CN108601093A - 一种无线通信方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线通信方法及系统，基于802.11标准定义的扫描过程直接进行无线通信，该方法包括步骤：S1.接收智能家庭设备的绑定请求；S2.向所述智能家庭设备发送接受绑定应答；S3.接收智能家庭设备的建立绑定关系应答；S4.与所述智能家庭设备建立绑定关系。采用本发明基于原有802.11标准通信机制的无线通信方法，在不影响原有无线网络正常工作的前提下，基于家庭网络环境实际情况和智能家庭设备的通信速率情况，解决了超过无线路由器接入设备数限制后，智能家庭设备无法联网的问题，同时简化了智能家庭设备联网的操作过程。

Description

一种无线通信方法及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种无线通信方法及系统。

背景技术

随着智慧家庭的逐步推进，越来越多的智能家庭设备进入家庭中，和传统的家电设备不同，智能家庭设备一般都需要连接网络才能提供相应的功能和服务，所以智能家庭设备的网络互联是实现智慧家庭方案的基础。

目前设备使用的成熟的互联技术主要有blutooth、zigbee、wifi等，其中基于802.11标准的wifi技术在通信距离上、应用广泛性上有很大优势。家庭宽带网络通常构建了以无线路由器为中心的无线网络环境，用户一般通过使用手机 APP给智能家庭设备配置无线路由器密码的方式，使设备通过wifi技术接入无线路由器实现网络连接。

但是目前的802.11标准为了解决各种环境下无线网络安全和应用的问题，设计了较复杂的无线网络加入、认证及加密机制，设备加入网络过程比较复杂，作为网络核心的无线路由器需要较多资源管理无线设备的接入，所以无线路由器通常对同时接入的设备数量有一定限制，随着智能家庭设备的逐渐增多，给无线路由器支持的接入设备数量带来了挑战，设备数量超过限制后，将不能接入网络，另外智能家庭设备联网的配置过程也比较繁琐，一般都是需要利用手机APP给智能家庭设备配置无线路由器的密码，才能使得只会家庭设备接入路由器网络。

公开号为CN105530152A的专利公开了一种智慧家庭协同网络系统及其通信方法，涉及网络通信技术领域，该系统包括通过网络转换网关互联的家庭 CAN网络、家庭LAN网络，及智能移动设备，至少一个未端网络，至少一个家庭智慧设备；所述家庭LAN网络通过以太网关连接到INTRENET上，家庭 LAN网络中配置有应用服务器，智能移动设备连接到INTRENET上；所述末端网络由一个主控节点及至少一个从属节点通过蓝牙通信机制构成，末端网络中的主控节点接入家庭CAN网络，末端网络中的每个从属节点连接一个家庭智慧设备。虽然该发明可以实现对智能家庭设备的控制，但是该方法是利用蓝牙实现与智能家庭设备的通信，在通信距离上受到限制，并且家庭智慧设备的数量受末端网络的从属节点数量的限制。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了基于原有802.11标准通信机制的无线通信方法，在不影响原有无线网络正常工作的前提下，基于家庭网络环境实际情况和智能家庭设备的通信速率情况，解决了超过无线路由器接入设备数限制后，智能家庭设备无法联网的问题，同时简化了智能家庭设备联网的操作过程。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种无线通信方法，基于802.11标准定义的扫描过程直接进行无线通信，包括步骤：

