一種基于vsop協(xié)議的智能家居協(xié)同組網(wǎng)通訊方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于智能家居系統(tǒng)的通信技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 通過(guò)檢索現(xiàn)有技術(shù)，在智能家居相關(guān)領(lǐng)域存在眾多通訊方式和不同的技術(shù)協(xié)議， 例如Zi濁ee、6LowPAN、藍(lán)牙、W太網(wǎng)、Wi-Fi、IE邸802.15.4射頻標(biāo)準(zhǔn)、PLC等，他們均使用同 一個(gè)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行組網(wǎng)通訊。雖然當(dāng)前存在著諸多智能家居技術(shù)和方案，并且在速率、功 耗、布線、手機(jī)接入等不同應(yīng)用場(chǎng)合具備一定優(yōu)勢(shì)，但是卻沒(méi)有一種可W將不同規(guī)范兼容混 合使用的方法和系統(tǒng)，運(yùn)將對(duì)在不同應(yīng)用場(chǎng)合下的智能家居設(shè)備利用不同通訊方式的優(yōu)點(diǎn) 進(jìn)行混合組網(wǎng)通訊帶來(lái)一定缺陷。
[0003] 變量安全操作協(xié)議VSOP(Variat)Ie Safety Operation Protocol)是我國(guó)制定的 第一個(gè)智能家居相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，主要特點(diǎn)有:不同通訊方式可W通過(guò)應(yīng)用層規(guī)定的VSOP 標(biāo)準(zhǔn)通訊報(bào)文格式進(jìn)行內(nèi)容獲取和轉(zhuǎn)換傳輸;VSOP規(guī)定了精簡(jiǎn)有效的智能節(jié)點(diǎn)設(shè)備描述規(guī) 范，在加入網(wǎng)絡(luò)后可有終端讀取操作指令集;VSOP規(guī)定了應(yīng)用層數(shù)據(jù)的簽名加密算法，保證 數(shù)據(jù)和設(shè)備在通訊和入網(wǎng)過(guò)程中的數(shù)據(jù)安全，特別是進(jìn)行互聯(lián)互通協(xié)議轉(zhuǎn)換時(shí)的數(shù)據(jù)安 全;變量化操作方式，使智能家居系統(tǒng)操作性兼容性，擴(kuò)展性更強(qiáng)，且增值應(yīng)用開(kāi)發(fā)(例如云 服務(wù))更為方便。
[0004] VSOP是一種規(guī)定變量操作的智能家居設(shè)備自動(dòng)控制的協(xié)議，該協(xié)議描述了應(yīng)用層 的數(shù)據(jù)帖格式和變量操作方法，W及變量的描述格式和方法等技術(shù)方案和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，W便 與不同設(shè)備和系統(tǒng)的智能家居等產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)的互聯(lián)互通，使數(shù)據(jù)的傳播不具體限定于某 個(gè)方式或介質(zhì)。VSOP規(guī)定了與底層無(wú)關(guān)的通信方式，著重在通訊模型的應(yīng)用層上作出統(tǒng)一 規(guī)定，包含帖格式、安全模式、設(shè)備描述方式、變量操作方式等基礎(chǔ)內(nèi)容。但由于VSOP僅僅只 對(duì)應(yīng)用層作出規(guī)定，使其單獨(dú)使用不具備自組網(wǎng)、路由中繼等能力，運(yùn)也大大降低了其通訊 能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，并基于多種協(xié)議提出一種用于智能家居系 統(tǒng)的通信方法。