新技術(shù)：ZeroLink技術(shù)在網(wǎng)絡(luò )攝像機上的應用

隨著(zhù)智能家居，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，傳統網(wǎng)絡(luò )攝像機廠(chǎng)家的目光不約而同地聚焦到家庭視頻監控領(lǐng)域，并且為之增加云存儲，大數據，智能控制等新新概念。聯(lián)想、佳能、?？?、大華等巨頭的加入，家庭視頻監控即將爆發(fā)。

　　傳統網(wǎng)絡(luò )攝像機產(chǎn)品形態(tài)已經(jīng)趨于成熟，百萬(wàn)高清級已經(jīng)基本普及，低照度，智能分析，P2P功能也基本進(jìn)入主流規格清單中。這些規格都被移植到家庭視頻監控產(chǎn)品。從發(fā)展的趨勢看，家庭視頻監控產(chǎn)品的也有其獨特發(fā)展方向，結合目前的產(chǎn)品看，主要有2點(diǎn)：接入網(wǎng)絡(luò )都采用無(wú)線(xiàn)WiFi而非傳統有線(xiàn)連接;追求用戶(hù)體驗，簡(jiǎn)單易用。

　　家庭視頻監控簡(jiǎn)單易用的一個(gè)重要內容是：如何連接網(wǎng)絡(luò )攝像機產(chǎn)品加入網(wǎng)絡(luò )?，F有的產(chǎn)品，聯(lián)想看家寶仍然采用傳統通過(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )配置無(wú)線(xiàn)WiFi;?？低暤腃2和大華KW12W則通用都采用了WPS技術(shù);視頻監控新貴Dropcam則選擇了不惜成本的增加了藍牙輔助實(shí)現;也有廠(chǎng)家采取AP/STA切換工作狀態(tài)的方法;

　　本文將討論一個(gè)更加簡(jiǎn)便的方法：ZeroLink技術(shù)。無(wú)須額外增加設備，無(wú)須切換WiFi工作狀態(tài)，利用網(wǎng)絡(luò )攝像機本身自帶的WiFi，結合ios或者android客戶(hù)端軟件，直接連接網(wǎng)絡(luò )。ZeroLink技術(shù)可以支持一次性配置一臺或者多臺網(wǎng)絡(luò )攝像機。

　　一、 ZeroLink技術(shù)背景

　　傳統網(wǎng)絡(luò )攝像機產(chǎn)品連接網(wǎng)絡(luò )的主要是通過(guò)有線(xiàn)連接，如圖一。在家庭視頻監控領(lǐng)域，更多的產(chǎn)品是帶無(wú)線(xiàn)WiFi連接功能。要促使無(wú)線(xiàn)WiFi連接到家庭路由器無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò )，需要輸入WiFi的SSID，密碼，加密模式。如何向網(wǎng)絡(luò )攝像機產(chǎn)品輸入這些信息呢，摘要部分提到了聯(lián)想，?？?，Dropcam采用的技術(shù)。但是這些技術(shù)仍然不夠簡(jiǎn)潔完美，要么用戶(hù)操作復雜，要么增加了硬件成本。

　　如果能在WiFi連接路由器之前，通過(guò)某些管道，網(wǎng)絡(luò )攝像機的WiFi就能獲取到待連接的路由器SSID，密碼等信息，然后自行連接到路由器。這樣就能既不增加硬件成本支出，又能使用戶(hù)操作簡(jiǎn)單化，兩全其美。

　　作者在經(jīng)過(guò)對802.11網(wǎng)絡(luò )協(xié)議深入分析后，找到了這種管道，在網(wǎng)絡(luò )攝像機的WiFi未連接路由器之前，就能接收到待連接的路由器SSID，密碼等信息，我們將這種技術(shù)稱(chēng)為ZeroLink技術(shù)。

　　通過(guò)ZeroLink技術(shù)實(shí)現網(wǎng)絡(luò )攝像機連接的系統構成如圖二。將支持一臺或者多臺ZeroLink網(wǎng)絡(luò )攝像機通電，置于待連接的WiFi路由器信號覆蓋范圍內，同時(shí)在一臺已經(jīng)連接到該WiFi路由器的智能手機或者電腦上運行ZeroLink客戶(hù)端，客戶(hù)端程序會(huì )促使WiFi信號覆蓋范圍內的所有ZeroLink網(wǎng)絡(luò )攝像機連自動(dòng)接該路由器網(wǎng)絡(luò )。用戶(hù)只需要刷新搜索列表，查看接入網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)絡(luò )攝像機具體信息，包括IP地址等。

　　ZeroLink技術(shù)給用戶(hù)提供了一種簡(jiǎn)潔的配置網(wǎng)絡(luò )攝像機的方式。使用ZeroLink技術(shù)網(wǎng)絡(luò )攝像機的用戶(hù)不需要首先連接到無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò )，即可實(shí)現對攝像機的控制。

