收钱吧物联网设备高效配网实践

编辑：毛宇

我们收钱吧发布过的Wi-Fi版物联网设备有“云喇叭Wi-Fi版”、“收钱音箱Wi-Fi版”、“云打印机Wi-Fi版”“扫码王” 。出于成本考虑设备只支持2.4G频段。随着2.4G/5G双频路由器的全面应用，配网的成功率越来越低，为了提供便捷且成功率高的配网方式，我们先后尝试了airkiss^[1]配网、smartconfig^[2]、热点配网、蓝牙配网以及扫码配网。今天来介绍下我们使用过的Wi-Fi设备配网技术特点、优劣势。

配网定义

Wi-Fi版物联网设备获取到路由器的Wi-Fi名和密码后才可联网传输。我们将设备获取Wi-Fi名和密码的过程叫做Wi-Fi配网。

配网方式说明

收钱吧实践过的设备配网方式主要有：airkiss配网、smartconfig、热点配网、蓝牙配网以及扫码配网。

1. airkiss配网

airkiss配网是由微信推出的配网方式，不过微信在airkiss2.0之后就停掉了微信硬件的发展。

早期我们未将云喇叭的激活纳入到收钱吧APP体系，当时绑定商户和配网均通过在微信端完成，可快速实现设备的上线使用。此时我们使用的配网方式即为airkiss配网。

配网流程及说明：

1. Wi-Fi设备进入混杂模式；
2. 微信端默认选择手机当前连接的Wi-Fi，输入Wi-Fi密码，通过路由器广播数据；
3. Wi-Fi设备通过抓包获取手机上发送的ssid 和密码，连接无线Wi-Fi；

技术原理:

airkiss采用UDP广播包的形式，发送一连串的UDP广播包，每一包的长度都按照airkiss协议进行编码，信息接收方利用混杂模式监听空间中的无线信号，并从数据链路层截取数据包，然后接收方按照约定的airkiss协议解析出需要的Wi-Fi信息，实现联网。此方案是厂商出厂默认自带方案，只需要使用微信扫码即可直接配网。

优劣势分析

优势

1. 无需额外下载APP，使用微信即可配网；
2. 流程简单，容易上手；
3. 由于UDP的特性，可以同时对多台设备配网；
4. 无额外成本投入；

劣势

1. 微信在airkiss2.0之后停止更新，兼容性较差；
2. airkiss是基于UDP广播包的方式，部分路由器不支持UDP协议或默认关闭UDP广播功能。
3. 对于双频路由器，当5G和2.4G路由器同名时，手机会默认连接5G路由器,那发出来的广播包在5G频段上，而目前所有WIFI设备都只支持2.4G，导致手机和设备无法建立信道连接，从而无法获取广播包。
4. 环境内有多个重名的路由，导致手机和WIFI设备不是连接在同一个路由器下面，也会导致无法获取广播包，导致配网失败。
5. 配网时间长，配网时长一般在1分钟以上，微信官方给出的数据配网成功率在80%，实际我们在使用中只有60%左右。

2. smartConfig配网

我们把云喇叭激活纳入到收钱吧APP体系后，在收钱吧APP上集成了smartconfig的SDK包。此配网方式的原理和airkiss一样，都是基于UDP广播包的方式，只是交互协议不一样。smartconfig方式各模块厂商一直在优化，所以在兼容性上比airkiss要好很多。另外,smartconfig配网时Wi-Fi名可以由用户自主选择,不像airkiss只能默认选择当前连接的Wi-Fi，有助于提升配网成功率。

配网流程及说明

1. Wi-Fi设备进入混杂模式；
2. 获取手机上的Wi-Fi列表，选择需要连接的Wi-Fi或手输Wi-Fi信息；
3. Wi-Fi设备通过抓包获取手机上发送的ssid 和密码，连接无线Wi-Fi；

3. 热点配网

由于smartconfig配网还是会存在失败的情况，为了进一步提高配网成功率，我们在收钱吧APP内集成了热点配网方式做为补充。

配网流程以及说明

1. 设备进入热点模式；
2. 获取手机上的Wi-Fi列表，选择需要连接的Wi-Fi或手输Wi-Fi信息；
3. 提示用户进入手机Wi-Fi列表，连接云喇叭的热点；
4. 进入手机Wi-Fi列表，连接shouqianba开头的Wi-Fi；
5. 连接成功后，将需要连接的Wi-Fi信息通过TCP连接传输给设备；
6. 设备拿到Wi-Fi信息后，发起联网；手机自动断开设备热点；

