IoT時(shí)代：Wi-Fi“配網(wǎng)”技術(shù)剖析總結(jié)

導(dǎo)讀

近年來，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，從物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)廠商，設(shè)備生產(chǎn)商，到服務(wù)提供商，都在涌入這片紅海。預(yù)計(jì)到2020年，全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達(dá)到260億個(gè)，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到20%；全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備帶來的數(shù)據(jù)將達(dá)到44ZB，這一數(shù)據(jù)將是2012年的22倍，年復(fù)合增長(zhǎng)率48%。

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物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)層次

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)從架構(gòu)上劃分為三個(gè)層次：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層：

• 感知層：解決的是人類世界和物理世界的數(shù)據(jù)獲取問題，由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成。該層被認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)的核心層，主要是物品標(biāo)識(shí)和信息的智能采集，它由基本的感應(yīng)器件（例如RFID標(biāo)簽和讀寫器、各類傳感器、攝像頭、GPS、二維碼標(biāo)簽和識(shí)讀器等基本標(biāo)識(shí)和傳感器件組成）以及感應(yīng)器組成的網(wǎng)絡(luò)（例如RFID網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等）兩大部分組成。該層的核心技術(shù)包括低速和中高速短距離傳輸技術(shù)、自組織組網(wǎng)技術(shù)、協(xié)同信息處理技術(shù)，傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件技術(shù)等，涉及的核心產(chǎn)品包括傳感器、電子標(biāo)簽、傳感器節(jié)點(diǎn)、無線路由器、無線網(wǎng)關(guān)等。

• 傳輸層：也被稱為網(wǎng)絡(luò)層，解決的是感知層所獲得的數(shù)據(jù)的接入和傳輸功能，是進(jìn)行信息交換、傳遞的數(shù)據(jù)通路。物聯(lián)網(wǎng)傳輸層分為有線通信傳輸層和無線通信傳輸層。有線通信技術(shù)包括中長(zhǎng)距離的廣域網(wǎng)絡(luò)和短距離的現(xiàn)場(chǎng)總線；無線通信層分為長(zhǎng)距離的無線局域網(wǎng)、中短距離的無線局域網(wǎng)和超短距離的無線局域網(wǎng)。而由于物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層承擔(dān)著巨大的數(shù)據(jù)量，并且面臨更高的服務(wù)質(zhì)量要求，物聯(lián)網(wǎng)需要對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合和擴(kuò)展，利用新技術(shù)以實(shí)現(xiàn)更加廣泛和高效的互聯(lián)功能。

• 應(yīng)用層：也可稱為處理層，解決的是信息處理和人機(jī)界面的問題。網(wǎng)絡(luò)層傳輸而來的數(shù)據(jù)在這一層里進(jìn)入各類信息系統(tǒng)進(jìn)行處理，并通過各種設(shè)備與人進(jìn)行交互。處理層由業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)（中間件平臺(tái)）、網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)（例如M2M管理平臺(tái)）、信息處理平臺(tái)、信息安全平臺(tái)、服務(wù)支撐平臺(tái)等組成，完成協(xié)同、管理、計(jì)算、存儲(chǔ)、分析、挖掘、以及提供面向行業(yè)和大眾用戶的服務(wù)等功能，典型技術(shù)包括SOA技術(shù)、海量存儲(chǔ)、分布數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)挖掘、信息管理等先進(jìn)技術(shù)可被廣泛采用。

在各層之間，信息不是單向傳遞的，可有交互、控制等，所傳遞的信息多種多樣，包括在特定應(yīng)用系統(tǒng)范圍內(nèi)能唯一標(biāo)識(shí)物品的識(shí)別碼和物品的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)信息。

盡管物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能電力、智能交通、工業(yè)監(jiān)控、智能家居等經(jīng)濟(jì)和社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn)千差萬別，但是每個(gè)應(yīng)用的基本架構(gòu)都包括感知、傳輸和應(yīng)用三個(gè)層次，各種行業(yè)和各種領(lǐng)域的專業(yè)應(yīng)用子網(wǎng)都是基于三層基本架構(gòu)構(gòu)建的。

