JP6601774B2 - 通信システム及び通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信システム及び通信装置に関し、より詳細には、探索処理と認証処理とを経て通信が可能となる通信システム及び通信装置に関する。

従来、子機が親機を含む通信ネットワークを探索し、当該親機との認証処理を行って、通信ネットワークに参入する通信システムがある（例えば、特許文献１）。

特許文献１では、あるネットワーク（通信ネットワーク）に参入している検針装置（子機）が、より良好な通信品質を有する他のネットワークを探索し、参入する技術が開示されている。

特開２０１５−２０１７２１号公報

特許文献１に記載されている通信システムにおいて停電が起こり停電復旧後に、ネットワーク（通信ネットワーク）に属する管理装置（親機）及び複数の検針装置（子機）が再起動する場合を考える。この場合、ネットワークに参入していた複数の検針装置は、管理装置を探索して当該管理装置と認証処理を行う必要がある。つまり、管理装置及び複数の検針装置が再起動すると、ネットワーク上の通信トラフィックが大きくなり、複数の検針装置すべてが管理装置のネットワークに参入するまでに時間がかかり、本来の運用を再開するまでに長い時間が必要となる。

本発明は上記事由に鑑みてなされており、親機及び子機の少なくとも一方の機器が再起動した場合であっても、より短い時間で子機が通信ネットワークに参入した状態にすることができる通信システム及び通信装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る通信システムは、参入可能な通信ネットワークに含まれる親機を探索する探索処理と前記通信ネットワークに参入するための認証処理とを経て子機が前記通信ネットワークに参入して前記親機と通信を行う。前記親機及び前記子機は、処理部と、不揮発性の記憶部とを備える。前記記憶部は、前記子機から前記親機までの通信経路を表す経路情報と、前記子機と前記親機との間の通信を暗号化及び復号する際に用いられる暗号鍵とを少なくとも含む参入情報を記憶する。前記処理部は、前記探索処理及び前記認証処理が行われると、前記探索処理及び前記認証処理で得られた経路情報及び暗号鍵を用いて、前記子機を前記通信ネットワークに参入した状態にする。前記子機が前記通信ネットワークに参入後に前記子機及び前記親機の少なくとも一方の機器が再起動されると、当該機器の処理部は、再起動の直前に当該機器の前記記憶部に記憶されている参入情報を用いて、他方の機器との間で前記探索処理及び前記認証処理に係る通信をすることなく前記子機を前記通信ネットワークに参入した状態にする。

本発明の一態様に係る通信システムは、参入可能な通信ネットワークに含まれる親機を探索する探索処理と前記通信ネットワークに参入するための認証処理とを経て子機が前記通信ネットワークに参入して前記親機と通信を行う。前記親機及び前記子機は、処理部と、不揮発性の記憶部とを備える。前記記憶部は、前記子機から前記親機までの通信経路を表す経路情報と、前記子機と前記親機との間の通信を暗号化及び復号する際に用いられる暗号鍵とを少なくとも含む参入情報を記憶する。前記処理部は、前記探索処理及び前記認証処理が行われると、前記探索処理及び前記認証処理で得られた経路情報及び暗号鍵を用いて、前記子機を前記通信ネットワークに参入した状態にする。前記子機が前記通信ネットワークに参入後に前記子機及び前記親機の少なくとも一方の機器が再起動されると、当該機器の処理部は、再起動の直前に当該機器の前記記憶部に記憶されている参入情報が有効であるか否かを判別する。当該機器の処理部は、前記参入情報が有効である場合に前記参入情報を用いて、他方の機器との間で前記探索処理及び前記認証処理に係る通信をすることなく前記子機を前記通信ネットワークに参入した状態にする。

本発明の一態様に係る通信装置は、上記いずれかの通信システムの親機または子機として用いられる。

この発明によると、親機及び子機の少なくとも一方の機器が再起動した場合であっても、より短い時間で子機が通信ネットワークに参入した状態にすることができる。

図１は、本発明の実施形態１に係る通信システムのブロック図である。 図２は、同上の通信システムにおいて、子機が親機の通信ネットワークに新規に参入する際の処理の流れを示すシーケンス図である。 図３は、同上の通信システムにおいて、親機及び子機が再起動した場合の再参入に係る処理の流れを示すシーケンス図である。 図４は、同上の通信システムにおける親機側設定処理を示す流れ図である。 図５は、同上の変形例に係る通信システムのブロック図である。 図６は、本発明の実施形態２に係る通信システムにおける親機側設定処理を示す流れ図である。 図７は、同上の通信システムにおける子機側設定処理を示す流れ図である。

以下に説明する実施形態及び変形例は、本発明の一例に過ぎず、本発明は、実施形態及び変形例に限定されることなく、以下の実施形態及び変形例以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

（実施形態１）
（１）概要
本実施形態のマルチホップ通信システム（以下、通信システム）１は、図１に示すように、１台の親機１０と、複数の子機２０とを備える。親機１０及び複数の子機２０のそれぞれが、供給事業者から需要家施設に電力を供給する電力線Ｗ１に接続している。需要家施設は、戸建て住宅、事務所、店舗、集合住宅の住戸、ビルのテナント等であり、その形態は限定されない。

そして、親機１０及び子機２０のそれぞれは、電力線搬送通信の通信プロトコルであるＧ３−ＰＬＣ（Power Line Communication）にしたがって電力線搬送通信を行う通信装置である。親機１０及び子機２０のそれぞれは、電力線Ｗ１を介して互いに電力線搬送通信を行うネットワーク（通信ネットワーク）を構成する。なお、複数の子機２０を個別に識別する場合は、子機２０ａ、子機２０ｂ、・・・、子機２０ｎと記載する。

