无线中继仪器、控制装置、无线通信系统以及加入方法与流程

本发明涉及一种无线中继仪器、控制装置、无线通信系统、以及加入方法。

本申请基于2015年8月27日于日本申请的特愿2015-168223主张优先权，在此引用其内容。

背景技术：

下面引用专利、专利申请、专利公报、科学文献等并使其明确，但为了更加充分地对本发明的现有技术进行说明，在此引用它们的内容。

当前，在车间或工厂等中，构建有分散控制系统(DCS：Distributed Control System)，实现高级的自动操作。该分散控制系统是经由通信单元将被称作现场仪器的现场设备(测定器、操作器)和对它们进行控制的控制装置连接的系统。构成这种分散控制系统的基础的通信系统几乎都是通过有线方式进行通信的。近年来，也实现了以SA100.11a、WirelessHART(注册商标)等工业用无线通信标准为基准进行无线通信的无线通信系统。

在这种无线通信系统中，主要从防止安全性下降的角度出发，利用1台管理装置对无线网络进行集中管理。例如，在以上述的ISA100.11a为基准的无线通信系统中，利用被称为系统管理器的管理装置，进行使能够实现无线通信的现场仪器(无线现场仪器)加入无线网络的加入处理(入网处理)、密钥的发布处理、以及通信资源(时隙及通信信道)的分配处理、及其他处理。

日本特开2014-86852号公报中公开了以上述的ISA100.11a、WirelessHART(注册商标)等为基准的无线通信系统的一个例子。具体而言，日本特开2014-86852号公报中公开了下述发明，即，使发送了向无线网络的加入请求的无线设备加入无线网络，在经由无线网络的无线通信完毕的情况下使其从无线网络脱离，由此与当前相比能够使更多的无线设备加入无线网络。

但是，在车间等中设置的现场仪器的数量大致与车间等的规模相应地增减，在大规模的车间等中有时超过1万台。因此，在大规模的车间等中，考虑将来构建大规模的无线网络(例如连接有超过1万台的无线现场仪器等的无线网络)的可能性。然而，当前由1台管理装置对无线网络进行集中管理，因此存在下述问题，即，因下面的理由而难以构建大规模的无线网络。

(1)管理装置的处理能力的极限

能够与无线网络连接的无线现场仪器的数量被管理装置的处理能力限制。为了构建大规模的无线网络，需要实现管理装置的处理能力的提高(例如，搭载更高性能的CPU(中央处理装置)，变更为搭载更多存储器的硬件)。然而，这种管理装置的处理能力的提高存在极限，因此难以构建大规模的无线网络。

(2)无线频带资源的不足

在无线通信系统中，除了已经加入无线网络的无线现场仪器进行数据的发送接收所需的无线频带以外，还需要确保为了进行在下述入网处理中使用的数据的发送接收所需的无线频带，该入网处理是为了使新的无线现场仪器加入无线网络而进行的。如果要使较多的现场仪器加入无线网络，则在加入处理中使用的数据的发送接收所需的无线频带增大。在无线通信系统中能够分配的无线频带有限，因此与为了进行在入网处理中使用的数据的发送接收而分配的无线频带相应地，能够与无线网络连接的无线现场仪器的最大数量会减小。这样，因无线频带资源的不足而难以构建大规模的无线网络。

(3)消耗电力的增大

在上述的入网处理中使用的数据，大多由在无线现场仪器与管理装置之间的通信路径上配置的中继装置(无线路由器)进行中继。如果要使较多的现场仪器加入无线网络，则在入网处理中使用的数据增大，因此中继装置的消耗电力也增大。如果将数据的中继量限制为使得中继装置的消耗电力小于或等于恒定量，则能够加入无线网络的无线现场仪器的数量会受到限制。这样，如果要抑制中继装置的消耗电力的增大，则难以构建大规模的无线网络。

(4)入网处理所需的时间的增加

如上所述，入网处理的数据大多由在无线现场仪器与管理装置之间的通信路径上配置的中继装置(无线路由器)进行中继，因此直至入网处理完毕为止需要某种程度的时间。如果要使超过1万台的无线现场仪器加入无线网络，则直至全部无线现场仪器的入网处理完毕为止需要较长的时间(例如，几天左右)。如果将入网处理所需的时间限制为现实的时间，则能够加入无线网络的无线现场仪器的数量会受到限制。这样，如果限制入网处理所需的时间，则难以构建大规模的无线网络。

技术实现要素：

本发明就是鉴于上述情形而提出的，其目的在于提供能够构建大规模的无线网络的无线中继仪器、控制装置、无线通信系统、以及加入方法。

为了解决上述课题，本发明的无线中继仪器是在进行经由无线网络(N1)的数据的中继的无线中继仪器(12)，所述无线中继仪器的特征在于，，具备：管理部(25)，其对与本机所加入的第1无线网络(N11)不同的第2无线网络(N21、N22)进行管理；以及转送控制部(24)，其将经由所述第2无线网络向本机地址发送来的数据，经由所述第1无线网络而转送至预先设定的转送目标。

另外，本发明的无线中继仪器的特征在于，具备对设定信息(Q1)进行储存的储存部(28)，该设定信息(Q1)是针对加入至所述第2无线网络的无线仪器(11)而设定的。

另外，本发明的无线中继仪器的特征在于，所述管理部利用储存于所述储存部的所述设定信息，进行用于使发送了向所述第2无线网络的加入请求的无线仪器向所述第2无线网络加入的加入处理。

另外，本发明的无线中继仪器的特征在于，所述管理部在发送了所述加入请求的无线仪器的加入处理所需的所述设定信息未储存于所述储存部的情况下，对上级的控制装置(17)发出所述设定信息的发送请求。

另外，本发明的无线中继仪器的特征在于，所述管理部在对发送了所述加入请求的无线仪器的认证失败的情况下，对上级的控制装置(17)发出新的所述设定信息的发送请求。

另外，本发明的无线中继仪器的特征在于，所述管理部将在预先规定的期间内未获得数据的无线仪器的设定信息从所述储存部删除。

这里，本发明的无线中继仪器的特征在于，所述管理部在未获得来自所述无线仪器的数据之后经过了为了对无线通信的切断进行判定而规定的第1期间(T1)、且经过了考虑再次向所述第2无线网络的加入而规定的第2期间(T2)的情况下，将所述无线仪器的设定信息从所述储存部删除。

