(57)【要約】      （修正有）【課題】IoTデバイスが設置され導入される現場では、できる限り少ない作業で設置者および取扱者の負担を軽くし、サービスの経済性や効率性を高めるＩｏＴデバイスのネットワークを提供する。【解決手段】IoTデバイスはWifiやBluetooth（登録商標）、ZigBee（登録商標）などの近距離無線通信機能有し、スマートフォンや無線ルータ、アクセスポイント等のデータ中継装置とデータ通信を行う。データ中継装置はインターネットと接続するためLTEやGSM、FTTHやADSL等の広域通信手段を有し、搭載しているソフトウエアゲートウェイの機能によりIoTデバイスから届く全てのデータをインターネットのサーバへ中継し、IoTデバイスの個別認証をサーバで行う。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
近距離無線通信技術を用いたIoTデバイスのデータを携帯電話端末や無線ゲートウエイ等の装置を経由してインターネットに接続しサーバに情報伝送するIoTネットワークにおいて、携帯電話端末や無線ゲートウエイ等のデータ中継装置は搭載するソフトウエアゲートウェイによりIoTデバイスから届くデータを全てインターネットのサーバに中継するIoT情報通信システム
【請求項２】
請求項１のシステムにおいて、携帯電話端末や無線ゲートウェイに搭載されるソフトウエアゲートウェイは、IoTデバイスから届くデータが持つ識別子に基づいてそのデータの中継頻度、接続されるインターネットのサーバを選択する機能を有するIoT情報通信システム
【請求項３】
請求項１または請求項２のシステムにおいて、ソフトウエアゲートウェイを介して送られてきた全てのIoTデバイスの認証はインターネットのサーバで行うことを特徴とするIoT情報通信システム
【請求項４】
請求項３のシステムにおいて、IoTデバイスからの情報はソフトウエアゲートウェイが搭載されたデータを中継する装置において、位置や時刻、無線信号強度の情報が付加されてインターネットのサーバに届くことを特徴とするIoT情報通信システム
【請求項５】
請求項３または請求項４のシステムにおいて、IoTデバイスはデータを中継する装置に個別IoTデバイスの初期登録を行うことなく、全てのIoTデバイスがインターネットのサーバと通信を可能にするIoT情報通信システム
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、IoTデバイス(インターネットにデータ中継装置を介して無線接続される小型電子機器)のデータ通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、近距離無線通信技術の発展は目覚ましく、様々な周波数帯を用いて数多くの技術標準化が進み、日常生活にも様々な用途で利用され始めている。オフィスや家庭内では無線LANがコンピュータとのデータ通信に多用され、公衆エリアにおいても観光客等が利用できる無料の無線LAN網も整備が進んでいる。また、BluetoothやZigBeeなどの無線技術はヘッドセットやワイヤレススピーカー、リモコン、照明装置の制御など使用の範囲が広い。多くの携帯電話やスマートフォン、タブレットには無線LANやBluetoothが標準実装されている。これらの無線技術を実現する部品の小型化、省電力化は日々進歩しており、更に利用の拡大が見込まれる。
【０００３】
この近距離無線通信技術を用いた新たな通信環境の概念として、世の中のあらゆるデバイスがインターネットに接続されて情報のやり取りを行う、物のインターネット(IoT: Internet of Thing)が紹介され、その実現に向けた産業界の取り組みが活発に行われ始めた。向こう10数年で数百〜数千億個のデバイスがインターネットに接続される需要予測レポートも上梓され、技術開発、アプリケーション対応など、これまでにパーソナルコンピュータが接続されてきたインターネットに巨大なデータ通信システムが新たに構築される見込みである。
【０００４】
IoTではインターネットに接続されるデバイスは指数関数的にその数が増え、あらゆる物のデータがインターネットに集まり、またはあらゆる物がインターネットから制御される。インターネットのサーバには大量のデータが集まるが、その1つ1つは少量で、通常は時間的に離散したデータの通信が行われる。
【０００５】
これからも大量なデータがインターネットに接続され、その量は拡大の一途であるがデータ通信網は高速化、大容量化が進んでおり、勢いはとどまるところを知らない。その結果、データ転送にかかるビット当たりのコストは劇的に減少を続け、IoTで使用される個々のデバイスがインターネットのサーバと通信を行う費用は非常に安価なものとなり、IoTで使用されるデバイスの部品単価も低減を続けることから、なお一層、IoTの世界はあまねく広がる可能性を秘めていると考えられる。
【０００６】
