JP6989280B2 - 無線メッシュネットワークの解析および構成、無線プロセスメッシュネットワークを構成するシステム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線プロセスメッシュネットワークを構成するシステム及び方法に関する。

ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴは、ＩＥＣ６２５９１として国際的に承認されている無線プロセス通信規格である。ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ標準規格に準拠する無線プロセスメッシュメットワークは、一般に相互運用可能な自己組織化メッシュ技術を採用している。ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴプロセスメッシュネットワークは、ホストシステムと安全にかつ確実に通信し、アプリケーションの制御および監視両方に使用することができる。ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴネットワークは、一般に、無線ゲートウェイおよび１つまたは複数のＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ機器からなるマルチホップ通信ネットワークである。このネットワークは、典型的には、メッシュトポロジで編成され、ネットワークの各無線フィールド機器は、無線ゲートウェイへデータを中継するため、他の無線フィールド機器からのメッセージをルーティングすることができる。「自己組織化」という用語は、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴネットワークが、ノード間でメッセージを送信する（ネットワーク上の無線フィールド機器）ための冗長通信パスを自動で確立および再構成する機能を指す。この機能により、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴネットワークは、干渉および障害に対してより堅牢になる。

無線プロセスメッシュネットワークを構成するためのシステムおよび方法が提供される。本システムは、プロセッサ、ユーザインタフェースモジュール、メモリおよび解析モジュールを含む。このユーザインタフェースモジュールは、ユーザインタフェースを生成して、ユーザ提供メッシュネットワーク設計パラメータを受信するよう構成される。メモリは、プロセッサに結合され、複数の無線プロセスメッシュネットワークおよび関連する無線フィールド機器を示す情報を保存する。この解析モジュールは、複数の無線プロセスメッシュネットワークを示す情報を解析し、ユーザ提供メッシュネットワーク設計パラメータに基づいて代替の無線メッシュネットワーク構成を生成するよう構成される。

図１は、本発明の実施形態が、特に有用なプロセス通信システムの概略図である。 図２は、地理的に重なり合った空間で動作する、３つの別の無線プロセス通信ネットワークを図示するグラフィカルユーザインタフェースのスクリーンの概略図である。 図３は、本発明の実施形態による、コンピュータベースのネットワーク解析および構成ツールの概略図である。 図４は、本発明の実施形態による、無線プロセスメッシュネットワークの解析および分割方法の一部の流れ図である。 図５は、本発明の実施形態による、無線プロセスメッシュネットワークの解析および分割方法の他の一部の流れ図である。 図６は、本発明の実施形態により識別されたネットワーク問題に対処する方法の流れ図である。 図７は、本発明の実施形態による、コンピュータ化されたネットワーク解析ツールにより特定された設計パラメータ問題に対処する方法の流れ図である。 図８は、本発明の実施形態による、任意のゲートウェイの一次無線範囲の外側にある無線フィールド機器を分散する方法の流れ図である。 図９は、本発明の実施形態により、無線プロセスメッシュネットワーク構成中に、ピンチポイントを特定し、修理する方法の流れ図である。 図１０は、本発明の実施形態により、無線プロセスメッシュネットワーク構成中に特定された設計パラメータ問題を改善する方法の流れ図である。 図１１は、本発明の実施形態による、無線プロセスメッシュネットワーク構成ツールの実行後に構成された３つの別の無線プロセスメッシュネットワークを図示するグラフィカルユーザインタフェースのスクリンの概略図である。

図１は、プロセス監視および制御システム１００の概略図であり、制御システム１００は、ホストコンピュータ１１２、高速データネットワーク１１４、無線プロセスメッシュネットワーク１１６（無線ゲートウェイ１１８およびフィールド機器１２０ａ〜１２０ｉ、、、１２０Ｎを含む）、およびネットワーク接続型コンピューティングデバイス１３０を含む。無線ゲートウェイ１１８は、高速データネットワーク１１４を介して、無線プロセスメッシュネットワーク１１６をホスト１１２に結合する。データは、通信ネットワーク１１４を通じて、ホスト１１２から無線ゲートウェイ１１８へ送信可能で、そのデータは、無線メッシュネットワーク１１６の選択された無線フィールド機器に送信可能である。データはまた、無線プロセスメッシュネットワーク１１６を通じて、所定の無線フィールド機器から無線ゲートウェイ１１８へ送信可能で、そのデータはその後、通信ネットワーク１１４を通じて、ホスト１１２へ送信可能である。メッシュネットワークとして、ネットワーク１１６は、幾つかの異なるルートを提供することができ、それにより、データは、無線ゲートウェイ１１８から選択された無線フィールド機器へ到達することができる。逆に、無線フィールド機器１２０などの無線フィールド機器が、ホスト１１２にメッセージおよび／またはデータを渡す必要があるとき、こうしたメッセージおよび／またはデータは、一般に、無線メッシュネットワーク１１６を渡って無線ゲートウェイ１１８まで様々な方法でルーティング可能である。

ホストコンピュータ１１２は、単一コンピュータとして図示されているが、実際は、共に作業する任意の数のサーバおよび／またはプログラムを備え、フィールド機器１２０ａ〜１２０Ｎへメッセージを送信することによりプロセスの監視および制御を容易にするアプリケーションプログラムを提供することができる。ホスト１１２は、 Texas州AustinのFisher-Rosemount Systems, Inc.社から入手可能なAMS-Suite: Intelligent Device Managerなどの好適な資産管理システムソフトウェアを実行することができる。

