JP2014022808A

JP2014022808A - ゲートウェイ装置、ネットワークシステム及び通信方法

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Publication number: JP2014022808A
Application number: JP2012157324A
Authority: JP
Inventors: Tomoki Takazoe; 智樹高添
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2014-02-03
Also published as: WO2014010183A1

Abstract

【課題】 ZigBeeといったネットワークの端末と、ＩＰを利用した機器との間で透過的に通信ができるゲートウェイ装置等を提供する。
【解決手段】ゲートウェイ装置１２は、ZigBeeに対応した無線端末１１を含むＨＡＮ２と、ＩＰを利用して通信を行うＬＡＮ１に接続される。ゲートウェイ装置１２は、ＨＡＮ２における無線端末１１の識別子をＬＡＮ用のアドレスに変換する変換ルールを記憶し、変換ルールに従って無線端末１１のＩＰｖ６アドレスを取得し、ＩＰｖ６アドレスを自己のＬＡＮ側インターフェースに割り当て、ＨＡＮ２を介したＬＡＮ１の機器１６，１７への通信パケットを仲介、又は、無線端末１１に代理して応答する。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信の中継等をするゲートウェイ装置及びゲートウェイ装置、ネットワークシステム及び通信方法に関する。

ゲートウェイ装置に関しては、例えば下記の特許文献１が知られている。この特許文献１に記載されたゲートウェイ装置は、インターネットに接続された携帯電話やパソコンから、常に同じＩＰｖ６アドレスを用いて、家庭内にある非ＩＰ機器にアクセスできるようにする。ゲートウェイ装置は、非ＩＰ機器にＩＰｖ６で定められているインタフェースＩＤを保持させる。このインタフェースＩＤを用いて、ゲートウェイ装置は、非ＩＰ機器用のＩＰｖ６アドレスを生成、保持するようにする。インターネットに接続された携帯電話やパソコンからの非ＩＰ機器宛てのパケットは、ゲートウェイ装置によって、非ＩＰ機器が接続されているネットワークのプロトコルに変換して非ＩＰ機器に送信される。

特開２００３−６０６６４号公報

ところで、家庭内やビルの設備機器のネットワーク技術としてZigBee（登録商標）が普及している。ZigBeeは無線の物理層、データリンク層のプロトコルとして、IEEE 802.15.4を採用している。ZigBeeの端末が、インターネット上のサーバや家庭内のスマートフォンやパソコン等のＩＰ通信する端末と通信する場合は、プロトコルが異なるため透過的に通信することはできない。したがって、プロトコルを変換するゲートウェイが必要となる。

しかしながら、ゲートウェイを使う手法は、pingやtracerouteといったようなＩＰで標準的に利用可能なツールを用いることができず、ソフトウェアの再利用性が低い。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、ZigBeeといったネットワークの端末と、ＩＰを利用した機器との間で透過的に通信ができるゲートウェイ装置、ネットワークシステム及び通信方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係るゲートウェイ装置は、所定の識別子によって特定される一又は複数の機器が含まれる第１ネットワークと、ＩＰを利用して通信を行う第２ネットワークに接続されるゲートウェイ装置であって、前記第１ネットワークにおける機器の識別子を前記第２ネットワーク用のアドレスに変換する変換ルールを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された変換ルールに従って前記第１ネットワークの機器の第２ネットワーク用アドレスを取得し、前記第２ネットワーク用アドレスを自己の第２ネットワーク側インターフェースに割り当てるアドレス割当手段と、前記第２ネットワークを介した前記第１ネットワークの機器への通信パケットを仲介、又は、前記機器に代理して応答する通信手段とを備えることを特徴とする。

本発明の第２の態様に係るゲートウェイ装置は、上記第１の態様のゲートウェイ装置であって、前記アドレス割当手段は、前記第１ネットワークにおける機器から接続要求を受信した場合に、当該機器の前記第２ネットワーク用アドレスを自己の第２ネットワーク側インターフェースに割り当てることを特徴とする。

本発明の第３の態様に係るゲートウェイ装置は、上記第１又は第２の態様のゲートウェイ装置であって、前記アドレス割当手段は、前記第１ネットワークにおける機器から切断要求を受信した場合に、当該機器に割り当てている前記第２ネットワーク用アドレスを自己の第２ネットワーク側インターフェースから削除することを特徴とする。

本発明の第４の態様に係るゲートウェイ装置は、上記第１乃至第３の態様の何れかのゲートウェイ装置であって、前記アドレス割当手段は、前記第１ネットワークにおける機器からの応答がない場合に、当該機器の前記第２ネットワーク用アドレスを自己の第２ネットワーク側インターフェースから削除することを特徴とする。

