JP2019201378A - IoTデバイス制御システム - Google Patents

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宏樹 大木
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亨 実藤
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Abstract

【課題】一般の利用者が容易にIoTを利用することができるシステムを提供する。【解決手段】第1のネットワークと、第1のネットワークに接続するIoTデバイスであって、IoTデバイス固有のアドレスと、論理アドレスとが割り当てられて複数のIoTデバイスと、第1のネットワークに接続する1個以上の基地局と、第2のネットワークと、第2のネットワークに接続する1個以上の基幹基地局と、を備え、基地局が、第2のネットワークを介して基幹基地局に接続するIoTデバイス管理システムであって、基幹基地局は、所定のユーザ端末から、ユーザ端末のユーザのユーザIDと、IoTデバイスの論理アドレスと、IoTデバイスに対するデバイスコマンドとを含むメッセージを受信した場合、論理アドレスと、デバイスコマンドとを、IoTデバイスに接続する基地局に送信しする。【選択図】図2

Description

本発明は、デバイスの制御システムに関する。特に、IoT(Internet of Things)と呼ばれる分野に適用するのに好適なIoTデバイス制御装置に関する。
近年、IoTと呼ばれる技術が広く注目されている。このIoTにおいては、あらゆる物(IoTデバイスと呼ぶ)をネットワークで接続する。IoTデバイスとしては、例えば、制御モータ、センサー、ロボットやカメラ等、様々なものをIoTデバイスとして利用することができる。
このようなIoTを実現するために、様々なネットワーク技術、通信方式が提案されている。特に、伝送距離が100m〜数10km程度のものはLPWA(Low Power Wide Area)と呼ばれ、IoTに適しているため、種々のLPWAが提案されている。
LPWAを実現する通信方式の一つにLoRaが知られており、LoRaアライアンスにがオープンスタンダードとして提案している。なお、LoRaは、Long Rangeに由来する言葉であると説明されている。LoRaは物理層の規格であるが、データリンク層の規格も含めたLoRaWAN規格(以下、単にLoRaWANと呼ぶ)が提案されている。
このLoRaWANは、
・広域通信、数kmの通信距離。
・ゲートウェイ、基地局を通じたスター型接続。
・(IPアドレスではなく)、DeviceIDで管理している。
等の特徴を有する。
さて、このようなIoTのシステムを十分に活用するためには、IoTシステムを既存のネットワークと円滑にリンクさせることが必要である。
先行特許文献
例えば、下記特許文献1には、IoT技術を利用した遠隔監視システムが開示されている。特に、LPWA通信を利用した遠隔監視システムであって、高解像度の画像を利用することができる監視システムが開示されている。
また、下記特許文献2には、LPWAを用いてログデータを管理するログ管理システムが開示されている。
また、下記特許文献3には、LoRa方式を用いて、遠隔制御をより確実に行うことができる遠隔制御のシステムが開示されている。
特許第6238500号公報 特許第6221196号公報 特開2018−14591号公報
しかし、このようなIoTのLPWAによるネットワークでは、IPアドレスではなく固定のDeviceIDを用いている。(なお、ここではDeviceIDと称しているが、LPWAを利用する場合は、LPWAIDと呼ぶ場合もある。またLoRaを利用する場合は、LoRaIDと呼ぶ場合もある。)
そのため、既存のLPWA(例えば、LoRa)を利用して監視装置や制御装置を構成した場合、ユーザは原則として、そのLoRaIDを把握する必要があった。そのため、一度IoTを利用した場合、ユーザはその固定のLoRaIDを引き続き使用することができてしまい、所定のIoTデバイスを継続的に占有されてしまう可能性がある。
このような事情から、IoTのデバイスを直接外部の端末から操作することは、好ましくない場合も多い。
そのため、現状では、IoTデバイスのデータを一旦いずれかのサーバに格納してから、インターネット上に公開する等の工夫をする必要があり、個人所有の通信端末から直接IoTデバイスにアクセスすることは許可されない場合もある。
しかしながら、このような状況では、IoT、及びIoTデバイスを有効活用は困難な状況も生じる。IoTの有効利用を図る観点からは、一般の利用者が直接IoTにアクセスする仕組みが望まれている。しかし、そのような仕組みでセキュリティが担保され、かつ、有用なものは未だ知られていない。
本願発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、一般の利用者が容易にIoTを利用することができるシステムを提供することである。
(1)本発明は、上記課題を解決するために、IoTデバイスを接続するための第1のネットワークと、前記第1のネットワークに接続するIoTデバイスであって、前記IoTデバイス固有のアドレスと、論理アドレスとが割り当てられて複数のIoTデバイスと、前記第1のネットワークに接続する1個以上の基地局と、第2のネットワークと、前記第2のネットワークに接続する1個以上の基幹基地局と、を備え、前記基地局が、前記第2のネットワークを介して前記基幹基地局に接続するIoTデバイス管理システムであって、前記基幹基地局は、所定のユーザ端末から、前記ユーザ端末のユーザのユーザIDと、前記IoTデバイスの前記論理アドレスと、前記IoTデバイスに対するデバイスコマンドとを含むメッセージを受信した場合、前記論理アドレスと、前記デバイスコマンドとを、前記IoTデバイスに接続する前記基地局に送信し、前記基地局は、前記基幹基地局から前記論理アドレスと、前記デバイスコマンドを受信した場合に、前記論理アドレスで指定される前記IoTデバイスに、前記デバイスコマンドを送信することを特徴とするIoT管理システムである。
