无线中继装置、无线通信系统以及无线中继方法

无线中继装置、无线通信系统以及无线中继方法
【专利摘要】本发明的一个方式的对经由无线网络的、被加密的数据进行中继的无线中继装置具备：转送控制部，其将经由所述无线网络而向本装置地址发送来的第1数据作为第2数据，经由所述无线网络而转送至预先设定的转送目标；以及加密处理部，其将所述第1数据解密而输出至所述转送控制部，并且将由所述转送控制部转送的所述第2数据加密。
【专利说明】
无线中继装置、无线通信系统以及无线中继方法
技术领域
[0001]本发明涉及无线中继装置、无线通信系统以及无线中继方法。
[0002]本申请基于2015年3月31日于日本申请的特愿2015-073056主张优先权，在此引用其内容。
【背景技术】
[0003]当前，在车间或工厂等中，构建有分散控制系统(DCS:Distributed ControlSystem)，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)和进行它们的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SA100.1la或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。
[0004]在这种无线通信系统中，需要确保安全，因此常见使用加密技术将经由无线网络而通信的各种数据加密。例如，在以上述的ISA100.1la为基准的无线通信系统中，由进行无线网络的管理的管理装置使用对各现场仪器发布的密钥而进行加密。对各现场仪器发布的密钥互不相同，因此确保高的安全性。
[0005]非专利文献1(山本周二等3人，“世界初ISA100.1la準拠无线—少K仪器”，横河技報，Vo 1.53，N0.2，2010)中，公开了以上述的I SAl 00.1 Ia为基准的无线通信系统的概要。另外，非专利文献I中公开了将网关功能、系统管理功能(系统管理器)以及安全管理功能(安全管理器)等一体化而得到的网关。在该网关中，利用安全管理功能进行安全密钥(密钥)的发布以及更新。
[0006]在上述的非专利文献I所公开的无线通信系统中，对经由无线网络而通信的数据进行加密以及解密的密钥设置于现场仪器和网关。因此，在现场仪器和网关之间的路径所配置的仪器(例如，无线路由器)中，无法对被加密的数据进行解密而参照。
[0007]在上述的非专利文献I所公开的无线通信系统中，作为操作员在现场对利用现场仪器得到的各种数据(测定数据、显示设备的状态的数据等)进行参照的方法可以想到以下两个方法。
[0008](I)使用便携终端装置的第I方法
[0009]操作员对能够与现场仪器通信的便携终端装置进行操作，在与现场仪器之间进行通信，使从现场仪器得到的数据显示于便携终端装置的方法。
[0010](2)向显示装置进行数据转送的第2方法
[0011]将从现场仪器发送至网关的数据从网关转送至显示装置(例如，能够进行无线通信且具有便携性的显示装置)而进行显示的方法。
[0012]对于上述的第I方法，需要操作员赶赴现场仪器的设置场所，对便携终端装置进行操作而从现场仪器获取数据的作业。因此，为了从多个现场仪器得到数据，需要针对每个现场仪器重复上述的作业。另外，有时现场仪器设置于操作员难以接近的场所，有时上述的作业难以进行。由此，可以认为上述的第I方法在作业性方面存在困难。
[0013]对于上述的第2方法，需要将从现场仪器经由无线网络而发送至网关(或者，上级的控制系统)的数据再次经由无线网络而转送至显示装置，因此会不必要地消耗通信资源(例如，通信频带)。另外，在现场仪器或无线路由器以电池为电源的情况下，电池的消耗会变快。由此，可以认为上述的第2方法会不必要地消耗通信资源或电池。
[0014]并且，在上述的非专利文献I所公开的无线通信系统中，在对无线网络进行管理的系统管理器中发生了故障的情况下，现场仪器等从由系统管理器进行管理的无线网络脱离。这样，在上述的第2方法中，无法进行从现场仪器向网关的数据发送、以及从网关向显示装置的数据转送。由此，可以认为对于上述的第2方法，如果在系统管理器中发生故障，则无法在现场对利用现场仪器得到的各种数据进行参照。

【发明内容】

[0015]本发明的一个方式提供给一种无线中继装置、无线通信系统、以及无线中继方法，能够抑制通信资源以及电池的不必要的消耗，并且对经由无线网络而通信的、被加密的数据进行参照。
[0016]本发明的一个方式的对经由无线网络的、被加密的数据进行中继的无线中继装置可以具备:转送控制部，其将经由所述无线网络而向本装置地址发送来的第I数据作为第2数据，经由所述无线网络而转送至预先设定的转送目标；以及加密处理部，其将所述第I数据解密而输出至所述转送控制部，并且将由所述转送控制部转送的所述第2数据加密。
[0017]上述的无线中继装置还可以具备第I储存部，其对从所述加密处理部输出至所述转送控制部的、被解密的所述第I数据进行储存。
[0018]上述的无线中继装置中，所述转送控制部可以在满足了预先设定的转送条件的情况下，将所述第I储存部所储存的所述第I数据读出，作为所述第2数据而进行转送。
