JP2016100708A

JP2016100708A - 無線通信装置およびその制御方法

Info

Publication number: JP2016100708A
Application number: JP2014235378A
Authority: JP
Inventors: 俊幸杉谷; Toshiyuki Sugitani
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2016-05-30
Anticipated expiration: 2034-11-20
Also published as: US20160150477A1; EP3024287A1; EP3024287B1; US9432939B2; JP5892348B1

Abstract

【課題】パケット通信用の無線通信装置を提供する。
【解決手段】電池装着時に、パケット通信に必要な情報を得るためのメッセージ送受信を行い第１通信情報記憶部に記憶する。待機中、無線通信用の主要部分の電源をオフし、センサ検知時に無線通信用の主要部分の電源を投入し、第１通信情報記憶部の情報を用いてパケット通信を行いセンサ検知を通知する。
【選択図】図３

Description

本発明は、無線通信装置に関する。

近年、無線を利用したデータ通信の普及が著しく、通信速度の高速化、無線通信装置の小型化、低消費電力化、セキュリティ技術の向上が進められている。

センサ等に用いられる無線通信装置の低消費電力化の技術が特許文献１、及び、特許文献２に記載されている。特許文献１、及び、特許文献２に記載された無線通信装置は、センサが検知するまで、無線部や制御部等の無線通信用の主要部分の電源をオフ状態にすることにより待機時の消費電力を抑えると共に、常時電源が供給される状態記憶部に通信時の障害状況を記憶し、通常状態と通信障害が発生している状態では、センサ反応時の無線通信のための親機検索動作を切り替えることにより、消費電力の低減を実現している。

又、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３には、デジタルコードレス電話の通信方式として広く世界に普及しているＤＥＣＴ（ＤｉｇｉｔａｌＥｎｈａｎｃｅｄＣｏｒｄｌｅｓｓＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）方式の無線通信が規定されており、日本においても、ＤＥＣＴ方式の無線機器の使用が認可され、コードレス電話、無線ドアホンなどの無線通信装置が実用化されている。又、最近では、家庭内の家電機器を宅外から制御を行うシステムや家庭用の防犯システム等が普及してきており、そのようなホームオートメーションネットワークの機器間通信のための無線通信の開発が進められ、非特許文献４には、ＤＥＣＴ方式の無線通信をベースとしたホームオートメーションネットワークの機器間通信に適したパケット通信の方法が規定された（以下、非特許文献４で規定された通信をＤＥＣＴＵＬＥ通信と記す）。

このようなパケット通信では、番号がついたパケットにデータを格納し、パケット単位でデータの送受信を行い、パケットにつけられた番号を利用して再送制御を行い、データの送受信を行う。ＤＥＣＴＵＬＥ通信の場合は、送受信するデータがない場合は無線通信を停止し、データの送信開始時は、簡単なシーケンスでパケット通信を再開すると共に、無線通信の停止にかかわらず連続したパケット番号を使用してパケット通信を行うことにより、低消費電力化とデータの送信遅延の短縮化を実現している。又、このようなパケット通信では、セキュリティ向上の為に通信データの暗号化やデータ認証が施されており、ＤＥＣＴＵＬＥ通信の場合は、ＣｏｕｎｔｅｒｗｉｔｈＣＢＣ−ＭＡＣ（ｃｉｐｈｅｒｂｌｏｃｋｃｈａｉｎｉｎｇｍｅｓｓａｇｅａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎｃｏｄｅ）を利用した暗号通信によってパケット通信のセキュリティの向上を実現している。

特開２０１３−９８８８４号公報特開２０１３−２３６３９３号公報

ETSI EN 300 175-2: "Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT); Common Interface (CI); Part 2: Physical Layer (PHL)" ETSI EN 300 175-3: "Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT); Common Interface (CI); Part 3: Medium Access Control (MAC) layer" ETSI EN 300 175-5: "Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT); Common Interface (CI); Part 5: Network (NWK) layer" ETSI TS 102 939-1: " Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT); Ultra Low Energy(ULE); Machine to Machiine Communications; Part 1;Home Automation Network (Phase 1)"

特許文献１、及び、特許文献２に記載された無線通信装置では、無線通信で使用するスロットや周波数を予め制御局が送信する同期用の制御信号に関連付けて決めており、又、初回のデータ送信は、送達確認のないメッセージを使用することにより、通信時の手続きを簡素化し、通信中の低消費電力化を実現しているが、システム内の複数のセンサで同時にイベントが発生しメッセージの送信が衝突した場合や他の無線機器からの干渉の発生で受信エラーが発生した場合のデータ通信時のエラーの再送制御に関する低消費電力化は不十分であった。又、通信時の手続きを簡素化しているため、データの暗号化の要求に対応することが困難であった。

一方、非特許文献１、ないし非特許文献４に記載のＤＥＣＴＵＬＥ通信のような、無線通信方式では、暗号通信の方法、パケット通信の方法が規定され省電力化が考慮された規格が提案されているが、特許文献１のように通信制御に必要な回路の電源制御と組み合わせての効率的な低消費電力化の技術は開示されていない。

又、ＥＥＰＲＯＭのような不揮発性メモリを使用して無線の通信制御を行う場合は、データの書き込み制限等を考慮した設計が必要となるが、特許文献１、特許文献２、非特許文献１ないし非特許文献４では、そのような制限を考慮した設計については開示されていない。