(2)また、本発明は、前記基幹基地局は、前記IoTデバイスのユーザのユーザIDと、前記IoTデバイスの論理アドレスとの連係情報を登録する基幹基地局データベース、を備え、所定のユーザ端末から、前記ユーザのユーザIDと、前記IoTデバイスの前記論理アドレスと、前記IoTデバイスに対するデバイスコマンドとを含むメッセージを受信した場合、前記ユーザ端末のユーザの前記ユーザIDと、前記IoTデバイスの前記論理アドレスとの連係情報が、前記基幹基地局データベースに登録されているか否か確認し、確認できた場合、前記論理アドレスと、前記デバイスコマンドを、前記基地局に送信することを特徴とする(1)記載のIoT管理システムである。
(3)また、本発明は、前記基地局は、前記IoTデバイスの論理アドレスと、前記IoTデバイスの固有のアドレスとの連係情報を登録する基地局データベース、を備え、前記基幹基地局から、前記IoTデバイスの前記論理アドレスと、前記IoTデバイスに対するデバイスコマンドとを含むメッセージを受信した場合、前記基地局データベースに基づき、前記IoTデバイスの前記論理アドレスから、前記IoTデバイスの固有のアドレスを引き出して、前記固有のアドレスで指定される前記IoTデバイスに対して、前記デバイスコマンドを送信することを特徴とする(1)又は(2)記載のIoT管理システムである。
(4)また、本発明は、前記第1のネットワークは、LPWAであることを特徴とする(1)から(3)のいずれか1項に記載のIoTデバイス管理システムである。
(5)また、本発明は、前記ユーザ端末は、インターネットを含む通信路を介して前記基幹基地局に対して、前記メッセージを送信することを特徴とする(1)から(4)のいずれか1項に記載のIoTデバイス管理システムである。
本発明によれば、IoTに含まれる各デバイスを、一般の利用者が簡単な操作で利用することができる管理システムを提供することができる。
本実施形態に係るウィークリーマンション管理システム100の概念構成を示す概念構成図である。 本実施形態に係るウィークリーマンション管理システム100の各構成の処理動作を図示した説明図である。 本実施形態において、端末アプリケーション22aが、宛先IPの問い合わせを行う動作の説明図である。 本実施形態において、端末アプリケーション22bが、取得した宛先IPを用いて、VPN(Virtual Private Network)をLoRa基地局12との間で構築することを説明する説明図である。 本実施形態において、ユーザ端末22が送信する端末送信データのデータフォーマットを示す説明図である。 本実施形態において、ユーザ端末22が受信する端末受信データのデータフォーマットを示す説明図である。
以下、本発明の好適な実施形態に係るウィークリーマンション管理システム100を、図面に基づき説明する。本実施形態においては、例えばウィークリーマンションの各部屋のロックをIoTデバイスで制御し、そのIoTデバイスを一般のユーザの端末からコントロールできるように構成したことによって、利便性の高いウィークリーマンション管理システム100を構築した例を説明する。
なお、ウィークリーマンション管理システム100は、請求の範囲のIoTデバイス管理システムの好適な一例に相当する。
第1.ウィークリーマンション管理システム100の構成
図1には、本実施形態に係るウィークリーマンション管理システム100の概念構成図が示されている。まず、マンション30aの各戸には、入り口のドアのロックのためにロックデバイス10a、10b、10cが設けられており各戸のドアのロックを制御している。
このロックデバイス10a、10b、10cは、IoTデバイスである。本実施形態においては、IoTとしてLPWAを採用しているので、このIoTデバイスは、LPWAデバイスでもある。また、本実施形態においては、LPWAを実現する具体的な仕組みとしてLoRaを採用している。したがって、ロックデバイス10a、10b、10cは、LoRaデバイスでもある。
図1に示すように、マンション30bも、マンション30aと同様に、各戸にはその入り口のドアのロックを制御するロックデバイス10d、10e、10fが設けられている。これらロックデバイス10d、10e、10fは、ロックデバイス10a、10b、10cと同様のデバイスであり、LoRaデバイスである。
ロックデバイス10a、10b、10cは、LoRa基地局12aと直接無線通信で結びつけられており、したがって、いわゆるスター型のネットワークを構成している。このようなLoRa規格によって構成されたネットワークはLoRaWANクラスCに分類される。マンション30b側のロックデバイス10d、10e、10fも同様に、LoRa基地局12bと直接無線通信で結びつけられており、LoRaWANを構成している。このLoRaWAN、LoRaによるネットワークは、請求の範囲の第1のネットワークの好適な一例に相当する。また、LoRa基地局12は、請求の範囲の基地局の好適な一例に相当する。
本実施形態では、LoRaWANを例として説明するが、IoTデバイスを接続するネットワークであればどのようなネットワークでもよく、それらも請求の範囲の第1のネットワークの好適な例に相当する。
各LoRa基地局12a、12bは、所定のマンションネットワーク14を介して基幹基地局16に接続している。基幹基地局16は、各ロックデバイス10からのデータを、それを利用することができるユーザに供給するための各種データ等の変換等を行っている。マンションネットワーク14は、所定のプライベートネットワークでよい。
マンションネットワーク14は、請求の範囲の第2のネットワークの好適な一例に相当する。また、LoRa基地局12a、12bは、請求の範囲の基地局の好適な一例に相当する。
