JP7099461B2 - 無線通信装置、無線通信方法および無線通信システム - Google Patents

Description

本技術は、無線通信システムに関する。詳しくは、ノードから送信された送信情報を認証する無線通信装置、無線通信システム、および、これらにおける処理方法に関する。

従来、無線端末を簡単かつ安全に認証するための技術が提案されている。例えば、無線通信を開始する際のアソシエーションとして、情報端末とアクセスポイントとの間でメッセージのやり取りを行うネットワークシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００９－１２４６４３号公報

上述の従来技術では、ユーザＩＤやパスワードを用いることなく位置情報に基づいて無線通信の許否を判断している。しかしながら、この従来技術では、情報端末とアクセスポイントとの間で双方向通信を行うことを前提としており、ＩｏＴ分野のように省電力が要求されるシステム構成には適さない。

本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、無線端末からの片方向通信を前提とした無線通信システムにおいて、簡単かつ安全に無線端末の認証を行うことを目的とする。

本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、ノードから片方向通信により送信された送信情報に含まれる暗号化ノード位置情報を自身の秘密鍵により復号する復号部と、上記復号されたノード位置情報が所定のエリア内を示すことを認証条件として上記ノードを認証する認証部とを具備する無線通信装置、その無線通信方法、および、その無線通信装置を含む無線通信システムである。これにより、片方向通信により送信された送信情報に含まれる暗号化ノード位置情報を復号したノード位置情報が、所定のエリア内を示すことを認証条件としてノードを認証するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記所定のエリアは、その無線通信装置が管理するエリアであってもよい。これにより、復号されたノード位置情報が、無線通信装置の管理エリア内を示すことを認証条件としてノードを認証するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記認証部は、上記復号されたノード位置情報および他の無線通信装置から送信された登録位置情報の両者が上記所定のエリア内を示すことを認証条件として上記ノードを認証してもよい。これにより、複数の位置情報が所定のエリア内を示すことを認証条件としてノードを認証するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記所定のエリアは、その無線通信装置が管理するエリアであり、上記登録位置情報に従って分類されてもよい。これにより、ノードを登録位置情報に従って分類するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記復号部は、上記送信情報に含まれる暗号化ノード識別情報を上記ノードの公開鍵により復号し、上記認証部は、上記復号されたノード位置情報が所定のエリア内を示し、かつ、上記復号されたノード識別情報が所定のノード識別情報と合致していることを認証条件として上記ノードを認証してもよい。これにより、片方向通信により送信された送信情報に含まれる暗号化ノード識別情報を復号したノード識別情報が、所定のノード識別情報と合致していることを、さらなる認証条件としてノードを認証するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記ノードの公開鍵は、他の無線通信装置から受信したものであってもよい。また、上記ノードの公開鍵は、予め上記ノードから取得したものであってもよい。

また、この第１の側面において、上記送信情報は、上記ノードを識別するための暗号化されない第２のノード識別情報をさらに含んでもよい。これにより、ノードの特定を容易にして、使用すべき公開鍵を効率よく取得させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記送信情報は、上記ノードによって計測された計測情報をさらに含んでもよい。これにより、ノード計測情報を無線通信装置において収集させるという作用をもたらす。また、この場合において、上記計測情報は自身の公開鍵によって暗号化された暗号化計測情報であり、上記復号部は上記暗号化計測情報を自身の秘密鍵により復号してもよい。

また、この第１の側面において、上記片方向通信は、ＬＰＷＡ（Low Power, Wide Area）方式による無線通信であってもよい。

本技術によれば、無線端末からの片方向通信を前提とした無線通信システムにおいて、簡単かつ安全に無線端末の認証を行うことができるという優れた効果を奏し得る。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

本技術の実施の形態における無線通信システムの全体構成例を示す図である。 本技術の実施の形態における無線通信システムの通信態様の一例を示す図である。 本技術の実施の形態におけるノード１００の一構成例を示す図である。 本技術の実施の形態における携帯端末２００の一構成例を示す図である。 本技術の実施の形態における基地局３００の一構成例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における無線通信システムの処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 本技術の実施の形態においてノード１００から基地局３００に送信される送信情報の一例を示す図である。 本技術の実施の形態のノード１００における暗号化と基地局３００における復号の関係例を示す図である。 本技術の実施の形態におけるノード情報テーブル３５０の項目例を示す図である。 本技術の実施の形態における認証処理の概要の一例を示す図である。 本技術の実施の形態におけるノード１００の処理手順の一例を示す流れ図である。 本技術の実施の形態における携帯端末２００の処理手順の一例を示す流れ図である。 本技術の実施の形態における基地局３００の処理手順の一例を示す流れ図である。 本技術の実施の形態における携帯端末２００の画面表示例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態における無線通信システムの処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 本技術の第３の実施の形態における無線通信システムの全体構成例を示す図である。 本技術の第３の実施の形態における無線通信システムの処理の流れの一例を示すシーケンス図である。

以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（携帯端末がノードの登録を行い、基地局がノードの認証を行う例）
２．第２の実施の形態（携帯端末がノードの登録および認証を行う例）
３．第３の実施の形態（携帯端末と基地局が一体化した例）

＜１．第１の実施の形態＞
［無線通信システムの構成］
図１は、本技術の実施の形態における無線通信システムの全体構成例を示す図である。この無線通信システムは、複数のノード１００と、携帯端末２００と、基地局３００とを備える。この無線通信システムにおいて、ノード１００および携帯端末２００は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星４００からの信号を受信して、位置情報を取得する機能を有する。また、基地局３００は、インターネット等のＷＡＮ（Wide Area Network）５００を介して他の基地局６００と通信を行う機能を有する。

