JP2019057785A - 無線通信システム、通信装置及びデータ統合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のスニファデータを統合できる無線通信システム、通信装置及びデータ統合方法を提供することである。【解決手段】実施形態の無線通信システムは、複数の第１通信装置と第２通信装置とを持つ。第１通信装置は、通信部と、スニファデータ生成部とを持つ。スニファデータ生成部は、パケットを取得した時刻を付与し、スニファデータを生成する。第２通信装置は、マスタ決定部と、時刻補正部と、スニファデータ統合部とを持つ。マスタ決定部は、基準となるクロック信号を発する第１通信装置をマスタ装置として決定する。時刻補正部は、マスタ装置によって生成されたスニファデータと他の第１通信装置によって生成されたスニファデータとに共通して含まれるパケットを特定し、他の第１通信装置のパケットに付与された時刻をクロック信号によって定められる時刻に補正する。スニファデータ統合部は、統合スニファデータを生成する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、無線通信システム、通信装置及びデータ統合方法に関する。

近年、オフィスビルやホテル、工場、商業施設等の建物における統合的なビル管理システムでは、無線通信方式によるネットワーク化が検討され、導入が始まっている。一般的な無線通信方式において、広域な通信範囲を提供するためには中継伝送が可能なマルチホップ型無線ネットワークの導入が望ましい。広域な通信範囲を有する無線通信ネットワークを管理するためには、無線電波をキャプチャしてパケット解析を行うスニファ装置が必要となる。単体のスニファ装置で広域な通信範囲を有する無線通信ネットワーク全体をキャプチャすることは難しい。そのため、複数のスニファ装置を用いて、無線通信ネットワーク全体をキャプチャする手法が考えられる。しかし、スニファ装置はそれぞれでクロック精度が異なるため、スニファ装置毎に時間軸が異なる。そこで、キャプチャされたデータの時間軸を合わせてデータを統合するための手段が必要となる場合があった。

特表２０１４−５０４１１２号公報 特開２００８−１４１７７７号公報 特開２００５−２２３９０６号公報

本発明が解決しようとする課題は、複数のスニファデータを統合できる無線通信システム、通信装置及びデータ統合方法を提供することである。

実施形態の無線通信システムは、複数の第１通信装置と第２通信装置とを持つ。第１通信装置は、通信部と、スニファデータ生成部とを持つ。通信部は、空間を伝搬するパケットを取得する。スニファデータ生成部は、前記パケットに対して前記パケットを取得した時刻を付与し、前記パケットを含みネットワークの稼働状況を示すスニファデータを生成する。第２通信装置は、マスタ決定部と、時刻補正部と、スニファデータ統合部とを持つ。マスタ決定部は、前記第１通信装置のうち前記パケットに付与された時刻を補正する基準となるクロック信号を発する前記第１通信装置をマスタ装置として決定する。時刻補正部は、前記マスタ装置によって生成されたスニファデータと他の第１通信装置によって生成されたスニファデータとに共通して含まれる前記パケットを特定し、前記他の第１通信装置のパケットに付与された時刻に対して所定の処理を行うことで、前記他の第１通信装置のパケットに付与された時刻を前記クロック信号によって定められる時刻に補正する。スニファデータ統合部は、前記マスタ装置によって生成されたスニファデータと、前記他の第１通信装置によって生成されたスニファデータと、を含む統合スニファデータを生成する。

第１の実施形態の無線通信システム１のシステム構成図。 第１の実施形態のスニファ装置１００の機能ブロック図。 第１の実施形態の統合装置２００の機能ブロック図。 第１の実施形態の無線端末３００の機能ブロック図。 第１の実施形態のパケット間隔を算出する例を示す図。 第１の実施形態のスニファデータの時間軸を補正する処理の例を示す図。 第１の実施形態の統合スニファデータの生成の一具体例を示す図。 第１の実施形態のクロック誤差の算出方法の一具体例を示す図。 第１の実施形態のマスタ装置の決定方法の一具体例を示す図。 第１の実施形態の時刻補正の処理の流れを示すフローチャート。 第１の実施形態のマスタ装置の決定の処理の流れを示すフローチャート。 第１の実施形態の統合スニファデータの生成の処理の流れを示すシーケンス図。 第２の実施形態の無線通信システム１のシステム構成図。 第２の実施形態のスニファ装置１１０の機能ブロック図。 第２の実施形態の統合装置２１０の機能ブロック図。 第３の実施形態の無線通信システム３のシステム構成図。 第３の実施形態のスニファ装置１２０の機能ブロック図。 第３の実施形態のスニファ装置１３０の機能ブロック図。

以下、実施形態の無線通信システム、通信装置及びデータ統合方法を、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の無線通信システム１のシステム構成図である。無線通信システム１は、複数台の無線端末を備えるマルチホップ型の無線ネットワークで構成される。無線通信システム１は、統合スニファデータを生成する。統合スニファデータは、無線通信システム１の稼働状況を示すデータである。統合スニファデータは、スニファ装置によって生成されたスニファデータを含むデータである。無線通信システム１は、スニファ装置１００ａ、スニファ装置１００ｂ、統合装置２００及び無線端末３００ａ〜ｉを備える。図１の無線通信システム１では、無線端末３００ａ〜ｃと、無線端末ｄ〜ｆと、無線端末ｇ〜ｉとは、それぞれ直接的に無線通信を行う。無線端末３００ａ及び無線端末３００ｄのような、直接通信できない無線端末間の通信は、中継点となる無線端末３００ｂ又は無線端末３００ｃを中継することで実現される。以下、いずれのスニファ装置であるかを区別しないときは、単にスニファ装置１００と称して説明する。以下、いずれの無線端末であるかを区別しないときは、単に無線端末３００と称して説明する。