另外，本发明的无线中继仪器的特征在于，所述管理部基于从上级的控制装置(17)发送来的所述设定信息的删除请求，对储存于所述储存部的所述设定信息进行删除。

另外，本发明的无线中继仪器的特征在于，所述转送控制部基于储存于所述储存部的所述设定信息，进行针对加入至所述第2无线网络的无线仪器的数据的发送接收设定。

另外，本发明的无线中继仪器的特征在于，经由所述第2无线网络而向本机地址发送来的数据被加密，具备加密处理部(23)，该加密处理部(23)对向本机地址发送来的所述数据进行解密，对向所述转送目标转送的所述数据进行加密。

本发明的控制装置是对加入至无线网络(N1)的仪器进行控制的控制装置(17)，其特征在于，对上述任意方案所记载的无线中继仪器(12)提供设定信息，该设定信息是针对加入至所述第2无线网络的无线仪器(11)而设定的。

另外，本发明的控制装置的特征在于，对所述无线中继仪器执行所述设定信息的删除请求。

另外，本发明的控制装置的特征在于，在从所述无线中继仪器转送来的数据中包含表示位于所述无线仪器的邻近位置的所述无线中继仪器的邻近信息的情况下，对由该邻近信息表示的所述无线中继仪器提供发送了该邻近信息的无线仪器的设定信息。

本发明的无线通信系统是能够实现经由无线网络(N1)的无线通信的无线通信系统(1)，其特征在于，具备：上述任一方案所记载的无线中继仪器(12)；管理装置(15)，其进行对所述第1无线网络的管理；以及上述任一方案所记载的控制装置(17)。

这里，本发明的无线通信系统的特征在于，将所述管理装置和所述控制装置形成为1个装置。

另外，本发明的无线通信系统的特征在于，具备网关(16)，该网关(16)设定为所述无线中继仪器的数据的转送目标。

这里，其特征在于，将所述管理装置以及所述控制装置的至少一者和所述网关形成为1个装置。

本发明的加入方法是使无线仪器(11)加入至无线网络(N1)的加入方法，其特征在于，具有：将向所述第2无线网络(N21、N22)的加入请求发送至上述任意方案所记载的无线中继仪器(12)的步骤(SA13、SA21、SD23)；以及利用所述无线中继仪器进行用于使发送了所述加入请求的无线仪器向所述第2无线网络加入的加入处理的步骤(SA14、SA15、SA22、SA23、SD25)。

另外，本发明的加入方法的特征在于，具有下述步骤(SA18)，即，基于来自所述无线中继仪器的发送请求，上级的控制装置(17)将发送了所述加入请求的无线仪器的加入处理所需的设定信息发送至所述无线中继仪器。

或者，本发明的加入方法的特征在于，具有下述步骤(SD18)，即，在从所述无线中继仪器转送来的数据中包含表示位于所述无线仪器的邻近位置的所述无线中继仪器的邻近信息的情况下，对由该邻近信息表示的所述无线中继仪器提供发送了该邻近信息的无线仪器的设定信息。

根据本发明，设置有下述无线中继仪器，该无线中继仪器具备：管理部，其对与本机所加入的第1无线网络不同的第2无线网络进行管理；以及转送控制部，其将经由第2无线网络而向本机地址发送来的数据，经由第1无线网络而转送至预先设定的转送目标，因此具有能够构建大规模的无线网络的效果。

附图说明

通过下面说明的实施方式及附图，使得上述的本发明的特点及优点更加明确。

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的无线通信系统的整体结构的框图。

图2是表示在本发明的一个实施方式的无线通信系统中发布的密钥的图。

图3是表示作为本发明的一个实施方式所涉及的无线中继仪器的无线适配器的要部结构的框图。

图4是表示本发明的一个实施方式所涉及的控制装置的要部结构的框图。

图5是表示在本发明的一个实施方式所涉及的控制装置中储存的设定信息的一个例子的图。

图6是表示在本发明的一个实施方式所涉及的控制装置中储存的递送完毕信息管理表的一个例子的图。

图7是表示本发明的一个实施方式所涉及的加入方法的一个例子的时序图。

图8是表示通过本发明的一个实施方式而进行的设定信息的管理方法的一个例子的时序图。

图9是表示通过本发明的一个实施方式而进行的设定信息的删除方法的一个例子的时序图。

图10是表示本发明的一个实施方式所涉及的移动体的加入方法的一个例子的时序图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的一个实施方式所涉及的无线中继仪器、控制装置、无线通信系统、以及加入方法进行详细说明。

<无线通信系统>

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的无线通信系统的整体结构的框图。如图1所示，本实施方式的无线通信系统1具备无线设备11(无线仪器)、无线适配器12(无线中继仪器)、无线路由器13、基干路由器14、系统管理器15、网关16以及控制装置17。上述结构的无线通信系统1能够通过经由无线网络N1的TDMA(Time Division Multiple Access：时分多址)方式而进行无线通信。

此外，图1中示出了4个无线设备11，在对它们加以区别的情况下称为无线设备11a～11d。另外，图1中示出了2个无线适配器12，在对它们加以区别的情况下称为无线适配器12a、12b。另外，图1中示出了2个基干路由器14，在对它们加以区别的情况下称为基干路由器14a、14b。

该无线通信系统1例如在车间、工厂等(下面，在对它们进行总称的情况下简称为“车间”)中被构建。这里，作为上述车间，除了化学等的工业车间以外，还存在对气田、油田等的井场及其周围进行管理控制的车间；对水力·火力·核能等的发电进行管理控制的车间；对阳光、风力等的环境能源发电进行管理控制的车间；对给排水、堤坝等进行管理控制的车间等。

上述无线网络N1是由设置于车间的仪器(无线设备11、无线适配器12、无线路由器13以及基干路由器14)形成的无线网络。该无线网络N1由主无线网络N11(第1无线网络)、子无线网络N21(第2无线网络)、以及子无线网络N22(第2无线网络)构成。

主无线网络N11是由系统管理器15管理的无线网络。另外，子无线网络N21是由无线适配器12a管理的无线网络，子无线网络N22是由无线适配器12b管理的无线网络。此外，图1中简化了图示，但形成无线网络N1的无线设备11、无线适配器12、无线路由器13以及基干路由器14的数量任意。另外，由无线适配器12管理的子无线网络的数量也任意。

