(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケット番号を含むデータパケットを通信相手に送信する無線通信装置であって、
前記パケット番号を記憶する第１記憶手段と、
暗号鍵を記憶する第２記憶手段と、
前記パケット番号と前記暗号鍵を用いて、前記パケット番号を含むデータパケットを暗号化する制御手段と、
前記制御手段の制御に基づいて前記通信相手との間でデータパケットの送受信を行う無線通信手段と、
を具備し、
前記制御手段は、
前記データパケットの送受信が正しく行われ、前記通信相手から送達確認が受信された場合、前記第１記憶手段に記憶されたパケット番号を更新し、
前記データパケットの送受信が正しく行われなかった場合、前記通信相手との間で認証を行い、
前記認証が正しく行われた場合、前記第１記憶手段に記憶されたパケット番号を予め決められた初期値に書き替え、新たな暗号鍵を生成して前記第２記憶手段に記憶させる、
無線通信装置。
【請求項２】
認証鍵を記憶する第３記憶手段をさらに具備し、
前記制御手段は、
前記認証鍵を用いて認証を行う、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
パケット番号を含むデータパケットを通信相手に送信する無線通信装置の無線通信方法であって、
前記パケット番号を記憶する第１記憶ステップと、
暗号鍵を記憶する第２記憶ステップと、
前記パケット番号と前記暗号鍵を用いて、前記パケット番号を含むデータパケットを暗号化する制御ステップと、
前記制御ステップの制御に基づいて前記通信相手との間でデータパケットの送受信を行う無線通信ステップと、
を有し、
前記制御ステップは、
前記データパケットの送受信が正しく行われ、前記通信相手から送達確認が受信された場合、前記第１記憶ステップに記憶されたパケット番号を更新するステップと、
前記データパケットの送受信が正しく行われなかった場合、前記通信相手との間で認証を行うステップと、
前記認証が正しく行われた場合、前記第１記憶ステップに記憶されたパケット番号を予め決められた初期値に書き替え、新たな暗号鍵を生成して前記第２記憶ステップに記憶させるステップと、
を有する無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線を利用したデータ通信の普及が著しく、通信速度の高速化、無線通信装置の小型化、低消費電力化が進められている。例えば、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３には、デジタルコードレス電話の通信方式として広く世界に普及しているＤＥＣＴ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｏｒｄｌｅｓｓ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）方式の無線通信が規定されており、日本においても、ＤＥＣＴ方式の無線機器の使用が認可され、コードレス電話、無線ドアホンなどの無線通信装置が実用化されている。又、最近では、家庭内の家電機器を宅外から制御を行うシステムや家庭用の防犯システム等が普及してきており、そのようなホームオートメーションネットワークの機器間通信のための無線通信の開発が進められ、非特許文献４には、ＤＥＣＴ方式の無線通信をベースとしたホームオートメーションネットワークの機器間通信に適したパケット通信の方法が規定された（以下、非特許文献４で規定された通信をＤＥＣＴ  ＵＬＥ通信と記す）。
【０００３】
このようなパケット通信では、番号がついたパケットにデータを格納し、パケット単位でデータの送受信を行い、パケットにつけられた番号を利用して再送制御を行い、データの送受信を行う。ＤＥＣＴ  ＵＬＥ通信の場合は、送受信するデータがない場合は無線通信を停止し、データの送信開始時は、簡単なシーケンスでパケット通信を再開すると共に、無線通信の停止にかかわらず連続したパケット番号を使用してパケット通信を行うことにより、低消費電力化とデータの送信遅延の短縮化を実現している。又、このようなパケット通信では、セキュリティ向上の為に通信データの暗号化やデータ認証が施されており、ＤＥＣＴ  ＵＬＥ通信の場合は、Ｃｏｕｎｔｅｒ  ｗｉｔｈ  ＣＢＣ−ＭＡＣ（ｃｉｐｈｅｒ  ｂｌｏｃｋ  ｃｈａｉｎｉｎｇ  ｍｅｓｓａｇｅ  ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  ｃｏｄｅ）を利用した暗号通信によってパケット通信のセキュリティの向上を実現している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ETSI EN 300 175-2: "Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT); Common Interface (CI); Part 2: Physical Layer (PHL)"
【非特許文献２】ETSI EN 300 175-3: "Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT); Common Interface (CI); Part 3: Medium Access Control (MAC) layer"
【非特許文献３】ETSI EN 300 175-5: "Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT); Common Interface (CI); Part 5: Network (NWK) layer"
