JP2017046238A - 無線中継機器、制御装置、無線通信システム、及び参入方法 - Google Patents
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Abstract
Description
無線ネットワークに接続可能な無線フィールド機器の数は、管理装置の処理能力によって制限される。大規模な無線ネットワークを構築するためには、管理装置の処理能力の向上を図る(例えば、より高性能のCPU(中央処理装置)が搭載され、より多くのメモリが搭載されたハードウェアに変更する)必要がある。しかしながら、このような管理装置の処理能力の向上には限界があることから、大規模な無線ネットワークを構築することは困難である。
無線通信システムでは、既に無線ネットワークに参入している無線フィールド機器がデータの送受信を行うために必要な無線帯域に加えて、新たな無線フィールド機器を無線ネットワークに参入させるために行われるジョイン処理で用いられるデータの送受信を行うために必要な無線帯域を確保する必要がある。多くのフィールド機器を無線ネットワークに参入させようとすると、ジョイン処理で用いられるデータの送受信に必要となる無線帯域が増大する。無線通信システムでは割り当て可能な無線帯域は有限であるため、ジョイン処理で用いられるデータの送受信を行うために割り当てられる無線帯域の分だけ、無線ネットワークに接続可能な無線フィールド機器の最大数が減ってしまう。このように、無線帯域リソースの不足により、大規模な無線ネットワークを構築することは困難である。
上述したジョイン処理で用いられるデータは、無線フィールド機器と管理装置との間の通信経路上に配されている中継装置(無線ルータ)によって中継されることが多い。多くのフィールド機器を無線ネットワークに参入させようとすると、ジョイン処理で用いられるデータが増大するため、中継装置の消費電力も増大する。中継装置の消費電力が一定以下となるようにデータの中継量を制限してしまうと、無線ネットワークに参入可能な無線フィールド機器の数が制限されてしまう。このように、中継装置の消費電力の増大を抑えようとすると、大規模な無線ネットワークを構築することは困難である。
上述の通り、ジョイン処理のデータは、無線フィールド機器と管理装置との間の通信経路上に配されている中継装置(無線ルータ)によって中継されることが多いため、ジョイン処理が完了するまでにはある程度の時間を要してしまう。1万台を超える無線フィールド機器を無線ネットワークに参入させようとすると、全ての無線フィールド機器のジョイン処理が完了するまでに長時間を要してしまう(例えば、数日程度)。ジョイン処理に要する時間を現実的な時間に制限すると、無線ネットワークに参入可能な無線フィールド機器の数が制限されてしまう。このように、ジョイン処理に要する時間を制限すると、大規模な無線ネットワークを構築することは困難である。
また、本発明の無線中継機器は、前記第2無線ネットワークに参入する無線機器(11)に設定される設定情報(Q1)を格納する格納部(28)を備えることを特徴としている。
また、本発明の無線中継機器は、前記管理部が、前記格納部に格納された前記設定情報を用いて、前記第2無線ネットワークへの参入要求を送信した無線機器を前記第2無線ネットワークへ参入させるための参入処理を行うことを特徴としている。
また、本発明の無線中継機器は、前記管理部が、前記参入要求を送信した無線機器の参入処理に必要な前記設定情報が前記格納部に格納されていない場合には、前記設定情報の送信要求を上位の制御装置(17)に対して行うことを特徴としている。
また、本発明の無線中継機器は、前記管理部が、前記参入要求を送信した無線機器の認証に失敗した場合には、新たな前記設定情報の送信要求を上位の制御装置(17)に対して行うことを特徴としている。
また、本発明の無線中継機器は、前記管理部が、予め規定された期間にデータが得られない無線機器の設定情報を前記格納部から削除することを特徴としている。
ここで、本発明の無線中継機器は、前記管理部は、前記無線機器からのデータが得られなくなってから、無線通信の切断を判定するために規定された第1期間(T1)が経過し、且つ前記第2無線ネットワークへの再度の参入を考慮して規定された第2期間(T2)が経過した場合に、前記無線機器の設定情報を前記格納部から削除することを特徴としている。
