CN108901019A - 用于遥控设备的配对通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于遥控设备的配对通信方法，包括开关遥控端与开关动作端准备就绪；开关遥控端和开关动作端调整各自通信参数直至处于同一信道和组网号，同时开关动作端生成分配号；开关动作端广播发送经过加密后的干扰码、低重码、分配号和加密密钥；开关遥控端接收信息并将干扰码与遥控标识反馈给开关动作端；开关遥控端与开关动作端清零自身的滚码，保存交互数据，根据低重码生成使用信道与组网号并配对完成；开关遥控端与开关动作端通信。本发明实现了开关遥控端与开关动作端的动态匹配与通信，保证了开关动作端与多个开关遥控端的匹配，同时也实现了特定区域内多个开关动作端与多个开关遥控端的同时使用，极大降低了相互干扰的概率。

Description

用于遥控设备的配对通信方法

技术领域

本发明具体涉及一种用于遥控设备的配对通信方法。

背景技术

随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，智能家居设备已经开始逐步进入了人们的生活当中，给人们的日常生活带来了无尽的便利。

目前，智能家居设备一般都采用无线通信和控制方式。在市场竞争激烈情况下，设备价格越来越低，导致大部分智能设备难于同时兼顾密集部署、协议共享、通信安全。首先，由于智能家居设备都采用公共频段通信，使得当无线智能家居设备较多时会出现通信质量急剧下降的情况，从而使得智能家居控制性能下降，因此也制约了智能家居的密集部署的问题。此外，由于现在的智能家居市场依然处于发展初期，使得各个厂家均采用自己内部的通信协议且对外保密，因此不同厂家之间的通信控制并不兼容，从而使得在智能家居广泛普及时存在用户选择范围小(只选择同一个商家的全系列产品)或者用户使用麻烦(用户选择不同商家的产品，但是需要若干套不同的无线通信控制设备等)。最后，现有的智能家居设备往往都忽略通信安全性，因此也使得现有的智能家居设备的无线通信的安全性大打折扣。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同时兼顾密集部署、协议共享和通信安全的用于遥控设备的配对通信方法。

本发明提供的这种用于遥控设备的配对通信方法，包括如下步骤：

S1.开关遥控端与开关动作端均处于配对模式；

S2.开关遥控端与开关动作端均调整各自的通信参数直至处于同一信道和组网号，同时开关动作端生成分配号；

S3.开关动作端通过广播的方式对外发送干扰码、低重码、分配号和加密密钥；

S4.开关遥控端接收到开关动作端的广播信息后，将接收到的干扰码与自身的遥控标识反馈给开关动作端；

S5.开关遥控端与开关动作端各自清零自身的滚码，将步骤S1～S4中的交互数据进行保存，同时根据步骤S3发送的低重码生成使用信道与组网号，两者配对完成；

S6.配对完成后，开关遥控端与开关动作端进行通信。

所述的用于遥控设备的配对通信方法必须在设定的时间内完成，若配对时间超过时限设定的时间，则认为配对失败并停止配对。

配对通信过程中，数据包采用固定密钥加密行加密通信，加密方式为RC4或AES加密；用于避免非同类设备或非配套设备之间配对冲突。

步骤S2所述的组网号，具体为在通信时给每个信道增加组网号，从而保障了信道的重复利用率。

步骤S2所述的分配号，具体为开关动作端自身生成分配号并发送给开关遥控端，从而保证开关动作端可以被多个开关遥控端所控制。

步骤S3所述的加密密钥，为配对成功后约定通信的RC4或AES加密。

步骤S3所述的干扰码为在通信时放置在通信数据包的前端的一段用于干扰破解者的数字序列，用于对通信的破解者进行干扰，从而增加通信过程的可靠性。

步骤S3所述的低重码为开关动作端生成的具有重复概率极低的数字序列。

所述的低重码为随机生成，或者根据开关动作端的微控制器的自身唯一编码生成。

步骤S5所述的滚码为用于在遥控动作端执行遥控动作时增加破解难度而设置的数字序列。

所述的滚码在遥控动作端每执行一次动作后均按照事先设定的规则进行改变，从而保证每一次的滚码均不相同。

在开关遥控端与开关动作端配对并进行通信时，开关遥控端给开关动作端发送的数据还包括数据包标识，所述数据包标识放置在通信数据包前端，用于标识所发送的数据包是否是同一数据包。