インターネットに集まるデータはデバイスから、近距離通信、広域通信網を経てサーバに到達する。たとえば近距離通信ではイーサネットや近距離無線通信などがある。広域網としては有線電話回線や携帯電話回線、ケーブルTVネットワークや光ファイバ等で接続されるインターネット網がある。IoTデバイスが大量に普及する過程において、有線により各デバイスがインターネットに接続されることは大変困難であるため、近距離無線通信技術が用いられ、蓄電池等による駆動によって、小型で簡便、かつ少ない制約のもとでIoTデバイスが設置、使用できる手段が多く検討されている。
【０００７】
例えば、家庭内や事業所内に設置された無線ＬＡＮやアクセスポイント等と通信を行うデバイスはそれらの機器に対して初期登録を行ない、デバイスが取得したデータは同機器を経由してインターネットに伝送されている。
【０００８】
また、所有しているスマートフォンなどの無線通信機能を用いでインターネットに接続するアプリケーションもあり、対象となるデバイスはスマートフォンにアプリケーションをインストールして、当該デバイスの初期登録を行ない、スマートフォン等の広域通信回線を介してインターネットに接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−５４７４３（Ｐ２０１３−５４７４３Ａ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近距離無線通信技術を通信手段として用いた従来のデバイスは、当該デバイスで取得したデータ(温度や湿度、加速度、on/offの状態や明るさ等)をインターネットサーバーに伝送する際、一番最初の設定は同デバイスとデータを中継する端末の間で事前に決められた手段を用いて相手を認証した後、当該設備を用いてインターネットのサーバと通信を行っていた。もしくは、デバイスとデータを中継する装置双方に相手方の情報を設定する初期設定作業が必要であった。具体的には、一方のデバイスで生成するパスコードをもう一方のデバイスに入力することなどである。すなわち、無線通信の相手となる装置を始めに限定し、設定および認証を行った後でデータ伝送を開始する手順が必要である。この手続きは、所望しないデバイスや当該設備を使用して不要な通信データがネットワークサーバに接続されないよう制限を行う上で重要であり、一般に幅広く行われている方法である。
【００１１】
今後、IoTデバイスが大量に市場導入されるようになると、個々の接続設定が膨大な数となり煩雑になっていくため、個々の端末を管理することはユーザもしくは管理者の大きな負担となってくる。また、必ずしも無線通信設定に詳しくないIoTデバイスの取扱者が同デバイスの登録を行い、通信設備の有用性の検証を行うことは、新サービスを導入する際に高いハードルとなってくる可能性がある。そのため、IoTデバイスが設置され導入される現場では、できる限り少ない作業で、設置者および取扱者の負担を軽くすることが契機の課題である。そして、ユーザに対し、迅速なサービスを提供することが強く求められている。
【００１２】
また、IoTデバイスやデータを中継する装置は電池で駆動されているものも多く、これらの機器を使用する場合、できるだけ電池交換の期間を長くし、電池交換の作業工数を減らしてそのサービスの経済性を高めるため、各機器(特にIoTデバイス)における処理の簡略化による消費電力の低減が重要である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで、本発明は上記課題を解決するためにIoTデバイスの利用者が通信機器に対する初期の登録を行うことなく、IoTデバイスならびにデータ中継器の処理を低減して、IoTデバイスを活用したサービスの提供を簡便で迅速に受けることができるIoTデバイスの情報通信ネットワークを構築する手段を提供することである。
【００１４】
IoTデバイスは近距離無線通信を行う無線通信機能、例えばWifiやBluetooth、ZigBeeなどを有する。IoTデバイスは同無線通信機能を用いてスマートフォンや無線ルータ、アクセスポイント等のデータ中継装置とデータ通信を行う。スマートフォンや無線ルータ、アクセスポイント等のデータ中継装置はインターネットと接続するためLTEやGSM、FTTHやADSL等の広域通信を行う広域通信手段を有する。スマートフォンや無線ルータ、アクセスポイント等のデータ中継装置にはソフトウエアゲートウェイと呼ぶソフトウエアが搭載されており、ソフトウエアゲートウェイはIoTデバイスの情報をインターネットのサーバに接続する機能を有する。その接続先はソフトウエアゲートウェイに登録されており、IoTデバイスから届く全てのデータをインターネットのサーバに中継し、インターネットのサーバから届く情報をIoTデバイスに伝送する。
【００１５】