物聯(lián)網(wǎng)接入?yún)f(xié)議與傳輸協(xié)議的區(qū)別

我們將物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議分為兩大類，一類是接入?yún)f(xié)議，一類是傳輸協(xié)議：

接入?yún)f(xié)議一般負(fù)責(zé)子網(wǎng)內(nèi)設(shè)備間的組網(wǎng)及通信，接入?yún)f(xié)議大多都不屬于TCP/IP協(xié)議族，只能用于設(shè)備子網(wǎng)（設(shè)備與網(wǎng)關(guān)組成的局域網(wǎng)）內(nèi)的通訊；傳輸協(xié)議主要是運(yùn)行在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP協(xié)議之上的設(shè)備通訊協(xié)議，負(fù)責(zé)設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換及通信。

采用接入?yún)f(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，需要通過網(wǎng)關(guān)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成通訊協(xié)議才能接入互聯(lián)網(wǎng)。而采用通訊協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，則可以直接接入互聯(lián)網(wǎng)。

常用的接入?yún)f(xié)議包括Wi-Fi、RFID、NFC、ZigBee、Bluetooth、LoRa、NB-IoT、GSM、GPRS、3/4/5G網(wǎng)絡(luò)、Ethernet、RS232、RS485、USB等等；常用的通訊協(xié)議包括HTTP、CoAP、MQTT、XMPP、AMQP、JMS等。接入?yún)f(xié)議位于網(wǎng)絡(luò)層次架構(gòu)中的物理/數(shù)鏈層，通訊協(xié)議位于應(yīng)用層。

物聯(lián)網(wǎng)接入?yún)f(xié)議和通訊協(xié)議區(qū)別如下：

那么，既然有了可以直接接入互聯(lián)網(wǎng)的通訊協(xié)議，那么接入?yún)f(xié)議的意義何在呢？接入?yún)f(xié)議的優(yōu)勢(shì)說起了，相對(duì)于通訊協(xié)議，接入?yún)f(xié)議所依賴的硬件資源要求更低，功耗更低，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也更小，因此，在控制領(lǐng)域等一些場(chǎng)景中更具優(yōu)勢(shì)。

這些場(chǎng)景中，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備往往沒有外接電源，因此要求功耗盡可能低，比如，一節(jié)紐扣電池能夠供電一年左右。這樣的要求是HTTP等協(xié)議的所需的硬件環(huán)境難以勝任的。

常用的幾種物聯(lián)網(wǎng)接入?yún)f(xié)議

目前市場(chǎng)上常見的接入?yún)f(xié)議有ZigBee、藍(lán)牙以及Wi-Fi協(xié)議等：

• ZigBee目前在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，在智能家居領(lǐng)域也有一定應(yīng)用。它有以下主要優(yōu)勢(shì)：

①低成本：ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單，所以開發(fā)成本也比較低。并且zigbee協(xié)議還免收專利費(fèi)用。

②低功耗：由于ZigBee協(xié)議傳輸速率低，節(jié)點(diǎn)所需的發(fā)射功率僅1mW，并采用休眠+喚醒模式，功耗極低。

③自組網(wǎng)：通過ZigBee協(xié)議自帶的mesh功能，一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可以支持多達(dá)65000個(gè)節(jié)點(diǎn)連接，可以快速實(shí)現(xiàn)一個(gè)大規(guī)模的傳感網(wǎng)絡(luò)。

④安全性：使用crc校驗(yàn)數(shù)據(jù)包的完整性，支持鑒權(quán)和認(rèn)證，并且采用aes-128對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。

ZigBee協(xié)議的最佳應(yīng)用場(chǎng)景是無線傳感網(wǎng)絡(luò)，比如水質(zhì)監(jiān)測(cè)、環(huán)境控制等節(jié)點(diǎn)之間需要自組網(wǎng)以相互之間傳輸數(shù)據(jù)的工業(yè)場(chǎng)景中。在這些場(chǎng)景中ZigBee協(xié)議的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮的非常明顯。目前國(guó)內(nèi)外很多廠商也將ZigBee運(yùn)用在智能家居方案中。