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，提出一種基于VSOP協(xié)議的智能家居協(xié)同 組網(wǎng)通訊方法，該協(xié)同組網(wǎng)通訊方法包括:在智能家居協(xié)同通信系統(tǒng)協(xié)議找的應(yīng)用層使用 變量安全操作協(xié)議VSOP的信息帖格式進(jìn)行帖解碼編碼，W實(shí)現(xiàn)信息在應(yīng)用層的轉(zhuǎn)換和獲 取，變量安全操作協(xié)議VSOP采用帶安全簽名的報(bào)文，采用變量操作方式控制節(jié)點(diǎn)和獲得節(jié) 點(diǎn)采集的傳感器信息，采用變量描述使節(jié)點(diǎn)設(shè)備主動(dòng)獲取指令集，增加密碼變量，實(shí)現(xiàn)雙向 驗(yàn)證。針對(duì)VSOP協(xié)議對(duì)應(yīng)用層的功能碼進(jìn)行擴(kuò)展，并規(guī)定其對(duì)應(yīng)的帖格式。
[0007] 本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例進(jìn)一步包括，智能家居協(xié)同通信系統(tǒng)協(xié)議找的物理層和 MC層使用IE邸802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層使用化owPAN傳輸標(biāo)準(zhǔn)，保留WiFi、ZigBee、 6LowPAN通訊協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層傳輸層，使VSOP具備自組網(wǎng)能力。
[0008] 變量安全操作協(xié)議VSOP的信息帖格式采用帶安全簽名的報(bào)文，報(bào)文為二進(jìn)制格 式，包括:2字節(jié)帖頭，1字節(jié)報(bào)文長(zhǎng)度，1字節(jié)的簽名碼類型，1字節(jié)設(shè)備標(biāo)識(shí)ID號(hào)，1字節(jié)功能 碼，0-14字節(jié)數(shù)據(jù)，4字節(jié)時(shí)間碼，8字節(jié)安全簽名。
[0009] 變量安全操作協(xié)議VSOP包括，變量地址分配與變量描述規(guī)約，其中，變量地址分配 包括:設(shè)置位變量為1位，寄存器為16位，變量描述寄存器為128位，當(dāng)讀取到"無(wú)"后結(jié)束讀 取;變量描述規(guī)約包括:輸入位變量地址定義和輸出位變量地址定義，設(shè)備信息寄存器變量 地址定義，用戶保持寄存器變量地址定義，用戶輸入寄存器變量地址定義。帶安全簽名的報(bào) 文中加密方法具體包括:為設(shè)備分發(fā)根密鑰Root Key，每一個(gè)設(shè)備擁有唯一的安全標(biāo)識(shí)碼， 根據(jù)各自對(duì)應(yīng)的分散算法獲得分散秘鑰，每個(gè)設(shè)備產(chǎn)生分散密鑰;根據(jù)設(shè)備分散密鑰Key、 要簽名的數(shù)據(jù)DATA調(diào)用F函數(shù)獲得安全簽名碼。安全簽名碼被加載帶應(yīng)用層報(bào)文的末端，構(gòu) 成完整的應(yīng)用層VSOP報(bào)文。
[0010] 本發(fā)明還提出一種基于VSOP協(xié)議的智能家居協(xié)同組網(wǎng)通訊系統(tǒng)，在系統(tǒng)協(xié)議找的 物理層和MC層使用IE邸802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層使用化owPAN傳輸標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用層使 用變量安全操作協(xié)議VSOP的信息帖格式進(jìn)行帖解碼編碼，W實(shí)現(xiàn)信息在應(yīng)用層的轉(zhuǎn)換和獲 取，變量安全操作協(xié)議VSOP采用帶安全簽名的報(bào)文，采用變量操作方式控制節(jié)點(diǎn)和獲得節(jié) 點(diǎn)采集的傳感器信息，采用變量描述使節(jié)點(diǎn)設(shè)備主動(dòng)獲取指令集，增加密碼變量，實(shí)現(xiàn)雙向 驗(yàn)證。
