JP5339654B1

JP5339654B1 - Ｉｅｅｅ８０２．１１規格通信とｉｅｅｅ８０２．１５．４規格通信との無線中継システム

Info

Publication number: JP5339654B1
Application number: JP2013084958A
Authority: JP
Inventors: 岸田智明
Original assignee: Sousou
Current assignee: Sousou
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2033-04-15
Also published as: JP2014207608A

Abstract

【課題】社会に広く普及した無線LAN通信と、より低消費電力で通信距離も長い特定小電力無線通信とのデータ通信を中継するシステムを提供する。
【解決手段】本中継システム１００は、コーディネータとして機能するIEEE802.15.4規格通信部と、ステーションとして機能するIEEE802.11規格通信部とを備え、IEEE802.15.4規格側で確立した接続と、IEEE802.11規格側において自身のMACアドレスを切り替える方法を用いて確立した接続とを対応させることにより、一方の通信機器をもう一方の通信規格ネットワーク上に仮想的に存在させる。
IEEE802.11規格により通信する無線LAN通信機器１０〜１３と、IEEE802.15.4規格により通信するセンサ等の通信機器１〜５との間に、本中継システム１００を設置すると、異なる通信規格による通信機器同士が、あたかも同一規格通信機器同士であるかのように通信することができ、各々の無線通信機器には、特別な改造や開発を必要としない。
【選択図】図２

Description

本発明は、IEEE802.11諸規格とIEEE802.15.4諸規格とを利用してデータ通信を行う通信システム、通信装置、通信方法、及びプログラムに関する。

IEEE802.11諸規格には、IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n、等の規格が含まれ、規定された通信規格に基づいたデータ通信が行なわれる。

IEEE802.11諸規格に準拠した無線通信では、子局の通信装置（ステーション）から親局の通信装置（アクセスポイント）へと、または、子局の通信装置から子局の通信装置（アドホックモード）へと、接続を開始し、接続の確立後に双方からのデータ通信が可能となる。

IEEE802.15.4諸規格には、IEEE802.15.4g、IEEE802.15.4e、等の規格が含まれ、規定された通信規格に基づいたデータ通信が行なわれる。

IEEE802.15.4諸規格に準拠した無線通信では、子局の通信装置（デバイス）から、親局の通信装置（コーディネータ）へ接続を開始し、接続の確立後に双方からのデータ通信が可能となる。

特許文献１（特開第２００９−４９５４４公報）では、異種無線方式間において、IPアドレスに対応して中継する、データリンク層より上位の発明について説明されている。

特開第２００９−４９５４４公報

IEEE802.15.4 IEEE802.11

IEEE802.11諸規格は、一般的に無線LANとも呼ばれ社会に広く普及した反面、消費電力が大きく通信距離も短い。

一方、IEEE802.15.4諸規格はIEEE802.11諸規格に比べ、消費電力が小さく通信距離も長いが、普及度は低い。

本発明はこのような２つの規格がもつ異なる特徴に鑑みてなされたものであり、広く普及した規格による長距離且つ低消費電力のデータ通信を提供することを目的とする。

本発明は、 IEEE802.11諸規格に基づくデータ通信部と、IEEE802.15.4諸規格に基づくデータ通信部と、MACアドレス変換部と、異なる規格による二つのMACアドレスを一対一で対応させ保持しておくテーブルと、を有し、二つの異なる通信規格間でのデータ通信を中継することを特徴とする。

本発明のデータ通信中継システムは、送信側規格MACアドレスを、受信側規格代理MACアドレスに変換することにより、二つの異なる通信規格間での通信を可能とする。

本発明により、IEEE802.15.4諸規格通信機器は、IEEE802.11諸規格通信機器とあたかもIEEE802.15.4諸規格通信機器同士であるかのように通信することができる。
また同様に、
IEEE802.11諸規格通信機器はIEEE802.15.4諸規格通信機器と、あたかもIEEE802.11諸規格通信機器同士であるかのように通信することができる。

本発明に係る中継システムの実施形態例を示す概略的な全体構成図である。本発明の第１の実施の形態に係る中継システムの模式図である。中継システムのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。接続処理の一例を示すフローチャートである。切断処理の一例を示すフローチャートである。データ通信中継処理の一例を示すフローチャートである。 IEEE802.15.4のMACアドレスからIEEE802.11の代理MACアドレスを生成する例である。 IEEE802.11のMACアドレスからIEEE802.15.4の代理MACアドレスを生成する例である。 ARPプロトコルによるMACアドレス解決とIP通信例を示すフローチャートである。本発明の第２の実施の形態に係る中継システムの模式図である。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。

（第１の実施形態）
図２は、本発明の実施の形態１に係る無線中継システムの模式図である。IEEE802.11諸規格により通信する無線LANアクセスポイント１０を経由する無線または有線LAN通信機器１１〜１３と、IEEE802.15.4諸規格により通信するセンサ等の通信機器１〜５と、を中継するシステムが、本発明１００である。

