JP2006513601A - 遠隔制御システム及び認証方法 - Google Patents

Abstract

ユニークな識別子を持つユーザの遠隔制御装置（３０）が、認証された場合にしか遠隔制御を可能にすることを装置（１０、４０ａ）によって受け付けられない無線周波数制御システム（１０、２０、３０）が記載されている。認証プロセスは、前記装置（１０、４０ａ）に前記ユーザが入力しなければならないキー順を生成させ、発行させる。前記識別子を持つ遠隔制御ユニット（３０）からのコマンドは、前記キー順が予め正確に入力されている場合にしか受け付けられない。前記キー順は、直線見通し／聞通しを持つ前記装置に近接したユーザしか該装置において該キー順を入力することが出来ないように発行される。それ故、隣人の無線周波数遠隔制御ユニットによる故意でない制御が除去される。本発明はZigBee無線規格を用いて記載されている。

Description

本発明は、装置を制御する無線周波数遠隔制御システムに関し、更に、前記システムにおける使用に適した装置に関し、遠隔制御を認証する方法にも関する。本発明は、これに限定されないが、とりわけ、テレビ、オーディオ又はハイファイシステム、デジタルビデオプレーヤ及びレコーダ、並びにセットトップボックスなどの民生用電子装置の無線遠隔制御に適用される。

テレビ、デジタルビデオプレーヤ及びレコーダ、セットトップボックス、並びにオーディオハイファイ装置などの家庭内の民生用装置の遠隔制御は、多くの場合、専用の遠隔制御ユニット(ＲＣＵ)で達成される。ＲＣＵは、一般に、ユーザが遠くから様々なシステムの機能を制御することを可能にする。例えば、TV又はVCRなどの装置の場合には、ユーザは音量を増大させ得る又は受信チャンネルを変更し得る。多くのハンドヘルド遠隔制御ユニットは、赤外線(IR)機構を用いて、装置内に組み込まれた赤外線受信機に制御信号を送信する。赤外線をベースにした遠隔制御の使用は、コストが相対的に低く、相対的に短い距離にわたって動作させ、見通し通信(line of sight communication)を必要とする。ユーザは、該ユーザが所有している各電子装置のための独立した遠隔制御ユニット、又は単一の「汎用遠隔制御装置」を持つのが一般的であり、前記汎用遠隔制御装置は、他の遠隔制御ユニットからのコマンド信号を学習し、次いで、各装置のために用いられることが出来、ユーザは、制御コマンドを発行する前に制御対象の装置を選択することを要求される。

他の遠隔制御システムは、無線周波数(RF)をベースにした遠隔制御機構を用いる。RFの使用は、通信範囲を増大させるかもしれず、受信装置との直線見通しを必要とせず、ユーザにより融通のきく制御経験を供給する。しかしながら、RF信号の壁及び天井を突き抜ける能力は、隣人の装置の故意でない制御を招くおそれがあり、大いに隣人の不快感を招くおそれがある。

一般に、このようなシステムは、システムに制御識別子を割り当て、ＲＣＵが各コマンドの送信と共にこのような識別子を送信することによって干渉を防止しようとする。識別子は、装置及びＲＣＵ上に設けられるスイッチ又はダイヤルを用いて設定され得る。

米国特許公報第US5,500,691号は、RF遠隔制御ユニットが赤外線送信機も具備するビデオシステムのためのRF遠隔制御装置の初期設定について記載している。前記ビデオシステムは、ユーザが赤外線送信機を用いて遠く離れた識別子設定ディスプレイを介してRF送信機のための遠隔制御識別子を入力することを可能にする。RFコマンド信号は、遠隔制御識別子が入力されるまでシステムによって無視される。