本実施形態では、特にウィークリーマンション管理システム100を説明するので、マンションネットワーク14と称するが、IoTデバイスを接続するネットワーク以外であればどのようなネットワークでもよく、それらも請求の範囲の第2のネットワークの好適な例に相当する。
基幹基地局16は、ユーザがアクセスするアプリケーションサーバ18に接続している。これは、例えばインターネット20を介して接続してもよい。インターネット20を用いる場合は、所定の暗号化等によって、VPNを構築し、このVPNで接続されるように構成してもよい。
アプリケーションサーバ18は、ユーザがロックデバイス10をコントロールしようとする場合にアクセスするサーバであり、このアプリケーションサーバ18を用いて、ユーザはロックデバイス10を制御する権利を取得する。ユーザのユーザ端末22(例えば、スマートホン(Smartphone)でよい)は、例えばインターネット20を介して、アプリケーションサーバ18に接続してよい。
アプリケーションサーバ18は、ユーザを管理するサーバであり、ユーザ管理アプリが稼働している。ユーザのユーザ端末22には、アプリケーションサーバ18にアクセスし、ロックデバイス10をコントロールするための端末アプリがインストールされており、ユーザはこのユーザ端末22を介して、所望のロックデバイス10をコントロールすることができる。
このような構成のウィークリーマンション管理システム100によれば、ユーザは、自己のユーザ端末22から、所望のマンション30の部屋のロック状態を知ることができるとともに、その部屋のロックを制御することができる。したがってウィークリーマンションの効率的な利用が可能となる。
処理動作
図2には、図1と同様のウィークリーマンション管理システム100の、各構成の処理動作の内容を説明する説明図が示されている。この図2の構成は、基本的に図1と同様であるが、各構成の機能、役割、処理の詳細等が記されている。
なお、本ウィークリーマンション管理システム100は、IoTの技術を用いて、各マンション30a、30bの各戸のドアロック情報を管理するシステムであり、IoTを実現する仕組みとしてLPWA、具体的にはLoRaを利用している。
ロックデバイス10
各戸のドアに設けられたロックデバイス10(a〜f)は、LoRaデバイスであり、それぞれLoRaIDが付されている。LoRaWANでは、IPを用いずに、このデバイスID、すなわちLoRaIDで、各デバイスを認識・管理をしている。
特に、このLoRaIDは、そのハードウェア固有のアドレスである。例えば、いわゆるMACアドレスや、製造番号等、そのハードウェア(ロックデバイス10)に固有の値であればどのような値でもよい。このようにLoRaアドレスは、いわば物理アドレスである。
さらに、本実施形態では、LoRaIDに、論理アドレスであるLockIDも付されている。本実施形態では、LockIDは、エリアID+物件ID+ドア番号で構成されている。エリアIDは、そのエリアのIDであり、エリアは概ね市や町等でよいが、1丁目等でもよいし、区や都、県であってもよい。また行政区分けとは別に独自の基準でエリアを規定してもよい。例えば「新宿駅南口」、「中央線沿線」等でもよい。対象物件を効率的に区分けできればどのようなエリアでもよい。物件IDは、その対象物件であるマンションのIDである。マンションを識別できればどのようなIDでもよい。また、ドア番号は、そのドアに付されている番号、または部屋番号等でもよい。
LockIDは、このように、本実施形態においては、エリアID+物件ID+ドア番号であるが、図2に示す例では、説明を簡単にするために、LockIDを単に「A」、「B」、「C」、「D、「E、「F」と表している。
したがって、図2の例では、
ロックデバイス10aには、LoRaID:1 LockID:Aが、
ロックデバイス10bには、LoRaID:2 LockID:Bが、
ロックデバイス10cには、LoRaID:3 LockID:Cが、
ロックデバイス10dには、LoRaID:4 LockID:Dが、
ロックデバイス10eには、LoRaID:5 LockID:Eが、
ロックデバイス10fには、LoRaID:6 LockID:Fが、
それぞれ付されている。これらIDは、各ロックデバイス10(a〜f)に初期設定で付されている。
本実施形態において採用しているLoRaWANでは、いずれのロックデバイス10も、対応するLoRa基地局12と1対1で接続し、通信を行う。
LoRa基地局12
LoRa基地局12a、12bは、それぞれ対応するロックデバイス10と無線通信で接続している。この通信は、サブGHzの帯域を用いた通信が好ましく、例えば920Mhz帯を使用してよい。また、特に本実施形態では、AES(Advanced Encryption Standard)暗号化プロトコルを用いた暗号通信を利用している。また、各LoRa基地局12a、12bには、LBSID(LoRa Base Station ID)と呼ばれるIDが付されている。図2で示す例では、
基地局12aには、LBSID:1が、
基地局12bには、LBSID:2が、
それぞれ付されており、ネットワーク上、このIDで識別される。
LoRa基地局12aは、LoRa基地局データベース12aaを備えており、上述したLoRaIDと、LockIDとの対応を記録している。さらにLoRa基地局データベース12aaは、このロックデバイス10を使用するユーザのUSEDIDとの対応関係も記録している。すなわち、LoRa基地局データベース12aaは、「LoRaID」−「LockID」−「USERID」との関係を記録している。
また、LoRa基地局12aは、ロックデバイス10a、10b、10cを受け持っており、よって、上記LoRa基地局データベース12aaは、これらのロックデバイス10(a,b,c)に関するデータベースである。
