一种基于Beacon帧的WiFi零配网系统及方法与流程

一种基于beacon帧的wifi零配网系统及方法
技术领域
1.本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于beacon帧的wifi零配网系统及方法。


背景技术：

2.随着经济及物联网技术的发展，各类型智能终端进入人们的生活中，如智能音箱、智能灯、智能插座、智能空调、智能空气净化器等，给人们带来极大的便利。为保证这些智能终端的正常使用，首先需要将这些智能终端连接入网，即配网，但是，由于这些智能终端没有人机交互界面，不具有像电脑、手机上可以展示的搜索、选择指定路由器以及输入连接密码的配置界面，从而不能自主地完成网络配置，因此，无法直接在该智能终端上操作使其连接网络。
3.当前业界主流的智能终端网络配置技术方案包括smartconfig(组播/广播)、softap、声波、蓝牙bel、nfc等。但各有其不足：
4.smartconfig(组播/广播)方案由于手机与路由器的兼容性问题、udp的不稳定性以及配网的串行特点，导致成功率低、速度慢。
5.softap方案由于需要用户切换至入网设备ap热点，容易受到干扰，并且需要手动输入账号密码，操作复杂、速度慢。
6.声波、蓝牙ble、nfc等技术虽然绕过路由器传输，点对点传输，相对增加了目标设备的成本，但也存在丢包、操作繁琐等问题。
7.也有一些厂商通过ieee 802.11协议扩展方案由路由器等ap设备主动发起，将配网信息直接添加在wifi的probe request帧或beacon帧中，通过中间设备或者直接广播实现配网信息的传递，没有与设备的交互过程，但对无线路由器的兼容性要求较高，也会造成网络拥堵，同时也存在安全风险。
8.因此，亟需一种基于beacon帧的wifi零配网系统及方法，能够解决现有智能终端配网效率低、安全性差等问题。


