前記メンバノードにルーティングされるように前記第２のワイヤレスデバイスによって前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク内に送信される、前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークからのメッセージが、前記有線リンクを介してワイヤレス通信に対する前記障壁を横断し、
前記第２のワイヤレスデバイスは、前記有線リンクを介して前記第１の電源によって、または前記第２のワイヤレスデバイスに関連する第２のローカル電源によって給電されることを特徴とする装置。 - 前記第１のワイヤレスデバイスは、前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークから受信したワイヤレス通信を、前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークに適合し、前記有線リンクを介して送信するための通信プロトコルにフォーマットし、前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークから前記有線リンクを介して受信した通信を、前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク内へのワイヤレス送信に適合する通信プロトコルにフォーマットすることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記第１のワイヤレスデバイスがさらに第１のフィールドデバイスを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 第２のフィールドデバイスをさらに備え、
前記第２のフィールドデバイスは、前記第１のワイヤレスデバイスと電気的に接続され、前記第１のワイヤレスデバイスと通信することができ、前記第１のワイヤレスデバイスから物理的に分離されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。 - 第１のフィールドデバイスをさらに備え、
前記第１のフィールドデバイスは、前記第１のワイヤレスデバイスと電気的に接続され、前記第１のワイヤレスデバイスと通信することができ、前記第１のワイヤレスデバイスから物理的に分離されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 前記第２のワイヤレスデバイスは、さらに第２のデータルータを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記第１のワイヤレスデバイスは、前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークから受信したワイヤレス通信を、前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークに適合し、前記有線リンクを介して送信するための通信プロトコルにフォーマットし、前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークから前記有線リンクを介して受信した通信を、前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク内へのワイヤレス送信に適合する通信プロトコルにフォーマットすることを特徴とする請求項６に記載の装置。
- 第１のフィールドデバイスをさらに備え、
前記第１のフィールドデバイスは、前記第１のワイヤレスデバイスと電気的に接続され、前記第１のワイヤレスデバイスと通信することができ、前記第１のワイヤレスデバイスから物理的に分離されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。 - 第２のフィールドデバイスをさらに備え、
前記第２のフィールドデバイスは、前記第２のワイヤレスデバイスと電気的に接続され、前記第２のワイヤレスデバイスと通信することができ、前記第２のワイヤレスデバイスから物理的に分離されていることを特徴とする請求項８に記載の装置。 - 前記第１のワイヤレスデバイスは、さらに第１のフィールドデバイスを備えることを特徴とする請求項６に記載の装置。
- 前記第１のワイヤレスデバイスは、前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークから受信したワイヤレス通信を、前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークに適合し、前記有線リンクを介して送信するための通信プロトコルにフォーマットし、前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークから前記有線リンクを介して受信した通信を、前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク内へのワイヤレス送信に適合する通信プロトコルにフォーマットすることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
- 前記有線リンクは、前記第２のデータルータを前記第１のデータルータと前記第１のフィールドデバイスとのうちの一方に接続することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
- 第２のフィールドデバイスをさらに備え、
前記第２のフィールドデバイスは、前記第１のワイヤレスデバイスと電気的に接続され、前記第１のワイヤレスデバイスと通信することができ、前記第１のワイヤレスデバイスから物理的に分離されていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。 - 前記有線リンクは、前記第２のデータルータを前記第１のデータルータと前記第１のフィールドデバイスとのうちの一方に接続することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
- 第２のフィールドデバイスをさらに備え、
前記第２のフィールドデバイスは、前記第２のワイヤレスデバイスと電気的に接続され、前記第２のワイヤレスデバイスと通信することができ、前記第２のワイヤレスデバイスから物理的に分離されていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。 - 前記有線リンクは、前記第２のデータルータを前記第１のデータルータと前記第１のフィールドデバイスとのうちの一方に接続することを特徴とする請求項１５に記載の装置。
