(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワークを介するパケットの中継を行う無線中継機器において、
前記無線ネットワークに参入している配下の複数の無線機器から自機宛に送信されてくる複数の第１パケットに含まれるデータを集約して第２パケットを生成する集約部と、
前記集約部によって生成された前記第２パケットを予め設定された転送先に転送する転送制御部と
を備え、
前記第１パケットは、ペイロードに比べてヘッダが大きなパケットであり、
前記集約部は、前記第１パケットのヘッダに含まれる時刻データ、前記第１パケットのヘッダに含まれる前記無線機器を識別する識別データ、及び前記第１パケットのペイロードのデータを集約して前記第２パケットを生成する
ことを特徴とする無線中継機器。
【請求項２】
前記集約部は、基準時刻を示す基準時刻データを前記第２パケットに含め、前記第１パケットのヘッダに含まれる前記時刻データを、前記基準時刻に対するずれ時間を示すオフセットデータとして集約することを特徴とする請求項１記載の無線中継機器。
【請求項３】
前記第１パケットに含まれるデータを格納する格納部と、
前記集約部が前記格納部に格納されたデータを用いて前記第２パケットを生成するタイミング、及び前記転送制御部が前記集約部によって生成された前記第２パケットを転送するタイミングを制御するタイミング制御部と
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無線中継機器。
【請求項４】
前記格納部に格納させるべき新たなデータの送信元と、前記格納部に既に格納されているデータの送信元とが同じである場合には、前記格納部に既に格納されている該データを、前記新たなデータに上書きする制御部を備えることを特徴とする請求項３記載の無線中継機器。
【請求項５】
前記無線機器には、予め優先度が設定されており、
前記集約部は、前記無線機器から送信されてきた前記第１パケットのうち、より高い優先度が設定された前記無線機器から送信されてきた前記第１パケットに含まれるデータを優先して前記第２パケットに集約する
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の無線中継機器。
【請求項６】
前記集約部は、設定された最大集約数を超えないように前記第１パケットに含まれるデータを集約することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の無線中継機器。
【請求項７】
前記無線ネットワークを介するパケットは暗号化されたパケットであり、
自機宛に送信されてくる前記第１パケットの復号を行い、前記転送先に転送される前記第２パケットの暗号化を行う暗号処理部を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載の無線中継機器。
【請求項８】
パケットの処理を行う処理装置であって、
請求項１から請求項７の何れか一項に記載の無線中継機器によって転送された前記第２パケットに含まれるデータを分離して第３パケットを生成する分離部と、
前記分離部によって生成された前記第３パケットを予め規定された転送先に転送する転送部と
を備え、
前記分離部は、前記第２パケットのペイロードのデータに含まれる前記無線機器を識別する識別データに基づいて、前記第２パケットのペイロードのデータの分離を行う
ことを特徴とする処理装置。
【請求項９】
前記識別データには、予め優先度が設定されており、
前記分離部は、前記第２パケットのペイロードのデータに含まれる前記識別データのうち、より高い優先度が設定された前記識別データを優先して前記分離を行うことを特徴とする請求項８記載の処理装置。
【請求項１０】
前記無線中継機器に対し、前記第１パケットの最大集約数を設定することを特徴とする請求項８又は請求項９記載の処理装置。
【請求項１１】
無線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、
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の無線中継機器と、
前記無線中継機器によって転送された前記第２パケットに含まれるデータを分離する請求項８から請求項１０の何れか一項に記載の処理装置と
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項１２】
無線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、
請求項７記載の無線中継機器と、
前記無線中継機器によって転送された前記第２パケットの復号を行うゲートウェイと、
前記ゲートウェイによって復号された前記第２パケットに含まれるデータを分離する請求項８から請求項１０の何れか一項に記載の処理装置と
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項１３】
無線ネットワークを介した無線通信を行う無線通信方法であって、
前記無線ネットワークに参入している配下の複数の無線機器から送信されてくる自機宛ての第１パケットに含まれるデータを集約して第２パケットを生成する第１ステップと、
前記第２パケットを、前記無線ネットワークを介して予め設定された転送先に転送する第２ステップと、
前記第２パケットに含まれるデータを分離して第３パケットを生成する第３ステップと、
前記第３パケットを予め規定された転送先に転送する第４ステップと
を有し、
前記第１パケットは、ペイロードに比べてヘッダが大きなパケットであり、
前記第１ステップは、前記第１パケットのヘッダに含まれる時刻データ、前記第１パケットのヘッダに含まれる前記無線機器を識別する識別データ、及び前記第１パケットのペイロードのデータを集約して前記第２パケットを生成するステップであり、
前記第３ステップは、前記第２パケットのペイロードのデータに含まれる前記無線機器を識別する識別データに基づいて、前記第２パケットのペイロードのデータの分離を行うステップである
ことを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線中継機器、処理装置、無線通信システム、及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プラントや工場等においては、分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed Control System）が構築されており、高度な自動操業が実現されている。この分散制御システムは、フィールド機器と呼ばれる現場機器（測定器、操作器）と、これらの制御を行う制御装置とが通信手段を介して接続されたシステムである。このような分散制御システムの基礎をなす通信システムは、有線によって通信を行うものが殆どであった。近年においては、ＩＳＡ１００．１１ａやＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等の産業用無線通信規格に準拠した無線通信を行う無線通信システムも実現されている。
【０００３】
このような無線通信システムでは、プロセス制御に係る各種データが、無線ネットワークを介して送受信される。例えば、上述したＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信システムでは、無線通信が可能なフィールド機器（無線フィールド機器）、無線ルータ、及びバックボーンルータによって無線ネットワークが形成されており、センサデータを含むパケット（パブリッシュ（Publish）パケット）が無線フィールド機器から送信されて、無線ルータ及びバックボーンルータを順に介して上位システムに送信される。
