JP2020010326A - DATA TRANSMISSION METHOD, DATA RECEPTION METHOD, AND DATA COMMUNICATION METHOD USING WiFi MANAGEMENT FRAME - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通信の分野に関し、具体的にはＷｉＦｉ管理フレームを利用したデータ送信方法、データ受信方法及びデータ通信方法に関する。 The present invention relates to the field of communication, and more particularly, to a data transmission method, a data reception method, and a data communication method using a WiFi management frame.
従来のＷｉＦｉプロトコルは主に７層構造で構成されており、送受信双方の通信が規定されているが、速度及び効率が低く、ＷｉＦｉパケットの間の通信を実現するためＷｉＦｉ装置はまずＷｉＦｉルータに接続する必要がある。その後、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルによりデータ通信及びインタラクションを行う。 The conventional WiFi protocol is mainly configured with a seven-layer structure, and communication for both transmission and reception is specified. However, the speed and efficiency are low, and to realize communication between WiFi packets, a WiFi device first transmits to a WiFi router. Need to connect. After that, data communication and interaction are performed by the TCP / IP protocol.
ＷｉＦｉルータとの接続を確立するには、ＷｉＦｉクライアントは、まずＷｉＦｉビーコンパケットを受信するか、あるいはＷｉＦｉプローブ要求パケットを能動的に送信することにより、アクセスポイント（ＡＰ）の応答を待ち、ＷｉＦｉルータの情報を検索する。その後に暗号化認証及びネゴシエーションにより、ＷｉＦｉ接続が確立する。 To establish a connection with a WiFi router, a WiFi client first receives a WiFi beacon packet or actively sends a WiFi probe request packet to wait for a response from an access point (AP), Search for information. After that, a WiFi connection is established by encryption authentication and negotiation.
ここで、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルによりデータ通信を行い、ＤＨＣＰ動的ＩＰの申請によりＩＰアドレスを取得し、取得したＩＰアドレスに基づいてＴＣＰ／ＵＤＰのデータ通信を行う。上記通信方式は、ＷｉＦｉプロトコルにより通信の安定性及び安全性を保障することが可能となるが、接続を確立するプロセスの時間が長く、一般的には５秒以上の時間が必要である。 Here, data communication is performed by the TCP / IP protocol, an IP address is obtained by applying for DHCP dynamic IP, and TCP / UDP data communication is performed based on the obtained IP address. In the above-mentioned communication method, the stability and security of communication can be guaranteed by the WiFi protocol, but the process of establishing a connection is long, and generally requires 5 seconds or more.
特定の高速かつ頻繁な接続及び通信の場合においては、しばしば接続のボトルネックに遭遇し、それは長時間にＷｉＦｉのルータが頻繁に接続されると切断され、接続が失敗するという問題に遭遇する。この関連技術における問題に対して、現在効果的な解決手段はまだ提供されていない。 In the case of certain high-speed and frequent connections and communications, one often encounters connection bottlenecks, which are problems when WiFi routers are frequently connected for long periods of time, disconnecting and failing. There is currently no effective solution to this related art problem.
本発明によれば、従来のＷｉＦｉ管理フレームを改善するために、ＷｉＦｉ管理フレームを利用したデータ送信、受信及び通信方法を提供するものである。本発明によれば、任意のタイプのＷｉＦｉ管理フレームを利用して、装置間のデータ送信、受信及び装置間の通信を実現することができる。さらに、本発明によれば、ＷｉＦｉプロトコルにおける７層プロトコルを改善し、装置間の通信時間を短縮し、通信データの整合性を保証できる。さらに、本発明によれば、装置間の通信データはネットワーク層を通過する必要がなく、それによりネットワーク層のルーティングを回避し、接続ルータにより通信が制限されることを低減することができる。 According to the present invention, there is provided a data transmission, reception and communication method using a WiFi management frame in order to improve a conventional WiFi management frame. According to the present invention, data transmission and reception between devices and communication between devices can be realized using an arbitrary type of WiFi management frame. Further, according to the present invention, it is possible to improve the seven-layer protocol in the WiFi protocol, shorten the communication time between devices, and ensure the consistency of communication data. Further, according to the present invention, the communication data between the devices does not need to pass through the network layer, thereby avoiding the routing of the network layer and reducing the restriction of communication by the connecting router.
（観点１）
本発明の技術的解決手段は以下のように実現される。一実施形態によれば、ＷｉＦｉ管理フレームを利用するデータ送信方法を提供する。このＷｉＦｉ管理フレームを利用するデータ送信方法は以下のステップを含む。カプセル化ステップと、送信ステップを備え、カプセル化ステップは、ＷｉＦｉ管理フレームの情報要素にデータを付加することによりデータフレームとしてカプセル化し、送信ステップは、物理層のＷｉＦｉプロトコルによりデータフレームを送信し、このデータフレームのタイプは、検索と、認証と、制御と、ハートビートと、状態変更情報の報告と、ブロードキャストとのうち少なくとも１つを含む。
(Viewpoint 1)
The technical solution of the present invention is realized as follows. According to one embodiment, a method for transmitting data using a WiFi management frame is provided. The data transmission method using the WiFi management frame includes the following steps. An encapsulation step and a transmission step, wherein the encapsulation step encapsulates a data frame by adding data to an information element of the WiFi management frame, and the transmission step transmits the data frame according to a physical layer WiFi protocol; The type of the data frame includes at least one of a search, an authentication, a control, a heartbeat, a report of state change information, and a broadcast.
（観点２）
本発明の他の観点によれば、さらにＷｉＦｉ管理フレームを利用するデータ受信方法を提供し、このＷｉＦｉ管理フレームを利用するデータ受信方法は以下のステップを含む。受信ステップを備え、前記受信ステップは、実行ステージ又は返信ステップを備え、前記実行ステップは、受信したブロードキャストデータフレーム内のデータに基づいて、対応するコマンドを実行し、前記返信ステップは、受信したデータフレーム内のデータに基づいて、対応する応答データフレームを返信し、この応答データフレームのタイプは、検索と、認証と、制御と、ハートビートと、状態変更情報の報告とのうち少なくとも１つの情報を含む。
(Viewpoint 2)
According to another aspect of the present invention, there is further provided a data receiving method using a WiFi management frame, and the data receiving method using the WiFi management frame includes the following steps. A receiving step, wherein the receiving step includes an execution stage or a reply step, wherein the execution step executes a corresponding command based on data in the received broadcast data frame, and the reply step includes receiving the received data. A corresponding response data frame is returned based on the data in the frame, and the type of the response data frame is at least one of search, authentication, control, heartbeat, and status change information reporting. including.
