JP4600992B2 - 家電機器遠隔操作システムおよびその運用方法 - Google Patents

家電機器遠隔操作システムおよびその運用方法 Download PDF

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Description

本発明は、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)や光ファイバなど、インターネットに常時接続される通信回線が既に導入されているホームネットワークを対象に、コンピュータを用いることなく、ネットワークカメラやDVDレコーダ等のネットワーク対応の家電機器をホームネットワークに物理接続するだけで設定を自動的に済ませ、かつ宅内外の端末から家電機器をネットワーク経由で遠隔操作できるようにした家電機器遠隔操作システムおよびその運用方法に関する。
ネットワーク対応のDVDレコーダやネットワークカメラ等の家電機器を宅内のホームネットワークに予め接続して種々の設定を行い、これらの家電機器を外出先から遠隔操作する遠隔操作システムが特許文献１，２に開示されている。
特許文献１では、屋内に屋内ネットワークが敷設され、この屋内ネットワークがゲートウエイ装置を介して屋外の公衆回線と接続される。屋内ネットワークに接続された家電機器を遠隔操作する際は、携帯端末のWWWブラウザ機能から家電機器のアドレスを指定してダイヤルアップ接続し、ゲートウエイ装置を介して家電機器との間にPPP接続を確立する。そして、携帯端末のWWWブラウザ機能を用いて操作内容を指定し、これを送信すると、家電機器のWWWサーバ機能では、受信された操作内容に応じて家電機器が制御される。
特許文献２では、インターネットに接続されたサービスサーバで家電機器のアドレスが管理され、サービスサーバは、携帯端末から家電機器を識別する情報と遠隔操作内容とが送信されると、これらの情報に基づいて遠隔操作命令情報を作成し、指定された家電機器へ送信する。
特開２００１−３３１３９４号公報 特開２００３−３４５６８６号公報
宅内のホームネットワークに接続された家電機器に利用者端末から広域ネットワーク経由でアクセスし、これを遠隔操作するためには、家電機器のアドレス情報が利用者にとって既知である必要がある。上記した従来技術は、各利用者にIPアドレスが固定的に割り当てられることが前提となっているので、利用者にとって各家電機器のアドレス情報は既知である。
しかしながら、近年ではホームゲートウエイ装置を宅内に配置し、その広域ネットワーク(WAN)側インターフエースにグローバルアドレスを割り当て、宅内側の端末には外部からアクセスできないプライベートアドレスを割り当てると共に、前記グローバルアドレスをISP（インターネットサービスプロバイダ）が動的に変更するダイナミックアドレス方式が採用されることが多い。したがって、利用者が外部から家電機器にアクセスして、これを制御することが難しかった。
また、家電機器をネットワーク経由で遠隔操作できるようにするためには、各家電機器にIPアドレスを割り当てるなどのネットワーク設定が必要になる。しかしながら、一般的にネットワーク対応機器の設定にはコンピュータが必要であり、また設定作業には高度な専門知識が要求されるので、利用者は大きな負担を強いられることになる。
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、家電機器をホームネットワークに物理的に接続するだけで、家電機器をホームネットワークに物理的に接続するだけで、家電機器を自動設定し、必ずしもアドレスが固定ではないホームゲートウエイを介して家電機器を簡便に遠隔操作できるようにする家電機器遠隔操作システムおよびその運用方法を提供することにある。
上記した目的を達成するために、本発明は、ホームネットワークに接続された家電機器をネットワーク経由で遠隔操作する家電機器遠隔操作システムにおいて、ホームネットワークを広域ネットワークに接続するホームゲートウエイ装置と、ホームゲートウエイ装置にアドレス設定を含むネットワーク設定を行う手段と、この広域ネットワーク上に配置されたポータルサーバとを含み、さらに以下のような手段を講じた点に特徴がある。
(1)前記ホームゲートウエイ装置がさらに、ホームネットワークに接続されている家電機器の機器情報を管理する宅内管理テーブルと、ホームネットワーク上に発見要求メッセージを周期的に送信して家電機器を発見し、その機器情報を取得する機器発見手段と、発見された家電機器の機器情報を前記宅内管理テーブルに更新登録する機器情報管理手段と、新規に発見された家電機器にネットワーク設定を行う設定手段と、前記宅内管理テーブルの機器情報およびホームゲートウエイ装置のアドレス情報をポータルサーバへ周期的に更新登録する機器情報登録手段とを含むことを特徴とする。
(2)前記機器発見手段が、発見要求およびその応答メッセージとして、UPnPで規定されたM-SEARCHを送受信するUPnPコントロールポイント、ICMP ECHOを送信するICMP送受信手段およびICMPv6 ECHOを送信するICMPv6送受信手段を含むことを特徴とする。
(3)前記ポータルサーバが、前記ホームゲートウエイ装置から送信された機器情報を、その利用者ごとに管理するネット上管理テーブルと、利用者からネットワーク経由で送信された認証要求を受け付ける利用者認証手段と、認証された利用者に対応した機器情報を前記ネット上管理テーブルから抽出する利用者機器対応付け手段と、抽出された機器情報を可読性の高い表記に変換する表記変換手段と、表記変換された機器情報を利用者へ送信する手段とを含むことを特徴とする。
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1)ネットワーク対応の家電機器を宅内のホームネットワークに物理的に接続するだけで、アドレス設定を含む各種の登録動作が自動的に行われ、ポータルサーバには、各家電機器に関してアドレス情報を含む最新の機器情報が登録されるので、利用者はポータルサーバへアクセスすれば最新の機器情報を取得できるようになる。
(2)ホームネットワークに送信する発見要求メッセージとして、M-SEARCHのみならずICMP ECHOやICMPv6 ECHOを利用するようにしたので、UPnPに準拠していない家電機器であっても、これをホームネットワークに接続するだけで自動発見することができ、その設定も自動で行えるようになる。