本発明の目的は、セキュリティ性が高く、通信障害に強い低消費電力のパケット通信を行う無線通信装置を提供することである。

本発明の一態様に係る無線通信装置は、一方の無線通信装置から他方の無線通信装置にパケット番号を付したパケットを使用してデータ通信を行う無線通信装置であって、電池が接続されたときに電池から供給された電力を出力し、入力された信号に応じて電池から供給された電力を出力するか否かを切り替える電源制御手段と、前記電源制御手段が電池から供給された電力を出力する状態になった要因を示す出力要因表示手段と、電池より直接電力が供給されイベントの発生を検知して前記電源制御手段に電池から供給された電力を出力させるようにする信号を出力するイベント検知手段と前記電源制御手段を介して電力が供給される無線通信手段と通信に必要な通信情報を記憶する第１の記憶手段と前記電源制御手段を介して電力が供給される無線通信のための制御を行うと共に前記電源制御手段に電池から供給された電力を出力させないようにする信号を出力する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記電源制御手段を介して電力が供給され動作を開始すると通信を開始するように前記無線通信手段を制御し、前記出力要因表示手段が電池が接続されたことによって電源制御部が電力を出力したことを示していた場合、予め決められた通信情報を決定するための制御コマンドの通信を行い、決定された前記通信情報を前記第１の記憶手段に記憶すると共に、決定された前記通信情報を用いてデータ通信を行い、前記出力要因表示手段が電池が接続されたことによって電源制御部が電力を出力したことを示していなかった場合、前記第１の記憶手段から読み出した前記通信情報を用いてデータ通信を行う無線通信装置である。

これにより、イベント発生時の無線通信に必要な無線通信部や制御部の電源をオンし、無線通信を起動してイベント発生を相手に通知し、イベントの通知が完了すると無線通信を切断し無線通信部や制御部の電源をオフできるので、イベント発生待ちにおける消費電力を抑えることができる。又、新規の電池が接続された後の最初の動作時のみ相手と予め決められた通信情報を決定するための制御コマンドの通信を行い、その通信情報を記憶し、イベント発生時の通信時は、記憶した通信情報を利用してデータ通信を行うので、イベント発生待ちで無線通信に必要な無線通信部や制御部の電源をオフしていてもイベント発生時の通信時は、通信情報を決定するための制御コマンドの通信が不要となり、通信時間が短縮され消費電力を抑えることができる。

又、本発明の一態様に係る無線通信装置は、前記制御部は、前記出力要因表示手段が電池が接続されたことによって電源制御部が電力を出力したことを示していた場合の予め決められた前記通信情報を決定するための制御コマンドの通信において、前記パケット番号を予め決められた初期値にするための制御コマンドの通信をおこない、前記第１の記憶手段にパケット番号を記憶し、データ通信によってパケット番号が更新された場合、
前記第１の記憶手段によって記憶されたパケット番号を更新する無線通信装置である。

これにより、新規の電池が接続された後の最初の動作時のみパケット番号を初期化するための制御コマンドの通信を行い、データ通信時はパケットに付けたパケット番号を更新するようにして通信を行い、通信終了時に、無線通信部や制御部の電源をオフできるようになり、消費電力を抑えることができる。

又、本発明の一態様に係る無線通信装置は、不揮発性メモリで構成された第２の記憶手段を備え、前記第１の記憶手段に電池より直接電力を供給し、前記制御部は、前記通信情報の一部を前記第１の記憶手段に記憶し、残りを第２の記憶手段に記憶し、データ通信時に前記第１の記憶手段と前記第２の記憶手段から読み出した前記通信情報を用いてデータ通信を行う無線通信装置無線通信装置である。
又、これにより、パケット番号を不揮発性メモリに保存する必要が無くなり、不揮発性メモリの書き込みの際に一定回数ごとに書き込みアドレスを変えるなどの回数制限を越えないようにする制御が不要となり、制御を簡素化できる。
又、本発明の一態様に係る無線通信装置は、前記電源制御手段を介して前記第２の記憶手段に電力が供給される無線通信装置である。

これにより、データ通信を行わないイベント待ちの状態において第２の記憶手段で消費される電力をなくすことができる。

又、本発明の一態様に係る無線通信装置は、通信信号を予め決められた暗号鍵を用いて暗号化して通信を行う無線通信装置であって、前記制御部は、前記出力要因表示手段が電池が接続されたことによって電源制御部が電力を出力したことを示していた場合の予め決められた前記通信情報を決定するための制御コマンドの通信において、暗号鍵を生成するための制御コマンドの通信をおこない、前記第１の記憶手段に暗号鍵を記憶し、パケットの一部又は全部を前記暗号鍵を用いて暗号化し通信を行うことを特徴とした無線通信装置である。

これにより、新規の電池が接続された後の最初の動作時のみ暗号鍵を生成しするための制御コマンドの通信を行い、イベント発生で起動されたデータ通信時は、暗号鍵を生成する制御コマンドの通信を行うことなく暗号鍵を使用した暗号通信を行うことができ、通信時間を長くすることなく暗号通信によるデータ通信ができる。

又、本発明の一態様に係る無線通信装置は、前記制御部は、前記出力要因表示手段が電池が接続されたことによって電源制御部が電力を出力したことを示していた場合、前記第２の記憶手段に記憶された通信情報の一部を前記第１の記憶手段に書き込み、データ通信時に前記第２の記憶手段に記憶されていた前記通信情報を前記第１の記憶手段から読み出しデータ通信を行う無線通信装置である。

これにより、無線通信装置ごとに異なる通信情報で通常の動作で変更されない通信情報（例えば、通信相手の識別符号や自己の識別符号等）を前記第２の記憶手段に記憶し、新規の電池が接続された後の最初の動作時のみ前記第２の記憶手段より前記第１の記憶手段に書き込み、データ通信時は、前記第１の記憶手段に記憶された通信情報を参照して動作することができる。従って、データ通信のために制御部に電源が供給され通信を行う場合に前記第２の記憶手段から読み出すデータ量を減らすことができるので、前記第２の記憶手段に読み込みに時間がかかるＥＥＰＲＯＭのようなデバイスを用いた場合に、無線通信部や制御部の電源をオンする時間を短くできるようになり、消費電力を抑えることができる。

本発明の実施の形態１に係る無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムの一例を示す図本発明の実施の形態１に係る親機の構成の一例を示すブロック図本発明の実施の形態１に係るセンサの構成の一例を示すブロック図発明の実施の形態１に係る親機とセンサ間の無線通信で送受信される信号と動作の一例を示す図本発明の実施の形態１に係る親機とセンサ間のセンサ電池接続後の無線通信で送受信される信号と動作の一例を示す図

以下、本発明の実施の形態について説明する。

（実施の形態１）
［コードレス電話の構成］
実施の形態１に係る無線通信装置の構成例について説明する。図１は、本実施の形態に係る無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムの一例を示す図である。