【０００４】
以下の特許文献１には、上述したＩＳＡ１００．１１ａやＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等に準拠した無線通信システムの一例が開示されている。具体的に、以下の特許文献１には、無線ネットワークへの参入要求を送信した無線デバイスを無線ネットワークに参入させ、無線ネットワークを介した無線通信が完了した場合に無線ネットワークから離脱させることで、従来よりも多くの無線デバイスを無線ネットワークに参入させることが可能な発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−８６８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、プラント等に設けられるフィールド機器の数は、おおむねプラント等の規模に応じて増減し、大規模なプラント等では１万台を超える場合がある。このため、大規模なプラント等においては、今後、大規模な無線ネットワーク（例えば、１万台を超える無線フィールド機器等が接続された無線ネットワーク）が構築される可能性が考えられる。しかしながら、現時点においては、主に以下の２つの理由によって大規模な無線ネットワークを構築するのは困難であるという問題がある。
【０００７】
（１）通信負荷の増大
大規模の無線ネットワークでは、無線フィールド機器の数が多いため、通信経路に設けられた無線中継機器の通信負荷が増大する。例えば、上述したＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信システムでは、無線ルータの配下の無線フィールド機器の数が増加すると無線ルータの通信負荷が増大し、バックボーンルータの配下の無線ルータの数が増加するとバックボーンルータの通信負荷が増大する。このような通信負荷の増大を防止するために、配下の機器（無線ルータの配下の無線フィールド機器、或いはバックボーンルータの配下の無線ルータ）の数を制限してしまうと、結果として大規模な無線ネットワークを構築することが困難になる。
【０００８】
（２）無線帯域リソースの不足
無線ネットワークに接続される機器の数が増加すると、これに比例して無線ネットワークを介して送受信されるパケットの数が増加するため、パケットの送受信に必要となる無線帯域が増大する。無線通信システムでは割り当て可能な無線帯域は有限であるため、無線ネットワークに接続される機器の数が増加するにつれて無線帯域リソースが不足する。このような無線帯域リソースの不足によって無線ネットワークに接続可能な機器の数が制限されてしまい、結果として大規模な無線ネットワークを構築することが困難になる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、大規模な無線ネットワークを構築することが可能な無線中継機器、処理装置、無線通信システム、及び無線通信方法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】
【００１０】
上記課題を解決するために、第１発明の無線中継機器は、無線ネットワーク（Ｎ１）を介するパケットの中継を行う無線中継機器（１２）において、前記無線ネットワークに参入している配下の複数の無線機器（１１ａ〜１１ｃ）から自機宛に送信されてくる複数の第１パケット（Ｐ１、Ｐ１１〜Ｐ１３）に含まれるデータを集約して第２パケット（Ｐ２０）を生成する集約部（２５）と、前記集約部によって生成された前記第２パケットを予め設定された転送先（１６）に転送する転送制御部（２４）とを備えることを特徴としている。
また、第２発明の無線中継機器は、前記集約部が、前記第１パケットのヘッダ（Ｈ）に含まれる時刻データ、前記第１パケットのヘッダに含まれる前記無線機器を識別する識別データ、及び前記第１パケットのペイロード（ＰＬ）のデータを集約して前記第２パケットを生成することを特徴としている。
また、第３発明の無線中継機器は、前記集約部が、基準時刻を示す基準時刻データを前記第２パケットに含め、前記第１パケットのヘッダに含まれる前記時刻データを、前記基準時刻に対するずれ時間を示すオフセットデータとして集約することを特徴としている。
また、第４発明の無線中継機器は、前記第１パケットに含まれるデータを格納する格納部（２７）と、前記集約部が前記格納部に格納されたデータを用いて前記第２パケットを生成するタイミング、及び前記転送制御部が前記集約部によって生成された前記第２パケットを転送するタイミングを制御するタイミング制御部（２６ａ）とを備えることを特徴としている。
また、第５発明の無線中継機器は、前記格納部に格納させるべき新たなデータの送信元と、前記格納部に既に格納されているデータの送信元とが同じである場合には、前記格納部に既に格納されている該データを、前記新たなデータに上書きする制御部（２６）を備えることを特徴としている。
また、第６発明の無線中継機器は、前記無線機器には、予め優先度が設定されており、前記集約部が、前記無線機器から送信されてきた前記第１パケットのうち、より高い優先度が設定された前記無線機器から送信されてきた前記第１パケットに含まれるデータを優先して前記第２パケットに集約することを特徴としている。
また、第７発明の無線中継機器は、前記集約部が、設定された最大集約数を超えないように前記第１パケットに含まれるデータを集約することを特徴としている。
また、第８発明の無線中継機器は、前記無線ネットワークを介するパケットは暗号化されたパケットであり、自機宛に送信されてくる前記第１パケットの復号を行い、前記転送先に転送される前記第２パケットの暗号化を行う暗号処理部（２３）を備えることを特徴としている。
第１発明の処理装置は、パケットの処理を行う処理装置（１７）であって、上記の何れかに記載の無線中継機器によって転送された前記第２パケットに含まれるデータを分離して第３パケットを生成する分離部（３３）と、前記分離部によって生成された前記第３パケットを予め規定された転送先（１８）に転送する転送部（３４）とを備えることを特徴としている。
また、第２発明の処理装置は、前記分離部が、前記第２パケットのペイロードのデータに含まれる前記無線機器を識別する識別データに基づいて、前記第２パケットのペイロードのデータの分離を行うことを特徴としている。
また、第３発明の処理装置は、前記識別データには、予め優先度が設定されており、前記分離部が、前記第２パケットのペイロードのデータに含まれる前記識別データのうち、より高い優先度が設定された前記識別データを優先して前記分離を行うことを特徴としている。
また、第４発明の処理装置は、前記無線中継機器に対し、前記第１パケットの最大集約数を設定することを特徴としている。
第１発明の無線通信システムは、無線ネットワーク（Ｎ１）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、上記の第１〜第７発明の無線中継機器の何れかと、前記無線中継機器によって転送された前記第２パケットに含まれるデータを分離する上記の第１〜第４発明の処理装置の何れかとを備えることを特徴としている。
第２発明の無線通信システムは、無線ネットワーク（Ｎ１）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、上記の第８発明の無線中継機器と、前記無線中継機器によって転送された前記第２パケットの復号を行うゲートウェイ（１６）と、前記ゲートウェイによって復号された前記第２パケットに含まれるデータを分離する上記の第１〜第４発明の処理装置の何れかとを備えることを特徴としている。
