常見智能硬件無線網(wǎng)絡(luò)配置方案研究

蘇神保

摘要： 關(guān)鍵詞： 中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)： 2095-2163（2017）06-0086-03

Abstract： Intelligent hardware is a new product developed in the background of mobile Internet in recent years. Compared with traditional hardware， intelligent hardware has the characteristics of connectivity， controllability and so on. Taking the intelligent hardware which needs to be connected to WiFi wireless network as an example， the paper describes the process and schemes， in which by identifying the wireless network SSID and password， the Internet is accessed in the absence of display and touch input， and compares the advantages and disadvantages of these solutions.

0引言

智能硬件是繼智能手機(jī)之后的1個(gè)全新科技概念，通過軟硬件結(jié)合的方式，對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行改造，在傳統(tǒng)設(shè)備的基礎(chǔ)上新增了Bluetooth、Zigbee、WiFi等模塊，進(jìn)而使其具備了智能化的強(qiáng)大功能。智能化之后，硬件就成功整合了連接互聯(lián)網(wǎng)的能力，利于互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的加載，形成“云+端”的典型架構(gòu)，便可以通過智能手機(jī)對(duì)其進(jìn)行本地控制，也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。目前，智能硬件在智能家居、人工智能、健康運(yùn)動(dòng)、醫(yī)療器械等領(lǐng)域都已得到了廣泛應(yīng)用。

作為物聯(lián)網(wǎng)的基本接入設(shè)備，智能硬件的市場(chǎng)價(jià)格相對(duì)低廉。以智能硬件切入市場(chǎng)極普通常見的設(shè)備—智能插座為例來說，市場(chǎng)價(jià)格一般為幾十到一百元不等。但其自身并不具備無線網(wǎng)絡(luò)的連接能力，需要借助手機(jī)APP對(duì)其網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置，由此才可識(shí)別出周圍無線局域網(wǎng)的SSID賬號(hào)以及密碼從而連接至互聯(lián)網(wǎng)，再通過手機(jī)APP對(duì)其設(shè)計(jì)展開本地或者遠(yuǎn)程管理。市場(chǎng)上較為成熟的產(chǎn)品包含有智能插座、智能遙控、智能開關(guān)、智能音箱、智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等，同時(shí)隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，智能硬件必將全面進(jìn)入、并且改變當(dāng)下的生活方式。

智能硬件要接入互聯(lián)網(wǎng)，并不像智能手機(jī)一樣，可以自由搜索無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，通過觸控屏幕輸入WiFi密碼，從而簡(jiǎn)單便捷地連接至互聯(lián)網(wǎng)。基于此，通過對(duì)市場(chǎng)上常見的智能硬件設(shè)備進(jìn)行研究測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，市場(chǎng)上的智能硬件設(shè)備入網(wǎng)配置方式一般分為soft AP配置、一鍵配置、聲波配置、攝像頭配置等4種方式。本文即針對(duì)這一內(nèi)容給出如下分析論述。

1智能硬件無線網(wǎng)絡(luò)配置方案

對(duì)智能硬件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置，該任務(wù)核心任務(wù)就是需要將無線路由器的賬戶SSID號(hào)及密碼通過一定的方式傳輸給智能硬件，使其能識(shí)別出周圍無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)從而接入互聯(lián)網(wǎng)，早期的智能硬件一般有紅外交互、藍(lán)牙BLE交互、NFC近場(chǎng)通信交互等配置方式，但都未能進(jìn)入流行使用，其配置流程也比較簡(jiǎn)單和統(tǒng)一。下面主要以目前主流智能硬件的網(wǎng)絡(luò)配置方案來提供解析說明，具體研究過程如下。