図１に示す本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムは、外線通話や内線通話の電話機能、窓開閉を宅内、宅外に通知する防犯機能を実現するシステムであり、親機１、センサＡ２、センサＢ２、電話子機Ａ３、電話子機Ｂ３、ルータ４、スマートフォン５で構成される場合の例を示した。尚、以下の説明では、同一の機能を有するセンサＡ２、センサＢ２をセンサ２と、同様に、電話子機Ａ３、電話子機Ｂ３を電話子機３と記載する。

図１に示す本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムは、親機１とセンサ２間、及び、親機１と電話子機３間は、例えば、ＤＥＣＴ方式の無線通信によって通信が可能であり、親機１とルータ４間は、例えば、ＷｉＦｉ方式の無線通信によって通信が可能である。そして、親機１はルータ４を介しインターネットを経由してスマートフォン５と接続される。

図１に示す本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムを利用して、使用者は、電話子機３を使用して電話の外線通話や内線通話を行う。

図１に示す本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムは、通常モードと防犯モードで動作する。防犯モードは、窓が開いたことをアラーム等で使用者に通知するモードで、通常モードは、窓が開いたことを通知しないモードである。使用者は、外出時や就寝時に防犯モードを起動し、泥棒の侵入に備える。ホームオートメーションネットワークシステムが、防犯モードで動作している場合、センサ２より親機１に窓が開いたことが通知されると、親機１は、電話子機３に窓が開いたことを通知し、親機１、電話子機３でアラームを鳴らし、各部屋にいる在宅者に窓が開いたことを通知する。又、親機１は、電話回線を経由して指定された電話番号に発信し、相手が応答すると、窓が開いたこと通知する音声メッセージを送信する。又、親機１は、ルータ４、インターネットを経由して、登録されたアドレスに窓が開いたこと通知する電子メールを送信し、スマートフォンの使用者に窓が開いたことを通知する。

［親機１の構成］
親機１の構成例について説明する。図２は、親機１の構成例を示すブロック図である。

図２において、親機１は、無線通信部１０１、音声処理部１０２、報知部１０３、操作部１０４、表示部１０５、ＲＡＭ（パケット番号記憶部）１０６、ＥＥＰＲＯＭ１０７、ＲＯＭ１０８、電源部１１０、制御部１２０を有する。

無線通信部１０１は、センサ２、電話子機３、ルータ４とそれぞれの機器に応じた所定の方式で、無線リンクの確立やデータ通話のための制御データやパケットの送受信を行う。なお、本明細書において「無線通信」とは、無線送信および無線受信を含むものとする。

音声処理部１０２は、電話回線から入力された音声信号をデジタル信号に変換し、電話子機３への送信用の音声データを生成すると共に、電話子機３から受信した音声データや窓が開いたことを通知する音声ガイダンスのデータをアナログ信号に変換し電話回線に出力する。

報知部１０３は、防犯モードで動作している場合、センサ２より親機１に窓が開いたことが通知されると、報知音を出力する。

操作部１０４は、ユーザの操作を受け付けるためのボタンである。ユーザの操作は、例えば、報知音を停止させる操作、防犯モードと通常モードを切り替える操作等である。

表示部１０５は、ユーザに対して情報を表示する。情報は、例えば、現在の動作状態が防犯モードか通常モードかを示す情報である。

ＲＡＭ（パケット番号記憶部）１０６は、親機１の制御プログラムを実行するために必要な情報のうち電源オフ時に保持する必要がないデータを記憶するために使用される。センサから送信されてくるパケット番号の管理用の記憶部も含まれ、以下、ＲＡＭ（パケット番号記憶部）１０６の全体を示す場合、ＲＡＭ１０６、ＲＡＭ（パケット番号記憶部）１０６のパケット番号の管理用の記憶部のみを示す場合、パケット番号記憶部１０６と記載する。

ＥＥＰＲＯＭ１０７は、親機１の制御プログラムを実行するために必要な情報のうち電源オフ時にも保持する必要があるデータを記憶するために使用される。例えば、センサ２、電話子機３と無線通信を行うのに必要な、自分や相手を識別するための識別するための識別番号や窓が開いたことを宅外に通知する場合の相手の電話番号やメールアドレス等が記憶されている。

ＲＯＭ１０８は、親機１の制御プログラムが入ったメモリである。

電源部１１０は、１００Ｖの商用電源から親機１の各部が動作するのに必要な直流の電流を作り出し、親機１の各ブロックに供給する。（各部への接続は、図示せず）

制御部１２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成され、上記各部と連携することで、親機１全体の動作を制御する。尚、制御部１２０の動作の詳細については、後述する。

なお、親機１が備える機能部は、図２に示す１０１〜１２０に限定されるものではなく、その他の機能部を備えてもよい。その他の機能部は、親機１の主要機能を実現するためのものであってもよいし、主要機能を補助する補助機能を実現するためのものであってもよい。

［センサ２の構成］
センサ２の構成例について説明する。図３は、センサ２の構成例を示すブロック図である。

図３において、センサ２は、無線通信部２０１、ＲＡＭ２０２、第２通信情報記憶部２０４、ＲＯＭ２０６、バッテリー２１０、電源制御部２１１、センサ部２１２、第１通信情報記憶部２１３、出力要因表示部２１４、制御部２２０を有する。

無線通信部２０１は、親機１と所定の方式で、無線リンクの確立やデータ通話のための制御データやパケットの送受信を行う。

ＲＡＭ２０２は、センサ２の制御プログラムを実行するために必要な情報のうち電源制御部によって電源の供給が停止された際に保持する必要がないデータを記憶するために使用される。

第２通信情報記憶部２０４は、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリであり、センサ２の制御プログラムを実行するために必要な情報のうち電源がオフ時にも保持する必要があるデータを記憶するために使用される。例えば、親機１と無線通信を行うのに必要な、自分や相手を識別するための識別するための識別番号、暗号鍵を生成する際に必要な認証コード等が記憶されている。