[0019]上述的无线中继装置还可以具备:外部仪器能够连接的接口部；以及控制部，其基于来自与所述接口部连接的所述外部仪器的请求，将所述第I储存部所储存的所述第I数据读出而输出至所述接口部。
[0020]上述的无线中继装置还可以具备管理部，其对与本装置所加入的第I无线网络不同的第2无线网络进行管理。
[0021]上述的无线中继装置还可以具备第2储存部，其对在所述管理部中使用的网络管理信息进行储存，以用于对所述第2无线网络进行管理。
[0022]上述的无线中继装置还可以具备第3储存部，其储存发送接收设定信息，该发送接收设定信息对经由所述第2无线网络的数据的发送接收定时进行规定。所述转送控制部可以基于所述第3储存部所储存的所述发送接收设定信息，进行针对数据的发送源以及发送目标的发送接收设定。
[0023]上述的无线中继装置还可以具备:外部仪器能够连接的接口部；以及控制部，其基于来自与所述接口部连接的所述外部仪器的请求，将所述第I储存部所储存的所述第I数据、所述第2储存部所储存的所述网络管理信息、以及所述第3储存部所储存的所述发送接收设定信息中的至少一个读出而输出至所述接口部。
[0024]上述的无线中继装置中，所述转送控制部可以使用与在经由所述第I无线网络的无线通信中使用的通信协议不同的通信协议，进行经由所述第2无线网络的通信。
[0025]上述的无线中继装置中，所述管理部可以在发送来向所述第2无线网络的加入请求的情况下，进行加入处理，该加入处理用于使已将所述加入请求发送的无线仪器向所述第2无线网络加入。
[0026]上述的无线中继装置中，所述加密处理部可以使用针对每个所述第I数据的发送源而不同的密钥将所述第I数据解密，使用针对所述第2数据的转送目标而不同的密钥将所述第2数据加密。
[0027]上述的无线中继装置中，所述转送控制部可以参照转送表而进行转送控制，该转送表是将所述第I数据的发送源和所述第2数据的转送目标相关联而得到的。
[0028]本发明的一个方式的可以进行经由无线网络的无线通信的无线通信系统可以具备:对经由所述无线网络的、被加密的数据进行中继的上述的无线中继装置；以及在所述无线中继装置中被设定为所述第2数据的发送目标之一的网关。
[0029]上述的无线通信系统中，所述网关可以针对所述无线中继装置，进行转送表的设定，该转送是将所述第I数据的发送源和所述第2数据的转送目标相关联而得到的。
[0030]本发明的一个方式的对经由无线网络的、被加密的数据进行中继的无线中继方法可以具有:接收经由所述无线网络而发送来的无线中继装置地址的第I数据的第I步骤;将在所述第I步骤中接收到的所述第I数据解密的第2步骤;进行用于将在所述第2步骤中已解密的所述第I数据转送至预先设定的转送目标的处理的第3步骤;将被进行所述第3步骤的处理的所述第I数据加密而设为第2数据的第4步骤；以及将所述第2数据发送至所述无线网络的第5步骤。
[0031]发明的效果
[0032]根据本发明的一个方式，将无线中继装置设置于无线网络内，该无线中继装置将经由无线网络而向本装置地址发送来的第I数据解密，再次加密后经由无线网络而作为第2数据发送至预先设定的转送目标，由此，能够抑制通信资源以及电池的不必要的消耗，并且能够对经由无线网络而通信的、被加密的数据进行参照。
【附图说明】
[0033]图1是表示本发明的第I实施方式所涉及的无线通信系统的整体结构的框图。
[0034]图2是表示作为本发明的第I实施方式所涉及的无线中继装置的无线适配器的要部结构的框图。
[0035]图3是表示本发明的第I实施方式所涉及的无线中继方法的一个例子的流程图。
[0036]图4是表示本发明的第2实施方式所涉及的无线通信系统的整体结构的框图。
[0037]图5是表示作为本发明的第2实施方式所涉及的无线中继装置的无线适配器的要部结构的框图。
[0038]图6是表示作为本发明的第2实施方式所涉及的无线中继装置的无线适配器的故障修复时的动作的流程图。
【具体实施方式】
[0039]下面，参照附图详细地说明本发明的几个实施方式所涉及的无线中继装置、无线通信系统、以及无线中继方法。
[0040]〔第I实施方式〕
[0041]〈无线通信系统〉
[0042]图1是表示本发明的第I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I例如具备无线设备U、无线适配器12(无线中继装置)、基干路由器13、系统管理器14、网关15、以及监视控制装置16。该结构的无线通信系统I能够利用经由了无线网络NI的TDMA(Time Divis1n Multiple Access:时分多址)方式进行无线通信。
[0043]该无线通信系统I例如构建于车间或工厂等(以下，在对它们进行总称的情况下，简称为“车间”)。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。
[0044]上述的无线网络NI是下述无线网络，S卩，由在车间的现场所设置的仪器(无线设备