本発明の無線通信方法は、無線ネットワーク（Ｎ１）を介した無線通信を行う無線通信方法であって、前記無線ネットワークを介して送信されてくる自機宛ての第１パケットに含まれるデータを集約して第２パケットを生成する第１ステップ（Ｓ１１）と、前記第２パケットを、前記無線ネットワークを介して予め設定された転送先（１６）に転送する第２ステップ（Ｓ１２）と、前記第２パケットに含まれるデータを分離して第３パケットを生成する第３ステップ（Ｓ１３）と、前記第３パケットを予め規定された転送先（１８）に転送する第４ステップ（Ｓ１４）とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、無線ネットワークを介して送信されてくる自機宛ての第１パケットに含まれるデータを集約して第２パケットを生成し、生成した第２パケットを、無線ネットワークを介して予め設定された転送先に転送するようにしている。これにより、無線ネットワークを介するパケットの数（パケットの総データ量）を低減することができるため、大規模な無線ネットワークを構築することが可能であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１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】本発明の第１実施形態による無線中継機器としての無線アダプタの要部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態において無線デバイスから無線アダプタに送信されるパケットのフォーマットの概要を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態による処理装置としてのパケット処理装置の要部構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態による処理装置で用いられる無線デバイス情報の一例を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態による無線通信方法の概要を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態において送受信されるパケットの具体例を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態において送受信されるパケットの具体例を示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態において無線アダプタで行われる処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第５実施形態において用いられる無線デバイス情報の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による無線中継機器、処理装置、無線通信システム、及び無線通信方法について詳細に説明する。
【００１４】
〔第１実施形態〕
〈無線通信システム〉
図１は、本発明の第１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〜１１ｃ（無線機器）、無線アダプタ１２（無線中継機器）、無線ルータ１３、バックボーンルータ１４ａ，１４ｂ、システムマネージャ１５、ゲートウェイ１６、パケット処理装置１７（処理装置）、及び監視制御装置１８を備える。かかる構成の無線通信システム１は、無線ネットワークＮ１を介したＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access：時分割多元接続）方式による無線通信が可能である。
【００１５】
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。ここで、上記のプラントとしては、化学等の工業プラントの他、ガス田や油田等の井戸元やその周辺を管理制御するプラント、水力・火力・原子力等の発電を管理制御するプラント、太陽光や風力等の環境発電を管理制御するプラント、上下水やダム等を管理制御するプラント等がある。
【００１６】
上記の無線ネットワークＮ１は、プラントの現場に設置された機器（無線デバイス１１ａ〜１１ｃ、無線アダプタ１２、無線ルータ１３、及びバックボーンルータ１４ａ，１４ｂ）によって形成されて、システムマネージャ１５によって管理される無線ネットワークである。尚、図１においては、図示を簡略化しているが、無線ネットワークＮ１を形成する無線デバイス１１ａ〜１１ｃ、無線アダプタ１２、無線ルータ１３、及びバックボーンルータ１４ａ，１４ｂの数は任意である。尚、無線アダプタ１２の配下に通信可能に接続される無線デバイス１１ａ〜１１ｃから構成されるサブネットワークを複数形成する形態にしても良い。
【００１７】
また、無線通信システム１が構築されるプラントには、上記の無線ネットワークＮ１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。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１４ａ，１４ｂ、システムマネージャ１５、及びゲートウェイ１６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、パケット処理装置１７、及び監視制御装置１８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。
【００１８】
無線デバイス１１ａ〜１１ｃは、プラントの現場に設置されて監視制御装置１８の制御の下でプロセス制御に必要な測定や操作等を行うフィールド機器（無線フィールド機器）である。無線デバイス１１ａ〜１１ｃ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、プラント内の状況や対象物を撮影するカメラやビデオ等の撮像機器、プラント内の異音等を収集したり警報音等を発したりするマイクやスピーカ等の音響機器、各機器の位置情報を出力する位置検出機器、その他の機器である。この無線デバイス１１ａ〜１１ｃは、電池を電源として省電力動作（例えば、間欠動作）を行い、無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠したＴＤＭＡ方式による無線通信が可能である。
【００１９】
尚、本実施形態では、説明を簡単にするために、図１に示す無線デバイス１１ａ〜１１ｃは、流量、温度、及び圧力をそれぞれ測定するセンサ機器であるとする。これら、無線デバイス１１ａ〜１１ｃには、セキュリティを確保するために、互いに異なる暗号鍵がそれぞれ配布されている。具体的に、無線デバイス１１ａには暗号鍵Ｋ１が配布されており、無線デバイス１１ｂには暗号鍵Ｋ２が配布されており、無線デバイス１１ｃには暗号鍵Ｋ３が配布されている。
【００２０】
暗号鍵Ｋ１は、無線デバイス１１ａと無線アダプタ１２との間で暗号化通信を行うために用いられる暗号鍵である。暗号鍵Ｋ２は、無線デバイス１１ｂと無線アダプタ１２との間で暗号化通信を行うために用いられる暗号鍵である。暗号鍵Ｋ３は、無線デバイス１１ｃと無線アダプタ１２との間で暗号化通信を行うために用いられる暗号鍵である。これら暗号鍵Ｋ１〜Ｋ３は、無線デバイス１１ａ〜１１ｃが無線ネットワークＮ１に参入する際に、システムマネージャ１５によってそれぞれ配布される。
【００２１】
また、無線デバイス１１ａ〜１１ｃは、パケットの送信設定が行われている。具体的に、無線デバイス１１ａ〜１１ｃには、パケットの送信先として無線アダプタ１２が設定されているとともに、無線アダプタ１２へのパケットの送信タイミング（送信間隔）が設定されている。これらの設定は、無線デバイス１１ａ〜１１ｃが無線ネットワークＮ１に参入した後に、ゲートウェイ１６によって行われる。
