IoT時代:Wi-Fi“配網(wǎng)”技術(shù)剖析總結(jié)

近年來,物聯(lián)網(wǎng)市場競爭激烈,從物聯(lián)網(wǎng)平臺廠商,設(shè)備生產(chǎn)商,到服務(wù)提供商,都在涌入這片紅海。預計到2020年,全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達到260億個,年復合增長率達到20%;全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備帶來的數(shù)據(jù)將達到44ZB,這一數(shù)據(jù)將是2012年的22倍,年復合增長率48%。

導讀

近年來,物聯(lián)網(wǎng)市場競爭激烈,從物聯(lián)網(wǎng)平臺廠商,設(shè)備生產(chǎn)商,到服務(wù)提供商,都在涌入這片紅海。預計到2020年,全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達到260億個,年復合增長率達到20%;全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備帶來的數(shù)據(jù)將達到44ZB,這一數(shù)據(jù)將是2012年的22倍,年復合增長率48%。

物聯(lián)網(wǎng)時代對網(wǎng)絡(luò)的需求

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)層次

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)從架構(gòu)上劃分為三個層次:感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層:

●感知層:解決的是人類世界和物理世界的數(shù)據(jù)獲取問題,由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成。該層被認為是物聯(lián)網(wǎng)的核心層,主要是物品標識和信息的智能采集,它由基本的感應(yīng)器件(例如RFID標簽和讀寫器、各類傳感器、攝像頭、GPS、二維碼標簽和識讀器等基本標識和傳感器件組成)以及感應(yīng)器組成的網(wǎng)絡(luò)(例如RFID網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等)兩大部分組成。該層的核心技術(shù)包括低速和中高速短距離傳輸技術(shù)、自組織組網(wǎng)技術(shù)、協(xié)同信息處理技術(shù),傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件技術(shù)等,涉及的核心產(chǎn)品包括傳感器、電子標簽、傳感器節(jié)點、無線路由器、無線網(wǎng)關(guān)等。

●傳輸層:也被稱為網(wǎng)絡(luò)層,解決的是感知層所獲得的數(shù)據(jù)的接入和傳輸功能,是進行信息交換、傳遞的數(shù)據(jù)通路。物聯(lián)網(wǎng)傳輸層分為有線通信傳輸層和無線通信傳輸層。有線通信技術(shù)包括中長距離的廣域網(wǎng)絡(luò)和短距離的現(xiàn)場總線;無線通信層分為長距離的無線局域網(wǎng)、中短距離的無線局域網(wǎng)和超短距離的無線局域網(wǎng)。而由于物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層承擔著巨大的數(shù)據(jù)量,并且面臨更高的服務(wù)質(zhì)量要求,物聯(lián)網(wǎng)需要對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行融合和擴展,利用新技術(shù)以實現(xiàn)更加廣泛和高效的互聯(lián)功能。

●應(yīng)用層:也可稱為處理層,解決的是信息處理和人機界面的問題。網(wǎng)絡(luò)層傳輸而來的數(shù)據(jù)在這一層里進入各類信息系統(tǒng)進行處理,并通過各種設(shè)備與人進行交互。處理層由業(yè)務(wù)支撐平臺(中間件平臺)、網(wǎng)絡(luò)管理平臺(例如M2M管理平臺)、信息處理平臺、信息安全平臺、服務(wù)支撐平臺等組成,完成協(xié)同、管理、計算、存儲、分析、挖掘、以及提供面向行業(yè)和大眾用戶的服務(wù)等功能,典型技術(shù)包括SOA技術(shù)、海量存儲、分布數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)挖掘、信息管理等先進技術(shù)可被廣泛采用。

在各層之間,信息不是單向傳遞的,可有交互、控制等,所傳遞的信息多種多樣,包括在特定應(yīng)用系統(tǒng)范圍內(nèi)能唯一標識物品的識別碼和物品的靜態(tài)與動態(tài)信息。

盡管物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境監(jiān)測、智能電力、智能交通、工業(yè)監(jiān)控、智能家居等經(jīng)濟和社會各個領(lǐng)域的應(yīng)用特點千差萬別,但是每個應(yīng)用的基本架構(gòu)都包括感知、傳輸和應(yīng)用三個層次,各種行業(yè)和各種領(lǐng)域的專業(yè)應(yīng)用子網(wǎng)都是基于三層基本架構(gòu)構(gòu)建的。