本発明の第５の態様に係るゲートウェイ装置は、上記第１乃至第４の態様の何れかのゲートウェイ装置であって、前記通信手段は、自己の第２ネットワーク側インターフェースに割り当てられている前記第２ネットワーク用アドレスごとに暗号鍵を設定して、当該暗号鍵により暗号化して前記第２ネットワークを介して通信することを特徴とする。

本発明の第６の態様に係るゲートウェイ装置は、上記第１乃至第５の態様の何れかのゲートウェイ装置であって、前記通信手段は、前記第１ネットワークにおいて通信するデータの暗号鍵を、当該ゲートウェイ装置と、前記第１ネットワークにおける各機器との間で分割して保持することを特徴とする。

本発明の第７の態様に係るネットワークは、所定の識別子によって特定される一又は複数の機器が含まれる第１ネットワークと、ＩＰを利用して通信を行う第２ネットワークに接続されるネットワークシステムであって、前記第１ネットワークにおける機器の識別子を前記第２ネットワーク用のアドレスに変換する変換ルールを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された変換ルールに従って前記第１ネットワークの機器の第２ネットワーク用アドレスを取得し、前記第２ネットワーク用アドレスを自己の第２ネットワーク側インターフェースに割り当てるアドレス割当手段と、前記第２ネットワークを介した前記第１ネットワークの機器への通信パケットを仲介、又は、前記機器に代理して応答する通信手段とを備えることを特徴とする。

本発明の第８の態様に係る通信方法は、第１ネットワークに含まれ所定の識別子によって特定される一又は複数の通信子機を、通信親機を介してＩＰを利用して通信を行う第２ネットワークに接続する通信方法であって、前記通信子機から送出された要求に応じて、前記通信親機が当該通信親機の情報を前記通信子機に返信すると共に、前記通信親機が、前記要求に基づいて当該通信子機の情報を取得するステップと、前記通信親機が、予め設定された前記通信子機の識別子を前記第２ネットワーク用のアドレスに変換する変換ルールに従って前記通信子機の第２ネットワーク用アドレスを取得し、前記第２ネットワーク用アドレスを前記無線親機の第２ネットワーク側インターフェースに割り当て、前記通信親機が、前記第２ネットワークを介した前記通信子機への通信パケットを仲介可能、又は、前記機器に代理して応答可能となるステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、ZigBeeといった第１ネットワークの機器と、ＩＰを利用した機器との間で透過的に通信ができる。

本発明の実施形態として示すネットワークシステムの構成を示すシステム構成図である。本発明の実施形態として示すネットワークシステムにおけるゲートウェイ装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施形態として示すネットワークシステムにおいてＨＡＮに無線端末が参入するようすをシステム構成図である。本発明の実施形態として示すネットワークシステムにおいて、ＨＡＮに無線端末が参入するときにＩＰｖ６アドレスを設定する処理手順を示すシーケンス図である。本発明の実施形態として示すネットワークシステムにおいて、ＨＡＮに無線端末が参入するときにＩＰｖ４アドレスを設定する処理手順を示すシーケンス図である。（ａ）はＭＡＣアドレスを示し、（ｂ）はＩＥＥＥ拡張アドレスを示す。本発明の実施形態として示すネットワークシステムにおいて、無線端末が離脱するときの処理手順を示すシーケンス図である。本発明の実施形態として示すネットワークシステムにおいて、無線端末が離脱するときの他の処理手順を示すシーケンス図である。本発明の実施形態として示すネットワークシステムにおいて、無線端末が離脱するときの他の処理手順を示すシーケンス図である。本発明の実施形態として示すネットワークシステムにおいて、ＩＰｖ６アドレスと暗号鍵との対応テーブルを示す図である。本発明の実施形態として示すネットワークシステムにおいて、ＩＰｖ６アドレスとゲートウェイ装置が保有する暗号鍵と無線端末が保有する暗号鍵との対応テーブルを示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

本発明の実施形態として示すネットワークシステムは、例えば図１に示すように構成される。

このネットワークシステムは、ユーザ宅内に、ＩＰを利用して通信をするＬＡＮ１と、ZigBeeを利用してデータを授受するＨＡＮ２とを含む。ＨＡＮ２には、複数のZigBee端末である無線端末１１が設置されている。この無線端末１１は、例えば電池等で駆動するセンサ等からなる。複数の無線端末１１は、相互に無線信号を授受すると共に、直接又は間接的にゲートウェイ装置１２と通信接続する。