子機２０は、需要家施設毎に設けられており、需要家施設のそれぞれに関する所定データを、１台の親機１０へ送信する機能を有する。親機１０は、需要家施設のそれぞれに関する所定データを複数の子機２０から取得し、上位の管理装置へ、光ファイバ回線や、インターネット等の広域通信網等を用いて送信する機能を有する。例えば、親機１０が、需要家施設のそれぞれにおける電力使用量、ガス使用量、水道使用量等の検針データを、子機２０から取得することによって、遠隔検針システムを構成できる。また、親機１０が、予め設定された所定の情報を子機２０との間で送信、受信することによって、需要家施設のそれぞれの機器の状態を監視する遠隔監視システム、需要家施設のそれぞれの機器の状態を制御する遠隔制御システム等を構成することも可能である。

この通信ネットワークでは、通常、親機１０及び子機２０は、プロアクティブ型のマルチホップ通信により信号を互いに送信、受信している。すなわち、本通信ネットワークでは、親機１０と各子機２０との間で直接または間接に通信が行われ、親機１０と直接通信できない子機２０は、通信可能な距離にある他の子機２０が通信パケットを順次中継することで、親機１０との間で通信を行うことができる。

（２）構成
次に、本実施形態に係る親機１０及び子機２０の構成について説明する。

（２．１）親機
親機１０は、図１に示すように、通信部１１、処理部１２及び記憶部１３を備える。親機１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを有している。ＣＰＵがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、処理部１２の機能を実現する。プログラムは、ここではインターネット等の電気通信回線を通じて、あるいはメモリカード等の記録媒体に記録されて提供されるが、コンピュータのメモリに予め記録されていてもよい。

通信部１１は、他の通信装置（子機２０）との間で通信を行う通信インターフェイスとして機能する通信モジュールである。通信部１１は、図１に示すように、揮発性のメモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）１５を有している。ＲＡＭ１５には、通信に必要な情報が記憶される。例えば、通信ネットワークを識別する情報（ＰＡＮ ＩＤ）、子機情報テーブル、ルーティング情報テーブル、暗号化通信により通信を行う際に用いられる暗号鍵等がＲＡＭ１５に記憶されている。ここで、子機情報テーブルは、通信ネットワークに参入している子機２０の各々を識別する識別情報を含んでいる。ルーティング情報テーブルは、通信ネットワークに参入している子機２０ごとの通信経路を表す経路情報を含んでいる。経路情報は、対応する子機２０の識別情報と、当該子機２０と親機１０との間の通信経路上に存在する他の子機２０の識別情報とを少なくとも含んでいる。識別情報は、子機２０が参入している通信ネットワーク内での当該子機２０のアドレス（ショートアドレス）である。通信部１１は、子機２０との間で通信を行う場合には、ルーティング情報テーブルに含まれる通信対象の子機２０の経路情報を用いてマルチホップ通信を実現する。暗号鍵は、情報の暗号化及び復号に用いられる。

処理部１２は、親機１０の全体の処理を制御する。処理部１２は、上述した通信ネットワークに新規に参入する子機２０との間で参入に関する処理を行う。また、処理部１２は、親機１０の再起動時において、再起動直前に通信ネットワークに参入していたすべての子機２０との間で再参入に関する処理を行う。

記憶部１３は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read-Only Memory）、フラッシュメモリ等の書換え可能な不揮発性のメモリからなる。記憶部１３には、処理部１２で行われた処理（子機２０との間での通信ネットワークの参入に関する処理）で得られた情報（親機用参入情報）が記憶される。親機用参入情報には、ＰＡＮ ＩＤ、自機に割り当てられたアドレス（親機アドレス）、通信ネットワークに参入している子機２０の各々の識別情報、通信ネットワークに参入している子機２０ごとの通信経路（経路情報）、及び暗号鍵を含んでいる。また、記憶部１３で記憶されている親機用参入情報は、処理部１２により更新される。

（２．２）子機
次に、子機２０の構成について説明する。子機２０は、図１に示すように、通信部２１、処理部２２及び記憶部２３を備える。子機２０は、ＣＰＵ及びメモリを有している。ＣＰＵがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、処理部２２の機能を実現する。プログラムは、ここではインターネット等の電気通信回線を通じて、あるいはメモリカード等の記録媒体に記録されて提供されるが、コンピュータのメモリに予め記録されていてもよい。

通信部２１は、他の通信装置（親機１０、他の子機２０）との間で通信を行う通信インターフェイスとして機能する通信モジュールである。通信部１１は、図１に示すように、揮発性のメモリであるＲＡＭ２５を有している。ＲＡＭ２５には、通信に必要な情報が記憶される。例えば、自機が参入している通信ネットワークのＰＡＮ ＩＤ、親機１０を識別する情報（親機アドレス）、参入している通信ネットワーク内での自機の識別情報（ショートアドレス）、親機１０までの経路情報及び暗号鍵がＲＡＭ２５に記憶されている。通信部２１は、親機１０、または他の子機２０との間で通信を行う場合には、経路情報を用いてマルチホップ通信を実現する。

処理部２２は、子機２０の全体の処理を制御する。処理部２２は、上述した通信ネットワークに新規に参入する際に、親機１０及び通信ネットワークに参入済の他の子機２０との間で参入に関する処理を行う。また、処理部２２は、子機２０の再起動時において、再起動直前に参入していた通信ネットワークへの再参入に関する処理を行う。

記憶部２３は、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書換え可能な不揮発性のメモリからなる。記憶部２３には、処理部２２で行われた処理（親機１０、他の子機２０との間での通信ネットワークの参入に関する処理）で得られた情報（子機用参入情報）が記憶される。子機用参入情報には、自機を識別するための識別情報（ショートアドレス）と、通信ネットワークのＰＡＮ ＩＤと、親機アドレス、親機１０までの通信経路（経路情報）と、暗号化通信に用いられる暗号鍵とを含んでいる。また、記憶部２３で記憶されている子機用参入情報は、処理部２２により更新される。

（３）動作
ここでは、親機１０及び子機２０の動作について説明する。

（３．１）通信システムの動作（参入時）
先ず、子機２０が通信システム１に新規に参入する際の動作について、図２を用いて説明する。ここでは、子機２０ｎが新たに参入する場合を想定する。他の子機２０（２０ａ，２０ｂ，・・・）は、既に通信ネットワークに参入済であり、親機１０との間の通信経路が確立されている。