【非特許文献４】ETSI TS 102 939-1: " Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT); Ultra Low Energy(ULE); Machine to Machine Communications; Part 1;Home Automation Network (Phase 1)"
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＤＥＣＴ  ＵＬＥ通信のような、無線通信の停止にかかわらず連続したパケット番号を使用してパケット通信を行うパケット通信では、通信のたびにパケット番号が初期化されない。そのため、通信途中で受信エラーが発生し、送達確認が正しく行われなかった場合、制御が複雑になるという課題があった。例えば、ＤＥＣＴ  ＵＬＥ通信を利用し子機として動作する電池駆動のセンサから親機にセンサで検知した情報を送信するホームオートメーションネットワークでは、パケット通信中に、停電等の障害が発生し、親機からの送達確認のメッセージの送信ができなかった場合、センサは、送信したデータが親機に届いたことが確認できないため、親機との再接続を試み、再送を繰り返すような再送制御の動作をおこなう。このような再送制御を電池がなくなるまで繰り返すのでは、利便性が悪いため、通常は、一定時間で再送制御を打ち切る。その後、親機の状態が復帰し、通信可能な状態になった場合、前回送達確認が取れなかった番号を用いてパケット通信を再開するのか、その次の番号を用いてパケット通信を再開するのか、という選択肢があり、それぞの、ユースケースを考慮したリカバリー処理を実装する必要があり、制御が複雑であった。
【０００６】
又、障害発生後は、パケット番号を初期値に戻してパケット通信を再開する方法も考えられるが、パケット番号が一巡し、ちょうどパケット番号が初期値と同じ値になるタイミングで障害が発生した場合、障害前に送られたパケットと、障害後におくられたパケットの見分けがつかないため、受信側で送信側の障害処理が発生したことを検知できず障害復旧処理を正しく行えない場合があり、メッセージの欠落のリカバリー等の障害復旧処理が正しく動作しない等の危険を有していた。
【０００７】
又、障害発生時にパケット番号を初期化する方式では、ＤＥＣＴ  ＵＬＥ通信のように、パケットの暗号化と認証にパケット番号を用いている場合、同一データのパケットを同じパケット番号で送ると、暗号化されたパケットが同じものになるため、わざと通信障害をおこしてパケット番号を初期化させ、初期化後の暗号文の通信を傍受すれば、初期化直後の暗号文と無線通信装置の振る舞いの関連性を調べることができる。正規の子機の識別符号を模した成りすまし子機を準備し、親機との通信を起動し、強制的に通信を切断するなどしてパケット番号を初期化させれば、初期化後の暗号文と無線通信装置の振る舞いがわかっていれば、不正に無線通信装置を動作させることがでる。即ち、障害発生時にパケット番号を初期化する方式は、成りすまし攻撃に弱くなるといったセキュリティ性能の低下を招く課題を有していた。
【０００８】
本発明の目的は、ＤＥＣＴ  ＵＬＥ通信のような、無線通信の停止にかかわらず連続したパケット番号を使用してパケット通信を行うパケット通信において、通信障害が発生したときのリカバリーを安全、確実に行うことのできる無線通信装置及び無線通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る無線通信装置は、パケット番号を含むデータパケットを通信相手に送信する無線通信装置であって、前記パケット番号を記憶する第１記憶手段と、暗号鍵を記憶する第２記憶手段と、前記パケット番号と前記暗号鍵を用いて、前記パケット番号を含むデータパケットを暗号化する制御手段と、前記制御手段の制御に基づいて前記通信相手との間でデータパケットの送受信を行う無線通信手段と、を具備し、前記制御手段は、前記データパケットの送受信が正しく行われ、前記通信相手から送達確認が受信された場合、前記第１記憶手段に記憶されたパケット番号を更新し、前記データパケットの送受信が正しく行われなかった場合、前記通信相手との間で認証を行い、前記認証が正しく行われた場合、前記第１記憶手段に記憶されたパケット番号を予め決められた初期値に書き替え、新たな暗号鍵を生成して前記第２記憶手段に記憶させる、無線通信装置である。
【００１０】
これにより、通信途中で受信エラーが発生し、送達確認が正しく行われなかった場合、通信相手が正規の通信相手の場合のみ、パケット暗号鍵を再発行し、パケット番号を初期化して、通信を再開できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムの一例を示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係る親機の構成の一例を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１に係るセンサの構成の一例を示すブロック図
【図４】発明の実施の形態１に係る親機とセンサ間の無線通信で送受信される信号と動作の一例を示す図
【図５】本発明の実施の形態１に係る親機とセンサ間の通信障害発生時の無線通信で送受信される信号と動作の一例を示す図
【図６】本発明の実施の形態１に係る親機とセンサ間の通信障害発生時の無線通信で送受信されるパケット再送時の信号と動作の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