物聯(lián)網(wǎng)接入?yún)f(xié)議與傳輸協(xié)議的區(qū)別

我們將物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議分為兩大類,一類是接入?yún)f(xié)議,一類是傳輸協(xié)議:

接入?yún)f(xié)議一般負責子網(wǎng)內(nèi)設(shè)備間的組網(wǎng)及通信,接入?yún)f(xié)議大多都不屬于TCP/IP協(xié)議族,只能用于設(shè)備子網(wǎng)(設(shè)備與網(wǎng)關(guān)組成的局域網(wǎng))內(nèi)的通訊;傳輸協(xié)議主要是運行在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP協(xié)議之上的設(shè)備通訊協(xié)議,負責設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換及通信。

采用接入?yún)f(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,需要通過網(wǎng)關(guān)進行協(xié)議轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換成通訊協(xié)議才能接入互聯(lián)網(wǎng)。而采用通訊協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,則可以直接接入互聯(lián)網(wǎng)。

常用的接入?yún)f(xié)議包括Wi-Fi、RFID、NFC、ZigBee、Bluetooth、LoRa、NB-IoT、GSM、GPRS、3/4/5G網(wǎng)絡(luò)、Ethernet、RS232、RS485、USB等等;常用的通訊協(xié)議包括HTTP、CoAP、MQTT、XMPP、AMQP、JMS等。接入?yún)f(xié)議位于網(wǎng)絡(luò)層次架構(gòu)中的物理/數(shù)鏈層,通訊協(xié)議位于應(yīng)用層。

物聯(lián)網(wǎng)接入?yún)f(xié)議和通訊協(xié)議區(qū)別如下:

那么,既然有了可以直接接入互聯(lián)網(wǎng)的通訊協(xié)議,那么接入?yún)f(xié)議的意義何在呢?接入?yún)f(xié)議的優(yōu)勢說起了,相對于通訊協(xié)議,接入?yún)f(xié)議所依賴的硬件資源要求更低,功耗更低,網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也更小,因此,在控制領(lǐng)域等一些場景中更具優(yōu)勢。

這些場景中,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備往往沒有外接電源,因此要求功耗盡可能低,比如,一節(jié)紐扣電池能夠供電一年左右。這樣的要求是HTTP等協(xié)議的所需的硬件環(huán)境難以勝任的。

常用的幾種物聯(lián)網(wǎng)接入?yún)f(xié)議

●目前市場上常見的接入?yún)f(xié)議有ZigBee、藍牙以及Wi-Fi協(xié)議等:

ZigBee目前在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,在智能家居領(lǐng)域也有一定應(yīng)用。它有以下主要優(yōu)勢:

①低成本:ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸速率低,協(xié)議簡單,所以開發(fā)成本也比較低。并且zigbee協(xié)議還免收專利費用。

②低功耗:由于ZigBee協(xié)議傳輸速率低,節(jié)點所需的發(fā)射功率僅1mW,并采用休眠+喚醒模式,功耗極低。

③自組網(wǎng):通過ZigBee協(xié)議自帶的mesh功能,一個子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可以支持多達65000個節(jié)點連接,可以快速實現(xiàn)一個大規(guī)模的傳感網(wǎng)絡(luò)。

④安全性:使用crc校驗數(shù)據(jù)包的完整性,支持鑒權(quán)和認證,并且采用aes-128對傳輸數(shù)據(jù)進行加密。

ZigBee協(xié)議的最佳應(yīng)用場景是無線傳感網(wǎng)絡(luò),比如水質(zhì)監(jiān)測、環(huán)境控制等節(jié)點之間需要自組網(wǎng)以相互之間傳輸數(shù)據(jù)的工業(yè)場景中。在這些場景中ZigBee協(xié)議的優(yōu)勢發(fā)揮的非常明顯。目前國內(nèi)外很多廠商也將ZigBee運用在智能家居方案中。

●藍牙協(xié)議大家都非常熟悉了,特別是隨著藍牙4.0協(xié)議推出后發(fā)展迅速,目前已經(jīng)成為智能手機的標配通信組件。藍牙4.0之所以在近幾年發(fā)展迅速,主要有以下兩點原因:

①低功耗:我認為這個是藍牙4.0的大殺器,使用紐扣電池的藍牙4.0設(shè)備可運行一年以上,這對不希望頻繁充電的可穿戴設(shè)備具有十分大的吸引力。當前基本世面上的可穿戴設(shè)備基本都選用藍牙4.0方案。