子機２０ｎの処理部２２は、通信部２１にビーコン要求をブロードキャストさせる（ステップＳ１）。

子機２０ｎからのビーコン要求を受けた装置（ここでは、親機１０、子機２０ａ，２０ｂ）は、その応答として、ビーコン要求を受けた装置と親機１０との間の通信品質を表す通信品質情報と親機１０までの通信経路を表す情報（経路情報）とを含む情報と、自機を識別する識別情報とを含むビーコン応答を送信する（ステップＳ２〜Ｓ４）。

子機２０ｎの処理部２２は、通信部２１で受信した１つ以上のビーコン応答を用いて、適切な通信経路を決定する。具体的には、子機２０ｎの処理部２２は、ビーコン応答として受信した信号の通信品質及び親機１０までのホップ数等のうち少なくとも１つを用いて、適切な通信経路を決定する。例えば、通信品質を用いる場合には、子機２０ｎの処理部２２は、複数のビーコン応答のうち通信品質が最も高いビーコン応答を送信した装置を介した通信経路を適切な通信経路として決定する。また、ホップ数を用いる場合には、自機から親機１０までのホップ数が最も小さい通信経路を適切な通信経路として決定する。通信品質は、信号のＳ／Ｎ比の大きさに基づいて算出される。

子機２０ｎの処理部２２は、決定した通信経路により、決定した通信経路を表す経路情報を含む参入要求を親機１０へ送信する（ステップＳ５）。親機１０の処理部１２は、子機２０ｎからの参入要求を受信すると、暗号鍵に係る情報（鍵情報）を上記通信経路を介して子機２０ｎへ送信する（ステップＳ６）。鍵情報とは、例えばＲＡＭ１５及び記憶部１３で記憶している暗号鍵の生成に必要な情報である。子機２０ｎの処理部２２は、親機１０から受信した鍵情報をもとに暗号鍵を生成する。

親機１０の処理部１２は、通信ネットワークにおけるアドレス情報（ＰＡＮ ＩＤ、親機アドレス、識別情報を含む情報）を上記通信経路を介して子機２０ｎへ送信する（ステップＳ７）。親機１０の処理部１２がアドレス情報を送信するタイミングは、例えばステップＳ６により暗号鍵を送信した後、子機２０ｎから鍵情報を受け取ったことを表す情報を受信した後である。また、アドレス情報は、暗号鍵で暗号化されてもよい。

親機１０の処理部１２は、通信ネットワークへの参入が完了したことを表す完了情報を上記通信経路を介して子機２０ｎへ送信する（ステップＳ８）。親機１０の処理部１２が完了情報を送信するタイミングは、例えばステップＳ７によりアドレス情報を送信した後、子機２０ｎからアドレス情報を受け取ったことを表す情報を受信した後である。また、完了情報は、暗号鍵で暗号化されてもよい。

親機１０の処理部２２は、完了情報を送信した後、ＲＡＭ１５及び記憶部１３に記憶されている情報を更新する更新処理を行う（ステップＳ９）。まず、親機１０の処理部１２は、ＲＡＭ１５に記憶されている子機情報テーブル及びルーティング情報テーブルを更新する。親機１０の処理部１２は、子機情報テーブルに子機２０ｎの識別情報（ショートアドレス）を、ルーティング情報テーブルに自機から子機２０ｎまでの通信経路を表す経路情報を、それぞれ追加する。次に、親機１０の処理部１２は、記憶部１３に記憶している親機用参入情報に子機２０ｎに関する情報を追加して親機用参入情報を更新する。子機２０ｎに関する情報には、子機２０ｎの識別情報と、自機から子機２０ｎまでの通信経路を表す経路情報とが含まれている。これにより、親機１０は、通信ネットワークに参入した子機２０の情報（識別情報、経路情報）をもとにＲＡＭ１５及び記憶部１３に記憶された情報を更新することができる。なお、親機１０の処理部１２は、記憶部１３に記憶された情報を更新した後、ＲＡＭ１５に記憶された情報を更新してもよい。

なお、通信ネットワークに参入している子機２０が1台もない状態において子機２０が参入した場合、親機１０の処理部１２は、ＲＡＭ１５には、子機情報テーブルに子機２０の識別情報を、ルーティング情報テーブルに子機２０の経路情報を登録する。さらに、親機１０の処理部１２は、通信ネットワークのＰＡＮ ＩＤ、親機アドレスをＲＡＭ１５に格納する。親機１０の処理部１２は、ＰＡＮ ＩＤ、親機アドレス、子機２０の識別情報、子機２０の経路情報、及び暗号鍵を親機用参入情報に追加する。

子機２０ｎの処理部２２は、親機１０からの完了情報を受信すると、ＲＡＭ２５及び記憶部２３に子機用参入情報を登録する登録処理を行う（ステップＳ１０）。子機２０の処理部２２は、親機１０から受信したアドレス情報に含まれるＰＡＮ ＩＤ、親機アドレス及び識別情報と、親機１０までの通信経路を表す経路情報と、子機２０ｎの処理部２２で生成された暗号鍵とをＲＡＭ２５に書き込む（保持させる）。子機２０ｎの処理部２２は、ＰＡＮ ＩＤ及び識別情報と、親機１０までの通信経路を表す経路情報と、暗号鍵とを含む子機用参入情報を記憶部２３に書き込む（保持させる）。

親機１０の処理部１２は、所定のタイミングで暗号鍵を更新する（ステップＳ１１）。親機１０の処理部１２は、ＲＡＭ１５で記憶している暗号鍵を新たな暗号鍵に更新するとともに、記憶部１３で記憶している親機用参入情報に含まれる暗号鍵を新たな暗号鍵に更新する。これにより、親機１０の処理部１２は、新たな暗号鍵に係る情報（新たな鍵情報）を、通信ネットワークに参入しているすべての子機２０（２０ａ，２０ｂ，・・・，２０ｎ）に送信する（ステップＳ１２）。親機１０から新たな鍵情報を受信した子機２０（２０ａ，２０ｂ，・・・，２０ｎ）は、新たな鍵情報をもとに新たな暗号鍵を生成し、暗号鍵の更新を行う（ステップＳ１３〜Ｓ１５）。子機２０ａ，・・・，２０ｎの処理部２２は、ＲＡＭ２５に記憶している暗号鍵、及び記憶部２３に記憶している子機用参入情報に含まれる暗号鍵を、それぞれ新たな暗号鍵に更新する。これにより、子機２０の処理部２２は、子機用参入情報を更新することができる。