［ホームオートメーションネットワークシステムの構成］
実施の形態１に係る無線通信装置の構成例について説明する。図１は、本実施の形態に係る無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムの一例を示す図である。
【００１６】
図１に示す本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムは、外線通話や内線通話の電話機能、窓開閉を宅内、宅外に通知する防犯機能を実現するシステムであり、親機１、センサＡ２、センサＢ２、電話子機Ａ３、電話子機Ｂ３、ルータ４、スマートフォン５で構成される場合の例を示した。尚、以下の説明では、同一の機能を有するセンサＡ２、センサＢ２をセンサ２と、同様に、電話子機Ａ３、電話子機Ｂ３を電話子機３と記載する。
【００１７】
図１に示す本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムは、親機１とセンサ２間、及び、親機１と電話子機３間は、例えば、ＤＥＣＴ方式の無線通信によって通信が可能であり、親機１とルータ４間は、例えば、ＷｉＦｉ方式の無線通信によって通信が可能である。そして、親機１はルータ４を介しインターネットを経由してスマートフォン５と接続される。
【００１８】
図１に示す本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムを利用して、使用者は、電話子機３を使用して電話の外線通話や内線通話を行う。
【００１９】
図１に示す本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムは、通常モードと防犯モードで動作する。防犯モードは、窓が開いたことをアラーム等で使用者に通知するモードで、通常モードは、窓が開いたことを通知しないモードである。使用者は、外出時や就寝時に防犯モードを起動し、泥棒の侵入に備える。
【００２０】
ホームオートメーションネットワークシステムが、防犯モードで動作している場合、センサ２より親機１に窓が開いたことが通知されると、親機１は、電話子機３に窓が開いたことを通知し、親機１、電話子機３でアラームを鳴らし、各部屋にいる在宅者に窓が開いたことを通知する。又、親機１は、電話回線を経由して指定された電話番号に発信し、相手が応答すると、窓が開いたこと通知する音声メッセージを送信する。又、親機１は、ルータ４、インターネットを経由して、登録されたアドレスに窓が開いたこと通知する電子メールを送信し、スマートフォン５の使用者に窓が開いたことを通知する。
【００２１】
［親機１の構成］
親機１の構成例について説明する。図２は、親機１の構成例を示すブロック図である。
【００２２】
図２において、親機１は、無線通信部１００、音声処理部１０１、回線処理部１０２、報知部１０３、操作部１０４、表示部１０５、パケット番号記憶部１０６、認証鍵記憶部１０７、パケット暗号鍵記憶部１０８、メッセージ暗号鍵記憶部１０９、電源部１１０、制御部１２０を有する。
【００２３】
無線通信部１００は、センサ２、電話子機３、ルータ４とそれぞれの機器に応じた所定の方式で、無線リンクの確立やデータ通話のための制御データやパケットの送受信を行う。なお、本明細書において「無線通信」とは、無線送信および無線受信を含むものとする。
【００２４】
音声処理部１０１は、電話回線から入力された音声信号をデジタル信号に変換し、電話子機３への送信用の音声データを生成すると共に、電話子機３から受信した音声データや窓が開いたことを通知する音声ガイダンスのデータをアナログ信号に変換し電話回線に出力する。
【００２５】
回線処理部１０２は、電話回線と親機１のインターフェースであり、回線側の信号と親機側の信号をそれぞれの適した信号レベルに変換し、親機１と電話回線を接続する。
【００２６】
報知部１０３は、防犯モードで動作している場合、センサ２より親機１に窓が開いたことが通知されると、報知音を出力する。
【００２７】
操作部１０４は、ユーザの操作を受け付けるためのボタンである。ユーザの操作は、例えば、報知音を停止させる操作、防犯モードと通常モードを切り替える操作等である。
【００２８】
表示部１０５は、ユーザに対して情報を表示する。情報は、例えば、現在の動作状態が防犯モードか通常モードかを示す情報である。
【００２９】
パケット番号記憶部１０６は、センサ２とのパケット通信で使用するパケット番号を記憶する。パケット番号記憶部１０６に記憶されるパケット番号は、センサ毎に管理される。
【００３０】
認証鍵記憶部１０７は、通信相手が正規のセンサかを確認する認証シーケンスで使用する認証鍵を記憶する。認証鍵記憶部１０７に記憶される認証鍵は、センサ毎に管理される。
【００３１】
パケット暗号鍵記憶部１０８は、パケット通信時のパケットを暗号化するためのパケット暗号鍵を記憶する。パケット暗号鍵記憶部１０８に記憶されるパケット暗号鍵は、センサ毎に管理される。
【００３２】
メッセージ暗号鍵記憶部１０９は、認証、パケット暗号鍵生成、パケット番号初期化のためのセンサーとの制御メッセージ交換の際の制御メッセージを暗号化するためのメッセージ暗号鍵を記憶する。メッセージ暗号鍵記憶部１０９に記憶されるメッセージ暗号鍵は、センサ毎に管理される。
【００３３】
電源部１１０は、１００Ｖの商用電源から親機１の各部が動作するのに必要な直流の電流を作り出し、親機１の各ブロックに供給する。（各部への接続は、図示せず）