• 藍(lán)牙協(xié)議大家都非常熟悉了，特別是隨著藍(lán)牙4.0協(xié)議推出后發(fā)展迅速，目前已經(jīng)成為智能手機(jī)的標(biāo)配通信組件。藍(lán)牙4.0之所以在近幾年發(fā)展迅速，主要有以下兩點(diǎn)原因：

①低功耗：我認(rèn)為這個(gè)是藍(lán)牙4.0的大殺器，使用紐扣電池的藍(lán)牙4.0設(shè)備可運(yùn)行一年以上，這對(duì)不希望頻繁充電的可穿戴設(shè)備具有十分大的吸引力。當(dāng)前基本世面上的可穿戴設(shè)備基本都選用藍(lán)牙4.0方案。

②可手機(jī)接入：近年來支持藍(lán)牙協(xié)議基本成為智能手機(jī)的標(biāo)配，用戶無需購(gòu)買額外的接入模塊。

• Bluetooth最大的優(yōu)點(diǎn)是不依賴于外部網(wǎng)絡(luò)、便攜、低功耗。只要有手機(jī)和智能設(shè)備，就能保持穩(wěn)定的連接，走到哪連到哪。所以大部分運(yùn)動(dòng)和戶外使用的設(shè)備都會(huì)優(yōu)先考慮Bluetooth。它的主要不足是：不能直接連接云端，傳輸速度比較慢，組網(wǎng)能力比較弱。

• Wi-Fi協(xié)議和藍(lán)牙協(xié)議一樣，目前也得到了非常大的發(fā)展。由于前幾年家用Wi-Fi路由器以及智能手機(jī)的迅速普及，Wi-Fi協(xié)議在智能家居領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用：

①Wi-Fi可以直接接入互聯(lián)網(wǎng)：相對(duì)于ZigBee，采用Wi-Fi協(xié)議的智能家居方案省去了額外的網(wǎng)關(guān)，相對(duì)于藍(lán)牙協(xié)議，省去了對(duì)手機(jī)等移動(dòng)終端的依賴。

②Wi-Fi最大的優(yōu)點(diǎn)是連接快速、持久、穩(wěn)定，它是IoT設(shè)備端連接的首選方案，唯一需要考慮的是智能設(shè)備對(duì)Wi-Fi覆蓋范圍的依賴導(dǎo)致smart devices的活動(dòng)范圍比較小，不適合隨時(shí)攜帶和戶外場(chǎng)景。

相當(dāng)于藍(lán)牙和ZigBee，Wi-Fi協(xié)議的功耗成為其在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用的一大瓶頸。但是隨著現(xiàn)在各大芯片廠商陸續(xù)推出低功耗、低成本的Wi-Fi soc（如esp8266），這個(gè)問題也在逐漸被解決。

何謂“配網(wǎng)”

WIFI的 “聯(lián)網(wǎng)”和“自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)”

• 連網(wǎng)：一般指的是Wi-Fi設(shè)備通過SSID和密碼來連接熱點(diǎn)AP或路由器，以加入后者所建立的網(wǎng)絡(luò)的過程。
• 自動(dòng)連網(wǎng)：一般指的是Wi-Fi設(shè)備在啟動(dòng)、掉線、或掃描到特定的SSID后，會(huì)使用之前保存的SSID與密碼，自動(dòng)連接熱點(diǎn)AP或路由器，而不需要手工重新輸入。其中，WIFI設(shè)備掉線后的“自動(dòng)連網(wǎng)”，又常常被稱為“自動(dòng)重連”。
• 自動(dòng)連網(wǎng)：一般需要在之前配網(wǎng)成功后，將SSID和密碼進(jìn)行保存，以便在需要“自動(dòng)連網(wǎng)”時(shí)可以從保存的地址讀取出來使用。

Wi-Fi的“配網(wǎng)”

“配網(wǎng)”指的是，外部向Wi-Fi模塊提供SSID和密碼，以便Wi-Fi模塊可以連接指定的熱點(diǎn)或路由器并加入后者所建立的相關(guān)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。

