JP2014225262A - 電子ロック、ロッキングシステム、電子ロック動作方法、コンピュータプログラムプロダクト - Google Patents

Abstract

【課題】電力消費を低減することができる電子ロック、ロッキングシステム、電子ロック動作方法を提供する。
【解決手段】電子ロックは、モバイル機器と電子ロック装置との間に確立される無線周波数（ＲＦ）接続からエネルギーを収穫するように構成され、更に、ＲＦ接続を介して前記モバイル機器から受信される認証トークンを処理するために収穫したエネルギーを使用するように構成され、更に、処理の結果に基づいて開錠スイッチを制御するために収穫したエネルギーを使用するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は電子ロックに関する。更に、本発明はロッキングシステムに関する。更に、本発明は電子ロックを動作させる方法に関する。更に、本発明はコンピュータプログラムプロダクトに関する。

今日、建物、部屋及び車輌などの様々な対象物へのアクセス（入場）を制御するために電子ロックが使用されている。電子ロックの一つのタイプは、無線周波数（ＲＦ）技術に基づいて、アクセスデバイス（例えば電子鍵）とロック内の電子回路との間にＲＦ接続を確立して、認証及び開錠プロシージャを実行するものである。例えば、一般型のＲＦ技術はいわゆる近距離無線通信（ＮＦＣ）技術である。一般に、ＮＦＣは、スマートフォンや類似の機器を互いに接触させることにより又は互いに近接させる（通常数センチメートル以下）ことにより相互の無線通信を確立するための一組の標準規格をいう。

しかしながら、現在入手し得るＮＦＣ対応ロック、例えばホテルの客室ドアロックは、一般にＮＦＣリーダ装置をロック又はドア内に組み込む必要がある。この場合には、ＮＦＣリーダはアクセス装置、例えば鍵代用品として使用される非接触スマートカードを常に支援し、これは電池の急速消耗を生じる。更に、鍵の代用であるスマートカードはシステムオペレータによりＮＦＣインタフェースを介してプログラムされなければならず、その設定を遠隔変更することはできない。

本発明の目的は、上述した種類の電子ロックの電力消費を低減することにある。この目的は、請求項１に記載の電子ロック、請求項１０に記載のロッキングシステム、請求項１２に記載の電子ロック動作方法、及び請求項１３に記載のコンピュータプログラムプロダクトによって達成される。

本発明の一つの態様によれば、電子ロックが考えられ、該電子ロックは、モバイル機器と前記電子ロック装置との間に確立される無線周波数（ＲＦ）接続からエネルギーを収穫する（harvest）ように構成され、更に、前記ＲＦ接続を介して前記モバイル機器から受信される認証トークンを処理するために前記収穫したエネルギーを使用するように構成され、更に、前記処理の結果に基づいて開錠スイッチを制御するために前記収穫したエネルギーを使用するように構成されている。

本発明の一実施形態によれば、前記電子ロックは、前記収穫したエネルギーを蓄積するように構成されたエネルギー蓄積装置、特にキャパシタを備えている。

本発明の他の実施形態によれば、前記電子ロックは、前記ＲＦ接続からエネルギーを収穫するように構成された二次コイルを備えている。

本発明の他の実施形態によれば、前記電子ロックは近距離通信（ＮＦＣ）に対応するため、前記ＲＦ接続がＮＦＣ接続である。

本発明の他の実施形態によれば、前記電子ロックは、更に、前記認証トークンを別のＲＦ接続を介して認証サーバに送信することによって前記認証トークンを処理し、前記認証サーバからの認証トークンのポジティブ検証を示す応答の受信時又は受信後に開錠スイッチを有効にすることによって前記開錠スイッチを制御するように構成されている。

本発明の他の実施形態によれば、前記電子ロック装置は、前記別のＲＦ接続を確立するように構成された低電力ＲＦ受信機を備えている。

本発明の他の実施形態によれば、前記電子ロックは、前記認証トークンを格納し、前記電子ロックが前記認証トークンを前記認証サーバに送信する前に前記認証トークンを暗号化し、前記認証サーバからの応答を復号化するように構成されたセキュアエレメントを備えている。

本発明の他の実施形態によれば、前記電子ロックは、前記モバイル機器と安全な通信を確立するための第１の認証プロセスに参加するように構成され、且つ前記認証サーバと安全な通信を確立するための第２の認証プロセスに参加するように構成されている。

本発明の他の実施形態によれば、前記電子ロックは、前記認証トークンを検証することによって前記認証トークンを処理し、前記認証トークンのポジティブ検証時又は後に前記開錠スイッチを有効にするように構成されたセキュアエレメントを備えている。