(3)ポータルサーバに登録されている機器情報が、その可読性が向上されてから各利用者の端末へ送信されるので、利用者による機器情報の可読性が向上する。
以下、図面を参照して本発明の最良の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明が適用される家電機器遠隔制御システムの一実施形態のブロック図であり、インターネット１にはゲートウエイ(GW)を介してISP事業者の広域ネットワーク２ａ、２ｂが接続され、この広域ネットワーク２ｂと利用者宅内５に配置されたホームゲートウエイ(HGW)５１との間には、xDSL(x Digital Subscriber Line)回線３を使用したインターネット常時接続サービスが確立されている。前記広域ネットワーク２ａには、後に詳述するポータルサーバ４が収容されている。前記広域ネットワーク２ｂにはHGW用DHCPサーバ６およびHGW自動設定サーバ７が収容されている。
前記利用者宅内５のホームネットワークはHGW５１を介して前記広域ネットワーク２ｂに接続されている。前記HGW５１はxDSLモデム機能、ルータ機能、無線LAN機能およびVoIP機能等を備えている。ホームネットワークには、無線LAN端末として携帯情報端末５２、パーソナルコンピュータ５３、DVDレコーダ５４、ネットワークカメラ５５および固定電話５６等が収容されている。前記DVDレコーダ５４およびネットワークカメラ５５は、LANポート等のインターフエースを備えたネットワーク対応の情報家電機器（以下、単に家電機器と表現する）である。
前記広域ネットワーク２ａ上のポータルサーバ４には、利用者の識別情報と当該利用者の宅内５に収容されている各家電機器（５４，５５）と利用者との対応関係、ならびに各家電機器を利用者がネットワーク経由で遠隔操作するための情報が収容される。利用者が外出先から宅内の家電機器を遠隔操作する際は、自身の携帯電話８やPDA等の情報端末からポータルサーバ４へアクセスし、所定の認証手続を経て各家電機器の機器情報を取得する。そして、携帯電話８から所望の家電機器にアクセスし、画面上で所定項目を設定することで家電機器を遠隔操作できる。
図２は、前記HGW５１の主要部の構成を示したブロック図である。リンクレイヤ通信制御部２０１はIEEE802.3(Ethernet(登録商標))やIEEE802.11(無線LAN)による通信を制御する。IP通信制御部２０２はIPによる通信を制御する。TCP/UDP通信制御部２０３はTCPならびにUDPによる通信制御する。SSL通信制御部２０４はSSL(Secure Socket Layer)による通信を制御する。HTTP通信制御部２０５はHTTP(Hyper Text Transfer Protocol)による通信を制御する。
機器発見部２０６は、UPnPコントロールポイント部２０７、ICMP送受信部２０８およびICMPv6送受信部２０９を用いて、ホームネットワークに接続されている家電機器を自動発見する。この際、UPnP(Universal Plug and Play)に準拠する家電機器はUPnPコントロールポイント部２０７で自動発見され、UPnPに準拠しないIPv4機器はICMP送受信部２０８で自動発見され、UPnPに準拠しないIPv6機器はICMPv6送受信部２０９で自動発見される。自動発見された家電機器の機器情報は、機器情報管理部２１１により機器情報記憶部２１２上の宅内管理テーブル２１２ａに登録されて不揮発に記録される。
前記機器発見部２０６はさらに、機器発見後も当該発見済み機器が接続断とされるか、あるいは電源オフとされるまで常時監視(エージング)する。このエージング中に、予め設定された回数だけ連続して応答しない機器があれば、当該機器が接続断とされたか、あるいは電源オフとされたものと判断し、前記宅内管理テーブル２１２ａから該当するエントリを抹消する。
機器情報自動設定部２１０はDHCPサーバ機能２１０ａを備え、ホームネットワークに新たに接続された家電機器が前記機器発見部２０６により発見されると、IPアドレス、IPネットマスク、デフォルトゲートウエイIPアドレスおよびDNS(Domain Name System)サーバIPアドレスを、前記自動発見された家電機器に自動で設定（ネットワーク設定）する。機器情報登録部２１３は、前記宅内管理テーブル２１２ａに記録されている機器情報を、前記自動発見の周期とは異なる周期で前記ポータルサーバ４へ周期的に登録する。
図３は、前記ポータルサーバ４の主要部の構成を示したブロック図である。リンクレイヤ通信制御部３０１はIEEE802.3(Ethernet(登録商標))による通信を制御する。IP通信制御部３０２はIPによる通信を制御する。TCP/UDP通信制御部３０３はTCPならびにUDPによる通信を制御する。SSL通信制御部３０４はSSLによる通信を制御する。HTTP通信制御部３０５はHTTPによる通信を制御する。
機器情報管理部３０６は、HGW５１の機器情報登録部２１３から機器情報の登録要求を受信すると、これを機器情報記憶部３０９のネット上管理テーブル３０９ａへ更新登録する。利用者認証部３０７は、利用者アカウントおよびパスワードのペアを含む認証要求を受信すると、このペアが認証情報記憶部３０８に既登録であるか否かに基づいて利用者を認証および特定する。利用者機器対応付け部３１０は、認証の済んだ利用者とその機器情報との対応付けを携帯電話８（図１）の操作画面に提供する。表記変換部３１１は、機器情報を利用者の携帯電話８へ提供する際に、その表記を可読性の高い表記に変換し、携帯電話８の操作画面上での可読性を向上させる。
このような構成において、利用者がHGW５１（図１）をホームネットワークに設置後に初めて電源を投入し、さらに予めISP事業者から提供されている利用者アカウントおよびパスワードを入力すると、HGW５１は予め登録されている自動設定プログラムに従ってHGW用自動設定サーバ７（図１）やHGW用DHCPサーバ６（図１）と通信を始め、前記アカウントおよびパスワードが正しく認証されるとネットワーク設定が自動で行われる。