Wi-Fi模塊一般不像電腦手機(jī)或平板等設(shè)備，有豐富的人機(jī)交互界面，可以方便的實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)，因此，Wi-Fi模塊的“配網(wǎng)”方式支持，會(huì)成為Wi-Fi模塊特性的一個(gè)基本話題。

能提供方便、靈活多樣、條件約束少的配網(wǎng)方式，常常成為Wi-Fi模塊的賣點(diǎn)之一，更是Wi-Fi模塊的使用者，在選型時(shí)需要慎重考慮評(píng)估的一個(gè)重要方面。

Wi-Fi常用配網(wǎng)方式及原理實(shí)現(xiàn)

常見的配網(wǎng)方式，可歸為如下幾大類：直接配網(wǎng)、WPS配網(wǎng)、WEB配網(wǎng)、SoftAP配網(wǎng)、智能配網(wǎng)配網(wǎng)、聲波配網(wǎng)。用戶可以根據(jù)具體的使用場(chǎng)合選擇各種最適合的配網(wǎng)方式。

直接配網(wǎng)

所謂直接配網(wǎng)，就是通過UART串口、SPI口、SDIO口、I2C等主機(jī)接口，按照一定的通信協(xié)議，將SSID和密碼，直接傳遞給WIFI模塊。Wi-Fi模塊在收到SSID和密碼后去連接熱點(diǎn)或路由器，并將連接的結(jié)果從主機(jī)接口返回。目前斑馬車機(jī)采用的這種方式連接盯盯拍。

例如，常見的通過UART串口AT指令配網(wǎng)、SPI API函數(shù)配網(wǎng)、SDIO API函數(shù)配網(wǎng)、I2C API函數(shù)配網(wǎng)等。

直接配網(wǎng)方式軟件方案實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但需要鋪設(shè)其他的通信線路，比較適合于板載WIFI模塊，或有其他協(xié)議傳輸線連接的設(shè)備間。因此對(duì)于環(huán)境要求比較高，需要在系統(tǒng)間有其它的通信鏈路存在。

WPS配網(wǎng)

路由器中WPS是由Wi-Fi聯(lián)盟所推出的全新Wi-Fi安全防護(hù)設(shè)定(Wi-Fi Protected Setup)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)推出的主要原因是為了解決長(zhǎng)久以來無線網(wǎng)絡(luò)加密認(rèn)證設(shè)定的步驟過于繁雜艱難之弊病。WPS用于簡(jiǎn)化Wi-Fi無線的安全設(shè)置和網(wǎng)絡(luò)管理。它支持兩種模式：個(gè)人識(shí)別碼(PIN)模式和按鈕(PBC)模式。

這種方式需要模塊支持WPS功能。使用者往往會(huì)因?yàn)椴襟E太過麻煩，以致干脆不做任何加密安全設(shè)定，因而引發(fā)許多安全上的問題。因?yàn)榘踩缘木壒剩鼛啄暌呀?jīng)逐步被放棄，越來越多的路由器開始放棄或者自動(dòng)關(guān)閉對(duì)這種方式的支持。

WEB配網(wǎng)

在支持AP模式的Wi-Fi模塊上內(nèi)嵌一個(gè)簡(jiǎn)易的WEB服務(wù)器，在WEB網(wǎng)頁里提供了配網(wǎng)的交互接口。其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（例如手機(jī)、平板、電腦等）直接連接上Wi-Fi模塊的AP熱點(diǎn)，在瀏覽器上打開該WEB網(wǎng)頁，在WEB網(wǎng)頁里配置該Wi-Fi模塊去連接其他的AP或路由器。

歸因于近年來越來越多的Wi-Fi芯片解決方案都開始支持STA+AP混合模式（即WIFI模塊不僅可以作為工作站STA使用去連接其他路由器或熱點(diǎn)，同時(shí)本身也可以作為一個(gè)熱點(diǎn)AP供其他WIFI設(shè)備節(jié)點(diǎn)來連接），也歸因于近年來許多Wi-Fi芯片解決方案越來越高的集成度可以將TCP