②可手機接入:近年來支持藍牙協(xié)議基本成為智能手機的標配,用戶無需購買額外的接入模塊。

●Bluetooth最大的優(yōu)點是不依賴于外部網(wǎng)絡(luò)、便攜、低功耗。只要有手機和智能設(shè)備,就能保持穩(wěn)定的連接,走到哪連到哪。所以大部分運動和戶外使用的設(shè)備都會優(yōu)先考慮Bluetooth。它的主要不足是:不能直接連接云端,傳輸速度比較慢,組網(wǎng)能力比較弱。

●Wi-Fi協(xié)議和藍牙協(xié)議一樣,目前也得到了非常大的發(fā)展。由于前幾年家用Wi-Fi路由器以及智能手機的迅速普及,Wi-Fi協(xié)議在智能家居領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用:

①Wi-Fi可以直接接入互聯(lián)網(wǎng):相對于ZigBee,采用Wi-Fi協(xié)議的智能家居方案省去了額外的網(wǎng)關(guān),相對于藍牙協(xié)議,省去了對手機等移動終端的依賴。

②Wi-Fi最大的優(yōu)點是連接快速、持久、穩(wěn)定,它是IoT設(shè)備端連接的首選方案,唯一需要考慮的是智能設(shè)備對Wi-Fi覆蓋范圍的依賴導致smart devices的活動范圍比較小,不適合隨時攜帶和戶外場景。

相當于藍牙和ZigBee,Wi-Fi協(xié)議的功耗成為其在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用的一大瓶頸。但是隨著現(xiàn)在各大芯片廠商陸續(xù)推出低功耗、低成本的Wi-Fi soc(如esp8266),這個問題也在逐漸被解決。

何謂“配網(wǎng)”

WIFI的 “聯(lián)網(wǎng)”和“自動聯(lián)網(wǎng)”

●連網(wǎng):一般指的是Wi-Fi設(shè)備通過SSID和密碼來連接熱點AP或路由器,以加入后者所建立的網(wǎng)絡(luò)的過程。

●自動連網(wǎng):一般指的是Wi-Fi設(shè)備在啟動、掉線、或掃描到特定的SSID后,會使用之前保存的SSID與密碼,自動連接熱點AP或路由器,而不需要手工重新輸入。其中,WIFI設(shè)備掉線后的“自動連網(wǎng)”,又常常被稱為“自動重連”。

●自動連網(wǎng):一般需要在之前配網(wǎng)成功后,將SSID和密碼進行保存,以便在需要“自動連網(wǎng)”時可以從保存的地址讀取出來使用。

Wi-Fi的“配網(wǎng)”

“配網(wǎng)”指的是,外部向Wi-Fi模塊提供SSID和密碼,以便Wi-Fi模塊可以連接指定的熱點或路由器并加入后者所建立的相關(guān)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。

Wi-Fi模塊一般不像電腦手機或平板等設(shè)備,有豐富的人機交互界面,可以方便的實現(xiàn)配網(wǎng),因此,Wi-Fi模塊的“配網(wǎng)”方式支持,會成為Wi-Fi模塊特性的一個基本話題。

能提供方便、靈活多樣、條件約束少的配網(wǎng)方式,常常成為Wi-Fi模塊的賣點之一,更是Wi-Fi模塊的使用者,在選型時需要慎重考慮評估的一個重要方面。

Wi-Fi常用配網(wǎng)方式及原理實現(xiàn)

常見的配網(wǎng)方式,可歸為如下幾大類:直接配網(wǎng)、WPS配網(wǎng)、WEB配網(wǎng)、SoftAP配網(wǎng)、智能配網(wǎng)配網(wǎng)、聲波配網(wǎng)。用戶可以根據(jù)具體的使用場合選擇各種最適合的配網(wǎng)方式。

直接配網(wǎng)

所謂直接配網(wǎng),就是通過UART串口、SPI口、SDIO口、I2C等主機接口,按照一定的通信協(xié)議,將SSID和密碼,直接傳遞給WIFI模塊。Wi-Fi模塊在收到SSID和密碼后去連接熱點或路由器,并將連接的結(jié)果從主機接口返回。目前斑馬車機采用的這種方式連接盯盯拍。

例如,常見的通過UART串口AT指令配網(wǎng)、SPI API函數(shù)配網(wǎng)、SDIO API函數(shù)配網(wǎng)、I2C API函數(shù)配網(wǎng)等。

