JP2013258697A - 送信装置、受信装置、通信システム及び通信システムの制御方法 - Google Patents

送信装置、受信装置、通信システム及び通信システムの制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】送信装置、受信装置、通信システム及び通信システム制御方法を提供する。
【解決手段】送信装置は、限られた領域の無線通信ネットワークを構築するものであって、無線信号を送信し、無線信号のカバー範囲により限られた領域を構築する１つまたは複数の送信機と、無線信号用の暗号キーを生成する暗号キー生成部と、暗号キーを暗号キーフレームに符号化する暗号キー符号化部と、暗号キーフレームをスケジューリングし、送信機に暗号キーフレームを含む無線信号を送信させるように制御する暗号キースケジューリング部と、を含む。本発明の実施例における送信装置、受信装置、通信システム及び通信システム制御方法によると、簡易な配置により、限定領域内の高速、安全、迅速かつ便利な無線通信ネットワークを実現することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、通信分野に関し、特に、限定領域の安全な無線通信ネットワークの送信装置、受信装置、通信システム及び通信システムの制御方法に関する。
ネットワーク技術の急速な進展に伴い、無線通信ネットワークが構築される場所が益々増えてきており、このような無線ネットワークにおいて、一定の範囲をカバーすることにより、該範囲内の通信装置の通信が可能になる。
通常、このような無線通信ネットワークは、ユーザの利便性を図るために、開放性が極めて高くなっているが、これにより、通常の安全への脅威に直面することになる。特に、会社や家庭内部にこのような無線ネットワークを構築する場合は、より高い安全性が求められている。
また、通常、このような無線通信ネットワークのカバー領域は、明確な境界が存在しないため、カバー範囲は、例えば、無線送信機のパワー等の、基盤インフラに依存することが多い。
従来の無線通信ネットワークにおいては、無線周波数安全装置（RFSD：Radio Frequency Safe Device）システムにより、無線ＬＡＮ（WLAN：Wireless Local Area Network）により限定（特定）される周辺の安全を確保することができる。このような無線周波数安全装置システムにおいては、無線通信ネットワークのカバー範囲内に１つの安全域を構築することで、物理的に隔離されたＷＬＡＮと該ＷＬＡＮに関わるネットワーク・トラフィックを限定することができる。該無線周波数安全装置システムは、データの消去と無線電波の切り取りにより、安全域内の唯一に許可された無線装置との接続を確保し、無線の周辺の安全を実現している。
しかしながら、このような無線周波数安全装置システムの動作原理は、比較的に複雑であることから、構造の複雑及びコストアップを招くことになり、ユーザの使用上の利便性を損ねることになる。
このため、限定領域の高速、安全、迅速かつ便利な無線通信ネットワークを実現可能な発明が求められている。
本発明は、前述の従来技術における問題点及び需要を鑑みてなされたものである。
本発明の実施例の目的は、限定領域の安全な無線通信ネットワークを実現可能な送信装置、受信装置、通信システム及びその制御方法を提供することにある。
本発明の実施例の一の局面においては、限られた領域の無線通信ネットワークを構築する送信装置であって、無線信号を送信し、前記無線信号のカバー範囲により前記限られた領域を構築する１つまたは複数の送信機と、前記無線信号用の暗号キーを生成する暗号キー生成部と、前記暗号キーを暗号キーフレームに符号化する暗号キー符号化部と、前記暗号キーフレームをスケジューリングし、前記送信機に前記暗号キーフレームを含む無線信号を送信させるように制御する暗号キースケジューリング部と、を有する、送信装置を提供する。
前記送信装置においては、前記無線信号が、赤外信号である。
前記送信装置においては、赤外送信機のカバー範囲が、下記式１で限定され、
Figure 2013258697
 （式中、
Figure 2013258697
 は、距離の減衰係数であり、dは、送信機までの距離であり、
Figure 2013258697
 は、送信機の送信角度（中心線に対する角度）の減退係数であり、αTrは、送信機の送信角度（中心線に対する角度）であり、
Figure 2013258697
