CN109348457A - 一种Wi-Fi设备配网系统及配网方法 - Google Patents

一种Wi-Fi设备配网系统及配网方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Wi‑Fi设备配网系统，包括智能网关路由器及Wi‑Fi设备；所述智能网关路由器包含NFC标签读写器、Wi‑Fi协调器，Wi‑Fi设备包含NFC标签、Wi‑Fi无线模块及控制器；且NFC标签读写器与NFC标签通讯连接。本发明的Wi‑Fi设备配网系统可解决现有技术中Wi‑Fi设备配网操作流程繁琐、配网失败率高、重复配网等问题。

Description

一种Wi-Fi设备配网系统及配网方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种Wi-Fi设备配网系统及配网方法。
背景技术
智能家电及相关智能终端产品正在逐步进入千家万户。Wi-Fi是一种低成本，低功耗的近距离无线通信组网技术，符合Wi-Fi规范的入网设备能够互联互通。
目前，许多家电产品开始配备有Wi-Fi无线模块，这些家电产品在与其他一些基于Wi-Fi网络通信的家庭套装产品(门窗传感器、人体红外探测传感器、温湿度传感器、智能开关、多功能智能网关路由器等)进行通信之前，需要通过一定的配网流程使这些家电和设备与特定智能网关路由器连接，智能网关路由器再连接家庭的无线路由器，然后才能通过手机APP实现智能家居的一些场景应用。
图1为示出了现有技术中的Wi-Fi设备配置入网过程的流程图。如图1所示，现有技术中的Wi-Fi设备配置入网具体包括：首先，需要由智能网关路由器针对智能家居系统使用Wi-Fi协调器来建立Wi-Fi网络；之后，通过APP连接智能网关路由器设置Wi-Fi设备允许加入以及允许加入时间；之后，对于Wi-Fi设备，需手动对其复位，使其进入入网流程；Wi-Fi设备与智能网关路由器进行一定流程信息交互，通过该流程信息交互，Wi-Fi设备获取并记录了智能网关路由器分配给它的网络地址、区域标识、工作信道、网络秘钥等，同时智能网关路由器也记录了新加入的Wi-Fi设备的相关信息(例如，MAC地址、网络地址等)。通过上述过程，Wi-Fi设备配网流程完毕。
以上为Wi-Fi子设备入网通用性流程。实际操作过程中，Wi-Fi设备入网往往需要手机APP进行配合，同时还需要利用工具触发其入网流程(即，对该Wi-Fi设备进行手动复位)，步骤繁琐。此外，由于无线网络环境干扰容易导致配网失败，失败之后再重置入网或二次入网，重复以上操作步骤直到Wi-Fi设备成功加入网络，给用户使用操作造成不便。
因此，Wi-Fi设备配网操作是智能互联产品应用过程中影响产品易用性一个主要痛点，给普通消费者造成极不友好的用户体验。如何实现智能终端产品Wi-Fi设备的简便、快速、有效入网(或称为Wi-Fi设备快联配网)是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术中不足，提供一种Wi-Fi设备配网系统及配网方法，可解决现有技术中Wi-Fi设备配网操作流程繁琐、配网失败率高、重复配网等问题。
为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：
一种Wi-Fi设备配网系统，包括智能网关路由器及Wi-Fi设备；其中，
所述智能网关路由器包含NFC标签读写器、Wi-Fi协调器，Wi-Fi设备包含NFC标签、Wi-Fi无线模块及控制器；且NFC标签读写器与NFC标签通讯连接；
所述NFC标签读写器用于向Wi-Fi设备的NFC标签发送NFC标签激活指令，并从Wi-Fi设备的NFC标签读取Wi-Fi设备的MAC地址及秘钥信息；Wi-Fi协调器用于为述Wi-Fi设备分配入网信息，并控制NFC标签读写器将该入网信息发送至Wi-Fi设备的NFC标签，以及建立Wi-Fi网络；
所述NFC标签用于存储Wi-Fi设备的MAC地址及秘钥信息，并接收及存储Wi-Fi设备被分配的入网信息；控制器用于在NFC标签接收到NFC标签激活指令之后，控制NFC标签上电运行；