なお、USERIDは、ユーザに付されるIDであり、請求の範囲のユーザのIDの好適な一例に相当する。
LoRa基地局12bは、LoRa基地局12aと同様の構成を有している。ただし、LBSID:2である。また、LoRa基地局12bは、ロックデバイス10d、10e、10fを受け持っており、したがって、ロックデバイス10(d,e,f)に関するデータベースであるLoRa基地局データベース12bbを備えている。このLoRa基地局データベース12bbも、LoRa基地局データベース12aaと同様に、「LoRaID」−「LockID」−「USERID」との関係を記録している。
なお、LoRa基地局12a、12b間では、LoRa/WiFiメッシュ網が構築されており、互いに通信が可能に構成されている。図1、図2では、説明をわかりやすくするために、2個のマンション30a、30bと、2個の基地局12a、12bとの例を示すが、マンション30等の不動産は、3個以上あってよいし、それに対応するLoRa基地局12も3個以上あってよい。
また、本実施形態では、1個の所定のマンション30中のLoRaデバイス(ロックデバイス10)を、1個のLoRa基地局12が受け持つ(収容する)例を示している。
しかし、複数のマンション30中のLoRaデバイス(ロックデバイス10)を、1個のLoRa基地局12が収容していてもよい。また、1個のマンション30中のLoRaデバイス(ロックデバイス10)の個数が多い場合は、2個以上のLoRa基地局12が、分担して、その1個のマンション30中のLoRaデバイス(ロックデバイス10)を、収容してもよい。
基幹基地局
上述したLoRa基地局12a、12bは所定のマンションネットワーク14を介して、基幹基地局16と接続している。マンションネットワーク14は、専用のネットワークで実現してよいし、インターネット上のVPNで実現してもよい。
基幹基地局16は、IDとしてBSID:100が割り振られている。ここでBSIDとは、"Base Station ID"を意味する。また、基幹基地局16は、各LoRa基地局12a、12b毎に、LockIDと、ユーザの公開鍵と、ユーザのUSERIDとの対応関係を記録した基幹基地局データベース16aを備えている。
この基幹基地局データベース16aによって、基幹基地局16は、自局のBSID(100)と、自局(基幹基地局16)に接続しているLoRa基地局12のLBSID(1,2)と、各LoRa基地局12a、12bが収容するロックデバイス10のLockIDと、の関係を記録することができる。
アプリケーションサーバ
アプリケーションサーバ18は、ロックデバイス10を利用したいユーザがアクセスするサーバであり、例えばウィークリーマンション貸し出しサーバ等の名称が付されていてもよい。ユーザはウィークリーマンションを借りるために、アプリケーションサーバ18(例えば、ウィークリーマンション貸し出しサーバ)にアクセスし、ユーザ登録を行い,所望のロックデバイス10を制御する権利を取得する。そして、ロックデバイス10を制御して、利用したいマンションの部屋のドアの開閉状況等を知ることができる。また当該部屋のドアを開けて当該部屋を利用することができる。すなわち、ユーザ端末22aを当該部屋の鍵として利用することができる。
このように、このアプリケーションサーバ18は、基幹基地局16を介してロックデバイス10の制御をユーザに提供する。
ユーザ管理データベース18a
アプリケーションサーバ18は、ユーザ管理データベース18aを備えており、このユーザ管理データベース18aは、ユーザの公開鍵と、ユーザのUSERIDと、利用するロックデバイス10のLockIDと、そのロックデバイス10が収容されているLoRa基地局を表すLBSIDと、利用する基幹基地局16のBSID(100)と、を関連づけて記録している。
ユーザ管理アプリケーション18b
アプリケーションサーバ18上では、ユーザ管理アプリケーション18bが稼働しており、ユーザに対するサービスを提供している。言い換えれば、ユーザ管理アプリケーション18bが所定のコンピュータ上で稼働していることによって、アプリケーションサーバ18が実現されている。
ユーザ管理アプリケーション18bは、ユーザ管理データベース18aを利用し、BSID−LBSID−LockIDのデータと、USERIDとの関連づけをサービスレベルで実行する。
また、このユーザ管理アプリケーション18bは、ユーザのUSERIDと、そのユーザの端末認証鍵(公開鍵)と、を用いて基幹基地局16に対してアクセスをし、ロックデバイス10に対するコマンドを送信する(図2参照)。
なお、ユーザ管理アプリケーション18bと、基幹基地局16とは、上述したUSERIDと、そのユーザの公開鍵(端末認証鍵)とを共有している。
基幹基地局16は、ロックデバイス10からの応答を、そのロックデバイス10のLockIDと、そのロックデバイス10を収容するLoRa基地局のLBSIDと、基幹基地局16のBSIDと、を伴ってアプリケーションサーバ18に返送する。返送されるデータの内容は様々である。本実施形態では、LoRaデバイスとしてロックデバイス10を挙げているので、例えば、「施錠している」「解錠しました」等のドアの鍵の状態を返送することも好適である。
なお、他の種類のLoRaデバイスを用いることも好適であり、例えば、温度センサで、室内の温度が返送されるように構成しても良い。温度センサをRoLaデバイスとして利用すれば、ユーザは利用している部屋の室温を知ることができる。また、LoRaデバイスとして、家電製品の電源を制御するデバイスを用いてもよい。このようなLoRaデバイスを用いれば、家電製品の電源のON/OFFを制御することができる。
また、ユーザ管理アプリケーション18bは、「BSID」−「LBSID」−「LockID」と、USERIDとの関連付けを、実際にサービスを提供する際に実行している。この関連付けは、上述したユーザ管理データベース18aに、これらの関連付けが記録されることによって実現されている。