 は、１つのLEDの送信パワーと電流との関係図であり、Nは、赤外LEDの数であり、PRは、あるノードの赤外受信機の実際の受信パワーであり、σは、他のパラメータである。）、あるノードの受信パワーPRが閾値パワーを超えた場合は、該ノードが前記無線通信ネットワークのカバー範囲内のものである。
前記送信装置においては、２つまたは２つ以上の赤外送信機のカバー範囲は、各赤外送信機の送信角度（α）、各赤外送信機の送信距離（d）、各赤外送信機の 送信パワー(I,Pt,Pr0)、及び各赤外送信機の位置と向き(x,y,
Figure 2013258697
 )により限定される。
前記送信装置においては、前記暗号キー生成部が、真のランダムノイズから前記暗号キーを生成するように構成される。
前記送信装置においては、前記暗号キー生成部が、前記暗号キーをリアルタイムで生成するように構成される。
前記送信装置においては、前記暗号キーフレームが、ヘッド、送信機ＩＤ、フレームシーケンス番号、タイムスタンプ、ユーザ設計、受信情報、暗号キー、セルフチェックコードにより構成されているフレーム構成を有する。
本発明の実施例の他の局面においては、前記送信装置からの無線信号を受信し、前記無線信号によって構築された無線通信ネットワークにアクセスする受信装置であって、前記無線信号を受信する受信機と、前記無線信号における暗号キーフレームを復号化することにより、暗号キーを取得する暗号キー復号化部と、取得された複数の暗号キーをシーケンス調整することにより、前記複数の暗号キーを同期させるシーケンス調整・同期部と、同期された複数の暗号キーから領域暗号キーを生成する領域暗号キー生成部と、前記領域暗号キーにより、前記無線通信ネットワークにアクセスするネットワークアクセス部と、を含む、受信装置を提供する。
本発明の実施例のさらに他の局面においては、限られた領域内の無線通信ネットワークを構築するための無線通信システムであって、無線通信ネットワークを構築する送信装置と、前記送信装置からの無線信号を受信し、前記無線信号によって構築された無線通信ネットワークにアクセスする受信装置と、を備え、前記送信装置は、無線信号を送信し、前記無線信号のカバー範囲により前記限られた領域の無線通信ネットワークを構築する１つまたは複数の送信機と、前記無線信号用の暗号キーを生成する暗号キー生成部と、前記暗号キーを暗号キーフレームに符号化する暗号キー符号化部と、前記暗号キーフレームをスケジューリングし、前記送信機に前記暗号キーフレームを含む無線信号を送信させるように制御する暗号キースケジューリング部と、を含み、前記受信装置は、前記無線信号を受信する受信機と、前記無線信号における暗号キーフレームを復号化することにより、暗号キーを取得する暗号キー復号化部と、取得された複数の暗号キーをシーケンス調整することにより、前記複数の暗号キーを同期させるシーケンス調整・同期部と、同期された複数の暗号キーから領域暗号キーを生成する領域暗号キー生成部と、前記領域暗号キーにより、前記無線通信ネットワークにアクセスするネットワークアクセス部と、を含む、無線通信システムを提供する。
本発明の実施例のさらに他の局面においては、限られた領域内の無線通信ネットワークを構築するための無線通信システムの制御方法であって、無線信号を送信し、前記無線信号のカバー範囲により前記限られた領域を構築し、前記無線信号用の暗号キーを生成し、前記暗号キーを暗号キーフレームに符号化し、送信された前記暗号キーフレームを含む無線信号を制御するように、前記暗号キーフレームをスケジューリングし、前記無線信号を受信し、前記無線信号における暗号キーフレームを復号化することにより、暗号キーを取得し、取得された複数の暗号キーをシーケンス調整することにより、前記複数の暗号キーを同期させ、同期された複数の暗号キーから領域暗号キーを生成し、前記領域暗号キーにより、前記無線通信ネットワークにアクセスする、無線通信システムの制御方法を提供する。
本発明の実施例における送信装置、受信装置、通信システム及びその制御方法によると、簡単な構成により、限定領域内の高速、安全、迅速かつ便利な無線通信ネットワークを実現することができる。
本発明の実施例または従来技術をより明確に説明するために、以下、実施例または従来技術で用いられる図面について、簡単に説明する。以下の説明における図面は、本発明の一部の実施例に過ぎず、これらの図面から、創造的労力なしに、他の図面が得られることは、当業者に自明である。