スニファ装置１００ａ及びスニファ装置１００ｂは、それぞれ、パケットを取得可能な範囲として、領域４００ａ及び領域４００ｂを有する。スニファ装置１００は、地理的に分散して配置されることで、無線通信システム１全体の無線パケットを取得する。スニファ装置１００ａ及びスニファ装置１００ｂは、それぞれが共通してパケットを取得できる無線端末３００が少なくとも１台は存在するように配置される。例えば、図１の場合は、無線端末３００ｅである。スニファ装置１００ａ及びスニファ装置１００ｂは、それぞれスニファデータを生成する。統合装置２００は、各スニファ装置１００から受信したスニファデータを統合することで、統合スニファデータを生成する。ユーザは、統合スニファデータを確認することで、無線端末３００から構成される無線通信システム１の通信状況を把握する。ユーザは、例えば、無線通信システム１を運用する者であってもよい。

図２は、第１の実施形態のスニファ装置１００の機能ブロック図である。スニファ装置１００は、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレットコンピュータ又はハンディターミナル等の通信機能を備える情報処理装置である。スニファ装置１００は、バスで接続されたプロセッサやメモリや補助記憶装置などを備える。スニファ装置１００は、無線端末３００同士の通信のうち、自装置にて取得可能なパケットを取得する。スニファ装置１００は、取得したパケットに基づき、スニファデータを生成する。スニファデータは、無線端末３００の稼働状況を示すデータである。スニファ装置１００は、生成したスニファデータを統合装置２００へ送信する。スニファ装置１００は、パケット取得プログラムを実行することで、第１通信部１０１、第２通信部１０２、スニファデータ記憶部１０３、統合装置情報記憶部１０４及び制御部１０５を備える装置として機能する。スニファ装置は、第１通信装置の一態様である。

第１通信部１０１は、ネットワークインタフェースである。第１通信部１０１は、空間を伝搬するパケットを受信する。第１通信部１０１は、無線端末３００から送信された自装置以外を宛先とするパケットを受信する。第１通信部１０１は、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）（登録商標）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）又はＳＴＤ−Ｔ１０８等の通信方式で通信してもよい。

第２通信部１０２は、ネットワークインタフェースである。第２通信部１０２は、統合装置２００と通信する。第２通信部１０２は、例えば無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ又はＬＴＥ等の通信方式で通信してもよい。

スニファデータ記憶部１０３は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。スニファデータ記憶部１０３は、スニファデータを記憶する。スニファデータには、送信元無線端末識別子、送信先無線端末識別子、メッセージ種別、シーケンス番号、タイムスタンプ又はペイロード情報が含まれる。スニファデータに含まれる情報は、無線端末３００が用いる通信プロトコルによって異なる情報が含まれてもよい。

統合装置情報記憶部１０４は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。統合装置情報記憶部１０４は、統合装置情報を記憶する。統合装置情報は、統合装置２００と通信を行うために必要となる情報である。統合装置情報には、統合装置２００の統合装置識別情報と統合装置２００と通信するための統合装置通信情報とが含まれる。統合装置識別情報は、ネットワーク上の統合装置２００を特定する情報である。統合装置識別情報は、例えば、ＩＰアドレスやＭＡＣアドレス等の情報である。統合装置通信情報は、統合装置２００と通信するために必要となる情報である。統合装置通信情報は、例えば、通信プロトコル又は通信帯域等の情報である。

制御部１０５は、スニファ装置１００の各部の動作を制御する。制御部１０５は、例えばプロセッサ及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えた装置により実行される。制御部１０５は、パケット取得プログラムを実行することによって、スニファデータ生成部１０６、時間測定部１０７、スニファデータ送信制御部１０８及び統合装置登録部１０９として機能する。

スニファデータ生成部１０６は、取得したパケットに基づいて、スニファデータを生成する。スニファデータ生成部１０６は、自装置の時刻情報に基づいて、パケットの受信時刻を示すタイムスタンプを生成する。スニファデータ生成部１０６は、パケットにタイムスタンプを付与することでスニファデータを生成する。スニファデータ生成部１０６は、生成したスニファデータをスニファデータ記憶部１０３に記憶する。時刻情報は、スニファ装置１００に内蔵された時計の時刻であってもよいし、ＮＴＰ（Network Time Protocol）サーバから取得した時刻であってもよいし、ＵＮＩＸ（登録商標）時間であってもよいし、ＩＣＭＰ Ｔｉｍｅｓｔａｍｐであってもよいし、どのような時刻であってもよい。タイムスタンプは、時刻情報がそのまま用いられてもよいし、時刻情報に対してハッシュ関数やデジタル署名等によって処理された情報が用いられてもよい。

時間測定部１０７は、統合装置２００から受信した、パケット取得継続時間に応じて時間を測定する。パケット取得継続時間は、スニファ装置１００がパケットを取得する時間を表した時間情報である。パケット取得継続時間は、統合装置２００によって統合スニファデータが生成されるタイミングに応じて決定される。パケット取得継続時間が、例えば、１０秒である場合、時間測定部１０７は、１０秒を測定する。スニファ装置１００は、時間測定部１０７が時間を測定している間、パケットを取得する。時間測定部１０７は、パケット取得継続時間に応じた時間が経過すると、パケット取得継続時間がタイムアウトした旨の通知をスニファデータ生成部１０６に出力する。スニファデータ生成部１０６は、時間測定部１０７からパケット取得継続時間がタイムアウトした旨の通知を受け付けると、スニファデータを生成する。

スニファデータ送信制御部１０８は、生成されたスニファデータを、第２通信部１０２を介して統合装置２００へ送信する。スニファデータ送信制御部１０８は、スニファデータを送信する場合に、統合装置情報記憶部１０４に記憶された統合装置情報に基づいて、スニファデータを送信する。

統合装置登録部１０９は、統合装置２００へ自装置のスニファ情報を送信する。スニファ情報には、自装置のスニファ識別情報と自装置と通信するためのスニファ通信情報と自装置のクロック情報が含まれる。スニファ識別情報は、ネットワーク上のスニファ装置１００を特定する情報である。スニファ識別情報は、例えば、ＩＰアドレスやＭＡＣアドレス等の情報である。スニファ通信情報は、スニファ装置１００と通信するために必要となる情報である。スニファ通信情報は、例えば、通信プロトコル又は通信帯域等の情報である。クロック情報は、例えば、ＰＰＭ（Parts Per Million）等のクロック信号の精度を示す情報である。

