特許 7150960 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】

(24)【登録日】2022-09-30

(45)【発行日】2022-10-11

(54)【発明の名称】無線通信システム

(51)【国際特許分類】

   H04W 12/06 20210101AFI20221003BHJP

   H04W 12/65 20210101ALI20221003BHJP

   H04W 12/63 20210101ALI20221003BHJP

   H04W 12/77 20210101ALI20221003BHJP

   H04W 12/08 20210101ALI20221003BHJP

   H04W 4/33 20180101ALI20221003BHJP

【ＦＩ】

H04W12/06

H04W12/65

H04W12/63

H04W12/77

H04W12/08

H04W4/33

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021162798

(22)【出願日】2021-10-01

(62)【分割の表示】P 2018049923の分割

【原出願日】2018-03-16

(65)【公開番号】P2021193852

(43)【公開日】2021-12-23

【審査請求日】2021-10-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】弁理士法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】黒田 英彦

(72)【発明者】

【氏名】代田 孝広

(72)【発明者】

【氏名】小田 直敬

(72)【発明者】

【氏名】池田 芳朗

(72)【発明者】

【氏名】小田中 滋

【審査官】長谷川 未貴

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１９３１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０１７５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２７６６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１９０５３５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

ＩＰＣ Ｈ０４Ｂ ７／２４ － ７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００ － ９９／００

ＤＢ名 ３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１－４

ＳＡ ＷＧ１－４

ＣＴ ＷＧ１、４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（１）自己が位置する現場と関係づけられた第１の現場情報およびユーザの第１の生体情報を取得する現場情報取得部、
前記第１の現場情報および前記第１の生体情報を用いて暗号化した認証情報を生成する認証情報生成部、
前記認証情報生成部が生成した認証情報に基づいて一方向性関数による第１の演算値を生成する第１のデータ処理部、および
前記認証情報および前記第１の演算値を送信する第１の送信部
を備えた無線端末と、
（２）前記現場と対応する通信領域を形成し、該通信領域内に位置する前記無線端末から前記認証情報および前記第１の演算値を受信する第１の受信部を備えた中継器と、
（３）前記無線端末が位置すべき現場と関係づけられた第２の現場情報および前記第１の生体情報に対応する第２の生体情報を予め格納した記憶部、
前記中継器が受信した前記認証情報から前記第１の現場情報および前記第１の生体情報を抽出する現場情報抽出部、
前記中継器が受信した前記認証情報に基づいて前記一方向性関数による第２の演算値を生成する第２のデータ処理部、および
前記現場情報抽出部が抽出した前記第１の現場情報および前記第１の生体情報と、前記記憶部に格納された前記第２の現場情報および前記第２の生体情報それぞれとを比較して両者が一致した場合に前記無線端末を認証するとともに、前記第１の演算値と前記第２の演算値とを比較して一致した場合に前記無線端末から送られた認証情報が真正であると判定する比較部、
を備えたサーバと
を有する無線通信システム。

【請求項2】

前記第１の送信部は、さらに前記無線端末の第１の識別情報をさらに送信し、
前記記憶部は、前記第１の識別情報に対応する第２の識別情報をさらにあらかじめ格納し、
前記比較部は、さらに前記第１の識別情報および前記第２の識別情報を比較して両者が一致した場合に前記無線端末を認証すること
を特徴とする請求項１記載の無線通信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、無線通信システムおよび無線通信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

工場やプラントなどの現場では、無線通信網を構築して無線端末での情報収集や無線通信網を用いて通信可能なセンサからのデータ伝送により、当該現場における設備の監視や保守に役立てる無線通信システムが普及している。このようなシステムでは、容易かつ境界なく情報やデータの送受信が可能であるため、セキュリティ管理が重要である。特に、不正な無線機器類の無線通信によるシステムへの不正アクセスを防ぐためには、構築された無線通信網により通信する無線端末やセンサが正規であることを確認する認証処理が重要となる。このような認証処理を実現するシステムとして、作業者を無線機器類で認証し、その無線機器類に作業内容を表示する施工支援・管理システムが知られている。

【0003】

このような従来のシステムでは、認証に用いる情報を正規のユーザ以外の者も入手することが可能であり、構築された無線通信網における正規の無線端末やセンサとしてなり済ますことができるという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特願２０１０－２３４５８１

【文献】特願２０００－３４４０１９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、不正アクセスを防止し高いセキュリティ品質で認証することができる無線通信システム、無線通信方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の無線通信システムは、（１）無線端末と、（２）中継器と、（３）サーバとを備えている。無線端末は、自己が位置する現場と関係づけられた第１の現場情報およびユーザの第１の生体情報を取得する現場情報取得部、第１の現場情報および第１の生体情報を用いて暗号化した認証情報を生成する認証情報生成部、認証情報生成部が生成した認証情報に基づいて一方向性関数による第１の演算値を生成する第１のデータ処理部、および認証情報および第１の演算値を送信する第１の送信部を備える。中継器は、現場と対応する通信領域を形成し、該通信領域内に位置する無線端末から認証情報および第１の演算値を受信する第１の受信部を備える。サーバは、無線端末が位置すべき現場と関係づけられた第２の現場情報および第１の生体情報に対応する第２の生体情報を予め格納した記憶部、中継器が受信した認証情報から第１の現場情報および第１の生体情報を抽出する現場情報抽出部、中継器が受信した認証情報に基づいて一方向性関数による第２の演算値を生成する第２のデータ処理部、および現場情報抽出部が抽出した第１の現場情報および第１の生体情報と、記憶部に格納された第２の現場情報および第２の生体情報それぞれとを比較して両者が一致した場合に無線端末を認証するとともに、第１の演算値と第２の演算値とを比較して一致した場合に無線端末から送られた認証情報が真正であると判定する比較部を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明の実施形態によれば、不正アクセスを防止し高いセキュリティ品質で認証することができる無線通信システム、無線通信方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施形態に係る無線通信システムの概要を示す概念図である。

【図2】第１の実施形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。

【図3】第１の実施形態に係る無線通信システムの中継器配置方法を示すフローチャートである。

【図4】第１の実施形態に係る無線通信システムの認証動作を示すフローチャートである。

【図5】第２の実施形態に係る無線通信システムの概要を示す概念図である。

【図6】第２の実施形態に係る無線通信システムの認証動作を示すフローチャートである。

【図7】第３の実施形態に係る無線通信システムの概要を示す概念図である。

【図8】第３の実施形態に係る無線通信システムの認証動作を示すフローチャートである。

【図9】第４の実施形態に係る無線通信システムの概要を示す概念図である。

【図10】第４の実施形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。

【図11】第４の実施形態に係る無線通信システムの認証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】

【0009】

（第１の実施形態）
以下、図面を参照して実施形態に係る無線通信システムおよび無線通信方法を詳細に説明する。図１に示すように、第１の実施形態の無線通信システム１は、現場Ｆに存在する無線端末１０および／またはセンサ３０と、現場Ｆを囲うような通信領域Ｒを形成する複数の中継器２０ａ・・２０ｆと、中継器２０ａ・・２０ｆとネットワークＮＷなどにより接続されたサーバ４０とを備えている。この実施形態の無線通信システム１では、作業対象たるプラント機器ＰＴが配設された現場Ｆにおいて、無線端末１０やセンサ３０が中継器２０ａ・・２０ｆを介してサーバ４０と通信するように構成される。