無線中継システム１００は、IEEE802.11諸規格通信機器と、IEEE802.15.4諸規格通信機器と、の間に設けられる。

無線または有線LAN通信機器１１〜１３は、無線LANアクセスポイント１０に接続されており、IEEE802.11諸規格による通信を行うことができる。

センサ等の通信機器１〜５は、IEEE802.15.4諸規格のデバイスとして動作する。

図３は、無線中継システム１００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

無線中継システム１００には、IEEE802.11諸規格によるステーション動作をする無線LAN通信部１０１と、IEEE802.15.4諸規格によるコーディネータ動作をする無線通信部１０２と、MACアドレス変換部１０３と、異なる規格による二つのMACアドレスを一対一で対応させ保持しておくテーブル１０４と、を設ける。

無線中継システム１００は、CPU、ROM、RAMに実装したプログラムにより図４，５，６、９に示す接続、通信の中継を実現する。

図４は、接続処理の一例を示すフローチャートである。

センサ等の通信機器１は、コーディネータとして機能する無線中継システム１００に接続（S1）する。

無線中継システム１００は、接続したセンサ等の通信機器１のIEEE802.15.4諸規格MACアドレスと一対一で対応するIEEE802.11諸規格代理MACアドレスを生成し、前記IEEE802.11諸規格代理MACアドレスにより、無線LANアクセスポイント１０への接続を確立（S2）し、接続の確立後は、接続状態を維持する為、アクセスポイント１０に対し、前記IEEE802.11諸規格代理MACアドレスによるデータ通信を定期的に行う。

同様に、無線中継システム１００は、接続（S3）したセンサ等の通信機器２〜５それぞれのIEEE802.15.4諸規格MACアドレスにつき、一対一で対応するIEEE802.11諸規格代理MACアドレスを生成し、前記IEEE802.11諸規格代理MACアドレスごとに、無線LANアクセスポイント１０への接続を確立（S4）し、接続の確立後は、接続状態を維持する為、アクセスポイント１０に対し、前記IEEE802.11諸規格代理MACアドレスごとに、前記IEEE802.11諸規格代理MACアドレスによるデータ通信を定期的に行う。

図５は、切断処理の一例を示すフローチャートである。

コーディネータとして機能する無線中継システム１００対して、センサ等の通信機器１からIEEE802.15.4諸規格による切断処理（S5）が行われると、無線中継システム１００は、テーブル上の対応に従って、MACアドレス変換を行い、ステーションとして機能する無線中継システム１００から、IEEE802.11諸規格による切断処理（S6）を、無線LANアクセスポイント１０に対して行う。

無線LANアクセスポイント１０から、ステーションとして機能する無線中継システム１００に対して、IEEE802.11諸規格による切断（S7）が発生すると、無線中継システム１００は、テーブル上の対応に従って、MACアドレス変換を行い、コーディネータとして機能する無線中継システム１００から、IEEE802.15.4諸規格による切断処理（S8）を、センサ等の通信機器２〜５に対して行う。

図６は、データ通信処理の一例を示すフローチャートである。

無線中継システム１００は、テーブル上の対応に従って、送信側規格MACアドレスを、受信側規格MACアドレスへと変換することにより、センサ等の通信機器１からのIEEE802.15.4諸規格データ通信（S11）を、IEEE802.11諸規格データ通信（S12）として、無線LAN通信機器１０〜１３へ送信する。

無線中継システム１００は、テーブル上の対応に従って、送信側規格MACアドレスを、受信側規格MACアドレスへと変換することにより、無線LAN通信機器１０〜１３からのIEEE802.11諸規格データ通信（S13）を、IEEE802.15.4諸規格データ通信（S14）として、センサ等の通信機器１へ送信する。

無線中継システム１００は、センサ等の通信機器２〜５から無線LAN通信機器１０〜１３宛てのデータ通信（S15,S16）や、無線LAN通信機器１０〜１３からセンサ等の通信機器２〜５宛てのデータ通信（S17,S18）についても同様に、テーブル上の対応に従った両通信規格間でのMACアドレス変換と、データ通信の中継を行う。

図７は、IEEE802.15.4諸格規MACアドレスから、IEEE802.11諸格規代理MACアドレスを生成する例である。

例えば、IEEE802.11諸規格MACアドレス６バイトのうち、ベンダーID３バイト（S21）を無線中継システム１００に設定しておき、前記ベンダーID３バイトとIEEE802.15.4諸規格MACアドレス８バイト（S22）の下位３バイトと、を合成することにより、IEEE802.11諸規格代理MACアドレス６バイト（S23）を生成する。

元のIEEE802.15.4諸規格MACアドレスと、無線中継システムによって生成されたIEEE802.11諸規格代理MACアドレスと、を、一対一で対応させて無線中継システム内部のテーブル（S24）に保持する。