ＲＯＭ２０６は、センサ２の制御プログラムが入ったメモリである。

バッテリー２１０は、センサ２の動作に必要な電力を供給する電池である。例えば、定格出力３Ｖのリチウム電池等が利用される。センサ部２１２、及び、第１通信情報記憶部２１３は、バッテリー２１０から直接電力が供給され、無線通信部２０１、ＲＡＭ２０２、第２通信情報記憶部２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０は、バッテリー２１０から電源制御部２１１を介して電力が供給される。

電源制御部２１１は、センサ部２１２からの信号に応じてバッテリー２１０から供給された電源を無線通信部２０１、ＲＡＭ２０２、第２通信情報記憶部２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０に供給し、制御部２２０からの信号に応じて無線通信部２０１、ＲＡＭ２０２、第２通信情報記憶部２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０に供給する電力を遮断する。又、電池が新たに装着され、バッテリー２１０からの電力が供給され始めた場合は、バッテリー２１０から供給された電源を無線通信部２０１、ＲＡＭ２０２、第２通信情報記憶部２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０に供給する。

センサ部２１２は、窓が開いたことを検知して電源制御２１１に無線通信部２０１、ＲＡＭ２０２、第２通信情報記憶部２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０に供給させるための信号（電源オン信号と記す）を出力する。

第１通信情報記憶部２１３は、センサ２の制御プログラムを実行するために必要な情報のうち電源がオフ時にも保持する必要があるデータで通信ごとに書き換えが必要なデータを記憶するために使用される。例えば、このようなデータとしてはパケット番号等記憶されている。又、第１通信情報記憶部２１３は、無線通信装置ごとに異なる通信情報で通常の動作で変更されない通信情報を記憶するために使用される。例えば、このようなデータとしては親機１と無線通信を行うのに必要な、自分や相手を識別するための識別するための識別番号、暗号鍵等が上げられる。自分や相手を識別するための識別するための識別番号は、電池が新たに装着され、センサ２が初めて動作する際に、第２通信情報記憶部２０４より読み込まれ、暗号鍵は、電池が新たに装着された際の親機１との通信情報を決定するための制御コマンドの通信によって得られる。

出力要因表示部２１４は、電池が新たに装着されたことにより無線通信部２０１、ＲＡＭ２０２、第２通信情報記憶部２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０に供給されたのかセンサ部２１２からの信号に応じて無線通信部２０１、ＲＡＭ２０２、第２通信情報記憶部２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０に供給されたのか、即ち、電源制御部２１１が電力の供給を行うようになった要因を表示する。

制御部２２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成され、上記各部と連携することで、センサ２全体の動作を制御し、センサ部２１２が、窓が開いたことを検知した際、無線通信を起動し、窓が開いたことを親機１に通知し、無線通信を停止し、電源制御２１１に無線通信部２０１、ＲＡＭ２０２、第２通信情報記憶部２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０への電源供給を遮断させるための信号（電源オフ信号と記す）を出力する。又、制御部２２０は、出力要因表示部２１４によって電池が新たに装着されたことにより電源が供給されたことが表示されていた場合、暗号鍵の生成やパケット番号の初期化を行うための無線通信を行う。尚、制御部２２０の動作の詳細については、後述する。

なお、センサ２が備える機能部は、図３に示す２０１〜２２０に限定されるものではなく、その他の機能部を備えてもよい。その他の機能部は、センサ２の主要機能を実現するためのものであってもよいし、主要機能を補助する補助機能を実現するためのものであってもよい。

［親機１及びセンサ２の動作］
以下、上述した本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムの動作例について説明する。

図４は、窓が開いたことを検知したときの親機１とセンサ２間の無線通信で送受信される信号と動作の一例を示す図である。

センサ２は待機状態では、センサ部２１２と第１通信情報記憶部２１３のみに電力が供給され、センサ部２１２は、窓が開いたことを検知するように動作する。（Ｓｔｅｐ：１００）。

一方、親機１は、待機状態では、制御部１２０が、センサが親機を認識し同期をとるための信号（以下制御信号と記す）を送信しながら、センサからの信号を受信できるよう無線通信部１０１を制御するように動作する（Ｓｔｅｐ：２００）。

センサ２のセンサ部２１２で窓が開いたことが検知されると、センサ部２１２は、電源制御部２１１に電源オン信号を出力し（Ｓｔｅｐ：１０１）、電源制御部２１１を介し電力が制御部２２０等に供給され（Ｓｔｅｐ：１０２）、親機との無線通信を行う制御が開始される。又、このとき、出力要因表示部２１４は、センサ部２１２からの信号で電源が供給されたことを表示する。

電源が供給され動作を開始した制御部２２０は、第1の通信情報記憶部より親機の識別番号、自分の識別番号を読みこみ、親機の識別番号を用いて親機との同期を確立し、自分の識別番号を通知して無線通信を起動するよう、無線通信部２０１を制御する（Ｓｔｅｐ：１０３）。例えば、親機１とセンサ２がＤＥＣＴ方式の無線通信で通信を行う場合、親機１はＴＤＭＡのフレーム、スロットの同期を取るための制御信号を送信し、センサ２は、制御信号を受信することにより親機１とのＴＤＭＡのフレーム、スロットの同期を確立し、ＴＤＭＡ方式で無線通信を行う。このとき、親機１は、制御信号にＥＥＰＲＯＭ１０７に格納されている識別番号を送信し、センサ２に通知することにより、センサ２は、自分が所属するホームオートメーションネットワークシステムの親機１を特定する。

親機１との同期が完了するとセンサ２の制御部２２０は、出力要因表示部でセンサ部２１２からの信号で電源が供給されたことが表示されていた場合、暗号鍵を第１通信情報記憶部２１３より読み込み、親機１にパケット無線リンク確立要求と窓が開いたことを通知するメッセージを暗号鍵を用いて暗号化し暗号化されたデータをパケット化したパケットを親機１に送信し、送達確認を行うように制御をおこなう（Ｓｔｅｐ：１０４）。このとき制御部２２０は、パケットに付する送達確認用のパケット番号を第１通信情報記憶部２１３より読み込み、次回のパケット送信に備え第１通信情報記憶部２１３に記憶されたパケット番号を更新するように制御を行う。又、制御部２２０は、第２通信情報記憶部２０４に格納してある識別番号を読み出し、無線確立要求のメッセージの一部として読み出した識別番号を送信するように制御を行う。

