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用于实现物联网(IoT)远程控制应用的系统和方法

阅读:669发布:2021-11-21

专利汇可以提供用于实现物联网(IoT)远程控制应用的系统和方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种 物联网 (IoT)中心,所述IoT中心包括网络 接口 ,所述网络接口用于通过广域网(WAN)将所述IoT中心耦接到IoT服务;以及至少一个IoT装置,所述IoT装置通过无线通信信道通信地耦接到所述IoT中心。所述IoT装置包括红外(IR)或射频(RF)增强器,以通过与 指定 电子 设备的IR或RF通信来控制所述电子设备。所述IoT装置包括至少一个 传感器 ,所述传感器用于检测与通过所述无线通信信道发送到所述IoT中心的所述电子设备的操作相关的当前条件。所述IoT中心包括远程控制代码 数据库 ,所述远程控制代码数据库用于存储可用于控制所述电子设备的远程控制代码。所述IoT中心包括控制逻辑部件,所述控制逻辑部件用于响应于所述当前条件和经由用户装置提供的来自最终用户的输入而使用所述远程控制代码生成远程控制命令。,下面是用于实现物联网(IoT)远程控制应用的系统和方法专利的具体信息内容。

1.一种系统,包括:
物联网(IoT)中心,所述IoT中心包括用于通过广域网(WAN)将所述IoT中心耦接到IoT服务的网络接口,和
至少一个IoT装置,所述IoT装置通过无线通信信道通信地耦接到所述IoT中心,所述IoT装置包括红外(IR)或射频(RF)增强器,以经由与指定电子设备的IR或RF通信来控制所述电子设备,所述IoT装置还包括至少一个传感器,所述传感器用于检测与所述电子设备的操作相关的当前条件,所述IoT装置通过所述无线通信信道向所述IoT中心发送对所述当前条件的指示;并且
所述IoT中心包括远程控制代码数据库,所述远程控制代码数据库用于存储能够用于控制所述电子设备的远程控制代码,所述IoT中心还包括控制逻辑部件,所述控制逻辑部件用于使用所述远程控制代码生成远程控制命令,所述远程控制命令由所述控制逻辑部件响应于所述当前条件以及经由用户装置提供的来自最终用户的输入而进行选择,所述IoT中心将所述命令通过所述无线通信信道发送到所述IoT装置;并且
所述IoT装置响应性地将所述远程控制命令发送到所述电子设备以控制所述电子设备。
2.根据权利要求1所述的系统,其中所述电子设备包括空调和/或加热器,所述传感器包括温度传感器,并且所述当前条件包括温度。
3.根据权利要求2所述的系统,其中通过所述用户装置提供的来自所述最终用户的输入包括期望温度,其中所述控制逻辑部件生成所述远程控制命令以打开或关闭所述空调和/或加热器以实现所述期望温度。
4.根据权利要求1所述的系统,其中所述电子设备包括视听设备、灯、炉子、洗衣机和/或烘干机
5.根据权利要求1所述的系统,其中所述IoT中心包括远程控制代码学习逻辑部件,所述远程控制代码学习逻辑部件用于响应于识别所述电子设备的所述用户输入信息而从所述IoT服务上的主控制代码数据库检索远程控制代码。
6.根据权利要求5所述的系统,其中所述远程控制代码学习逻辑部件通信地耦接到集成在所述IoT中心上的IR/RF接口,所述远程控制代码学习逻辑部件通过经由所述IR/RF接口从设计用于与所述电子设备一起操作的原始远程控制器捕获远程控制代码,从而直接从所述原始远程控制器学习所述远程控制代码。
7.根据权利要求6所述的系统,其中所述远程控制代码学习逻辑部件用于将所捕获的远程控制代码存储在所述IoT中心上的所述远程控制代码数据库中。
8.根据权利要求1所述的系统,其中来自所述用户的所述输入通过所述IoT服务提供给所述IoT中心。
9.根据权利要求1所述的系统,其中所述无线通信信道包括蓝牙低功耗(BTLE)通信信道。
10.根据权利要求1所述的系统,其中所述IoT中心通过蜂窝网络连接通信地耦接到所述IoT服务,所述蜂窝网络连接将所述IoT中心耦接到所述WAN。
11.根据权利要求1所述的系统,还包括:
多个附加IoT装置,所述附加IoT装置通信地耦接到所述IoT中心,所述IoT装置中的每一个包括IR或RF增强器,以经由与不同类型的电子设备的IR或RF通信来控制所述电子设备,每个IoT装置还包括至少一个传感器,所述传感器用于检测与所述不同电子设备的操作相关的当前条件,每个IoT装置通过所述无线通信信道向所述IoT中心发送对所述当前条件的指示。
12.一种方法,包括:
通过广域网(WAN)将物联网(IoT)中心通信地耦接到IoT服务,以及
通过无线通信信道将至少一个IoT装置通信地耦接到所述IoT中心,所述IoT装置包括红外(IR)或射频(RF)增强器,以经由与指定电子设备的IR或RF通信来控制所述电子设备;
使用所述IoT装置上的传感器感测当前条件,所述当前条件与所述电子设备的操作相关;
将所述当前条件通过所述无线通信信道从所述IoT装置发送到所述IoT中心;
结合用户输入分析所述当前条件,以使用所述IoT中心处的所述远程控制代码选择远程控制命令,
将所述远程控制命令通过所述无线通信信道从所述IoT中心发送到所述IoT装置,所述IoT装置响应性地将所述远程控制命令发送到所述电子设备以控制所述电子设备。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述电子设备包括空调和/或加热器,所述传感器包括温度传感器,并且所述当前条件包括温度。
14.根据权利要求13所述的方法,其中通过所述用户装置提供的来自所述最终用户的输入包括期望温度,其中所述控制逻辑部件生成所述远程控制命令以打开或关闭所述空调和/或加热器以实现所述期望温度。
15.根据权利要求12所述的方法,其中所述电子设备包括视听设备、灯、炉子、洗衣机和/或烘干机。
16.根据权利要求12所述的方法,其中所述IoT中心包括远程控制代码学习逻辑部件,所述远程控制代码学习逻辑部件用于响应于识别所述电子设备的所述用户输入信息而从所述IoT服务上的主控制代码数据库检索远程控制代码。
17.根据权利要求16所述的方法,其中所述远程控制代码学习逻辑部件通信地耦接到集成在所述IoT中心上的IR/RF接口,所述远程控制代码学习逻辑部件通过经由所述IR/RF接口从设计用于与所述电子设备一起操作的原始远程控制器捕获远程控制代码,从而直接从所述原始远程控制器学习所述远程控制代码。
18.根据权利要求17所述的方法,其中所述远程控制代码学习逻辑部件用于将所捕获的远程控制代码存储在所述IoT中心上的所述远程控制代码数据库中。
19.根据权利要求12所述的方法,其中来自所述用户的所述输入通过所述IoT服务提供给所述IoT中心。
20.根据权利要求12所述的方法,其中所述无线通信信道包括蓝牙低功耗(BTLE)通信信道。
21.根据权利要求12所述的方法,其中所述IoT中心通过蜂窝网络连接通信地耦接到所述IoT服务,所述蜂窝网络连接将所述IoT中心耦接到所述WAN。
22.根据权利要求12所述的方法,还包括:
将多个附加IoT装置通信地耦接到所述IoT中心,所述IoT装置中的每一个包括IR或RF增强器,以经由与不同类型的电子设备的IR或RF通信来控制所述电子设备,每个IoT装置还包括至少一个传感器,所述传感器用于检测与所述不同电子设备的操作相关的当前条件,每个IoT装置通过所述无线通信信道向所述IoT中心发送对所述当前条件的指示。
23.一种系统,包括:
物联网(IoT)中心,所述IoT中心包括用于通过广域网(WAN)将所述IoT中心耦接到IoT服务的网络接口;和
至少一个IoT装置,所述IoT装置通过无线通信信道通信地耦接到所述IoT中心,所述IoT装置包括红外(IR)或射频(RF)增强器,以经由与环境控制设备的IR或RF通信来控制所述环境控制设备,所述IoT装置还包括至少一个传感器,所述传感器用于测量能够被所述环境控制设备控制的当前环境条件,所述IoT装置通过所述无线通信信道向所述IoT中心发送对所述当前条件的指示;并且
所述IoT中心包括远程控制代码数据库,所述远程控制代码数据库用于存储能够用于控制所述环境控制设备的远程控制代码,所述IoT中心还包括控制逻辑部件,所述控制逻辑部件用于使用所述远程控制代码生成远程控制命令,所述远程控制命令由所述控制逻辑部件响应于通过所述传感器测量的所述当前环境条件以及经由用户装置提供的来自最终用户的指示期望环境条件的输入而进行选择,所述IoT中心将所述命令通过所述无线通信信道发送到所述IoT装置;
所述IoT装置响应性地将所述远程控制命令发送到所述环境控制设备以尝试控制所述环境控制设备;
其中所述IoT中心被配置为连续性或周期性地监视由所述传感器测量的所述当前环境条件,并且其中如果在指定时间段之后未实现所期望的环境条件,则从所述IoT中心生成指示所述环境控制设备可能无法正常运行的通知。
24.根据权利要求23所述的系统,其中所述环境控制设备包括空调和/或加热器,所述传感器包括温度传感器,所述当前环境条件包括第一温度,并且所期望的环境条件包括与所述第一温度不同的第二温度。
25.根据权利要求24所述的系统,其中所述通知从所述IoT中心发送到所述用户的数据处理装置。
26.根据权利要求25所述的系统,其中如果在所述指定时间段之后未实现所期望的环境条件,则所述IoT中心被进一步配置为发送一个或多个远程控制命令以关闭所述环境控制设备。
27.根据权利要求23所述的系统,其中所述IoT中心包括远程控制代码学习逻辑部件,所述远程控制代码学习逻辑部件用于响应于识别所述环境控制设备的所述用户输入信息而从所述IoT服务上的主控制代码数据库检索远程控制代码。
28.根据权利要求24所述的系统,其中所述远程控制代码学习逻辑部件通信地耦接到集成在所述IoT中心上的IR/RF接口,所述远程控制代码学习逻辑部件通过经由所述IR/RF接口从设计用于与所述环境控制设备一起操作的原始远程控制器捕获远程控制代码,从而直接从所述原始远程控制器学习所述远程控制代码。
29.根据权利要求28所述的系统,其中所述远程控制代码学习逻辑部件用于将所捕获的远程控制代码存储在所述IoT中心上的所述远程控制代码数据库中。
30.根据权利要求23所述的系统,其中来自所述用户的所述输入通过所述IoT服务提供给所述IoT中心。
31.根据权利要求23所述的系统,其中所述无线通信信道包括蓝牙低功耗(BTLE)通信信道。
32.根据权利要求23所述的系统,其中所述IoT中心通过蜂窝网络连接通信地耦接到所述IoT服务,所述蜂窝网络连接将所述IoT中心耦接到所述WAN。
33.根据权利要求23所述的系统,还包括:
多个附加IoT装置,所述附加IoT装置通信地耦接到所述IoT中心,所述IoT装置中的每一个包括IR或RF增强器,以经由与不同类型的环境控制设备的IR或RF通信来控制所述环境控制设备,每个IoT装置还包括至少一个传感器,所述传感器用于检测与所述不同环境控制设备的操作相关的当前条件,每个IoT装置通过所述无线通信信道向所述IoT中心发送对所述当前条件的指示。
34.一种方法,包括:
通过广域网(WAN)将物联网(IoT)中心通信地耦接到IoT服务,以及
通过无线通信信道将至少一个IoT装置通信地耦接到所述IoT中心,所述IoT装置包括红外(IR)或射频(RF)增强器,以经由与环境控制设备的IR或RF通信来控制所述环境控制设备,所述IoT装置还包括至少一个传感器,所述传感器用于测量能够被所述环境控制设备控制的当前环境条件,所述IoT装置通过所述无线通信信道向所述IoT中心发送对所述当前条件的指示;以及
存储能够用于控制所述IoT中心的远程控制数据库中的所述环境控制设备的远程控制代码,
使用所述远程控制代码生成远程控制命令,所述远程控制命令由控制逻辑部件响应于通过所述传感器测量的所述当前环境条件以及经由用户装置提供的来自最终用户的指示期望环境条件的输入而进行选择,
将命令通过所述无线通信信道从所述IoT中心发送到所述IoT装置;
响应性地将所述远程控制命令从所述IoT装置发送到所述环境控制设备以尝试控制所述环境控制设备;
其中所述IoT中心被配置为连续性或周期性地监视由所述传感器测量的所述当前环境条件,并且其中如果在指定时间段之后未实现所期望的环境条件,则生成指示所述环境控制设备可能无法正常运行的通知。
35.根据权利要求34所述的方法,其中所述环境控制设备包括空调和/或加热器,所述传感器包括温度传感器,所述当前环境条件包括第一温度,并且所期望的环境条件包括与所述第一温度不同的第二温度。
36.根据权利要求35所述的方法,其中所述通知从所述IoT中心发送到所述用户的所述数据处理装置。
37.根据权利要求36所述的方法,其中如果在所述指定时间段之后未实现所期望的环境条件,则所述IoT中心被进一步配置为发送一个或多个远程控制命令以关闭所述环境控制设备。
38.根据权利要求34所述的方法,其中所述IoT中心包括远程控制代码学习逻辑部件,所述远程控制代码学习逻辑部件用于响应于识别所述环境控制设备的所述用户输入信息而从所述IoT服务上的主控制代码数据库检索远程控制代码。
39.根据权利要求38所述的方法,其中所述远程控制代码学习逻辑部件通信地耦接到集成在所述IoT中心上的IR/RF接口,所述远程控制代码学习逻辑部件通过经由所述IR/RF接口从设计用于与所述环境控制设备一起操作的原始远程控制器捕获远程控制代码,从而直接从所述原始远程控制器学习所述远程控制代码。
40.根据权利要求39所述的方法,其中所述远程控制代码学习逻辑部件用于将所捕获的远程控制代码存储在所述IoT中心上的所述远程控制代码数据库中。