なお、ステップＳ９で親機１０の処理部１２が行う更新処理は、通信ネットワークに参入している子機２０が当該通信ネットワークから離脱する場合にも行われる。この場合、親機１０の処理部１２は、離脱する子機２０に関する情報（識別情報、経路情報）をＲＡＭ１５の子機情報テーブル及びルーティング情報テーブルから削除して、子機情報テーブル及びルーティング情報テーブルを更新する。親機１０の処理部１２は、記憶部１３に記憶している親機用参入情報から離脱する子機２０に関する情報（識別情報、経路情報）を削除して、親機用参入情報を更新する。つまり、親機１０の処理部１２は、通信ネットワークに参入している子機２０の台数に変動があった場合、その変動に応じて、親機用参入情報を更新する。

なお、ステップＳ１〜Ｓ４までの一連の処理を探索処理（アクティブスキャン）Ａ１という。ステップＳ５〜Ｓ８までの一連の処理を認証処理Ａ２といい、特にステップＳ５〜Ｓ６までの一連の処理を鍵配布処理Ａ３という。探索処理Ａ１は、親機１０を含む通信ネットワークにおいて参入可能な通信ネットワークの親機１０を探索する処理である。認証処理Ａ２は、通信ネットワークに参入するための処理であり、鍵配布処理Ａ３は、親機１０から暗号鍵が配布される処理である。

また、通信システム１では、ルーティングプロトコルの動作により、ＲＡＭ１５及びＲＡＭ２５で記憶されている通信経路（経路情報）が定期的に更新される。ＲＡＭ１５及びＲＡＭ２５で記憶されている通信経路が更新されるタイミングで、子機用参入情報及び親機用参入情報に含まれる通信経路が更新されてもよい。

（３．２）通信システムの動作（再起動時）
次に、親機１０及び子機２０が再起動された場合における通信ネットワームへの再参入に係る処理について、図３を用いて説明する。ここでは、子機２０（２０ａ，・・・，２０ｎ）が親機１０の通信ネットワークに参入している状態で停電が発生し、停電復旧の後、親機１０及び子機２０（２０ａ，・・・，２０ｎ）を起動（再起動）する場合の処理について説明する。

親機１０が停電復旧後に再起動されると、親機１０の処理部１２は、親機側設定処理を行う（ステップＳ２１）。親機側設定処理の詳細については、後述する。

子機２０（２０ａ，・・・，２０ｎ）が停電復旧後に再起動されると、子機２０の処理部１２は、子機側設定処理を行う（ステップＳ２２〜Ｓ２４）。具体的には、子機２０の処理部２２は、記憶部２３に記憶されている子機用参入情報に含まれる自機の識別情報、ＰＡＮ ＩＤ、親機アドレス、親機１０までの通信経路（経路情報）、及び暗号鍵を記憶部２３から読み出す。子機２０の処理部２２は、読み出した識別情報、ＰＡＮ ＩＤ、親機アドレス、経路情報及び暗号鍵を、通信部２１のＲＡＭ２５に設定する。これにより、子機２０は、上述した探索処理Ａ１及び認証処理Ａ２を行うことなく、つまり親機１０との間で通信を行うことなく、親機１０の通信ネットワークへ再度参入することができる。

次に、親機側設定処理の詳細について、図４を用いて説明する。

親機１０の処理部１２は、記憶部１３に記憶されている親機用参入情報に含まれるＰＡＮ ＩＤ、親機アドレス、子機２０ａ，・・・，２０ｎの各々の識別情報、子機２０ａ，・・・，２０ｎの経路情報、及び暗号鍵を記憶部１３から読み出す（ステップＳ３１）。

親機１０の処理部１２は、読み出したＰＡＮ ＩＤ、親機アドレス、子機２０ａ，・・・，２０ｎの各々の識別情報、子機２０ａ，・・・，２０ｎの経路情報及び暗号鍵を、通信部１１のＲＡＭ１５に設定する(ステップＳ３２)。親機１０の処理部１２は、子機２０ａ，・・・，２０ｎの各々の識別情報を含む子機情報テーブル、及び子機２０ａ，・・・，２０ｎの経路情報を含むルーティング情報テーブルを生成し、ＲＡＭ１５に格納する。親機１０の処理部１２は、ＰＡＮ ＩＤ及び親機アドレスをＲＡＭ１５に格納する。これにより、親機１０は、上述した探索処理Ａ１及び認証処理Ａ２を行うことなく、つまり子機２０との間で通信を行うことなく、子機２０を通信ネットワークへ再度参入させることができる。

親機１０の処理部１２は、子機情報テーブルとルーティング情報テーブルとを比較して、子機情報テーブルで管理している子機２０の情報と、ルーティング情報テーブルで管理している子機２０の情報とで差異があるか否かを判断する（ステップＳ３３，Ｓ３４）。具体的には、親機１０の処理部１２は、子機情報テーブル及びルーティング情報テーブルの一方のみで管理されている子機２０が存在するか否かを判断する。このとき、親機１０の処理部１２は、一方のテーブルのみで管理されている情報を削除する。

差異がある（一方のテーブルのみで管理されている子機２０が存在する）と判断する場合（ステップＳ３４における「Ｙｅｓ」）、処理部１２は、一方のテーブルのみで管理されている子機２０に離脱要求を送信するよう通信部１１を制御する（ステップＳ３５）。