IP協(xié)議棧直接集成在Wi-Fi模塊上，因此，可以簡(jiǎn)單地在Wi-Fi模塊上直接實(shí)現(xiàn)一個(gè)WEB服務(wù)器，且這個(gè)服務(wù)器可以通過Wi-Fi模塊的AP模式直接訪問（不需要依賴其他網(wǎng)絡(luò)，手機(jī)等設(shè)備直接訪問WIFI模塊自建立的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)和WEB網(wǎng)頁，進(jìn)行配置）。

這種配網(wǎng)方式的基本思想是，Wi-Fi模塊工作在STA+AP混合模式并啟動(dòng)內(nèi)嵌的WEB服務(wù)器，電腦手機(jī)或平板等Wi-Fi設(shè)備連接WIFI模塊所建立的AP熱點(diǎn)，并獲取得到一個(gè)IP地址（即：加入了這個(gè)Wi-Fi模塊的熱點(diǎn)AP模式所建立的Wi-Fi局域網(wǎng)），然后電腦手機(jī)或平板等Wi-Fi設(shè)備通過其上標(biāo)配的瀏覽器訪問Wi-Fi模塊上的WEB服務(wù)器，在打開的WEB網(wǎng)頁中，完成各種配置，包括設(shè)置Wi-Fi模塊在STA模式下去鏈接第三方熱點(diǎn)或路由器的SSID和密碼，讓W(xué)IFI模塊作為STA去連接其他熱點(diǎn)AP或路由器。

SoftAP配網(wǎng)

SoftAP配網(wǎng)方式在小米智能家居產(chǎn)品中被廣泛應(yīng)用。其原理是在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)中另外啟動(dòng)TCP服務(wù)，通過TCP進(jìn)行SSID和密碼的配置，使智能硬件接入到指定的路由器。

在機(jī)器復(fù)位后，首先智能硬件會(huì)工作在Wi-Fi的AP模式，且開啟TCP服務(wù)器，進(jìn)入監(jiān)聽狀態(tài)。

在此時(shí)，使用手機(jī)接入該AP熱點(diǎn)，連接成功后，打開客戶端，手機(jī)會(huì)去連接TCP服務(wù)器，三次握手連接成功后，則傳輸協(xié)議數(shù)據(jù)，內(nèi)容包括指定智能硬件將要連接的Wi-Fi的SSID和密碼。

硬件成功接收到手機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)包解析得到Wi-Fi名字和密碼。回復(fù)手機(jī)正在嘗試連接了。關(guān)閉AP模式，開啟station模式連接路由器，成功連接到指定的路由器。然后手機(jī)切回到指定路由器并開啟UDP通訊，智能硬件用UDP協(xié)議廣播配網(wǎng)成功數(shù)據(jù)。

智能配網(wǎng)（SmartConfig/SmartConnection....）

所謂智能配網(wǎng)，就是使用Wi-Fi設(shè)備本身自帶的WIFI信號(hào)，在MAC層將SSID和密碼按照一定的協(xié)議格式填充在MAC包中不加密的包頭部分，采用廣播和抓包方式，從手機(jī)等設(shè)備將SSID和密碼分段多次傳遞給WIFI模塊。

目前市面上常見的多種SmartConfig/SmartConnection技術(shù)，雖然各個(gè)Wi-Fi芯片方案會(huì)取不同的英文名字，但是基本原理則基本相同，只是填充的數(shù)據(jù)協(xié)議格式稍有區(qū)別。

智能配網(wǎng)一般需要在發(fā)送SSID和密碼的設(shè)備（例如手機(jī)）上安裝一個(gè)APP，該APP實(shí)現(xiàn)了和Wi-Fi模塊之間的協(xié)議交互（發(fā)送SSID和密碼）。

這個(gè)功能最早是TI提出并應(yīng)用于CC3200上;不過從原理上講,只要芯片驅(qū)動(dòng)支持開啟混雜模式(Wi-Fi Promiscuous),就可以支持一鍵配網(wǎng)功能,只是各個(gè)廠家叫法及實(shí)現(xiàn)編碼方式不同而已。

SNAP：格式數(shù)據(jù)包

DA:目標(biāo)MAC地址

SA:源MAC地址

LENGTH:表示后面數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度

LLC:表示LLC頭

SNAP:表示3byte的廠商代碼和2byte的協(xié)議類型表示

DATA:載荷數(shù)據(jù)