S1.接收智能家庭设备的绑定请求；

S2.向所述智能家庭设备发送接受绑定应答；

S3.接收智能家庭设备的建立绑定关系应答；

S4.与所述智能家庭设备建立绑定关系。

进一步的，在步骤S2之前还包括步骤：

判断所述接收到的智能家庭设备的绑定请求的信号强度指示是否大于等于预设阈值；

若否，则拒绝响应所述智能家庭设备的绑定请求。

进一步的，所述接受绑定应答中包含有无线路由器的基本服务集标示和通信秘钥；所述建立绑定关系应答中包含有智能家庭设备的MAC地址和通信密钥。

进一步的，在步骤S1之前还包括步骤：

判断所述智能家庭设备绑定数量是否超过预设数量；

若是，则与无报文交互的智能家庭设备解除绑定关系。

进一步的，在步骤S4之后还包括步骤：

判断是否接收到所述智能家庭设备的解除绑定关系请求；

若是，则与所述智能家庭设备解除绑定关系。

相应的，还提供一种无线通信系统，基于802.11标准定义的扫描过程直接进行无线通信，包括：

第一接收模块，用于接收智能家庭设备的绑定请求；

第一响应模块，用于向所述智能家庭设备发送接受绑定应答；

第二接收模块，用于接收智能家庭设备的建立绑定关系应答；

第二响应模块，用于与所述智能家庭设备建立绑定关系。

进一步的，还包括：

第一判断模块，用于判断所述接收到的智能家庭设备的绑定请求的信号强度指示是否大于等于预设阈值；

第三响应模块，用于在所述绑定请求的信号轻度指示小于预设阈值时拒绝响应所述智能家庭设备的绑定请求。

进一步的，所述接受绑定应答中包含有无线路由器的基本服务集标示和通信秘钥；所述建立绑定关系应答中包含有智能家庭设备的MAC地址和通信密钥。

进一步的，还包括：

第二判断模块，用于判断所述智能家庭设备绑定数量是否超过预设数量；

第一解绑模块，用于在所述智能家庭设备绑定数量超过预设数量时与无报文交互的智能家庭设备解除绑定关系。

进一步的，还包括：

第三判断模块，用于判断是否接收到所述智能家庭设备的解除绑定关系请求；

第二解绑模块，用于在接收到所述智能家庭设备的解除绑定关系请求时与所述智能家庭设备解除绑定关系。

与现有技术相比，本发明具有以下几个优点：

(1)通过使用802.1标准定义的扫描过程直接进行无线通信，对正常的 wifi接入不造成影响的同时，使家庭智能设备联网简化，支持数量增加；同时，无需通过使用手机APP给智能家庭设备配置无线路由器密码实现智能家庭设备与无线路由器的通信，能够大大简化家庭智能设备的配置网络过程，不需要用户繁琐的操作，方便用户使用。

(2)通过判断智能家庭设备绑定请求信号的信号强度指示的大小是否大于等于预设阈值，并且只有信号强度指示的大小大于等于预设阈值时才能接入无线路由器，可以避免智能家庭设备误接入网络的问题。

(3)通过在智能家庭设备绑定数量超过预设数量时与无报文交互的智能家庭设备解除绑定关系，使得无线路由器与智能家庭设备达到最大允许绑定数量时，还能允许新的智能家庭设备进行绑定。

附图说明

图1是实施例一提供的一种无线通信方法流程图；

图2是实施例一提供的一种无线通信系统结构图；

图3是实施例二提供的一种无线通信方法流程图；

图4是实施例二提供的一种无线通信系统结构图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明提出了一种基于原有802.11标准通信机制的无线通信方法，在不影响原有无线网络正常工作的前提下，基于家庭网络环境实际情况和智能家庭设备的通信速率情况，解决了超过无线路由器接入设备数限制后，智能家庭设备无法联网的问题，同时简化了智能家庭设备联网的操作过程。

实施例一

本实施例提供一种无线通信方法，基于802.11标准定义的扫描过程直接进行无线通信，如图1所示，包括步骤：

S11.接收智能家庭设备的绑定请求；

S12.向所述智能家庭设备发送接受绑定应答；

S13.接收智能家庭设备的建立绑定关系应答；

S14.与所述智能家庭设备建立绑定关系。

具体的，本实施例使用了802.11标准定义中的无线扫描过程中的Probe Request(探测请求帧)和Probe Response(管理帧)作为数据载体达到通信的目的，根据802.11标准协议，所述的管理帧中可以包含一个或者多个自定义的Vendor Specific(特定供应商)字段，本实施例就是借用该字段携带的通信信息实现智能家庭设备与无线路由器的通信。

所述智能家庭设备与无线路由器建立绑定关系的具体过程为：

首先，要把智能家庭设备放置在靠近无线路由器的地方，这样无线路由器才能接收到智能家庭设备发出的绑定请求Probe Request帧。

在智能家庭设备与无线路由器都处在开启状态时，首先智能家庭设备使用非对称加密算法计算一对密钥(公钥和私钥)，智能家庭设备的WIFI模块发出广播类型的ProbeRequest帧扫描周围的无线网络，并携带自己的公钥信息和建立绑定请求的消息类型向无线路由器发送。

无线路由器接收到智能家庭设备的绑定请求的消息后，会响应所述智能家庭设备的绑定请求，使用对称加密算法计算一个通信密钥，使用接收的公钥对通信密钥进行加密，通过Probe Request帧向智能家庭设备发送接受绑定应答的报文。

可选的，在无线路由器接收到智能家庭设备的绑定请求消息后，先判断判断所述接收到的智能家庭设备的绑定请求的信号强度指示是否大于等于预设阈值，若大于等于所述预设阈值，则继续进行后续的步骤，若小于所述预设阈值，则拒绝响应所述智能家庭设备的所述智能家庭设备的绑定请求，则智能家庭设备无法与所述无线路由器建立绑定关系，通过设置判断绑定请求的信号强度指示的大小可以使得离无线路由器较远的智能家庭设备无法与无线路由器建立绑定关系，可以有效避免智能家庭设备误接入网络的问题。

