一种基于电力线的无线漫游网络的组建方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于电力线的无线漫游网络的组建方法及系统，该无线漫游网络的组建方法包括：HyFi无线路由器和HyFi无线接入点分别接收PLC安全网络功能开启信号；HyFi无线接入点在电力线上搜寻HyFi无线路由器，以与HyFi无线路由器建立连接；HyFi无线接入点通过电力线向HyFi无线路由器请求提供配置信息；HyFi无线路由器通过电力线向HyFi无线接入点提供配置信息；HyFi无线接入点应用所接收的配置信息，以组建无线漫游网络。实施本发明的技术方案，通过可靠的PLC通信链路来传递无线配置信息，使得无线配置信息传递的非常安全、可靠，解决了现有技术中布线困难的缺陷，而且，无需用户依次配置所有的接入点，操作简单且不易出错。

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络领域，尤其涉及一种基于电力线的无线漫游网络的组 建方法及系统。

背景技术

在一个需要较大范围进行Wi-Fi覆盖的区域，比如：公司、酒店等，通常 会通过构建漫游无线网络来实现Wi-Fi设备在这个较大区域里的无缝覆盖，需 要搭建如图1所示的复杂的网络拓扑。在图1的拓扑中，每个无线接入点的参 数设置都必须达到一致才能确保该无线网络是无缝连接的，比如：每个无线接 入点的SSID和加密配置都必须时刻保持一致才能保证整个无线网络的漫游。

现有Wi-Fi漫游网络构建方案存在以下问题：

1.网络拓扑搭建麻烦。在很多应用场景下都会出现布线困难，有的甚至需 要进行局部的重新装修；

2.配置复杂麻烦。虽然现在Wi-Fi应用已经很广泛了，但是对于普通用户 而言，通常是很难弄清楚那些无线参数到底是什么意思。而且通常是需要依次 配置所有的无线接入点，操作繁琐且容易出错。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述网络拓扑搭建麻烦、 接入点的配置操作繁琐且易出错的缺陷，提供一种基于电力线的无线漫游网络 的组建方法及系统，网络拓扑搭建简单、接入点的配置简单且不易出错。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构建一种基于电力线的无线 漫游网络的组建方法，无线漫游网络的覆盖区域内设置有HyFi无线路由器和 至少一个HyFi无线接入点，所述无线漫游网络的组建方法包括：

（A）.HyFi无线路由器和HyFi无线接入点分别接收PLC安全网络功能 开启信号；

（B）.HyFi无线接入点在电力线上搜寻HyFi无线路由器，以与HyFi无 线路由器建立连接；

（C）.HyFi无线接入点通过电力线向HyFi无线路由器请求提供配置信息；

（D）.HyFi无线路由器通过电力线向HyFi无线接入点提供配置信息；

（E）.HyFi无线接入点应用所接收的配置信息，以组建无线漫游网络。

在本发明所述的基于电力线的无线漫游网络的组建方法中，所述步骤（A） 还包括：

HyFi无线路由器和HyFi无线接入点分别接收注册开启信号，且HyFi无 线路由器和接入点分别生成随机数；

在所述步骤（B）和所述步骤（C）之间，还包括：

（F）.HyFi无线路由器与HyFi无线接入点互相发送各自的随机数、MAC 地址和预设的字符串；

（G）.HyFi无线路由器与HyFi无线接入点分别根据双方的随机数、MAC 地址和预设的字符串按照预设的算法生成注册码；

所述步骤（C）还包括：

HyFi无线接入点在向HyFi无线路由器请求提供配置信息时，还向HyFi 无线路由器发送HyFi无线接入点所生成的注册码；

所述步骤（C）和步骤（D）之间还包括：

（H）.HyFi无线路由器验证其所生成的注册码与所接收的注册码是否匹 配，若是，则执行步骤（D）。

在本发明所述的基于电力线的无线漫游网络的组建方法中，在所述步骤 （E）之后，还包括：

（I）.对HyFi无线路由器和至少一个HyFi无线接入点的配置信息进行同 步。

在本发明所述的基于电力线的无线漫游网络的组建方法中，所述配置信息 包括版本号，其中，HyFi无线接入点的配置信息的初始版本号为0，HyFi无 线路由器的配置信息的初始版本号为1，且HyFi无线路由器的配置信息每修 改一次，其版本号加1，所述步骤（I）包括：

