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

Abstract

【課題】大規模な無線ネットワークを構築することが可能な無線中継機器、制御装置、無線通信システム、及び参入方法を提供する。【解決手段】無線中継機器は、無線ネットワークを介するデータの中継を行うものであり、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。【選択図】図３

Description

本発明は、無線中継機器、制御装置、無線通信システム、及び参入方法に関する。

従来から、プラントや工場等においては、分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed Control System）が構築されており、高度な自動操業が実現されている。この分散制御システムは、フィールド機器と呼ばれる現場機器（測定器、操作器）と、これらの制御を行う制御装置とが通信手段を介して接続されたシステムである。このような分散制御システムの基礎をなす通信システムは、有線によって通信を行うものが殆どであった。近年においては、ＩＳＡ１００．１１ａやＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等の産業用無線通信規格に準拠した無線通信を行う無線通信システムも実現されている。

このような無線通信システムでは、主としてセキュリティの低下を防止する観点から、無線ネットワークが１台の管理装置によって集中管理されている。例えば、上述したＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信システムでは、システムマネージャと呼ばれる管理装置によって、無線通信が可能なフィールド機器（無線フィールド機器）を無線ネットワークに参入させる参入処理（ジョイン処理）、暗号鍵の配布処理、及び通信リソース（タイムスロット及び通信チャネル）の割り当て処理、その他の処理が行われる。

以下の特許文献１には、上述したＩＳＡ１００．１１ａやＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等に準拠した無線通信システムの一例が開示されている。具体的に、以下の特許文献１には、無線ネットワークへの参入要求を送信した無線デバイスを無線ネットワークに参入させ、無線ネットワークを介した無線通信が完了した場合に無線ネットワークから離脱させることで、従来よりも多くの無線デバイスを無線ネットワークに参入させることが可能な発明が開示されている。

特開２０１４−８６８５２号公報

ところで、プラント等に設けられるフィールド機器の数は、おおむねプラント等の規模に応じて増減し、大規模なプラント等では１万台を超える場合がある。このため、大規模なプラント等においては、今後、大規模な無線ネットワーク（例えば、１万台を超える無線フィールド機器等が接続された無線ネットワーク）が構築される可能性が考えられる。しかしながら、現時点においては、無線ネットワークが１台の管理装置によって集中管理されているため、以下の理由によって大規模な無線ネットワークを構築するのは困難であるという問題がある。

（１）管理装置の処理能力の限界
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。

（２）無線帯域リソースの不足
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。

（３）消費電力の増大
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。

（４）ジョイン処理に要する時間の増大
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。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、大規模な無線ネットワークを構築することが可能な無線中継機器、制御装置、無線通信システム、及び参入方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の無線中継機器は、無線ネットワーク（Ｎ１）を介するデータの中継を行う無線中継機器（１２）において、自機が参入している第１無線ネットワーク（Ｎ１１）とは異なる第２無線ネットワーク（Ｎ２１、Ｎ２２）を管理する管理部（２５）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（２４）と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。

本発明によれば、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、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、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無線中継機器を設置しているため、大規模な無線ネットワークを構築することが可能であるという効果がある。

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。 本発明の一実施形態における無線通信システムで配布される暗号鍵を示す図である。 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。 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。 本発明の一実施形態による制御装置に格納される設定情報の一例を示す図である。 本発明の一実施形態による制御装置に格納される配信済情報管理テーブルの一例を示す図である。 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。 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。 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。 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。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による無線中継機器、制御装置、無線通信システム、及び参入方法について詳細に説明する。

〈無線通信システム〉
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。

尚、図１では、４つの無線デバイス１１を図示しているが、これらを区別する場合には無線デバイス１１ａ〜１１ｄという。また、図１では、２つの無線アダプタ１２を図示しているが、これらを区別する場合には無線アダプタ１２ａ，１２ｂという。また、図１では、２つのバックボーンルータ１４を図示しているが、これらを区別する場合にはバックボーンルータ１４ａ，１４ｂという。

この無線通信システム１は、例えばプラントや工場等（以下、これらを総称する場合には、単に「プラント」という）に構築される。ここで、上記のプラントとしては、化学等の工業プラントの他、ガス田や油田等の井戸元やその周辺を管理制御するプラント、水力・火力・原子力等の発電を管理制御するプラント、太陽光や風力等の環境発電を管理制御するプラント、上下水やダム等を管理制御するプラント等がある。

上記の無線ネットワークＮ１は、プラントの現場に設置された機器（無線デバイス１１、無線アダプタ１２、無線ルータ１３、及びバックボーンルータ１４）によって形成される無線ネットワークである。この無線ネットワークＮ１は、メイン無線ネットワークＮ１１（第１無線ネットワーク）、サブ無線ネットワークＮ２１（第２無線ネットワーク）、及びサブ無線ネットワークＮ２２（第２無線ネットワーク）からなる。

メイン無線ネットワークＮ１１は、システムマネージャ１５によって管理される無線ネットワークである。また、サブ無線ネットワークＮ２１は、無線アダプタ１２ａによって管理される無線ネットワークであり、サブ無線ネットワークＮ２２は、無線アダプタ１２ｂによって管理される無線ネットワークである。尚、図１においては、図示を簡略化しているが、無線ネットワークＮ１を形成する無線デバイス１１、無線アダプタ１２、無線ルータ１３、及びバックボーンルータ１４の数は任意である。また、無線アダプタ１２によって管理されるサブ無線ネットワークの数も任意である。

また、無線通信システム１が構築されるプラントには、上記の無線ネットワークＮ１に加えて、バックボーンネットワークＮ２及び制御ネットワークＮ３が設けられている。バックボーンネットワークＮ２は、無線通信システム１の基幹となる有線ネットワークであり、バックボーンルータ１４、システムマネージャ１５、及びゲートウェイ１６が接続される。制御ネットワークＮ３は、バックボーンネットワークＮ２の上位に位置づけられる有線ネットワークであり、ゲートウェイ１６及び制御装置１７が接続される。尚、これらバックボーンネットワークＮ２及び制御ネットワークＮ３は、無線通信ネットワークで実現されていても良い。