【００３４】
制御部１２０は、上記各部と連携することで、親機１全体の動作を制御する。尚、制御部１２０の動作の詳細については、後述する。
【００３５】
なお、親機１が備える機能部は、図２に示す１００〜１２０に限定されるものではなく、その他の機能部を備えてもよい。その他の機能部は、親機１の主要機能を実現するためのものであってもよいし、主要機能を補助する補助機能を実現するためのものであってもよい。
【００３６】
［センサ２の構成］
センサ２の構成例について説明する。図３は、センサ２の構成例を示すブロック図である。
【００３７】
図３において、センサ２は、無線通信部２０１、センサ部２０３、パケット番号記憶部２０６、認証鍵記憶部２０７、パケット暗号鍵記憶部２０８、メッセージ暗号鍵記憶部２０９、電源部２１０、制御部２２０を有する。
【００３８】
無線通信部２０１は、親機１と所定の方式で、無線リンクの確立やデータ通話のための制御データやパケットの送受信を行う。
【００３９】
センサ部２０３は、窓が開いたことを検知して制御部２２０に窓が開いたことを通知する。
【００４０】
パケット番号記憶部２０６は、親機１とのパケット通信で使用するパケット番号を記憶する。
【００４１】
認証鍵記憶部２０７は、通信相手が正規のセンサかを確認する認証シーケンスで使用する認証鍵を記憶する。
【００４２】
パケット暗号鍵記憶部２０８は、パケット通信時のパケットを暗号化するためのパケット暗号鍵を記憶する。
【００４３】
メッセージ暗号鍵記憶部２０９は、認証、パケット暗号鍵生成、パケット番号初期化のための親機１との制御メッセージ交換の際の制御メッセージを暗号化するためのメッセージ暗号鍵を記憶する。
【００４４】
制御部２２０は、上記各部と連携することで、センサ２全体の動作を制御する。尚、制御部２２０の動作の詳細については、後述する。
【００４５】
なお、センサ２が備える機能部は、図３に示す２０１〜２２０に限定されるものではなく、その他の機能部を備えてもよい。その他の機能部は、センサ２の主要機能を実現するためのものであってもよいし、主要機能を補助する補助機能を実現するためのものであってもよい。
【００４６】
［親機１及びセンサ２の動作］
以下、上述した本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムの動作例について説明する。
【００４７】
図４は、窓が開いたことを検知したときの親機１とセンサ２間の無線通信で送受信される信号と動作の一例を示す図である。
【００４８】
センサ２は、待機中、センサ部２０３で、窓が開いたことを検知するように動作する。（Ｓｔｅｐ：１００）。
【００４９】
一方、親機１は、待機状態では、制御部１２０が、センサ２が親機を認識し同期をとるための信号（以下制御信号と記す）を送信しながら、センサ２からの信号を受信できるよう無線通信部１００を制御するように動作する（Ｓｔｅｐ：２００）。尚、制御メッセージを暗号化する際に使用するフレーム番号も、上記の制御信号で通知される。フレーム番号は、１フレームごとにインクリメントされ、フレーム毎に送信される。
【００５０】
センサ２のセンサ部２０３で窓が開いたことが検知されると（Ｓｔｅｐ：１０１）、制御部２２０は、親機との同期を確立し、無線通信を起動するよう、無線通信部２０１を制御する（Ｓｔｅｐ：１０３）。例えば、親機１とセンサ２がＤＥＣＴ方式の無線通信で通信を行う場合、親機１はＴＤＭＡのフレーム、スロットの同期を取るための制御信号を送信し、センサ２は、制御信号を受信することにより親機１とのＴＤＭＡのフレーム、スロットの同期を確立し、ＴＤＭＡ方式で無線通信を行う。このとき、親機１は、制御信号で自己の識別番号を送信し、センサ２に通知することにより、センサ２は、自分が所属するホームオートメーションネットワークシステムの親機１を特定し、同期を確立する。
【００５１】
親機１との同期が完了するとセンサ２の制御部２２０は、親機１に送信元のセンサを特定するための自己の識別番号を付したパケット無線リンク確立要求と窓が開いたことを通知するメッセージのデータをパケット化したパケットを親機１に送信し、送達確認を行うように制御をおこなう（Ｓｔｅｐ：１０４）。このとき制御部２２０は、パケット番号記憶部２０６よりパケット番号を読み込み、パケット暗号鍵記憶部２０８よりパケット暗号鍵を読み込み、パケット暗号鍵とパケット番号を用いて窓が開いたことを通知するメッセージのデータを暗号化し、暗号化したデータにパケット番号を付して親機１に送信する。そして、親機１から送信したパケットを受信したことを示す送達確認（送信したパケット番号に対応する番号がついたＡＣＫ）を受信すると、パケット番号記憶部２０６に記憶されたパケット番号を更新するように制御を行う。
【００５２】
一方、親機１の制御部１２０は、センサ２からのパケット無線確立要求を受信すると送られてきたセンサ２の識別番号と自分に登録されているセンサ毎の識別番号を照合し、どのセンサから送られてきた信号かを判断し、登録された子機からのパケット無線確立要求であった場合は、パケット無線確立確認をセンサ２に送信しパケット通信用の無線リンクを確立する。そして、制御部１２０は、パケット番号記憶部１０６に記憶されたパケット番号の中から対応するセンサのパケット番号を読み出し、送られてきたパケット番号と比較し同じか否かを判断する。送られてきたパケット番号とパケット番号記憶部１０６に記憶された該当するセンサのパケット番号が等しかった場合、センサ２にパケットを受信したこと通知する送達確認（ＡＣＫ）を送るように制御を行う。そして、パケット暗号鍵記憶部１０８に記憶されたパケット暗号鍵の中から対応するセンサのパケット暗号鍵を読み出し、パケット番号とパケット暗号鍵を用いて受信したパケットのデータを復号する。そして、パケットで送られてきたメッセージ、即ち、窓が開いたことを通知するメッセージの受信処理、例えば、報知部１０３でアラームの起動や電話子機３、スマートフォン５へ窓が開いたことを通知する処理を行い、パケット番号記憶部１０６に記憶された該当するセンサ２に対応するパケット番号を更新する（Ｓｔｅｐ：２０１）。