図３は、第１の実施形態の統合装置２００の機能ブロック図である。統合装置２００は、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、サーバ又は産業用コンピュータ等の通信機能を備える情報処理装置である。統合装置２００は、バスで接続されたプロセッサやメモリや補助記憶装置などを備える。統合装置２００は、スニファ装置１００からスニファデータを受信する。統合装置２００は、複数のスニファデータを統合することで、統合スニファデータを生成する。統合装置２００は、スニファデータ統合プログラムを実行することで、通信部２０１、スニファデータ記憶部２０２、スニファ情報記憶部２０３及び制御部２０４を備える装置として機能する。統合装置は、第２通信装置の一態様である。

通信部２０１は、ネットワークインタフェースである。通信部２０１は、スニファ装置１００と通信する。通信部２０１は、例えば無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ又はＬＴＥ等の通信方式で通信してもよい。

スニファデータ記憶部２０２は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。スニファデータ記憶部２０２は、スニファ装置１００から受信したスニファデータと統合スニファデータとを記憶する。

スニファ情報記憶部２０３は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。スニファ情報記憶部２０３は、統合装置２００が通信可能なスニファ装置１００に関するスニファ情報を記憶する。

制御部２０４は、統合装置２００の各部の動作を制御する。制御部２０４は、例えばプロセッサ及びＲＡＭを備えた装置により実行される。制御部２０４は、スニファデータ統合プログラムを実行することによって、時刻補正部２０５、スニファデータ統合部２０６、マスタ決定部２０７及びスニファ登録部２０８として機能する。

時刻補正部２０５は、スニファデータに含まれる時間軸を統合時間軸に補正する。時間軸は、スニファ装置１００のクロック信号によって定められる時間を表す。時間軸は、スニファ装置１００によってそれぞれ異なる。統合時間軸は、統合スニファデータの時間軸を表す。統合スニファデータに含まれるスニファデータの時間軸は、統合時間軸に補正される。統合時間軸は、例えば、マスタ装置の時間軸が用いられる。マスタ装置は、無線通信システム１内のスニファ装置１００のうち、クロック精度が最も高いスニファ装置であってもよい。なお、マスタ装置以外のスニファ装置１００をスレーブ装置とする。マスタ装置は、マスタ決定部２０７によって決定される。

時刻補正部２０５は、オフセットパケットを基準として他のパケットを統合時間軸に補正する。オフセットパケットは、２台以上のスニファ装置１００のスニファデータに共通して含まれる同一のパケットである。２台以上のスニファ装置１００のうち、１台はマスタ装置である。時刻補正部２０５は、パケットのメッセージを解析し、パラメータが同一となるパケットをオフセットパケットとして検出する。パラメータは、例えば、送信元無線端末識別子、送信先無線端末識別子、メッセージ種別、シーケンス番号、タイムスタンプ又はペイロード情報等のスニファデータに含まれる情報である。時刻補正部２０５は、パケットのビット単位で一致するか否かの判定を行い、ビット値がすべて同一であるパケットをオフセットパケットとして検出してもよい。時刻補正部２０５は、各スニファ装置１００からオフセットパケットを２つ以上検出し、オフセットパケットの間隔（以下「パケット間隔」という。）を算出する。

図５は、第１の実施形態のパケット間隔を算出する例を示す図である。図５では、スニファ装置１００ａ及びスニファ装置１００ｂのオフセットパケットとパケット間隔とを決定する。時刻補正部２０５は、スニファ装置１００ａのスニファデータと、スニファ装置１００ｂのスニファデータと、に共通して含まれる同一のパケットを検出する。図５によると、パケットＡ１及びパケットＢ１が、同一のパケットである。時刻補正部２０５は、パケットＡ１及びパケットＢ１をオフセットパケット１０として検出する。図５によると、パケットＡ２及びパケットＢ２が、同一のパケットである。時刻補正部２０５は、パケットＡ２及びパケットＢ２をオフセットパケット２０として検出する。ここで、時刻補正部２０５は、パケットＡ１の受信時刻とパケットＡ２の受信時刻との差分をパケット間隔ＴＡとして算出する。時刻補正部２０５は、パケットＢ１の受信時刻とパケットＢ２の受信時刻との差分をパケット間隔ＴＢとして算出する。

図３に戻って、時刻補正部２０５の説明を続ける。時刻補正部２０５は、スレーブ装置のスニファデータに対して、所定の処理を行うことで、スレーブ装置のスニファデータの時間軸を統合時間軸に補正する。

図６は、第１の実施形態のスニファデータの時間軸を補正する処理の例を示す図である。なお、図６では、スニファ装置１００ａをマスタ装置、スニファ装置１００ｂをスレーブ装置として説明する。図６に示す処理は、スニファ装置１００ａ及びスニファ装置１００ｂのオフセットパケット１０及び２０とパケット間隔ＴＡ及びＴＢとが決定された後に実行される。時刻補正部２０５は、パケット間隔に基づいて、圧縮率を算出する。圧縮率は、分子をマスタ装置のパケット間隔、分母をスレーブ装置のパケット間隔として算出された値である。圧縮率は、スニファ装置１００間のオフセットパケットのパケット間隔の比を表す。時刻補正部２０５は、圧縮率をスレーブ装置のパケットの受信時刻に乗算することで時刻補正を行う。