一方、親機１の制御部１２０は、センサ２からのパケット無線確立要求を受信すると送られてきたセンサ２の識別番号とＥＥＰＲＯＭ１０７に記憶されたセンサ毎の識別番号を照合し、どのセンサから送られてきた信号かを判断し、登録された子機からのパケット無線確立要求であった場合は、パケット無線確立確認をセンサ２に送信しパケット通信用の無線リンクを確立する（Ｓｔｅｐ：２０１）。

そして、制御部１２０は、パケット番号記憶部１０６に記憶されたパケット番号の中から対応するセンサのパケット番号を読み出し、送られてきたパケット番号と比較し同じか否かを判断する。送られてきたパケット番号とパケット番号記憶部１０６に記憶された該当するセンサのパケット番号が等しかった場合、パケットで送られてきたメッセージ、即ち、窓が開いたことを通知するメッセージの受信処理、例えば、報知部１０３でアラームの起動や電話子機３、スマートフォン５へ窓が開いたことを通知する処理を行い、次回のパケット受信に備えパケット番号記憶部１０６に記憶された該当するセンサ２に対応するパケット番号を更新し、センサ２にパケットを受信したこと通知する送達確認（ＡＣＫ）を送るように制御を行う（Ｓｔｅｐ：２０２）。

センサ２と親機１は、送達確認（ＡＣＫ）の送受信が完了し、パケット通信停止準備が整うと双方から、パケット通信停止準備が整ったことを通知するパケット切断準備完了のメッセージを送る（Ｓｔｅｐ：１０５）（Ｓｔｅｐ：２０３）。

センサ２と親機１は、パケット切断準備完了を受信し相手がパケット通信の停止準備が整ったことを認識すると、パケット無線リンクの切断を通知するパケット無線リンク切断を送信し、パケット通信のための送受信動作を停止する（Ｓｔｅｐ：１０６）（Ｓｔｅｐ：２０４）。

パケット通信のための送受信動作を停止すると、センサ２の制御部２２０は、電源制御部２１１へ電源オフ信号を出力し、無線通信部２０１、ＲＡＭ２０２、第２通信情報記憶部２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０への電源供給が遮断され（Ｓｔｅｐ：１０７）、窓が開いたことを検知する待機状態へ移行する（Ｓｔｅｐ：１０８）。

同様に、パケット通信のための送受信動作を停止すると、親機１もセンサからの通信を待ち受ける待機状態に移行する（Ｓｔｅｐ：２０５）。

尚、親機１とセンサ２がＤＥＣＴ方式の無線通信で通信を行う場合、パケット無線リンク確立要求は、ＭＡＣレイヤの制御用メッセージのｅｘｐｅｄｉｔｅｄ＿ａｃｃｅｓｓ＿ｒｅｑｕｅｓｔ、パケット無線リンク確立確認は、ＭＡＣレイヤの制御用メッセージのｂｅａｒｅｒ＿ｃｏｎｆｉｒｍ、パケット切断準備完了は、ＭＡＣレイヤの制御用メッセージのｒｅａｄｙ＿ｆｏｒ＿ｒｅｌｅａｓｅ、パケット無線リンク切断は、ｅｘｐｅｄｉｔｅｄ＿ｒｅｌｅａｓｅと呼ばれるメッセージとなる。又、データのパケット化はＤＬＣレイヤで規定されたＦＵ１０ａのフォーマットに沿って行い、送達確認のメッセージ（ＡＣＫ）は、ＤＬＣレイヤで規定されたＦＵ１０ｄのフォーマットで構築される。

次に、上述した本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムにおいて、稼動中にセンサ２の電池が再接続された場合の動作例について説明する。

図５は、親機とセンサ間のセンサ電池接続後の無線通信で送受信される信号と動作の一例を示す図である。

上述の図４のＳｔｅｐ：２００で説明と同様に、親機１は、待機状態では、制御部１２０が、センサ２が親機を認識し同期をとるための制御信号を送信しながら、センサ２からの信号を受信できるよう無線通信部１０１を制御するように動作する（Ｓｔｅｐ：４００）。

一方、センサ２は、電池がはずされた状態（Ｓｔｅｐ：３００）から、電池が接続されると（Ｓｔｅｐ：３０１）、電源制御部２１１を介し電力が制御部２２０等に供給され（Ｓｔｅｐ：３０２）、親機１との無線通信を行う制御が開始される。又、このとき、出力要因表示部２１４は、電池が接続されたことによって電源制御部２１１が電力を出力したことを表示する。

電源が供給され動作を開始した制御部２２０は、出力要因表示部で電池が接続されたことによって電源が供給されたことが表示されていた場合、第２の通信情報記憶部より親機の識別番号、自分の識別番号、親機の識別番号を用いて親機との同期を確立し、自分の識別番号を通知して無線通信を起動するよう、無線通信部２０１を制御する（Ｓｔｅｐ：３０３）。例えば、親機１とセンサ２がＤＥＣＴ方式の無線通信で通信を行う場合、親機１はＴＤＭＡのフレーム、スロットの同期を取るための制御信号を送信し、センサ２は、制御信号を受信することにより親機１とのＴＤＭＡのフレーム、スロットの同期を確立し、ＴＤＭＡ方式で無線通信を行う。このとき、親機１は、制御信号にＥＥＰＲＯＭ１０７に格納されている識別番号を送信し、センサ２に通知することにより、センサ２は、自分が所属するホームオートメーションネットワークシステムの親機１を特定する。

親機１との同期が完了するとセンサ２の制御部２２０は、出力要因表示部で電池が接続されたことによって電源が供給されたことが表示されていた場合、親機１に無線リンク確立要求を送信するように無線通信部２０１を制御し（Ｓｔｅｐ：３０４）親機１は、無線リンク確立要求を受信すると、親機１の制御部１２０は、センサに無線リンク確立確認を送信するように無線通信部１０１を制御し（Ｓｔｅｐ：４０４）、親機１とセンサ２の間の位置登録と呼制御メッセージの通信を行うための無線リンクが起動される。