技术实现要素：

9.本发明的目的是提供一种基于beacon帧的wifi零配网系统及方法，以解决上述现有智能终端配网效率低、安全性差等问题。
10.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
11.本发明提供一种基于beacon帧的wifi零配网系统，包括路由器、第一智能终端和第二智能终端，所述第一智能终端处于已入网状态，所述第二智能终端处于待入网状态。
12.优选地，所述第一智能终端和所述第二智能终端分别为智能音箱、智能灯、智能插座、智能空调或智能空气净化器。
13.本发明还提供一种基于beacon帧的wifi零配网方法，包括以下步骤：
14.s101.已入网的第一智能终端开启beacon帧wifi广播监听；
15.s102.待入网的第二智能终端向各信道发送入网请求beacon帧的wifi广播包，启动监听等待回应；
16.s103.已入网的第一智能终端监听到待入网的第二智能终端入网请求beacon帧的wifi广播包并解析，通过鉴权后给予beacon帧单播回应；
17.s104.待入网的第二智能终端收到已入网的第一智能终端beacon帧单播回应后，以单播的方式向已入网的第一智能终端发送路由器参数请求beacon帧广播包；
18.s105.已入网的第一智能终端接收到路由器参数请求的单播beacon帧广播包后解析并给予单播回应；
19.s106.待入网的第二智能终端收到回应并解析出路由器参数，根据路由器参数向路由器发起入网连接请求。
20.优选地，广播包通过厂商特定信元采用三元数据组的方式封装。
21.优选地，步骤s103具体为：已入网的第一智能终端监听beacon帧的wifi广播包，解析判断是否为beacon帧且具有特定组织唯一标识符，若是，则判断是否为待入网的第二智能终端入网请求，并根据用户设置的鉴权方式进行回应。
22.优选地，步骤s105具体为：已入网的第一智能终端监听beacon帧的wifi广播包，解析判断是否是beacon帧且具有特定组织唯一标识符；若是，则判断是否为待入网的第二智能终端路由器参数请求，并根据待入网的第二智能终端的wifi模组mac地址封装入网请求回应的beacon帧广播包后单播回应。
23.本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
24.本发明提供的一种基于beacon帧的wifi零配网系统及方法，无需增加智能终端硬件配置，通过wifi的beacon帧进行信息交互，过程中无需中间路由进行转发，不仅有效地解决了不同无线路由的兼容性问题，还有效避免了无线路由器在网络很拥堵的时候造成广播包丢弃的问题；同时，安全等级等可设置，保障信息交换的安全性和信息传输的可靠性；提高了配网系统的兼容性，从而增加配网成功率，实现智能终端无用户参与的零配网，为用户提供了便利，具有强大的实用性和易用性。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明提供的一种基于beacon帧的wifi零配网方法流程框图；
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.本发明的目的是提供一种基于beacon帧的wifi零配网系统及方法，以解决现有智
能终端配网效率低、安全性差等问题。
29.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
30.实施例1：
31.本实施例提供一种基于beacon帧的wifi零配网系统，包括路由器、第一智能终端和第二智能终端，第一智能终端处于已入网状态，第二智能终端处于待入网状态。
32.具体地，第一智能终端和第二智能终端可以选择智能音箱、智能灯、智能插座、智能空调或智能空气净化器。
33.本实施例还提供一种基于beacon帧的wifi零配网方法，包括以下步骤：
34.s101.已入网的第一智能终端开启beacon帧wifi广播监听；
35.第一智能终端通过辅助设备如智能手机或智能平板等设备配置入网，使第一智能终端始终保持sta模式，并在特定信道(路由器工作的信道)开启beacon帧wifi广播监听。
36.根据vsie(vendor-specific information element，厂商特定信元)数据中的组织唯一标识符oui来过滤接收到的beacon帧。
37.s102.待入网的第二智能终端向各信道发送入网请求beacon帧的wifi广播包，启动监听等待回应；
38.待入网的第二智能终端按照约定好的协议，待入网的第二智能终端将自身wifi模组的mac地址填充到beacon帧sa字段中，通过vendor-specific information element(厂商特定信元，vsie)封装入网请求beacon帧数据vendor specific字段；
39.vsie中的信息采用“类型－长度－值”三元数据组的方式来封装，其中类型指示该三元数据组的类别，类别包括自定义的角色(client)、自身的状态(idle)、事件(入网请求)，长度指示该三元数据组中的值的长度，值为实际数据。设置公司特定的oui字段数据(3个字节，)。
40.待入网的第二智能终端在开机的1分钟内，以广播的形式，循环地在1-12信道上发送入网请求beacon帧数据的广播包，启动1-12信道上的beacon帧wifi广播监听。
41.s103.已入网的第一智能终端监听到待入网的第二智能终端入网请求beacon帧的wifi广播包并解析，通过鉴权后给予beacon帧单播回应；
42.已入网的第一智能终端监听beacon帧的wifi广播包，解析判断是否是beacon帧中且具有特定组织唯一标识符oui的vsie；若是的话，再判断是否是待入网的第二智能终端入网请求；若是的话，根据用户设置的是鉴权方式(用户确认或静默方式)，用户确认即通过app弹窗或者网页弹窗方式提醒用户有设备请求加入网络，用户确认后才会回应，若是静默方式，无需用户确认，只要条件满足，直接给回应。
43.根据wifi广播包可以解析出待入网的第二智能终端的wifi模组mac地址及已入网的第一智能终端自身wifi模组mac地址填充到beacon帧da及sa字段中,再通过vendor-specific information element(厂商特定信元，vsie)封装入网请求回应的beacon帧数据vendor specific字段。
44.vsie中的信息采用“类型－长度－值”三元数据组的方式来封装，其中类型指示该三元数据组的类别，类别包括角色(server)、自身的状态(detect)、事件(入网请求回应)、工作的信道，长度指示该三元数据组中的值的长度，值为实际数据。
45.已入网的第一智能终端填充好的beacon帧数据以wifi单播包的形式向待入网的第二智能终端发送。
46.s104.待入网的第二智能终端收到已入网的第一智能终端beacon帧单播回应后，以单播的方式向已入网的第一智能终端发送路由器参数请求beacon帧广播包；
47.待入网的第二智能终端收到已入网的第一智能终端beacon帧单播回应后，根据回应的信道，回应beacon帧单播数据包解析出待网的第一智能终端的wifi模组mac地址，待入网的第二智能终端按照约定好的协议，待入网的第二智能终端将自身wifi模组的mac地址填充到beacon帧sa字段中，通过vendor-specific information element(厂商特定信元，vsie)封装路由器(ap)参数请求beacon帧数据vendor specific字段；
48.vsie中的信息采用“类型－长度－值”三元数据组的方式来封装，其中类型指示该三元数据组的类别，类别包括角色(client)、自身的状态(sync)、事件(路由器ap参数请求)，长度指示该三元数据组中的值的长度，值为实际数据。
49.待入网的第二智能终端填充好的beacon帧数据在已知的信道上以wifi单播包的形式向入网的第一智能终端发送。
50.s105.已入网的第一智能终端接收到路由器参数请求的单播beacon帧广播包后解析并给予单播回应；
51.已入网的第一智能终端监听beacon帧的wifi广播包，解析判断是否是beacon帧中具有特定组织唯一标识符oui的vsie；若是的话，再判断是否是待入网的第二智能终端路由器(ap)参数请求；若是的话，已入网的第一智能终端根据待入网的第二智能终端的wifi模组mac地址通过vendor-specific information element(厂商特定信元，vsie)封装入网请求回应的beacon帧数据包，并单播回应。
52.vsie中的信息采用“类型－长度－值”三元数据组的方式来封装，其中类型指示该三元数据组的类别，类别包括角色(server)、自身的状态(detect)、事件(路由器ap参数请求回应)、路由器的ssid、路由器的password，长度指示该三元数据组中的值的长度，值为实际数据。
53.已入网的第一智能终端填充好路由器(ap)参数的beacon帧数据以wifi单播包的形式向待入网的第二智能终端发送。
54.s106.待入网的第二智能终端收到回应并解析出路由器参数，根据路由器参数向路由器发起入网连接请求。
55.待入网的第二智能终端监听beacon帧的wifi广播包，解析判断是否是beacon帧中具有特定组织唯一标识符oui的vsie；若是的话，再判断是否是已入网的第一智能终端路由器(ap)参数请求回应；若是的话，解析出路由器ssid和密码数据。
56.待入网的第二智能终端获取连接该路由器ssid和密码，向路由器发起连接请求，并进行后续标准的认证操作，完成最终配网。
57.本发明具有如下优点：
58.1、实现智能终端无用户参与的零配网，提高了智能终端的易用性；
59.2、非单纯的通过wifi帧广播信息，安全等级等可设置，保障信息交换的安全，和信息传输的可靠；
60.3、过程中无需中间路由进行转发，不仅有效地解决了不同无线路由的兼容性问
题，还有效避免了无线路由器在网络很拥堵的时候造成广播包丢弃的问题；提高配网系统的兼容性，从而增加配网成功率；
61.4、智能终端始终保持sta模式，既能够减轻运行负担又能够提高配网速度；
62.5、无需增加智能终端硬件配置，降低了模组成本，提高的产品竞争力；
63.6、以模组方式的集成，为生态链产品带来便利，提高企业的利润。
64.本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。