直接配網(wǎng)方式軟件方案實現(xiàn)簡單,但需要鋪設(shè)其他的通信線路,比較適合于板載WIFI模塊,或有其他協(xié)議傳輸線連接的設(shè)備間。因此對于環(huán)境要求比較高,需要在系統(tǒng)間有其它的通信鏈路存在。

WPS配網(wǎng)

路由器中WPS是由Wi-Fi聯(lián)盟所推出的全新Wi-Fi安全防護設(shè)定(Wi-Fi Protected Setup)標準,該標準推出的主要原因是為了解決長久以來無線網(wǎng)絡(luò)加密認證設(shè)定的步驟過于繁雜艱難之弊病。WPS用于簡化Wi-Fi無線的安全設(shè)置和網(wǎng)絡(luò)管理。它支持兩種模式:個人識別碼(PIN)模式和按鈕(PBC)模式。

這種方式需要模塊支持WPS功能。使用者往往會因為步驟太過麻煩,以致干脆不做任何加密安全設(shè)定,因而引發(fā)許多安全上的問題。因為安全性的緣故,近幾年已經(jīng)逐步被放棄,越來越多的路由器開始放棄或者自動關(guān)閉對這種方式的支持。

WEB配網(wǎng)

在支持AP模式的Wi-Fi模塊上內(nèi)嵌一個簡易的WEB服務(wù)器,在WEB網(wǎng)頁里提供了配網(wǎng)的交互接口。其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(例如手機、平板、電腦等)直接連接上Wi-Fi模塊的AP熱點,在瀏覽器上打開該WEB網(wǎng)頁,在WEB網(wǎng)頁里配置該Wi-Fi模塊去連接其他的AP或路由器。

歸因于近年來越來越多的Wi-Fi芯片解決方案都開始支持STA+AP混合模式(即WIFI模塊不僅可以作為工作站STA使用去連接其他路由器或熱點,同時本身也可以作為一個熱點AP供其他WIFI設(shè)備節(jié)點來連接),也歸因于近年來許多Wi-Fi芯片解決方案越來越高的集成度可以將TCP IP協(xié)議棧直接集成在Wi-Fi模塊上,因此,可以簡單地在Wi-Fi模塊上直接實現(xiàn)一個WEB服務(wù)器,且這個服務(wù)器可以通過Wi-Fi模塊的AP模式直接訪問(不需要依賴其他網(wǎng)絡(luò),手機等設(shè)備直接訪問WIFI模塊自建立的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)和WEB網(wǎng)頁,進行配置)。

這種配網(wǎng)方式的基本思想是,Wi-Fi模塊工作在STA+AP混合模式并啟動內(nèi)嵌的WEB服務(wù)器,電腦手機或平板等Wi-Fi設(shè)備連接WIFI模塊所建立的AP熱點,并獲取得到一個IP地址(即:加入了這個Wi-Fi模塊的熱點AP模式所建立的Wi-Fi局域網(wǎng)),然后電腦手機或平板等Wi-Fi設(shè)備通過其上標配的瀏覽器訪問Wi-Fi模塊上的WEB服務(wù)器,在打開的WEB網(wǎng)頁中,完成各種配置,包括設(shè)置Wi-Fi模塊在STA模式下去鏈接第三方熱點或路由器的SSID和密碼,讓WIFI模塊作為STA去連接其他熱點AP或路由器。

SoftAP配網(wǎng)

SoftAP配網(wǎng)方式在小米智能家居產(chǎn)品中被廣泛應(yīng)用。其原理是在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)中另外啟動TCP服務(wù),通過TCP進行SSID和密碼的配置,使智能硬件接入到指定的路由器。

在機器復位后,首先智能硬件會工作在Wi-Fi的AP模式,且開啟TCP服務(wù)器,進入監(jiān)聽狀態(tài)。

在此時,使用手機接入該AP熱點,連接成功后,打開客戶端,手機會去連接TCP服務(wù)器,三次握手連接成功后,則傳輸協(xié)議數(shù)據(jù),內(nèi)容包括指定智能硬件將要連接的Wi-Fi的SSID和密碼。

硬件成功接收到手機發(fā)來的數(shù)據(jù)包解析得到Wi-Fi名字和密碼?;貜褪謾C正在嘗試連接了。關(guān)閉AP模式,開啟station模式連接路由器,成功連接到指定的路由器。然后手機切回到指定路由器并開啟UDP通訊,智能硬件用UDP協(xié)議廣播配網(wǎng)成功數(shù)據(jù)。

智能配網(wǎng)(SmartConfig/SmartConnection....)

