JP6094222B2 - 無線通信システム及び無線デバイス - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システム及び無線デバイスに関する。

近年、プラントや工場等においては、無線フィールド機器と呼ばれる無線通信が可能な現場機器（測定器、操作器）を設置し、無線フィールド機器を制御するための制御信号や無線フィールド機器で得られた測定信号等を、無線通信ネットワークを介して通信する無線通信システムが実現されている。このような無線通信システムで用いられる通信規格としては、例えば国際計測制御学会（ＩＳＡ：International Society of Automation）で策定されたインダストリアル・オートメーション用無線通信規格であるＩＳＡ１００．１１ａが挙げられる。

ここで、上記の無線フィールド機器等の無線デバイスを無線通信ネットワークに参入させるには、無線デバイスに対して「プロビジョニング（Provisioning）」と呼ばれる機器情報（ネットワークパラメータ及びセキュリティパラメータ）の設定作業を行う必要がある。この「プロビジョニング」を行う手法は、無線通信ネットワークを介した無線通信を行って機器情報の設定を行うＯＴＡ（Over The Air）プロビジョニングと、無線通信ネットワークを介した無線通信とは異なる通信手段（例えば、赤外線通信等）による通信を行って機器情報の設定を行うＯＯＢ（Out-Of-Band）プロビジョニングとに大別される。

プロビジョニングが行われた無線デバイスは、無線通信ネットワークへの参入時に、無線通信システムの管理装置に向けて、ジョイン（Join）要求（無線通信ネットワークへの参入要求）を送信する。ジョイン要求を受信した管理装置は、ジョイン要求に含まれる情報を用いて認証処理を行い、認証に成功した場合にはジョイン要求を送信した無線デバイスの参入を許可し、認証に失敗した場合には参入を拒否する。このようにして、無線通信ネットワークへの参入処理が行われる。

以下の非特許文献１には、上記のＯＴＡプロビジョニングを行う方法が幾つか規定されている。例えば、無線通信システムで管理する無線通信ネットワークを複数の無線サブネットに分割し、運用用の無線サブネット（ターゲットネットワーク）上に、プロビジョニングに用いる専用の無線サブネット（プロビジョニングネットワーク）を論理的に分離した状態に構築し、ターゲットネットワークからプロビジョニングネットワークを介してフィールド機器に機器情報を設定する方法が規定されている。

"ISA-100.11a-2011 Wireless systems for industrial automation: Process control and related applications"，pp.313

ところで、無線デバイスは、使用される国の法令に適合している必要があり、その無線出力の最大値（最大無線出力）が使用される国の法令で規定されている規制値を超えることがあってはならない。このため、前述したプロビジョニングによって、無線デバイスの最大無線出力を、無線通信システムが構築されている国（無線デバイスが使用される国）の法令で規定されている規制値以下に設定する必要がある。

前述したＯＯＢプロビジョニングは、赤外線通信等（無線通信ネットワークを介した無線通信とは異なる通信手段）によって行われるものであることから、無線デバイスから無線信号が送信される前に最大無線出力を規制値以下に設定することが可能である。これに対し、前述したＯＴＡプロビジョニングは、無線通信ネットワークを介した無線通信によって行われるものであることから、ＯＯＢプロビジョニングのように、無線デバイスから無線信号が送信される前に最大無線出力を規制することはできない。このため、ＯＴＡプロビジョニングを行う場合に、無線デバイスの製造時（工場出荷時）に設定された最大無線出力が規制値を超えているときには、法令に抵触してしまうという問題が生ずる。

ここで、使用される国の法令に適合した無線デバイスを個別に製造すれば、上記の問題は解消されると考えられる。しかしながら、近年においては、企業活動のグローバル化により、無線デバイスの製造が複数の国で行われるとともに、製造された無線デバイスが様々な国で使用される状況であり、無線デバイスが製造される国と無線デバイスが使用される国とを予め特定することができない。このため、各国の法令に適合した無線デバイスを個別に製造するのは困難である。

上記の問題を防止すべく、無線デバイスが使用される可能性のある国のうちの最も規制の厳しい国の法令で規定されている規制値に合わせて最大無線出力が設定された無線デバイスを製造すると、その国以外の国では無線出力が弱すぎるという状況が生じ得る。すると、例えば無線デバイスから送信されたジョイン要求が管理装置に届かず、無線デバイスが無線通信ネットワークに参入することができないという問題が生ずる。