無線ゲートウェイ１１８は、任意の好適な通信プロトコルを使用して、高速データネットワーク１１４上でホストコンピュータ１１２および／またはネットワーク接続型コンピューティングデバイス１３０と通信する。一実施形態では、ネットワーク１１４は、イーサネット（登録商標）インタフェースを使用して、ＴＣＰ／ＩＰをサポートするイーサネット（登録商標）ネットワークであってもよい。他の実施形態においては、高速データネットワーク１１４が、ＲＳ−４８５ ２線式通信リンクであってもよい。無線ゲートウェイ１１８は、高速データ通信ネットワーク１１４を介して、１つまたは複数のネットワーク接続型機器と通信することができ、メッシュネットワーク１１６を介して、１つまたは複数の無線フィールド機器に対して対応する無線通信を生成することができる、任意の好適な装置であってよい。一実施形態では、無線ゲートウェイ１１８は、Texas州AustinのEmerson Process Management社から入手可能なSmart Wireless Gateway 1420の名称で販売されているものである。

無線ゲートウェイ１１８は、ＩＥＣ６２５９１準拠のＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴなどの無線プロセス通信プロトコルを使用して、無線機器１２０ａ〜１２０Ｎと通信する。本明細書の残りの説明は、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴプロセスメッシュネットワークに関して行われるが、本明細書に記載の実施形態にしたがって、他の無線プロセス通信メッシュネットワークが使用可能なことは明白である。無線ゲートウェイ１１８は、無線ゲートウェイ１１８と様々な無線フィールド機器１２０ａ〜１２０Ｎとの間の通信パスを規定するために無線ゲートウェイ１１８のプロセッサ内で実行するソフトウェアとして提供可能なネットワークマネジャの機能を含むことができる。

無線プロセス通信メッシュネットワークの設計では、一般に、無線プロセスメッシュネットワークを単一のプロセス装置に限定することが有利である。さらに、メッセージまたはデータが、レイテンシを低減するため、所定の無線フィールド機器から無線ゲートウェイに横断しなければならないホップの数を最小化するまたは低減することも有利である。これは、時間に敏感な制御動作を実行する無線プロセスメッシュネットワークにとっては、特にそうである。メッシュネットワーク上の各無線フィールド機器が、範囲内に複数の近接する無線フィールド機器を確実に有することによっても、より信頼性の高い無線メッシュネットワークが得られる。メッシュネットワーク上の各無線フィールド機器は、好適な冗長通信パスを提供するために、所定の無線フィールド機器の直接通信範囲内に最低でも３台の無線フィールド機器を有するべきである。さらに、無線プロセスメッシュネットワークの設計目標はまた、無線ゲートウェイと直接通信可能な無線フィールド機器の最低数を特定することである。例えば、メッシュネットワーク上の無線フィールド機器の少なくとも２５パーセントまたは３５パーセントが、無線ゲートウェイと直接通信できることを特定することは、有益である可能性がある。これにより、無線ゲートウェイに出入りする様々な入手可能なデータ通信パスがあることを確実にする。

無線フィールド機器の数が増加するにつれ、無線ゲートウェイと直接通信可能な無線フィールド機器を介する通信の制約は、無線メッシュネットワークの通信有効性を制限する可能性がある。さらに、無線ゲートウェイ自体の処理能力および／または通信帯域幅に、有限制限があり、一定の数の無線フィールド機器のみが、所定の無線プロセス通信メッシュネットワーク上で効果的にサービスを受けることができる。したがって、単一のプロセスのインストールにとって、さらに無線プロセスメッシュネットワークを追加することが有益である多数の状況がある。さらにメッシュネットワークを追加するために、追加の無線ゲートウェイは、このプロセスのインストールの適正な位置に配置された、データ通信ネットワーク１１４に通信可能に結合され、ホスト１１２、ネットワーク接続型コンピュータ１３０または携帯式構成装置上の適切なツールを用いて、構成される。

さらに無線プロセスメッシュネットワークをプロセスのインストールに追加することが望ましい場合、手順は簡単ではない。メッシュネットワークは、新しいノード（無線フィールド機器）を獲得するにつれ、ますます堅牢になる。したがって、比較的少ないノードを有する新しい無線プロセスメッシュネットワークを開始することは、容量に余裕がある場合であっても、その無線プロセスメッシュネットワークを比較的脆弱にさせる原因となる。対照的に、容量通りで動作している無線プロセスメッシュネットワークは、非常に堅牢である可能性があるが、性能上の問題がある恐れがある。したがって、新しい無線プロセスメッシュネットワークが追加された場合、一般に、無線プロセスメッシュネットワークを分割することが有利である。ネットワークを分割することにより、両方のネットワークが、容量追加、性能上の問題の低減、および堅牢の強化（非常に少ないノードを有する第２のネットワークと比較して）を得ることになる。

プロセスのインストールに新しい無線プロセスメッシュネットワークを追加する過程で、新しい無線ゲートウェイの位置を決定する必要がある。さらに、第１の無線プロセスメッシュネットワークが分割されると、どの無線フィールド機器が、第１の（元の）無線プロセスメッシュネットワークから第２の（新しい）無線プロセスメッシュネットワークへ移動されるかを決定しなければならない。この過程は、プロセスのインストールにおいて、信号を妨害する可能性がある物理的障害によって影響を受ける可能性がある。