41.根据权利要求34所述的方法,其中来自所述用户的所述输入通过所述IoT服务提供给所述IoT中心。
42.根据权利要求12所述的方法,其中所述无线通信信道包括蓝牙低功耗(BTLE)通信信道。
43.根据权利要求12所述的方法,其中所述IoT中心通过蜂窝网络连接通信地耦接到所述IoT服务,所述蜂窝网络连接将所述IoT中心耦接到所述WAN。
44.根据权利要求12所述的方法,还包括:
多个附加IoT装置,所述附加IoT装置通信地耦接到所述IoT中心,所述IoT装置中的每一个包括IR或RF增强器,以经由与不同类型的环境控制设备的IR或RF通信来控制所述环境控制设备,每个IoT装置还包括至少一个传感器,所述传感器用于检测与所述不同环境控制设备的操作相关的当前条件,每个IoT装置通过所述无线通信信道向所述IoT中心发送对所述当前条件的指示。
45.一种系统,包括:
物联网(IoT)中心,所述IoT中心包括用于通过广域网(WAN)将所述IoT中心耦接到IoT服务的网络接口,和
IoT装置,所述IoT装置通过无线通信信道通信地耦接到所述IoT中心;
所述IoT装置包括用于测量受用户家中的本地装置影响的本地条件的传感器,所述本地装置在意外地开启时具有潜在的危险,所述IoT装置将所述本地条件的一个或多个测量值通过所述无线通信信道传送到所述IoT中心;
所述IoT中心上的控制逻辑部件从所述传感器接收所述本地条件的所述一个或多个测量值,并且评估所述一个或多个测量值以确定所述本地装置是否已被意外地开启,所述控制逻辑部件生成信号以响应于确定所述本地装置已被意外地开启而关闭所述本地装置。
46.根据权利要求45所述的系统,其中所述本地条件包括温度,并且其中如果所述温度高于第一指定阈值的持续时间超过指定的时间量,则所述控制逻辑部件确定所述本地装置已被意外地开启。
47.根据权利要求46所述的系统,其中所述本地装置包括炉子。
48.根据权利要求47所述的系统,其中所述控制逻辑部件用于将所述信号发送到所述IoT装置,以使所述IoT装置关闭所述炉子。
49.根据权利要求48所述的系统,其中所述IoT装置用于通过切断提供给所述炉子的电源或气源来关闭所述炉子。
50.根据权利要求48所述的系统,其中所述IoT装置用于通过将信号以无线方式发送到所述炉子来关闭所述炉子。
51.根据权利要求46所述的系统,其中如果所述温度升高超过第二指定阈值而无论时间量如何,则所述控制逻辑部件确定所述本地装置已被意外地开启。
52.根据权利要求50所述的系统,其中所述无线信号包括从所述IoT装置上的增强器生成的红外(IR)或射频(RF)信号。
53.根据权利要求46所述的系统,其中所述本地装置包括电加热器或气加热器。
54.根据权利要求45所述的系统,其中所述IoT中心被配置为通知所述IoT服务所述本地装置已被意外地开启,所述IoT服务向所述用户的数据处理装置发送通知,以通知所述用户所述本地装置已被意外地开启。
55.根据权利要求54所述的系统,其中所述数据处理装置包括应用或浏览器可执行代码,以显示所述通知并向所述用户提供控制所述本地装置的能
56.一种方法,包括:
提供物联网(IoT)中心,所述IoT中心包括用于通过广域网(WAN)将所述IoT中心耦接到IoT服务的网络接口,以及
提供通过无线通信信道通信地耦接到所述IoT中心的IoT装置,所述IoT装置包括用于测量受用户家中的本地装置影响的本地条件的传感器,所述本地装置在意外地开启时具有潜在的危险,所述IoT装置将所述本地条件的一个或多个测量值通过所述无线通信信道传送到所述IoT中心;
通过所述IoT中心上的控制逻辑部件从所述传感器接收所述本地条件的所述一个或多个测量值,并且评估所述一个或多个测量值以确定所述本地装置是否已被意外地开启,所述控制逻辑部件生成信号以响应于确定所述本地装置已被意外地开启而关闭所述本地装置。
57.根据权利要求56所述的方法,其中所述本地条件包括温度,并且其中如果所述温度高于第一指定阈值的持续时间超过指定的时间量,则所述控制逻辑部件确定所述本地装置已被意外地开启。
58.根据权利要求57所述的方法,其中所述本地装置包括炉子。
59.根据权利要求58所述的方法,其中所述控制逻辑部件用于将所述信号发送到所述IoT装置,以使所述IoT装置关闭所述炉子。
60.根据权利要求59所述的方法,其中所述IoT装置用于通过切断提供给所述炉子的电源或气源来关闭所述炉子。
61.根据权利要求59所述的方法,其中所述IoT装置用于通过将信号以无线方式发送到所述炉子来关闭所述炉子。
62.根据权利要求57所述的方法,其中如果所述温度升高超过第二指定阈值而无论时间量如何,则所述控制逻辑部件确定所述本地装置已被意外地开启。
63.根据权利要求61所述的方法,其中所述无线信号包括从所述IoT装置上的增强器生成的红外(IR)或射频(RF)信号。
64.根据权利要求57所述的方法,其中所述本地装置包括电加热器或气加热器。
65.根据权利要求56所述的方法,其中所述IoT中心被配置为通知所述IoT服务所述本地装置已被意外地开启,所述IoT服务向所述用户的数据处理装置发送通知,以通知所述用户所述本地装置已被意外地开启。
66.根据权利要求54所述的方法,其中所述数据处理装置包括应用或浏览器可执行代码,以显示所述通知并向所述用户提供控制所述本地装置的能力。
67.一种IoT系统,包括:
物联网(IoT)中心,所述IoT中心包括用于通过第一通信信道将所述IoT中心耦接到IoT服务的网络接口;
至少一个IoT装置,所述IoT装置通过第二通信信道通信地耦接到所述IoT中心;
连接监视逻辑部件,所述连接监视逻辑部件用于检测所述IoT服务与所述IoT中心之间的所述第一通信信道何时变得无效;
通知逻辑部件,所述通知逻辑部件用于响应于所述连接监视逻辑部件检测到所述第一通信信道已变得无效而向所述IoT系统的用户的数据处理装置发送通知。
68.根据权利要求67所述的系统,其中所述连接监视逻辑部件和所述通知逻辑部件在所述IoT服务上实现。
69.根据权利要求68所述的系统,其中所述连接监视逻辑部件被配置为周期性地向所述IoT中心发送请求,并且在所述IoT中心未能发送响应之后确定所述第一通信信道已变得无效。
70.根据权利要求69所述的系统,其中在所述IoT中心在指定数量的请求之后未能发送响应之后,所述连接监视逻辑部件确定所述第一通信信道已变得无效。
71.根据权利要求67所述的系统,其中所述第一通信信道包括蜂窝网络连接,并且其中所述IoT中心还通过家庭互联网连接通信地耦接到所述IoT服务,其中所述连接监视逻辑部件被配置为检测任一连接上的失败,并且所述通知逻辑部件被配置为响应性地通知所述用户所述失败的连接。
72.根据权利要求71所述的系统,其中所述IoT服务被配置为如果所述蜂窝网络连接已被确定为无效,则继续通过所述家庭互联网连接与所述IoT中心通信,并且被配置为如果所述家庭互联网连接已变得无效,则通过所述蜂窝连接与所述IoT中心通信。
73.根据权利要求72所述的系统,其中所述通知逻辑部件通过所述互联网向所述用户的数据处理装置发送所述通知,所述数据处理装置具有在其上执行的基于应用或基于浏览器的程序代码,以便接收所述通知并向所述用户生成视觉通知,所述视觉通知包含对所述第一通信信道的当前状态的指示。
74.一种方法,包括:
提供物联网(IoT)中心,所述IoT中心包括用于通过第一通信信道将所述IoT中心耦接到IoT服务的网络接口;
提供至少一个IoT装置,所述IoT装置通过第二通信信道通信地耦接到所述IoT中心;
检测所述IoT服务与所述IoT中心之间的所述第一通信信道何时变得无效;
响应于所述连接监视逻辑部件检测到所述第一通信信道已变得无效而向用户的数据处理装置发送通知。
75.根据权利要求74所述的方法,其中在所述IoT服务上执行检测和发送的操作。
76.根据权利要求75所述的方法,其中所述检测包括从所述IoT服务周期性地向所述IoT中心发送请求,并且在所述IoT中心未能发送响应之后确定所述第一通信信道已变得无效。
77.根据权利要求76所述的方法,其中在所述IoT中心在从所述IoT服务发送的指定数量的请求之后未能向所述IoT服务发送响应之后,确定所述第一通信信道已变得无效。
78.根据权利要求74所述的方法,其中所述第一通信信道包括蜂窝网络连接,并且其中所述IoT中心还通过家庭互联网连接通信地耦接到所述IoT服务,其中失败在任一连接上,并且所述通知逻辑部件用于响应性地通知所述用户所述失败的连接。
79.根据权利要求78所述的方法,其中所述IoT服务被配置为如果所述蜂窝网络连接已被确定为无效,则继续通过所述家庭互联网连接与所述IoT中心通信,并且被配置为如果所述家庭互联网连接已变得无效,则通过所述蜂窝连接与所述IoT中心通信。
80.根据权利要求74所述的方法,其中所述通知通过所述互联网发送到所述用户的数据处理装置,所述数据处理装置具有在其上执行的基于应用或基于浏览器的程序代码,以便接收所述通知并向所述用户生成视觉通知,所述视觉通知包含对所述第一通信信道的所述当前状态的指示。
81.一种微型物联网(IoT)中心,包括:
具有紧凑形状因数的外壳
集成在所述外壳内的第一网络接口,所述第一网络接口用于通过第一通信信道将所述IoT中心耦接到IoT服务;
集成在所述外壳内的第二网络接口,所述第二网络接口用于通过第二通信信道将所述IoT中心耦接到至少一个IoT装置,所述第二通信信道是本地无线通信信道;
交流电(A/C)输入接口,所述A/C输入接口用于将所述微型IoT中心耦接到A/C电源插座;
集成在所述外壳内的变压器,所述变压器用于将A/C电力从所述A/C输入接口转换为较电压D/C信号;和
由所述较低电压D/C信号供能的至少一个发光二极管(LED),所述LED用于通知用户所述IoT中心的当前状态,并且另外能够配置为用户可编程的夜灯。
82.根据权利要求81所述的IoT中心,其中所述外壳为1.5英寸或更小的立方体。
83.根据权利要求81所述的IoT中心,其中所述外壳具有1-2英寸之间或更小的深度和
1-3英寸之间的高度。
84.根据权利要求81所述的IoT中心,还包括第三网络接口,所述第三网络接口耦接到所述A/C输入接口以通过所述A/C电源插座建立第三通信信道。
85.根据权利要求81所述的IoT中心,还包括程序代码,所述程序代码能够在用户的数据处理装置上执行,以允许所述用户对何时打开和关闭所述LED进行编程。
86.根据权利要求85所述的IoT中心,其中所述程序代码为所述用户提供用于在第一指定时间打开所述LED并在第二指定时间关闭所述LED的选项。
87.根据权利要求86所述的IoT中心,还包括:
低功率微控制器,所述低功率微控制器能够经由所述程序代码进行编程,并且被配置为分别在所述第一指定时间和所述第二指定时间使所述LED打开和关闭。
88.根据权利要求87所述的IoT中心,还包括:
光电探测器,所述光电探测器集成在所述IoT中心上以检测环境可见光,所述光电探测器通信地耦接到所述低功率微控制器,其中所述低功率微控制器被配置为响应于所述光电探测器测得环境可见光低于或等于指定阈值而打开所述LED。
89.根据权利要求88所述的IoT中心,其中所述低功率微控制器被进一步配置为响应于所述光电探测器测得环境可见光高于指定阈值而关闭所述LED。
90.根据权利要求81所述的IoT中心,还包括:
一个或多个通用串行总线(USB)端口,所述USB端口提供能够用于为其他电子装置充电的电压和电流
91.一种方法,包括:
提供微型物联网(IoT)中心,所述微型IoT中心包括具有紧凑形状因数的外壳;
通过第一通信信道将所述IoT中心通信地耦接到IoT服务;
通过第二通信信道将所述IoT中心通信地耦接到至少一个IoT装置,所述第二通信信道是本地无线通信信道;
将所述微型IoT中心电耦合到交流电(A/C)电源插座,以经由集成的A/C输入接口接收A/C电力;
将所述A/C电力从所述A/C输入接口转换为较低电压D/C信号;
使用所述较低电压D/C信号为至少一个发光二极管(LED)供电;以及
使用所述LED向用户通知所述IoT中心的当前状态,并另外执行程序代码以将所述LED编程为可编程的夜灯。
92.根据权利要求91所述的方法,其中所述外壳为1.5英寸或更小的立方体。
93.根据权利要求91所述的方法,其中所述外壳具有1-2英寸之间或更小的深度和1-3英寸之间的高度。
94.根据权利要求91所述的方法,还包括将第三网络接口通信地耦接到所述A/C输入接口以通过所述A/C电源插座建立第三通信信道。
95.根据权利要求91所述的方法,还包括在用户的数据处理装置上执行程序代码,以允许所述用户对何时打开和关闭所述LED进行编程。
96.根据权利要求95所述的方法,其中所述程序代码为所述用户提供用于在第一指定时间打开所述LED并在第二指定时间关闭所述LED的选项。
97.根据权利要求96所述的方法,还包括:
经由所述程序代码对所述IoT中心内的低功耗微控制器进行编程,并且分别在所述第一指定时间和所述第二指定时间使所述LED打开和关闭。
98.根据权利要求97所述的方法,还包括:
通过集成在所述IoT中心上的光电探测器检测环境可见光,所述光电探测器通信地耦接到所述低功率微控制器,其中所述低功率微控制器被配置为响应于所述光电探测器测得环境可见光低于或等于指定阈值而打开所述LED。
99.根据权利要求98所述的方法,其中所述低功率微控制器被进一步配置为响应于所述光电探测器测得环境可见光高于指定阈值而关闭所述LED。
100.根据权利要求91所述的方法,还包括在所述IoT中心上提供一个或多个通用串行总线(USB)端口,以提供能够用于为其他电子装置充电的电压和电流。
