专利名称：一种避免家庭无线设备误对码的方法、系统和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种避免家庭无线设备误对码的方法、系统和装置。
背景技术：
物联网是当前通信领域的重要发展方向。物联网的发展离不开数以亿计的家庭用户。目前，已经出现了针对家庭物联网的应用，其是在现有TD无线座机和家庭网关的基础上，通过增加短距无线收发模块，将安装在家中的门磁、烟感和红外报警器等安防传感器，以及各类家电接入互联网，从而对非法闯入、烟、火、煤气泄漏等信息可实现远程实时监控和预警，还可以对家电进行远程控制和状态查看。无线座机、家庭网关，手机、平板电脑等无线控制设备，可实现家庭内部各类无线传感设备的组网、并将其接入互联网，但在将家庭内部各类无线传感设备接入到无线控制设备之前，无线传感设备和无线控制设备之间必须先进行“对码”操作。对码主要有两个作用，一是确认双方是所要连接的对象，设备将对与其对码成功后的对象之间的通信充分信任；二是在对码过程中双方交换初始鉴权加密信息，保证对码后双方的通信的私密性。目前，在家庭无线设备的对码方式中，按键式和自动式的使用最为普遍。这两种对码方法，不需要将传感设备和控制设备进行预配置或提前绑定，不需要繁杂的密码或串号输入，不增加对码设备成本或仅需增加一个简单按键，操作步骤简单、技术门槛低，普通家庭用户便可方便操作，不需要专门安装维护人员上门服务。图1是目前按键式对码方法的典型流程图。如图1所示，该流程包括:步骤101，按下无线控制设备接收的对码按键，无线控制设备开始在预定时间T内等待无线传感设备的对码请求。步骤102，按下无线传感设备的对码按键，从而触发无线传感设备发出对码请求。步骤103，无线控制设备接收到对码请求后，向无线传感设备返回对码回应。步骤104，所述无线传感设备向所述无线控制设备发送初始密码请求。步骤105，所述无线控制设备向所述无线传感设备发送初始密码回应。通过步骤101-步骤105，完成了所述无线控制设备和所述无线传感设备的对码流程，此后，所述无线控制设备和所述无线传感设备可以协商通信密码，利用所述通信密码进行正常通信。步骤106，所述无线传感设备和所述无线控制设备利用初始密码协商新密码。步骤107，所述无线控制设备和所述无线传感设备利用所述新密码进行正常通信。图2是目前自动式对码方法的典型流程图。如图2所示，该流程包括:步骤201，通过某种方式将无线控制设备处于允许无线传感设备加入传感网络的状态，从而，所述无线控制设备广播允许无线传感设备接入的广播消息，并在预定时间T内等待无线传感设备的对码请求。步骤202，无线传感设备侦听到无线控制设备允许无线传感设备接入的广播消息后，自动向无线控制设备发起对码请求。步骤203，无线控制设备接收到对码请求后，向无线传感设备返回对码回应。步骤204，所述无线传感设备向所述无线控制设备发送初始密码请求。步骤205，所述无线控制设备向所述无线传感设备发送初始密码回应。通过步骤201-步骤205，完成了所述无线控制设备和所述无线传感设备的对码流程，此后，所述无线控制设备和所述无线传感设备可以协商通信密码，利用所述通信密码进行正常通信。为实现家庭设备全覆盖，目前无线传输技术都采用各种技术手段扩大传输范围，如提高无线设备的发射功率、提升无线收发芯片的灵敏度、增加无线中继设备等方法。无线传输覆盖范围的增大，使得无线信号在覆盖自己家庭的同时也覆盖了邻居家庭的部分区域。从按键式和自动式对码方法的流程图可以看到，由于无线信号的覆盖超出家庭区域，在相邻两个家庭同时进行对码时，就容易引起与邻居设备的误对码问题:其一，在无线控制设备等待无线传感设备对码请求时，邻居无线传感设备可能发起对码请求，从而可能使得邻居无线传感设备注册到自家无线控制器上。其二，在无线传感设备向无线控制设备发起对码请求时，邻居无线控制设备可能也处于等待对码请求状态，从而可能使得自家无线传感设备注册到邻居家无线控制设备上。