ここで、ＯＴＡプロビジョニングを行う前に、予め作業者が無線デバイスの最大無線出力を調整する作業を行えば、以上の問題（最大無線出力が法令で規定されている規制値を超える問題、無線出力が弱すぎる問題）は何れも解消されると考えられる。しかしながら、このような作業はＯＯＢプロビジョニングと同様の作業であることから、いわばＯＴＡプロビジョニングに先立ってＯＯＢプロビジョニングが行われる事態になり、作業者の作業量が著しく増大してしまうという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、各国の法令を遵守しつつ適切な無線出力を自動的に設定することが可能な無線通信システム及び無線デバイス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、本発明の無線通信システムは、無線通信ネットワーク（Ｎ１１、Ｎ１２、ＮＰ）を介した無線通信が可能な無線通信システム（１〜４）において、最大無線出力を制限させるための付加情報を含む広告を前記無線通信ネットワークに送信する第１無線デバイス（１４、３２、４２、５２）と、前記広告に含まれる前記付加情報に基づいて最大無線出力を設定し、前記無線通信ネットワークを介した前記第１無線デバイスとの間の無線通信を、当該最大無線出力を超えない無線出力で行う第２無線デバイス（１２、３１、４１、５１）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、最大無線出力を制限させるための付加情報を含む広告が第１無線デバイスから無線通信ネットワークに送信され、広告に含まれる付加情報に基づいて最大無線出力が第２無線デバイスで設定され、無線通信ネットワークを介した第１無線デバイスとの間の無線通信が最大無線出力を超えない無線出力で行われる。
また、本発明の無線通信システムは、前記第２無線デバイスが、予め規定された最小無線出力から当該最大無線出力までの範囲で、前記無線通信ネットワークを介した前記第１無線デバイスとの間の無線通信が可能になるまで徐々に無線出力を上げ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、前記第１無線デバイスが、国を特定する国名コードを前記付加情報として前記広告に含め、前記第２無線デバイスが、国名コードと最大無線出力とが対応付けられたテーブル（ＴＢ）を備えており、前記広告に含まれる国名コードを用いて前記テーブルを検索して設定すべき最大無線出力を得ることを特徴としている。
或いは、本発明の無線通信システムは、前記第１無線デバイスが、前記最大無線出力示す情報を前記付加情報として前記広告に含め、前記第２無線デバイスが、前記広告に含まれる最大無線出力示す情報に基づいて最大無線出力を設定することを特徴としている。
或いは、本発明の無線通信システムは、前記第１無線デバイスが、少なくとも前記第１無線デバイスから送信される無線信号の電界強度を示す電界強度情報を前記付加情報として前記広告に含め、前記第２無線デバイスが、前記広告に含まれる前記電界強度情報を用いて設定すべき最大無線出力を求めることを特徴としている。
本発明の無線デバイスは、無線通信ネットワーク（Ｎ１１、Ｎ１２、ＮＰ）を介した無線通信が可能な無線デバイス（１２、３１、４１、５１）において、前記無線通信ネットワークを介した無線通信を行う無線通信部（２２）と、前記無線通信部で受信された広告に含まれる最大無線出力を制限させるための付加情報に基づいて最大無線出力を設定し、当該最大無線出力を超えないように前記無線通信部の無線出力を制御する制御部（２４）とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、第１無線デバイスが、最大無線出力を制限させるための付加情報を含む広告を無線通信ネットワークに送信し、第２無線デバイスが、広告に含まれる付加情報に基づいて最大無線出力を設定し、無線通信ネットワークを介した第１無線デバイスとの間の無線通信を、設定した最大無線出力を超えない無線出力で行うようにしているため、各国の法令を遵守しつつ適切な無線出力を自動的に設定することが可能であるという効果がある。

本発明の第１実施形態による無線通信システムの全体構成を示す図である。 本発明の第１実施形態においてプロビジョニング対応広告ルータから送信される広告のフォーマットを示す図である。 本発明の第１実施形態による無線デバイスの要部構成を示す図である。 本発明の第１実施形態による無線デバイスで用いられる最大無線出力テーブルの一部を示す図である。 本発明の第１実施形態において、プロビジョニングネットワークにへ参入する無線デバイスで行われる処理を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態による無線通信システムの構成の一部を示す図である。 本発明の第３実施形態による無線通信システムの構成の一部を示す図である。 本発明の第４実施形態による無線通信システムの構成の一部を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による無線通信システム及び無線デバイスについて詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
〈無線通信システムの全体構成〉
図１は、本発明の第１実施形態による無線通信システムの全体構成を示す図である。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１１ａ〜１１ｃ、無線デバイス１２（第２無線デバイス）、広告ルータ１３ａ，１３ｂ、プロビジョニング対応広告ルータ１４（第１無線デバイス）、バックボーンルータ１５ａ，１５ｂ、及びシステムマネージャ１６を備えており、ターゲットネットワークＮ１１，Ｎ１２（或いは、プロビジョニングネットワークＮＰ）を介した無線通信が可能である。尚、無線デバイス、広告ルータ（プロビジョニング対応広告ルータを含む）、及びバックボーンルータの数は任意である。

ここで、ターゲットネットワークＮ１１，Ｎ１２は、無線通信システム１に形成される本来の無線通信ネットワークである。つまり、ターゲットネットワークＮ１１は、参入している無線デバイス１１ａ，１１ｂによる無線通信が行われる現用の無線通信ネットワークということができ、ターゲットネットワークＮ１２は、参入している無線デバイス１１ｃによる無線通信が行われる現用の無線通信ネットワークということもできる。

また、プロビジョニングネットワークＮＰは、無線デバイス１２をターゲットネットワークＮ１２に参入させるＯＴＡ（Over The Air）プロビジョニングを行うために設けられる補助的な無線通信ネットワークである。つまり、プロビジョニングネットワークＮＰは、ターゲットネットワークＮ１２に無線デバイス１２を参入させるために必要となるプロビジョニング情報（参入情報）を、ターゲットネットワークＮ１２に参入させるべき無線デバイス１２に設定するための補助的な無線通信ネットワークということもできる。尚、システムマネージャ１６が接続されるバックボーンネットワークＮ２０は、無線通信システム１の基幹となるネットワークである。

上記のターゲットネットワークＮ１１，Ｎ１２及びプロビジョニングネットワークＮＰは何れも、無線通信システム１に設けられる無線通信ネットワークを構成する無線サブネットであり、互いに異なるサブネットＩＤ（識別子）が付されている。例えば、プロビジョニングネットワークＮＰには値が「１」のサブネットＩＤが付されており、ターゲットネットワークＮ１１，Ｎ１２には値が「２」〜「６５５３５（０ｘＦＦＦＦ）」のうちの何れか１つのサブネットＩＤが付されている。

無線デバイス１１ａ〜１１ｃ及び無線デバイス１２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、その他のプラントや工場に設置される無線フィールドデバイスであり、インダストリアル・オートメーション用無線通信規格であるＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行う。これら無線デバイス１１ａ〜１１ｃ及び無線デバイス１２は、電池を電源として動作する。

ここで、無線デバイス１１ａ〜１１ｃは、ターゲットネットワークＮ１１，Ｎ１２に接続するための機器情報の設定（プロビジョニング）が行われて、ターゲットネットワークＮ１１，Ｎ１２に参入しているプロビジョニング済デバイスである。これに対し、無線デバイス１２は、プロビジョニングを行う必要のある要プロビジョニングデバイスである。この無線デバイス１２は、ＯＴＡプロビジョニングが行われるときにはプロビジョニングネットワークＮＰに参入し、ＯＴＡプロビジョニングが行われた後はシステムマネージャ１６の制御の下でターゲットネットワークＮ１２に参入する。