101.一种系统,包括:
物联网(IoT)中心,所述IoT中心包括用于通过蜂窝(小区)运营商将所述IoT中心耦接到IoT服务的网络接口,所述IoT中心还包括本地通信接口,所述本地通信接口用于通过本地通信信道将所述IoT中心通信地耦接到多个IoT装置;
所述IoT中心上的小区运营商选择逻辑部件,所述小区运营商选择逻辑部件用于实现一组规则,以便在将所述IoT中心连接到所述IoT服务的两个或更多个小区运营商之间进行选择,所述规则至少部分地基于与连接到所述两个或更多个小区运营商中的每一个相关的成本以及与所述IoT中心和所述两个或更多个小区运营商中的每一个之间的小区连接相关的连接性数据。
102.根据权利要求101所述的系统,其中在选择第一小区运营商时,所述小区运营商选择逻辑部件用于使所述网络接口将所述IoT中心连接到所述第一小区运营商。
103.根据权利要求101所述的系统,其中所述连接性数据包括所述IoT中心和所述小区运营商中的每一个之间的信号强度。
104.根据权利要求103所述的系统,其中所述连接性数据还包括与所述IoT中心和所述小区运营商中的每一个之间的连接相关的可靠性和/或性能数据。
105.根据权利要求103所述的系统,其中所述规则指定只要所述连接性数据指示与最低成本小区运营商相关的信号强度和/或其他连接变量高于指定阈值,所述小区运营商选择逻辑部件就与所述最低成本小区运营商相连。
106.根据权利要求101所述的系统,其中所述IoT中心预先配置有连接到所述两个或更多个小区运营商中的每一个的能力。
107.根据权利要求101所述的系统,其中所述一组规则在所述IoT中心上从所述IoT服务周期性地更新。
108.根据权利要求101所述的系统,其中所述本地通信信道包括蓝牙低功耗(LE)通信信道。
109.根据权利要求108所述的系统,其中所述IoT装置中的一个或多个包括IR或RF增强器,以经由与不同类型的电子设备的IR或RF通信来控制所述电子设备,每个IoT装置还包括至少一个传感器,所述传感器用于检测与所述不同电子设备的操作相关的当前条件,每个IoT装置通过所述无线通信信道向所述IoT中心发送对所述当前条件的指示。
110.一种方法,包括:
使用和与小区运营商连接有关的规则来对IoT中心进行编程,所述规则包括与小区运营商成本和/或连接性有关的规则;
收集与小区运营商成本和/或连接性有关的数据;
使用所收集的数据执行所述规则以确定用于连接所述IoT中心的主小区运营商;以及将所述IoT中心连接到所述主小区运营商。
111.根据权利要求110所述的方法,其中在选择第一小区运营商时,所述小区运营商选择逻辑部件用于使所述网络接口将所述IoT中心连接到所述第一小区运营商。
112.根据权利要求110所述的方法,其中所述连接性数据包括所述IoT中心和所述小区运营商中的每一个之间的信号强度。
113.根据权利要求112所述的方法,其中所述连接性数据还包括与所述IoT中心和所述小区运营商中的每一个之间的连接相关的可靠性和/或性能数据。
114.根据权利要求112所述的方法,其中所述规则指定只要所述连接性数据指示与最低成本小区运营商相关的信号强度和/或其他连接变量高于指定阈值,所述小区运营商选择逻辑部件就将与所述最低成本小区运营商相连。
115.根据权利要求110所述的方法,其中所述IoT中心预先配置有连接到所述两个或更多个小区运营商中的每一个的能力。
116.根据权利要求110所述的方法,其中所述一组规则在所述IoT中心上从所述IoT服务周期性地更新。
117.根据权利要求110所述的方法,其中所述本地通信信道包括蓝牙低功耗(LE)通信信道。
118.根据权利要求117所述的方法,其中所述IoT装置中的一个或多个包括IR或RF增强器,以经由与不同类型的电子设备的IR或RF通信来控制所述电子设备,每个IoT装置还包括至少一个传感器,所述传感器用于检测与所述不同电子设备的操作相关的当前条件,每个IoT装置通过所述无线通信信道向所述IoT中心发送对所述当前条件的指示。
119.一种系统,包括:
物联网(IoT)中心,所述IoT中心包括用于将所述IoT中心耦接到IoT服务的网络接口,所述IoT中心还包括本地通信接口,所述本地通信接口用于通过本地通信信道将所述IoT中心通信地耦接到多个IoT装置;
所述IoT中心从所述IoT装置中的每一个接收不同事件类型的多个不同事件,所述IoT中心还包括:
事件过滤器,所述事件过滤器用于评估每个事件并根据在所述IoT中心上编程的一组事件过滤规则响应性地确定是否通过所述网络接口将所述事件转发到一个或多个外部服务,所述事件过滤规则由所述IoT服务提供并指定所述IoT中心将如何处理不同事件类型。
120.根据权利要求119所述的系统,其中所述事件过滤规则至少部分地由所述IoT中心的用户指定。
121.根据权利要求119所述的系统,其中所述一个或多个外部服务经由所述IoT中心暴露的应用编程接口(API)与所述IoT中心进行交互,所述一个或多个外部服务注册以通过所述API接收特定类型的事件的通知。
122.根据权利要求121所述的系统,其中所述IoT服务被配置为检测已注册所述一个或多个外部服务的事件,所述IoT服务响应性地更新所述事件过滤规则并将所述更新的事件过滤规则提供给所述事件过滤器。
123.根据权利要求122所述的系统,其中将由所述事件过滤器转发的事件中的至少一个包括要向所述最终用户的数据处理装置以及所述外部服务发送通知的事件。
124.根据权利要求119所述的系统,其中所述多个IoT装置被配置为生成不同类型的事件,包括具有高于和低于指定阈值的检测值的事件。
125.根据权利要求124所述的系统,其中所述事件过滤器将具有高于所述指定阈值的值的事件转发到所述IoT服务和/或所述一个或多个外部服务,并且其中所述事件过滤器不转发具有低于所述指定阈值的值的事件。
126.根据权利要求127所述的系统,其中所述事件中的至少一些包括安全相关事件。
127.根据权利要求119所述的系统,其中所述IoT服务包括事件过滤器以评估从所述IoT中心发送的每个事件,并且根据在所述IoT服务上编程的一组事件过滤规则响应性地确定是否将所述事件转发到一个或多个外部服务和/或用户装置。
128.根据权利要求127所述的系统,其中所述外部服务中的每一个通过由所述IoT服务暴露的API订阅接收事件。
129.一种方法,包括:
通过网络接口将物联网(IoT)中心通信地耦接到IoT服务;
通过本地通信信道将所述IoT中心通信地耦接到多个IoT装置;
在所述IoT中心处从所述IoT装置中的每一个接收不同事件类型的多个不同事件;
通过所述IoT中心上的事件过滤器评估每个事件,并根据在所述IoT中心上编程的一组事件过滤规则响应性地确定是否通过所述网络接口将所述事件转发到一个或多个外部服务,所述事件过滤规则由所述IoT服务提供并指定所述IoT中心将如何处理不同事件类型。
130.根据权利要求129所述的方法,其中所述事件过滤规则至少部分地由所述IoT中心的用户指定。
131.根据权利要求129所述的方法,其中所述一个或多个外部服务经由所述IoT中心暴露的应用编程接口(API)与所述IoT中心进行交互,所述一个或多个外部服务注册以通过所述API接收特定类型的事件的通知。
132.根据权利要求131所述的方法,其中所述IoT服务被配置为检测已注册所述一个或多个外部服务的事件,所述IoT服务响应性地更新所述事件过滤规则并将所述更新的事件过滤规则提供给所述事件过滤器。
133.根据权利要求132所述的方法,其中将由所述事件过滤器转发的事件中的至少一个包括要向所述最终用户的数据处理装置以及所述外部服务发送通知的事件。
134.根据权利要求131所述的方法,其中所述多个IoT装置被配置为生成不同类型的事件,包括具有高于和低于指定阈值的检测值的事件。
135.根据权利要求134所述的方法,其中所述事件过滤器将具有高于所述指定阈值的值的事件转发到所述IoT服务和/或所述一个或多个外部服务,并且其中所述事件过滤器不转发具有低于所述指定阈值的值的事件。
136.根据权利要求135所述的方法,其中所述事件中的至少一些包括安全相关事件。
137.一种系统,包括:
物联网(IoT)中心,所述IoT中心包括用于将所述IoT中心耦接到IoT服务的网络接口,所述IoT中心还包括本地通信接口,所述本地通信接口用于通过本地通信信道将所述IoT中心通信地耦接到多个IoT装置;
所述IoT中心从所述IoT装置中的每一个接收不同事件类型的多个不同事件,并将所述事件转发到IoT服务;
所述IoT服务包括事件过滤器,所述事件过滤器用于评估每个事件,并根据在所述IoT服务上编程的一组事件过滤规则响应性地确定是否将所述事件转发到一个或多个外部服务和/或用户装置,所述事件过滤规则指定所述IoT服务将如何处理不同事件类型。
138.根据权利要求137所述的系统,其中所述事件过滤规则至少部分地由所述IoT中心的用户指定。
139.根据权利要求137所述的系统,其中所述一个或多个外部服务经由所述IoT服务暴露的应用编程接口(API)与所述IoT服务进行交互,所述一个或多个外部服务注册以通过所述API接收特定类型的事件的通知。
140.根据权利要求139所述的系统,其中所述IoT服务被配置为检测已注册所述一个或多个外部服务的事件,所述IoT服务响应性地更新所述事件过滤规则并将所述更新的事件过滤规则提供给所述事件过滤器。
141.根据权利要求140所述的系统,其中将由所述事件过滤器转发的事件中的至少一个包括要向所述最终用户的数据处理装置以及所述外部服务发送通知的事件。
142.根据权利要求119所述的系统,其中所述多个IoT装置被配置为生成不同类型的事件,包括具有高于和低于指定阈值的检测值的事件。
143.根据权利要求142所述的系统,其中所述事件过滤器将具有高于所述指定阈值的值的事件转发到所述外部服务,并且其中所述事件过滤器不转发具有低于所述指定阈值的值的事件。
144.一种IoT系统,包括:
物联网(IoT)中心,所述IoT中心包括用于将所述IoT中心耦接到IoT服务的网络接口,所述IoT中心还包括本地通信接口,所述本地通信接口用于通过本地通信信道将所述IoT中心通信地耦接到多个IoT装置;
所述IoT中心包括逻辑部件,所述逻辑部件用于从所述IoT装置中的每一个收集数据并响应于来自多个不同用户的用户输入而控制所述IoT装置;
用户行为数据收集逻辑部件,所述用户行为数据收集逻辑部件用于收集所述IoT系统内的用户行为数据,所述用户行为数据收集逻辑部件监视和记录每个用户从所述IoT装置中的每一个访问的数据和每个用户所控制的所述IoT装置;
用户配置文件生成逻辑部件,所述用户配置文件生成逻辑部件用于分析所述用户行为数据以确定每个用户的配置文件;和
目标内容生成逻辑部件,所述目标内容生成逻辑部件用于根据每个确定的配置文件生成待发送给每个用户的目标内容。
145.根据权利要求144所述的系统,其中所述用户行为数据收集逻辑部件在所述IoT中心上执行,并且所述用户行为数据被发送到所述IoT服务。
146.根据权利要求145所述的系统,其中所述用户配置文件生成逻辑部件在所述IoT服务或外部服务上执行以生成每个用户的配置文件。
147.根据权利要求146所述的系统,其中所述目标内容生成逻辑部件在所述IoT服务或外部服务上执行以生成待发送给每个用户的目标内容。
148.根据权利要求144所述的系统,其中根据每个用户在所述IoT系统内访问的数据以及每个用户在所述IoT系统内控制的IoT装置,为每个用户生成所述配置文件。
149.根据权利要求144所述的系统,还包括在用户的数据处理装置上执行的应用或浏览器可执行代码,所述应用或浏览器可执行代码用于允许所述用户控制所述IoT装置和访问由所述IoT装置在所述IoT系统内收集的数据。
150.根据权利要求149所述的系统,其中所述应用或浏览器可执行代码被进一步配置为接收基于所述用户配置文件生成的所述目标内容并为所述用户显示所述目标内容。
151.根据权利要求150所述的系统,其中所述目标内容包括一个或多个网络链接,以允许所述用户访问与所述目标内容有关的附加信息。
152.根据权利要求144所述的系统,其中所述IoT服务将所述用户行为数据发送到执行所述用户配置文件生成逻辑部件的一个或多个外部服务,以便为每个用户生成所述配置文件,并且使用目标内容生成逻辑部件以基于每个用户配置文件生成目标内容。
153.根据权利要求152所述的系统,其中所述外部服务中的一个或多个将所述目标内容发送到由用户操作的数据处理装置。
154.一种在IoT系统内执行的方法,包括:
将具有网络接口的物联网(IoT)中心通信地耦接到IoT服务;
经由本地通信接口通过本地通信信道将所述IoT中心通信地耦接到多个IoT装置;
从所述IoT装置中的每一个收集数据并响应于来自多个不同用户的用户输入而控制所述IoT装置中的每一个;
通过监视和记录每个用户从所述IoT装置中的每一个访问的数据和每个用户所控制的所述IoT装置,收集所述IoT系统内的用户行为数据;
分析所述用户行为数据以确定每个用户的配置文件;以及
根据每个确定的配置文件生成待发送给每个用户的目标内容。
155.根据权利要求154所述的方法,其中收集用户行为数据的操作由将所述用户行为数据发送到所述IoT服务的所述IoT中心来执行。
156.根据权利要求155所述的方法,其中分析所述用户行为数据的操作为每个用户生成由所述IoT服务执行或在外部服务上执行的配置文件。
157.根据权利要求156所述的方法,其中生成目标内容的操作由所述IoT服务执行或在外部服务上执行。