【００５３】
センサ２と親機１は、送達確認（ＡＣＫ）の送受信が完了し、パケット通信停止準備が整うと双方から、パケット通信停止準備が整ったことを通知するパケット切断準備完了のメッセージを送る（Ｓｔｅｐ：１０５）（Ｓｔｅｐ：２０３）。
【００５４】
センサ２と親機１は、パケット切断準備完了を受信し相手がパケット通信の停止準備が整ったことを認識すると、パケット無線リンクの切断を通知するパケット無線リンク切断を送信し、パケット通信のための送受信動作を停止する（Ｓｔｅｐ：１０６）（Ｓｔｅｐ：２０４）。
【００５５】
パケット通信のための送受信動作を停止すると、センサ２は、窓が開いたことを検知する待機状態へ移行し、（Ｓｔｅｐ：１０８）。同様に、親機１もセンサからの通信を待ち受ける待機状態に移行する（Ｓｔｅｐ：２０５）。
【００５６】
尚、センサ２のＳｔｅｐ：１００とＳｔｅｐ：１０８、親機１のＳｔｅｐ：２００とＳｔｅｐ２０５は、同じ状態であり、センサ２のセンサ部２０３で窓が開いたことが検知されるたびに、パケット番号を更新しながら図４の動作を繰り返し、窓が開いたことが親機１に通知される。
【００５７】
尚、親機１とセンサ２がＤＥＣＴ方式の無線通信で通信を行う場合、パケット無線リンク確立要求は、ＭＡＣレイヤの制御用メッセージのｅｘｐｅｄｉｔｅｄ＿ａｃｃｅｓｓ＿ｒｅｑｕｅｓｔ、パケット無線リンク確立確認は、ＭＡＣレイヤの制御用メッセージのｂｅａｒｅｒ＿ｃｏｎｆｉｒｍ、パケット切断準備完了は、ＭＡＣレイヤの制御用メッセージのｒｅａｄｙ＿ｆｏｒ＿ｒｅｌｅａｓｅ、パケット無線リンク切断は、ｅｘｐｅｄｉｔｅｄ＿ｒｅｌｅａｓｅと呼ばれるメッセージとなる。又、データのパケット化はＤＬＣレイヤで規定されたＦＵ１０ａのフォーマットに沿って行い、送達確認のメッセージ（ＡＣＫ）は、ＤＬＣレイヤで規定されたＦＵ１０ｄのフォーマットで構築される。
【００５８】
次に、上述した本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムにおいて、窓が開いたことを検知したときの親機１とセンサ２間のパケット通信の送受信が正しく行われなかった場合の動作例について説明する。
【００５９】
図５は、本発明の実施の形態１に係る親機とセンサ間の通信障害発生時の無線通信で送受信される信号と動作の一例を示す図であり、親機１から送信するパケット無線確立確認と送達確認（ＡＣＫ）がセンサ２で正しく受信できなかった場合の動作の例を示している。尚、図５において上述した図４の動作と同じ動作を行うＳｔｅｐは同じ番号を付し、ここでの説明を一部省略する。
【００６０】
上述の図４の説明と同様に、親機１は、待機状態では、フレーム番号を通知し自己の識別番号を含んだ制御信号を送信しながら、センサ２からの信号を受信できるよう無線通信部１００を制御するように動作する（Ｓｔｅｐ：２００）。
【００６１】
一方、センサ２も上述の図４の説明と同様に、待機中、センサ部２０３で、窓が開いたことを検知するように動作し（Ｓｔｅｐ：１００）、窓が開いたことを検知すると（Ｓｔｅｐ：１０１）、無線通信を起動し、親機との同期を確立し、無線通信を起動するよう、無線通信部２０１を制御する（Ｓｔｅｐ：１０３）。
【００６２】
引き続き、センサ２は、パケット通信の無線リンクを確立し、パケットを送信し、送達確認を待ち受ける動作を開始する。そして、一定時間内に送達確認までの動作を完了できなかった場合、パケット通信の無線リンクを確立し、パケットを送信し、送達確認を待ち受ける動作を一定回数繰り返す（Ｓｔｅｐ：３００）。尚、図５のＳｔｅｐ：３００では、パケット通信の無線リンクを確立し、パケットを送信し、送達確認を待ち受ける動作を２回、繰り返す動作の例を示している。
【００６３】
一方、親機１の制御部１２０は、センサ２からのパケット無線確立要求を受信すると、図４のＳｔｅｐ：２０１の説明と同様に、識別番号を確認し、パケット無線確立確認をセンサ２に送信しパケット通信用の無線リンクを確立し、パケット番号を確認し、送達確認（ＡＣＫ）を送り、報知部１０３でアラームの起動や電話子機３、スマートフォン５へ窓が開いたことを通知するなどのメッセージ受信処理を行い、パケット番号を更新する（Ｓｔｅｐ：４０２）。尚、図５の動作例では、Ｓｔｅｐ：４０２で親機１から送信するパケット無線確立確認と送達確認（ＡＣＫ）がセンサ２では正しく受信できなかったものとする。
【００６４】
上述のようにセンサ２は、Ｓｔｅｐ：３００において、一定時間内に送達確認までの動作を完了できなかった場合、パケット通信の無線リンクを確立し、パケットを送信し、送達確認を待ち受ける動作を一定回数繰り返し、親機１では、再度、パケット無線確立要求を受信する（Ｓｔｅｐ：４０３）。このとき、親機１は、識別番号を確認し、パケット無線確立確認をセンサ２に送信しパケット通信用の無線リンクを確立し、パケット番号を確認し、前回受信した番号とパケット番号であれば、送達確認送信のみを行う。尚、図５の動作例では、Ｓｔｅｐ：４０３で親機１から送信するパケット無線確立確認と送達確認（ＡＣＫ）もセンサ２では正しく受信できなかったものとする。