- 第３のフィールドデバイスをさらに備え、
前記第３のフィールドデバイスは、前記第１のワイヤレスデバイスと電気的に接続され、前記第１のワイヤレスデバイスと通信することができ、前記第１のワイヤレスデバイスから物理的に分離されていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。 - 前記有線リンクは、前記第２のデータルータを前記第１のデータルータと前記第１のフィールドデバイスとのうちの一方に接続することを特徴とする請求項１７に記載の装置。
- 前記第２のワイヤレスデバイスは、さらに第２のフィールドデバイスを備えることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
- 前記第１のワイヤレスデバイスは、前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークから受信したワイヤレス通信を、前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークに適合し、前記有線リンクを介して送信するための通信プロトコルにフォーマットし、前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークから前記有線リンクを介して受信した通信を、前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク内へのワイヤレス送信に適合する通信プロトコルにフォーマットすることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
- 前記有線リンクは、前記第２のデータルータを前記第１のデータルータと前記第１のフィールドデバイスとのうちの一方に接続することを特徴とする請求項１９に記載の装置。
- 前記有線リンクは、前記第１のフィールドデバイスを前記第２のフィールドデバイスに接続することを特徴とする請求項１９に記載の装置。
- 第３のフィールドデバイスをさらに備え、
前記第３のフィールドデバイスは、前記第１のワイヤレスデバイスと電気的に接続され、前記第１のワイヤレスデバイスと通信することができ、前記第１のワイヤレスデバイスから物理的に分離されていることを特徴とする請求項１９に記載の装置。 - 前記有線リンクは、前記第１のデータルータを前記第２のデータルータと前記第２のフィールドデバイスとのうちの一方に接続することを特徴とする請求項２３に記載の装置。
- 前記有線リンクは、前記第１のフィールドデバイスを前記第２のデータルータと前記第２のフィールドデバイスとのうちの一方に接続することを特徴とする請求項２３に記載の装置。
- 第４のフィールドデバイスをさらに備え、
前記第４のフィールドデバイスは、前記第２のワイヤレスデバイスと電気的に接続され、前記第２のワイヤレスデバイスと通信することができ、前記第２のワイヤレスデバイスから物理的に分離されていることを特徴とする請求項２３に記載の装置。 - 前記有線リンクは、前記第２のデータルータを前記第１のデータルータと前記第１のフィールドデバイスとのうちの一方に接続することを特徴とする請求項２６に記載の装置。
- 前記有線リンクは、前記第１のフィールドデバイスを前記第２のフィールドデバイスに接続することを特徴とする請求項２６に記載の装置。
- 各ワイヤレスフィールドデバイスネットワークが複数のワイヤレスデバイスを含む、複数のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク間のワイヤレス通信に対する障壁を乗り越えるためのシステムであって、
前記複数のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク間のワイヤレス通信に対する前記障壁をまたぐ、ローカルで給電される有線データリンクである有線リンクと、
前記有線データリンクを介して自ネットワークのワイヤレスデバイスと前記複数のワイヤレスネットワークを構成する他のネットワークのワイヤレスデバイスとの間の相互通信を提供するようにマルチドロップ方式かつマルチポイント方式で前記有線データリンクに接続され、各ネットワークからの少なくとも１つのローカルで給電されるワイヤレスデバイスと、を備え、
接続された各ワイヤレスデバイスは、データルータと、ローカル電源と、送受信機と、アンテナと、を備える
ことを特徴とするシステム。 - 前記有線データリンクに接続された前記ローカルで給電されるワイヤレスデバイスのうちの少なくとも１つがさらにフィールドデバイスを備えることを特徴とする請求項２９に記載のシステム。
- 前記有線データリンクは、前記有線データリンクに接続された前記ローカルで給電される各ワイヤレスデバイスの前記フィールドデバイスと前記データルータとのうちの一方に接続することを特徴とする請求項３０に記載のシステム。
- 前記有線データリンクに接続された前記ローカルで給電される各ワイヤレスデバイスは、受信したワイヤレス通信を、前記有線データリンクを介して送信するための通信プロトコルにフォーマットし、前記有線リンクを介して受信した通信を、前記ワイヤレスデバイスがワイヤレス通信する前記複数のフィールドデバイスネットワークのうちの１つへのワイヤレス送信に適合する通信プロトコルにフォーマットすることを特徴とする請求項２９に記載のシステム。
- 複数のフィールドデバイスをさらに含み、前記有線データリンクが前記複数のフィールドデバイスをマルチドロップ方式かつマルチポイント方式で接続することを特徴とする請求項２９に記載のシステム。
- 各ワイヤレスフィールドデバイスネットワークが複数のワイヤレスデバイスを含む、複数のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク間のワイヤレス通信に対する障壁を乗り越えるためのシステムであって、
前記複数のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク間のワイヤレス通信に対する前記障壁をまたぐ、ローカルで給電される有線データリンクである有線リンクと、
前記有線データリンクを介して自ネットワークのワイヤレスデバイスと前記複数のワイヤレスネットワークを構成する他のネットワークのワイヤレスデバイスとの間の相互通信を提供するようにマルチドロップ方式かつマルチポイント方式で前記有線データリンクに接続され、各ネットワークからの少なくとも１つのローカルで給電されるワイヤレスデバイスとを備え、