上記のものは、幾つかの部分において、民生用装置の無線周波数家庭内制御の取り込み(uptake)を可能にするが、識別子の範囲が限られていることが、単一の遠隔制御ユニットによって制御され得る装置の数が制限されるという問題を引き起こす。更に、識別子の数が限られていることは、故意でない制御の確率を高め、又は悪意のある制御の確率さえも高める。最後に、全ての装置のためにディップスイッチ又は識別子を手動で設定することは、消費者にとって不便且つわずらわしく、とりわけ、家庭内ネットワーキングにおいて用いられ得る新興(emerging)無線規格と相容れない。

それ故、本発明の目的は、新興無線プロトコルと共存できる無線周波数遠隔制御を認証する方法を提供することにある。本発明の目的は、前記方法を実施するのに適したシステム及び装置を提供することにもある。

本発明の第１の態様によれば、装置及び遠隔制御ユニットを持つシステムにおいて無線識別子の交換を認証する方法であり、前記装置と前記遠隔制御ユニットとの両方が所定の無線プロトコルに従って動作する方法であって、各々の無線識別子を交換するステップと、認証のために入力されるべきキー順(key sequence)を生成するステップと、前記キー順が入力されるようユーザに要求を発行するステップと、生成された前記キー順を用いて入力された前記キー順を認証するステップと、前記認証に依存する制御を可能にするために前記遠隔制御ユニットの識別子を記憶するステップとを有する方法が提供される。

本発明の第２の態様によれば、所定の無線プロトコルに従って遠隔制御ユニットと通信する通信手段を持つ装置を制御する無線遠隔制御ユニットを有するシステムであり、無線識別子が規定されるシステムであって、認証のためのキー順を生成する手段と、前記キー順が入力されるようユーザに要求を発行する手段と、入力された前記キー順を受け取り、生成された前記キー順を用いて認証する手段と、少なくともある程度は前記認証に依存する制御を可能にするために前記遠隔制御ユニットの前記無線識別子を記憶する手段とを更に有するシステムが提供される。

本発明のシステム及び方法の態様は、ユーザが、好ましくは無線プロトコルを利用するシステムであって、前記ユーザの装置に無線モジュールが取り付けられる又は組み込まれるシステムにおいて、装置と該ユーザの遠隔制御ユニットとの間の無線識別子の交換を認証することを可能にする。

実施例においては、前記装置は、例えばフィリップスのPronto（登録商標）の形態の遠隔制御ユニットであるような組み込み型のZigBee無線モジュールを取り付けられる（一般にハイファイと呼ばれる）オーディオシステムによって表わされる。ZigBee無線規格(www.ZigBee.com)は、とりわけ家庭内ネットワーキング及び制御に適する低出力で待ち時間が少ない規格である。前記ZigBee無線規格は、装置に無線交換において用いられる（ブルートゥース規格(www.bluetooth.com)の場合と同様な）６４ビットのユニークな識別子が備え付けられることを要求する。最初の交換において、前記ＲＣＵの前記識別子が前記装置によって一時的に記憶され、前記装置は本発明の方法に従って認証プロセスを開始する。

前記プロセスにおいて、前記装置は、入力されるべきキー順を生成し、前記キー順が入力されるようユーザに要求を発行する。この実施例における前記要求は、前記ハイファイのスピーカシステムにおける合成音声出力の形態のものである。前記キー順は、前記ハイファイのユーザ入力機能に合わせてランダムに生成される。例えば、発行される前記キー順は、「次の順序で次のボタンを押してください、CD再生、CD停止、CD前方スキップ(skip forward)。」という可聴命令を有するかもしれない。前記ハイファイは、前記順序について該ハイファイのユーザインタフェースのボタンをモニタする。特定期間後、前記ハイファイは、任意の入力された順序と発行された前記順序を比較する。これらの順序が一致する場合には、前記遠隔制御ユニットの前記無線識別子が認証され、前記ハイファイ内のテーブル内に記憶される。前記ハイファイは、その後、予め認証されているものとして前記テーブル内に示される識別子を持つ前記ＲＣＵからの無線周波数コマンドを受け付ける。

