CN116684832A - 通信系统和通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通信系统和通信方法，所述通信系统包括：第一WiFi设备，所述第一WiFi设备采用组播的方式对通信数据进行编码和发出编码后数据，其中，所述通信数据以WiFi帧中的明文字段为载体进行编码；第二WiFi设备，所述第二WiFi设备接收所述编码后数据并解析出所述通信数据。本发明能够实现WiFi设备之间的直接通信连接，方便快捷，适用性广。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种通信系统和一种通信方法。
背景技术
智能微网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。
通信技术是智能微网的关键技术之一，其能够使微网自身、多个微网以及微网与配电网之间的信息交换变得实时互动。目前在智能微网中，大多通过WiFi实现各设备间及其与能量管理的无线通信。常见的WiFi通信方式是WiFi设备通过密钥连接到AP（AccessPoint，无线接入节点）热点（一般指路由器）组成WiFi网络，从而实现WiFi设备之间的通信。然而在智能微网中，有些设备由于没有交互界面，无法实现路由器名称的可视和密码的输入，因此无法实现与其他设备的WiFi通信。此外，在路由器出现临时故障等情况下，也无法实现设备间的WiFi通信。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种通信系统和通信方法，能够实现WiFi设备之间的直接通信连接，方便快捷，适用性广。
本发明采用的技术方案如下：
一种通信系统，包括：第一WiFi设备，所述第一WiFi设备采用组播的方式对通信数据进行编码和发出编码后数据，其中，所述通信数据以WiFi帧中的明文字段为载体进行编码；第二WiFi设备，所述第二WiFi设备接收所述编码后数据并解析出所述通信数据。
所述通信数据的载体为WiFi帧的目的MAC（Media Access Control Address，媒体存取控制位址）地址。
所述第一WiFi设备通过改变组播目的IP（Internet Protocol Address，互联网协议地址）地址，以使WiFi帧的目的MAC地址发生变化，实现对所述通信数据的编码。
所述第二WiFi设备切换为混杂模式，以接收所述编码后数据。
所述第一WiFi设备和所述第二WiFi设备均为智能微网中的设备。
一种通信方法，包括：第一WiFi设备采用组播的方式对通信数据进行编码，其中，所述通信数据以WiFi帧中的明文字段为载体进行编码；所述第一WiFi设备采用组播的方式向第二WiFi设备发出编码后数据，以便所述第二WiFi设备接收所述编码后数据并解析出所述通信数据。
所述通信数据的载体为WiFi帧的目的MAC地址。
所述第一WiFi设备通过改变组播目的IP地址，以使WiFi帧的目的MAC地址发生变化，实现对所述通信数据的编码。
所述第二WiFi设备切换为混杂模式后接收所述编码后数据。
所述第一WiFi设备和所述第二WiFi设备均为智能微网中的设备。
本发明的有益效果：
本发明中第一WiFi设备采用组播的方式对通信数据进行编码，并向第二WiFi设备发出编码后数据，其中，通信数据以WiFi帧中的明文字段为载体进行编码，由此，无需AP热点，即能够实现WiFi设备之间的直接通信连接，方便快捷，适用性广。
附图说明
图1为本发明实施例的通信系统的方框示意图；
图2为本发明一个具体实施例的WiFi帧的结构示意图；
图3为本发明一个具体实施例的组播IP和组播MAC地址之间的映射关系示意图；
图4为本发明实施例的通信方法的流程图；
图5为本发明一个具体实施例的两个WiFi设备分别执行的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例的通信系统包括第一WiFi设备10和第二WiFi设备20，第一WiFi设备10采用组播的方式对通信数据进行编码和发出编码后数据，其中，通信数据以WiFi帧中的明文字段为载体进行编码；第二WiFi设备20接收编码后数据并解析出通信数据。
应当理解的是，在传统的WiFi通信中，数据是基于密文传输的，而本发明实施例的第一WiFi设备10和第二WiFi设备20由于没有采用中间媒介和密钥验证，相互之间无法获知对方的加密方式，因此不宜采用加密字段来作为通信载体，而是采用明文字段作为通信载体。本发明一个具体实施例的WiFi帧的结构如图2所示，传统的作为通信载体的Frame Body字段为加密字段，而Address 1作为WiFi帧的目的MAC地址，是长度48个bit的IEEE MAC识别码，该字段在WiFi通信中是明文传输的，因此，本发明实施例以Address 1，即WiFi帧的目的MAC地址作为通信数据的载体。