一旦家庭无线设备误对码问题产生，家庭用户个人自身难以排查和处理，一般会向运营商进行投诉并要求服务人员上门解决问题，增加了家庭物联网业务的运维费用。因此，如何避免误对码问题，节省物联网业务的运维费用，是当前亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种避免家庭无线设备误对码的方法、系统和装置，以便避免误对码问题，节省物联网业务的运维费用。本发明的技术方案具体是这样实现的:一种避免家庭无线设备误对码的方法，该方法包括:无线设备接收对码报文，该对码报文中携带有该对码报文的发射功率；所述无线设备测量该对码报文的接收功率，读取该对码报文中的发射功率，根据所述发射功率和所述接收功率计算功率损耗，判断该功率损耗是否在预定阈值范围内，如果是，判定发送该对码报文的无线设备为可信设备，继续后续流程，否则，判定发送该对码报文的无线设备为非可信设备，对码失败。一种避免家庭无线设备误对码的系统，该系统包括无线控制设备和无线传感设备;所述无线控制设备和/或所述无线传感设备接收对码报文，测量该对码报文的接收功率，读取该对码报文中携带的该对码报文的发射功率，根据所述发射功率和所述接收功率计算功率损耗，判断该功率损耗是否在预定阈值范围内，如果是，判定发送该对码报文的无线设备为可信设备，继续后续流程，否则，判定发送该对码报文的无线设备为非可信设备，对码失败。由上述技术方案可见，本发明在对码报文中携带该对码报文的发射功率，接收方测量对码报文的接收功率，根据所述发射功率和所述接收功率计算功率损耗，在所述功率损耗在预定阈值范围内时，判定发送方为可信设备，继续后续流程，如果所述功率损耗不在预定阈值范围内，则判定发送方为非可信设备，对码失败。由于无线信号的强度随着其传输距离的增大和障碍物的增多而逐渐减弱，即功率损耗逐渐增大，因此，通过在对码报文中携带发射功率，并测量该对码报文的接收功率，可以准确地计算出功率损耗，从而可以根据该功率损耗估计出对端的无线设备是自家的无线设备，还是邻居家的无线设备，在对端的无线设备是邻居家的无线设备时，即在对端的无线设备为非可信无线设备时，对码失败，从而避免了将邻居家的无线设备与自家的无线设备相连，避免了误对码问题，节省物联网业务的运维费用。
图1是目前按键式对码方法的典型流程图。图2是目前自动式对码方法的典型流程图。图3是本发明提供的避免家庭无线设备误对码的方法流程图。图4是本发明提供的按键式对码流程图。图5是本发明提供的自动式对码流程图。图6是本发明提供的避免家庭无线设备误对码的系统组成示意图。图7是本发明提供的避免家庭无线设备误对码的装置结构图。
具体实施例方式无线信号传输的一个特点就是信号强度随着距离的增大而降低，另外无线信号在穿越固体障碍时也会产生比较大的衰减，链路损耗会增加，比如穿越一堵墙壁后信号一般会损耗大约15 30dBm。即对无线信号而言，其传输距离越近，传输路径上障碍越少，传输链路功率损耗越小；反之，无线信号传输越远，传输路径上障碍越多，传输链路功率损耗越大。从一个家庭的无线设备发出的信号到达邻居家庭的无线设备，至少需要经过一堵墙和一定距离的传输。因此，对于同一发射设备，家庭内部较接近发射源的无线设备所接收到的无线信号强度，同邻居家的无线设备所接收到的信号强度相比，至少要高出约15 30dBm;同理，对于同一接收设备，其所接收到的自家设备信号链路损耗要低于所接受到邻居家设备信号传输链路损功率耗约15 30dBm。由于在家庭物联网业务实际部署中，受设备电路设计和供电方式的影响，不同无线发射设备的信号发射功率并不能完全一致，无法根据接收信号功率准确地判断出无线设备是自家的还是邻居家的，因此我们可采用传输链路功率损耗来评判无线信号在传输过程中的衰减，进而判定无线设备是自家的还是邻家的。其中，传输链路功率损耗是发射信号强度与接收信号强度的差值。