另外，在构建有无线通信系统1的车间，除了上述的无线网络N1以外，还设置有基干网络N2以及控制网络N3。基干网络N2是成为无线通信系统1的基干的有线网络，连接有基干路由器14、系统管理器15、以及网关16。控制网络N3是在基干网络N2的上级设置的有线网络，连接有网关16以及控制装置17。此外，这些基干网络N2以及控制网络N3可以由无线通信网络实现。

无线设备11是设置于车间、且在控制装置17的控制下进行过程控制所需的测定、操作等的现场仪器(无线现场仪器)。具体而言，无线设备11例如是流量计或温度传感器等传感器仪器、流量控制阀或开闭阀等阀仪器、风扇或电机等致动器仪器、对车间内的状况或对象物进行拍摄的照相机或摄像机等摄像设备、对车间内的异响等进行收集或是发出警报声等的麦克或扬声器等音响设备、将各仪器的位置信息输出的位置检测设备、其他设备。该无线设备11以电池为电源而进行省电动作(例如，间歇动作)，能够通过以无线通信标准ISA100.11a为基准的TDMA方式进行无线通信。

此外，如图1所示，将无线设备11a设为加入由系统管理器15管理的主无线网络N11。另外，将无线设备11b设为加入由无线适配器12a管理的子无线网络N21，将无线设备11c、11d设为加入由无线适配器12b管理的子无线网络N22。

另外，为了确保安全性，对无线设备11a～11d分别发布互不相同的密钥K1～K4(在图1中省略图示，参照图2)。图2是表示在本发明的一个实施方式的无线通信系统中发布的密钥的图。此外，在图2中，将无线网络N1、主无线网络N11、子无线网络N21、N22、系统管理器15、以及控制装置17的图示省略。如图2所示，对无线设备11a发布密钥K1，对无线设备11b发布密钥K2，对无线设备11c发布密钥K3，对无线设备11d发布密钥K4。

密钥K1是为了在无线设备11a和网关16之间进行加密通信而使用的密钥。密钥K2是为了在无线设备11b和无线适配器12a之间进行加密通信而使用的密钥。密钥K3是为了在无线设备11c和无线适配器12b之间进行加密通信而使用的密钥，密钥K4是为了在无线设备11d和无线适配器12b之间进行加密通信而使用的密钥。

密钥K1在无线设备11a加入主无线网络N11时由系统管理器15发布。密钥K2在无线设备11b加入子无线网络N21时由无线适配器12a发布。密钥K3、K4在无线设备11c、11d加入子无线网络N22时由无线适配器12b分别发布。

另外，无线设备11a～11d进行数据的发送接收设定。例如对无线设备11a设定网关16作为数据的发送目标，并且设定数据网关16的发送定时(timing)(发送间隔)。对无线设备11b设定无线适配器12a作为数据的发送目标，并且设定数据向无线适配器12a的发送定时(发送间隔)。对无线设备11c、11d设定无线适配器12b作为数据的发送目标，并且设定数据向无线适配器12b的发送定时(发送间隔)。此外，根据无线设备的种类而设定数据的接收定时(接收间隔)。

针对无线设备11a的数据的发送接收设定，在无线设备11a加入主无线网络N11之后由网关16进行。针对无线设备11b的数据的发送接收设定，在无线设备11b加入子无线网络N21之后由无线适配器12a进行。针对无线设备11c、11d的数据的发送接收设定，在无线设备11c、11d加入子无线网络N22之后由无线适配器12b进行。

无线适配器12a、12b加入主无线网络N11，分别进行子无线网络N21、N22的管理，并且进行经由无线网络N1的数据(加密后的数据)的中继。此外，无线适配器12与无线设备11同样地将电池作为电源而进行省电动作(例如，间歇动作)，能够进行以无线通信标准ISA100.11a为基准的无线通信。这里，无线适配器12a、12b对作为无线网络N1的一部分的子无线网络N21、N22进行管理，是为了减轻系统管理器15的处理、并实现对大规模的无线网络的构建。

作为对子无线网络N21的管理，无线适配器12a例如进行针对加入了子无线网络N21的无线设备11b的通信资源(时隙及通信信道)的分配控制、用于使无线设备11b加入子无线网络N21的加入处理(入网处理)、针对无线设备11b的密钥K2的发布等。作为对子无线网络N22的管理，无线适配器12b例如进行针对加入了子无线网络N22的无线设备11c、11d的通信资源的分配控制、用于使无线设备11c、11d加入子无线网络N22的加入处理、针对无线设备11c、11d的密钥K3、K4的发布等。

另外，无线适配器12a针对加入了子无线网络N21的无线设备11b进行前述的数据的发送接收设定，无线适配器12b针对加入了子无线网络N22的无线设备11c、11d进行前述的数据的发送接收设定。而且，无线适配器12a将例如经由子无线网络N21发送至本机地址的数据经由主无线网络N11而转送至预先设定的转送目标(网关16)。此外，无线适配器12a还对经由主无线网络N11发送来的以网关16为目标的数据(例如，从无线设备11a发送来的数据)进行中继。无线适配器12b将经由子无线网络N22发送至本机地址的数据经由主无线网络N11而转送至预先设定的转送目标(网关16)。

无线适配器12a、12b在进行上述转送处理时将向本机地址发送来的数据解密，将解密后的数据再次加密并转送至预先设定的转送目标。进行这种解密及加密是为了确保安全性、且能够在不同的无线网络之间(主无线网络N11与子无线网络N21、N22之间)进行数据转送。

如图2所示，除了前述的密钥K2以外还对无线适配器12a发布密钥K11，除了前述的密钥K3、K4以外还对无线适配器12b发布密钥K12。密钥K11是为了在无线适配器12a和网关16之间进行加密通信而使用的密钥，密钥K12是为了在无线适配器12b和网关16之间进行加密通信而使用的密钥。这些密钥K2～K4、K11、K12基本上是在无线适配器12a、12b加入主无线网络N11时由系统管理器15发布的。但是，密钥K2～K4是在存在来自无线适配器12a、12b的请求(密钥的发送请求)的情况下由控制装置17发布的。此外，后文中对无线适配器12进行详细叙述。

