JP2017050692A - 通信装置、および無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】端末装置の持ち出しに対するセキュリティが確保された無線通信を実現する。
【解決手段】操作盤２は、表示器３と操作盤２との近距離無線通信を許可するか否かを判定するＮＦＣ通信接続判定部２１１と、表示器３と操作盤２との無線通信を許可するか否かを判定する識別情報判定部２１３と、認証情報を生成する暗号キー生成部２１４と、無線通信を切断する切断部２１６と、無線通信の切断時に認証情報を無効にする認証情報無効部２１７と、を備え、暗号キー生成部２１４は無線通信が接続されるごとに認証情報を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は端末装置と無線通信を行う通信装置に関する。

近年、ＦＡ（factory automation）が発展し、工場等の生産ラインにおいては、各生産装置の稼働状況の確認や制御指示は生産装置の操作盤で行われている。生産装置と操作盤とは、工場内において有線で敷設されたネットワークを介して接続されている場合がある。しかし、生産装置は長大なものもあるため、操作盤が当該装置の端部に設置されていた場合、生産装置と操作盤とが有線でつながれていると、実際の工程を見ながら操作盤の操作を行うことが難しい。そのため、生産装置と操作盤との通信を無線で行うことが望まれている。例えば、操作盤において操作および表示を行う部分を表示器として操作盤本体から分離して、操作部本体と表示器とで無線通信を行うことが考えられる。

そこで、従来、通信を行う機器間で効率よく無線通信を行うことが試みられている。例えば、特許文献１および特許文献２に開示されている通信端末は、２つの近距離無線通信部を備え、第１段階でまず通信端末と対向機器との間でセキュリティの確認手続きが簡略化されているＮＦＣ通信部を用いた近距離無線通信を行うことにより、通信端末が対向機器から対向機器の機器情報とセキュリティ情報とを取得する。その後、第２段階でＮＦＣ通信よりも高速にデータ通信することが可能なブルートゥース（Bluetooth（登録商標））を用いた無線通信に切り替えてペアリングを行い、ブルートゥース（登録商標）による無線通信を行う。

特開２０１１−１５１７４５号公報（２０１１年８月４日公開） 特開２０１１−１５５５９３号公報（２０１１年８月１１日公開）

しかし、上述のような従来技術は、一度ペアリングされた機器同士では設定情報が保持され、以降はペアリングが簡略／省略される。すなわち、ペアリングが一度しか行われないため、無線通信接続が確立された通信端末と対向機器とはいつでも無線通信が可能となる。そのため、例えば、対向機器と無線通信接続が確立した通信端末が第三者に持ち出された場合、第三者は当該通信端末を用いてペアリングを必要とせず対向機器にアクセスできる。仮に、持ち出された通信端末が表示器であり、対向機器が操作盤本体である場合、操作盤本体と表示器とのペアリングが行われ、無線通信が確立した状態では、下記の問題がある。（１）当該表示器を用いて第三者に操作盤本体を介して生産装置を外部から操作されてしまう。（２）当該表示器から操作盤本体にアクセスすることにより、生産装置から生産に関する情報が盗まれてしまう。

本発明は、この問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、端末装置の持ち出しに対するセキュリティが確保された無線通信を実現することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る通信装置は、端末装置と通信装置との距離に基づいて前記端末装置と前記通信装置とを認証するための第１無線通信を許可するか否かを判定する第１判定部と、前記第１判定部により前記通信装置との前記第１無線通信を許可すると判定された前記端末装置と、前記通信装置とで行う第２無線通信を許可するか否かを、前記第１無線通信により前記端末装置から受信した識別情報に基づいて判定する第２判定部と、前記第２判定部により前記端末装置と前記通信装置との前記第２無線通信を許可すると判定された場合、前記第２無線通信の接続に必要な前記端末装置とで共有される認証情報を生成する認証情報生成部と、前記第２無線通信を所定の切断条件が満たされるごとに切断する切断部と、前記第２無線通信の切断時に前記通信装置が有する前記認証情報を無効にする認証情報無効部と、を備え、前記認証情報生成部は、前記第１無線通信が接続されるごとに前記認証情報を変更することを特徴とする。

上記構成によれば、本発明に係る通信装置は、端末装置と通信装置との第２無線通信を許可する判定を、第１判定部および第２判定部で二重に行うことができるため、信頼性が高まる。また、本発明に係る通信装置は、端末装置と通信装置との第２無線通信が接続された場合であっても、第２無線通信は切断部により切断条件を満たすごとに切断され、認証情報無効部により第２無線通信が切断されるごとに通信装置が有する認証情報が無効にされ、認証情報生成部により第１無線通信の接続ごとに認証情報が変更される。そのため、端末装置と通信装置との第２無線通信の接続に一度用いられた情報が第三者に漏洩した場合であっても、次に端末装置と通信装置との無線通信を接続する際には、新たに設定される認証情報が必要であり、第三者は入手した情報を用いて通信装置にアクセスすることができない。その結果、端末装置の持ち出しに対するセキュリティが確保された無線通信を実現することができる。

また、本発明に係る通信装置において、前記第１判定部は、前記端末装置と前記通信装置とが合体できるか否かにより前記端末装置と前記通信装置との前記第１無線通信を許可するか否かを判定することが好ましい。上記構成によれば、端末装置と通信装置とが合体している状態では、第１無線通信が接続可能であるので、端末装置と通信装置との合体の有無を端末装置と通信装置との第１無線通信を許可するか否かの判断基準とすれば、容易に第１無線通信の可否を判断することができる。また、物理的な構造によっても端末装置と通信装置との第１無線通信もしくは無線通信を許可するか否かを判断できるので、さらに信頼性が向上する。