本発明の実施例による、構築された限定領域の無線通信ネットワークの略図である。 本発明の実施例による送信装置のブロック図である。 赤外送信機の関連パラメータの略図である。 赤外送信機の関連パラメータの略図である。 ２つまたは複数の赤外送信機により限定された領域の略図である。 ２つまたは複数の赤外送信機により限定された領域の略図である。 ２つまたは複数の赤外送信機により限定された領域の略図である。 ２つまたは複数の赤外送信機により限定された領域の略図である。 本発明の実施例による送信機における暗号キーフレーム形式の略図である。 本発明の実施例による受信装置のブロック図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施例における送信装置、受信装置、通信システム及びその制御方法について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例による、構築された限定領域の無線通信ネットワークの略図である。図１に示されたように、本発明の実施例においては、１号送信機と２号送信機の送信信号のカバー範囲により、限定領域内の無線通信ネットワークを構築し、通信ネットワークにおいては、いずれかの受信機が限定領域範囲内にあれば、無線ネットワークに加入することができ、領域内の他の受信機との相互通信が可能になる一方、領域外の受信機であれば、無線ネットワークに加入することができず、限定領域内の受信機との通信が不可能になる。
送信機の送信信号のカバー範囲により、限定領域内の無線通信ネットワークを構築し、本発明の実施例は、実質的に、物理層上に１限定領域の安全な無線通信ネットワークを構築することである。
本発明の実施例の１局面においては、限定領域内の安全な無線通信ネットワークを構築する送信装置であって、無線信号を送信し、無線信号のカバー範囲により限定領域を構築する１つまたは複数の送信機と、無線信号用の暗号キーを生成する暗号キー生成部と、暗号キーを暗号キーフレームに符号化する暗号キー符号化部と、暗号キーフレームをスケジューリングし、送信機に暗号キーフレームを含む無線信号を送信させるように制御する暗号キースケジューリング部と、を有する、送信装置を提供する。
図２は、本発明の実施例による送信装置のブロック図である。図２に示されたように、本発明の実施例における送信装置１００は、限定領域内の安全な無線通信ネットワークを構築するためのものであり、無線信号を送信し、無線信号のカバー範囲による限定領域を構築する１つまたは複数の送信機１０１と、送信機１０１から送信される無線信号に用いる暗号キーを生成する暗号キー生成部１０２と、暗号キー生成部１０２から生成される暗号キーを暗号キーフレームに符号化する暗号キー符号化部１０３と、送信機１０１からの暗号キーフレームを含む無線信号を制御するように、暗号キー符号化部１０３から生成される暗号キーフレームをスケジューリングする暗号キースケジューリング部１０４と、を有する。
本発明の実施例における送信装置においては、赤外線に一定の特性があることから、赤外送信機により、限定領域の無線通信ネットワークを構築することができる。先ず、赤外線は不可視光であることから、構築された無線通信ネットワークの人間の視覚への影響はない。また、赤外船の直線伝播特徴から、赤外送信機の送信角度を調整することにより、限定領域の領域境界を正確に制御することができる。なお、赤外線の発光特性から、送信信号の符号化が容易であるため、構築された無線通信ネットワークの安全性を高めるために、送信される赤外信号に赤外暗号キーを嵌め込むことができる。
本発明の実施例においては、赤外送信機の赤外特性による限定領域内の無線通信ネットワーク構築時、１つの赤外送信機を用いてもよく、複数の赤外送信機を用いてもよい。
前述のように、無線通信ネットワークのカバー領域は、無線信号を送信する送信機のパワーに依存することが多く、前述の本発明の実施例においても、１つの赤外送信機による限定領域の無線通信ネットワーク時、同様に赤外送信機のパワーにより、領域の領域境界を限定することができる。
具体的に、赤外信号のカバー範囲内の１ノードの受信パワーは、下記式１より求められる。
Figure 2013258697
 式中、
Figure 2013258697
 は、距離の減衰係数であり、dは、送信機までの距離であり、
Figure 2013258697
 は、送信機の送信角度（中心線に対する角度）の減退係数であり、αTrは、送信機の送信角度（中心線に対する角度）であり、
Figure 2013258697
 は、１つのLEDの送信パワーと電流との関係図であり、Nは、赤外LEDの数であり、PRは、あるノードの赤外受信機の実際の受信パワーであり、σは、他のパラメータであり、σは、例えば、伝播媒体の赤外送信パワーへの影響であってもよく、不要のＬＥＤ素子自体の自身の送信パワーへの誤差であってもよい。