具体的に言えば、所定のUSERIDと、そのUSERIDで表されるユーザが利用できるロックデバイス10を表すLockIDとを関連づけることによって、ユーザのLoRaデバイスに対するコマンド等を、対応するLockIDで示されるロックデバイスに送信することが可能である。
ユーザ端末
ユーザは、本実施形態に係るウィークリーマンション管理システム100を利用する場合、ユーザ端末22を用いて、インターネット20を介して、アプリケーションサーバ18にアクセスし、所定のウィークリーマンション30の所望の部屋を選ぶ。ユーザ端末22は、例えば、スマートホン(Smart Phone)やタブレットコンピュータが好適に用いられるが、インターネット20を介してアプリケーションサーバ18にアクセスできるノートパソコンや他の種類の情報端末でもよい。
また、ユーザ端末22は、所定のアプリケーション専用の専用端末として構築して利用してもよい。例えば、本実施形態によれば、ウィークリーマンション利用者用専用端末を作製し、不動産管理会社の店頭で、ウィークリーマンションの利用を希望する顧客に貸し渡してもよい。このような専用端末を利用した場合は、ウィークリーマンションの利用者にとって、ドアの鍵としての役割を果たすことになり、利便性の向上が図られる。また、このような専用端末の場合は、必要なボタンのみが設けられた単純な装置でもよい。
ユーザ端末22には、端末アプリケーション22aがインストールされている。ユーザは、この端末アプリケーション22aを利用してアプリケーションサーバ18にアクセスする。端末アプリケーション22aは、例えばアプリケーションサーバ18上からダウンロード可能にしておき、誰でも自由にダウンロードできるように構成してよい。
また、この端末アプリケーション22aは、そのユーザ用の秘密鍵24aと、公開鍵24bとを作成する機能を備えている。ユーザは端末アプリケーション22aを用いて、自分の秘密鍵24aと公開鍵24bとを作成して、これらを用いてロックデバイス10の制御のための暗号化された通信を行うことができる。作成した秘密鍵24aと公開鍵24bとは、ユーザ端末22中に格納されている。なお、公開鍵24bは、アプリケーションサーバ18内に格納され、ユーザ端末22に対する通信の際等に適宜利用される。
IDについて
なお、図1、図2で下線が付されているIDは、各機器等に初期設定されているIDである。例えば、ロックデバイス10のLoRaIDは、その機器に固定的に付されている物理アドレスであり、製造番号やMACアドレスの如き番号である。
また、LockIDは、LPWA(LoRa)が設定された際に(初期設定の際に)設定された論理アドレスである。このLockIDは書き換えることが可能であり、当該ロックデバイス10を他の用途、他のマンションに配置換えしてLPWAを再び初期設定したときは、他のLockIDが設定されてもよい。当該ロックデバイスの配置が変更されない限り、このLockIDは特に変更・修正されることはない。
また、LoRa基地局12aには、LoRa(LPWA)を設定した際に、LBSID:1が設定される。同様に、LoRa基地局12bには、LoRaを設定した際に、LBSID:2が設定される。また同様に、基幹基地局16には、LoRa(LPWA)を設定した際に、BSID:100が設定される。LoRa内部では、各エンティティが、これらのIDで特定される。したがって、これらのIDは、LoRaIDと呼ばれる。またロックデバイス10も、LoRa上では、そのLoRaIDで特定される。
第2.動作
図1、図2で示されたウィークリーマンション管理システム100における全体的な動作を説明する。
2−A.LoRaの初期設定
まず、ウィークリーマンション管理システム100の初期設定が行われる。
(1)LoRaID初期登録セッション
まず、ウィークリーマンション30a、30bの各部屋のドアにロックデバイス10(a〜f)を設置した後、「LoRaID−LockID」の連携情報を、基地局データベース12aa、12bbへ登録する。
(2)LoRa基地局12a、12bから基幹基地局16に対するLockID登録セッションを実行する。これは、(1)で登録完了したLockIDを、さらに基幹基地局16に登録しようとするものである。このセッションによって、基幹基地局16中の基幹基地局データベース16aにも、LockIDが登録される。
(3)ユーザ管理アプリケーション18bと、基幹基地局16の基幹基地局データベース16aとの情報共有を実行する。すなわち、図2に示すように、BSID−LBSID−LockIDの関連づけの情報が、基幹基地局16からユーザ管理アプリケーション18bに送信される。これによって、LBSIDとLockIDとの関連づけ情報も、基幹基地局16とユーザ管理アプリケーション18bとの間で共有することができる。
2−B.ユーザの登録
次に、ユーザがウィークリーマンションを利用したい場合、端末アプリケーション22aを用いてユーザ登録を行う。
(4)まず、ユーザは、端末アプリケーション22aを起動させて、端末認証用の鍵を生成する。この鍵が、秘密鍵24aと、公開鍵24bである。これらの鍵によって、公開鍵暗号を用いた電子署名(ディジタル署名)や、メッセージの暗号化等を行うことができる。
(5)次に、ユーザは、端末アプリケーション22aを利用して、アプリケーションサーバ18のユーザ管理アプリケーション18bに対してLoginを行う。そして、ユーザは端末認証鍵、すなわち上記公開鍵24bをユーザ管理アアプリケーションに送信する。ユーザ管理アプリケーション18bは、ユーザの公開鍵を受信すると、その公開鍵を、ユーザのユーザ端末22の端末認証鍵としてユーザ管理データベース18aに登録する。その際、ユーザ管理アプリケーション18bは、当該ユーザにはUSERIDが付与される。これによって、ユーザ管理データベース18aには、USERIDと、端末認証鍵(公開鍵24b)と、の組が登録される(図2参照)。