ゲートウェイ装置１２は、ＬＡＮ１内においてＢＢルータ１３と接続して、通信パケットを授受する。家庭内のＢＢ（broadband）ルータ１３は、家庭などで光ファイバー回線等の高速回線でインターネットに接続する際に使うルータである。ＢＢルータ１３は、例えば、ＷＡＮ（Wide Area Network）側のポートとしてイーサネット（登録商標）ポートを持ち、ＬＡＮ（Local Area Network）（家庭内）側はイーサネット（登録商標）ポートやシリアルポートなどを備える。このネットワークシステムにおいて、ＢＢルータ１３とゲートウェイ装置１２とは、イーサネット（登録商標）回線やシリアル回線を介して情報の授受を行う。なお、図１には示していないが、住居者が利用するＩＰ通信機能を備えたパーソナルコンピュータや携帯電話も、ＩＰ通信によってＢＢルータ１３及びゲートウェイ装置１２と接続可能である。すなわち、住居者のパーソナルコンピュータや携帯電話は、ゲートウェイ装置１２を介してZigBeeの無線端末１１に対して通信が可能である。

ＢＢルータ１３は、ＷＡＮとしてのＩＰネットワークＮＷと接続されている。ＩＰネットワークＮＷには、無線端末１１の通信相手となる機器が含まれている。本実施形態において、無線端末１１の通信相手は、ＰＣ１６とＩＳＰ（Internet Services Provider）等のサーバ１７が含まれる。ＰＣ１６は、ルータ１４を介してＩＰネットワークＮＷと接続されている。サーバ１７は、ＩＳＰエッジルータ１５を介してＩＰネットワークＮＷと接続されている。

ゲートウェイ装置１２は、図２のように、ＣＰＵ２１、ＨＡＮ２に接続するためのＨＡＮ用Ｉ／Ｆ２２、ＬＡＮ１を介してＷＡＮに接続するためのＷＡＮ用Ｉ／Ｆ２３、及び、記憶部２４を含む。

ＨＡＮ用Ｉ／Ｆ２２は、例えばZigBeeといった所定の通信処理を行うことによって、第１ネットワークとしてのＨＡＮ２の無線端末１１と通信接続する。ＨＡＮ用Ｉ／Ｆ２２は、各無線端末１１に設定された所定の識別子によって各無線端末１１を特定して通信を行う。ＷＡＮ用Ｉ／Ｆ２３は、ＩＰｖ６やＩＰｖ４といった所定の通信処理を行うことによって、ＩＰを利用して通信を行う第２ネットワークとしてのＩＰネットワークＮＷに、ＬＡＮ１を介して接続される。また、これらＨＡＮ用Ｉ／Ｆ２２及びＷＡＮ用Ｉ／Ｆ２３は、ＣＰＵ２１によって制御され、ＩＰネットワークＮＷを介したＬＡＮ１の無線端末１１への通信パケットを仲介、又は、無線端末１１に代理して応答する通信手段として機能する。

記憶部２４は、ＨＡＮ２における無線端末１１の番号（識別子）をＷＡＮ用のアドレスに変換する変換ルールを記憶する記憶手段として機能する。この変換ルールは、ゲートウェイ装置１２によって無線端末１１のＩＰｖ６アドレスを生成するルールと、ゲートウェイ装置１２によって無線端末１１のＩＰｖ４アドレスを生成するルールとを含んでいる。

ＣＰＵ２１は、記憶部２４に記憶された変換ルールに従っての機器のＷＡＮ用アドレスを取得し、ＷＡＮ用アドレスを自己のＷＡＮ側インターフェースとしてのＷＡＮ用Ｉ／Ｆ２３に割り当てるアドレス割当手段として機能する。

つぎに、上述したネットワークシステムにおいて、図３に示すように、新たな無線端末１１がＨＡＮ２に参入した場合、ゲートウェイ装置１２は、ＩＰアドレスを自己のＷＡＮ用Ｉ／Ｆ２３に割り当てる。この動作を、図４を参照して説明する。

先ず無線子機としてＨＡＮ２に参入した無線端末１１は、上位層からのネットワーク発見要求Ｃ１を受けて、チャンネルスキャンを行う。これにより、ZigBeeの子機としての無線端末１１は、ZigBeeの親機としてのゲートウェイ装置１２を探索する。このチャンネルスキャンによるビーコンリクエストは、ゲートウェイ装置１２によって受信される。

この時、ZigBeeの無線端末１１にビーコン要求コマンドが実装されていればアクティブスキャンによってビーコン要求を行う。一方、無線端末１１にビーコン要求が実装されていない場合はパッシブスキャンによって、ビーコンＲ１を待ち受ける。いずれかの方法によって無線端末１１がビーコンＲ１を受信した場合、無線端末１１は、ビーコンＲ１に含まれているゲートウェイ装置１２のＨＡＮ２内におけるＰＡＮＩＤ（識別子）、チャンネル等の情報を、隣接ノード用の記憶手段に登録する。チャンネル候補が複数ある場合には、無線端末１１は、これらの手順を繰り返す。無線端末１１は最適なチャンネルを選択した後、ネットワーク接続要求コマンドＣ２をゲートウェイ装置１２に対して送信する。