技术原理

Wi-Fi设备进入AP模式，此时设备会变成一个Wi-Fi热点出来。手机通过TCP连接上Wi-Fi模块的热点，将路由器名字和密码直接发送给Wi-Fi设备，实现设备联网。

优劣势分析

优势

1. 配网成功率高98%，2.4G/5G同名路由器、同一场景下多个Wi-Fi同名路由器等情况均可配网成功；
2. 无额外成本投入；
3. 无路由器兼容性问题；

劣势

1. 需进入手机列表，主动连接设备发出的热点。流程复杂，上手难道较大；
2. 2.4G/5G非同名路由器时，用户可能会误选择5G路由器名，导致设备无法联网；
3. IOS手机只能获取当前Wi-Fi，无法选择其它Wi-Fi，只能通过手输的方式完成；

4.蓝牙配网

由于上述几种配网方式局限性，我们在第一代收钱音箱上使用了蓝牙配网。

配网流程及说明

1. 设备进入蓝牙模式；
2. 手机搜索固定蓝牙并链接，获取音箱能识别的Wi-Fi列表；
3. 选择需链接的Wi-Fi，输入密码；
4. 通过蓝牙回传设备，进行联网；

技术原理

手机通过蓝牙搜索到对应设备的蓝牙，建立连接。通过蓝牙的获取设备可识别的2.4GWi-Fi并在手机上展现获取的Wi-Fi列表。输入对应的密码，回传设备，即可配网成功。

优劣势分析

优势

1. 配网成功率100%，有效过滤5G网络、同一场景下多个Wi-Fi同名路由器等情况均可配网成功；
2. 流程简单，容易上手。
3. 无路由器兼容性问题；

劣势

整机设备必须定制增加蓝牙配件，成本2元左右；

5.扫码配网

扫码配网模式是收钱吧扫码王上应用的一种配网方式。扫码王有屏幕和键盘，但是扫码王是个9宫格数字键盘，如果Wi-Fi密码有英文字母，那对于商户来说配网的过程就非常困难且耗时，基于此我们设计出了扫码配网模式

配网流程

1. 设备上生成二维码，二维码内包含设备可识别的最多5个Wi-Fi名；
2. 通过收钱吧APP扫描二维码，获取二维码内的内容；
3. 在手机上选择通讯方式。如果选择Wi-Fi方式，选择对应的Wi-Fi并输入密码，生成包含Wi-Fi信息的二维码；
4. 提示在设备上按【确认】键扫码，完成配网和激活；

技术原理

扫码王搜索自身能识别的Wi-Fi列表，并通过上的二维码呈现。收钱吧APP通过扫描设备上的二维码获取Wi-Fi列表，选择需要连接的Wi-Fi，并在手机上输入密码。同时生成设备的激活码。将Wi-Fi名、密码及激活码一起生成二维码。扫码王扫描此二维码，一步即可完成配网并激活设备。

优劣势分析

优势

1. 配网成功率100%；
2. 流程简单，容易上手。
3. 无路由器兼容性问题；

劣势

硬件上需要屏幕和摄像头；

联网改进方案

从以上各种方案分析，热点配网成功率高，且无需增加额外成本。不足之处在于流程较复杂，且未过滤5G路由器。针对无屏无摄像头的物联网设备，我们设计出了热点配网的强化版。

配网流程

1. 提示进入热点配网，点击“下一步”；
2. 先预加载Wi-Fi输入界面；
3. 手机连接设备热点：对于安卓手机或IOS 11以上的手机，支持自动连接固定热点。可减少进入手机设置连接设备热点的流程；
4. 建立TCP连接后，获取设备能识别的Wi-Fi列表；
5. 在预加载Wi-Fi的界面展示Wi-Fi列表，选择Wi-Fi并输入密码，通过TCP连接回传设备进行联网；
6. 设备拿到Wi-Fi信息后，发起联网；手机自动断开设备热点；

方案说明

此方案解决了热点配网无法过滤5G Wi-Fi和IOS手机只能获取当前手机连接 Wi-Fi的弊端。同时对于安卓手机或IOS 11以上的手机流程简单，速度和成功率上可媲美蓝牙配网。

关于作者

朱秋云，来自终端产品开发部

参考资料