（観点３）
本発明の他の観点によれば、さらにＷｉＦｉ管理フレームを利用するデータ通信方法を提供し、このＷｉＦｉ管理フレームを利用するデータ通信方法は以下のステップを含む。カプセル化ステップと、送信ステップと、受信ステップを備え、前記カプセル化ステップは、前記ＷｉＦｉ管理フレームの情報要素にオリジナル装置から送信されたデータを付加することによりデータフレームとしてカプセル化し、送信ステップは、物理層のＷｉＦｉプロトコルにより前記データフレームをターゲット装置に送信し、前記受信ステップは、実行ステップ又は返信ステップを備え、前記実行ステップは、前記ターゲット装置が前記データフレームを受信した後、前記データフレーム内のデータに基づいて、対応するコマンドを実行し、前記返信ステップは、前記ターゲット装置が前記データフレームを受信した後、前記データフレーム内のデータに基づいて、対応する応答データフレームを返信し、ここでデータフレーム及び応答データフレームのタイプは、検索と、認証と、制御と、ハートビートと、状態変更情報の報告と、ブロードキャストとのうち少なくとも１つを含む。
(Viewpoint 3)
According to another aspect of the present invention, there is further provided a data communication method using a WiFi management frame, and the data communication method using the WiFi management frame includes the following steps. An encapsulation step, a transmission step, and a reception step, wherein the encapsulation step encapsulates a data frame by adding data transmitted from an original device to an information element of the WiFi management frame, and the transmission step includes: Transmitting the data frame to a target device according to a physical layer WiFi protocol, wherein the receiving step includes an execution step or a return step, and the execution step includes: executing the data frame in the data frame after the target device receives the data frame. Executing a corresponding command based on the data of the target device, the returning step returns a corresponding response data frame based on the data in the data frame after the target device receives the data frame. Data frame and Answer type of data frame includes a search, authentication, and control, and heartbeat, and reporting status change information, at least one of a broadcast.
好ましくは、以下の発明が提供されても良い。 Preferably, the following inventions may be provided.
（観点１）
検索データフレームを送信し、受信した検索応答データフレームに基づいて、通信可能な装置情報を取得する。
(Viewpoint 1)
A search data frame is transmitted, and communicable device information is acquired based on the received search response data frame.
認証データフレームを送信し、受信した認証内容を含む認証応答データフレームに基づいて、受信した認証内容を確認して装置間の鍵交換プロトコルを完了する。 The authentication data frame is transmitted, and the received authentication content is confirmed based on the received authentication response data frame including the received authentication content, thereby completing the key exchange protocol between the devices.
制御データフレームを送信し、受信した制御応答データフレームに基づいて対応する制御コマンドを実行する。 A control data frame is transmitted, and a corresponding control command is executed based on the received control response data frame.
ハートビートデータフレームを送信し、受信したハートビート応答データフレームに基づいて相手がオンラインであるか否かを判断する。 A heartbeat data frame is transmitted, and it is determined whether or not the other party is online based on the received heartbeat response data frame.
状態変更情報データフレームを送信し、受信した状態変更情報に基づいて応答データフレームを報告し、相手が状態変更情報を受信したか否かを判断する。 A state change information data frame is transmitted, a response data frame is reported based on the received state change information, and it is determined whether or not the other party has received the state change information.
ブロードキャストデータフレームを送信し、宛先アドレスがブロードキャストアドレスである。 A broadcast data frame is transmitted, and the destination address is the broadcast address.
（観点２）
認証データフレームを受信すると、認証内容を含む認証応答データフレームを返信する。
(Viewpoint 2)
When the authentication data frame is received, an authentication response data frame including the authentication content is returned.
受信したブロードキャストデータフレームに対応するコマンドを実行する、又は、受信したブロードキャストデータフレームを破棄する。 Execute the command corresponding to the received broadcast data frame, or discard the received broadcast data frame.
（観点３）
前記データフレームのタイプが検索である場合、前記オリジナル装置は、検索データフレームを送信し、前記ターゲット装置は、受信した検索データフレームに基づいて、ターゲット装置ＩＤ及びターゲット装置タイプを含む検索応答データフレームを返信し、前記オリジナル装置は、受信した検索応答データフレームに含まれるデータに基づいて、通信可能な装置情報を取得する。
(Viewpoint 3)
If the type of the data frame is search, the original device transmits a search data frame, and the target device determines a search response data frame including a target device ID and a target device type based on the received search data frame. And the original device obtains the communicable device information based on the data included in the received search response data frame.
前記データフレームのタイプが認証である場合、前記オリジナル装置は、認証データフレームを作成し、前記認証データフレームを前記ターゲット装置に送信し、前記ターゲット装置は、認証コンテンツを含む認証応答データフレームを前記オリジナル装置に返信し、前記オリジナル装置は、受信した認証コンテンツを確認して前記ターゲット装置との間の鍵交換プロトコルを完了する。 If the type of the data frame is authentication, the original device creates an authentication data frame, transmits the authentication data frame to the target device, and the target device sends an authentication response data frame including authentication content to the target device. Replying to the original device, the original device confirms the received authentication content and completes the key exchange protocol with the target device.
前記データフレームのタイプが制御である場合、前記オリジナル装置は、装置制御データフレームを作成し、前記装置制御データフレームを前記ターゲット装置に送信し、前記ターゲット装置は、受信した装置制御データフレームに含まれるデータに対応するコマンドを実行し、前記装置制御応答データフレームを前記オリジナル装置に返信する。 If the type of the data frame is control, the original device creates a device control data frame, transmits the device control data frame to the target device, and the target device includes the device control data frame in the received device control data frame. Execute a command corresponding to the data to be transmitted, and return the device control response data frame to the original device.