【００２２】
無線アダプタ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、無線ネットワークＮ１に通信可能に接続され、無線ネットワークＮ１を介するパケットの中継を行う。具体的に、無線アダプタ１２は、無線ネットワークＮ１に参入している配下の無線デバイス１１ａ〜１１ｃから自機宛てに送信されてくるパケット（第１パケット）に含まれるデータを集約して新たに集約パケット（第２パケット）を生成し、生成した集約パケットを予め設定された転送先に転送する。尚、本実施形態では、無線アダプタ１２によって生成された集約パケットの転送先が、ゲートウェイ１６に設定されているものとする。
【００２３】
無線アダプタ１２は、無線デバイス１１ａ〜１１ｃから自機宛てに送信されてくるパケットを復号するとともに、生成した集約パケットを暗号化した上で予め設定された転送先（ゲートウェイ１６）に転送する。無線デバイス１１ａ〜１１ｃから自機宛てに送信されてくるパケットを復号するのは、パケットに含まれるデータを集約するために必要だからであり、集約パケットを暗号化するのは、セキュリティを確保するためである。
【００２４】
図１に示す通り、無線アダプタ１２には、セキュリティを確保するために、互いに異なる暗号鍵がそれぞれ配布されている。具体的には、前述した暗号鍵Ｋ１〜Ｋ３に加えて、暗号鍵Ｋ１０が配布されている。暗号鍵Ｋ１０は、無線アダプタ１２とゲートウェイ１６との間で暗号化通信を行うために用いられる暗号鍵である。これら暗号鍵Ｋ１〜Ｋ３，Ｋ１０は、無線アダプタ１２が無線ネットワークＮ１に参入する際に、システムマネージャ１５によって配布される。尚、無線アダプタ１２の詳細については後述する。
【００２５】
バックボーンルータ１４ａ，１４ｂは、無線ネットワークＮ１とバックボーンネットワークＮ２とを接続し、無線ネットワークＮ１とバックボーンネットワークＮ２との間で送受信されるデータの中継を行う。尚、バックボーンルータ１４ａ，１４ｂも、上記の無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行う。
【００２６】
システムマネージャ１５は、無線ネットワークＮ１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〜１１ｃ、無線アダプタ１２、無線ルータ１３、バックボーンルータ１４ａ，１４ｂ、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通信チャネル）の割り当て制御を行って、無線ネットワークＮ１を介したＴＤＭＡによる無線通信を実現する。また、システムマネージャ１５は、無線デバイス１１ａ〜１１ｃ、無線アダプタ１２、無線ルータ１３、及びバックボーンルータ１４ａ，１４ｂを無線ネットワークＮ１に参入させるか否かの処理（参入処理）を行う。尚、システムマネージャ１５は、無線デバイス１１ａ〜１１ｃ、無線アダプタ１２、無線ルータ１３、及びバックボーンルータ１４ａ，１４ｂを無線ネットワークＮ１に参入させる際に、暗号鍵（例えば、前述した暗号鍵Ｋ１〜Ｋ３，Ｋ１０）の配布を行う。
【００２７】
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とを接続し、無線デバイス１１ａ〜１１ｃ及びシステムマネージャ１５等と、監視制御装置１８との間で送受信される各種データの中継を行う。このゲートウェイ１６を設けることで、セキュリティを維持しつつ、バックボーンネットワークＮ２と制御ネットワークＮ３とを相互に接続することができる。ゲートウェイ１６は、無線ネットワークＮ１に参入した無線デバイス１１ａ〜１１ｃに対し、前述したパケットの送信設定を行う。このゲートウェイ１６には、セキュリティを確保するために、前述した暗号鍵Ｋ１０が配布されている。ゲートウェイ１６は、暗号鍵Ｋ１０を用いて無線アダプタ１２から転送されてきた集約パケットの復号を行ってパケット処理装置１７に出力する。
【００２８】
パケット処理装置１７は、ゲートウェイ１６から出力される集約パケットの処理を行う。具体的に、パケット処理装置１７は、ゲートウェイ１６から出力される集約パケットに含まれる復号されたデータを分離して新たに分離パケット（第３パケット）を生成し、生成した分離パケットを予め規定された転送先に転送する。尚、本実施形態では、パケット処理装置１７によって生成された分離パケットの転送先が、監視制御装置１８に規定されているものとする。つまり、パケット処理装置１７は、無線アダプタ１２で集約されたデータを分離するために設けられる。
【００２９】
また、パケット処理装置１７は、無線デバイス１１ａ〜１１ｃの各々に対し、識別データ（無線デバイス１１ａ〜１１ｃの各々を識別する識別子）の設定を行う。また、パケット処理装置１７は、無線アダプタ１２に対し、無線アダプタ１２によって生成された集約パケットを転送するタイミングを設定する。尚、上記のタイミングは、監視制御装置１８が無線デバイス１１ａ〜１１ｃ等の監視を行う時間間隔等を考慮して設定される。尚、パケット処理装置１７の詳細については後述する。
【００３０】
監視制御装置１８は、無線デバイス１１ａ〜１１ｃ等の監視及び管理を行う。具体的に、監視制御装置１８は、パケット処理装置１７から転送されてくる分離パケットに含まれるデータ収集することによって無線デバイス１１ａ〜１１ｃ等の監視を行う。また、監視制御装置１８は、収集した各種データに基づいて無線デバイス１１ａ〜１１ｃの制御量を求め、この制御量を示す制御データを、ゲートウェイ１６を介して一定の時間間隔で送信することによって図１では図示を省略している無線デバイス（例えば、バルブ機器）を制御する。
【００３１】
〈無線中継機器〉
図２は、本発明の第１実施形態による無線中継機器としての無線アダプタの要部構成を示すブロック図である。図２に示す通り、無線アダプタ１２は、無線通信部２１、パケット中継部２２、暗号処理部２３、転送制御部２４、集約部２５、制御部２６、及びメモリ２７（格納部）を備えており、自機宛てに送信されてくるパケットに含まれるデータを集約して集約パケットを生成し、生成した集約パケットを予め設定された転送先（ゲートウェイ１６）に転送する。
【００３２】
無線通信部２１は、制御部２６の制御の下で、無線信号の送受信を行う。具体的に、無線通信部２１は、無線ネットワークＮ１を介して無線信号で送信されてくるパケットを受信するとともに、無線ネットワークＮ１を介して送信すべき集約パケットを無線信号にして送信する。パケット中継部２２は、制御部２６の制御の下で、無線通信部２１で送受信されるパケット（集約パケットを含む）の中継処理を行う。具体的に、パケット中継部２２は、無線通信部２１で受信されたパケットが自機宛てである場合には暗号処理部２３に出力し、自機宛てでない場合には無線通信部２１に出力する。また、パケット中継部２２は、暗号処理部２３から出力される集約パケットを無線通信部２１に出力する。
【００３３】
暗号処理部２３は、制御部２６の制御の下で、図１に示す暗号鍵Ｋ１〜Ｋ３，Ｋ１０を用いて暗号処理を行う。具体的に、暗号処理部２３は、パケット中継部２２から出力されるパケットの復号を行って制御部２６に出力し、転送制御部２４から出力される集約パケットの暗号化を行ってパケット中継部２２に出力する。例えば、暗号処理部２３は、無線ネットワークＮ１を介して無線デバイス１１ａ〜１１ｃから送信されてくる自機宛てのパケットを、それぞれ暗号鍵Ｋ１〜Ｋ３を用いて復号して制御部２６に出力する。また、暗号処理部２３は、転送制御部２４から出力される集約パケットを、暗号鍵Ｋ１０を用いて暗号化してパケット中継部２２に出力する。
【００３４】