なお、HGW５１に前記自動設定プログラムが未登録であったり、あるいは既登録であるもののバーションが古くて更新が必要な場合には、HGW用自動設定サーバ７から最新の自動設定プログラムがHGW５１へ自動的にダウンロードされる。上記した自動設定プログラムによる自動設定およびその更新等に関しては、本出願人による特許出願（特願２００４−１５７５２７号公報）で詳細に説明されている。
次いで、図４に示したポータルサーバ４のブロック図を参照して、機器情報の登録および更新の手順を説明する。
機器情報管理部３０６は、HGW５１から機器情報の登録要求を受信すると、この登録要求に含まれる利用者アカウントおよびパスワードを利用者認証部３０７に提供して利用者の認証および特定を依頼する。利用者認証部３０７は、提供された利用者アカウントおよびパスワードのペアが認証情報記憶部３０８に既登録であるか否かに基づいて利用者を認証し、かつ特定する。前記機器情報管理部３０６はさらに、利用者の認証および特定結果を利用者認証部３０７から通知されると、前記HGW５１から受け取った機器情報を、利用者ごとにネット上管理テーブル３０９ａへ新規登録または更新登録する。
次いで、図５に示したポータルサーバ４のブロック図を参照して、前記機器情報の登録完了後に家電機器を携帯電話８から遠隔操作する際の、ログイン要求から操作画面表示までの手順を説明する。
ホームネットワーク上の家電機器を外出先から遠隔操作しようとする利用者は、携帯電話８（図１）を用いてポータルサーバ４にログインする。ログインの際はHGW５１を最初に設置した時と同じ利用者アカウントおよびパスワードを入力する。このログイン要求は利用者機器対応付け部３１０で受け付けられる。利用者機器対応付け部３１０は、ログイン時に入力された利用者アカウントおよびパスワードを利用者認証部３０７に提供して利用者の認証および特定を依頼する。利用者認証部３０７は、提供された利用者アカウントおよびパスワードのペアが認証情報記憶部３０８に既登録であるか否かに基づいて利用者を認証し、かつ特定する。利用者機器対応付け部３１０は、前記認証および特定結果を利用者認証部３０７から受け取ると、この利用者と対応付けられた機器情報をネット上管理テーブル３０９ａから読み出して表記変換部３１１へ送り渡す。表記変換部３１１は、IPアドレスやドメイン名などの機器情報を編集等し、その可読性を向上させた後に携帯端末８へ返信する。
次いで、図６のシーケンス図を参照して、UPnPに準拠した家電機器の発見から機器情報の登録およびその抹消までの手順を説明する。
ステップＳ１においてHGW５１が起動されると、ステップＳ２では、HGW５１の機器情報自動設定部２１０に実装されているDHCPサーバ機能２１０ａにより、ホームネットワークに接続されている全ての家電機器を対象に、IPアドレス、IPネットマスク、デフォルトゲートウエイIPアドレスおよびDNSサーバIPアドレスが自動設定される。すなわち、各家電機器へのネットワーク設定が自動で行われる。ステップＳ３では、UPnPで規定されるM-SEARCH要求が、前記UPnPコントロールポイント２０７からホームネットワーク上へ周期的にブロードキャストで送信される。UPnPに準拠した家電機器がホームネットワークに接続されていれば、ステップＳ４において、当該家電機器からHGW５１へM-SEARCH応答が返信され、これがUPnPコントロールポイント２０７で受信される。
ステップＳ５〜Ｓ８では、前記受信されたM-SEARCH応答からMACアドレス、IPv4アドレス、IPv6アドレスおよびdevice-uuidが取得され、前記機器情報記憶部２１２の宅内管理テーブル２１２ａに機器情報として不揮発に登録される。
ステップＳ９では、家電機器の種類、機能、能力および提供可能なサービスについて、その詳細を認識するために、UPnPで規定されるdescription要求が家電機器に送信される。ステップＳ１０において、その応答が返信されると、ステップＳ１１〜Ｓ１３では、それぞれpresentation URL、friendly Nameおよびdevice Typeが応答メッセージから取得されて前記宅内管理テーブル２１２ａに登録される。
なお、家電機器によってはIPv4アドレスあるいはIPv6アドレスのいずれか一方が応答に含まれない場合や、presentation URLが含まれない場合もあり、これらの場合には宅内管理テーブル２１２ａの該当欄が空欄とされる。
図７は、前記UPnP準拠機器用の宅内管理テーブル２１２ａの一例を模式的に示した図であり、前記自動発見された家電機器の機器情報が、MACアドレスで識別される機器ごとに対応付けられて管理されている。
図６へ戻り、ステップＳ１４では、HGW５１の機器情報登録部２１３から、前記図７に示した宅内管理テーブル２１２ａに登録されている機器情報およびHGW５１の設定情報をポータルサーバ４へ要求する機器情報登録要求が送信される。ポータルサーバ４では、HGW５１から受信した機器情報およびHGW５１の設定情報が機器情報管理部３０６によりネット上管理テーブル３０９ａに更新登録される。ステップＳ１５では、前記更新登録を完了したポータルサーバ４から機器情報登録応答が返信される。この登録要求およびその応答は、その後も予め設定された所定の周期で繰り返される。
図８は、前記ポータルサーバ４への登録要求にHTTPを用いた場合のメッセージ形式の一例を示した図であり、ここでは、ネットワークカメラ５５の機器情報を例にして説明する。
ヘッダ部のAuthorization部分では、暗号化された利用者アカウントとパスワードとが指定される。HGW情報部では、HGW５１に固有の情報として、HGW５１のWAN側IPv4アドレス、LAN側IPネットマスクおよびIPv6プレフィクスが、それぞれWANIP部、IPv4Netmask部およびIPv6Prefix部で指定される。
<UnitList>タグ始まりで</UnitList>タグで終わる機器情報部には、UPnP準拠の機器情報のみならず、UPnPに準拠しないIPv4機器とUPnPに準拠しないIPv6機器の情報を同時に複数混在させることができる。図８はUPnP準拠の1台分の機器情報が登録される場合の例である。<HWAddress>タグではMACアドレスの値が指定される。<IPv4 Address>タグではIPv4アドレスの値が指定される。<IPv6 Address>タグではIPv6アドレスの値が指定される。<Device Name>タグではdeviceTypeの値が指定される。<presentation URL>タグではpresentation URLの値が指定される。<DeviceUuid>タグではdevice-uuidの値が指定される。<FriendlyName>タグでは家電機器のfriendlyNameが指定される。また、外部操作の仕組みとして知られるポートマッピングを利用する場合には、<WANPort>タグでマッピングに用いるポート番号の値が指定される。図８の例では、URLとして「http://x.x.x.x:yyyy-_-/http://200.200.200.200:50001」を指定することで携帯電話８や宅外のIPv4 PCから宅内の家電機器を遠隔操作できる。
