CN106211279B - 无线网络入网方法及无线设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信领域，公开了一种无线网络入网方法及无线设备。该方法包括：从多个信道中确定活跃信道；侦听所确定的活跃信道以获取入网信息报文，其中，从所述活跃信道中的入网信道获取所述入网信息报文，以及所述入网信息报文中包含入网信息；以及根据所述入网信息，通过所述入网信道接入无线网络。上述技术方案，通过先确定活跃信道，然后侦听活跃信道以获取入网信息报文，避免了在空闲信道上消耗时间，提高了配网入网效率。

Description

无线网络入网方法及无线设备

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体地，涉及一种无线网络入网方法及无线设备。

背景技术

让智能家电顺利接入家庭无线局域网，即配网，是智慧家居的第一步。配网的基本思想是通过手机或平板等智能联网设备的程序APP、电脑等已知家庭Wi-Fi网络的服务集标识(Service Set Identifier，SSID)和密码等入网信息的设备(也可以是已经入网的智能家电)，将入网信息发送给待入网家电。

家庭无线局域网所采用的Wi-Fi网络所遵循的IEEE 802.11标准中对2.4G频段的信道定义如图1所示，每个信道的基础带宽为20MHz。所有Wi-Fi终端与接入点之间的通信，均至少占用一个信道。同时，目前最广泛应用的802.11n标准还支持由两个相邻20MHz信道聚合而成的高吞吐(High Throughput，HT)信道，但由于在2.4GHz频段上仅支持3个互不干扰信道，HT模式应用较少。在实践中，厂商往往给接入点(Access Point，AP)分配1、6、11信道。

用于联网的无线设备一般具有Wi-Fi模块(例如，可以包括天线和处理器)，其通常可处于3种独立模式：接入点(Access Point，AP)模式、站点(Station，STA)模式、嗅探(Sniffer)模式。举例来说，家用Wi-Fi路由器处于AP模式，作为接入点，向终端STA提供Wi-Fi服务；手机等终端工作于STA模式，通过接入某个AP实现上网；Sniffer，即侦听模式，通常用于厂商定制Wi-Fi模块。在Sniffer状态下，Wi-Fi模块会侦听所设定信道上所有的Wi-Fi信号，并根据设定的过滤器，将符合规则的数据包上传到上层软件，进行进一步处理。Wi-Fi芯片可被配置为混杂模式，通过软件周期性改变芯片物理层的收、发设置，从而实现上述多种模式分时“共存”。由于芯片的处理能力和软件设计复杂度等限制，通常是2种模式并存。当前，厂商采用两种主流配网技术：AP模式配网与Sniffer模式配网。

AP配网方式下，家电Wi-Fi模块先进入AP模式，使安装有相应APP的手机、平板电脑等用户终端接入到家用电器的Wi-Fi热点，向家用电器推送无线网络名称(SSID)和密码。家用电器在接收到账号和密码后进入STA模式，作为一个客户端根据密码连接到SSID对应的无线局域网。中给出了家电以AP模式入网的示意图，其中，为了聚焦在配网主要流程，图中未示出鉴权、身份认证等与设备识别和安全相关的配网步骤。

使用AP配网方式，手机需要暂时断开与现有Wi-Fi网络的连接，等待智能家电确认入网后，才能重新连入家庭Wi-Fi，对用户带来业务中断的不便。为解决该缺点，业内转向采用嗅探模式(如图3)。该模式下，Wi-Fi模块处于嗅探(Sniffer)状态，在例如收到手机APP发出的特定广播信息后，解析出其中携带的诸如SSID和密码的入网信息，之后切换至STA状态，利用所获取的入网信息，实现成功入网。

尽管嗅探模式不需要手机断开与Wi-Fi的现有连接，但家电Wi-Fi模块由于不知道手机会在哪个信道进行通信，通常需要进行全信道扫描，即周期性扫描所有可能的信道(在2.4GHz频段上国内共分配了13个信道)，直到收到特定的入网信息报文，或者在超过设定时间后退出配网模式。因此，上述配网模式存在以下缺点：全信道扫描需要轮流侦听各个信道。信道越多，模块进行轮询花的时间越长，浪费在空闲信道上的时间越多。

针对上述问题，现有技术中尚无良好解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法和设备，该方法和设备能够提高配网效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种无线网络入网方法，该方法包括：