所謂智能配網(wǎng),就是使用Wi-Fi設(shè)備本身自帶的WIFI信號,在MAC層將SSID和密碼按照一定的協(xié)議格式填充在MAC包中不加密的包頭部分,采用廣播和抓包方式,從手機等設(shè)備將SSID和密碼分段多次傳遞給WIFI模塊。

目前市面上常見的多種SmartConfig/SmartConnection技術(shù),雖然各個Wi-Fi芯片方案會取不同的英文名字,但是基本原理則基本相同,只是填充的數(shù)據(jù)協(xié)議格式稍有區(qū)別。

智能配網(wǎng)一般需要在發(fā)送SSID和密碼的設(shè)備(例如手機)上安裝一個APP,該APP實現(xiàn)了和Wi-Fi模塊之間的協(xié)議交互(發(fā)送SSID和密碼)。

這個功能最早是TI提出并應(yīng)用于CC3200上;不過從原理上講,只要芯片驅(qū)動支持開啟混雜模式(Wi-Fi Promiscuous),就可以支持一鍵配網(wǎng)功能,只是各個廠家叫法及實現(xiàn)編碼方式不同而已。

SNAP:格式數(shù)據(jù)包

DA:目標MAC地址

SA:源MAC地址

LENGTH:表示后面數(shù)據(jù)的長度

LLC:表示LLC頭

SNAP:表示3byte的廠商代碼和2byte的協(xié)議類型表示

DATA:載荷數(shù)據(jù)

FCS:幀檢驗序列

由于無線數(shù)據(jù)傳播必定是廣播的,所以必然可以被監(jiān)聽到;如果AP沒有加密的話,UDP直接可以把相關(guān)的信息發(fā)送出來.但是路由器AP一般都是加密的,而且加密方式不固定。

Wi-Fi模塊在無法直接解析出數(shù)據(jù)包。從802.11的MAC層幀格式中可以看到, 鏈路層載荷數(shù)據(jù)(即網(wǎng)絡(luò)層頭部及網(wǎng)絡(luò)層數(shù))在數(shù)據(jù)幀中是清晰可辨的, 只要接收到802.11幀就可以立刻提取出載荷數(shù)據(jù), 計算載荷數(shù)據(jù)的長度自不用說, 而這里的載荷數(shù)據(jù), 通常就是密文。

在發(fā)送端,可以采用2種不同的編碼發(fā)送方式:

●UDP廣播:從802.11幀格式分析中獲知,無線信號監(jiān)聽方的角度來說,不管無線信道有沒有加密,DA、SA、LENGTH、LLC、SNAP、FCS字段總是暴露的,因此信號監(jiān)聽方可以從這6個字段獲取有效信息.從發(fā)送方講,由于操作系統(tǒng)的限制,如果采用廣播只剩下LENGTH發(fā)送方可通過改變其所需要發(fā)送數(shù)據(jù)包的長度進行控制.所以只要指定出一套利用長度編碼的通訊協(xié)議,就可利用數(shù)據(jù)包的Length字段進行數(shù)據(jù)傳遞;

●UDP組播:組播地址是保留的D類地址從224.0.0.0-239.255.255.255,IP地址與MAC地址映射關(guān)系為:將MAC地址的前25位設(shè)定為01.00.5e,而MAC地址的后23位對應(yīng)IP地址的位;故發(fā)送端可以將數(shù)據(jù)編碼在組播ip的后23bit中,通過組播包發(fā)送,接收端進行解碼即可;

接收端進入一鍵配置功能后,Wi-Fi智能硬件從信道1開始監(jiān)聽路由上的數(shù)據(jù),如當前監(jiān)聽信道有符合規(guī)則的數(shù)據(jù)包,就停止信道切換,停留在當前信道接收完全部數(shù)據(jù).否則就依次切換至信道2.3.4....直到信道14后又從信道1開始繼續(xù)監(jiān)聽依次循環(huán);

當然,Wi-Fi智能硬件可以在開啟混雜模式之前,先行掃描當前環(huán)境下存在的AP獲取所有當前AP的信道,然后只對當前掃描到的信道進行依次監(jiān)聽,如當前環(huán)境下只存在2個路由,分別在1.6信道,只需輪流掃描channel1和channel6,這樣可以提高配置效率。

聲波配網(wǎng)