综上，无线设备在家庭内部进行对码时，便可通过检测接收信号的传输链路功率损耗，来相互确认对方是否为可信任的家庭内部设备，从而避免误对码。图3是本发明提供的避免家庭无线设备误对码的方法流程图。如图3所示，该流程包括:步骤301，无线设备接收对码报文，该对码报文中携带有该对码报文的发射功率。步骤302，所述无线设备测量该对码报文的接收功率。步骤303，所述无线设备读取该对码报文中的发射功率，根据所述发射功率和所述接收功率计算功率损耗。步骤304，所述无线设备判断该功率损耗是否在预定阈值范围内，如果是，执行步骤305，否则，执行步骤306。步骤305，判定发送该对码报文的无线设备为可信设备，继续后续流程。本步骤中，如果对码流程还未执行完毕，则继续执行对码流程，如果对码流程已执行完毕，则判定对码成功，执行后续的通信流程。步骤306，判定发送该对码报文的无线设备为非可信设备，对码失败。本发明中，可以针对对码流程中的任意一个或多个甚至所有对码报文执行图3所示流程，针对对码流程中越多的对码报文执行图3所示流程，则避免误对码的效果越好，较佳地，针对对码流程中的每一对码报文均执行图3所示流程。下面以按键式对码流程和自动式对码流程为例，对应用本发明的方法进行示例性说明，具体请参见图4和图5。图4是本发明提供的按键式对码流程图。在图4所示流程中，家庭I和家庭2为邻居家庭，家庭I中包括无线控制设备I和无线传感设备1，家庭2中包括无线传感设备2和无线控制设备2。如图4所示，该流程包括:步骤401，无线控制设备I的对码键被按下，无线控制设备I在预定时间T内等待对码请求。步骤402，无线控制设备I在所述预定时间T内接收到无线传感设备2发来的对码请求I,该对码请求I中携带有该对码请求I的发射功率Pt I。步骤403，无线控制设备I测量对码请求I的接收功率Prl，读取该对码请求I中携带的发射功率Ptl,根据Pwl = Ptl-Prl计算功率损耗Pwl,判断Pwl是否大于预设的阈值PwO，结果为Pwl大于PwO，因此，无线控制设备I判定无线传感设备I是非可信设备，对码失败。步骤404，无线传感设备I在所述预定时间T内向无线控制设备I发送对码请求3，该对码请求3中携带有该对码请求3的发射功率Pt3。步骤405，无线控制设备I测量对码请求3的接收功率Pr3，读取该对码请求3中携带的发射功率Pt3,根据Pw3 = Pt3-Pr3计算功率损耗Pw3,判断Pw3是否大于预设的阈值PwO，结果为Pw3小于PwO，因此，执行步骤406。步骤406，无线控制设备I向无线传感设备I发送对码回应，并在对码回应中携带该对码回应的发射功率Pt4。步骤407，无线传感设备I接收对码回应，判断出对码回应的功率损耗Pw4小于PwO，因此，执行步骤408。
步骤408，无线传感设备I向无线控制设备I发送初始密码请求，无线控制设备I向无线传感设备I返回初始密码回应，开始后续正常通信。步骤408中，初始密码请求中携带有该初始密码请求的发射功率，无线控制设备I测量该初始密码请求的接收功率，根据所述接收功率和所述发射功率计算初始密码请求的功率损耗，判断该功率损耗是否在预定阈值范围内，如果是，向无线传感设备I发送初始密码回应，否则，判定无线传感设备I是非可信设备，不向无线传感设备I发送初始密码回应。步骤408中，初始密码回应中携带有该初始密码回应的发射功率，无线传感设备I测量该初始密码回应的接收功率，根据所述接收功率和所述发射功率计算初始密码回应的功率损耗，判断该功率损耗是否在预定阈值范围内，如果是，继续后续流程，否则，判定无线控制设备I是非可信设备，停止后续正常通信流程。截止到步骤408中无线传感设备I接收到初始密码回应，无线传感设备I和无线控制设备I已完成对码流程。在对码流程以后的流程中，无线传感设备I和无线控制设备I不必针对自身接收到的消息检测接收功率，也不必在自身发送的消息中携带发射功率。