158.根据权利要求154所述的方法,其中根据每个用户在所述IoT系统内访问的数据以及每个用户在所述IoT系统内控制的IoT装置,为每个用户生成所述配置文件。
159.根据权利要求154所述的方法,还包括提供在用户的数据处理装置上执行的应用或浏览器可执行代码,所述应用或浏览器可执行代码用于允许所述用户控制所述IoT装置和访问由所述IoT装置在所述IoT系统内收集的数据。
160.根据权利要求159所述的方法,其中所述应用或浏览器可执行代码被进一步配置为接收基于所述用户配置文件生成的所述目标内容并为所述用户显示所述目标内容。
161.根据权利要求160所述的方法,其中所述目标内容包括一个或多个网络链接,以允许所述用户访问与所述目标内容有关的附加信息。
162.根据权利要求154所述的方法,其中所述IoT服务将所述用户行为数据发送到执行所述用户配置文件生成逻辑部件的一个或多个外部服务,以便为每个用户生成所述配置文件,并且使用目标内容生成逻辑部件以基于每个用户配置文件生成目标内容。
163.根据权利要求162所述的方法,其中所述外部服务中的一个或多个将所述目标内容发送到由用户操作的数据处理装置。

说明书全文

用于实现物联网(IoT)远程控制应用的系统和方法

背景技术

技术领域

[0001] 本发明整体涉及计算机系统领域。更具体地讲,本发明涉及用于实现IoT远程控制应用的系统和方法。
[0002] 相关技术
[0003] “物联网”是指互联网基础架构内可唯一识别的嵌入式装置的互连。最终,IoT预计将导致新的种类广泛的应用,在这些应用中,几乎任何类型的物理事物可以提供关于其本身或其周围环境的信息和/或可以通过互联网上的客户端装置受到远程控制。
[0004] 由于与连接性、功率和标准化缺乏有关的一些问题,IoT的开发和采用一直比较缓慢。例如,IoT开发和采用所面临的一个障碍是,没有标准平台允许开发人员设计和提供新的IoT装置及服务。为了进入IoT市场,开发人员必须从头开始设计整个IoT平台,包括支持所需的IoT实现需要的网络协议和基础架构、硬件软件和服务。因此,IoT装置的每一家提供商都使用专有技术来设计和连接IoT装置,这使得对最终用户而言,采用多种类型的IoT装置是一项繁重的工作。IoT采用所面临的另一个障碍是与IoT装置的连接和供电有关的困难。例如,连接诸如箱、车库器、环境传感器、家用安全传感器/控制器等的电器需要电源来为每个连接的IoT装置供电,并且这种电源通常定位不太方便(例如,AC插座通常不在冰箱内)。附图说明
[0005] 可结合下列附图从以下具体实施方式更好地理解本发明,其中:
[0006] 图1A至图1B示出了IoT系统架构的不同实施方案;
[0007] 图2示出了根据本发明的一个实施方案的IoT装置;
[0008] 图3示出了根据本发明的一个实施方案的IoT中心;
[0009] 图4A至图4B示出了用于控制和收集来自IoT装置的数据并生成通知的本发明实施方案;
[0010] 图5示出了用于收集来自IoT装置的数据并从IoT中心和/或IoT服务生成通知的本发明实施方案;
[0011] 图6示出了用于检测中心连接性丢失并通知用户的本发明实施方案;
[0012] 图7A至7C示出了具有LED灯和USB端口的微型IoT中心装置的不同实施方案;
[0013] 图8示出了使用IoT装置控制电子设备和其他设备的方法;
[0014] 图9示出了用于在不同小区运营商之间进行选择的IoT中心的一个实施方案;
[0015] 图10示出了用于在不同小区运营商之间进行选择的方法的一个实施方案;
[0016] 图11示出了来自IoT装置的IoT中心过滤事件的一个实施方案;
[0017] 图12示出了用于收集与IoT系统内的用户行为有关的数据的IoT中心的一个实施方案;
[0018] 图13示出了安全架构的一个实施方案的高级视图;
[0019] 图14示出了其中使用用户身份模(SIM)在IoT装置上存储密钥的架构的一个实施方案;
[0020] 图15A示出了其中使用条形码或QR码注册IoT装置的一个实施方案;
[0021] 图15B示出了其中使用条形码或QR码进行配对的一个实施方案;
[0022] 图16示出了用于使用IoT中心对SIM进行编程的方法的一个实施方案;
[0023] 图17示出了用于注册具有IoT中心和IoT服务的IoT装置的方法的一个实施方案;并且
[0024] 图18示出了用于加密待传输到IoT装置的数据的方法的一个实施方案。

具体实施方式

[0025] 在下面的描述中,出于解释的目的,本文陈述了许多特定细节以便透彻理解下文描述的本发明的实施方案。然而,本领域的技术人员将容易明白,可在没有这些特定细节中的一些的情况下实践本发明的实施方案。在其他情况下,为免模糊本发明的实施方案的基本原理,已熟知的结构和装置以框图形式示出。
[0026] 本发明的一个实施方案包括一种物联网(IoT)平台,开发人员可以利用该平台来设计和构建新的IoT装置及应用。具体地讲,一个实施方案包括用于IoT装置的基础硬件/软件平台,该平台包括预定义的网络协议栈和IoT中心,IoT装置通过该IoT中心连接到互联网。此外,一个实施方案包括IoT服务,可以通过该IoT服务如下所述地访问和管理IoT中心和连接的IoT装置。此外,IoT平台的一个实施方案包括用以访问和配置IoT服务、中心和连接的装置的IoT应用或Web应用(例如,在客户端装置上执行)。现有的在线零售商和其他网站运营商可以利用本文所述的IoT平台容易地为现有用户群提供独特的IoT功能。
[0027] 图1A示出了其上可以实现本发明的实施方案的架构平台的概览。具体地讲,图示实施方案包括多个IoT装置101-105,这些IoT装置通过本地通信信道130通信地连接到中央IoT中心110,该中央IoT中心本身通过互联网220通信地连接到IoT服务120。IoT装置101-105中的每一个最初可以(例如,使用下文描述的配对技术)与IoT中心110配对以使能本地通信信道130中的每一个。在一个实施方案中,IoT服务120包括最终用户数据库122,该最终用户数据库用于维护用户账户信息以及从每个用户的IoT装置收集的数据。例如,如果IoT装置包括传感器(例如,温度传感器、加速度计、热传感器、运动探测器等),则数据库122可以连续更新以存储由IoT装置101-105收集的数据。然后,存储在数据库122中的数据可以通过安装在用户装置135上的IoT应用或浏览器(或通过桌面或其他客户端计算机系统)被最终用户访问,以及通过Web客户端(例如,诸如订阅了IoT服务120的网站130)访问。
[0028] IoT装置101-105可以配备有各种类型的传感器以收集关于自身及其周围环境的信息,并且经由IoT中心110将收集的信息提供给IoT服务120、用户装置135和/或外部网站130。IoT装置101-105中的一些可以响应于通过IoT中心110发送的控制命令来执行指定的功能。下文提供由IoT装置101-105收集的信息以及控制命令的多种具体示例。在下文描述的一个实施方案中,IoT装置101是被设计为记录用户选择并将用户选择发送到IoT服务120和/或网站的用户输入装置。
[0029] 在一个实施方案中,IoT中心110包括蜂窝无线电装置,以经由诸如4G(例如,移动WiMAX、LTE)或5G蜂窝数据服务的蜂窝服务115建立到互联网220的连接。作为另外一种选择或除此之外,IoT中心110可以包括WiFi无线电装置,以通过将IoT中心110连接到互联网(例如,经由向最终用户提供互联网服务的互联网服务提供商)的WiFi接入点或路由器116建立WiFi连接。当然,应当注意,本发明的基本原理不限于任何特定类型的通信信道或协议。
[0030] 在一个实施方案中,IoT装置101-105是能够使电池电量长时间(例如,数年)运行的超低功率装置。为了节省功率,可以使用低功率无线通信技术诸如蓝牙低功耗(LE)来实现本地通信信道130。在该实施方案中,IoT装置101-105中的每一个和IoT中心110配备有蓝牙LE无线电装置和协议栈。
[0031] 如上所述,在一个实施方案中,该IoT平台包括在用户装置135上执行以允许用户访问和配置所连接的IoT装置101-105、IoT中心110和/或IoT服务120的IoT应用或Web应用。在一个实施方案中,该应用或Web应用可以由网站130的运营者设计为向其用户群提供IoT功能。如图所示,该网站可以维护包含与每个用户相关的账户记录的用户数据库131。
[0032] 图1B示出了用于多个IoT中心110-111,190的附加连接选项。在该实施方案中,单个用户可以在单个用户驻地180(例如,用户的家或工作地点)处现场安装有多个中心110-111。可以这样做来(例如)扩展连接所有IoT装置101-105所需的无线范围。如图所示,如果用户具有多个中心110,111,则它们可以经由本地通信信道(例如,Wifi、以太网、电线网络等)连接。在一个实施方案中,中心110-111中的每一个可以通过蜂窝连接115或WiFi连接
116(图1B中未明确示出)来建立与IoT服务120的直接连接。作为另外一种选择或除此之外,IoT中心中的一者诸如IoT中心110可以充当“主”中心,其向用户驻地180上的所有其他IoT中心诸如IoT中心111提供连接性和/或本地服务(如连接IoT中心110和IoT中心111的虚线所示)。例如,主IoT中心110可以是建立与IoT服务120的直接连接的唯一IoT中心。在一个实施方案中,只有“主”IoT中心110配备有蜂窝通信接口以建立与IoT服务120的连接。这样,IoT服务120和其他IoT中心111之间的所有通信将流经主IoT中心110。作为这个色,主IoT中心110可以具有附加的程序代码,以对在其他IoT中心111和IoT服务120之间交换的数据执行过滤操作(例如,在可能时,本地服务于一些数据请求)。
[0033] 不管IoT中心110-111如何连接,在一个实施方案中,IoT服务120将逻辑地将中心与用户相关,并且将所有附接的IoT装置101-105组合在能经由具有安装的应用135的用户装置访问的单个综合性用户界面(和/或基于浏览器的界面)下。
[0034] 在该实施方案中,主IoT中心110和一个或多个从属IoT中心111可以通过本地网络连接,该本地网络可以是WiFi网络116、以太网和/或使用电力线通信(PLC)网络(例如,其中网络的全部或部分通过用户的电力线运行)。另外,对于IoT中心110-111,IoT装置101-105中的每一个可以使用诸如WiFi、以太网、PLC或蓝牙LE等等的任何类型的本地网络信道与IoT中心110-111互连。
[0035] 图1B还示出了安装在第二用户驻地181处的IoT中心190。几乎无限数量的这种IoT中心190可以被安装和配置,以收集来自世界各地的用户驻地处IoT装置191-192的数据。在一个实施方案中,可以为同一用户配置两个用户驻地180-181。例如,一个用户驻地180可以是用户的主要住宅,并且另一个用户驻地181可以是用户的度假屋。在这种情况下,IoT服务120将逻辑地将IoT中心110-111,190与用户相关,并将所有附接的IoT装置101-105,191-
192组合在能经由具有安装的应用135的用户装置访问的单个综合性用户界面(和/或基于浏览器的界面)下。
[0036] 如图2所示,IoT装置101的一个示例性实施方案包括用于存储程序代码和数据201-203的存储器210、以及用于执行程序代码和处理数据的低功率微控制器200。存储器
210可以是诸如动态随机存取存储器(DRAM)的易失性存储器,或者可以是诸如闪存存储器的非易失性存储器。在一个实施方案中,非易失性存储器可用于永久存储,并且易失性存储器可用于在运行时执行程序代码和数据。此外,存储器210可以集成在低功率微控制器200内,或者可以经由总线或通信结构耦接到低功率微控制器200。本发明的基本原理不限于存储器210的任何特定实现方式。
[0037] 如图所示,所述程序代码可以包括定义要由IoT装置201执行的一组应用特定的功能的应用程序代码203、以及包括可由IoT装置101的应用开发人员利用的一组预定义构建块的库代码202。在一个实施方案中,库代码202包括实现IoT装置所需的一组基本功能,诸如用于使得能够实现每个IoT装置101和IoT中心110之间的通信的通信协议栈201。如上所述,在一个实施方案中,通信协议栈201包括蓝牙LE协议栈。在该实施方案中,蓝牙LE无线电装置和天线207可以被集成在低功率微控制器200内。然而,本发明的基本原理不限于任何特定的通信协议。
[0038] 图2中所示的具体实施方案还包括用以接收用户输入并向低功率微控制器提供该用户输入的多个输入装置或传感器210,低功率微控制器根据应用代码203和库代码202处理该用户输入。在一个实施方案中,输入装置中的每一个包括用于向最终用户提供反馈的LED 209。
[0039] 另外,图示实施方案包括用于向低功率微控制器供电的电池208。在一个实施方案中,使用不可充电的钮扣电池。然而,在另选的实施方案中,可以使用集成的可充电电池(例如,通过将IoT装置连接到AC电源(未示出)来充电)。
[0040] 还提供用于产生音频的扬声器205。在一个实施方案中,低功率微控制器299包括用于解码压缩音频流(例如,诸如MPEG-4/高级音频编码(AAC)流)以在扬声器205上生成音频的音频解码逻辑部件。作为另外一种选择,低功率微控制器200和/或应用代码/数据203可以包括数字采样的音频片段,以在用户经由输入装置210输入选择时向最终用户提供言语反馈。