ゲートウェイ装置１２は、無線端末１１からネットワーク接続要求Ｃ２を受信すると、所定の処理の後に、無線端末１１のＨＡＮ２への参入を許可すると判定する。ゲートウェイ装置１２は、ネットワーク接続要求Ｃ２に対するレスポンスＲ２に、ネットワークアドレスを通知する。このネットワークアドレスは、ゲートウェイ装置１２が有するＩＰｖ６アドレス又はＩＰｖ４アドレスである。そして、ゲートウェイ装置１２は、自身が持つ隣接ノード用の記憶部２４に無線端末１１の情報を登録する。この無線端末１１の情報は、レスポンスＲ２に含まれたＨＡＮ２内の番号等のアドレス情報である。

次にゲートウェイ装置１２は、登録した無線端末１１のアドレス情報を用い、ＩＥＥＥ６４ビットアドレスをＩＰｖ６アドレスの下位６４ビットとし、上位６４ビットをｆｅ８０：：としたＩＰｖ６リンクローカルアドレスを生成する（ステップＳＴ１）。ＩＥＥＥ６４ビットアドレスは、MACアドレスを用いる。また、上位６４ビットは、ゲートウェイ装置１２が属するネットワークアドレスが使用可能である。

ゲートウェイ装置１２は、ＷＡＮ用Ｉ／Ｆ２３に、生成したＩＰｖ６リンクローカルアドレスを設定する。

次にゲートウェイ装置１２は、当該ＩＰｖ６リンクローカルアドレスの重複検知（Duplicate Address Detection, DAD）のために近隣要請（Neighbor Solicitation, NS）を送信する。ゲートウェイ装置１２は、ＬＡＮ１内のノードからの応答である近隣広告（Neighbor Advertisement, NA）を受信しなければ、ＩＰｖ６リンクローカルアドレスの重複はないと判断し、以後の通信にて利用可能にする。

その後、ゲートウェイ装置１２は、ＩＰｖ６のネットワークプレフィックスを要求するために、ルータ要請（Router Solicitation, RS）を送信する。これに対して、ゲートウェイ装置１２は、ＢＢルータ１３からルータ広告（Router Advertisement, RA）を受信する。ゲートウェイ装置１２は、ルータ広告に含まれるネットワークプレフィックスと無線端末１１のＩＥＥＥ６４ビットアドレスを組み合わせて、ＩＰｖ６グローバルアドレスを生成する（ステップＳＴ２）。

ゲートウェイ装置１２は、ＩＰｖ６リンクローカルアドレスと同様に、ＩＰｖ６グローバルアドレスの重複検知（DAD）を行う。ゲートウェイ装置１２は、近隣要請（NS）に対する近隣広告（NA）の応答がなければＩＰｖ６グローバルアドレスの重複はないと判断し、以後の通信にて利用可能にする。これにより、ゲートウェイ装置１２のＷＡＮ用Ｉ／Ｆ２３には、参入したい無線端末１１のＩＰｖ６グローバルアドレスを割り当てることができる。

このようにゲートウェイ装置１２は、参入した無線端末１１に対応してＩＰｖ６リンクローカルアドレス及びＩＰｖ６グローバルアドレスを設定できる。無線端末１１に対応したＩＰｖ６グローバルアドレスは、ＬＡＮ１内のＰＣ等の端末からpingによる生存確認に利用したり、特定アプリケーションの宛先アドレスとして使用したりすることが可能である。

例えば、ＰＣ１６から無線端末１１に対する制御コマンドが無線端末１１に対応したＩＰｖ６グローバルアドレス宛に送信された場合、ＢＢルータ１３は、制御コマンドを、ＩＰｖ６リンクローカルアドレス宛に変換してゲートウェイ装置１２に送信する。ゲートウェイ装置１２は、ＩＰｖ６リンクローカルアドレスに対応した無線端末１１のＨＡＮ２内の番号を認識して、制御コマンドを無線端末１１に送信することができる。これにより、ゲートウェイ装置１２は、無線端末１１への通信パケットを仲介する。

また、サーバ１７から無線端末１１に対する生存確認が無線端末１１に対応したＩＰｖ６グローバルアドレス宛に送信された場合、ＢＢルータ１３は、生存確認を、ＩＰｖ６リンクローカルアドレス宛に変換してゲートウェイ装置１２に送信する。ゲートウェイ装置１２は、無線端末１１が後述するように離脱してない場合には無線端末１１に代理して生存確認に対する応答をＢＢルータ１３に送信する。