図２は、地理的に重なり合った空間で動作する、３つの別の無線プロセス通信ネットワークを図示するグラフィカルユーザインタフェースのスクリンの概略図である。このグラフィカルユーザインタフェースは、ユーザが提供する設計制約を有する様々な無線プロセスメッシュネットワークの全体的なコンプライアンスを改善するネットワーク構成を生成するために、ユーザが、プロセスのインストールのグラフィック表示上に無線フィールド機器および無線ゲートウェイそれぞれを配置し、自動的に無線プロセスメッシュネットワーク（複数可）を解析することを可能にする。

各無線ゲートウェイ１１８、２１８、３１８は、複数の無線プロセスフィールド機器に通信可能に結合されているのが示されている。図２に示される実施例では、無線ゲートウェイ１１８は、無線フィールド機器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆ、１２０ｇおよび１２０ｈに通信可能に結合されている。さらに、無線フィールド機器１２０ａ〜１２０ｅそれぞれは、無線ゲートウェイ１１８と直接通信することができる。しかし、無線フィールド機器１２０ｆ、１２０ｇおよび１２０ｈは、他の無線フィールド機器を介して無線ゲートウェイ１１８と通信しなければならない。

第２の無線プロセスメッシュネットワークは、無線ゲートウェイ２１８および無線フィールド機器２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄ、２２０ｅ、２２０ｆ、２２０ｇ、２２０ｈおよび２２０ｉから構成される。図２に示すように、無線フィールド機器２２０ａ〜２２０ｃのそれぞれは、無線ゲートウェイ２１８と直接通信可能であるが、残りの無線フィールド機器２２０ｄ〜２２０ｉは、第２の無線プロセスメッシュネットワーク上の隣接する無線フィールド機器を介して１つまたは複数のホップを使用して通信する。

第３の無線プロセスメッシュネットワークは、フィールド機器３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄ、３２０ｅ、３２０ｆ、３２０ｇ、３２０ｈ、３２０ｉおよび３２０ｊに結合される無線ゲートウェイ３１８から構成される。図２に示すように、無線フィールド機器３２０ａ〜３２０ｃ、３２０ｇ、３２０ｈ、および３２０ｉのそれぞれは、無線ゲートウェイ３１８と直接通信可能であるが、残りの無線フィールド機器３２０ｄ〜３２０ｆおよび３２０ｊは、第３の無線プロセスメッシュネットワーク上の隣接する無線フィールド機器を介して１つまたは複数のホップを使用して通信する。

互いに比較的物理的に近接して動作している場合であっても、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴプロセスメッシュネットワークは、他のＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴネットワークを意識することはない。さらに、「自己組織化」の能力は、別の無線プロセスメッシュネットワークにわたって広がらない。これは、無線プロセスメッシュネットワークは、不足を是正するために一方の無線プロセスメッシュネットワークから他方の無線プロセスメッシュネットワークへ無線フィールド機器を再利用できないことを意味する。同様に、容量制限に到達した無線プロセスメッシュネットワークが、あまり利用されていない無線プロセスメッシュネットワークにオフロードする、そうでなければ無線フィールド機器を移動するということもできない。図２に示す実施例では、無線フィールド機器３２０ｄは、無線フィールド機器３２０ａへの単一の無線通信パスのみしか有しておらず、したがって、冗長通信を欠いている。無線フィールド機器３２０ｄは、無線フィールド機器２２０ｅ、２２０ｇ、２２０ｈおよび２２０ｉと比較的近接して、通信可能な範囲にある場合でも、そうである。

本発明の実施形態は、一般に、ユーザまたは技術者が、複数のＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴネットワークに対して無線プロセスネットワーク構成を解析、視覚化および生成することを可能にするシステムおよび方法を提供する。本明細書に記載する実施形態によるツールは、一般に、各ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴネットワークの情報および／もしくはそれからの情報を受け取り、および／または、集める。こうした情報は、パスの安定性、近隣機器、機器の状態、更新レート、推奨容量および最大容量を含むが、それに限定されない。さらに、本発明の実施形態によるツールは、ユーザまたは技術者から、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴネットワークの情報および／またはそれから受信した情報を解析するために１つまたは複数の設計パラメータを受信して、無線プロセスメッシュネットワークの構成および／または推奨を提供することができる。ユーザまたは技術者から受け取ることができる設計パラメータの例として、無線フィールド機器ごとに必要な最小数の近隣機器および無線ゲートウェイおよび／または無線フィールド機器の有効範囲、ならびに無線プロセスメッシュネットワーク上の機器の総数に対するゲートウェイの有効範囲内に直接存在することが要求される最小数の無線フィールド機器が挙げられる。最後に、本明細書に記載する実施形態によるツールは、プロセスのインストールの物理的レイアウトの情報ならびにすべての無線フィールド機器および無線ゲートウェイの位置情報を受信することができる。さらに、プロセスのインストールにおける、１つまたは複数の物理的障害が挙げられる。こうした情報は、無線プロセスメッシュネットワークの１つまたは複数に対するグラフィックソフトウェアツール上にユーザが生成したまたはアップロードした、グラフィック表示の形式で提供可能である。