また、本発明に係る通信装置において、前記第１判定部は、前記通信装置から所定距離の範囲内に近接したか否かにより前記端末装置と前記通信装置との前記第１無線通信を許可するか否かを判定することが好ましい。上記構成によれば、近接を判断することで端末装置と通信装置との第１無線通信を許可するか否かを判定することができるため、物理的な装置を要さない。

また、本発明に係る通信装置において、前記切断部は、前記端末装置と前記通信装置との距離が所定距離以上離れた場合、前記第２無線通信を切断することが好ましい。上記構成によれば、端末装置と通信装置との距離が所定距離以上離れると自動的に第２無線通信が切断部により切断される。そのため、当該無線通信に用いられた認証情報は無効にされ、認証情報は新たに設定される。これにより、第三者は第２無線通信により通信装置にアクセスすることができない。

また、本発明に係る通信装置において、前記切断部は、前記第２無線通信の接続から所定時間が経過した場合、前記第２無線通信を切断することが好ましい。上記構成によれば、第２無線通信の接続から所定時間が経過すると自動的に無線通信が切断される。そのため、当該無線通信に用いられた認証情報は無効にされ、認証情報は新たに設定されるので、第三者は無線通信により通信装置にアクセスすることができない。

また、本発明に係る無線通信システムは、前記通信装置と前記端末装置と、を備えていることを特徴とする無線通信システム。

本発明は、端末装置の持ち出しに対するセキュリティが確保された無線通信を実現することができる。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｅ）は、上記無線通信システムの無線通信の接続から切断までの流れの一例を示す図である。 上記無線通信システムの無線通信の接続処理を示すフローチャートである。 上記無線通信システムの無線通信の認証処理を示すシーケンス図である。 上記無線通信システムの無線通信の切断処理を示すフローチャートである。 上記無線通信システムの無線通信の接続処理の他の例を示すフローチャートである。 上記無線通信システムの外観を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各実施形態に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、適宜その説明を省略する。

＜実施形態＞
本発明の一実施形態において、図１〜図５に基づいて説明すれば以下のとおりである。

〔無線通信システムの構成〕
まず、図１を参照して、本発明に係る無線通信システム１の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る無線通信システム１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る無線通信システム１は、操作盤２および表示器３（端末装置）備えている。操作盤２は、装置５の稼働状況等の表示および装置５への制御指示等の入力を行う部分であり、表示器３と無線通信（第２無線通信）を行うことにより、表示器３へ表示のための情報を送信するとともに、表示器３から入力のための操作情報を受信する。

操作盤２（通信装置）は、操作盤制御部２１、操作盤合体部２２、操作盤ＮＦＣ通信部２３、操作盤無線通信部２４、操作盤記憶部２５、タイマ２６、ＧＰＳ受信部２７、インターフェイス２８および操作盤ＳＷ２９を備えている。操作盤２は、無線通信で受信した表示器３からの入力操作に基づいて装置５を制御する。操作盤２は、無線通信において表示器３の基地局として機能する。言い換えると、操作盤２は無線ＬＡＮで言うところの「アクセスポイント」、表示器３は「ステーション」として機能する。

操作盤合体部２２と後述する表示器合体部３２とは物理的に合体可能な相補型の形状に形成されており、その形状を合わせることにより操作盤２と表示器３とは合体する。具体的に、図７に基づき説明する。図７は無線通信システム１の外観を示す概略図であり、図７の（ａ）〜図７の（ｄ）は操作盤２の外観を示し、図７の（ｅ）〜図７の（ｇ）は表示器３の外観を示し、図７の（ｈ）〜図７の（ｊ）は表示器３が操作盤２に合体した状態の外観を示す。また、図７の（ａ）・（ｅ）・（ｈ）は背面図、図７の（ｄ）は正面図、図７の（ｂ）・（ｆ）・（ｉ）は側面図、および図７の（ｃ）・（ｇ）・（ｊ）は上面図を示す。図７に示すように、表示器合体部３２がフック状の凸部３２ａを備え、操作盤合体部２２は当該凸部３２ａが納まる凹部２２ａを備え、凸部３２ａが凹部２２ａに引っ掛かるようにして挿入されることで、操作盤２と表示器３とが合体する。

操作盤２の正面の下側には給電端子２０が２箇所備えられ、表示器３の背面には給電端子２０に対応する位置に給電端子３０が２箇所備えられている。表示器３は、操作盤２と表示器３が合体した際、給電端子２０および給電端子３０の接続により、操作盤２から電力を受け取る。また、給電端子２０および給電端子３０付近には、マグネットにより合体位置が定位になるようにアシストする機構が備えられている（図示なし）。凹部２２ａおよび凸部３２ａのフック状の機構と、給電端子２０および給電端子３０と、マグネット機構と、の３機構により、操作盤２および表示器３の合体位置が定位となる。

操作盤ＮＦＣ通信部２３は、後述する表示器ＮＦＣ通信部３３とＮＦＣ（Near Field Communication）による近距離無線通信を行う。詳しくは、操作盤合体部２２と表示器合体部３２とが合体すると、後述するＮＦＣ通信接続判定部２１１により操作盤２と表示器３とのＮＦＣ無線通信が接続される。これにより、操作盤ＮＦＣ通信部２３は表示器ＮＦＣ通信部３３へ電波を輻射し、表示器ＮＦＣ通信部３３とのＮＦＣ無線通信を開始する。操作盤ＮＦＣ通信部２３は専用の通信プロトコルを持ち、操作盤２とのＮＦＣ無線通信を許可できる機器（本実施形態では表示器３）以外からの通信を受け付けない。