ここで、PR0を閾値パワーとすると、ある１ノードの受信パワーがPR＞PR0である場合は、該ノードを構築された無線通信ネットワークのカバー範囲内のものと見なすことができる。例えば、本発明の実施例においては、PR0を0.2mW/m2に設定することができる。
前述のように、図３Ａ、３Ｂは、１赤外送信機の関連パラメータの略図である。具体的に、例えば、単一のＬＥＤの赤外送信機に対し、図３Ａは、送信機の送信角度の中心線との減退係数の略図であり、図３Ｂは、ＬＥＤの送信パワーと電流の関係図である。
なお、本発明の実施例においては、２つまたは２つ以上の赤外送信機により限定領域の無線通信ネットワークを構築することができ、２つの赤外送信機の使用を例にすると、構築された領域の範囲を限定する場合は、先ず、平面上の１赤外送信機のカバー範囲を決定し、次に、２つの赤外送信機の向きを決定し、その後、２つの赤外送信機の重複カバー領域を決定することができる。ここで、構築される領域は、具体的に、赤外送信機のパラメータである、赤外送信機の送信角度（α）、赤外送信機の送信距離（d）、赤外送信機の送信パワー(I,Pt,Pr0)、及び赤外送信機の位置・向き (x,y,
Figure 2013258697
 )に関連付けられている。
図４Ａ〜４Ｄは、２つまたは複数の赤外送信機により限定された領域の略図である。図４Ａに示されたように、２つの赤外送信機が対向配置され、かつ各赤外送信機の送信角度が変化する場合、例えば、９０度未満の角度に変化する場合は、２つの赤外送信機の送信信号により限定される領域は、図示されたような四角形となる。図４Ｃに示されたように、２つの赤外送信機が並んで配置され、かつ同一方向に向かって赤外信号が送信される場合は、図示されたような三角形領域が構築され、図４Ｃにおける三角形領域の他方の辺は、実際の適用シーンにおける、壁のような障害物で定められてもよい。図４Ｄに示されたように、３つの赤外送信機を用いると、図示した六角形領域を構築することができる。ここで、赤外送信機の数、配置位置及び送信角度を選択することで、任意の多角形領域を構築可能なことは、当業者に理解できる。
赤外送信機のパワーを考慮する場合は、１座標系に１赤外送信機が存在すると仮定すると、その位置は、
Figure 2013258697
 で表され、ここで、XA、YAは、該赤外送信機の座標であり、而
Figure 2013258697
 は、座標系原点に対する該赤外送信機のベクトルである。同様の方式で、他の赤外送信機の位置を、
Figure 2013258697
 、
Figure 2013258697
 等に表し、赤外送信機の受信パワーは、下記の式２と式３で表される。
Figure 2013258697
Figure 2013258697
 式中、
Figure 2013258697
 受信パワーの計算式１を代入すると、下記式５と式６が得られる。
Figure 2013258697
Figure 2013258697
 このように、該座標系内の任意の１点
Figure 2013258697
 に関し、限定領域が以下の条件を満足することとする。
Figure 2013258697
 式中、
Figure 2013258697
 は、赤外受信機の送信機Aからの受信パワーであり、
Figure 2013258697
 は、赤外受信機の送信機
Figure 2013258697
 からの受信パワーであり、
Figure 2013258697
 は、座標系における送信機Bの方向ベクトルであり、
Figure 2013258697
 は、座標系における送信機Aの方向ベクトルであり、かつ（ｘ，ｙ）は、座標系における受信機の座標である。
このように、境界ノードを結ぶことにより（或いは、送信ノードと赤外送信機AとBnとの座標により）、限定領域の境界を得ることができる。
ここで、前述では赤外送信機からの赤外信号を例に、本発明の実施例における送信装置の限定領域の構築について説明したが、限定領域の構築に用いられる無線信号は、赤外信号に限らず、他の種別の無線信号でもよいことは、当業者に理解できる。
本発明の実施例による送信装置においては、安全な無線通信ネットワークを構築するために、送信機から送信される無線信号に暗号キーを嵌め込み、該暗号キーは、回路とマイクロ制御部（MCU：Micro-Control Unit）の同時動作により生成される。本発明の実施例による暗号キー生成部においては、ランダムの暗号キーが生成されるのが好ましく、また、該ランダムの暗号キーは、真のランダムノイズや、他のセンサーから生成されることにより、リアルタイムのランダムコードが得られる。