（I1）.HyFi无线路由器定期广播版本报文，所述版本报文包括HyFi无线 路由器的最新的配置信息的版本号；

（I2）.HyFi无线接入点在电力线上监听HyFi无线路由器的版本报文，并 判断HyFi无线路由器的配置信息的版本号是否更新，若是，则执行下一个步 骤；

（I3）.HyFi无线接入点向HyFi无线路由器发送更新请求报文，所述更 新请求报文包括HyFi无线接入点的配置信息的当前版本号；

（I4）.HyFi无线路由器接收HyFi无线接入点所发送的更新请求报文，并 向HyFi无线接入点发送最新的配置信息，以使HyFi无线接入点的配置更新。

在本发明所述的基于电力线的无线漫游网络的组建方法中，在所述步骤 （I3）中，所述更新请求报文还包括HyFi无线接入点的注册码；

所述步骤（I4）包括：

（I41）.HyFi无线路由器接收HyFi无线接入点所发送的更新请求报文；

（I42）.HyFi无线路由器验证其所生成的注册码与所接收的注册码是否匹 配，若是，则执行下一个步骤；若否，则向HyFi无线接入点发送拒绝服务报 文；

（I43）.HyFi无线路由器检验HyFi无线接入点的配置信息的当前版本号 是否是最新，若否，则执行下一个步骤；若是，则向HyFi无线接入点发送确 认报文，无需更新；

（I44）.HyFi无线路由器向HyFi无线接入点发送最新的配置信息，以使 HyFi无线接入点的配置更新。

在本发明所述的基于电力线的无线漫游网络的组建方法中，HyFi无线路 由器保存有最新配置信息及其与次新配置信息的差别配置信息；而且，

在所述步骤（I43）和步骤（I44）之间，还包括：

（I45）.HyFi无线路由器检验HyFi无线接入点的配置信息的当前版本号 是否与HyFi无线路由器的配置信息的当前版本号差1，若是，则执行步骤 （I46）；若否，则执行步骤（I44）；

（I46）.HyFi无线路由器向HyFi无线接入点发送差别配置信息，以使 HyFi无线接入点的配置更新。

在本发明所述的基于电力线的无线漫游网络的组建方法中，所述步骤（I2） 包括：

（I21）.HyFi无线接入点在电力线上监听HyFi无线路由器的版本报文；

（I22）.HyFi无线接入点判断发送该版本报文的HyFi无线路由器的MAC 地址是否正确，若是，则执行步骤（I23）；若否，则丢弃该版本报文；

（I23）.HyFi无线接入点判断HyFi无线路由器的配置信息的版本号是否 更新，若是，则执行步骤（I3）；若否，则执行步骤（I1）。

在本发明所述的基于电力线的无线漫游网络的组建方法中，在所述步骤 （I3）中，在预设的时间间隔内选择一个随机时间点向HyFi无线路由器发送 更新请求报文。

在本发明所述的基于电力线的无线漫游网络的组建方法中，在所述步骤 （E）之后，还包括：

（J）.HyFi无线路由器监控各个HyFi无线接入点的流量和所使用的无线 信道，并根据监控信息调节HyFi无线接入点的无线信道。

在本发明所述的基于电力线的无线漫游网络的组建方法中，在所述步骤 （A）中，

HyFi无线路由器和HyFi无线接入点分别通过各自的注册键同时接收PLC 安全网络功能开启信号和注册开启信号。

本发明还构造一种基于电力线的无线漫游网络的组建系统，包括HyFi无 线路由器和至少一个HyFi无线接入点，而且，所述HyFi无线路由器和所述 HyFi无线接入点分别包括相连接的Wi-Fi模块、PLC模块和控制模块，所述 HyFi无线路由器的Wi-Fi模块还包括WAN接口；其中，

在组建无线漫游网络时，HyFi无线路由器和HyFi无线接入点的控制模块 分别接收PLC安全网络功能开启信号；HyFi无线接入点的PLC模块在各自的 控制模块的控制下，在电力线上搜寻HyFi无线路由器，以与HyFi无线路由 器建立连接；HyFi无线接入点的PLC模块在其控制模块的控制下，通过电力 线向HyFi无线路由器请求提供配置信息；HyFi无线路由器的PLC模块在其 控制模块的控制下，通过电力线向HyFi无线接入点提供配置信息；HyFi无线 接入点的控制模块通过其PLC模块接收所述配置信息并应用所述配置信息， 以组建无线漫游网络。

