專利名稱：無(wú)線體域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備及其安全喚醒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例涉及無(wú)線體域網(wǎng)(Wireless Body Area Network =WBAN)的網(wǎng) 絡(luò)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的安全喚醒方法及喚醒認(rèn)證碼的生成 方法。
背景技術(shù)：
將人的生命機(jī)能以無(wú)線感知和監(jiān)測(cè)，以低成本無(wú)線感知網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的WBAN， 可在醫(yī)院、家庭、工作場(chǎng)所等地方給個(gè)人醫(yī)療提供很大利益，提高生活質(zhì)量。這種WBAN的缺 陷之處在于體域網(wǎng)節(jié)點(diǎn)(Body Area Network Node :BN)的電池更換非常困難和不方便。為 在無(wú)線感知網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network =WSN)中延長(zhǎng)設(shè)備的壽命，提出了各種喚醒方 法，但是大部分不是為具有星形布局(star topology)的WBAN所設(shè)計(jì)，在喚醒步驟上沒有 考慮安全性。如何保護(hù)喚醒無(wú)線電信號(hào)仍然是一個(gè)公開的研究議題。事實(shí)上，安全性議題在使 用喚醒無(wú)線電信號(hào)的WBAN中成為了重要問(wèn)題之一。如果允許外部用戶隨意將插入的睡眠 狀態(tài)的BN喚醒的話，不管外部用戶是不是計(jì)劃外的用戶還是故意敵對(duì)者，都會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后^ ο在本說(shuō)明書中提出了一種新的安全喚醒系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明提供了一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和安全喚醒方法，所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和安全喚醒方法可以 在工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療andustrial，Scientific and Medical :ISM)的頻帶內(nèi)從使用射頻識(shí) 別器(Radio Frequency Identification =RFID)接收的喚醒無(wú)線電信號(hào)中獲得能源喚醒主 電路，此時(shí)使用喚醒無(wú)線電信號(hào)中包含的喚醒認(rèn)證碼對(duì)喚醒無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行認(rèn)證，以體內(nèi) 移植無(wú)線醫(yī)療設(shè)備(Medical Implant Communication Service :MICS)頻帶和網(wǎng)絡(luò)控制設(shè) 備通{曰ο本發(fā)明提供了一種網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備和安全喚醒方法，所述網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備和安全喚醒 方法可使用RFID向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送喚醒無(wú)線電信號(hào)，通過(guò)喚醒無(wú)線電信號(hào)從被喚醒的網(wǎng)絡(luò) 設(shè)備接收應(yīng)答信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通信。本發(fā)明提供了一種喚醒認(rèn)證碼生成方法，所述喚醒認(rèn)證碼生成方法中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使 用以被喚醒次數(shù)為基礎(chǔ)的值即計(jì)數(shù)器、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的地址、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的地址、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè) 備與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間互相共享的密匙生成喚醒認(rèn)證碼。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括喚醒電路器，其使用RFID從WBAN中包 含的網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備接收喚醒無(wú)線電信號(hào)，比較喚醒無(wú)線電信號(hào)中包含的喚醒認(rèn)證碼與提前 存儲(chǔ)的喚醒認(rèn)證碼決定是否喚醒主電路器；和主電路器，其基于來(lái)自喚醒電路器的中斷信號(hào)被激活。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面，中斷信號(hào)可使用喚醒電路器中喚醒無(wú)線電信號(hào)所包含的能 源生成。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，主電路器可包括通信電路器，其在基于中斷信號(hào)被激活 后向網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備發(fā)送應(yīng)答信號(hào)；和安全電路器，其更新計(jì)數(shù)器，使用被更新的計(jì)數(shù)器、自 身的地址、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的地址與網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備共享的密匙更新存儲(chǔ)的喚醒認(rèn)證碼。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，通信電路器可在喚醒認(rèn)證碼通過(guò)安全電路器被更新后向 網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備發(fā)送感知或監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備可包括喚醒無(wú)線電信號(hào)發(fā)送器，其使 用RFID向WBAN所包含的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送包含喚醒認(rèn)證碼的喚醒無(wú)線電信號(hào)；和應(yīng)答信號(hào)接 收器，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主電路基于喚醒認(rèn)證碼被喚醒時(shí)接收被發(fā)送的應(yīng)答信號(hào)。