ＮＦＣは、１０ｃｍ程度の距離で行われる近距離無線通信技術の国際規格であり、ＮＦＣに適用可能なモジュールを用いる。本実施形態では、操作盤ＮＦＣ通信部２３と表示器ＮＦＣ通信部３３との間で行われるＮＦＣ無線通信の有効距離が数ｃｍとなるように無線出力を限定している。また、操作盤ＮＦＣ通信部２３には合体時にのみ電力が供給される。これにより、操作盤２と物理的に合体する形状を持たない表示器３と操作盤２とのＮＦＣ無線通信が単に近接によって開始されることを防ぐことができる。

操作盤無線通信部２４は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）を用いて後述する表示器無線通信部３４と無線通信を行う。詳しくは、後述する識別情報判定部２１３により表示器３と操作盤２との無線通信を許可すると判定された場合、操作盤無線通信部２４は識別情報判定部２１３により有効化される。また、操作盤２と表示器３との無線通信が認証された場合、後述する無線通信接続判定部２１５により操作盤無線通信部２４は表示器無線通信部３４と無線通信接続され、操作盤２と表示器３との無線通信が開始される。操作盤無線通信部２４と表示器無線通信部３４との無線通信は、無線ＬＡＮに限らず、例えば、ブルートゥース（Bluetooth（登録商標））、赤外線通信を用いるようにしてもよい。

操作盤記憶部２５は、フラッシュメモリなどの不揮発性の記憶装置によって構成され、特に、識別情報判定リストを格納するものである。なお、識別情報判定リストについては後述する。タイマ２６は、操作盤２と表示器３との無線通信が開始されてから、すなわち無線通信接続判定部２１５からの後述する無線通信開始信号を受信してからの時間が、所定時間経過すると、経時信号を後述する切断部２１６に送信する。ＧＰＳ受信部２７は、ＧＰＳ（global positioning system）からの電波を受信し、受信したＧＰＳ信号を後述する切断部２１６に出力する。インターフェイス２８は、操作盤２および表示器３と装置５との間の通信を行うための通信制御部である。操作盤ＳＷ２９は、ユーザの操作盤２への指示を受け付けるスイッチである。ユーザは操作盤ＳＷ２９に指示を入力することで、例えば、表示器３が手元にないときに装置５を操作することや、後述する識別情報判定リストを変更することができる。操作盤ＳＷ２９は、装置５の状態を表示する表示部が備えられていてもよい。

操作盤制御部２１は、ＮＦＣ通信接続判定部２１１（第１判定部）、応答判定部２１２、識別情報判定部２１３（第２判定部）、暗号キー生成部２１４（認証情報生成部）、無線通信接続判定部２１５、切断部２１６、および認証情報無効部２１７を備えている。操作盤制御部２１は、これらの各部を備えて構成されることにより、操作盤２と表示器３との通信の接続および切断を制御する。

ＮＦＣ通信接続判定部２１１は、操作盤２と表示器３との距離により操作盤２と表示器３とを認証するためのＮＦＣ無線通信（近距離無線通信、第１無線通信）を許可するか否かを判定する。具体的には、操作盤２と表示器３との合体は、表示器３が操作盤２とＮＦＣ無線通信が認められているものであり、操作盤２と表示器３とがＮＦＣ無線通信できる程度に充分近接していることを示す。したがって、ＮＦＣ通信接続判定部２１１は操作盤２と表示器３とが合体すると、操作盤２と表示器３とのＮＦＣ無線通信を許可できると判定し、操作盤ＮＦＣ通信部２３への給電を開始する。これにより、操作盤ＮＦＣ通信部２３がオンすると、操作盤２と表示器３との間でＮＦＣ無線通が接続される。また、ＮＦＣ通信接続判定部２１１は、応答判定部２１２に操作盤２と表示器３とがＮＦＣ無線通信接続されたことを示すＮＦＣ無線通信接続信号を送信する。なお、ＮＦＣ通信接続判定部２１１は、予め既に当該操作盤２または別の操作盤２と表示器３との間で無線通信が接続されているか否かを判定する機能を有していてもよい。

応答判定部２１２は、ＮＦＣ通信接続判定部２１１からＮＦＣ無線通信接続信号を受信すると、表示器３に対して専用通信手順による応答要求を行う。当該応答要求については、後の無線通信接続処理の説明で詳しく述べる。識別情報判定部２１３は、ＮＦＣ通信接続判定部２１１において操作盤２とのＮＦＣ無線通信を許可すると判定された表示器３と、操作盤２とで行う無線通信を許可するか否かをＮＦＣ無線通信により表示器３から受信した識別情報に基づいて判定する。当該判定については、後の無線通信接続処理の説明で詳しく述べる。

暗号キー生成部２１４は、識別情報判定部２１３において操作盤２と表示器３との無線通信を許可できると判定された場合、操作盤２と表示器３との無線通信の接続に必要な表示器３とで共有される暗号キー（認証情報）を生成する。また、暗号キー生成部２１４は、ＮＦＣ無線通信が接続されるごとに認証情報を変更する。

ここで、無線ＬＡＮのセキュリティを強化するための技術として、例えば、ＷＰＡ(Wi-Fi Protected Access（登録商標）)がある。ＷＰＡ（登録商標）は、始めに、例えばＰＳＫ（Pre Shared Key：事前共有キー）と呼ばれる暗号キーを通信端末と対向機器とで共有する。その後、セキュリティを確保するため、上記ＰＳＫを元にして次の暗号キーを自動的に生成し、通信中に自動的に暗号キーを更新する。しかし、ＷＰＡ（登録商標）では、同じＰＳＫを元にして暗号キーが更新されるため、対向機器と無線通信接続が確立した通信端末が第三者に持ち出された場合、通信端末が記憶している暗号キーを元に対向機器へのアクセスが可能となる。つまり、盗難などによるＰＳＫの暴露によりセキュリティが脅かされる。それに対して、本実施形態に係る上記認証情報の変更は、例えて言うと、ＷＰＡ（登録商標）において設定される初期のＰＳＫを変更することと同じ効果があり、ＷＰＡ（登録商標）のセキュリティ上の問題も解決することができる。

