CN105577485A - 一种实现家庭网络组网的方法及装置和G.hn设备 - Google Patents

一种实现家庭网络组网的方法及装置和G.hn设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种实现家庭网络组网的方法及装置和G.hn设备，包括预先设置加入家庭网络组网的信噪比阈值；域外节点检测到来自域内节点的信噪比大于信噪比阈值，向域内节点申请加入域内节点所在域；域内节点检测到来自申请加入的域外节点的信噪比大于信噪比阈值，同意该域外节点加入其所在域并成为新域内节点。本发明方法通过域外节点对信噪比的检测，以及域内节点在收到申请加入的请求后对信噪比的检测，实现了域外节点自动加入该域内节点所在域的组网过程。而且，通过对信噪比的检测，更好的保证了域外节点加入域后的正常通信过程，特别第，避免了在信号强度虽强但是信噪比不满足要求条件下的组网。

Description

一种实现家庭网络组网的方法及装置和G.hn设备
技术领域
本发明涉及家庭网络技术，尤指一种实现家庭网络组网的方法及装置和G.hn设备。
背景技术
G.hn标准规定了一种通用的家庭网络组网技术。家庭网络组网可以作为以太网，无线局域网的补充。在家庭网络组网中，通常使用电力线、电话线、同轴电缆作为介质。
G.hn定义了逻辑网络“域”(Domain)的概念，域采用域名(DN，DomainName)来标识。一般来说，不同家庭使用不同的域名，这与WiFi的服务集标识(SSID，ServiceSetIdentifier)类似。每个域内有一个域主节点(DomainMaster)和至少一个普通节点(Node)，这些节点都统称为G.hn设备。其中，域主节点承担域内其它节点的接入、退出、认证、宽带分配等管理任务。域主节点定期发送媒体访问计划(MAP，MediumAccessPlan)消息帧，在MAP消息中包括有域名(DN)、由域名通过一定的算法计算获得的域名标识符(DNI)、注册码，以及域ID(简称DOD)等信息。
目前，在家庭组网中组建域时可以有两种安全级别：安全域和非安全域，具体采用什么安全级别由域主节点决定。在组建安全域时，G.hn使用CCMP/AES机制保证用户数据的私密性，其中，CCMP/AES是面向大众的最高级无线安全协议。
G.hn新设备上电后的注册和组网过程大致包括：
首先，G.hn设备自检完成后，侦听网络上是否有域主节点定期发出的MAP帧，如果未监听到MAP帧，具备域主能力的G.hn设备将自动成为域主节点，不具备域主能力的G.hn设备将继续监听MAP帧。
接着，如果监听到MAP帧，G.hn设备检查自身数据库是否保存有DNI/DN值，如果没有保存DNI/DN值，则检查是否有注册码，如果无注册码或注册码未包含在MAP消息中，则G.hn设备根据自身能力决策是否成为域主节点或继续监听。如果有DNI/DN值，则根据DNI密钥的值(DNI_KEY)是否匹配决定是否重新计算DNI，然后比较DNI/DN与MAP消息中的DNI/DN是否相同，如果DNI/DN不同，则G.hn设备根据自身能力决策是否成为域主节点或继续监听。如果有注册码，则G.hn设备比较注册码与MAP消息中的注册码是否相同，如果注册码相同，则G.hn设备发起注册请求；否则G.hn设备根据自身能力决策是否成为域主节点或继续监听。如果G.hn自身保存的DNI/DN或重新计算的DNI/DN，与MAP消息中的DNI/DN相同，则G.hn设备发出注册请求。如果MAP消息中的域安全模式开启，则G.hn设备发起认证请求，域主节点检查该G.hn设备的加密密钥(PW)是否匹配，如果PW不匹配，域主节点强制该G.hn设备退出该域，该G.hn设备将继续监听MAP帧。如果PW匹配，则完成认证，该G.hn设备可以进行正常域内节点通信。
目前，标准定义了G.hn设备上电后的正常流程和异常流程，从上面的描述来看，一方面，G.hn新设备上电后的注册和组网过程繁琐。而且，在异常流程中，由于G.hn设备的DN、DNI、注册码，以及PW等参数和当前网络不匹配，那么，G.hn设备将始终工作在未入网模式，除非用户通过用户界面(UI)手工配置DN、PW等参数，也就是说，此时是需要用户具备一定的IT操作能力的，易用性较差。