例えば、図６では、時刻補正部２０５は、圧縮率ＴＡ／ＴＢを算出する。時刻補正部２０５は、スニファ装置１００ｂの各パケットの受信時刻に対して圧縮率を乗算することで時刻補正を行う。スニファデータ統合部２０６は、パケットＢ１受信時刻に圧縮率を乗算することで、パケットＢ１補正時刻を算出する。パケットＢ１補正時刻は、パケットＡ１受信時刻と一致する。時刻補正部２０５は、パケットＢ２受信時刻に圧縮率を乗算することで、パケットＢ２補正時刻を算出する。パケットＢ２補正時刻は、パケットＡ２受信時刻と一致する。このように、時刻補正部２０５は、スニファ装置１００ｂのスニファデータのパケット受信時刻を補正する。

図３に戻って、統合装置２００の説明を続ける。スニファデータ統合部２０６は、統合スニファデータを生成する。スニファデータ統合部２０６は、各スニファデータを、統合時間軸で表されたスニファデータに含めて、１つのスニファデータとすることで統合スニファデータを生成する。

図７は、第１の実施形態の統合スニファデータの生成の一具体例を示す図である。なお、図７では、スニファ装置１００ａをマスタ装置、スニファ装置１００ｂをスレーブ装置として説明する。スニファ装置１００ｂのパケットの受信時刻は時刻補正部２０５によって時刻補正がされる。したがって、スニファ装置１００ａとスニファ装置１００ｂとの時間軸は一致する。図７によると、スニファ装置１００ａのスニファデータには、オフセットパケット１０及び２０の受信時刻の間に、パケットＡ１−１とパケットＡ１−２とが含まれる。図７によると、スニファ装置１００ｂのスニファデータには、オフセットパケット１０及び２０の受信時刻の間に、パケットＢ１−１とパケットＢ１−２とが含まれる。

スニファデータ統合部２０６は、オフセットパケットであるパケットＡ１及びパケットＡ２の受信時刻を統合スニファデータに含める。スニファデータ統合部２０６は、オフセットパケット１０及びオフセットパケット２０の間に含まれるパケットＡ１−１、Ａ１−２、Ｂ１−１及びＢ１−２を、受信時刻又は補正時刻の早い順に統合スニファデータに含める。スニファデータ統合部２０６は、スニファ装置１００ａ及びスニファ装置１００ｂで同一としてみなされるパケット（例えば、パケットＢ１及びＢ２）を削除する。このように、スニファデータ統合部２０６は、複数のスニファ装置１００から受信したスニファデータを1つの時間軸に統合した統合スニファデータを生成する。なお、スニファデータ統合部２０６は、統合スニファデータと他のスニファデータとの統合を繰り返すことで、３つ以上のスニファデータに対して統合スニファデータを生成してもよい。

スニファデータ統合部２０６は、統合スニファデータを生成するとパケット取得継続時間を含むスニファ登録応答メッセージをスニファ装置１００に送信する。

図３に戻って、統合装置２００の説明を続ける。マスタ決定部２０７は、スニファ装置１００のうち、クロック信号の精度が高いスニファ装置１００をマスタ装置として決定する。マスタ決定部２０７は、取得したスニファデータに対して所定の処理を行うことで、マスタ装置を決定する。具体的には、マスタ決定部２０７は、マスタ装置の候補となる基準装置を決定する。基準装置の時間軸は、他のスニファ装置１００の時間軸を補正する基準となる時間軸である。マスタ決定部２０７は、基準装置と他の全てのスニファ装置１００とのクロック誤差の評価値を算出する。クロック誤差の評価値は、オフセットパケットの受信時刻と補正時刻とのクロック誤差を累積した値である。具体的には、マスタ決定部２０７は、それぞれのオフセットパケットの組み合わせについてオフセットパケットと補正時刻とのクロック誤差Δｔを算出する。マスタ決定部２０７は、各クロック誤差Δｔの総和をクロック誤差の評価値とする。マスタ決定部２０７は、クロック誤差Δｔの分散値が小さいほどクロック誤差の評価値が大きな値として決定してもよい。

図８は、第１の実施形態のクロック誤差の算出方法の一具体例を示す図である。図８では、スニファ装置１００ａを基準装置として説明する。時刻補正部２０５は、スニファ装置１００ａのスニファデータとスニファ装置１００ｂのスニファデータに対して、複数のオフセットパケットを検出する。時刻補正部２０５は、オフセットパケットに基づいて圧縮率を算出する。時刻補正部２０５は、スニファ装置１００ｂのスニファデータの受信時刻に対して圧縮率を乗ずることで時刻補正を行う。マスタ決定部２０７は、オフセットパケット同士の時刻の差分を算出する。例えば、マスタ決定部２０７は、パケットＡ２受信時刻とパケットＢ２補正時刻との差分となるΔＢ１を算出する。同様に、マスタ決定部２０７は、パケットＡ３受信時刻とパケットＢ３補正時刻との差分となるΔＢ２を算出する。マスタ決定部２０７は、パケットＡ４受信時刻とパケットＢ４補正時刻との差分となるΔＢ３を算出する。このように、マスタ決定部２０７は、オフセットパケットの受信時刻とスニファ装置１００ｂとの補正時刻との差分ΔＢｎ（ｎは自然数）を算出する。マスタ決定部２０７は、クロック誤差の評価値として、差分ΔＢｎの合計値Σ(ΔＢｎ）を算出する。

図３に戻って、マスタ決定部２０７の説明を続ける。マスタ決定部２０７は、１台のスニファ装置１００のクロック誤差の評価値を算出すると、他のスニファ装置１００を基準装置として、再びクロック誤差の評価値を算出する。マスタ決定部２０７は、算出されたクロック誤差の評価値のうち、評価値が最小となるスニファ装置１００をマスタ装置として決定する。