可选的，所述预设阈值大小为-30dbm。

智能家庭设备在接收到无线路由器发送的接受绑定应答的报文，则保存接受绑定应答报文中的所述无线路由器的基本服务集标示和通信密钥信息，并通过Probe Request帧向所述无线路由器发送携带智能家庭设备的MAC地址和通信密钥的建立绑定关系应答的报文。

可选的，在实际情况中，可能会出现智能家庭设备周围存在多个无线路由器的情况，这时智能家庭设备可能会接收到多个无线路由器的接受绑定应答的报文，此时，智能家庭设备会对所有接受绑定应答的报文的信号强度指示大小进行排序，向其中信号强度指示大小最大的无线路由器发送建立绑定关系应答的报文，这样智能家庭设备就能与距离最近信号最强的无线路由器建立绑定关系。

在无线路由器接收到智能家庭设备发送的携带智能家庭设备的MAC地址和通信密钥的建立绑定关系应答的报文后，无线路由器保存所述家庭智能设备的MAC地址和通信密钥与所述智能家庭设备建立绑定关系，建立绑定关系后，说明智能家庭设备与无线路由器建立连接，智能家庭设备配网成功，本实施例的配网方法大大简化了家庭智能设备的配置网络过程，不需要用户繁琐的操作以及第三方手机APP的协助，只需要先使智能家庭设备与无线路由器靠近，方便用户使用。

需要说明的是，其中的非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥和私有密钥。公开密钥与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密，非对称加密算法实现机密信息交换的基本过程是：甲方生成一对密钥并将其中的一把作为公用密钥向其它方公开；得到该公用密钥的乙方使用该密钥对机密信息进行加密后再发送给甲方；甲方再用自己保存的另一把专用密钥对加密后的信息进行解密。

其中的对称加密算法的加密过程是数据发信方将明文(原始数据)和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后，使其变成复杂的加密密文发送出去。收信方收到密文后，若想解读原文，则需要使用加密用过的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密，才能使其恢复成可读明文。

本实施例智能家庭设备是利用非对称加密算法进行加密，将其中的公用密钥公开给无线路由器，无线路由器首先通过对称加密算法得到一个通信密钥，然后利用接收到的智能家庭设备的公用密钥对该通信密钥以及要发送的数据包进行加密，然后将其发送给智能家庭设备，智能家庭设备接收到加密后的数据包后，因为智能家庭设备是通过非对称加密算法进行加密的，而无线路由器发送的加密后的数据包是携带有智能家庭设备的公开密钥，因此智能家庭设备科就能利用私有密钥对加密数据包进行解密，以获取数据包的内容。

可选的，本实施例在步骤S1之前还包括步骤：

判断所述智能家庭设备绑定数量是否超过预设数量；

若是，则与无报文交互的智能家庭设备解除绑定关系。

在无线路由器接收到智能家庭设备的绑定请求时，先判断所述无线路由器中与智能家庭设备的绑定数量是否超出预设的绑定数量，如果没有超过，则继续响应所述智能家庭设备的绑定请求，如果超过预设的绑定数量，则与无线路由器无报文交互的智能家庭设备解除绑定关系以及删除相应数据，可以使得无线路由器接收新的智能家庭设备的绑定请求，使得无线路由器与智能家庭设备达到最大允许绑定数量时，还能允许新的智能家庭设备进行绑定。

相应的，本实施例还提供一种无线通信系统，如图2所示，包括：

第一接收模块11，用于接收智能家庭设备的绑定请求；

第一响应模块12，用于向所述智能家庭设备发送接受绑定应答；

第二接收模块13，用于接收智能家庭设备的建立绑定关系应答；

第二响应模块14，用于与所述智能家庭设备建立绑定关系。

具体的，还包括：

第一判断模块，用于判断所述接收到的智能家庭设备的绑定请求的信号强度指示是否大于等于预设阈值；

第三响应模块，用于在所述绑定请求的信号轻度指示小于预设阈值时拒绝响应所述智能家庭设备的绑定请求。

具体的，所述接受绑定应答中包含有无线路由器的基本服务集标示和通信秘钥；所述建立绑定关系应答中包含有智能家庭设备的MAC地址和通信密钥。

具体的，还包括：

第二判断模块，用于判断所述智能家庭设备绑定数量是否超过预设数量；

第一解绑模块，用于在所述智能家庭设备绑定数量超过预设数量时与无报文交互的智能家庭设备解除绑定关系。

本实施例通过802.11标准通信机制的无线通信方法，在不影响原有无线网络正常工作的前提下，基于家庭网络环境实际情况和智能家庭设备的通信速率情况，解决了超过无线路由器接入设备数限制后，智能家庭设备无法联网的问题，同时简化了智能家庭设备联网的操作过程。