無線デバイス１１は、プラントの現場に設置されて制御装置１７の制御の下でプロセス制御に必要な測定や操作等を行うフィールド機器（無線フィールド機器）である。具体的に、無線デバイス１１は、例えば流量計や温度センサ等のセンサ機器、流量制御弁や開閉弁等のバルブ機器、ファンやモータ等のアクチュエータ機器、プラント内の状況や対象物を撮影するカメラやビデオ等の撮像機器、プラント内の異音等を収集したり警報音等を発したりするマイクやスピーカ等の音響機器、各機器の位置情報を出力する位置検出機器、その他の機器である。この無線デバイス１１は、電池を電源として省電力動作（例えば、間欠動作）を行い、無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠したＴＤＭＡ方式による無線通信が可能である。

尚、図１に示す通り、無線デバイス１１ａは、システムマネージャ１５によって管理されるメイン無線ネットワークＮ１１に参入しているものとする。また、無線デバイス１１ｂは、無線アダプタ１２ａによって管理されるサブ無線ネットワークＮ２１に参入しており、無線デバイス１１ｃ，１１ｄは、無線アダプタ１２ｂによって管理されるサブ無線ネットワークＮ２２に参入しているものとする。

また、無線デバイス１１ａ〜１１ｄには、セキュリティを確保するために、互いに異なる暗号鍵Ｋ１〜Ｋ４（図１では図示省略、図２参照）がそれぞれ配布されている。図２は、本発明の一実施形態における無線通信システムで配布される暗号鍵を示す図である。尚、図２では、無線ネットワークＮ１、メイン無線ネットワークＮ１１、サブ無線ネットワークＮ２１，Ｎ２２、システムマネージャ１５、及び制御装置１７の図示を省略している。図２に示す通り、無線デバイス１１ａには暗号鍵Ｋ１が配布されており、無線デバイス１１ｂには暗号鍵Ｋ２が配布されており、無線デバイス１１ｃには暗号鍵Ｋ３が配布されており、無線デバイス１１ｄには暗号鍵Ｋ４が配布されている。

暗号鍵Ｋ１は、無線デバイス１１ａとゲートウェイ１６との間で暗号化通信を行うために用いられる暗号鍵である。暗号鍵Ｋ２は、無線デバイス１１ｂと無線アダプタ１２ａとの間で暗号化通信を行うために用いられる暗号鍵である。暗号鍵Ｋ３は、無線デバイス１１ｃと無線アダプタ１２ｂとの間で暗号化通信を行うために用いられる暗号鍵であり、暗号鍵Ｋ４は、無線デバイス１１ｄと無線アダプタ１２ｂとの間で暗号化通信を行うために用いられる暗号鍵である。

暗号鍵Ｋ１は、無線デバイス１１ａがメイン無線ネットワークＮ１１に参入する際にシステムマネージャ１５によって配布される。暗号鍵Ｋ２は、無線デバイス１１ｂがサブ無線ネットワークＮ２１に参入する際に無線アダプタ１２ａによって配布される。暗号鍵Ｋ３，Ｋ４は、無線デバイス１１ｃ，１１ｄがサブ無線ネットワークＮ２２に参入する際に無線アダプタ１２ｂによってそれぞれ配布される。

また、無線デバイス１１ａ〜１１ｄは、データの送受信設定が行われている。例えば、無線デバイス１１ａには、データの送信先としてゲートウェイ１６が設定されているとともに、ゲートウェイ１６へのデータの送信タイミング（送信間隔）が設定されている。無線デバイス１１ｂには、データの送信先として無線アダプタ１２ａが設定されているとともに、無線アダプタ１２ａへのデータの送信タイミング（送信間隔）が設定されている。無線デバイス１１ｃ，１１ｄには、データの送信先として無線アダプタ１２ｂが設定されているとともに、無線アダプタ１２ｂへのデータの送信タイミング（送信間隔）が設定されている。尚、無線デバイスの種類によっては、データの受信タイミング（受信間隔）が設定される。

無線デバイス１１ａに対するデータの送受信設定は、無線デバイス１１ａがメイン無線ネットワークＮ１１に参入した後にゲートウェイ１６によって行われる。無線デバイス１１ｂに対するデータの送受信設定は、無線デバイス１１ｂがサブ無線ネットワークＮ２１に参入した後に無線アダプタ１２ａによって行われる。無線デバイス１１ｃ，１１ｄに対するデータの送受信設定は、無線デバイス１１ｃ，１１ｄがサブ無線ネットワークＮ２２に参入した後に無線アダプタ１２ｂによって行われる。

無線アダプタ１２ａ，１２ｂは、メイン無線ネットワークＮ１１に参入しており、サブ無線ネットワークＮ２１，Ｎ２２の管理をそれぞれ行うとともに、無線ネットワークＮ１を介するデータ（暗号化されたデータ）の中継を行う。尚、無線アダプタ１２は、無線デバイス１１と同様に、電池を電源として省電力動作（例えば、間欠動作）を行い、無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信が可能である。ここで、無線アダプタ１２ａ，１２ｂが、無線ネットワークＮ１の一部であるサブ無線ネットワークＮ２１，Ｎ２２の管理を行うのは、システムマネージャ１５の処理を軽減して、大規模な無線ネットワークの構築を実現するためである。

無線アダプタ１２ａは、サブ無線ネットワークＮ２１の管理として、例えばサブ無線ネットワークＮ２１に参入している無線デバイス１１ｂに対する通信リソース（タイムスロット及び通信チャネル）の割り当て制御、無線デバイス１１ｂをサブ無線ネットワークＮ２１に参入させるための参入処理（ジョイン処理）、無線デバイス１１ｂに対する暗号鍵Ｋ２の配布等を行う。無線アダプタ１２ｂは、サブ無線ネットワークＮ２２の管理として、例えばサブ無線ネットワークＮ２２に参入している無線デバイス１１ｃ，１１ｄに対する通信リソースの割り当て制御、無線デバイス１１ｃ，１１ｄをサブ無線ネットワークＮ２２に参入させるための参入処理、無線デバイス１１ｃ，１１ｄに対する暗号鍵Ｋ３，Ｋ４の配布等を行う。

また、無線アダプタ１２ａは、サブ無線ネットワークＮ２１に参入した無線デバイス１１ｂに対して前述したデータの送受信設定を行い、無線アダプタ１２ｂは、サブ無線ネットワークＮ２２に参入した無線デバイス１１ｃ，１１ｄに対して前述したデータの送受信設定を行う。そして、無線アダプタ１２ａは、例えばサブ無線ネットワークＮ２１を介して自機宛てに送信されてくるデータを、メイン無線ネットワークＮ１１を介して予め設定された転送先（ゲートウェイ１６）に転送する。尚、無線アダプタ１２ａは、メイン無線ネットワークＮ１１を介して送信されてきたゲートウェイ１６宛のデータ（例えば、無線デバイス１１ａから送信されたデータ）の中継も行う。無線アダプタ１２ｂは、サブ無線ネットワークＮ２２を介して自機宛てに送信されてくるデータを、メイン無線ネットワークＮ１１を介して予め設定された転送先（ゲートウェイ１６）に転送する。