[0041] 在一个实施方案中,基于IoT装置101被设计用于的特定应用,可以在IoT装置101上包括一个或多个其他/替代的I/O装置或传感器250。例如,可以包括环境传感器以测量温度、压力、湿度等。如果将IoT装置用作安全装置,则可以包括安全传感器和/或门开启器。当然,这些示例仅仅是为了举例说明的目的而提供的。本发明的基本原理不限于任何特定类型的IoT装置。事实上,考虑到配备有库代码202的低功率微控制器200的高可编程性质,应用开发人员可以容易地开发新的应用代码203和新的I/O装置250以对于几乎任何类型的IoT应用与低功率微控制器交互。
[0042] 在一个实施方案中,低功率微控制器200还包括用于存储加密密钥的安全密钥存储装置,该加密密钥用于加密通信和/或生成签名。作为另外一种选择,密钥可以被保护在用户身份模块(SIM)中。
[0043] 在一个实施方案中,包括唤醒接收器207以将IoT装置从几乎不消耗功率的超低功率状态中唤醒。在一个实施方案中,唤醒接收器207被配置为响应于从如图3所示的配置在IoT中心110上的唤醒发射器307接收到的唤醒信号来使IoT装置101退出该低功率状态。具体地讲,在一个实施方案中,发射器307和接收器207一起形成电谐振变压器电路,诸如特斯拉线圈。在操作中,当中心110需要将IoT装置101从极低功率状态唤醒时,能量经由射频信号从发射器307发送到接收器207。由于此能量传递,IoT装置101可以被配置成在处于低功率状态时几乎不消耗功率,因为它不需要连续地“监听”来自中心的信号(如使用允许装置经由网络信号被唤醒的网络协议的情况那样)。更确切地说,IoT装置101的微控制器200可以被配置为通过使用从发射器307以电学方式发送到接收器207的能量而在被有效地掉电之后被唤醒。
[0044] 如图3所示,IoT中心110还包括用于存储程序代码和数据305的存储器317、以及用于执行程序代码和处理数据的硬件逻辑部件301诸如微控制器。广域网(WAN)接口302和天线310将IoT中心110连接到蜂窝服务115。作为另外一种选择,如上所述,IoT中心110还可以包括本地网络接口(未示出),诸如WiFi接口(和WiFi天线)或以太网接口,用于建立局域网通信信道。在一个实施方案中,硬件逻辑部件301还包括用于存储加密密钥的安全密钥存储装置,该加密密钥用于加密通信和生成/验证签名。作为另外一种选择,密钥可以被保护在用户身份模块(SIM)中。
[0045] 本地通信接口303和天线311建立与IoT装置101-105中的每一个的本地通信信道。如上所述,在一个实施方案中,本地通信接口303/天线311实施蓝牙LE标准。然而,本发明的基本原理不限于用于建立与IoT装置101-105的本地通信信道的任何具体协议。虽然在图3中被示出为单独的单元,但WAN接口302和/或本地通信接口303可以嵌入在与硬件逻辑部件
301相同的芯片内。
[0046] 在一个实施方案中,程序代码和数据包括通信协议栈308,该协议栈可以包括分开的栈来用于通过本地通信接口303和WAN接口302进行通信。此外,可以将装置配对程序代码和数据306存储在存储器中以允许IoT中心与新的IoT装置配对。在一个实施方案中,为每个新的IoT装置101-105分配唯一代码,在配对过程中将该唯一代码传送到IoT中心110。例如,该唯一代码可以嵌入在IoT装置上的条形码中,并且可以由条形码读取器106读取,或者可以通过本地通信信道130传送。在替代实施方案中,唯一ID代码可以例如经由射频ID(RFID)或近场通信(NFC)从IoT装置发送,并且IoT中心具有合适的接收器,以便当IoT装置101在IoT中心110的几英寸范围内移动时检测代码。
[0047] 在一个实施方案中,一旦已经传送该唯一ID,IoT中心110就可以通过以下方式来验证该唯一ID:查询本地数据库(未示出)、执行散列来验证该代码是否可接受、以及/或者与IoT服务120、用户装置135和/或网站130通信来校验该ID代码。在一个实施方案中,一旦经校验,IoT中心110就和IoT装置101配对并且将配对数据存储在存储器317中(如上所述,该存储器可以包括非易失性存储器)。一旦配对完成,IoT中心110就可以与IoT装置101连接以执行本文所述的各种IoT功能。
[0048] 在一个实施方案中,运行IoT服务120的组织可以提供IoT中心110和基本硬件/软件平台,以允许开发人员容易地设计新的IoT服务。具体地讲,除了IoT中心110之外,还可以为开发人员提供软件开发工具包(SDK)来更新在中心110内执行的程序代码和数据305。另外,对于IoT装置101,SDK可以包括针对基础IoT硬件(例如,图2所示的低功率微控制器200和其他部件)设计的一组广泛的库代码202以有利于设计各种不同类型的应用101。在一个实施方案中,SDK包括开发人员仅需要在其中为IoT装置指定输入和输出的图形设计界面。已经为开发人员准备好了所有联网代码,包括允许IoT装置101连接到中心110和服务120的通信栈201。此外,在一个实施方案中,SDK还包括用于促进为移动装置(例如,iPhone和Android装置)设计应用的库代码基。此外,在一个实施方案中,SDK还包括用于促进驻留在IOT服务120或网站130内的应用和API的设计的库代码基。
[0049] 在一个实施方案中,IoT中心110管理IoT装置101-105和IoT服务120之间的连续双向数据流。在需要实时更新到IoT装置101-105/从这些IoT装置更新的情况下(例如,在用户需要查看安全装置或环境读数的当前状态的情况下),IoT中心可以保持打开的TCP套接字以提供对用户装置135和/或外部网站130的定期更新。用于提供更新的具体联网协议可以根据底层应用的需求进行调整。例如,在某些情况下,如果具有连续双向流可能没有意义,则可以使用简单的请求/响应协议来在需要时收集信息。
[0050] 在一个实施方案中,IoT中心110和IoT装置101-105都可以通过网络自动升级。具体地讲,当IoT中心110有新的更新可用时,它可以自动地从IoT服务120下载并安装此更新。它可以首先将更新的代码复制到本地存储器中,运行并验证此更新,然后替换较旧的程序代码。类似地,当IoT装置101-105中的每一个有更新可用时,最初可以由IoT中心110下载这些更新并将其推送到IoT装置101-105中的每一个。然后,每个IoT装置101-105可以采用类似于上述用于IoT中心的方式应用更新,并将更新的结果报告回IoT中心110。如果更新成功,则IoT中心110可以从其存储器中删除此更新,并记录安装在每个IoT装置上的最新的代码版本(例如,使得它可以继续检查每个IoT装置是否有新的更新)。
[0051] 在一个实施方案中,IoT中心110通过A/C电源供电。具体地讲,IoT中心110可以包括具有变压器的供电单元390,其中变压器用于将通过A/C电源线提供的A/C电压转换为较低的DC电压。
[0052] 图4A示出了使用IoT系统执行通用远程控制操作的本发明的一个实施方案。具体地讲,在该实施方案中,一组IoT装置101-103分别配备有红外(IR)和/或射频(RF)增强器401-403,用于发送远程控制代码以控制各种不同类型的电子设备,包括空调/加热器430、照明系统431和视听设备432等等。在图4A所示的实施方案中,IoT装置101-103还分别配备有用于检测其控制的装置的操作的传感器404-406,如下所述。
[0053] 例如,IoT装置101中的传感器404可以是用于感测当前温度/湿度并基于当前所需温度响应性地控制空调/加热器430的温度和/或湿度传感器。在该实施方案中,空调/加热器430被设计为经由远程控制装置(通常是其自身中嵌入有温度传感器的远程控制器)进行控制。在一个实施方案中,用户经由安装在用户装置135上的应用或浏览器为IoT中心110提供所需温度。在IoT中心110上执行的控制逻辑部件412接收来自传感器404的当前温度/湿度数据,并且响应性地将命令发送到IoT装置101,以根据所需温度/湿度控制IR/RF增强器401。例如,如果温度低于所需温度,那么控制逻辑部件412可以经由IR/RF增强器401向空调/加热器发送命令以升高温度(例如,通过关闭空调或打开加热器)。命令可包括存储在IoT中心110上的数据库413中的必要的远程控制代码。作为另外一种选择或除此之外,IoT服务421可以实现控制逻辑部件421,以基于指定的用户偏好和存储的控制代码422控制电子设备430-432。
[0054] 所示示例中的IoT装置102用于控制照明431。具体地讲,IoT装置102中的传感器405可以是被配置为检测由灯具431(或其他照明设备)产生的光的当前亮度的光传感器或光电探测器。用户可以经由用户装置135为IoT中心110指定期望的照明平(包括对打开或关闭的指示)。作为响应,控制逻辑部件412将向IR/RF增强器402发送命令以控制灯431的当前亮度水平(例如,如果当前亮度过低则增加照明,或者如果当前亮度过高则减少照明;或者仅打开或关闭灯)。
[0055] 所示示例中的IoT装置103被配置为控制视听设备432(例如,电视、A/V接收器、有线/卫星接收器、AppleTVTM等)。IoT装置103中的传感器406可以是用于检测当前环境音量水平的音频传感器(例如,麦克和相关逻辑)和/或用于基于电视生成的光(例如,通过测量指定频谱内的光)来检测电视是开启还是关闭的光传感器。作为另外一种选择,传感器406可包括连接到视听设备的温度传感器,以基于检测到的温度来检测音频设备是开启还是关闭。再次,响应于经由用户装置135的用户输入,控制逻辑部件412可以经由IoT装置103的IR增强器403向视听设备发送命令。
[0056] 应当指出的是,上述仅仅是本发明的一个实施方案的示例性示例。本发明的基本原理不限于由IoT装置控制的任何特定类型的传感器或设备。
[0057] 在IoT装置101-103经由蓝牙LE连接耦接到IoT中心110的实施方案中,传感器数据和命令通过蓝牙LE信道发送。然而,本发明的基本原理不限于蓝牙LE或任何其他通信标准。
[0058] 在一个实施方案中,控制每个电子设备件所需的控制代码存储在IoT中心110上的数据库413和/或IoT服务120上的数据库422中。如图4B所示,针对在IoT服务120上维护的不同设备件,可以将控制代码从控制代码主数据库422提供给IoT中心110。最终用户可以指定将通过在用户装置135上执行的应用或浏览器进行控制的电子(或其他)设备的类型,并且作为响应,IoT中心上的远程控制代码学习模块491可以从IoT服务120上的远程控制代码数据库492检索所需的IR/RF代码(例如,使用唯一ID识别每个电子设备件)。
[0059] 此外,在一个实施方案中,IoT中心110配备有IR/RF接口490,以允许远程控制代码学习模块491直接从随电子设备提供的原始远程控制器495“学习”新的远程控制代码。例如,如果随空调430提供的原始远程控制器的控制代码未包括在远程控制数据库中,则用户可以经由用户装置135上的应用/浏览器与IoT中心110进行交互,以教导IoT中心110由原始远程控制器生成的各种控制代码(例如,升高温度、降低温度等)。一旦学习了远程控制代码,这些代码可以存储在IoT中心110上的控制代码数据库413中和/或发送回到IoT服务120以包括在中央远程控制代码数据库492中(并且随后被其他用户用于同一空调单元430)。
[0060] 在一个实施方案中,IoT装置101-103中的每一个具有极小的形状因子,并且可以使用双面胶带、小钉子、磁性附件等将其固定到它们各自的电子设备430-432上或附近。为了控制设备件如空调430,希望将IoT装置101放置得足够远,使得传感器404可以准确地测量家中的环境温度(例如,将IoT装置直接放在空调上将导致当空调器运行时温度测量值过低,或者当加热器运行时温度测量值过高)。相比之下,用于控制照明的IoT装置102可以放置在照明器具431上或附近,以便传感器405检测当前的照明水平。
[0061] 除了提供所描述的一般控制功能之外,IoT中心110和/或IoT服务120的一个实施方案向最终用户发送与每个电子设备件的当前状态相关的通知。然后可以在用户的移动装置135的显示器上显示通知,该通知可以是文本消息和/或特定于应用的通知。例如,如果用户的空调已打开很长时间但温度没有改变,那么IoT中心110和/或IoT服务120可以向用户发送空调不能正常工作的通知。如果用户不在家(这可以通过运动传感器或基于当前检测到的用户位置来检测),并且传感器406指示视听设备430已开启,或者传感器405指示灯已点亮,则可以向用户发送通知,询问用户是否想要关闭视听设备432和/或灯431。对于任何设备类型,可能会发送相同类型的通知。
[0062] 一旦用户接收到通知,他/她可以经由用户装置135上的应用或浏览器远程控制电子设备430-432。在一个实施方案中,用户装置135是触摸屏装置,并且应用或浏览器通过用于控制设备430-432的用户可选择的按钮显示远程控制器的图像。在接收到通知时,用户可以打开图形远程控制器并关闭或调整各种不同的设备件。如果经由IoT服务120连接,用户的选择可以从IoT服务120转发至IoT中心110,IoT中心之后将经由控制逻辑部件412来控制设备。作为另外一种选择,用户输入可以从用户装置135直接发送至IoT中心110。