　　圖1 傳統網(wǎng)絡(luò )攝像機網(wǎng)絡(luò )組成(來(lái)源聯(lián)想官方網(wǎng)站)

圖2 ZeroLink技術(shù)完整系統構成

　　二、 ZeroLink技術(shù)簡(jiǎn)介

　　ZeroLink技術(shù)網(wǎng)絡(luò )攝像機要求網(wǎng)絡(luò )攝像機必須帶WiFi功能。因為其具體的實(shí)現依賴(lài)WiFi無(wú)線(xiàn)廣播功能和WiFi偵聽(tīng)功能。

　　由于網(wǎng)絡(luò )攝像機事先對待連接的用戶(hù)路由器的名稱(chēng)(SSID)、加密類(lèi)型、秘鑰、信道等等情況一無(wú)所知，實(shí)現連接路由器的操作的前必然需要通過(guò)某些渠道內獲取到這些信息，然后再實(shí)現連接路由器。

　　這里就要用到WiFi偵聽(tīng)功能，WiFi的工作模式除了一般經(jīng)常接觸到作為AP(路由器)和作為STA(客戶(hù)端)之外，還有一種偵聽(tīng)模式，在該模式下，WIFI內接收到其信號范圍內所有無(wú)線(xiàn)數據信號。比如在某無(wú)線(xiàn)環(huán)境下，有路由器AP1,AP2..AP13，且AP1—AP13分別工作在WiFi的1-13頻道。有一個(gè)帶WiFi的網(wǎng)絡(luò )攝像機 L0工作在偵聽(tīng)模式，L0分別循環(huán)工作在1-13信道。

　　在偵聽(tīng)狀態(tài)下，工作在某個(gè)信道時(shí)，L0將能偵聽(tīng)到該信道下AP的所有無(wú)線(xiàn)數據幀。802.11協(xié)議族將無(wú)線(xiàn)數據分為數據幀，管理幀，控制幀。其中數據幀的作用是用來(lái)攜帶高層次的數據(如IP數據包，ISO7層協(xié)議)，它負責傳輸業(yè)務(wù)數據。在WiFi通訊環(huán)境中，偵聽(tīng)到的這些數據是被加密的，直接破解并不現實(shí)。但是我們仍然能從這些加密過(guò)的數據幀找出很多可以利用的信息，比如源和目的MAC地址，還有一種信息就是數據幀的長(cháng)度。WiFi的具體加密方法將影響數據幀的長(cháng)度，但是加密后的數據幀長(cháng)度和原始數據長(cháng)度的關(guān)系是恒定線(xiàn)性關(guān)系，比如原始數據長(cháng)度是n，加密后數據幀長(cháng)度是n+x，這個(gè)x是個(gè)恒定值。所以我們可以將WiFi的SSID，密碼等信息編碼成長(cháng)度相關(guān)的數據包，則有可能避免需要解密數據，結合其他一些特征，從而從加密數據幀長(cháng)度信息中提取WiFi的SSID和密碼。

　　WiFi的SSID和密碼還需要一個(gè)發(fā)送方，ZeroLink客戶(hù)端完成這一工作，可以運行在ios/android手機，平板，或者電腦上，只要該設備帶有WiFi功能即可。ZeroLink客戶(hù)端將需要傳輸的WiFi的SSID，密碼等信息通過(guò)UDP WIFI無(wú)線(xiàn)廣播包傳輸出去，無(wú)須關(guān)注接收端是否存在，并且是否正常接收到該數據。處于偵聽(tīng)狀態(tài)下的WiFi就能偵聽(tīng)到這些無(wú)線(xiàn)廣播包。

　　這就是ZeroLink的基本技術(shù)原理，涉及一些原因，在此文就不展開(kāi)說(shuō)明了。

　　三、 ZeroLink技術(shù)在網(wǎng)絡(luò )攝像機上的應用

　　將支持ZeroLink技術(shù)網(wǎng)絡(luò )攝像機的分為2種工作模式，未連接任何網(wǎng)絡(luò )或者連接網(wǎng)絡(luò )重復失敗后，進(jìn)入偵聽(tīng)狀態(tài)，將此模式稱(chēng)為ZeroLink模式。成功連接網(wǎng)絡(luò )時(shí)，稱(chēng)為正常工作模式。

　　ZeroLink技術(shù)網(wǎng)絡(luò )攝像機出廠(chǎng)默認為ZeroLink模式，首次使用時(shí)，用ZeroLink客戶(hù)端對其進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )配置;假如用戶(hù)需要將網(wǎng)絡(luò )攝像機重新連接到其他路由器下，則先關(guān)閉連接中的路由器，使網(wǎng)絡(luò )攝像機斷開(kāi)當前網(wǎng)絡(luò )連接，一段時(shí)間不能成功連接到網(wǎng)絡(luò )后，自動(dòng)切入ZeroLink工作模式，再次用ZeroLink客戶(hù)端對其進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )配置。