基干路由器14将无线网络N1(主无线网络N11)与基干网络N2连接，对在无线网络N1与基干网络N2之间发送接收的数据进行中继。此外，基干路由器14也进行以上述的无线通信标准ISA100.11a为基准的无线通信。

系统管理器15对经由主无线网络N11而进行的无线通信进行控制。具体而言，进行针对无线适配器12、无线路由器13、基干路由器14、以及网关16的通信资源(时隙及通信信道)的分配控制，通过经由主无线网络N11的TDMA而实现无线通信。另外，系统管理器15进行用于使无线适配器12、无线路由器13、以及基干路由器14加入主无线网络N11的加入处理。此外，系统管理器15在使无线适配器12、无线路由器13、以及基干路由器14加入主无线网络N11时进行前述的密钥K1～K3、K11、K12的发布。

网关16将基干网络N2与控制网络N3连接，对在无线设备11以及系统管理器15等与控制装置17之间发送接收的各种数据进行中继。通过设置该网关16，能够维持安全性、且将基干网络N2与控制网络N3相互连接。网关16针对加入了主无线网络N11的无线设备11a进行前述的数据的发送接收设定。

此外，如图2所示，对网关16发布前述的密钥K1、K11、K12。网关16利用密钥K1对从无线设备11a发送来的数据进行解密并输出至控制装置17。另外，网关16利用密钥K11对从无线适配器12a发送来的数据进行解密并输出至控制装置17，利用密钥K12对从无线适配器12b发送来的数据进行解密并输出至控制装置17。

控制装置17是在无线适配器12的上级设置的控制装置，对无线网络N1中存在的无线设备11以及无线适配器12进行统一控制。例如，控制装置17对管理子无线网络N21的无线适配器12a进行下述设定信息的递送(提供)，该设定信息针对加入了子无线网络N21的无线设备11b而设定。另外，控制装置17对管理子无线网络N22的无线适配器12b进行下述设定信息的递送(提供)，该设定信息针对加入了子无线网络N22的无线设备11c、11d而设定。此外，控制装置17还根据需要而对递送至无线适配器12a、12b的设定信息执行删除请求。此外，后文中对控制装置17进行详细叙述。

<无线中继仪器>

图3是表示作为本发明的一个实施方式所涉及的无线中继仪器的无线适配器的要部结构的框图。如图3所示，无线适配器12具备无线通信部21、数据包中继部22、加密处理部23、网关部24(转送控制部)、系统管理器部25(管理部)、广播发送处理部26、控制部27、以及存储器28(储存部)，进行对子无线网络的管理，并且进行经由无线网络N1的数据的中继。

无线通信部21在控制部27的控制下进行无线信号的发送接收。具体而言，无线通信部21对经由无线网络N1而以无线信号发送来的数据(数据包)进行接收，并且将经由无线网络N1应当发送的数据(数据包)变为无线信号而进行发送。

数据包中继部22在控制部27的控制下对利用无线通信部21发送接收的数据包进行中继处理。具体而言，数据包中继部22在利用无线通信部21接收到的数据包以本机地址为目标的情况下将该数据包输出至加密处理部23，在其地址并非本机地址的情况下将该数据包输出至无线通信部21。另外，数据包中继部22将从加密处理部23输出的数据输出至无线通信部21。例如，无线适配器12a的数据包中继部22将经由子无线网络N21而从无线设备11b发送来的本机地址的数据输出至加密处理部23，将经由主无线网络N11而从无线设备11a发送来的以网关16为目标的数据输出至无线通信部21。另外，将从加密处理部23输出的应当发送至网关16的数据输出至无线通信部21。

加密处理部23在控制部27的控制下利用密钥(图2所示的密钥K2、K11或者密钥K3、K4、K12)进行加密处理。具体而言，加密处理部23将从数据包中继部22输出的数据解密并输出至网关部24，将从网关部24输出的数据加密并输出至数据包中继部22。例如，无线适配器12a的加密处理部23利用密钥K2将经由子无线网络N21而从无线设备11b发送来的本机地址的数据解密并输出至网关部24。另外，利用密钥K11将从网关部24输出的、应当发送至网关16的数据加密并输出至数据包中继部22。

网关部24进行下述转送处理，即，将经由子无线网络向本机地址发送来的数据经由主无线网络N11而转送至预先设定的转送目标(网关16)。另外，网关部24基于在存储器28存储的设定信息Q1而针对加入了子无线网络的无线设备11(图1所示的无线设备11b、或者无线设备11c、11d)进行数据的发送接收设定。

系统管理器部25在控制部27的控制下，利用存储于存储器28的设定信息Q1进行对子无线网络(图1所示的子无线网络N21、或者子无线网络N22)的管理。例如，无线适配器12b的系统管理器部25进行针对无线设备11c、11d的通信资源(时隙及通信信道)的分配控制，通过经由子无线网络N22进行的TDMA而实现无线通信。另外，无线适配器12b的系统管理器部25在发送来向子无线网络N22的加入请求(入网请求)的情况下，利用设定信息Q1进行用于使无线设备11c、11d加入子无线网络N22的加入处理。此外，无线适配器12b的系统管理器部25在使无线设备11c、11d加入子无线网络N22时进行前述的密钥K3、K4的发布。

这里，系统管理器部25在上述加入处理所需的设定信息Q1未存储于存储器28的情况下，对控制装置17发出上述加入处理所需的设定信息Q1的发送请求。另外，系统管理器部25在上述加入处理中执行了加入请求的无线设备的认证失败的情况下，对控制装置17发送相对于该无线设备的新设定信息的发送请求。

另外，系统管理器部25将加入了子无线网络的无线设备中在预先规定的期间内未获得数据的无线仪器的设定信息从存储器28删除。或者，系统管理器部25基于从控制装置17发送来的设定信息的删除请求而对存储于存储器28的设定信息进行删除。进行这种删除处理是为了通过对加入了子无线网络的无线设备进行严格管理而维持安全性，并且有效地灵活运用存储器28的空闲区域。此外，后文中对删除处理进行详细叙述。

广播发送处理部26在控制部27的控制下进行广播(使无线设备11加入子无线网络所需的信息)的发送处理。具体而言，无线适配器12a的广播发送处理部26发送用于使无线设备11加入子无线网络N21的广播，无线适配器12b的广播发送处理部26发送用于使无线设备11加入子无线网络N22的广播。此外，广播通过广播发送处理部26的处理而被从无线适配器12定期地发送。