無線アダプタ１２ａ，１２ｂは、上記の転送処理を行う際に、自機宛てに送信されてくるデータを復号し、復号したデータを再び暗号化して予め設定された転送先に転送する。このような復号及び暗号化を行うのは、セキュリティを確保しつつ、異なる無線ネットワーク間（メイン無線ネットワークＮ１１とサブ無線ネットワークＮ２１，Ｎ２２との間）のデータ転送を可能とするためである。

図２に示す通り、無線アダプタ１２ａには前述した暗号鍵Ｋ２に加えて暗号鍵Ｋ１１が配布されており、無線アダプタ１２ｂには前述した暗号鍵Ｋ３，Ｋ４に加えて暗号鍵Ｋ１２が配布されている。暗号鍵Ｋ１１は、無線アダプタ１２ａとゲートウェイ１６との間で暗号化通信を行うために用いられる暗号鍵であり、暗号鍵Ｋ１２は、無線アダプタ１２ｂとゲートウェイ１６との間で暗号化通信を行うために用いられる暗号鍵である。これら暗号鍵Ｋ２〜Ｋ４，Ｋ１１，Ｋ１２は、基本的には無線アダプタ１２ａ，１２ｂがメイン無線ネットワークＮ１１に参入する際に、システムマネージャ１５によって配布されるものである。但し、暗号鍵Ｋ２〜Ｋ４は、無線アダプタ１２ａ，１２ｂからの要求（暗号鍵の送信要求）があった場合には、制御装置１７によって配布される。尚、無線アダプタ１２の詳細については後述する。

バックボーンルータ１４は、無線ネットワークＮ１（メイン無線ネットワークＮ１１）とバックボーンネットワークＮ２とを接続し、無線ネットワークＮ１とバックボーンネットワークＮ２との間で送受信されるデータの中継を行う。尚、バックボーンルータ１４も、上記の無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行う。

システムマネージャ１５は、メイン無線ネットワークＮ１１を介して行われる無線通信の制御を行う。具体的には、無線アダプタ１２、無線ルータ１３、バックボーンルータ１４、及びゲートウェイ１６に対する通信リソース（タイムスロット及び通信チャネル）の割り当て制御を行って、メイン無線ネットワークＮ１１を介したＴＤＭＡによる無線通信を実現する。また、システムマネージャ１５は、無線アダプタ１２、無線ルータ１３、及びバックボーンルータ１４をメイン無線ネットワークＮ１１に参入させるための参入処理を行う。尚、システムマネージャ１５は、無線アダプタ１２、無線ルータ１３、及びバックボーンルータ１４をメイン無線ネットワークＮ１１に参入させる際に、前述した暗号鍵Ｋ１〜Ｋ３，Ｋ１１，Ｋ１２の配布を行う。

ゲートウェイ１６は、バックボーンネットワークＮ２と制御ネットワークＮ３とを接続し、無線デバイス１１及びシステムマネージャ１５等と、制御装置１７との間で送受信される各種データの中継を行う。このゲートウェイ１６を設けることで、セキュリティを維持しつつ、バックボーンネットワークＮ２と制御ネットワークＮ３とを相互に接続することができる。ゲートウェイ１６は、メイン無線ネットワークＮ１１に参入した無線デバイス１１ａに対し、前述したデータの送受信設定を行う。

尚、ゲートウェイ１６には、図２に示す通り、前述した暗号鍵Ｋ１，Ｋ１１，Ｋ１２が配布されている。ゲートウェイ１６は、暗号鍵Ｋ１を用いて無線デバイス１１ａから送信されてきたデータの復号を行って制御装置１７に出力する。また、ゲートウェイ１６は、暗号鍵Ｋ１１を用いて無線アダプタ１２ａから送信されてきたデータの復号を行って制御装置１７に出力し、暗号鍵Ｋ１２を用いて無線アダプタ１２ｂから送信されてきたデータの復号を行って制御装置１７に出力する。

制御装置１７は、無線アダプタ１２の上位に位置づけられる制御装置であり、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。例えば、制御装置１７は、サブ無線ネットワークＮ２１を管理する無線アダプタ１２ａに対し、サブ無線ネットワークＮ２１に参入している無線デバイス１１ｂに設定される設定情報の配信（提供）を行う。また、制御装置１７は、サブ無線ネットワークＮ２２を管理する無線アダプタ１２ｂに対し、サブ無線ネットワークＮ２２に参入している無線デバイス１１ｃ，１１ｄに設定される設定情報の配信（提供）を行う。尚、制御装置１７は、必要に応じて無線アダプタ１２ａ，１２ｂに配信されている設定情報の削除要求も行う。尚、制御装置１７の詳細については後述する。

〈無線中継機器〉
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。

無線通信部２１は、制御部２７の制御の下で、無線信号の送受信を行う。具体的に、無線通信部２１は、無線ネットワークＮ１を介して無線信号で送信されてくるデータ（パケット）を受信するとともに、無線ネットワークＮ１を介して送信すべきデータ（パケット）を無線信号にして送信する。

パケット中継部２２は、制御部２７の制御の下で、無線通信部２１で送受信されるパケットの中継処理を行う。具体的に、パケット中継部２２は、無線通信部２１で受信されたパケットが自機宛てである場合には暗号処理部２３に出力し、自機宛てでない場合には無線通信部２１に出力する。また、パケット中継部２２は、暗号処理部２３から出力されるデータを無線通信部２１に出力する。例えば、無線アダプタ１２ａのパケット中継部２２は、サブ無線ネットワークＮ２１を介して無線デバイス１１ｂから送信されてくる自機宛てのデータを暗号処理部２３に出力し、メイン無線ネットワークＮ１１を介して無線デバイス１１ａから送信されてくるゲートウェイ１６宛てのデータを無線通信部２１に出力する。また、暗号処理部２３から出力されるゲートウェイ１６に送信すべきデータを無線通信部２１に出力する。