此時(shí)，使用喚 醒無(wú)線電信號(hào)所包含的能源，生成用于喚醒網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主電路的中斷信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的安全喚醒方法，包括以下步驟在網(wǎng)絡(luò) 設(shè)備的喚醒電路器中，使用RFID從WBAN包含的網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備接收喚醒無(wú)線電信號(hào)；在喚醒 電路器中，比較喚醒無(wú)線電信號(hào)所包含的喚醒認(rèn)證碼與提前存儲(chǔ)的喚醒認(rèn)證碼并決定是否 喚醒主電路器；在喚醒電路器中，使用喚醒無(wú)線電信號(hào)中包含的能源來(lái)生成中斷信號(hào)并發(fā) 送給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主電路；在基于中斷信號(hào)被激活的主電路器的通信電路器中，向網(wǎng)絡(luò)控制 設(shè)備發(fā)送應(yīng)答信號(hào)；在主電路器的安全電路中，更新計(jì)數(shù)器并使用被更新的計(jì)數(shù)器、自身的 地址、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的地址與網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備共享的密匙更新存儲(chǔ)的喚醒認(rèn)證碼；在通信電 路中，向網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備發(fā)送感知或監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備中的安全喚醒方法，包括以下步驟在 網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的喚醒無(wú)線電信號(hào)發(fā)送器中，使用RFID向WBAN包含的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送包含喚 醒認(rèn)證碼的喚醒無(wú)線電信號(hào)；在網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的應(yīng)答信號(hào)接收器中，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主電路 基于喚醒認(rèn)證碼被喚醒時(shí)接收被發(fā)送的應(yīng)答信號(hào)；在網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的安全電路中，更新計(jì) 數(shù)器并使用被更新的計(jì)數(shù)器、自身的地址、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的地址與網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備共享的密匙更 新喚醒認(rèn)證碼；在網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的數(shù)據(jù)接收器中，從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收被感知或監(jiān)控的數(shù)據(jù)。此 時(shí)，使用喚醒無(wú)線電信號(hào)所包含的能源，生成用于喚醒網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主電路的中斷信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的喚醒認(rèn)證碼的生成方法包括以下步驟在網(wǎng)絡(luò)控制設(shè) 備(或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)中，以計(jì)數(shù)器、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的地址、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的地址為基礎(chǔ)生成初始輸 入值；在網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)中，以比特為單位計(jì)算初始輸入值和初始向量生成輸 入值；在網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的地址與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間共享的 密鑰及輸入值和AES算法生成喚醒認(rèn)證碼。此時(shí)，計(jì)數(shù)器作為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以被喚醒次數(shù)為基 礎(chǔ)的值，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備每次被喚醒都更新，當(dāng)計(jì)數(shù)器被更新時(shí)，在生成輸入值的步驟不使用初始 向量而使用以前喚醒過(guò)程中使用的喚醒認(rèn)證碼來(lái)生成輸入值，以此更新喚醒認(rèn)證碼。技術(shù)效果在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，在ISM的頻帶內(nèi)從使用RFID接收的喚醒無(wú)線電信號(hào)中獲得能源喚 醒主電路，此時(shí)使用喚醒無(wú)線電信號(hào)中包含的喚醒認(rèn)證碼對(duì)喚醒無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行認(rèn)證，以 體內(nèi)移植無(wú)線醫(yī)療設(shè)備(MICQ頻帶和網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備通信。在此，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不需使用額外的 電池，而是使用喚醒無(wú)線電信號(hào)中包含的能源喚醒主電路，因此可以減少能源消耗。
