特許 6111815 管理装置及び無線通信システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6111815

(24)【登録日】2017年3月24日

(45)【発行日】2017年4月12日

(54)【発明の名称】管理装置及び無線通信システム

(51)【国際特許分類】

   H04W 8/26 20090101AFI20170403BHJP

   H04W 4/04 20090101ALI20170403BHJP

【ＦＩ】

   H04W8/26 110

   H04W4/04 190

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-89735(P2013-89735)

(22)【出願日】2013年4月22日

(65)【公開番号】特開2014-216671(P2014-216671A)

(43)【公開日】2014年11月17日

【審査請求日】2015年11月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100089037

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(72)【発明者】

【氏名】宮澤 和紀

(72)【発明者】

【氏名】秋定 征世

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 康樹

【審査官】 三浦 みちる

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／０３８９２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１７２０２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４４１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１３１２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／２４− ７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１無線通信ネットワークと、該第１無線通信ネットワークに参入するために必要な機器情報の設定を無線デバイスに行うために用いる第２無線通信ネットワークとの管理を行う管理装置において、
前記機器情報の設定を行う必要のある無線デバイスである要設定無線デバイスに割り当てるべきアドレスを予め格納する格納部と、
前記第２無線通信ネットワークに参入する前記要設定無線デバイスと通信するための前記第１無線通信ネットワークを介した経路を予め確立しておくとともに、前記第２無線通信ネットワークに参入した前記要設定無線デバイスに対し、前記経路を介した通信を行って前記格納部に格納されている前記アドレスの割り当てを行う管理部と
を備えることを特徴とする管理装置。

【請求項2】

前記格納部は、前記要設定無線デバイスに割り当てるべきアドレスと、該アドレスが利用可能であるか否かを示すフラグとが対応付けられたアドレス管理テーブルを格納しており、
前記管理部は、前記アドレス管理テーブルを参照して利用可能である旨を示すフラグが対応付けられているアドレスの割り当てを行うとともに、該アドレスに対応付けられたフラグを利用不可である旨を示すものに変更する
ことを特徴とする請求項１記載の管理装置。

【請求項3】

前記管理部は、前記第２無線通信ネットワークに参入した前記要設定無線デバイスに対する前記機器情報の設定が完了した場合には、前記要設定無線デバイスに割り当てていたアドレスに対応付けられているフラグを利用可能である旨を示すものに変更することを特徴とする請求項２記載の管理装置。

【請求項4】

前記アドレス管理テーブルは、前記アドレス及び前記フラグに対し、前記要設定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るための広告を送信する広告デバイスの識別子が対応付けられたものであり、
前記管理部は、前記アドレス管理テーブルに格納された前記識別子で特定される前記広告デバイスまでの経路を予め確立する
ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の管理装置。

【請求項5】

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、
前記無線通信ネットワークを前記第１無線通信ネットワークとして管理する請求項１から請求項４の何れか一項に記載の管理装置と、
前記第２無線通信ネットワークに参入して、前記前記第１無線通信ネットワークに参入するために必要な機器情報の設定が前記管理装置により行われる前記無線デバイスと
を備えることを特徴とする無線通信システム。

【請求項6】

前記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るための広告を送信する広告デバイスを備えることを特徴とする請求項５記載の無線通信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線通信ネットワークの管理を行う管理装置、及び当該装置を備える無線通信システムに関する。

【背景技術】

【0002】

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ＩＳＡ１００．１１ａやＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等の産業用無線通信規格が挙げられる。

【0003】

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。

【0004】

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。

【0005】

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。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】“ISA-100.11a-2011 Wireless systems for industrial automation: Process control and related applications”，pp.313

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、上記のＯＴＡプロビジョニングを行うには、プロビジョニングを行う必要のある無線デバイス（要プロビジョニングデバイス）をプロビジョニングネットワークに参入させて、管理装置と要プロビジョニングデバイスとの間の経路（ターゲットネットワーク及びプロビジョニングネットワークを介する経路）を確立し、要プロビジョニングデバイスに無線通信ネットワークで使用するアドレスを割り当てる必要がある。このため、要プロビジョニングデバイスからのジョイン要求（プロビジョニングネットワークへの参入要求）がある度に、管理装置では、プロビジョニングネットワークへの参入処理、要プロビジョニングデバイスまでの経路を動的に確立する経路確立処理、及び上記のアドレスの割り当て処理が行われる。