[0063] 在一个实施方案中,用户可以对IoT中心110上的控制逻辑部件412进行编程,以执行关于电子设备430-432的各种自动控制功能。除了如上所述保持期望的温度、亮度水平和音量水平之外,如果检测到某些条件,则控制逻辑部件412可以自动关闭电子设备。例如,如果控制逻辑部件412检测到用户不在家并且空调器不起作用,则其可以自动关闭空调。类似地,如果用户不在家,并且传感器406指示视听设备430已开启或者传感器405指示灯已点亮,那么控制逻辑部件412可以经由IR/RF增强器403和402自动发送命令,以分别关闭视听设备和灯。
[0064] 图5示出了配备有用于监视电子设备530-531的传感器503-504的IoT装置104-105的附加实施方案。具体地讲,该实施方案的IoT装置104包括温度传感器503,该温度传感器可放置在炉子530上或附近,以检测炉子何时开启。在一个实施方案中,IoT装置104将通过温度传感器503测得的当前温度发送到IoT中心110和/或IoT服务120。如果炉子被确定为开启超过阈值时间段(例如,基于在该时间段期间测得的温度),那么控制逻辑部件512可以向最终用户装置135发送通知,告知用户炉子530是开启的。在一个实施方案中,最终用户装置135上的基于应用或基于浏览器的代码显示该通知,并为用户提供控制炉子530的能力(例如,发送用于关闭炉子的命令)。
[0065] 此外,在一个实施方案中,IoT装置104可包括控制模块501,以响应于从用户接收到指令而关闭炉子或自动关闭炉子(如果控制逻辑部件512被用户编程为这样做)。在一个实施方案中,控制逻辑部件501包括用于切断炉子530的电或气的开关。然而,在其他实施方案中,控制逻辑部件501可以集成在炉子本身内。
[0066] 图5还示出了具有运动传感器504的IoT装置105,所述运动传感器用于检测某些类型的电子设备诸如洗衣机和/或烘干机的运动。另一种可用传感器是用于检测环境音量水平的音频传感器(例如,麦克风和逻辑部件)。与上述其他实施方案一样,如果满足某些指定条件,则该实施方案可以向最终用户发送通知(例如,如果长时间检测到运动,则指示洗衣机/烘干机未关闭)。虽然在图5中未示出,但IoT装置105还可以配备有控制模块以自动关闭洗衣机/烘干机531(例如,通过关闭电/气)和/或响应于用户输入而进行关闭。
[0067] 在一个实施方案中,具有控制逻辑部件和开关的第一IoT装置可被配置为关闭用户家中的所有电源,并且具有控制逻辑部件和开关的第二IoT装置可被配置为关闭用户家中的所有气。然后具有传感器的IoT装置可以被定位在用户家中的由电或气供能的设备上或附近。如果用户被通知特定设备件已经开启(例如,炉子530),则用户可以发送命令以关闭家中的所有电或气以防止损坏。作为另外一种选择,IoT中心110和/或IoT服务120中的控制逻辑部件512可被配置为在这种情况下自动关闭电或气。
[0068] 在一个实施方案中,IoT中心110和IoT服务120以周期性间隔进行通信。如果IoT服务120检测到与IoT中心110的连接已丢失(例如,由于在指定持续时间内未能从IoT中心接收到请求或响应),它会将该信息传送到最终用户装置135(例如,通过发送文本消息或特定于应用的通知)。该功能在图6中以图形方式示出,其中示出了IoT中心110和IoT服务120之间的连接已被禁用。IoT服务120上的连接监视和通知逻辑部件600检测到连接已经被禁用,并且作为响应,向最终用户装置135发送通知(例如,通过蜂窝通信信道、WiFi或由装置135使用的任何其他通信信道),告知用户连接状态。具体地讲,在一个实施方案中,连接监视逻辑部件检测IoT服务与IoT中心之间的第一通信信道何时变得无效,并且通知逻辑部件响应于连接监视逻辑部件检测到第一通信信道已变得无效而向用户的数据处理装置135发送通知。
[0069] 然后,用户可以采取步骤来确定连接问题的原因。在IoT中心经由蜂窝网络或WiFi连接的实施方案中,用户可能只需重新启动IoT中心装置110。在一个实施方案中,如果连接监视和通知逻辑部件600在指定时间段内未接收到来自IoT中心的通信,则可以通过尝试确定中心110的状态来查验该中心。在若干次失败的尝试(即,没有来自中心的响应)之后,它可以向最终用户装置135发送通知。
[0070] 在IoT中心经由蜂窝网络和用户家中的宽带连接进行连接的实施方案中,该机制可用于检测任一连接的故障,并且可以使用剩余的良好的冗余连接来维持与IoT中心110的通信。
[0071] IoT中心110的一个实施方案以非常紧凑的形状因子(例如,手机充电器的大小)实现。例如,IoT中心110可以被封装成1.5英寸(或更小)的立方体。还可以想到各种另选的尺寸,例如1-2英寸之间(或更小)的深度和1-3英寸之间的高度/长度,或具有2英寸或更小的侧边的任何立方体。
[0072] 图7A至图7C示出了其中IoT中心被集成到小封装件中的一个具体实施方案,该小封装件被设计为经由A/C输入接口702直接插入A/C插座中。以这种方式,IoT中心110可以策略性地定位,以便在用户家中存在电源插座的任何位置实现理想的接收。在一个实施方案中,IoT中心110包括用于将高电压A/C输入转换为较低电压D/C信号的变压器。尽管具有小的形状因子,但在一个实施方案中,IoT中心110包括本文所述的用于与IoT服务120和多个IoT装置101-105连接的所有特征部。例如,虽然在图7A至图7C中未明确示出,但在一个实施方案中,IoT中心110可包括用于与IoT装置和IoT服务通信的多个通信接口(例如,天线和软件)。在一个实施方案中,IoT中心110包括电力线通信(PLC)或用于通过A/C电源线与IoT装置101-105建立通信的类似的网络接口。
[0073] 另外,图7A至图7C所示的IoT中心的实施方案配备有发光二极管(LED),该发光二极管除了向用户通知中心110的当前状态之外,还可用于夜灯。因此,用户可以将IoT中心放置在走廊、浴室或儿童房中,并将中心用于夜灯/IoT中心装置双用途。
[0074] 在一个实施方案中,用户可以经由用户装置135上的应用或浏览器上的编程界面来对夜灯特征进行编程。例如,用户可以将夜灯编程为在晚上的特定时间打开并在早上的特定时间关闭。此外,在一个实施方案中,将不同的独立控制的有色LED集成在IoT中心中。用户可以在白天和晚上的不同时间对将在IoT中心上照明的颜色进行编程。
[0075] 一旦被编程,LED 701可以通过IoT中心的集成低功率uC 200打开/关闭。在一个实施方案中,IoT中心具有集成光电探测器,以响应于环境亮度降低到低于指定阈值而打开夜灯。此外,在一个实施方案中,IoT中心具有一个或多个集成USB端口710,以用于对其他装置(例如,诸如用户的移动装置135)进行充电。当然,本发明的基本原理不限于具有集成USB充电器的IoT中心110。
[0076] 图8示出了根据本发明的一个实施方案的方法。在801处,IoT装置被定位/配置在待控制的设备上或附近。如上所述,在一个实施方案中,IoT装置配备有双面胶带,以使用户能够容易地将IoT装置附连到各种类型的设备上。作为另外一种选择或除此之外,每个IoT装置可包括一个或多个安装孔,可将小钉子或螺钉插入安装孔中以将IoT装置附连到壁或其它表面上。此外,一些IoT装置可包括磁性材料以允许将IoT装置附连到金属表面上。
[0077] 一旦IoT装置被附连到适当的位置,可以在802处经由用户装置135和IoT中心110对其进行编程。例如,用户可以通过安装在用户装置135上的应用或浏览器(直接地或通过IoT服务120)来连接到IoT中心110。应用或浏览器可执行的代码可包括允许用户对每个IoT装置进行识别和编程的用户界面。一旦选择了IoT装置,例如,可以向用户提供可供选择的不同类型的设备的列表(例如,不同型号的可远程控制的空调/加热器、视听设备等)。一旦选择了正确的设备,远程控制代码如上所述存储在IoT中心上,并发送到IoT装置上的IR/RF增强器,以便在803处控制设备。此外,如上所述,各种自动控制功能可以通过IoT中心实现。
[0078] 在本发明的一个实施方案中,IoT服务120可以与多个小区运营商901达成协议,以提供与不同地理区域的IoT中心110的连接性。例如,在美国,IoT服务120可以与Verizon和AT&T达成协议,以提供IoT中心连接性。因此,IoT中心110可以位于由两个或更多个支持的小区运营商提供服务的位置中。
[0079] 如图9所示,在本发明的一个实施方案中,IoT中心901包括用于在两个或更多个可用小区运营商915-916之间进行选择的蜂窝运营商选择逻辑部件901。在一个实施方案中,小区运营商选择逻辑部件用一组规则918进行编程,用于在两个或更多个小区运营商915-916之间进行选择。一旦选择了特定的小区运营商,小区运营商选择逻辑部件901将指示IoT中心110的无线电/网络栈902与该小区运营商连接。
[0080] 可实现各种不同类型的选择规则918。举例来说,如果与第二小区运营商916相比,IoT服务120与第一小区运营商915达成更有利的协议(例如,较低的商定速率/成本912),则可以假设所有其他变量相等或在指定的阈值范围内(例如,假设第二小区运营商的信号强度足够)通过一个规则简单地连接第一小区运营商915。
[0081] 在一个实施方案中,通过小区运营商选择逻辑部件901实现的选择规则918可以将与小区运营商连接性和成本有关的其他变量计算在内,包括例如在IoT中心110处测得的每个小区运营商915-916处的当前或历史信号强度911。例如,即使IoT服务120如上所述与第一小区运营商915达成更有利的协议,但如果第一运营商的信号强度低于指定阈值,小区运营商选择逻辑部件901仍然可以连接到第二小区运营商916。
[0082] 类似地,小区运营商选择逻辑部件901可以在作出决策时评估每个小区运营商915-916的可靠性/性能数据913。例如,如果已知第一小区运营商915在特定区域中不可靠并且/或者提供比第二小区运营商916显著更低的性能(例如,降低的数据速率),那么小区运营商选择逻辑部件901可以选择第二小区运营商(尽管与第一小区运营商达成更有利的协议)。在一个实施方案中,可靠性/性能数据913和小区服务信号强度数据911可以由IoT中心110随时间收集。例如,IoT中心110可以连续地监视每个小区运营商915-916的信号强度、连接状态、带宽和其他连接变量,并且可以(至少部分地)基于该记录数据作出连接决策。
[0083] 在一个实施方案中,IoT服务120可以向IoT中心提供更新,该更新包括与现有小区运营商915-916相关的新/更新的选择规则918和/或其已建立协议的新小区运营商。例如,如果IoT服务120与第二小区运营商916之间的协议有所更新,使得通过第二小区运营商916连接的成本较低,则包含该数据的新选择规则918和/或新小区服务速率912可以从IoT服务120发送到IoT中心110。然后,当呈现小区运营商选择决策时,小区运营商选择逻辑部件901可以将这些新的规则/速率计算在内(例如,如果与第二小区运营商916的连接更具成本效益,则倾向于偏好这样做)。
[0084] 在一个实施方案中,IoT中心110可以由IoT服务120预先配置以与所有可用小区运营商915-916连接(即,设置有用户身份模块(SIM)903或连接小区运营商915-916所需的其他认证数据)。在一个实施方案中,可以为多个小区运营商915-916配置单个SIM 903(或其他认证装置)。因此,在选择第一小区运营商915(例如,基于选择规则918和其他变量)之后,如果第一小区运营商915不可用,则IoT中心110可能仍然会降回到第二小区运营商916。类似地,IoT中心110可以响应于当前条件的变化(例如,信号强度降低到第一小区运营商915和/或第二小区运营商916的成本降低)和/或从IoT服务120发送的新选择规则918而从第一小区运营商915切换到第二小区运营商916。
[0085] 一旦为多个运营商915-916配置了IoT中心110,则它可以根据变化的参数在全天内在这些运营商之间动态地切换。例如,与每个蜂窝运营商915-916相关的成本可以在全天内变化(例如,第一运营商915在诸如高峰时段的高度使用期间可能更昂贵,而第二运营商916在晚上可能更昂贵)。类似地,一个运营商的小区塔在白天或晚上的特定时间可能变得超载,导致连接性降低。使用本文所述的技术,小区运营商选择逻辑部件901可以连续地评估这些条件,并且随着条件变化在运营商之间动态地切换。
[0086] 图10示出了根据本发明的一个实施方案的方法。该方法可在图9所示架构的环境内实施,但不限于任何特定的系统架构。
[0087] 在1001处,针对多个小区运营商配置IoT中心,并且用与连接到不同的小区运营商相关的规则对IoT中心进行编程。例如,一个规则可能导致IoT中心连接到第一服务提供商,而不连接到第二服务提供商(所有其他变量相等或在定义的阈值内)。在1002处,收集与小区运营商连接性、成本和/或其他相关变量相关的数据。例如,如上所述,每个小区运营商的信号强度可用于呈现连接决策。
[0088] 在1003处,使用收集的数据执行规则以确定连接IoT中心的主小区运营商。例如,在所有其他变量相等(或在指定阈值范围内)的情况下,IoT中心最初可与较低成本的小区运营商连接。如上所述,初始主小区运营商随后可以响应于从IoT服务发送的条件和/或新的/更新的规则的变化而改变。在1004处,IoT中心与主小区运营商连接,可能使用辅助小区运营商作为回退连接。然后IoT中心可以在1005处等待指定时间段(例如,一小时、一天、一周等),在此期间,IoT中心可以收集与连接性、成本等有关的附加数据。在延迟之后,该过程重复,并且如果规则/数据已发生显著变化,则IoT中心可以在1004处与新的主小区运营商连接。