在本发明所述的基于电力线的无线漫游网络的组建系统中，所述HyFi无 线路由器和所述HyFi无线接入点还分别包括与各自的控制模块相连接的注册 键，所述注册键用于同时接收PLC安全网络功能开启信号和注册开启信号， 并将所接收的信号发送至相应的控制模块。

实施本发明的技术方案，通过可靠的PLC通信链路来传递无线配置信息， 使得无线配置信息传递的非常安全、可靠，解决了现有技术中布线困难的缺陷， 而且，无需用户依次配置所有的接入点，操作简单且不易出错。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有技术的无线漫游网络拓扑的示意图；

图2A是本发明HyFi无线路由器实施例一的逻辑图；

图2B是本发明HyFi无线接入点实施例一的逻辑图；

图3是一种常见的家居户型图；

图4A是本发明HyFi无线路由器实施例二的逻辑图；

图4B是本发明HyFi无线接入点实施例二的逻辑图；

图5是本发明基于电力线的无线漫游网络的组建方法实施例一的流程图；

图6是本发明基于电力线的无线漫游网络的组建方法实施例二的流程图；

图7是本发明基于电力线的无线漫游网络的组建方法实施例三的流程图；

图8是图7中步骤（I）实施例一的流程图；

图9是图8中步骤（I4）实施例一的流程图；

图10是图8中步骤（I4）实施例二的流程图

图11是图8中步骤（I2）实施例一的流程图。

具体实施方式

为解决Wi-Fi信号穿墙难、覆盖范围有限、Wi-Fi配置复杂等问题。本技 术方案中使用以下两种产品形态来组建无线漫游网络：HyFi无线路由器（以 下简称路由器）、HyFi无线接入点（以下简称接入点）。HyFi（全称：HyBrid  Wi-Fi）是指同一产品同时具有“有线（电力线）”和“无线”两种技术，以“有 线”为主干，“无线”作接入，即，终端（PC、Phone、PAD）和路由器/接入 点之间的通信采用无线Wi-Fi方式，而路由器和接入点之间的通信采用电力线 PLC方式，这样可使得产品兼具有线的稳定性和无线的便捷性。

下面结合图2A和图2B说明本发明的路由器和接入点的逻辑结构，路由 器包括相连接的控制模块11、PLC模块12和Wi-Fi模块13；接入点包括相连 接的控制模块21、PLC模块22和Wi-Fi模块23。路由器和接入点所不同的仅 是：路由器的Wi-Fi模块13包括WAN接口。路由器的Wi-Fi模块13接入点 的Wi-Fi模块23可包括LAN接口也可不包括LAN接口。关于路由器的PLC 模块12和接入点的PLC模块22，其符合IEEE1901和Home Plug AV协议， 集成了符合10/100802.3az的以太网PHY，还包含了电力线信号的模数转换与 数模转换以及电力线信号的可控增益的模拟前端。关于路由器的Wi-Fi模块13 和接入点的Wi-Fi模块23，其是一个基于VxWorks架构的无线局域网的接入 点和路由器的平台，该平台遵循IEEE802.11b/g/n无线通讯标准，采用IEEE 802.11n的无线MIMO技术，最高支持150Mbps的无线速率。而且，在路由器 （或接入点）中，PLC模块12（或22）与Wi-Fi模块13（或23）之间通过阻 容耦合的方式将两个10/100M的以太网PHY连接起来，用于两模块之间数据 交换；Wi-Fi模块13（或23）通过模拟前端和天线接受和发送无线信号。

在使用上述路由器和接入点组建漫游网络时，路由器和接入点的控制模块 11、21分别接收PLC安全网络功能开启信号；接入点的PLC模块22在控制 模块21的控制下，在电力线上搜寻路由器，以与路由器建立连接；接入点的 PLC模块22在其控制模块21的控制下，通过电力线向路由器请求提供配置信 息；路由器的PLC模块12在其控制模块11的控制下，通过电力线向接入点 提供配置信息；接入点的控制模块21通过其PLC模块22接收配置信息并应 用所述配置信息，以组建无线漫游网络。