暗号処理部２３は、制御部２７の制御の下で、暗号鍵（図２に示す暗号鍵Ｋ２，Ｋ１１、或いは暗号鍵Ｋ３，Ｋ４，Ｋ１２）を用いて暗号処理を行う。具体的に、暗号処理部２３は、パケット中継部２２から出力されるデータを復号してゲートウェイ部２４に出力し、ゲートウェイ部２４から出力されるデータを暗号化してパケット中継部２２に出力する。例えば、無線アダプタ１２ａの暗号処理部２３は、サブ無線ネットワークＮ２１を介して無線デバイス１１ｂから送信されてくる自機宛てのデータを、暗号鍵Ｋ２を用いて復号してゲートウェイ部２４に出力する。また、ゲートウェイ部２４から出力されるゲートウェイ１６に送信すべきデータを、暗号鍵Ｋ１１を用いて暗号化してパケット中継部２２に出力する。

ゲートウェイ部２４は、サブ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、メイン無線ネットワークＮ１１を介して予め設定された転送先（ゲートウェイ１６）に転送する転送処理を行う。また、ゲートウェイ部２４は、メモリ２８に記憶された設定情報Ｑ１に基づいて、サブ無線ネットワークに参入している無線デバイス１１（図１に示す無線デバイス１１ｂ、或いは無線デバイス１１ｃ，１１ｄ）に対するデータの送受信設定を行う。

システムマネージャ部２５は、制御部２７の制御の下で、メモリ２８に記憶された設定情報Ｑ１を用いて、サブ無線ネットワーク（図１に示すサブ無線ネットワークＮ２１、或いはサブ無線ネットワークＮ２２）の管理を行う。例えば、無線アダプタ１２ｂのシステムマネージャ部２５は、無線デバイス１１ｃ，１１ｄに対する通信リソース（タイムスロット及び通信チャネル）の割り当て制御を行って、サブ無線ネットワークＮ２２を介して行われるＴＤＭＡによる無線通信を実現する。また、無線アダプタ１２ｂのシステムマネージャ部２５は、サブ無線ネットワークＮ２２への参入要求（ジョイン要求）が送信されてきた場合に、設定情報Ｑ１を用いて無線デバイス１１ｃ，１１ｄをサブ無線ネットワークＮ２２に参入させるための参入処理を行う。尚、無線アダプタ１２ｂのシステムマネージャ部２５は、無線デバイス１１ｃ，１１ｄをサブ無線ネットワークＮ２２に参入させる際に、前述した暗号鍵Ｋ３，Ｋ４の配布を行う。

ここで、システムマネージャ部２５は、上記の参入処理に必要な設定情報Ｑ１がメモリ２８に記憶されていない場合には、上記の参入処理に必要な設定情報Ｑ１の送信要求を制御装置１７に対して行う。また、システムマネージャ部２５は、上記の参入処理において参入要求を行った無線デバイスの認証に失敗した場合には、その無線デバイスについて新たな設定情報の送信要求を制御装置１７に対して行う。

また、システムマネージャ部２５は、サブ無線ネットワークに参入している無線デバイスのうち、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メモリ２８から削除する。或いは、システムマネージャ部２５は、制御装置１７から送信されてくる設定情報の削除要求に基づいて、メモリ２８に記憶された設定情報の削除を行う。このような削除処理を行うのは、サブ無線ネットワークに参入している無線デバイス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、メモリ２８の空き領域を有効に活用するためである。尚、削除処理の詳細については後述する。

広告送信処理部２６は、制御部２７の制御の下で、広告（無線デバイス１１をサブ無線ネットワークに参入させるために必要となる情報）の送信処理を行う。具体的に、無線アダプタ１２ａの広告送信処理部２６は、無線デバイス１１をサブ無線ネットワークＮ２１に参入させるための広告を送信し、無線アダプタ１２ｂの広告送信処理部２６は、無線デバイス１１をサブ無線ネットワークＮ２２に参入させるための広告を送信する。尚、広告は、広告送信処理部２６の処理によって無線アダプタ１２から定期的に送信される。

制御部２７は、無線アダプタ１２の動作を統括して制御する。例えば、制御部２７は、無線通信部２１〜ゲートウェイ部２４を制御して、自機宛に送信されてきたデータの転送処理を行わせる。また、制御部２７は、システムマネージャ部２５を制御して、サブ無線ネットワークの管理を行わせ、広告送信処理部２６を制御して広告を送信させる。尚、制御部２７は、暗号処理部２３からゲートウェイ部２４に出力されたデータをメモリ２８に蓄積させる制御も行う。尚、制御部２７は、タイマ２７ａを備えており、このタイマ２７ａを用いて時間を計測する。

メモリ２８は、例えば不揮発性の半導体メモリであり、設定情報Ｑ１を記憶するとともに、制御部２７の制御の下で暗号処理部２３からゲートウェイ部２４に出力されたデータ等を記憶する。メモリ２８に記憶される設定情報Ｑ１は、サブ無線ネットワークに参入する無線デバイス１１に設定される情報であり、例えば以下に示す情報を含むものである。

・識別情報…各無線デバイスを識別するために割り当てられる識別子
・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

〈制御装置〉
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。

通信部３１は、制御部３３の制御の下で、各種データ（パケット）の送受信を行う。具体的に、通信部３１は、ゲートウェイ１６から出力される復号されたデータを受信するとともに、配信すべき設定情報が含まれるデータを無線アダプタ１２に向けて送信する。格納装置３２は、例えば不揮発性の半導体メモリを備えており、設定情報Ｑ及び配信済情報管理テーブルＴＢを格納する。

格納装置３２に格納される設定情報Ｑは、無線アダプタ１２のメモリ２８に記憶される設定情報Ｑ１と同様の情報である。但し、無線アダプタ１２のメモリ２８に記憶される設定情報Ｑ１は、無線アダプタ１２が管理するサブ無線ネットワークに参入する無線デバイスに設定されるものに限られるのに対し、格納装置３２に格納される設定情報Ｑは、無線通信システム１で用いられる全ての無線デバイスについてのものである点において相違する。