从多个信道中确定活跃信道；

侦听所确定的活跃信道以获取入网信息报文，其中，从所述活跃信道中的入网信道获取所述入网信息报文，以及所述入网信息报文中包含入网信息；以及

根据所述入网信息，通过所述入网信道接入无线网络。

进一步地，所述从多个信道中确定活跃信道的步骤包括：对于所述多个信道中的每个信道，确定信道中是否存在标识帧；以及将存在所述标识帧的信道确定为所述活跃信道。

进一步地，所述标识帧包括以下至少之一者：信标帧、以及响应于广播的探测请求帧的探测响应帧。

进一步地，所述侦听所确定的活跃信道的步骤包括：确定在多个活跃信道中的每个活跃信道上接收的所述标识帧的接收信号强度指示(RSSI)；以及根据所确定的针对每个活跃信道的RSSI为每个活跃信道分配侦听时间。

进一步地，该方法包括：根据所确定的RSSI并基于以下公式确定任意两个活跃信道间的侦听时间比：

M＝2^((RSSI1-RSSI2)/6)

其中，M为侦听时间比，RSSI1为一个活跃信道的RSSI值，RSSI2为另一个活跃信道的RSSI值；以及

根据所确定的侦听时间比为每个活跃信道比分配侦听时间。

进一步地，该方法还包括：当从一个活跃信道接收到多个标识帧时，选择所述多个标识帧中的最大RSSI作为针对该活跃信道的RSSI。

本发明的另一个方面，提供了一种无线设备，该无线设备包括：

天线；以及

处理器，被配置成：

从多个信道中确定活跃信道；

侦听所确定的活跃信道以获取入网信息报文，其中，从所述活跃信道中的入网信道获取所述入网信息报文，以及所述入网信息报文中包含入网信息；以及

根据所述入网信息，通过所述入网信道接入无线网络。

进一步地，所述处理器还被配置成：对于所述多个信道中的每个信道，确定信道中是否存在标识帧；以及将存在所述标识帧的信道确定为所述活跃信道。

进一步地，所述标识帧包括以下至少之一者：信标帧、以及响应于广播的探测请求帧的探测响应帧。

进一步地，所述处理器还被配置成：确定在多个活跃信道中的每个活跃信道上接收的所述标识帧的接收信号强度指示(RSSI)；以及根据所确定的针对每个活跃信道的RSSI为每个活跃信道分配侦听时间。

进一步地，所述处理器还被配置成：根据所确定的RSSI并基于以下公式确定任意两个活跃信道间的侦听时间比：

M＝2^((RSSI1-RSSI2)/6)

其中，M为侦听时间比，RSSI1为一个活跃信道的RSSI值，RSSI2为另一个活跃信道的RSSI值；以及

根据所确定的侦听时间比为每个活跃信道比分配侦听时间。

进一步地，所述处理器还被配置成：当从一个活跃信道接收到多个标识帧时，选择所述多个标识帧中的最大RSSI作为针对该活跃信道的RSSI。

上述技术方案，通过先确定活跃信道，然后侦听活跃信道以获取入网信息报文，避免了在空闲信道上消耗时间，提高了配网入网效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是举例的2.4GHz频段Wi-Fi信道分布示意图；

图2是示例的AP配网模式信号流图；

图3是示例的嗅探配网模式信号流图；

图4是本发明实施例提供的无线网络入网方法流程图；

图5是本发明实施例提供的无线网络入网方法中活跃信道确定方法流程示意图；

图6示出了本发明实施例提供的方法与现有技术相比信道扫描时间对比图；以及

图7是本发明实施例提供的2.4GHz电磁波信号衰减模型。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图4是本发明实施例提供的无线网络入网方法流程图。如图4所示，本发明实施例提供的无线网络入网方法可以包括：

S402，从多个信道中确定活跃信道。

如上面描述的，在Wi-Fi网络所遵循的IEEE 802.11标准中对2.4G频段的信道进行了定义，定义的信道包括1-13共13个信道。这些信道在正常使用中有大部分为空闲信道。如果能够将空闲信道从待筛选的信道中去除，则能够极大地提高配网效率。本发明的实施方式中，采用确定活跃信道的方式。从多个可用信道中去除空闲信道，而保留活跃信道。具体的确定活跃信道的方法将在下文详细描述。

S404，侦听所确定的活跃信道以获取入网信息报文，其中，从所述活跃信道中的入网信道获取所述入网信息报文，以及所述入网信息报文中包含入网信息。

在确定了活跃信道之后，可以以嗅探模式侦听活跃信道的状态，在收到诸如手机APP发出的特定广播信息(例如，入网信息报文)后，解析出其中携带的入网信息，例如，SSID和密码，之后到步骤S406。在本发明的实施例中入网信道为传送入网信息报文的信道，即可以实现配网的信道。