【0008】

ここで、上記のアドレスの割り当て処理では、管理装置と広告デバイス（ターゲットネットワークとプロビジョニングネットワークとを接続するプロビジョニング対応広告ルータ）とを端点とする通信と、広告デバイスと要プロビジョニングデバイスとを端点とする通信との２種類の通信が用いられる。後者の通信が用いられる場合に、広告デバイスは、要プロビジョニング無線デバイスに割り当てられた機器識別子を用い、或いは機器識別子から予め規定された方法で生成したアドレスを用いて要プロビジョニング無線デバイスを識別する。

【0009】

しかしながら、プロビジョニングネットワークへの参入要求がある度に上述した参入処理、経路確立処理、及びアドレスの割り当て処理が行われると、通信帯域及び電力が無駄に消費されてしまうという問題が生ずる。つまり、上述した経路確立処理では、管理装置と要プロビジョニングデバイスとの間の経路上に配置される無線デバイスとの間で通信が行われて、通信リソースの割り当て等の各種設定が行われる。このため、プロビジョニングネットワークへの参入要求がある度に上述した経路確立処理が行われると、通信帯域が無駄に消費されるとともに、無線デバイスで電力が無駄に消費されてしまうという問題が生ずる。

【0010】

また、プロビジョニングネットワークへの参入要求がある度に上述した参入処理、経路確立処理、及びアドレスの割り当て処理が行われると、これらの処理に時間を要してタイムアウトが生ずる虞が考えられる。このようなタイムアウトが生ずると、要プロビジョニングデバイスがプロビジョニングネットワークに参入することができず、ＯＴＡプロビジョニングを実施することができないという問題がある。

【0011】

ここで、上述したＩＳＡ１００．１１ａやＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等の産業用無線通信規格が用いられる無線通信システムでは、無線デバイス間で情報をホッピング（リレー）しながら通信を行うマルチホップ通信が可能である。このマルチホップ通信は、無線デバイスが１対１で行う通信（シングルホップ通信）よりも通信に時間を要するため、管理装置と要プロビジョニングデバイスとの間の経路上に配置された複数の無線デバイスよってマルチホップ通信が行われる場合には上記のタイムアウトが生じやすくなる。すると、要プロビジョニングデバイスがプロビジョニングネットワークに参入することができずに、要プロビジョニングデバイスに対するＯＴＡプロビジョニングを実施することができなくなる可能性が高まるという問題がある。

【0012】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、通信帯域や電力を無駄に消費することなくＯＴＡプロビジョニングを確実に行うことが可能な管理装置、及び当該装置を備える無線通信システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決するために、本発明の管理装置は、第１無線通信ネットワーク（Ｎ１）と、該第１無線通信ネットワークに参入するために必要な機器情報の設定を無線デバイスに行うために用いる第２無線通信ネットワーク（ＮＰ）との管理を行う管理装置（１５）において、前記機器情報の設定を行う必要のある無線デバイスである要設定無線デバイス（１１ｂ）に割り当てるべきアドレスを予め格納する格納部（２２）と、前記第２無線通信ネットワークに参入する前記要設定無線デバイスと通信するための経路を予め確立しておくとともに、前記第２無線通信ネットワークに参入した前記要設定無線デバイスに対し、前記経路を介した通信を行って前記格納部に格納されている前記アドレスの割り当てを行う管理部（２３ａ）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、機器情報の設定を行う必要のある要設定無線デバイスに割り当てるべきアドレスが予め格納部に格納されているとともに、第２無線通信ネットワークに参入する要設定無線デバイスと通信するための経路が予め確立されており、第２無線通信ネットワークに要設定無線デバイスが参入した場合に、上記の経路を介した通信が行われて格納部に格納されているアドレスの割り当てが行われる。
また、本発明の管理装置は、前記格納部が、前記要設定無線デバイスに割り当てるべきアドレスと、該アドレスが利用可能であるか否かを示すフラグとが対応付けられたアドレス管理テーブル（ＴＢ）を格納しており、前記管理部が、前記アドレス管理テーブルを参照して利用可能である旨を示すフラグが対応付けられているアドレスの割り当てを行うとともに、該アドレスに対応付けられたフラグを利用不可である旨を示すものに変更することを特徴としている。
また、本発明の管理装置は、前記管理部が、前記第２無線通信ネットワークに参入した前記要設定無線デバイスに対する前記機器情報の設定が完了した場合には、前記要設定無線デバイスに割り当てていたアドレスに対応付けられているフラグを利用可能である旨を示すものに変更することを特徴としている。
また、本発明の管理装置は、前記アドレス管理テーブルが、前記アドレス及び前記フラグに対し、前記要設定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るための広告を送信する広告デバイス（１３）の識別子が対応付けられたものであり、前記管理部が、前記アドレス管理テーブルに格納された前記識別子で特定される前記広告デバイスまでの経路を予め確立することを特徴としている。
本発明の無線通信システムは、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（１）において、前記無線通信ネットワークを前記第１無線通信ネットワークとして管理する上記の何れかに記載の管理装置（１５）と、前記第２無線通信ネットワークに参入して、前記前記第１無線通信ネットワークに参入するために必要な機器情報の設定が前記管理装置により行われる前記無線デバイス（１１ｂ）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の無線通信システムは、前記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るための広告を送信する広告デバイス（１３）を備えることを特徴としている。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、機器情報の設定を行う必要のある要設定無線デバイスに割り当てるべきアドレスを予め格納部に格納しておき、第２無線通信ネットワークに参入する要設定無線デバイスと通信するための経路を予め確立しておくとともに、第２無線通信ネットワークに参入した要設定無線デバイスに対し、上記の経路を介した通信を行って格納部に格納されているアドレスの割り当てを行うようにしているため、通信帯域や電力を無駄に消費することなくＯＴＡプロビジョニングを確実に行うことが可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態による無線通信システムの全体構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態による管理装置としてのシステムマネージャの要部構成を示すブロック図である。