在实际应用中，例如在图3所示的常见家居户型中，由于混凝土墙会给 Wi-Fi信号带来非常大的衰减，因此通常很难在其中某个地方放置一个接入点 就能够很好的覆盖所有的上网点，如果布置多个接入点，那么需要进行网络布 线来连接这些接入点，而且要让这多个接入点形成无线漫游网络，用户还必须 一一设置每个接入点（当有多个接入点时）的配置参数，而且要保证这多个接 入点无线配置参数是一致的。但是，使用本技术方案的HyFi产品，只需要在 布置点1和布置点2分别插入路由器和接入点（也可以是多个接入点），在开 启PLC安全网络功能后，路由器就可将配置信息发送给每个接入点，这样就 可以构建一个漫游网络来覆盖整个区域。另外，需说明的是，可以根据需要覆 盖面积和户型的具体情况灵活选择扩展器的个数和布置方案。因此，实施该技 术方案，通过可靠的PLC通信链路来传递无线配置信息，使得无线配置信息 传递的非常安全、可靠，解决了现有技术中布线困难的缺陷，而且，无需用户 依次配置所有的接入点，操作简单且不易出错。

图4A、4B分别是本发明路由器、接入点实施例二的逻辑图，该实施例相 比图2A、2B所示的实施例，所不同的仅是，路由器还包括注册键14和电源 模块15，而且，注册键14与控制模块11相连，电源模块15的输入端连接电 源线，电源模块15的输出端与控制模块11、PLC模块12和Wi-Fi模块13相 连。接入点还包括注册键24和电源模块25，而且，注册键24与控制模块21 相连，电源模块25的输入端连接电源线，电源模块25的输出端与控制模块 21、PLC模块22和Wi-Fi模块23相连。在路由器（或接入点）中，注册键 14（或24）用于同时接收PLC安全网络功能开启信号和注册开启信号，并将 所接收的信号发送至相应的控制模块11（或21）。电源模块15（或25）包含 了反激式AC-DC电源和DC-DC电源，该电源模块具有高效率，低噪声，小 型化等特点，且该电源模块15（或25）将市电转化为3.3V的直流电源，为控 制模块11（或21）、PLC模块12（或22）、Wi-Fi模块13（或23）供电。

图5是本发明基于电力线的无线漫游网络的组建方法实施例一的流程图， 该组建方法包括：

（A）.路由器和接入点分别接收PLC安全网络功能开启信号；

（B）.接入点在电力线上搜寻路由器，以与路由器建立连接；

（C）.接入点通过电力线向路由器请求提供配置信息；

（D）.路由器通过电力线向接入点提供配置信息；

（E）.接入点应用所接收的配置信息，以组建无线漫游网络。

图6是本发明基于电力线的无线漫游网络的组建方法实施例二的流程图， 该组建方法相比图5所示的实施例，所不同的仅仅是，在开启PLC安全网络 功能时，同时也开启注册流程，在路由器向接入点发送配置信息前，先判断请 求接入点是否已向路由器注册过，只有向路由器注册过的接入点才允许接收路 由器的配置信息，以保证注册的唯一性。该实施例的具体组建方法的流程为： 路由器和接入点分别接收PLC安全网络功能开启信号和注册开启信号，并生 成各自的随机数，优选地，路由器和接入点可分别通过各自的注册键接收PLC 安全网络功能开启信号和注册开启信号，该注册键可实现开启PLC安全网络 功能和注册功能的复用。另外，随机数可用来标识注册码的唯一性。而且，在 注册过程中会产生随机的Home PlugAV网络名，这个网络名是不可破解的， 同时由于PLC链路上的通信采用了128bit AES加密算法，因此无线配置参数 的传递是非常安全、可靠的。然后，接入点开始在电力线上搜寻路由器，同时， 路由器开始判断搜寻请求是否到来，直到路由器收到搜寻请求，并向接入点回 复告知路由器存在，此时，接入点判断搜寻成功，开始向路由器发起建立连接 请求，路由器接收接入点的连接请求，路由器和接入点便建立了连接关系。接 着，接入点向路由器发送自己的随机数、MAC地址和预设的字符串，同时， 路由器也向接入点发送自己的随机数、MAC地址和预设的字符串，在此需说 明的是，MAC地址是用来唯一标识网络设备的，预设的字符串是用来标识本 技术方案的，即双方通信的协议标识。在路由器和接入点分别接收到对方的随 机数、MAC地址和预设的字符串后，根据双方的随机数、MAC地址和预设的 字符串按照预设的算法生成注册码，优选地，使用PRF-512算法来生成注册 码，其算法的伪代码描述如下：