11、无线适配器12、以及基干路由器13)形成，由系统管理器14进行管理。图1中，对图示进行了简化，但形成无线网络NI的无线设备11、无线适配器12、以及基干路由器13的数量任意。
[0045]另外，在构建有无线通信系统I的车间，除了上述的无线网络NI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I的基干的有线网络，将基干路由器13、系统管理器14、以及网关15连接。控制网络N3是在基干网络N2的上级设置的有线网络，将网关15以及监视控制装置16连接。这些基干网络N2以及控制网络N3也可以由无线通信网络实现。
[0046]无线设备11是下述现场仪器(无线现场仪器)，即，设置于车间的现场，在监视控制装置16的控制下进行过程控制所需的测定、操作等。具体而言，无线设备11例如是:流量计、温度传感器等传感器设备;流量控制阀、开闭阀等阀设备;风扇、电动机等致动设备;对车间内的状况、对象物进行拍摄的照相机、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；以及其他设备。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)，能够利用以无线通信标准ISA100.1Ia为基准的TDMA方式进行无线通信。
[0047]图1中，为了容易进行理解，逐一图示出进行流量的测定的无线设备11即传感器设备11a、对从传感器设备Ila得到的数据(传感器值)进行显示的无线设备11即显示设备lib。对这些传感器设备Ila以及显示设备Ilb分别发布互不相同的密钥，以确保安全性。具体而言，对传感器设备I Ia发布密钥Kl，对显示设备I Ib发布密钥K2。
[0048]密钥Kl是为了在传感器设备Ila和无线适配器12之间进行加密通信而使用的密钥。密钥K2是为了在显示设备Ilb和无线适配器12之间进行加密通信而使用的密钥。这些密钥Kl以及K2是在传感器设备Ila以及显示设备Ilb加入至无线网络NI时由系统管理器14分别发布的。
[0049]另外，传感器设备Ila以及显示设备Ilb进行数据的发送接收设定。具体而言，在传感器设备Ila中作为数据的发送目标而设定有无线适配器12，并且设定向无线适配器12的数据的发送定时(timing)(发送间隔)。另外，在显示设备Ilb中设定有数据的接收定时(接收间隔)。这些设定是在传感器设备Ila以及显示设备Ilb加入至无线网络NI之后由网关15进行的。
[0050]无线适配器12能够进行以上述的无线通信标准ISA100.1la为基准的无线通信，以可通信的方式与无线网络NI连接，对经由无线网络NI的数据(被加密的数据)进行中继。具体而言，无线适配器12将经由无线网络NI而向本机地址发送来的数据，经由无线网络NI而转送至预先设定的转送目标。例如，无线适配器12将从传感器设备Ila向本机地址发送来的数据经由无线网络NI而转送至显示设备Ilb以及网关15。
[0051]无线适配器12在进行上述的转送处理时，对向本机地址发送来的数据(第I数据)进行解密，再次将解密后的数据加密而作为新的数据(第2数据)之后，转送至预先设定的转送目标。进行这种解密以及加密是为了确保安全性，并且使经由无线网络NI而通信的被加密的数据能够在车间的现场进行参照。被无线适配器12解密的数据累积于无线适配器12内。
[0052]如图1所示，在无线适配器12中为了确保安全性而发布有互不相同的多个密钥。具体而言，除了前述的密钥Kl以及K2以外，还发布有密钥K3。密钥K3是为了在无线适配器12和网关15之间进行加密通信而使用的密钥。这些密钥K1、K2以及K3是在无线适配器12加入至无线网络NI时由系统管理器14对无线适配器12发布的。
[0053]另外，在无线适配器12中设定有在上述的转送处理中使用的转送表ΤΒ(参照图2)。该转送表TB是将数据的发送源(对无线适配器12地址发送数据的发送源)和数据的转送目标相关联而得到的表。例如，在该转送表TB中关联有作为数据的发送源的传感器设备11a、和作为数据的转送目标的显示设备Ilb以及网关15。该转送表TB的设定是在无线适配器12加入至无线网络NI后由网关15进行的。
[0054]另外，无线适配器12构成为能够与智能机、手写板型的计算机、笔记本型计算机等信息终端装置TM(外部仪器)进行通信。例如，无线适配器12构成为能够在与信息终端装置TM之间进行红外线通信或者NFC(Near field communicat1n)等无线通信。也可以构成为能够进行USB(Universal Serial Bus)通信等有线通信。无线适配器12基于来自信息终端装置TM的请求，将在内部累积的数据输出至信息终端装置TM。后面叙述无线适配器12的内部结构。
[0055]基干路由器13将无线网络NI和基干网络N2连接，对在无线网络NI和基干网络N2之间发送接收的数据进行中继。基干路由器13也进行以上述的无线通信标准ISA100.1la为基准的无线通信。
