JP5771645B2 - 無線通信装置およびペアリング方法 - Google Patents

Description

この発明は、ペアリング対象機器との間で近距離無線通信のペアリングを行う無線通信装置およびペアリング方法に関する。

ＰＨＲ（Personal Health Record）システムは、個人の健康情報を収集して一元管理し、個人が自らの健康情報を健康維持や疾病予防等に活用できるようにする。健康情報としては、例えば、歩数計や体重計等の計測機器で計測されるバイタルデータ、検診機関の検診データ、医療機関の検査データ等が含まれる。

血圧などのように毎日計測するデータは、時には一日に複数回計測し管理が必要なものもある。ＰＨＲシステムにアクセスし、手入力する場合はパソコンの置ける場所や、時間が必要になるため、データ登録が面倒となってしまう。結果、古いデータをまとめて登録したり、データ登録が行われなくなってしまうこともあり、健康管理が継続して実施されないことになる。計測したバイタルデータをリアルタイムで、場所や時間を選ばずに簡単に登録することで、健康管理を長く続けることができ、生活習慣病などの病気の予防にもつながる。そこで、計測機器とスマートフォンとの間をＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）でペアリングすることで、計測機器のバイタルデータをスマートフォン等を中継器として利用し、サーバに登録する手法が提案されている。

従来のペアリング技術では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈの仕様に基づき設定画面等を用いてペアリングを行っていたが、この方式では、設定が煩雑であり、設定知識がないとペアリングできないため、一部の人しか利用できないといった課題があった。この課題を解決するために、ＮＦＣ（Near Field Communication）を利用して、かざすだけの簡単な操作でペアリングする方式が提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。

"Bluetooth Secure Simple Pairing Using NFC"，インターネット〈ＵＲＬ：http://www.nfc-forum.org/resources/AppDocs/NFCForum_AD_BTSSP_1_0_1.pdf〉

しかしながら、ＮＦＣを用いた方式は、ペアリングを簡単に行う上では非常に有効な方式であるが、ＮＦＣの実装に必要なコストの増大となる点及びかざすだけでいい半面、かざせばだれでも勝手にペアリングできてしまうというセキュリティ上の課題がある。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、既存システムに特別な装置等を付加することなく、ユーザの意思に合ったペアリング対象を簡便にペアリングできるようにする無線通信装置およびペアリング方法を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の第１の態様は、ペアリング対象機器との間で近距離無線通信のペアリングを行う無線通信装置であって、ペアリングモードの下で前記ペアリング対象機器からの電波の受信強度を測定する受信強度測定手段と、前記受信強度測定手段で測定された受信強度が予め決められたペアリング条件に合致した場合にペアリング完了を通知するペアリング判定手段とを具備することを特徴とする無線通信装置、およびこれに対応するペアリング方法を提供する。

第１の態様によれば、ペアリングを行いたい機器同士を近づけることで変化する電波の受信強度を利用することで、ペアリング対象を正しく認識し、簡単にペアリングできるようになる。これにより、追加のハードウェアを必要とせず、かつ利用者の意識的なペアリング動作によってペアリングを可能とすることでセキュリティも確保できる。

この発明の第２の態様は、前記ペアリング条件は、一定時間以上、前記受信強度が所定の閾値を超えることであることを特徴とする。
第２の態様によれば、受信強度の強弱を利用し、利用者の意思に反して勝手にペアリングしてしまうことを防ぎながら、簡単にペアリングを可能とする。

この発明の第３の態様は、前記ペアリング条件は、一定時間内に、前記受信強度が所定の閾値を２回超えることであることを特徴とする。
第３の態様では、利用者は機器同士を２回近づけることで利用者のペアリングの意思を確認しつつ、ペアリング対象と簡単かつ確実にペアリングする。

この発明の第４の態様は、前記ペアリング判定手段は、前記ペアリング条件に合致しない場合は、前記ペアリング対象機器の電源を一旦オフにし、再度オンにするように通知し、前記受信強度測定手段で測定された受信強度が一定時間内にゼロになることを検知することでペアリング完了を通知することをさらに特徴とする。
第４の態様によれば、通信環境にノイズがあり、機器間の距離を変えても受信強度が一定の閾値を超えないようなケースにおいても利用できるようになる。

すなわちこの発明によれば、既存システムに特別な装置等を付加することなく、ユーザの意思に合ったペアリング対象を簡便にペアリングできるようにする無線通信装置およびペアリング方法を提供することができる。

本発明に係る無線通信装置を適用したＰＨＲシステムを示す図。 ペアリング条件の一例を示す図。 実施例１に係るペアリング動作を示すシーケンス図。 実施例２に係るペアリング動作を示すシーケンス図。