尚、詳細は後述するが、無線デバイス１２は、プロビジョニング対応広告ルータ１４から送信される広告に含まれる付加情報（具体的には、国名コード）に基づいて最大無線出力を設定する。そして、プロビジョニングネットワークＮＰを介したプロビジョニング対応広告ルータ１４との間の無線通信を、設定した最大無線出力を超えない無線出力で行う。これは、無線通信システム１が構築されている国（無線デバイス１２が使用される国）の法令を遵守しつつ適切な無線出力を自動的に設定するためである。

広告ルータ１３ａ，１３ｂは、上記の無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信が可能であり、ターゲットネットワークＮ１１，Ｎ１２を介して通信されるデータをそれぞれ中継する。具体的に、広告ルータ１３ａは、ターゲットネットワークＮ１１に参入している無線デバイス１１ａ，１１ｂとバックボーンルータ１５ａとの間で送受信されるデータを中継し、広告ルータ１３ｂは、ターゲットネットワークＮ１２に参入している無線デバイス１１ｃとバックボーンルータ１５ｂとの間で送受信されるデータを中継する。

また、広告ルータ１３ａ，１３ｂは、システムマネージャ１６の制御の下で、ターゲットネットワークＮ１１，Ｎ１２に向けて広告をそれぞれ定期的に送信する。ここで、広告ルータ１３ａが送信する広告は、新たな無線デバイスをターゲットネットワークＮ１１に参入させるための情報であり、広告ルータ１３ｂが送信する広告は、新たな無線デバイスをターゲットネットワークＮ１２に参入させるための情報である。

プロビジョニング対応広告ルータ１４は、広告ルータ１３ａ，１３ｂと同様に、上記の無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信が可能であり、ターゲットネットワークＮ１２とプロビジョニングネットワークＮＰとに接続されて、ターゲットネットワークＮ１２を介して通信されるデータと、プロビジョニングネットワークＮＰを介して通信されるデータを中継する。具体的に、プロビジョニング対応広告ルータ１４は、無線デバイス１２とバックボーンルータ１５ｂとの間で送受信されるデータを中継する。

また、プロビジョニング対応広告ルータ１４は、システムマネージャ１６の制御の下で、プロビジョニングネットワークＮＰに向けて広告をそれぞれ送信する。ここで、プロビジョニング対応広告ルータ１４が送信する広告は、無線デバイス１２をプロビジョニングネットワークＮＰに参入させるための情報であり、無線デバイスの最大無線出力を制限させるための付加情報（具体的には、国名コード）が含まれるものである。

図２は、本発明の第１実施形態においてプロビジョニング対応広告ルータから送信される広告のフォーマットを示す図である。図２に示す通り、プロビジョニング対応広告ルータから送信される広告は、広告ルータ１３ａ，１３ｂから送信される広告を拡張して、２オクテット（１６ビット）からなる国名コード（Country code）を追加したものである。尚、プロビジョニング対応広告ルータ１４は、プロビジョニングネットワークＮＰ用の広告（無線デバイス１２をプロビジョニングネットワークＮＰに参入させるための広告）に加えて、ターゲットネットワークＮ１２用の広告（新たな無線デバイスをターゲットネットワークＮ１２に参入させるための広告）を送信するものであっても良い。

バックボーンルータ１５ａ，１５ｂは、ターゲットネットワークＮ１１，Ｎ１２と、システムマネージャ１６が接続されるバックボーンネットワークＮ２０とをそれぞれ接続し、例えば無線デバイス１１ａ〜１１ｃ及び無線デバイス１２とシステムマネージャ１６との間で送受信される各種データの中継を行う装置である。尚、バックボーンルータ１５ａ，１５ｂ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１６は、無線通信システム１の管理制御を統括して行う。例えば、システムマネージャ１６は、バックボーンルータ１５ａ，１５ｂが接続されるターゲットネットワークＮ１１，Ｎ１２（更には、プロビジョニング対応広告ルータ１４が接続されるプロビジョニングネットワークＮＰ）を介して行われる無線通信の制御を行う。具体的には、無線デバイス１１ａ〜１１ｃ、無線デバイス１２、広告ルータ１３ａ，１３ｂ、プロビジョニング対応広告ルータ１４、及びバックボーンルータ１５ａ，１５ｂに対する無線通信リソース（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、ターゲットネットワークＮ１１，Ｎ１２（更には、プロビジョニング対応広告ルータ１４）を介したＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access：時分割多元接続）による無線通信を実現する。

また、システムマネージャ１６は、新たな無線デバイスをターゲットネットワークＮ１１，Ｎ１２に参入させるか否かの処理、或いは無線デバイス１２をプロビジョニングネットワークＮＰに参入させるか否かの処理（参入処理）を行う。加えて、システムマネージャ１６は、無線デバイス１２に対してプロビジョニング情報（無線デバイス１２をターゲットネットワークＮ１２に参入させるために必要となる情報）を設定する処理（ＯＴＡプロビジョニング（プロビジョニングネットワークＮＰを介したプロビジョニング））を行う。尚、システムマネージャ１６は、プロビジョニング対応広告ルータ１４をターゲットネットワークＮ１２及びプロビジョニングネットワークＮＰに参入させる処理も行う。

また、システムマネージャ１６は、広告ルータ１３ａ，１３ｂ及びプロビジョニング対応広告ルータ１４に対して前述した広告に関する無線通信リソースの割り当てを行う。具体的には、広告ルータ１３ａ，１３ｂ及びプロビジョニング対応広告ルータ１４の各々が広告を送信するための無線通信リソースと、ターゲットネットワークＮ１１，Ｎ１２に参入しようとしている新たなデバイス及び無線デバイス１２からのジョイン要求を広告ルータ１３ａ，１３ｂ及びプロビジョニング対応広告ルータ１４がそれぞれ受信するための無線通信リソースとの割り当てを行う。