本発明の他の態様によれば、ロッキングシステムが考えられ、該ロッキングシステムは上述した種類の電子ロック、モバイル機器及び認証サーバを備えている。

本発明の一実施形態によれば、前記モバイル機器は別個の通信チャネルを介して前記認証サーバから認証トークンを要求するように構成されている。

本発明の他の態様によれば、電子ロックを動作させる方法が考えられ、該方法において、前記電子ロックはモバイル機器と前記電子ロックとの間に確立された無線周波数（ＲＦ）接続からエネルギーを収穫し、前記電子ロックは前記モバイル機器から前記ＲＦ接続を介して受信される認証トークンを処理するために前記収穫したエネルギーを使用し、前記電子ロックは前記処理の結果に基づいて開錠スイッチを制御するために前記収穫したエネルギーを使用する。

本発明の他の態様によれば、コンピュータプログラムプロダクトが考えられ、該コンピュータプログラムプロダクトは、電子ロックにより実行される命令を備え、前記命令は、前記電子ロックにより実行される際に、上述した種類の方法のステップを実行又は制御する。

本発明は、添付図面を参照してもっと詳しく説明される。

ロッキングシステムの一実施形態を示す。 二次アンテナを備える電子ロックの一実施形態を示す。 電子ロックを動作させる方法の一実施形態を示す。

本発明によれば、電子ロックに内蔵された開錠スイッチは、モバイル機器により発生されるＲＦフィールドから、又は、言い換えれば、モバイル機器と電子ロックとの間のＲＦ接続から収穫したエネルギーにより駆動される。同じＲＦ接続がモバイル機器と電子ロックとの間で認証データ、具体的には認証トークン、を交換するためにも使用される。ＲＦ接続は、例えばＮＦＣ接続とすることができる。ＮＦＣは通信する機器間に近接近を必要とするため、ＮＦＣ接続は本質的にある程度安全であるため、ロッキングシステムの全体的な安全性が向上し得る。

図１はロッキングシステムの一実施形態を示す。ロッキングシステム１００は、電子ロック１０２、上述した種類のモバイル機器として機能する携帯電話１０４、及び上述した種類の認証サーバとして作用するクラウドサーバ１０６を備える。動作中、電子ロック１０２は携帯電話１０４と電子ロック１０２との間のＲＦ接続からエネルギーを収穫する。本例では、電子ロック１０２は、携帯電話１０４からＲＦ接続を介して受信される認証トークンを別のＲＦ接続を介してクラウドサーバ１０６へ送信するために、前記収穫したエネルギーを使用する。クラウドサーバ１０６による認証トークンの検証成功時又は後に、電子ロック１０２は前記ロック内の開錠スイッチを有効にするために前記収穫したエネルギーを使用する。比較的簡単な認証トークンの典型的な例はパスワード及び個人識別番号であるが、もっと複雑な認証トークンも考えられる。本例では、認証サーバが認証トークンを検証する。代わりに、電子ロック１０２に内蔵されたセキュアエレメントが認証トークンを認証し、認証トークンのポジティブ検証時又は後に開錠スイッチを有効にすることもできる。

開錠スイッチはＲＦ接続から収穫されるエネルギーより大きな電力を必要としない電子スイッチとすることができる。同様に、前記別のＲＦ接続はＲＦ接続から収穫されるエネルギーより大きな電力を必要としない低電力ＲＦトランシーバで確立することができる。従って、電子ロック１０２の少なくとも現在開示されている要素は電池供給電力を必要としない。しかしながら、安定な電力供給を確保するために、エネルギー蓄積装置を使用してもよい。

エネルギー収穫はセキュアエレメント内に組み込むか、例えば外部エネルギー収穫回路として実装することができる。自由選択として、開錠スイッチ又は低電力ＲＦトランシーバを動作させるために追加のエネルギー又はもっと安定な電力供給が必要とされる場合には、エネルギー蓄積装置（図２に示す）を電子ロック１０２に組み込むことができる。例えば、この目的のためにキャパシタを使用することができる。キャパシタは最初にＲＦフィールドから充電され、その後ロック１０２の機能を有効にする追加のエネルギーを供給するために放電され得る。図１に示す電子ロック１０２は、（認証）データ交換及びエネルギー収穫を実行する単一のアンテナを備える。電子ロックをパワーオンするのに必要なエネルギーは、セキュアエレメントに取り付けられた単一のアンテナを用いてＲＦフィールドから収穫される。セキュアエレメントは、エネルギーを収穫し、所要の電源電圧に変換して開錠スイッチ及び低電力ＲＦトランシーバをパワーオンする。従って、本例では、同じアンテナが通信と電力供給のために使用される。自由選択として、エネルギー収穫のために二次アンテナを追加してもよい。