図３は、本発明の実施形態による、コンピュータベースのネットワーク解析および構成ツールの概略図である。ツール４００は、ホスト１１２またはネットワーク接続型コンピュータ１３０の一方または両方、もしくは任意の他の好適な装置の中でまたはそれに結合されて、実現可能である。ツール４００は、一実施形態では、マイクロプロセッサを含むことができるプロセッサ４０２を、一般に含む。さらに、ユーザインタフェースモジュール４０４は、プロセッサ４０２内でまたはそれに結合されて実現し、ツール４００がユーザインタフェースを介して、ユーザと対話することを可能にする。一実施形態では、このユーザインタフェースは、ユーザが、グラフィカルユーザインタフェース内にプロセスのインストールの表示を生成または提供することを可能にするグラフィカルユーザインタフェースである。さらに、無線フィールド機器および無線ゲートウェイは、マウスなどのポインティング装置を使用して、ドラッグアンドドロップなどの任意の好適な方法でその表示に追加可能である。そして、こうした無線フィールド機器および無線ゲートウェイそれぞれに対するパラメータは、ツール４００に入力可能である。このユーザインタフェースは、ローカルユーザインタフェース４０８であってもよく、したがって、ＵＩモジュール４０４は、適切な回路および／または論理を提供して、ユーザからキーストロークおよび／またはポインティング装置情報を受信し、モニタに生成される表示の形式で出力を提供することができる。さらに、ユーザがツール４００から離れている実施形態では、ユーザインタフェースモジュール４０４は、ハイパーテキストトランスファープロトコル（ＨＴＴＰ）サーバ機能を提供するなどの、好適な機能を含み、その結果、ユーザインタフェースは、ネットワーク通信インタフェース４１０を介してユーザに遠隔で提供可能になる（４０８）。

一実施形態では、ツール４００は、ネットワーク通信インタフェース１４０を採用して、遠隔機器と対話するネットワーク１１４などの通信ネットワークを通じて、通信することができる。遠隔機器の例として、ユーザが、通信ネットワーク１１４を通じて、ツール４００に結合するクライアント装置と通信することが挙げられる。さらに、無線ゲートウェイ１１８、２１８のそれぞれは、通信ネットワーク１１４を介してネットワーク通信インタフェース４１０に動作可能に結合される。無線ゲートウェイ１１８、２１８のそれぞれは、それぞれの無線プロセスメッシュネットワーク内での無線フィールド機器との通信を可能にする。

ツール４００は、様々な無線プロセスメッシュネットワークに関連する様々な情報を保存するプロセッサ４０２に結合され、かつ／またはその中に統合されるメモリ４１２を、一般に含む。こうした情報は、各無線プロセスメッシュネットワークに存在する様々なフィールド機器および／または障害の地理的位置を含む、メッシュネットワークの１つまたはすべての構成情報を含むことができる。これは、ブロック４１４に示されている。さらに、無線プロセスメッシュネットワークそれぞれの様々な無線フィールド機器に関連する各無線ゲートウェイから取得した情報は、ブロック４１６で示されるように、メモリ４１２に保存可能である。さらに、設計パラメータ４１８および他のパラメータ４２０は、ユーザインタフェースモジュール４０４を介して、ユーザから取得可能である。無線プロセスメッシュネットワークに関連する設計パラメータの例は、上述されるが、具体的には、各無線フィールド機器に要求される近隣機器の最小数、無線ゲートウェイおよび／または無線フィールド機器それぞれの有効範囲、無線ゲートウェイと直接通信可能なフィールド機器の最小数および物理的特性化（形状、サイズ、および様々な無線フィールド機器に関連するプロセスのインストール内に存在する１つまたは複数の障害の位置）を含む。

実施形態によっては、プロセッサ４０２は、プロセスのインストール内で動作するすべての無線プロセスメッシュネットワークを挙げるために、ネットワーク通信インタフェース４１０を介して、無線ゲートウェイそれぞれと通信可能である。そして、無線プロセスメッシュネットワークそれぞれについて、プロセッサ４０２は、無線ゲートウェイそれぞれに、メッシュネットワーク上のすべての無線フィールド機器を特定させ、無線フィールド機器それぞれから動作および／または構成情報を受信させることができる。こうした情報の例として、近隣機器、機器状態、更新レートなどが挙げられる。さらに、各無線ゲートウェイは、パス安定性、推奨容量および最大容量を含む情報をゲートウェイに提供することができる。基本的に、ネットワーク通信インタフェース４１０を介して、プロセッサ４０２は、プロセスのインストール内で動作するそれぞれおよびすべての無線プロセスメッシュネットワークの動作特性、設計および構成についての豊富な情報を取得することができる。しかし、本発明の実施形態はまた、ソフトウェアツールのグラフィカルユーザインタフェースを介して、ユーザからこうした情報のすべてを取得することを含む。

解析モジュール４２２は、プロセッサ４０２に結合またはその中に統合される。解析モジュール４２２は、本明細書に記載する実施形態にしたがって、協働して、有用な解析を提供するソフトウェアおよびハードウェアの任意の組み合わせであってよい。解析モジュール４１０は、本発明の実施形態にしたがって、受信した設計パラメータに関連する受信したフィールド機器動作特性情報、構成情報、無線ゲートウェイ動作情報、無線ゲートウェイ構成情報などを解析し、１つまたは複数の視覚化および／または無線プロセスメッシュネットワーク構成を提供する。一実施形態では、ツール４００は、無線プロセスメッシュネットワークそれぞれに関連する無線フィールド機器の分散を決定するため、または少なくとも決定を容易にするために、ネットワーク設計パラメータ４１８ならびに無線フィールド機器、無線ゲートウェイおよびプロセスのインストール環境について集められたあるいは取得されたデータを使用する。