位置登録と呼制御メッセージの通信を行うための無線リンクが起動されると、センサ２は、第２通信情報記憶部２０４に格納してある識別番号を読み出し、位置登録要求のメッセージの一部として読み出した識別番号を送信し（Ｓｔｅｐ：３０５）、親機１は、ＥＥＰＲＯＭ１０７に記憶されたセンサ毎の識別番号を照合し、どのセンサから送られてきた信号かを判断する（Ｓｔｅｐ：４０５）。

引き続き、親機１は、登録された子機からの位置登録要求であった場合は、認証要求のメッセージを送信し（Ｓｔｅｐ：４０６）、認証要求を受信したセンサ２は認証応答のメッセージを送信する（Ｓｔｅｐ：３０６）。このとき、親機１は、適当な乱数を発生し、認証要求のメッセージでセンサ２に乱数を通知する。センサ２は送られてきた乱数と第２通信情報記憶部２０４に格納してある認証コードを利用して、予め決められた演算によって、認証応答用の数値と暗号鍵を生成し、認証応答用の数値を認証応答のメッセージで親機に送信し、暗号鍵を第２通信情報記憶部２０４に格納する。親機１は、認証要求で送信した乱数とＥＥＰＲＯＭ１０７に記憶されたセンサ毎の認証コードをもちいて、センサ２と同様に認証応答用の数値と暗号鍵を求め、センサ２から送られてきた認証応答用の数値と一致すると、ＥＥＰＲＯＭ１０７に記憶されたセンサ毎の対応する暗号鍵を新たに生成した暗号鍵に書き換える。

認証確認と暗号鍵の生成が正しく終了すると、親機２は、位置登録受付のメッセージをセンサーに送信し（Ｓｔｅｐ：４０７）、センサーは、位置登録受付のメッセージを受信するとＳｔｅｐ：３０６で生成した暗号鍵を第２通信情報記憶部２０４に格納する。

引き続き、センサ２は、第２通信情報記憶部２０４に格納してある識別番号を読み出し、呼接続要求のメッセージの一部として読み出した識別番号を送信し（Ｓｔｅｐ：３０８）、親機１は、ＥＥＰＲＯＭ１０７に記憶されたセンサ毎の識別番号を照合し、どのセンサから送られてきた信号かを判断し、登録された子機からの呼接続要求であった場合は、呼接続通知を送信し、センサ２に呼接続が完了し呼制御メッセージの通信が可能になったことを通知する（Ｓｔｅｐ：４０８）。

呼制御メッセージの通信が可能になると、センサ２は、パケット通信を起動するためのパケットサービス起動要求を送信し（Ｓｔｅｐ：３０９）、親機１は、パケットサービス起動要求を受信するとパケットサービス起動受付を送信する（Ｓｔｅｐ：４０９）。

パケットサービスの起動が完了するとセンサ２の制御部２２０は、第１通信情報記憶部２１３に記憶されたパケット番号を予め決められた初期値（例えば、０）に書き換え、親機１の制御部１２０は、パケット番号記憶部１０６に記憶されたパケット番号をセンサ２と同じあらかじめ決められた初期値（例えば、０）に書き換える。

又、パケットサービスの起動が完了すると、センサ２は、呼接続を解放するための呼解放要求を送信し（Ｓｔｅｐ：３１０）、親機１は、呼解放要求を受信すると呼解放確認を送信する（Ｓｔｅｐ：４１０）。

そして双方より無線リンク切断完了のメッセージを送信し、呼制御メッセージの通信を行うための送受信動作が停止し（Ｓｔｅｐ：３１１）（Ｓｔｅｐ：４１１）、センサ２の制御部２２０は、第1の通信情報記憶部に親機の識別番号、自分の識別番号を書き込み、電源制御部２１１へ電源オフ信号を出力し、無線通信部２０１、ＲＡＭ２０２、第２通信情報記憶部２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０への電源供給が遮断され（Ｓｔｅｐ：３１２）、窓が開いたことを検知する待機状態（上述の図４で説明したＳｔｅｐ：１００の状態）へ移行する（Ｓｔｅｐ：３１３）。

同様に、位置登録と呼制御メッセージの通信のための送受信動作を停止すると、親機１もセンサ２からの通信を待ち受ける待機状態に移行する（Ｓｔｅｐ：４１２）。尚、このＳｔｅｐ：４１２の状態は、上述の図４で説明したＳｔｅｐ：２００の状態と同じである。

尚、親機１とセンサ２がＤＥＣＴ方式の無線通信で通信を行う場合、無線リンク確立要求は、ＭＡＣレイヤの制御用メッセージのａｃｃｅｓｓ＿ｒｅｑｕｅｓｔ、無線リンク確立確認は、ＭＡＣレイヤの制御用メッセージのｂｅａｒｅｒ＿ｃｏｎｆｉｒｍ、位置登録要求は、ＮＷＫレイヤの制御メッセージのＬＯＣＡＴＥ＿ＲＥＱＵＥＳＴ、認証要求は、ＮＷＫレイヤの制御メッセージのＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ＿ＲＥＱＵＥＳＴ、認証応答は、ＮＷＫレイヤの制御メッセージのＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ＿ＲＥＰＬＹ、位置登録受付は、ＮＷＫレイヤの制御メッセージのＬＯＣＡＴＥ＿ＡＣＣＥＰＴ、呼接続要求は、ＮＷＫレイヤの制御メッセージのＣＣ−ＳＥＴＵＰ、呼接続通知は、ＮＷＫレイヤの制御メッセージのＮＷＫＣＣ−ＣＡＬＬ−ＰＲＯＣ、呼解放要求は、ＮＷＫレイヤの制御メッセージのＮＷＫＣＣ−ＲＥＬＥＡＳＥ、呼解放確認は、ＮＷＫレイヤの制御メッセージのＣＣ−ＲＥＬＥＡＳＥ−ＣＯＭ、無線リンク切断は、ｒｅｌｅａｓｅと呼ばれるメッセージとなる。又、ＤＥＣＴ方式の無線通信で通信を行う場合、ＮＷＫレイヤのメッセージを送受信するためのＤＬＣレイヤの起動の手続きが無線リンクの確立後に必要となるが、この例では割愛している。