控制部27对无线适配器12的动作进行统一控制。例如，控制部27对无线通信部21～网关部24进行控制，对向本机地址发送来的数据进行转送处理。另外，控制部27对系统管理器部25进行控制，进行对子无线网络的管理，对广播发送处理部26进行控制而发送广播。此外，控制部27还进行将从加密处理部23输出至网关部24的数据累积于存储器28的控制。此外，控制部27具备计时器27a，利用该计时器27a对时间进行测量。

存储器28例如是非易失性的半导体存储器，对设定信息Q1进行存储，并且对在控制部27的控制下从加密处理部23输出至网关部24的数据等进行存储。存储于存储器28的设定信息Q1是针对加入子无线网络的无线设备11而设定的信息，例如包含下面示出的信息。

·识别信息…为了识别各无线设备而分配的标识符

·入网密钥…在子无线网络的加入处理中使用的认证密钥

·更新周期…进行数据的发送接收的周期

·设备信息…表示各无线设备的特征的信息

·传感器数量…表示无线设备所保持的传感器的数量的信息

·通信链接信息…表示通信定时的信息

·废弃时间信息…表示将脱离的无线设备的设定信息删除的时间的信息

<控制装置>

图4是表示本发明的一个实施方式所涉及的控制装置的要部结构的框图。如图4所示，控制装置17具备通信部31、储存装置32、以及控制部33，对存在于无线网络N1中的无线设备11以及无线适配器12进行统一控制。

通信部31在控制部33的控制下进行各种数据(数据包)的发送接收。具体而言，通信部31接收从网关16输出的、解密后的数据，并且将包含应当递送的设定信息的数据向无线适配器12发送。储存装置32例如具备非易失性的半导体存储器，对设定信息Q以及递送完毕信息管理表TB进行储存。

在储存装置32储存的设定信息Q，是与在无线适配器12的存储器28存储的设定信息Q1相同的信息。但是，在无线适配器12的存储器28存储的设定信息Q1限定于针对加入由无线适配器12管理的子无线网络的无线设备而设定，与此相对，在储存装置32储存的设定信息Q是针对在无线通信系统1中使用的全部无线设备的，在这一点上有所不同。

图5是表示在本发明的一个实施方式所涉及的控制装置储存的设定信息的一个例子的图。图5中例示的设定信息Q是针对每个无线设备而储存前述的“识别信息”、“入网密钥”、“更新周期”、“设备信息”、以及“传感器数量”的信息。此外，为了容易理解，假设在图5所示的词条E1～E4储存的设定信息分别为无线设备11a～11d的设定信息。例如，储存于词条E1的无线设备11a的设定信息，作为“识别信息”而储存有“AA”，作为“入网密钥”而储存有“KEY-A”，作为“更新周期”而储存有“1秒”，作为“设备信息”而储存有“温度传感器”，作为“传感器数量”而储存有“1”。

递送完毕信息管理表TB是用于对储存于储存装置32的设定信息Q中已经递送至无线适配器12的设定信息进行管理的表。图6是表示在本发明的一个实施方式所涉及的控制装置储存的递送完毕信息管理表的一个例子的图。如图5所示，递送完毕信息管理表TB是使递送有设定信息的无线设备11的识别信息与无线适配器12的识别信息(适配器识别信息)相关联的表。

例如，在图1所示的无线设备11b的设定信息被递送至无线适配器12a的情况下，如图6所示，使无线设备11b的识别信息“BB”与无线适配器12a的适配器识别信息“aaaa”相关联。另外，在图1所示的无线设备11c、11d的设定信息被递送至无线适配器12b的情况下，如图6所示，使无线设备11c的识别信息“CC”及无线设备11d的识别信息“DD”与无线适配器12b的适配器识别信息“bbbb”相关联。

控制部33对控制装置17的动作进行统一控制。该控制部33具备检索部33a以及递送部33b，根据来自无线适配器12的发送请求而对设定信息进行递送。检索部33a在设定信息的发送请求从无线适配器12发送来的情况下，基于该发送请求对储存于储存装置32的设定信息Q进行检索。递送部33b将由检索部33a检索到的设定信息递送至发送了设定信息的发送请求的无线适配器12。此外，设定信息的递送以前述的词条(例如词条E1～E4)为单位而进行。另外，控制部33参照递送完毕信息管理表TB而针对无线适配器12执行设定信息的删除请求。此外，后文中对由控制装置17进行的动作进行详细叙述。

<加入方法>

图7是表示本发明的一个实施方式所涉及的加入方法的一个例子的时序图。此外，这里，图1所示的无线设备11a设为从由系统管理器15管理的主无线网络N11脱离，以该无线设备11a加入由无线适配器12a管理的子无线网络N21的情况下的动作为例进行说明。另外，如图1所示，假设在子无线网络N21仅加入有无线设备11b，只有无线设备11b的设定信息(在图5所示的词条E2储存的设定信息)作为设定信息Q1而存储于无线适配器12a的存储器28。

如图7所示，从无线适配器12a以恒定的周期定期地发送广播的数据包(步骤SA10)。如果由在车间中进行作业的作业员接通无线设备11a的电源，则无线设备11a变为广播的等待接收状态(Discovery状态)(步骤SA11)。如果由无线设备11a接收来自无线适配器12a的广播(步骤SA12)，则从无线设备11a对无线适配器12a发送向子无线网络N21的加入请求(入网请求)(步骤SA13)。此外，该加入请求中包含无线设备11a的识别信息“AA”(参照图5)。

如果接收来自无线设备11a的加入请求，则无线适配器12a的系统管理器部25(参照图3)将来自无线适配器11a的加入请求中包含的无线设备11a的识别信息“AA”作为关键字，对存储于存储器28的设定信息Q1进行检索(步骤SA14)。如前所述，在无线适配器12a的存储器28存储的设定信息Q1中仅包含无线设备11b的设定信息。因此，无线适配器12a的系统管理器部25判断为不存在无线设备11a的设定信息，暂时拒绝无线设备11a的加入请求(步骤SA15)。