以下、図面を参照してこの発明に係る実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る無線通信装置を適用したＰＨＲシステムを示す図である。
このＰＨＲシステムは、ＰＨＲサーバ１と、中継器２と、計測機器３とを有する。計測機器３と中継器２との間で近距離無線通信のペアリングを行うことで、中継器２を介して計測機器３で計測したバイタルデータをＰＨＲサーバ１のバイタルデータＤＢに登録することができる。

中継器２は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信機能に対応する無線通信モジュールを有するスマートフォン等で構成され、マスタとして動作することで無線エリア内に存在する最大７台までの機器をスレーブとして無線接続することができる。また、中継器２は、ペアリング処理プログラム２００をインストールすることで、計測機器３で計測したバイタルデータを無線通信によりＰＨＲサーバ１に送信する際に、計測機器３と中継器２との間で必要なペアリングを簡単に実現する。

ペアリング処理プログラム２００は、受信強度測定部２０１と、ペアリング判定部２０２とを有する。受信強度測定部２０１は、ペアリングモードの下でペアリング対象の計測機器３からの電波の受信強度を測定する。ペアリング判定部２０２は、受信強度測定部２０１で測定された受信強度が予め決められたペアリング条件に合致するか否かを判定し、ペアリング条件に合致した場合にペアリング完了を中継器２の画面等に通知する。ペアリング条件については後述する。

計測機器３は、血圧計や歩数計や体重計等のヘルスケア機器で構成され、基本的な計測機能のほか、中継器２と無線接続可能な無線通信モジュールを有し、マスタとして動作する中継器２に対し、スレーブとして無線接続することができる。
ここで、図２を参照して、ペアリング条件について説明する。図２（ａ）は、３ｃｍ以下になると閾値を超えるので、ペアリング対象とすることを示す。機器との距離で受信強度が変わることから、Ｎ秒以上、ある受信強度を超えたら、ペアリング対象として認識する。この受信強度の強弱を利用し、利用者の意思に反して勝手にペアリングしてしまうことを防ぎながら、簡単にペアリングを可能とする。

図２（ｂ）は、ペアリングモード中に例えば３秒以内に２回、同一対象をペアリング対象として検知したらペアリングを確立する。利用者は一度近づけ、中継器２がペアリング対象として認識したことを音や光などで通知を受けたら中継器２とペアリング対象の計測機器３の距離を離し、３秒以内に再び近づけることで利用者のペアリングの意思を確認しつつ、ペアリング対象と簡単かつ確実にペアリングする。
図２（ｃ）は、電源をオフにすることで受信レベルがゼロになる区間を検知することによりユーザのペアリング意思を確認するものである。

次に、本実施形態に係るペアリング動作を、以下の実施例に従って説明する。
［実施例１］
図３に、実施例１に係るペアリング動作を示すシーケンス図を示す。
利用者は、中継器２に対し、ペアリング処理プログラム２００のインストール、ペアリング条件の設定を行い（ステップＳ１ａ）、正常に設定できたことを確認する（ステップＳ１ｂ）。ここでは、前提として、ペアリングモード時に、一定の閾値を受信強度が３秒間に２回を超えることをペアリング条件に設定するものとする。

計測機器３のボタン押下等でペアリングを開始すると（ステップＳ１ｃ）、計測機器３から中継器２へペアリングのリクエストが送信される（ステップＳ１ｄ）。計測機器３をペアリングモードにする方法は、電池を交換した際にペアリングモードになる、あるいはボタン押下時にペアリングモードに移行する等の既存の方法をそのまま利用することができる。中継器２が上記ペアリングのリクエストに対する応答を計測機器３へ送ると（ステップＳ１ｅ）、中継器２はデータ受信モードからペアリングモードへ移行する。中継器２は、利用者が設定した３秒でタイマを開始し、受信強度を測定する。

利用者が中継器２を計測機器３に近づけると（ステップＳ１ｆ）、中継器２と計測機器３とが近づき（ステップＳ１ｇ）、受信強度が一定の閾値を超えるとペアリング情報のやり取りが行われる（ステップＳ１ｈ）。中継器２は、ペアリングに必要な情報を収集すると、２回目の一定の閾値を超える受信強度の信号待ちの状態となる。

利用者が中継器２を計測機器３から遠ざけると（ステップＳ１ｉ）、中継器２と計測機器３とが離れ（ステップＳ１ｊ）、再度利用者が中継器２を計測機器３に近づけると（ステップＳ１ｋ）、中継器２と計測機器３とが近づき（ステップＳ１ｌ）、図２（ｂ）のように中継器２が閾値を２回超える受信強度の信号を検知する。これにより、中継器２はペアリング条件に合致したことを検知し、ペアリング完了を計測機器３に通知する（ステップＳ１ｈ）。

［実施例２］
図４に、実施例２に係るペアリング動作を示すシーケンス図を示す。実施例２では、通信環境にノイズがあり、計測機器３と中継器２の距離を変えても受信強度が一定の閾値を超えないようなケースに備え、そのような場合の利用者のペアリング意思を確認する方法を設定しておくことで、ノイズがあるようなケースにおいても利用できるようにする。