以上のように、このネットワークシステムによれば、ZigBeeといったネットワークの無線端末１１と、ＩＰを利用した機器との間で透過的に通信ができる。すなわち、ＩＰネットワークとしてのＬＡＮ１、ＩＰネットワークＮＷ側からはZigBeeの無線端末１１をＩＰｖ６の端末としてアクセスできる。一方、家庭内ネットワークとしてのＨＡＮ２内は旧来のZigBeeの端末としてアクセスすることができる。したがって、このネットワークシステムによれば、サーバ１７やＰＣ１６、ユーザが保有するパーソナルコンピュータやスマートフォンなど、ＩＰを使った豊富なソフトウェア資産を再利用して、ZigBeeの無線端末１１を利用できる。

また、ゲートウェイ装置１２は、ＨＡＮ２における無線端末１１から接続要求を受信した場合に、当該無線端末１１のＷＡＮ用アドレスを自己のＷＡＮ用Ｉ／Ｆ２３に割り当てる。したがって、このゲートウェイ装置１２によれば、ZigBeeの無線端末１１の電源投入、ＨＡＮ２への接続や参入に応じて、自動的にＨＡＮ用Ｉ／Ｆ２２に有効なＩＰｖ６アドレスを割り当てることが可能になる。

更に、ZigBeeを用いたＨＡＮ２内のセンサやリレー等の無線端末１１と、インターネット上のサーバ１７や家庭内のスマートフォンやパソコン等のＩＰ通信する端末とを、ゲートウェイ装置１２によって、ＩＰによる通信を透過的に行う。これによって、既存のＩＰ通信ソフトウェアの再利用性を高めると共に、ZigBeeネットワークのシステム構築を容易にし、ネットワーク接続のための各種設定工数を削減することができる。

無線端末１１がZigBeeのアドレスとして４８ビットのMACアドレス（図６（ａ））を記憶手段に保持している場合は、ゲートウェイ装置１２の記憶部２４にMACアドレスとＩＰｖ４アドレスとを対応づけたテーブルを用意する。これにより、上述したように、無線端末１１は、ＩＰｖ６と同様の動作が可能である。

図５に示すように、先ず、無線端末１１及びゲートウェイ装置１２は、図４と同様に、ネットワーク発見要求Ｃ１及びビーコンレスポンスＲ１、ネットワーク接続要求Ｃ２及びＡＣＫ（Ｒ２）の送受信を行う。これにより、無線端末１１及びゲートウェイ装置１２は、双方に互いの情報を記憶する。

次にゲートウェイ装置１２は、登録した無線端末１１のアドレス情報のうち、ＩＥＥＥ６４ビットアドレスの下位４バイト目と５バイト目の値を１６進数の０ｘＦＦＦＥと比較する。双方の値が等しければＭＡＣアドレスの４８ビットをＥＵＩ−６４形式（図６（ｂ））に拡張していると判断し、ＩＰｖ４アドレスを設定するためにＤＨＣＰを実行する。

ゲートウェイ装置１２は、参入してきた無線子機１１のＩＥＥＥ拡張アドレスの下位４バイト目と５バイト目を取り除き、ＭＡＣアドレスとして４８ビットの値を求める。

次にゲートウェイ装置１２は、送信元のＭＡＣアドレスとして、算出したＭＡＣアドレスとしての４８ビットをセットする。そして、ゲートウェイ装置１２は、送信元ＩＰアドレスを0.0.0.0、宛先ＭＡＣアドレスをFF-FF-FF-FF-FF-FF、宛先ＩＰアドレスを255.255.255.255に設定して、DHCP DiscoverメッセージをＬＡＮ１に対して送信する。

ＢＢルータ１３は、DHCP Discoverメッセージを受信する。ＢＢルータ１３は、ＬＡＮ１内のDHCPサーバ機能を有している。ＢＢルータ１３は、管理しているＩＰｖ４アドレスの一つを選択し、DHCP OfferメッセージとしてＬＡＮ１内に送信する。

ゲートウェイ装置１２は、DHCP Offerメッセージを受信する。ゲートウェイ装置１２は、当該DHCP Offerメッセージ内のＩＰｖ４アドレスを使用する場合はDHCP RequestメッセージをＬＡＮ１内にブロードキャストにて送信する。

ＢＢルータ１３は、DHCP Requestメッセージを受信する。ＢＢルータ１３は、ＩＰｖ４アドレスの割り当てを承認したことを表すDHCP ACKメッセージをゲートウェイ装置１２に対して送信する。

ゲートウェイ装置１２は、DHCP ACKを受信する。ゲートウェイ装置１２は、設定しようとしているＩＰｖ４アドレスがＬＡＮ１内の他の機器で使われていないかを確認するために、Gratuitous ARPを送信する。ＬＡＮ１内の他の機器から応答がないことを確認した後、ゲートウェイ装置１２は、ＩＰｖ４アドレスをＷＡＮ用Ｉ／Ｆ２３に設定する。更に、ゲートウェイ装置１２は、記憶部２４を用い、無線端末１１のMACアドレスと、設定したＩＰｖ４アドレスとを対応づけたテーブルを記憶する。