另一方面，G.hn标准的家庭网络设备在使用时，需要进行参数配置，包括网络名称，密码等参数。在实施方法上，可以采用客户端手工输入参数或硬件按键配置方法，其中硬件按键相对简单，但是按键时间长短对应了不同的设备动作定义(如组建网络，离开网络，初始化等)，需要用户了解按键时长和设备动作的关联，这增加了用户的操作难度，而且，也不能实现家庭网络组网的自动化。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种实现家庭网络组网的方法及装置和G.hn设备，能够自动地、简单地实现G.hn新设备上电后的注册和组网。
为了达到本发明目的，本发明提供了一种实现家庭网络组网的方法，预先设置加入家庭网络组网的信噪比阈值；还包括：
域外节点检测到来自域内节点的信噪比大于信噪比阈值，向域内节点申请加入域内节点所在域；
域内节点检测到来自申请加入的域外节点的信噪比大于信噪比阈值，同意该域外节点加入其所在域并成为新域内节点。
所述域内节点为域主节点。
所述域内节点为域内普通节点；
所述域内节点检测到来自申请加入的域外节点的信噪比大于信噪比阈值之后，该方法还包括：所述域内节点将所述申请加入的请求发送给其所在域的域主节点。
所述域内节点为域内普通节点；
所述域内节点同意所述域外节点加入其所在域之后，该方法还包括：所述域内节点通知其所在域的域主节点。
所述同意域外节点加入其所在域并成为新域内节点包括：
所述域主节点将是否同意加入的参数携带在申请加入响应中发送给所述域外节点；
或者，所述域主节点经由所述域内节点将是否同意加入的参数携带在申请加入响应中发送给所述域外节点；
或者，所述域内节点将是否同意加入的参数携带在申请加入响应中发送给所述域外节点。
所述域主节点所在域工作在安全模式；该方法还包括：
所述域外节点向域内普通节点，或域主节点，或经由域内普通节点向域主节点发送对码请求；所述域内普通节点，或域主节点，或域主节点经由域内普通节点向域外节点返回对码响应；
所述域内普通节点或域主节点与域外节点之间建立临时安全通道；
所述域外节点与域内普通节点或域主节点基于交互的加密密钥交互完成认证过程。
所述加密密钥携带在所述对码响应中；或者，所述加密密钥携带在新增通知消息中发送给所述域外节点。
所述域主节点所在域工作在安全模式；
所述同意所述域外节点加入其所在域并成为新域内节点包括：
所述域主节点开设一个认证时间窗，或所述域主节点通知所述域内普通节点开设一个认证时间窗；
所述域外节点在收到所述申请加入响应后，按照预先设置的周期向域主节点发送对码请求。
所述对码请求落在认证时间窗中；该方法还包括：所述域内普通节点或域主节点向域外节点返回对码响应；
所述域内普通节点或域主节点与域外节点之间建立临时安全通道；
所述域外节点与域内普通节点或域主节点基于交互的加密密钥交互完成认证过程。
所述加密密钥携带在所述对码响应中；或者，所述加密密钥携带在新增通知消息中发送给所述域外节点。
该方法之前还包括：所述域主节点定期发送媒体访问计划MAP消息帧。
本发明又提供了一种实现家庭网络组网的装置，至少包括第一检测模块，第一处理模块；其中，
第一检测模块，其中设置有信噪比阈值，用于检测到来自域内节点的信噪比大于信噪比阈值，通知第一处理模块；
第一处理模块，用于向域内节点申请加入域主节点所在域，接收来自域内节点所在域的申请加入响应。
所述第一处理模块还用于：接收来自所述域内节点的携带有是否同意加入的申请加入响应。
所述第一处理模块还用于，向所述域内节点发送对码请求；接收来自所述域内节点的对码响应，建立与所述域内节点的临时安全通道，与所述域内节点基于加密密钥交互完成认证过程。
所述第一处理模块具体用于：当接收来自所述域内节点的申请加入响应后，按照预先设置的周期向域内节点发送对码请求；
所述第一处理模块还用于，接收来自所述域内节点的对码响应，建立与所述域内节点的临时安全通道，与所述域内节点基于加密密钥交互完成认证过程。
本发明再提供了一种实现家庭网络组网的装置，至少包括第二检测模块，第二处理模块；其中，
第二处理模块，用于接收到来自域外节点的申请加入请求；通知第二检测模块；
第二检测模块，其中设置有信噪比阈值，用于接收到通知并检测到来自申请加入的域外节点的信噪比大于信噪比阈值，向第二处理模块返回同意该域外节点加入其所在域并成为新域内节点的通知。
所述第二处理模块具体用于：接收到来自所述第二检测模块的通知，向所述域外节点返回携带有是否同意加入的申请加入响应。
所述第二处理模块还用于，接收到来自所述域外节点的对码请求，向其返回对码响应；建立与所述域外节点的临时安全通道，与所述域外节点基于加密密钥交互完成认证过程。