図２は、二次アンテナを備える電子ロックの一実施形態を示す。電子ロック２００は、図１に示す要素に加えて、二次アンテナとエネルギー収穫及び蓄積装置を備える。エネルギー収穫及び蓄積装置は収穫されたエネルギーを蓄積するように構成されたキャパシタを備える。一次アンテナはセキュアエレメントに接続され、通信にのみ使用される。二次アンテナはエネルギー収穫及び蓄積装置に接続され、この装置はセキュアエレメントの外部にあり、電子ロック２００のパワーオンに使用される。代わりに、エネルギー収穫及び蓄積装置はセキュアエレメント内に実装してもよい。この場合には、セキュアエレメントは一次アンテナと二次アンテナの両方に接続される。

図３は、電子ロックを動作させる方法の一実施形態を示す。第１ステップＳ１において、第１の認証プロセス、すなわちモバイル機器と電子ロックとの間の認証プロセスが実行される。モバイル機器は、現在開示されているモバイル機器の機能、例えば第１の認証プロセス、を実行するソフトウェア実装アプリケーション（例えば、いわゆる「ａｐｐ」）を備えることに注意されたい。第１の認証プロセスが成功であったならば、第２ステップＳ２において、モバイル機器は認証トークンを暗号化された形でＲＦ接続を介して電子ロックに送信する。本例では、ＲＦ接続はＮＦＣ接続であることに注意されたい。その後、第３ステップＳ３において、電子ロックに内蔵されたセキュアエレメントが受信した認証トークンを復号化し、それを格納する。次に、第４ステップＳ４において、第２の認証プロセス、即ち電子ロックと認証サーバとの間の認証プロセスが実行される。第２の認証プロセスが成功であったならば、第５ステップＳ５において、セキュアエレメントが認証トークンを暗号化し、それを暗号化された形で別のＲＦ接続を介して認証サーバに送信する。その後、第６ステップにおいて、認証サーバが認証トークンを復号化し、認証トークンを検証する。検証の結果がポジティブであれば、第７ステップＳ７において、認証サーバはポジティブ検証を表す暗号化された応答を前記別のＲＦ接続を介して電子ロックに送信する。最後に、第８ステップＳ８において、電子ロックはその応答を復号化し、その内容を検査し、ロックを開くためにその結果に基づいて開錠スイッチを制御する。この段階で、前記別の接続を確立するために使用されたＲＦトランシーバはエネルギーの節約のためにパワーダウンすることができる。

上述したように、ＲＦ接続を介してデータを送信する前に、モバイル機器のアプリケーションと電子ロックのセキュアエレメントとの間で認証プロセスを実行することができる。この認証が成功であれば、安全なチャネルが確立され、暗号化されたデータをアプリケーションとセキュアエレメントとの間で交換することが可能になる。その後、暗号化された認証トークンがセキュアエレメントにより受信され、復号化され、格納され得る。認証トークンを認証サーバ、即ちバックオフィスクラウドサーバ、に送信するために、低電力ＲＦ送信機がセキュアエレメントによりパワーオン（Ｖ_ＤＤＯｎ/Ｏｆｆ）され、別のＲＦ接続が設定される。その後、新しい認証プロセスを電子ロックと認証サーバとの間で開始することができる。認証トークンを再び暗号化し、検証のために認証サーバに送信することができる。検証がポジティブであれば、前記結果を示す応答が同じチャネル、即ち前記別のＲＦ接続で返送され、電子ロックは開錠スイッチを有効にして開くことができる。その後、電子ロックはＲＦトランシーバをパワーダウンモードに戻すことができる。このように、電子ロックの電力消費を著しく低減することができる。更に、認証サーバオペレータはトークンに割り当てられる認証を任意の時点で公開することができ、それによってサーバ検証を失敗させ、結果としてユーザがロックを開くことができないようにし得る。従って、本電子ロックは、電力の節約に加えて、認証トークンを検証するために認証サーバが使用される場合に、もっとフレキシブルな認証ポリシーを可能にする。

モバイル機器のアプリケーションは、認証トークンの獲得のために、別個の無線通信チャネル（例えば、図１に示すように、３Ｇセルラ通信チャネル、ＷｉＦｉチャネル又はＮＦＣチャネル）を介して認証サーバに少なくとも１度接続することができる。これはインターネット接続を介して行うこともできる。公衆ネットワークを介して安全な通信を可能にするためには、前記アプリケーションと認証サーバとの間の認証プロセス及び認証トークンの暗号化/復号化も必要とされ得る。可能であれば、鍵及びデータ（即ち認証トークン）の安全に保護するためにモバイル機器に内蔵されたセキュアエレメントを使用することもできる。