ランダムコード形式の暗号キーの生成後は、暗号キー符号化部において、得られた暗号キーを暗号キーフレームに符号化し、具体的には、無線信号を介して送信された暗号キーフレームに用いるフレーム形式を定義し、ランダムコード形式の暗号キーを無線信号経由で送信可能なフレームにパッケージ化する必要がある。図５は、本発明の実施例による送信機における暗号キーフレーム形式の略図である。図５に示されたように、該暗号キーは、下記の部分により構成されている。
ヘッド（head）：完全なフレームのスタートを識別するためのもの；
送信機ID（Emitter ID）：送信機の機コード；
フレームシーケンス番号（Frame Seq. No.）：送信機の再起動後の送信フレームのシーケンス番号；
タイムスタンプ（Time Stamp）：シーケンス調整、暗号キー制御整合等に用いられる時間関連の情報；
ユーザ設計（User
Design）：ユーザのカスタマイズが可能な送信コンテンツ；
受信情報（Received
Info）：送信機に付帯された赤外受信機やセンサー等で受信された情報；
鍵（Key）：前述のランダム暗号キー；
セルフチェックコード（Self-check）：フレーム転送の完全性と正確性を検知するためのチェックコード。
次に、暗号キー制御部において、暗号キー符号化部から生成される暗号キーの制御を行い、ここで、制御とは、具体的なルートと時間頻度による暗号キー含有の無線信号の送信方法を指している。例えば、本発明の実施例による送信システムにおいて、送信機は、低周波数２ＨＺのブロードキャスト方式で無線コードを送り、また、データ転送ビットレートは、１２００であるが、これは、具体的な受送信装置により決められる。なお、暗号キー制御部においては、暗号キーの生成及び符号化の制御が可能であり、即ち、１つの暗号キーの送信直後の新規暗号キーの（リアルタイムの）生成が設定可能である。このように、本発明の実施例による送信装置は、暗号キー制御部により、送信機から、嵌め込まれた暗号キーフレームを有する無線信号を送信することができる。
なお、本発明の実施例による送信機が複数の送信機を備えている場合は、暗号キー制御部により、送信機ごとに暗号キーを含む無線信号の送信形式を設定することができる。即ち、送信機ごとに、異なる周波数による異なるルート経由の各自単独の暗号キーを含む無線信号の送信を制御することができる。
前述の本発明の実施例による送信装置においては、簡単なシステム装置から１限定領域の無線通信ネットワークを生成することで、安全な無線ＬＡＮを提供することができる。なお、２つまたは複数の送信機により、２つまたは複数のルートで２つまたは複数の単独の暗号キーをリアルタイムで送信することにより、送信信号間の干渉を低減し、さらに全体の安全性を向上することができる。
本発明の実施例の他の局面においては、送信装置からの無線信号を受信し、無線信号によって構築された無線通信ネットワークにアクセスする受信装置であって、無線信号を受信する受信機と、無線信号における暗号キーフレームを復号化することにより、暗号キーを取得する暗号キー復号化部と、取得された複数の暗号キーをシーケンス調整することにより、複数の暗号キーを同期させるシーケンス調整・同期部と、同期された複数の暗号キーから領域暗号キーを生成する領域暗号キー生成部と、領域暗号キーにより、無線通信ネットワークにアクセスするネットワークアクセス部と、を含む、受信装置を提供する。
図６は、本発明の実施例による受信装置のブロック図である。図６に示されたように、本発明の実施例による受信装置２００は、図２に示された送信装置１００から送信される無線信号を受信し、無線信号によって構築された無線通信ネットワークにアクセスする受信装置であって、図２に示された送信装置１００の１つまたは複数の送信機１０１から送信される１つまたは複数の無線信号を受信する受信機２０１と、受信機２０１から受信される１つまたは複数の無線信号における暗号キーフレームを復号化することにより、暗号キーを取得する暗号キー復号化部２０２と、暗号キー復号化部２０２から得られた複数の暗号キーをシーケンス調整することにより、該複数の暗号キーを同期させるシーケンス調整・同期部２０３と、シーケンス調整・同期部２０３から得られた複数の暗号キーから領域暗号キーを生成する領域暗号キー生成部２０４と、領域暗号キー生成部２０４から生成される領域暗号キーにより、無線通信ネットワークにアクセスするネットワークアクセス部２０５と、を含む。
本発明の実施例の受信装置においては、該受信装置が送信装置から送信される無線信号で限定される無線通信ネットワークの範囲内に位置する場合は、送信装置から送信される無線信号を受信することになる。同様に、受信装置が、限定領域に位置する場合のみ、送信機からの符号化信号の受信が可能になることで、暗号キーの復号化による領域暗号キーの生成、及び領域暗号による無線通信ネットワークの加入が可能になる。