接続された各ワイヤレスデバイスは、データルータと、ローカル電源と、送受信機と、アンテナとを備え、
前記ローカルで給電されるワイヤレスデバイスのうちの少なくとも１つは、さらにローカル電源を備え、
前記ローカル電源は、前記有線データリンクに給電することを特徴とするシステム。 - 前記有線データリンクに接続された前記ローカルで給電されるワイヤレスデバイスのうちの少なくとも１つがさらにフィールドデバイスを備えることを特徴とする請求項３４に記載のシステム。
- 前記有線データリンクは、前記有線データリンクに接続された前記ローカルで給電される各ワイヤレスデバイスの前記フィールドデバイスと前記データルータとのうちの一方に接続することを特徴とする請求項３５に記載のシステム。
- 前記有線データリンクに接続された前記ローカルで給電される各ワイヤレスデバイスは、受信したワイヤレス通信を、前記有線データリンクを介して送信するための通信プロトコルにフォーマットし、前記有線リンクを介して受信した通信を、前記ワイヤレスデバイスがワイヤレス通信する前記複数のフィールドデバイスネットワークのうちの１つへのワイヤレス送信に適合する通信プロトコルにフォーマットすることを特徴とする請求項３４に記載のシステム。
- 複数のフィールドデバイスをさらに含み、
前記有線データリンクは、前記複数のフィールドデバイスをマルチドロップ方式かつマルチポイント方式で接続することを特徴とする請求項３４に記載のシステム。 - 第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークと第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークとの間のワイヤレス通信に対する障壁を乗り越える方法であって、
前記第１のワイヤレスデバイスネットワークとワイヤレス通信する、ローカルで給電される第１のワイヤレスデバイスにおいて、前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークの最終宛先ノードにアドレス指定された前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークからのメッセージを受信するステップと、
前記第１のワイヤレスデバイスに接続された有線リンクを使用してワイヤレスネットワーク通信に対する前記障壁を通して前記メッセージを送信するステップと、
前記有線リンクに接続され、前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークとワイヤレス通信する、ローカルで給電される第２のワイヤレスデバイスにおいて、前記有線リンクから前記メッセージを受信するステップと、
前記第２のワイヤレスデバイスを使用して前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク内に前記メッセージを再送信するステップと、
前記第２のワイヤレスネットワークのノードを介してホップバイホップ方式で前記メッセージを前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークの前記最終宛先ノードにルーティングするステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークから受信した前記メッセージをワイヤレスネットワーク通信に対する前記障壁を通して送信する前に、カプセル化プロトコルを使用して前記メッセージをフォーマットするステップと、
前記有線リンクから受信した前記メッセージを前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク内に送信する前に、前記カプセル化プロトコルを使用して前記メッセージをアンパックするステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。 - 前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークから受信した前記メッセージのフォーマットを、前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークに適合する通信プロトコルに変換するステップと、
前記通信プロトコルに変換された前記メッセージをワイヤレスネットワーク通信に対する前記障壁を通して送信する前に、カプセル化プロトコルを使用して前記メッセージを再フォーマットするステップと、
前記有線リンクから受信した前記メッセージを前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク内に送信する前に、前記カプセル化プロトコルを使用して前記メッセージをアンパックするステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。 - 前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークから受信した前記メッセージをワイヤレスネットワーク通信に対する前記障壁を通して送信する前に、カプセル化プロトコルを使用して前記メッセージをフォーマットするステップと、
前記有線リンクから受信した前記メッセージのフォーマットを前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークに適合する通信プロトコルに変換する前に、前記カプセル化プロトコルを使用して前記メッセージをアンパックするステップと、
前記メッセージを前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク内に送信する前に、前記メッセージの前記フォーマットを前記通信プロトコルに変換するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。 - 前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークから受信した前記メッセージをワイヤレスネットワーク通信に対する前記障壁を通して送信する前に、前記メッセージのフォーマットを通信プロトコルに変換するステップと、
前記有線リンクから受信した前記メッセージを前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク内に送信する前に、前記メッセージの前記フォーマットを、前記通信プロトコルから、前記ローカルで給電される第１のワイヤレスフィールドデバイスにおいて受信した前記メッセージの前記フォーマットに再度変換するステップと、をさらに含み、