ノード１００は無線端末であり、基地局３００の通信エリア３０１内に複数存在し得る。この例では、Ｎ台（Ｎは１以上の整数）のノード１００が通信エリア３０１内に存在するものと想定する。このノード１００は、ＬＰＷＡおよびＧＰＳの通信機能を搭載した端末である。ＬＰＷＡ（Low Power, Wide Area）は、低消費電力でありながら遠距離通信を可能とする無線通信方式である。このＬＰＷＡを前提とすることにより、数年以上の長期間のバッテリ駆動が可能である一方、携帯電話のような常時接続による高速な通信は行わない。

このノード１００は、ＧＰＳにより取得した位置情報を後述のように暗号化して基地局３００に送信する。また、このノード１００は、温度センサや加速度センサ等と組み合わせることが可能である。これにより、このノード１００は、水産業や農業等の様々な用途に用いることができる。

携帯端末２００は、携帯電話等の携帯端末（ＵＥ：User Equipment）である。この携帯端末２００は、ノード１００が有する公開鍵情報を読み取るための近距離低電力通信インターフェース、位置情報を取得するためのＧＰＳ受信機能、および、インターネットに接続するためのＬＴＥ（Long Term Evolution）通信機能を備える。

基地局３００は、ノード１００から送信される情報を受信するための基地局である。この基地局３００は、受信した情報をインターネット等に送信するためのネットワークインターフェースを有する。基地局６００は、他の携帯端末との通信を行うための携帯電話基地局である。ＷＡＮ５００は、インターネット等であり、この例では、基地局３００と基地局６００とを接続する。

ＧＰＳ衛星４００は、位置情報をノード１００や携帯端末２００に提供するための通信衛星である。このＧＰＳ衛星４００は、地球上空に２０機以上存在する。正確な位置情報の測位には、最低限３機から４機の情報が必要となる。

図２は、本技術の実施の形態における無線通信システムの通信態様の一例を示す図である。

ＧＰＳ衛星４００から送信されたＧＰＳ信号は、ノード１００および携帯端末２００によって受信される。このＧＰＳ信号を受信したノード１００および携帯端末２００は、自身の位置情報を取得する。なお、ＧＰＳに代えて、もしくはＧＰＳとともに、Ａ－ＧＰＳ等を用いるようにしてもよい。

ノード１００から携帯端末２００に情報が送信される際には、近距離低電力通信が用いられる。この近距離低電力通信により、識別情報および公開鍵情報がノード１００から携帯端末２００に送信される。この近距離低電力通信としては、例えば、ＮＦＣ（Near Field Communication）、ＺｉｇＢｅｅ、ＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）等による通信を用いることができる。また、携帯端末２００は、ノード１００上に表示される二次元バーコード等を撮影することにより情報を取得することも可能である。また、この近距離低電力通信として、Ｗｉ－Ｆｉアライアンスで規定されるＤＰＰ（Device Provisioning Protocol）のブートストラップ（Bootstrap）情報を含んでもよい。

ノード１００から基地局３００に情報が送信される片方向通信（アップリンク）には、９２０ＭＨｚ帯のＬＰＷＡが用いられる。このＬＰＷＡは、上述のように、低消費電力でありながら遠距離通信を可能とする無線通信方式である。同様の機能を有する通信方式として、例えば、ＬＴＥ－ＭＴＣ（Machine Type Communication）等を利用することができる。なお、この実施の形態においては、基地局３００からノード１００へのダウンリンクの通信機能は不要である。

携帯端末２００と基地局３００との間では、ＷＷＡＮ（Wireless Wide Area Network）により双方向の無線通信が行われる。このＷＷＡＮを利用して、携帯端末２００はノード１００に関する情報を基地局３００に送信する。また、基地局３００はノード１００のセットアップ完了通知を携帯端末２００に送信する。

基地局３００は、他の基地局６００と通信を行うためにＷＡＮ５００と接続する。ＷＡＮ５００は、バンド幅が必要なため、通常の場合、有線通信が用いられる。

図３は、本技術の実施の形態におけるノード１００の一構成例を示す図である。このノード１００は、処理部１１０と、記憶部１２０と、通信部１３０とを備える。処理部１１０は、このノード１００における必要な処理を行うものである。記憶部１２０は、このノード１００において必要なデータ等を記憶するものである。通信部１３０は、外部との通信を行うための通信モジュールを備えるものである。

通信部１３０には、ＧＰＳモジュール１３１、ＬＰＷＡモジュール１３２、近距離低電力通信モジュール１３３が含まれる。近距離低電力通信モジュール１３３は、ＮＦＣリーダライタの様に電源を要する場合もあれば、ＮＦＣトークン（ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentifier）タグ）のように電源を必要としない場合もある。また、バーコードやＱＲコード（登録商標）のような場合も、電源を必要としない。

このノード１００は、自身の電源を起動するための機能を備える。例えば、電源起動ボタンなどの物理的部材や、ＲＦＩＤに連動して電源が起動されるものであってもよい。また、このとき、リセット動作を伴ってもよい。

このノード１００は、電源起動後はバッテリがなくなるまで、ＧＰＳ信号から取得した位置情報を基地局３００に送信し続けることが想定される。電源起動後、例えば５分乃至１０分程度の一定期間においては、ノード１００は、１分等の比較的短い時間間隔で位置情報を基地局３００に送信し続ける。そして、その一定期間が終了した後は、消費電力削減のため、１時間や２４時間等の比較的長い時間間隔で位置情報を基地局３００に送信し続ける。