ネットワーク構成を最適化するまたは改善するために、様々なメッシュネットワークを解析するプロセスが、一実施形態にしたがって、３つのフェーズに分割される。フェーズ１では、コアネットワークの作成が提供される。このコアネットワークは、無線ゲートウェイに最も近い無線フィールド機器から構成され、無線ゲートウェイと直接通信することができる。フェーズ１のコアネットワークに割り当てられる機器の数は、ユーザが設定する設計パラメータによる。フェーズ２では、各ゲートウェイに到達できる残りのフィールド機器が割り当てられる。このフェーズでは、無線フィールド機器は、それぞれの無線フィールド機器が通信可能な最も近い無線ゲートウェイに追加される。最後に、フェーズ３では、無線フィールド機器の分散が、任意の無線ゲートウェイの範囲の外側にある無線フィールド機器に対して実行される。こうしたフィールド機器は、任意の無線ゲートウェイにメッセージまたはデータを送信するため、複数のホップを要する。フェーズ３では、ピンチポイントおよび孤立した無線フィールド機器（すなわち、いずれの無線ゲートウェイとも通信できない無線フィールド機器）などの設計パラメータから多数の要因を検討する。

図４は、本発明の実施形態による、無線プロセスメッシュネットワークの解析および分割方法の流れ図である。方法５００は、ネットワークリスト、無線フィールド機器情報、無線ゲートウェイ情報、障害および設計パラメータが取得されるブロック５０２で開始する。上述の通り、無線ゲートウェイ情報、無線フィールド機器情報、およびネットワークリストは、ユーザ入力を介して、ツール４００により取得可能である。さらに、実施形態によっては、いくつかのこうした情報は、ネットワーク通信インタフェース４１０を介して、通信することによってツール４００により取得可能である。さらに、障害および／または設計パラメータは、ユーザから、ローカルまたは遠隔のいずれかで取得可能である。ブロック５０２の情報が取得されると、制御は、無線プロセスメッシュネットワークの初期の解析がツール４００によって実行されるブロック５０４へ進み、結果は保存されるか、そうでなければ、各無線プロセスメッシュネットワークに記録される。次に、ブロック５０６で、すべての無線プロセスフィールド機器およびすべての無線プロセスメッシュネットワークのリストが生成され、保存される。ブロック５０８で、すべての無線フィールド機器は、各無線プロセスメッシュネットワーク上に割り当てられる。ブロック５１０で、様々な無線フィールド機器は、無線フィールド機器の無線ゲートウェイからの距離およびそれぞれの無線フィールド機器が無線ゲートウェイに直接または間接的に到達可能かどうかに基づいて、無線プロセスメッシュネットワーク毎に分類される。ブロック５１２で、無線フィールド機器のトップリストは、各無線プロセスメッシュネットワークに対して、取得される。トップリストに特定される無線フィールド機器は、無線ゲートウェイの無線通信範囲内にあり、それと直接通信できる。次に、ノード５１４でその後の処理が実行されるが、それについては、 図５に関連してより詳細を説明する。

図５は、本発明の実施形態にしたがって、無線プロセスメッシュネットワークを解析し、分割する方法の一部の概略図である。方法５３０は、図４のブロック５１２から受け取ったノード５１４で開始する。ブロック５３２で、各無線プロセスメッシュネットワークの無線フィールド機器のトップリストが限定的であるかどうかを判定する。これは、各無線プロセスメッシュネットワークの特定されたトップリストの無線フィールド機器が、第２または追加の無線プロセスメッシュネットワークのトップ無線フィールド機器として特定されていないことを示す。無線フィールド機器のトップリストが、限定的でない場合、制御は、線３５６に沿ってブロック５３４へ進む。ブロック５３４で、無線フィールド機器のトップリストの数が、すべての無線プロセスメッシュネットワークで同じかどうか判定される。数が同じでない場合、制御は、線５４０を介して、ブロック５３４からブロック５３８へ進む。ブロック５３８で、コアネットワークは、範囲内でより少ない数の無線フィールド機器を有する無線ゲートウェイを優先することによって生成される。そして、制御は、コアネットワーク構成が、ユーザまたは技術者により提供される設計パラメータ４１８（図３に図示）などの設計パラメータに対してチェックされるブロック５４２へ進む。ブロック５３４に戻ると、無線フィールド機器のトップリストの数が、すべての無線プロセスメッシュネットワークで同じ場合、制御は線５４６を介して、ブロック５４４へ進む。ブロック５４４で、コアネットワークは、各無線プロセスメッシュネットワークをループし、１つずつ無線フィールド機器を割り当てることによって生成される。ブロック５４４が完了すると、制御は、コアネットワーク構成がユーザ提供設計パラメータに対してチェックされるブロック５４２へ進む。ブロック５３２に戻ると、無線フィールド機器のトップリストが、無線プロセスメッシュネットワークごとに限定されている場合、制御は線550を介して、ブロック548へ進む。ブロック５４８で、このコアネットワークは、トップＮ無線フィールド機器を取り上げることにより生成される。ここで、Ｎは、ユーザ提供設計パラメータによって要求されるゲートウェイに接続される機器の最小数を指す。その後、制御は、コアネットワーク構成がユーザ提供設計パラメータに対してチェックされるブロック５４２へ進む。ブロック５４２は、出力としてノード５５２を提供する。さらに、 図５に示すように、ブロック５４２は、入力としてノード５５４を取ることができる。ノード５５４は、図６に関連してより詳細に説明される。