別の実施例においては、テレビ(TV)などの装置が、該装置の表示画面上に入力用の前記キー順を表示するかもしれない。

更に他の実施例においては、入力される前記キー順が、前記ユーザの前記ＲＣＵのキーパッドにおいて入力され、その後、前記ＲＣＵが、認証のために前記装置に前記キー順を送信し、ここで、前記装置が、次いで、認証を確認するために該装置それ自体の上での別の入力を要求する。

それ故、様々な出力機能を持つ民生用電子装置は、最初に、受信された装置の識別子が、該装置の近傍におり、且つ該装置に物理的にアクセスできるユーザのＲＣＵから来たことを確かめることが出来る。それ故、異なる識別子を持つ隣人のＲＣＵからの無線コマンドは、該隣人が該隣人の隣人のネットワーク上のこのような装置のネットワークアドレスを不正に得ており、故意にコマンドを不正に得たそれらの装置のアドレスに向けている場合でも、前記装置によって受け付けられない。

有利なことには、前記方法及びシステムは、前記ユーザに大きな識別子を入力しなければならない負担を負わせることなしに大きな識別子を持つ無線システムの使用を可能にする。例えば、６４ビット識別子は、十進法の形では、平均的な消費者が入力することが期待され得ない２０桁まで有する列によって表わされる。更に、家庭内ネットワークにおいて故意でない制御の可能性のほとんどない多くの装置が考慮され得る。なぜなら、このようなシステム内の前記識別子はユニークであるからである。

以下に、ほんの一例として添付図面を参照して本発明を記載する。

図は概略的なものであり、縮尺どおりには描かれていないことに注意されたい。これらの図の一部の相対的な寸法及び比率は、図面における便宜及び明瞭さのために大きさを誇張されて又は縮小されて示されている。同じ参照符号は、一般に、修正実施例及び異なる実施例において対応フィーチャ又は同様のフィーチャを指すのに用いられる。

図１は、民生用ハイファイの形態の装置を持つシステムを示している。ハイファイ１０は、オーディオスピーカ１２に接続され、CD再生、CDスキップ、音量つまみなどといったハイファイの機能を動作させるためのボタンを有する入力手段１４を持つ。図１には、ディスプレイ２２と、テレビを動作させるためのボタンを有する入力手段２４とを持つテレビ装置２０も図示されている。

従来のようにキーパッドの形態の入力手段３２を持つ遠隔制御ユニット３０が示されている。

ハイファイ１０、テレビ２０及び遠隔制御ユニットには、各々、RF遠隔制御を可能にする無線周波数(RF)無線モジュール４０ａ、４０ｂ、４０ｃが供給される。この実施例においては、無線モジュールは、ZigBee無線規格(www.ZigBee.com)に従って動作する。

図２は、ZigBee無線モジュール４０ａの典型的なフィーチャを図示している。前記モジュールは、送受信装置４４及び無線アンテナ４６に結合される（よく知られているmc8051チップなどの）マイクロコントローラ４２を有する。マクロコントローラ４２は、ZigBee無線スタック５０を記憶するフラッシュメモリ領域４８を持つ。スタック５０は、デジタル無線システムの当業者によく知られている基準層(reference layer)の形態で図２に概念的に図示されている。スタックは、物理層（PHY）、媒体制御アクセス層（MAC）、ネットワーク層（NWK）及び高アプリケーションコード(higher application code)層（AC）５０ａを持つ。AC層５０ａのアプリケーションコードは、モジュールの機能を規定し、送信用のデータであって、前記層を下方へ通り抜けて入力され、最終的にはエアインタフェース(air interface)を通じて送信されるデータをフォーマットする。同様に、受信された無線データは、概念的には、PHY層、MAC層及びNWK層を上方へ通過させられ、該データに作用するアプリケーションコードに到達する。このＲＣＵモジュール４０ｃ内にロードされるコードの実施例は、単純なRF遠隔制御伝送用に設計されるのに対して、装置モジュール４０ａ及び４０ｂ内にロードされるコードの実施例は、以下に簡単に記載されているキー順生成プロセス及び認証プロセスも動作させる。