前記データフレームのタイプがハートビートである場合、前記オリジナル装置は、ハートビートデータフレームを作成し、前記ハートビートデータフレームを前記ターゲット装置に送信し、前記ターゲット装置は、前記ハートビートデータフレーム内のデータを取得し、且つ、ハートビート応答データフレームを介して前記オリジナル装置に返信する。 If the type of the data frame is a heartbeat, the original device creates a heartbeat data frame, transmits the heartbeat data frame to the target device, and the target device Acquire data and return it to the original device via a heartbeat response data frame.
前記データフレームのタイプが状態変更情報の報告である場合、前記オリジナル装置は、前記オリジナル装置の状態が変化した場合、状態変更情報報告データフレームを作成し、前記状態変更情報報告データフレームを前記ターゲット装置に送信し、前記ターゲット装置は、取得した状態変更情報報告データフレームに含まれる状態変更情報に基づいて、対応する状態変更情報報告応答データフレームを前記オリジナル装置に返信する。 If the type of the data frame is a report of state change information, the original device creates a state change information report data frame when the state of the original device changes, and sets the state change information report data frame to the target. The target device transmits the corresponding status change information report response data frame to the original device based on the status change information included in the obtained status change information report data frame.
前記データフレームのタイプがブロードキャストである場合、前記オリジナル装置は、ブロードキャストデータフレームを作成し、ローカルエリア内の前記ターゲット装置に前記ブロードキャストデータフレームを送信し、ここで宛先アドレスはブロードキャストアドレスであり、前記ターゲット装置は、前記ブロードキャストデータフレームを受信すると、前記ブロードキャストデータフレームに対応するコマンドを実行する、又は、当該ブロードキャストデータフレームを廃棄する。 If the type of the data frame is broadcast, the original device creates a broadcast data frame and sends the broadcast data frame to the target device in a local area, where the destination address is a broadcast address; Upon receiving the broadcast data frame, the target device executes a command corresponding to the broadcast data frame, or discards the broadcast data frame.
（観点１〜観点３）
前記応答データフレームへの応答待機時間が閾値を超えた場合、前回のデータフレームを再送信し、且つ、再送信した回数が所定の回数に達すると、送信を停止する。
(Viewpoints 1 to 3)
When the response waiting time for the response data frame exceeds a threshold, the previous data frame is retransmitted, and when the number of retransmissions reaches a predetermined number, transmission is stopped.
鍵暗号化方式を用いるデータフレームを作成し、且つ、暗号鍵で復号する方式により受信した前記データフレーム内のデータを取得する、又は、非暗号化方式を用いるデータフレームを作成し、受信したデータフレームにおける非暗号化状態であるデータを直接的に取得する。 Create a data frame using a key encryption method, and obtain the data in the data frame received by a method of decrypting with an encryption key, or create a data frame using a non-encryption method, and receive the data The data in the unencrypted state in the frame is directly obtained.
前記情報要素は、前記ＷｉＦｉ管理フレームが保持する情報要素、又は、新たに追加された情報要素である。 The information element is an information element held by the WiFi management frame or a newly added information element.
本発明によれば、ＷｉＦｉ管理フレームを利用したデータ送信、受信及び通信方法を提供し、従来のＷｉＦＩ管理フレームを改善し、任意のタイプのＷｉＦｉ管理フレームを利用してデータ送信、受信及び装置間の通信を実現することができる。 According to the present invention, a method of transmitting, receiving, and communicating data using a WiFi management frame is provided, a conventional WiFi management frame is improved, and data transmission, reception, and communication between devices are performed using a WiFi management frame of any type. Communication can be realized.
さらに、ＷｉＦｉプロトコルにおける７層プロトコルを改善し、装置間の通信データをアプリケーション層で処理した後にデータリンク層で処理し、プレゼンテーション層、セッション層、トランスポート層及びネットワーク層のデータ処理及びカプセル化を必要とせず、アプリケーション層、データリンク層及び物理層の３層のみで通信プロセスを完了することができる。具体的には、プレゼンテーション層のデータフォーマットはＷｉＦｉフレームの情報要素として具現化する必要がない。 Further, the 7-layer protocol in the WiFi protocol is improved, and communication data between devices is processed in an application layer and then processed in a data link layer, and data processing and encapsulation in a presentation layer, a session layer, a transport layer, and a network layer are performed. It is not necessary, and the communication process can be completed with only three layers: the application layer, the data link layer, and the physical layer. Specifically, the data format of the presentation layer does not need to be embodied as an information element of the WiFi frame.
また、トランスポート層のＴＣＰ／ＩＰプロトコルを使用する必要がなく、ＴＣＰ／ＩＰの３次ハンドシェイクを減少させ、ＴＣＰのタイムアウトによる再送メカニズムを回避し、装置間の通信時間を短縮できる。 In addition, there is no need to use the TCP / IP protocol of the transport layer, the tertiary handshake of TCP / IP can be reduced, the retransmission mechanism due to the timeout of TCP can be avoided, and the communication time between devices can be reduced.
通信データの送信は無秩序であり、パケットマスクにより通信データの整合性を保証できる。また、装置間の通信データはネットワーク層を通過する必要がなく、それによりネットワーク層のルーティングを回避し、接続ルータに制限されることなく各装置が通信データを送受信することができる。 Transmission of communication data is random, and the integrity of communication data can be guaranteed by the packet mask. Further, communication data between the devices does not need to pass through the network layer, thereby avoiding routing in the network layer, and allowing each device to transmit and receive communication data without being restricted by the connecting router.
本発明の実施形態又は従来の技術における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下に実施形態に使用される図面を簡単に説明する。ここで、以下の説明における図面は、単に本発明の一実施形態を示すものに過ぎず、当業者であれば、この図面に基づいて創造的な労働を必要としないも、他の図面を想至することが可能であることに留意されたい。
以下、本発明の実施形態に係る図面を参照し、本発明の実施形態における技術的解決手段を明確に、完全に説明する。ここで、説明する実施形態は本発明の一部の実施形態であり、すべての実施形態ではない。本発明の実施形態に基づき、当業者が実施可能な他の全ての実施形態は、本発明の保護範囲内に含まれる。以下の図面及び特定の実施形態を参照して、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, technical solutions in the embodiments of the present invention will be clearly and completely described with reference to the drawings according to the embodiments of the present invention. Here, the embodiments to be described are only some embodiments of the present invention and are not all the embodiments. Based on the embodiments of the present invention, all other embodiments that can be performed by those skilled in the art are included in the protection scope of the present invention. The present invention will be described in detail with reference to the following drawings and specific embodiments.