前記通信プロトコルは、前記有線リンクを介した送信に適合することを特徴とする請求項３９に記載の方法。 - 前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークから受信した前記メッセージを第２の通信プロトコルに再変換する前に、前記メッセージのフォーマットを、前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークに適合する第１の通信プロトコルに変換するステップと、
前記第１の通信プロトコルに変換された前記メッセージをワイヤレスネットワーク通信に対する前記障壁を通して送信する前に、前記メッセージの前記フォーマットを前記第２の通信プロトコルに再変換するステップと、
前記有線リンクから受信した前記メッセージを前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク内に送信する前に、前記メッセージの前記フォーマットを前記第２の通信プロトコルから前記第１の通信プロトコルに変換するステップと、をさらに含み、
前記第２の通信プロトコルは、前記有線リンクを介した送信に適合することを特徴とする請求項３９に記載の方法。 - 前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークから受信した前記メッセージをワイヤレスネットワーク通信に対する前記障壁を通して送信する前に、前記メッセージのフォーマットを第１の通信プロトコルに変換するステップと、
前記有線リンクから受信した前記メッセージの前記フォーマットを前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークに適合する第２の通信プロトコルに再変換する前に、前記メッセージの前記フォーマットを、前記有線リンクを介した送信に適合する前記第１の通信プロトコルから、前記ローカルで給電される第１のワイヤレスフィールドデバイスにおいて受信した前記メッセージの前記フォーマットに再度変換するステップと、
前記メッセージを前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク内に送信する前に、前記メッセージの前記フォーマットを前記第２の通信プロトコルに再変換するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。 - 第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークと、
第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークと、
前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークとワイヤレス通信する、ローカルで給電される第１のワイヤレスデバイスと、
前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークとワイヤレス通信する、ローカルで給電される第２のワイヤレスデバイスと、
前記第１のワイヤレスデバイスを前記第２のワイヤレスデバイスに接続する有線リンクと、を備え、
前記有線リンクは、前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークと前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークとの間のワイヤレス通信に対する障壁をまたぎ、
前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークのメンバノードにアドレス指定され、前記第１のワイヤレスデバイスによって受信され、前記第２のワイヤレスネットワークの前記メンバノードにルーティングされるように前記第２のワイヤレスデバイスによって前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク内に送信される、前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークからのメッセージが、前記有線リンクを介してワイヤレス通信に対する前記障壁を横断することを特徴とするシステム。 - 第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークと第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークとの間のワイヤレス通信に対する障壁を乗り越えるための装置であって、
データルータと、ローカル電源と、第１の送受信機と、第１のアンテナと、第２の送受信機と、第２のアンテナと、有線リンクと、を備える、ローカルで給電されるワイヤレスデバイスを備え、
前記第１のアンテナは、第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークとワイヤレス通信し、
前記第２のアンテナは、前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークとワイヤレス通信し、
前記有線リンクは、前記第２のアンテナを前記第２の送受信機に接続するＲＦケーブルであり、前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークと前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークとの間のワイヤレス通信に対する前記障壁をまたぎ、
前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワークのメンバノードにアドレス指定され、前記第１のアンテナによって受信され、前記第２のワイヤレスネットワークの前記メンバノードにルーティングされるように前記第２のアンテナによって前記第２のワイヤレスフィールドデバイスネットワーク内に送信される、前記第１のワイヤレスフィールドデバイスネットワークからのメッセージが、前記有線リンクを介してワイヤレス通信に対する前記障壁を横断することを特徴とする装置。 - 前記ワイヤレスデバイスは、さらにフィールドデバイスを備えることを特徴とする請求項４７に記載の装置。
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