記憶部１２０には、このノード１００のノード識別情報、識別情報から暗号化ノード識別情報を生成するための自身の秘密鍵、および、近距離低電力通信により送信される自身の公開鍵が含まれる。また、この記憶部１２０は、ＧＰＳ信号から取得したノード位置情報や、基地局３００の公開鍵を記憶する。公開鍵と秘密鍵はペアとなっており、公開鍵で暗号化された情報はペアとなる秘密鍵によってのみ復号可能であり、秘密鍵で暗号化された情報はペアとなる公開鍵によってのみ復号可能である。

ノード１００のノード識別情報としては、例えばＭＡＣアドレス（Media Access Control address）が想定される。また、他にも、ＩＭＥＩ（International Mobile Equipment Identity）、ＵＵＩＤ（Universally Unique ID）等を用いるようにしてもよい。

図４は、本技術の実施の形態における携帯端末２００の一構成例を示す図である。この携帯端末２００は、処理部２１０と、記憶部２２０と、通信部２３０と、入出力部２４０とを備える。処理部２１０は、この携帯端末２００における必要な処理を行うものである。記憶部２２０は、この携帯端末２００において必要なデータ等を記憶するものである。通信部２３０は、外部との通信を行うための通信モジュールを備えるものである。入出力部２４０は、ユーザインターフェースであり、例えばタッチパネル等により実現される。

通信部２３０にはＧＰＳモジュール２３１、ＷＷＡＮモジュール２３４、近距離低電力通信モジュール２３３が含まれる。

記憶部２２０には、近距離低電力通信モジュール２３３で受信したノード１００の公開鍵情報、および、ＧＰＳ信号によって取得した位置情報等が含まれる。

入出力部２４０は、ユーザがノードの公開鍵情報を取得する際に、ユーザの意思確認を行うために用いられる。

図５は、本技術の実施の形態における基地局３００の一構成例を示す図である。この基地局３００は、処理部３１０と、記憶部３２０と、通信部３３０とを備える。処理部３１０は、この基地局３００における必要な処理を行うものである。記憶部３２０は、この基地局３００において必要なデータ等を記憶するものである。通信部３３０は、外部との通信を行うための通信モジュールを備えるものである。

通信部３３０には有線通信等を行うＷＡＮモジュール３３５、ノード１００と通信を行うためのＬＰＷＡモジュール３３２、携帯端末２００と通信を行うためのＷＷＡＮモジュール３３４が含まれる。

記憶部３２０には、ノード１００から送信された情報や、ノード１００の公開鍵、自身の秘密鍵、自身が管理する基地局エリア情報、ノード１００のノード情報テーブル等が記憶される。

［無線通信システムの処理の流れ］
図６は、本技術の第１の実施の形態における無線通信システムの処理の流れの一例を示すシーケンス図である。

ノード１００には、工場出荷時等に予め、基地局３００の公開鍵、および、そのノード１００自身の公開鍵および識別情報を書き込んでおく（８１１）。その後、ノード１００の登録を開始する際に、ノード１００の電源が起動される（８１２）。このとき、電源が近接通信に連動する場合には、近接時に電源が起動される。

登録の際、携帯端末２００はＧＰＳ衛星４００からＧＰＳ信号を受信して、自身の位置情報を取得する（８１３）。そして、登録のために、携帯端末２００は近距離低電力通信を用いてＮ台のノード１００の公開鍵＃１乃至＃Ｎおよび識別情報＃１乃至＃Ｎを取得する（８１４）。携帯端末２００は、これら公開鍵および識別情報を登録時の位置情報とともに、基地局３００にＷＷＡＮを用いて送信する（８１５）。もし、公開鍵を取得するノード１００の場所がそれぞれ異なる場合には、携帯端末２００はその都度、自身の位置情報を取得して、ノード１００の公開鍵および識別情報と併せて基地局３００に送信する。

ここまでの処理により、ノード１００から基地局３００に情報を送信するための準備が完了する。すなわち、基地局３００の記憶部３２０には、ノード１００からの情報が正当であるかの認証を行うための、ノード１００の公開鍵と識別情報および登録時の位置情報が記憶される。

ノード１００は、ＧＰＳ衛星４００からＧＰＳ信号を受信して、自身の位置情報を取得する（８１６）。そして、その位置情報を基地局３００の公開鍵で暗号化した暗号化ノード位置情報を、基地局３００にＬＰＷＡを用いて送信する（８１７）。このとき、ノード１００は自身の識別情報を秘密鍵で暗号化して作成した暗号化ノード識別情報も基地局３００に送信する（８１７）。この暗号化ノード識別情報については、基地局３００は先に取得したノード１００の公開鍵によって復号することができる。したがって、これにより、本人確認のための署名の役割を持たせることができる。

基地局３００は、以下の処理を認証処理（８１８）として行う。まず、基地局３００は、ノード１００から受信した暗号化位置情報を基地局３００自身の秘密鍵を用いて復号して、ノード位置情報とする。そして、そのノード位置情報と、登録時の位置情報（８１５）とを比較して、自身の管理する基地局エリア内であることを確認する。さらに、基地局３００は、ノード１００から受信した暗号化識別情報をノード１００の公開鍵を用いて復号して、ノード識別情報とする。そして、基地局３００は、このノード識別情報と、自身が管理する管理識別情報とが、同一であることを確認する。すなわち、位置情報が基地局の管理するエリア内を示し、かつ、ノード識別情報が管理対象であれば、認証は成功する。一方、それ以外の場合には認証は失敗する。