【図3】システムマネージャで用いられるアドレス管理テーブルの一例を示す図である。

【図4】本発明の一実施形態における初期参入動作を示すフローチャートである。

【図5】本発明の一実施形態による無線通信システムへの参入動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図6】本発明の一実施形態における第１参入動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による管理装置及び無線通信システムについて詳細に説明する。

【0017】

〈無線通信システムの全体構成〉
図１は、本発明の一実施形態による無線通信システムの全体構成を示すブロック図である。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，１１ｂ、広告ルータ１２、プロビジョニング対応広告ルータ１３（広告デバイス）、バックボーンルータ１４、システムマネージャ１５（管理装置）、ゲートウェイ１６、及びタイムサーバ１７を備えており、ターゲットネットワークＮ１（第１無線通信ネットワーク）或いはプロビジョニングネットワークＮＰ（第２無線通信ネットワーク）を介した無線通信が可能である。この無線通信システム１は、例えばプラントや工場等（以下、これらを総称する場合には、単に「プラント」という）に構築される。

【0018】

ここで、無線通信システム１が構築されるプラントには、上記のターゲットネットワークＮ１及びプロビジョニングネットワークＮＰに加えて、バックボーンネットワークＮ２及び制御ネットワークＮ３が設けられている。ターゲットネットワークＮ１は、プラントの現場に設置された機器（無線デバイス１１ａ、広告ルータ１２、プロビジョニング対応広告ルータ１３、及びバックボーンルータ１４）によって実現されて、システムマネージャ１５によって管理される現用の無線通信ネットワークである。尚、ターゲットネットワークＮ１を形成する無線デバイス、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。

【0019】

プロビジョニングネットワークＮＰは、無線デバイス１１ｂをターゲットネットワークＮ１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、システムマネージャ１５によって管理されて、ターゲットネットワークＮ１に無線デバイス１１ｂを参入させるために必要となるプロビジョニング情報（機器情報）を、ターゲットネットワークＮ１に参入させるべき無線デバイス１１ｂ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。

【0020】

バックボーンネットワークＮ２は、無線通信システム１の基幹となる有線ネットワークであり、バックボーンルータ１４〜タイムサーバ１７が接続される。制御ネットワークＮ３は、バックボーンネットワークＮ２の上位に位置づけられる有線ネットワークであり、ゲートウェイ１６が接続される。尚、これらバックボーンネットワークＮ２及び制御ネットワークＮ３は、無線通信ネットワークで実現されていても良い。

【0021】

上記のターゲットネットワークＮ１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Ｎ１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。

【0022】

無線デバイス１１ａ，１１ｂ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，１１ｂは、電池を電源として間欠動作する。

【0023】

ここで、無線デバイス１１ａは、ターゲットネットワークＮ１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Ｎ１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１１ｂ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（要設定無線デバイス）である。この無線デバイス１１ｂ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１５の制御の下でターゲットネットワークＮ１に参入する。