FCS:幀檢驗(yàn)序列

由于無線數(shù)據(jù)傳播必定是廣播的,所以必然可以被監(jiān)聽到；如果AP沒有加密的話,UDP直接可以把相關(guān)的信息發(fā)送出來.但是路由器AP一般都是加密的,而且加密方式不固定。

Wi-Fi模塊在無法直接解析出數(shù)據(jù)包。從802.11的MAC層幀格式中可以看到, 鏈路層載荷數(shù)據(jù)(即網(wǎng)絡(luò)層頭部及網(wǎng)絡(luò)層數(shù))在數(shù)據(jù)幀中是清晰可辨的, 只要接收到802.11幀就可以立刻提取出載荷數(shù)據(jù), 計(jì)算載荷數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度自不用說, 而這里的載荷數(shù)據(jù), 通常就是密文。

在發(fā)送端，可以采用2種不同的編碼發(fā)送方式：

• UDP廣播：從802.11幀格式分析中獲知,無線信號(hào)監(jiān)聽方的角度來說,不管無線信道有沒有加密,DA、SA、LENGTH、LLC、SNAP、FCS字段總是暴露的，因此信號(hào)監(jiān)聽方可以從這6個(gè)字段獲取有效信息.從發(fā)送方講,由于操作系統(tǒng)的限制,如果采用廣播只剩下LENGTH發(fā)送方可通過改變其所需要發(fā)送數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度進(jìn)行控制.所以只要指定出一套使用長(zhǎng)度編碼的通訊協(xié)議,就可利用數(shù)據(jù)包的Length字段進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞;
• UDP組播：組播地址是保留的D類地址從224.0.0.0-239.255.255.255，IP地址與MAC地址映射關(guān)系為:將MAC地址的前25位設(shè)定為01.00.5e,而MAC地址的后23位對(duì)應(yīng)IP地址的位;故發(fā)送端可以將數(shù)據(jù)編碼在組播ip的后23bit中,通過組播包發(fā)送,接收端進(jìn)行解碼即可;

接收端進(jìn)入一鍵配置功能后,Wi-Fi智能硬件從信道1開始監(jiān)聽路由上的數(shù)據(jù),如當(dāng)前監(jiān)聽信道有符合規(guī)則的數(shù)據(jù)包,就停止信道切換,停留在當(dāng)前信道接收完全部數(shù)據(jù).否則就依次切換至信道2.3.4....直到信道14后又從信道1開始繼續(xù)監(jiān)聽依次循環(huán);

當(dāng)然,Wi-Fi智能硬件可以在開啟混雜模式之前,先行掃描當(dāng)前環(huán)境下存在的AP獲取所有當(dāng)前AP的信道,然后只對(duì)當(dāng)前掃描到的信道進(jìn)行依次監(jiān)聽,如當(dāng)前環(huán)境下只存在2個(gè)路由,分別在1.6信道,只需輪流掃描channel1和channel6,這樣可以提高配置效率。

聲波配網(wǎng)

聲波配網(wǎng)，即通過手機(jī)發(fā)出聲波，將SSID、password等信息傳給設(shè)備的一種配網(wǎng)方式。通過手機(jī)播放聲波把Wi-Fi的初始化連接信息傳遞給智能設(shè)備，讓設(shè)備識(shí)別完成Wi-Fi初始化流程建立網(wǎng)絡(luò)連接。

一定程度上，聲波傳輸可以理解為類似NFC的一種近場(chǎng)通訊技術(shù)。適用于沒有觸屏或觸屏較小不易于信息輸入，但是擁有麥克風(fēng)的智能設(shè)備，如對(duì)話機(jī)器人，智能音響等。其優(yōu)點(diǎn)是配網(wǎng)速度快、可人耳感知，缺點(diǎn)是受環(huán)境干擾較大。

實(shí)現(xiàn)聲波配網(wǎng)，首先需要一套特定的算法庫，算法庫分手機(jī)端和設(shè)備端兩部分。手機(jī)端算法庫將ssid信息由字符串轉(zhuǎn)化為聲音信號(hào)（PCM），然后將聲音信號(hào)通過音頻模塊播放出來。