ここで「x.x.x.x:yyyy」はポータルサーバ４のアドレスであり、文字列“-_-”はポータルサーバ宛の操作要求をHGW５１に振り替えることを示す記号であり、「200.200.200.200」はHGW５１のWAN側IPv4アドレスであり、「50001」は宅内機器のpresentation URLに対してHGWが対応付けるポート番号である。
図６へ戻り、ステップＳ１６では前記M-SEARCH要求がホームネットワークに改めてブロードキャストで送信され、家電機器の接続状態や電源のオン／オフ状態を常時監視するエージングが実行される。具体的には、ステップＳ１６でM-SEARCH要求が送信されるたびに、宅内管理テーブル２１２ａのエージングカウンタの値がインクリメントされる。ステップＳ１７でM-SEARCH応答が受信されると、これに含まれるMACアドレスと同一のMACアドレスが宅内管理テーブル２１２ａに既登録であれば、該当するエントリのエージングカウンタが「０」にクリアされる。MACアドレスが未登録であれば、前記ステップＳ４〜Ｓ１３の手順が実行されて機器情報が宅内管理テーブル２１２ａへ新規登録される。
その後、ステップＳ１８において、発見済みの家電機器が未接続状態または電源オフ状態にされると、これ以後はステップＳ１９〜Ｓ２１で送信されるM-SEARCH要求のいずれにも応答が返信されないので、宅内管理テーブル２１２ａでは、該当する家電機器のエージングカウンタが増加し続ける。エージングカウンタの値が所定の閾値を超えると、ステップＳ２２では、該当する家電機器のエントリが宅内管理テーブル２１２ａから抹消される。更新された宅内管理テーブル２１２ａの内容は、次の登録要求周期（ステップＳ２３，Ｓ２４）でポータルサーバ４へ更新登録されるので、HGW５１における更新内容は素早くポータルサーバ４に反映されることになる。
次いで、本発明の第２実施形態として、UPnPに準拠しないIPv4機器の発見から機器情報の登録およびその抹消までの手順を、図９のシーケンス図を参照して説明する。
ステップＳ３１においてHGW５１が起動されると、DHCPによるUPnP非準拠IPv4機器のネットワーク設定の後、ステップＳ３２では、予め設定されているIPv4アドレス範囲に対して、前記ICMP送受信部２０８からICMP(Internet Control Message Protocol) ECHO要求が周期的に送信される。アドレス範囲は、例えば検索先頭アドレス"192.168.0.2"および検索範囲"6"を指定することで設定され、この場合は"192.168.0.2"から"192.168.0.7"までの６台の各宛先へICMP ECHO要求が順に送信される。IPv4対応の家電機器がホームネットワークに接続されていれば、ステップＳ３３において、当該家電機器からICMP ECHO応答が返信され、これがICMP送受信部２０８で受信される。ステップＳ３４，Ｓ３５では、前記受信された応答メッセージからMACアドレスおよびIPv4アドレスを含む機器情報が取得される。ステップＳ３６では、前記取得された機器情報が宅内管理テーブル２１２ａへ登録される。
図１０は、前記宅内管理テーブル２１２ａの登録内容の一例を示した図であり、各家電機器のMACアドレスおよびIPv4アドレスが、その状態およびエージングカウンタと共に管理されている。
図９へ戻り、ステップＳ３７では、HGW５１の機器情報登録部２１３により、前記図１０に示した宅内管理テーブル２１２ａに登録されている機器情報およびHGW５１の設定情報をポータルサーバ４へ要求する機器情報登録要求のメッセージが送信される。ポータルサーバ４では、HGW５１から受信した機器情報およびHGW５１の設定情報が機器情報管理部３０６によりネット上管理テーブル３０９ａに更新登録される。ステップＳ３８では、前記更新登録を完了したポータルサーバ４から機器情報登録応答が返信される。この登録要求およびその応答は、その後も予め設定された所定の周期で繰り返される。
図１１は、前記ポータルサーバ４への登録要求にHTTPを用いた場合のメッセージ形式の一例を示した図であり、ヘッダ部のAuthorization部分では暗号化された利用者アカウントおよびパスワードが指定される。HGW情報部にはHGWの固有の情報として、HGW５１のWAN側IPv4アドレス、LAN側IPネットマスクおよびIPv6プレフィクスが、それぞれWANIP部、IPv4Netmask部およびIPv6Prefix部に指定される。
<UnitList>タグ始まりで</UnitList>タグで終わる機器情報部には、UPnP準拠の機器情報のみならず、UPnPに準拠しないIPv4機器やUPnPに準拠しないIPv6機器の情報を同時に複数混在させることができる。なお、図１１はUPnP非準拠IPv4の機器1台の情報が登録される場合の例である。<HWAddress>タグではMACアドレスの値が指定され、<IPv4Address>タグではIPv4アドレスの値が指定される。
図９へ戻り、ステップＳ３９では前記ICMP ECHO要求が改めて送信され、家電機器の接続状態および電源のオン／オフ状態を常時監視するエージングが実行される。具体的には、ステップＳ３９でICMP ECHO要求が送信されるたびに、宅内管理テーブル２１２ａにおいて「状態」が"valid"である家電機器のエージングカウンタの値がインクリメントされる。ステップＳ４０でICMP ECHO応答が受信されると、これに含まれるMACアドレスと同一のMACアドレスの家電機器の「状態」が"valid"であれば、そのエージングカウンタが「０」にクリアされ、「状態」が"invalid"であれば、これが"valid"に変更されると共にエージングカウンタの値が「０」にされる。