本実施形態では、ユーザ管理アプリケーション18bがUSERIDを作製し、ユーザに当該USERIDを付与したが、ユーザが自由に設定出来るように構成してもよく、また例えばユーザのメールアドレス等を利用してもよい。
(6)
次に、アプリケーションサーバ18のユーザ管理アプリケーション18bは、基幹基地局16との間で、ユーザのUSERIDと、そのユーザの公開鍵とを共有する。つまり、図2に示すように、ユーザ管理アプリケーション18bは、ユーザ管理データベース18aに登録されているユーザのUSERIDとそのユーザの公開鍵とを、そのユーザが利用したい部屋の情報とともに、基幹基地局16に送信する。
基幹基地局16は、送信されてきたユーザのUSERIDとそのユーザの公開鍵とを、基幹基地局データベース16aに登録する。基幹基地局16は、送信されてきたユーザのUSERIDに対して、その利用したい部屋からLockIDを決定することができる。したがって、そのLockIDに対して、ユーザのUSERIDとそのユーザの公開鍵とを登録することができる。
この結果、図2に示すように、基幹基地局データベース16aには、BSID−LBSID−LockIDの連携情報に加えて、対応するUSERID及びそのユーザの公開鍵、が登録される。基幹基地局16は、このような登録を行った後、対応するBSID−LBSID−LockIDの連携情報を、アプリケーションサーバに送信する(図2参照)。アプリケーションサーバ18は、この結果、BSID−LBSID−LockIDの連携情報を、そのLockIDを利用するユーザのUSERIDとその公開鍵と共に、ユーザ管理データベース18aに登録する(図2参照)。
2−C.コマンドの送信
(7)
基幹基地局16は,ユーザ(USERID)から、所定のコマンドがLockIDを指定して(アプリケーションサーバ18から)送信されてきた場合、そのLockIDに対するコマンドをUSERIDとともに、対応するLoRa基地局12に送信する。
つまり、基幹基地局16は、所定のユーザ端末から、そのユーザ端末のユーザのUSERID(ユーザID)と、IoTデバイスであるロックデバイスの論理アドレスであるLockIDと、そのIoTデバイス(ロックデバイス)に対するコマンド(デバイスコマンド)とを含むメッセージを受信した場合、LockID(論理アドレス)と、コマンド(デバイスコマンド)とを、前記IoTデバイス(ロックデバイス)に接続するLoRa基地局(基地局)に送信することができる。これは、請求の範囲に記載されているとおりである。
すなわち、ユーザは、LoRaIDを知らなくても、論理アドレスであるLockIDでIoTデバイスにデバイスコマンドを送ることができる。
これは、基幹基地局16が、上述したように連携情報を含む情報を登録した基幹基地局データベース16aを備えているからである。なお、連携する情報が見つからない場合(確認できなかった場合)は、LockIDと、コマンドを送らない。
また、上記コマンドを受信したLoRa基地局12は、LoRaID−LockIDの連携情報に加えて、USERIDを登録し、LoRaID−LockIDに加えて、USERIDとも連携させる。以降、LoRa基地局12は、USERIDによる通信接続フィルタリングを実行することができる。
つまり、基地局(LoRa基地局)は、基幹基地局16からLockID(論理アドレス)と、コマンド(デバイスコマンド)を受信した場合に、前記LockID(論理アドレス)で指定されるロックデバイス(IoTデバイス)に、コマンド(デバイスコマンド)を送信することができる。これは、請求の範囲に記載されているとおりである。
すなわち、ロックデバイス10(IoTデバイス)側に、ユーザIDを知らせずに、ロックデバイス(IoTデバイス)の制御を行うことができる。
これは、LoRa基地局12が、上述したように連携情報を含む情報を登録したLoRa基地局データベース12aa、12bbを備えているからである。
第3.ロックデバイス10の利用シーケンス
次に、実際にユーザがロックデバイス10にを利用するシーケンスを図3、図4、図5に基づき説明する。
(1)まず、ウィークリーマンションを利用したいユーザは、アプリケーションサーバ18にアクセスし、ユーザ管理アプリケーション18bのサービスによって、ユーザ登録を行い、所定のUSERIDを取得し、公開鍵24bを登録することは上述した通りである。
このような登録後、ウィークリーマンション30の所定の部屋を利用するために、ユーザが端末アプリケーション22aにロックデバイスの制御の開始を指示すると、端末アプリケーション22aは、図3に示すように、LBSIDで、宛先IPアドレスの問い合わせを行う(図3中、「31」で示される)。これに対して、基幹基地局16は、宛先IPアドレスを端末アプリケーション22aに対して送信する(図3中、「33」で示される)。これらの通信は例えばインターネット20を介して行うことができる。図3では、通信路が全てインターネット20であるように描いているが、一部を他の通信路、例えば携帯電話企業のLTE回線等が一部に含まれていてもよい。
次に、端末アプリケーション22aは、基幹基地局16が送信してきた宛先IPアドレスを受信する。端末アプリケーション22aは、この宛先IPアドレスを、端末ファームウェア22bに送信する。この端末ファームウェア22bは、そのユーザー端末22にインストールされているソフトウェアであり、特にVPN(virtual Private fNetwork)を構築する機能を備えた通信ドライバープログラムである。この端末ファームウェア22bは、VPN通信用の汎用のプログラムでよいが、特にLoRaによるウィークリーマンション管理システム100を利用するために設計された専用プログラムであってもよいし、アプリケーションサーバ18からダウンロード可能に構成してもよい。