基地局３００は、認証に成功した場合には、ＷＷＡＮを用いて携帯端末２００にセットアップ完了通知を送信する（８１９）。このセットアップ完了通知には、認証に成功または失敗したノード１００の情報が含まれる。

［暗号化と認証］
図７は、本技術の実施の形態においてノード１００から基地局３００に送信される送信情報の一例を示す図である。上述のシーケンス図における送信情報（８１７）は、例えば、暗号化ノード識別情報１９１と、暗号化ノード位置情報１９２と、ノード番号１９３と、計測情報１９４とを含む。

暗号化ノード識別情報１９１は、ノード１００の識別情報をノード１００の秘密鍵によって暗号化したものである。この暗号化ノード識別情報１９１は、基地局３００においてノード１００の公開鍵によって復号される。

暗号化ノード位置情報１９２は、ノード１００の位置情報を基地局３００の公開鍵によって暗号化したものである。この暗号化ノード位置情報１９２は、基地局３００において基地局３００の秘密鍵によって復号される。

ノード番号１９３は、ノード１００を特定するための番号等であり、暗号化ノード識別情報１９１とは異なり暗号化されずに送信される。このノード番号１９３がなくても、基地局３００は自身が管理するノード１００の公開鍵によって総当たりに暗号化ノード識別情報１９１を復号することは可能であるが、その場合には試行のための処理を要することになる。これに対し、暗号化されないノード番号１９３によってノード１００を特定することにより、使用すべき公開鍵を効率よく取得することができる。なお、このノード番号１９３は、特許請求の範囲に記載の第２のノード識別情報の一例である。

計測情報１９４は、ノード１００に設けられたセンサにより計測された情報である。例えば、牛にノード１００を付加して管理する際、位置情報の他にその牛の体温を計測して計測情報１９４として送信することにより、より高度な管理を行うことができる。なお、この計測情報１９４は、暗号化ノード位置情報１９２と同様に、基地局３００の公開鍵によって暗号化されていてもよい。その場合には、基地局３００において基地局３００の秘密鍵によって復号されることになる。

図８は、本技術の実施の形態のノード１００における暗号化と基地局３００における復号の関係例を示す図である。

ノード１００の記憶部１２０に予め記憶されているノード識別情報１２１は、ノード１００の記憶部１２０に記憶されている秘密鍵１２３を用いて暗号化部１１１により暗号化され、暗号化ノード識別情報１９１として基地局３００にＬＰＷＡを用いて送信される。なお、暗号化部１１１は、処理部１１０の機能の一つである。

この暗号化ノード識別情報１９１を受信した基地局３００は、復号部３１１によりノード１００の公開鍵３２４を用いて復号して、取得されたノード識別情報３２１を記憶部３２０に記憶する。ノード１００の公開鍵３２４は、携帯端末２００からＷＷＡＮを用いて基地局３００に送信されており、記憶部３２０に記憶されている。なお、復号部３１１は、処理部３１０の機能の一つである。

ノード１００の現在位置を示すノード位置情報１２２は、ノード１００の記憶部１２０に予め記憶されている基地局３００の公開鍵１２５を用いて暗号化部１１１により暗号化され、暗号化ノード位置情報１９２として基地局３００にＬＰＷＡを用いて送信される。

この暗号化ノード位置情報１９２を受信した基地局３００は、復号部３１１により基地局３００の記憶部３２０に記憶されている秘密鍵３２６を用いて復号して、取得されたノード位置情報３２２を記憶部３２０に記憶する。

図９は、本技術の実施の形態におけるノード情報テーブル３５０の項目例を示す図である。このノード情報テーブル３５０は、基地局３００の記憶部３２０に記憶され、ノード番号３５１と、管理識別情報３５２と、登録位置情報３５３と、グループ識別情報３５４と、公開鍵３５５とを保持する。これらの情報は、近距離低電力通信を用いて携帯端末２００によって取得され、基地局３００にＷＷＡＮを用いて送信されたものである。

ノード番号３５１は、ノード１００から送信されるノード番号１９３に相当するものであり、対応するノード１００を特定するための番号等である。ノード１００から送信されるノード番号１９３に従ってこのノード情報テーブル３５０を参照することにより、対応する項目を速やかに取得することができる。

管理識別情報３５２は、対応するノード１００を識別する情報である。基地局３００は、ノード１００から送信される暗号化ノード識別情報１９１を復号したノード識別情報３２１と、この管理識別情報３５２とを比較することにより、認証処理を行う。

登録位置情報３５３は、対応するノード１００を携帯端末２００によって登録した際の位置情報である。基地局３００は、この登録位置情報３５３を参照して、認証処理を行う。

グループ識別情報３５４は、ノード１００が属するグループを識別する情報である。このグループ識別情報３５４は、登録位置情報３５３に従って分類される。これにより、ノード１００を新たに追加した際の管理を容易にすることができる。

公開鍵３５５は、対応するノード１００の公開鍵である。基地局３００は、この公開鍵３５５を上述の公開鍵３２４として用いて、暗号化ノード識別情報１９１を復号することができる。

図１０は、本技術の実施の形態における認証処理の概要の一例を示す図である。

認証処理において、基地局３００の認証部３１２は、ノード１００を認証する。その際、ノード位置情報３２２が所定のエリア内を示すことを認証条件の一つとする。なお、認証部３１２は、処理部３１０の機能の一つである。

また、この実施の形態においては、ノード位置情報３２２だけでなく、登録位置情報３５３も所定のエリア内を示すことを、ノード１００を認証する条件の一つとする。この登録位置情報３５３は、ノード１００の登録時の位置情報として携帯端末２００から送信されたものである。