使用RFID向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送喚醒無(wú)線電信號(hào)，通過(guò)喚醒無(wú)線電信號(hào)可以從被喚醒 的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收應(yīng)答信號(hào)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通信。此時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備在ISM頻帶內(nèi)使用 RFID向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送喚醒無(wú)線電信號(hào)，與使用MICS頻帶相比可以相對(duì)地減少發(fā)射輸出。由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用以被喚醒的次數(shù)為基礎(chǔ)的值即計(jì)數(shù)器、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的地址、 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的地址和網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間互相共享的密匙生成喚醒認(rèn)證碼，因此可 以避免沒有密匙的其他用戶喚醒網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。


圖1是用于描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中生成喚醒認(rèn)證碼的方法的一個(gè)示例；圖2是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中喚醒包的構(gòu)造的一個(gè)示例；圖3是用于描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中兩個(gè)無(wú)線電的構(gòu)造的一個(gè)示例；圖4是用于描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中BNC和BN之間的安全喚醒方法的示圖；圖5是用于描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造的框圖；圖6是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的安全喚醒方法的流程圖；圖7是用于描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造的框圖；圖8是示出在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備中的安全喚醒方法的流程圖；圖9是示出在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)中的喚醒認(rèn)證 碼的生成方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。在無(wú)線體域網(wǎng)(Wireless Body Area Network =WBAN)中為延長(zhǎng)設(shè)備的壽命，特別 是被插入的感知器設(shè)備、每個(gè)節(jié)點(diǎn)都只能最小化能源保存。使用喚醒(wake-up)無(wú)線電信 號(hào)的喚醒/睡眠(sl^p)體系(scheme)是可行目標(biāo)。為無(wú)線感知網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network =WSN)提出了幾種喚醒體系，但是喚醒無(wú)線電信號(hào)的安全性(security)仍然是一 個(gè)公開議題。在WBAN情況下安全性是最高標(biāo)準(zhǔn)之一。在本發(fā)明的實(shí)施例中提供了 WBAN的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備和用于WBAN的安 全(secure)喚醒方法。所述安全喚醒方法中，由于體域網(wǎng)(Body Area Network =BAN)節(jié)點(diǎn) (Body Area Network Node :BN)不應(yīng)該被計(jì)劃外的用戶或故意敵對(duì)者喚醒而應(yīng)該由相應(yīng)的 BAN網(wǎng)絡(luò)控制者(Body Area Network Node Controller :BNC)喚醒，所以提出了喚醒認(rèn)證 碼(Wake-up Authentication Code :WAC)。達(dá)到這樣的目標(biāo)可提出兩個(gè)無(wú)線電構(gòu)造。所述 安全喚醒方法提供安全性和能源保存間的有效的權(quán)衡(tradeoff)。如上所述，本發(fā)明的實(shí)施例作為涉及用于WBAN的安全喚醒方法，為了保障不被BN 計(jì)劃外的用戶或故意敵對(duì)者喚醒而是由相應(yīng)的BNC喚醒，可以首先設(shè)計(jì)喚醒認(rèn)證碼。對(duì)應(yīng) BNC的每個(gè)BN的相關(guān)的唯一的碼不是BN的地址而是喚醒認(rèn)證碼。在這種喚醒認(rèn)證碼的設(shè) 計(jì)中可以使用鑰匙技術(shù)。為避免其他用戶不用密匙就將BN喚醒，喚醒認(rèn)證碼可以提供認(rèn) 證及時(shí)效性，所述認(rèn)證及時(shí)效應(yīng)用于向輸入BNC和BN的地址和計(jì)數(shù)器使用的從生成算法 (algorithm)高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(Advanced Encryption Standard :AES)獲得的各個(gè)喚醒過(guò)程。圖1是為描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，喚醒認(rèn)證碼的生成方法的一個(gè)示例。在這里，符號(hào)“ I I ”表示左右的被計(jì)算者互相連接，“CIPHER”表示AES算法，“IV”表示初始向量 (Initial Vector)，“K”表示密匙。例如，為保障喚醒認(rèn)證碼的唯一性，計(jì)數(shù)器空間應(yīng)該足夠 大，所以計(jì)數(shù)器的長(zhǎng)度可設(shè)定為8進(jìn)制2位數(shù)。其用于避免同一計(jì)數(shù)器的動(dòng)作中具有相同 的密匙而威脅安全性的情況。這種計(jì)數(shù)器可具有以BN被喚醒的次數(shù)為基礎(chǔ)的值。圖1的 一個(gè)例子中，BN每被喚醒一次，計(jì)數(shù)器就增加“ 1 ”。此時(shí)，在生成初始喚醒認(rèn)證碼時(shí)，計(jì)數(shù)器 1和BN與BNC的地址各自連接可以作為初始輸入值被生成，和初始向量以比特單位被OR邏 輯運(yùn)算(Exclusive OR)出來(lái)，可以生成AES算法的輸入值。此時(shí)，通過(guò)被生成的輸入值和 密匙以及AES算法生成的輸出值“output 1”可以作為初始的喚醒認(rèn)證碼被生成。