在开关遥控端与开关动作端配对并进行通信时，开关遥控端给开关动作端发送的数据还包括功能码，所述功能码用于指示开关动作端所作出的对应的指令。

步骤S6所述的开关遥控端与开关动作端进行通信，具体为采用如下步骤进行通信：

A.开关遥控端将自身的滚码、数据包标识、功能码、配对时开关动作端分配的分配号、遥控标识以及配对时开关动作端的低重码和待发送数据打包后通过配对时约定的通信密钥加密后发送给开关动作端；

B.开关动作端接收到步骤A发送的数据包并解密，然后根据数据包的内容判断开关遥控端的合法性；

C.开关动作端进行相应的动作，并将数据包标识、分配号、遥控标识及工作参数经过配对时约定的通信密钥加密后发送给开关遥控端；同时将自身的滚码按照事先设定的原则进行改变；

D.开关遥控端接收到步骤C发送的数据并解密后，将自身的滚码按照事先设定的原则进行改变，从而完成一次开关遥控端与开关动作端之间的通信。

本发明提供的这种用于遥控设备的配对通信方法，通过设置多重加密码，以及动态改变加密后数据的方式，实现了开关遥控端与开关动作端的动态匹配与通信，保证了开关动作端与多个开关遥控端的匹配，同时也实现了特定区域内多个开关动作端与多个开关遥控端的同时使用，极大降低了相互干扰的概率，而且本发明方法同时兼顾密集部署、协议共享和通信安全。

附图说明

图1为本发明方法的配对过程流程示意图。

图2为本发明方法的通信过程流程示意图。

具体实施方式

本发明中涉及到的通信参数及设置规则如下所述：

开关动作端：

低重码：低重码为开关动作端生成的具有重复概率极低(重复率尽可能的低)的数字序列，其可以随机生成，或者根据开关动作端的微控制器的自身唯一编码生成，且尽量保证不同的开关动作端的低重码互不相同；

干扰码：干扰码为在通信时放置在通信数据包的前端的一段用于干扰破解者的数字序列，用于对通信的破解者进行干扰，从而增加通信过程的可靠性，可随机生成；

分配号：具体为开关动作端自身生成分配号并发送给开关遥控端，从而保证开关动作端可以被多个开关遥控端所控制；

加密密钥：可以采用RC4或AES加密密钥，而且可以利用微控制器自身数据如低重码及定时器实时值等，随机产生，尽量增加随机性，主要用于加密数据；

滚码：用于在遥控动作端执行遥控动作时增加破解难度而设置的数字序列；滚码在遥控动作端每执行一次动作后均按照事先设定的规则进行改变，从而保证每一次的滚码均不相同；同时，在具体执行动作时，可以将开关遥控端与开关动作端之间的滚码进行对比，若开关遥控端的滚码大于开关动作端的滚码，则开关动作端进行相应的动作，并且在进行相应的动作后将滚码按照事先设定的规则进行改变(比如增加一个固定值n)，从而使得每次的滚码值不同，每个指令数据包，用过一次即失效，防止被截获重复使用，从而增加通信时被破解的难度；

开关遥控端：

数据包标识：数据包标识放置在通信数据包前端，用于标识所发送的数据包是否是同一数据包；数据包标识用于标识数据包属于同一数据包，而且又用于使得有效数据属于不同的数据包，从而保证在内容相同的情况下，加密结果不同，从而增加通信时被破解的风险；