認証処理において参照される所定のエリアは、基地局３００が管理するエリアである。この所定のエリアは、登録位置情報３５３に従って分類されて管理される。すなわち、登録された際のエリア毎にグループ識別情報３５４を付与することにより、上述のようなノード１００のグループ分けを行うことができる。

また、この実施の形態においては、ノード識別情報３２１が所定のノード識別情報と合致していることを、認証条件の一つとする。この所定のノード識別情報は、基地局３００が管理するノード情報テーブル３５０に登録されている管理識別情報３５２である。

すなわち、ノード位置情報３２２および登録位置情報３５３が基地局３００の管理エリア内を示し、かつ、ノード識別情報３２１がノード情報テーブル３５０に管理識別情報３５２として登録されている場合に、認証が成功する。

［各装置の動作］
図１１は、本技術の実施の形態におけるノード１００の処理手順の一例を示す流れ図である。

まず、ノード１００は、電源ボタン等が押下されることにより、電源がオン状態となる（ステップＳ９１１）。また、電源が近接通信に連動する場合には、近接時に電源が起動される。

ノード１００は、自身の公開鍵および識別情報を近距離低電力通信によって携帯端末２００に送信する（ステップＳ９１２）。その結果、ノード１００に関する情報が、携帯端末２００を介して基地局３００に登録される。なお、パッシブタグ（Passive Tag）やバーコード、ＱＲコードを利用する場合には、送信動作は不要であり、携帯端末２００側での処理によってこれらの情報が取得される。

その後、ノード１００は、ＧＰＳ衛星４００からＧＰＳ信号を受信して、自身の位置情報を取得する（ステップＳ９１３）。そして、ノード１００は、その位置情報を基地局３００の公開鍵で暗号化した暗号化ノード位置情報、および、自身の識別情報を秘密鍵で暗号化して作成した暗号化ノード識別情報を、基地局３００にＬＰＷＡを用いて送信する（ステップＳ９１４）。これらの動作は、ノード１００の電池残量が所定の閾値未満になるまで繰り返される（ステップＳ９１５：Ｙｅｓ）。

ノード１００の電池残量が所定の閾値未満になると（ステップＳ９１５：Ｎｏ）、ノード１００は基地局３００に対して電池残量が無い旨を示す信号を送信する（ステップＳ９１６）。なお、電池残量については、ステップＳ９１４において識別情報等とともに送信するようにしてもよい。

図１２は、本技術の実施の形態における携帯端末２００の処理手順の一例を示す流れ図である。

携帯端末２００は、ＧＰＳ衛星４００からＧＰＳ信号を受信して、自身の位置情報を取得する（ステップＳ９２１）。

また、携帯端末２００は、近距離低電力通信を用いてノード１００の公開鍵および識別情報を取得する（ステップＳ９２２）。このとき、ノード１００は１台でもよく、また、複数台でもよい。なお、近接通信とノード１００の電源が連動する場合は、ここでノード１００の電源をオンにする。

そして、携帯端末２００は、これら位置情報、公開鍵および識別情報を関連付けて、基地局３００にＷＷＡＮを用いて送信する（ステップＳ９２３）。

その後、携帯端末２００は、基地局３００からの認証完了通知を待機する（ステップＳ９２４：Ｎｏ）。基地局３００から認証完了通知を受信すると（ステップＳ９２４：Ｙｅｓ）、携帯端末２００は、入出力部２４０によってユーザに対してセットアップの完了を表示する（ステップＳ９２５）。

図１３は、本技術の実施の形態における基地局３００の処理手順の一例を示す流れ図である。

基地局３００は、携帯端末２００から登録時の位置情報、ノード１００の公開鍵および識別情報を、ＷＷＡＮを用いて取得する（ステップＳ９３１）。ノード１００が複数ある場合、携帯端末２００の位置情報と公開鍵および識別情報とは１対１に対応しているものとする。

その後、基地局３００は、ノード１００からの送信情報を待機する（ステップＳ９３２：Ｎｏ）。ノード１００から送信情報を受信すると（ステップＳ９３２：Ｙｅｓ）、基地局３００は、送信情報に含まれる暗号化位置情報を基地局３００の秘密鍵を用いて復号して位置情報を取得する（ステップＳ９３３）。また、基地局３００は、送信情報に含まれる暗号化識別情報を、携帯端末２００から受信したノード１００の公開鍵を用いて復号して識別情報を取得する（ステップＳ９３４）。

そして、基地局３００は、ノード１００の認証条件を判断する（ステップＳ９３５）。すなわち、ノード位置情報３２２と登録位置情報３５３が基地局３００の管理するエリア内であり、かつ、ノード識別情報３２１と管理識別情報３５２とが一致すれば認証に成功する。認証に失敗した場合には（ステップＳ９３５：Ｎｏ）、ステップＳ９３１以降の処理を繰り返す。

認証に成功すると、基地局３００は、ノード１００の認証手続きを完了し、携帯端末２００に認証完了を通知する（ステップＳ９３６）。

［ユーザインターフェース］
図１４は、本技術の実施の形態における携帯端末２００の画面表示例を示す図である。

同図におけるａに示すように、携帯端末２００の入出力部２４０の表示画面において、ユーザはセットアップ開始または終了を選択する。セットアップ開始が選択されると、同図におけるｂに示すように、位置情報の取得が開始され、その取得状況が表示される。