〈無線デバイスの構成〉
図３は、本発明の第１実施形態による無線デバイスの要部構成を示す図である。尚、ここでは、理解を容易にするために、無線デバイス１２は、工業プロセスにおける各種の状態量（例えば、圧力、温度、流量等）を測定するセンサ機器であるものとする。図３に示す通り、本実施形態の無線デバイス１２は、測定部２１、無線通信部２２、不揮発性メモリ２３、及び制御部２４を備える。

測定部２１は、圧力計、温度計、流量計等の測定器を備えており、工業プロセスにおける各種の状態量（圧力、温度、或いは流量等）を測定し、その測定結果を示すプロセス値を出力する。無線通信部２２は、制御部２４の制御の下で、ターゲットネットワークＮ１２或いはプロビジョニングネットワークＮＰを介した無線通信を行う。尚、無線通信部２２で行われる無線通信は、無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠したものである。

不揮発性メモリ２３は、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）やＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable ＲＯＭ）等のメモリであり、最大無線出力テーブルＴＢ（テーブル）及び最小無線出力情報Ｍを記憶する。ここで、最大無線出力テーブルＴＢは、各国の法令で規定されている最大無線出力を規定するテーブルであり、無線デバイス１２が使用される国の法令を遵守しつつ適切な無線出力を自動的に設定するために用いられる。

図４は、本発明の第１実施形態による無線デバイスで用いられる最大無線出力テーブルの一部を示す図である。図４に示す通り、最大無線出力テーブルＴＢは、国を特定する国名コードと、その国における最大無線出力とが対応付けられたテーブルである。ここで、図４に示す通り、国名コードとしては、例えばＩＳＯ３１６６−１で定義されている３桁の数字からなる国名コードを用いることができ、最大無線出力としては、その大きさを［ｄＢｍ］で表したものを用いることができる。図４に例示する最大無線出力テーブルＴＢにおいて、日本国については、国名コード「３９２」と最大無線出力５［ｄＢｍ］とが対応付けられている。

また、最小無線出力情報Ｍは、上記の無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａで規定されている最小無線出力を示す情報である。詳細は後述するが、この無線出力情報Ｍは、電池により駆動される無線デバイス１２の電力消費量を極力低減するために用いられる。尚、制御部２４における処理を軽減するために、最小無線出力情報Ｍで示される最小無線出力の大きさの単位は、最大無線出力テーブルＴＢに格納される最大無線出力の大きさの単位［ｄＢｍ］と同じであることが好ましい。

制御部２４は、無線デバイス１２の動作を統括して制御する。例えば、制御部２４は、無線通信部２２を制御して無線デバイス１２をターゲットネットワークＮ１２或いはプロビジョニングネットワークＮＰへ参入させる。ここで、制御部２４は、無線デバイス１２をプロビジョニングネットワークＮＰに参入させる場合（最大無線出力が設定されていない場合）には、プロビジョニング対応広告ルータ１４から送信される広告に含まれる国名コードを用いて最大無線出力テーブルＴＢを検索して最大無線出力を設定する。そして、プロビジョニング対応広告ルータ１４との間で行われる無線通信が、設定した最大無線出力を超えない無線出力で行われるよう無線通信部２２を制御する。

具体的に、制御部２４は、不揮発性メモリ２３に記憶された最小無線出力情報Ｍで示される最小無線出力から設定した最大無線出力までの範囲で、プロビジョニングネットワークＮＰを介したプロビジョニング対応広告ルータ１４との間の無線通信が可能になるまで徐々に無線出力が上がるように無線通信部２２を制御する。このような制御を行うのは、無線デバイス１２の無線出力を、プロビジョニング対応広告ルータ１４との間の無線通信が可能となる必要最小の無線出力に抑えることで、無線デバイス１２の電力消費量を極力低減するためである。

また、制御部２４は、無線デバイス１２がターゲットネットワークＮ１２に参入している場合には、測定部２１を制御して工業プロセスにおける各種の状態量を測定させてプロセス値を取得する。そして、無線通信部２２を制御して取得したプロセス値をターゲットネットワークＮ１２を介して不図示の監視制御装置（無線デバイス１１ａ〜１１ｃ及び無線デバイス１２の監視制御を行う装置）に向けて送信させる。

〈無線通信システムへの参入動作〉
次に、以上説明した無線通信システム１に対して無線デバイス１２を参入させる場合の動作について説明する。無線通信システム１への参入動作は、（１）初期状態の無線デバイス１２をプロビジョニングネットワークＮＰへ参入させる動作、（２）ＯＴＡプロビジョニングが行われた無線デバイス１２をターゲットネットワークＮ１２へ参入させる動作に大別される。以下では、これらの参入動作について順に説明する。

図５は、本発明の第１実施形態において、プロビジョニングネットワークにへ参入する無線デバイスで行われる処理を示すフローチャートである。図５に示す処理は、例えば初期状態（工場出荷状態）の無線デバイス１２の電源が投入されることにより、或いはプロビジョニングネットワークＮＰへの参入指示が電源無線デバイス１２に対してなされることによって開始される。

尚、図５に示す処理の開始に先だって、プロビジョニング対応広告ルータ１４からプロビジョニングネットワークＮＰに対し、図２に示すフォーマットの広告（つまり、国名コードが含まれている広告）が定期的に送信されているものとする。ここで、プロビジョニング対応広告ルータ１４から送信される広告に含まれている国名コードは、予めプロビジョニング対応広告ルータ１４に設定されている国名コードである。また、無線デバイス１２は、プロビジョニング対応広告ルータ１４及び広告ルータ１３ｂから送信されてくる広告を受信可能な位置に設置されているものとする。

無線デバイス１２の電源投入等によって図５に示す処理が開始されると、まずプロビジョニング対応広告ルータ１４から定期的に送信される広告を受信する処理が無線通信部２２で行われる（ステップＳ１１）。プロビジョニング対応広告ルータ１４からの広告が受信されると、その広告に含まれる国名コードを用いて不揮発性メモリ２３に記憶されている最大無線出力テーブルＴＢを検索し、その国名コードに対応している最大無線出力を取得して無線デバイス１２の最大無線出力として設定する処理が制御部２４で行われる（ステップＳ１２）。