其中，MAC为路由器的MAC地址和接入点的MAC地址位异或后的结 果；Random Number为路由器的随机数和接入点的随机数位按位异或的结果； HMAC-SHA-1是基于SHA1的HMAC算法，L(R,0,512)是获取R的低512bit 的值。通过PRF-512算法得出的注册L码既可以保证注册码的唯一性，又可 以确保注册码的安全。

在路由器和接入点分别生成各自的注册码后，接入点以其注册码向路由器 请求提供配置信息，路由器在收到请求后，开始验证自己的注册码和所接收的 接入点的注册码是否匹配，若匹配，说明该接入点向该路由器注册过，则可向 该接入点发送配置信息。接入点在接收到配置信息后，应用该配置信息。在此 需说明的是，以上只说明了路由器向一个接入点推送配置信息的流程，应当理 解，该无线漫游网络覆盖区域的其它接入点也可通过相同的方式获得配置信 息，这样，无线漫游网络就可以搭建成功。在该实施例中，结合了随机数、 MAC地址、随机数生成的注册码，确保了注册码的唯一性、可靠性。

图7是本发明基于电力线的无线漫游网络的组建方法实施例三的流程图， 该实施例相比图5所示的实施例，所不同的仅是在步骤E之后，还包括步骤I： 对路由器和至少一个接入点的配置信息进行同步，这样可解决路由器对所有接 入点的动态优化问题。另外，路由器监控各个接入点的流量和所使用的无线信 道，并根据监控信息调节接入点的无线信道，这样可解决路由器对所有接入点 的统一管理。

图8是图7中步骤（I）实施例一的流程图，首先说明的是，配置信息包 括版本号，其中，接入点的配置信息的初始版本号为0，路由器的配置信息的 初始版本号为1，且路由器的配置信息每修改一次，其版本号加1。在该实施 例中，步骤（I）可具体包括：

（I1）.路由器定期广播版本报文，所述版本报文包括路由器的最新的配 置信息的版本号；

（I2）.接入点在电力线上监听路由器的版本报文，并判断路由器的配置 信息的版本号是否更新，若是，则执行下一个步骤；若否，则执行步骤（I1）；

（I3）.接入点向路由器发送更新请求报文，更新请求报文包括接入点的 配置信息的当前版本号，优选地，接入点在预设的时间间隔内选择一个随机时 间点向路由器发送更新请求报文，这样可防止同一时间多个接入点同时发起请 求，从而给路由器造成瞬时压力；

（I4）.路由器接收接入点所发送的更新请求报文，并向接入点发送最新 的配置信息，以使接入点的配置更新。

图9是图8中步骤（I4）实施例一的流程图，首先说明是，在接入点向路 由器发送更新请求报文时，更新请求报文除包括接入点的配置信息的当前版本 号外，还包括接入点的注册码，而且步骤（I4）可具体包括：

（I41）.路由器接收接入点所发送的更新请求报文；

（I42）.路由器验证其所生成的注册码与所接收的注册码是否匹配，若是， 则执行下一个步骤；若否，则向接入点发送拒绝服务报文；

（I43）.路由器检验接入点的配置信息的当前版本号是否是最新，若否， 则执行下一个步骤；若是，则向接入点发送确认报文，无需更新；

（I44）.路由器向接入点发送最新的配置信息，以使接入点的配置更新。

图10是图8中步骤（I4）实施例二的流程图，该实施例相比图9所示的 步骤（I4），所不同的仅仅是，路由器保存有最新配置信息及其与次新配置信 息的差别配置信息，而且，在步骤（I43）和步骤（I44）之间还包括：

（I45）.路由器检验接入点的配置信息的当前版本号是否与路由器的配置 信息的当前版本号差1，若是，则执行步骤（I46）；若否，则执行步骤（I44）；

（I46）.路由器向接入点发送差别配置信息，以使接入点的配置更新。这 样，可减少大部分不必要的流量。

图11是图8中步骤（I2）实施例一的流程图，该步骤（I2）具体包括：

（I21）.HyFi无线接入点在电力线上监听HyFi无线路由器的版本报文；

（I22）.HyFi无线接入点判断发送该版本报文的HyFi无线路由器的MAC 地址是否正确，若是，则执行步骤（I23）；若否，则丢弃该版本报文；

（I23）.HyFi无线接入点判断HyFi无线路由器的配置信息的版本号是否 更新，若是，执行步骤（I3）；若否，则执行步骤（I1）。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领 域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范 围之内。