[0089] 如图11所示,在一个实施方案中,各种不同类型的事件1101,1102-N可以由IoT装置生成并发送到IoT中心110。以举例而非限制的方式,事件1101,1102-N可包括安全事件,诸如用户家中的门或窗口在没有安全码或其他必要的认证的情况下打开、温度达到指定的阈值(例如,指示炉子的燃烧器已开启或指示潜在的火灾)、当用户和用户的家人不在家时触发运动探测器、触发烟雾探测器、喷水器系统上的传感器指示喷水器的运行时间已超过指定时间段、冰箱传感器或食品柜传感器指示用户对于特定食品的使用率较低,等等。
[0090] 在一个实施方案中,IoT服务120和/或一个或多个外部服务1120-1122可以经由API与IoT中心110进行交互以接收由各种IoT装置生成的事件1101,1102-N,并且可以响应于包括向用户1115发送通知(例如,经由用户的移动装置)的事件而采取各种动作。例如,外部杂货店服务可以接收与用户冰箱或食品柜中的不同食物的使用水平相关的事件,并自动更新用户的在线杂货店列表或安排订单。外部安全服务可以接收与用户家中的安全性相关的事件,并且尝试响应于警报而通知用户。如果温度传感器升高到特定阈值以上,则另一个服务可以通知消防部门和/或向用户发送通知。需注意,这些具体示例仅仅是为了举例说明的目的而提供的。本发明的基本原理不限于任何特定类型的事件或事件响应。
[0091] 在一些情况下,由IoT装置生成的事件可以是无害的,并且可以不需要发送到IoT服务120和/或外部服务1120-1122。例如,用户的IoT恒温器装置可以周期性地报告用户家中的当前温度,并且其他IoT装置可以周期性地报告仅指示在可接受阈值范围内的测量值的事件。因此,为了减少通过蜂窝运营商的网络(或经由用户的互联网连接)发送的事件的数量,IoT中心110的一个实施方案包括不会将某些类型的事件转发到IoT服务120和/或外部服务1120-1122的事件过滤器1110。在一个实施方案中,为每个事件1101,1102-N分配指示事件类型的识别代码。基于由IoT服务120和/或最终用户1115提供的一组过滤规则1111(例如,经由应用/浏览器进行配置),通过事件过滤器过滤掉某些事件类型(例如,丢弃或只是不转发),而其他事件类型存储在IoT中心110上并被转发到IoT服务120和/或其他外部服务1120-1122。
[0092] 如上所述,外部服务1120-1122和/或IoT服务120可被配置为通过将通知经由互联网220发送到用户装置而向最终用户通知某些类型的事件。例如,如果温度传感器高于指定阈值,IoT服务120可以将通知发送到最终用户装置,以告知用户有关潜在问题。此外,在某些情况下,IoT中心110可以将通知直接发送给最终用户(除了将事件直接发送给IoT服务120和/或外部服务1120-1122之外)。
[0093] 在一个实施方案中,外部服务1120-1122和IoT服务120利用由IoT中心110暴露的应用编程接口(API)。例如,特定服务可以经由API注册以接收一组特定事件。由于IoT服务120知道每个外部服务1120-1122被配置为接收哪些API(并因此接收哪些事件),因此它可以动态地发送过滤规则更新1111以使得事件过滤器1110只转发已被本身和各种外部服务
1120-1122订阅的那些事件。根据配置,IoT中心110可以维护所有事件(包括未被转发到外部服务的那些事件)的日志,或者可以仅丢弃未转发的事件。
[0094] 在一个实施方案中,IoT服务120包括用于如本文所述根据一组过滤规则来过滤事件的事件过滤器(除了IoT中心110上的事件过滤器1110之外或作为该事件过滤器的代替)。在该实施方案中,每个外部服务1120-1122可以通过由IoT服务120暴露的API来订阅接收某些类型的事件。事件由IoT中心110生成(可通过本地事件过滤器1110过滤),发送到IoT服务
120(可由IoT服务过滤器过滤)并转发到外部服务1120-1122和/或最终用户装置。IoT服务过滤器可以通过与本文所述的IoT中心过滤器类似的方式进行配置(即,仅根据一组过滤规则转发特定类型的事件/通知)。
[0095] 用于如上所述过滤IoT中心110和/或IoT服务120上的事件的技术是有利的,因为它减少了小区运营商的网络和/或用户/服务的互联网连接上的大量不必要的流量。这些实施方案对于用大量IoT装置(并且因此通常为大量事件)完全实现的家庭可能是特别有利的。
[0096] 本发明的一个实施方案收集与每个用户与各种IoT装置的交互相关的用户行为数据,并且响应性地提供根据每个用户的兴趣独特地定制的目标内容更新。图12示出了一个示例性实施方案,其中两个用户1201-1202通过IoT中心110上的IoT装置控制逻辑部件412来控制家中的IoT装置101-102。尽管为了简单起见仅示出了两个IoT装置101-102和两个用户1201-1202,但是可存在经由IoT中心110通信地耦接的更多IoT装置和/或用户。如上所述,用户1201-1201可以经由安装在每个用户的数据处理装置(例如,智能电话、个人计算机等)上的应用或浏览器与IoT装置101-102交互。如上所述,应用可以专门设计成与IoT服务120和/或IoT中心110进行交互,以允许用户查看由各种IoT装置101-102提供的数据并控制IoT装置101-102。
[0097] 在一个实施方案中,在IoT中心110上执行的用户行为数据收集逻辑部件1200监视和收集每个用户所查看的信息(例如,由各种IoT装置101-102提供的信息)以及由每个用户控制的IoT装置。例如,两个用户1201-1202中的一个可以是园丁,并且可以周期性地查看与花园中消耗的水量相关的数据(通过IoT装置上的传感器收集)。该用户还可以经由IoT装置来控制喷水器系统,例如,通过对IoT装置控制器412进行编程以控制IoT装置,以便自动打开和关闭喷水器系统。另一个用户可能不参与园艺,但可以在家里洗衣和/或烹饪。
[0098] 与这些活动中的每一个相关的信息可以通过用户行为数据收集逻辑部件1200来收集,以生成每个用户的用户配置文件。例如,在一个实施方案中,行为数据从IoT中心110发送到IoT服务120,在其中进行分析以确定每个用户的偏好。然后可以根据这些偏好将目标内容发送到每个单独的用户1201-1202。例如,园艺用户可以接收与园艺用品销售有关的信息并且烹饪用户可以接收与厨房用具和/或食谱相关的信息。在一个实施方案中,IoT服务120的所有者/操作员可以与在线广告公司达成协议,以生成用于传输到每个用户数据处理装置的目标信息。在一个实施方案中,IoT服务120将用户行为数据发送到一个或多个外部服务1120-1122,然后所述外部服务向最终用户的数据处理装置生成目标通知和内容。
[0099] 在一个实施方案中,用户行为数据也直接从IoT服务120或外部服务1120-1122之一收集。例如,用户在IoT系统的环境之外的购买和其他活动可以在IoT服务120和/或外部服务1120-1122处记录,并且可以用作分析的一部分以确定目标通知/内容。
[0100] 这种类型的微定位先前尚未执行,因为通过本文所述的IoT系统捕获的特定实际行为先前不可用。例如,当前目标广告基于用户的浏览历史和/或购买历史,但是没有与用户的实际活动相关的数据可用(例如,诸如园艺、烹饪和家庭维护)。当如本文所述向最终用户提供目标信息时,这样的数据可能是特别有利的,因为它基于用户的与特定产品和/或服务相关的实际活动。
[0101] 在一个实施方案中,每个IoT装置101的低功率微控制器200和IoT中心110的低功率逻辑部件/微控制器301包括用于存储由下述实施方案使用的加密密钥的安全密钥存储装置(参见例如图13至图15和相关文本)。作为另外一种选择,密钥可以被保护在如下所述的用户身份模块(SIM)中。
[0102] 图13示出了使用公共密钥基础结构(PKI)技术和/或对称密钥交换/加密技术加密IoT服务120、IoT中心110和IoT装置101-102之间的通信的高级架构。
[0103] 首先将描述使用公共/私有密钥对的实施方案,其次是使用对称密钥交换/加密技术的实施方案。具体地讲,在使用PKI的实施方案中,唯一的公共/私有密钥对与每个IoT装置101-102、每个IoT中心110和IoT服务120相关。在一个实施方案中,当建立新的IoT中心110时,其公共密钥被提供给IoT服务120,并且当建立新的IoT装置101时,其公共密钥被提供给IoT中心110和IoT服务120。下面描述用于在装置之间安全地交换公共密钥的各种技术。在一个实施方案中,所有公共密钥都由所有接收装置已知的主密钥(即,证书形式)签署,使得任何接收装置可以通过验证签名来验证公共密钥的有效性。因此,这些证书将会交换,而不仅仅是交换原始公共密钥。
[0104] 如图所示,在一个实施方案中,每个IoT装置101,102分别包括用于安全地存储每个装置的私有密钥的安全密钥存储装置1301,1303。然后,安全性逻辑部件1302,1304利用安全地存储的私有密钥来执行本文所述的加密/解密操作。类似地,IoT中心110包括用于存储IoT中心私有密钥和IoT装置101-102和IoT服务120的公共密钥的安全存储装置1311;以及用于使用密钥执行加密/解密操作的安全性逻辑部件1312。最后,IoT服务120可包括用于安全地存储其自己的私有密钥、各种IoT装置和IoT中心的公共密钥的安全存储装置1321,以及用于使用密钥加密/解密与IoT中心和装置的通信的安全性逻辑部件1313。在一个实施方案中,当IoT中心110从IoT装置接收到公共密钥证书时,它可以对此证书进行验证(例如,通过如上所述使用主密钥验证签名),并然后从其中提取公共密钥并将该公共密钥存储在其安全密钥存储装置1311中。
[0105] 举例来说,在一个实施方案中,当IoT服务120需要向IoT装置101发送命令或数据时(例如,解锁门的命令、读取传感器的请求、要由IoT装置处理/显示的数据等),安全性逻辑部件1313使用IoT装置101的公共密钥对数据/命令进行加密,以生成加密的IoT装置数据包。在一个实施方案中,然后它使用IoT中心110的公共密钥加密IoT装置数据包,以生成IoT中心数据包,并将该IoT中心数据包发送到IoT中心110。在一个实施方案中,服务120用其私有密钥或上述主密钥对加密的消息进行签署,使得装置101可以验证其从可信来源接收到未被改变的消息。然后,装置101可以使用对应于私有密钥和/或主密钥的公共密钥来验证签名。如上所述,可使用对称密钥交换/加密技术代替公共密钥/私有密钥加密。在这些实施方案中,可以向每个装置提供用于加密和验证签名的相同对称密钥的副本,而不是单独地存储一个密钥并向其他装置提供对应的公共密钥。对称密钥算法的一个示例是高级加密标准(AES),但本发明的基本原理不限于任何类型的特定对称密钥。
[0106] 使用对称密钥实现方式,每个装置101达成安全密钥交换协议以与IoT中心110交换对称密钥。可使用安全密钥预置协议诸如动态对称密钥预置协议(DSKPP)经由安全通信信道交换密钥(参见例如请求注解(RFC)6063)。然而,本发明的基本原理不限于任何特定密钥预置协议。
[0107] 一旦交换对称密钥,它们可被每个装置101和IoT中心110用于加密通信。类似地,IoT中心110和IoT服务120可以执行安全对称密钥交换,并然后使用所交换的对称密钥加密通信。在一个实施方案中,新的对称密钥在装置101和中心110之间以及在中心110和IoT服务120之间周期性地交换。在一个实施方案中,通过装置101、中心110和服务120之间的每个新通信会话交换新的对称密钥(例如,为每个通信会话生成新的密钥并安全地进行交换)。在一个实施方案中,如果IoT中心的安全模块1312受到信任,则服务120可以与中心安全模块1312协商会话密钥,并然后安全模块1312将会与每个装置120协商会话密钥。然后,在重新加密朝向装置101的传输之前,来自服务120的消息将在中心安全模块1312中被解密和验证。
[0108] 在一个实施方案中,为了防止影响中心安全模块1312,可以在安装时在装置101和服务120之间协商一次性(永久)安装密钥。当向装置101发送消息时,服务120首先可以使用该装置安装密钥加密/MAC,然后使用中心的会话密钥加密/MAC。然后,中心110将验证并提取加密的装置团块,并将其发送到装置。
[0109] 在本发明的一个实施方案中,实现了一种计数器机制以防止重放攻击。例如,可为从装置101到中心110(或反之亦然)的每个连续通信分配连续增加的计数器值。中心110和装置101都将跟踪该值,并且在装置之间的每个连续通信中验证该值是否正确。可以在中心110和服务120之间实现相同的技术。以这种方式使用计数器将使得更难以欺骗每个装置之间的通信(因为计数器值将不正确)。然而,即使没有这种情况,服务和装置之间的共享安装密钥也将阻止对所有装置的网络(中心)广泛攻击。
[0110] 在一个实施方案中,当使用公共/私有密钥加密时,IoT中心110使用其私有密钥解密IoT中心数据包,并生成加密的IoT装置数据包,其将被发送给相关的IoT装置101。然后IoT装置101使用其私有密钥解密IoT装置数据包,以生成从IoT服务120发起的命令/数据。然后它可以处理数据和/或执行命令。使用对称加密,每个装置将使用共享对称密钥进行加密和解密。如果是任一种情况,每个发送装置也可以用其私有密钥对消息进行签署,使得接收装置可以验证其真实性。