尚、上述した図４、図５を用いた動作説明では、図５のＳｔｅｐ：３１３で親機の識別番号、自分の識別番号を第１の通信情報記憶部に書き込み、図４のＳｔｅｐ：１００で親機の識別番号、自分の識別番号を第１の通信情報記憶部に読み出す場合の動作について説明を行ったが、図５のＳｔｅｐ：３１３で親機の識別番号、自分の識別番号を第１の通信情報記憶部に書き込む動作を行わずに、図４のＳｔｅｐ：１００で親機の識別番号、自分の識別番号を第２の通信情報記憶部に読み出すように動作してもよい。

又、上述した図４、図５を用いた動作説明では、暗号鍵を第１の通信情報記憶部に記憶する場合の動作を説明したが、暗号鍵は、第２の通信情報記憶部に記憶し、第２の通信情報記憶部より読み込むように動作してもよい。

又、上述した説明では、第１の通信情報記憶部、第２の通信情報記憶部に記憶された情報を制御部２２０が読み込んで動作する例を示したが、制御部１２０は、動作を開始した際に第１の通信情報記憶部、第２の通信情報記憶部から読みこんだ情報をＲＡＭ２０２に記憶し、書き込んだＲＡＭ２０２の情報を読み込んで親機１との通信を行い、通信終了時の電源オフの信号を出力する際に、ＲＡＭ２０２の情報が更新されていた場合、第１の通信情報記憶部、第２の通信情報記憶部の情報を更新するように動作してもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明した。上記のように、本発明の無線通信装置は、データの送信が必要なときのみに送受信を起動しパケットを送信するので、無線通信装置の低消費電力化に有効である。

又、本発明の無線通信装置は、データの送信が必要なときのみ制御部や無線部に電源を供給して動作することが可能であるため、無線通信装置の低消費電力化に有効である。

又、パケット通信を起動しパケットを送信するために必要な制御メッセージの交換が少ないため、通信時間を短くでき、通信時の低消費電力化に有効であり、応答時間の短縮に効果的である。

又、パケット番号の記憶用の手段としてEEPROMのような不揮発性メモリを使用する必要性が無くなるので、無線通信装置に使用する不揮発性メモリの容量を小さくできコスト低減の効果を有し、また、不揮発性メモリへの書き込み制限を考慮した制御が不要となるため、システムの構築が容易となる効果がある。

又、無線通信装置の電池交換等で、パケット番号等のパケット通信に必要なパラメータを失った場合でも、簡単な手続きでパケット通信の再開ができるようになり、電池交換時に使用者による特別な操作を必要とせず利便性が向上する効果がある。

本発明に係る無線通信装置は、ホームネットワークを構築するための無線通信装置として有用である。

１親機
２センサ（センサＡ、センサＢ）
３電話子機（電話子機Ａ、電話子機Ｂ）
４ルータ
５スマートフォン
１０１、２０１無線通信部
１０２音声処理部
１０３報知部
１０４操作部
１０５表示部
１０６ＲＡＭ（パケット番号記憶部）
２０２ＲＡＭ
１０７ＥＥＰＲＯＭ
２０４第２通信情報記憶部（ＥＥＰＲＯＭ）
１０８、２０６ＲＯＭ
１１０電源部
２１０バッテリー
２１１電源制御部
２１２センサ部
２１３第１通信情報記憶部
２１４出力要因表示部
１２０、２２０制御部

本発明の一態様に係る無線通信装置は、パケット番号を含むデータパケットを通信相手に送信する無線通信装置であって、電池と、前記電池から電力が供給され、前記パケット番号を記憶する第１記憶手段と、不揮発性メモリで構成され、識別番号を記憶する第２記憶手段と、前記電池から電力が供給され、イベントの発生を検知するイベント検知手段と、制御手段と、前記制御手段の制御に基づいて前記通信相手との間でデータパケットの送受信を行う無線通信手段と、前記電池が新たに装着された場合、あるいは、前記イベント検知手段がイベントの発生を検知した場合、前記第２記憶手段、前記制御手段および前記無線通信手段に前記電池の電力を供給し、前記制御手段の指示により、前記第２記憶手段、前記制御手段および前記無線通信手段への前記電力の供給を遮断する接続制御手段と、を具備し、前記制御手段は、前記イベント検知手段がイベントの発生を検知した場合、無線リンクの確立要求、イベントの発生を通知するメッセージおよび前記第１記憶手段に記憶されたパケット番号を含むデータパケットを生成して前記無線通信手段から前記通信相手に送信させ、前記通信相手から送達確認が受信されると前記第１記憶手段に記憶されたパケット番号を更新し、前記接続制御手段に前記電力の供給の遮断を指示し、前記電池が新たに装着された場合、前記第２記憶手段に記憶された前記識別番号を用いて前記通信相手との間で同期を確立し、前記第１記憶手段に記憶されたパケット番号を予め決められた初期値に書き替え、前記接続制御手段に前記電力の供給の遮断を指示する、無線通信装置である。

又、新規の電池が接続された後の最初の動作時のみパケット番号を初期化するための制御コマンドの通信を行い、データ通信時はパケットに付けたパケット番号を更新するようにして通信を行い、通信終了時に、無線通信部や制御部の電源をオフできるようになり、消費電力を抑えることができる。

又、パケット番号を不揮発性メモリに保存する必要が無くなり、不揮発性メモリの書き込みの際に一定回数ごとに書き込みアドレスを変えるなどの回数制限を越えないようにする制御が不要となり、制御を簡素化できる。