図５は、本発明の一実施形態による制御装置に格納される設定情報の一例を示す図である。図５に例示する設定情報Ｑは、無線デバイス毎に、前述した「識別情報」、「ジョインキー」、「更新周期」、「デバイス情報」、及び「センサ数」が格納された情報である。尚、理解を容易にするために、図５に示すエントリＥ１〜Ｅ４に格納された設定情報は、それぞれ無線デバイス１１ａ〜１１ｄの設定情報であるとする。例えば、エントリＥ１に格納された無線デバイス１１ａの設定情報は、「識別情報」として“ＡＡ”が格納され、「ジョインキー」として“ＫＥＹ−Ａ”が格納され、「更新周期」として“１秒”が格納され、「デバイス情報」として“温度センサ”が格納され、「センサ数」として“１”が格納されている。

配信済情報管理テーブルＴＢは、格納装置３２に格納された設定情報Ｑのうち、無線アダプタ１２に既に配信した設定情報を管理するためのテーブルである。図６は、本発明の一実施形態による制御装置に格納される配信済情報管理テーブルの一例を示す図である。図５に示す通り、配信済情報管理テーブルＴＢは、無線アダプタ１２の識別情報（アダプタ識別情報）に対して、設定情報が配信された無線デバイス１１の識別情報が対応付けられたテーブルである

例えば、図１に示す無線デバイス１１ｂの設定情報が無線アダプタ１２ａに配信されている場合には、図６に示す通り、無線アダプタ１２ａのアダプタ識別情報“ａａａａ”に対して、無線デバイス１１ｂの識別情報“ＢＢ”が対応付けられている。また、図１に示す無線デバイス１１ｃ，１１ｄの設定情報が無線アダプタ１２ｂに配信されている場合には、図６に示す通り、無線アダプタ１２ｂのアダプタ識別情報“ｂｂｂｂ”に対して、無線デバイス１１ｃの識別情報“ＣＣ”と無線デバイス１１ｄの識別情報“ＤＤ”とが対応付けられている。

制御部３３は、制御装置１７の動作を統括して制御する。この制御部３３は、検索部３３ａ及び配信部３３ｂを備えており、無線アダプタ１２からの送信要求に応じて、設定情報を配信する。検索部３３ａは、設定情報の送信要求が無線アダプタ１２から送信されてきた場合に、その送信要求に基づいて、格納装置３２に格納された設定情報Ｑを検索する。配信部３３ｂは、検索部３３ａによって検索された設定情報を、設定情報の送信要求を送信した無線アダプタ１２に配信する。尚、設定情報の配信は、前述したエントリ（例えば、エントリＥ１〜Ｅ４）を単位として行われる。また、制御部３３は、配信済情報管理テーブルＴＢを参照して、無線アダプタ１２に対して設定情報の削除要求を行う。尚、制御装置１７で行われる動作の詳細については後述する。

〈参入方法〉
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。

図７に示す通り、無線アダプタ１２ａからは一定の周期で広告のパケットが定期的に送信されている（ステップＳＡ１０）。プラントで作業する作業員によって無線デバイス１１ａの電源が投入されると、無線デバイス１１ａは広告の受信待ち状態（Discovery状態）になる（ステップＳＡ１１）。無線アダプタ１２ａからの広告が無線デバイス１１ａで受信されると（ステップＳＡ１２）、無線デバイス１１ａから無線アダプタ１２ａに対して、サブ無線ネットワークＮ２１への参入要求（ジョイン要求）が送信される（ステップＳＡ１３）。尚、この参入要求には、無線デバイス１１ａの識別情報“ＡＡ”（図５参照）が含まれる。

無線デバイス１１ａからの参入要求を受信すると、無線アダプタ１２ａのシステムマネージャ部２５（図３参照）は、無線アダプタ１２ａからの参入要求に含まれる無線デバイス１１ａの識別情報“ＡＡ”をキーとして、メモリ２８に記憶された設定情報Ｑ１を検索する（ステップＳＡ１４）。前述の通り、無線アダプタ１２ａのメモリ２８に記憶された設定情報Ｑ１には、無線デバイス１１ｂの設定情報のみが含まれている。このため、無線アダプタ１２ａのシステムマネージャ部２５は、無線デバイス１１ａの設定情報が存在しないと判断し、無線デバイス１１ａの参入要求を一旦拒否する（ステップＳＡ１５）。

続いて、無線アダプタ１２ａのシステムマネージャ部２５は、制御装置１７に対して無線デバイス１１ａの設定情報の送信要求を送信する（ステップＳＡ１６）。尚、この送信要求には、無線デバイス１１ａの識別情報“ＡＡ”が含まれる。無線アダプタ１２ａからの送信要求を受信すると、制御装置１７の検索部３３ａ（図４参照）は、無線アダプタ１２ａからの送信要求に含まれる無線デバイス１１ａの識別情報“ＡＡ”をキーとして格納装置３２に格納された設定情報Ｑを検索し、識別情報“ＡＡ”が含まれる設定情報（図５に示すエントリＥ１に格納された設定情報）を得る（ステップＳＡ１７）。制御装置１７の検索部３３ａで得られた設定情報は配信部３３ｂに出力され、配信部３３ｂによって無線アダプタ１２ａに配信される（ステップＳＡ１８）。

制御装置１７の配信部３３ｂによって配信された設定情報を受信すると、無線アダプタ１２ａのシステムマネージャ部２５は、受信した設定情報を設定情報Ｑ１としてメモリ２８に記憶させる（ステップＳＡ１９）。これにより、メモリ２８に記憶された設定情報Ｑ１は、無線デバイス１１ｂの設定情報に加えて、無線デバイス１１ａの設定情報を含むものとなる。このようにして、制御装置１７から無線アダプタ１２ａに対し、サブ無線ネットワークＮ２１への参入が一旦拒否された無線デバイス１１ａの設定情報の配信が行われる。

他方、無線デバイス１１ａは、サブ無線ネットワークＮ２１への参入が拒否されると、再び広告の受信待ち状態になる。無線アダプタ１２ａからの広告が無線デバイス１１ａで受信されると（ステップＳＡ２０）、無線デバイス１１ａから無線アダプタ１２ａに対して、再びサブ無線ネットワークＮ２１への参入要求が送信される（ステップＳＡ２１）。無線デバイス１１ａからの参入要求を受信すると、無線アダプタ１２ａのシステムマネージャ部２５は、無線デバイス１１ａの設定情報がメモリ２８に記憶された設定情報Ｑ１に含まれているか否かを再び検索する（ステップＳＡ２２）。