転送制御部２４は、制御部２６の制御の下で、集約部２５で生成された集約パケットを予め設定された転送先（ゲートウェイ１６）に転送する転送処理を行う。この転送制御部２４は、制御部２６に設けられたタイミング制御部２６ａで規定されるタイミングで、上記の転送処理を行う。集約部２５は、制御部２６の制御の下で、メモリ２７に記憶されたデータ（無線デバイス１１ａ〜１１ｃから自機宛てに送信されてきたパケットのデータ）を集約して、ゲートウェイ１６に転送すべき集約パケットを生成する。この集約部２５は、制御部２６に設けられたタイミング制御部２６ａで規定されるタイミングで、ゲートウェイ１６に転送すべき集約パケットを生成する。
【００３５】
図３は、本発明の第１実施形態において無線デバイスから無線アダプタに送信されるパケットのフォーマットの概要を示す図である。図３に示す通り、パケットＰ１は、ヘッダＨとペイロードＰＬからなる。ヘッダＨには、送信先アドレスが格納されるフィールドＦ１、送信元アドレスが格納されるフィールドＦ２、パケットが生成された時刻を示す時刻データが格納されるフィールドＦ３、及び識別データ（無線デバイス１１ａ〜１１ｃの各々を識別する識別子）が格納されるフィールドＦ４等が設けられている。ペイロードＰＬには、センサデータ（無線デバイス１１ａ〜１１ｃの各々で測定された流量、温度、及び圧力等を示すデータ）が格納される。
【００３６】
パケットＰ１のヘッダＨのサイズは数十バイト程度であり、パケットＰ１のペイロードＰＬのサイズは数バイト〜十バイト程度である。つまり、パケットＰ１は、概してペイロードＰＬに比べてヘッダＨが大きなパケットであるということができる。尚、ヘッダＨのフィールドＦ３に格納される時刻データのサイズは４バイト程度であり、ヘッダＨのフィールドＦ４に格納される識別データのサイズは２バイト程度である。
【００３７】
集約部２５は、無線デバイス１１ａ〜１１ｃの各々から送信されてくるパケットＰ１に含まれる時刻データ（ヘッダＨのフィールドＦ３に格納される時刻データ）、識別データ（ヘッダＨのフィールドＦ４に格納される識別データ）、及びセンサデータ（ペイロードＰＬに格納されるセンサデータ）を集約する。このような集約を行うのは、無線デバイス１１ａ〜１１ｃ等の監視及び管理を行うために必要なデータを残しつつ、無線ネットワークＮ１を介して送受信されるパケットの数（パケットの総データ量）を減らすことで、大規模な無線ネットワークＮ１を構築するためである。
【００３８】
制御部２６は、無線アダプタ１２の動作を統括して制御する。例えば、制御部２６は、無線通信部２１〜集約部２５を制御して、自機宛に送信されてきたパケットの集約、及び集約パケットの転送処理を行わせる。この制御部２６には、転送制御部２４及び集約部２５の動作タイミングを制御するタイミング制御部２６ａが設けられている。タイミング制御部２６ａは、ゲートウェイ１６に転送すべき集約パケットが、パケット処理装置１７によって設定されたタイミングで転送されるように、転送制御部２４及び集約部２５を制御する。メモリ２７は、例えば不揮発性の半導体メモリであり、制御部２６の制御の下で、無線デバイス１１ａ〜１１ｃから自機宛てに送信されてきたパケットのデータ等を記憶する。
【００３９】
〈処理装置〉
図４は、本発明の第１実施形態による処理装置としてのパケット処理装置の要部構成を示すブロック図である。図４に示す通り、パケット処理装置１７は、通信部３１、格納装置３２、分離部３３、転送部３４、及び制御部３５を備えており、ゲートウェイ１６から出力される集約パケットに含まれるデータを分離して分離パケットを生成し、生成した分離パケットを予め規定された転送先（監視制御装置１８）に転送する。
【００４０】
通信部３１は、制御部３５の制御の下で、パケットの送受信を行う。具体的に、通信部３１は、ゲートウェイ１６から出力される集約パケットを受信するとともに、パケット処理装置１７で生成された分離パケットを監視制御装置１８に向けて送信する。格納装置３２は、例えば不揮発性の半導体メモリを備えており、無線デバイス情報Ｑ１を格納するとともに、制御部３５の制御の下でゲートウェイ１６から出力された集約パケットを格納する。
【００４１】
図５は、本発明の第１実施形態による処理装置で用いられる無線デバイス情報の一例を示す図である。図５に示す通り、無線デバイス情報Ｑ１は、無線デバイス１１ａ〜１１ｃのタグ名と識別データとが対応付けられた情報であり、分離部３３がゲートウェイ１６から出力された集約パケットに含まれるデータを分離する際に用いられる。図５に示す例において、「ＴａｇＡ」は無線デバイス１１ａに設定されたタグ名であり、「ＴａｇＢ」は無線デバイス１１ｂに設定されたタグ名であり、「ＴａｇＣ」は無線デバイス１１ｃに設定されたタグ名である。また、図５に示す例において、「ＡＡ」は無線デバイス１１ａに設定された識別データであり、「ＢＢ」は無線デバイス１１ｂに設定された識別データであり、「ＣＣ」は無線デバイス１１ｃに設定された識別データである。
【００４２】
分離部３３は、格納装置３２に格納された無線デバイス情報Ｑ１を用い、ゲートウェイ１６から出力されて格納装置３２に格納された集約パケットに含まれるデータを分離して分離パケットを生成する。尚、詳細は後述するが、分離部３３は、格納装置３２に格納された集約パケットのペイロードのデータを、そのデータに含まれる識別データに基づいて分離する。
【００４３】
転送部３４は、分離部３３で生成された分離パケットを予め規定された転送先（監視制御装置１８）に転送する転送処理を行う。制御部３５は、パケット処理装置１７の動作を統括して制御する。例えば、制御部３５は、通信部３１で受信されたゲートウェイ１６からの集約パケットを格納装置３２に格納させ、分離部３３及び転送部３４を制御して、格納装置３２に格納された集約パケットの分離、及び分離パケットの転送処理を行わせる。
【００４４】
〈無線通信方法〉
図６は、本発明の第１実施形態による無線通信方法の概要を示すフローチャートである。また、図７は、本発明の第１実施形態において送受信されるパケットの具体例を示す図である。尚、理解を容易にするために、無線デバイス１１ａ，１１ｂ，１１ｃからそれぞれ送信されるパケットは、図７中に示すパケットＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３であるとする。
【００４５】
具体的に、無線デバイス１１ａから送信されるパケットＰ１１は、時刻データ「Ｔ１」及び識別データ「ＡＡ」がヘッダに含まれ、センサデータ「ａａ」がペイロードに格納されたものである。無線デバイス１１ｂから送信されるパケットＰ１２は、時刻データ「Ｔ２」及び識別データ「ＢＢ」がヘッダに含まれ、センサデータ「ｂｂｂｂｂ」がペイロードに格納されたものである。無線デバイス１１ｃから送信されるパケットＰ１３は、時刻データ「Ｔ３」及び識別データ「ＣＣ」がヘッダに含まれ、センサデータ「ｃｃｃｃ」がペイロードに格納されたものである。
【００４６】
図７に示すパケットＰ１１が無線デバイス１１ａから無線アダプタ１２宛に送信されると、無線アダプタ１２の無線通信部２１で受信されてパケット中継部２２に出力される（図２参照）。ここで、無線デバイス１１ａから送信されてきたパケットは、無線アダプタ１２宛てのパケットであるため、パケット中継部２２に出力されたパケットは、暗号処理部２３に出力される。すると、暗号処理部２３において、無線デバイス１１ａから送信されてきたパケットを、暗号鍵Ｋ１（図１参照）を用いて復号する処理が行われる。復号されたパケットは、暗号処理部２３から制御部２６に出力されてメモリ２７に記憶される。
【００４７】
図７に示すパケットＰ１２が無線デバイス１１ｂから無線アダプタ１２宛に送信された場合、及び図７に示すパケットＰ１３が無線デバイス１１ｃから無線アダプタ１２宛に送信された場合にも、無線アダプタ１２では、上述した処理と同様の処理が行われる。但し、無線デバイス１１ｂから送信されたパケットＰ１２は、暗号鍵Ｋ２を用いて復号され、無線デバイス１１ｃから送信されたパケットＰ１３は、暗号鍵Ｋ３を用いて復号される。