所述第二处理模块具体用于：接收到来自所述第二检测模块的通知，开设一个认证时间窗。
所述第二处理模块还用于：在所述认证时间窗内接收到来自新域内节点的对码请求，向其返回对码响应，建立与所述域外节点的临时安全通道，与所述域外节点基于加密密钥交互完成认证过程。
本发明还提供了一种G.hn设备，包括上述的装置。
与现有技术相比，本申请技术方案包括预先设置加入家庭网络组网的信噪比阈值；域外节点检测到来自域内节点的信噪比大于信噪比阈值，向域内节点申请加入域主节点所在域；域内节点检测到来自申请加入的域外节点的信噪比大于信噪比阈值，同意该域外节点加入其所在域并成为新域内节点。本发明方法通过域外节点对信噪比的检测，以及域内节点在收到申请加入的请求后对信噪比的检测，实现了域外节点自动加入该域内节点所在域的组网过程。而且，通过对信噪比的检测，更好的保证了域外节点加入域后的正常通信过程，特别第，避免了在信号强度虽强但是信噪比不满足要求条件下的组网。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实现家庭网络组网的方法的流程图；
图2为本发明实现家庭网络组网的装置的组成结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
图1为本发明实现家庭网络组网的方法的流程图，如图1所示，包括：
步骤100：预先设置加入家庭网络组网的信噪比阈值。
步骤101：域外节点检测到来自域内节点的信噪比大于信噪比阈值，向域主节点申请加入域内节点所在域。
本步骤中，来自域内节点的信噪比为来自域内节点的信号中有效成分的功率与噪声成分功率之比。
其中，对信噪比的检测属于本领域技术人员的惯用技术手段，具体实现方法并不用于限定本发明的保护范围，这里不再赘述。
本步骤中，新域内节点可以向域内节点发送申请加入请求来实现申请加入该域内节点所在域。
需要说明的是，本步骤中的域内节点可以是域主节点，也可以是域内普通节点。
步骤102：域内节点检测到来自申请加入的域外节点的信噪比大于信噪比阈值，同意该域外节点加入其所在域并成为新域内节点。
本步骤中，来自申请加入的域外节点的信噪比为来自该域外节点的信号中有效成分的功率与噪声成分功率之比。
本步骤中，当域内节点为域主节点时，当域主节点检测出来自申请加入的域外节点的信噪比大于信噪比阈值后，域主节点将是否同意加入的参数携带在申请加入响应中发送给新域内节点；
当域内节点为域内普通节点时，当域内普通节点检测出来自申请加入的域外节点的信噪比大于信噪比阈值后，域内普通节点将申请加入的请求发送给其所在域的域主节点，域主节点将是否同意加入的参数携带在申请加入响应中经由域内普通节点发送给新域内节点。或者，域内节点在同意域外节点加入其所在域即域内节点将是否同意加入的参数携带在申请加入响应中经由域内普通节点发送给新域内节点之后，将有新的域外节点加入通知其所在域的域主节点。
如果当前域工作在安全模式，该方法还包括：
域外节点向域内普通节点，或域主节点，或经由域内普通节点向域主节点发送对码请求；域内普通节点，或域主节点，或域主节点经由域内普通节点向域外节点返回对码响应；
域内普通节点或域主节点与域外节点之间建立临时安全通道；
域外节点与域内普通节点或域主节点基于交互的加密密钥交互完成认证过程。
或者，
域主节点开设一个认证时间窗，或域主节点通知所述域内普通节点开设一个认证时间窗；这种方式下，域外节点在收到所述申请加入响应后，按照预先设置的周期向域主节点发送对码请求，如果对码请求落在认证时间窗中，域内普通节点或域主节点向域外节点返回对码响应；域内普通节点或域主节点与域外节点之间建立临时安全通道；域外节点与域内普通节点或域主节点基于交互的加密密钥交互完成认证过程。
这里，加密密钥可以携带在对码响应中；或者，加密密钥携带在新增通知消息中发送给域外节点。
本发明方法通过域外节点对信噪比的检测，以及域内节点在收到申请加入的请求后对信噪比的检测，实现了域外节点自动加入该域内节点所在域的组网过程。而且，通过对信噪比的检测，更好的保证了域外节点加入域后的正常通信过程，特别第，避免了在信号强度虽强但是信噪比不满足要求条件下的组网。
该方法之前还包括：域外节点上电。
该方法之前还包括：按照协议，域内节点所在域的域主节点定期发送MAP消息帧。
该方法还包括：域主节点与域外节点之间运行网络接入注册协议，具体实现属于本领域技术人员的公知技术，并不用于限定本发明的包括范围，这里不再赘述。