【0010】

現場Ｆは、各種のプラントや工場、生産や製造の設備、発電所や上下水道処理施設などの社会インフラ設備などの現場が一例として挙げられる。このような現場には多種多様な設備が数多くあり、これら設備の監視及び保守に対する省力化や効率化は非常に重要となる。

【0011】

無線端末１０は、各種ソフトウェアにより実現される情報通信端末であり、ＣＰＵとソフトウェアの組合せによって構成される入力、演算、通信、表示の各機能をもっている。無線端末１０は、たとえば、タブレット端末やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ウエアラブル機器、ＩＣチップ、ノートパソコンや小型ＰＣ、スマートフォンや携帯電話、携帯型あるいはウエアラブル型の電子機器などにより実現できる。無線端末１０は、現場Ｆにおいてプラント機器ＰＴの作業に関し省力化や効率化を可能とし、ユーザたる作業者の安全や健康、作業能率なども管理することも可能にする。

【0012】

センサ３０は、たとえばプラント機器ＰＴに係るセンシング機能や通信機能を持つ回路からなる端末機器であり、たとえばＩＣチップなどである。センサ３０は、たとえば現場Ｆに配置されたプラント機器ＰＴに配設され、振動、温度、圧力、距離、速度、水位、厚さなどの各種情報をセンシング対象として取得する。センサ３０が取得した各種情報は、通信機能により中継器２０ａ・・２０ｆを介してサーバ４０に送られ、計測データの解析によりプラント機器ＰＴの性能、故障や劣化についての診断や予測を可能にする。センサ３０を駆動する電源としては、外部電源に加えて、一次電池や、キャパシタ、鉛蓄電池、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池などを適用できる。また環境の熱、光、振動、或いは放射線などから起電力を得る回路を電源として適用できる。

【0013】

この実施形態では、無線端末１０とセンサ３０は共通の無線通信機能を備えており、共通の手順により認証され、中継器２０ａ・・２０ｆを介してサーバ４０と通信を行うように構成されている。

【0014】

中継器２０ａ・・２０ｆは、無線端末１０やセンサ３０とサーバ４０との通信を実現する無線アクセスポイントである。中継器２０ａ・・２０ｆは、互いに協働して現場Ｆを囲うような通信領域Ｒを形成し、現場Ｆに存在する無線端末１０やセンサ３０と通信する。中継器２０ａ・・２０ｆは、さらにサーバ４０と協働して、通信領域Ｒに存在する無線端末１０やセンサ３０が発する電波を受信することで、無線端末１０やセンサ３０の位置情報を取得する機能をも併せ持っている。中継器２０ａ・・２０ｆのアンテナは、八木アンテナ、パラボラアンテナ、カセグレンアンテナ、ホーンアンテナ等の高指向性アンテナ、複数以上のアンテナ群、さらにはアレイアンテナなどを適用することができる。中継器２０ａ・・２０ｆおよびアンテナは、電波を透過するカバーや筐体内へ設置し、外観から中継器とは判別できないように構成してもよい。無線通信システム全体の秘匿性を高めるためである。

【0015】

サーバ４０は、無線端末１０やセンサ３０と通信するに当たって認証を行い、認証に成功した場合に無線端末１０やセンサ３０のサーバ４０へのアクセスを許可する。認証に成功すると、センサ３０はセンシング結果を中継器２０ａ・・２０ｆを介してサーバ４０に送信し、無線端末１０は中継器２０ａ・・２０ｆを介してサーバ４０からプラント機器ＰＴの作業に必要な各種情報を取得する。

【0016】

無線端末１０やセンサ３０は、現場Ｆにおいてのみ取得可能な現場情報を用いて認証情報を生成してサーバ４０へ送るよう構成される。一方サーバ４０は、現場Ｆに係る現場情報を予め保持または取得可能に構成される。すなわち、サーバ４０は、無線端末１０やセンサ３０が現場Ｆにおいてのみ取得可能な現場情報を用いることで、無線端末１０やセンサ３０が確かに現場Ｆに存在することを確認し、確認がとれた場合にのみ無線端末１０やサーバ３０を認証する。これにより、サーバ４０へのなりすましによる不正アクセスを防止することができる。

【0017】

（第１の実施形態の構成）
続いて、図２を参照して、第１の実施形態の無線通信システム１の構成を説明する。図２に示すように、この実施形態の無線端末１０は、アンテナＡＮＴが接続された送受信部１１、記憶部１２、データ処理部１３、認証情報生成部１４を備えている。

【0018】

送受信部１１は、アンテナＡＮＴを介して無線端末１０が情報を送受信する無線通信を担う機能要素である。送受信部１１は、中継器２０ａ・・２０ｆとの通信を実現するため、たとえばＷｉ－Ｆｉ（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの通信規格を用いた無線システム（無線方式）を用いることができる。

【0019】

記憶部１２は、無線端末１０を機能させる各種ソフトウェアやサーバ４０から取得した情報などを格納する機能要素である。記憶部１２は、たとえばメモリやハードディスクドライブなどにより実現することができる。

【0020】

データ処理部１３は、無線端末１０が送受信するデータに処理を加える機能要素である。データ処理部１３が担う処理内容としては、たとえばデータの暗号化などが挙げられる。

【0021】

認証情報生成部１４は、無線端末１０が中継器２０ａ・・２０ｆを介してサーバ４０と通信するに先立って行う認証処理に用いる認証情報を生成する機能要素である。

【0022】

現場情報取得部１５は、無線端末１０やセンサ３０が存在する現場Ｆにおいてのみ取得することが可能な現場情報を取得する機能要素である。現場情報としては、たとえば無線端末１０やセンサ３０が位置する位置情報、送受信部１１が受信した中継器２０ａ・・２０ｆなどからの電波の諸元情報（たとえば受信強度、受信した電波の周波数、受信することのできたチャンネル数など）、現場Ｆにおいて取得可能な音響情報や映像情報などの環境情報が例として挙げられる。これらの現場情報は、通信領域Ｒの域内かつ現場Ｆにおいてのみ取得することが可能な情報である。認証情報生成部１４は、現場情報取得部１５が取得した現場情報に基づいて認証情報を生成する。

【0023】

また、この実施形態の無線通信システム１０は、位置検出部１６、撮像素子ＩＭＧが接続された画像インタフェース１７、スピーカＳＰやマイクＭＩＣが接続されたオーディオインタフェース１８を備えている。