当該認証情報の更新については、後の無線通信接続処理の説明で詳しく述べる。また、暗号キーの生成についても後述する。なお、合体して無線ＬＡＮ接続を確立した後は、無線ＬＡＮのプロトコルをそのまま使ってもよい。

無線通信接続判定部２１５は、後述する表示器３の接続成否通知部３１３から、表示器３において暗号キーを設定できたこと、すなわち、操作盤２と表示器３との無線通信を接続できたことを示す無線通信接続信号を受信した場合、操作盤２と表示器３との無線通信が認証されたものと判定し、操作盤２と表示器３との無線通信を開始する。なお、この無線通信の接続は物理的な合体を解除後も、無線通信の接続が解除、または切断まで維持される。ここで、無線通信が開始されるとは、表示器３が無線通信により装置５を制御できる状態を示している。また、無線通信接続判定部２１５は、タイマ２６および切断部２１６に、操作盤２と表示器３との無線通信が開始されたことを示す無線通信開始信号を送信する。なお、本実施形態では、操作盤２と表示器３との無線通信が開始された後でも、ＮＦＣ無線通信を継続することができる。例えば、ＮＦＣ無線通信により操作盤２と表示器３とが合体しているか否かを継続的に確認し、合体中は無線通信の接続が切れた場合でもＮＦＣ無線通信を利用して無線通信を再開できる。また、合体中であれば表示器３から識別情報判定リストの変更等を行うことができる。

切断部２１６は、所定の切断条件が満たされるごとに操作盤２と表示器３との無線通信を切断する。言い換えると、切断部２１６は所定の切断条件が満たされるごとに操作盤２が提供する無線ＬＡＮネットワークから表示器３を切り離す。

具体的には、無線通信の切断条件（接続の解除ポリシー）は予め下記のいずれかから少なくとも１つ選択可能である。（１）無線通信を開始してから所定時間を超えたとき。（２）操作盤２と表示器３とが所定距離以上離れたとき。（３）ユーザが、操作盤２または表示器３において物理的または画面上に備え付けられた「切断ボタン」を押したとき。（１）の切断条件を満たした場合、例えば、切断部２１６はタイマ２６から経時信号を受信したときに無線通信を切断する。（２）の切断条件を満たした場合、例えば、ＧＰＳ受信部２７からのＧＰＳ信号による測距により、表示器３が無線通信の接続可能な範囲を越えたとき、切断部２１６は無線通信を切断する。または、無線ＬＡＮ信号強度により擬似的に操作盤２と表示器３との距離を判断し、操作盤２と表示器３との距離が所定距離以上になった時に切断部２１６は無線通信を切断する。なお、切断部２１６は、既に他の操作盤２と無線通信が接続されている表示器３が当該操作盤２と合体し、新たに当該操作盤２との無線通信を接続するときに、接続されている他の操作盤２との無線通信を切断するものであってもよい。

認証情報無効部２１７は無線通信の切断時に操作盤２が有する認証情報を無効にする。

以下に暗号キー（例えば、ＥＳＳＩＤ（Extended Service Set Identifier））の生成の一例について説明する。暗号キーは、無線ＬＡＮの暗号化方式がＷＰＡ(Wi-Fi Protected Access（登録商標）)またはＷＰＡ２(Wi-Fi Protected Access ２（登録商標）)の場合、例えば、ランダムに生成した６４バイトデータ列としてもよい。また、無線ＬＡＮの暗号化方式がＷＥＰ（Wired Equivalent Privacy）の場合、暗号キーは、例えば、ランダムに生成した６４バイトデータ列としてもよい。例えば、操作盤２と表示器３にはそれぞれ固有のシリアルＩＤが割り振られている場合、生成される暗号キーは、＜操作盤のシリアルＩＤ＞＜表示機のシリアルＩＤ＞＜認証開始時間をシードとしたランダムな文字列１６文字＞としてもよい。具体的には、仮に操作盤２のシリアルＩＤが「ＳＮ１２３４５６７８」、表示器３のシリアルＩＤが「ＳＮａｂｃｄｅｆｇｈ」である場合、暗号キーは「ＳＮ１２３４５６７８ＳＮａｂｃｄｅｆｇｈｒａｎｄｏｍｃｈａｒａｃｔｏｒｓＸ」としてもよい。ここで、認証開始時間とは、例えば、応答判定部２１２が応答要求信号を送信した時間としてもよい。認証開始時間としてどの時点の時刻を参照するかはアプリケーションにより任意に決定されるものであり、応答要求送信時（後述のＳ１１）から暗号キーを生成（後述のＳ１８）開始するまでの何れの時刻を選んでもよい。

表示器３は、表示器制御部３１、表示器合体部３２、表示器ＮＦＣ通信部３３、表示器無線通信部３４、およびタッチパネル３５を備えている。表示器３は、可搬式であり、無線通信システム１に対するユーザの入力操作をタッチパネル３５から受け付ける。また、タッチパネル３５は、液晶パネル等によって構成される表示部を有し、操作盤２から受信した表示データ、表示器３の内部で発生したデータ等に基づいて画像を表示する。なお、表示器３は上記に限らず、サーバ、またはタブレットであってもよい。表示器ＮＦＣ通信部３３は、操作盤ＮＦＣ通信部２３から輻射される電波を受けるとともに、操作盤ＮＦＣ通信部２３へ電波を輻射することによりＮＦＣ無線通信を行う。表示器無線通信部３４は、無線ＬＡＮを介して操作盤無線通信部２４と無線通信を行う。