【００４８】
以上の処理が終了した後に、タイミング制御部２６ａから集約部２５に制御信号が出力されると、メモリ２７に記憶されたパケットのデータ（以下、「メモリ２７に記憶されたパケット」と簡略化することもある）を集約して集約パケットを生成する処理が行われる（ステップＳ１１：第１ステップ）。具体的に、集約部２５は、図７に示すパケットＰ１１に含まれる時刻データ「Ｔ１」、識別データ「ＡＡ」、及びセンサデータ「ａａ」、パケットＰ１２に含まれる時刻データ「Ｔ２」、識別データ「ＢＢ」、及びセンサデータ「ｂｂｂｂｂ」、並びにパケットＰ１３に含まれる時刻データ「Ｔ３」、識別データ「ＣＣ」、及びセンサデータ「ｃｃｃｃ」を集約する処理を行う。そして、集約部２５は、集約されたデータがペイロードに格納された集約パケットＰ２０（図７参照）を生成する。
【００４９】
以上の処理が終了すると、生成された集約パケットＰ２０が集約部２５から転送制御部２４に出力されて、集約パケットＰ２０をゲートウェイ１６に向けて転送する転送処理が行われる（ステップＳ１２：第２ステップ）。具体的には、ゲートウェイ１６のアドレスを宛先アドレスとして図７に示す集約パケットＰ２０のヘッダに格納する等の処理が行われる。以上の転送処理が終了すると、集約パケットＰ２０が、転送制御部２４から暗号処理部２３に出力される。すると、集約パケットＰ２０を、暗号鍵Ｋ１０（図１参照）を用いて暗号化する処理が暗号処理部２３で行われる。暗号化された集約パケットＰ２０は、暗号処理部２３からパケット中継部２２を介して無線通信部２１に出力されて無線ネットワークＮ１に送信される。
【００５０】
無線アダプタ１２から送信された集約パケットＰ２０は、無線ネットワークＮ１を介して例えばバックボーンルータ１４ｂで受信される。バックボーンルータ１４ｂで受信された集約パケットＰ２０は、バックボーンネットワークＮ２を介してゲートウェイ１６で受信される。ゲートウェイ１６で受信された集約パケットＰ２０は、ゲートウェイ１６に配布されている暗号鍵Ｋ１０を用いて復号されてパケット処理装置１７に出力される。
【００５１】
ゲートウェイ１６から出力された集約パケットＰ２０は、パケット処理装置１７の通信部３１で受信され、制御部３５を介して格納装置３２に格納される。尚、集約パケットＰ２０に含まれるデータのうち、格納装置３２に格納されるのは集約パケットＰ２０のペイロードのデータである。以上の処理が終了すると、格納装置３２に格納された無線デバイス情報Ｑ１を用い、格納装置３２に格納されたデータを分離して分離パケットを生成する処理が分離部３３で行われる（ステップＳ１３：第３ステップ）。
【００５２】
具体的に、分離部３３は、無線デバイス情報Ｑ１に含まれる識別データ「ＡＡ」（図５参照）に基づいて、時刻データ「Ｔ１」、識別データ「ＡＡ」、及びセンサデータ「ａａ」からなるデータを分離して分離パケットを生成する。また、分離部３３は、無線デバイス情報Ｑ１に含まれる識別データ「ＢＢ」（図５参照）に基づいて、時刻データ「Ｔ２」、識別データ「ＢＢ」、及びセンサデータ「ｂｂｂｂｂ」からなるデータを分離して分離パケットを生成する。また、分離部３３は、無線デバイス情報Ｑ１に含まれる識別データ「ＣＣ」（図５参照）に基づいて、時刻データ「Ｔ３」、識別データ「ＣＣ」、及びセンサデータ「ｃｃｃｃ」からなるデータを分離して分離パケットを生成する。
【００５３】
尚、分離部３３によって生成される分離パケットは、図７に示すパケットＰ１１〜Ｐ１３と同様のものである。つまり、識別データ「ＡＡ」に基づいて分離されたデータによって生成された分離パケットは、図７に示すパケットＰ１１と同様に、時刻データ「Ｔ１」及び識別データ「ＡＡ」がヘッダに含まれ、センサデータ「ａａ」がペイロードに格納されたものである。また、識別データ「ＢＢ」に基づいて分離されたデータによって生成された分離パケットは、図７に示すパケットＰ１２と同様に、時刻データ「Ｔ２」及び識別データ「ＢＢ」がヘッダに含まれ、センサデータ「ｂｂｂｂｂ」がペイロードに格納されたものである。また、識別データ「ＣＣ」に基づいて分離されたデータによって生成された分離パケットは、図７に示すパケットＰ１３と同様に、時刻データ「Ｔ２」及び識別データ「ＣＣ」がヘッダに含まれ、センサデータ「ｃｃｃｃ」がペイロードに格納されたものである。
【００５４】
但し、分離部３３によって生成される分離パケットは、図７に示すパケットＰ１１〜Ｐ１３とは、時刻データ及び識別データを除き、基本的にヘッダの内容が異なるものである。また、分離部３３によって生成される分離パケットのヘッダには、図５に示すタグ名が含められる。例えば、識別データ「ＡＡ」に基づいて分離されたデータによって生成された分離パケットのヘッダには、図５に示すタグ名「ＴａｇＡ」が含められ、識別データ「ＢＢ」に基づいて分離されたデータによって生成された分離パケットのヘッダには、図５に示すタグ名「ＴａｇＢ」が含められ、識別データ「ＣＣ」に基づいて分離されたデータによって生成された分離パケットのヘッダには、図５に示すタグ名「ＴａｇＣ」が含められる。
【００５５】
以上の処理が終了すると、生成された分離パケットが分離部３３から転送部３４に出力されて、分離パケットを監視制御装置１８に向けて転送する転送処理が行われる（ステップＳ１４：第４ステップ）。具体的には、監視制御装置１８のアドレスを宛先アドレスとして分離パケットのヘッダに格納する等の処理が行われる。以上の転送処理が終了すると、分離パケットが、転送部３４から制御部３５を介して通信部３１に出力され、通信部３１から制御ネットワークＮ３に送信される。パケット処理装置１７から送信された分離パケットは、制御ネットワークＮ３を介して監視制御装置１８に収集される。
【００５６】
以上の通り、本実施形態では、配下の無線デバイス１１ａ〜１１ｃから自機宛てに送信されてくるパケットＰ１１〜Ｐ１３に含まれるデータを集約して集約パケットＰ２０を生成する無線アダプタ１２を無線ネットワークＮ１内に設け、集約パケットＰ２０を分離するパケット処理装置１７を無線ネットワークＮ１外に設けるようにしている。これにより、無線ネットワークＮ１を介して送受信されるパケットの数を少なくすることができ、通信負荷を低減することができるとともに無線帯域リソースの不足が解消される。その結果として、大規模な無線ネットワークを構築することが可能になる。
【００５７】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。上述した第１実施形態では、無線デバイス１１ａ〜１１ｃから送信されたパケットＰ１１〜Ｐ１３（図７参照）のヘッダに含まれる時刻データを、そのまま集約パケットＰ２０に集約するようにしていた。本実施形態では、集約パケットＰ２０に集約する時刻データのサイズを小さくすることで、集約パケットＰ２０の全体的なサイズをより小さくするようにしている。
【００５８】
図８は、本発明の第２実施形態において送受信されるパケットの具体例を示す図である。図８に示す通り、本実施形態では、基準時刻を示す基準時刻データ「Ｔ０」を集約パケットＰ２０に含め、パケットＰ１１〜Ｐ１３のヘッダに含まれる時刻データ「Ｔ１」，「Ｔ２」，「Ｔ３」を、基準時刻に対するずれ時間（オフセット）を示すオフセットデータ「ｔ１」，「ｔ２」，「ｔ３」として集約することで、集約パケットＰ２０の全体的なサイズをより小さくしている。
【００５９】
本実施形態において、パケットＰ１１〜Ｐ１３のヘッダに含まれる時刻データ「Ｔ１」，「Ｔ２」，「Ｔ３」、集約パケットＰ２０に含められる基準時刻データ「Ｔ０」、及び集約パケットＰ２０に集約されるオフセットデータ「ｔ１」，「ｔ２」，「ｔ３」の関係は、以下の式で表される。