[0011] 本通訊方法使用VSOP作為不同通訊協(xié)議(如Zi濁ee、6LowPAN、WiFi等）的應(yīng)用層規(guī) 范，使不同智能家居通訊網(wǎng)絡(luò)可W在應(yīng)用層得到兼容。具體包括：
[0012] 智能家居終端設(shè)備發(fā)出注冊(cè)請(qǐng)求進(jìn)入注冊(cè)工作模式;與網(wǎng)關(guān)相連的通訊接口模塊 獲得信號(hào)，解碼出應(yīng)用層數(shù)據(jù)包，將應(yīng)用層數(shù)據(jù)包通過(guò)硬件連接的方式(UART或USB)透明傳 輸給網(wǎng)關(guān);智能家居網(wǎng)關(guān)通過(guò)與其相連的通訊接口模塊獲得應(yīng)用層數(shù)據(jù)并記錄終端設(shè)備對(duì) 應(yīng)的通訊方式，提示用戶輸入終端設(shè)備密碼通過(guò)記錄的通訊方式發(fā)送終端設(shè)備驗(yàn)證;密碼 正確則終端返回注冊(cè)信息；網(wǎng)關(guān)訪問(wèn)智能家居設(shè)備信息系統(tǒng)驗(yàn)證注冊(cè)信息（安全識(shí)別碼等 基本信息)是否合法;設(shè)備合法則獲取變量描述信息并按照規(guī)則轉(zhuǎn)換為操作指令集，使用設(shè) 備分配的ID號(hào)發(fā)送終端設(shè)備注冊(cè)成功命令到對(duì)應(yīng)通訊接口模塊;通訊接口模塊綁定協(xié)議地 址和設(shè)備ID，并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到終端設(shè)備;終端設(shè)備在得知注冊(cè)成功和注冊(cè)超時(shí)后退出注冊(cè)工 作模式。
[0013] 入網(wǎng)后，智能家居網(wǎng)關(guān)和終端設(shè)備通過(guò)其自身集成VSOP應(yīng)用層的通訊協(xié)議進(jìn)行信 息雙向交互。終端設(shè)備通過(guò)自身使用VSOP應(yīng)用層的通訊協(xié)議向網(wǎng)關(guān)同類型的通訊接口模塊 發(fā)送數(shù)據(jù)，通訊接口模塊解碼獲得的應(yīng)用層數(shù)據(jù)通過(guò)硬件連接的方式(UART或USB)透?jìng)鹘o 網(wǎng)關(guān)；網(wǎng)關(guān)對(duì)信息進(jìn)行解碼驗(yàn)證，并作出處理。網(wǎng)關(guān)向?qū)?yīng)通訊協(xié)議的通訊接口模塊發(fā)送 VSOP規(guī)則的應(yīng)用層數(shù)據(jù)包;通訊接口模塊使用與ID綁定的協(xié)議地址將數(shù)據(jù)包通過(guò)自身的通 訊協(xié)議發(fā)送到終端設(shè)備;終端設(shè)備對(duì)信息進(jìn)行解碼驗(yàn)證，并作出處理。
[0014] 通過(guò)使用VSOP作為其他通訊協(xié)議和通訊方式的應(yīng)用層規(guī)則，通過(guò)對(duì)應(yīng)用層的限 審IJ，可W達(dá)到不同通信協(xié)議在應(yīng)用層的兼容協(xié)同和優(yōu)劣互補(bǔ)，能夠有效整合兼容不同協(xié)議 的智能家居網(wǎng)絡(luò)，使智能家居網(wǎng)絡(luò)能夠優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，在提高網(wǎng)絡(luò)性能的同時(shí)降低整體成本，企 業(yè)也能夠有效的整合不同廠家的產(chǎn)品。VSOP對(duì)應(yīng)用層的加密方案也彌補(bǔ)了其他通訊協(xié)議應(yīng) 用層無(wú)加密的缺點(diǎn)，使智能家居系統(tǒng)更加安全可靠。
【附圖說(shuō)明】
[001引圖1基于VSOP協(xié)議的智能家居協(xié)同組網(wǎng)通訊系統(tǒng)架構(gòu)圖；
[0016] 圖2基于VSOP協(xié)議的智能家居協(xié)同組網(wǎng)通訊網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖3基于VSOP協(xié)議的智能家居協(xié)同組網(wǎng)通訊的終端設(shè)備結(jié)構(gòu)圖；