このように設定された無線端末１１に対応するＩＰｖ４アドレスは、ＩＰｖ６グローバルアドレスと同様に、ＬＡＮ１内のＰＣ等の端末からpingによる生存確認に利用したり、特定アプリケーションの宛先アドレスとして使用したりすることが可能である。

上述したネットワークシステムにおいて、無線端末１１は、上位層からＨＡＮ２からの離脱要求を受けることも可能である。この場合の動作を、図７を参照して説明する。

このゲートウェイ装置１２は、ＨＡＮ２における無線端末１１から切断要求を受信した場合に、当該無線端末１１に割り当てているＷＡＮ用アドレスを自己のＷＡＮ用Ｉ／Ｆ２３から削除するものである。

具体的には、無線端末１１が離脱要求を受け付けた場合、無線端末１１は、無線子機ネットワーク層からゲートウェイ装置１２に対し、ネットワーク切断要求Ｃ１を送信する。切断要求を受信したゲートウェイ装置１２は、レスポンスＲ１を無線端末１１に返信する。ゲートウェイ装置１２は、ネットワーク切断要求Ｃ１を送信した無線端末１１について、隣接ノード用の記憶部２４に登録済の情報を削除する。

また、ゲートウェイ装置１２は、ＷＡＮ用Ｉ／Ｆ２３に設定されているＩＰｖ６リンクローカルアドレスとＩＰｖ６グローバルアドレスを削除する（ステップＳＴ４，５）。

ネットワーク切断要求Ｃ１に対する切断応答としてのレスポンスＲ１を受け取った無線端末１１は、隣接ノード用の記憶手段に登録済のゲートウェイ装置１２の情報を削除する。

このようなネットワークシステムによれば、無線端末１１がZigBeeのＨＡＮ２上から離脱した場合でも、自動的にＷＡＮ用Ｉ／Ｆ２３に設定した無効なＩＰｖ６アドレスを削除することが可能となる。

更に、上述したネットワークシステムにおいて、ゲートウェイ装置１２は、ＨＡＮ２における各無線端末１１からの応答がない場合に、当該無線端末１１のＷＡＮ用アドレスを自己のＷＡＮ用Ｉ／Ｆ２３から削除することが望ましい。

ここで、無線端末１１は移動可能であり、ゲートウェイ装置１２の無線到達範囲から外れて通信できなくなる場合がある。このため、図８に示すように、ゲートウェイ装置１２から無線端末１１に対し定期的に生存確認のためのパケット（ポーリング）を送信することがある。無線端末１１が生存している場合、無線端末１１は、生存確認としてのＡＣＫをゲートウェイ装置１２に返信する。

ゲートウェイ装置１２は、生存確認（ポーリング）に対する無線端末１１の応答が受信できないことを確認した場合に、隣接ノード用の記憶部２４に登録済の無線端末１１の情報を削除する。このとき、ゲートウェイ装置１２は、ＷＡＮ用Ｉ／Ｆ２３に設定されているＩＰｖ６リンクローカルアドレス及びＩＰｖ６グローバルアドレスを削除する（ステップＳＴ４，５）。

このようなネットワークシステムによれば、生存確認を行うので、電源断、移動による離脱等、ゲートウェイ装置１２の無線通信範囲に無線端末１１が存在しなくなった場合でも、確実にＬＡＮ１側のＩＰｖ６アドレスを削除することが可能となる。

上述したネットワークシステムにおいて、ＨＡＮ２の子機としての無線端末１１は、親機としてのゲートウェイ装置１２からの通信を絶えず待ち受けている場合、スリープモードになることが困難なため、電力消費が大きくなる。例えば、１０００ｍＡｈの電池で駆動する無線端末１１があると仮定する。当該無線端末１１が信号の送受信により必要な消費電流を１時間あたり平均で２０ｍＡであるとすると、無線端末１１がスリープせず送受信をし続けると、５０時間（１８０，０００秒）で電池が消耗することになる。また、一般的にＩＰ端末は、データ通信以外に、近隣探索や到達性確認のパケットを送受信している。したがって、センサ等の電池駆動の端末は、ZigBeeの無線端末１１と比較して消費電力が大きい。

これに対し、電池の放電とスリープ時の消費電力は無視できるものとし、１回の送受信に２秒を要し、送受信以外はスリープすると仮定すると、180,000÷2＝90,000回の送受信が電池交換せずに可能となる。電池の交換周期を５年として設計した場合は、90,000÷5年÷365日≒49回となり、1日に４９回の送受信、すなわち１時間に２回程度の送受信が可能となる。このように、電池駆動の無線端末１１を使う場合は、ゲートウェイ装置１２からの送受信を絶えず待ち受けるよりも、図７のI/O割り込みや、図８のポーリング等、必要に応じて無線端末１１がスリープ状態から起動して送受信を行うほうが、電池寿命を延ばすことが可能になる。