スマートフォンや無線ルータ、アクセスポイント等に搭載されるソフトウエアゲートウェイは、その機種や所有者、地域等に制限されず、近距離無線通信技術とインターネットへの接続手段を持ったあらゆる機器に搭載可能である。また、電力の消費を最低限に抑えるためソフトウエアゲートウェイは搭載設備のバックグラウンドで動作するモードを持ち、適切なスリープ機能等も備えている。さらにソフトウエアゲートウェイはIoTデバイスから届くデータの識別子により、接続するインターネットのサーバアドレスをリストから選んで変更することを可能にする機能を有する。
【００１６】
データ中継装置を介してIoTデバイスからの情報を受け取るインターネットにあるサーバは、届いたIoTデバイス情報を解析する手段と認証を行う手段を有し、サーバに蓄積された情報をもとにIoTデバイスの個別認証を行う機能を有する。
【００１７】
ソフトウエアゲートウェイは搭載される機器が持つ位置情報や時刻情報、通信しているIoTデバイスの電波信号強度などをIoTデバイスからのデータに付加して、インターネットのサーバに情報を転送する。サーバはソフトウエアゲートウェイで付加された時刻や位置、電波強度などの情報とともにIoTデバイスの個別情報や履歴データ等と統合する機能を有し、ユーザとの契約に基づいてサービスが提供される。
【００１８】
IoTデバイスは起動操作(例えば電源ボタンを押すなど)を行う機能を有し、IoTデバイスを一番最初に導入する際には、同操作を行うことでIoTデバイス情報はソフトウエアゲートウェイを介してインターネットサーバに接続される。サーバはスマートフォンや無線ルータ、アクセスポイント等のデータ中継装置に搭載されたソフトウエアゲートウェイを介して、その位置、時刻、無線信号強度等とともにIoTデバイスの個別情報が届き、それ以前の導入状況を把握する機能を有する。サーバが有するIoTデバイスの認証機能と蓄積データによりIoTデバイスの起動操作を行っている現地では初期設定等を行うことなくユーザにサービスを開始することができる。
【発明の効果】
【００１９】
このように、近距離無線通信技術を有する全てのIoTデバイスからの情報はデータの中継を行う装置(スマートフォンや無線ルータ、アクセスポイント)で個別デバイスの認証を行わず、データの中継を行う装置はインターネットのサーバにデータを伝送する仕組み(ソフトウエアゲートウェイ)を有することで、IoTデバイスとデータ中継装置の処理の負荷とそれらを取り扱う人の労力を軽減することで、作業および管理の効率化、省力化ならびにユーザに対するサービス提供の迅速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態を示す全体図
【図２】IoTデバイスの詳細図
【図３】データ中継装置の詳細図
【図４】IoTデバイスとインターネットの伝送概念図
【図５】本発明を使用した実施例
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図1に本発明の実施の形態を示す。101IoTデバイスは102近距離無通信手段により103データ中継装置と接続する。103データ中継装置は104広域通信手段により105インターネットと接続する。105インターネットには106サーバがあり、101IoTデバイスは102近距離無線通信および104広域通信により106サーバと接続する。
【００２２】
図2にIoTデバイスの詳細図を示す。201IoTデバイスは、外部の状態や状況を電子信号に変換しデータとして収集する202入力端と、電気信号を外部に伝達する203出力端とBluetoothやWifi、Zigbeeなどの近距離無線通信手段である204近距離無線通信機能と、201IoTデバイスの個別情報や202入力端から取得されたデータ、204近距離無線通信手段を介して届いた情報等を保持する205データ記憶装置と、認証やデータの暗号化に使用する206鍵を有する。
【００２３】
図3にデータ中継装置の詳細図を示す。301データ中継装置はBluetoothやWifi, Zigbeeなどの近距離無線通信手段である302近距離無線通信機能と、101IoTデバイスと106サーバを接続するための303ソフトウエアゲートウェイ機能と、認証やデータの暗号化に使用する304鍵と、LTEやGSMなどの広域無線通信手段である305広域無線通信機能もしくはADSLやFTTHなどの306広域有線通信手段またはその両方と、時刻や位置、302近距離無線通信機能で受信しているIoTデバイスの電波強度など307各種データを有する。
【００２４】
図4にIoTデバイスとインターネットサーバのデータ通信概念図を示す。a)の通常動作では、401IoTデバイスが202入力端で取得した404IoTデバイスデータを102近距離無線通信手段で402データ中継装置に送られる。402データ中継装置では303ソフトウエアゲートウェイにより307各種データが付加されて305広域無線通信手段もしくは306広域有線通信手段により405IoTデバイス情報として403インターネットサーバに送られる。403インターネットサーバ(具体的には図1で示す106サーバ)では405IoTデバイス情報から401IoTデバイスの認証を行い、データが暗号化されている場合は復号化を行うなどの処理を行った後、ユーザの所望するサービスを提供する。