【0024】

位置検出部１６は、無線端末１０やセンサ３０の自己位置を示す位置情報を取得する機能要素である。位置検出部１６は、たとえばＰＤＲシステム、ＵＷＢシステム、ＧＰＳ、或いは送受信部１１が受信した電波強度に基づく３点測位方式などを用いて位置情報を取得する。

【0025】

画像インタフェース１７は、撮像素子ＩＭＧが取得した画像情報を取得する機能要素である。撮像素子ＩＭＧは、無線端末１０におけるカメラ素子であり、静止画だけでなく動画を取得してもよい。撮像素子ＩＭＧおよび画像インタフェース１７は、周囲環境の画像情報を取得する。オーディオインタフェース１８は、スピーカＳＰやマイクＭＩＣを用いて周囲環境の音響情報を入出力する機能要素である。

【0026】

無線端末１０は、さらにユーザの生体情報を取得可能なセンサ類を備えてもよい。ユーザの生体情報としては、たとえば指紋情報や網膜情報などが挙げられる。

【0027】

また、図２に示すように、この実施形態のサーバ４０は、送受信部４１、記憶部４２、データ処理部４３、認証情報抽出部４４、現場情報管理部４５、照合処理部４６および端末管理部４７を備えている。

【0028】

送受信部４１は、ネットワークＮＷにより接続された中継器２０ａ・・２０ｆを介して無線端末１０やセンサ３０と通信を行うための機能要素である。送受信部４１は、中継器２０ａ・・２０ｆそれぞれを制御して送受信に用いる中継器を特定したり、中継器２０ａ・・２０ｆそれぞれが受信した受信信号の強度等に基づいて無線端末１０やセンサ３０の位置を測位したりする機能を併せ持ってもよい。

【0029】

記憶部４２は、サーバ４０を機能させるソフトウェアをはじめとして、センサ３０から送られるセンシングデータ、無線端末１０に提供すべき情報などを格納する機能要素である。記憶部４２は、メモリやハードディスクドライブなどにより実現することができ、データベース機能を有してもよい。

【0030】

データ処理部４３は、無線端末１０やセンサ３０におけるデータ処理部１３と対応し、送受信データに各種処理を施す機能を有する。

【0031】

認証情報抽出部４４は、送受信部４１が受けた無線端末１０やセンサ３０からの受信信号から、認証情報を抽出する機能要素である。

【0032】

現場情報管理部４５は、無線端末１０やセンサ３０が位置すべき現場Ｆにおいてのみ取得することができる情報を予め管理する機能要素であり、管理対象の情報は記憶部４２に記憶される。現場情報管理部４５が管理する情報は、無線端末１０やセンサ３０において取得することができる現場情報と対応している。たとえば、中継器２０ａ・・２０ｆから送信する電波の周波数、送信に用いているチャンネルおよびその数、現場Ｆにおいて提供している音響情報や映像情報、あらかじめ計画された無線端末１０の位置情報やセンサ３０の配置情報などが一例として挙げられる。

【0033】

現場情報管理部４５は、中継器２０ａ・・２０ｆが送信する電波の強度、周波数、帯域、伝搬方向を制御して通信領域Ｒの大きさや位置範囲などを調整するように構成されてもよい。すなわち、サーバ４０の現場情報管理部４５から遠隔的に中継器２０ａ・・２０ｆを制御して通信領域Ｒを動的に制御してもよい。

【0034】

照合処理部４６は、送受信部４１が受信し認証情報抽出部４４が取得した無線端末１０やセンサ３０の認証情報や現場情報と、現場管理部４５が管理する現場情報に基づく認証情報や現場情報とを照合する機能要素である。照合処理部４６は、照合の結果に基づいて無線端末１０やセンサ３０を認証する。すなわち、照合処理部４６は、認証情報抽出部４４が抽出した無線端末１０やセンサ３０の認証情報と、現場と関連付けられて予め準備され現場管理部４５が管理する現場情報に基づく認証情報に基づいて無線端末１０やセンサ３０を認証するように構成される。

【0035】

端末管理部４７は、現場Ｆにおいてサーバ４０が通信を予定する無線端末１０やセンサ３０の識別情報や位置情報などを管理する機能要素である。端末管理部４７は、併せて無線端末１０のユーザやセンサ３０を設置する作業員の生体情報を管理してもよい。

【0036】

（第１の実施形態の動作：中継器の配置と通信領域Ｒの設定）
続いて、図３を参照して、中継器２０ａ・・２０ｆの配置と通信領域Ｒの設定方法について説明する。この実施形態の無線通信システム１では、無線端末１０やセンサ３０が現場Ｆに位置すること、すなわち通信領域Ｒに存在することを認証のキーとしている。したがって、通信領域Ｒを適切に形成することが必要となる。

【0037】

まず現場Ｆについて、プラント機器ＰＴや中継器２０ａ・・２０ｆの配置を想定した状態で電波伝搬解析を行い、中継器２０ａ・・２０ｆからの電波の到達範囲と通信領域Ｒを設計する（ステップ１００。以下「Ｓ１００」のように称する。）。この設計には、現場Ｆの設計図面やＣＡＤデータを用いたシミュレーション解析の手法を適用し、中継器２０ａ・・２０ｆそれぞれからの電波が現場Ｆの位置範囲と対応する通信領域Ｒを成すよう、中継器２０ａ・・２０ｆそれぞれのアンテナの指向性や送信電力などを算出する。

【0038】

設計作業が終わると、当該設計に基づいて中継器２０ａ・・２０ｆを配置する（Ｓ１１０）。このとき、中継器２０ａ・・２０ｆそれぞれのアンテナ位置や指向特性なども設計に基づいて設定する。

【0039】

続いて、ステップ１００にて算出した中継器２０ａ・・２０ｆそれぞれの送信電力やアンテナ指向性に基づいて中継器２０ａ・・２０ｆそれぞれが送信する電波諸元を仮設定し（Ｓ１２０）、仮設定した電波諸元により中継器２０ａ・・２０ｆから電波を発射する（Ｓ１３０）。電波諸元の仮設定と電波の発射は、サーバ４０の端末管理部４７から遠隔的に中継器２０ａ・・２０ｆを制御して行うことができる。

【0040】

送受信部４１は、中継器２０ａ・・２０ｆそれぞれが送信した電波を、他の中継器２０ａ・・２０ｆを介して受信している。端末管理部４７は、送受信部４１が受信した中継器２０ａ・・２０ｆそれぞれの受信信号に基づき受信電波の強度を測定する（Ｓ１４０）。

【0041】

端末管理部４７は、測定した中継器２０ａ・・２０ｆそれぞれの受信電波強度に基づいて、中継器２０ａ・・２０ｆそれぞれの送信電波の伝搬範囲を算出する（Ｓ１５０）。

【0042】

端末管理部４７は、算出した中継器２０ａ・・２０ｆそれぞれの送信電波の伝搬範囲とステップ１００にて設計した通信領域Ｒとを比較し、伝搬範囲と設計した通信領域Ｒとが一致した場合（Ｓ１６０のＹｅｓ）、中継器２０ａ・・２０ｆの送信電波の諸元を確定値として中継器２０ａ・・２０ｆに設定する（Ｓ１７０）。