1.1Soft AP配置

Soft AP即soft access point的簡(jiǎn)稱，意為模擬軟無線熱點(diǎn)，一般的USB無線網(wǎng)卡可以開啟AP模式，市面上較為常見的隨身WiFi也工作于此種模式，為此也將其應(yīng)用在智能硬件的無線網(wǎng)絡(luò)配置上。實(shí)際配置過程可表述為：首先由智能硬件初始化開啟AP熱點(diǎn)模式，智能手機(jī)搜索智能硬件AP熱點(diǎn)信號(hào)并接入該熱點(diǎn)，如此使得智能手機(jī)與智能硬件就建立了WLAN直連。然后，智能手機(jī)將無線路由器的SSID賬戶及密碼通過手機(jī)APP發(fā)送至智能硬件，智能硬件在收到路由器的信息后，則自動(dòng)切換至無線路由網(wǎng)絡(luò)而接入互聯(lián)網(wǎng)，最后智能手機(jī)手動(dòng)切換無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)至該無線路由器就可對(duì)智能硬件進(jìn)行本地管理，手動(dòng)切換至其它網(wǎng)絡(luò)如3G、4G網(wǎng)絡(luò)即可對(duì)智能硬件實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。至此，可得設(shè)計(jì)配置過程如圖1所示。

綜上論述可知，該方案的操作步驟較多，對(duì)于欠缺一定專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備的消費(fèi)者來說，可能就會(huì)增加操作難度，但因其連接方式采取WLAN直連，智能硬件能夠無誤接收到手機(jī)傳輸過來的賬號(hào)和密碼信息，這也就意味著整個(gè)聯(lián)網(wǎng)過程更加穩(wěn)定可靠，連接成功率高。

1.2一鍵配置

與智能硬件的傳統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方式如上述Soft AP配置操作如此繁瑣而有所不同的是，德州儀器TI在推出物聯(lián)網(wǎng)WiFi芯片CC3000時(shí)，同時(shí)也研發(fā)問世了一項(xiàng)新技術(shù)smartconfig（邁威，MARVELL），稱之為easy-connect，即“一鍵配置”技術(shù)。首先，由智能手機(jī)APP端發(fā)送帶有SSID和密碼的經(jīng)過加密的UDP廣播包。其次，智能硬件的WiFi模塊擁有monitor模式、即監(jiān)聽模式，可以抓取空中的UDP廣播包，當(dāng)然，WiFi必須掃描出當(dāng)前可以連接的所有路由處于哪個(gè)信道，并對(duì)這些信道分別監(jiān)聽，然后在收到經(jīng)過加密的APP端發(fā)送的UDP包后，解密得到SSID和密碼，接著，可以通過wpa_supplicant進(jìn)程來進(jìn)行路由連接。德州儀器TI的主控MSP430F5309+WiFi模塊CC3000MOD方案以及邁威MARVELL的主控88MC200+WiFi模塊88W8782方案均采取這種網(wǎng)絡(luò)配置方案，該方案也已在智能硬件廠商博聯(lián)所生產(chǎn)的智能插座、智能遙控等設(shè)備中全面采納使用。研究可得，設(shè)計(jì)配置過程如圖2所示。

一鍵配置方案簡(jiǎn)單快捷，普通消費(fèi)者根據(jù)產(chǎn)品說明書即可完成聯(lián)網(wǎng)操作。但因手機(jī)在傳輸賬號(hào)和密碼的過程中，可能受到噪聲干擾、障礙物、路由器負(fù)荷、手機(jī)性能等各種因素影響，整個(gè)傳輸過程經(jīng)常會(huì)發(fā)生丟包現(xiàn)象。這也就意味著傳輸過程并不能確保滿額度實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)定性自然要遜色于傳統(tǒng)的Soft AP方式。endprint

1.3聲波配置

聲波配置主要是通過手機(jī)APP向智能硬件終端發(fā)送攜帶有無線路由信息的經(jīng)過編碼加密的聲音信號(hào)，該聲音信號(hào)被智能硬件通過麥克風(fēng)錄音，解碼解密出來從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。聲波匹配技術(shù)能被更多設(shè)備選擇采納，關(guān)鍵原因就在于聲波匹配技術(shù)具有如下優(yōu)勢(shì)：不需要額外配置藍(lán)牙或者WiFi模塊，只要借助手機(jī)自帶的揚(yáng)聲器就可以完成配對(duì)過程，這種配對(duì)方式對(duì)周圍的環(huán)境要求較高。由360公司研發(fā)生產(chǎn)的360水滴網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的入網(wǎng)配置方案采用的就是該種方案。進(jìn)一步研究可得，設(shè)計(jì)配置過程如圖3所示。

