新技術(shù)：ZeroLink技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)上的應(yīng)用

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

　　傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品形態(tài)已經(jīng)趨于成熟，百萬高清級已經(jīng)基本普及，低照度，智能分析，P2P功能也基本進(jìn)入主流規(guī)格清單中。這些規(guī)格都被移植到家庭視頻監(jiān)控產(chǎn)品。從發(fā)展的趨勢看，家庭視頻監(jiān)控產(chǎn)品的也有其獨(dú)特發(fā)展方向，結(jié)合目前的產(chǎn)品看，主要有2點(diǎn)：接入網(wǎng)絡(luò)都采用無線WiFi而非傳統(tǒng)有線連接;追求用戶體驗(yàn)，簡單易用。

　　家庭視頻監(jiān)控簡單易用的一個(gè)重要內(nèi)容是：如何連接網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品加入網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)有的產(chǎn)品，聯(lián)想看家寶仍然采用傳統(tǒng)通過有線網(wǎng)絡(luò)配置無線WiFi;海康威視的C2和大華KW12W則通用都采用了WPS技術(shù);視頻監(jiān)控新貴Dropcam則選擇了不惜成本的增加了藍(lán)牙輔助實(shí)現(xiàn);也有廠家采取AP/STA切換工作狀態(tài)的方法;

　　本文將討論一個(gè)更加簡便的方法：ZeroLink技術(shù)。無須額外增加設(shè)備，無須切換WiFi工作狀態(tài)，利用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)本身自帶的WiFi，結(jié)合ios或者android客戶端軟件，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(jī)。

　　一、 ZeroLink技術(shù)背景

　　傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品連接網(wǎng)絡(luò)的主要是通過有線連接，如圖一。在家庭視頻監(jiān)控領(lǐng)域，更多的產(chǎn)品是帶無線WiFi連接功能。要促使無線WiFi連接到家庭路由器無線局域網(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(jī)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)仍然不夠簡潔完美，要么用戶操作復(fù)雜，要么增加了硬件成本。

　　如果能在WiFi連接路由器之前，通過某些管道，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)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，又能使用戶操作簡單化，兩全其美。

　　作者在經(jīng)過對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(jī)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)稱為ZeroLink技術(shù)。

　　通過ZeroLink技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)連接的系統(tǒng)構(gòu)成如圖二。將支持一臺或者多臺ZeroLink網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)通電，置于待連接的WiFi路由器信號覆蓋范圍內(nèi)，同時(shí)在一臺已經(jīng)連接到該WiFi路由器的智能手機(jī)或者電腦上運(yùn)行ZeroLink客戶端，客戶端程序會促使WiFi信號覆蓋范圍內(nèi)的所有ZeroLink網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)連自動接該路由器網(wǎng)絡(luò)。用戶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(jī)具體信息，包括IP地址等。

　　ZeroLink技術(shù)給用戶提供了一種簡潔的配置網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的方式。使用ZeroLink技術(shù)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的用戶不需要首先連接到無線局域網(wǎng)絡(luò)，即可實(shí)現(xiàn)對攝像機(jī)的控制。

　　圖1 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成(來源聯(lián)想官方網(wǎng)站)

圖2 ZeroLink技術(shù)完整系統(tǒng)構(gòu)成

　　二、 ZeroLink技術(shù)簡介

　　ZeroLink技術(shù)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)要求網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)必須帶WiFi功能。因?yàn)槠渚唧w的實(shí)現(xiàn)依賴WiFi無線廣播功能和WiFi偵聽功能。

　　由于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)事先對待連接的用戶路由器的名稱(SSID)、加密類型、秘鑰、信道等等情況一無所知，實(shí)現(xiàn)連接路由器的操作的前必然需要通過某些渠道內(nèi)獲取到這些信息，然后再實(shí)現(xiàn)連接路由器。

　　這里就要用到WiFi偵聽功能，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(客戶端)之外，還有一種偵聽模式，在該模式下，WIFI內(nèi)接收到其信號范圍內(nèi)所有無線數(shù)據(jù)信號。比如在某無線環(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(jī) L0工作在偵聽模式，L0分別循環(huán)工作在1-13信道。

　　在偵聽狀態(tài)下，工作在某個(gè)信道時(shí)，L0將能偵聽到該信道下AP的所有無線數(shù)據(jù)幀。802.11協(xié)議族將無線數(shù)據(jù)分為數(shù)據(jù)幀，管理幀，控制幀。其中數(shù)據(jù)幀的作用是用來攜帶高層次的數(shù)據(jù)(如IP數(shù)據(jù)包，ISO7層協(xié)議)，它負(fù)責(zé)傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。在WiFi通訊環(huán)境中，偵聽到的這些數(shù)據(jù)是被加密的，直接破解并不現(xiàn)實(shí)。但是我們?nèi)匀荒軓倪@些加密過的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)幀的長度。WiFi的具體加密方法將影響數(shù)據(jù)幀的長度，但是加密后的數(shù)據(jù)幀長度和原始數(shù)據(jù)長度的關(guān)系是恒定線性關(guān)系，比如原始數(shù)據(jù)長度是n，加密后數(shù)據(jù)幀長度是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度相關(guān)的數(shù)據(jù)包，則有可能避免需要解密數(shù)據(jù)，結(jié)合其他一些特征，從而從加密數(shù)據(jù)幀長度信息中提取WiFi的SSID和密碼。