【0043】

伝搬範囲と設計した通信領域Ｒとが一致しない場合（Ｓ１６０のＮｏ）、中継器２０ａ・・２０ｆが送信する電波諸元の仮設定をやり直して電波発射と電波測定、比較を繰り返す（Ｓ１２０ないしＳ１５０）。

【0044】

これらの動作により、実施形態に係る無線通信システム１の通信領域Ｒを現場Ｆと一致させることができる。なお、ステップ１２０から１７０までの処理は、無線通信システム１の稼働中に動的に行ってもよい。この実施形態の無線通信システムによれば、中継器２０ａ・・２０ｆによる通信領域Ｒを現場Ｆと一致させるので、通信電波の漏えいを防ぐことができる。

【0045】

（第１の実施形態の動作：認証処理）
続いて図４を参照して第１の実施形態の無線通信システム１における認証処理の動作を説明する。この実施形態では、現場情報として無線端末１０やセンサ３０の位置情報を用いている。

【0046】

無線端末１０は、ユーザが保管場所にて携帯し、センサ３０も保管場所や出荷元から搬送されるが、この時点では認証情報を保持していない。以下、ユーザが無線端末１０を現場Ｆに持ち込んだ場合を例に説明する。

【0047】

無線端末１０が現場Ｆに持ち込まれて通信領域Ｒの領域内に入ると、現場情報取得部１５は、位置検出部１６を用いて無線端末１０の自己位置を示す位置情報を第１の現場情報として取得する（Ｓ２００）。このとき、現場情報取得部１５は、ユーザの生体情報を併せて取得してもよい。

【0048】

認証情報生成部１４は、現場情報取得部１５が取得した位置情報および生体情報と暗号鍵を連結して暗号化し、認証情報を生成する（Ｓ２１０）。データ処理部１３は、予め設定した方法で認証情報を送信データへ連結する。連結方法として、例えば、データに対して上位の桁、または下位の桁へ連結する方法などがある。データの進数表記は一致させる。また必要に応じて暗号化される。暗号鍵は秘密分散法や公開鍵暗号方式などの方法によって現場Ｆで配布され、無線端末１０やセンサ３０、中継器２０ａ・・２０ｆおよびサーバ４０の間で共有される。

【0049】

送受信部１１は、認証情報生成部１４が生成した認証情報を、アンテナＡＮＴを介して送信する（Ｓ２２０）。

【0050】

無線端末１０の送受信部１１が送信した送信信号は、中継器２０ａ・・２０ｆを介して送受信部４１が受信する（Ｓ２３０）。

【0051】

認証情報抽出部４４は、送受信部４１が受信した受信信号を復号して認証情報および生体情報を抽出する（Ｓ２４０）。

【0052】

送受信部４１が無線端末１０からの送信信号を受信した後、現場情報管理部４５は、中継器２０ａ・・２０ｆを遠隔的に制御し、中継器２０ａ・・２０ｆそれぞれが受信した無線端末１０からの電波強度を測定し、端末管理部４７が管理する中継器２０ａ・・２０ｆそれぞれの位置情報と測定した電波強度を用いて３点測位方式により無線端末１０の位置を第２の現場情報として取得する（Ｓ２５０）。

【0053】

照合処理部４６は、認証情報抽出部４４が抽出した認証情報から得られた第１の現場情報たる無線端末１０の位置情報と、現場情報管理部４５が特定した第２の現場情報たる無線端末１０の位置情報とを比較照合する（Ｓ２６０）。

【0054】

比較照合の結果、第１の現場情報と第２の現場情報とが一致した場合（Ｓ２７０のＹｅｓ）、照合処理部４６は、無線端末１０を現場Ｆに位置する端末として認証し、送受信部４１は、アクセス許可情報を無線端末１０に送信する（Ｓ２８０）。

【0055】

なお、照合処理部４６は、第１および第２の現場情報同士の比較照合に加えて、認証情報抽出部４４が抽出した認証情報に含まれる生体情報と、端末管理部４７が管理する無線端末１０のユーザ情報とをさらに照合してもよい。すなわち、無線端末１０を操作するユーザが、現場Ｆにおいてサーバ４０へのアクセスを許可されたものであるかをさらに判定して、総合的に無線端末１０を認証してもよい。

【0056】

また、照合処理部４６は、第１および第２の現場情報同士の比較照合や生体情報の比較照合に加えて、送受信部４１が受信した受信信号に含まれる無線端末１０の識別情報と、端末管理部４７が保持する無線端末１０の情報とをさらに照合してもよい。すなわち、無線端末１０が、現場Ｆにおいてサーバ４０へのアクセスを許可された端末であるかをさらに判定して、総合的に無線端末１０を認証してもよい。

【0057】

無線端末１０の送受信部１１がアクセス許可情報を受信すると、送受信部１１はサーバ４０にアクセスして記憶部４２に格納された情報を取得して自己の記憶部１２に保存する（Ｓ２９０）。

【0058】

比較照合の結果、認証情報から得られる無線端末１０の位置情報と、現場情報管理部４５が特定した無線端末１０の位置情報とが一致しない場合（Ｓ２７０のＮｏ）、認証情報の受信待ち状態となる（Ｓ２３０）。

【0059】

ここでは、サーバ４０が無線端末１０を認証する例を説明したが、サーバ４０がセンサ３０を認証する場合も同様の動作により認証することができる。

【0060】

この実施形態の無線通信システムでは、無線端末やセンサは現場Ｆに位置しない限り正規の認証情報を取得できないから、無線端末やセンサからの認証情報の漏えいを防ぐことができる。そして、通信領域Ｒに限定され無線通信と、無線端末やセンサの位置情報の利用とにより、無線通信をすることなく認証情報を無線端末やセンサとサーバとの間で共有することができ、高いセキュリティで認証処理を実現することができる。

【0061】

（第２の実施形態）
続いて、図５を参照して、第２の実施形態に係る無線通信システム２について詳細に説明する。第２の実施形態の無線通信システム２は、第１の実施形態の無線通信システム１における現場情報として、無線端末１０やセンサ３０の周囲の環境光を用いて認証情報を生成する。以下の説明において、第１の実施形態と共通する機能要素については共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。

【0062】

図５に示すように、第２の実施形態の無線通信システム２は、現場Ｆに存在する無線端末１０および／またはセンサ３０と、現場Ｆを囲うような通信領域Ｒを形成する複数の中継器２０ａ・・２０ｆと、中継器２０ａ・・２０ｆとネットワークＮＷなどにより接続されたサーバ４０とを備えている。無線端末１０やセンサ３０、中継器２０ａ・・２０ｆ、サーバ４０の機能構成は、第１の実施形態における無線端末、センサ、中継器、サーバの機能構成と共通している。ここで、プラント機器ＰＴが配置された現場Ｆには、第１の現場情報として所定の周波数特性をもつ光を放射する照明ＬＴが配置されており、この周波数特性は、サーバ４０の記憶部４２にも第２の現場情報として予め格納されている。