タッチパネル３５は、例えば、装置５の状態を表示しユーザの装置５への指示を受け付ける。タッチパネル３５においてユーザのタッチ操作によって生じた装置５への指示信号は、表示器無線通信部３４および操作盤無線通信部２４の間の無線通信により、操作盤２に送信され、インターフェイス２８を介して装置５に与えられる。

表示器制御部３１は、応答返送部３１１、識別情報返送部３１２、および接続成否通知部３１３を備えている。表示器制御部３１は、これら各部を備えて構成されることにより、表示器３と操作盤２との通信の接続および切断を制御する。応答返送部３１１は、応答判定部２１２からの応答要求に対して応答要求に応える信号を送信する。識別情報返送部３１２は、識別情報判定部２１３からの識別情報要求に対して表示器３の識別情報を送信する。接続成否通知部３１３は、暗号キー生成部２１４からの暗号キーを操作盤２と表示器３とで共有し、操作盤２と表示器３との無線通信を接続する。言い換えると、接続成否通知部３１３が暗号キーを表示器３に設定することで、操作盤２の提供する無線ＬＡＮネットワークに表示器３が接続される。操作盤２と表示器３との信号のやり取りについて、詳しくは後述する。

まず、操作盤２と表示器３との無線通信が接続されてから無線通信が切断されるまでの大まかな流れを図２に基づき説明する。図２の（ａ）から（ｅ）は無線通信システム１の無線通信の接続から切断までの流れの一例を示す図である。なお、図２において、ＮＦＣ２３は操作盤ＮＦＣ通信部２３を示し、ＮＦＣ３３は表示器ＮＦＣ通信部３３を示す。

図２の（ａ）は、表示器３と合体する前の操作盤２の状態を示す。装置５は、実際の生産工程等を実施する装置部５１、および装置５を制御するための装置ＣＰＵ５２を備えている。また、装置５と操作盤２とは、有線ＬＡＮにより接続されている。装置ＣＰＵ５２と操作盤２のＣＰＵとは互いに独立しており、操作盤ＳＷ２９と装置５との通信により装置５の操作を実現している。図２の（ｂ）は、操作盤２と表示器３との合体および認証している状態を示す。装置５を可搬式端末である表示器３により遠隔操作する場合、操作盤２と表示器３とを合体させることにより、操作盤２と表示器３との無線通信の認証が行われ、操作盤２と表示器３とが無線通信接続される。言い換えると、操作盤２と表示器３とは、合体時にＮＦＣ無線通信を使って自動的に無線通信の認証が行われ、認証成功後は操作盤２と表示器３とは無線ＬＡＮで接続される。無線通信の認証処理について、詳しくは後述する。図２の（ｃ）は、操作盤２と表示器３とが無線通信接続された状態の一例を示し、図２の（ｄ）は、操作盤２と表示器３とが無線通信接続された後、表示器３が操作盤２から離れた状態を示す。図２の（ｃ）および図２の（ｄ）では、表示器３は操作盤２をブリッジとして装置ＣＰＵ５２に接続され、装置ＣＰＵ５２と表示器３のタッチパネル３５との通信により、表示器３による装置５の操作を実現する。この接続は、図２の（ｄ）が示すように、表示器３が操作盤２から離れた後も無線通信が切断されるまで維持される。また、本実施形態ではＮＦＣ無線通信は操作盤２と表示器３との合体時にのみ有効となるので、信頼性が向上する。図２の（ｅ）は、操作盤２と表示器３との無線通信が切断された状態を示す。操作盤２と表示器３との無線通信は所定の切断条件が満たされると切断される。無線通信の切断処理について、詳しくは後述する。無線通信が切断されると、表示器３は装置５の操作盤としての機能が無効化され、インタロックされた状態になる。表示器３は操作盤２と再度合体して無線通信の再認証、再接続されることで、装置５の操作盤としての機能を復活させることができる。

図３は無線通信システム１の無線通信の接続処理の一例を示すフローチャートである。この接続処理は、図２の（ａ）〜図２の（ｄ）の状態に相当する。

図３に示すように、まず、既に操作盤２と表示器３との間に無線通信が接続されているか否かを判定する（Ｓ１）。操作盤２と表示器３との間に無線通信が接続されていない場合（Ｓ１でＮＯ）、ＮＦＣ通信接続判定部２１１は、操作盤２と表示器３とが合体しているか否かを判定する（Ｓ２）。操作盤２と表示器３とが合体している場合（Ｓ２でＹＥＳ）、操作盤ＮＦＣ通信部２３に給電が開始され（Ｓ３）、ＮＦＣ通信接続判定部２１１は、操作盤２と表示器３とのＮＦＣ無線通信を接続する。その後、操作盤２は無線通信の認証処理を行う（Ｓ４）。Ｓ４について詳しくは後述する。Ｓ４の後、無線通信接続判定部２１５は、操作盤２に対する表示器３の無線通信の認証が成功したか否かを判定する（Ｓ５）。認証が成功したと判定された場合（Ｓ５でＹＥＳ）、無線通信接続判定部２１５は、操作盤２と表示器３との無線ＬＡＮでの無線通信を開始する（Ｓ６）。

Ｓ１において操作盤２と表示器３と間に無線通信が接続されている場合（Ｓ１でＹＥＳ）、接続が切断されるまで待機する。また、Ｓ２において操作盤２と表示器３とが合体していない場合（Ｓ２でＮＯ）、Ｓ１に戻る。

Ｓ５において、無線通信接続判定部２１５は、認証の失敗を判定した場合（Ｓ５でＮＯ）、操作盤ＮＦＣ通信部２３への給電を終了する（Ｓ７）。その後、操作盤２と表示器３とが分離するまで待機し（Ｓ８でＮＯ）、操作盤２と表示器３とが分離されると（Ｓ８でＹＥＳ）、Ｓ１に戻って、上記Ｓ１〜Ｓ６の処理または上記Ｓ１〜Ｓ５、Ｓ７、Ｓ８の処理を繰り返す。なお、操作盤２と表示器３との分離は、操作盤２と表示器３との合体の判定と同様に、ＮＦＣ通信接続判定部２１１が行ってもよい。