図６は、本発明の実施形態にしたがって、方法５３０で特定された問題に対処する方法を示す流れ図である。方法５６０は、入力として、図５のノード５５２を取るブロック５６２で開始する。ブロック５６２で、コアネットワークが、ユーザ提供設計パラメータを満たすかどうか判定される。コアネットワークが、その設計パラメータを満たさない場合、制御は線５６６に沿って、ブロック５６４へ進む。ブロック５６４で、その問題が、１つまたは複数の無線フィールド機器を別の無線プロセスメッシュネットワークに割り当てることによって解決可能かどうか判定される。その問題が、１つまたは複数の無線フィールド機器を別の無線プロセスメッシュネットワークに割り当てることによって解決可能な場合、制御は、線５７０に沿って、ブロック５６８へ進む。ブロック５６８で、この設計パラメータ問題は、１つまたは複数の無線フィールド機器を別の無線プロセスメッシュネットワークに割り当てることによって解決される。そして、方法５６０は、ノード５５４で終了し、制御をブロック５４２（図５に示す）へ戻す。ブロック５６４に戻り、この問題が、１つまたは複数の無線フィールド機器を別の無線プロセスメッシュネットワークに割り当てることによって解決できない場合、制御は、線５７６に沿ってブロック５７４へ進む。ブロック５７４で、無線ゲートウェイの範囲内の残りの無線フィールド機器が、割り当てられる。そして、方法５６０は、出力としてノード５７８を提供する。ブロック５６２に戻り、このコアネットワークが、ユーザ提供設計パラメータを満たす場合、制御は単にブロック５７４へ進み、そこで、残りの機器は、ゲートウェイの範囲内に割り当てられる。

図７は、本発明の実施形態にしたがって、コンピュータ化されたネットワーク解析ツールによって特定される設計パラメータの問題に対処する方法を示している。方法６００は、入力として図６に示すノード５７８を取るブロック６０２で開始する。ブロック６０２で、コアネットワーク構成は、ユーザ提供設計パラメータ４１８に対してチェックされる。コアネットワーク構成が、このユーザ提供設計パラメータを満たす場合、制御は線６０６を介して、ノード６０４へ進む。このコアネットワーク構成が、ユーザ提供設計パラメータを満たさない場合、この問題が、１つまたは複数の無線フィールド機器を別の無線プロセスメッシュネットワークに割り当てることによって解決可能かどうかを、ツール４００が判定するブロック６０８へ制御は進む。この問題が、解決できない場合、制御は線６１０を介してノード６０４へ進む。しかし、この問題が、１つまたは複数の無線フィールド機器を別の無線プロセスメッシュネットワークに割り当てることによって解決可能な場合、制御は、線６１４に沿ってブロック６１２へ進む。ブロック６１２で、この設計パラメータの問題は、１つまたは複数の無線プロセスフィールド機器を別の無線プロセスメッシュネットワークに割り当てることによりツール４００によって解決される。そして、制御は、線６１６に沿ってブロック６０２へ戻り、この方法は、繰り返される。

図８は、本発明の実施形態による、任意のゲートウェイの１次無線範囲の外側にある無線フィールド機器を分散する方法を示す流れ図である。方法６２０は、ブロック６２２で開始し、そこでツール４００が、無線プロセスメッシュネットワーク割り当てを有しない無線フィールド機器があるかどうか判定する。図８に示すように、ブロック６２２は、入力して図７のノード６０４を取る。したがって、コアネットワーク構成がユーザ特定設計パラメータに対して検証されたとき、ブロック６２２は実行する。ブロック６２２で、ツール４００が、無線プロセスメッシュネットワーク割り当てを有しない無線フィールド機器がないと判定した場合、制御は、ノード６２４へ進む。しかし、無線プロセスメッシュネットワーク割り当てを有しない無線フィールド機器が少なくとも１つ存在する場合、制御は、線６２８を介して、ブロック６２２からブロック６２６へ進む。ブロック６２６で、ツール４００は、残りの無線フィールド機器（複数可）が任意の無線ゲートウェイの直接通信範囲外にあるかどうかを判定する。次に、ブロック６３０で、ツール４００は、最適な無線プロセスメッシュネットワークを選択して、残りの無線フィールド機器を割り当てる際の参考として使用する。このタスクでは、ツール４００は、一実施形態にしたがって、設計パラメータを満たす無線プロセスメッシュネットワークを使用する。ユーザ提供設計パラメータを満たす無線プロセスメッシュネットワークが無いまたは２つ以上ある場合、使用可能な容量をより多く有する無線プロセスメッシュネットワークが、ツール４００によって、残りの無線フィールド機器を割り当てるために選択される。さらに、２つ以上のネットワークが同じ容量である場合、ツール４００は、すべてまたは大部分の無線フィールド機器が、それぞれの無線ゲートウェイへ直接通信パスを有する無線プロセスメッシュネットワークを選択する。ブロック６３２で、残りの無線フィールド機器は、分散される。より具体的には、ツール４００は、ゲートウェイへの冗長通信パスを最も多く提供する無線プロセスメッシュネットワークを判定する。さらに、無線フィールド機器が追加されると、ユーザ提供設計パラメータを満たす無線プロセスメッシュネットワークがツール４００によって、選択される。ブロック６３２が、完了すると、制御はノード６３４へ進み、そこで、 追加の処理が実行されるが、それについては、図９に関連して、以下でより詳細を説明する。