【0063】

（第２の実施形態の動作：認証処理）
図６を参照して認証処理を説明する。無線端末１０が現場Ｆに持ち込まれて通信領域Ｒの領域内に入ると、現場情報取得部１５は、画像インタフェース１７を介して撮像素子ＩＭＧから無線端末１０の周囲の環境光を取得する（Ｓ２０１）。

【0064】

撮像素子ＩＭＧは、無線端末１０の周囲の環境光として、周囲の光に加えて照明ＬＴからの光をも検出するから、現場情報取得部１５は、照明ＬＴが放射する光の周波数特性を取得することができる（Ｓ２０２）。このとき、現場情報取得部１５は、ユーザの生体情報を併せて取得してもよい。

【0065】

認証情報生成部１４は、現場情報取得部１５が取得した照明ＬＴの第１の現場情報としての周波数特性情報および生体情報と暗号鍵を連結して暗号化し、認証情報を生成する（Ｓ２１０）。

【0066】

送受信部１１は、認証情報生成部１４が生成した認証情報を、アンテナＡＮＴを介して送信する（Ｓ２２０）。

【0067】

無線端末１０の送受信部１１が送信した送信信号は、中継器２０ａ・・２０ｆを介して送受信部４１が受信する（Ｓ２３０）。

【0068】

認証情報抽出部４４は、送受信部４１が受信した受信信号を復号して認証情報および生体情報を抽出する（Ｓ２４０）。

【0069】

送受信部４１が無線端末１０からの送信信号を受信した後、現場情報管理部４５は、第２の現場情報として、記憶部４２に予め格納された照明ＬＴが放射する光の周波数特性情報を取得する（Ｓ２５５）。

【0070】

照合処理部４６は、認証情報抽出部４４が抽出した認証情報から得られた第１の現場情報たる照明ＬＴの周波数特性情報と、現場情報管理部４５が取得した第２の現場情報たる照明ＬＴの周波数特性情報とを比較照合する（Ｓ２６０）。

【0071】

比較照合の結果、第１の現場情報と第２の現場情報とが一致した場合（Ｓ２７０のＹｅｓ）、照合処理部４６は、無線端末１０を現場Ｆに位置する端末として認証し、送受信部４１は、アクセス許可情報を無線端末１０に送信する（Ｓ２８０）。

【0072】

なお、照合処理部４６は、第１および第２の現場情報同士の比較照合に加えて、認証情報抽出部４４が抽出した認証情報に含まれる生体情報と、端末管理部４７が管理する無線端末１０のユーザ情報とをさらに照合してもよい。すなわち、無線端末１０を操作するユーザが、現場Ｆにおいてサーバ４０へのアクセスを許可されたものであるかをさらに判定して、総合的に無線端末１０を認証してもよい。

【0073】

また、照合処理部４６は、第１および第２の現場情報同士の比較照合や生体情報の比較照合に加えて、送受信部４１が受信した受信信号に含まれる無線端末１０の識別情報と、端末管理部４７が保持する無線端末１０の情報とをさらに照合してもよい。すなわち、無線端末１０が、現場Ｆにおいてサーバ４０へのアクセスを許可された端末であるかをさらに判定して、総合的に無線端末１０を認証してもよい。

【0074】

無線端末１０の送受信部１１がアクセス許可情報を受信すると、送受信部１１はサーバ４０にアクセスして記憶部４２に格納された情報を取得して自己の記憶部１２に保存する（Ｓ２９０）。

【0075】

比較照合の結果、第１の現場情報と第２の現場情報とが一致しない場合（Ｓ２７０のＮｏ）、認証情報の受信待ち状態となる（Ｓ２３０）。

【0076】

ここでは、サーバ４０が無線端末１０を認証する例を説明したが、サーバ４０がセンサ３０を認証する場合も同様の動作により認証することができる。

【0077】

上記した例では、現場Ｆに照明ＬＴを配置し、照明ＬＴが放射する光の周波数特性情報を第１の現場情報として利用したが、これには限定されない。照明ＬＴが放射する光の強度、点灯周期、時間的あるいは空間的なパターンを用いて認証情報を生成してもよい。

【0078】

また、照明ＬＴに替えて、現場Ｆにスピーカを配設して所定の音響特性の音響信号を放射する形態をとってもよい。この場合、現場情報は、スピーカから出力される音響信号の強度、音階やリズム、時間的あるいは空間的なパターンなどとなる。無線端末１０やセンサ３０の現場情報取得部１５は、オーディオインタフェース１８を介してマイクＭＩＣから現場Ｆの周囲で検出できる音響信号を取得し、その音響特性を現場情報として取得することができる。

【0079】

さらに、照明ＬＴやスピーカに替えて、プラント機器ＰＴが発する磁気情報を現場情報として用いてもよい。この場合、無線端末１０の現場情報取得部１５として地磁気センサなどを用いることができる。

【0080】

この実施形態の無線通信システムによれば、照明や音響など現場Ｆにおいてのみ限定的に取得可能な現場情報を用いることで、より高いセキュリティで現場で用いられる無線端末やセンサの認証を実現することができる。

【0081】

（第３の実施形態）
続いて、図７を参照して、第３の実施形態に係る無線通信システム３について詳細に説明する。第３の実施形態の無線通信システム３は、第２の実施形態の無線通信システム２における現場情報として、現場Ｆにおいて取得することができる画像情報を用いて認証情報を生成する。以下の説明において、第２の実施形態と共通する機能要素については共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。

【0082】

図７に示すように、第３の実施形態の無線通信システム３は、現場Ｆに存在する無線端末１０および／またはセンサ３０と、現場Ｆを囲うような通信領域Ｒを形成する複数の中継器２０ａ・・２０ｆと、中継器２０ａ・・２０ｆとネットワークＮＷなどにより接続されたサーバ４０とを備えている。無線端末１０やセンサ３０、中継器２０ａ・・２０ｆ、サーバ４０の機能構成は、第２の実施形態における無線端末、センサ、中継器、サーバの機能構成と共通している。ここで、プラント機器ＰＴが配置された現場Ｆには、現場Ｆの指定領域に第１の現場情報としてマーカＭＫが掲示されており、このマーカＭＫに係る画像情報はサーバ４０の記憶部４２に第２の現場情報として予め格納されている。マーカＭＫは、たとえばプラント機器ＰＴなどに貼付されるバーコード、ＱＲコード（登録商標）、個数の記号、数字列や文字列などとすることができる。さらには、プラント機器ＰＴなどの作業対象たる機器そのものの画像情報をマーカＭＫとして用いてもよい。

