阿里妹导读:什么是配网?有哪些配网方式?物联网配网技术为何鱼龙混杂,互不相通?本文将从原理、流程详细介绍一键配网、设备热点配网、手机热点配网、蓝牙配网、路由器配网和零配等6种配网方式,总结对比各配网方式的特点,并分享对配网技术未来发展方向的看法。
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一 概要
Wi-Fi大家很早就接触了,但是配网对很多人都比较陌生。因为早期的Wi-Fi设备基本都是带屏幕和输入设备的(如笔记本/手机/PDA等),而配网只需要用户直接输入路由器的SSID/password即可,简单到被人忽略。
但是随着物联网的兴起,Wi-Fi被大量应用于没有人机交互方式的设备中,如智能插座等物联网终端产品中,而Wi-Fi()标准在设计之初是没有考虑这种无人机交互方式的配网的,也就是没有官方标准。配网成了一种类似于黑客找漏洞的技术,这也就导致了市面上配网的方法多种多样,且各家玩各家的,鱼龙混杂,互不相通,整体体验偏低。
几个概念:
狭义配网:Wi-Fi设备获取路由器信息(SSID,password等)并连接路由器的过程。
绑定:用户手机APP账号与被配网设备关联的过程。
广义配网:狭义配网+绑定。
本文讨论的配网如未注明都指狭义配网,并省略云端参与流程。简化示意图如下:
那么市面上的配网技术有哪几种呢?按原理分商用的主要有:
一键配网
广播包长方式
组播地址方式
设备热点配网
蓝牙配网
手机热点配网
路由器配网
零配
其他(如语音配网/摄像头二维码配网等)
阿里云IoT开发的物联网操作系统AliOS Things支持上述1-6配网方式。
二 详细介绍
1 一键配网
流程
一键配网(Smart Config)主要原理为:
1. 设备进入sniffer模式(又叫混杂模式,即不过滤数据报文),监听环境中所有的802.11报文;
2. 设备需要在所支持的信道(通常1-13)上轮询监听(因为设备不知道用户手机和目标路由器的信道);
3. 捕获到符合配网规则的数据报文后停止信道轮询,尝试在在此信道上接收完成所有报文;
4. 当前信道接收失败或超时重新回到步骤2;
5. 数据报文接收完成则关闭sniffer模式,回到station模式并开始尝试连接路由器,狭义的配网过程完成。
数据传输方式
数据的承载方式有两种,一种广播方式,另一种是组播方式。下面分别介绍。
设备在接入路由器之前,没有获得对应密钥,无法解密路由器局域网内的数据报文(包括连接到目标路由器的用户手机的报文)。
如下图所示,设备在sniffer模式收到的数据报文主体即Frame Body部分是加密的,仅帧头和整个报文长度是不加密的。要通过手机将配网信息传给设备,那么就得考虑使用这些信息。
MAC帧格式:
1)广播包长方式
数据报文长度共2字节,且包头和校验和占掉了一部分字段故不能从0开始编码,而太长会导致整个数据报文冗余数据急剧增加,如折中取11bit。
具体方式为:手机端通过发送不同长度的广播报文,将配网信息编码到报文长度信息中。——有点像藏头诗吧?
2)组播地址方式
如果使用地址编码,即使用下图的DA编码,那么就是组播方式。
ieee802.11将224.0.0.0 ~ 划定为组播保留地址,在以太网中,目的IP地址为组播保留地址的数据包,目的MAC地址需要做一个映射。具体做法是,MAC地址的3个高字节固定为01:00:5E,后三个字节依次为组地址的从高字节起的第二字节取低7位、组地址的第三字节和第四字节,例如组地址对应的MAC地址为01:00:5E:57:91:E6。所以有23个bit可用户编码。
优点:
用户操作简单,体验好(成功时)。
缺点:
对手机,路由器都有严格的兼容性要求,比如有些路由器默认关闭广播/组播报文转发使得设备收不到路由器转发的报文;手机以5G频段连接到路由器,2.4G的设备压根收不到包等,诸如此类不可控因素导致整体兼容性差,配网成功率低。
总结
物联网刚兴起时大多数厂商的默认选择,在饱受用户投诉之后慢慢被弃用。
2 设备热点配网
设备热点配网很好理解:
1. 设备端Wi-Fi进入softAP模式,建立一个约定名称的AP热点;
文章来源:《物联网技术》 网址: http://www.wlwjszz.cn/zonghexinwen/2020/0907/790.html