之后，當(dāng) 計(jì)數(shù)器增加時(shí)，也就是BN被喚醒時(shí)，可以不使用初始向量而使用喚醒認(rèn)證碼。S卩，喚醒認(rèn)證 碼和初始輸入值可以被OR邏輯運(yùn)算作為AES算法的輸入值生成。此時(shí)，將輸入值和密匙輸 入的AES算法輸出值“output 2”可以作為新的喚醒認(rèn)證碼被生成。也就是說(shuō)，每次BN被 喚醒都可以更新喚醒認(rèn)證碼。這種過(guò)程在BN和BNC都可以執(zhí)行。圖2是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中喚醒包的構(gòu)造的一個(gè)示例。數(shù)據(jù)字段200作 為通過(guò)喚醒無(wú)線電信號(hào)被發(fā)送的喚醒包的構(gòu)造，包含32比特大小的“喚醒認(rèn)證碼(WAC ffake-up Authentication Code)”字段210。喚醒認(rèn)證碼在BNC中可屬于此類“喚醒認(rèn)證碼 (WAC)，，字段，包含喚醒認(rèn)證碼的喚醒包可通過(guò)喚醒無(wú)線電信號(hào)被發(fā)送給BN。圖3是用于描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中兩個(gè)無(wú)線電的構(gòu)造的一個(gè)示例。由于 包含喚醒認(rèn)證碼的喚醒無(wú)線電信號(hào)在用于聯(lián)邦通信委員會(huì)(Federal Communications Commission :FCC)規(guī)則的體內(nèi)移植無(wú)線醫(yī)療設(shè)備(Medical Implant Communication krvice :MICS)的頻帶內(nèi)不能被發(fā)送，所以在BN中可以使用用于MICS頻帶及工業(yè)、科 學(xué)和醫(yī)療industrial，Scientific and Medical ISM)頻帶的兩個(gè)無(wú)線電構(gòu)造。在 此，作為一個(gè)例子，BN作為特定硬件的要素，可使用手動(dòng)射頻識(shí)別器(Radio-Frequency Identification =RFID)電路，接收喚醒無(wú)線電信號(hào)使用喚醒無(wú)線電信號(hào)中包含的能源進(jìn) 行動(dòng)作。此外，確認(rèn)被收到的喚醒無(wú)線電信號(hào)中包含的喚醒認(rèn)證碼與內(nèi)存被存儲(chǔ)的喚醒認(rèn) 證碼是否互相一致，當(dāng)兩者互相一致時(shí)，可以喚醒主電路。由于使用了 RFID技術(shù)，根據(jù)本實(shí) 施例的喚醒系統(tǒng)不再需要向喚醒電路供給能源。此時(shí)，在圖3中第一個(gè)虛線框310示出以下內(nèi)容使用RFID在ISM頻帶內(nèi)接收喚 醒無(wú)線電信號(hào)，比較喚醒無(wú)線電信號(hào)包括的喚醒認(rèn)證碼和提前存儲(chǔ)的喚醒認(rèn)證碼，當(dāng)兩者 一致時(shí)，向MCU發(fā)送中斷信號(hào)。在這里，圖3示出以下事例喚醒認(rèn)證碼的比較執(zhí)行兩個(gè)喚 醒認(rèn)證碼對(duì)應(yīng)的比特之間的XOR運(yùn)算，向逆單元Kinverse unit) 311中OR邏輯運(yùn)算的結(jié) 果各自執(zhí)行NOT運(yùn)算，在所有值都是“ 1 ”的情況下喚醒主電路至“0η”，只要有一個(gè)不是“ 1 ” 的情況下將主電路保持睡眠狀態(tài)“Off”，在這里，使用OR邏輯運(yùn)算的一個(gè)例子被描述，但是 不局限于此。也就是說(shuō)，當(dāng)然可以使用多種方法中的一個(gè)來(lái)確認(rèn)兩個(gè)值是否相同。此外，圖3中的第二個(gè)虛線框320表示主電路。在這里，"MICS頻帶轉(zhuǎn)發(fā)器”表示 可以在MICS頻帶下和BNC通信的MICS收發(fā)信器，“安全電路”表示更新計(jì)數(shù)器和喚醒認(rèn)證 碼的安全電路。這種設(shè)計(jì)為后面將要描述的硬件的構(gòu)建提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。圖4是用于描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中BNC和BN之間的安全喚醒方法的示圖。在 這里，根據(jù)本實(shí)施例的安全喚醒方法可以基于通過(guò)圖3描述的兩個(gè)無(wú)線電構(gòu)造由兩個(gè)階段構(gòu)成。首先，第一階段中喚醒電路在主電路處于睡眠模式時(shí)，只有喚醒無(wú)線電信號(hào)中包含的 能源可以進(jìn)行動(dòng)作。第一階段通過(guò)后，第二階段中主電路由喚醒電路激活，動(dòng)作狀態(tài)可被更 改。在步驟410中，BNC可在ISM頻帶內(nèi)向睡眠模式的BN發(fā)送包含喚醒認(rèn)證碼的喚醒 無(wú)線電信號(hào)。此時(shí)，這種喚醒無(wú)線電信號(hào)的發(fā)送可以使用RFID技術(shù)。此時(shí)，BN的喚醒電路 可以使用收到的喚醒無(wú)線電信號(hào)的能源進(jìn)行動(dòng)作。例如，后面描述的步驟420和步驟430 在BN包含的喚醒電路中可以使用喚醒無(wú)線電包含的能源。在步驟420中，BN在接收喚醒無(wú)線電信號(hào)后，將喚醒無(wú)線電信號(hào)中包含的能源進(jìn) 行充電，比較接收的喚醒無(wú)線電信號(hào)包含的喚醒無(wú)線電認(rèn)證碼和存儲(chǔ)的喚醒認(rèn)證碼，兩者 互相一致時(shí)可執(zhí)行步驟430，兩者不一致時(shí)結(jié)束執(zhí)行。在步驟430中，BN包含的喚醒電路，為了激活主電路，使用由RFID接收器接收的 喚醒無(wú)線電信號(hào)中包含的能源積蓄，向BN包含的主電路MCU發(fā)送中斷信號(hào)。在步驟440中，BN的主電路包括的通信電路向BNC發(fā)送應(yīng)答信號(hào)。在步驟450中，所有BNC和BN都以增加和更新計(jì)數(shù)器，并計(jì)算輸入共享密匙、計(jì)數(shù) 器及BNC與BN地址的AES算法的輸出，更新喚醒認(rèn)證碼。作為一個(gè)例子，在BN中計(jì)數(shù)器和 喚醒認(rèn)證碼的更新可以通過(guò)圖4示出的安全電路執(zhí)行。通過(guò)這種計(jì)數(shù)器的更新BNC和BN 可以維持計(jì)數(shù)器的同步化，更新后BNC和BN可以進(jìn)入一般通信狀態(tài)。根據(jù)本實(shí)施例的安全喚醒方法中喚醒電路與其說(shuō)是發(fā)送器不如說(shuō)是接收器。這種 設(shè)計(jì)的目標(biāo)減小喚醒電路的復(fù)雜性，減少在NC中向ISM頻帶發(fā)送的喚醒無(wú)線電信號(hào)的發(fā)送 輸出，降低喚醒無(wú)線電信號(hào)中包含的能源要求。BN的喚醒電路不允許在第一階段中發(fā)送應(yīng) 答信號(hào)之類的數(shù)據(jù)。所有控制數(shù)據(jù)與感知數(shù)據(jù)都在喚醒認(rèn)證碼被成功地認(rèn)證之后由主電路 的通信電路向BNC發(fā)送。