図８は、IEEE802.11諸規格MACアドレスからIEEE802.15.4規格代理MACアドレスを生成する例である。

例えば、IEEE802.15.4諸規格MACアドレス８バイトの先頭２バイト（S25）を無線中継システムに設定しておき、設定された前記先頭２バイトと、IEEE802.11諸規格MACアドレス６バイト（S26）とを合成することにより、IEEE802.15.4諸規格代理MACアドレス８バイト（S27）を生成する。

元のIEEE802.11諸規格MACアドレスと、無線中継システムによって生成されたIEEE802.15.4諸規格代理MACアドレスと、を、一対一で対応させて無線中継システム内部のテーブル（S24）に保持する。

図９は、ARPプロトコルによるMACアドレス解決とIP通信例と、を示すフローチャートである。

例えば、無線中継システム１００は、センサ等の通信機器１から受信するARP要求（S31）の送信元および宛先IEEE802.15.4諸規格MACアドレスを、テーブル上の対応に従って、IEEE802.11諸規格代理MACアドレスに変換し、送信元および宛先MACアドレス変換後のARP要求（S32）をIEEE802.11諸規格ネットワークに送信する。

無線中継システム１００は、無線LAN通信機器１０〜１３から受信するARP応答（S33）の送信元IEEE802.11諸規格MACアドレスについては、対応するIEEE802.15.4諸規格代理MACアドレスを生成、変換し、また、宛先IEEE802.11諸規格代理MACアドレスを、テーブル上の対応に従って、IEEE802.15.4諸規格MACアドレスに変換し、送信元および宛先の両MACアドレス変換後のARP応答（S34）を、センサ等の通信機器１に送信する。

MACアドレス解決後、無線中継システム１００は、センサ等の通信機器１から受信するIPデータ（S35）の送信元IEEE802.15.4諸規格MACアドレスをテーブル上の対応に従って、IEEE802.11諸規格代理MACアドレスに変換し、また、宛先IEEE802.15.4諸規格代理MACアドレスを、テーブル上の対応に従って、IEEE802.11諸規格MACアドレスに変換し、送信元および宛先の両MACアドレス変換後のIPデータ（S36）を、IEEE802.11諸規格通信機器１０〜１３に送信する。

同様に、MACアドレス解決後、無線中継システム１００は、無線LAN通信機器１０〜１３から受信するIPデータ（S37）の送信元IEEE802.11諸規格MACアドレスを、テーブル上の対応に従って、IEEE802.15.4諸規格代理MACアドレスに変換し、また、宛先IEEE802.11諸規格代理MACアドレスを、IEEE802.15.4諸規格MACアドレスに変換し、送信元および宛先の両MACアドレス変換後のIPデータ（S38）を、IEEE802.15.4諸規格通信機器１に送信する。

（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２に係る無線中継システムの模式図である。IEEE802.11諸規格により通信を行う無線LANアドホック通信機器２１〜２３と、IEEE802.15.4諸規格により通信を行うセンサ等の通信機器１〜５と、のデータ通信を中継するシステムが本発明１００である。

本発明は、図１に示すような測定器や家電製品に付随するセンサ等と、パソコンやスマートフォン等との間でＩＰデータ通信を行うサービスに適用可能である。

Claims

第１通信規格によるデータを送受信する第１通信規格通信部と、
前記第１通信規格とは別の通信規格である第２通信規格によるデータを送受信する第２通信規格通信部と、
を、備え、
前記第２通信規格通信部が、複数の第２通信規格通信機器から接続を受け付けると、
前記第１通信規格通信部が、
自身のMACアドレスを接続ごとに異なるMACアドレスへと切り替えながら、
第１通信規格通信機器との間に複数の接続を確立、維持することにより、
異なる通信規格による二つの通信機器間の接続を呼応させ、
あたかも単一通信規格ネットワーク内における接続であるかのように中継する中継システム。
請求項１に記載の中継システムにおいて、さらに、
MACアドレス変換部を備え、
前記MACアドレス変換部が、
あらかじめ設定された登録MACアドレスと、
第２通信規格通信部と接続状態にある第２通信規格通信機器からのデータ通信に含まれる送信元第２通信規格MACアドレスを組み合わせることにより、
前記接続状態にある第２通信規格通信機器のMACアドレスそれぞれにつき、一対一で対応する第１通信規格代理MACアドレスを生成し、
前記第１通信規格通信部は、前記第２通信規格通信部と接続状態にある第２通信規格通信機器それぞれにつき、
自身のMACアドレスを前記第１通信規格代理MACアドレスに切り替えながら第１通信規格通信機器との通信を中継することにより、
一つのデバイスでありながら複数の接続状態を維持することのできる、中継システム。
請求項１または請求項２に記載の中継システムにおいて、
第１通信規格と第２通信規格とが、
IEEE802.11諸規格と、IEEE802.15.4諸規格またはその他の特定小電力無線規格と、であることを特徴とする中継システム。