Ｔ１＝Ｔ０＋ｔ１
Ｔ２＝Ｔ０＋ｔ２
Ｔ３＝Ｔ０＋ｔ３
【００６０】
ここで、時刻データ「Ｔ１」，「Ｔ２」，「Ｔ３」及び基準時刻データ「Ｔ０」のサイズは４バイト程度であるが、オフセットデータ「ｔ１」，「ｔ２」，「ｔ３」のサイズは１バイト程度である。このため、第１実施形態において、集約パケットＰ２０に集約される時刻データ「Ｔ１」，「Ｔ２」，「Ｔ３」の合計サイズは１２バイト程度であるのに対し、本実施形態において、集約パケットＰ２０に集約される時刻データ（基準時刻データ「Ｔ０」及びオフセットデータ「ｔ１」，「ｔ２」，「ｔ３」）の合計サイズは７バイト程度になり、集約される時刻データのサイズを小さくすることが可能である。
【００６１】
尚、上述したオフセットデータ「ｔ１」，「ｔ２」，「ｔ３」を求め、基準時刻データ「Ｔ０」とともに集約パケットＰ２０に集約する処理は、パケットＰ１１〜Ｐ１３に含まれるデータの集約をする際に、無線アダプタ１２の集約部２５（図２参照）で行われる。また、パケット処理装置１７の分離部３３では、集約パケットＰ２０に含まれるデータの分離をする際に、集約パケットＰ２０に集約された基準時刻データ「Ｔ０」及びオフセットデータ「ｔ１」，「ｔ２」，「ｔ３」から、時刻データ「Ｔ１」，「Ｔ２」，「Ｔ３」を求める処理が行われる。
【００６２】
以上の通り、本実施形態では、基準時刻を示す基準時刻データ「Ｔ０」を集約パケットＰ２０に含め、パケットＰ１１〜Ｐ１３のヘッダに含まれる時刻データ「Ｔ１」，「Ｔ２」，「Ｔ３」を、基準時刻に対するずれ時間（オフセット）を示すオフセットデータ「ｔ１」，「ｔ２」，「ｔ３」として集約するようにしている。これにより、第１実施形態よりも、集約パケットＰ２０の全体的なサイズをより小さくすることができる。
【００６３】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。上述した第１実施形態では、無線アダプタ１２のメモリ２７（図２参照）に記憶されたパケットＰ１１〜Ｐ１３の全てを集約パケットＰ２０に集約するようにしていた。本実施形態では、無線アダプタ１２のメモリ２７に記憶されたパケットの上書きを可能とすることで、集約するパケットの数を減らして無線帯域の利用効率を高めるようにしている。尚、無線アダプタ１２のメモリ２７に記憶されたパケットの上書きを可能とするか否かの設定は、例えば図１に示すパケット処理装置１７によって行われる。
【００６４】
図９は、本発明の第３実施形態において無線アダプタで行われる処理を示すフローチャートである。尚、図９に示すフローチャートの処理は、無線アダプタ１２の暗号処理部２３から制御部２６に対し、復号されたパケットが出力される度に行われる。処理が開始されると、まずメモリ２７に記憶されたパケットの上書きが許可されているか否かが制御部２６で判断される（ステップＳ２１）。パケットの上書きが許可されていないと判断された場合（ステップＳ２１の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、第１実施形態と同様に、暗号処理部２３で復号されたパケットを新たにメモリ２７に記憶させる処理が制御部２６で行われる（ステップＳ２２）。
【００６５】
これに対し、パケットの上書きが許可されていると判断された場合（ステップＳ２１の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、暗号処理部２３から出力されたパケットと送信元が同じパケットがメモリ２７に記憶されているか否かが制御部２６で判断される（ステップＳ２３）。送信元が同じパケットがメモリ２７に記憶されていないと判断された場合（ステップＳ２３の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、暗号処理部２３から出力されたパケットを新たにメモリ２７に記憶させる処理が制御部２６によって行われる（ステップＳ２２）。
【００６６】
他方、送信元が同じパケットがメモリ２７に記憶されていると判断された場合（ステップＳ２３の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、メモリ２７に記憶されているパケット（暗号処理部２３から出力されたパケットと送信元が同じパケット）を、暗号処理部２３から出力されたパケットで上書きする処理が制御部２６によって行われる（ステップＳ２４）。このようにして、メモリ２７に記憶されたパケットの上書きが行われる。尚、本実施形態では、メモリ２７に記憶されたパケットは、集約された後に削除される。
【００６７】
以上の通り、本実施形態では、無線アダプタ１２のメモリ２７に記憶されたパケットの上書きを可能としている。このため、例えば、無線環境の悪化等によって、同じ無線デバイスから送信された複数のパケットが無線アダプタ１２に受信された場合に、無線アダプタ１２に既に記憶されているパケットが最新のパケットに上書きされる。これにより、無線アダプタ１２で集約されるパケットの数が低減され、その結果として無線帯域の利用効率を高めることができる。また、無線アダプタ１２のメモリ２７に記憶されたパケットの上書きを可能とするか否かは切り替えが可能であるため、無線デバイス１１ａ〜１１ｃの用途や特性に合わせた運用を行うことができる。  
【００６８】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について説明する。上述した第１実施形態では、無線アダプタ１２のメモリ２７（図２参照）に記憶されたパケットＰ１１〜Ｐ１３の全てを集約パケットＰ２０に集約するようにしていた。本実施形態では、パケットの集約数の上限を規定する最大集約数を設定することで、無線帯域の利用効率を優先するのか、或いはパケットの収集時間（無線デバイス１１ａ〜１１ｃから送信されたパケットが監視制御装置１８に収集されるまでの時間）の短縮を優先するのかを調整可能にしている。尚、最大集約数の設定は、例えば図１に示すパケット処理装置１７によって行われる。
【００６９】
上記の最大集約数は、無線アダプタ１２で生成される集約パケットＰ２０を送信するために必要となる時間が、１つのタイムスロットの時間（１ｍｓｅｃ）を超えないように設定される。この最大集約数は、無線デバイス１１ａ〜１１ｃから送信されるパケットＰ１１〜Ｐ１３のペイロードに格納されるデータの大きさにもよるが、例えば「５」〜「１０」程度の範囲に設定される。
【００７０】
無線アダプタ１２に最大集約数が設定されている場合において、メモリ２７に記憶されたパケットを集約するときには、無線アダプタ１２の集約部２５は、まずメモリ２７に記憶されたパケットの数が最大集約数を超えているか否かを判断する。メモリ２７に記憶されたパケットの数が最大集約数を超えてないと判断した場合には、集約部２５は、第１実施形態と同様に、メモリ２７に記憶されたパケットの全てを集約パケットＰ２０に集約する。
【００７１】
これに対し、メモリ２７に記憶されたパケットの数が最大集約数を超えていると判断した場合には、集約部２５は、最大集約数を超えないようにパケットを集約する。例えば、メモリ２７に記憶されたパケットのうち、時刻データで示される時刻が最も古い最大集約数分のパケットを集約パケットＰ２０に集約する。このようにすることで、集約パケットＰ２０に集約されるパケットの数が制限される。尚、メモリ２７に記憶されたパケットのうち今回集約されなかったパケットは、次回以降に集約されることになる。
【００７２】