【0083】

（第３の実施形態の動作：認証処理）
図８を参照して認証処理を説明する。無線端末１０が現場Ｆに持ち込まれて通信領域Ｒの領域内に入りユーザが所定の操作を行うと、現場情報取得部１５は、画像インタフェース１７を介して撮像素子ＩＭＧからマーカＭＫを含む画像情報を取得する（Ｓ２０３）。

【0084】

撮像素子ＩＭＧが取得した画像情報にはマーカＭＫの画像情報が含まれているから、現場情報取得部１５は、現場Ｆに掲示されたマーカＭＫの画像情報を第１の現場情報として取得することができる（Ｓ２０４）。このとき、現場情報取得部１５は、ユーザの生体情報を併せて取得してもよい。

【0085】

認証情報生成部１４は、現場情報取得部１５が取得したマーカＭＫの画像情報および生体情報と暗号鍵を連結して暗号化し、認証情報を生成する（Ｓ２１０）。

【0086】

送受信部１１は、認証情報生成部１４が生成した認証情報を、アンテナＡＮＴを介して送信する（Ｓ２２０）。

【0087】

無線端末１０の送受信部１１が送信した送信信号は、中継器２０ａ・・２０ｆを介して送受信部４１が受信する（Ｓ２３０）。

【0088】

認証情報抽出部４４は、送受信部４１が受信した受信信号を復号して認証情報および生体情報を抽出する（Ｓ２４０）。

【0089】

送受信部４１が無線端末１０からの送信信号を受信した後、現場情報管理部４５は、第２の現場情報として、記憶部４２に予め格納された現場Ｆに掲示したマーカＭＫの画像情報を取得する（Ｓ２５５）。

【0090】

照合処理部４６は、認証情報抽出部４４が抽出した認証情報から得られる第１の現場情報たるマーカＭＫの画像情報と、現場情報管理部４５が取得した第２の現場情報たるマーカＭＫの画像情報とを比較照合する（Ｓ２６０）。

【0091】

比較照合の結果、第１の現場情報と第２の現場情報とが一致した場合（Ｓ２７０のＹｅｓ）、照合処理部４６は、無線端末１０を現場Ｆに位置する端末として認証し、送受信部４１は、アクセス許可情報を無線端末１０に送信する（Ｓ２８０）。

【0092】

なお、照合処理部４６は、第１および第２の現場情報同士の比較照合に加えて、認証情報抽出部４４が抽出した認証情報に含まれる生体情報と、端末管理部４７が管理する無線端末１０のユーザ情報とをさらに照合してもよい。すなわち、無線端末１０を操作するユーザが、現場Ｆにおいてサーバ４０へのアクセスを許可されたものであるかをさらに判定して、総合的に無線端末１０を認証してもよい。

【0093】

また、照合処理部４６は、第１および第２の現場情報同士の比較照合や生体情報の比較照合に加えて、送受信部４１が受信した受信信号に含まれる無線端末１０の識別情報と、端末管理部４７が保持する無線端末１０の情報とをさらに照合してもよい。すなわち、無線端末１０が、現場Ｆにおいてサーバ４０へのアクセスを許可された端末であるかをさらに判定して、総合的に無線端末１０を認証してもよい。

【0094】

無線端末１０の送受信部１１がアクセス許可情報を受信すると、送受信部１１はサーバ４０にアクセスして記憶部４２に格納された情報を取得して自己の記憶部１２に保存する（Ｓ２９０）。

【0095】

比較照合の結果、第１の現場情報と第２の現場情報とが一致しない場合（Ｓ２７０のＮｏ）、認証情報の受信待ち状態となる（Ｓ２３０）。

【0096】

ここでは、サーバ４０が無線端末１０を認証する例を説明したが、サーバ４０がセンサ３０を認証する場合も同様の動作により認証することができる。また、この実施形態における現場情報たる画像情報は、二次元画像（２Ｄ画像）でもよいし、三次元画像（３Ｄ画像）でも構わない。

【0097】

この実施形態の無線通信システムでは、現場Ｆにおいて視覚的にのみ取得可能なマーカＭＫを利用して認証情報を生成するので、現場Ｆ以外の場所において現場情報を不正入手することを防止することができる。

【0098】

（第４の実施形態）
続いて、図９および図１０を参照して、第４の実施形態に係る無線通信システム４について詳細に説明する。第４の実施形態の無線通信システム４における無線端末１０ａやセンサ３０ａ、中継器２５ａ・・２５ｆは、第１ないし第３の実施形態における無線端末１０やセンサ３０、中継器２０ａ・・２０ｆと比較して、複数の無線システムを備えた点、すなわち、複数の無線方式を用いた無線通信が可能なように構成されている点が異なっている。以下の説明において、第１ないし第３の実施形態と共通する機能要素については共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。

【0099】

第４の実施形態の無線端末１０ａやセンサ３０ａは、第１ないし第３の実施形態の無線端末１０やセンサ３０における送受信部１１に替えて、第１の送受信部１１ａおよび第２の送受信部１１ｂを有している。第１の送受信部１１ａは、主としてユーザが利用する情報を送受信する無線通信を担う機能要素である。一方、第２の送受信部１１ｂは、第２の送受信部１１ｂとは異なる無線システム（無線方式）を用いて近接距離で主として認証用の無線通信を担う機能要素である。

【0100】

すなわち、第１の送受信部１１ａは、たとえばＷｉ－Ｆｉ（登録商標）のように大容量通信に適した第１の無線システム（無線方式）により実現され、第２の送受信部１１ｂは、たとえばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、９２０ＭＨｚ帯通信システム、ＩＳＯ／ＩＥＣ １４４４３ Ｔｙｐｅ Ａ、ＩＳＯ／ＩＥＣ １４４４３ Ｔｙｐｅ Ｂ、ＦｅｌｉＣａ（登録商標）、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）などの近接距離通信に適した第２の無線システム（無線方式）により実現される。第２の無線システム（無線方式）は、時間や環境の電波周波数に応じてチャンネルを変化させてもよい。第２の無線システムとして近接通信システムを用いると、通信範囲を数ｃｍ程度の非接触通信とすることができ、電波の到達範囲が極めて狭いことから電波漏えいや情報漏えいを抑えることができる。第１および第２の無線システム（無線方式）には、上記のような電波を用いた非接触通信方式のほか、光や音波を用いて通信する非接触通信方式も含んでも構わない。

【0101】

中継器２５ａ・・２５ｆは、無線端末１０ａやセンサ３０ａとの無線通信を実現する無線アクセスポイントである。第１ないし第３の実施形態と異なり、この実施形態の中継器２５ａ・・２５ｆは、無線端末１０ａやセンサ３０ａの第１の送受信部１１ａおよび第２の送受信部１１ｂに対応する二種類の無線システム、すなわち、大容量通信に適した第１の無線システムと、近接距離通信に適した第２の無線システムとをそれぞれ備えており、第１の無線方式および第２の無線方式を用い無線通信が可能なように構成されている。