差異がないと判断する場合（ステップＳ３４における「Ｎｏ」）、処理は終了する。

以下、親機１０が子機２０に離脱要求を送信した場合における子機２０の動作について説明する。

子機２０の処理部２２は、親機１０から離脱要求を通信部２１が受信すると、自機のＲＡＭ２５に記憶しているＰＡＮ ＩＤ、自機の識別情報（ショートアドレス）、親機１０までの経路情報及び暗号鍵を破棄する。子機２０の処理部２２は、さらに、自機の記憶部２３で記憶している子機用参入情報を破棄する。子機２０は、通信ネットワークから離脱した後、親機１０との通信により上述した探索処理Ａ１及び認証処理Ａ２を行って、通信ネットワークに再度参入する。

（４）変形例
以下に、上記実施形態の変形例について列記する。なお、以下に説明する変形例は、上記実施形態と適宜組み合わせて適用可能である。

上記実施形態では、通信ネットワークへの参入時の動作においてアドレス情報は、暗号鍵を送信し後に送信する構成としたが、この構成に限定されない。アドレス情報は、暗号鍵と同時に送信してもよい。

上記実施形態において、親機１０では、子機情報テーブル、ルーティング情報テーブル及び暗号鍵は、通信部１１のＲＡＭ１５に、子機２０では、ＰＡＮ ＩＤ、識別情報、経路情報及び暗号鍵は通信部２１のＲＡＭ２５に、それぞれ保持される構成とした。しかしながら、この構成に限定されない。親機１０では、子機情報テーブル、ルーティング情報テーブル及び暗号鍵は、処理部１２に設けられたＲＡＭ１６に保持されてもよい（図５参照）。また、子機２０では、ＰＡＮ ＩＤ、識別情報、経路情報及び暗号鍵は処理部２２に設けられたＲＡＭ２６に保持されてもよい（図５参照）。この場合、親機１０の処理部１２は、ＣＰＵやＲＡＭ１６等のハードウェアと、ＣＰＵで実行される種々のプログラム（ソフトウェア）とで構成される。子機２０の処理部２２は、ＣＰＵやＲＡＭ２６等のハードウェアと、ＣＰＵで実行される種々のプログラム（ソフトウェア）とで構成される。親機１０の処理部１２は、探索処理Ａ１及び認証処理Ａ２が行われた後、通信ネットワークに新規参入した子機２０の識別情報、経路情報を、ＲＡＭ１６で保持されている子機情報テーブル、ルーティング情報テーブルに追加することで、各テーブルを更新する。親機用参入情報の更新については、上記実施形態と同様である。子機２０の処理部２２は、探索処理Ａ１及び認証処理Ａ２が行われた後、自機の識別情報、経路情報をＲＡＭ２６に書き込む（保持する）。記憶部１３への子機用参入情報の登録については、上記実施形態と同様である。

また、親機１０は、子機情報テーブル、ルーティング情報テーブル及び暗号鍵を、通信部１１のＲＡＭ１５と、ＲＡＭ１６とに分散させて格納してもよい。同様に、子機２０は、ＰＡＮ ＩＤ、識別情報、経路情報及び暗号鍵を、通信部２１のＲＡＭ２５と、ＲＡＭ２６とに分散させて格納してもよい。

上記実施形態において、再参入処理を行うタイミングを、停電復旧後とした。再参入処理を行うタイミングは、このタイミングに限定されない。何らかの原因で親機１０及び子機２０のうち少なくとも一方の機器において再起動が必要となった場合に、再参入処理は行われる。例えば、再参入処理は、親機１０のファームウェアが更新後の再起動時において行われてもよい。この場合、再参入処理は、図３に示す親機側設定処理のみが行われ、子機２０では処理は行われない。または、再参入処理は、子機２０のファームウェアが更新後の再起動時において行われてもよい。この場合、再参入処理は、図３に示す子機側設定処理のみが行われ、親機１０では処理は行われない。

上記実施形態において、親機１０から離脱要求を受信した子機２０は、自機のＲＡＭ２５に記憶しているＰＡＮ ＩＤ、識別情報、経路情報及び暗号鍵を、自機の記憶部２３で記憶している子機用参入情報を、それぞれ破棄する構成とした。しかしながら、この構成に限定されない。親機１０から離脱要求を受信した子機２０は、探索処理Ａ１及び認証処理Ａ２の双方を行う状態、探索処理Ａ１のみを行う状態、認証処理Ａ２のみを行う状態、及び認証処理Ａ２の一部の処理を行う状態のうちいずれかの状態となればよい。具体的には、親機１０から離脱要求を受信した子機２０は、自機のＲＡＭ２５に記憶しているＰＡＮ ＩＤ、識別情報、経路情報及び暗号鍵のうち少なくとも１つの情報またはデータを破棄すればよい。この場合、親機１０から離脱要求を受信した子機２０は、ＲＡＭ２５から破棄する情報またはデータと同一の情報またはデータを子機用参入情報から破棄する。例えば、親機１０から離脱要求を受信した子機２０は、自機のＲＡＭ２５から暗号鍵を破棄し、自機の記憶部２３に記憶している子機用参入情報から暗号鍵を破棄してもよい。子機２０は、暗号鍵を得るために親機１０に参入要求を送信する際に、経路情報の他、識別情報を参入要求に含めて送信する。親機１０では、離脱要求を受信した子機２０からの参入要求であるのか、新規に参入を要求する子機２０からの参入要求であるのかを区別することができる。

上記実施形態では、Ｇ３−ＰＬＣによるマルチホップ通信で親機１０と子機２０との間で通信を構成としたが、この構成に限定されない。親機１０と子機２０との間の通信は、無線によるマルチホップ通信であってもよい。

上記実施形態では、マルチホップ通信で親機１０と子機２０との間で通信を行うとしたが、通信方式は、これに限定されない。他の通信方式により親機１０と子機２０との間で通信を行ってもよい。

上記実施形態において、親機１０は、図４に示すステップＳ３３〜Ｓ３５の処理を、再起動があった場合に行うとした。しかしながら、ステップＳ３３〜Ｓ３５の処理は、親機１０の再起動があった場合に限らず、定期的に行われてもよい。