本发明的Wi-Fi设备配网系统中，利用NFC技术，使得智能网关路由器与Wi-Fi设备之间在Wi-Fi设备入网之前可较为快速有效地交互信息，免去了配置智能网关路由器的协调器允许加入和允许加入时间的设置，让Wi-Fi设备可以快速、有效、安全的加入Wi-Fi网络；最终，Wi-Fi设备初次入网速度可相当于以下场景下Wi-Fi设备的入网速度：Wi-Fi设备之前已加入到该Wi-Fi网络，由于通信环境的变化、或者Wi-Fi设备移动到别的地方，可能会暂时离开网络一段时间，之后又重新加入Wi-Fi网络，从而实现智能终端产品Wi-Fi设备的简便、快速、有效入网。
进一步地，所述入网信息包括工作信道、区域标识、网络地址和/或网络密钥。
进一步地，所述Wi-Fi协调器建立Wi-Fi网络时是通过主动扫描信道、选择已存在网络最少和/或干扰水平最低的信道、生成区域标识及网络地址操作后实现Wi-Fi网络的建立。
进一步地，所述智能网关路由器还包含存储器，所述存储器用于存储Wi-Fi设备的MAC地址及秘钥信息以及为该Wi-Fi设备分配的入网信息。
进一步地，所述智能网关路由器还包含触发开关，所述触发开关用于在被触发时发出启动NFC标签读写器的触发信号，触发开关与NFC标签读写器相连。
进一步地，所述智能网关路由器还包含WiFi模块，所述WiFi模块用于将智能网关路由器接入无线路由器。
进一步地，所述智能网关路由器还包含用于指示当前配网进度的指示灯或蜂鸣器。
同时，本发明还公开了一种Wi-Fi设备配网方法，包括上述的Wi-Fi设备配网系统，具体包括以下步骤：
A.智能网关路由器的NFC标签读写器向Wi-Fi设备的NFC标签发送NFC标签激活指令；
B.Wi-Fi设备的NFC标签接收所述NFC标签激活指令，并响应于NFC标签激活指令且NFC标签上电运行；
C.智能网关路由器的NFC标签读取器从NFC标签读取所述Wi-Fi设备的设备信息；
D.智能网关路由器的NFC标签读取器在从NFC标签读取该Wi-Fi设备的设备信息成功之后，向NFC标签发送校验应答，以表明读取成功；
E.智能网关路由器的Wi-Fi协调器按照Wi-Fi协议算法为所述Wi-Fi设备分配入网信息；
F.Wi-Fi设备的NFC标签在成功接收到所述入网信息之后，向NFC标签读写器发送校验应答，以表明入网信息已被成功接收；
G.智能网关路由器记录Wi-Fi设备的设备信息及所分配的入网信息，以便Wi-Fi设备接入Wi-Fi网络时使用。
进一步地，所述步骤B中NFC标签上电运行时Wi-Fi设备会利用先前配网过程中分配的入网信息扫描指定的信道、区域标识，并利用入网信息对传输信息进行加密处理。
进一步地，所述Wi-Fi设备的设备信息至少包含Wi-Fi设备的MAC地址及秘钥信息，所述入网信息包含作信道、区域标识、网络地址和/或网络密钥。
本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：
本发明的Wi-Fi设备配网系统及配网方法中，通过NFC技术实现待入网Wi-Fi设备和Wi-Fi智能网关路由器之间的配对，通过近场通信实现双方入网信息交互(MAC地址、网路地址、信道、区域标识、秘钥等)，Wi-Fi设备上电后能够可靠、安全、不受限制的快速入网。利用本发明的快速、高效配网技术将很好的解决Wi-Fi设备的入网障碍，让普通消费者摆脱设备配网的繁琐步骤，享受更加便捷的智能家居体验。
附图说明
图1是现有技术中的Wi-Fi设备配置入网的流程示意图。
图2是本发明的一个实施例中一种Wi-Fi设备配网系统的示意图。
图3是本发明的一个实施例中一种Wi-Fi设备配网系统的示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。
实施例：
实施例一：
如图2所示，一种Wi-Fi设备配网系统，包括智能网关路由器及Wi-Fi设备；其中，
所述智能网关路由器包含NFC标签读写器、Wi-Fi协调器，Wi-Fi设备包含NFC标签、Wi-Fi无线模块及控制器。
其中，NFC，即近场通信技术(Near Field Communication，NFC)，是一种非接触式识别与互联互通技术。在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在近距离内与兼容设备进行识别和数据交换。目前，越来越多的手机、平板、智能终端设备集成了NFC功能，提供了一种安全、便捷的信息交互方式。