【0024】

広告ルータ１２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Ｎ１を介して通信されるデータを中継する。例えば、広告ルータ１２は、ターゲットネットワークＮ１に参入している無線デバイス１１ａとバックボーンルータ１４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１２は、システムマネージャ１５の制御の下で、ターゲットネットワークＮ１に向けて広告を定期的に送信する。ここで、広告ルータ１２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Ｎ１に参入させるために必要となる情報である。

【0025】

プロビジョニング対応広告ルータ１３は、広告ルータ１２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Ｎ１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Ｎ１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。例えば、プロビジョニング対応広告ルータ１３は、無線デバイス１１ｂとバックボーンルータ１４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１３は、システムマネージャ１５の制御の下で、プロビジョニングネットワークＮＰに向けて広告を送信する。ここで、プロビジョニング対応広告ルータ１３が送信する広告は、無線デバイス１１ｂをプロビジョニングネットワークＮＰに参入させるために必要となる情報である。

【0026】

バックボーンルータ１４は、ターゲットネットワークＮ１と、システムマネージャ１５が接続されるバックボーンネットワークＮ２とを接続し、例えば無線デバイス１１ａとシステムマネージャ１５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１４も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、広告ルータ１２やプロビジョニング対応広告ルータ１３をターゲットネットワークＮ１に参入させる場合には、これらをプロビジョニングネットワークＮＰに参入させるために必要となる情報である広告を送信する。

【0027】

システムマネージャ１５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１５は、バックボーンルータ１４が接続されるターゲットネットワークＮ１（更には、プロビジョニング対応広告ルータ１３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、無線デバイス１１ｂ、広告ルータ１２、プロビジョニング対応広告ルータ１３、及びバックボーンルータ１４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Ｎ１（更には、プロビジョニング対応広告ルータ１３）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。

【0028】

また、システムマネージャ１５は、新たな無線デバイスをターゲットネットワークＮ１に参入させるか否かの処理、或いは無線デバイス１１ｂ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１５は、プロビジョニングネットワークＮＰを介して、無線デバイス１１ｂに対してプロビジョニング情報（無線デバイス１１ｂをターゲットネットワークＮ１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）を行う。

【0029】

また、システムマネージャ１５は、広告ルータ１２やプロビジョニング対応広告ルータ１３をターゲットネットワークＮ１に参入させる処理も行う。ここで、システムマネージャ１５は、プロビジョニング対応広告ルータ１３をターゲットネットワークＮ１に参入させてプロビジョニングネットワークＮＰを実現する場合に、「アドレス予約処理」及び「経路確立処理」を行う。「アドレス予約処理」とは、プロビジョニングネットワークＮＰに参入する無線デバイス１１ｂに割り当てるべきアドレスを予め用意（予約）する処理をいう。また、「経路確立処理」とは、プロビジョニングネットワークＮＰに参入する無線デバイス１１ｂと通信するための経路を予め確立する処理である。

【0030】

具体的に、システムマネージャ１５は、上記の「アドレス予約処理」では、割り当てるべきアドレスを予約するとともに、予約したアドレスをアドレス管理テーブルＴＢ（図３参照：詳細は後述する）に登録する処理を行う。また、上記の「経路確立処理」では、バックボーンルータ１４及びプロビジョニング対応広告ルータ１３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）の割り当てを行って、バックボーンルータ１４を介したプロビジョニング対応広告ルータ１３までの経路を予め確立する処理を行う。このような処理を行うのは、通信帯域や電力を無駄に消費することなく無線デバイス１１ｂに対する確実なＯＴＡプロビジョニングを実現するためである。

【0031】

また、システムマネージャ１５は、上述した参入処理により、無線デバイス１１ｂ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は、無線デバイス１１ｂに対する「アドレス割当処理」を行う。具体的に、システムマネージャ１５は、上記のアドレス管理テーブルＴＢを参照して利用可能なアドレスの有無を確認し、利用可能なアドレスがある場合には、上記の「経路確立処理」で確立した経路を介した通信を行ってアドレスの割り当てを行う。

【0032】

また、システムマネージャ１５は、広告ルータ１２及びプロビジョニング対応広告ルータ１３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１２及びプロビジョニング対応広告ルータ１３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Ｎ１に参入しようとしている新たなデバイスからのジョイン要求を広告ルータ１２が受信するための無線通信リソース、及び無線デバイス１１ｂからのジョイン要求をプロビジョニング対応広告ルータ１３が受信するための無線通信リソースの割り当てを行う。尚、システムマネージャ１５は、広告ルータ１２やプロビジョニング対応広告ルータ１３をターゲットネットワークＮ１に参入させる場合には、バックボーンルータ１４に対して同様の割り当てを行う。