図９は、第１の実施形態のマスタ装置の決定方法の一具体例を示す図である。図９では、スニファ装置１００ａを基準装置とし、他のスニファ装置１００に対するクロック誤差ΣΔＢｎ、ΣΔＣｎ、・・・ΣΔＺｎを算出する場合について説明する。スニファ装置１００ａの評価値は、各スニファ装置１００毎のクロック誤差ΣΔＢｎ、ΣΔＣｎ、・・・ΣΔＺｎの総和Σ（ΣＭｎ）とする（ＭはＢ〜Ｚまでのスニファの識別子、ｎは自然数）。マスタ決定部２０７は、各スニファ装置１００を基準装置として、スニファ装置１００毎に評価値を算出する。マスタ決定部２０７は、クロック誤差の評価値(＝クロック誤差の総和Σ（ΣＭｎ）が最小となるスニファ装置１００をマスタ装置として決定する。

なお、マスタ決定部２０７は、各スニファ装置１００のクロック精度のうち、最もクロック精度が高いスニファ装置１００をマスタ装置として決定してもよい。クロック精度は、スニファ情報記憶部２０３に記憶されるクロック情報が用いられてもよい。マスタ決定部２０７は、クロック誤差の小さいスニファ装置１００をマスタ装置として決定することで、統合スニファデータのクロック誤差を最小化することができる。

図３に戻って、統合装置２００の説明を続ける。スニファ登録部２０８は、受信したスニファ情報をスニファ情報記憶部２０３に記憶させる。統合装置２００がスニファ装置１００と通信する場合、スニファ情報記憶部２０３に記憶されたスニファ情報に基づいて、通信が行われる。

図４は、第１の実施形態の無線端末３００の機能ブロック図である。実施形態の無線端末３００は、無線通信機能を備える装置である。無線端末３００は、例えば、無線ＬＡＮアクセスポイント、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ビル設備のリモコン送信機又はビル設備のリモコン受信機である。無線端末３００は、バスで接続されたプロセッサやメモリや補助記憶装置などを備える。無線端末３００は、それぞれ相互に無線通信を行う。無線端末３００は、無線通信プログラムを実行することで、通信部３０１、経路記憶部３０２及び制御部３０３を備える装置として機能する。

通信部３０１は、ネットワークインタフェースである。通信部３０１は、他の無線端末３００と通信する。通信部３０１は、例えば無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ又はＬＴＥ等の通信方式で通信してもよい。

経路記憶部３０２は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。経路記憶部３０２は、無線通信システム１のルーティングテーブルを記憶する。ルーティングテーブルは、無線端末３００が受信したパケットを、どの無線端末３００に送信すればよいかを示す。

制御部３０３は、無線端末３００の各部の動作を制御する。制御部３０３は、例えばプロセッサ及びＲＡＭを備えた装置により実行される。制御部３０３は、無線中継プログラムを実行することによって、中継処理部３０４として機能する。

中継処理部３０４は、受信したパケットを通信部３０１を介して他の無線端末３００に送信する。中継処理部３０４は、受信したパケットが自装置あてのパケットであるか否かを判定する。中継処理部３０４は、受信したパケットが自装置宛てのパケットでなかった場合、経路記憶部３０２に記憶されるルーティングテーブルを参照する。中継処理部３０４は、パケットに含まれる宛先アドレスとルーティングテーブルに基づいて、送信先の無線端末３００を決定する。

図１０は、第１の実施形態の時刻補正の処理の流れを示すフローチャートである。図１０では、スニファ装置１００ａのスニファデータとスニファ装置１００ｂのスニファデータとの統合スニファデータを生成する場合を例として説明する。時刻補正部２０５は、スニファデータに含まれるオフセットパケットＡ１、Ａ２、Ｂ１及びＢ２を検出する（ステップＳ１０１）。時刻補正部２０５は、パケットのメッセージを解析し、パラメータが同一となるパケットをオフセットパケットとして検出する。本例では、パケットＡ１とＢ１、パケットＡ２とＢ２とが同一のパケットとする。時刻補正部２０５は、パケットＡ１の受信時刻とパケットＡ２との受信時刻との差分をパケット間隔ＴＡとして算出する。（ステップＳ１０２）。時刻補正部２０５は、パケットＢ１の受信時刻とパケットＢ２との受信時刻との差分をパケット間隔ＴＢとして算出する。（ステップＳ１０３）。

時刻補正部２０５は、パケット間隔ＴＡ及びＴＢに基づいて、圧縮率を算出する（ステップＳ１０４）。時刻補正部２０５は、パケットＢ１及びＢ２の受信時刻に対して圧縮率を乗算することで、補正時刻を算出する（ステップＳ１０５）。

図１１は、第１の実施形態のマスタ装置の決定の処理の流れを示すフローチャートである。マスタ決定部２０７は、マスタ装置の候補となる基準装置を決定する（ステップＳ２０１）。マスタ決定部２０７は、基準装置と他のスニファ装置１００とのクロック誤差の評価値を算出する（ステップＳ２０２）。マスタ決定部２０７は、各オフセットパケットと補正時刻とのクロック誤差Δｔを算出する。マスタ決定部２０７は、各クロック誤差Δｔの総和をクロック誤差の評価値とする。マスタ決定部２０７は、全てのスニファ装置１００を基準装置としてクロック誤差の評価値を算出したか否かを判定する（ステップＳ２０３）。クロック誤差の評価値が算出されていないスニファ装置１００がある場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、ステップＳ２０１に遷移する。クロック誤差の評価値が算出されていないスニファ装置１００がない場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、マスタ決定部２０７は、クロック誤差の評価値が最小となるスニファ装置１００をマスタ装置として決定する。

図１２は、第１の実施形態の統合スニファデータの生成の処理の流れを示すシーケンス図である。スニファ装置１００の統合装置登録部１０９は、統合装置２００へ自装置のスニファ情報を送信する（ステップＳ３０１）。スニファ登録部２０８は、受信したスニファ情報をスニファ情報記憶部２０３に記憶させる（ステップＳ３０２）。統合装置２００がスニファ装置１００と通信する場合、スニファ情報記憶部２０３に記憶されたスニファ情報に基づいて、通信が行われる。制御部２０４は、スニファ情報をスニファ情報記憶部２０３に記憶させると、パケット取得継続時間を送信元のスニファ装置１００に送信する（ステップＳ３０３）。時間測定部１０７は、パケット取得継続時間に応じた時間を測定する（ステップＳ３０４）。スニファ装置１００の制御部１０５は、パケット取得継続時間を受信すると、第１通信部１０１を介してパケットの取得を開始する（ステップＳ３０５)。ステップＳ３０１からステップＳ３０５までの各ステップを、各スニファ装置１００が実行する。