由于使用喚醒認(rèn)證碼，任何情況下都可以很容易地保護(hù)BN遠(yuǎn)離來(lái) 自外部設(shè)備的錯(cuò)誤喚醒。圖5是用于描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造的框圖。根據(jù)本實(shí)施 例的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備500可對(duì)應(yīng)通過(guò)圖1至圖4描述的BN。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備500如圖5所示，包括喚醒 電路器510和主電路器520。喚醒電路器510使用RFID從WBAN中包含的網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備接收喚醒無(wú)線電信號(hào)， 比較喚醒無(wú)線電信號(hào)中包含的喚醒認(rèn)證碼與提前存儲(chǔ)的喚醒認(rèn)證碼，決定時(shí)都喚醒主電路ο主電路器520基于來(lái)自喚醒電路器510的中斷信號(hào)被激活。此時(shí)，中斷信號(hào)可在 喚醒電路器510中使用喚醒無(wú)線電信號(hào)中包含的能源生成。這種主電路器520被喚醒后， 可向網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，更新計(jì)數(shù)器與喚醒認(rèn)證碼。為此，主電路器520如圖5所 示，可包括通信電路器521和安全電路器522。此時(shí)，主電路器520與圖4和圖5 —樣，還包 括接收中斷信號(hào)將電路器520轉(zhuǎn)換為喚醒狀態(tài)的MCU。通信電路器521基于中斷信號(hào)被激活后向網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備發(fā)送應(yīng)答信號(hào)。此時(shí)，可 使用MICS的頻帶向網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備發(fā)送應(yīng)該信號(hào)。安全電路器522更新計(jì)數(shù)器，使用更新的計(jì)數(shù)器、自身的地址、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的地 址與網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備共享的密鑰更新存儲(chǔ)的喚醒認(rèn)證碼。在這里共享的密匙可以對(duì)應(yīng)通過(guò)圖 1至圖4描述的密匙。
此外，通信電路器521通過(guò)安全電路器更新喚醒認(rèn)證碼后向網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備發(fā)送被 感知或監(jiān)控的數(shù)據(jù)。即，進(jìn)入和網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備間的一般通信狀態(tài)。這種情況下，通信電路器 521和網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備間的數(shù)據(jù)收發(fā)信可使用MICS頻帶。圖6是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的安全喚醒方法的流程圖。根據(jù)本 實(shí)施例的安全喚醒方法可由WBAN中包含的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備執(zhí)行。圖6中描述了由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備執(zhí)行 各個(gè)步驟的過(guò)程，以此描述安全喚醒方法。在步驟610，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的喚醒電路器使用RFID從WBAN中包含的網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備接收喚醒信號(hào)。在步驟620，喚醒電路器比較喚醒無(wú)線電信號(hào)中包含的喚醒認(rèn)證碼與提前存儲(chǔ)的 喚醒認(rèn)證碼，決定是否喚醒主電路器。在步驟630，喚醒電路器在接收的喚醒認(rèn)證碼與存儲(chǔ)的喚醒認(rèn)證碼互相一致時(shí)執(zhí) 行步驟640，在兩者互相不一致時(shí)結(jié)束過(guò)程。在步驟640，喚醒電路器使用喚醒無(wú)線電信號(hào)中包含的能源生成中斷信號(hào)并向網(wǎng) 絡(luò)設(shè)備的主電路器發(fā)送。在步驟650，基于中斷信號(hào)被激活的主電路器的通信電路向網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備發(fā)送應(yīng)答信號(hào)。在步驟660，主電路器的安全電路器更新計(jì)數(shù)器，使用被更新的計(jì)數(shù)器、自身的地 址、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的地址和網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備共享的密鑰更新存儲(chǔ)的喚醒認(rèn)證碼。在這里共享 的密匙可以對(duì)應(yīng)通過(guò)圖1到圖4描述的密匙。在步驟670，通信電路器向網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備發(fā)送被感知或監(jiān)控的數(shù)據(jù)。S卩，通信電路 器進(jìn)入和網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的一般通信狀態(tài)。這種情況下，通信電路器和網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備間的數(shù) 據(jù)收發(fā)信中可以使用MICS頻帶。圖5和圖6中省略的描述可以參照?qǐng)D1至圖4以及相關(guān)說(shuō)明。例如，步驟610至 步驟640可以對(duì)應(yīng)通過(guò)圖4描述的第一階段，步驟650至步驟670可以對(duì)應(yīng)通過(guò)圖4描述 的第二階段。如上所述，使用根據(jù)本實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或者安全喚醒技術(shù)的話，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中 在ISM頻帶中使用RFID從接收的喚醒無(wú)線電信號(hào)獲得能源喚醒主電路器，此時(shí)使用喚醒無(wú) 線電信號(hào)中包含的喚醒認(rèn)證碼對(duì)喚醒無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行認(rèn)證，可以以與體內(nèi)移植無(wú)線醫(yī)療設(shè) 備頻帶與網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備通信。