又、データ通信を行わないイベント待ちの状態において第２の記憶手段で消費される電力をなくすことができる。

又、無線通信装置ごとに異なる通信情報で通常の動作で変更されない通信情報（例えば、通信相手の識別符号や自己の識別符号等）を前記第２の記憶手段に記憶し、新規の電池が接続された後の最初の動作時のみ前記第２の記憶手段より前記第１の記憶手段に書き込み、データ通信時は、前記第１の記憶手段に記憶された通信情報を参照して動作することができる。従って、データ通信のために制御部に電源が供給され通信を行う場合に前記第２の記憶手段から読み出すデータ量を減らすことができるので、前記第２の記憶手段に読み込みに時間がかかるＥＥＰＲＯＭのようなデバイスを用いた場合に、無線通信部や制御部の電源をオンする時間を短くできるようになり、消費電力を抑えることができる。

本発明は、無線通信装置およびその制御方法に関する。

本発明の目的は、セキュリティ性が高く、通信障害に強い低消費電力のパケット通信を行うことができる無線通信装置およびその制御方法を提供することである。

本発明の一態様に係る無線通信装置は、パケット番号を含むデータパケットを通信相手に送信する無線通信装置であって、電池から電力が供給され、前記パケット番号を記憶する第１記憶手段と、不揮発性メモリで構成され、識別番号を記憶する第２記憶手段と、前記電池から電力が供給され、イベントの発生を検知するイベント検知手段と、制御手段と、前記制御手段の制御に基づいて前記通信相手との間でデータパケットの送受信を行う無線通信手段と、前記電池が新たに装着された場合、あるいは、前記イベント検知手段がイベントの発生を検知した場合、前記第２記憶手段、前記制御手段および前記無線通信手段に前記電池の電力を供給し、前記制御手段の指示により、前記第２記憶手段、前記制御手段および前記無線通信手段への前記電力の供給を遮断する接続制御手段と、を具備し、前記制御手段は、前記電力が当該制御手段に供給されると、前記イベントの発生により電力が供給されたのか、あるいは前記電池が新たに装着されたことにより電力が供給されたのかを判断し、前記イベントの発生により電力が供給されたと判断した場合には、無線リンクの確立要求、イベントの発生を通知するメッセージおよび前記第１記憶手段に記憶されたパケット番号を含むデータパケットを生成して前記無線通信手段から前記通信相手に送信させ、前記通信相手から送達確認が受信されると前記第１記憶手段に記憶されたパケット番号を更新し、前記接続制御手段に前記電力の供給の遮断を指示し、前記電池が新たに装着されたことにより電力が供給されたと判断した場合には、前記第２記憶手段に記憶された前記識別番号を用いて前記通信相手との間で同期を確立し、前記第１記憶手段に記憶されたパケット番号を予め決められた初期値に書き替え、前記接続制御手段に前記電力の供給の遮断を指示する、無線通信装置である。

Claims

一方の無線通信装置から他方の無線通信装置にパケット番号を付したパケットを使用してデータ通信を行う無線通信装置であって、
電池が接続されたときに電池から供給された電力を出力し、
入力された信号に応じて電池から供給された電力を出力するか否かを切り替える電源制御手段と、
前記電源制御手段が電池から供給された電力を出力する状態になった要因を示す出力要因表示手段と、
電池より直接電力が供給されイベントの発生を検知して前記電源制御手段に電池から供給された電力を出力させるようにする信号を出力するイベント検知手段と
前記電源制御手段を介して電力が供給される無線通信手段と
通信に必要な通信情報を記憶する第１の記憶手段と
前記電源制御手段を介して電力が供給される無線通信のための制御を行うと共に前記電源制御手段に電池から供給された電力を出力させないようにする信号を出力する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記電源制御手段を介して電力が供給され動作を開始すると通信を開始するように前記無線通信手段を制御し、前記出力要因表示手段が電池が接続されたことによって電源制御部が電力を出力したことを示していた場合、予め決められた通信情報を決定するための制御コマンドの通信を行い、決定された前記通信情報を前記第１の記憶手段に記憶すると共に、決定された前記通信情報を用いてデータ通信を行い、前記出力要因表示手段が電池が接続されたことによって電源制御部が電力を出力したことを示していなかった場合、前記第１の記憶手段から読み出した前記通信情報を用いてデータ通信を行うことを特徴とした無線通信装置。
前記電源制御部は、
前記出力要因表示手段が電池が接続されたことによって電源制御部が電力を出力したことを示していた場合の予め決められた前記通信情報を決定するための制御コマンドの通信において、前記パケット番号を予め決められた初期値にするための制御コマンドの通信をおこない、
前記第１の記憶手段にパケット番号を記憶し、
データ通信によってパケット番号が更新された場合、
前記第１の記憶手段によって記憶されたパケット番号を更新することを特徴とした請求項１記載の無線通信装置。
不揮発性メモリで構成された第２の記憶手段を備え、前記第１の記憶手段に電池より直接電力を供給し、
前記電源制御部は、前記通信情報の一部を前記第１の記憶手段に記憶し、残りを第２の記憶手段に記憶し、データ通信時に前記第１の記憶手段と前記第２の記憶手段から読み出した前記通信情報を用いてデータ通信を行うことを特徴とした請求項１又は２記載の無線通信装置。
前記電源制御手段を介して前記第２の記憶手段に電力が供給されることを特徴とした請求項１ないし３のいずれかに記載の無線通信装置。
通信信号を予め決められた暗号鍵を用いて暗号化して通信を行う無線通信装置であって、
前記電源制御部は、
前記出力要因表示手段が電池が接続されたことによって電源制御部が電力を出力したことを示していた場合の予め決められた前記通信情報を決定するための制御コマンドの通信において、暗号鍵を生成するための制御コマンドの通信をおこない、
前記第１の記憶手段に暗号鍵を記憶し、パケットの一部又は全部を前記暗号鍵を用いて暗号化し通信を行うことを特徴とした請求項１ないし４のいずれかに記載の無線通信装置。
前記電源制御部は、
前記出力要因表示手段が電池が接続されたことによって電源制御部が電力を出力したことを示していた場合、前記第２の記憶手段に記憶された通信情報の一部を前記第１の記憶手段に書き込み、データ通信時に前記第２の記憶手段に記憶されていた前記通信情報を前記第１の記憶手段から読み出しデータ通信を行うことを特徴とした請求項３ないし５のいずれかに記載の無線通信装置。