図９は、本発明の実施形態にしたがって、無線プロセスメッシュネットワーク構成中、ピンチポイントを特定し、改修する方法を示す流れ図である。方法６４０は、入力として、（図８の）ノード６３４を取るブロック６４２で開始する。したがって、ブロック６４２は、様々な残りの無線フィールド機器がブロック６３２から分散されると、ツール４００によって実行される。ブロック６４２で、ツール４００は、ピンチポイントを特定するため、無線プロセスメッシュネットワークをチェックする。本明細書で使用する場合、ピンチポイントは、通信を中断する場合、他の無線フィールド機器をメッシュネットワークへの通信パスを持たない状態にする無線フィールド機器である。無線フィールド機器である。図２に示すメッシュネットワークを再度参照すると、無線フィールド機器３２０ｄは、無線ゲートウェイ３１８に１つの通信パスしか持たず、必ず無線フィールド機器３２０ａを通過しなければならないので、無線フィールド機器３２０ａがピンチポイントである。無線プロセスメッシュネットワークのいずれにもピンチポイントが無い場合、制御はノード６４４へ進むが、それについては、図１０に関連してより詳細を説明する。しかし、ブロック６４２で少なくとも１つはピンチポイントがある場合、制御は線６４８を介してブロック６４６へ進む。ブロック６４６で、ツール４００は、ピンチポイントが、１つまたは複数の無線フィールド機器を別の無線プロセスメッシュネットワークに割り当てることによって解決可能かどうか判定する。その回答が、否定的である場合、制御は線６５０を介してノード６４４へ進む。しかし、この問題が、１つまたは複数の無線フィールド機器を別の無線プロセスメッシュネットワークに割り当てることによって解決可能な場合、制御は、線６５４を介してブロック６５２へ進む。ブロック６５２で、ツール４００は、１つまたは複数の無線フィールド機器を別の無線プロセスメッシュネットワークに割り当てることによって、１つまたは複数のピンチポイントの問題を解決する。こうした割り当てが発生すると、制御は線６５６を介してブロック６４２へ戻り、様々な無線プロセスメッシュネットワークは、ピンチポイントの存在を再度チェックされる。

図１０は、本発明の実施形態にしたがって、無線プロセスメッシュネットワークの構成中、特定された設計パラメータの問題を改善する方法を示す流れ図である。方法６７０は、ブロック６７２で始まり、そこで、無線プロセスメッシュネットワークは、ユーザ提供設計パラメータ４１８に対してツール４００によりチェックされる。図１０に示すように、ブロック６７２は、入力として、ノード６４４（図９に示す）で提供されるネットワーク構成を取る。ブロック６７２で、ツール４００は、すべての無線プロセスメッシュネットワークがユーザによって提供される設計パラメータを満たすかどうかを判定する。その回答が、肯定的な場合、制御は線６７４に沿ってブロック６７６へ進み、そこで、結果が、ローカル４０６ディスプレイを介するなどローカルに、または、遠隔４０８接続を介して遠隔に、のいずれかでユーザに表示される。結果が表示されると、ブロック６７０は、ノード６７８で終了する。しかし、少なくとも１つの無線プロセスメッシュネットワークがユーザ提供設計パラメータを満たさない場合、制御は線６８２を介してブロック６７２からブロック６８０へ進む。ブロック６８０で、ツール４００は、この問題が、１つまたは複数の無線フィールド機器を別の無線プロセスメッシュネットワークに割り当てることによって解決可能かどうか判定する。回答が、肯定的な場合、制御はブロック６８４へ進み、そこで、ツール４００は、１つまたは複数の無線フィールド機器を別の無線プロセスメッシュネットワークへ割り当てる。これらの割り当てが終了すると、制御は線６８６を介して、ブロック６７２へ戻り、この方法が繰り返される。しかし、ブロック６８０で、ツール４００が、問題は、１つまたは複数の無線フィールド機器を別の無線プロセスメッシュネットワークへ割り当てることによって解決できないと判定した場合、制御はブロック６８８へ進み、そこで、ツール４００は、いずれの孤立した無線フィールド機器がないかを判定する。本明細書で規定する場合、孤立したフィールド機器は、プロセスのインストールへの通信パスを有しない無線フィールド機器を指す。そのような孤立した無線フィールド機器が存在しない場合、制御は、線６９０を介して、ブロック６８８からブロック６７６へ進む。しかし、そのような孤立した無線フィールド機器が少なくとも１つ存在する場合、制御はブロック６９２へ進み、そこで、ツール４００は、孤立した無線フィールド機器をその元の無線プロセスメッシュネットワークに割り当てる。この割り当てが終了すると、制御はブロック６７６へ進み、そこで、ツール４００は、結果をユーザに表示し、ノード６７８で終了する。

図１１は、本発明の実施形態による、無線プロセスメッシュネットワーク構成ツールの実行後に構成された３つの別の無線プロセスメッシュネットワークを図示するグラフィカルユーザインタフェースのスクリンの概略図である。対照を簡単にするため記載すると、図１１は、正確な元の位置に配置される無線ゲートウェイ１１８、２１８および３１８それぞれを有する。さらに、無線フィールド機器のすべては、その元の位置に配置されている。しかし、無線フィールド機器の再構成の後、無線ゲートウェイ３１８は、無線フィールド機器１２０ｆ、２２０ｇ、２２０ｈおよび２２０ｉを含む大無線プロセスメッシュネットワークをサポートしている。さらに、 図１１に示す構成の無線フィールド機器のいずれもみな、少なくとも２つの近隣機器と通信可能に結合されている。それに伴い、フィールド機器３２０ａが、無線フィールド機器２２０ｈ、３２０ｄ、２２０ｉおよび３２０ｂと通信可能に結合されていることにより、ピンチポイント（図２のフィールド機器３２０ａ）は、除去されている。このように、ツール４００は、無線プロセスメッシュネットワークそれぞれの様々な設計パラメータをチェックして、いずれの問題も修正するために、少なくとも一部の無線フィールド機器が別の無線プロセスメッシュネットワークに移動している、無線ネットワーク構成を生成してきた。