【0033】

ゲートウェイ１６は、バックボーンネットワークＮ２と制御ネットワークＮ３とを接続するために設けられる。尚、ゲートウェイ１６もシステムマネージャ１５の管理対象であり、ターゲットネットワークＮ１に参入している無線機器（無線デバイス１１ａ、広告ルータ１２、及びバックボーンルータ１４）との間の経路等の通信リソースはシステムマネージャ１５によって設定される。タイムサーバ１７は、無線通信システム１を構成する各種機器の時刻を同期させるために設けられるサーバである。

【0034】

〈システムマネージャ１５の構成〉
図２は、本発明の一実施形態による管理装置としてのシステムマネージャの要部構成を示すブロック図である。図２に示す通り、システムマネージャ１５は、通信部２１、格納部２２、及び制御部２３を備える。通信部２１は、制御部２３の制御の下で、バックボーンネットワークＮ２を介した通信を行う。

【0035】

格納部２２は、例えばハードディスク等の外部記憶装置で実現され、前述したアドレス管理テーブルＴＢ（プロビジョニングネットワークＮＰに参入する無線デバイス１１ｂに割り当てるべきアドレスが登録されるテーブル）を格納する。図３は、システムマネージャで用いられるアドレス管理テーブルの一例を示す図である。図３に示す通り、アドレス管理テーブルＴＢは、「アドレス」、「サブネットＩＤ」、「プロビジョニング対応広告ルータの識別子」（識別子）、「利用可能フラグ」（フラグ）等が対応付けられたテーブルである。

【0036】

上記「アドレス」は、制御部２３によって予め予約されたアドレスであって、プロビジョニングネットワークＮＰに参入する無線デバイス１１ｂに割り当てるべきアドレスである。上記「サブネットＩＤ」は、プロビジョニングネットワークＮＰに付されたサブネットＩＤである。上記「プロビジョニング対応広告ルータの識別子」は、システムマネージャ１５との間の経路が予め確立されているプロビジョニング対応広告ルータ１３に割り当てられている識別子である。上記「利用可能フラグ」は、対応付けられているアドレスが利用可能であるか否かを示すフラグである。例えば、「利用可能フラグ」の値が「１」である場合には、対応付けられているアドレスが利用可能である旨を示し、値が「０」である場合には、対応付けられているアドレスが利用不可である旨を示す。

【0037】

図３に例示するアドレス管理テーブルＴＢでは、制御部２３によって予約された３つのアドレス（「１００」，「１０９」，「１２６」）に対して、値が「１」である「サブネットＩＤ」と、値が「２４８」である「プロビジョニング対応広告ルータの識別子」とがそれぞれ対応付けられている。また、上記３つのアドレスのうちの２つのアドレス（「１００」，「１２６」）には、値が「１」である「利用可能フラグ」が対応付けられており、残りのアドレス（「１０９」）には、値が「０」である「利用可能フラグ」が対応付けられている。

【0038】

尚、本実施形態では、説明を簡単にするために、プロビジョニングネットワークＮＰ及びプロビジョニング対応広告ルータ１３がそれぞれ１つずつ設けられた無線通信システム１を例に挙げている。このため、図３に例示する通り、アドレス管理テーブルＴＢは、予約された３つのアドレスに対して、同じ値の「サブネットＩＤ」と、同じ値の「プロビジョニング対応広告ルータの識別子」とが対応付けられたものとなっている。無線通信システム１に、複数のプロビジョニングネットワークＮＰ及びプロビジョニング対応広告ルータ１３が設けられる場合には、アドレス管理テーブルＴＢは、アドレス毎に異なる値の「サブネットＩＤ」や「プロビジョニング対応広告ルータの識別子」が対応付けられたものとなることもある。

【0039】

制御部２３は、システムマネージャ１５の動作を統括して制御する。例えば、ターゲットネットワークＮ１を介したＴＤＭＡによる無線通信を実現するために、ターゲットネットワークＮ１を介して無線通信を行う無線機器（無線デバイス１１ａ、広告ルータ１２、バックボーンルータ１４）及びゲートウェイ１６に対する通信リソース（タイムスロット及びチャネル）の割り当て制御を行う。