基于该载体，第一WiFi设备10可通过编码的方式将通信数据转化为WiFi帧的目的MAC地址。在本发明的一个实施例中，编码原理是利用图3所示的组播IP和组播MAC地址之间的映射关系，第一WiFi设备10通过改变组播目的IP地址，以使WiFi帧的目的MAC地址发生变化，实现对通信数据的编码。在编码完成后，第一WiFi设备10采用组播的方式将编码后数据发出。
在本发明的一个实施例中，第二WiFi设备20可切换为混杂模式，以接收第一WiFi设备10发出的编码后数据。然后，第二WiFi设备20对编码后数据进行解码，得到第一WiFi设备10最初所要传输的通信数据，由此，完成第一WiFi设备10向第二WiFi设备20的通信数据的传输。
在本发明的一个具体实施例中，第一WiFi设备10和第二WiFi设备20可均为智能微网中的设备。例如，第一WiFi设备10可为分布式电源，第二WiFi设备20可为用电负荷，基于上述通信系统，分布式电源直接与用电负荷进行WiFi通信，向用电负荷发送发电状态，以便用电负荷根据其发电状态调整用电功率。
在本发明的其他具体实施例中，第一WiFi设备10和第二WiFi设备20还可均为智能家居等其他具有设备间配网需求的系统中的设备。
此外需要说明的是，本发明实施例的通信系统优选适用于有少量数据传输需求的场景，即第一WiFi设备10向第二WiFi设备20发送的通信数据的数据量较小。如果第一WiFi设备10需要向第二WiFi设备20发送较大量的数据，或者第二WiFi设备20需要接收大量的数据，超过上述明文字段所能编码的最大数据量限制，那么上述的通信数据可为路由器的SSID（Service Set Identifier，服务集标识）和密码。具体地，第一WiFi设备10中存储有路由器的SSID和密码，或者能够提供选择SSID和输入密码的交互界面，而第二WiFi设备20不具有SSID和密码且没有交互界面，那么二者基于上述系统进行WiFi通信连接，第二WiFi设备20在接收并解析得到SSID和密码后，可连接到路由器，从而可通过路由器实现与第一WiFi设备10之间的通信与大量数据的传输，以及可通过路由器实现与连接路由器的其他WiFi设备之间的通信与大量数据的传输。
根据本发明实施例的通信系统，第一WiFi设备采用组播的方式对通信数据进行编码，并向第二WiFi设备发出编码后数据，其中，通信数据以WiFi帧中的明文字段为载体进行编码，由此，无需AP热点，即能够实现WiFi设备之间的直接通信连接，方便快捷，适用性广。
对应上述实施例的通信系统，本发明还提出一种通信方法。
如图4所示，本发明实施例的通信方法包括以下步骤：
S1，第一WiFi设备采用组播的方式对通信数据进行编码，其中，通信数据以WiFi帧中的明文字段为载体进行编码。
S2，第一WiFi设备采用组播的方式向第二WiFi设备发出编码后数据，以便第二WiFi设备接收编码后数据并解析出通信数据。
应当理解的是，在传统的WiFi通信中，数据是基于密文传输的，而本发明实施例中第一WiFi设备和第二WiFi设备由于没有采用中间媒介和密钥验证，相互之间无法获知对方的加密方式，因此不宜采用加密字段来作为通信载体，而是采用明文字段作为通信载体。本发明一个具体实施例的WiFi帧的结构如图2所示，传统的作为通信载体的Frame Body字段为加密字段，而Address 1作为WiFi帧的目的MAC地址，是长度48个bit的IEEE MAC识别码，该字段在WiFi通信中是明文传输的，因此，本发明实施例以Address 1，即WiFi帧的目的MAC地址作为通信数据的载体。
基于该载体，第一WiFi设备可通过编码的方式将通信数据转化为WiFi帧的目的MAC地址。在本发明的一个实施例中，编码原理是利用图3所示的组播IP和组播MAC地址之间的映射关系，第一WiFi设备通过改变组播目的IP地址，以使WiFi帧的目的MAC地址发生变化，实现对通信数据的编码。在编码完成后，第一WiFi设备采用组播的方式将编码后数据发出。
在本发明的一个实施例中，第二WiFi设备在切换为混杂模式后接收编码后数据。然后，第二WiFi设备对编码后数据进行解码，得到第一WiFi设备最初所要传输的通信数据，由此，完成第一WiFi设备向第二WiFi设备的通信数据的传输。