(2)端末ファームウェア22bは、送信されてきた宛先IPアドレスを利用して、LoRa基地局12aとの間でVPN45を構築する。この様子が図4に示されている。このVPN45の構築は、既に本願発明者が特許出願を行っている手法を利用することができる。特願2015−006547号、特願2016−043128号、に記載のVPNの構築方法を採用することができる。
このVPN45を構築した後は、ユーザは、ユーザ端末22から、仮想的に直接LoRa基地局12aにコマンド等を送付して、ロックデバイス10の制御を行う。本実施形態においては、図4に示すように、ユーザ端末22とLoRa基地局との間でVPN接続を行い(VPNチャンネルを形成し)、LoRaデバイス10には直接的にはアクセスしていないが、その論理アドレスであるLockIDを指定することによって、実質的には直接的な制御を行うことが可能である。
ユーザ端末22から送信する端末送信データのフォーマットが図5Aに示されている。この図に示すように、同フォーマットには、制御対象であるロックデバイス10のLockID50が含まれている。このLockID50(例えば「A」)によって、LoRa基地局12aは、制御対象を特定(例えば、ロックデバイス10aである)することができる。
また、同フォーマットには、ユーザを示すUSERID52が含まれている。このUSERID52によって、LoRa基地局12aは、制御をするユーザが正当なユーザであるか否かを確認することもできる。
さらに、同フォーマットには、LoRaデバイスであるロックデバイス10aに対するドアコマンド54が含まれている。LoRa基地局12aは、このドアコマンド54をLockID50(例えば「A」)で示されるロックデバイス10aに送信する。
なお、本実施形態では「ドアコマンド」と称しているが、一般的なIoTデバイスとしては、デバイスコマンドと呼ばれる場合もある。
このような処理によって、ユーザが所望のIoTデバイスであるロックデバイス10aを制御することができる。
コマンドは様々なコマンドを採用することができる。また利用するIoTデバイスの種類によっても大きく異なる。本実施形態では、ウィークリーマンション管理システム100の例を示したが、他の目的にIoTを利用するシステムに本実施形態のシステムを適用することも好適である。したがって、種々のIoTデバイスを利用することができ、各IoTデバイスごとにさまざまなデバイスコマンドを利用してよい。
(3)また、ロックデバイス10aは、LoRa基地局12aから送信されてきたドアコマンド54によって所定の動作や処理を実行し、その結果をLoRa基地局12aを介してユーザに送信する。その際のユーザ端末22aに送信するデータのフォーマットが図5Bに示されている。図5Aに示すフォーマットと同様に、LockID50、USERID52を含んでいる。また、図5Bに示すように、ACK/NACK/STATUS56が含まれている。このACK/NACK/STATUS56は、コマンドを正常に受領できたか、コマンドを正常に受領できなかった(処理できなかった)、現在の状況、等のいずれか1種以上の情報である。
第4.他の実施形態(様々なユーザ管理アプリケーション18b)
上述した実施形態では、ウィークリーマンション管理システム100の例を説明し、基幹基地局16に、ウィークリーマンション管理のための、アプリケーションサーバ18が接続する例を説明した(図1、図2)。
(1)しかし、アプリケーションサーバ18は、サービス目的に応じて複数個備えられていてもよい。上記では、ウィークリーマンションの管理サービス(ドアロックの監視サービス)を目的とする場合を説明したが、以下のような種々のサービス目的に利用してもよい。
・ビルの監視カメラをIoTデバイスとする場合の監視カメラの管理サービス。
・ビルのエレベータの監視をIoTデバイスで行う場合の管理サービス。
・ビルの空調装置の稼働状況をIoTデバイスで調べるサービスと、ビル内の室温や湿度を調べるサービス。
例えば、これらのような異なるサービス目的のアプリケーションサーバ18(及びユーザ管理アプリケーション18b)を複数個備えさせて、基幹基地局16に接続させてもよい。
また、他の業種におけるサービスであってもよい。例えば、以下のようなサービスである。
・そのマンションの各戸の宅配ボックスの解錠・施錠を行うIoTデバイスを、宅配業者が制御できるサービス。
・そのマンションにおける共用のレンタル自転車のレンタルを管理するサービス。
・要介護者のベッドに設けられたベッドセンサーをIoTデバイスとして用いる介護サービス。
・そのマンションの各戸の電気製品等のOn/Offを制御するIoTデバイスを制御するホームオートメーション・ホームセキュリティサービス。
(2)また、1台のアプリケーションサーバ18に、複数種類のユーザ管理アプリケーション18bをインストールして、実質的に複数のアプリケーションサーバ18がサービスを提供しているように、ユーザに見せる構成としてもよい。
このように、複数の目的が異なるユーザ管理アプリケーション18bを利用する場合は、それぞれのユーザ管理アプリケーション18bが、自己に接続するため(自己が提供するサービスを利用するため)の端末アプリケーション22aを、それぞれ用意することもよい。
ユーザは、利用したいサービス毎に、そのサービス用の端末アプリケーション22aをユーザ端末22にインストールして、それぞれ使い分けて利用することができる。このような、端末アプリケーション22aは、アプリケーションサーバ18からユーザが自由にダウンロードできるように構成することもよい。
(3)このように、(1)(2)の構成によれば、基幹基地局16−LoRa基地局12を中心として構成されるデータ通信プラットフォームの上に多目的なIoT・M2Mサービスを実現することができる。
第5.まとめ
このように、本実施形態によれば、IoTのネットワーク(LPWA)と、IPアドレスを用いるインターネット等の接続を行うことができる。