図４は、無線通信システム１の無線通信の認証処理の一例を示すシーケンス図である。この認証処理は、図２の（ｂ）の状態、および図３のＳ４の処理に相当する。操作盤ＮＦＣ通信部２３および表示器ＮＦＣ通信部３３のＮＦＣ無線通信が接続されると、応答判定部２１２は、ＮＦＣ無線通信により、ＮＦＣ無線通信が正常に機能しているかを確認するための応答要求信号を表示器３の応答返送部３１１に送信する（Ｓ１１）。

応答返送部３１１は応答判定部２１２からの応答要求信号を正常に受信した場合、ＮＦＣ無線通信により、ＮＦＣ無線通信が正常に受信したことを示す応答返送信信号を応答判定部２１２に送信する（Ｓ１２）。

また、応答判定部２１２は、応答要求信号に対する表示器３からの応答があったか否か、すなわち応答返送部３１１からの応答返送信号の受信の有無に基づき、ＮＦＣ無線通信により無線通信の認証処理を開始できるか否かを判定する（Ｓ１３）。無線通信の認証処理を開始できると判定された場合、すなわち応答返送部３１１から応答返送信号を受信した場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、応答判定部２１２は、無線通信の認証処理を開始し、無線通信の認証処理を開始する旨を示す認証処理開始信号を識別情報判定部２１３に送信する。

識別情報判定部２１３は、応答判定部２１２から認証処理開始信号を受信した場合、ＮＦＣ無線通信により表示器３の識別情報返送部３１２に、表示器３の識別情報（例えば、シリアルＩＤ）の送信を要求する識別情報要求信号を送信する（Ｓ１４）。識別情報返送部３１２は、識別情報判定部２１３からの識別情報要求信号を受信すると、ＮＦＣ無線通信により識別情報判定部２１３に表示器３の識別情報を送信する（Ｓ１５）。識別情報判定部２１３は、識別情報返送部３１２からの識別情報を受信すると、当該識別情報と操作盤記憶部２５に記憶されている識別情報判定リストとを比較し、表示器３と操作盤２との無線通信を許可できるか否かを判定する（Ｓ１６）。

ここで、識別情報判定リストには、例えば、操作盤２との無線通信を許可できる表示器３の識別情報が記載されている（ホワイトリスト）。識別情報判定部２１３は、受信した識別情報が識別情報判定リストに記載されている場合、表示器３と操作盤２との無線通信を許可できると判定する。なお、識別情報判定リストは、操作盤２を直接操作することによる変更、または、操作盤２と合体中の表示器３からの変更が可能である。

表示器３と操作盤２との無線通信が許可できると判定された場合（Ｓ１６でＹＥＳ）、識別情報判定部２１３は、操作盤無線通信部２４を有効化し（Ｓ１７）、暗号キー生成部２１４に操作盤無線通信部２４が有効化されたことを示す無線通信有効化信号を送信する。暗号キー生成部２１４は、識別情報判定部２１３からの無線通信有効化信号を受信すると、暗号キーを生成し（Ｓ１８）、生成された暗号キーをＮＦＣ無線通信により表示器３の接続成否通知部３１３に送信する（Ｓ１９）。

接続成否通知部３１３は、暗号キー生成部２１４からの暗号キーを受信すると、暗号キーを表示器３のＩＤとして設定し、操作盤２と表示器３とで暗号キーを共有することで操作盤２と表示器３との無線通信を接続する（Ｓ２０）。正常に操作盤２と表示器３との無線通信を接続できた場合、接続成否通知部３１３は無線通信が接続できたことを示す無線通信接続信号を無線通信接続判定部２１５にＮＦＣ無線通信により送信する（Ｓ２１）。

無線通信接続判定部２１５は、接続成否通知部３１３からの無線通信接続信号の受信の有無により無線通信の接続の成否を判定する（Ｓ２２、図３におけるＳ５、および図６におけるＳ４４）。無線通信接続判定部２１５は、接続成否通知部３１３から無線通信接続信号を受信した場合、無線通信の認証が成功したと判断し（Ｓ２２でＹＥＳ）、操作盤２と表示器３との無線通信を開始する（Ｓ２３）。言い換えると、無線通信システム１は、Ｓ１８〜Ｓ２３により操作盤２および表示器３のペアリングを行う。

Ｓ１３において応答判定部２１２が応答返送部３１１からの応答返送信号を受信しなかった場合（Ｓ１３でＮＯ）、Ｓ１６において識別情報判定部２１３が表示器３は操作盤２との無線通信が許可できる表示器ではないと判定した場合（Ｓ１６でＮＯ）、およびＳ２２において無線通信接続判定部２１５が無線通信の接続が失敗したと判断した場合（Ｓ２２でＮＯ）は、無線通信認証処理において操作盤２と表示器３との無線通信が認証されなかったとみなされて（Ｓ２４、Ｓ２５およびＳ２６）、図３のＳ７の処理に移動する。

図５は、無線通信システム１の無線通信の切断処理の一例を示すフローチャートである。この切断処理は、図２の（ｅ）の状態に相当する。

図５に示すように、無線通信の切断処理は、操作盤２および表示器３との無線通信が接続されている状態で開始される。まず、切断部２１６は無線通信接続の解除ポリシーが時間経過であるか否かを判定する（Ｓ３１）。無線通信接続の解除ポリシーが時間経過である場合（Ｓ３１でＹＥＳ）、切断部２１６は、無線通信を開始してから所定時間を経過したか否かを判定する（Ｓ３２）。無線通信を開始してから所定時間を経過している場合（Ｓ３２でＹＥＳ）、切断部２１６は無線通信の接続を切断し（Ｓ３６）、認証情報無効部２１７は、操作盤２が有する認証情報（暗号キー）を無効にする（Ｓ３７）。無線通信を開始してから所定時間を経過していない場合（Ｓ３２でＮＯ）、切断部２１６は無線通信の接続を継続し（Ｓ３８）、Ｓ３１の処理に戻る。