前述の処理（ステップＳＡ１８，ＳＡ１９の処理）によって、無線デバイス１１ａの設定情報は、制御装置１７から無線アダプタ１２ａに対して配信されている。このため、無線アダプタ１２ａのシステムマネージャ部２５は、無線デバイス１１ａの設定情報が存在すると判断し、無線デバイス１１ａの参入要求を許可する（ステップＳＡ２３）。そして、無線アダプタ１２ａのシステムマネージャ部２５によって、設定情報を用いた無線デバイス１１ａの認証処理が行われ、認証処理が終了した後に無線アダプタ１２ａのゲートウェイ部２４によって、設定情報を用いた無線デバイス１１ａの送受信設定が行われる（ステップＳＡ２４）。例えば、無線デバイス１１ａの更新周期が“１秒”に設定される。

以上の処理が完了すると、無線デバイス１１ａは、サブ無線ネットワークＮ２１に参入した状態になる（ステップＳＡ２５）。すると、無線デバイス１１ａからは、無線アダプタ１２ａ宛のセンサデータ（無線デバイス１１ａで測定された流量、温度、及び圧力等を示すデータ）が送信される（ステップＳＡ２６）。このセンサデータは、無線アダプタ１２ａの無線通信部２１で受信され、暗号処理部２３で一旦復号された後にゲートウェイ部２４で転送処理が行われ、暗号処理部２３で再び暗号化されてからゲートウェイ１６に向けて転送される。無線アダプタ１２ａから転送されたデータは、ゲートウェイ１６で受信されて復号された後に、制御装置１７に出力される（ステップＳＡ２７）。以降、無線デバイス１１ａに設定された更新周期で、センサデータが無線デバイス１１ａから制御装置１７に順次送信される。

尚、図７に示す例では、無線デバイス１１ａの設定情報が存在しないと判断した場合に、無線アダプタ１２ａは、無線デバイス１１ａの参入要求を一旦拒否してから、制御装置１７に対して無線デバイス１１ａの設定情報の送信要求を行うようにしていた。しかしながら、かかる場合に、無線アダプタ１２ａは、無線デバイス１１ａの参入要求を拒否せずに待たせておき、この間に無線デバイス１１ａの設定情報を取得して、無線デバイス１１ａの参入要求を許可するようにしても良い。

また、図７に示す例では、無線デバイス１１ａの設定情報が存在しないと判断した場合に、無線アダプタ１２ａが、制御装置１７に対して無線デバイス１１ａの設定情報の送信要求を行うようにしていた。しかしながら、無線デバイス１１ａの設定情報は存在するものの、無線デバイス１１ａの認証に失敗した場合（例えば、ジョインキーが一致しない場合）にも、無線アダプタ１２ａが、制御装置１７に対して無線デバイス１１ａの新たな設定情報の送信要求を行うようにしても良い。

〈設定情報の管理方法〉
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。

図８に示す通り、無線デバイス１１ａからは、無線デバイス１１ａに設定された更新周期で、無線アダプタ１２ａ宛のセンサデータが順次送信されている（ステップＳＢ１１）。このセンサデータは、無線アダプタ１２ａを介して制御装置１７に順次送信される（ステップＳＢ１２）。ここで、プラントで作業する作業員によって無線デバイス１１ａの電源が遮断されたとする（ステップＳＢ１３）。すると、無線デバイス１１ａからのセンサデータの送信は停止される。

無線アダプタ１２ａの制御部２７は、無線デバイス１１ａからのセンサデータが受信できなくなると、無線デバイス１１ａとの間の無線通信の切断を判定するためにタイマ２７ａを動作させる。タイマ２７ａを動作させてから予め規定された期間Ｔ１（例えば、５分程度：第１期間）経過しても、無線デバイス１１ａからのセンサデータが得られない場合には、無線アダプタ１２ａの制御部２７は、無線デバイス１１ａとの間の通信が切断されたと判定する（ステップＳＢ１４）。尚、この時点では、無線デバイス１１ａからの参入要求が送信されてくる可能性があるため、無線アダプタ１２ａのシステムマネージャ部２５は、無線デバイス１１ａの設定情報の削除は行わない。

無線デバイス１１ａとの間の通信が切断されたと判定した場合には、無線アダプタ１２ａの制御部２７は、再度タイマ２７ａを動作させる。タイマ２７ａを再度動作させてから、無線デバイス１１ａからの再度の参入要求を考慮して規定された期間Ｔ２（例えば、３０分〜１時間程度：第２期間）経過しても、無線デバイス１１ａからの参入要求が受信されない場合には、無線アダプタ１２ａのシステムマネージャ部２５は、無線デバイス１１ａの設定情報をメモリ２８に記憶された設定情報Ｑ１から削除する（ステップＳＢ１５）。このようにして、無線アダプタ１２ａが管理するサブ無線ネットワークＮ２１から離脱した無線デバイス１１ａの設定情報が、無線アダプタ１２ａから削除される。

尚、図８に示す例では、無線デバイス１１ａからのデータが得られなくなってから期間Ｔ１，Ｔ２の経過後に、無線アダプタ１２ａが、無線デバイス１１ａの設定情報を削除するようにしていた。しかしながら、無線アダプタ１２ａは、無線デバイスの参入要求を受信した場合であって、メモリ２８に空き容量が存在しないときに、サブ無線ネットワークＮ２１に参入していない無線デバイスの設定情報を削除するようにしても良い。

〈設定情報の削除方法〉
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。

尚、説明を簡単にするために、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、サブ無線ネットワークＮ２２には無線デバイスが参入していないものとする。このため、無線アダプタ１２ａのメモリ２８には、無線デバイス１１ａ，１１ｂの設定情報が設定情報Ｑ１として記憶されており、無線アダプタ１２ｂのメモリ２８には、設定情報Ｑ１が記憶されていないものとする。また、制御装置１７の格納装置３２には、無線アダプタ１２ａのアダプタ識別情報“ａａａａ”に対して、無線デバイス１１ａの識別情報“ＡＡ”及び無線デバイス１１ｂの識別情報“ＢＢ”が対応付けられた配信済情報管理テーブルＴＢが格納されているものとする。

図９に示す通り、無線デバイス１１ａからは、無線デバイス１１ａに設定された更新周期で、無線アダプタ１２ａ宛のセンサデータが順次送信されている（ステップＳＣ１１）。このセンサデータは、無線アダプタ１２ａを介して制御装置１７に順次送信される（ステップＳＣ１２）。ここで、無線デバイス１１ａに何らかの異常が生じて、無線デバイス１１ａの電源が遮断されたとする（ステップＳＣ１３）。すると、無線デバイス１１ａからのセンサデータの送信は停止される。尚、図９に示す通り、無線アダプタ１２ｂからは一定の周期で広告のパケットが定期的に送信されている（ステップＳＣ１４）。