在這里，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無(wú)需使用額外的電池，使用喚醒無(wú)線電信號(hào) 中包含的能源喚醒主電路，因此可以較少能源消耗。圖7是用于描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造的框圖。根據(jù)本 實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備700可以對(duì)應(yīng)通過(guò)圖1至圖4描述的BNC。這種網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備700 如圖7所示，包括喚醒無(wú)線電信號(hào)發(fā)送器710、應(yīng)答信號(hào)接收器720、安全電路器730和數(shù)據(jù) 接收器740。喚醒無(wú)線電信號(hào)發(fā)送器710使用RFID向WBAN中包含的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送包含喚醒認(rèn) 證碼的喚醒無(wú)線電信號(hào)。此時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備700使用ISM頻帶，與使用MICS頻帶相 比可以以相對(duì)低的發(fā)送輸出發(fā)動(dòng)喚醒無(wú)線電信號(hào)，可以消少電池的消耗。應(yīng)答信號(hào)接收器720在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主電路基于喚醒認(rèn)證碼被喚醒時(shí)接收發(fā)送的 應(yīng)答信號(hào)。此時(shí)，使用喚醒無(wú)線電信號(hào)中包含的能源生成用于喚醒網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主電路的中斷信號(hào)。這種中斷信號(hào)在喚醒認(rèn)證碼與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中存儲(chǔ)的喚醒認(rèn)證碼互相一致時(shí)可以被生 成。即，只有在通過(guò)喚醒認(rèn)證碼認(rèn)證喚醒無(wú)線電信號(hào)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備才被喚醒，因此可以避免 其他用戶不使用密匙(secret key)喚醒網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。安全電路器730在收到應(yīng)答信號(hào)后，更新計(jì)數(shù)器，更新的計(jì)數(shù)器、使用被更新的計(jì) 數(shù)器、自身的地址、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的地址和網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備共享的密鑰更新所述喚醒認(rèn)證碼。在這 里共享的密匙可以對(duì)應(yīng)所述密匙。數(shù)據(jù)接收器740可以在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中接收感知或監(jiān)控的數(shù)據(jù)。即，數(shù)據(jù)接收器740 進(jìn)入和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的一般通信狀態(tài)。在這種情況下，數(shù)據(jù)接收器740可以在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的數(shù) 據(jù)收發(fā)信中使用MICS頻帶。圖8是示出在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備中的安全喚醒方法的流程圖。 根據(jù)本發(fā)明的安全喚醒方法可以由WBAN中包含的網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備執(zhí)行。在圖8中示出了由 網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備執(zhí)行的各個(gè)步驟，以此描述安全喚醒方法。在步驟810，網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的喚醒無(wú)線電信號(hào)發(fā)送器使用RFID向WBAN包含的網(wǎng)絡(luò) 設(shè)備發(fā)送包含喚醒認(rèn)證碼的喚醒無(wú)線電信號(hào)。此時(shí)，由于喚醒無(wú)線電信號(hào)的發(fā)送使用ISM 頻帶，所以與使用MICS頻帶相比可實(shí)現(xiàn)相對(duì)低的發(fā)送輸出，因此可以較少電池消耗。在步驟820，網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的應(yīng)答信號(hào)接收器在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主電路基于喚醒認(rèn)證 碼被喚醒時(shí)接收被發(fā)送的應(yīng)答信號(hào)。此時(shí)，使用喚醒無(wú)線電信號(hào)中包含的能源生成用于喚 醒網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主電路的中斷信號(hào)。這種中斷信號(hào)在無(wú)線電認(rèn)證碼和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中存儲(chǔ)的喚醒 認(rèn)證碼一致時(shí)可生成。即，只有在通過(guò)喚醒認(rèn)證碼認(rèn)證喚醒無(wú)線電信號(hào)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備才被喚 醒，因此可以避免其他用戶不使用密匙(secret key)喚醒網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。在步驟830，網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備安全電路器更新計(jì)數(shù)器，使用被更新的計(jì)數(shù)器、自身的 地址、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的地址和網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備共享的密鑰更新喚醒認(rèn)證碼。在這里共享的密匙可 以對(duì)應(yīng)所述密匙。