遥控标识：用于标识开关遥控端的身份，应尽量随机生成；

滚码：与开关动作端的滚码功能相同；

功能码：功能码用于指示开关动作端所作出的对应的动作。

在进行了上述的通信参数定义后，如图1所示即为本发明方法的配对过程流程示意图：

本发明提供的这种用于遥控设备的配对通信方法，包括如下步骤：

S1.开关遥控端与开关动作端均处于配对模式；

S2.开关遥控端与开关动作端均调整各自的通信参数直至处于同一信道和组网号(具体为在通信时给每个信道增加组网号，从而保障了信道的重复利用率)，同时开关动作端生成分配号；

S3.开关动作端通过广播的方式对外发送干扰码、低重码、分配号和加密密钥；

S4.开关遥控端接收到开关动作端的广播信息后，将接收到的干扰码与自身的遥控标识反馈给开关动作端；

S5.开关遥控端与开关动作端各自清零自身的滚码，将步骤S1～S4中的交互数据进行保存，同时根据步骤S3发送的低重码生成使用信道与组网号，两者配对完成；

S6.配对完成后，开关遥控端与开关动作端进行通信。

所述的用于遥控设备的配对通信方法必须在设定的时间内完成，若配对时间超过时限设定的时间，则认为配对失败并停止配对。

配对通信过程，数据包采用固定密钥加密行加密通信，加密方式为RC4或AES加密；用于避免非同类设备或非配套设备之间配对冲突。

上述的通信过程，由于信道由低重码产生，因此可以使得信道分配均匀，充份利用通信信道，降低信道干扰，适合密集部署使用；而且在保证相对通信安全的基础上，提供开放配对接口；此外，支持多个遥控设备控制一个开关动作设备，且采用无线控制，使得开关可移动，方便使用和安装。

如图2所示为本发明方法的通信过程流程示意图：所述的开关遥控端与开关动作端进行通信，具体为采用如下步骤进行通信：

A.开关遥控端将自身的滚码、数据包标识、功能码、配对时开关动作端分配的分配号、遥控标识以及配对时开关动作端的低重码和待发送数据打包后通过配对时约定的通信密钥加密后发送给开关动作端；

B.开关动作端接收到步骤A发送的数据包并解密，然后根据数据包的内容判断开关遥控端的合法性；

C.开关动作端进行相应的动作，并将数据包标识、分配号、遥控标识及工作参数经过配对时约定的通信密钥加密后发送给开关遥控端；同时将自身的滚码按照事先设定的原则进行改变；

D.开关遥控端接收到步骤C发送的数据并解密后，将自身的滚码按照事先设定的原则进行改变，从而完成一次开关遥控端与开关动作端之间的通信。

其中，开关动作端可以执行的动作包括开关状态取反、设置开关状态、设置开关部分自带灯颜色或亮度、市电停电又来电后同步关闭输出、状态读取、数据同步等功能；而且，为了提高用于实现本发明方法的硬件设备的性能和可靠性，对于不同功能指令，滚码可选择增加和不增加，以避免微控制器写操作次数，降低对微控制器存储部件的写寿命损耗：比如如更改开关状态的，需要使得滚码增加，而读取开关状态，可以选择不增加滚码。

上述的本发明的通信过程，在指令执行过程中，利用滚码处理，结合配对过程的各项参数匹配，在微控制器计算能力有限条件下，仍能保障可靠安全通信；而且数据交互过程开放，使得第三方设备均能兼容控制；此外，由于微控制器对存储写次数寿命有一定次数限制，因此对读操作可选滚码不自增，以减少微控制器的存储操作次数，更大满足微控制器的实际情况。

最后，实现本发明方法的硬件设备，在与现在的传统的手动式开关设备进行兼容时，只需要在实现本发明方法的开关动作端的硬件设备的动作端加装继电器(或者接触器)，并将原有的实现本发明方法的开关动作端的硬件设备的动作端连接继电器(或接触器)的控制端，而将继电器(或接触器)的活动触点连接原有的传统的手动式开关设备即可。

Claims (14)