【0102】

第４の実施形態のサーバ４０ａは、送受信部４１ａを備えている。送受信部４１ａは、第１ないし第３の実施形態の送受信部４１と異なり、中継器２５ａ・・２５ｆが備える二つの無線システムに対応した送受信機能を有している。

【0103】

第４の実施形態の無線通信システム４においては、現場Ｆに存在する無線端末１０ａおよび／またはセンサ３０ａは、中継器２５ａ・・２５ｆからの第１の無線システムの電波を受信し、受信することができた中継器２５ａ・・２５ｆの電波の周波数、チャネル数などの電波情報を取得し、当該電波情報を元に認証情報を生成する。生成した認証情報は、第１の無線システムとは異なる第２の無線システムの電波を用いて中継器２５ａ・・２５ｆに送信され、サーバ４０ａは、予め保持する中継器２５ａ・・２５ｆが送信する第１の無線システムの電波諸元を用いて認証処理を行う。

【0104】

（第４の実施形態の動作：認証処理）
図１１を参照して認証処理を説明する。無線端末１０ａが現場Ｆに持ち込まれて通信領域Ｒの領域内に入ると、第１の送受信部１１ａは、中継器２５ａ・・２５ｆからの第１の無線システムの電波を受信する（Ｓ２０５）。現場情報取得部１５は、第１の送受信部１１ａが受信することができた第１の無線システムの電波の諸元情報を元に第１の現場情報を生成する。ここで、電波の諸元情報とは、電波の周波数帯やチャネル数などが例として挙げられる。

【0105】

認証情報生成部１４は、現場情報取得部１５が生成した第１の無線システムの受信電波に基づく第１の現場情報および生体情報と暗号鍵を連結して暗号化し、認証情報を生成する（Ｓ２１０）。

【0106】

第２の送受信部１１ｂは、認証情報生成部１４が生成した認証情報を、アンテナＡＮＴを介して第２の無線システムにより送信する（Ｓ２２５）。

【0107】

無線端末１０ａの第２の送受信部１１ｂが送信した送信信号は、中継器２５ａ・・２５ｆを介して送受信部４１ａが受信する（Ｓ２３５）。

【0108】

認証情報抽出部４４は、送受信部４１ａが受信した受信信号を復号して認証情報および生体情報を抽出する（Ｓ２４０）。

【0109】

送受信部４１ａが無線端末１０ａからの第２の無線システムによる送信信号を受信した後、現場情報管理部４５は、第２の現場情報として、記憶部４２から中継器２５ａ・・２５ｆの第１の無線システムによる送信電波の諸元情報を取得する（Ｓ２５５）。

【0110】

照合処理部４６は、認証情報抽出部４４が抽出した認証情報から得られる第２の無線システムを介して無線端末１０ａから取得した第１の現場情報と、現場情報管理部４５が取得した第２の現場情報たる電波の諸元情報とを比較照合する（Ｓ２６０）。

【0111】

比較照合の結果、第１の現場情報と第２の現場情報とが一致した場合（Ｓ２７０のＹｅｓ）、照合処理部４６は、無線端末１０ａを現場Ｆに位置する端末として認証し、送受信部４１ａは、アクセス許可情報を第２の無線システムにより無線端末１０に送信する（Ｓ２８０）。

【0112】

なお、照合処理部４６は、第１および第２の現場情報同士の比較照合に加えて、認証情報抽出部４４が抽出した認証情報に含まれる生体情報と、端末管理部４７が管理する無線端末１０ａのユーザ情報とをさらに照合してもよい。すなわち、無線端末１０ａを操作するユーザが、現場Ｆにおいてサーバ４０ａへのアクセスを許可されたものであるかをさらに判定して、総合的に無線端末１０ａを認証してもよい。

【0113】

また、照合処理部４６は、第１および第２の現場情報同士の比較照合や生体情報の比較照合に加えて、送受信部４１ａが第２の無線システムにより受信した受信信号に含まれる無線端末１０ａの識別情報と、端末管理部４７が保持する無線端末１０ａの情報とをさらに照合してもよい。すなわち、無線端末１０ａが、現場Ｆにおいてサーバ４０ａへのアクセスを許可された端末であるかをさらに判定して、総合的に無線端末１０ａを認証してもよい。

【0114】

無線端末１０ａの第２の送受信部１１ｂがアクセス許可情報を受信すると、第１の送受信部１１ａはサーバ４０ａにアクセスして記憶部４２に格納された情報を取得して自己の記憶部１２に保存する（Ｓ２９０）。

【0115】

比較照合の結果、第１の現場情報と第２の現場情報とが一致しない場合（Ｓ２７０のＮｏ）、第２の無線システムによる認証情報の受信待ち状態となる（Ｓ２３５）。

【0116】

ここでは、サーバ４０ａが無線端末１０ａを認証する例を説明したが、サーバ４０ａがセンサ３０ａを認証する場合も同様の動作により認証することができる。

【0117】

この実施形態の無線通信システムでは、第２の無線システム（無線方式）として第１の無線システム（無線方式）とは異なる近接通信に適したシステムを用いているが、これには限定されない。すなわち、第２の無線システムとして、光通信や音響通信を用いた通信システムを適用してもよい。光通信としては、赤外域から可視域のいずれかの波長の光を用いた通信が一例として挙げられる。この場合、光の直進性から目的外への通信漏えいがほとんど起きることがない。第２の送受信部１１ｂとしては、ＬＥＤ素子、ＬＤ素子、半導体レーザ、電球や蛍光灯などの光学素子を適用できる。受光デバイスとしては各種ＰＤや焦電素子などが一例として挙げられる。音響通信としては、スピーカＳＰとマイクＭＩＣを用いて送受信することができ、低コストでシステムを構築することができる。

【0118】

また、この実施形態の無線通信システムでは、第１および第２の無線システム（無線方式）としてまったく別種のシステム（たとえばＷｉＦｉ（登録商標）とＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）といった異なる通信規格）を例として説明したが、これにも限定されない。たとえば、第１および第２の無線システムを同種のシステム（たとえばＷｉＦｉ（登録商標）を適用し、大容量通信に適した第１の無線システムとして伝搬距離の長い２．４ＧＨｚバンド、近接通信に適した第２の無線システムとして伝搬距離の短い５ＧＨｚバンドを採用してもよい。すなわち、第１および第２の無線システム（無線方式）は、それぞれの通信プロトコルの少なくとも一部が異なっており、相互の無線システム（無線方式）間での通信が想定されていない２種類の無線システム（無線方式）を自由に選定して設定することができる。

【0119】

この実施形態の無線通信システムによれば、無線端末１０ａやセンサ３０ａから中継器２５ａ・・２５ｆまでの伝送に近接通信に適した通信システムを用いるので、認証情報の漏えいを防止でき、セキュリティを向上することができる。また、認証情報の生成に現場Ｆにおける中継器２５ａ・・２５ｆからの受信電波に基づいて認証情報を生成するので、現場Ｆでのみ取得することができる現場情報を容易に生成することができる。この結果、無線機器類による無線通信システムへの不正アクセスを防止でき、現場において正規の無線端末やセンサを高いセキュリティで認証することが可能となる。