次に、不揮発性メモリ２３に記憶された最小無線出力情報Ｍが制御部２４によって読み出され、無線通信部２２の無線出力を最小無線出力情報Ｍで示される最小無線出力に設定する処理が制御部２４によって行われる（ステップＳ１３）。かかる処理が終了すると、無線通信部２２が制御部２４によって制御され、広告の送信元であるプロビジョニング対応広告ルータ１４に向けてジョイン要求（プロビジョニングネットワークＮＰへの参入要求）を送信する処理が行われる（ステップＳ１４）。尚、このジョイン要求は、ステップＳ１３で設定された最小無線出力で送信される。

続いて、プロビジョニング対応広告ルータ１４からのジョイン応答メッセージ（ジョイン要求を受信した旨を示す応答メッセージ）が無線通信部２２で受信されたか否かが制御部２４で判断される（ステップＳ１５）。ジョイン要求を送信してから予め規定された待ち時間が経過してもジョイン応答メッセージを受信していないと判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、無線通信部２２が制御部２４によって制御され、予め規定された量だけ無線通信部２２の無線出力を増大させる処理が行われる（ステップＳ１６）。そして、その後に再びジョイン要求を送信する処理が行われる（ステップＳ１４）。

ここで、ステップＳ１５の判断結果が「ＮＯ」である間は、ステップＳ１６，Ｓ１４のの処理が繰り返し行われる。このため、プロビジョニング対応広告ルータ１４からのジョイン応答メッセージが受信されない間は、無線デバイス１２からプロビジョニング対応広告ルータ１４に向けて無線出力が徐々に増大するジョイン要求が順次送信されることになる。尚、無線出力部２２の無線出力が、ステップＳ１２で設定した最大無線出力を超えることとなる場合には、図５に示す一連の処理が終了する。

これに対し、上記の待ち時間の間にジョイン応答メッセージを受信したと判断した場合（ステップＳ１５の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、無線出力部２２の無線出力をジョイン応答メッセージが受信されたときの無線出力に固定する処理が制御部２４によって行われる。そして、プロビジョニングネットワークＮＰへの参入処理が継続される（ステップＳ１７）。

具体的に、無線デバイス１２から送信されたジョイン要求がプロビジョニング対応広告ルータ１４で受信されると、そのジョイン要求はプロビジョニング対応広告ルータ１４からシステムマネージャ１６に向けて送信される。無線デバイス１２からのジョイン要求を受信すると、システムマネージャ１６は、受信したジョイン要求に含まれる情報を用いて無線デバイス１２の認証処理を行う。そして、システムマネージャ１６は、認証に成功した場合にはジョイン要求を送信した無線デバイス１２の参入を許可し、認証に失敗した場合には無線デバイス１２の参入を拒否する。このようにして、プロビジョニングネットワークＮＰへの参入処理が行われる。

図５中のステップＳ１７の処理で、システムマネージャ１６によって無線デバイス１２の参入が許可されると、プロビジョニングネットワークＮＰに参入した無線デバイス１２とシステムマネージャ１６との間の通信経路が確立された状態になる。このため、システムマネージャ１６が、無線デバイス１２に対するＯＴＡプロビジョニングを行うことが可能になる。

システムマネージャ１６は、プロビジョニングネットワークＮＰに参入した無線デバイス１２に対して、例えば以下に示す情報を送信してＯＴＡプロビジョニングを行う。
・ターゲットネットワークＮ１２のサブネットＩＤ
・広告ルータ１３ｂから送信される広告を受信するためのチャネル
・ジョインキー（Join Key）等の認証情報
尚、図５に示すフローチャートで無線デバイス１２に設定された最大無線出力は、ＯＴＡプロビジョニングによって変更されていても良い。

以上のＯＴＡプロビジョニングが完了すると、無線デバイス１２は、広告ルータ１３ｂから送信される広告を受信し、広告の送信元である広告ルータ１３ｂに向けてジョイン要求（ターゲットネットワークＮ１２への参入要求）を送信する。このジョイン要求は、広告ルータ１３ｂを介してシステムマネージャ１６に送信される。無線デバイス１２からジョイン要求を受信すると、システムマネージャ１６は、受信したジョイン要求に含まれる情報を用いて無線デバイス１２の認証処理を行う。そして、システムマネージャ１６は、認証に成功した場合にはジョイン要求を送信した無線デバイス１２の参入を許可し、認証に失敗した場合には無線デバイス１２の参入を拒否する。このようにして、ターゲットネットワークＮ１２への参入処理が行われる。

以上の通り、本実施形態では、プロビジョニングネットワークＮＰに無線デバイス１２を参入させる場合に、プロビジョニング対応広告ルータ１４から送信される広告に含まれる国名コードに基づいて無線デバイス１２の最大無線出力を設定し、この最大無線出力を超えない無線出力でジョイン要求を送信するようにしている。ここで、国名コードに基づく無線デバイス１２の最大無線出力は、無線デバイス１２の不揮発性メモリ２３に記憶された最大無線出力テーブルＴＢを検索することによって取得するようにしている。このため、各国の法令を遵守しつつ適切な無線出力を自動的に設定することができる。

また、無線デバイス１２は、プロビジョニングネットワークＮＰへのジョイン要求を送信する際に、不揮発性メモリ２３に記憶された最小無線出力情報Ｍで示される最小無線出力から設定した最大無線出力までの範囲で、プロビジョニング対応広告ルータ１４からのジョイン応答メッセージが受信されるまで徐々に無線出力を増大するようにしている。これにより、無線デバイス１２の無線出力が、プロビジョニング対応広告ルータ１４との間の無線通信が可能となる必要最小の無線出力に抑えられ、無線デバイス１２の電力消費量を低減することできる。