位置情報が取得されると、同図におけるｃに示すように、ノード１００から識別情報および公開鍵情報を取得するよう促す表示がされる。ＲＦＩＤの場合、ユーザは携帯端末２００をノードに近接させることにより、スキャンを行う。バーコードやＱＲコードの場合、ユーザは携帯端末２００のカメラによって撮像することにより、ラベルの読み取りを行う。

ノード１００から識別情報および公開鍵情報が取得されると、同図におけるｄに示すように、そのノードの固有情報一覧が表示される。一覧表示されたノードで問題なければ、ユーザは確認を選択する。不足等がある場合には、ユーザはキャンセルを選択して、スキャン操作をやり直す。

ノードの一覧表示が確認されると、携帯端末２００の位置情報と、ノード１００の識別情報および公開鍵情報とが、携帯端末２００から基地局３００にＷＷＡＮを用いて送信される。その間、同図におけるｅに示すように、その送信状況が表示される。

携帯端末２００が基地局３００から完了通知を受信すると、同図におけるｆに示すように、セットアップ完了を示すメッセージ、ノードに関する情報、および、ステータスが表示される。ユーザは、この表示を確認後、終了を選択してセットアップを終了する。

このように、本技術の第１の実施の形態では、ノード１００が自身の位置情報を基地局３００の公開鍵によって暗号化して片方向通信により基地局３００に送信し、この暗号化位置情報を受信した基地局３００は自身の秘密鍵により復号する。これにより、基地局３００において、簡単かつ安全にノード１００の認証を行うことができる。すなわち、この第１の実施の形態では、公開鍵認証を利用することにより、ノード１００を個別に認証および管理することができる。

また、この第１の実施の形態では、ノード１００から送信される送信情報の情報量を公開鍵よりも小さくすることにより、公開鍵以外の鍵を導入することなく、データ通信を行うことが可能となる。すなわち、演算時間を考慮して公開鍵とは別に、ブロック暗号鍵やストリーム暗号鍵等のデータ通信用の鍵を作る必要がない。

また、この第１の実施の形態では、携帯端末２００の位置情報を用いてノード１００の認証を行うことにより、利用者の都合のよい場所で認証を行うことが可能である。また、セットアップの場所をノード１００によって変えることにより、ノードのグループ分けを行うことが可能である。

また、この第１の実施の形態では、公開鍵情報の受け渡しにパッシブタグやバーコード、ＱＲコード等を利用することにより、ノード１００の消費電力や製造コストを下げることができる。

また、この第１の実施の形態では、ノードの位置情報の送信間隔はセットアップ時には短くすることが望ましいが、セットアップ完了後はその送信間隔を長くしても差し支えないため、これにより電力消費を抑えることができる。

＜２．第２の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、携帯端末２００がノード１００の登録を行い、基地局３００がノード１００の認証を行う例を示した。これに対し、この第２の実施の形態では、携帯端末２００がノード１００の登録だけでなく、ノード１００の認証も行うことを想定する。なお、無線通信システムの構成としては上述の第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。

［無線通信システムの処理の流れ］
図１５は、本技術の第２の実施の形態における無線通信システムの処理の流れの一例を示すシーケンス図である。

ノード１００には、上述の第１の実施の形態と同様に、工場出荷時等に予め、基地局３００の公開鍵、および、そのノード１００自身の公開鍵および識別情報を書き込んでおく（８２１）。その後、ノード１００の登録を開始する際に、ノード１００の電源が起動される（８２２）。

登録の際、携帯端末２００はＧＰＳ衛星４００からＧＰＳ信号を受信して、自身の位置情報を取得する（８２３）。そして、登録のために、携帯端末２００は近距離低電力通信を用いてＮ台のノード１００の公開鍵＃１乃至＃Ｎおよび識別情報＃１乃至＃Ｎを取得する（８２４）。携帯端末２００はこれら公開鍵および識別情報を登録時の位置情報と関連付けて記憶部２２０に記憶する。

ここまでの処理により、ノード１００から携帯端末２００に情報を送信するための準備が完了する。すなわち、携帯端末２００の記憶部２２０には、ノード１００からの情報が正当であるかの認証を行うための、ノード１００の公開鍵と識別情報および登録時の位置情報が記憶される。また、記憶部２２０には、基地局３００から予め受信したエリア情報が記憶される。

ノード１００は、ＧＰＳ衛星４００からＧＰＳ信号を受信して、自身の位置情報を取得する（８２６）。そして、その位置情報を基地局３００の公開鍵で暗号化した暗号化ノード位置情報を、基地局３００にＬＰＷＡを用いて送信する（８２７）。このとき、ノード１００は自身の識別情報を秘密鍵で暗号化して作成した暗号化ノード識別情報も基地局３００に送信する（８２７）。

基地局３００は、ノード１００から受信した暗号化位置情報を基地局３００自身の秘密鍵を用いて復号する。この復号されたノード位置情報と、暗号化ノード識別情報は、基地局３００から携帯端末２００に送信される（８２８）。この暗号化ノード識別情報については、携帯端末２００が先に取得したノード１００の公開鍵によって復号することができる。したがって、これにより、本人確認のための署名の役割を持たせることができる。

携帯端末２００は、以下の処理を認証処理（８２９）として行う。まず、基地局３００によって復号されたノード位置情報と、登録時の位置情報（８２３）とを比較して、自身の管理する基地局エリア内であることを確認する。さらに、携帯端末２００は、ノード１００から受信した暗号化識別情報をノード１００の公開鍵を用いて復号して、ノード識別情報とする。そして、携帯端末２００は、このノード識別情報と、自身が管理する管理識別情報とが、同一であることを確認する。すなわち、位置情報が基地局の管理するエリア内を示し、かつ、ノード識別情報が管理対象であれば、認証は成功する。一方、それ以外の場合には認証は失敗する。