【００２５】
401IoTデバイスの制御(例えば203出力端の状態を変化するなど)を403インターネットサーバから行う際には、403インターネットサーバから送られた406IoTデバイス制御情報は402データ中継装置を介して401IoTデバイスに配信される。402データ中継装置に搭載される303ソフトウエアゲートウェイは403インターネットサーバから届く406IoTデバイス制御情報をそのまま407IoTデバイス制御情報として401IoTデバイスに伝送する。
【００２６】
図4のb)に初期起動時動作を示す。401IoTデータはa)の通常動作と同じように408IoTデバイスデータを402データ中継装置に送る。402データ中継装置に搭載されている303ソフトウエアゲートウェイは307各種データを付加して403インターネットサーバに409IoTデバイス情報を送る。403インターネットサーバでは401IoTデバイスの認証を行い、蓄積されているデータから401IoTデバイスが初期起動されたことを認識して、ユーザに所望のサービスを提供する。
【実施例】
【００２７】
図5に本発明の具体的な実施例を示す。基本の構成は、IoTデバイス(501~503)がデータ中継装置(504~508)を介して、インターネット上にある509サーバとデータ通信を行う。507無線ブリッジはIoTデバイス(501~503)の近距離無線通信手段(例えばBluetooth)と508無線ルータの近距離無線通信手段(例えばWifi)が異なる場合、それら両方の近距離無線通信手段を有し、IoTデバイス(501~503)のデータを508無線ルータに中継する。
【００２８】
501IoTデバイスは、303ソフトウエアゲートウェイの搭載されたいずれのデータ中継装置(504~507)とデータ通信を行う。一例として504スマートフォンを介してインターネットに接続する。そのとき504スマートフォンと通信を行った時刻や、位置情報、電波信号強度などの情報が501IoTデバイスからのデータに付加され、509サーバに情報が送信される。IoTデバイス情報を受け取った509サーバは通常は暗号化されている届いたデータから501デバイスの認証を行い、確認後ユーザにサービスを提供する。
【００２９】
次に501IoTデバイスが移動して、例えば506無線ルータ近くへ来ると506無線ルータを介し、その付加情報とともに509サーバへデータが送信される。このとき、通常は暗号化されている届いたデータで509サーバは501IoTデバイスの認証を行い、確認後ユーザにサービスを提供する。
【００３０】
このように、303ソフトウエアゲートウェイを搭載したデータ中継装置(504~507)との接続は自動で行われ、都度、時刻や位置情報、電波信号強度などの情報が501IoTデバイスのデータに付加され509サーバに送信される。通常、303ソフトウエアゲートウェイはデータ中継装置(504~507)のバックグランドで動作しており、消費電力が最小に抑えられている。501IoTデバイスには個別の識別子があるため、それを用いてデータ中継機器(504~507)が接続する509サーバを搭載される303ソフトウエアゲートウェイで変更することも可能である。また、データ中継機器(504~507)に搭載される303ソフトウエアゲートウェイでは、データを中継する頻度を調整することもできる。
【００３１】
次に初期設定に関して、例えば動作を開始していない502IoTデバイスに電源を入れると、近傍の303ソフトウエアゲートウェイを搭載した505スマートフォンを見つけ通信を開始する。505スマートフォンは502IoTデバイスのデータを中継する際、現在時刻や位置、電波信号強度などの情報を付加して509サーバに送信し、509サーバでは502デバイスの認証を行った後、当該502IoTデバイスが初期起動であることをデータベースから判断する。509サーバには502IoTデバイスの個別情報が登録されており、ユーザに対してサービスが即時提供される。
【００３２】
一方、本システムサービス外の503IoTデバイスがこのシステムに入った場合の動作は、データ中継機器(504~507)に搭載される303ソフトウエアゲートウェイでその識別子によりデータ中継不要の判別がされない限り、そのIoTデバイスデータも現在時刻や位置情報、電波信号強度などの情報を付加されて509サーバに送られる。509サーバでは届いたデータから503IoTの認証を行い、この時点で本サービスの対象外であることが判断され、ユーザに対してサービスは提供されない。
【符号の説明】
【００３３】
１０１、２０１、４０１、５０１~５０３：IoTデバイス
１０３、３０１、４０２、５０４~５０８：データ中継装置
１０６、４０３、５０９：サーバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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