時間測定部１０７は、パケット取得継続時間に応じた時間を測定する。スニファデータ生成部１０６は、パケット取得継続時間がタイムアウトすると、それまで取得したパケットに基づいてスニファデータを生成する（ステップＳ３０６）。スニファデータ生成部１０６は、自装置の時刻情報に基づいて、パケットの受信時刻を示すタイムスタンプを生成する。スニファデータ生成部１０６は、パケットにタイムスタンプを付与することでスニファデータを生成する。生成されたスニファデータを、第２通信部１０２を介して統合装置２００へ送信する（ステップＳ３０７）。制御部２０４は、受信したスニファデータをスニファデータ記憶部２０２に記憶させる。制御部２０４は、パケット取得継続時間をスニファ装置１００に送信する（ステップＳ３０８）。時刻補正部２０５は、スニファデータに含まれる時間軸を、統合時間軸に補正する。スニファデータ統合部２０６は、各スニファデータのパケットを、統合時間軸で表されたスニファデータに含めることで、統合スニファデータを生成する（ステップＳ３０９）。ステップＳ３０５からステップＳ３０８までの各ステップを、各スニファ装置１００が実行する。

以後、無線通信システム１では、ステップＳ３０５からステップＳ３０９までの処理を繰り返す（ステップＳ３１０〜ステップＳ３１４）。

このように構成された無線通信システム１では、スニファデータの時間軸を、統合装置２００の時刻補正部２０５が時刻補正する。時刻補正部２０５は、圧縮率を受信時刻に乗ずることで時刻補正を行う。圧縮率は、２台のスニファ装置１００で取得された同一のパケット（オフセットパケット）の受信時刻の間隔を比で表された値である。統合装置２００のスニファデータ統合部２０６は、時刻が補正されたスニファデータを１つのスニファデータに含めることで統合スニファデータを生成することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態における無線通信システム２について説明する。図１３は、第２の実施形態の無線通信システム１のシステム構成図である。第２の実施形態における無線通信システム１は、スニファ装置１００ａ及び１００ｂの代わりにスニファ装置１１０ａ及び１１０ｂを備える点、統合装置２００の代わりに統合装置２１０を備える点で第１の実施形態とは異なるが、それ以外の構成は同じである。以下、第１の実施形態と異なる点について説明する。スニファ装置１１０ａ及びスニファ装置１１０ｂは、それぞれ、パケットを取得可能な範囲として、領域４０１ａ及び領域４０１ｂを有する。以下、いずれのスニファ装置であるかを区別しないときは、単にスニファ装置１１０と称して説明する。

図１４は、第２の実施形態のスニファ装置１１０の機能ブロック図である。スニファ装置１１０は、取得したスニファデータを自装置内の記憶装置（例えば、スニファデータ記憶部１０３）に記憶する。スニファ装置１１０は、自装置内に記憶されたスニファデータを外部の記憶装置（例えば、ネットワークドライブ、ＵＳＢメモリ又はＳＤカード）に、コピーする。ユーザは、コピーされたスニファデータを統合装置２１０にコピーすることでスニファデータを統合装置２１０へ移動させる。スニファ装置１１０は、パケット取得プログラムを実行することで、第１通信部１０１、スニファデータ記憶部１０３及び制御部１１５を備える装置として機能する。

制御部１１５は、スニファ装置１１０の各部の動作を制御する。制御部１１５は、例えばプロセッサ及びＲＡＭを備えた装置により実行される。制御部１１５は、パケット取得プログラムを実行することによって、スニファデータ生成部１０６及び時間測定部１０７として機能する。

図１５は、第２の実施形態の統合装置２１０の機能ブロック図である。統合装置２１０は、外部の記憶装置（例えば、ネットワークドライブ、ＵＳＢメモリ又はＳＤカード）に記憶されたスニファデータを取得し、スニファデータ記憶部２０２に記憶する。統合装置２１０は、複数のスニファデータを統合することで、統合スニファデータを生成する。統合装置２００は、スニファデータ統合プログラムを実行することで、通信部２０１、スニファデータ記憶部２０２及び制御部２１４を備える装置として機能する。

制御部２１４は、統合装置２１０の各部の動作を制御する。制御部２１４は、例えばプロセッサ及びＲＡＭを備えた装置により実行される。制御部２１４は、スニファデータ統合プログラムを実行することによって、時刻補正部２０５、スニファデータ統合部２０６及びマスタ決定部２０７として機能する。

このように構成された無線通信システム２では、外部の記憶装置を用いて、スニファデータを統合装置２１０に移動させる。したがって、スニファ装置１１０にネットワークインタフェースが１つしか付いていない場合のように、パケットの取得と、スニファデータの送信と、を同時に実行することができないスニファ装置１１０が生成したスニファデータであっても、統合装置２１０は、スニファデータの時刻を補正し、スニファデータの時間軸を統一することで、統合スニファデータを生成することができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態における無線通信システム３について説明する。図１６は、第３の実施形態の無線通信システム３のシステム構成図である。第３の実施形態における無線通信システム３は、スニファ装置１００ａ及びスニファ装置１００ｂの代わりにスニファ装置１２０及びスニファ装置１３０を備える点、統合装置２００を備えない点で第１の実施形態とは異なるが、それ以外の構成は同じである。スニファ装置１３０及びスニファ装置１２０は、それぞれ、パケットを取得可能な範囲として、領域４０２ａ及び領域４０２ｂを有する。無線通信システム３では、スニファ装置のうち１台が統合装置２００の機能を兼ねる。以下、第１の実施形態と異なる点について説明する。