（実施形態２）
本実施形態における通信システム１について、実施形態１とは異なる点を中心に、図６、図７を用いて説明する。本実施形態の通信システム１では、暗号鍵に有効期限を設定している点が、実施形態１とは異なる。以下、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。

本実施形態の通信システム１では、親機１０及び子機２０のうち少なくとも一方が再起動した場合における処理が、実施形態１とは異なる。つまり、本実施形態の親機１０が行う親機側設定処理は、図４に示す処理内容とは異なる。本実施形態の子機２０が行う親機側設定処理は、実施形態１で説明した処理内容とは異なる。

先ず、本実施形態の親機１０が行う親機側設定処理について、図６を用いて説明する。

親機１０の処理部１２は、記憶部１３に記憶されている親機用参入情報に含まれる子機２０ａ，・・・，２０ｎの各々の識別情報、子機２０ａ，・・・，２０ｎの経路情報、及び暗号鍵を記憶部１３から読み出す（ステップＳ４１）。

親機１０の処理部１２は、親機用参入情報が有効であるか否かを判断する。具体的には、親機１０の処理部１２は、記憶部１３から読み出した暗号鍵が有効であるか否かを判断する（ステップＳ４２）。例えば、親機１０の処理部１２は、現在の日時が、暗号鍵に設定された有効期限内であるか否かを判断する。

親機１０の処理部１２は、暗号鍵が有効である（親機用参入情報が有効である）と判断、つまり現在の日時が有効期限内であると判断する場合（ステップＳ４２における「Ｙｅｓ」）、設定処理を行う（ステップＳ４３）。具体的には、親機１０の処理部１２は、記憶部１３から読み出した子機２０の各々の識別情報を含む子機情報テーブル、及び記憶部１３から読み出した子機２０の各々の経路情報を含むルーティング情報テーブルを生成し、ＲＡＭ１５に格納する。これにより、親機１０は、上述した探索処理Ａ１及び認証処理Ａ２を行うことなく、つまり子機２０との間で通信を行うことなく、子機２０を通信ネットワークへ再度参入させることができる。

親機１０の処理部１２は、子機情報テーブルとルーティング情報テーブルとを比較して、子機情報テーブルで管理している子機２０の情報と、ルーティング情報テーブルで管理している子機２０の情報とで差異があるか否かを判断する（ステップＳ４４，Ｓ４５）。具体的には、親機１０の処理部１２は、子機情報テーブル及びルーティング情報テーブルの一方のみで管理されている子機２０が存在するか否かを判断する。

差異がある（一方のテーブルのみで管理されている子機２０が存在する）と判断する場合（ステップＳ４５における「Ｙｅｓ」）、処理部１２は、一方のテーブルのみで管理されている子機２０に離脱要求を送信するよう通信部１１を制御する（ステップＳ４６）。差異がないと判断する場合（ステップＳ４５における「Ｎｏ」）、処理は終了する。

親機１０の処理部１２は、暗号鍵が有効でないと判断する場合（ステップＳ４２における「Ｎｏ」）、再起動直前に通信ネットワークに参入していたすべての子機２０に離脱要求を送信するよう通信部１１を制御する（ステップＳ４７）。

子機２０が離脱要求を受信した場合の動作については、実施形態１と同様であるので、ここでの説明は省略する。

次に、本実施形態の子機２０が行う子機側設定処理について、図７を用いて説明する。

子機２０の処理部２２は、記憶部２３に記憶されている子機用参入情報に含まれる自機の識別情報、ＰＡＮ ＩＤ、親機１０までの通信経路（経路情報）、及び暗号鍵を記憶部２３から読み出す（ステップＳ５１）。

子機２０の処理部２２は、子機用参入情報が有効であるか否かを判断する。具体的には、子機２０の処理部２２は、記憶部２３から読み出した暗号鍵が有効であるか否かを判断する（ステップＳ５２）。例えば、子機２０の処理部２２は、現在の日時が、暗号鍵に設定された有効期限内であるか否かを判断する。

子機２０の処理部２２は、暗号鍵が有効である（子機用参入情報が有効である）と判断、つまり現在の日時が有効期限内であると判断する場合（ステップＳ５２における「Ｙｅｓ」）、設定処理を行う（ステップＳ５３）。具体的には、子機２０の処理部２２は、記憶部２３から読み出した識別情報、ＰＡＮ ＩＤ、経路情報及び暗号鍵を、通信部２１のＲＡＭ２５に設定する。これにより、子機２０は、上述した探索処理Ａ１及び認証処理Ａ２を行うことなく、つまり親機１０との通信を行うことなく、親機１０の通信ネットワークへ再度参入することができる。

子機２０の処理部２２は、暗号鍵が有効でないと判断する場合（ステップＳ５２における「Ｎｏ」）、暗号鍵の取得に係る処理を行う（ステップＳ５４）。具体的には、子機２０の処理部２２は、実施形態１で説明した鍵配布処理Ａ３を親機１０との間で行うことで、鍵情報を親機１０から取得する。子機２０の処理部２２は、取得した鍵情報をもとに暗号鍵を生成する。

子機２０の処理部２２は、記憶部２３から読み出した識別情報、ＰＡＮ ＩＤ、経路情報、及び生成した暗号鍵を、通信部２１のＲＡＭ２５に設定する（ステップＳ５５）。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。

本実施形態において、子機２０の処理部２２は、暗号鍵が有効でない（子機用参入情報が有効でない）と判断する場合、親機１０との間で鍵配布処理Ａ３を行う構成としたが、この構成に限定されない。子機２０の処理部２２は、暗号鍵が有効でないと判断する場合、親機１０との間で認証処理Ａ２を行ってもよい。

つまり、子機２０の処理部２２は、暗号鍵が有効でないと判断する場合、親機１０との間で、探索処理Ａ１は行わず認証処理Ａ２のうち少なくとも鍵配布処理Ａ３を行う構成であればよい。