その後、ステップＳ４１において、発見済みの家電機器が未接続状態または電源オフ状態にされると、これ以後はステップＳ４２〜Ｓ４４で送信されるICMP ECHO要求のいずれにも応答が返信されないので、宅内管理テーブル２１２ａでは、該当する機器のエージングカウンタが増加し続ける。エージングカウンタの値が所定の閾値を超えると、ステップＳ４５では、該当する機器の「状態」が"valid"から"invalid"に変更されると共に、エージングカウンタの値が未定義とされる。
更新後の宅内管理テーブル２１２ａの内容は、次の登録要求周期（ステップＳ４６，Ｓ４７）でポータルサーバ４へ更新登録されるので、HGW５１における更新内容は素早くポータルサーバ４に反映されることになる。
このように、本実施形態によればネットワーク対応の家電機器を宅内のホームネットワークに物理的に接続するだけで、アドレス設定を含む各種の登録動作を自動的に行えるようになる。
また、ISPにより各利用者に割り当てられるグローバルアドレスはHGW５１が起動されるごとに変更されることが多いが、本実施形態では、HGW５１が起動されるごとにネットワーク設定が自動的に行われ、HGW５１に割り当てられたグローバルアドレスが各家電機器の機器情報と共にポータルサーバ４へ登録される。したがって、家電機器を遠隔操作しようとする利用者は、ポータルサーバ４へアクセスして認証されれば、HGW５１のグローバルアドレスならびに各家電機器のアドレスおよび状態に関して最新の情報を取得できる。したがって、当該取得した情報を利用して家電機器にアクセスすれば、所望の家電機器を簡単かつ確実に遠隔操作できるようになる。
次いで、本発明の第３実施形態として、UPnPに準拠しないIPv6機器の発見から機器情報の登録およびその抹消までの手順を図１２のシーケンス図を参照して説明する。
ステップＳ５１でHGW５１が起動されると、ステップＳ５２では、ICMPv6 ECHO要求が前記ICMPv6送受信部２０９からブロードキャスト(宛先アドレスがFF02：：1)で周期的に送信される。IPv6対応の家電機器がホームネットワークに接続されていれば、ステップＳ５３において、当該家電機器からICMP ECHO応答が返信される。この応答メッセージはICMPv6送受信部２０９で受信され、リンクローカルIPv6アドレスが取得される。ステップＳ５４では、取得されたリンクローカルIPv6アドレスからインタフエースIDが抽出され、HGW５１に付与されたIPv6Prefixと結合することにより、応答したIPv6機器のグローバルIPv6アドレスが生成される。
例えば、HGW５１に付与されたIPv6Prefixが3FFE:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0001/64であり、FF02::1宛のICMPv6 ECHO要求に対して、リンクローカルIPv6アドレスがFE80:0000:0000:0000:0211:22FF:FE33:4455の家電機器から応答があった場合、グローバルアドレスは3FFE:0000:0000:CD30: 0211:22FF:FE33:4455となる。
ステップＳ５５では、前記生成されたグローバルIPv6アドレス宛にICMPv6 ECHO要求が改めて送信される。この要求に対して、ステップＳ５６で応答メッセージが受信されると、この応答メッセージからMACアドレスが抽出される。ステップＳ５７では、図１３に一例を示したように、前記MACアドレス、リンクローカルIPv6アドレスおよびグローバルIPv6アドレスが、「状態」およびエージングカウンタと共に宅内管理テーブル２１２ａに登録される。
図１２へ戻り、ステップＳ５８では、HGW５１の機器情報登録部２１３により、前記図１３に示した宅内管理テーブル２１２ａに登録されている機器情報およびHGW５１の設定情報の登録をポータルサーバ４へ要求する機器情報登録要求のメッセージが送信される。ポータルサーバ４では、HGW５１から受信した機器情報およびHGW５１の設定情報が機器情報管理部３０６によりネット上管理テーブル３０９ａに更新登録される。ステップＳ５９では、前記更新登録を完了したポータルサーバ４から機器情報登録応答のメッセージが返信される。この登録要求およびその応答は、これ以後も予め設定された所定の周期で繰り返される。
図１４は、前記ポータルサーバ４への登録要求にHTTPを用いた場合のメッセージ形式の一例を示した図であり、ヘッダ部のAuthorization部分では暗号化された利用者アカウントおよびパスワードが指定される。HGW情報部にはHGW５１に固有の情報として、HGWのWAN側IPv4アドレス、LAN側IPネットマスクおよびIPv6プレフィクスが、それぞれWANIP部、IPv4Netmask部およびIPv6Prefix部に指定される。<UnitList>タグ始まりで</UnitList>タグで終わる機器情報部には、UPnP準拠の機器情報のみならず、UPnPに準拠しないIPv4機器とUPnPに準拠しないIPv6機器の情報を同時に複数混在させることができる。なお、図 １４はUPnP非準拠IPv6の機器1台の情報を登録する場合の例である。<HWAddress>タグではＭＡＣアドレスの値が指定され、<IPv6Address>タグではグローバルIPv6アドレスの値が指定される。
図１２へ戻り、ステップＳ６０，Ｓ６１では前記ステップＳ５５，Ｓ５６の処理が繰り返され、家電機器の接続状態および電源のオン／オフ状態を常時監視するエージングが実行される。具体的には、ステップＳ６０でグローバルIPv6アドレス宛てICMP ECHO要求が送信されるたびにエージングカウンタの値がインクリメントされる。ステップＳ６１において、既に発見済みの機器からICMP ECHO応答があると、前記と同様に、その機器のエージングカウンタの値が「０」にされると共に、その状態が"valid"に変更される。
その後、ステップＳ６２において、発見済みの機器が接続断または電源オフにされると、これ以後はステップＳ６３〜Ｓ６５で送信されるグローバルICMPv6アドレス宛てICMP ECHO要求のいずれにも応答が返信されないので、宅内管理テーブル２１２ａでは、該当する機器のエージングカウンタの値が増加し続ける。エージングカウンタの値が所定の閾値を超えると接続断または電源オフと判定され、ステップＳ６６では、該当する機器情報の状態が"valid"から"invalid"に変更されると共に、エージングカウンタの値が未定義とされる。