【００６５】
センサ２では、パケット通信の無線リンクを確立し、パケットを送信し、送達確認を待ち受ける動作を一定回数繰り返したのち、最後まで送達確認を受信できなかった場合、パケット無線リンクの切断を通知するパケット無線リンク切断を送信し、パケット通信のための送受信動作を停止する（Ｓｔｅｐ：３０１）。
【００６６】
一方、親機１は、Ｓｔｅｐ：４０３において、パケット切断準備完了を受信することなくパケット無線リンクの切断を受信するとパケット通信のための送受信動作を停止する。
【００６７】
センサ２では、パケットの通信に失敗すると、センサ２の制御部２２０は、親機１に無線リンク確立要求を送信するように無線通信部２０１を制御し（Ｓｔｅｐ：３０２）親機１は、無線リンク確立要求を受信すると、親機１の制御部１２０は、センサに無線リンク確立確認を送信するように無線通信部１００を制御し（Ｓｔｅｐ：４０５）、親機１とセンサ２の間の呼制御メッセージの通信を行うための無線リンクが起動される。
【００６８】
呼制御メッセージの通信を行うための無線リンクが起動されと、センサ２は、識別番号を付した呼接続要求の制御メッセージを送信し（Ｓｔｅｐ：３０３）、親機１は、識別番号を照合し、どのセンサから送られてきた制御メッセージかを判断し、登録されたセンサからの呼接続要求であった場合は、呼接続通知を送信し、センサ２に呼接続が完了し呼制御メッセージの通信が可能になったことを通知する（Ｓｔｅｐ：４０６）。
【００６９】
呼制御メッセージの通信が可能になると、親機１とセンサ２間で、暗号通信を起動するメッセージやり取りが行われる（Ｓｔｅｐ：３０４）（Ｓｔｅｐ：４０７）。以降、親機１は、メッセージ暗号鍵記憶部１０９より該当するセンサ２に対応するメッセージ暗号鍵を読み込み、呼制御メッセージの通信が切断されるまで、送信する制御メッセージをメッセージ暗号鍵とフレーム番号で暗号化して送信し、受信した制御メッセージをメッセージ暗号鍵とフレーム番号で復号して処理を行うように動作する。同様に、以降、センサ２は、メッセージ暗号鍵記憶部２０９よりメッセージ暗号鍵を読み込み、呼制御メッセージの通信が切断されるまで、送信する制御メッセージをメッセージ暗号鍵とフレーム番号で暗号化して送信し、受信した制御メッセージをメッセージ暗号鍵とフレーム番号で復号して処理を行うように動作する。尚、以降の図５の各Ｓｔｅｐにおける説明では、制御メッセージの暗号化/復号化の動作についての説明は、省略する。
【００７０】
暗号通信の起動が完了すると、親機１は、センサ２が正しい機器であるかを確認するために認証要求を送り、センサ２は認証応答を送信する（Ｓｔｅｐ：３０５）（Ｓｔｅｐ：４０８）。このとき、親機１は、認証要求のメッセージと共に乱数を送り、センサ２は、認証鍵記憶部２０７に記憶されていた認証鍵と親機１から送られてきた乱数とを用いて予め決められた認証演算を行い、認証応答のメッセージと共に認証演算の演算結果を親機１に送信する。一方、親機１は、認証鍵記憶部１０７に記憶されていた認証鍵とセンサ２に送信した乱数とを用いて予め決められた認証演算を行い、センサから認証応答のメッセージと共に送られてきた認証演算の演算結果との比較を行い、同じであれば、通信中のセンサが正規のセンサであると判断する。又、この認証の過程において、パケット暗号鍵の再発行を行う。センサ２は、認証鍵記憶部２０７に記憶されていた認証鍵と親機１から送られてきた乱数とを用いて予め決められたパケット暗号鍵生成演算を行い、得られた結果をパケット暗号鍵記憶部２０８に格納する。又、親機１は、認証鍵記憶部１０７に記憶されていた認証鍵とセンサ２に送信した乱数とを用いて予め決められたパケット暗号鍵生成演算を行い、得られた結果をパケット暗号鍵記憶部１０８に格納する。尚、ここで使用する認証鍵は、親機とセンサ２をペアリングする際に決められ、認証鍵記憶部１０７、認証鍵記憶部２０７に書き込まれたものである。
【００７１】
引き続き、センサ２は、パケット通信を起動するためのパケットサービス起動要求を送信し（Ｓｔｅｐ：３０６）、親機１は、パケットサービス起動要求を受信するとパケットサービス起動受付を送信する（Ｓｔｅｐ：４０９）。
【００７２】
パケットサービスの起動が完了するとセンサ２の制御部２２０は、パケット番号記憶部２０６に記憶されたパケット番号を予め決められた初期値（例えば、０）に書き換える。一方、親機１の制御部１２０は、Ｓｔｅｐ４０８での認証において、通信中のセンサが正規のセンサであると判断されていた場合にのみ、パケット番号記憶部１０６に記憶されたパケット番号をセンサ２と同じあらかじめ決められた初期値（例えば、０）に書き換える。
【００７３】
そして、パケットサービスの起動、即ち、パケット番号の初期化が完了すると、センサ２は、呼接続を解放するための呼解放要求を送信し（Ｓｔｅｐ：３０７）、親機１は、呼解放要求を受信すると呼解放確認を送信する（Ｓｔｅｐ：４１０）。
【００７４】
そして双方より無線リンク切断完了のメッセージを送信し、呼制御メッセージの通信を行うための送受信動作が停止し（Ｓｔｅｐ：３０８）（Ｓｔｅｐ：４１１）、センサ２の制御部２２０は、窓が開いたことを通知するパケットの再送処理を開始し（Ｓｔｅｐ：３０９）、親機１の制御部１２０は、待機中に移行する（Ｓｔｅｐ：４１２）。尚、ここでの親機１の待機中の動作は、図４を用いて説明した（Ｓｔｅｐ：２００）の動作と同じであり、説明を割愛する。
【００７５】