また、本発明の無線中継機器は、前記管理部が、上位の制御装置(17)から送信されてくる前記設定情報の削除要求に基づいて、前記格納部に格納された前記設定情報の削除を行うことを特徴としている。
また、本発明の無線中継機器は、前記転送制御部が、前記格納部に格納された前記設定情報に基づいて、前記第2無線ネットワークに参入した無線機器に対するデータの送受信設定を行うことを特徴としている。
また、本発明の無線中継機器は、前記第2無線ネットワークを介して自機宛てに送信されてくるデータは暗号化されており、自機宛に送信されてくる前記データの復号を行い、前記転送先に転送される前記データの暗号化を行う暗号処理部(23)を備えることを特徴としている。
本発明の制御装置は、無線ネットワーク(N1)に参入している機器に対する制御を行う制御装置(17)であって、上記の何れかに記載の無線中継機器(12)に対し、前記第2無線ネットワークに参入している無線機器(11)に設定される設定情報を提供することを特徴としている。
また、本発明の制御装置は、前記無線中継機器に対し、前記設定情報の削除要求を行うことを特徴としている。
また、本発明の制御装置は、前記無線中継機器から転送されてくるデータに前記無線機器の近隣に位置する前記無線中継機器を示す近隣情報が含まれている場合には、該近隣情報で示される前記無線中継機器に対し、該近隣情報を送信した無線機器の設定情報を提供することを特徴としている。
本発明の無線通信システムは、無線ネットワーク(N1)を介した無線通信が可能な無線通信システム(1)において、上記の何れかに記載の無線中継機器(12)と、前記第1無線ネットワークの管理を行う管理装置(15)と、上記の何れかに記載の制御装置(17)とを備えることを特徴としている。
ここで、本発明の無線通信システムは、前記管理装置と前記制御装置とが1つの装置にされていることを特徴としている。
また、本発明の無線通信システムは、前記無線中継機器のデータの転送先に設定されたゲートウェイ(16)を備えることを特徴としている。
ここで、前記管理装置及び前記制御装置の少なくとも一方と前記ゲートウェイとが1つの装置にされていることを特徴としている。
本発明の参入方法は、無線機器(11)を無線ネットワーク(N1)に参入させる参入方法であって、上記の何れかに記載の無線中継機器(12)宛に、前記第2無線ネットワーク(N21、N22)への参入要求を送信するステップ(SA13、SA21、SD23)と、前記参入要求を送信した無線機器を前記第2無線ネットワークへ参入させるための参入処理を前記無線中継機器で行うステップ(SA14、SA15、SA22、SA23、SD25)とを有することを特徴としている。
また、本発明の参入方法は、前記無線中継機器からの送信要求に基づいて、上位の制御装置(17)が前記参入要求を送信した無線機器の参入処理に必要な設定情報を前記無線中継機器に送信するステップ(SA18)を有することを特徴としている。
或いは、本発明の参入方法は、前記無線中継機器から転送されてくるデータに前記無線機器の近隣に位置する前記無線中継機器を示す近隣情報が含まれている場合には、該近隣情報で示される前記無線中継機器に対し、該近隣情報を送信した無線機器の設定情報を提供するステップ(SD18)を有することを特徴としている。
図1は、本発明の一実施形態による無線通信システムの全体構成を示すブロック図である。図1に示す通り、本実施形態の無線通信システム1は、無線デバイス11(無線機器)、無線アダプタ12(無線中継機器)、無線ルータ13、バックボーンルータ14、システムマネージャ15、ゲートウェイ16、及び制御装置17を備える。かかる構成の無線通信システム1は、無線ネットワークN1を介したTDMA(Time Division Multiple Access:時分割多元接続)方式による無線通信が可能である。
図3は、本発明の一実施形態による無線中継機器としての無線アダプタの要部構成を示すブロック図である。図3に示す通り、無線アダプタ12は、無線通信部21、パケット中継部22、暗号処理部23、ゲートウェイ部24(転送制御部)、システムマネージャ部25(管理部)、広告送信処理部26、制御部27、及びメモリ28(格納部)を備えており、サブ無線ネットワークの管理を行うとともに、無線ネットワークN1を介するデータの中継を行う。
・ジョインキー…サブ無線ネットワークの参入処理で用いられる認証鍵