尚、以上説明した実施形態では、無線デバイス１２をプロビジョニングネットワークＮＰに参入させる場合を例に挙げて説明したが。プロビジョニング対応広告ルータ１４をプロビジョニングネットワークＮＰに参入させる場合にも本発明を適用することができる。かかる場合には、バックボーンルータ１５ｂから国名コードが含まれる広告が送信され、バックボーンルータ１５ｂからの広告を受信したプロビジョニング対応広告ルータ１４が、自身に設けられた最大無線出力テーブルＴＢを検索して設定すべき最大無線出力を取得する。

〔第２実施形態〕
図６は、本発明の第２実施形態による無線通信システムの構成の一部を示す図である。尚、図６においては、図１中の無線デバイス１１ａ〜１１ｃ、広告ルータ１３ａ，１３ｂ、バックボーンルータ１５ａ、及びターゲットネットワークＮ１１の図示を省略している。図６に示す通り、本実施形態の無線通信システム２は、図１中の無線デバイス１２に代えて無線デバイス３１を設けるとともに、図１中のプロビジョニング対応広告ルータ１４に代えてプロビジョニング対応広告ルータ３２を設けた構成である。

無線デバイス３１は、図２に示す無線デバイス１２とおおむね同様の構成であるが、図２に示す無線デバイス１２に設けられていた最大無線出力テーブルＴＢが省略された構成である。かかる構成の無線デバイス３１は、プロビジョニング対応広告ルータ３２から送信される広告に含まれる最大無線出力情報に基づいて最大無線出力を設定する点が図２に示す無線デバイス１２とは異なる。

プロビジョニング対応広告ルータ３２は、図１に示すプロビジョニング対応広告ルータ１４とおおむね同様の構成であるが、図２に示す無線デバイス１２に設けられていた最大無線出力テーブルＴＢと同様のテーブルが追加された構成である。かかる構成のプロビジョニング対応広告ルータ３２は、自身に設定された国名コードを用いて最大無線出力テーブルＴＢを検索して最大無線出力を取得し、この最大無線出力を示す情報（最大無線出力情報）が付加情報（無線デバイス３１の最大無線出力を制限させるための付加情報）として含まれる広告を送信する。

上記構成において、プロビジョニング対応広告ルータ３２では、自身に設定された国名コードを用いて最大無線出力テーブルＴＢを検索して最大無線出力を取得する処理が予め行われている。そして、プロビジョニング対応広告ルータ３２からは、上記の処理で得られた最大無線出力を示す情報が付加情報として含まれる広告がプロビジョニングネットワークＮＰに送信されている。

無線デバイス３１の電源投入等がなされると、プロビジョニング対応広告ルータ３２から定期的に送信される広告を受信する処理が行われる。プロビジョニング対応広告ルータ３２からの広告が受信されると、その広告に含まれる最大無線出力を取得して無線デバイス３１の最大無線出力として設定する処理が行われる。以上の処理が終了すると、第１実施形態と同様に、無線出力を増加させつつジョイン要求（プロビジョニングネットワークＮＰへの参入要求）を送信する処理が行われる。尚、プロビジョニングネットワークＮＰへ参入した後のＯＴＡプロビジョニング、及びターゲットネットワークＮ１２への参入処理は、第１実施形態と同様に行われるため、ここでの説明は省略する。

以上の通り、本実施形態では、プロビジョニングネットワークＮＰに無線デバイス３１を参入させる場合に、プロビジョニング対応広告ルータ３２から送信される広告に含まれる最大無線出力情報に基づいて無線デバイス３１の最大無線出力を設定し、この最大無線出力を超えない無線出力でジョイン要求を送信するようにしている。このため、無線デバイス３１に最大無線出力テーブルＴＢが設けられていなくとも、各国の法令を遵守しつつ適切な無線出力を自動的に設定することができる。また、無線デバイス３１は、無線出力を増加させつつジョイン要求を送信しているため、第１実施形態と同様に無線デバイス３１の電力消費量を低減することができる。

〔第３実施形態〕
図７は、本発明の第３実施形態による無線通信システムの構成の一部を示す図である。尚、図７においても、図６と同様の図示の簡略化をしている。図７に示す通り、本実施形態の無線通信システム３は、図１中の無線デバイス１２に代えて無線デバイス４１を設けるとともに、図１中のプロビジョニング対応広告ルータ１４に代えてプロビジョニング対応広告ルータ４２を設けた構成である。

無線デバイス４１は、図２に示す無線デバイス１２とおおむね同様の構成であるが、図２に示す無線デバイス１２に設けられていた最大無線出力テーブルＴＢが省略されて無線出力算出部４１ａが設けられた構成である。かかる構成の無線デバイス４１は、プロビジョニング対応広告ルータ４２から送信される広告に含まれる最低受信電界強度情報Ｅと到達距離情報とに基づいて、設定すべき最大無線出力を算出する点が図２に示す無線デバイス１２とは異なる。

ここで、上記の最低受信電界強度情報Ｅは、無線デバイス４１及びプロビジョニング対応広告ルータ４２が無線信号を受信し得る最低の電界強度を示す情報である。また、上記の到達距離情報は、プロビジョニング対応広告ルータ４２の無線出力を無線通信システム３が構築されている国の法令で許容される最大無線出力に設定した場合に、電界強度が上記の最低受信電界強度になる距離（プロビジョニング対応広告ルータ４２からの距離）を示す情報である。

具体的に、上記の最低受信電界強度情報Ｅで示される最低受信電界強度をｅ［Ｖ／ｍ］、上記の無線信号の到達距離をｄ［ｍ］とし、無線デバイス４１に設けられているアンテナ（図示省略）の絶対利得をＧｉ、相対利得をＧとすると、無線出力算出部４１ａは、以下の（１）式又は（２）式を用いて設定すべき最大無線出力Ｐ［Ｗ］を算出する。
Ｐ＝（ｄ・ｅ）^２／（３０Ｇｉ） …（１）
Ｐ＝（ｄ・ｅ）^２／（７Ｇ） …（２）
尚、無線出力算出部４１ａは、上記（１）式又は（２）式を用いて算出した最大無線出力Ｐの単位を［ｄＢｍ］に変換する処理を行う。