一実施形態に係るＷｉＦｉ管理フレームを利用したデータ送信方法について説明する。このデータ送信方法は、カプセル化ステップと、送信ステップを備える。カプセル化ステップは、ＷｉＦｉ管理フレームの情報要素にデータを付加することによりデータフレームとしてカプセル化し、送信ステップは、物理層のＷｉＦｉプロトコルによりデータフレームを送信し、データフレームのタイプは、検索と、認証と、制御と、ハートビートと、状態変更情報の報告と、ブロードキャストとのうち少なくとも１つを含む。 A data transmission method using a WiFi management frame according to one embodiment will be described. This data transmission method includes an encapsulation step and a transmission step. The encapsulation step encapsulates as a data frame by adding data to the information element of the WiFi management frame, and the transmission step transmits the data frame according to the physical layer WiFi protocol, and the type of the data frame is search and authentication. , Control, a heartbeat, a report of state change information, and a broadcast.
好ましくは、ＷｉＦｉ管理フレームを利用してデータを送信する場合、具体的には、以下を含む。
・検索データフレームを送信し、受信した検索応答データフレームに基づいて、通信可能な装置情報を取得する。
・認証データフレームを送信し、受信した認証内容を含む認証応答データフレームに基づいて、受信した認証内容を確認して装置間の鍵交換プロトコルを完了する。
・制御データフレームを送信し、受信した制御応答データフレームに基づいて対応する制御コマンドを実行する。
・ハートビートデータフレームを送信し、受信したハートビート応答データフレームに基づいて相手がオンラインであるか否かを判断する。
・状態変更情報データフレームを送信し、受信した状態変更情報に基づいて応答データフレームを報告し、相手が状態変更情報を受信したか否かを判断する。
・ブロードキャストデータフレームを送信し、宛先アドレスがブロードキャストアドレスである。
Preferably, transmitting data using a WiFi management frame specifically includes the following.
Transmit a search data frame and acquire communicable device information based on the received search response data frame.
Transmitting the authentication data frame, confirming the received authentication content based on the authentication response data frame including the received authentication content, and completing the key exchange protocol between the devices;
Transmitting a control data frame and executing a corresponding control command based on the received control response data frame;
Transmit a heartbeat data frame and determine whether the other party is online based on the received heartbeat response data frame.
Transmit a state change information data frame, report a response data frame based on the received state change information, and determine whether the other party has received the state change information.
Transmit a broadcast data frame, and the destination address is the broadcast address.
一実施形態に係るＷｉＦｉ管理フレームを利用したデータ受信方法について説明する。データ受信方法は、以下の受信ステップを含む。受信ステップは、実行ステップ又は返信ステップを備え、実行ステップは、受信したブロードキャストデータフレーム内のデータに基づいて、対応するコマンドを実行し、返信ステップは、受信したデータフレーム内のデータに基づいて、対応する応答データフレームを返信し、応答データフレームのタイプは、検索と、認証と、制御と、ハートビートと、状態変更情報の報告とのうち少なくとも１つの情報を含む。 A data receiving method using a WiFi management frame according to an embodiment will be described. The data receiving method includes the following receiving steps. The receiving step includes an execution step or a reply step, wherein the execution step executes a corresponding command based on the data in the received broadcast data frame, and the reply step includes, based on the data in the received data frame, A corresponding response data frame is returned, and the type of the response data frame includes at least one of a search, an authentication, a control, a heartbeat, and a report of state change information.
好ましくは、ＷｉＦｉ管理フレームを利用してデータを受信する場合、具体的には以下を含む。
・認証データフレームを受信すると、認証内容を含む認証応答データフレームを返信する
・受信したブロードキャストデータフレームに対応するコマンドを実行する、又は、受信したブロードキャストデータフレームを破棄する。
Preferably, the case of receiving data using the WiFi management frame specifically includes the following.
When the authentication data frame is received, an authentication response data frame including the contents of the authentication is returned.The command corresponding to the received broadcast data frame is executed, or the received broadcast data frame is discarded.
一実施形態に係るＷｉＦｉ管理フレームを利用したデータ通信方法について説明する。データ通信方法は、図１に示すように、以下のステップを含む。 A data communication method using a WiFi management frame according to an embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the data communication method includes the following steps.
（Ｓ１０１）
まず、ＷｉＦｉ管理フレームの情報要素にオリジナル装置から送信されたデータを付加することによりデータフレームとしてカプセル化する。
(S101)
First, a data frame is encapsulated by adding the data transmitted from the original device to the information element of the WiFi management frame.
（Ｓ１０２）
次に、カプセル化されたデータフレームを物理層のＷｉＦｉプロトコルによりターゲット装置に送信する。
(S102)
Next, the encapsulated data frame is transmitted to the target device by the physical layer WiFi protocol.
（Ｓ１０３）
続いて、ターゲット装置がデータフレームを受信した後、データフレーム内のデータに基づいて、対応するコマンドを実行し、又は、対応する応答データフレームを返信する。データフレーム及び応答データフレームのタイプは、検索と、認証と、制御と、ハートビートと、状態変更情報の報告と、ブロードキャストとのうち少なくとも１つを含む。
(S103)
Subsequently, after the target device receives the data frame, the target device executes a corresponding command or returns a corresponding response data frame based on the data in the data frame. The types of the data frame and the response data frame include at least one of a search, an authentication, a control, a heartbeat, a report of state change information, and a broadcast.
好ましくは、データフレームのタイプが検索である場合、オリジナル装置は、検索データフレームを送信し、ターゲット装置は、受信した検索データフレームに基づいて、ターゲット装置ＩＤ及びターゲット装置タイプを含む検索応答データフレームを返信し、オリジナル装置は、受信した検索応答データフレームに含まれるデータに基づいて、通信可能な装置情報を取得する。 Preferably, if the type of the data frame is search, the original device transmits the search data frame, and the target device determines the search response data frame including the target device ID and the target device type based on the received search data frame. Is returned, and the original device acquires communicable device information based on the data included in the received search response data frame.