無線通信接続の解除ポリシーが時間経過ではない場合（Ｓ３１でＮＯ）、切断部２１６は無線通信接続の解除ポリシーが操作盤２と表示器３との距離であるか否かを判定する（Ｓ３３）。無線通信接続の解除ポリシーが操作盤２と表示器３との距離である場合（Ｓ３３でＹＥＳ）、切断部２１６は操作盤２と表示器３との距離が所定距離以上であるか否かを判定する（Ｓ３４）。操作盤２と表示器３との距離が所定距離以上である場合（Ｓ３４でＹＥＳ）、切断部２１６は無線通信の接続を切断し（Ｓ３６）、認証情報無効部２１７は、操作盤２が有する認証情報を無効にする（Ｓ３７）。操作盤２と表示器３との距離が所定距離以上ではない場合（Ｓ３４でＮＯ）、切断部２１６は無線通信の接続を継続し（Ｓ３８）、Ｓ３１の処理に戻る。

無線通信接続の解除ポリシーが操作盤２と表示器３との距離ではない場合（Ｓ３３でＮＯ）、無線通信接続の解除ポリシーが切断ボタンであるとして、切断部２１６は切断ボタンが押されたか否かを判定する（Ｓ３５）。切断ボタンが押された場合（Ｓ３５でＹＥＳ）、切断部２１６は無線通信の接続を切断し（Ｓ３６）、認証情報無効部２１７は操作盤２が有する認証情報を無効にする（Ｓ３７）。切断ボタンが押されていない場合（Ｓ３５でＮＯ）、切断部２１６は無線通信の接続を継続し（Ｓ３８）、Ｓ３１の処理に戻る。なお、図５のフロー図では、切断についてＳ３１、Ｓ３３、およびＳ３５の何れか１つの解除ポリシーの判定を用いるものとなっているが、これらの解除ポリシーの判定を複数組み合わせた切断条件を用いることで、より安全性を高めることも出来る。

本実施形態に係る無線通信システム１は、操作盤２と表示器３との無線通信の接続の認証を自動的に行うことができる。これにより、無線通信の接続認証のためのユーザの操作が不要になり、利便性が向上する。また、無線通信の接続認証は合体時にＮＦＣ無線通信を用いて行われる。言い換えると、無線通信の接続認証が行われるのは操作盤２と表示器３との合体時に限定される。合体による下記の（１）および（２）の理由により、電波の不正な傍受による認証手順および認証キーの取得を極めて困難にすることができる。（１）本実施形態では、ＮＦＣ無線通信の有効距離が数ｃｍとなるように無線出力を限定しており、認証手順および認証キーの取得が困難な至近距離においてＮＦＣ無線通信が行なわれる。（２）操作盤ＮＦＣ通信部２３は専用の通信プロトコルを持ち、対応機器（本実施形態では表示器３）以外からの通信を受け付けない。

また、本実施形態に係る無線通信システム１は、認証情報無効部２１７により無線通信の切断時に操作盤２が有する認証情報を無効にし、さらに、暗号キー生成部２１４より、暗号キーをＮＦＣ無線通信の接続ごとに変更する。これにより、一度無線通信の接続に使用された暗号キーが不正に傍受されても、当該暗号キーを用いて操作盤２へ不正にアクセスすることを防止することができ、次に説明するように信頼性が高まる。無線ＬＡＮのペアリングに関する従来の技術としてＷＰＳ（Wi-Fi Protected Setup（登録商標））またはＡＯＳＳ（AirStation One-Touch Secure System（登録商標））がある。しかし、これらの従来技術は、一度ペアリングを行った後はＥＳＳＩＤや暗号キーを変更しない。具体的には、これらの従来のペアリングにおいて操作盤２側に保存されるＥＳＳＩＤや暗号キーは操作盤２および表示器３に保存され、操作盤２および表示器３の無線通信の接続の際、同じＥＳＳＩＤや暗号キーが使用される。すなわち、ＥＳＳＩＤおよび暗号キーはネットワーク全体で固定されており、表示器３が第三者に持ち出された場合、表示器３に保存されたＥＳＳＩＤや暗号キーも第三者に漏洩する。そのため、外部から操作盤２への不正なアクセスが可能になってしまう。

それに対して、本実施形態に係る無線通信システム１は、合体ごと（無線通信の接続ごと）に暗号キーを動的に生成する。言い換えると、無線通信システム１は、無線通信の接続が切断されるごとに暗号キーが変更される。無線通信は、所定時間の経過、または操作盤２と表示器３との距離が所定距離以上となることで自動的に切断されるので、もし表示器３が持ち出された場合でも、第三者が表示器３を用いて操作盤２に不正にアクセスすることを防げることができる。

以上により、本実施形態に係る無線通信システム１は、無線通信の不正接続のリスクを低減、安全性、信頼性を向上することができる。これにより、操作盤２および表示器３という構成で無線ＬＡＮネットワークを介した通信の信頼性が向上し、操作盤２および表示器３の通信の無線化が可能になる。すなわち、本実施形態に係る無線通信システム１によれば、接続の信頼性を求められる機器同士の接続であっても通信の無線化をすることが可能となる。