上記の異常が生じた後に、プラントで作業する作業員によって無線デバイス１１ａの電源が投入され、或いは無線デバイス１１ａが自動復帰して電源が自動的に投入されたとする（ステップＳＣ１５）。すると、無線デバイス１１ａは広告の受信待ち状態になる。無線アダプタ１２ｂからの広告が無線デバイス１１ａで受信されると（ステップＳＣ１６）、無線デバイス１１ａから無線アダプタ１２ｂに対して、サブ無線ネットワークＮ２２への参入要求が送信される（ステップＳＣ１７）。尚、この参入要求には、無線デバイス１１ａの識別情報“ＡＡ”（図５参照）が含まれる。

無線デバイス１１ａからの参入要求を受信すると、無線アダプタ１２ｂのシステムマネージャ部２５は、無線デバイス１１ａからの参入要求に含まれる無線デバイス１１ａの識別情報“ＡＡ”をキーとして、メモリ２８に記憶された設定情報Ｑ１を検索する（ステップＳＣ１８）。前述の通り、無線アダプタ１２ｂのメモリ２８には設定情報Ｑ１が記憶されていないため、無線アダプタ１２ｂのシステムマネージャ部２５は、無線デバイス１１ａの参入要求を一旦拒否する（ステップＳＣ１９）。

続いて、無線アダプタ１２ｂのシステムマネージャ部２５は、制御装置１７に対して無線デバイス１１ａの設定情報の送信要求を送信する（ステップＳＣ２０）。尚、この送信要求には、無線デバイス１１ａの識別情報“ＡＡ”が含まれる。無線アダプタ１２ｂからの送信要求を受信すると、制御装置１７の検索部３３ａによって、格納装置３２に格納された設定情報Ｑが検索され、得られた無線デバイス１１ａの設定情報（図５に示すエントリＥ１に格納された設定情報）が配信部３３ｂによって無線アダプタ１２ｂに配信される（ステップＳＣ２１）。ここで、制御装置１７の制御部３３は、無線アダプタ１２ｂのアダプタ識別情報“ｂｂｂｂ”に対して、無線デバイス１１ａの識別情報“ＡＡ”が対応付けられた情報を、格納装置３２の配信済情報管理テーブルＴＢに格納させる（ステップＳＣ２２）。

続いて、制御装置１７の制御部３３は、設定情報の配信が行われた無線デバイス１１ａの識別情報“ＡＡ”をキーとして格納装置３２に格納された設定情報Ｑを検索する。この検索によって、無線アダプタ１２ａの識別情報“ａａａａ”に対して無線デバイス１１ａの識別情報“ＡＡ”が対応付けられた情報（先に配信された情報）と、無線アダプタ１２ｂの識別情報“ｂｂｂｂ”に対して無線デバイス１１ａの識別情報“ＡＡ”が対応付けられた情報（新たに配信された情報）とが得られる。

すると、制御装置１７の制御部３３は、先に配信された情報に基づいて、無線アダプタ１２ａに対して無線デバイス１１ａの設定情報の削除を要求する削除要求を送信する（ステップＳＣ２３）。制御装置１７からの削除要求を受信すると、無線アダプタ１２ａのシステムマネージャ部２５は、無線デバイス１１ａの設定情報をメモリ２８に記憶された設定情報Ｑ１から削除する（ステップＳＣ２４）。

また、制御装置１７の制御部３３は、無線アダプタ１２ａの識別情報“ａａａａ”に対して無線デバイス１１ａの識別情報“ＡＡ”が対応付けられた情報（先に配信された情報）を、格納装置３２の配信済情報管理テーブルＴＢから削除する処理を行う（ステップＳＣ２５）。このようにして、無線デバイス１１ａの設定情報が新たに無線アダプタ１２ｂに配信された場合には、過去に無線アダプタ１２ａに配信された設定情報が削除され、且つ制御装置１７の格納装置３２に格納された配信済情報管理テーブルＴＢの内容が更新される。

〈移動体の参入方法〉
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。

尚、説明を簡単にするために、初期状態では、上述の「設定情報の削除方法」と同様に、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、サブ無線ネットワークＮ２２には無線デバイスが参入していないものとする。このため、無線アダプタ１２ａのメモリ２８には、無線デバイス１１ａ，１１ｂの設定情報が設定情報Ｑ１として記憶されており、無線アダプタ１２ｂのメモリ２８には、設定情報Ｑ１が記憶されていないものとする。また、制御装置１７の格納装置３２には、無線アダプタ１２ａのアダプタ識別情報“ａａａａ”に対して、無線デバイス１１ａの識別情報“ＡＡ”及び無線デバイス１１ｂの識別情報“ＢＢ”が対応付けられた配信済情報管理テーブルＴＢが格納されているものとする。

図１０に示す通り、移動体としての無線デバイス１１ａからは、無線デバイス１１ａに設定された更新周期で、無線アダプタ１２ａ宛のセンサデータが順次送信されている（ステップＳＤ１１）。このセンサデータは、無線アダプタ１２ａを介して制御装置１７に順次送信される（ステップＳＤ１２）。無線デバイス１１ａは、移動しながらセンサデータの送信を行っており、徐々に無線アダプタ１２ｂに近づいて行って、無線アダプタ１２ｂからの無線信号が受信可能な領域に入ったとする。尚、図１０に示す通り、無線アダプタ１２ｂからは一定の周期で広告のパケットが定期的に送信されている（ステップＳＤ１３）。尚、無線アダプタ１２ｂから送信される広告には、無線アダプタ１２ｂのアダプタ識別情報“ｂｂｂｂ”が含まれる。

無線アダプタ１２ｂからの広告が無線デバイス１１ａで受信されると（ステップＳＤ１４）、無線アダプタ１２ｂからの広告に含まれるアダプタ識別情報“ｂｂｂｂ”を含む近隣情報が、無線アダプタ１２ａに向けて送信される（ステップＳＤ１５）。上記の近隣情報は、無線デバイスの近隣に位置する無線アダプタを示す情報であり、無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａで規定されている。尚、ここでの近隣情報は、無線デバイス１１ａの近隣に位置する無線アダプタ１２ｂを示す情報である。この近隣情報は、無線アダプタ１２ａを介して制御装置１７に送信される（ステップＳＤ１６）。尚、無線アダプタ１２ａから制御装置１７に送信される近隣情報には、無線アダプタ１２ｂのアダプタ識別情報“ｂｂｂｂ”に加えて、近隣情報を送信した無線デバイス１１ａの識別情報“ＡＡ”が含まれる。