このように、本技術の第２の実施の形態では、携帯端末２００がノード１００の登録だけでなく、ノード１００の認証も行う。これにより、認証結果を携帯端末２００の入出力部２４０にそのまま表示することができる。

＜３．第３の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、携帯端末２００がノード１００の登録を行い、基地局３００がノード１００の認証を行う例を示した。これに対し、この第３の実施の形態では、両者を一体化した携帯型基地局を想定する。

［無線通信システムの構成］
図１６は、本技術の第３の実施の形態における無線通信システムの全体構成例を示す図である。この第３の実施の形態による無線通信システムでは、基地局と携帯端末を一体化した携帯型基地局２０３を設ける。この携帯型基地局２０３は、上述の第１の実施の形態における携帯端末２００として機能するとともに、上述の第１の実施の形態における基地局３００としても機能する。

この携帯型基地局２０３は、ＧＰＳ衛星４００からの信号を受信して位置情報を取得する機能を有する。また、この携帯型基地局２０３は、ノード１００が有する公開鍵情報を読み取るための近距離低電力通信インターフェースを有する。また、この携帯型基地局２０３は、インターネット等のＷＡＮ５００を介して他の基地局６００と通信を行う機能を有する。また、この携帯型基地局２０３は、通信エリア３０２内のノード１００からＬＰＷＡの片方向通信により送信された送信情報を受信する機能を有する。

ＧＰＳ衛星４００およびノード１００の機能については、上述の第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。また、それぞれの構成についても、上述の第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。

［無線通信システムの処理の流れ］
図１７は、本技術の第３の実施の形態における無線通信システムの処理の流れの一例を示すシーケンス図である。

ノード１００には、工場出荷時等に予め、携帯型基地局２０３の公開鍵、および、そのノード１００自身の公開鍵および識別情報を書き込んでおく（８３１）。その後、ノード１００の登録を開始する際に、ノード１００の電源が起動される（８３２）。このとき、電源が近接通信に連動する場合には、近接時に電源が起動される。

登録の際、携帯型基地局２０３はＧＰＳ衛星４００からＧＰＳ信号を受信して、自身の位置情報を取得する（８３３）。そして、登録のために、携帯型基地局２０３は近距離低電力通信を用いてＮ台のノード１００の公開鍵＃１乃至＃Ｎおよび識別情報＃１乃至＃Ｎを取得する（８３４）。携帯型基地局２０３は、これら公開鍵および識別情報を登録時の位置情報と関連付けて記憶する。もし、公開鍵を取得するノード１００の場所がそれぞれ異なる場合には、携帯型基地局２０３はその都度、自身の位置情報を取得して、ノード１００の公開鍵および識別情報と併せて記憶する。

ここまでの処理により、ノード１００から携帯型基地局２０３に情報を送信するための準備が完了する。すなわち、携帯型基地局２０３には、ノード１００からの情報が正当であるかの認証を行うための、ノード１００の公開鍵と識別情報および登録時の位置情報が記憶される。

ノード１００は、ＧＰＳ衛星４００からＧＰＳ信号を受信して、自身の位置情報を取得する（８３６）。そして、その位置情報を携帯型基地局２０３の公開鍵で暗号化した暗号化ノード位置情報を、携帯型基地局２０３にＬＰＷＡを用いて送信する（８３７）。このとき、ノード１００は自身の識別情報を秘密鍵で暗号化して作成した暗号化ノード識別情報も携帯型基地局２０３に送信する（８３７）。この暗号化ノード識別情報については、携帯型基地局２０３は先に取得したノード１００の公開鍵によって復号することができる。したがって、これにより、本人確認のための署名の役割を持たせることができる。

携帯型基地局２０３は、以下の処理を認証処理（８３９）として行う。まず、携帯型基地局２０３は、ノード１００から受信した暗号化位置情報を携帯型基地局２０３自身の秘密鍵を用いて復号して、ノード位置情報とする。そして、そのノード位置情報と、登録時の位置情報（８３３）とを比較して、自身の管理する基地局エリア内であることを確認する。さらに、携帯型基地局２０３は、ノード１００から受信した暗号化識別情報をノード１００の公開鍵を用いて復号して、ノード識別情報とする。そして、携帯型基地局２０３は、このノード識別情報と、自身が管理する管理識別情報とが、同一であることを確認する。すなわち、位置情報が基地局の管理するエリア内を示し、かつ、ノード識別情報が管理対象であれば、認証は成功する。一方、それ以外の場合には認証は失敗する。

このように、本技術の第３の実施の形態では、基地局および携帯端末を一体化した携帯型基地局２０３においてノード１００の登録および認証を行うことができる。

なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。

また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray（登録商標）Disc）等を用いることができる。

なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。

なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）ノードから片方向通信により送信された送信情報に含まれる暗号化ノード位置情報を自身の秘密鍵により復号する復号部と、
前記復号されたノード位置情報が所定のエリア内を示すことを認証条件として前記ノードを認証する認証部と
を具備する無線通信装置。
（２）前記所定のエリアは、その無線通信装置が管理するエリアである前記（１）に記載の無線通信装置。
（３）前記認証部は、前記復号されたノード位置情報および他の無線通信装置から送信された登録位置情報の両者が前記所定のエリア内を示すことを認証条件として前記ノードを認証する
前記（１）または（２）に記載の無線通信装置。
（４）前記所定のエリアは、その無線通信装置が管理するエリアであり、前記登録位置情報に従って分類される前記（３）に記載の無線通信装置。
（５）前記復号部は、前記送信情報に含まれる暗号化ノード識別情報を前記ノードの公開鍵により復号し、
前記認証部は、前記復号されたノード位置情報が所定のエリア内を示し、かつ、前記復号されたノード識別情報が所定のノード識別情報と合致していることを認証条件として前記ノードを認証する
前記（１）から（４）のいずれかに記載の無線通信装置。
（６）前記ノードの公開鍵は、他の無線通信装置から受信したものである前記（５）に記載の無線通信装置。
（７）前記ノードの公開鍵は、予め前記ノードから取得したものである前記（５）に記載の無線通信装置。
（８）前記送信情報は、前記ノードを識別するための暗号化されない第２のノード識別情報をさらに含む前記（５）に記載の無線通信装置。
（９）前記送信情報は、前記ノードによって計測された計測情報をさらに含む前記（１）から（８）のいずれかに記載の無線通信装置。
（１０）前記計測情報は、自身の公開鍵によって暗号化された暗号化計測情報であり、
前記復号部は、前記暗号化計測情報を自身の秘密鍵により復号する
前記（９）に記載の無線通信装置。
（１１）前記片方向通信は、ＬＰＷＡ（Low Power, Wide Area）方式による無線通信である前記（１）から（１０）のいずれかに記載の無線通信装置。
（１２）ノードから片方向通信により送信された送信情報に含まれる暗号化ノード位置情報を自身の秘密鍵により復号する復号手順と、
前記復号されたノード位置情報が所定のエリア内を示すことを認証条件として前記ノードを認証する認証手順と
を具備する無線通信方法。
（１３）片方向通信により送信情報を送信するノードと、
前記送信情報に含まれる暗号化ノード位置情報を自身の秘密鍵により復号する復号部と、前記復号されたノード位置情報が所定のエリア内を示すことを認証条件として前記ノードを認証する認証部とを備える無線通信装置と
を具備する無線通信システム。

１００ ノード
１１０ 処理部
１２０ 記憶部
１３０ 通信部
１３１ ＧＰＳモジュール
１３２ ＬＰＷＡモジュール
１３３ 近距離低電力通信モジュール
２００ 携帯端末
２０３ 携帯型基地局
２１０ 処理部
２２０ 記憶部
２３０ 通信部
２３１ ＧＰＳモジュール
２３３ 近距離低電力通信モジュール
２３４ ＷＷＡＮモジュール
２４０ 入出力部
３００ 基地局
３１０ 処理部
３２０ 記憶部
３３２ ＬＰＷＡモジュール
３３４ ＷＷＡＮモジュール
３３５ ＷＡＮモジュール
３５０ ノード情報テーブル
４００ ＧＰＳ衛星
６００ 基地局

Claims (10)

1. 予め位置情報が登録された複数のノードの何れかからＬＰＷＡ（Low Power, Wide Area）方式による片方向無線通信により送信された送信情報に含まれる暗号化ノード位置情報を自身の秘密鍵により復号し、前記送信情報に含まれる暗号化ノード識別情報を前記ノードの公開鍵により復号する復号部と、
   前記復号されたノード位置情報および前記登録時の登録位置情報の両者が所定のエリア内を示し、かつ、前記復号されたノード識別情報が所定のノード識別情報と合致していることを認証条件として前記ノードを認証する認証部と
   を具備する無線通信装置。
2. 前記所定のエリアは、その無線通信装置が管理するエリアである請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記所定のエリアは、前記登録位置情報に従って分類される請求項２記載の無線通信装置。
4. 前記ノードの公開鍵は、他の無線通信装置から受信したものである請求項１記載の無線通信装置。
5. 前記ノードの公開鍵は、予め前記ノードから取得したものである請求項１記載の無線通信装置。
6. 前記送信情報は、前記ノードを識別するための暗号化されない第２のノード識別情報をさらに含む請求項１記載の無線通信装置。
7. 前記送信情報は、前記ノードによって計測された計測情報をさらに含む請求項１記載の無線通信装置。
8. 前記計測情報は、自身の公開鍵によって暗号化された暗号化計測情報であり、
   前記復号部は、前記暗号化計測情報を自身の秘密鍵により復号する
   請求項７記載の無線通信装置。
9. 予め位置情報が登録された複数のノードの何れかからＬＰＷＡ（Low Power, Wide Area）方式による片方向無線通信により送信された送信情報に含まれる暗号化ノード位置情報を自身の秘密鍵により復号する第１の復号手順と、
   前記送信情報に含まれる暗号化ノード識別情報を前記ノードの公開鍵により復号する第２の復号手順と、
   前記復号されたノード位置情報および前記登録時の登録位置情報の両者が所定のエリア内を示し、かつ、前記復号されたノード識別情報が所定のノード識別情報と合致していることを認証条件として前記ノードを認証する認証手順と
   を具備する無線通信方法。
10. ＬＰＷＡ（Low Power, Wide Area）方式による片方向無線通信により送信情報を送信する予め位置情報が登録された複数のノードと、
    前記送信情報に含まれる暗号化ノード位置情報を自身の秘密鍵により復号し、前記送信情報に含まれる暗号化ノード識別情報を前記ノードの公開鍵により復号する復号部と、前記復号されたノード位置情報および前記登録時の登録位置情報の両者が所定のエリア内を示し、かつ、前記復号されたノード識別情報が所定のノード識別情報と合致していることを認証条件として前記ノードを認証する認証部とを備える無線通信装置と
    を具備する無線通信システム。

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