通过上述本发明方法，自动地、简单地实现了G.hn新设备上电后的注册和组网。
图2为本发明实现家庭网络组网的装置的组成结构示意图，如图2所示，至少包括第一检测模块，第一处理模块；其中，
第一检测模块，其中设置有信噪比阈值，用于检测到来自域内节点的信噪比大于信噪比阈值，通知第一处理模块；
第一处理模块，用于向域主节点申请加入域内节点所在域，接收来自域内节点所在域的申请加入响应。
第一处理模块还用于：接收来自域内节点的携带有是否同意加入的申请加入响应。
第一处理模块，还用于向域内节点发送对码请求；接收来自域内节点的对码响应，建立与域内节点的临时安全通道，与域内节点基于加密密钥交互完成认证过程。
或者，
第一处理模块具体用于：当接收来自所述域内节点的申请加入响应后，按照预先设置的周期向域内节点发送对码请求；此时，
第一处理模块还用于，接收来自域内节点的对码响应，建立与所述域内节点的临时安全通道，与域内节点基于加密密钥交互完成认证过程
本发明装置还包括：第二检测模块，第二处理模块；其中，
第二处理模块，用于接收到来自域外节点的申请加入请求；通知第二检测模块；
第二检测模块，其中设置有信噪比阈值，用于接收到通知并检测到来自申请加入的域外节点的信噪比大于信噪比阈值，向第二处理模块返回同意该域外节点加入其所在域并成为新域内节点的通知。
第二处理模块具体用于：接收到来自第二检测模块的通知，向域外节点返回携带有是否同意加入的申请加入响应。
或者，第二处理模块具体用于：接收到来自第二检测模块的通知，开设一个认证时间窗。
第二处理模块还用于，接收到来自域外节点的对码请求，向其返回对码响应，建立与该域外节点的临时安全通道，与该域外节点基于加密密钥交互完成认证过程。或者，在认证时间窗内接收到来自域外节点的对码请求，向其返回对码响应，建立与域外节点的临时安全通道，与域外节点基于加密密钥交互完成认证过程。
如果第一检测模块检测到来自域主节点的信噪比小于或等于信噪比阈值，或第二检测模块检测来自申请加入的域外节点的信噪比小于或等于信噪比阈值，则均不通知相应的处理模块进行处理。
需要说明的是，本发明装置也可以是至少包括上述第二检测模块和第二处理模块，进一步再包括第一检测模块和第一处理模块。
需要说明的是，对于一个G.hn设备来说，它既可以成为域主节点，也可以是域外节点，因此，较佳地，该G.hn设备包括上述第一检测模块、第一处理模块、第二处理模块和第二检测模块。
以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种实现家庭网络组网的方法，其特征在于，预先设置加入家庭网络组网的信噪比阈值；还包括：
域外节点检测到来自域内节点的信噪比大于信噪比阈值，向域内节点申请加入域内节点所在域；
域内节点检测到来自申请加入的域外节点的信噪比大于信噪比阈值，同意该域外节点加入其所在域并成为新域内节点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述域内节点为域主节点。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述域内节点为域内普通节点；
所述域内节点检测到来自申请加入的域外节点的信噪比大于信噪比阈值之后，该方法还包括：所述域内节点将所述申请加入的请求发送给其所在域的域主节点。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述域内节点为域内普通节点；
所述域内节点同意所述域外节点加入其所在域之后，该方法还包括：所述域内节点通知其所在域的域主节点。
5.根据权利要求2、3或4所述的方法，其特征在于，所述同意域外节点加入其所在域并成为新域内节点包括：
所述域主节点将是否同意加入的参数携带在申请加入响应中发送给所述域外节点；
或者，所述域主节点经由所述域内节点将是否同意加入的参数携带在申请加入响应中发送给所述域外节点；
或者，所述域内节点将是否同意加入的参数携带在申请加入响应中发送给所述域外节点。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述域主节点所在域工作在安全模式；该方法还包括：
所述域外节点向域内普通节点，或域主节点，或经由域内普通节点向域主节点发送对码请求；所述域内普通节点，或域主节点，或域主节点经由域内普通节点向域外节点返回对码响应；