無線アダプタ１２ａからの近隣情報を受信すると、制御装置１７の制御部３３は、格納装置３２に格納された配信済情報管理テーブルＴＢを参照して、近隣情報を送信した無線デバイス１１ａの設定情報が無線アダプタ１２ｂに配信されているか否か判断する（ステップＳＤ１７）。ここでは、無線デバイス１１ａの設定情報が無線アダプタ１２ｂに配信されてはいない。このため、制御装置１７の制御部３３は、無線デバイス１１ａの設定情報を検索部３３ａに検索させて、検索部３３ａによって得られた無線デバイス１１ａの設定情報を配信部３３ｂに配信させる（ステップＳＤ１８）。そして、制御装置１７の制御部３３は、無線アダプタ１２ｂのアダプタ識別情報“ｂｂｂｂ”に対して、無線デバイス１１ａの識別情報“ＡＡ”が対応付けられた情報を、格納装置３２の配信済情報管理テーブルＴＢに格納させる（ステップＳＤ１９）。

無線デバイス１１ａの移動が継続され、無線デバイス１１ａが無線アダプタ１２ａからの無線信号を受信可能な領域から出てしまうと、図１０に示す通り、センサデータの送信エラーが生ずる（ステップＳＤ２０）。この送信エラーが予め規定された回数生ずると、無線デバイス１１ａは、無線アダプタ１２ａとの間の無線通信が切断されたと判断し、広告の受信待ち状態になる（ステップＳＤ２１）。

無線アダプタ１２ｂからの広告が無線デバイス１１ａで受信されると（ステップＳＤ２２）、無線デバイス１１ａから無線アダプタ１２ｂに対して、サブ無線ネットワークＮ２２への参入要求が送信される（ステップＳＤ２３）。無線デバイス１１ａからの参入要求を受信すると、無線アダプタ１２ｂのシステムマネージャ部２５は、無線デバイス１１ａの設定情報がメモリ２８に記憶された設定情報Ｑ１に含まれているか否かを検索する（ステップＳＤ２４）。

前述の処理（ステップＳＤ１８の処理）によって、無線デバイス１１ａの設定情報は、制御装置１７から無線アダプタ１２ｂに対して既に配信されているため、無線アダプタ１２ｂのシステムマネージャ部２５は、即座に無線デバイス１１ａの参入要求を許可する（ステップＳＤ２５）。このように、無線デバイス１１ａから送信された近隣情報に基づいて、無線デバイス１１ａの設定情報が制御装置１７から無線アダプタ１２ｂに予め配信され、無線デバイス１１ａがサブ無線ネットワークＮ２２に参入する際に、無線アダプタ１２ｂによって即座に参入が許可される。このため、移動体としての無線アダプタ１２ｂを迅速にサブ無線ネットワークＮ２２に参入させることができる。

以上の通り、本実施形態では、ゲートウェイ部２４及びシステムマネージャ部２５を備える無線アダプタ１２（１２ａ，１２ｂ）を無線ネットワークＮ１内に設置し、自機が参入しているメイン無線ネットワークＮ１１とは異なるサブ無線ネットワークＮ２１，Ｎ２２をそれぞれ無線アダプタ１２ａ，１２ｂが管理するとともに、サブ無線ネットワークＮ２１，Ｎ２２を介して自機宛に送信されてくるデータを、メイン無線ネットワークＮ１１を介して予め設定された転送先（ゲートウェイ１６）に転送するようにしている。このため、システムマネージャ１５の処理が軽減され、大規模な無線ネットワークを構築することが可能である。

また、本実施形態では、サブ無線ネットワークＮ２１，Ｎ２２に対する参入処理を、サブ無線ネットワークＮ２１，Ｎ２２を管理する無線アダプタ１２ａ，１２ｂがそれぞれ行うようにしている。このため、無線デバイスをサブ無線ネットワークＮ２１，Ｎ２２に参入させるために行われる参入処理に必要な無線帯域は、サブ無線ネットワークＮ２１，Ｎ２２の各々の内部で確保すればよく、メイン無線ネットワークＮ１１での無線帯域を消費することがないため、これによっても大規模な無線ネットワークを構築することが可能である。

また、サブ無線ネットワークＮ２１，Ｎ２２に対する参入処理を、サブ無線ネットワークＮ２１，Ｎ２２を管理する無線アダプタ１２ａ，１２ｂがそれぞれ行うようにすることで、無線アダプタ１２ａ，１２ｂとシステムマネージャ１５との間の経路上に配されている中継装置（無線ルータ）の消費電力の増大を招くこともない。また、サブ無線ネットワークＮ２１，Ｎ２２に対する参入処理を短時間で行うこともできる。これにより、大規模な無線ネットワークを構築することが可能である。

以上、本発明の一実施形態による無線中継機器、制御装置、無線通信システム、及び参入方法について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した実施形態において、メイン無線ネットワークＮ１１を介した無線通信に用いる通信プロトコル、サブ無線ネットワークＮ２１を介した無線通信に用いる通信プロトコル、及びサブ無線ネットワークＮ２２を介した無線通信に用いる通信プロトコルは、同じであっても、異なっていても良い。

具体的に、上述した実施形態では、メイン無線ネットワークＮ１１を介した無線通信に用いる通信プロトコル、及びサブ無線ネットワークＮ２１，Ｎ２２を介した無線通信に用いる通信プロトコルは、何れも無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した通信プロトコルであった。しかしながら、例えば、メイン無線ネットワークＮ１１を介した無線通信に用いる通信プロトコルは、無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した通信プロトコルにし、サブ無線ネットワークＮ２１，Ｎ２２を介した無線通信に用いる通信プロトコルは、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）或いはＺｉｇＢｅｅ（登録商標）に準拠した通信プロトコルにしても良い。

また、上述した実施形態では、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がそれぞれ別々の装置として実現されている例について説明した。しかしながら、これらのうちの任意の２つ以上の装置を１つの装置として実現することも可能である。

１ 無線通信システム
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 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。
17. 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。
18. 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。
19. 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。
20. 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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