[0056]系统管理器14对经由无线网络NI而进行的无线通信进行控制。具体而言，针对无线设备11、无线适配器12、基干路由器13以及网关15进行通信资源(时隙以及通信信道)的分配控制，实现利用经由了无线网络NI的TDMA进行的无线通信。另外，系统管理器14进行是否使无线设备11、无线适配器12、以及基干路由器13加入至无线网络NI的处理(加入处理)。系统管理器14在使无线设备11、无线适配器12、以及基干路由器13加入至无线网络NI时，进行前述的密钥Kl?K3的发布。
[0057]网关15将基干网络N2和控制网络N3连接，对在无线设备11以及系统管理器14等和监视控制装置16之间发送接收的各种数据进行中继。通过设置该网关15能够维持安全性，并且将基干网络N2和控制网络N3相互连接。网关15针对加入至无线网络NI的传感器设备Ila以及显示设备11b，进行前述的数据的发送接收设定。另外，网关15针对加入至无线网络NI的无线适配器12，进行前述的转送表TB的设定。在网关15中发布有前述的密钥K3，以确保安全性。
[0058]监视控制装置16进行无线设备11等的监视以及管理。具体而言，监视控制装置16通过对经由网关15而从无线设备11发送来的各种数据(例如，从传感器设备Ila发送来的数据)进行收集而进行无线设备11等的监视。另外，监视控制装置16基于收集到的各种数据求出无线设备11的控制量，通过经由网关15以一定的时间间隔对表示该控制量的控制数据进行发送，从而对无线设备11进行控制。
[0059]〈无线中继装置〉
[0060]图2是表示作为本发明的第I实施方式所涉及的无线中继装置的无线适配器的要部结构的框图。如图2所示，无线适配器12例如具备无线通信部21、数据包处理部22、加密处理部23、网关部24(转送控制部)、控制部25、存储器26(第I储存部)以及接口部27，对经由无线网络NI的、被加密的数据进行中继。
[0061]无线通信部21在控制部25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NI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NI应当发送的数据(数据包)变为无线信号而进行发送。数据包处理部22在控制部25的控制下进行由无线通信部21发送接收的数据包的中继处理。具体而言，数据包处理部22在由无线通信部21接收到的数据包是本机地址(无线适配器12的网关部24地址)的情况下，将该数据包输出至加密处理部23，在不是本机地址的情况下，将该数据包输出至无线通信部
21。另外，数据包处理部22将从加密处理部23输出的数据(经由无线网络NI应当发送的数据)输出至无线通信部21。
[0062]加密处理部23在控制部25的控制下使用图1所示的密钥Kl?Κ3而进行加密处理。具体而言，加密处理部23对从数据包处理部22输出的数据进行解密而输出至网关部24，对从网关部24输出的数据进行加密而输出至数据包处理部22。例如，加密处理部23将经由无线网络NI而从传感器设备Ila发送来的本机地址的数据使用密钥Kl而进行解密，输出至网关部24。另外，加密处理部23将从网关部24输出的、应当发送至显示设备Ilb的数据使用密钥Κ2而进行加密，输出至数据包处理部22。另外，加密处理部23将从网关部24输出的、应当发送至网关15的数据使用密钥Κ3而进行加密，输出至数据包处理部22。
[0063]网关部24使用在存储器26中存储的转送表TB，进行向本机地址发送来的数据的转送处理。例如，网关部24使用转送表TB，将从传感器设备Ila向本机地址发送来的数据转送至显示设备Ilb以及网关15。这里，网关部24在已满足由网关15预先设定的转送条件的情况下(例如，已到达预先设定的转送定时的情况下)，将在存储器26中存储的数据(传感器值SV)读出而进行转送处理。进行这种转送处理的理由如下。即，为了进行无线设备11等的监视所需的数据以某种程度的时间间隔进行收集即可，不要求严格的实时性。
[0064]控制部25对无线适配器12的动作集中进行控制。例如，控制部25对无线通信部21、数据包处理部22、加密处理部23以及网关部24进行控制而进行上述的数据的转送控制。另夕卜，控制部25基于来自图1所示的信息终端装置TM的请求，进行将在存储器26中存储的传感器值SV读出而输出至信息终端装置TM的控制。
[0065]存储器26例如是非易失性的半导体存储器，对在前述的网关部24中使用的转送表TB、以及被加密处理部23解密的数据(传感器值SV)等进行存储。这里，存储于存储器26的传感器值SV例如包含以下所示的信息。
[0066].传感器值…传感器设备Ila的测定结果(例如，流量)
[0067].传感器状态…表示传感器设备IIa的状态的信息
[0068].发送时间…传感器设备IIa将数据发送的时间
[0069]?接收时间…无线适配器12接收到来自传感器设备Ila的数据的时间
[0070].序列编号…表示数据包的顺序的编号
[0071]接口部27是用于将信息终端装置TM连接于无线适配器12的接口。该接口部27构成为例如能够进行红外线通信或者NFC等无线通信。也可以构成为能够进行USB通信等有线通
?目O