在图4所示流程进行期间，无线控制设备2的对码键也被按下，并且在预定时间内接收到了无线传感设备I的对码请求2，与步骤405的处理方式类似，无线控制设备2计算对码请求2的功率损耗Pw2，并判断出Pw2 > PwO,因此，无线控制设备2判定无线传感设备I是非可信设备，对码失败，从而避免了无限传感设备I接入到无线控制设备2。图5是本发明提供的自动式对码流程图。在图5所示流程中，家庭I和家庭2为邻居家庭，家庭I中包括无线控制设备I和无线传感设备1，家庭2中包括无线传感设备2和无线控制设备3。如图5所示，该流程包括:步骤501，无线控制设备I进入允许无线传感设备接入网络的状态，发送允许接入该无线控制设备I的广播消息，在该广播消息中携带该广播消息的发射功率PU。步骤502，无线传感设备2接收到无线控制设备I发送的广播消息，测量该广播消息的接收功率Prl，计算功率损耗Pwl = Ptl-Prl，比较Pwl和预设阈值PwO，结果为Pwl大于PwO，因此，无线传感设备2判定无线控制设备I为非可信设备，对码失败，不发起后续的对码流程。步骤503，无线控制设备I接收到无线传感设备3的对码请求，其中携带有该对码请求的发射功率Pt2，无线控制设备I测量无线传感设备3的对码请求接收功率Pr2，计算功率损耗Pw2 = Pt2-Pr2，比较Pw2和PwO，判断出Pw2 > PwO,因此，无线控制设备I判定无线传感设备3为非可信设备，对码失败，不发起后续的对码流程。由步骤503可见，即便无线控制设备I发送的广播消息在到达无线传感设备3时，其功率损耗仍然在预定阈值范围内，使得无线传感设备3向无线控制设备I发出了对码请求，由于无线控制设备I也需要进行相应的功率损耗阈值判断，所以能够提高避免误对码的准确性。步骤504，无线传感设备I向无线控制设备I发出对码请求，其中携带有该对码请求的发射功率Pt3。步骤505，无线控制设备I接收无线传感设备I发来的对码请求，测量其接收功率Pr3，计算功率损耗Pw3 = Pt3-Pr3，判断出Pw3 < PwO,因此继续执行步骤506。
步骤506，无线控制设备I向无线传感设备I发送对码回应，其中携带该对码回应的发射功率Pt4。步骤507，无线传感设备I接收无线控制设备I发来的对码回应，测量其接收功率Pr4，计算功率损耗Pw4 = Pt4-Pr4，判断出Pw4 < PwO,因此继续执行步骤508。步骤508，同步骤408。可见，本发明通过预先设置功率损耗阈值，在对码报文中携带该对码报文的发射功率，接收方通过测量对码报文的接收功率，根据所述接收功率和所述发射功率计算实际的功率损耗，比较该实际的功率损耗和预先设置的功率损耗阈值，可以判定发送方是否为可信的无线设备，从而在接收方不可信时，停止与接收方进行对码。其中，所述的功率损耗阈值，可以根据典型的信号传输距离和所经过的障碍物情况进行设定。具体地，假设无线发射设备的发射功率为PtO，在距离无线发射设备较近的标准对码位置，设为L米(L 5m)，中间无任何明显障碍物的情况下，测量所能接收到来自于该设备的信号强度PrO，并做一定的余量预留Pm(如5dBm)，设该值为对码信号传输链路功率损耗阈值 PwO = PtO-PrO+Pm。由于功率损耗阈值是根据典型的信号传输距离L和所经过的障碍物情况设定的，因此，在家庭内部进行无线设备对码时，应当以无线控制设备接近无线传感设备或无线传感设备接近无线控制设备的方式，使两者之间的距离保持在L米之内。在对码流程中，在对码报文中携带发射功率，以及测量接收功率、计算功率损耗并进行阈值判断，都是为了避免误对码，因此，在对码流程结束后，可以停止对报文进行传输链路功率损耗检测，也无需在报文中携带发射功率。可见，通过在家庭无线设备上检测对码报文的传输链路功率损耗是否在可信范围之内，从而使对码双方相互确认对方是否为家庭内部可信设备，避免了与邻居设备误对码。