また、本実施形態及び上記変形例は、実施形態１及び実施形態１で説明した各変形例と適宜組み合わせて適用可能である。

（６）まとめ
以上説明したように、本発明に係る第１の態様の通信システム１は、探索処理と認証処理とを経て子機２０が通信ネットワークに参入して親機１０と通信を行う。探索処理は、参入可能な通信ネットワークに含まれる親機１０を探索する処理である。認証処理は、通信ネットワークに参入するための処理である。親機１０は、処理部１２と、不揮発性の記憶部１３とを備える。記憶部１３は、子機２０から親機１０までの通信経路を表す経路情報と、子機２０と親機１０との間の通信を暗号化及び復号する際に用いられる暗号鍵とを少なくとも含む参入情報（親機用参入情報）を記憶する。子機２０は、処理部２２と、不揮発性の記憶部２３とを備える。記憶部２３は、子機２０から親機１０までの通信経路を表す経路情報と、子機２０と親機１０との間の通信を暗号化及び復号する際に用いられる暗号鍵とを少なくとも含む参入情報（子機用参入情報）を記憶する。処理部１２（処理部２２）は、探索処理及び認証処理が行われると、探索処理及び認証処理で得られた経路情報及び暗号鍵を用いて、子機２０を通信ネットワークに参入した状態にする。子機２０が通信ネットワークに参入後に子機２０及び親機１０の少なくとも一方の機器が再起動された場合を想定する。この場合、当該機器の処理部は、再起動の直前に当該機器の記憶部に記憶されている参入情報を用いて、他方の機器との間で探索処理及び認証処理に係る通信をすることなく子機２０を通信ネットワークに参入した状態にする。

この構成によると、親機及び子機の少なくとも一方の機器が再起動した場合であっても、探索処理及び認証処理のために通信を行わないので、より短い時間で子機が通信ネットワークに参入した状態にすることができる。

本発明に係る第２の態様の通信システム１は、探索処理と認証処理とを経て子機２０が通信ネットワークに参入して親機１０と通信を行う。探索処理は、参入可能な通信ネットワークに含まれる親機１０を探索する処理である。認証処理は、通信ネットワークに参入するための処理である。親機１０は、処理部１２と、不揮発性の記憶部１３とを備える。記憶部１３は、子機２０から親機１０までの通信経路を表す経路情報と、子機２０と親機１０との間の通信を暗号化及び復号する際に用いられる暗号鍵とを少なくとも含む参入情報（親機用参入情報）を記憶する。子機２０は、処理部２２と、不揮発性の記憶部２３とを備える。記憶部２３は、子機２０から親機１０までの通信経路を表す経路情報と、子機２０と親機１０との間の通信を暗号化及び復号する際に用いられる暗号鍵とを少なくとも含む参入情報（子機用参入情報）を記憶する。処理部１２（処理部２２）は、探索処理及び認証処理が行われると、探索処理及び認証処理で得られた経路情報及び暗号鍵を用いて、子機２０を通信ネットワークに参入した状態にする。子機２０が通信ネットワークに参入後に子機２０及び親機１０の少なくとも一方の機器が再起動された場合を想定する。この場合、当該機器の処理部は、再起動の直前に当該機器の記憶部に記憶されている参入情報が有効であるか否かを判別する。当該機器の処理部は、参入情報が有効である場合に当該参入情報を用いて、他方の機器との間で探索処理及び認証処理に係る通信をすることなく子機２０を通信ネットワークに参入した状態にする。

この構成によると、親機及び子機の少なくとも一方の機器が再起動した場合であっても、参入情報が有効である時には探索処理及び認証処理のために通信を行わないので、より短い時間で子機が通信ネットワークに参入した状態にすることができる。

本発明に係る第３の態様の通信システムでは、第２の態様において、認証処理は、親機１０が暗号鍵を子機２０に配布する鍵配布処理を含んでいる。子機２０の処理部２２は、子機２０の記憶部２３が記憶している参入情報に含まれる暗号鍵が有効であるか否かを判別する。子機２０の処理部２２は、暗号鍵が有効である場合に参入情報が有効であるとし、暗号鍵が有効でない場合には探索処理は行わず認証処理のうち少なくとも鍵配布処理により親機１０から暗号鍵を取得する。この構成によると、暗号鍵が有効でない、つまり参入情報が有効でない場合であっても、探索処理による通信トラフィックを抑えつつ、本来の運用ができる状態にすることができる。

本発明に係る第４の態様の通信システムでは、第２または第３の態様において、親機１０の処理部１２は、親機１０の記憶部１３が記憶している参入情報に含まれる暗号鍵が有効であるか否かを判別する。親機１０の処理部１２は、暗号鍵が有効である場合に参入情報が有効であるとし、暗号鍵が有効でない場合には通信ネットワークから子機２０を離脱させる。この構成によると、子機２０は、通信ネットワークからの離脱により、再度認証処理を行う必要があるため、暗号鍵が有効でないことによる通信不可状態から早期に回復することができる。

本発明に係る第５の態様の通信システムでは、第１〜第４のいずれかの態様において、子機２０の処理部２２は、暗号鍵の更新があった場合には、自機の記憶部２３に記憶されている参入情報に含まれる暗号鍵を、更新後の暗号鍵に変更する。この構成によると、暗号鍵が更新されたタイミングで、記憶部２３で記憶されている参入情報を最新の状態とすることができる。

本発明に係る第６の態様の通信システムでは、第１〜第５のいずれかの態様において、親機１０の処理部１２は、新たな暗号鍵を生成した場合には、自機の記憶部１３に記憶されている参入情報に含まれる暗号鍵を、新たな暗号鍵に更新する。この構成によると、暗号鍵が更新されたタイミングで、記憶部１３で記憶されている参入情報を最新の状態とすることができる。

本発明に係る第７の態様の通信システムでは、第１〜第６のいずれかの態様において、親機１０の処理部１２は、通信ネットワークに参入している子機２０の数に変動があった場合には、自機の記憶部１３に記憶されている参入情報を、子機２０の数の変動に応じて更新する。この構成によると、子機２０の数の変動が生じたタイミングで、記憶部１３で記憶されている参入情報を最新の状態とすることができる。