[0072]〈无线中继方法〉
[0073]图3是表示本发明的第I实施方式所涉及的无线中继方法的一个例子的流程图。下面，以将从传感器设备Ila发送的数据(传感器值)转送至显示设备Ilb以及网关15(监视控制装置16)的情况为例子进行说明。图3所示的流程图在从传感器设备Ila发送的数据被输入至无线适配器12的情况下开始。
[0074]如果开始进行处理，则首先利用无线适配器12的无线通信部21接收从传感器设备Ila经由无线网络NI发送来的数据(步骤Sll:第I步骤)。由无线通信部21接收到的数据被输出至数据包处理部22。这里，从传感器设备Ila发送来的数据是无线适配器12地址(无线适配器12的网关部24地址)的数据。因此，输出至数据包处理部22的数据被输出至加密处理部23ο
[0075]然后，在加密处理部23中，进行使用密钥Kl(参照图1)对从传感器设备Ila发送来的数据进行解密的处理(步骤S12:第2步骤)。被解密的数据从加密处理部23被输出至控制部25而作为传感器值SV存储至存储器26(步骤S13)。接着，由控制部25判断是否已满足转送条件(步骤S14)。例如，由控制部25判断是否已到达预先设定的转送定时。
[0076]在判断为不满足转送条件的情况(判断结果为“NO”的情况)下，重复步骤S14的处理。在重复步骤S14的处理期间，从传感器设备Ila发送的数据作为传感器值SV而存储至存储器26，并不断累积。与其相对，在判断为已满足转送条件的情况(判断结果为“YES”的情况)下，由控制部25进行从存储器26将传感器值SV读出并输出至网关部24的处理(步骤S15)。然后，由网关部24进行针对显示设备Ilb以及网关15的数据的转送处理(步骤S16:第3步骤)。具体而言，由网关部24进行将从存储器26读出的数据分别转送至显示设备Ilb以及网关15的处理。
[0077]如果由网关部24进行以上的转送处理，应当转送至显示设备Ilb的数据、以及应当转送至网关15的数据从网关部24被依次输出至加密处理部23。然后，由加密处理部23进行使用密钥K2将应当转送至显示设备Ilb的数据加密、使用密钥K3将应当转送至网关15的数据加密的处理(步骤S17:第4步骤)。被加密的数据从加密处理部23经由数据包处理部22而被输出至无线通信部21，作为无线信号而发送至无线网络NI(步骤S18:第5步骤)。
[0078]从无线适配器12作为无线信号而被发送的数据由显示设备Ilb以及基干路由器13分别接收。由显示设备Ilb接收的数据使用发布给显示设备Ilb的密钥K2进行解密，显示于显示设备lib。另一方面，由基干路由器13接收的数据经由基干网络N2被网关15接收，使用对网关15发布的密钥K3进行解密。该被解密的数据从网关15经由控制网络N3而被收集至监视控制装置16。
[0079]这里，设为现场的操作员在无线适配器12的设置场所附近，对信息终端装置TM进行操作而进行获取传感器值SV的指示。在该情况下，首先在信息终端装置TM和无线适配器12之间开始通信，成为信息终端装置TM与无线适配器12的接口部27连接的状态。然后，从信息终端装置TM针对无线适配器12的控制部25，发送传感器值SV的发送请求。如果接收到该发送请求，则由控制部25进行从存储器26将传感器值SV读出而从接口部27发送至信息终端装置TM的控制。
[0080]如上所述，在本实施方式中，将具有网关功能的无线适配器12设置于无线网络NI内，在对从传感器设备Ila向无线适配器12地址发送的数据进行解密之后，进行加密而转送至显示设备Ilb以及网关15。因此，与以往相比，能够抑制通信资源以及电池的不必要的消耗，并在现场对经由无线网络NI而通信的、被加密的数据进行参照。
[0081]另外，在本实施方式中，在无线适配器12设置存储器26，将由无线适配器12解密后的数据在无线适配器12内累积，能够利用信息终端装置TM获取在无线适配器12内累积的数据。由此，即使假设在系统管理器14发生了故障，也能够获取直至发生故障为止的、在无线适配器12累积的数据。通过在易于访问的场所设置无线适配器12，从而能够容易地获取在无线适配器12累积的数据。
[0082]〔第2实施方式〕
[0083]〈无线通信系统〉
[0084]图4是表示本发明的第2实施方式所涉及的无线通信系统的整体结构的框图。图4中，对与图1示出的结构相同的结构标注相同的标号，省略其说明。如图4所示，本实施方式的无线通信系统2是将图1所示的无线通信系统I的无线适配器12替换为无线适配器30的结构，利用无线适配器30对与无线适配器30所加入的无线网络NI (第I无线网络)不同的子无线网络NS(第2无线网络)进行管理。
[0085]进行这种管理的原因在于，即使在系统管理器14发生故障而停止了无线网络NI的运用的情况下，也使由无线适配器30管理的子无线网络NS的运用继续。即，对于本实施方式的无线通信系统2，通过利用无线适配器30使子无线网络NS的运用继续，从而即使在系统管理器14发生了故障的情况下，也能够对经由子无线网络NS而通信的、被加密的数据进行参照。