【0040】

また、制御部２３は、ターゲットネットワークＮ１へのジョイン要求があった場合には、そのジョイン要求を行った無線デバイスをターゲットネットワークＮ１に参入させる処理を行い、プロビジョニングネットワークＮＰへのジョイン要求があった場合には、そのジョイン要求を行った無線デバイス１１ｂをプロビジョニングネットワークＮＰに参入させる処理を行う。尚、制御部２３は、広告ルータ１２やプロビジョニング対応広告ルータ１３をターゲットネットワークＮ１に参入させる処理も行う。更に、制御部２３は、広告ルータ１２及びプロビジョニング対応広告ルータ１３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も行う。

【0041】

この制御部２３は、プロビジョニング対応広告ルータ１３をターゲットネットワークＮ１に参入させてプロビジョニングネットワークＮＰを実現する場合に、前述した「アドレス予約処理」及び「経路確立処理」を行い、無線デバイス１１ｂ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、前述した「アドレス割当処理」を行う管理部２３ａを備える。ここで、管理部２３ａは、上記の「アドレス割当処理」を行う場合には、アドレス管理テーブルＴＢを参照して値が「１」である「利用可能フラグ」が対応付けられているアドレスの割り当てを行い、割り当てを行ったアドレスに対応付けられた「利用可能フラグ」の値を「０」に変更する処理を行う。

【0042】

また、管理部２３ａ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１１ｂに対するプロビジョニング（ＯＴＡプロビジョニング）が完了した場合には、無線デバイス１１ｂに割り当てていたアドレスに対応付けられている「利用可能フラグ」の値を「１」に変更する処理を行う。このような処理を行うのは、ＯＴＡプロビジョニングが完了した無線デバイス１１ｂはプロビジョニングネットワークＮＰに参入させておく必要がないため、ＯＴＡプロビジョニングが完了した無線デバイス１１ｂに割り当てられているアドレスを開放して有効活用するためである。

【0043】

〈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１１ｂ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に無線デバイス１１ｂを参入させるには、予めプロビジョニング対応広告ルータ１３をターゲットネットワークＮ１に参入させてプロビジョニングネットワークＮＰを構築する動作（以下、「初期参入動作」という）を行っておく必要がある。

【0044】

そして、プロビジョニングネットワークＮＰが構築された後に、初期状態の無線デバイス１１ｂをプロビジョニングネットワークＮＰへ参入させる動作（以下、「第１参入動作」という）と、ＯＴＡプロビジョニングが行われた無線デバイス１１ｂをターゲットネットワークＮ１へ参入させる動作（以下、「第２参入動作」という）とを順に行うことによって、無線デバイス１１ｂを無線通信システム１に参入させることができる。以下では、これらの参入動作について順に説明する。

【0045】

《初期参入動作》
図４は、本発明の一実施形態における初期参入動作を示すフローチャートである。また、図５は、本発明の一実施形態による無線通信システムへの参入動作を説明するためのタイミングチャートである。尚、図４に示す処理は、例えば初期状態（工場出荷状態）のプロビジョニング対応広告ルータ１３の電源が投入されることにより、或いはターゲットネットワークＮ１への参入指示がプロビジョニング対応広告ルータ１３に対してなされることによって開始される。

【0046】

プロビジョニング対応広告ルータ１３の電源投入等によって図４に示す処理が開始されると、バックボーンルータ１４から送信される広告を受信する処理がプロビジョニング対応広告ルータ１３で行われる（ステップＳ１１）。尚、バックボーンルータ１４から送信される広告は、広告ルータ１２やプロビジョニング対応広告ルータ１３をターゲットネットワークＮ１に参入させるために必要となる情報である。

【0047】

バックボーンルータ１４からの広告がプロビジョニング対応広告ルータ１３で受信されると、プロビジョニング対応広告ルータ１３から広告の送信元であるバックボーンルータ１４に向けてジョイン要求（ターゲットネットワークＮ１への参入要求）が送信される（ステップＳ１２）。プロビジョニング対応広告ルータ１３から送信されたジョイン要求がバックボーンルータ１４で受信されると、そのジョイン要求はバックボーンルータ１４からシステムマネージャ１５に向けて送信（転送）される。

【0048】

バックボーンルータ１４を介したプロビジョニング対応広告ルータ１３からのジョイン要求を受信すると、システムマネージャ１５は、受信したジョイン要求に含まれる情報を用いてプロビジョニング対応広告ルータ１３の認証処理を行う。そして、システムマネージャ１５は、認証に成功した場合にはジョイン要求を送信したプロビジョニング対応広告ルータ１３の参入を許可し、認証に失敗した場合にはプロビジョニング対応広告ルータ１３の参入を拒否する。このようにして、プロビジョニング対応広告ルータ１３からのジョイン要求に対する処理が実施される（ステップＳ１３）。