好ましくは、オリジナル装置とターゲット装置との間に安全な非ブロードキャスト通信が必要である場合、はじめにオリジナル装置とターゲット装置との間で認証を行う。オリジナル装置とターゲット装置との間のデータフレームのタイプが認証である場合、オリジナル装置は、認証データフレームを作成し、認証データフレームをターゲット装置に送信し、ターゲット装置は、認証コンテンツを含む認証応答データフレームをオリジナル装置に返信し、オリジナル装置は、受信した認証コンテンツを確認してターゲット装置との間の鍵交換プロトコルを完了する。 Preferably, if secure non-broadcast communication is required between the original device and the target device, authentication is first performed between the original device and the target device. If the type of data frame between the original device and the target device is authentication, the original device creates an authentication data frame, sends the authentication data frame to the target device, and the target device sends an authentication response including the authentication content. The data frame is returned to the original device, and the original device confirms the received authentication content and completes the key exchange protocol with the target device.
好ましくは、データフレームのタイプが制御である場合、オリジナル装置は、装置制御データフレームを作成し、装置制御データフレームをターゲット装置に送信し、ターゲット装置は、受信した装置制御データフレームに含まれるデータに対応するコマンドを実行し、装置制御応答データフレームをオリジナル装置に返信する。 Preferably, when the type of the data frame is control, the original device creates the device control data frame, transmits the device control data frame to the target device, and the target device transmits the data included in the received device control data frame. Is executed, and a device control response data frame is returned to the original device.
好ましくは、オリジナル装置とターゲット装置との間のデータフレームのタイプがハートビートである場合、オリジナル装置とターゲット装置がハートビートデータフレームにより相手がオンラインであるか否かを確認する、具体的には以下を含む。
オリジナル装置は、ハートビートデータフレームを作成し、ハートビートデータフレームをターゲット装置に送信し、ターゲット装置は、ハートビートデータフレーム内のデータを取得し、且つ、ハートビート応答データフレームを介してオリジナル装置に返信する。
Preferably, when the type of the data frame between the original device and the target device is heartbeat, the original device and the target device confirm whether or not the other party is online with the heartbeat data frame, specifically, Includes:
The original device creates a heartbeat data frame, sends the heartbeat data frame to the target device, the target device obtains the data in the heartbeat data frame, and receives the data in the original device via the heartbeat response data frame. Reply to.
好ましくは、データフレームのタイプが状態変更情報の報告である場合、オリジナル装置は、オリジナル装置の状態が変化した場合、状態変更情報報告データフレームを作成し、状態変更情報報告データフレームをターゲット装置に送信し、ターゲット装置は、取得した状態変更情報報告データフレーム内の状態変更情報に基づいて、データフレーム中の状態変更情報を報告し、対応する状態変更情報報告応答データフレームをオリジナル装置に返信する。 Preferably, when the type of the data frame is a report of state change information, the original device creates a state change information report data frame when the state of the original device changes, and sends the state change information report data frame to the target device. Transmitting, the target device reports the status change information in the data frame based on the status change information in the obtained status change information report data frame, and returns a corresponding status change information report response data frame to the original device. .
好ましくは、データフレームのタイプがブロードキャストである場合、オリジナル装置は、ブロードキャストデータフレームを作成し、ローカルエリア内のターゲット装置にブロードキャストデータフレームを送信し、ここで宛先アドレスはブロードキャストアドレスであり、ターゲット装置は、ブロードキャストデータフレームを受信すると、ブロードキャストデータフレームに対応するコマンドを実行する、又は、当該ブロードキャストデータフレームを廃棄する。 Preferably, if the data frame type is broadcast, the original device creates a broadcast data frame and sends the broadcast data frame to a target device in the local area, where the destination address is the broadcast address and the target device Receives a broadcast data frame, executes a command corresponding to the broadcast data frame, or discards the broadcast data frame.
好ましくは、応答データフレームへの応答待機時間が閾値を超えた場合、前回のデータフレームを再送信し、且つ、再送信した回数が所定の回数に達すると、送信を停止する。 Preferably, when the response waiting time for the response data frame exceeds the threshold, the previous data frame is retransmitted, and when the number of retransmissions reaches a predetermined number, the transmission is stopped.
好ましくは、鍵暗号化方式を用いるデータフレームを作成し、且つ、暗号鍵で復号する方式により受信したデータフレーム内のデータを取得する、又は、非暗号化方式を用いるデータフレームを作成し、受信したデータフレームにおける非暗号化状態であるデータを直接的に取得する。 Preferably, a data frame using a key encryption method is created, and data in the received data frame is obtained by a method of decrypting with an encryption key, or a data frame using a non-encryption method is created and received. The data in the non-encrypted state in the data frame obtained is directly obtained.
ＷｉＦｉ管理フレームが扱える通信データ量が限定されるため、ＷｉＦｉ管理フレームに付加するデータはサブパケット化される。そして、得られたデータサブパケットにパケットマスクを付与することにより、ターゲット装置が受信したデータパケットの完全性を保証することができる。 Since the amount of communication data that can be handled by a WiFi management frame is limited, the data added to the WiFi management frame is subpacketized. Then, by applying a packet mask to the obtained data subpacket, it is possible to guarantee the integrity of the data packet received by the target device.
好ましくは、情報要素は、ＷｉＦｉ管理フレームが保持する情報要素、又は、新たに追加された情報要素である。ここで、情報要素の具体的なデータ内容は以下のパラメータを含む。
・ＩＥ１：パケットタイプ、パケット数、パケットインデックス、ＩＥ２の数とパケットマスク。
・ＩＥ２：ブロックオフセット、ブロック長及びブロック内容。
Preferably, the information element is an information element held by the WiFi management frame or a newly added information element. Here, specific data contents of the information element include the following parameters.
IE1: Packet type, number of packets, packet index, number of IE2 and packet mask.
IE2: block offset, block length and block content.