前提として、ノイズが有る場合、無い場合それぞれのペアリング条件を設定しておくものとする。ここでは、ノイズ無（受信レベルが閾値を超える場合）のペアリング条件は、一定の閾値を受信強度が３秒間に２回を超えることとする。ノイズ有（受信レベルが閾値を超えないまたは安定しない場合）のペアリング条件は、５秒間に受信強度０を１度検知することとする。

計測機器３のボタン押下等でペアリングを開始すると（ステップＳ２ａ）、計測機器３から中継器２へペアリングのリクエストが送信される（ステップＳ２ｂ）。計測機器３をペアリングモードにする方法は、電池を交換した際にペアリングモードになる、あるいはボタン押下時にペアリングモードに移行する等の既存の方法をそのまま利用することができる。中継器２が上記ペアリングのリクエストに対する応答を計測機器３へ送ると（ステップＳ２ｃ）、中継器２はデータ受信モードからペアリングモードへ移行する。中継器２は、利用者が設定した３秒でタイマを開始し、受信強度を測定する。

利用者が中継器２を計測機器３に近づけると（ステップＳ２ｄ）、中継器２と計測機器３とが近づき（ステップＳ２ｅ）、ペアリング情報のやり取りが行われる（ステップＳ２ｆ）。中継器２は、ペアリングに必要な情報を収集すると、ノイズにより受信強度が閾値に達していないので、さらに近づけるように指示する旨のメッセージを中継器２の画面に表示する（ステップＳ２ｇ）。受信強度に変化がなければ、計測機器３の電源をオフ後、オンするように指示する（ステップＳ２ｈ）。
。

利用者が計測機器３の電源を一旦オフにし、再度オンにすると（ステップＳ２ｉ）、中継器２は、図２（ｃ）のように受信強度０を検知する。これにより、中継器２は、ペアリング条件に合致したことを検知し、ペアリング完了を計測機器３に通知する（ステップＳ２ｊ）。

以上述べたように上記実施形態によれば、既存システムに特別な装置等を付加することなく、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈのマスタ側に上記ペアリング処理プログラムをインストールすることで、ユーザの意思に合ったペアリング対象を正しく認識させ、簡便にペアリングできるようになる。
これにより、ペアリングに関する知識が無くても、機器同士を近づけるだけの簡単な操作でペアリングができるため、利用者の幅が広がることにつながる。また、中継器と無線接続可能な計測機器であれば、中継器側に上記ペアリング処理プログラムを導入するだけで、利用可能となることから既存製品を活かしつつ、簡単にペアリングが可能なことから、ペアリングができずに利用されていなかった計測機器が再び使われることになる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１…ＰＨＲサーバ、２…中継器、３…計測機器、２００…ペアリング処理プログラム、２０１…受信強度測定部、２０２…ペアリング判定部。

Claims (6)

1. ペアリング対象機器との間で近距離無線通信のペアリングを行う無線通信装置であって、
   ペアリングモードの下で前記ペアリング対象機器からの電波の受信強度を測定する受信強度測定手段と、
   前記受信強度測定手段で測定された受信強度が予め決められたペアリング条件に合致した場合にペアリング完了を通知し、前記ペアリング条件に合致しない場合は、前記ペアリング対象機器の電源を一旦オフにし、再度オンにするように通知し、前記受信強度測定手段で測定された受信強度が一定時間内にゼロになることを検知することでペアリング完了を通知するペアリング判定手段と
   を具備することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記ペアリング条件は、一定時間以上、前記受信強度が所定の閾値を超えることであることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記ペアリング条件は、一定時間内に、前記受信強度が所定の閾値を２回超えることであることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
4. ペアリング対象機器との間で近距離無線通信のペアリングを行う無線通信装置に用いられるペアリング方法であって、
   ペアリングモードの下で前記ペアリング対象機器からの電波の受信強度を測定する受信強度測定ステップと、
   前記受信強度測定ステップで測定された受信強度が予め決められたペアリング条件に合致した場合にペアリング完了を通知し、前記ペアリング条件に合致しない場合は、前記ペアリング対象機器の電源を一旦オフにし、再度オンにするように通知し、前記受信強度測定ステップで測定された受信強度が一定時間内にゼロになることを検知することでペアリング完了を通知するペアリング判定ステップと
   を有することを特徴とするペアリング方法。
5. 前記ペアリング条件は、一定時間以上、前記受信強度が所定の閾値を超えることであることを特徴とする請求項４に記載のペアリング方法。
6. 前記ペアリング条件は、一定時間内に、前記受信強度が所定の閾値を２回超えることであることを特徴とする請求項４に記載のペアリング方法。

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