【0049】

プロビジョニング対応広告ルータ１３の参入が許可されると、プロビジョニング対応広告ルータ１３によって形成されるプロビジョニングネットワークＮＰに参入する無線デバイス１１ｂに割り当てるべきアドレスを予約し、予約したアドレスをアドレス管理テーブルＴＢに登録する処理がシステムマネージャ１５の管理部２３ａで行われる（ステップＳ１４）。これにより、図４に例示するものと同様のアドレス管理テーブルＴＢがシステムマネージャ１５の格納部２２に格納される。尚、格納部２２に格納された時点のアドレス管理テーブルＴＢは、「利用可能フラグ」の値が全て「１」に設定されている。

【0050】

アドレスの予約が完了すると、予約したアドレスに対する通信リソースの割り当てがシステムマネージャ１５の管理部２３ａで行われる（ステップＳ１５）。具体的には、バックボーンルータ１４及びプロビジョニング対応広告ルータ１３に対する通信リソース（タイムスロット及びチャネル）の割り当てが管理部２３ａにより行われる。これにより、システムマネージャ１５からバックボーンルータ１４を介してプロビジョニング対応広告ルータ１３までの経路が確立される。

【0051】

以上の処理が終了すると、システムマネージャ１５の制御部２３によって、プロビジョニング対応広告ルータ１３から広告を送信するための設定が実施される（ステップＳ１６）。かかる設定が行われることにより、図５に示す通り、プロビジョニング対応広告ルータ１３から広告（無線デバイス１１ｂに向けた広告）の送信が開始される。尚、プロビジョニング対応広告ルータ１３から送信される広告は、無線デバイス１１ｂをプロビジョニングネットワークＮＰに参入させるために必要となる情報である。

【0052】

《第１参入動作》
図６は、本発明の一実施形態における第１参入動作を示すフローチャートである。尚、図６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１１ｂ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への参入指示が無線デバイス１１ｂに対してなされることによって開始される。

【0053】

無線デバイス１１ｂの電源投入等によって図６に示す処理が開始されると、プロビジョニング対応広告ルータ１３から送信される広告を受信する処理が無線デバイス１１ｂで行われる（ステップＳ２１）。プロビジョニング対応広告ルータ１３からの広告が無線デバイス１１ｂで受信されると、無線デバイス１１ｂから広告の送信元であるプロビジョニング対応広告ルータ１３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）が送信される（ステップＳ２２）。

【0054】

無線デバイス１１ｂ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１３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１３からバックボーンルータ１４を介してシステムマネージャ１５に向けて送信（転送）される（ステップＳ２３）。尚、無線デバイス１１ｂからのジョイン要求を受信した時点では、プロビジョニング対応広告ルータ１３は、無線デバイス１１ｂに割り当てられた機器識別子を用い、或いは機器識別子から予め規定された方法で生成したアドレスを用いて無線デバイス１１ｂを識別する。

【0055】

プロビジョニング対応広告ルータ１３及びバックボーンルータ１４を介した無線デバイス１１ｂからのジョイン要求を受信すると、システムマネージャ１５の管理部２３ａは、格納部２２に格納されたアドレス管理テーブルＴＢを確認し（ステップＳ２４）、利用可能なアドレスの有無を判断する（ステップＳ２５）。具体的には、アドレス管理テーブルＴＢを参照して値が「１」である「利用可能フラグ」が対応付けられているアドレスの有無を判断する。

【0056】

利用可能なアドレスがあると判断した場合（ステップＳ２５の判断結果が「ＹＥＳ」である場合）には、プロビジョニング対応広告ルータ１３を介して無線デバイス１１ｂにアドレスを割り当てる処理がシステムマネージャ１５の管理部２３ａで行われる（ステップＳ２６）。アドレスの割り当て処理が完了すると、管理部２３ａによって格納部２２に格納されたアドレス管理テーブルＴＢがアクセスされ、割り当てを行ったアドレスに対応付けられている「利用可能フラグ」の値を「０」に変更する処理が行われる（ステップＳ２７）。また、アドレスの割り当て処理が完了すると、無線デバイス１１ｂとの通信は、無線デバイス１１ｂに割り当てられたアドレスを用いて行われる。

【0057】

以上の処理が終了すると、システムマネージャ１５から無線デバイス１１ｂに対して証明書の送信要求がなされる。これにより、無線デバイス１１ｂからシステムマネージャ１５に向けて証明書が送信され、システムマネージャ１５の制御部２３において、無線デバイス１１ｂからの証明書を用いた無線デバイス１１ｂの認証処理が行われる。かかる認証処理が終了すると、システムマネージャ１５から無線デバイス１１ｂに向けて認証結果が送信される（ステップＳ２８）。