IEEE及びZigBeeのアライアンスは、ZigBeeのプロトコル及び規格の設計において、各ZigBee無線装置又はモジュール４０ａ、ｂ、ｃはユニークな６４ビットの無線識別子を持つことを決定している。図２においてメモリ４８の常駐（例えば、ブートブロック）領域内に記憶されるこれは‘ID’として示されている。２の６４乗（２^６４）は、ありうる18,446,744,073,709,551,616個のユニークな装置を表す２０桁の十進数のスペースを与える。

図３は、様々なヘッダフィールド６０ａ、６０ｂ、チェックサムフィールド（C）及びデータ又はペイロードフィールド６０ｃを持つZigBee無線メッセージ又はデータグラム６０を概念的に図示している。一般に、無線メッセージ６０は発信元アドレス６０ａ及び宛先アドレス６０ｂを持ち、この例においては、前記発信元アドレス６０ａ及び前記宛先アドレス６０ｂは、メッセージ６０を生成するＲＣＵ３０内のモジュール４０ｃの識別子RC_ID、及びターゲットモジュール（例えば、モジュール４０ａを持つハイファイ１０）の装置識別子(Dev_ID)を含む。ペイロードフィールド６０ｃは、この例においては、ＲＣＵのユーザによって入力される、音量を低くしたい該ユーザの要請を表わすコマンドCOM(Vol_down)として図示されている制御コマンドデータを含む。

装置モジュール４０ａ及び４０ｂは、図４に示されているような認証されている又は認証されていない（遠隔制御装置の個々の識別子によって識別される）遠隔制御装置のリスト又はテーブルもメモリ４８内に記憶する。例えば、テーブル７０ａは、RC_ID1が認証されていないことを示しており、これは、テーブル７０ａのセル７２内の零のエントリ(entry)によって表わされている。テーブル７０ｂは、セル７２内の１のエントリでＲＣＵの識別子(RC_ID1)が認証された後の同じテーブルを図示している。

図５を参照して本発明の態様を実施する認証方法の例を以下に記載する。ＲＣＵ３０の所有者が、今しがた図１に図示されているような新しいZigBee対応ハイファイ１０を持ってきたと仮定する。所有者は、ハイファイの電源を入れ、ハイファイを認証モードにするボタン１４を押す。これは、遠隔制御ユニット３０が受信し、応答する装置識別子をブロードキャストするハイファイ無線モジュール４０ａを含む。次いで、ＲＣＵ３０の所有者は、例えば音量ダウンのコマンドを表わすボタン３２を押すことによってハイファイを制御しようと試みる。

ＲＣＵのZigBeeモジュール４０ｃが、（図３に示されているような）無線メッセージ６０をフォーマットし、該メッセージを送信する。次いで、ハイファイモジュール４０ａが、図５に図示されているような認証プロセスをたどって一命令ずつ実行し始める。ステップ８０において、装置１０が、初めてＲＣＵの識別子を受信する(Rx RC_ID)。ステップ８２において、前記識別子が、零の認証識別子と共にテーブル７０ａ内に入力される(TAB 0)。

これに続いて、ステップ８４において、キー順が生成される(KS GEN)。キー順は、装置１０のユーザインタフェース及び入力手段１４と関連させる。例えば、前記ハイファイ１０は、表示領域を持たない又はほとんど持たないかもしれないが、CD再生、CD停止、CD前方スキップ、CD録音などといった多くのボタンを持つであろう。ZigBeeモジュール４０ａは、利用可能なボタン及び該ボタンの機能又はラベルを規定する装置のアプリケーションコードプロファイルを具備する。マイクロコントローラは、この情報を用いて、例えば「CD再生」、「CD停止」、「CD前方スキップ」などのランダムなキー順を生成する。次いで、ステップ８６において、ハイファイが、前記キー順を入力するようユーザに要求を発行する(KS REQ)。これは、装置のフィーチャ及び機能を用いて多くの方法で行なわれ得る。例えば、ハイファイは、スピーカ１２から出力され、オーディオメッセージとして生成されたキー順を表わす合成音声を発してもよい。ハイファイ１０が、ディスプレイ（図示せず）も持つ場合、又はハイファイ１０それ自体が、ディスプレイを持つ家庭用娯楽システムに接続される場合には、（ＴＶ２０によって供給される表示手段などの）表示手段が、キー順を表示することによってユーザにキー順要求を発行するのに用いられ得る。