本発明は、好ましい実施形態を参照して説明してきたが、当業者は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、形式および詳細において変更形態がなされることが可能であることを理解するであろう。

Claims (15)

1. 無線プロセスメッシュネットワークを分割前無線プロセスメッシュネットワーク構成から複数の分割後無線プロセスメッシュネットワークに分割するために、前記無線プロセスメッシュネットワークを視覚化および解析するシステムであって、
   プロセッサと、
   ユーザインタフェースを生成して、ユーザが提供した前記分割前無線プロセスメッシュネットワーク構成の視覚化表示を受信し、かつユーザが提供したメッシュネットワーク設計パラメータを受信するよう構成されるユーザインタフェースモジュールと、
   前記プロセッサに結合され、前記複数の分割後無線プロセスメッシュネットワークおよび関連する無線フィールド機器を示す情報を保存するメモリと、
   前記ユーザが提供したメッシュネットワーク設計パラメータを受信し、前記複数の分割後無線プロセスメッシュネットワークを示す前記情報を解析し、かつ前記複数の分割後無線プロセスメッシュネットワークのための無線メッシュネットワーク構成視覚化および無線メッシュネットワーク構成情報を生成するよう構成される解析モジュールとを備える、無線プロセスメッシュネットワークを構成するシステム。
2. 前記複数の分割後無線プロセスメッシュネットワークを示す前記情報が、プロセスのインストールのグラフィック表示を含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ユーザインタフェースが、ポインティング装置を使用して、前記プロセスのインストールの前記グラフィック表示中に装置を配置するユーザ入力を受信するよう構成されるグラフィカルユーザインタフェースである、請求項２に記載のシステム。
4. 前記複数の分割後無線プロセスメッシュネットワークを示す前記情報が、複数の無線ゲートウェイの地理的位置を含み、各無線ゲートウェイは、それぞれの無線プロセスメッシュネットワークを提供する、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のシステム。
5. 前記複数の分割後無線プロセスメッシュネットワークを示す情報が、前記複数の無線プロセスメッシュネットワークの無線フィールド機器それぞれの地理的位置を含む、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のシステム。
6. 前記複数の分割後無線プロセスメッシュネットワークを示す情報が、少なくとも１つの障害の地理的位置を含む、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のシステム。
7. 前記ユーザが提供したメッシュネットワーク設計パラメータが、無線フィールド機器それぞれに要求される最小数の近隣機器を含む、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載のシステム。
8. 前記ユーザが提供したメッシュネットワーク設計パラメータが、無線ゲートウェイそれぞれの有効範囲を含む、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載のシステム。
9. 前記ユーザが提供したメッシュネットワーク設計パラメータが、無線ゲートウェイと直接通信することができる最小数の無線フィールド機器を含む、請求項１〜請求項８の何れか１項に記載のシステム。
10. 前記ユーザインタフェースが、前記無線メッシュネットワーク構成に基づいた結果を表示するよう構成される、請求項１〜請求項９の何れか１項に記載のシステム。
11. 前記複数の分割後無線プロセスメッシュネットワークを示す前記情報の少なくとも一部を取得するために、前記プロセッサに結合され、少なくとも１つの無線ゲートウェイと通信するよう構成されるネットワーク通信インタフェースをさらに備える、請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載のシステム。
12. メッシュネットワーク設計パラメータを受信することであって、少なくとも１つの前記メッシュネットワーク設計パラメータは、ユーザ入力手段から入力されたユーザが提供したメッシュネットワーク設計パラメータである、受信すること、
    複数の潜在的な無線プロセスメッシュネットワークを示す情報および関連する無線フィールド機器を示す情報を受信すること、
    前記メッシュネットワーク設計パラメータを使用して前記複数の潜在的な無線プロセスメッシュネットワークを応答的に解析すること、
    前記複数の潜在的な無線プロセスメッシュネットワークの解析および前記メッシュネットワーク設計パラメータに基づいて、代替の無線プロセスメッシュネットワーク構成を生成すること、および
    前記代替の無線プロセスメッシュネットワーク構成を表示することを備え、
    前記複数の潜在的な無線プロセスメッシュネットワークを解析することが、それぞれの無線ゲートウェイに最も近く、前記それぞれの無線ゲートウェイと直接通信することができる無線フィールド機器を備えるコアネットワークが生成される第１のフェーズを含む、無線プロセスメッシュネットワークの構成を生成する方法。
13. 前記複数の潜在的な無線プロセスメッシュネットワークを解析することが、それぞれの無線ゲートウェイに到達できる残りの無線フィールド機器が割り当てられる第２のフェーズを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 複数の潜在的な無線プロセスメッシュネットワークおよび関連する無線フィールド機器を示す前記情報の少なくとも一部が、ネットワーク通信インタフェースを介して、無線ゲートウェイから受信される、請求項１２または請求項１３に記載の方法。
15. 前記代替の無線プロセスメッシュネットワーク構成が、別の無線プロセスメッシュネットワークに割り当てられる少なくとも１つの無線フィールド機器を含む、請求項１２〜請求項１４の何れか１項に記載の方法。

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