所述域内普通节点或域主节点与域外节点之间建立临时安全通道；
所述域外节点与域内普通节点或域主节点基于交互的加密密钥交互完成认证过程。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述加密密钥携带在所述对码响应中；或者，所述加密密钥携带在新增通知消息中发送给所述域外节点。
8.根据权利要求2或3或4所述的方法，其特征在于，所述域主节点所在域工作在安全模式；
所述同意所述域外节点加入其所在域并成为新域内节点包括：
所述域主节点开设一个认证时间窗，或所述域主节点通知所述域内普通节点开设一个认证时间窗；
所述域外节点在收到所述申请加入响应后，按照预先设置的周期向域主节点发送对码请求。
9.根据将权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对码请求落在认证时间窗中；该方法还包括：所述域内普通节点或域主节点向域外节点返回对码响应；
所述域内普通节点或域主节点与域外节点之间建立临时安全通道；
所述域外节点与域内普通节点或域主节点基于交互的加密密钥交互完成认证过程。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述加密密钥携带在所述对码响应中；或者，所述加密密钥携带在新增通知消息中发送给所述域外节点。
11.根据权利要求2或3或4所述的方法，其特征在于，该方法之前还包括：所述域主节点定期发送媒体访问计划MAP消息帧。
12.一种实现家庭网络组网的装置，其特征在于，至少包括第一检测模块，第一处理模块；其中，
第一检测模块，其中设置有信噪比阈值，用于检测到来自域内节点的信噪比大于信噪比阈值，通知第一处理模块；
第一处理模块，用于向域内节点申请加入域主节点所在域，接收来自域内节点所在域的申请加入响应。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第一处理模块还用于：接收来自所述域内节点的携带有是否同意加入的申请加入响应。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一处理模块还用于，向所述域内节点发送对码请求；接收来自所述域内节点的对码响应，建立与所述域内节点的临时安全通道，与所述域内节点基于加密密钥交互完成认证过程。
15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第一处理模块具体用于：当接收来自所述域内节点的申请加入响应后，按照预先设置的周期向域内节点发送对码请求；
所述第一处理模块还用于，接收来自所述域内节点的对码响应，建立与所述域内节点的临时安全通道，与所述域内节点基于加密密钥交互完成认证过程。
16.一种实现家庭网络组网的装置，其特征在于，至少包括第二检测模块，第二处理模块；其中，
第二处理模块，用于接收到来自域外节点的申请加入请求；通知第二检测模块；
第二检测模块，其中设置有信噪比阈值，用于接收到通知并检测到来自申请加入的域外节点的信噪比大于信噪比阈值，向第二处理模块返回同意该域外节点加入其所在域并成为新域内节点的通知。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块具体用于：接收到来自所述第二检测模块的通知，向所述域外节点返回携带有是否同意加入的申请加入响应。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块还用于，接收到来自所述域外节点的对码请求，向其返回对码响应；建立与所述域外节点的临时安全通道，与所述域外节点基于加密密钥交互完成认证过程。
19.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块具体用于：接收到来自所述第二检测模块的通知，开设一个认证时间窗。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块还用于：在所述认证时间窗内接收到来自新域内节点的对码请求，向其返回对码响应，建立与所述域外节点的临时安全通道，与所述域外节点基于加密密钥交互完成认证过程。
21.一种G.hn设备，其特征在于，包括权利要求12和权利要求16所述的装置。
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