基于Wi‑FiAware协议的互连方法及系统与流程

本发明涉及物联网组网
技术领域：
，尤其涉及一种基于Wi-FiAware协议的互连方法及系统。
背景技术：
：现如今，随着智慧家庭的概念越来越深入，出现在家庭里的智能设备也越来越多，比如智能手机、平板、PC、智能电视、智能空调、智能冰箱、智能洗衣机、无线打印机、无线音箱等。这些智能家居基本上配有Wi-Fi和蓝牙功能。与此同时，家庭物联网的概念也逐渐兴起，比较常见的物联网组网方案是利用路由器或者网关来作为物联网的中心设备，众多智能家居通过Wi-Fi网络加入这个物联网，但这种方案有一个缺点，一旦物联网的中心设备离开网络或者无法工作时，整个物联网就会出现瘫痪状态。因此现有技术中的物联网工作依赖于中心设备，若中心设备出现问题，则物联网不再有效。因此，现有技术还有待于改进和发展。技术实现要素：鉴于现有技术的不足，本发明目的在于提供一种基于Wi-FiAware协议的互连方法及系统，旨在解决现有技术中的物联网工作依赖于中心设备，若中心设备出现问题，则物联网不再有效的技术问题。本发明的技术方案如下：一种基于Wi-FiAware协议的互连方法，其中，方法包括步骤：A、NAN群组中的主设备通过Wi-FiAware协议在发送窗口之外发送发现信标帧，发现周边的设备，周边的设备根据发现信标帧加入NAN群组；B、NAN群组中的主设备或非主同步设备在发送窗口内发送同步信标帧，同步整个NAN群组中的设备的时钟；C、NAN群组中的设备通过服务发现帧获取其他设备的上层应用信息，在设备本地生成NAN群组设备应用统计表，NAN群组设备组网完成；D、NAN群组中的两个或以上的设备通过查找NAN群组设备应用统计表，启动上层应用。所述的基于Wi-FiAware协议的互连方法，其中，所述步骤C具体包括步骤：C1、NAN群组的设备通过发布服务发现帧广播设备本身的上层应用信息；C2、NAN群组的设备通过订阅NAN群组中的其他设备的服务发现帧获取其他设备的上层应用信息；C3、NAN群组的设备根据本身的上层应用信息以及其他设备的上层应用信息，在本地生成NAN群组设备应用统计表，NAN群组设备组网完成。所述的基于Wi-FiAware协议的互连方法，其中，所述D具体包括步骤：D1、NAN群组的第一设备通过查找NAN群组设备应用统计表，查找到第二设备；D2、第一设备对第二设备发起连接请求，第一设备和第二设备启动上层应用。所述的基于Wi-FiAware协议的互连方法，其中，所述步骤D之后还包括步骤：E、当检测到NAN群组中的主设备离开群组时，非主同步设备和非主非同步设备根据等级高低竞选后成为新的主设备。上述任一项所述的基于Wi-FiAware协议的互连方法，其中，所述服务发现帧的属性具体为服务描述属性和制造商特定属性。一种基于Wi-FiAware协议的互连系统，其中，系统包括：设备发现模块，用于NAN群组中的主设备通过Wi-FiAware协议在发送窗口之外发送发现信标帧，发现周边的设备，周边的设备根据发现信标帧加入NAN群组；同步模块，用于NAN群组中的主设备或非主同步设备在发送窗口内发送同步信标帧，同步整个NAN群组中的设备的时钟；组网模块，用于NAN群组中的设备通过服务发现帧获取其他设备的上层应用信息，在设备本地生成NAN群组设备应用统计表，NAN群组设备组网完成；上层应用启动模块，用于NAN群组中的两个或以上的设备通过查找NAN群组设备应用统计表，启动上层应用。所述的基于Wi-FiAware协议的互连系统，其中，所述组网模块具体包括：应用信息广播单元，用于NAN群组的设备通过发布服务发现帧广播设备本身的上层应用信息；应用信息获取单元，用于NAN群组的设备通过订阅NAN群组中的其他设备的服务发现帧获取其他设备的上层应用信息；组网单元，用于NAN群组的设备根据本身的上层应用信息以及其他设备的上层应用信息，在本地生成NAN群组设备应用统计表，NAN群组设备组网完成。所述的基于Wi-FiAware协议的互连系统，其中，所述上层应用启动模块具体包括：设备查找单元，用于NAN群组的第一设备通过查找NAN群组设备应用统计表，查找到第二设备；应用启动单元，用于第一设备对第二设备发起连接请求，第一设备和第二设备启动上层应用。所述的基于Wi-FiAware协议的互连系统，其中，所述系统还包括：主设备竞选单元，用于当检测到NAN群组中的主设备离开群组时，非主同步设备和非主非同步设备根据等级高低竞选后成为新的主设备。上述任一项所述的基于Wi-FiAware协议的互连系统，其中，所述服务发现帧的属性具体为服务描述属性和制造商特定属性。