在步驟840，網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的數(shù)據(jù)接收器從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收被感知或監(jiān)控的數(shù)據(jù)。 即，數(shù)據(jù)接收器進(jìn)入和網(wǎng)絡(luò)裝備的一般通信狀態(tài)。這種情況下，數(shù)據(jù)接收器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的 收發(fā)信可以使用MICS頻帶。此外，圖7和圖8中省略的描述可以參照?qǐng)D1至圖4以及相關(guān)描述。如上所述，使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備或安全喚醒方法的話，可以使 用RFID向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送喚醒無(wú)線電信號(hào)，通過(guò)喚醒無(wú)線電信號(hào)從被喚醒的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收 應(yīng)答信號(hào)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通信。此時(shí)，網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備將喚醒無(wú)線電信號(hào)在ISM頻帶通過(guò)RFID向 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送，因此與使用MICS的頻帶相比可以相對(duì)地減少發(fā)送輸出。圖9是示出在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)中的喚醒認(rèn)證 碼的生成方法的流程圖。在步驟910，網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)基于計(jì)數(shù)器、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的地址、網(wǎng)絡(luò) 設(shè)備的地址生成初始輸入值。在這里，計(jì)數(shù)器是以網(wǎng)絡(luò)設(shè)備被喚醒的次數(shù)為基礎(chǔ)的值，每次 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備被喚醒都更新。在步驟920，網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)以比特為單位計(jì)算初始輸入值和初始向 量生成輸入值。所述計(jì)數(shù)器被更新時(shí)，步驟920中網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)不使用初 始向量而是用之前喚醒過(guò)程中使用的喚醒認(rèn)證碼來(lái)生成輸入值，更新喚醒認(rèn)證碼。
在步驟930，網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備(或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的地址與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之 間共享的密鑰、輸入值和AES算法生成喚醒認(rèn)證碼。S卩，初始喚醒認(rèn)證碼被生成之后，不使用初始向量而使用之前喚醒過(guò)程中使用的 喚醒認(rèn)證碼來(lái)更新喚醒認(rèn)證碼。此夕卜，圖9中被省略的描述可以參照?qǐng)D1至圖4以及相關(guān)描述。如上所述，依照根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的喚醒認(rèn)證碼生成方法，由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用 以被喚醒的次數(shù)為基礎(chǔ)的值即計(jì)數(shù)器、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的地址、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的地址、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè) 備的地址與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間共享的密鑰生成喚醒認(rèn)證碼，因此可以防止其他用戶不使用密匙 喚醒網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可被記錄在由各種通過(guò)計(jì)算機(jī)手段執(zhí)行的程序指令構(gòu)成的 計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括，單獨(dú)或組合的程序指令、數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)等。記錄在媒體中的程序指令可以是為本發(fā)明而特別設(shè)計(jì)構(gòu)成的或者是被業(yè)主公知而 可以使用的電腦軟件。計(jì)算機(jī)可讀技能介質(zhì)的例子包括硬盤、軟盤和磁帶之類的磁介質(zhì) (magnetic media), CD ROM 和 DVD 之類的光記錄介質(zhì)(optical media)，光盤(Floptical disk)之類的磁光介質(zhì)(magneto-optical media)，以及只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ) 器(RAM)、閃存等之類的專門配置為存儲(chǔ)和執(zhí)行程序指令的硬件設(shè)備。程序指令的例子不僅 包括由編譯器之類產(chǎn)生的機(jī)器語(yǔ)言代碼，還包括含有使用解釋程序由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的高級(jí)語(yǔ) 言代碼。所述硬件設(shè)備可配置為為了執(zhí)行本發(fā)明的動(dòng)作運(yùn)行至少一個(gè)軟件模塊，其角色也 一樣。以上在本發(fā)明中對(duì)具體構(gòu)成要素等特征事項(xiàng)依照有限的實(shí)施例及圖表進(jìn)行了描 述，但是這些都只是為了幫助較全面地理解本發(fā)明，并非為限制本發(fā)明于所述實(shí)施例內(nèi)，本 發(fā)明所屬的領(lǐng)域中具有通常知識(shí)的人依照上面所述的記載可以進(jìn)行多種修改和變形。因此，本發(fā)明的思想不受所述實(shí)施例限制，后附的權(quán)力要求范圍及權(quán)力要求范圍 等同物或等同物的變形的所有內(nèi)容均屬于本發(fā)明思想的范疇。