・更新周期…データの送受信を行う周期
・デバイス情報…各無線デバイスの特徴を示す情報
・センサ数…無線デバイスが保持しているセンサの数を示す情報
・通信リンク情報…通信タイミングを示す情報
・破棄時間情報…離脱した無線デバイスの設定情報を削除する時間を示す情報
図4は、本発明の一実施形態による制御装置の要部構成を示すブロック図である。図4に示す通り、制御装置17は、通信部31、格納装置32、及び制御部33を備えており、無線ネットワークN1に存在する無線デバイス11及び無線アダプタ12を統括して制御する。
図7は、本発明の一実施形態による参入方法の一例を示すタイミングチャートである。尚、ここでは、図1に示す無線デバイス11aが、システムマネージャ15が管理するメイン無線ネットワークN11から離脱しているものとし、この無線デバイス11aが、無線アダプタ12aが管理するサブ無線ネットワークN21に参入する場合の動作を例に挙げて説明する。また、図1に示す通り、サブ無線ネットワークN21には、無線デバイス11bのみが参入しており、この無線デバイス11bの設定情報(図5に示すエントリE2に格納された設定情報)のみが無線アダプタ12aのメモリ28に設定情報Q1として記憶されているものとする。
次に、無線アダプタが無線デバイスの設定情報を管理する管理方法について説明する。図8は、本発明の一実施形態で行われる設定方法の管理方法の一例を示すタイミングチャートである。尚、ここでは、前述した参入方法によってサブ無線ネットワークN21に参入した無線デバイス11aの電源が遮断された場合の動作を例に挙げて説明する。このような管理を行うのは、サブ無線ネットワークN21に参入している無線デバイス11aの管理を厳密に行うことでセキュリティを維持するとともに、無線アダプタ12aのメモリ28の空き領域を有効に活用するためである。尚、初期状態では、サブ無線ネットワークN21には、無線デバイス11a,11bが参入しており、これら無線デバイス11a,11bの設定情報が無線アダプタ12aのメモリ28に設定情報Q1として記憶されているものとする。
次に、制御装置17が無線アダプタに無線デバイスの設定情報を削除させる削除方法について説明する。図9は、本発明の一実施形態で行われる設定方法の削除方法の一例を示すタイミングチャートである。尚、ここでは、前述した参入方法によってサブ無線ネットワークN21に参入した無線デバイス11aが、サブ無線ネットワークN21から離脱して、無線アダプタ12bが管理するサブ無線ネットワークN22に参入する場合の動作を例に挙げて説明する。制御装置17が無線アダプタに無線デバイスの設定情報を削除させるのは、前述した管理方法と同様の理由による。
次に、移動体としての無線デバイスをサブ無線ネットワークに参入させる方法について説明する。図10は、本発明の一実施形態による移動体の参入方法の一例を示すタイミングチャートである。尚、ここでは、サブ無線ネットワークN21に参入している移動体としての無線デバイス11aが、移動によってサブ無線ネットワークN21から離脱して、無線アダプタ12bが管理するサブ無線ネットワークN22に参入する場合の動作を例に挙げて説明する。尚、移動体としての無線デバイス11aは、例えば移動騒音計である。
11 無線デバイス
12 無線アダプタ
15 システムマネージャ
16 ゲートウェイ
17 制御装置
23 暗号処理部
24 ゲートウェイ部
25 システムマネージャ部
28 メモリ
N1 無線ネットワーク
N11 メイン無線ネットワーク
N21 サブ無線ネットワーク
N22 サブ無線ネットワーク
Q 設定情報
Q1 設定情報
Claims (20)
- 無線ネットワークを介するデータの中継を行う無線中継機器において、
自機が参入している第1無線ネットワークとは異なる第2無線ネットワークを管理する管理部と、
前記第2無線ネットワークを介して自機宛てに送信されてくるデータを、前記第1無線ネットワークを介して予め設定された転送先に転送する転送制御部と
を備えることを特徴とする無線中継機器。 - 前記第2無線ネットワークに参入する無線機器に設定される設定情報を格納する格納部を備えることを特徴とする請求項1記載の無線中継機器。
- 前記管理部は、前記格納部に格納された前記設定情報を用いて、前記第2無線ネットワークへの参入要求を送信した無線機器を前記第2無線ネットワークへ参入させるための参入処理を行うことを特徴とする請求項2記載の無線中継機器。