プロビジョニング対応広告ルータ４２は、図１に示すプロビジョニング対応広告ルータ１４とおおむね同様の構成であるが、最低受信電界強度情報Ｅを記憶するとともに、上記の無線信号の到達距離ｄを算出する到達距離算出部４２ａが設けられた構成である。かかる構成のプロビジョニング対応広告ルータ４２は、最低受信電界強度情報Ｅを用いて上記の無線信号の到達距離ｄを算出し、最低受信電界強度情報Ｅと到達距離情報（無線信号の到達距離ｄを示す情報）とが付加情報（無線デバイス４１の最大無線出力を制限させるための付加情報）として含まれる広告を送信する。

ここで、到達距離算出部４２ａは、上記の（１）式又は（２）式と同じ式を用いて無線信号の到達距離ｄを算出する。具体的には、最低受信電界強度情報Ｅで示される最低受信電界強度を上記の最低受信電界強度ｅに代入し、無線通信システム３が構築されている国の法令で許容される最大無線出力（単位を［Ｗ］に変換したもの）を上記の最大無線出力Ｐに代入する。そして、プロビジョニング対応広告ルータ４２に設けられているアンテナ（図示省略）の絶対利得を上記の絶対利得Ｇｉに代入し、或いはアンテナの相対利得を上記の相対利得Ｇに代入すれば無線信号の到達距離ｄが求められる。

上記構成において、プロビジョニング対応広告ルータ４２の到達距離算出部４２ａでは、最低受信電界強度情報Ｅを用いて無線信号の到達距離ｄが求められる。そして、プロビジョニング対応広告ルータ４２からは、最低受信電界強度情報Ｅと到達距離情報（到達距離算出部４２ａで算出された無線信号の到達距離ｄを示す情報）とが付加情報として含まれる広告がプロビジョニングネットワークＮＰに送信されている。

無線デバイス４１の電源投入等がなされると、プロビジョニング対応広告ルータ４２から定期的に送信される広告を受信する処理が行われる。プロビジョニング対応広告ルータ４２からの広告が受信されると、その広告に含まれる最低受信電界強度情報Ｅと到達距離情報とを用いて最大無線出力を算出し、無線デバイス４１の最大無線出力として設定する処理が行われる。以上の処理が終了すると、第１実施形態と同様に、無線出力を増加させつつジョイン要求（プロビジョニングネットワークＮＰへの参入要求）を送信する処理が行われる。尚、プロビジョニングネットワークＮＰへ参入した後のＯＴＡプロビジョニング、及びターゲットネットワークＮ１２への参入処理は、第１実施形態と同様に行われるため、ここでの説明は省略する。

以上の通り、本実施形態では、プロビジョニングネットワークＮＰに無線デバイス４１を参入させる場合に、プロビジョニング対応広告ルータ４２から送信される広告に含まれる最低受信電界強度情報Ｅと到達距離情報とに基づいて無線デバイス４１の最大無線出力を求めて設定し、この最大無線出力を超えない無線出力でジョイン要求を送信するようにしている。このため、無線デバイス４１に最大無線出力テーブルＴＢが設けられていなくとも、各国の法令を遵守しつつ適切な無線出力を自動的に設定することができる。また、無線デバイス４１は、無線出力を増加させつつジョイン要求を送信しているため、第１実施形態と同様に無線デバイス４１の電力消費量を低減することができる。

〔第４実施形態〕
図８は、本発明の第４実施形態による無線通信システムの構成の一部を示す図である。尚、図８においても、図６，図７と同様の図示の簡略化をしている。図８に示す通り、本実施形態の無線通信システム４は、図７中の無線デバイス４１及びプロビジョニング対応広告ルータ４２に代えて無線デバイス５１及びプロビジョニング対応広告ルータ５２をそれぞれ設けた構成である。

無線デバイス５１は、図７に示す無線デバイス４１に最大距離情報Ｄを記憶させるとともに、無線出力算出部４１ａに代えて無線出力算出部５１ａを設けた構成である。かかる構成の無線デバイス５１は、自身が記憶する最大距離情報Ｄ及びプロビジョニング対応広告ルータ５２から送信される広告に含まれる電界強度情報に基づいて、設定すべき最大無線出力を算出する。尚、無線出力算出部５１ａは、図７に示す無線デバイス４１の無線出力算出部４１ａと同様の方法で、設定すべき最大無線出力を算出する。

ここで、上記の最大距離情報Ｄは、プロビジョニング対応広告ルータ５２とプロビジョニングネットワークＮＰに参入し得る無線デバイスとの距離（無線通信システム４の設計上の距離）のうちの最も大きな距離を示す情報である。また、上記の電界強度情報は、プロビジョニング対応広告ルータ５２の無線出力を無線通信システム４が構築されている国の法令で許容される最大無線出力に設定した場合に、上記の最大距離情報Ｄで示される距離（プロビジョニング対応広告ルータ５２からの距離）だけ離間した地点における電界強度を示す情報である。

プロビジョニング対応広告ルータ５２は、図７に示すプロビジョニング対応広告ルータ４２に記憶されていた最低受信電界強度情報Ｅに代えて最大距離情報Ｄを記憶させるとともに、到達距離算出部４２ａに代えて電界強度算出部５２ａを設けた構成である。かかる構成のプロビジョニング対応広告ルータ５２は、自身が記憶する最大距離情報Ｄを用いて電界強度（最大距離情報Ｄで示される距離だけ離間した地点における電界強度）を算出し、この電界強度を示す電界強度情報が付加情報（無線デバイス５１の最大無線出力を制限させるための付加情報）として含まれる広告を送信する。

ここで、電界強度算出部５２ａは、前述した（１）式又は（２）式と同じ式を用いて最大距離情報Ｄで示される距離だけ離間した地点における電界強度を算出する。具体的には、最大距離情報Ｄで示される距離を前述した無線信号の到達距離ｄに代入し、無線通信システム４が構築されている国の法令で許容される最大無線出力（単位を［Ｗ］に変換したもの）を前述した最大無線出力Ｐに代入する。そして、プロビジョニング対応広告ルータ５２に設けられているアンテナ（図示省略）の絶対利得を上記の絶対利得Ｇｉに代入し、或いはアンテナの相対利得を上記の相対利得Ｇに代入すれば最大距離情報Ｄで示される距離だけ離間した地点における電界強度が算出される。