図１７は、第３の実施形態のスニファ装置１２０の機能ブロック図である。スニファ装置１２０は、無線端末３００同士の通信のうち、自装置にて取得可能なパケットをそれぞれ取得する。スニファ装置１２０は、取得したパケットに基づき、スニファデータを生成する。スニファ装置１２０は、生成したスニファデータを統合する機能を備えるスニファ装置１３０へ送信する。スニファ装置１２０は、パケット取得プログラムを実行することで、第１通信部１０１、第２通信部１０２ｂ、スニファデータ記憶部１０３、統合スニファ装置情報記憶部１２１及び制御部１２５として機能する。

第２通信部１０２ｂは、ネットワークインタフェースである。第２通信部１０２は、スニファ装置１３０と通信する。第２通信部１０２ｂは、例えば無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ又はＬＴＥ等の通信方式で通信してもよい。

統合スニファ装置情報記憶部１２１は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。統合スニファ装置情報記憶部１２１は、スニファ装置１３０に関する情報を記憶する。スニファ装置１３０に関する情報には、スニファ装置１３０の識別情報とスニファ装置１３０と通信するためのスニファ装置通信情報とが含まれる。識別情報は、ネットワーク上のスニファ装置１３０を特定する情報である。識別情報は、例えば、ＩＰアドレスやＭＡＣアドレス等の情報である。スニファ装置通信情報は、スニファ装置１３０と通信するために必要となる情報である。スニファ装置通信情報は、例えば、通信プロトコル又は通信帯域等の情報である。

制御部１２５は、スニファ装置１２０の各部の動作を制御する。制御部１２５は、例えばプロセッサ及びＲＡＭを備えた装置により実行される。制御部１２５は、パケット取得プログラムを実行することによって、統合装置登録部１０９の代わりにスニファ装置登録部１２６を備える装置として機能する。

スニファ装置登録部１２６は、スニファ装置１３０へ自装置のスニファ情報を送信する。スニファ情報には、自装置のスニファ識別情報と自装置と通信するためのスニファ通信情報と自装置のクロック情報が含まれる。

図１８は、第３の実施形態のスニファ装置１３０の機能ブロック図である。スニファ装置１３０は、自装置にて生成したスニファデータと、スニファ装置１２０から受信したスニファデータと、に基づいて統合スニファデータを生成する。スニファ装置１３０は、パケット取得プログラムと統合スニファデータ生成プログラムとを実行することで、第１通信部１０１、第２通信部１０２ｂ、スニファデータ記憶部１０３、統合スニファデータ記憶部１３１、スニファ情報記憶部１３２及び制御部１３５として機能する。

第２通信部１０２ｂは、ネットワークインタフェースである。第２通信部１０２は、スニファ装置１２０と通信する。第２通信部１０２ｂは、例えば無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ又はＬＴＥ等の通信方式で通信してもよい。

統合スニファデータ記憶部１３１は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。統合スニファデータ記憶部１３１は、スニファ装置１２０から受信したスニファデータとスニファデータを統合した統合スニファデータとを記憶する。

スニファ情報記憶部１３２は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。スニファ情報記憶部１３２は、スニファ装置１２０に関するスニファ情報を記憶する。

制御部１３５は、スニファ装置１２０の各部の動作を制御する。制御部１３５は、例えばプロセッサ及びＲＡＭを備えた装置により実行される。制御部１３５は、パケット取得プログラムと統合スニファデータ生成プログラムとを実行することによって、統合装置登録部１０９の代わりに、スニファ装置登録部１３６、時刻補正部１３７、スニファデータ統合部１３８、マスタ決定部１３９及びスニファ登録部１４０をさらに備える装置として機能する。

スニファ装置登録部１３６は、スニファ情報記憶部１３２へ自装置のスニファ情報を記憶させる。スニファ情報には、スニファ装置１３０のスニファ識別情報とスニファ装置１３０のクロック情報とが含まれる。

時刻補正部１３７は、時刻補正部２０５と同じ方法で、スニファデータに含まれる時間軸を、統合時間軸に補正する。スニファデータ統合部１３８は、スニファデータ統合部２０６と同じ方法で、統合スニファデータを生成する。マスタ決定部１３９は、マスタ決定部２０７と同じ方法で、マスタ装置を決定する。スニファ登録部１４０は、スニファ装置１２０から受信したスニファ情報をスニファ情報記憶部１３２に記憶させる。

このように構成された無線通信システム３では、スニファ装置１３０にて統合スニファデータが生成される。したがって、無線通信システム３では、統合装置２００が必要なくなる。したがって、第１の実施形態又は第２の実施形態の無線通信システムと比較して、無線通信システムを構築する際のハードウェアコストを安価にすることができる。

上記各実施形態では、時刻補正部、スニファデータ統合部及びマスタ決定部はソフトウェア機能部であるものとしたが、ＬＳＩ等のハードウェア機能部であってもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、受信時刻を補正する時刻補正部を持つことにより、複数のスニファデータを統合することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…無線通信システム、２…無線通信システム、３…無線通信システム、１００…スニファ装置、１０１…第１通信部、１０２…第２通信部、１０３…スニファデータ記憶部、１０４…統合装置情報記憶部、１０５…制御部、１０６…スニファデータ生成部、１０７…時間測定部、１０８…スニファデータ送信制御部、１０９…統合装置登録部、１１０…スニファ装置、１１５…制御部、１２０…スニファ装置、１０２ｂ…第２通信部、１２１…統合スニファ装置情報記憶部、１２５…制御部、１２６…スニファ装置登録部、１３０…スニファ装置、１３１…統合スニファデータ記憶部、１３２…スニファ情報記憶部、１３５…制御部、１３７…時刻補正部、１３８…スニファデータ統合部、１３９…マスタ決定部、１４０…スニファ登録部、２００…統合装置、２０１…通信部、２０２…スニファデータ記憶部、２０３…スニファ情報記憶部、２０４…制御部、２０５…時刻補正部、２０６…スニファデータ統合部、２０７…マスタ決定部、２０８…スニファ登録部、２１０…統合装置、２１４…制御部、３００…無線端末、３０１…通信部、３０２…経路記憶部、３０３…制御部、３０４…中継処理部