IoTデバイス(LPWAデバイス、LoRaデバイス)のハードウェア固有のアドレス(物理アドレス)(LoRaID)が、LPWAのネットワークであるLoRaネットワークから外部に出ていかないので、一定の個人がIoTデバイスを独占してしまう事態を抑制できる。
また、IoTデバイスの論理アドレスを設定し、ユーザはその論理アドレスIoTデバイスを直接的に制御することができる。したがって、従来、所定のサーバ等を介して間接的な制御しかできない場合に比較して、よりリアルタイムの制御を行うことが可能である。
本実施形態において特徴的な構成の一つは、LoRa基地局12である。このLoRa基地局12が、LoRaIDと、LockIDとを紐付けているため、上記のような制御が可能となったものである。さらに、LoRa基地局12は、LoRaIDと、LockIDとUSERIDとを紐付けているため(図2等参照)、正当なユーザのみがそのLoRaIDで示されるIoTデバイス(本実施形態ではロックデバイス10という名のLPWAデバイスであり、またLoRaデバイスである)を利用することが可能である。
また、本実施形態においては、ユーザ端末22aと、LoRa基地局12との間でVPNを構築しているので、ユーザのセキュリティを担保し、また個人情報等の漏洩を防止することができる。
第6.様々な変形例・応用例
(1)
上記実施形態では、ウィークリーマンション管理システム100を説明したが、IoTデバイス(LPWAデバイス、LoRaデバイス)を利用するシステムであれば、どのようなシステムでも適用することができる。
(2)
上記実施形態では、LPWAの例として、LoRaを例として説明したが、LPWAの提案を実現する他の無線通信方式を採用している場合でも、上記実施形態と同様の仕組みを適用することができる。
(3)また、以上説明した実施形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は本実施形態の態様に限定されるものではない。
10a、10b、10c、10d、10e、10f ロックデバイス
12a、12b LoRa基地局
12aa、12bb LoRa基地局データベース
14 マンションネットワーク
16 基幹基地局
16a 基幹基地局データベース
18 アプリケーションサーバ
18a ユーザ管理データベース
18b ユーザ管理アプリケーション
20 インターネット
22 ユーザ端末
22a 端末アプリケーション
22b 端末ファームウェア
24a 秘密鍵
24b 公開鍵
31 LBSIDで宛先IP問いあわせ
33 宛先IP取得
45 VPN
50 LockID
52 USERID
54 ドアコマンド
56 ACK/NACK/STATUS56
100 ウィークリーマンション管理システム

Claims (5)

  1. IoTデバイスを接続するための第1のネットワークと、
    前記第1のネットワークに接続するIoTデバイスであって、前記IoTデバイス固有のアドレスと、論理アドレスとが割り当てられて複数のIoTデバイスと、
    前記第1のネットワークに接続する1個以上の基地局と、
    第2のネットワークと、
    前記第2のネットワークに接続する1個以上の基幹基地局と、
    を備え、前記基地局が、前記第2のネットワークを介して前記基幹基地局に接続するIoTデバイス管理システムであって、
    前記基幹基地局は、所定のユーザ端末から、前記ユーザ端末のユーザのユーザIDと、前記IoTデバイスの前記論理アドレスと、前記IoTデバイスに対するデバイスコマンドとを含むメッセージを受信した場合、前記論理アドレスと、前記デバイスコマンドとを、前記IoTデバイスに接続する前記基地局に送信し、
    前記基地局は、前記基幹基地局から前記論理アドレスと、前記デバイスコマンドを受信した場合に、前記論理アドレスで指定される前記IoTデバイスに、前記デバイスコマンドを送信することを特徴とするIoT管理システム。
  2. 前記基幹基地局は、
    前記IoTデバイスのユーザのユーザIDと、前記IoTデバイスの論理アドレスとの連係情報を登録する基幹基地局データベース、
    を備え、所定のユーザ端末から、前記ユーザのユーザIDと、前記IoTデバイスの前記論理アドレスと、前記IoTデバイスに対するデバイスコマンドとを含むメッセージを受信した場合、前記ユーザ端末のユーザの前記ユーザIDと、前記IoTデバイスの前記論理アドレスとの連係情報が、前記基幹基地局データベースに登録されているか否か確認し、確認できた場合、前記論理アドレスと、前記デバイスコマンドを、前記基地局に送信することを特徴とする請求項1記載のIoT管理システム。
  3. 前記基地局は、
    前記IoTデバイスの論理アドレスと、前記IoTデバイスの固有のアドレスとの連係情報を登録する基地局データベース、
    を備え、前記基幹基地局から、前記IoTデバイスの前記論理アドレスと、前記IoTデバイスに対するデバイスコマンドとを含むメッセージを受信した場合、前記基地局データベースに基づき、前記IoTデバイスの前記論理アドレスから、前記IoTデバイスの固有のアドレスを引き出して、前記固有のアドレスで指定される前記IoTデバイスに対して、前記デバイスコマンドを送信することを特徴とする請求項1又は2記載のIoT管理システム。
  4. 前記第1のネットワークは、LPWAであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のIoTデバイス管理システム。
  5. 前記ユーザ端末は、インターネットを含む通信路を介して前記基幹基地局に対して、前記メッセージを送信することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のIoTデバイス管理システム。
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