优选地，本发明在家庭无线传感设备和无线控制设备进行对码过程中，分别在无线传感设备和无线控制设备上检测对码报文的传输链路功率损耗是否在要求的范围，使无线传感设备和无线控制设备能够相互确认对方为家庭内部可信设备，从而避免邻居设备对正在进行的家庭内部设备对码产生的干扰。该方法不仅避免家庭内部无线设备与邻居设备误对码的问题，增强了家庭内部设备对码的安全性，还便于在现有无线收发芯片上实现，并不增加家庭无线设备的任何成本。根据本发明提供的上述方法，本发明还提供了相应的系统和装置，具体请参见图6和图7。图6是本发明提供的避免家庭无线设备误对码的系统组成示意图。如图6所示，该系统包括无线控制设备601和无线传感设备602。无线控制设备601和/或无线传感设备602接收对码报文，测量该对码报文的接收功率，读取该对码报文中携带的该对码报文的发射功率，根据所述发射功率和所述接收功率计算功率损耗，判断该功率损耗是否在预定阈值范围内，如果是，判定发送该对码报文的无线设备为可信设备，继续后续流程，否则，判定发送该对码报文的无线设备为非可信设备，对码失败。无线控制设备601和无线传感设备602可以执行按键式对码流程，相应地:可以在无线控制设备601接收的对码请求中携带该对码请求的发射功率，无线控制设备601检测该对码请求的接收功率，计算其功率损耗，并与预定阈值比较；和/或，也可以在无线传感设备602接收的对码回应中携带该对码回应的发射功率，无线传感设备602检测该对码回应的接收功率，计算其接收功率，并与预定阈值比较；和/或，也可以在无线控制设备601接收的初始密码请求中携带该初始密码请求的发射功率，无线控制设备601检测该初始密码请求的接收功率，计算其接收功率，并与预定阈值比较；和/或，也可以在无线传感设备602接收的初始密码回应中携带该初始密码回应的发射功率，无线传感设备602检测该初始密码回应的接收功率，计算其接收功率，并与预定阈值比较。无线控制设备601和无线传感设备602也可以执行自动式对码流程，相应地:无线传感设备602接收无线控制设备601发送的、允许无线传感设备接入无线控制设备的广播消息，该广播消息中携带有该广播消息的发射功率；和/或，无线控制设备601接收的无线传感设备602发送的对码请求中携带有该对码请求的发射功率；和/或，无线传感设备602接收的无线控制设备601发送的对码回应中携带有该对码回应的发射功率；和/或，无线控制设备601接收的初始密码请求中携带有该初始密码请求的发射功率；和/或无线传感设备602接收的初始密码回应中携带有该初始密码回应的发射功率。图7是本发明提供的避免家庭无线设备误对码的装置结构图。如图7所示，该装置包括接收模块701和测量判断模块702。接收模块701，用于接收对码报文，该对码报文中携带有该对码报文的发射功率。测量判断模块702，用于测量所述对码报文的接收功率，读取所述对码报文中的发射功率，根据所述发射功率和所述接收功率计算功率损耗，判断该功率损耗是否在预定阈值范围内，如果是，判定发送该对码报文的无线设备为可信设备，相关模块继续执行后续流程，否则，判定发送该对码报文的无线设备为非可信设备，对码失败。该装置还可以包括发送模块。所述发送模块，用于发送对码报文，在该对码报文中携带该对码报文的发射功率。本发明所述的家庭无线设备的概念是广义的，其是指在某一区域内的无线设备。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
权利要求