上記構成において、プロビジョニング対応広告ルータ５２の電界強度算出部５２ａでは、最大距離情報Ｄを用いて電界強度（最大距離情報Ｄで示される距離だけ離間した地点における電界強度）が求められる。そして、プロビジョニング対応広告ルータ５２からは、電界強度算出部５２ａで算出された電界強度を示す電界強度情報が付加情報として含まれる広告がプロビジョニングネットワークＮＰに送信されている。

無線デバイス５１の電源投入等がなされると、プロビジョニング対応広告ルータ５２から定期的に送信される広告を受信する処理が行われる。プロビジョニング対応広告ルータ５２からの広告が受信されると、その広告に含まれる電界強度情報と自身に記憶されている最大距離情報とを用いて最大無線出力を算出し、無線デバイス５１の最大無線出力として設定する処理が行われる。以上の処理が終了すると、第１実施形態と同様に、無線出力を増加させつつジョイン要求（プロビジョニングネットワークＮＰへの参入要求）を送信する処理が行われる。尚、プロビジョニングネットワークＮＰへ参入した後のＯＴＡプロビジョニング、及びターゲットネットワークＮ１２への参入処理は、第１実施形態と同様に行われるため、ここでの説明は省略する。

以上の通り、本実施形態では、プロビジョニングネットワークＮＰに無線デバイス５１を参入させる場合に、プロビジョニング対応広告ルータ５２から送信される広告に含まれる電界強度情報と自身に記憶されている最大距離情報Ｄとに基づいて無線デバイス５１の最大無線出力を求めて設定し、この最大無線出力を超えない無線出力でジョイン要求を送信するようにしている。このため、無線デバイス５１に最大無線出力テーブルＴＢが設けられていなくとも、各国の法令を遵守しつつ適切な無線出力を自動的に設定することができる。また、無線デバイス５１は、無線出力を増加させつつジョイン要求を送信しているため、第１実施形態と同様に無線デバイス５１の電力消費量を低減することができる。

以上、本発明の実施形態による無線通信システム及び無線デバイス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、上記実施形態では、プロビジョニングネットワークＮＰへのジョイン要求を送信する際に、最小無線出力から最大無線出力まで徐々に無線出力を増大させる例について説明したが、無線出力の変化のさせ方は任意である。

１〜４ 無線通信システム
１２ 無線デバイス
１４ プロビジョニング対応広告ルータ
２２ 無線通信部
２４ 制御部
３１ 無線デバイス
３２ プロビジョニング対応広告ルータ
４１ 無線デバイス
４２ プロビジョニング対応広告ルータ
５１ 無線デバイス
５２ プロビジョニング対応広告ルータ
Ｎ１１，Ｎ１２ ターゲットネットワーク
ＮＰ プロビジョニングネットワーク
ＴＢ 最大無線出力テーブル

Claims (6)

1. 第１無線通信ネットワーク或いは第２無線通信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、
   前記第１無線通信ネットワーク及び前記第２無線通信ネットワークに接続され、最大無線出力を制限させるための付加情報を含む広告を前記第２無線通信ネットワークに送信する第１無線デバイスと、
   前記広告に含まれる前記付加情報に基づいて最大無線出力を設定し、前記第２無線通信ネットワークへの参入要求であるジョイン要求を、当該最大無線出力を超えない無線出力で前記第１無線デバイスに送信する第２無線デバイスと、
   前記ジョイン要求に基づいて前記第２無線デバイスを前記第２無線通信ネットワークに参入させ、前記第２無線デバイスを前記第１無線通信ネットワークに参入させるために必要な設定を行う管理装置と
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記第２無線デバイスは、予め規定された最小無線出力から当該最大無線出力までの範囲で、前記ジョイン要求を受信した旨を示すジョイン応答メッセージを受信するまで徐々に無線出力を上げることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記第１無線デバイスは、国を特定する国名コードを前記付加情報として前記広告に含め、
   前記第２無線デバイスは、国名コードと最大無線出力とが対応付けられたテーブルを備えており、前記広告に含まれる国名コードを用いて前記テーブルを検索して設定すべき最大無線出力を得る
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無線通信システム。
4. 前記第１無線デバイスは、前記最大無線出力を示す情報を前記付加情報として前記広告に含め、
   前記第２無線デバイスは、前記広告に含まれる最大無線出力示す情報に基づいて最大無線出力を設定する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無線通信システム。
5. 前記第１無線デバイスは、許容される最大無線出力で無線信号を送信した場合に、前記第１無線デバイスと前記第２無線通信ネットワークに参入し得る前記第２無線デバイスとの距離のうちの最も大きな距離を示す最大距離情報で示される距離だけ離間した地点における電界強度を示す電界強度情報を少なくとも前記付加情報として前記広告に含め、
   前記第２無線デバイスは、前記最大距離情報及び前記広告に含まれる前記電界強度情報を用いて設定すべき最大無線出力を求める
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無線通信システム。
6. 第１無線通信ネットワーク或いは第２無線通信ネットワークを介した無線通信が可能な無線デバイスにおいて、
   前記第１無線通信ネットワーク或いは前記第２無線通信ネットワークを介した無線通信を行う無線通信部と、
   前記無線通信部で受信された広告に含まれる最大無線出力を制限させるための付加情報に基づいて最大無線出力を設定し、当該最大無線出力を超えないように前記無線通信部の無線出力を制御して、前記第２無線通信ネットワークへの参入要求であるジョイン要求を送信させる制御部と
   を備え、
   前記第２無線通信ネットワークに参入している状態で、前記第１無線通信ネットワークに参入させるために必要な設定が行われる
   ことを特徴とする無線デバイス。

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