S406，根据所述入网信息，通过所述入网信道接入无线网络。

上述配网入网过程可以如图3所示。在现有技术的嗅探模式中执行的是全信道扫描，需要轮流侦听各个信道。信道越多，模块进行轮询花的时间越长，浪费在空闲信道上的时间越多。与现有技术中的嗅探模式相比，上述技术方案，通过先确定活跃信道，然后侦听活跃信道以获取入网信息报文，避免了在空闲信道上消耗时间，提高了配网入网效率。

图5示出了本发明实施例提供的无线网络入网方法中活跃信道确定方法流程示意图。如图5所示，在无线设备上电之后，可以从任一信道开始判断其是否为活跃信道(S501)。具体的判断方法可以是对于多个信道中的每个信道，确定信道中是否存在标识帧；然后将存在所述标识帧的信道确定为所述活跃信道(S502)。在本发明的实施例中，标识帧可以是在信道上发送的信标帧，也可以是在信道上广播探测请求帧之后接收到的探测响应帧。在不同的实施例中，标识帧可以同时包括上述信标帧和探测响应帧二者。

接着，可以根据确定的活跃信道(即有AP的信道)更新及维护有AP信道列表，其中列出了活跃信道清单(S503)。在实施例中，可以在判断出一个信道为活跃信道之后就将其在列表中更新，然后判断是否已经遍历或扫描了所有信道，以确保无遗漏地判断每个信道是否为活跃信道(S504)。当确定已经扫描了所有信道时，可以利用嗅探模式提供的过程对列表中的活跃信道进行扫描以查找入网信息报文(S505和S506)。

与现有技术中的嗅探模式相比，上述过程减少了对空闲信道的扫描时间，因而能够提高配网入网效率。如图6所示，本发明实施例提供的方法与现有技术相比信道扫描时间相比，假定家庭Wi-Fi路由器工作在1信道，1、6、11三个信道都存在干扰AP(即三个信道都存在信标帧或响应于广播的探测请求帧的探测响应帧)，扫描这3个信道也比全信道扫描能缩短约77％的扫描时间，从而增加在单位时间内停留在可能接收配网信息信道的时间，提升配网成功率。

在进一步的实施例中，本发明提供的方法能够根据一个信道是否为入网信道的可能性来进一步优化针对活跃信道的扫描或侦听时间。具体而言，不同信道上接收到的来自AP的信标帧或探测响应帧信号的信号强度指示(RSSI)不同，可以表示各个AP与诸如智能家电的无线设备间距离远近不同。考虑在家庭环境中，距离越近的AP越有可能是待接入的Wi-Fi网络AP，因此考虑在这样的活跃信道上配置的侦听时间。

图7是本发明实施例提供的2.4GHz电磁波信号衰减模型。2.4GHz频段上的电磁波信号的传播衰减，可使用以下公式(1)来表示：

RSSI(d)＝Pt–40.2–10×2×lgd，d≤8m (1)

其中RSSI(d)为信号接收强度指示，表示在距离AP为d米的终端上接收到的AP信号的强度，单位是dBm。Pt为AP(例如家用Wi-Fi路由器)发射功率，家用Wi-Fi路由器通常用法定最大功率发送，即20dBm＝100mW。根据上述公式，在家庭环境中，通常距离每增加一倍，衰减增加6dB。对于非家庭环境，可以使用以下公式(2)来表示2.4GHz频段上的电磁波信号的传播衰减：

RSSI(d)＝Pt–58.5–10×3.3×lgd，d＞8m (2)

在本发明的实施例中，当诸如家电的Wi-Fi模块的无线设备分别接收到AP1和AP2的信号，强度分别为RSSI1和RSSI2时，AP1和AP2作为目的AP的概率P1和P2间的比值(假设与距离成反比)，基于信号衰减模型(如图7所示)，可通过RSSI值计算如下：

P1:P2＝2^((RSSI1-RSSI2)/6)

简单来讲，当RSSI1比RSSI2大6dB时，即家电与AP1间的距离是其与AP2间距离一半的时候，AP1作为目标AP的概率，是AP2的两倍。相应地，在AP1所在信道CH1和AP2所在信道CH2上的侦听时间比M为：

M＝T1:T2＝P1:P2＝2^((RSSI1-RSSI2)/6)