接着，无线适配器12a的系统管理器部25对控制装置17发送无线设备11a的设定信息的发送请求(步骤SA16)。此外，该发送请求中包含无线设备11a的识别信息“AA”。如果接收来自无线适配器12a的发送请求，则控制装置17的检索部33a(参照图4)将来自无线适配器12a的发送请求中包含的无线设备11a的识别信息“AA”作为关键字，对储存于储存装置32的设定信息Q进行检索，获得含有识别信息“AA”的设定信息(在图5所示的词条E1储存的设定信息)(步骤SA17)。利用控制装置17的检索部33a获得的设定信息被输出至递送部33b，并由递送部33b递送至无线适配器12a(步骤SA18)。

如果接收由控制装置17的递送部33b递送的设定信息，则无线适配器12a的系统管理器部25将接收到的设定信息作为设定信息Q1存储于存储器28(步骤SA19)。由此，除了无线设备11b的设定信息以外，在存储器28存储的设定信息Q1还包含无线设备11a的设定信息。由此，从控制装置17对无线适配器12a进行暂时被拒绝了向子无线网络N21的加入的无线设备11a的设定信息的递送。

另一方面，如果无线设备11a向子无线网络N21的加入被拒绝，则再次变为广播的等待接收状态。如果由无线设备11a接收来自无线适配器12a的广播(步骤SA20)，则从无线设备11a对无线适配器12a再次发送向子无线网络N21的加入请求(步骤SA21)。如果接收来自无线设备11a的加入请求，则无线适配器12a的系统管理器部25再次对无线设备11a的设定信息是否包含于在存储器28存储的设定信息Q1中进行检索(步骤SA22)。

通过前述处理(步骤SA18、SA19的处理)而将无线设备11a的设定信息从控制装置17递送至无线适配器12a。因此，无线适配器12a的系统管理器部25判断为存在无线设备11a的设定信息，许可无线设备11a的加入请求(步骤SA23)。而且，由无线适配器12a的系统管理器部25对使用了设定信息的无线设备11a进行认证处理，在认证处理结束之后利用无线适配器12a的网关部24对使用了设定信息的无线设备11a进行发送接收设定(步骤SA24)。例如，将无线设备11a的更新周期设定为“1秒”。

如果以上处理完毕，则无线设备11a变为加入至子无线网络N21的状态(步骤SA25)。于是，从无线设备11a对以无线适配器12a为目标的传感器数据(利用无线设备11a测定的表示流量、温度、以及压力等的数据)进行发送(步骤SA26)。该传感器数据由无线适配器12a的无线通信部21接收，在利用加密处理部23暂时解密之后利用网关部24进行转送处理，在利用加密处理部23再次加密之后向网关16转送。从无线适配器12a转送的数据在由网关16接收并解密之后被输出至控制装置17(步骤SA27)。此后，在对无线设备11a设定的更新周期内，将传感器数据从无线设备11a依次发送至控制装置17。

此外，在图7所示的例子中，在判断为不存在无线设备11a的设定信息的情况下，无线适配器12a在暂时拒绝无线设备11a的加入请求之后，对控制装置17发出无线设备11a的设定信息的发送请求。然而，在这种情况下，无线适配器12a可以不拒绝无线设备11a的加入请求而预先使其等待，在该期间获取无线设备11a的设定信息，许可无线设备11a的加入请求。

另外，在图7所示的例子中，在判断为不存在无线设备11a的设定信息的情况下，无线适配器12a对控制装置17发出无线设备11a的设定信息的发送请求。然而，在存在无线设备11a的设定信息、但对无线设备11a的认证失败的情况下(例如，入网密钥不一致的情况下)，无线适配器12a也可以对控制装置17发出无线设备11a的新设定信息的发送请求。

<设定信息的管理方法>

下面，对无线适配器管理无线设备的设定信息的管理方法进行说明。图8是表示通过本发明的一个实施方式而进行的设定信息的管理方法的一个例子的时序图。此外，这里，以将通过前述的加入方法而加入子无线网络N21的无线设备11a的电源断开的情况下的动作为例进行说明。进行这种管理是为了通过对加入至子无线网络N21的无线设备11a严格进行管理而维持安全性，并有效地灵活运用无线适配器12a的存储器28的空闲区域。此外，在初始状态下，无线设备11a、11b加入子无线网络N21，这些无线设备11a、11b的设定信息作为设定信息Q1而存储于无线适配器12a的存储器28。

如图8所示，从无线设备11a以对无线设备11a设定的更新周期依次对以无线适配器12a为目标的传感器数据进行发送(步骤SB11)。该传感器数据经由无线适配器12a而依次发送至控制装置17(步骤SB12)。这里，假设由在车间进行作业的作业员将无线设备11a的电源断开(步骤SB13)。这样，使对来自无线设备11a的传感器数据的发送停止。

如果无线适配器12a的控制部27变得无法接收来自无线设备11a的传感器数据，则为了判定与无线设备11a之间的无线通信是否被切断而使计时器27a执行动作。在即使在使计时器27a执行动作之后经过了预先规定的期间T1(例如，5分钟左右：第1期间)也无法获得来自无线设备11a的传感器数据的情况下，无线适配器12a的控制部27判定为与无线设备11a之间的通信被切断(步骤SB14)。此外，在该时刻，来自无线设备11a的加入请求有可能被发送来，因此无线适配器12a的系统管理器部25不进行无线设备11a的设定信息的删除。

在判定为与无线设备11a之间的通信被切断的情况下，无线适配器12a的控制部27再次使计时器27a动作。在即使在使计时器27a再次执行动作之后经过了考虑来自无线设备11a的再次的加入请求而规定的期间T2(例如，30分钟～1小时左右：第2期间)也在未接收到来自无线设备11a的加入请求的情况下，无线适配器12a的系统管理器部25将无线设备11a的设定信息从存储于存储器28的设定信息Q1中删除(步骤SB15)。由此，从无线适配器12a所管理的子无线网络N21脱离的无线设备11a的设定信息被从无线适配器12a删除。

此外，在图8所示的例子中，在变得无法获得来自无线设备11a的数据之后经过了期间T1、T2之后，无线适配器12a将无线设备11a的设定信息删除。然而，无线适配器12a可以在接收到无线设备的加入请求的情况下，在存储器28中不存在空余容量时，将未加入至子无线网络N21的无线设备的设定信息删除。