1.一种用于遥控设备的配对通信方法，包括如下步骤：

S1.开关遥控端与开关动作端均处于配对模式；

S2.开关遥控端与开关动作端均调整各自的通信参数直至处于同一信道和组网号，同时开关动作端生成分配号；

S3.开关动作端通过广播的方式对外发送干扰码、低重码、分配号和加密密钥；

S4.开关遥控端接收到开关动作端的广播信息后，将接收到的干扰码与自身的遥控标识反馈给开关动作端；

S5.开关遥控端与开关动作端各自清零自身的滚码，将步骤S1～S4中的交互数据进行保存，同时根据步骤S3发送的低重码生成使用信道与组网号，两者配对完成；

S6.配对完成后，开关遥控端与开关动作端进行通信。

2.根据权利要求1所述的用于遥控设备的配对通信方法，其特征在于配对过程必须在设定的时间内完成，若配对时间超过时限设定的时间，则认为配对失败并停止配对。

3.根据权利要求1所述的用于遥控设备的配对通信方法，其特征在于配对通信过程中，数据包采用固定密钥加密行加密通信，用于避免非同类设备或非配套设备之间配对冲突。

4.根据权利要求1所述的用于遥控设备的配对通信方法，其特征在于步骤S2所述的组网号，具体为在通信时给每个信道增加组网号，从而保障了信道的重复利用率。

5.根据权利要求1所述的用于遥控设备的配对通信方法，其特征在于步骤S2所述的分配号，具体为开关动作端自身生成分配号并发送给开关遥控端，从而保证开关动作端可以被多个开关遥控端所控制。

6.根据权利要求1所述的用于遥控设备的配对通信方法，其特征在于步骤S3所述的加密密钥，为配对成功后约定通信的RC4或AES加密。

7.根据权利要求1所述的用于遥控设备的配对通信方法，其特征在于步骤S3所述的干扰码为在通信时放置在通信数据包的前端的一段用于干扰破解者的数字序列，用于对通信的破解者进行干扰，从而增加通信过程的可靠性。

8.根据权利要求1所述的用于遥控设备的配对通信方法，其特征在于步骤S3所述的低重码为开关动作端生成的具有尽可能低的重复概率的数字序列。

9.根据权利要求1所述的用于遥控设备的配对通信方法，其特征在于所述的低重码为随机生成，或者根据开关动作端的微控制器的自身唯一编码生成。

10.根据权利要求1所述的用于遥控设备的配对通信方法，其特征在于步骤S5所述的滚码为用于在遥控动作端执行遥控动作时，为了增加破解难度而设置的数字序列。

11.根据权利要求1所述的用于遥控设备的配对通信方法，其特征在于所述的滚码在遥控动作端每执行一次动作后均按照事先设定的规则进行改变，从而保证每一次的滚码均不相同。

12.根据权利要求1所述的用于遥控设备的配对通信方法，其特征在于在开关遥控端与开关动作端配对并进行通信时，开关遥控端给开关动作端发送的数据还包括数据包标识，所述数据包标识放置在通信数据包前端，用于标识所发送的数据包是否是同一数据包。

13.根据权利要求1所述的用于遥控设备的配对通信方法，其特征在于在开关遥控端与开关动作端配对并进行通信时，开关遥控端给开关动作端发送的数据还包括功能码，所述功能码用于指示开关动作端所作出的对应的指令。

14.根据权利要求1～13之一所述的用于遥控设备的配对通信方法，其特征在于步骤S6所述的开关遥控端与开关动作端进行通信，具体为采用如下步骤进行通信：

A.开关遥控端将自身的滚码、数据包标识、功能码、配对时开关动作端分配的分配号、遥控标识以及配对时开关动作端的低重码和待发送数据打包后通过配对时约定的通信密钥加密后发送给开关动作端；

B.开关动作端接收到步骤A发送的数据包并解密，然后根据数据包的内容判断开关遥控端的合法性；

C.开关动作端进行相应的动作，并将数据包标识、分配号、遥控标识及工作参数经过配对时约定的通信密钥加密后发送给开关遥控端；同时将自身的滚码按照事先设定的原则进行改变；

D.开关遥控端接收到步骤C发送的数据并解密后，将自身的滚码按照事先设定的原则进行改变，从而完成一次开关遥控端与开关动作端之间的通信。