これはＷｉＦｉプロトコルを利用する装置間のローカル制御方法である。その特徴として、ＩＥ１及びＩＥ２における具体的なパラメータの表示は以下のとおりである。
・ＩＥ１におけるパケットタイプは以下の定義を含む。
０：検索要求パケットを示す。
１：クエリ応答パケットを示す。
２：完了要求パケットを示す。
３：完了応答パケットを示す。
・ＩＥ１におけるパケット数は、データ伝送が完了するのに必要な総パケット数である。
・ＩＥ１におけるパケットマスクは、各ビットが一つのパケットを表し、上記１に定義されると、ＷｉＦｉクライアントが既に受信したことを表す。そうでなければ、オリジナル装置が送信する必要がある。
・ＩＥ２内のデータブロックオフセットは、ファイル開始位置に対するオフセット値であり、ＷｉＦｉクライアントはオフセット値に基づいて実際に伝送されたファイルを改めて組み合わせる。
・ＩＥ２におけるデータブロック長は、データブロックのコンテンツの実際の有効長さである。
上記、具体例を記述したが、本発明はこれに限定されるものではなく、当業者はさらに実際の需要に応じて、他のデータ内容の情報要素を選択してカスタマイズすることも可能である。
This is a local control method between devices using the WiFi protocol. As a feature, the display of specific parameters in IE1 and IE2 is as follows.
-The packet type in IE1 includes the following definitions.
0: Indicates a search request packet.
1: Indicates a query response packet.
2: Indicates a completion request packet.
3: Indicates a completion response packet.
-The number of packets in IE1 is the total number of packets required to complete data transmission.
The packet mask in IE1 indicates that each bit represents one packet, and as defined in 1 above, indicates that the WiFi client has already received it. Otherwise, the original device needs to transmit.
The data block offset in IE2 is an offset value with respect to the file start position, and the WiFi client recombines the actually transmitted files based on the offset value.
Data block length in IE2 is the actual effective length of the content of the data block.
Although a specific example has been described above, the present invention is not limited to this, and those skilled in the art can further select and customize information elements of other data contents according to actual demand. .
さらに、検索、認証、制御、ハートビート、状態変更情報の報告、及びブロードキャストデータフレームなどを含む、装置間の通信データの具体的な内容が本明細書に例示されているが、当業者は実際の必要性に従って特定の内容を設定することができ、また、本発明によって限定されない他のタイプの通信データを含み得ることを、当業者には理解されたい。 Furthermore, although the specific contents of communication data between devices, including search, authentication, control, heartbeat, reporting of state change information, and broadcast data frames, are illustrated herein, those skilled in the art will appreciate that It will be understood by those skilled in the art that the specific content can be set according to the needs of the present invention and can include other types of communication data not limited by the present invention.
本発明の実施形態の利点は主として以下である。 The advantages of the embodiments of the present invention are mainly as follows.
（１）従来のＷｉＦｉ管理フレームを改良し、新たに定義した情報要素を追加し（フレーム本体は固定フィールド及び情報要素を含み、情報要素は長さが固定されないデータブロックである）、それらの構造タイプの定義により、セグメントデータの完全な送信及び受信を完了することができ、プレゼンテーション層の機能を有する。 (1) The conventional WiFi management frames are improved and newly defined information elements are added (the frame body includes fixed fields and information elements, and the information elements are data blocks whose length is not fixed), and their structures. According to the definition of the type, complete transmission and reception of the segment data can be completed, and it has the function of the presentation layer.
装置間の制御データに従来の情報要素又は新たな情報要素を追加する。ここで、装置間の通信データは、装置間の検索、装置間の認証、装置間の制御、装置間のハートビート、装置間の状態変更情報の報告及び装置間のブロードキャストデータフレームを含む。 A conventional information element or a new information element is added to control data between devices. Here, the communication data between the devices includes a search between the devices, an authentication between the devices, a control between the devices, a heartbeat between the devices, a report of state change information between the devices, and a broadcast data frame between the devices.
さらに、オリジナル装置とターゲット装置がどちらもネットワークに接続されていない場合、任意のタイプのＷｉＦｉ管理フレームを利用して送信及び受信を行うことができ、オリジナル装置とターゲット装置との間のローカル通信を実現する。オリジナル装置とターゲット装置のうちの一つの装置が既にネットワークに接続され、他の装置がネットワークに接続されていない場合、両方の装置が任意のタイプのＷｉＦｉ管理フレームを利用して送信及び受信を行うことが可能である。また、ネットワークに接続されていない装置は、ＩＤ認証により正常に認証され、接続された機器からルータの構成情報を取得し、ネットワーク接続を完了する。オリジナル装置とターゲット装置の両方がネットワークに接続されている場合でも、ＷｉＦｉ管理フレームを利用してダイレクトな高速通信を行うことができ、クラウド又は外部ネットワークは標準ＷｉＦｉプロトコルを用いて通信を継続することができる。 Further, when neither the original device nor the target device is connected to the network, transmission and reception can be performed using any type of WiFi management frame, and local communication between the original device and the target device can be performed. Realize. If one of the original device and the target device is already connected to the network and the other device is not connected to the network, both devices transmit and receive using a WiFi management frame of any type. It is possible. A device that is not connected to the network is normally authenticated by ID authentication, acquires router configuration information from the connected device, and completes the network connection. Even when both the original device and the target device are connected to a network, direct high-speed communication can be performed using a WiFi management frame, and the cloud or an external network can continue communication using a standard WiFi protocol. Can be.
（２）ＷｉＦｉプロトコルにおける７層プロトコルを改善し、プレゼンテーション層、セッション層、トランスポート層及びネットワーク層によるデータ処理及びカプセル化を必要とせずに、装置間の通信データがアプリケーション層で処理された後にデータリンク層で直接処理される。そして、アプリケーション層、データリンク層及び物理層のみで通信プロセスを完了することができる。 (2) Improve the 7-layer protocol in the WiFi protocol so that communication data between devices is processed at the application layer without the need for data processing and encapsulation by the presentation, session, transport and network layers. Processed directly at the data link layer. Then, the communication process can be completed only with the application layer, the data link layer, and the physical layer.
具体的には、プレゼンテーション層のデータフォーマットはＷｉＦｉ管理フレームの情報要素に具現化する必要がない。トランスポート層のＴＣＰ／ＩＰプロトコルを使用する必要がなく、ＴＣＰ／ＩＰの３次ハンドシェイクを減少させ、ＴＣＰのタイムアウトによる再送メカニズムを回避し、装置間の通信時間を短縮することが可能である。 Specifically, the data format of the presentation layer does not need to be embodied in the information element of the WiFi management frame. There is no need to use the TCP / IP protocol of the transport layer, and it is possible to reduce the tertiary handshake of TCP / IP, avoid a retransmission mechanism due to TCP timeout, and shorten the communication time between devices. .