<设定信息的删除方法>

下面，对控制装置17使无线适配器将无线设备的设定信息删除的删除方法进行说明。图9是表示通过本发明的一个实施方式而进行的设定信息的删除方法的一个例子的时序图。此外，这里，以通过前述的加入方法加入至子无线网络N21的无线设备11a从子无线网络N21脱离，加入至无线适配器12b所管理的子无线网络N22的情况下的动作为例进行说明。控制装置17使无线适配器将无线设备的设定信息删除，是基于与前述的管理方法同样的理由。

此外，为了使说明变得简单，在初始状态下，设为无线设备11a、11b加入至子无线网络N21、无线设备未加入至子无线网络N22。因此，设为无线设备11a、11b的设定信息作为设定信息Q1而存储于无线适配器12a的存储器28，设定信息Q1未存储于无线适配器12b的存储器28。另外，在控制装置17的储存装置32对递送完毕信息管理表TB进行储存，该递送完毕信息管理表TB使得无线设备11a的识别信息“AA”以及无线设备11b的识别信息“BB”与无线适配器12a的适配器识别信息“aaaa”相关联。

如图9所示，从无线设备11a以对无线设备11a设定的更新周期依次对以无线适配器12a为目标的传感器数据进行发送(步骤SC11)。该传感器数据经由无线适配器12a而依次发送至控制装置17(步骤SC12)。这里，设为无线设备11a中产生某种异常而将无线设备11a的电源断开(步骤SC13)。于是，使对来自无线设备11a的传感器数据的发送停止。此外，如图9所示，从无线适配器12b以恒定的周期定期地发送广播的数据包(步骤SC14)。

在产生上述异常之后，由在车间进行作业的作业员接通无线设备11a的电源、或者无线设备11a自动复原而使得电源自动接通(步骤SC15)。于是，无线设备11a变为广播的等待接收状态。如果来自无线适配器12b的广播由无线设备11a接收(步骤SC16)，则从无线设备11a对无线适配器12b发送向子无线网络N22的加入请求(步骤SC17)。此外，该加入请求中包含无线设备11a的识别信息“AA”(参照图5)。

如果接收来自无线设备11a的加入请求，则无线适配器12b的系统管理器部25将在来自无线设备11a的加入请求中包含的无线设备11a的识别信息“AA”作为关键字，对存储于存储器28的设定信息Q1进行检索(步骤SC18)。如前所述，在无线适配器12b的存储器28未存储设定信息Q1，因此无线适配器12b的系统管理器部25暂时拒绝无线设备11a的加入请求(步骤SC19)。

接着，无线适配器12b的系统管理器部25对控制装置17发送无线设备11a的设定信息的发送请求(步骤SC20)。此外，该发送请求中包含无线设备11a的识别信息“AA”。如果接收到来自无线适配器12b的发送请求，则由控制装置17的检索部33a对储存于储存装置32的设定信息Q进行检索，利用递送部33b将所获得的无线设备11a的设定信息(在图5所示的词条E1储存的设定信息)递送至无线适配器12b(步骤SC21)。这里，控制装置17的控制部33使储存装置32的递送完毕信息管理表TB对使得无线设备11a的识别信息“AA”与无线适配器12b的适配器识别信息“bbbb”相关联的信息进行储存(步骤SC22)。

接着，控制装置17的控制部33将进行了设定信息的递送的无线设备11a的识别信息“AA”作为关键字而对储存于储存装置32的设定信息Q进行检索。通过该检索而获得使得无线设备11a的识别信息“AA”与无线适配器12a的识别信息“aaaa”相关联的信息(先递送的信息)、以及使得无线设备11a的识别信息“AA”与无线适配器12b的识别信息“bbbb”相关联的信息(新递送的信息)。

这样，控制装置17的控制部33基于先递送的信息，对无线适配器12a发送请求无线设备11a的设定信息的删除的删除请求(步骤SC23)。如果接收来自控制装置17的删除请求，则无线适配器12a的系统管理器部25将无线设备11a的设定信息从存储于存储器28的设定信息Q1中删除(步骤SC24)。

另外，控制装置17的控制部33进行下述处理，即，将使得无线设备11a的识别信息“AA”与无线适配器12a的识别信息“aaaa”相关联的信息(先递送的信息)从储存装置32的递送完毕信息管理表TB中删除(步骤SC25)。由此，在无线设备11a的设定信息重新递送至无线适配器12b的情况下，将以往递送至无线适配器12a的设定信息删除，且对在控制装置17的储存装置32储存的递送完毕信息管理表TB的内容进行更新。

<移动体的加入方法>

下面，对使作为移动体的无线设备加入至子无线网络的方法进行说明。图10是表示本发明的一个实施方式所涉及的移动体的加入方法的一个例子的时序图。此外，这里，以作为加入至子无线网络N21的移动体的无线设备11a通过移动而从子无线网络N21脱离，加入至无线适配器12b所管理的子无线网络N22的情况下的动作为例进行说明。此外，作为移动体的无线设备11a例如为移动噪声计。

此外，为了使说明简单，在初始状态下，与上述的“设定信息的删除方法”同样地设为无线设备11a、11b加入至子无线网络N21、且无线设备未加入至子无线网络N22。因此，设为在无线适配器12a的存储器28作为设定信息Q1而存储有无线设备11a、11b的设定信息，在无线适配器12b的存储器28未存储设定信息Q1。另外，设为在控制装置17的储存装置32储存有递送完毕信息管理表TB，该递送完毕信息管理表TB使得无线设备11a的识别信息“AA”以及无线设备11b的识别信息“BB”与无线适配器12a的适配器识别信息“aaaa”相关联。

如图10所示，从作为移动体的无线设备11a以对无线设备11a设定的更新周期依次对以无线适配器12a为目标的传感器数据进行发送(步骤SD11)。该传感器数据经由无线适配器12a而依次发送至控制装置17(步骤SD12)。无线设备11a一边移动一边进行传感器数据的发送，逐渐接近无线适配器12b并进入能够接收来自无线适配器12b的无线信号的区域。此外，如图10所示，从无线适配器12b以恒定的周期定期地发送广播的数据包(步骤SD13)。此外，从无线适配器12b发送的广播中包含无线适配器12b的适配器识别信息“bbbb”。