本発明に係る第８の態様の通信システムでは、第１〜第７のいずれかの態様において、通信ネットワークに参入している子機２０は、複数台ある。親機１０と子機２０の各々とは、マルチホップ通信による通信を行う。親機１０の記憶部１３は、通信ネットワークに参入している子機２０の各々を識別するための情報を含む子機情報テーブルと、子機２０ごとの情報であって親機１０までの通信経路上に存在する子機を表す情報を含むルーティング情報テーブルとを、記憶している。親機１０の処理部２２は、子機情報テーブル及びルーティング情報テーブルの一方にのみに登録されている子機が存在する場合には、当該子機を通信ネットワークから離脱させる。この構成によると、子機情報テーブル及びルーティング情報テーブルの不整合を解消することができる。

本発明に係る第９の態様の通信装置は、第１〜第８のいずれかの態様の通信システム１の親機１０または子機２０として用いられる。この構成によると、通信装置が再起動した場合であっても、探索処理及び認証処理のために通信を行わないので、より短い時間で子機が通信ネットワークに参入した状態にすることができる。

１ 通信システム
１０ 親機（通信装置）
１２ 処理部
１３ 記憶部
２０，２０ａ，２０ｂ，・・・，２０ｎ 子機（通信装置）
２２ 処理部
２３ 記憶部

Claims (9)

1. 参入可能な通信ネットワークに含まれる親機を探索する探索処理と前記通信ネットワークに参入するための認証処理とを経て子機が前記通信ネットワークに参入して前記親機と通信を行う通信システムであって、
   前記親機及び前記子機は、
   処理部と、
   前記子機から前記親機までの通信経路を表す経路情報と、前記子機と前記親機との間の通信を暗号化及び復号する際に用いられる暗号鍵とを少なくとも含む参入情報を記憶する不揮発性の記憶部とを備え、
   前記処理部は、
   前記探索処理及び前記認証処理が行われると、前記探索処理及び前記認証処理で得られた経路情報及び暗号鍵を用いて、前記子機を前記通信ネットワークに参入した状態にし、
   前記子機が前記通信ネットワークに参入後に前記子機及び前記親機の少なくとも一方の機器が再起動されると、当該機器の処理部は、再起動の直前に当該機器の前記記憶部に記憶されている参入情報を用いて、他方の機器との間で前記探索処理及び前記認証処理に係る通信をすることなく前記子機を前記通信ネットワークに参入した状態にする
   ことを特徴とする通信システム。
2. 参入可能な通信ネットワークに含まれる親機を探索する探索処理と前記通信ネットワークに参入するための認証処理とを経て子機が前記通信ネットワークに参入して前記親機と通信を行う通信システムであって、
   前記親機及び前記子機は、
   処理部と、
   前記子機から前記親機までの通信経路を表す経路情報と、前記子機と前記親機との間の通信を暗号化及び復号する際に用いられる暗号鍵とを少なくとも含む参入情報を記憶する不揮発性の記憶部とを備え、
   前記処理部は、
   前記探索処理及び前記認証処理が行われると、前記探索処理及び前記認証処理で得られた経路情報及び暗号鍵を用いて、前記子機を前記通信ネットワークに参入した状態にし、
   前記子機が前記通信ネットワークに参入後に前記子機及び前記親機の少なくとも一方の機器が再起動されると、当該機器の処理部は、再起動の直前に当該機器の前記記憶部に記憶されている参入情報が有効であるか否かを判別し、前記参入情報が有効である場合に前記参入情報を用いて、他方の機器との間で前記探索処理及び前記認証処理に係る通信をすることなく前記子機を前記通信ネットワークに参入した状態にする
   ことを特徴とする通信システム。
3. 前記認証処理は、前記親機が前記暗号鍵を前記子機に配布する鍵配布処理を含んでおり、
   前記子機の前記処理部は、
   前記子機の前記記憶部が記憶している前記参入情報に含まれる前記暗号鍵が有効であるか否かを判別し、前記暗号鍵が有効である場合に前記参入情報が有効であるとし、前記暗号鍵が有効でない場合には前記探索処理は行わず前記認証処理のうち少なくとも前記鍵配布処理により前記親機から暗号鍵を取得する
   ことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
4. 前記親機の前記処理部は、前記親機の前記記憶部が記憶している前記参入情報に含まれる前記暗号鍵が有効であるか否かを判別し、前記暗号鍵が有効である場合に前記参入情報が有効であるとし、前記暗号鍵が有効でない場合には前記通信ネットワークから前記子機を離脱させる
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の通信システム。
5. 前記子機の前記処理部は、
   前記暗号鍵の更新があった場合には、自機の前記記憶部に記憶されている前記参入情報に含まれる前記暗号鍵を、更新後の暗号鍵に変更する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の通信システム。
6. 前記親機の前記処理部は、
   新たな暗号鍵を生成した場合には、自機の前記記憶部に記憶されている前記参入情報に含まれる前記暗号鍵を、前記新たな暗号鍵に更新する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の通信システム。
7. 前記親機の前記処理部は、
   前記通信ネットワークに参入している前記子機の数に変動があった場合には、自機の前記記憶部に記憶されている前記参入情報を、前記子機の数の変動に応じて更新する
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の通信システム。
8. 前記通信ネットワークに参入している子機は、複数台あり、
   前記親機と前記子機の各々とは、マルチホップ通信による通信を行い、
   前記親機の前記記憶部は、前記通信ネットワークに参入している前記子機の各々を識別するための情報を含む子機情報テーブルと、前記子機ごとの情報であって前記親機までの通信経路上に存在する子機を表す情報を含むルーティング情報テーブルとを、記憶しており、
   前記親機の前記処理部は、
   前記子機情報テーブル及び前記ルーティング情報テーブルの一方にのみに登録されている子機が存在する場合には、当該子機を前記通信ネットワークから離脱させる
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の通信システム。
9. 前記請求項１〜８のいずれか一項に記載の通信システムの親機または子機として用いられることを特徴とする通信装置。

Images