また、従来のペンダント端末のような、有線接続された操作盤２と表示器３とを利用する場合、表示器３の取り回しがケーブルを引き延ばせる範囲に限定され、装置５の数だけ表示器３が必要であった。しかし、本実施形態に係る無線通信システム１によれば、信頼性を保ったまま、操作盤２と表示器３の通信を無線化することができるので、表示器３の取り回しが自由になる。また、１台の表示器３で、複数の装置５（操作盤２）の操作および監視を行うことが可能となる。

なお、本実施形態では、操作盤２と表示器３との合体の成否により、操作盤２と表示器３とのＮＦＣ無線通信を許可できるか否かを判定しているが、上記に限らない。例えば、操作盤記憶部２５に保存された上記ＮＦＣ無線通信を許可できない表示器の識別情報が記載されたリスト（ブラックリスト）との比較により、操作盤２と表示器３とのＮＦＣ無線通信を許可できるか否かが判定されるものであってもよい。

〔変形例〕
本発明の実施形態の変形例について、図６を参照して説明する。図６は、本発明の実施形態に係る無線通信システム１の無線通信の接続処理の他の例を示すフローチャートである。無線通信システム１は、ＮＦＣ通信接続判定部２１１により、表示器３が操作盤２からの所定距離の範囲内に近接したか否かにより表示器３が操作盤２とのＮＦＣ無線通信を許可するか否かを判定する。詳しくは以下に説明する。

（無線通信接続処理）
図６は無線通信システム１の無線通信の接続処理の他の例を示すフローチャートである。この接続処理は、図２の（ａ）〜図２の（ｄ）に相当する。図６に示すように、ＮＦＣ通信接続判定部２１１は、まず、既に操作盤２と表示器３との間に無線通信が接続されているか否かを判定する（Ｓ４１）。操作盤２と表示器３との間に無線通信が接続されていない場合（Ｓ４１でＮＯ）、ＮＦＣ通信接続判定部２１１は、表示器３が操作盤２に対して所定距離の範囲内（所定距離以下）に近接しているか否かを判定する（Ｓ４２）。ここで、本変形例では、ＮＦＣ無線通信の有効距離が数ｃｍとなるように無線出力を限定している。そのため、本変形例におけるＮＦＣ通信接続判定部２１１は、表示器３が操作盤２に対して数ｃｍの距離の範囲内に近接しているか否かを判定する。表示器３が操作盤２に対して所定距離の範囲内に近接している場合（Ｓ４２でＹＥＳ）、ＮＦＣ通信接続判定部２１１はＮＦＣ無線通信を接続する。その後、操作盤２は無線通信の認証処理を行う（Ｓ４３）。Ｓ４３の処理は上述の図３のＳ４の処理と同様である。

Ｓ４３の後、無線通信接続判定部２１５は、操作盤２と表示器３との無線通信が成功したか否かを判定する（Ｓ４４）。操作盤２と表示器３との無線通信が成功したと判定された場合（Ｓ４４でＹＥＳ）、無線通信接続判定部２１５は、操作盤２と表示器３との無線ＬＡＮでの無線通信を開始する（Ｓ４５）。

Ｓ４１において操作盤２と表示器３と間に無線通信が接続されている場合（Ｓ４１でＹＥＳ）、接続が切断されるまで待機する。また、Ｓ４２において表示器３が操作盤２に近接していない場合（Ｓ４２でＮＯ）、Ｓ４１に戻る。Ｓ４４において、無線通信接続判定部２１５が、操作盤２と表示器３との無線通信の認証が失敗したと判定した場合（Ｓ４４でＮＯ）、Ｓ４１に戻って上記Ｓ４１〜Ｓ４４の処理を繰り返す。

〔ソフトウェアによる実現例〕
操作盤２の操作盤制御部２１および表示器３の表示器制御部３１は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）により実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアにより実現してもよい。後者の場合、操作盤制御部２１および表示器制御部３１は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路等を用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 無線通信システム、２ 操作盤（通信装置）、３ 表示器（端末装置）、２１１ ＮＦＣ通信接続判定部（第１判定部）、２１３ 識別情報判定部（第２判定部）、２１４ 暗号キー生成部（情報生成部）、２１６ 切断部、２１７ 認証情報無効部

Claims (6)

1. 端末装置と通信装置との距離に基づいて前記端末装置と前記通信装置とを認証するための第１無線通信を許可するか否かを判定する第１判定部と、
   前記第１判定部により前記通信装置との前記第１無線通信を許可すると判定された前記端末装置と、前記通信装置とで行う第２無線通信を許可するか否かを、前記第１無線通信により前記端末装置から受信した識別情報に基づいて判定する第２判定部と、
   前記第２判定部により前記端末装置と前記通信装置との前記第２無線通信を許可すると判定された場合、前記第２無線通信の接続に必要な前記端末装置とで共有される認証情報を生成する認証情報生成部と、
   前記第２無線通信を所定の切断条件が満たされるごとに切断する切断部と、
   前記第２無線通信の切断時に前記通信装置が有する前記認証情報を無効にする認証情報無効部と、を備え、
   前記認証情報生成部は、前記第１無線通信が接続されるごとに前記認証情報を変更することを特徴とする通信装置。
2. 前記第１判定部は、前記端末装置と前記通信装置とが合体できるか否かにより前記端末装置と前記通信装置との前記第１無線通信を許可するか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記第１判定部は、前記通信装置から所定距離の範囲内に近接したか否かにより前記端末装置と前記通信装置との前記第１無線通信を許可するか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
4. 前記切断部は、前記端末装置と前記通信装置との距離が所定距離以上離れた場合、前記第２無線通信を切断することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の通信装置。
5. 前記切断部は、前記第２無線通信の接続から所定時間が経過した場合、前記第２無線通信を切断することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の通信装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の通信装置と、
   前記端末装置と、を備えていることを特徴とする無線通信システム。

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