如果由无线设备11a接收来自无线适配器12b的广播(步骤SD14)，则来自无线适配器12b的广播中包含的、包含适配器识别信息“bbbb”在内的邻近信息被向无线适配器12a发送(步骤SD15)。上述邻近信息是表示位于无线设备的邻近位置的无线适配器的信息，由无线通信标准ISA100.11a规定。此外，这里的邻近信息是表示位于无线设备11a的邻近位置的无线适配器12b的信息。该邻近信息经由无线适配器12a发送至控制装置17(步骤SD16)。此外，除了无线适配器12b的适配器识别信息“bbbb”以外，从无线适配器12a发送至控制装置17的邻近信息中还包含发送了邻近信息的无线设备11a的识别信息“AA”。

如果接收到来自无线适配器12a的邻近信息，则控制装置17的控制部33参照在储存装置32储存的递送完毕信息管理表TB，判断发送了邻近信息的无线设备11a的设定信息是否被递送至无线适配器12b(步骤SD17)。这里，无线设备11a的设定信息未被递送至无线适配器12b。因此，控制装置17的控制部33使检索部33a对无线设备11a的设定信息进行检索，使递送部33b对利用检索部33a而获得的无线设备11a的设定信息进行递送(步骤SD18)。而且，对于使得无线设备11a的识别信息“AA”与无线适配器12b的适配器识别信息“bbbb”相关联的信息，控制装置17的控制部33将其储存于储存装置32的递送完毕信息管理表TB(步骤SD19)。

如果无线设备11a继续移动而使得无线设备11a从能够接收来自无线适配器12a的无线信号的区域离开，则如图10所示，产生传感器数据的发送错误(步骤SD20)。如果产生预先规定次数的该发送错误，则无线设备11a判断为与无线适配器12a之间的无线通信被切断，变为广播的等待接收状态(步骤SD21)。

如果由无线设备11a接收来自无线适配器12b的广播(步骤SD22)，则从无线设备11a对无线适配器12b发送向子无线网络N22的加入请求(步骤SD23)。如果接收到来自无线设备11a的加入请求，则无线适配器12b的系统管理器部25对无线设备11a的设定信息是否包含于在存储器28存储的设定信息Q1中进行检索(步骤SD24)。

通过前述处理(步骤SD18的处理)，使得无线设备11a的设定信息已经被从控制装置17递送至无线适配器12b，因此无线适配器12b的系统管理器部25立即许可无线设备11a的加入请求(步骤SD25)。这样，基于从无线设备11a发送的邻近信息，预先将无线设备11a的设定信息从控制装置17递送至无线适配器12b，在无线设备11a加入子无线网络N22时，由无线适配器12b立即许可加入。因此，能够使作为移动体的无线适配器12b迅速加入至子无线网络N22。

如上所述，在本实施方式中，将具备网关部24以及系统管理器部25的无线适配器12(12a、12b)设置于无线网络N1内，无线适配器12a、12b分别对与本机所加入的主无线网络N11不同的子无线网络N21、N22进行管理，并且将经由子无线网络N21、N22向本机地址发送来的数据经由主无线网络N11而转送至预先设定的转送目标(网关16)。因此，能够减轻系统管理器15的处理，能够构建大规模的无线网络。

另外，在本实施方式中，对子无线网络N21、N22进行管理的无线适配器12a、12b分别进行针对子无线网络N21、N22的加入处理。因此，为了使无线设备加入至子无线网络N21、N22而进行的加入处理所需的无线频带，只要在子无线网络N21、N22各自的内部得到确保即可，不会消耗主无线网络N11中的无线频带，因而由此也能够构建大规模的无线网络。

另外，对子无线网络N21、N22进行管理的无线适配器12a、12b分别进行针对子无线网络N21、N22的加入处理，从而不会导致在无线适配器12a、12b与系统管理器15之间的路径上配置的中继装置(无线路由器)的消耗电力的增大。另外，还能够在短时间内进行针对子无线网络N21、N22的加入处理。由此，能够构建大规模的无线网络。

以上对本发明的一个实施方式所涉及的无线中继仪器、控制装置、无线通信系统、以及加入方法进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，能够在本发明的范围内自由地变更。例如，在上述实施方式中，经由主无线网络N11的无线通信中所使用的通信协议、经由子无线网络N21的无线通信中所使用的通信协议、以及经由子无线网络N22的无线通信中所使用的通信协议可以相同，也可以不同。

具体而言，在上述实施方式中，经由主无线网络N11的无线通信中所使用的通信协议、以及经由子无线网络N21、N22的无线通信中所使用的通信协议，均是以无线通信标准ISA100.11a为基准的通信协议。然而，例如可以将经由主无线网络N11的无线通信中所使用的通信协议设为以无线通信标准ISA100.11a为基准的通信协议，将经由子无线网络N21、N22的无线通信中所使用的通信协议设为以WirelessHART(注册商标)或者ZigBee(注册商标)为基准的通信协议。

另外，在上述实施方式中，对基干路由器14、系统管理器15、网关16、以及控制装置17分别作为不同的装置而实现的例子进行了说明。然而，还能够使这些部件中的任意的大于或等于2个的装置作为1个装置而实现。

在本说明书中，“前、后、上、下、右、左、垂直、水平、下、横、行以及列”等的表示方向的词语，是指本发明的装置中的这些方向。因此，本发明的说明书中的这些词语应当在本发明的装置中相对地进行解释。

本说明书中使用的“大体”、“大约”、“大致”等表示程度的词语代表在不会显著地改变最终结果的范围内，存在合理范围的波动。因此，“大致相等”这类词语也包含“完全相等”的情况。

“构成”这一词语用于表示包含为了执行功能而构成的硬件及编程后的软件在内的设备的结构、要素、部分。

并且，技术方案中表述为“方法加功能”的词语，应当包含能够用于执行本发明所具有的功能的所有构造。

“部”这一用语为了记述构成为执行所需的功能/编程后的硬件及软件的构件、部件或者零件而使用。作为该硬件的代表例而包含装置及电路，但并不限定于此。

以上对本发明的优选实施方式进行了说明、举例论证，但这些实施方式毕竟是发明的示例，不应进行限定性的考虑，能够在不脱离本发明的范围的范围内进行追加、删除、置换以及其他变更。即，本发明并未由前述实施方式限定，而是由所附的权利要求书来限定。