　　對于已經(jīng)安裝固定好網(wǎng)絡(luò )攝像機，無(wú)須拆卸，便可以輕松為其修改網(wǎng)絡(luò )連接。而且也不用擔心傳統方法的誤操作導致必須恢復出廠(chǎng)設置再配置的尷尬，輸入了錯誤的WiFi密碼等也不礙事，重新正確操作即可。

　　四、 ZeroLink技術(shù)客戶(hù)端

　　將網(wǎng)絡(luò )攝像機接上電源，ZeroLink技術(shù)客戶(hù)端可以在android，ios，linux等各種帶WiFi的平臺上實(shí)現。圖三是在android上實(shí)現的一個(gè)客戶(hù)端界面截圖。具體的操作步驟簡(jiǎn)單介紹如下：

　　預裝ZeroLink客戶(hù)端的Android手機已經(jīng)連接到路由器。

　　打開(kāi)ZeroLink客戶(hù)端程序，默認進(jìn)入ZeroLink配置界面，界面上會(huì )自動(dòng)顯示出已連上的路由器的SSID，當前路由器的加密認證模式。

　　圖3 Android平臺客戶(hù)端界面

　　如果路由器的加密認證模式為非Open的，則手動(dòng)的輸入路由器的密碼。

　　點(diǎn)擊Start按鈕，程序自動(dòng)重復廣播發(fā)送編碼后的路由器SSID，密碼，認證模式。

　　點(diǎn)擊Stop按鈕，停止發(fā)送。

　　點(diǎn)擊Scan按鈕，可以列表顯示被成功連接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )攝像機，可以顯示IP地址，信號強度等基礎信息。Start與Scan，可以同時(shí)操作。

　　五、 ZeroLink技術(shù)與其他技術(shù)對比

　　本節介紹采用ZeroLink技術(shù)和其他配置技術(shù)的詳細比較。從各種技術(shù)實(shí)現需要依賴(lài)的硬件，軟件，連接設備能力，誤操作后恢復能力，整機成本影響，用戶(hù)體驗，這幾個(gè)角度，進(jìn)行了詳細對比分析。

　　表1 各種連接方式特性對比

　　對比分析之后，我們不難得出結論:采用ZeroLink技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )攝像機，創(chuàng )造出完美用戶(hù)體驗的同時(shí)，操作極為簡(jiǎn)單方便，且并不帶來(lái)整機成本的增加，甚至還可以擯棄一些網(wǎng)絡(luò )攝像機傳統部件，比如有線(xiàn)網(wǎng)口，物理按鍵，為產(chǎn)品小型化創(chuàng )造更好的條件。一次性配置多臺設備的能力更是獨一無(wú)二。

　　六、 ZeroLink技術(shù)展望

　　為了突破網(wǎng)絡(luò )攝像機連接網(wǎng)絡(luò )不便這一一直以來(lái)的桎楛，行業(yè)從業(yè)者付出了諸多努力，特別是Dropcam，為了突破這一桎楛，不惜采用增加硬件部件的措施，先后設計出通過(guò)USB和藍牙模塊，幫助用戶(hù)快速為Dropcam連接網(wǎng)絡(luò )，創(chuàng )造出出色的用戶(hù)體驗。

　　ZeroLink技術(shù)基于同樣的理念：簡(jiǎn)化連接網(wǎng)絡(luò )操作，創(chuàng )造更好卓越的用戶(hù)體驗。作者致力于推廣ZeroLink技術(shù)的應用，特別是家用視頻監控應用，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò )攝像機產(chǎn)品發(fā)展。

　　目前ZeroLink技術(shù)已經(jīng)申請了專(zhuān)利。作者對期望在產(chǎn)品中應用這一技術(shù)的合作廠(chǎng)家持開(kāi)放態(tài)度，獲取具體的信息，可以聯(lián)系本文作者。

　七、 附錄：作者簡(jiǎn)介與聯(lián)絡(luò )方式

　　作者 江 勇

　　聯(lián)系電話(huà)： 13322923113

　　郵箱：1556631285@qq.com

　　作者 江勇

簡(jiǎn)介：2006年本科畢業(yè)于湖南吉首大學(xué)電子信息工程專(zhuān)業(yè)，隨后在深圳大學(xué)取得集成電路設計專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位。先后工作于深圳同為，深圳數字電視國家工程實(shí)驗室，專(zhuān)注于IPCAM，DVR等產(chǎn)品主控芯片研究和驅動(dòng)開(kāi)發(fā)?，F任深圳靈卡技術(shù)有限公司研發(fā)經(jīng)理。