最後に、図は略図であることに注意されたい。異なる図面において、類似又は同一の要素は同一の参照符号で示されている。更に、例示的実施形態の簡潔な説明を目指して、当業者の慣用技術に含まれる実施形態の詳細は記載されていないことに注意されたい。いかなる実施形態の開発においても、任意の技術又は設計プロジェクトと同様に、実施形態ごとに変化するシステム関連及びビジネス関連の制約の順守などの開発者固有の目標を達成するために多くの実装時固有判断をしなければならないことを理解されたい。更に、このような開発努力は複雑で時間を要するが、それにもかかわらず、当業者にとって設計、製作及び製造の取り組みの通常の手順であることを理解されたい。

上述した実施例は説明のためであって本発明を限定するものではなく、当業者であれば添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多くの代替実施例を設計することが可能である。特許請求の範囲において、構成要素の後の括弧内の参照符号は特許請求の範囲を限定するものではない。「具える」は、請求項に記載の要素や手順以外の要素や手順を除外するものではない。数を特定してない要素は複数の存在を除外するものではない。また、装置の請求項に記載されている手段のいくつかは一つの同一ハードウエア要素で実現してもよい。また、いくつかの手段が互いに異なる従属請求項に記載されていることのみをもって、これらの手段の組合せは有利に使用できないことを意味するものではない。

１００：ロッキングシステム
１０２：電子ロック
１０４：携帯電話
１０６：クラウドサーバ
２００：電子ロック
Ｓ１：第１ステップ
Ｓ２：第２ステップ
Ｓ３：第３ステップ
Ｓ４：第４ステップ
Ｓ５：第５ステップ
Ｓ６：第６ステップ
Ｓ７：第７ステップ
Ｓ８：第８ステップ

Claims (13)

1. モバイル機器と電子ロックとの間に確立される無線周波数（ＲＦ）接続からエネルギーを収穫するように構成され、
   更に、前記ＲＦ接続を介して前記モバイル機器から受信される認証トークンを処理するために前記収穫したエネルギーを使用するように構成され、
   更に、前記処理の結果に基づいて開錠スイッチを制御するために前記収穫したエネルギーを使用するように構成されている、
   電子ロック。
2. 前記収穫したエネルギーを蓄積するように構成されたエネルギー蓄積装置、特にキャパシタを備える、請求項１記載の電子ロック。
3. 前記ＲＦ接続からエネルギーを収穫するように構成された二次コイルを備える、請求項１又は２記載の電子ロック。
4. 近距離通信（ＮＦＣ）に対して使用可能であり、前記ＲＦ接続がＮＦＣ接続である、請求項１−３のいずれかに記載の電子ロック。
5. 更に、前記認証トークンを別のＲＦ接続を介して認証サーバに送信することによって前記認証トークンを処理し、前記認証サーバからの認証トークンのポジティブ検証を示す応答の受信時又は受信後に開錠スイッチを駆動することによって前記開錠スイッチを制御するように構成されている、請求項１−４のいずれかに記載の電子ロック。
6. 前記別のＲＦ接続を確立するように構成された低電力ＲＦ受信機を備える、請求項５記載の電子ロック。
7. 前記認証トークンを格納し、前記電子ロックが前記認証トークンを前記認証サーバに送信する前に前記認証トークンを暗号化し、前記認証サーバからの応答を復号化するように構成されたセキュアエレメントを備える、請求項５又は６記載の電子ロック。
8. 前記モバイル機器と安全な通信を確立するための第１の認証プロセスに参加するように構成され、且つ
   前記認証サーバと安全な通信を確立するための第２の認証プロセスに参加するように構成されている、
   請求項５−７のいずれかに記載の電子ロック。
9. 前記認証トークンを検証することによって前記認証トークンを処理し、前記認証トークンのポジティブ検証時又は後に前記開錠スイッチを起動するように構成されたセキュアエレメントを備える、請求項１−４のいずれかに記載の電子ロック。
10. 請求高１−９のいずれかに記載の電子ロック、モバイル機器及び認証サーバを備える、電子ロッキングシステム。
11. 前記モバイル機器は別個の通信チャネルを介して前記認証サーバから認証トークンを要求するように構成されている、請求項１０記載のロッキングシステム。
12. 電子ロックを動作させる方法であって、
    前記電子ロックはモバイル機器と前記電子ロックとの間に確立された無線周波数（ＲＦ）接続からエネルギーを収穫し、
    前記電子ロックは前記モバイル機器から前記ＲＦ接続を介して受信される認証トークンを処理するために前記収穫したエネルギーを使用し、
    前記電子ロックは前記処理の結果に基づいて開錠スイッチを制御するために前記収穫したエネルギーを使用する、
    方法。
13. 電子ロックにより実行可能な命令を備えたコンピュータプログラムプロダクトであって、前記命令は、前記電子ロックにより実行される際に、請求項１２に記載の方法のステップを実行又は制御する、コンピュータプログラムプロダクト。

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