本发明提供了一种基于Wi-FiAware协议的互连方法及系统，本发明可使众多设备通过Wi-Fi自动组网，组网完成后，两个或多个设备可以快速有效地开启上层应用，操作简单，使用方便。附图说明图1为本发明的一种基于Wi-FiAware协议的互连方法的实施例的NAN群组示意图。图2为本发明的一种基于Wi-FiAware协议的互连方法的实施例的NAN操作的时序图。图3为本发明的一种基于Wi-FiAware协议的互连方法的较佳实施例的流程图。图4为本发明的一种基于Wi-FiAware协议的互连系统的较佳实施例的功能原理框图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明主要是基于Wi-FiAware协议进行工作的，首先对Wi-FiAware协议进行概述。Wi-FiAware协议是一种基于位置邻近的Wi-Fi协议，即在Wi-FiAware群组里的设备无需建立Wi-Fi连接就可以发现其他设备及其服务，因此，Wi-FiAware协议也称为Wi-FiNAN(NeighborAwarenessNetworking)协议。相比于普通Wi-Fi协议，Wi-FiAware协议在组网方面具有稳固、低功耗的优点，可应用于包括智慧家庭在内的物联网领域。Wi-FiAware群组中的所有NAN设备保持同步时钟，处在同一信道，一个典型的NAN群组如图1所示。在这个群组里，一个设备既可以向另外一个设备发送信息，也可以向多个设备发送信息。NAN群组的传输范围与普通Wi-Fi相同。每个NAN群组都有一个编号，用于区分不同的群组。NAN的群组中的每个设备都有一个接口地址(InterfaceAddress)，用来区分不同的设备。在NAN群组里，NAN设备可分为三类，分别是主设备、非主同步设备、非主非同步设备。主设备为NAN群组中第一个发出发现信标帧的设备，非主同步设备、非主非同步设备的类型随机分配。表1为NAN设备的类型及其对应的收发帧。表1Wi-FiAware操作是指NAN设备加入Wi-FiAware群组时的动作，包括设备发现、时钟同步、服务发现。本发明还提供一种基于Wi-FiAware协议的互连方法的较佳实施例的流程图，如图3所示，其中，方法包括步骤：S100、NAN群组中的主设备通过Wi-FiAware协议在发送窗口之外发送发现信标帧，发现周边的设备，周边的设备根据发现信标帧加入NAN群组。具体实施时，主设备在发现窗口之外发送发现信标帧，目的是主设备发现未在NAN群组的设备。NAN发现信标帧的格式，如表2所示。其中，FC(FrameControl)是指帧控制；Duration是指信标帧的持续时间；A1是指广播地址，即值为51-6F-9A-01-00-00的MAC地址；A2是指发送者的MAC地址；A3是指NAN群组的编号，即其值为50-6F-9A-01-00-00到50-6F-9A-01-FF-FF之间的随机MAC地址；Seq.Ctrl.(SequenceControl)是指序列控制；TimeStamp是指信标帧的时间戳；BeaconInterval是指信标间隔；Capability是指容量信息；IE(InformationElement)是指NAN信息元素；FCS(FrameChecksum)是指信标帧的校验和。各个操作对应的时序如图2所示。表2为NAN同步信标帧的格式(即NAN发现信标帧的格式与同步信标帧的格式相同)。主设备在发现窗口之外发送发现信标帧，在发现窗口内发送同步信标帧和服务发现帧；非主同步设备在发现窗口内发送同步信标帧和服务发现帧；非主非同步设备在发现窗口内发送服务发现帧。表2NAN信息元素(InformationElement，IE)的格式，如表3所示。表3为NAN信息元素的格式，其中，ElementID是指IEEE802.11规定的信息元素编号；Length是指OUI、OUIType和Attributes的字节总长度；OUI是指组织唯一编号(OrganizationallyUniqueIdentifier)；OUIType是指信息元素的类型；Attributes是指属性。表3FieldElementIDLengthOUIOUITypeAttributesValue0xDDx+40x50-6F-9A0x13var.Size/Bytes1131xNAN属性(Attributes)的通用格式为如表4所示的格式。表4FieldIDLengthBodyField…IDLengthBodyFieldValuex1…x2Size/Bytes12x1…12x2其中，ID是指NAN属性的编号，属性ID的类别及其对应的帧类别，如表5所示；Length是指BodyField的长度；BodyField是指属性的内容。