本発明の実施例の受信装置においては、安全性の面から、該受信機の該無線通信ネットワークへのアクセスは、領域暗号キーを必要とし、かつ該領域暗号キーは、受信した無線信号中の暗号キーから生成するように限定している。本発明の実施例による受信装置においては、送信装置の１送信機からの暗号キーの受信、及び該暗号キーによる無線通信ネットワークへの直接なアクセスが可能になるが、無線通信ネットワークの安全性を向上するために、受信した複数の送信機の複数の暗号キーにより領域暗号キーを生成し、該領域暗号キーにより無線通信ネットワークのアクセスを可能にすることが好ましい。このように、複数の送信機から送信される複数の暗号キーがリアルタイムである場合は、受信装置のシーケンス調整・同期部により、リアルタイムで受信される複数の暗号キーのシーケンス調整を行い、該複数の暗号キーのランダムコードの同期を行うことが必要となる。なお、領域暗号キー生成部は、各種算法による領域暗号キーの生成が可能であり、本発明の実施例においては、これらについては具体的な限定を行わない。
生成される領域暗号キーについては、例えば、無線通信ネットワークのＩＰ層における使用が可能であり、このように、受信機の該無線通信ネットワークへの加入を所望する場合は、該領域暗号キーによるＩＰ暗号解読及び該ネットワーク加入用の他の必要な情報が必要となる。
前述のように、本発明の実施例による送信機に赤外送信機が用いられる場合は、本発明の実施例による受信機にも、同様に赤外受信機が用いられ、前述の赤外送信機と赤外受信機は、低コスト及び携帯便利の点で優れた長所がある。
前述の本発明の実施例による受信装置においては、構築した限定領域の無線通信ネットワークへのアクセス用の領域暗号キーが、本発明の実施例による送信装置から送信される無線信号に携帯される暗号キーから生成されるため、許可されていない受信装置による無線通信ネットワークへのアクセスを防止することで、構築した無線通信ネットワークの安全性を著しく向上することができる。また、特定の算法により、複数の送信機から送信される無線信号中の暗号キーから領域暗号キーを生成することで、ある送信機や受信機が盗難または損傷された場合でも、情報漏洩のおそれはない。
本発明の実施例のさらに他の局面においては、限定領域内の安全な無線通信ネットワークを構築するための無線通信システムであって、限定領域内の安全な無線通信ネットワークを構築する送信装置と、送信装置からの無線信号を受信し、無線信号によって構築された無線通信ネットワークにアクセスする受信装置と、を備え、送信装置は、無線信号を送信し、無線信号のカバー範囲により限定領域を構築する１つまたは複数の送信機と、無線信号用の暗号キーを生成する暗号キー生成部と、暗号キーを暗号キーフレームに符号化する暗号キー符号化部と、暗号キーフレームをスケジューリングし、送信機に暗号キーフレームを含む無線信号を送信させるように制御する暗号キースケジューリング部と、を含み、受信装置は、無線信号を受信する受信機と、無線信号における暗号キーフレームを復号化することにより、暗号キーを取得する暗号キー復号化部と、取得された複数の暗号キーをシーケンス調整することにより、複数の暗号キーを同期させるシーケンス調整・同期部と、同期された複数の暗号キーから領域暗号キーを生成する領域暗号キー生成部と、領域暗号キーにより、無線通信ネットワークにアクセスするネットワークアクセス部と、を含む、無線通信システムを提供する。
本発明の実施例のさらに他の局面においては、限定領域内の安全な無線通信ネットワークを構築するための無線通信システムの制御方法であって、無線信号を送信し、無線信号のカバー範囲により限定領域を構築し、無線信号用の暗号キーを生成し、暗号キーを暗号キーフレームに符号化し、送信された暗号キーフレームを含む無線信号を制御するように、暗号キーフレームをスケジューリングし、無線信号を受信し、無線信号における暗号キーフレームを復号化することにより、暗号キーを取得し、取得された複数の暗号キーをシーケンス調整することにより、複数の暗号キーを同期させ、同期された複数の暗号キーから領域暗号キーを生成し、領域暗号キーにより、無線通信ネットワークにアクセスする、無線通信システムの制御方法を提供する。
ここで、前述の無線通信システム及びその制御方法においては、送信装置が１つの送信機のみで１つの無線信号のみ送信する場合、受信機における複数の暗号キーのシーケンス調整・同期は不要であり、かつ、他の算法による得られた１暗号キーから領域暗号キーを生成するか、または、得られた暗号キーを直接領域暗号キーとしてもよいことは、当業者に理解できる。