尚、親機１とセンサ２がＤＥＣＴ方式の無線通信で通信を行う場合、無線リンク確立要求は、ＭＡＣレイヤの制御用メッセージのａｃｃｅｓｓ＿ｒｅｑｕｅｓｔ、無線リンク確立確認は、ＭＡＣレイヤの制御用メッセージのｂｅａｒｅｒ＿ｃｏｎｆｉｒｍ、呼接続要求は、ＮＷＫレイヤの制御メッセージのＣＣ−ＳＥＴＵＰ、呼接続通知は、ＮＷＫレイヤの制御メッセージのＮＷＫＣＣ−ＣＡＬＬ−ＰＲＯＣ、認証要求は、ＮＷＫレイヤの制御メッセージのＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ＿ＲＥＱＵＥＳＴ、認証応答は、ＮＷＫレイヤの制御メッセージのＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ＿ＲＥＰＬＹ、パケットサービス起動要求は、ＮＷＫレイヤの制御メッセージのＣＣ−ＳＥＲＶＩＣＥ−ＣＨＡＮＧＥ、パケットサービス起動受付は、ＮＷＫレイヤの制御メッセージのＣＣ−ＳＥＲＶＩＣＥ−ＡＣＣＥＰＴ、呼解放要求は、ＮＷＫレイヤの制御メッセージのＮＷＫＣＣ−ＲＥＬＥＡＳＥ、呼解放確認は、ＮＷＫレイヤの制御メッセージのＣＣ−ＲＥＬＥＡＳＥ−ＣＯＭ、無線リンク切断は、ｒｅｌｅａｓｅと呼ばれるメッセージとなる。又、暗号起動のメッセージは、ＮＷＫレイヤの制御メッセージのＣＩＰＨＥＲ−ＲＥＱＵＥＳＴ、ＭＡＣレイヤの制御用メッセージのｓｔａｒｔ  ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ、ｃｏｎｆｉｒｍ、ｇｒａｎｔと呼ばれるメッセージとなる。又、ＤＥＣＴ方式の無線通信で通信を行う場合、ＮＷＫレイヤのメッセージを送受信するためのＤＬＣレイヤの起動の手続きが無線リンクの確立後に必要となるが、この例では割愛している。
【００７６】
次に、上述した本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムにおいて、パケットサービスの起動が完了した後に、パケットの再送をする場合の動作例、即ち、図５で説明した動作の後で、パケットを再送する動作について説明を行う。
【００７７】
図６は、親機１とセンサ２間の通信障害発生時のパケット番号初期化後の無線通信で送受信されるパケット再送時の信号と動作の一例を示す図である。尚、図６において上述した図４又は図５の動作と同じ動作を行うＳｔｅｐは同じ番号を付し、ここでの説明を一部省略する。
【００７８】
親機１は、パケットサービスの起動が完了した後、図５のＳｔｅｐ：４１２の説明のように、図４のＳｔｅｐ：２００の待機中の状態でセンサ２からのパケットを待ち受ける。このとき親機１の制御部１２０は、制御信号を送信しながら、センサ２からの信号を受信できるよう無線通信部１００を制御するように動作する。
【００７９】
親機１との同期が完了するとセンサ２の制御部２２０は、親機１に送信元のセンサを特定するための自己の識別番号を付したパケット無線リンク確立要求と窓が開いたことを通知するメッセージのデータをパケット化したパケットを親機１に送信し、送達確認を行うように制御をおこなう（Ｓｔｅｐ：５０１）。このとき制御部２２０は、パケット番号記憶部２０６よりパケット番号を読み込み、パケット暗号鍵記憶部２０８よりパケット暗号鍵を読み込み、パケット暗号鍵とパケット番号を用いて窓が開いたことを通知するメッセージのデータを暗号化し、暗号化したデータにパケット番号を付して親機１に送信する。そして、親機１から送信したパケットを受信したことを示す送達確認（送信したパケット番号に対応する番号がついたＡＣＫ）を受信すると、パケット番号記憶部２０６に記憶されたパケット番号を更新するように制御を行う。このＳｔｅｐ：５０１における動作と図４を用いて説明したＳｔｅｐ：１０１の動作との違いは、パケット番号記憶部２０６に格納してあるパケット番号である。Ｓｔｅｐ：５０１は、パケットサービスの起動後の最初のパケット送信であるため、パケット番号記憶部２０６に格納してあるパケット番号は、予め決められた初期値（例えば、０）となっており、更新後にパケット番号記憶部２０６に格納する値は、例えば、初期値が０で、パケット毎に１づつパケット番号を更新するように動作する場合であれば、１となる。又、Ｓｔｅｐ：５０１における動作と図４を用いて説明したＳｔｅｐ：１０１の動作との違いは、パケット暗号鍵記憶部１０８及びパケット暗号鍵記憶部２０８に記憶されているパケット暗号鍵である。このパケット暗号鍵は、パケット番号を初期化するたびに変更されるので、パケット番号の初期化前後において、同じメッセージを同一のパケット番号で送る場合であっても、暗号化されたパケットのデータは毎回異なるものとなる。
【００８０】
一方、親機１の制御部１２０は、図４の説明と同様に、送られてきた識別番号と自己が管理する識別番号を照合し、センサ２を特定し、パケット無線確立確認をセンサ２に送信しパケット通信用の無線リンクを確立する（Ｓｔｅｐ：２０１）。
【００８１】
そして、制御部１２０は、パケット番号記憶部１０６に記憶されたパケット番号の中から対応するセンサのパケット番号を読み出し、送られてきたパケット番号と比較し同じか否かを判断する。送られてきたパケット番号とパケット番号記憶部１０６に記憶された該当するセンサのパケット番号が等しかった場合、パケットで送られてきたメッセージ、即ち、窓が開いたことを通知するメッセージの受信処理、例えば、報知部１０３でアラームの起動や電話子機３、スマートフォン５へ窓が開いたことを通知する処理を行い、次回のパケット受信に備えパケット番号記憶部１０６に記憶された該当するセンサ２に対応するパケット番号を更新し、センサ２にパケットを受信したこと通知する送達確認（ＡＣＫ）を送るように制御を行う（Ｓｔｅｐ：６０１）。このＳｔｅｐ：６０１における動作と、図４を用いて説明したＳｔｅｐ：２０２の動作との違いは、パケット番号記憶部１０６に格納してあるパケット番号である。Ｓｔｅｐ：５０１は、パケットサービスの起動後の最初のパケット受信であるため、パケット番号記憶部１０６に格納してあるパケット番号は、予め決められた初期値（例えば、０）となっており、更新後にパケット番号記憶部１０６に格納する値は、例えば、初期値が０で、パケット毎に１つづつパケット番号を更新するように動作する場合であれば、１となる。