同時(shí)，設(shè)備端錄下這一段聲音，然后用同一套算法庫將聲音信息解析出來，還原成原來的ssid信息（字符串），最后用解析到的ssid信息用于連接WIFI。

編解碼可選擇范圍分為低頻、中頻、高頻三種，其中低頻的頻率范圍為2K~5K，中頻的范圍為8K~12K，高頻的范圍為16K~20K。頻率越高，聲音越尖銳，抗噪性能越強(qiáng)。

顯然聲波配網(wǎng)技術(shù)中的技術(shù)難點(diǎn)就是聲波傳輸技術(shù)。而聲波傳輸?shù)膽?yīng)用其實(shí)已經(jīng)很廣啦：支付寶的聲波支付，QQ音樂中的歌曲的聲波分享，茄子快傳，蛐蛐兒等。

其實(shí)原理很簡(jiǎn)單，可以近似理解為對(duì)稱加密，加解密的過程大概如下所示：

僅傳輸ASCII可打印字符。

傳輸U(kuò)TF-8字符串。

簡(jiǎn)單的說就是在發(fā)送端把你把要識(shí)別的字符映射成頻率，然后把一個(gè)頻率映射成一個(gè)音節(jié)信號(hào)（單頻率的正弦波）編碼成音頻播放；在接收端接收到音頻信號(hào)后，解析出頻率，然后根據(jù)兩邊共同的碼表找到頻率對(duì)應(yīng)的字符，從而解碼出數(shù)據(jù)。

具體來說就是我們可以將700HZ的正弦波對(duì)應(yīng)成字符'a'，800HZ的正弦波對(duì)應(yīng)數(shù)字'b'，900HZ的正弦波對(duì)應(yīng)數(shù)字'c'，以此類推。那么數(shù)字串"abc"就對(duì)應(yīng)成頻率串就是{700，800，900}，然后把這個(gè)頻率串變成3個(gè)音節(jié)的正弦波音頻。如果規(guī)定每個(gè)音節(jié)持續(xù)100ms，則{700，800，900}對(duì)應(yīng)300毫秒的音頻段。接收方錄制聲音，對(duì)收到的聲音進(jìn)行解析，識(shí)別出700HZ，800HZ，900HZ三段正弦波頻率，然后查找碼表，解碼出的字符串就是"abc"。

聲波配網(wǎng)主要流程如下：

• 首先，在手機(jī)（或平板等其它一代設(shè)備）輸入ssid信息（或獲取當(dāng)前或系統(tǒng)保存的ssid信息），將信息由buffer編碼為pcm數(shù)據(jù)；
• 將使用算法庫編碼出來的pcm數(shù)據(jù)通過喇叭播放出來，同時(shí)，設(shè)備端打開錄音，捕獲pcm數(shù)據(jù)；
• 設(shè)備端將pcm數(shù)據(jù)通過算法庫解碼回原來的buffer數(shù)據(jù)；
• 從數(shù)據(jù)中解析出ssid、password等信息，并將其用于連接路由器。

IOT場(chǎng)景下的Wi-Fi配網(wǎng)選擇

Wi-Fi作為最適合物聯(lián)網(wǎng)連接的技術(shù)，它可以作為物聯(lián)網(wǎng)的粘合劑。隨著連接節(jié)點(diǎn)的無限激增，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的覆蓋面和總量也將隨著快速增長(zhǎng)。其內(nèi)部集成了射頻收發(fā)、MAC、基帶處理、Wi-Fi協(xié)議和配置信息及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，用戶利用它可以輕松實(shí)現(xiàn)串口設(shè)備的無線網(wǎng)絡(luò)功能。用戶在實(shí)際使用中可根據(jù)表中各配網(wǎng)方式的優(yōu)劣選擇。

高德今年發(fā)布天貓精靈高德版套裝。車盒借助盯盯拍mini3行車記錄儀的攝像頭實(shí)現(xiàn)AR導(dǎo)航功能。在該案例中，充分考慮產(chǎn)品功能，論證其安全性，采用SoftAP的配網(wǎng)方式。