在本发明的一个具体实施例中，第一WiFi设备和第二WiFi设备可均为智能微网中的设备。例如，第一WiFi设备可为分布式电源，第二WiFi设备可为用电负荷，基于上述通信方法，分布式电源直接与用电负荷进行WiFi通信，向用电负荷发送发电状态，以便用电负荷根据其发电状态调整用电功率。
在本发明的其他具体实施例中，第一WiFi设备和第二WiFi设备还可均为智能家居等其他具有设备间配网需求的系统中的设备。
此外需要说明的是，本发明实施例的通信方法优选适用于有少量数据传输需求的场景，即第一WiFi设备向第二WiFi设备发送的通信数据的数据量较小。如果第一WiFi设备需要向第二WiFi设备发送较大量的数据，或者第二WiFi设备需要接收大量的数据，超过上述明文字段所能编码的最大数据量限制，那么上述的通信数据可为路由器的SSID和密码。具体地，第一WiFi设备中存储有路由器的SSID和密码，或者能够提供选择SSID和输入密码的交互界面，而第二WiFi设备不具有SSID和密码且没有交互界面，那么二者基于上述系统进行WiFi通信连接，第二WiFi设备在接收并解析得到SSID和密码后，可连接到路由器，从而可通过路由器实现与第一WiFi设备之间的通信与大量数据的传输，以及可通过路由器实现与连接路由器的其他WiFi设备之间的通信与大量数据的传输。
在本发明的一个具体实施例中，第一WiFi设备作为通信数据的发送端 第二WiFi设备作为通信数据的接收端，二者分别执行的流程如图5所示，具体地，第一WiFi设备首先创建组播socket，然后进行数据编码，发送编码后数据，发送完成后关闭socket；第二WiFi设备切换到混杂模式，创建socket，然后抓取WiFi报文，即接收编码后数据，进行数据解析，解析完成后关闭socket。
根据本发明实施例的通信方法，第一WiFi设备采用组播的方式对通信数据进行编码，并向第二WiFi设备发出编码后数据，其中，通信数据以WiFi帧中的明文字段为载体进行编码，由此，无需AP热点，即能够实现WiFi设备之间的直接通信连接，方便快捷，适用性广。
在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
流程图中所示出的各个步骤的执行顺序为优选实现方式，在本发明的其他实施例中，也可以根据各步骤所涉及的功能进行调整，例如可以同时执行或按相反的顺序执行。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
Claims (10)
1.一种通信系统，其特征在于，包括：
第一WiFi设备，所述第一WiFi设备采用组播的方式对通信数据进行编码和发出编码后数据，其中，所述通信数据以WiFi帧中的明文字段为载体进行编码；
第二WiFi设备，所述第二WiFi设备接收所述编码后数据并解析出所述通信数据。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述通信数据的载体为WiFi帧的目的MAC地址。
3.根据权利要求2所述的通信系统，其特征在于，所述第一WiFi设备通过改变组播目的IP地址，以使WiFi帧的目的MAC地址发生变化，实现对所述通信数据的编码。
4.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述第二WiFi设备切换为混杂模式，以接收所述编码后数据。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的通信系统，其特征在于，所述第一WiFi设备和所述第二WiFi设备均为智能微网中的设备。
6.一种通信方法，其特征在于，包括：
第一WiFi设备采用组播的方式对通信数据进行编码，其中，所述通信数据以WiFi帧中的明文字段为载体进行编码；
所述第一WiFi设备采用组播的方式向第二WiFi设备发出编码后数据，以便所述第二WiFi设备接收所述编码后数据并解析出所述通信数据。
7.根据权利要求6所述的通信方法，其特征在于，所述通信数据的载体为WiFi帧的目的MAC地址。
8.根据权利要求7所述的通信方法，其特征在于，所述第一WiFi设备通过改变组播目的IP地址，以使WiFi帧的目的MAC地址发生变化，实现对所述通信数据的编码。
9.根据权利要求6所述的通信方法，其特征在于，所述第二WiFi设备切换为混杂模式后接收所述编码后数据。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的通信方法，其特征在于，所述第一WiFi设备和所述第二WiFi设备均为智能微网中的设备。
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