キー順要求を発行したら、ZigBeeモジュール４０ａはキー順の入力を待つ。例えば、前記ハイファイは、「次のキー順を入力して下さい、CD再生、CD停止、CD前方スキップ。」という音声の要求を発行する。

その場合、ユーザは、制御されるべき装置と物理的に対話し、前記キー順を入力するためにキーを押すことを要求される。ユーザは、該ユーザのハイファイまで歩いていき、キー順KS'を入力し、キー順KS'は、適当に設計された回路（例えば、ユーザインタフェース１４をモニタするハイファイ内のプロセッサとモジュール４０ａをつなぐデータバス）によってZigBeeモジュール４０ａのマイクロコントローラに伝達される。マイクロコントローラは、ステップ８８において、入力されたキー順KS'を受け取り(Rx KS')、次いで、ステップ９０において、受け取られたキー順と発行されたキー順を比較する(KS'=KS)。これらの順序が一致する場合には、プログラムフローは、ルート９７（Y）を介してステップ９８(TAB 1)に進み、ステップ９８において、テーブル内の許可(authorisation)の表示７２が、テーブル７０ｂに示されているように１に変更される。

しかしながら、入力キー順が、時間内に受け取られない（例えば、モジュールは、ステップ８８において、例えば１分の設定期間の間待つ）、又は受け取られるが、比較ステップ９０において一致が認められない場合には、プログラムフローは、ルート９２(N)を介してステップ９４に進み、ステップ９４において、テーブルのエントリが零であると再確認され（TAB 0）、許可プログラムはステップ９６において終了する。

その後の使用においては、モジュール４０ａは、メッセージ６０を受信し次第該モジュール４０ａの記憶されているテーブルのエントリ７０ｂを調べる。モジュールは、テーブル７０ｂを用いて受信されたメッセージ６０内の発信元識別子６０ｂ(RC_ID)を調べ、識別子が、テーブル内に存在し、１に設定された許可ビットを持つ場合には、ステップ９９に示されているように、コマンドを含むペイロードが、受け付けられ、処理される(ACC_COM)。

しかしながら、許可標識が０である（テーブル７０ａ）、又は受信されたRC_IDがテーブル内に記憶されていない場合には、メッセージは無視される。

それ故、識別子を持つＲＣＵ又は他の装置から受信されるメッセージは、識別子が予め認証されている場合にしか処理されない。ユーザの家の壁を突き抜ける隣人のRFコマンドメッセージは、悪意のあるハッカー又はスヌーパ(snooper)からのコマンドであるとして無視される。前記悪意のあるハッカー又はスヌーパは、家庭用装置のアドレス（識別子）の情報を得ているかもしれないが、最初の認証プロセス中に、許可テーブルのエントリを零から１に変更するのに物理的なキー順入力が要求されることからRFコマンドを発行することが出来ない。

別の実施例においては、キー順が、ユーザのＲＣＵ３０において入力され、装置１０、２０に送信されてもよい。しかしながら、装置１０、２０は、許可テーブル内のエントリを１に更新する前に認証を確認するために装置それ自体の上でのボタン１４、２４からの入力も要求する。それ故、RFメッセージを‘盗聴’し、キー順を得る悪意のあるスヌーパでも、まだ、認証を完全なものにするためには装置に対する物理的なアクセスを得なければならない。