前述の本発明の実施例における無線通信システム及び制御方法によると、簡単なシステム配置により、限定領域内の安全な無線通信ネットワークを生成することで、システムコストとユーザの操作の複雑性を低減することができる。また、ユーザは、送信装置から送信する無線信号の範囲調整を行うことで、無線通信ネットワークのカバー範囲を柔軟に変更することができ、無線通信ネットワークの使用の利便性を著しく向上することができる。
記載の便宜及び簡潔のために、前述のシステム、装置及び各部の具体的な動作工程は、前述の方法実施例における対応工程を参照することができることは、当業者に明確に理解できるため、ここでの重複の説明は割愛する。
本願の幾つかの実施例においては、開示されたシステム、装置及び方法が他の方式によっても実現可能であることは言うまでもない。例えば、前述の装置実施例は、例示的なものに過ぎず、例えば、上記各部の分割は、論理機能による分割に過ぎず、実際の実施時には、例えば、複数のユニットや部材を組み合わせるか、他のシステムに集積するか、一部の特徴は無視するか、実行しないなど、他の分割方式を用いてもよい。一方、表示された、または言及された相互間のカップリングや直接的なカップリングや通信接続は、一部のインターフェースを介してもよく、装置やユニットの間接カップリングや通信接続は、電気的、機械的或いは他の形式でもよい。
分離部材として説明したユニットは、物理的に分離されたものであっても、物理的に分離されたものでなくでもよく、ユニットして表示された部材は、物理的ユニットであってもよく、物理的ユニットでなくてもよく、即ち、１箇所に位置していてもよく、複数のネットワークユニットに分布されていてもよい。実際の需要に応じて、一部または全部のユニットを選択し、本実施例の目的を実現することができる。
なお、本発明の各実施例における各機能ユニット（部）は、１つの処理ユニットに集積されていてもよく、各ユニットが単独に物理的に存在していてもよく、２つまたは２つ以上のユニットが１つのユニットに集積されていてもよい。上記集積されるユニットは、ハードウェア形式で実現してもよく、ソフト機能ユニットの形式で実現してもよい。
集積されるユニットがソフト機能ユニットの形式で実現され、かつ独立した製品として販売または使用される場合は、１つのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納されてもよい。このような理解のもと、本発明は、本質的に、または従来技術への寄与部分、または該技術手段の全部または一部は、ソフト製品の形式で表すことができ、該コンピュータソフトウェア製品は、１つの記録媒体に記録され、１台のコンピュータ装置（パソコン、サーバ、またはネットワーク装置等でもよい）に本発明の各実施例における前述の方法の全部または一部のステップを実行させる幾つかの指令を含むことができる。前述の記録媒体は、Ｕディスク、ポータブルハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気ディスクや、ＣＤ等の各種プログラムコードを記録可能な媒体とすることができる。
以上は、単に本発明の具体的な実施形態であり、本発明の保護範囲は、これらに限られるものではない。当業者は、本発明の開示範囲内の変更や代替が容易に想到でき、これらは全て本発明の保護範囲内のものとなるべきである。このため、本発明の保護範囲は、前述の特許請求範囲の保護範囲を基準とすべきである。

Claims (10)

  1. 限られた領域の無線通信ネットワークを構築する送信装置であって、
    無線信号を送信し、前記無線信号のカバー範囲により前記限られた領域を構築する１つまたは複数の送信機と、
    前記無線信号用の暗号キーを生成する暗号キー生成部と、
    前記暗号キーを暗号キーフレームに符号化する暗号キー符号化部と、
    前記暗号キーフレームをスケジューリングし、前記送信機に前記暗号キーフレームを含む無線信号を送信させるように制御する暗号キースケジューリング部と、を含む、送信装置。
  2. 前記無線信号が、赤外信号である、請求項１に記載の送信装置。
  3. 赤外送信機のカバー範囲が、下記式１で限定され、
    Figure 2013258697
     （式中、
    Figure 2013258697
     は、距離の減衰係数であり、dは、送信機までの距離であり、
    Figure 2013258697