通信データの送信は無秩序であり、パケットマスクを使用することにより通信データの完全性を保証することができる。装置間の通信データはネットワーク層を通過する必要がなく、それによりネットワーク層のルーティングを回避し、各装置は通信データを送信し受信することが可能となり、接続ルータに制限されることなく通信データを送受信することができる。 Transmission of communication data is chaotic and the integrity of the communication data can be guaranteed by using a packet mask. Communication data between devices does not need to pass through the network layer, thereby avoiding routing in the network layer, allowing each device to send and receive communication data, without being restricted by the connecting router. Can be transmitted and received.
ここで、上記内容は本発明の好ましい実施形態に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明の精神及び範囲内に含まれるあらゆる変形、等価の置換、改良などは本発明の保護範囲に含まれるべきである。 Here, the above description is only a preferred embodiment of the present invention, and does not limit the present invention. Any modification, equivalent replacement, improvement, and the like included in the spirit and scope of the present invention should be included in the protection scope of the present invention.
Claims (20)
カプセル化ステップと、送信ステップを備え、
前記カプセル化ステップは、前記ＷｉＦｉ管理フレームの情報要素にデータを付加することによりデータフレームとしてカプセル化し、
前記送信ステップは、物理層のＷｉＦｉプロトコルにより前記データフレームを送信し、
前記データフレームのタイプは、検索と、認証と、制御と、ハートビートと、状態変更情報の報告と、ブロードキャストとのうち少なくとも１つを含む、
データ送信方法。 A data transmission method using a WiFi management frame,
Comprising an encapsulation step and a transmission step,
The encapsulating step includes encapsulating a data frame by adding data to an information element of the WiFi management frame,
The transmitting step transmits the data frame according to a physical layer WiFi protocol,
The data frame type includes at least one of a search, an authentication, a control, a heartbeat, a report of state change information, and a broadcast.
Data transmission method.
受信ステップを備え、
前記受信ステップは、実行ステップ又は返信ステップを備え、
前記実行ステップは、受信したブロードキャストデータフレーム内のデータに基づいて、対応するコマンドを実行し、
前記返信ステップは、受信したデータフレーム内のデータに基づいて、対応する応答データフレームを返信し、
前記応答データフレームのタイプは、検索と、認証と、制御と、ハートビートと、状態変更情報の報告とのうち少なくとも１つの情報を含む、
データ受信方法。 A method for receiving data using a WiFi management frame,
Comprising a receiving step,
The receiving step includes an execution step or a reply step,
The executing step executes a corresponding command based on data in the received broadcast data frame,
The return step, based on the data in the received data frame, returns a corresponding response data frame,
The type of the response data frame includes at least one of a search, an authentication, a control, a heartbeat, and a report of state change information.
Data receiving method.
カプセル化ステップと、送信ステップと、受信ステップを備え、
前記カプセル化ステップは、前記ＷｉＦｉ管理フレームの情報要素にオリジナル装置から送信されたデータを付加することによりデータフレームとしてカプセル化し、
前記送信ステップは、物理層のＷｉＦｉプロトコルにより前記データフレームをターゲット装置に送信し、
前記受信ステップは、実行ステップ又は返信ステップを備え、
前記実行ステップは、前記ターゲット装置が前記データフレームを受信した後、前記データフレーム内のデータに基づいて、対応するコマンドを実行し、
前記返信ステップは、前記ターゲット装置が前記データフレームを受信した後、前記データフレーム内のデータに基づいて、対応する応答データフレームを返信し、
前記データフレーム及び前記応答データフレームのタイプは、検索と、認証と、制御と、ハートビートと、状態変更情報の報告と、ブロードキャストとのうち少なくとも１つを含む、
データ送信方法。 A data communication method using a WiFi management frame,
An encapsulation step, a transmission step, and a reception step,
The encapsulating step includes encapsulating as a data frame by adding data transmitted from an original device to an information element of the WiFi management frame,
The transmitting step transmits the data frame to a target device according to a physical layer WiFi protocol,
The receiving step includes an execution step or a reply step,
The executing step, after the target device receives the data frame, executes a corresponding command based on data in the data frame,
The returning step, after the target device receives the data frame, based on the data in the data frame, returns a corresponding response data frame,
The types of the data frame and the response data frame include at least one of a search, an authentication, a control, a heartbeat, a report of state change information, and a broadcast.
Data transmission method.
検索データフレームを送信し、受信した検索応答データフレームに基づいて、通信可能な装置情報を取得する、
データ送信方法。 The data transmission method using a WiFi management frame according to claim 1,
Transmitting a search data frame, and acquiring communicable device information based on the received search response data frame;
Data transmission method.
認証データフレームを送信し、受信した認証内容を含む認証応答データフレームに基づいて、受信した認証内容を確認して装置間の鍵交換プロトコルを完了する、
データ送信方法。 The data transmission method using a WiFi management frame according to claim 1,
Transmitting an authentication data frame, based on the authentication response data frame including the received authentication content, confirming the received authentication content, and completing a key exchange protocol between the devices,
Data transmission method.
制御データフレームを送信し、受信した制御応答データフレームに基づいて対応する制御コマンドを実行する、
データ送信方法。 The data transmission method using a WiFi management frame according to claim 1,
Transmitting a control data frame and executing a corresponding control command based on the received control response data frame;
Data transmission method.
ハートビートデータフレームを送信し、受信したハートビート応答データフレームに基づいて相手がオンラインであるか否かを判断する、
データ送信方法。 The data transmission method using a WiFi management frame according to claim 1,
Transmitting a heartbeat data frame, and determining whether the other party is online based on the received heartbeat response data frame,
Data transmission method.
状態変更情報データフレームを送信し、受信した状態変更情報に基づいて応答データフレームを報告し、相手が状態変更情報を受信したか否かを判断する、
データ送信方法。 The data transmission method using a WiFi management frame according to claim 1,
Transmitting a state change information data frame, reporting a response data frame based on the received state change information, and determining whether the other party has received the state change information,
Data transmission method.
ブロードキャストデータフレームを送信し、宛先アドレスがブロードキャストアドレスである、
データ送信方法。 The data transmission method using a WiFi management frame according to claim 1,
Send a broadcast data frame and the destination address is the broadcast address,
Data transmission method.