- 前記管理部は、前記参入要求を送信した無線機器の参入処理に必要な前記設定情報が前記格納部に格納されていない場合には、前記設定情報の送信要求を上位の制御装置に対して行うことを特徴とする請求項3記載の無線中継機器。
- 前記管理部は、前記参入要求を送信した無線機器の認証に失敗した場合には、新たな前記設定情報の送信要求を上位の制御装置に対して行うことを特徴とする請求項3記載の無線中継機器。
- 前記管理部は、予め規定された期間にデータが得られない無線機器の設定情報を前記格納部から削除することを特徴とする請求項2から請求項5の何れか一項に記載の無線中継機器。
- 前記管理部は、前記無線機器からのデータが得られなくなってから、無線通信の切断を判定するために規定された第1期間が経過し、且つ前記第2無線ネットワークへの再度の参入を考慮して規定された第2期間が経過した場合に、前記無線機器の設定情報を前記格納部から削除することを特徴とする請求項6記載の無線中継機器。
- 前記管理部は、上位の制御装置から送信されてくる前記設定情報の削除要求に基づいて、前記格納部に格納された前記設定情報の削除を行うことを特徴とする請求項2から請求項5の何れか一項に記載の無線中継機器。
- 前記転送制御部は、前記格納部に格納された前記設定情報に基づいて、前記第2無線ネットワークに参入した無線機器に対するデータの送受信設定を行うことを特徴とする請求項2から請求項8の何れか一項に記載の無線中継機器。
- 前記第2無線ネットワークを介して自機宛てに送信されてくるデータは暗号化されており、
自機宛に送信されてくる前記データの復号を行い、前記転送先に転送される前記データの暗号化を行う暗号処理部を備える
ことを特徴とする請求項1から請求項9の何れか一項に記載の無線中継機器。 - 無線ネットワークに参入している機器に対する制御を行う制御装置であって、
請求項1から請求項10の何れか一項に記載の無線中継機器に対し、前記第2無線ネットワークに参入している無線機器に設定される設定情報を提供することを特徴とする制御装置。 - 前記無線中継機器に対し、前記設定情報の削除要求を行うことを特徴とする請求項11記載の制御装置。
- 前記無線中継機器から転送されてくるデータに前記無線機器の近隣に位置する前記無線中継機器を示す近隣情報が含まれている場合には、該近隣情報で示される前記無線中継機器に対し、該近隣情報を送信した無線機器の設定情報を提供することを特徴とする請求項11又は請求項12記載の制御装置。
- 無線ネットワークを介した無線通信が可能な無線通信システムにおいて、
請求項1から請求項10の何れか一項に記載の無線中継機器と、
前記第1無線ネットワークの管理を行う管理装置と、
請求項11から請求項13の何れか一項に記載の制御装置と
を備えることを特徴とする無線通信システム。 - 前記管理装置と前記制御装置とは1つの装置にされていることを特徴とする請求項14記載の無線通信システム。
- 前記無線中継機器のデータの転送先に設定されたゲートウェイを備えることを特徴とする請求項14記載の無線通信システム。
- 前記管理装置及び前記制御装置の少なくとも一方と前記ゲートウェイとは1つの装置にされていることを特徴とする請求項16記載の無線通信システム。
- 無線機器を無線ネットワークに参入させる参入方法であって、
請求項1から請求項10の何れか一項に記載の無線中継機器宛に、前記第2無線ネットワークへの参入要求を送信するステップと、
前記参入要求を送信した無線機器を前記第2無線ネットワークへ参入させるための参入処理を前記無線中継機器で行うステップと
を有することを特徴とする参入方法。 - 前記無線中継機器からの送信要求に基づいて、上位の制御装置が前記参入要求を送信した無線機器の参入処理に必要な設定情報を前記無線中継機器に送信するステップを有することを特徴とする請求項18記載の参入方法。
- 前記無線中継機器から転送されてくるデータに前記無線機器の近隣に位置する前記無線中継機器を示す近隣情報が含まれている場合には、該近隣情報で示される前記無線中継機器に対し、該近隣情報を送信した無線機器の設定情報を提供するステップを有することを特徴とする請求項18記載の参入方法。
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