以上のように、このネットワークシステムによれば、図７や図８のように離脱時処理を行うことにより、無線端末１１がＨＡＮ２に含まれているときの電池消耗を抑制しつつ、離脱時には確実にＬＡＮ１やＷＡＮ用のＩＰｖ６アドレスを削除できる。

更に、上述のようにゲートウェイ装置１２が無線端末１１に対して定期的に生存確認を行う場合、通信に要する電力が多くなり無線端末１１が電池で駆動している場合には、電池寿命の低下が問題となる。このため、図９に示すように、データ取得コマンド等が正しく行われなかったときに、ゲートウェイ装置１２から、無線端末１１のアドレスを削除することも可能である。

この動作は、先ず、宅内ＰＣや外部サーバ等の機器から、必要に応じて、無線端末１１に対応するＩＰｖ６アドレス宛てにデータ取得コマンドＣ１１等のパケットが送信される。ここで、無線端末１１のデータは、例えば温度情報や接点のＯＮ／ＯＦＦ状態等、無線端末１１が保持する又は計測するデータである。このデータ取得以外には、無線端末１１の設定を変更する、無線端末１１のＩ／Ｏを設定・変更する等、種々様々な命令が想定される。

ゲートウェイ装置１２は、データ取得コマンドＣ１１を受信すると、パケット中に含まれるコマンドを取り出す。ゲートウェイ装置１２は、パケット内のＩＰｖ６アドレスに対応する無線端末１１のアドレス宛てに、データ取得コマンドＣ１１を送信する。なお、ゲートウェイ装置１２は、上述したように、無線端末１１のＩＰｖ６アドレスがＩＰｖ６リンクローカルアドレスである場合には、そのままのアドレスで無線端末１１にコマンド送信をする。一方、この時コマンドをそのまま送信する以外に、コマンドと無線端末１１への命令のテーブルを参照し、コマンドを無線端末１１が解釈できる形に変換して送信してもよい。

ゲートウェイ装置１２がコマンドＣ１２を送信した時に何らかの原因で無線端末１１からの応答が受信できない場合には、隣接ノード用の記憶部２４に登録済の無線端末１１の情報を削除する。例えば、無線到達範囲に無線端末１１が存在しない、無線端末１１の電源がＯＦＦである等、が挙げられる。更に、ゲートウェイ装置１２は、ＷＡＮ用Ｉ／Ｆ２３に設定されているＩＰｖ６リンクローカルアドレスとＩＰｖ６グローバルアドレスを削除する（ステップＳＴ４，５）。

更に、上述したネットワークシステムにおいて、ゲートウェイ装置１２は、ＬＡＮ１を介して通信する際に、自己のＷＡＮ用Ｉ／Ｆ２３に割り当てられているＩＰｖ６アドレスごとに暗号鍵を設定することが望ましい。そして、ゲートウェイ装置１２は、ＬＡＮ１に送出する通信パケットを暗号化する。

ゲートウェイ装置１２は、例えば、図１０に示すようなＩＰｖ６アドレスと暗号鍵との対応テーブルを記憶部２４に記憶している。この対応テーブルは、無線端末１１ごとに暗号鍵を保持している。

ゲートウェイ装置１２は、無線端末１１と暗号通信を行う際、無線端末１１のアドレスに対応した暗号鍵を生成し、暗号通信してもよい。また、無線端末１１が暗号鍵を保持しておき、ネットワーク参入時に暗号鍵をゲートウェイ装置１２に登録することも可能である。

ゲートウェイ装置１２は、暗号鍵を無線端末１１に対応するＩＰｖ６アドレスごとに使い分ける。これにより、万が一いずれかの無線端末１１の暗号鍵が漏えいしたとしても、他の無線端末１１の暗号鍵の秘密状態を保持でき、ネットワークシステムへの影響を最小限に抑えることができる。また、このネットワークシステムによれば、暗号鍵をZigBeeの無線端末１１ごとに設定できる。このため、喩え任意の無線端末１１の暗号鍵が漏洩しても、ＬＡＮ１を介した他の無線端末１１の暗号化データが解読されることはなく、秘匿性が高まる。例えば、宅内工事によってセンサとしての無線端末１１を交換しても、当該無線端末１１の暗号鍵によってＨＡＮ２のデータが解読されることはない。