1.4攝像頭配置

攝像頭配置與智能手機(jī)的無線網(wǎng)絡(luò)二維碼分享類似，由手機(jī)APP輸入已連路由器賬戶及密碼，由此生成網(wǎng)絡(luò)信息二維碼，智能硬件利用自身攜帶攝像頭掃描該二維碼信息獲取路由賬戶及密碼信息從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。至此研究可得，設(shè)計(jì)配置過程如圖4所示。

24種配置方案比較

研究中，綜合檢視以上列舉的4種智能硬件無線網(wǎng)絡(luò)配置方案可知，因各自實(shí)現(xiàn)方式各異，由此帶來的用戶體驗(yàn)也各有不同。總而言之，Soft AP配置具有連接穩(wěn)定可靠，成功率高等優(yōu)點(diǎn)，但其不足卻是需要事先建立WLAN直連，操作起來比較繁瑣，對(duì)于普通用戶來說，將智能硬件聯(lián)網(wǎng)就成為日常難事；一鍵配置因操作較為簡(jiǎn)捷，用戶只需要經(jīng)歷數(shù)步便可完成操作，用戶體驗(yàn)較好，適合市場(chǎng)需求；聲波配置的顯著特點(diǎn)就是智能硬件本身需自帶麥克風(fēng)功能，這種配置方式在網(wǎng)絡(luò)攝像頭上有較多應(yīng)用，配置成功即可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)音、視頻通話等功能；攝像頭配置市場(chǎng)占有率相對(duì)較低，分析原因就是智能硬件成本較低，增加攝像裝置就勢(shì)必會(huì)拉高智能硬件成本。

另外，在上述4種智能硬件無線網(wǎng)絡(luò)配置方案中，因設(shè)備解析能力有限，無線網(wǎng)絡(luò)SSID賬號(hào)及密碼中盡量不要包含中文及特殊符號(hào)，否則就會(huì)出現(xiàn)解析失敗而聯(lián)網(wǎng)不成功的情況。而且，還因智能硬件無線WiFi一般工作于2.4 G頻段，對(duì)于雙頻無線路由器來說將其工作頻段設(shè)計(jì)在這里，而非設(shè)于5 G頻段。

3結(jié)束語

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，智能硬件的應(yīng)用將會(huì)日趨廣泛，在不久的將來必將帶來生活方式的全新改變。在未來10年，物聯(lián)網(wǎng)將獲得廣闊市場(chǎng)空間，很多智能硬件產(chǎn)品都可以在萬物互聯(lián)時(shí)代尋獲自己的新位置，在網(wǎng)絡(luò)配置方式上，除了文中論述的4種方式之外，更加便捷、先進(jìn)的配置方式將陸續(xù)走入人們視野，并對(duì)日后的物聯(lián)發(fā)揮更加直接強(qiáng)大的推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 羅光瑋. 無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境手機(jī)快速配置智能硬件方法研究[D]. 武漢：華中科技大學(xué)，2015.

[2] 楊堤. 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電子世界，2012（21）：16-17.

[3] 張偉宏. 論物聯(lián)網(wǎng)下智能家居發(fā)展及趨勢(shì)[J]. 電腦與信息技術(shù)， 2014，22（3）：60-63.

[4] 孔小玲. 物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下的智能家庭[J]. 通訊世界，2017（13）：67-68.

[5] 朱海翔，文浦驊，裴陽(yáng). 多功能智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（7）：6-7.

[6] 康祥喆. 淺談我國(guó)智能家居的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 中國(guó)科技信息，2014（8）：121-122.

[7] 鐘科，陳向東. 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居服務(wù)網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)[J]. 通信技術(shù)， 2012，45（8）：65-67.

[8] 邵鵬飛，王喆，張寶儒. 面向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)研究[J]. 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制， 2012，20（2）：474-476，479.

[9] 俞文俊，凌志浩. 一種物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的研究[J]. 自動(dòng)化儀表， 2011，32（8）：56-59.

[10]童曉渝，房秉毅，張?jiān)朴? 物聯(lián)網(wǎng)智能家居發(fā)展分析[J]. 移動(dòng)通信， 2010（9）：16-20.endprint