[0111] 可使用不同的密钥集合加密从IoT装置101到IoT中心110和IoT服务120的通信。例如,在一个实施方案中,使用公共/私有密钥协议,IoT装置101上的安全性逻辑部件1302使用IoT中心110的公共密钥加密发送到IoT中心110的数据包。然后,IoT中心110上的安全性逻辑部件1312可以使用IoT中心的私有密钥解密数据包。类似地,IoT装置101上的安全性逻辑部件1302和/或IoT中心110上的安全性逻辑部件1312可以使用IoT服务120的公共密钥加密发送到IoT服务120的数据包(其然后可以使用服务的私有密钥由IoT服务120上的安全性逻辑部件1313解密)。使用对称密钥,装置101和中心110可以共享对称密钥,而中心和服务120可以共享不同的对称密钥。
[0112] 虽然上文在描述中陈述了某些具体细节,但应该指出的是,本发明的基本原理可以使用各种不同的加密技术来实现。例如,虽然上文论述的一些实施方案使用了非对称的公共/私有密钥对,但替代实施方案可以使用在各种IoT装置101-102、IoT中心110和IoT服务120之间安全地交换的对称密钥。此外,在一些实施方案中,数据/命令本身不被加密,但使用密钥来生成数据/命令(或其他数据结构)上的签名。然后接收方可以使用其密钥验证签名。
[0113] 如图14所示,在一个实施方案中,使用可编程用户身份模块(SIM)1401实现每个IoT装置101上的安全密钥存储。在该实施方案中,IoT装置101最初可以使用坐置在IoT装置101上的SIM接口1400内的未编程SIM卡1401提供给最终用户。为了使用一组一个或多个加密密钥对SIM卡进行编程,用户将可编程SIM卡1401从SIM接口500中取出并将其插入IoT中心110上的SIM编程接口1402中。然后IoT中心上的编程逻辑部件1425对SIM卡1401进行安全地编程,以便使用IoT中心110和IoT服务120注册/配对IoT装置101。在一个实施方案中,公共/私有密钥对可以由编程逻辑部件1425随机生成,并且该密钥对中的公共密钥然后可以存储在IoT中心的安全存储装置411中,而私有密钥可以存储在可编程SIM 1401中。此外,编程逻辑部件1425可以将IoT中心110、IoT服务120和/或任何其他IoT装置101的公共密钥存储在SIM卡1401上(以便由IoT装置101上的安全性逻辑部件1302使用以加密传出数据)。一旦SIM 1401被编程,新的IoT装置101可以通过IoT服务120使用SIM作为安全标识符来配置(例如,使用现有技术通过SIM注册装置)。在配置之后,IoT中心110和IoT服务120将安全地存储将在加密与IoT装置101的通信时使用的IoT装置公共密钥的副本。
[0114] 上文结合图14所描述的技术在向最终用户提供新的IoT装置时提供了巨大的灵活性。不需要用户在销售/购买时通过特定服务提供商直接注册每个SIM(如当前完成的那样),SIM可以由最终用户通过IoT中心110直接编程,并且编程的结果可以安全地传送到IoT服务120。因此,新的IoT装置101可以从在线或本地零售商出售给最终用户,并且随后通过IoT服务120进行安全地配置。
[0115] 虽然上文中在SIM(用户身份模块)的特定环境下对注册和加密技术进行了描述,但本发明的基本原理并不限于“SIM”装置。相反,本发明的基本原理可以使用具有用于存储一组加密密钥的安全存储装置的任何类型装置来实现。此外,虽然上述实施方案包括可移除的SIM装置,但是在一个实施方案中,SIM装置不可移除,而IoT装置本身可以被插入IoT中心110的编程接口1402内。
[0116] 在一个实施方案中,SIM在分配给最终用户之前被预先编程到IoT装置101中,而不要求用户对SIM(或其他装置)进行编程。在该实施方案中,当用户建立IoT装置101时,可使用本文所述的各种技术在IoT中心110/IoT服务120与新的IoT装置101之间安全地交换加密密钥。
[0117] 例如,如图15A所示,每个IoT装置101或SIM 401可以封装有唯一地识别IoT装置101和/或SIM 1401的条形码或QR码1501。在一个实施方案中,条形码或QR码1501包括用于IoT装置101或SIM 1401的公共密钥的编码表示。作为另外一种选择,条形码或QR码1501可以由IoT中心110和/或IoT服务120用于识别或生成公共密钥(例如,用作已存储在安全存储装置中的公共密钥的指针)。条形码或QR码1501可以打印在单独的卡上(如图15A所示),或可以直接打印在IoT装置本身上。不管条形码在何处被打印,在一个实施方案中,IoT中心
110配备有条形码读取器206,用于读取条形码并将所得数据提供给IoT中心110上的安全性逻辑部件1312和/或IoT服务120上的安全性逻辑部件1313。IoT中心110上的安全性逻辑部件1312然后可以将IoT装置的公共密钥存储在其安全密钥存储装置1311内,并且IoT服务
120上的安全性逻辑部件1313可以将公共密钥存储在其安全存储装置1321内(以用于后续加密通信)。
[0118] 在一个实施方案中,条形码或QR码1501中所包含的数据也可以通过具有安装的IoT应用或由IoT服务提供商设计的基于浏览器的小应用的用户装置135(例如,iPhone或Android装置)捕获。一旦被捕获,条形码数据可以通过安全连接(例如,诸如安全套接层(SSL)连接)被安全地传送到IoT服务120。条形码数据还可以通过安全本地连接(例如,通过本地WiFi或蓝牙LE连接)从客户端装置135提供到IoT中心110。
[0119] 可使用硬件、软件、固件或其任何组合来实现IoT装置101上的安全性逻辑部件1302和IoT中心110上的安全性逻辑部件1312。例如,在一个实施方案中,安全性逻辑部件
1302,1312在用于在IoT装置101与IoT中心110之间建立本地通信信道130的芯片内实现(例如,如果本地信道130是蓝牙LE,则为蓝牙LE芯片)。不管安全性逻辑部件1302,1312的具体位置如何,在一个实施方案中,安全性逻辑部件1302,1312被设计为建立用于执行某些类型的程序代码的安全执行环境。这可以例如通过使用TrustZone技术(在某些ARM处理器上可用)和/或可信执行技术(由Intel设计)来实现。当然,本发明的基本原理不限于任何特定类型的安全执行技术。
[0120] 在一个实施方案中,条形码或QR码1501可用于将每个IoT装置101与IoT中心110配对。例如,可以将嵌入在条形码或QR码1501内的配对码提供给IoT中心110,以将IoT中心与对应的IoT装置配对,而不是使用当前用于配对蓝牙LE装置的标准无线配对方法。
[0121] 图15B示出了一个实施方案,其中IoT中心110上的条形码读取器206捕获与IoT装置101相关的条形码/QR码1501。如上所述,条形码/QR码1501可以直接打印在IoT装置101上,或可以打印在与IoT装置101一起提供的单独的卡上。在任一情况下,条形码读取器206从条形码/QR码1501读取配对码,并将该配对码提供给本地通信模块1580。在一个实施方案中,本地通信模块1580是蓝牙LE芯片和相关的软件,但本发明的基本原理不限于任何特定的协议标准。一旦接收到配对码,它就被存储在包含配对数据1585的安全存储装置中,并且IoT装置101和IoT中心110将自动配对。每当IoT中心以这种方式与新的IoT装置配对时,该配对的配对数据将存储在安全存储装置1585内。在一个实施方案中,一旦IoT中心110的本地通信模块1580接收到配对码,则它可以使用该代码作为密钥来加密与IoT装置101在本地无线信道上的通信。
[0122] 类似地,在IoT装置101侧,本地通信模块1590将指示与IoT中心的配对的配对数据存储在本地安全存储装置1595内。配对数据1595可包括在条形码/QR码1501中识别的预先编程的配对码。配对数据1595还可包括从IoT中心110上的本地通信模块1580接收的建立安全本地通信信道所需的配对数据(例如,用于加密与IoT中心110的通信的附加密钥)。
[0123] 因此,条形码/QR码1501可用于以比当前无线配对协议安全得多的方式执行本地配对,因为配对码不是通过无线发送的。此外,在一个实施方案中,用于配对的相同条形码/QR码1501可用于识别加密密钥,以建立从IoT装置101到IoT中心110以及从IoT中心110到IoT服务120的安全连接。
[0124] 图16示出了根据本发明的一个实施方案的用于对SIM卡进行编程的方法。该方法可以在上述系统架构内实现,但不限于任何特定的系统架构。
[0125] 在1601处,用户接收带有空白SIM卡的新IoT装置,并且在1602处,用户将空白SIM卡插入IoT中心中。在1603处,用户使用一组一个或多个加密密钥对空白SIM卡进行编程。例如,如上所述,在一个实施方案中,IoT中心可以随机生成公共/私有密钥对,并且将私有密钥存储在SIM卡上,并将公共密钥存储在其本地安全存储装置中。此外,在1604处,至少公共密钥被发送到IoT服务,使得它可用于识别IoT装置并与IoT装置建立加密的通信。如上所述,在一个实施方案中,除了“SIM”卡之外的可编程装置可用于执行与图16所示方法中的SIM卡相同的功能。
[0126] 图17示出了将新的IoT装置集成到网络中的方法。该方法可以在上述系统架构内实现,但不限于任何特定的系统架构。
[0127] 在1701处,用户接收已预先分配加密密钥的新IoT装置。在1702处,密钥被安全地提供给IoT中心。如上所述,在一个实施方案中,这涉及读取与IoT装置相关的条形码,以识别分配给该装置的公共/私有密钥对中的公共密钥。条形码可以由IoT中心直接读取,或者通过移动装置经由应用或浏览器进行捕获。在替代实施方案中,可以在IoT装置与IoT中心之间建立诸如近场通信(NFC)信道或安全WiFi信道的安全通信信道来交换密钥。无论密钥如何发送,一旦被接收,它就将存储在IoT中心装置的安全密钥存储器中。如上所述,可以在IoT中心上使用各种安全执行技术来存储和保护诸如安全区域、可信执行技术(TXT)和/或Trustzone的密钥。此外,在1703处,密钥被安全地发送到IoT服务,该IoT服务将密钥存储在其自己的安全密钥存储器中。然后可以使用该密钥加密与IoT装置的通信。再次,交换可以使用证书/签名密钥来实现。在中心110内,防止所存储的密钥的修改/添加/移除是特别重要的。
[0128] 图18示出了使用公共/私有密钥将命令/数据安全地传送到IoT装置的方法。该方法可以在上述系统架构内实现,但不限于任何特定的系统架构。
[0129] 在1801处,IoT服务使用IoT装置公共密钥加密数据/命令,以创建IoT装置数据包。然后,它使用IoT中心的公共密钥加密IoT装置数据包,以创建IoT中心数据包(例如,在IoT装置数据包周围创建IoT中心封装件)。在1802处,IoT服务将IoT中心数据包发送到IoT中心。在1803处,IoT中心使用IoT中心的私有密钥解密IoT中心数据包,以生成IoT装置数据包。然后,在1804处,它将IoT装置数据包发送到IoT装置,该IoT装置在1805处使用IoT装置私有密钥解密IoT装置数据包以生成数据/命令。在1806处,IoT装置处理数据/命令。
[0130] 在使用对称密钥的实施方案中,可以在每个装置(例如,每个装置和中心之间以及中心和服务之间)之间协商对称密钥交换。一旦密钥交换完成,每个发送装置在向接收装置发送数据之前,使用对称密钥对每个传输进行加密和/或签署。
[0131] 本发明的实施方案可包括上文所述的各种步骤。这些步骤可体现为可用于致使通用处理器或专用处理器执行这些步骤的机器可执行指令。或者,这些步骤可由包含用于执行这些步骤的硬连线逻辑部件的特定硬件部件执行,或由编程的计算机部件和定制硬件部件的任何组合执行。
[0132] 如本文所述,指令可指代特定硬件配置,诸如专用集成电路(ASIC),其被配置为执行某些操作或具有体现在非暂态计算机可读介质中的存储器中所存储的预定功能或软件指令。因此,可以使用在一个或多个电子装置(例如,终端站、网络元件等)上存储和执行的代码和数据来实现附图中所示的技术。此类电子装置使用计算机机器可读介质存储和传送(在内部和/或与网络上的其他电子装置)代码和数据,计算机机器可读介质诸如是非暂态计算机机器可读存储介质(例如,磁盘;光盘;随机存取存储器;只读存储器;闪存存储器装置;相变存储器)和暂态计算机机器可读通信介质(例如,电学、光学、声学或其他形式的传播信号-诸如载波、红外信号、数字信号等)。此外,这类电子装置通常包括耦接到一个或多个其他部件的一个或多个处理器的集合,所述其他部件诸如一个或多个存储装置(非暂态机器可读存储介质)、用户输入/输出装置(例如,键盘、触摸屏和/或显示器)以及网络连接。所述处理器集合和其他部件的耦接通常通过一个或多个总线和桥接器(也称为总线控制器)进行。存储装置和承载网络通信量的信号分别表示一个或多个机器可读存储介质和机器可读通信介质。因此,给定电子装置的存储装置通常将用于执行的代码和/或数据存储在该电子装置的一个或多个处理器的集合上。当然,可以使用软件、固件和/或硬件的不同组合来实现本发明的实施方案的一个或多个部分。
[0133] 在整个具体实施方式中,出于解释的目的,陈述了许多特定细节以便透彻理解本发明。然而,本领域的技术人员将容易明白,可在没有这些特定细节中的一些的情况下实践本发明。在某些情况下,为免模糊本发明的主题,未详细描述众所周知的结构和功能。因此,应依据所附权利要求书确定本发明的范围和实质。
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