聲波配網(wǎng),即通過手機發(fā)出聲波,將SSID、password等信息傳給設(shè)備的一種配網(wǎng)方式。通過手機播放聲波把Wi-Fi的初始化連接信息傳遞給智能設(shè)備,讓設(shè)備識別完成Wi-Fi初始化流程建立網(wǎng)絡(luò)連接。

一定程度上,聲波傳輸可以理解為類似NFC的一種近場通訊技術(shù)。適用于沒有觸屏或觸屏較小不易于信息輸入,但是擁有麥克風的智能設(shè)備,如對話機器人,智能音響等。其優(yōu)點是配網(wǎng)速度快、可人耳感知,缺點是受環(huán)境干擾較大。

實現(xiàn)聲波配網(wǎng),首先需要一套特定的算法庫,算法庫分手機端和設(shè)備端兩部分。手機端算法庫將ssid信息由字符串轉(zhuǎn)化為聲音信號(PCM),然后將聲音信號通過音頻模塊播放出來。

同時,設(shè)備端錄下這一段聲音,然后用同一套算法庫將聲音信息解析出來,還原成原來的ssid信息(字符串),最后用解析到的ssid信息用于連接WIFI。

編解碼可選擇范圍分為低頻、中頻、高頻三種,其中低頻的頻率范圍為2K~5K,中頻的范圍為8K~12K,高頻的范圍為16K~20K。頻率越高,聲音越尖銳,抗噪性能越強。

顯然聲波配網(wǎng)技術(shù)中的技術(shù)難點就是聲波傳輸技術(shù)。而聲波傳輸?shù)膽?yīng)用其實已經(jīng)很廣啦:支付寶的聲波支付,QQ音樂中的歌曲的聲波分享,茄子快傳,蛐蛐兒等。

其實原理很簡單,可以近似理解為對稱加密,加解密的過程大概如下所示:

僅傳輸ASCII可打印字符。

傳輸UTF-8字符串。

簡單的說就是在發(fā)送端把你把要識別的字符映射成頻率,然后把一個頻率映射成一個音節(jié)信號(單頻率的正弦波)編碼成音頻播放;在接收端接收到音頻信號后,解析出頻率,然后根據(jù)兩邊共同的碼表找到頻率對應(yīng)的字符,從而解碼出數(shù)據(jù)。

具體來說就是我們可以將700HZ的正弦波對應(yīng)成字符'a',800HZ的正弦波對應(yīng)數(shù)字'b',900HZ的正弦波對應(yīng)數(shù)字'c',以此類推。那么數(shù)字串"abc"就對應(yīng)成頻率串就是{700,800,900},然后把這個頻率串變成3個音節(jié)的正弦波音頻。如果規(guī)定每個音節(jié)持續(xù)100ms,則{700,800,900}對應(yīng)300毫秒的音頻段。接收方錄制聲音,對收到的聲音進行解析,識別出700HZ,800HZ,900HZ三段正弦波頻率,然后查找碼表,解碼出的字符串就是"abc"。

聲波配網(wǎng)主要流程如下:

●首先,在手機(或平板等其它一代設(shè)備)輸入ssid信息(或獲取當前或系統(tǒng)保存的ssid信息),將信息由buffer編碼為pcm數(shù)據(jù);

●將使用算法庫編碼出來的pcm數(shù)據(jù)通過喇叭播放出來,同時,設(shè)備端打開錄音,捕獲pcm數(shù)據(jù);

●設(shè)備端將pcm數(shù)據(jù)通過算法庫解碼回原來的buffer數(shù)據(jù);

●從數(shù)據(jù)中解析出ssid、password等信息,并將其用于連接路由器。

IOT場景下的Wi-Fi配網(wǎng)選擇

Wi-Fi作為最適合物聯(lián)網(wǎng)連接的技術(shù),它可以作為物聯(lián)網(wǎng)的粘合劑。隨著連接節(jié)點的無限激增,聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的覆蓋面和總量也將隨著快速增長。其內(nèi)部集成了射頻收發(fā)、MAC、基帶處理、Wi-Fi協(xié)議和配置信息及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧,用戶利用它可以輕松實現(xiàn)串口設(shè)備的無線網(wǎng)絡(luò)功能。用戶在實際使用中可根據(jù)表中各配網(wǎng)方式的優(yōu)劣選擇。

高德今年發(fā)布天貓精靈高德版套裝。車盒借助盯盯拍mini3行車記錄儀的攝像頭實現(xiàn)AR導航功能。在該案例中,充分考慮產(chǎn)品功能,論證其安全性,采用SoftAP的配網(wǎng)方式。

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