更に、ネットワークシステムは、図１１に示すように、ＨＡＮ２内の通信を暗号化する暗号鍵を無線端末１１内の暗号鍵Ａとゲートウェイ装置１２内の暗号鍵Ｂとで分割して保持してもよい。例えば、無線端末１１が暗号鍵の半分の暗号鍵Ａを保持し、ゲートウェイ装置１２に暗号鍵Ａを送信する。これにより、ゲートウェイ装置１２は、残り半分の暗号鍵Ｂを生成し、無線端末１１から受け取った半分の暗号鍵Ａと組み合わせて、ＨＡＮ２内の通信に使用する暗号鍵とする。これにより、無線端末１１が保持する暗号鍵Ａが漏えいしたとしても、ＬＡＮ１側の通信で使われる暗号鍵とは異なるため、ＬＡＮ１側の暗号化したデータが解読されることはなく安全であり、システムへの影響を最小限に抑えることができる。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

１ＬＡＮ（第２ネットワーク）
２ＨＡＮ（第１ネットワーク）
１１無線端末（機器、子機）
１２ゲートウェイ装置（親機）
２１ＣＰＵ（アドレス割当手段、通信手段）
２２ＨＡＮ用Ｉ／Ｆ（通信手段）
２３ＷＡＮ用Ｉ／Ｆ（通信手段、第２ネットワーク側インターフェース）

Claims

所定の識別子によって特定される一又は複数の機器が含まれる第１ネットワークと、ＩＰを利用して通信を行う第２ネットワークに接続されるゲートウェイ装置であって、
前記第１ネットワークにおける機器の識別子を前記第２ネットワーク用のアドレスに変換する変換ルールを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された変換ルールに従って前記第１ネットワークの機器の第２ネットワーク用アドレスを取得し、前記第２ネットワーク用アドレスを自己の第２ネットワーク側インターフェースに割り当てるアドレス割当手段と、
前記第２ネットワークを介した前記第１ネットワークの機器への通信パケットを仲介、又は、前記機器に代理して応答する通信手段と
を備えることを特徴とするゲートウェイ装置。
前記アドレス割当手段は、前記第１ネットワークにおける機器から接続要求を受信した場合に、当該機器の前記第２ネットワーク用アドレスを自己の第２ネットワーク側インターフェースに割り当てることを特徴とする請求項１に記載のゲートウェイ装置。
前記アドレス割当手段は、前記第１ネットワークにおける機器から切断要求を受信した場合に、当該機器に割り当てている前記第２ネットワーク用アドレスを自己の第２ネットワーク側インターフェースから削除することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のゲートウェイ装置。
前記アドレス割当手段は、前記第１ネットワークにおける機器からの応答がない場合に、当該機器の前記第２ネットワーク用アドレスを自己の第２ネットワーク側インターフェースから削除することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のゲートウェイ装置。
前記通信手段は、自己の第２ネットワーク側インターフェースに割り当てられている前記第２ネットワーク用アドレスごとに暗号鍵を設定して、当該暗号鍵により暗号化して前記第２ネットワークを介して通信することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のゲートウェイ装置。
前記通信手段は、前記第１ネットワークにおいて通信するデータの暗号鍵を、当該ゲートウェイ装置と、前記第１ネットワークにおける各機器との間で分割して保持することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のゲートウェイ装置。
所定の識別子によって特定される一又は複数の機器が含まれる第１ネットワークと、ＩＰを利用して通信を行う第２ネットワークに接続されるネットワークシステムであって、
前記第１ネットワークにおける機器の識別子を前記第２ネットワーク用のアドレスに変換する変換ルールを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された変換ルールに従って前記第１ネットワークの機器の第２ネットワーク用アドレスを取得し、前記第２ネットワーク用アドレスを自己の第２ネットワーク側インターフェースに割り当てるアドレス割当手段と、
前記第２ネットワークを介した前記第１ネットワークの機器への通信パケットを仲介、又は、前記機器に代理して応答する通信手段と
を備えることを特徴とするネットワークシステム。
第１ネットワークに含まれ所定の識別子によって特定される一又は複数の通信子機を、通信親機を介してＩＰを利用して通信を行う第２ネットワークに接続する通信方法であって、
前記通信子機から送出された要求に応じて、前記通信親機が当該通信親機の情報を前記通信子機に返信すると共に、前記通信親機が、前記要求に基づいて当該通信子機の情報を取得するステップと、
前記通信親機が、予め設定された前記通信子機の識別子を前記第２ネットワーク用のアドレスに変換する変換ルールに従って前記通信子機の第２ネットワーク用アドレスを取得し、前記第２ネットワーク用アドレスを自己の第２ネットワーク側インターフェースに割り当て、前記通信親機が、前記第２ネットワークを介した前記通信子機への通信パケットを仲介可能、又は、前記機器に代理して応答可能となるステップと
を含むことを特徴とする通信方法。