別の実施例においては、キー順要求とユーザ入力とが、かわるがわるの個々のキーの要求と入力とに分けられてもよい。即ち、例えば、装置が‘CD再生’を要求し、ユーザが‘CD再生’を押し、装置が‘CD停止’を要求し、ユーザが‘CD停止’を押すなどである。それ故、ユーザインタフェースを持たない又はほとんど持たない装置には、そこでその装置の制御のための許可が得られることを可能にする、例えば２つの位置と、ランダムに生成される順序（例えば、「スイッチアップ、スイッチアップ、スイッチダウン」）とを持つ許可スイッチが取り付けられてもよい。

更に他の実施例においては、認証を確認するために装置上のみならずＲＣＵ上でもキー順が入力されるよう要求されるかもしれない。

上記には、ZigBee無線プロトコルを用いる認証の方法、装置及びシステムを記載した。当業者には、無線装置のためにユニークな識別子を規定する任意の無線プロトコルが本発明の教示に基づいて用いられ得ることは分かるであろう。更に、無線通信手段及びユーザインタフェースを持つ任意の民生用電子装置が本発明での使用のために設備され得る。

本開示を読むことにより、当業者にとっては、他の変形例が明らかとなるであろう。このような変形例は、本発明の範囲及び精神から外れることなしに、RF遠隔制御システム及び該システムの構成要素の設計、製造及び使用において既知であり、且つ、上述した特徴の代わりに又はそれらに追加して用いられ得る他の特徴を含むことが出来る。

RF遠隔制御が可能なシステムの例である。 前記システムの無線素子のブロック図である。 前記システム用の無線データグラムの図である。 認証前及び認証が行なわれた後のテーブルの形態のデータ構造の例の図である。 本発明による制御を認証する方法を図示するフローチャートである。

Claims (13)

1. 装置及び遠隔制御ユニットを持つシステムにおいて無線識別子の交換を認証する方法であり、前記装置と前記遠隔制御ユニットとの両方が所定の無線プロトコルに従って動作する方法であって、
   各々の無線識別子を交換するステップと、
   認証のために入力されるべきキー順を生成するステップと、
   前記キー順が入力されるようユーザに要求を発行するステップと、
   生成された前記キー順を用いて入力された前記キー順を認証するステップと、
   前記認証に依存する制御を可能にするために前記遠隔制御ユニットの識別子を記憶するステップとを有する方法。
2. 認証のための前記キー順がランダムに生成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記キー順が前記装置の入力手段に合わせてランダムに生成されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記キー順の要求がディスプレイにおいて出力されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記キー順の要求がオーディオスピーカにおいて出力されることを特徴とする請求項３又は４に記載の方法。
6. 入力される前記キー順が、前記装置の入力手段を介して得られることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 入力される前記キー順が、前記遠隔制御ユニットの入力手段を介して得られることを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. ユーザ入力される前記キー順が所定の期間内に入力されなければならないことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. 所定の無線プロトコルに従って遠隔制御ユニットと通信する通信手段を持つ装置を制御する無線遠隔制御ユニットを有するシステムであり、無線識別子が規定されるシステムであって、認証のためのキー順を生成する手段と、前記キー順が入力されるようユーザに要求を発行する手段と、入力された前記キー順を受け取り、生成された前記キー順を用いて認証する手段と、少なくともある程度は前記認証に依存する制御を可能にするために前記遠隔制御ユニットの前記無線識別子を記憶する手段とを更に有するシステム。
10. オーディオビジュアル手段を更に有し、前記オーディビジュアル手段によって前記キー順の要求がユーザに発行される請求項９のシステム用の装置。
11. 入力される前記キー順が前記装置の入力手段によって入力されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 入力された前記キー順を受け取る手段が前記通信手段の無線受信機を有することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
13. 所定の無線プロトコルに従って前記遠隔制御ユニットと通信する前記通信手段が、ZigBee無線プロトコルに従って動作する無線モジュールを有することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の装置。

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