Claims (10)

1. 複数の第１通信装置と第２通信装置とを備える無線通信システムであって、
   前記第１通信装置は、
   空間を伝搬するパケットを取得する通信部と、
   前記パケットに対して前記パケットを取得した時刻を付与し、前記パケットを含みネットワークの稼働状況を示すスニファデータを生成するスニファデータ生成部と、
   を備え、
   前記第２通信装置は、
   前記第１通信装置のうち前記パケットに付与された時刻を補正する基準となるクロック信号を発する前記第１通信装置をマスタ装置として決定するマスタ決定部と、
   前記マスタ装置によって生成されたスニファデータと他の第１通信装置によって生成されたスニファデータとに共通して含まれる前記パケットを特定し、前記他の第１通信装置のパケットに付与された時刻に対して所定の処理を行うことで、前記他の第１通信装置のパケットに付与された時刻を前記クロック信号によって定められる時刻に補正する時刻補正部と、
   前記マスタ装置によって生成されたスニファデータと、前記他の第１通信装置によって生成されたスニファデータと、を含む統合スニファデータを生成するスニファデータ統合部と、
   を備える、
   無線通信システム。
2. 前記時刻補正部は、前記マスタ装置によって生成されたスニファデータと他の第１通信装置によって生成されたスニファデータとに共通して含まれる前記パケットを少なくとも２つ特定し、前記パケットの受信時刻の比の値を算出し、前記他の第１通信装置のパケットに付与された時刻に対して前記比の値で演算することで、前記他の第１通信装置の時刻を前記クロック信号によって定められる時刻に補正する請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記時刻補正部は、前記マスタ装置によって生成されたスニファデータと他の第１通信装置によって生成されたスニファデータとに含まれるパケットのビット同士を比較し、ビットが一致した場合、前記パケットが前記マスタ装置によって生成されたスニファデータと他の第１通信装置によって生成されたスニファデータとに共通して含まれるパケットであると特定する請求項１又は２に記載の無線通信システム。
4. 前記時刻補正部は、前記マスタ装置によって生成されたスニファデータと他の第１通信装置によって生成されたスニファデータとに含まれるパケットのパラメータ同士を比較し、パラメータが一致した場合、前記パケットが前記マスタ装置によって生成されたスニファデータと他の第１通信装置によって生成されたスニファデータとに共通して含まれるパケットであると特定する請求項１又は２に記載の無線通信システム。
5. 前記マスタ決定部は、前記第１通信装置が発するクロック信号の精度を示す情報が所定の条件を満たした前記第１通信装置を前記マスタ装置として決定する請求項１から４のいずれか一項に記載の無線通信システム。
6. 前記マスタ決定部は、前記第１通信装置のうち時刻を補正する基準となる基準装置を決定し、前記基準装置のクロック信号によって定められる時刻と、前記基準装置のクロック信号によって定められる時刻に補正された前記他の第１通信装置の時刻と、の差分を算出し、前記差分の合計値が最小となる前記基準装置を前記マスタ装置として決定する請求項２から４のいずれか一項に記載の無線通信システム。
7. 前記マスタ決定部は、前記第１通信装置のうち時刻を補正する基準となる基準装置を決定し、前記基準装置のクロック信号によって定められる時刻と、前記基準装置のクロック信号によって定められる時刻に補正された前記他の第１通信装置の時刻と、の差分を算出し、前記差分の分散値が所定の条件を満たす前記基準装置を前記マスタ装置として決定する前記マスタ装置として決定する請求項２から４のいずれか一項に記載の無線通信システム。
8. 前記第１通信装置は、他の第１通信装置と共通のパケットを取得するように配置される請求項１から７のいずれか一項に記載の無線通信システム。
9. 空間を伝搬するパケットを取得する自装置以外の他の通信装置のうち前記パケットに付与された時刻を補正する基準となるクロック信号を発する前記他の通信装置をマスタ装置として決定するマスタ決定部と、
   前記マスタ装置によって生成されたスニファデータと前記他の通信装置によって生成されたスニファデータとに共通して含まれる前記パケットを特定し、前記他の通信装置のパケットに付与された時刻に対して所定の処理を行うことで、前記他の通信装置のパケットに付与された時刻を前記クロック信号によって定められる時刻に補正する時刻補正部と、
   前記マスタ装置によって生成されたスニファデータと、前記他の通信装置によって生成されたスニファデータと、を含む統合スニファデータを生成するスニファデータ統合部と、
   を備える、
   通信装置。
10. 複数の第１通信装置と第２通信装置とを備える無線通信システムが行うデータ統合方法であって、
    前記第１通信装置が、空間を伝搬するパケットを取得する通信ステップと、
    前記第１通信装置が、前記パケットに対して前記パケットを取得した時刻を付与し、前記パケットを含みネットワークの稼働状況を示すスニファデータを生成するスニファデータ生成ステップと、
    を有し、
    前記第２通信装置が、前記第１通信装置のうち前記パケットに付与された時刻を補正する基準となるクロック信号を発する前記第１通信装置をマスタ装置として決定するマスタ決定ステップと、
    前記第２通信装置が、前記マスタ装置によって生成されたスニファデータと他の第１通信装置によって生成されたスニファデータとに共通して含まれる前記パケットを特定し、前記他の第１通信装置のパケットに付与された時刻に対して所定の処理を行うことで、前記他の第１通信装置のパケットに付与された時刻を前記クロック信号によって定められる時刻に補正する時刻補正ステップと、
    前記第２通信装置が、前記マスタ装置によって生成されたスニファデータと、前記他の第１通信装置によって生成されたスニファデータと、を含む統合スニファデータを生成するスニファデータ統合ステップと、
    を有する、データ統合方法。

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