　　WiFi的SSID和密碼還需要一個(gè)發(fā)送方，ZeroLink客戶端完成這一工作，可以運(yùn)行在ios/android手機(jī)，平板，或者電腦上，只要該設(shè)備帶有WiFi功能即可。ZeroLink客戶端將需要傳輸?shù)腤iFi的SSID，密碼等信息通過UDP WIFI無線廣播包傳輸出去，無須關(guān)注接收端是否存在，并且是否正常接收到該數(shù)據(jù)。處于偵聽狀態(tài)下的WiFi就能偵聽到這些無線廣播包。

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

　　三、 ZeroLink技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)上的應(yīng)用

　　將支持ZeroLink技術(shù)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)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(fù)失敗后，進(jìn)入偵聽狀態(tài)，將此模式稱為ZeroLink模式。成功連接網(wǎng)絡(luò)時(shí)，稱為正常工作模式。

　　ZeroLink技術(shù)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)出廠默認(rèn)為ZeroLink模式，首次使用時(shí)，用ZeroLink客戶端對其進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置;假如用戶需要將網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)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(jī)斷開當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)連接，一段時(shí)間不能成功連接到網(wǎng)絡(luò)后，自動切入ZeroLink工作模式，再次用ZeroLink客戶端對其進(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(jī)，無須拆卸，便可以輕松為其修改網(wǎng)絡(luò)連接。而且也不用擔(dān)心傳統(tǒng)方法的誤操作導(dǎo)致必須恢復(fù)出廠設(shè)置再配置的尷尬，輸入了錯(cuò)誤的WiFi密碼等也不礙事，重新正確操作即可。

　　四、 ZeroLink技術(shù)客戶端

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

　　預(yù)裝ZeroLink客戶端的Android手機(jī)已經(jīng)連接到路由器。

　　打開ZeroLink客戶端程序，默認(rèn)進(jìn)入ZeroLink配置界面，界面上會自動顯示出已連上的路由器的SSID，當(dāng)前路由器的加密認(rèn)證模式。

　　圖3 Android平臺客戶端界面

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

　　點(diǎn)擊Start按鈕，程序自動重復(fù)廣播發(fā)送編碼后的路由器SSID，密碼，認(rèn)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(jī)，可以顯示IP地址，信號強(qiáng)度等基礎(chǔ)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(jié)介紹采用ZeroLink技術(shù)和其他配置技術(shù)的詳細(xì)比較。從各種技術(shù)實(shí)現(xiàn)需要依賴的硬件，軟件，連接設(shè)備能力，誤操作后恢復(fù)能力，整機(jī)成本影響，用戶體驗(yàn)，這幾個(gè)角度，進(jìn)行了詳細(xì)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(jié)論:采用ZeroLink技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，創(chuàng)造出完美用戶體驗(yàn)的同時(shí)，操作極為簡單方便，且并不帶來整機(jī)成本的增加，甚至還可以擯棄一些網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)傳統(tǒng)部件，比如有線網(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(shè)備的能力更是獨(dú)一無二。

　　六、 ZeroLink技術(shù)展望

　　為了突破網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)連接網(wǎng)絡(luò)不便這一一直以來的桎楛，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(shè)計(jì)出通過USB和藍(lán)牙模塊，幫助用戶快速為Dropcam連接網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)造出出色的用戶體驗(yàn)。

　　ZeroLink技術(shù)基于同樣的理念：簡化連接網(wǎng)絡(luò)操作，創(chuàng)造更好卓越的用戶體驗(yàn)。作者致力于推廣ZeroLink技術(shù)的應(yīng)用，特別是家用視頻監(jiān)控應(yīng)用，推動網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品發(fā)展。

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

　七、 附錄：作者簡介與聯(lián)絡(luò)方式

　　作者 江 勇

　　聯(lián)系電話： 13322923113

　　郵箱：1556631285@qq.com

　　作者 江勇

簡介：2006年本科畢業(yè)于湖南吉首大學(xué)電子信息工程專業(yè)，隨后在深圳大學(xué)取得集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)碩士學(xué)位。先后工作于深圳同為，深圳數(shù)字電視國家工程實(shí)驗(yàn)室，專注于IPCAM，DVR等產(chǎn)品主控芯片研究和驅(qū)動開發(fā)。現(xiàn)任深圳靈卡技術(shù)有限公司研發(fā)經(jīng)理。