前記宅内管理テーブル２１２ａの更新後の情報は、次の登録要求周期（ステップＳ６７，Ｓ６８）でポータルサーバ４へ更新登録されるので、HGW５１における更新内容は素早くポータルサーバ４に反映されることになる。
上記した第２および第３実施形態によれば、ホームネットワークに送信する発見要求メッセージとして、M-SEARCHの代わりにICMP ECHOやICMPv6 ECHOが利用されるので、UPnPに準拠していない家電機器であっても、これをホームネットワークに接続するだけで自動発見することができ、その設定も自動で行えるようになる。
なお、上記した第１ないし第３実施形態では、１台の家電機器のみがポータルサーバ４に登録されるまでの手順を例にして説明したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、UPnP（準拠または非準拠）およびIPプロトコル（IPv4またはIPv6）に関する属性が異なる複数の家電機器を一括して登録することもできる。
図１５は、属性の異なる複数の家電機器を一括して登録する手順を示したシーケンス図であり、上記した各実施形態の手順が数秒間の待機期間を挟んで直列的に繰り返されるように構成されている。なお、HGW５１からポータルサーバ４へは、前記各シーケンスと非同期に機器情報登録要求が周期的に送信され、最新の機器情報がネット上管理テーブル３０９ａへ更新登録される。
図１６は、ポータルサーバ４への機器情報登録要求にHTTPを用いた場合のメッセージ形式の一例を示した図であり、<UnitList>タグ内に<Unit>タグを追加することで、機器の属性に関係なく、単一の登録要求でHGW５１が最後に更新した情報管理テーブルの内容を一括してポータルサーバ４に登録できる。なお、IPv4およびIPv6の両方に対応する家電機器に関しては、その重複登録を防止するために、ポータルサーバ４にてMACアドレスをキーに重複を解消して操作画面を提供することが望ましい。
次いで、携帯端末８による各家電機器の遠隔操作手順について説明する。利用者が携帯端末８を操作し、予めISP事業者から通知されているURLを入力してポータルサーバ４へアクセスすると、図１７(a)に一例を示したように、その表示パネルにログイン画面が現れる。ここで、利用者が予めISP事業者から提供されている利用者アカウントとパスワードを入力すると、前記利用者認証部３０７によりユーザ認証が行われる。正規の利用者であることが確認されると、前記利用者機器対応付け部３１０により、前記アカウントおよびパスワードを検索キーとしてネット上管理テーブル３０９ａが検索され、最新の機器情報がHGW情報と共に携帯端末８へ提供される。
図１７(b)、図１８(a)は、携帯端末８における機器情報の表示例を示した図であり、ホームネットワークに家電機器が接続されていない、あるいは接続されているものの電源がオフ状態であると、図１７(b)に示したように、機器情報は表示されない。これに対して、家電機器が一つでも接続されていれば、その識別情報が一覧表示される。このとき、前記発見された家電機器がUPnPに準拠した家電機器であれば、その機器情報として各家電機器のFriendly Nameが予め提供されているので、図１８(a)に一例を示したように、各家電機器のfriendly Nameである「ネットワークカメラ」や「DVD Recorder」がリンク文字列として一覧表示される。
本実施形態では、リンク文字列「ネットワークカメラ」の参照先が、例えば「http://100.101.102.103:8080-_-/http:200.200.200.200:50001」となる。ここで、「100.101.102.103:8080」はポータルサーバ４のアドレスであり、文字列「-_-」はポータルサーバ宛の操作要求をHGW５１に振り替えることを示す記号である。「200.200.200.200」はHGW５１のWAN側IPv4アドレスであり、「50001」は家電機器（ネットワークカメラ５５）のpresentation URLに対してHGW５１が対応付けるポート番号である。同様に、「DVD Recorder」の参照先は、例えば「http://100.101.102.103:8080-_-/http:200.200.200.200:50002」となる。
利用者が画面上で「ネットワークカメラ」をクリックすると、図２１に示したように、「http://100.101.102.103:8080」で特定されるポータルサーバ４に前記遠隔操作要求が届く。ポータルサーバ４では、前記HTTP通信制御部３０５において前記文字列「-_-」が操作要求の振り替え指令と解釈され、前記「http:200.200.200.200:50001」で特定されるHGW５１へ操作要求が送信される。
HGW５１では、図２２に示したように、前記HTTP通信制御部２０５において、ポート番号「50001」と対応付けられた家電機器のpresentation URLがポートマッピング手法により特定される。本実施形態では、前記図６に関して説明したように、ネットワークカメラ５５にはpresentation URLとして「192.168.0.3:8080」が割り当てられている。このURLで指定された家電機器は遠隔操作用のWebページを返信する。
図１８(b)は、携帯電話８に表示される遠隔操作画面の一例を示した図であり、この遠隔操作画面には、操作内容に応じて複数のリンク文字列やリンク記号が表示されている。利用者が所望の操作内容に応じてリンク文字列やリンク記号をクリックすると、その操作指令がポータルサーバ４およびHGW５１を経由してネットワークカメラ５５へ送信され、ポート「8080」で操作要求を待ち受けるネットワークカメラ５５のアプリケーションが、当該操作に応じた制御をネットワークカメラ５５に対して実行する。
その後、UPnPに非準拠の玄関カメラがホームネットワークに新規に接続されるか、あるいは電源をオン状態にされ、これがHGW５１により自動発見されると、当該HGW５１の宅内管理テーブル２１２ａが更新され、さらにポータルサーバ４のネット上管理テーブル３０９ａも自動的に更新される。ここで、利用者が宅内端末機器一覧の更新を行うと、前記新たに発見された玄関カメラの識別情報が一覧表示に追加される。ただし、玄関カメラはUPnPに非準拠であり、そのFriendly Nameが提供されていないので、図１９(a)に示したように、そのリンク文字列は「不明な機器」となる。なお、UPnPに非準拠の家電機器が複数台発見された場合には、各機器のリンク文字列は「不明な機器１」、「不明な機器２」…「不明な機器ｎ」となる。