1.一种避免家庭无线设备误对码的方法，其特征在于，该方法包括: 无线设备接收对码报文，该对码报文中携带有该对码报文的发射功率； 所述无线设备测量该对码报文的接收功率，读取该对码报文中的发射功率，根据所述发射功率和所述接收功率计算功率损耗，判断该功率损耗是否在预定阈值范围内，如果是，判定发送该对码报文的无线设备为可信设备，继续后续流程，否则，判定发送该对码报文的无线设备为非可信设备，对码失败。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述无线设备包括无线控制设备，所述对码报文包括对码请求、和/或初始密码请求； 和/或，所述无线设备包括无线传感设备，所述对码报文包括对码回应、和/或初始密码回应。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述无线设备执行的是按键式对码流程。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述无线设备执行的是自动式对码流程。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对码报文还包括允许无线传感设备接入无线控制设备的广播消息。
6.一种避免家庭无线设备误对码的系统，其特征在于，该系统包括无线控制设备和无线传感设备； 所述无线控制设备和/或所述无线传感设备接收对码报文，测量该对码报文的接收功率，读取该对码报文中携带的该对码报文的发射功率，根据所述发射功率和所述接收功率计算功率损耗，判断该功率损耗是否在预定阈值范围内，如果是，判定发送该对码报文的无线设备为可信设备，继续后续流程，否则，判定发送该对码报文的无线设备为非可信设备，对码失败。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述无线控制设备和所述无线传感设备执行按键式对码流程； 所述无线控制设备和/或所述无线传感设备接收对码报文包括: 所述无线控制设备接收对码请求、和/或接收初始密码回应，和/或，所述无线传感设备接收对码回应、和/或接收初始密码请求。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述无线控制设备和所述无线传感设备执行自动式对码流程； 所述无线控制设备和/或所述无线传感设备接收对码报文包括: 所述无线传感设备接收无线控制设备发送的、允许无线传感设备接入无线控制设备的广播消息； 和/或，所述无线控制设备接收无线传感设备发送的对码请求、和/或初始密码请求； 和/或，所述无线传感设备接收无线控制设备发送的对码回应、和/或初始密码回应。
9.一种避免家庭无线设备误对码的装置，其特征在于，该装置包括接收模块和测量判断模块； 所述接收模块，用于接收对码报文，该对码报文中携带有该对码报文的发射功率； 所述测量判断模块，用于测量所述对码报文的接收功率，读取所述对码报文中的发射功率，根据所述发射功率和所述接收功率计算功率损耗，判断该功率损耗是否在预定阈值范围内，如果是，判定发送该对码报文的无线设备为可信设备，相关模块继续执行后续流程，否则，判定发送该对码报文的无线设备为非可信设备，对码失败。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，该装置还包括发送模块； 所述发送模块，用于发送对 码报文，在该对码报文中携带该对码报文的发射功率。
全文摘要
本发明实施例公开了一种避免家庭无线设备误对码的方法、系统和装置。该方法包括无线设备接收对码报文，该对码报文中携带有该对码报文的发射功率；所述无线设备测量该对码报文的接收功率，读取该对码报文中的发射功率，根据所述发射功率和所述接收功率计算功率损耗，判断该功率损耗是否在预定阈值范围内，如果是，判定发送该对码报文的无线设备为可信设备，继续后续流程，否则，判定发送该对码报文的无线设备为非可信设备，对码失败。应用本发明能够避免误对码问题，节省物联网业务的运维费用。
文档编号H04L1/00GK103138883SQ20111039611
公开日2013年6月5日 申请日期2011年12月1日 优先权日2011年12月1日
发明者李建坤, 郭毅峰, 常辉 申请人:中国移动通信集团公司