【0058】

無線デバイス１１ｂの認証に成功した場合には、システムマネージャ１５の制御部２３によってプロビジョニングネットワークＮＰへの参入が許可され、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１１ｂとシステムマネージャ１５との間で、図４中のステップＳ１５の処理で確立された経路（プロビジョニング対応広告ルータ１３及びバックボーンルータ１４を介する経路）を介した通信が可能な状態になる。これにより、システムマネージャ１５が、無線デバイス１１ｂに対するＯＴＡプロビジョニングを行うことが可能になる。

【0059】

システムマネージャ１５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１１ｂ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実施する（ステップＳ２９）。
・ターゲットネットワークＮ１のサブネットＩＤ
・広告ルータ１２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

【0060】

ＯＴＡプロビジョニングが完了すると、ステップＳ２６で無線デバイス１１ｂに割り当てたアドレスを開放する処理がシステムマネージャ１５の管理部２３ａで行われる（ステップＳ３０）。アドレスの開放処理が完了すると、管理部２３ａによって格納部２２に格納されたアドレス管理テーブルＴＢがアクセスされ、開放されたアドレスに対応付けられている「利用可能フラグ」の値を「１」に変更する処理が行われ（ステップＳ３１）、これにより図６に示す一連の処理が終了する。

【0061】

尚、ステップＳ２５で利用可能なアドレスが無いと判断された場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）、或いはステップＳ２８で認証に失敗した場合には、ステップＳ２２，Ｓ２３で送信されてきた無線デバイス１１ｂからのジョイン要求を破棄する処理がシステムマネージャ１５の制御部２３で行われる（ステップＳ３２）。ジョイン要求が破棄された場合には、無線デバイス１１ｂは、プロビジョニングネットワークＮＰに参入することができないため、システムマネージャ１５によるＯＴＡプロビジョニングは行われない。

【0062】

《第２参入動作》
以上説明した第１参入動作で行われるＯＴＡプロビジョニングが完了すると、無線デバイス１１ｂは、広告ルータ１２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１２に向けてジョイン要求（ターゲットネットワークＮ１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１２を介してシステムマネージャ１５に送信される。無線デバイス１１ｂからジョイン要求を受信すると、システムマネージャ１５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１１ｂの認証処理を行う。そして、システムマネージャ１５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１１ｂの参入を許可し、認証に失敗した場合には無線デバイス１１ｂ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Ｎ１への参入処理が行われる。

【0063】

以上の通り、本実施形態では、ＯＴＡプロビジョニングを行う必要のある無線デバイス１１ｂに割り当てるべきアドレスをシステムマネージャ１５のアドレス管理テーブルＴＢに予め登録している。そして、システムマネージャ１５が、プロビジョニングネットワークＮＰに参入する無線デバイス１１ｂと通信するための経路を予め確立しておくとともに、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１１ｂに対し、設定した経路を介した通信を行ってアドレス管理テーブルＴＢに登録したアドレスの割り当てを行うようにしている。

【0064】

このため、プロビジョニングネットワークＮＰへの参入要求があっても、従来のような経路確立処理（要プロビジョニングデバイスまでの経路を動的に確立する処理）は行われない。これにより、経路確立処理で必要であった通信リソースの割り当て等の各種設定のための通信を省略することができ、その結果として通信帯域や電力を無駄に消費することなくＯＴＡプロビジョニングを確実に行うことができる。

【0065】

以上、本発明の一実施形態による管理装置及び無線通信システム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。えば、上記実施形態では、ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行う無線通信システムを例に挙げて説明したが、本発明はＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）に準拠した無線通信を行う無線通信システムにも適用することができる。

【0066】

また、上記実施形態では、バックボーンルータ１４、システムマネージャ１５、及びゲートウェイ１６がそれぞれ別々の装置として実現されている例について説明した。しかしながら、これらのうちの任意の２つ以上の装置を１つの装置として実現することも可能である。また、信頼性を高めるために、システムマネージャ１５は、現用系のものと待機系のものとに二重化されていても良い。

【符号の説明】

【0067】

１ 無線通信システム
１１ｂ 無線デバイス
１３ プロビジョニング対応広告ルータ
１５ システムマネージャ
２２ 格納部
２３ａ 管理部
Ｎ１ 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 アドレス管理テーブル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】