認証データフレームを受信すると、認証内容を含む認証応答データフレームを返信する、
データ受信方法。 The data receiving method using a WiFi management frame according to claim 2,
Upon receiving the authentication data frame, it returns an authentication response data frame including the authentication content,
Data receiving method.
受信したブロードキャストデータフレームに対応するコマンドを実行する、又は、受信したブロードキャストデータフレームを破棄する、
データ受信方法。 The data receiving method using a WiFi management frame according to claim 2,
Execute a command corresponding to the received broadcast data frame, or discard the received broadcast data frame;
Data receiving method.
前記データフレームのタイプが検索である場合、
前記オリジナル装置は、検索データフレームを送信し、
前記ターゲット装置は、受信した検索データフレームに基づいて、ターゲット装置ＩＤ及びターゲット装置タイプを含む検索応答データフレームを返信し、
前記オリジナル装置は、受信した検索応答データフレームに含まれるデータに基づいて、通信可能な装置情報を取得する、
データ通信方法。 The data communication method using a WiFi management frame according to claim 3,
If the type of the data frame is search,
The original device transmits a search data frame;
The target device returns a search response data frame including the target device ID and the target device type based on the received search data frame,
The original device, based on the data included in the received search response data frame, to obtain communicable device information,
Data communication method.
前記データフレームのタイプが認証である場合、
前記オリジナル装置は、認証データフレームを作成し、前記認証データフレームを前記ターゲット装置に送信し、
前記ターゲット装置は、認証コンテンツを含む認証応答データフレームを前記オリジナル装置に返信し、
前記オリジナル装置は、受信した認証コンテンツを確認して前記ターゲット装置との間の鍵交換プロトコルを完了する、
データ通信方法。 The data communication method using a WiFi management frame according to claim 3,
When the type of the data frame is authentication,
The original device creates an authentication data frame, transmits the authentication data frame to the target device,
The target device returns an authentication response data frame including authentication content to the original device,
The original device confirms the received authentication content and completes a key exchange protocol with the target device.
Data communication method.
前記データフレームのタイプが制御である場合、
前記オリジナル装置は、装置制御データフレームを作成し、前記装置制御データフレームを前記ターゲット装置に送信し、
前記ターゲット装置は、受信した装置制御データフレームに含まれるデータに対応するコマンドを実行し、前記装置制御応答データフレームを前記オリジナル装置に返信する、
データ通信方法。 The data communication method using a WiFi management frame according to claim 3,
When the type of the data frame is control,
The original device creates a device control data frame, transmits the device control data frame to the target device,
The target device executes a command corresponding to data included in the received device control data frame, and returns the device control response data frame to the original device,
Data communication method.
前記データフレームのタイプがハートビートである場合、
前記オリジナル装置は、ハートビートデータフレームを作成し、前記ハートビートデータフレームを前記ターゲット装置に送信し、
前記ターゲット装置は、前記ハートビートデータフレーム内のデータを取得し、且つ、ハートビート応答データフレームを介して前記オリジナル装置に返信する、
データ通信方法。 The data communication method using a WiFi management frame according to claim 3,
If the type of the data frame is heartbeat,
The original device creates a heartbeat data frame, transmits the heartbeat data frame to the target device,
The target device acquires the data in the heartbeat data frame, and returns the original device via a heartbeat response data frame,
Data communication method.
前記データフレームのタイプが状態変更情報の報告である場合、
前記オリジナル装置は、前記オリジナル装置の状態が変化した場合、状態変更情報報告データフレームを作成し、前記状態変更情報報告データフレームを前記ターゲット装置に送信し、
前記ターゲット装置は、取得した状態変更情報報告データフレームに含まれる状態変更情報に基づいて、対応する状態変更情報報告応答データフレームを前記オリジナル装置に返信する、データ通信方法。 The data communication method using a WiFi management frame according to claim 3,
When the type of the data frame is a report of state change information,
The original device, when the state of the original device has changed, creates a state change information report data frame, transmits the state change information report data frame to the target device,
The data communication method, wherein the target device returns a corresponding status change information report response data frame to the original device based on the status change information included in the obtained status change information report data frame.
前記データフレームのタイプがブロードキャストである場合、
前記オリジナル装置は、ブロードキャストデータフレームを作成し、ローカルエリア内の前記ターゲット装置に前記ブロードキャストデータフレームを送信し、ここで宛先アドレスはブロードキャストアドレスであり、
前記ターゲット装置は、前記ブロードキャストデータフレームを受信すると、前記ブロードキャストデータフレームに対応するコマンドを実行する、又は、当該ブロードキャストデータフレームを廃棄する、
データ通信方法。 The data communication method using a WiFi management frame according to claim 3,
If the type of the data frame is broadcast,
The original device creates a broadcast data frame and sends the broadcast data frame to the target device in a local area, where the destination address is a broadcast address;
Upon receiving the broadcast data frame, the target device executes a command corresponding to the broadcast data frame, or discards the broadcast data frame,
Data communication method.
前記応答データフレームへの応答待機時間が閾値を超えた場合、前回のデータフレームを再送信し、且つ、再送信した回数が所定の回数に達すると、送信を停止する、
方法。 A method according to any one of claims 1 to 3, wherein
When the response waiting time for the response data frame exceeds a threshold, the previous data frame is retransmitted, and when the number of retransmissions reaches a predetermined number, transmission is stopped.
Method.
鍵暗号化方式を用いるデータフレームを作成し、且つ、暗号鍵で復号する方式により受信した前記データフレーム内のデータを取得する、
又は、非暗号化方式を用いるデータフレームを作成し、受信したデータフレームにおける非暗号化状態であるデータを直接的に取得する、
方法。 A method according to any one of claims 1 to 3, wherein
Create a data frame using a key encryption method, and obtain the data in the data frame received by a method of decoding with an encryption key,
Or, create a data frame using a non-encryption method, directly obtain the data in the non-encrypted state in the received data frame,
Method.
前記情報要素は、前記ＷｉＦｉ管理フレームが保持する情報要素、又は、新たに追加された情報要素である、
方法。 A method according to any one of claims 1 to 3, wherein
The information element is an information element held by the WiFi management frame or a newly added information element.
Method.
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