表5表5中YES/M表示该帧必须包含该属性，YES/O表示该帧可选择性地包含该属性，NO表示该帧不包含该属性，NA表示无效。S200、NAN群组中的主设备或非主同步设备在发送窗口内发送同步信标帧，同步整个NAN群组中的设备的时钟。具体实施时，在一个NAN群组里，主设备和非主同步设备在发现窗口内发送同步信标帧，且每个设备在一个发现窗口内最多发送一次。时钟同步的目的是使群组里的所有设备的时钟保持一致，这样可以降低时延和功耗。NAN同步信标帧的格式与NAN发现信标帧相同，可参考步骤S100中设备发现中的发现信标帧的格式。S300、NAN群组中的设备通过服务发现帧获取其他设备的上层应用信息，在设备本地生成NAN群组设备应用统计表，NAN群组设备组网完成。具体实施时，服务发现帧的属性具体为服务描述属性和制造商特定属性。在NAN群组里的任何一台设备都可以发送服务发现帧，目的是让设备发布(Publish)自己的服务，并订阅(Subscribe)其他设备的服务。NAN服务发现帧的格式，如表6所示。其中，Category是指该帧的类型为公共行动帧(PublicActionFrame)；ActionField是指与指定制造商有关的公共行动帧；OUI是指组织唯一编号(OrganizationallyUniqueIdentifier)；OUIType是指OUI的类型；Attributes是指属性。表6FieldCategoryActionFieldOUIOUITypeAttributesValue0x040x090x50-6F-9A0x13var.Size/Bytes1131var.服务发现帧中的属性可参考表4和表5，即服务发现帧必须包含服务描述属性，可选择性地包含NAN连接能力属性、WLAN基础设施属性、P2P操作属性、IBSS属性、Mesh属性、未来NAN服务发现属性、未来有效地图属性、国家代码属性、范围属性和制造商特定属性。各个NAN设备利用服务发现帧互相收发本专利规定的信息，因此，对于本专利而言，在符合Wi-FiNAN协议的基础上，规定服务发现帧的属性只有服务描述属性和制造商特定属性。服务描述属性最小占12字节。制造商特定属性格式如表7所示。其中，AttributeID是指制造商特定属性的编号；Length是指OUI和Body的字节长度和；OUI是指制造商的编号；Body是指制造商的特定信息，用作本专利规定的信息。表7FieldAttributeIDLengthOUIBodyValue0xDDx+3Size/Bytes123x总的来说，在本专利描述的机制下，任何一台NAN设备发送的服务发现帧格式如表8所示。表8进一步的实施例中，步骤S300具体包括步骤：S301、NAN群组的设备通过发布服务发现帧广播设备本身的上层应用信息；S302、NAN群组的设备通过订阅NAN群组中的其他设备的服务发现帧获取其他设备的上层应用信息；S303、NAN群组的设备根据本身的上层应用信息以及其他设备的上层应用信息，在本地生成NAN群组设备应用统计表，NAN群组设备组网完成。具体实施时，本专利规定上层应用的类别及其相关信息如表9所示。其中，应用ID是指应用的类别，共定义10种；角色是指设备在应用中担任的角色，0x01为应用发起者，0x00为应用接收者；MAC地址是指设备的Wi-Fi或者BT的MAC地址。如表9所示。表9应用ID角色MAC地址描述0x000x00Wi-FiDirect传输照片0x010x01Wi-FiDisplay传输视频0x020x01Wi-Fi局域网传输文件0x030x00蓝牙传输照片…………0x090x00蓝牙传输音频文件为了更好地理解本专利的方案，这里将表8所描述的服务发现帧进行简化表示，如表10所示。表10中的Body字段即为表8中的Body字段。表10NAN群组里的所有设备，通过发布服务发现帧就可以广播自己的上层应用信息，通过订阅其他设备的服务发现帧就可以获取其他设备的上层应用信息，从而在本地形成一张NAN群组设备应用统计表，如表11所示。表11至此，NAN设备组网完成，NAN群组里的每个设备在本地都有一张NAN群组设备应用统计表，并且当群组里的任何一个设备离开群组后，其余设备依旧维持网络并且可以动态更新NAN群组设备应用统计表。S400、NAN群组中的两个或以上的设备通过查找NAN群组设备应用统计表，启动上层应用。具体实施时，NAN设备组网完成后，两个或多个设备可以查找NAN群组设备应用统计表，来快速启动上层应用。