[0086]无线适配器30是对图1所示的无线适配器12追加了进行子无线网络NS的管理的功能的适配器。即，无线适配器30与无线适配器12相同，能够进行以无线通信标准ISA100.1la为基准的无线通信，进行数据的中继(经由无线网络NI以及子无线网络NS的、被加密的数据的中继)、以及数据的解密以及加密。另外，无线适配器30与无线适配器12相同，能够进行与智能机等信息终端装置TM的通信。
[0087]并且，无线适配器30进行子无线网络NS的管理。具体而言，无线适配器30针对加入至子无线网络NS的无线设备11进行通信资源(时隙以及通信信道)的分配控制、无线设备11的加入处理，针对无线设备11进行密钥Kl以及K2的发布等。无线适配器30所发布的密钥Kl以及K2是从系统管理器14针对无线适配器30而预先发布的密钥。
[0088]下面，如图4所示，设为在由无线适配器30管理的子无线网络NS中加入了传感器设备Ila以及显示设备lib。图4中，将加入至由系统管理器14管理的无线网络NI的无线设备11作为“无线设备11c”而示出。
[0089]〈无线中继装置〉
[0090]图5是表示作为本发明的第2实施方式所涉及的无线中继装置的无线适配器的要部结构的框图。图5中，对与图2所示的结构相同的结构标注相同的标号，省略其说明。如图5所示，无线适配器30是对图2所示的无线适配器12追加了系统管理器部31(管理部)，将网络管理信息Ql以及发送接收设定信息Q2存储至存储器26(第2储存部、第3储存部)的适配器。
[0091]系统管理器部31在控制部25的控制下进行子无线网络NS的管理。具体而言，系统管理器部31针对传感器设备Ila以及显示设备Ilb对通信资源(时隙以及通信信道)进行分配控制，实现利用经由子无线网络NS而进行的TDMA的无线通信。另外，系统管理器部31在发送来向子无线网络NS的加入请求(参加请求)的情况下，进行是否使传感器设备Ila以及显示设备Ilb加入至子无线网络NS的处理(加入处理)。系统管理器部31在使传感器设备Ila以及显示设备Ilb加入至子无线网络NS时，进行前述的密钥Kl以及K2的发布。
[0092]在存储器26存储的网络管理信息Ql是为了对子无线网络NS进行管理而在系统管理器部31中使用的信息，例如包含以下所示的信息。
[0093].子网络ID…对子无线网络NS分配的识别符
[0094].加入密钥…在子无线网络NS的加入处理中使用的认证密钥
[0095].作用…无线设备11的作用(现场仪器或者无线路由器)
[0096]?路径信息…表示进行通信的无线设备11(通信源以及通信目标)的信息
[0097].通信信道(跳频图案)...使用的信道的列表
[0098]存储器26所存储的发送接收设定信息Q2是用于对经由子无线网络NS的数据的发送接收定时进行规定的信息，例如包含以下所示的信息。该发送接收设定信息Q2在利用系统管理器部31完成了加入处理之后，在网关部24中使用。
[0099].更新周期…进行数据的发送接收的周期
[0100].发送接收设备…进行数据的发送接收的设备
[0101].发送接收定时(Phase)信息…表示发送接收定时的信息
[0102]无线适配器30的控制部25与图2所示的无线适配器12的控制部25相同，基于来自图4所示的信息终端装置TM的请求，进行将在存储器26存储的传感器值SV读出并输出至信息终端装置TM的控制。另外，除了在存储器26存储的传感器值SV以外，或者取代在存储器26存储的传感器值SV，无线适配器30的控制部25进行将在存储器26存储的网络管理信息Ql以及发送接收设定信息Q2的至少一者读出而输出至信息终端装置TM的控制。
[0103]〈无线中继方法〉
[0104][通常时]
[0105]在系统管理器14未发生故障并能够进行经由无线网络NI的无线通信的通常时，在无线适配器30中，进行与使用图3而说明的动作相同的动作。即，如果从传感器设备Ila经由子无线网络NS而发送来无线适配器30地址(无线适配器30的网关部24地址)的数据，则该数据由无线适配器30的无线通信部21接收(步骤Sll)。被接收的数据在加密处理部23中使用密钥Kl而进行解密(步骤S12)、作为传感器值SV而存储至存储器26(步骤S13)。
[0106]然后，由控制部25判断是否已满足转送条件(步骤S14)。在判断出已满足转送条件的情况(判断结果为“YES”的情况)下，在存储器26存储的传感器值SV被控制部25读出(步骤S15)，由网关部24进行分别转送至显示设备Ilb以及网关15的处理(转送处理)(步骤S16)。接着，利用加密处理部23进行将应当发送至显示设备Ilb的数据使用密钥K2进行加密、将应当转送至网关15的数据使用密钥K3进行加密的处理(步骤S17)。最后，被加密的数据从无线通信部21作为无线信号而分别被发送至子无线网络NS以及无线网络NI(步骤S18)。
[0107]从无线适配器30发送至子无线网络NS的数据被显示设备Ilb接收，从无线适配器30发送至无线网络NI的数据被基干路由器13接收。被显示设备Ilb接收的数据使用对显示设备Ilb发布的密钥K2而被解密并显示于显示设备lib。另一方面，由基干路由器13接收的数据经由基干网络N2而被网关15接收，使用对网关15发布的密钥K3而被解密。该被解密的数据从网关15经由控制网络N3而被收集至监视控制装置16。