ここで、利用者がリンク文字列「不明な機器」を「玄関のカメラ」に切り換えるようにポータルサーバ４へ要求すると、表記変換部３１１では、玄関カメラのMACアドレスと文字列「玄関のカメラ」とが対応付けられる。その結果、これ以後は玄関カメラのMACアドレスにリンク文字列「玄関のカメラ」が割り当てられるので、図１９(b)に示したように、携帯電話８の画面上ではリンク文字列「不明な機器」が「玄関のカメラ」に変更され、その可読性が向上する。
その後、ネットワークカメラ５５がホームネットワークから外されるか、あるいは接続されたまま電源がオフ状態にされると、HGW５１の宅内管理テーブル２１２ａが自動更新され、さらにポータルサーバ４のネット上管理テーブル３０９ａが自動的に更新される。ネット上管理テーブル３０９ａでは、その更新によりホームネットワーク上で発見されなくなったネットワークカメラ５５のエントリを直ぐには抹消せずに監視下に置き、発見されない更新回数ｍをカウントする。この間、携帯電話８の画面上では、図２０(a)に一例を示したように、リンク文字列「ネットワークカメラ」がグレーアウト（操作無効化）されて最下段へ移動される。そして、所定の更新回数だけ連続してネットワークカメラ５５が発見されないと、ネット上管理テーブル３０９ａからネットワークカメラ５５のエントリが抹消される。その結果、携帯電話８の画面上では、図２０(b)に示したように、前記リンク文字列「ネットワークカメラ」が画面上から完全に消去される。
本発明が適用される家電機器遠隔制御システムの一実施形態のブロック図である。 HGW（５１）の主要部の構成を示したブロック図である。 ポータルサーバ（４）の主要部の構成を示したブロック図である。 機器情報の登録・更新手順を説明するためのポータルサーバのブロック図である。 携帯端末から遠隔操作する際のログインから操作画面表示までの手順を説明するためのポータルサーバのブロック図である。 UPnPに準拠した家電機器の発見から機器情報の登録およびその抹消までの手順を示したシーケンス図である。 UPnP準拠機器用の宅内管理テーブルの一例を模式的に示した図である。 UPnP準拠機器用の宅内管理テーブルのポータルサーバへの登録要求にHTTPを用いた場合のメッセージ形式の一例を示した図である。 UPnPに非準拠の家電機器の発見から機器情報の登録およびその抹消までの手順を示したシーケンス図である。 UPnP非準拠のIPv4機器用の宅内管理テーブルの一例を模式的に示した図である。 UPnP非準拠のIPv4機器の機器情報をポータルサーバへHTTPを用いて登録要求する際のメッセージ形式の一例を示した図である。 UPnP非準拠のIPv6機器の発見から機器情報の登録およびその抹消までの手順を示したシーケンス図である。 UPnP非準拠のIPv6機器用の宅内管理テーブルの一例を模式的に示した図である。 UPnP非準拠のIPv6機器の機器情報をポータルサーバへHTTPを用いて登録要求する際のメッセージ形式の一例を示した図である。 属性の異なる複数の家電機器を一括して登録する手順を示したシーケンス図である。 属性の異なる複数の家電機器の機器情報をポータルサーバへHTTPを用いて登録要求する際のメッセージ形式の一例を示した図である。 携帯電話（８）の遠隔操作画面の表示例（その１）を示した図である。 携帯電話（８）の遠隔操作画面の表示例（その２）を示した図である。 携帯電話（８）の遠隔操作画面の表示例（その３）を示した図である。 携帯電話（８）の遠隔操作画面の表示例（その４）を示した図である。 機器情報の遠隔操作手順を説明するためのポータルサーバのブロック図である。 機器情報の遠隔操作手順を説明するためのHGW（５１）のブロック図である。
符号の説明
１…インターネット，２ａ、２ｂ…広域ネットワーク，５…利用者宅内，５１…ホームゲートウエイ(HGW)，３…光ファイバ，４…ポータルサーバ，６…HGW用DHCPサーバ，７…HGW自動設定サーバ，５２…携帯情報端末，５３…パーソナルコンピュータ，５４…DVDレコーダ（家電機器），５５…ネットワークカメラ（家電機器），５６…固定電話

Claims (15)

  1. ホームネットワークに接続された家電機器をネットワーク経由で遠隔操作する家電機器遠隔操作システムにおいて、
    ホームネットワークを広域ネットワークに接続するホームゲートウエイ装置と、
    前記ホームゲートウエイ装置にアドレス設定を含むネットワーク設定を行う手段と、
    前記広域ネットワーク上に配置されたポータルサーバとを含み、
    前記ホームゲートウエイ装置は、ホームネットワークに接続されている家電機器の機器情報を周期的に取得し、自身のアドレス情報および利用者の情報と共に前記ポータルサーバへ周期的に送信し、
    前記ポータルサーバが、
    前記ホームゲートウエイ装置から受信した機器情報を利用者ごとに管理するネット上管理テーブルと、
    利用者からネットワーク経由で送信された認証要求を受け付ける利用者認証手段と、
    認証された利用者に対応した機器情報を前記ネット上管理テーブルから抽出する利用者機器対応付け手段と、
    前記抽出された機器情報を可読性の高い表記に変換する表記変換手段と、
    前記表記を変換された機器情報を、その参照先の情報と共に前記利用者へ送信する手段と、
    前記参照先への遠隔操作要求を前記利用者から受信して前記ホームゲートウエイ装置に振り替える手段とを具備し、
    前記参照先の情報が、前記ポータルサーバのアドレス、当該ポータルサーバ宛の操作要求を前記ホームゲートウエイ装置へ振り替える記号、前記ホームゲートウエイ装置のアドレス、および前記機器情報に対応した家電機器に割り当てられたポート番号を含み、
    前記振り替える手段は、前記参照先への遠隔操作要求を前記ホームゲートウエイ装置へ振り替えることを特徴とする家電機器遠隔操作システム。
  2. 前記ホームゲートウエイ装置が、
    ホームネットワークに接続されている家電機器の機器情報を管理する宅内管理テーブルと、
    ホームネットワーク上に発見要求メッセージを周期的に送信して家電機器を発見し、その機器情報を取得する機器発見手段と、