实施例二

本实施例提供一种无线通信方法，基于802.11标准定义的扫描过程直接进行无线通信，如图3所述，包括步骤：

S21.接收智能家庭设备的绑定请求；

S22.向所述智能家庭设备发送接受绑定应答；

S23.接收智能家庭设备的建立绑定关系应答；

S24.与所述智能家庭设备建立绑定关系；

S25.判断是否接收到所述智能家庭设备的解除绑定关系请求，若是，则调到步骤S26；

S26.与所述智能家庭设备解除绑定关系。

与实施例一不同的是，本实施例还有步骤S25和步骤S26。

在智能家庭设备与无线路由器建立绑定关系后，可能家庭智能设备会因为位置移动的关系或者其他原因，想要连接其他的无线路由器，此时，家庭智能设备可以向无线路由器发送解除绑定关系的请求与该无线路由器解除绑定关系，解除绑定关系后智能家庭设备便可与其他路由器建立绑定关系。

具体的，家庭智能设备可以通过人为按钮或者其他的触发方式向无线路由器发送解除绑定关系的请求。

相应的，本实施例还提供一种无线通信系统，如图4所示，包括：

第一接收模块21，用于接收智能家庭设备的绑定请求；

第一响应模块22，用于向所述智能家庭设备发送接受绑定应答；

第二接收模块23，用于接收智能家庭设备的建立绑定关系应答；

第二响应模块24，用于与所述智能家庭设备建立绑定关系；

判断模块25，用于判断是否接收到所述智能家庭设备的解除绑定关系请求；

解绑模块26，用于在接收到所述智能家庭设备的解除绑定关系请求时与所述智能家庭设备解除绑定关系。

本实施例通过智能家庭设备向无线路由器发送解除绑定关系请求后与所述无线路由器解除绑定关系，使得智能家庭设备可以自由选择其想要绑定的无线路由器，提升用户体验。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种无线通信方法，其特征在于，基于802.11标准定义的扫描过程直接进行无线通信，包括步骤：

S1.接收智能家庭设备的绑定请求；

S2.向所述智能家庭设备发送接受绑定应答；

S3.接收智能家庭设备的建立绑定关系应答；

S4.与所述智能家庭设备建立绑定关系。

2.根据权利要求1所述的一种无线通信方法，其特征在于，在步骤S2之前还包括步骤：

判断所述接收到的智能家庭设备的绑定请求的信号强度指示是否大于等于预设阈值；

若否，则拒绝响应所述智能家庭设备的绑定请求。

3.根据权利要求1所述的一种无线通信方法，其特征在于，所述接受绑定应答中包含有无线路由器的基本服务集标示和通信秘钥；所述建立绑定关系应答中包含有智能家庭设备的MAC地址和通信密钥。

4.根据权利要求1所述的一种无线通信方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括步骤：

判断所述智能家庭设备绑定数量是否超过预设数量；

若是，则与无报文交互的智能家庭设备解除绑定关系。

5.根据权利要求1所述的一种无线通信方法，其特征在于，在步骤S4之后还包括步骤：

判断是否接收到所述智能家庭设备的解除绑定关系请求；

若是，则与所述智能家庭设备解除绑定关系。

6.一种无线通信系统，其特征在于，基于802.11标准定义的扫描过程直接进行无线通信，包括：

第一接收模块，用于接收智能家庭设备的绑定请求；

第一响应模块，用于向所述智能家庭设备发送接受绑定应答；

第二接收模块，用于接收智能家庭设备的建立绑定关系应答；

第二响应模块，用于与所述智能家庭设备建立绑定关系。

7.根据权利要求6所述的一种无线通信系统，其特征在于，还包括：第一判断模块，用于判断所述接收到的智能家庭设备的绑定请求的信号强度指示是否大于等于预设阈值；

第三响应模块，用于在所述绑定请求的信号轻度指示小于预设阈值时拒绝响应所述智能家庭设备的绑定请求。

8.根据权利要求6所述的一种无线通信系统，其特征在于，所述接受绑定应答中包含有无线路由器的基本服务集标示和通信秘钥；所述建立绑定关系应答中包含有智能家庭设备的MAC地址和通信密钥。

9.根据权利要求6所述的一种无线通信系统，其特征在于，还包括：

第二判断模块，用于判断所述智能家庭设备绑定数量是否超过预设数量；

第一解绑模块，用于在所述智能家庭设备绑定数量超过预设数量时与无报文交互的智能家庭设备解除绑定关系。

10.根据权利要求6所述的一种无线通信系统，其特征在于，还包括：

第三判断模块，用于判断是否接收到所述智能家庭设备的解除绑定关系请求；

第二解绑模块，用于在接收到所述智能家庭设备的解除绑定关系请求时与所述智能家庭设备解除绑定关系。