[0108]设为现场的操作员处于无线适配器30的设置场所的附近，对信息终端装置TM进行操作而进行获取传感器值SV、网络管理信息Ql、以及发送接收设定信息Q2的至少一个的获取指示。在该情况下，成为信息终端装置TM与无线适配器30的接口部27连接的状态，从信息终端装置TM针对无线适配器30的控制部25，发送所指示的信息的发送请求。如果接收到该发送请求，则由控制部25进行从存储器26将传感器值SV读出并从接口部27发送至信息终端装置TM的控制。
[0109][故障发生时]
[0110]如果在系统管理器14发生故障，则无线网络NI的运用被停止，无线适配器30从无线网络NI脱离。由此，无法进行从无线适配器30向网关15的数据发送。但是，即使已将无线网络NI的运用停止，但由无线适配器30管理的子无线网络NS的运用仍继续。因此，从传感器设备Ila向无线适配器30的数据发送、无线适配器30内的数据的累积(传感器值SV的累积)、以及从无线适配器30向显示设备Ilb的数据发送得到继续。这种动作继续直至系统管理器14修复为止。
[0111]图6是表示作为本发明的第2实施方式所涉及的无线中继装置的无线适配器的故障修复时的动作的流程图。如果设为系统管理器14已修复，则从系统管理器14定期地发送广播(为了使无线设备Ilc以及无线适配器30加入至无线网络NI所需的信息)。图6所示的流程图在来自系统管理器14的广播被输入至无线适配器30的情况下开始。
[0112]如果开始进行处理，则首先利用无线通信部21进行将从系统管理器14发送的广播接收的处理(步骤S21) ο接收到的广播中包含的信息被输出至控制部25。然后，通过控制部25的控制进行将向无线网络NI的加入请求(参加请求)发送至系统管理器14的处理(步骤S22)。接着，利用控制部25判断是否已接收到来自系统管理器14的加入许可(表示对向无线网络NI的加入进行许可的主旨的信息)(步骤S23)。
[0113]在判断为未接收到加入许可的情况(判断结果为“NO”的情况)下，重复步骤S23的处理。在已接收到来自系统管理器14的是否拒绝加入(表示是否拒绝向无线网络NI的加入的主旨的信息)的情况下，图6所示的一系列处理结束。与其相对，在判断为已接收到加入许可的情况(判断结果为“YES”的情况)下，通过控制部25的控制进行加入至无线网络NI的处理(步骤S24)。
[0114]然后，利用控制部25的控制进行将在存储器26存储的传感器值SV之中未发送至网关15的未发送的传感器值SV逐次发送至网关15的处理(步骤S25)。即，在发生系统管理器14的故障而将无线网络NI的运用停止之后，进行将在无线适配器30累积的传感器值SV逐次发送至网关15的处理。如果以上的处理完成，则进入前述的通常时的动作。
[0115]如上所示，本实施方式中，将在网关功能的基础上还具有系统管理器的功能的无线适配器30设置于无线网络NI内，对与无线网络NI不同的子无线网络NS进行管理。由此，在系统管理器14未发生故障的通常时，与第I实施方式相同，在从传感器设备Ila发送至无线适配器30地址的数据被解密之后，被加密而转送至显示设备Ilb以及网关15。因此，与以往相比，能够抑制通信资源以及电池的不必要的消耗，并且在现场对经由无线网络NI而通信的、被加密的数据进行参照。
[0116]另外，在系统管理器14已发生故障的故障发生时，即使无线网络NI的运用被停止，也继续子无线网络NS的运用。由此，不能进行从无线适配器30向网关15的数据发送，但从传感器设备Ila向无线适配器30的数据发送、无线适配器30内的数据的累积(传感器值SV的累积)、以及从无线适配器30向显示设备Ilb的数据发送得到继续。因此，即使系统管理器14发生故障，也能够在现场对经由子无线网络NS而通信的、被加密的数据进行参照。
[0117]另外，在本实施方式中，在系统管理器14已修复的情况下，对在无线适配器30累积的传感器值SV之中未发送至网关15的未发送的传感器值SV逐次发送至网关15。由此，能够在从系统管理器14的故障发生至修复期间，将由传感器设备Ila得到的数据全部发送至网关15。
[0118]以上，对本发明的几个实施方式所涉及的无线中继装置、无线通信系统以及无线中继方法进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，能够在本发明的范围内自由地变更。例如，上述第2实施方式中，在经由无线网络NI的无线通信中使用的通信协议、和在经由子无线网络NS的无线通信中使用的通信协议可以相同，也可以不同。
[0119]在上述的第2实施方式中，在经由无线网络NI的无线通信中使用的通信协议、以及在经由子无线网络NS的无线通信中使用的通信协议均为以无线通信标准ISA100.1la为基准的通信协议。然而，例如也可以将在经由无线网络NI的无线通信中使用的通信协议设为以无线通信标准ISA100.1la为基准的通信协议，将在经由子无线网络NS的无线通信中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。