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線體域網(wǎng)(WBAN)所包含的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其包括喚醒電路器，其使用射頻識(shí)別器(RFID)從WBAN包含的網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備接收喚醒無(wú)線電 信號(hào)，并比較喚醒無(wú)線電信號(hào)中包含的喚醒認(rèn)證碼與提前存儲(chǔ)的喚醒認(rèn)證碼決定是否喚醒 主電路器；和主電路器，其基于來(lái)自所述喚醒電路器的中斷信號(hào)被激活。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述中斷信號(hào)使用喚醒電路器中喚醒無(wú)線電信號(hào) 所包含的能源生成。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述主電路器包括通信電路器，其基于所述中斷信號(hào)被激活后向網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備發(fā)送應(yīng)答信號(hào)；和安全電路器，其更新計(jì)數(shù)器，并使用被更新的計(jì)數(shù)器、自身的地址、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的地 址與網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備共享的密匙更新存儲(chǔ)的喚醒認(rèn)證碼。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述通信電路器，在喚醒認(rèn)證碼通過(guò)所述安全電路 器被更新后，向網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備發(fā)送感知或監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。
5.一種無(wú)線體域網(wǎng)(WBAN)所包含的網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備，其包括喚醒無(wú)線電信號(hào)發(fā)送器，其使用RFID向WBAN所包含的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送包含喚醒認(rèn)證碼 的喚醒無(wú)線電信號(hào)；和應(yīng)答信號(hào)接收器，在所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主電路基于喚醒認(rèn)證碼被喚醒時(shí)接收被發(fā)送的應(yīng) 答信號(hào)，使用所述喚醒無(wú)線電信號(hào)所包含的能源，生成用于喚醒網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主電路的中斷信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述中斷信號(hào)，在喚醒認(rèn)證碼與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中存儲(chǔ)的 喚醒認(rèn)證碼一致時(shí)生成。
7.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括安全電路器，其在收到所述響應(yīng)信號(hào)后，更新計(jì)數(shù)器，使用被更新的計(jì)數(shù)器、自身的地 址、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的地址與網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備共享的密匙，更新喚醒認(rèn)證碼。
8.一種WBAN包含的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的安全喚醒方法，其包括以下步驟在所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的喚醒電路器中，使用RFID從WBAN包含的網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備接收喚醒無(wú) 線電信號(hào)；在所述喚醒電路器中，比較喚醒無(wú)線電信號(hào)所包含的喚醒認(rèn)證碼與提前存儲(chǔ)的喚醒認(rèn) 證碼決定是否喚醒主電路器；在所述喚醒電路器中，使用喚醒無(wú)線電信號(hào)中包含的能源生成中斷信號(hào)并發(fā)送給網(wǎng)絡(luò) 設(shè)備的主電路；在基于所述中斷信號(hào)被激活的主電路器的通信電路器中，向網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備發(fā)送應(yīng)答信號(hào)；在所述主電路器的安全電路中，更新計(jì)數(shù)器，并使用被更新的計(jì)數(shù)器、自身的地址、網(wǎng) 絡(luò)控制設(shè)備的地址與網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備共享的密匙更新存儲(chǔ)的喚醒認(rèn)證碼；在所述通信電路中，向網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備發(fā)送感知或監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種無(wú)線體域網(wǎng)(Wireless Body Area NetworkWBAN)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的安全喚醒方法及喚醒認(rèn)證碼的生成方法。所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，使用射頻識(shí)別器(Radio Frequency IdentificationRFID)從WBAN所包含的網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備接收喚醒無(wú)線電信號(hào)，包括喚醒電路器和主電路器，所述喚醒電路器比較喚醒無(wú)線電信號(hào)中包含的喚醒認(rèn)證碼與提前存儲(chǔ)的喚醒認(rèn)證碼決定是否喚醒主電路，所述主電路器基于來(lái)自于所述喚醒電路器的中斷信號(hào)被激活。
文檔編號(hào)H04W12/02GK102056158SQ201010245230
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者郭慶燮 申請(qǐng)人:仁荷大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團(tuán)