    発見された家電機器の機器情報を前記宅内管理テーブルに更新登録する機器情報管理手段と、
    新規に発見された家電機器にネットワーク設定を行う設定手段とを具備し、
    前記宅内管理テーブルに登録されている機器情報およびホームゲートウエイ装置のアドレス情報を、利用者の情報と共に前記ポータルサーバへ周期的に送信することを特徴とする請求項１に記載の家電機器遠隔操作システム。
  3. 前記ホームゲートウエイ装置が、
    ホームネットワーク上のUPnPに準拠した家電機器にdescription要求を送信する手段と、
    前記description要求に対して返信される応答メッセージに基づいて家電機器の詳細情報を取得する手段とを含み、
    前記機器情報管理手段は、前記詳細情報を機器情報の一部として前記宅内管理テーブルに更新登録することを特徴とする請求項２に記載の家電機器遠隔操作システム。
  4. 前記機器発見手段が、発見要求およびその応答メッセージとして、UPnPで規定されたM-SEARCHを送受信するUPnPコントロールポイントを含むことを特徴とする請求項２または３に記載の家電機器遠隔操作システム。
  5. 前記機器発見手段が、発見要求およびその応答メッセージとしてICMP ECHOを送信するICMP送受信手段を含むことを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の家電機器遠隔操作システム。
  6. 前記機器発見手段が、発見要求およびその応答メッセージとしてICMPv6 ECHOを送信するICMPv6送受信手段を含むことを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の家電機器遠隔操作システム。
  7. 前記宅内管理サーバに既登録の機器情報のうち、所定期間連続して発見されない家電機器の機器情報が抹消されることを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の家電機器遠隔操作システム。
  8. 前記ネット上管理サーバに既登録の機器情報のうち、所定期間連続して発見されない家電機器の機器情報が抹消されることを特徴とする請求項２ないし７のいずれかに記載の家電機器遠隔操作システム。
  9. ホームネットワークがホームゲートウエイ装置を介して広域ネットワークに接続され、広域ネットワーク上にポータルサーバが配置され、ホームネットワークに接続された家電機器をネットワーク経由で遠隔操作する家電機器遠隔操作システムの運用方法において、
    前記ホームゲートウエイ装置は、ホームネットワークに接続されている家電機器の機器情報を周期的に取得し、自身のアドレス情報と共に前記ポータルサーバへ周期的に送信し、
    前記ポータルサーバは、
    前記ホームゲートウエイ装置から受信した機器情報を利用者ごとにネット上管理テーブルで管理し、
    利用者からネットワーク経由で送信された認証要求を受け付け、
    認証された利用者に対応した機器情報を前記ネット上管理テーブルから抽出し、
    前記抽出された機器情報を可読性の高い表記に変換し、
    前記表記を変換された機器情報を、その参照先の情報と共に前記利用者へ送信し、
    前記参照先への遠隔操作要求を前記利用者から受信して前記ホームゲートウエイ装置に振り替え、
    前記参照先の情報が、前記ポータルサーバのアドレス、当該ポータルサーバ宛の操作要求を前記ホームゲートウエイ装置へ振り替える記号、前記ホームゲートウエイ装置のアドレス、および前記機器情報に対応した家電機器に割り当てられたポート番号を含み、
    前記振り替える手段は、前記参照先への遠隔操作要求を前記ホームゲートウエイ装置へ振り替えることを特徴とする家電機器遠隔操作システムの運用方法。
  10. 前記ホームゲートウエイ装置が、
    ホームネットワーク上に発見要求メッセージを送信する第１手順と、
    前記発見要求メッセージに対して返信される発見応答メッセージに基づいて、ホームネットワークに接続された家電機器の機器情報を取得する第２手順と、
    前記取得した機器情報に基づいて既登録の機器情報を更新登録する第３手順と、
    新規に発見された家電機器にネットワーク設定を行う第４手順と、
    自身にアドレス設定を含むネットワーク設定を行う第５手順と、
    前記第１ないし第３手順を周期的に繰り返す第６手順と、
    前記更新登録された機器情報および自身のアドレス情報を、前記ポータルサーバへ周期的に更新登録する第７手順とを有することを特徴とする請求項９に記載の家電機器遠隔操作システムの運用方法。
  11. 前記ホームゲートウエイ装置が、
    UPnPに準拠した家電機器が発見されたときに、当該家電機器に対してUPnPで規定されたdescription要求を送信する手順と、
    前記description要求に対する応答メッセージに基づいて家電機器の詳細情報を取得する手順とを有し、
    前記詳細情報が機器情報の一部として登録されることを特徴とする請求項１０に記載の家電機器遠隔操作システムの運用方法。
  12. 前記発見要求メッセージがM-SEARCH要求であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の家電機器遠隔操作システムの運用方法。
  13. 前記発見要求メッセージがICMP ECHO要求であることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかに記載の家電機器遠隔操作システムの運用方法。
  14. 前記発見要求メッセージがICMPv6 ECHO要求であることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかに記載の家電機器遠隔操作システムの運用方法。
  15. 前記第１ないし第４手順が、発見要求メッセージとしてM-SEARCH要求、ICMP ECHO要求およびICMPv6 ECHO要求を送信しながら繰り返されることを特徴とする請求項１０に記載の家電機器遠隔操作システムの運用方法。
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