所述NFC标签读写器用于向Wi-Fi设备的NFC标签发送NFC标签激活指令，并从Wi-Fi设备的NFC标签读取Wi-Fi设备的MAC地址及秘钥信息；Wi-Fi协调器用于为述Wi-Fi设备分配入网信息，并控制NFC标签读写器将该入网信息发送至Wi-Fi设备的NFC标签，以及建立Wi-Fi网络。
具体的，所述Wi-Fi协调器建立Wi-Fi网络时是通过主动扫描信道、选择已存在网络最少和/或干扰水平最低的信道、生成区域标识及网络地址操作后实现Wi-Fi网络的建立。
所述NFC标签用于存储Wi-Fi设备的MAC地址及秘钥信息，并接收及存储Wi-Fi设备被分配的入网信息；控制器用于在NFC标签接收到NFC标签激活指令之后，控制NFC标签上电运行。
具体的，在该智能网关路由器实现Wi-Fi设备配网时具体包括：
先发送NFC标签激活指令，然后从所述Wi-Fi设备的NFC标签读取该Wi-Fi设备的MAC地址及秘钥信息；以及为所述Wi-Fi设备分配入网信息，并将该入网信息发送至所述Wi-Fi设备的NFC标签。
在Wi-Fi设备内实施配网时具体包括：
接收NFC标签激活指令，响应于所述激活指令，控制NFC标签上电运行；以及经由所述NFC标签接收为所述Wi-Fi设备分配入网信息，并存储该入网信息。
其中，所述入网信息包括工作信道、区域标识、网络地址、网络密钥中的一种或多种。
作为预选，智能网关路由器还包含存储器，所述存储器用于存储Wi-Fi设备的MAC地址及秘钥信息以及为该Wi-Fi设备分配的入网信息。
作为优选，所述智能网关路由器还包含用于指示当前配网进度的指示灯或蜂鸣器，以向配网人员对当前进度进行指示。
例如，当Wi-Fi协调器组建Wi-Fi网络成功之后，智能网关路由器网络指示灯可常亮，如果协调器组建网络失败，其网络指示灯闪烁。又如，在Wi-Fi设备与智能网关路由器进行NFC信息交互过程中，Wi-Fi设备和/或智能网关路由器上的传输指示灯可闪烁，配对完成后传输指示灯熄灭，同时智能网关路由器上的蜂鸣器会发出“有新设备入网”。
再如，在Wi-Fi设备成功地加入到Wi-Fi网络之后，该Wi-Fi的设备入网指示灯可闪烁三次，以代表入网成功。
本发明的Wi-Fi设备配网系统中，利用NFC技术，使得智能网关路由器与Wi-Fi设备之间在Wi-Fi设备入网之前可非常快速有效地交互信息，免去了配置智能网关路由器的协调器允许加入和允许加入时间的设置，让Wi-Fi设备可以快速、有效、安全的加入Wi-Fi网络；最终，Wi-Fi设备初次入网速度可相当于以下场景下Wi-Fi设备的入网速度：Wi-Fi设备之前已加入到该Wi-Fi网络，由于通信环境的变化、或者Wi-Fi设备移动到别的地方，可能会暂时离开网络一段时间，之后又重新加入Wi-Fi网络，从而实现智能终端产品Wi-Fi设备的简便、快速、有效入网。
具体而言，智能网关路由器通过Wi-Fi协议规定的一套算法流程确定其组建的Wi-Fi网络参数，主要包括信道(channel)、区域标识(PanID)、网络地址等。在智能网关路由器上电运行之后，其Wi-Fi协调器初始建立Wi-Fi网络，主动扫描信道后从能量扫描列表中选择已存在网络最少的信道和/或干扰水平最低的信道。随机产生一个不等于0xFFFF的PanID。网络(短)地址取一个特定的值0x0000。
Wi-Fi设备靠近智能网关路由器。当Wi-Fi设备的NFC标签靠近智能网关路由器的NFC标签读写器时，在近场通信有效距离范围内，NFC标签可被NFC标签读写器的天线辐射能量激活(例如，上述的NFC标签激活指令)，从而使得NFC标签上电运行。接收用于启动NFC标签读写器的触发信号。
该NFC标签读写器可以随网关上电而被激活，之后一直发送NFC标签激活指令，当然其还可以是只有在接收到启动NFC标签读写器的触发信号方才被激活并向周围发送NFC标签激活指令，而该步骤S303即是针对该情形而言的。当Wi-Fi设备的NFC标签靠近智能网关路由器的NFC标签读写器时，此时负责配网的人员可按下智能网关路由器上的触发NFC标签读写器功能的触发开关，从而激活NFC标签读写器以向周围发送NFC标签激活指令。