在实施例中，当信道上存在多个AP时，即在一个信道上可以接收到多个标识帧时，为简化计算，可以仅取信道上RSSI最大者，用于计算侦听时间比例。

当3个及以上信道存在AP时，即存在3个以上活跃信道时，各信道侦听时间的比值，可以通过上面的方法逐一两两计算得到。实施例提供的上述方法，确定在多个活跃信道中的每个活跃信道上接收的所述标识帧的接收信号强度指示RSSI；然后根据所确定的针对每个活跃信道的RSSI为每个活跃信道分配侦听时间。在现有技术的嗅探模式中对于不同信道分配相同的侦听时间，而实际上，距离近的AP更有可能是目标AP，因此，对于目标AP所在的信道分配更长的侦听时间能够进一步提到配网入网效率。

根据上述原理，本发明的另一个方面，还提供了一种无线设备，该无线设备包括：天线；以及处理器被配置成：从多个信道中确定活跃信道；侦听所确定的活跃信道以获取入网信息报文，其中，从所述活跃信道中的入网信道获取所述入网信息报文，以及所述入网信息报文中包含入网信息；以及根据所述入网信息，通过所述入网信道接入无线网络。

进一步地，处理器还可以被配置成：对于所述多个信道中的每个信道，确定信道中是否存在标识帧；以及将存在所述标识帧的信道确定为所述活跃信道。

在实施例中，所述处理器还被配置成：确定在多个活跃信道中的每个活跃信道上接收的所述标识帧的接收信号强度指示(RSSI)；以及根据所确定的针对每个活跃信道的RSSI为每个活跃信道分配侦听时间。需要说明的是，在可替换的实施例中，上述处理器执行的功能也可以通过设置的模块来进行。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。例如，可以将探测AP改变为探测诸如手机的STA；再如，可以通过私有协议，直接探测STA的存在，从由此获得入网信息。此外，上述计算概率比或信道侦听比的公式可以使用现有技术中的其他相似公式替换。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (6)

1.一种无线网络入网方法，其特征在于，该方法包括：

从多个信道中确定活跃信道；

侦听所确定的活跃信道以获取入网信息报文，其中，从所述活跃信道中的入网信道获取所述入网信息报文，以及所述入网信息报文中包含入网信息；以及

根据所述入网信息，通过所述入网信道接入无线网络，其中，

所述从多个信道中确定活跃信道的步骤包括：对于所述多个信道中的每个信道，确定信道中是否存在标识帧；以及将存在所述标识帧的信道确定为所述活跃信道，

所述侦听所确定的活跃信道的步骤包括：

确定在多个活跃信道中的每个活跃信道上接收的所述标识帧的接收信号强度指示RSSI；

根据所确定的RSSI并基于以下公式确定任意两个活跃信道间的侦听时间比：

M＝2^((RSSI1-RSSI2)/6)

其中，M为侦听时间比，RSSI1为一个活跃信道的RSSI值，RSSI2为另一个活跃信道的RSSI值；以及

根据所确定的侦听时间比为每个活跃信道分配侦听时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标识帧包括以下至少之一者：信标帧、以及响应于广播的探测请求帧的探测响应帧。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

当从一个活跃信道接收到多个标识帧时，选择所述多个标识帧中的最大RSSI作为针对该活跃信道的RSSI。

4.一种无线设备，其特征在于，该无线设备包括：

天线；以及

处理器，被配置成：

从多个信道中确定活跃信道；

侦听所确定的活跃信道以获取入网信息报文，其中，从所述活跃信道中的入网信道获取所述入网信息报文，以及所述入网信息报文中包含入网信息；以及

根据所述入网信息，通过所述入网信道接入无线网络，

其中，

所述从多个信道中确定活跃信道的步骤包括：对于所述多个信道中的每个信道，确定信道中是否存在标识帧；以及将存在所述标识帧的信道确定为所述活跃信道，

所述侦听所确定的活跃信道的步骤包括：

确定在多个活跃信道中的每个活跃信道上接收的所述标识帧的接收信号强度指示RSSI；

根据所确定的RSSI并基于以下公式确定任意两个活跃信道间的侦听时间比：

M＝2^((RSSI1-RSSI2)/6)

其中，M为侦听时间比，RSSI1为一个活跃信道的RSSI值，RSSI2为另一个活跃信道的RSSI值；以及

根据所确定的侦听时间比为每个活跃信道分配侦听时间。

5.根据权利要求4所述的无线设备，其特征在于，所述标识帧包括以下至少之一者：信标帧、以及响应于广播的探测请求帧的探测响应帧。

6.根据权利要求4所述的无线设备，其特征在于，所述处理器还被配置成：

当从一个活跃信道接收到多个标识帧时，选择所述多个标识帧中的最大RSSI作为针对该活跃信道的RSSI。