以上の通り、本実施形態では、最大集約数を設定してパケットの集約数を制限するようにしている。ここで、最大集約数を大きな値に設定すれば、より多くのパケットを集約パケットＰ２０に集約することができるため、無線帯域の利用効率をより高めることができる。逆に、最大集約数を小さな値に設定すれば、集約パケットＰ２０に集約されるパケットの数が少なくなり、集約パケットＰ２０に集約されるパケットが得られるまでの待ち時間（集約パケット生成時間）を短くすることができるため、パケットの収集時間を短縮することができる。このように、本実施形態では、無線帯域の利用効率を優先するのか、或いはパケットの収集時間の短縮を優先するのかを調整可能にすることができる。
【００７３】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態について説明する。上述した第１実施形態では、無線アダプタ１２のメモリ２７に記憶されたパケットＰ１１〜Ｐ１３（図７参照）を、これらパケットの各々を指し示すために付されている符号（Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３）の数値が小さい順（パケットＰ１１、パケットＰ１２、パケットＰ１３の順）で集約パケットＰ２０に集約するようにしていた。また、上述した第１実施形態では、パケット処理装置１７の分離部３３（図４参照）で分離パケットを生成する順序については何ら言及していなかった。本実施形態では、無線デバイス１１ａ〜１１ｃに優先度を設定し、高い優先度が設定された無線デバイスから送信されたパケットを優先的に集約及び分離するようにしている。尚、優先度の設定は、例えば図１に示すパケット処理装置１７によって行われる。
【００７４】
図１０は、本発明の第５実施形態において用いられる無線デバイス情報の一例を示す図である。図１０に示す通り、本実施形態においてパケット処理装置１７で用いられる無線デバイス情報Ｑ１（テーブル）は、図５に示すものに優先度が対応付けられたものである。図１０に示す例において、無線デバイス１１ａに設定されたタグ名「ＴａｇＡ」及び識別データ「ＡＡ」には優先度「１」が対応付けられており、無線デバイス１１ｂに設定されたタグ名「ＴａｇＢ」及び識別データ「ＢＢ」には優先度「３」が対応付けられており、無線デバイス１１ｃに設定されたタグ名「ＴａｇＣ」及び識別データ「ＣＣ」には優先度「２」が対応付けられている。
【００７５】
尚、図１０に示す優先度と同様の優先度が、無線アダプタ１２にも設定されている。但し、パケット処理装置１７に設定される優先度と無線アダプタ１２に設定される優先度とは必ずしも同じである必要は無く、異なっていても良い。本実施形態では、説明を簡単にするために、図１０に示す優先度がパケット処理装置１７及び無線アダプタ１２の双方に設定されているものとする。
【００７６】
無線アダプタ１２の集約部２５（図２参照）は、メモリ２７に記憶されたパケットを集約するときに、高い優先度が設定された無線デバイスから送信されたパケットを優先して集約パケットＰ２０に集約する。図１０に示す優先度が設定されている場合には、無線デバイス１１ａから送信されたパケット、無線デバイス１１ｃから送信されたパケット、及び無線デバイス１１ｂから送信されたパケットの順で集約パケットＰ２０に集約する。
【００７７】
また、パケット処理装置１７の分離部３３（図４参照）は、無線デバイス情報Ｑ１に含まれる識別データに基づいて集約パケットＰ２０を分離するときに、より高い優先度が対応付けられた識別データを優先して分離を行う。図１０に示す無線デバイス情報Ｑ１の場合には、分離部３３は、最初に最も高い優先度が対応付けられた識別データ「ＡＡ」に基づいて、時刻データ「Ｔ１」、識別データ「ＡＡ」、及びセンサデータ「ａａ」からなるデータを分離する（図７参照）。次いで、分離部３３は、次に高い優先度が対応付けられた識別データ「ＣＣ」に基づいて、時刻データ「Ｔ３」、識別データ「ＣＣ」、及びセンサデータ「ｃｃｃｃ」からなるデータを分離する。最後に、分離部３３は、最も低い優先度が対応付けられた識別データ「ＢＢ」に基づいて、時刻データ「Ｔ２」、識別データ「ＢＢ」、及びセンサデータ「ｂｂｂｂｂ」からなるデータを分離する。そして、分離部３３は、分離したデータを用いて分離した順に分離パケットを生成する。
【００７８】
以上の通り、本実施形態では、無線デバイス１１ａ〜１１ｃに優先度を設定し、高い優先度が設定された無線デバイスから送信されたパケットを優先的に集約及び分離するようにしている。これにより、高い優先度が設定された無線デバイスから送信されたパケットの収集時間を短縮することができる。
【００７９】
以上、本発明の実施形態による無線中継機器、処理装置、無線通信システム、及び無線通信方法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。例えば、上述した実施形態では、無線ネットワークＮ１を介するパケットが暗号化されたものであるため、無線ネットワークＮ１及びバックボーンネットワークＮ２を介して制御ネットワークＮ３に転送されるパケットをゲートウェイ１６にて復号するようにしていた。しかしながら、無線ネットワークＮ１を介するパケットが暗号化されていなければ、ゲートウェイ１６にて復号する必要は無い。
【００８０】
また、上述した実施形態では、システムマネージャ１５が一括して無線ネットワークＮ１を管理する例について説明した。しかしながら、システムマネージャ１５の機能を無線アダプタ１２に設け、システムマネージャ１５が管理する無線ネットワークと、無線アダプタ１２が管理する無線ネットワーク（無線アダプタ１２の配下の無線デバイス１１ａ〜１１ｃによって形成される無線ネットワーク）とを分けるようにしても良い。このような管理を行う場合には、システムマネージャ１５の機能の一部をパケット処理装置１７に設け、パケット処理装置１７が暗号鍵Ｋ１〜Ｋ３の管理をするようにしても良い。
【００８１】
また、上述した第１〜第５実施形態は、各々独立している訳ではなく、組み合わせることも可能である。例えば、第４実施形態と第５実施形態とを組み合わせて、最大集約数を超えずに、優先度に基づいてパケットを集約するといったことも可能である。また、上述した実施形態では、バックボーンルータ１４ａ，１４ｂ、システムマネージャ１５、ゲートウェイ１６、パケット処理装置１７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（例えば、ゲートウェイ１６とパケット処理装置１７とを一体化する）として実現することも可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１                無線通信システム
１１ａ〜１１ｃ    無線デバイス
１２              無線アダプタ
１６              ゲートウェイ
１７              パケット処理装置
１８              監視制御装置
２３              暗号処理部
２４              転送制御部
２５              集約部
２６              制御部
２６ａ            タイミング制御部
２７              メモリ
３３              分離部
３４              転送部
Ｈ                ヘッダ
Ｎ１              無線ネットワーク
Ｐ１              パケット
Ｐ１１〜Ｐ１３    パケット
Ｐ２０            集約パケット
ＰＬ              ペイロード
Ｑ１              無線デバイス情報
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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