因此，本发明的Wi-Fi设备配网系统通过NFC技术实现待入网Wi-Fi设备和Wi-Fi智能网关路由器之间的配对，通过近场通信实现双方入网信息交互(MAC地址、网路地址、信道、区域标识、秘钥等)，Wi-Fi设备上电后能够可靠、安全、不受限制的快速入网。本发明的快速、高效配网技术将很好的解决Wi-Fi设备的入网障碍，让普通消费者摆脱设备配网的繁琐步骤，享受更加便捷的智能家居体验。
实施例二
如图3所示为本实施例的一种Wi-Fi设备配网系统，本实施例的Wi-Fi设备配网系统是在实施例一的Wi-Fi设备配网系统的基础上进行了进一步的改进，具体为本实施例的Wi-Fi设备配网系统中，所述智能网关路由器还包含触发开关、WiFi模块。
所述触发开关用于在被触发时发出启动NFC标签读写器的触发信号。所述WiFi模块用于将智能网关路由器接入无线路由器，从而进一步接入因特网。
本实施例的Wi-Fi设备配网系统的工作流程及优选配置与实施例一中一致，故此处不再赘述。
实施例三
一种基于实施例一中的Wi-Fi设备配网系统的配网方法，具体包括以下步骤：
S100.智能网关路由器的NFC标签读取器向Wi-Fi设备的NFC标签发送NFC标签激活指令。
S200.Wi-Fi设备的NFC标签接收所述NFC标签激活指令，并响应于该激活指令，该NFC标签上电运行。在此之前，Wi-Fi设备无需供电。
S300.智能网关路由器的NFC标签读取器从所述NFC标签读取该Wi-Fi设备的MAC地址及秘钥信息。
S400.智能网关路由器的NFC标签读取器在从所述NFC标签读取该Wi-Fi设备的MAC地址及秘钥信息成功之后，向所述NFC标签发送校验应答，以表明读取成功。
S500.智能网关路由器的Wi-Fi协调器按照Wi-Fi协议算法为所述Wi-Fi设备分配入网信息。
其中，所述入网信息可包含以下一者或多者：工作信道(channel)、区域标识(PanID)、网络地址(例如，短地址)和网络密钥。
S600.Wi-Fi设备的NFC标签读写器将所述入网信息(例如，工作信道、区域标识、网络地址和网络密钥)发送至Wi-Fi设备的NFC标签。
S700.Wi-Fi设备的NFC标签在成功接收到所述入网信息之后，向所述网关的NFC标签读写器发送校验应答，以表明入网信息已被成功接收。
S800.智能网关路由器记录Wi-Fi设备的信息(例如，该Wi-Fi设备的MAC地址及秘钥信息)以及所分配的入网信息(例如，工作信道、区域标识、网络地址和网络密钥)，以便Wi-Fi设备接入Wi-Fi网络时使用。
S900.Wi-Fi设备存储所述入网信息，以便在后续该Wi-Fi设备上电入网时使用。
具体实施中，在发送NFC标签激活指令步骤(即步骤S100)之前，还包括通过Wi-Fi协调器建立Wi-Fi网络，具体包括以下步骤：
步骤一：主动扫描信道；
步骤二：选择已存在网络最少和/或干扰水平最低的信道；
步骤三：生成区域标识及网络地址。
同时，在建立好Wi-Fi网络后还会进一步进行接收用于启动NFC标签读写器的触发信号的操作。
作为优选，在步骤S200中，Wi-Fi设备被上电之后，该Wi-Fi设备会利用先前记录的信息以重新加入Wi-Fi网络的方式进入入网流程。
具体而言，Wi-Fi设备会利用先前配网过程中分配给它的网络地址身份扫描指定的信道、区域标识，并利用网络秘钥对传输信息进行加密处理。在找到合适的智能网关路由器之后，它便成功地加入到了Wi-Fi网络。同时，作为优选，在步骤S300处，智能网关路由器可可进一步对请求加入的Wi-Fi设备进行认证。
以上便是Wi-Fi设备与智能网关路由器进行的NFC信息交互过程。通过该过程，可完成Wi-Fi设备与智能网关路由器之间的配对，且配对完成之后，双方都记录了入网所需的信息。
本发明的Wi-Fi设备配网方法利用NFC技术，使得智能网关路由器与Wi-Fi设备之间在Wi-Fi设备入网之前可非常快速有效地交互信息，免去了配置智能网关路由器的协调器允许加入和允许加入时间的设置，让Wi-Fi设备可以快速、有效、安全的加入Wi-Fi网络。最终，Wi-Fi设备初次入网速度可相当于以下场景下Wi-Fi设备的入网速度：Wi-Fi设备之前已加入到该Wi-Fi网络，由于通信环境的变化、或者Wi-Fi设备移动到别的地方，可能会暂时离开网络一段时间，之后又重新加入Wi-Fi网络。