     は、送信機の送信角度（中心線に対する角度）の減退係数であり、αTrは、送信機の送信角度（中心線に対する角度）であり、
    Figure 2013258697
     は、１つのLEDの送信パワーと電流との関係図であり、Nは、赤外LEDの数であり、PRは、あるノードの赤外受信機の実際の受信パワーであり、σは、他のパラメータである）
    あるノードの受信パワーPRが閾値パワーを超えた場合は、該ノードが前記無線通信ネットワークのカバー範囲内のものである、請求項２に記載の送信装置。
  4. ２つまたは２つ以上の赤外送信機のカバー範囲は、各赤外送信機の送信角度（α）、各赤外送信機の送信距離（d）、各赤外送信機の送信パワー(I,Pt,Pr0)、及び各赤外送信機の位置と向き(x,y,
    Figure 2013258697
     )により限定される、請求項２又は３に記載の送信装置。
  5. 前記暗号キー生成部が、真のランダムノイズから前記暗号キーを生成するように構成される、請求項１乃至４のうちいずれかに記載の送信装置。
  6. 前記暗号キー生成部が、前記暗号キーをリアルタイムで生成するように構成される、請求項１乃至５のうちいずれかに記載の送信装置。
  7. 前記暗号キーフレームが、ヘッド、送信機ＩＤ、フレームシーケンス番号、タイムスタンプ、ユーザ設計、受信情報、暗号キー、セルフチェックコードにより構成されているフレーム構成を有する、請求項１乃至６のうちいずれかに記載の送信装置。
  8. 請求項１乃至７のうちいずれかに記載の送信装置からの無線信号を受信し、前記無線信号によって構築された無線通信ネットワークにアクセスする受信装置であって、
    前記無線信号を受信する受信機と、
    前記無線信号における暗号キーフレームを復号化することにより、暗号キーを取得する暗号キー復号化部と、
    取得された複数の暗号キーをシーケンス調整することにより、前記複数の暗号キーを同期させるシーケンス調整・同期部と、
    同期された複数の暗号キーから領域暗号キーを生成する領域暗号キー生成部と、
    前記領域暗号キーにより、前記無線通信ネットワークにアクセスするネットワークアクセス部と、を含む、受信装置。
  9. 限られた領域の無線通信ネットワークを構築するための無線通信システムであって、
    無線通信ネットワークを構築する送信装置と、
    前記送信装置からの無線信号を受信し、前記無線信号によって構築された無線通信ネットワークにアクセスする受信装置と、を備え、
    前記送信装置は、
    無線信号を送信し、前記無線信号のカバー範囲により前記限られた領域の無線通信ネットワークを構築する１つまたは複数の送信機と、
    前記無線信号用の暗号キーを生成する暗号キー生成部と、
    前記暗号キーを暗号キーフレームに符号化する暗号キー符号化部と、
    前記暗号キーフレームをスケジューリングし、前記送信機に前記暗号キーフレームを含む無線信号を送信させるように制御する暗号キースケジューリング部と、を含み、
    前記受信装置は、
    前記無線信号を受信する受信機と、
    前記無線信号における暗号キーフレームを復号化することにより、暗号キーを取得する暗号キー復号化部と、
    取得された複数の暗号キーをシーケンス調整することにより、前記複数の暗号キーを同期させるシーケンス調整・同期部と、
    同期された複数の暗号キーから領域暗号キーを生成する領域暗号キー生成部と、
    前記領域暗号キーにより、前記無線通信ネットワークにアクセスするネットワークアクセス部と、を含む、無線通信システム。
  10. 限られた領域の無線通信ネットワークを構築するための無線通信システムの制御方法であって、
    無線信号を送信し、前記無線信号のカバー範囲により前記限られた領域を構築し、
    前記無線信号用の暗号キーを生成し、
    前記暗号キーを暗号キーフレームに符号化し、
    送信された前記暗号キーフレームを含む無線信号を制御するように、前記暗号キーフレームをスケジューリングし、
    前記無線信号を受信し、
    前記無線信号における暗号キーフレームを復号化することにより、暗号キーを取得し、
    取得された複数の暗号キーをシーケンス調整することにより、前記複数の暗号キーを同期させ、
    同期された複数の暗号キーから領域暗号キーを生成し、
    前記領域暗号キーにより、前記無線通信ネットワークにアクセスする、無線通信システムの制御方法。
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