[0018] 圖4基于VSOP協(xié)議的智能家居協(xié)同組網(wǎng)通訊協(xié)議分層圖；
[0019] 圖5安全簽名碼的產(chǎn)生流程圖；
[0020] 圖6設(shè)備入網(wǎng)申請(qǐng)操作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 本發(fā)明基于VSOP協(xié)議的智能家居協(xié)同組網(wǎng)通訊方法使用VSOP(變量安全操作協(xié) 議)作為應(yīng)用層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合化owPAN協(xié)議構(gòu)建了一套新型的智能家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和各類 產(chǎn)品。
[0022] 如圖1所示為本發(fā)明基于VSOP協(xié)議的智能家居協(xié)同組網(wǎng)通訊方法的系統(tǒng)架構(gòu)圖。 本智能家居系統(tǒng)在本地智能家居網(wǎng)絡(luò)中使用VSOP標(biāo)準(zhǔn)建立安全通訊網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)由智能家居 網(wǎng)關(guān)進(jìn)行收集處理，并通過(guò)家庭路由器和外部互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。終端應(yīng)用可W通過(guò)網(wǎng) 頁(yè)、APP訪問(wèn)家庭服務(wù)器等方式進(jìn)行查看和控制智能家居設(shè)備。
[0023] 本系統(tǒng)可W設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)協(xié)同的智能家居系統(tǒng)包括:后臺(tái)服務(wù)器、移動(dòng)APP終端、協(xié)同 通訊網(wǎng)關(guān)和一系列智能家居終端產(chǎn)品。終端節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品包括:智能家電控制設(shè)備，智能傳感檢 測(cè)設(shè)備，智能安防檢測(cè)設(shè)備，智能能耗管控設(shè)備，智能家庭醫(yī)療設(shè)備。
[0024] 變量安全操作協(xié)議VSOP(Variat)Ie Safety Operation Protocol)是一種用于智 能設(shè)備家居自動(dòng)控制的應(yīng)用層通訊標(biāo)準(zhǔn)。主要特點(diǎn)有：不同通訊方式可W通過(guò)應(yīng)用層規(guī)定 的VSOP標(biāo)準(zhǔn)通訊報(bào)文格式進(jìn)行內(nèi)容獲取和轉(zhuǎn)換傳輸;VSOP規(guī)定了精簡(jiǎn)有效的智能節(jié)點(diǎn)設(shè)備 描述規(guī)范，在加入網(wǎng)絡(luò)后終端設(shè)備讀取操作指令集;VSOP規(guī)定了應(yīng)用層數(shù)據(jù)的簽名加密算 法，保證數(shù)據(jù)和設(shè)備在通訊和入網(wǎng)過(guò)程中的數(shù)據(jù)安全，特別是進(jìn)行互聯(lián)互通協(xié)議轉(zhuǎn)換時(shí)的 數(shù)據(jù)安全;變量化操作方式，使智能家居系統(tǒng)操作性兼容性，擴(kuò)展性更強(qiáng)，且增值應(yīng)用開(kāi)發(fā) (例如云服務(wù))更為方便。
[0025] 如圖2所示為基于VSOP協(xié)議的智能家居協(xié)同組網(wǎng)通訊方法協(xié)同通訊網(wǎng)關(guān)。協(xié)同通 訊網(wǎng)關(guān)是采用所述協(xié)同組網(wǎng)通訊方法設(shè)計(jì)。協(xié)同通訊網(wǎng)關(guān)采用ARM作為處理器，搭載Linux 操作系統(tǒng)+Qt界面或Amlroid操作系統(tǒng)，除了具備自身