最终实现Wi-Fi设备上电后能够可靠、安全、不受限制的快速入网，最终解决Wi-Fi设备的入网障碍，让普通消费者摆脱设备配网的繁琐步骤，享受更加便捷的智能家居体验。
另外需要说明的是，本发明并不仅限于适用于Wi-Fi网络内，亦可使用于其他类似网络内待入网设备与智能网关路由器之间的配对过程。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种Wi-Fi设备配网系统，其特征在于，包括智能网关路由器及Wi-Fi设备；其中，
所述智能网关路由器包含NFC标签读写器、Wi-Fi协调器，Wi-Fi设备包含NFC标签、Wi-Fi无线模块及控制器，且NFC标签读写器与NFC标签通讯连接；
所述NFC标签读写器用于向Wi-Fi设备的NFC标签发送NFC标签激活指令，并从Wi-Fi设备的NFC标签读取Wi-Fi设备的MAC地址及秘钥信息；Wi-Fi协调器用于为述Wi-Fi设备分配入网信息，并控制NFC标签读写器将该入网信息发送至Wi-Fi设备的NFC标签，以及建立Wi-Fi网络；
所述NFC标签用于存储Wi-Fi设备的MAC地址及秘钥信息，并接收及存储Wi-Fi设备被分配的入网信息；控制器用于在NFC标签接收到NFC标签激活指令之后，控制NFC标签上电运行。
2.根据权利要求1所述的一种Wi-Fi设备配网系统，其特征在于，所述入网信息包括工作信道、区域标识、网络地址和/或网络密钥。
3.根据权利要求1所述的一种Wi-Fi设备配网系统，其特征在于，所述Wi-Fi协调器建立Wi-Fi网络时是通过主动扫描信道、选择已存在网络最少和/或干扰水平最低的信道、生成区域标识及网络地址操作后实现Wi-Fi网络的建立。
4.根据权利要求1所述的一种Wi-Fi设备配网系统，其特征在于，所述智能网关路由器还包含存储器，所述存储器用于存储Wi-Fi设备的MAC地址及秘钥信息以及为该Wi-Fi设备分配的入网信息。
5.根据权利要求1所述的一种Wi-Fi设备配网系统，其特征在于，所述智能网关路由器还包含触发开关，所述触发开关用于在被触发时发出启动NFC标签读写器的触发信号，触发开关与NFC标签读写器相连。
6.根据权利要求1所述的一种Wi-Fi设备配网系统，其特征在于，所述智能网关路由器还包含WiFi模块，所述WiFi模块用于将智能网关路由器接入无线路由器。
7.根据权利要求1所述的一种Wi-Fi设备配网系统，其特征在于，所述智能网关路由器还包含用于指示当前配网进度的指示灯或蜂鸣器。
8.一种Wi-Fi设备配网方法，其特征在于，包括如权利要求1所述的Wi-Fi设备配网系统，具体包括以下步骤：
A.智能网关路由器的NFC标签读写器向Wi-Fi设备的NFC标签发送NFC标签激活指令；
B.Wi-Fi设备的NFC标签接收所述NFC标签激活指令，并响应于NFC标签激活指令且NFC标签上电运行；
C.智能网关路由器的NFC标签读取器从NFC标签读取所述Wi-Fi设备的设备信息；
D.智能网关路由器的NFC标签读取器在从NFC标签读取该Wi-Fi设备的设备信息成功之后，向NFC标签发送校验应答，以表明读取成功；
E.智能网关路由器的Wi-Fi协调器按照Wi-Fi协议算法为所述Wi-Fi设备分配入网信息；
F.Wi-Fi设备的NFC标签在成功接收到所述入网信息之后，向NFC标签读写器发送校验应答，以表明入网信息已被成功接收；
G.智能网关路由器记录Wi-Fi设备的设备信息及所分配的入网信息，
以便Wi-Fi设备接入Wi-Fi网络时使用。
9.根据权利要求8所述的一种Wi-Fi设备配网方法，其特征在于，所述步骤B中NFC标签上电运行时Wi-Fi设备会利用先前配网过程中分配的入网信息扫描指定的信道、区域标识，并利用入网信息对传输信息进行加密处理。
10.根据权利要求8或9所述的一种Wi-Fi设备配网方法，其特征在于，所述Wi-Fi设备的设备信息至少包含Wi-Fi设备的MAC地址及秘钥信息，所述入网信息包含作信道、区域标识、网络地址和/或网络密钥。
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