【0120】

さらに第２の無線システムとして直進性が高い光通信や到達距離の短い音響通信を用いることで、認証情報の漏えいを防止でき、セキュリティを向上することができる。この結果、無線機器類による無線通信システムへの不正アクセスを防止でき、現場において正規の無線端末やセンサを高いセキュリティで認証することが可能となる。

【0121】

（第５の実施形態）
続いて、第５の実施形態に係る無線通信システムについて詳細に説明する。第５の実施形態の無線通信システムは、第１ないし第４の実施形態の無線通信システムにおいて一方向性関数の演算値Ｈを用いた認証処理をさらに備えたものである。以下の説明において、第１ないし第４の実施形態と共通する機能要素については共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。

【0122】

（第５の実施形態の動作：認証処理）
図４を参照して、第１の実施形態の無線通信システム１に一方向性関数の演算を適用した例を説明する。

【0123】

無線端末１０が現場Ｆに持ち込まれて通信領域Ｒの領域内に入ると、現場情報取得部１５は、位置検出部１６を用いて無線端末１０の自己位置を示す位置情報を第１の現場情報として取得する（Ｓ２００）。このとき、現場情報取得部１５は、ユーザの生体情報を併せて取得してもよい。

【0124】

認証情報生成部１４は、現場情報取得部１５が取得した第１の現場情報たる位置情報および生体情報と暗号鍵を連結して暗号化し、認証情報を生成する（Ｓ２１０）。ここで、データ処理部１３は、認証情報をパラメータとして一方向性関数の演算を行って演算値Ｈを算出し、認証情報と併せて送信データへ連結する。

【0125】

送受信部１１は、認証情報生成部１４が生成した認証情報を、アンテナＡＮＴを介して送信する（Ｓ２２０）。

【0126】

無線端末１０の送受信部１１が送信した送信信号は、中継器２０ａ・・２０ｆを介して送受信部４１が受信する（Ｓ２３０）。

【0127】

認証情報抽出部４４は、送受信部４１が受信した受信信号を復号して認証情報、演算値Ｈおよび生体情報を抽出する（Ｓ２４０）。

【0128】

送受信部４１が無線端末１０からの送信信号を受信した後、現場情報管理部４５は、中継器２０ａ・・２０ｆを遠隔的に制御し、中継器２０ａ・・２０ｆそれぞれが受信した無線端末１０からの電波強度を測定し、端末管理部４７が管理する中継器２０ａ・・２０ｆそれぞれの位置情報と測定した電波強度を用いて３点測位方式により無線端末１０の位置を第２の現場情報として取得する（Ｓ２５０）。このとき、データ処理部４３は、取得した無線端末１０の位置情報をパラメータとして一方向性関数の演算を行い、演算値Ｈ’を算出する。

【0129】

照合処理部４６は、認証情報抽出部４４が抽出した認証情報から得られる第１の現場情報たる無線端末１０の位置情報と、現場情報管理部４５が特定した第２の現場情報たる無線端末１０の位置情報とを比較照合する（Ｓ２６０）。併せて、照合処理部４６は、認証情報抽出部４４が抽出した演算値Ｈと、データ処理部４３が算出した演算値Ｈ’とを比較照合する。

【0130】

比較照合の結果、第１の現場情報と第２の現場情報とが一致した場合（Ｓ２７０のＹｅｓ）、照合処理部４６は、無線端末１０を現場Ｆに位置する端末として認証し、送受信部４１は、アクセス許可情報を無線端末１０に送信する（Ｓ２８０）。また、演算値Ｈと演算値Ｈ’とが一致すれば、送られてきた認証情報が改竄されていないことが確認される。

【0131】

なお、照合処理部４６は、第１および第２の現場情報同士に比較照合に加えて、認証情報抽出部４４が抽出した認証情報に含まれる生体情報と、端末管理部４７が管理する無線端末１０のユーザ情報とをさらに照合してもよい。すなわち、無線端末１０を操作するユーザが、現場Ｆにおいてサーバ４０へのアクセスを許可されたものであるかをさらに判定して、総合的に無線端末１０を認証してもよい。

【0132】

また、照合処理部４６は、第１および第２の現場情報同士の比較照合や生体情報の比較照合に加えて、送受信部４１が受信した受信信号に含まれる無線端末１０の識別情報と、端末管理部４７が保持する無線端末１０の情報とをさらに照合してもよい。すなわち、無線端末１０が、現場Ｆにおいてサーバ４０へのアクセスを許可された端末であるかをさらに判定して、総合的に無線端末１０を認証してもよい。

【0133】

無線端末１０の送受信部１１がアクセス許可情報を受信すると、送受信部１１はサーバ４０にアクセスして記憶部４２に格納された情報を取得して自己の記憶部１２に保存する（Ｓ２９０）。

【0134】

比較照合の結果、第１の現場情報と第２の現場情報とが一致しない場合（Ｓ２７０のＮｏ）、認証情報の受信待ち状態となる（Ｓ２３０）。

【0135】

ここでは、サーバ４０が無線端末１０を認証する例を説明したが、サーバ４０がセンサ３０を認証する場合も同様の動作により認証することができる。

【0136】

この実施形態の無線通信システムによれば、認証情報を含む引数を逆算困難な一方向性関数を用いて無線端末やセンサを認証するので、成りすましを防ぎ無線機器類による無線通信システムへの不正アクセスを防止することができる。

【0137】

以上説明した無線通信システムや無線通信方法により、作業員は無線端末を通じてネットワークから点検や保守などの作業及び支援に必要な手順書や図書、各種シートをダウンロードすることができる。さらに作業結果や記録は無線端末を通じてネットワークへアップロードが可能となる。センサについては、一定時間間隔で対象設備の計測データを伝送することができ、性能、故障や劣化について診断や予測が可能となる。この時、認証情報の判定は通信毎でも一定時間間隔でも可能である。一定時間間隔の場合、通信毎の認証情報は、生体情報、固有コード、位置情報、照明や音響などの現場Ｆに限定的に存在する現場情報、暗号鍵の１つまたは任意の少数の組み合せとすることで、無線端末やサーバにおける処理時間を短縮することができる。

【0138】

また、無線端末やセンサから送信されるデータは、中継器のいずれかへ無線伝送された後に消去されるよう構成してもよい。特に、無線端末内のデータは誤って消去されることを防止するため、データ送信表示を定期的に行うことが望ましい。

【0139】

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。これら新規な実施形態は，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ともに，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。

【符号の説明】

【0140】

１…無線通信システム、１０…無線端末、２０ａ・・２０ｆ…中継器、３０…センサ、４０…サーバ、Ｆ…現場、Ｒ…通信領域。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】