【００８２】
センサ２と親機１は、送達確認（ＡＣＫ）の送受信が完了し、パケット通信停止準備が整うと上述の図４の説明と同様に、双方から、パケット通信停止準備が整ったことを通知するパケット切断準備完了のメッセージを送り（Ｓｔｅｐ：１０５）（Ｓｔｅｐ：２０３）、パケット無線リンクの切断を通知するパケット無線リンク切断を送信し、パケット通信のための送受信動作を停止する（Ｓｔｅｐ：１０６）（Ｓｔｅｐ：２０４）。
【００８３】
そして、センサ２は、上述の図４の説明と同様に、窓が開いたことを検知する待機状態へ移行する（Ｓｔｅｐ：１０８）。
【００８４】
同様に、パケット通信のための送受信動作を停止すると、親機１も上述の図４の説明と同様に、センサからの通信を待ち受ける待機状態に移行する（Ｓｔｅｐ：２０５）。
【００８５】
以上、本発明の実施の形態について説明した。上記実施例では、通信障害が発生した場合、パケット通信を中断し、パケット暗号鍵の生成、パケット番号の初期化をネゴシエーションし、送達確認が取れなかったデータを再送する例を示したが、通信障害が発生した場合、送達確認が取れなかったデータを破棄して、一旦親機との通信を中断し、新たに、センサが反応した際に、図５のＳｔｅｐ：３０２以降の処理（パケット暗号鍵の生成、パケット番号の初期化等）を実行し、図６の動作と同じようにして新たに発生したイベントを親機に通知してもよい。この場合、通信障害が発生したときから新たなイベントが発生しパケット番号を初期化して再度パケット通信を行うまでの時間が長くなる、通信障害を起こしていた要因（例えば、受信エラーの原因となっていた妨害源の通信）がなくなっている可能性が高く、パケット通信の障害のリカバリー処理が繰り返し行われる危険がすくなくなり、必要以上にセンサの電池が消耗することを防ぐことができる。
【００８６】
以上、本発明の実施の形態について説明した。上記のように、本発明の無線通信装置は、パケットの通信途中で受信エラーが発生し、送達確認が正しく行われなかった場合、
通信相手が正規の相手か確認したうえでパケット番号を初期化し、パケット通信を再開するので、リカバリー処理の仕組みを悪用した成りすまし攻撃による被害の発生を低減させることが可能となる。
【００８７】
又、本発明の無線通信装置は、リカバリー処理時にパケット暗号鍵を変更するので、リカバリー処理の前後にいて同じパケット番号で同じメッセージを送る場合に送信する暗号文が異なるため、成りすまし攻撃による被害の発生を低減させることが可能となる。
【００８８】
又、本発明の無線通信装置は、リカバリー処理のための制御メッセージをメッセージ暗号鍵とフレーム番号を用いて暗号化し、この暗号化された複数制御メッセージの送受信によって、フレーム番号の初期化やパケット暗号鍵の再発行を行っている。従って、メッセージ暗号鍵を知らずにリカバリー処理を不正に行うためには、すべてのメッセージに対する総当り攻撃をおこなう必要があるが、総当りのパターンが制御メッセージの数に応じて増加するため、総当り攻撃に対する安全性を高めることができ、リカバリー処理の仕組みを悪用した総当り攻撃と成りすまし攻撃による被害の発生を低減させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明に係る無線通信装置は、ホームネットワークを構築するための無線通信装置として有用である。
【符号の説明】
【００９０】
１  親機
２  センサ（センサＡ、センサＢ）
３  電話子機（電話子機Ａ、電話子機Ｂ）
４  ルータ
５  スマートフォン
１００、２０１  無線通信部
１０１  音声処理部
１０２  回線処理部
１０３  報知部
１０４  操作部
１０５  表示部
２０３  センサ部
１０６、２０６  パケット番号記憶部
１０７、２０７  認証鍵記憶部
１０８、２０８  パケット暗号鍵記憶部
１０９、２０９  メッセージ暗号鍵記憶部
１１０  電源部
１２０、２２０  制御部
【要約】      （修正有）【課題】ＤＥＣＴ  ＵＬＥ通信のような、無線通信の停止にかかわらず連続したパケット番号を使用してパケット通信を行うパケット通信において、通信障害が発生したときのリカバリーを安全、確実に行うことのできる無線通信装置を提供する。【解決手段】パケット化されたデータを送受信するための無線通信手段１００と、受信したパケットに付されたパケット番号を記憶するパケット番号記憶手段１０６と、通信相手の認証を行うための認証鍵を記憶する認証鍵記憶手段１０７と、パケットを暗号化するためのパケット暗号鍵を記憶するパケット暗号鍵記憶手段１０８と、パケット番号とパケット暗号鍵を用いてパケットを暗号化し、送受信する。通信障害が発生した場合、通信相手の認証を行い、通信相手が正規の相手であった場合、パケット通信用の暗号鍵を更新し、パケット番号を初期値にもどしてパケット通信を再開するように制御する。【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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