[0120]另外，上述第2实施方式中，可以使系统管理器14和无线适配器30进行时刻同步，也可以不进行时刻同步。在使系统管理器14和无线适配器30进行了时刻同步的情况下，能够防止经由无线网络NI的无线通信、和经由子无线网络NS的无线通信之间的干涉。在未使系统管理器14和无线适配器30进行时刻同步的情况下，可以认为由于上述的干涉而存在数据发送失败的可能性，但利用数据的再发送等应对即可。
[0121]另外，在上述的第I以及第2实施方式中，对将基干路由器13、系统管理器14、以及网关15分别作为单独的装置而实现的例子进行了说明。然而，也可以将它们之中任意的大于或等于2个的装置作为I个装置而实现。
【主权项】
1.一种无线中继装置，其对经由无线网络的、被加密的数据进行中继， 该无线中继装置具备: 转送控制部，其将经由所述无线网络而向本装置地址发送来的第I数据作为第2数据，经由所述无线网络而转送至预先设定的转送目标；以及 加密处理部，其将所述第I数据解密而输出至所述转送控制部，并且将由所述转送控制部转送的所述第2数据加密。2.根据权利要求1所述的无线中继装置，其中， 还具备第I储存部，其对从所述加密处理部输出至所述转送控制部的、被解密的所述第I数据进行储存。3.根据权利要求2所述的无线中继装置，其中， 所述转送控制部在满足了预先设定的转送条件的情况下，将所述第I储存部所储存的所述第I数据读出，作为所述第2数据而进行转送。4.根据权利要求2所述的无线中继装置，其中， 还具备: 外部仪器能够连接的接口部；以及 控制部，其基于来自与所述接口部连接的所述外部仪器的请求，将所述第I储存部所储存的所述第I数据读出而输出至所述接口部。5.根据权利要求1所述的无线中继装置，其中， 还具备管理部，其对与本装置所加入的第I无线网络不同的第2无线网络进行管理。6.根据权利要求2所述的无线中继装置，其中， 还具备管理部，其对与本装置所加入的第I无线网络不同的第2无线网络进行管理。7.根据权利要求6所述的无线中继装置，其中， 还具备第2储存部，其对为了对所述第2无线网络进行管理而在所述管理部中使用的网络管理信息进行储存。8.根据权利要求7所述的无线中继装置，其中， 还具备第3储存部，其储存发送接收设定信息，该发送接收设定信息对经由所述第2无线网络的数据的发送接收定时进行规定；以及 所述转送控制部基于所述第3储存部所储存的所述发送接收设定信息，进行针对数据的发送源以及发送目标的发送接收设定。9.根据权利要求8所述的无线中继装置，其中， 还具备: 外部仪器能够连接的接口部；以及 控制部，其基于来自与所述接口部连接的所述外部仪器的请求，将所述第I储存部所储存的所述第I数据、所述第2储存部所储存的所述网络管理信息、以及所述第3储存部所储存的所述发送接收设定信息中的至少一个读出而输出至所述接口部。10.根据权利要求5所述的无线中继装置，其中， 所述转送控制部使用与在经由所述第I无线网络的无线通信中使用的通信协议不同的通信协议，进行经由所述第2无线网络的通信。11.根据权利要求5所述的无线中继装置，其中， 所述管理部在发送来向所述第2无线网络的加入请求的情况下，进行加入处理，该加入处理用于使已将所述加入请求发送的无线仪器向所述第2无线网络加入。12.根据权利要求1所述的无线中继装置，其中， 所述加密处理部使用针对每个所述第I数据的发送源而不同的密钥将所述第I数据解密，使用针对所述第2数据的转送目标而不同的密钥将所述第2数据加密。13.根据权利要求1所述的无线中继装置，其中， 所述转送控制部参照转送表而进行转送控制，该转送表是将所述第I数据的发送源和所述第2数据的转送目标相关联而得到的。14.一种无线通信系统，其可以进行经由无线网络的无线通信， 该无线通信系统具备: 权利要求1至13中任一项所述的无线中继装置，其对经由所述无线网络的、被加密的数据进行中继；以及 在所述无线中继装置中被设定为所述第2数据的发送目标之一的网关。15.根据权利要求14所述的无线通信系统，其中， 所述网关针对所述无线中继装置进行转送表的设定，该转送是将所述第I数据的发送源和所述第2数据的转送目标相关联而得到的。16.一种无线中继方法，其对经由无线网络的、被加密的数据进行中继， 该无线中继方法具有: 接收经由所述无线网络而发送来的无线中继装置地址的第I数据的第I步骤； 将在所述第I步骤中接收到的所述第I数据解密的第2步骤； 进行用于将在所述第2步骤中已解密的所述第I数据转送至预先设定的转送目标的处理的第3步骤； 将被进行所述第3步骤的处理的所述第I数据加密而设为第2数据的第4步骤；以及 将所述第2数据发送至所述无线网络的第5步骤。
【文档编号】H04W40/22GK106028317SQ201610186978
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】藤本直之, 山路雅人, 竹田研, 竹田研一, 盐谷政树, 古川阳太
【申请人】横河电机株式会社