进一步的实施例中，步骤S400具体包括步骤：S401、NAN群组的第一设备通过查找NAN群组设备应用统计表，查找到第二设备；S402、第一设备对第二设备发起连接请求，第一设备和第二设备启动上层应用。具体实施时，NAN群组里的两个设备启动上层应用，一个典型的应用场景为Wi-FiDirect传输照片。假设设备A是应用k的发起者，设备B是应用k的接收者。设备A的服务发现帧如表12所示，设备B的服务发现帧如表13所示，则设备A通过查找NAN群组设备应用统计表，找到设备B并且对设备B直接发起应用k的连接请求，使得设备A和设备B启动上层应用。表12表13当有多个设备启动上层应用时，一个典型的应用场景为Wi-Fi局域网传输文件，即一个设备作Wi-Fi热点，其余设备连接该热点，所有设备在局域网内互传文件。假设设备A是应用j的接收者，设备B和设备C是应用j的发起者。设备A的服务发现帧如表14所示，设备B的服务发现帧如表15所示，设备C的服务发现帧如表16所示，则设备B和设备C通过查找NAN群组设备应用统计表，找到设备A并且对设备A发起应用j的连接请求，使得设备A、设备B和设备C启动上层应用。表14表15表16进一步的实施例中，步骤S400之后还包括步骤：S500、当检测到NAN群组中的主设备离开群组时，非主同步设备和非主非同步设备根据等级高低竞选后成为新的主设备。具体实施时，主设备可以更换，也就是说，当主设备离开群组时，非主同步设备和非主非同步设备可以根据等级高低竞选成为新的主设备，而不会破坏原先的群组，这也是NAN协议的一大优点。其中，非主同步设备、和非主非同步设备的等级大小由设备加入NAN群组时随机分配。由以上方法实施例可知，本发明提供了一种基于Wi-FiAware协议的互连方法，通过主设备发现设备，主设备和非主同步设备同步时钟，主设备、非主同步设备和非主非同步设备互相发现服务，使得所有设备加入NAN群组并且交换信息，在本地生成一张NAN群组设备应用统计表；群组里的两个或多个设备可以根据应用统计表快速启动上层应用。与此同时，Wi-FiAware协议的优点是NAN群组里的任何一个设备脱离网络后，其余设备依旧可以维持群组并且正常运作。在本专利所描述的机制中，NAN设备自动组网，组网后两个或多个设备可以快速启动上层应用，对用户而言，操作简单方便。在示例性实施例中，装置可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器，上述指令可由装置的处理器执行以完成上述方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。本发明还提供了一种基于Wi-FiAware协议的互连系统的较佳实施例的功能原理框图，如图4所示，其中，系统包括：设备发现模块100，用于NAN群组中的主设备通过Wi-FiAware协议在发送窗口之外发送发现信标帧，发现周边的设备，周边的设备根据发现信标帧加入NAN群组；具体如方法实施例所述。同步模块200，用于NAN群组中的主设备或非主同步设备在发送窗口内发送同步信标帧，同步整个NAN群组中的设备的时钟；具体如方法实施例所述。组网模块300，用于NAN群组中的设备通过服务发现帧获取其他设备的上层应用信息，在设备本地生成NAN群组设备应用统计表，NAN群组设备组网完成；具体如方法实施例所述。上层应用启动模块400，用于NAN群组中的两个或以上的设备通过查找NAN群组设备应用统计表，启动上层应用；具体如方法实施例所述。所述的基于Wi-FiAware协议的互连系统，其中，所述组网模块具体包括：应用信息广播单元，用于NAN群组的设备通过发布服务发现帧广播设备本身的上层应用信息；具体如方法实施例所述。应用信息获取单元，用于NAN群组的设备通过订阅NAN群组中的其他设备的服务发现帧获取其他设备的上层应用信息；具体如方法实施例所述。组网单元，用于NAN群组的设备根据本身的上层应用信息以及其他设备的上层应用信息，在本地生成NAN群组设备应用统计表，NAN群组设备组网完成；具体如方法实施例所述。所述的基于Wi-FiAware协议的互连系统，其中，所述上层应用启动模块具体包括：设备查找单元，用于NAN群组的第一设备通过查找NAN群组设备应用统计表，查找到第二设备；具体如方法实施例所述。应用启动单元，用于第一设备对第二设备发起连接请求，第一设备和第二设备启动上层应用；具体如方法实施例所述。所述的基于Wi-FiAware协议的互连系统，其中，所述系统还包括：主设备竞选单元，用于当检测到NAN群组中的主设备离开群组时，非主同步设备和非主非同步设备根据等级高低竞选后成为新的主设备；具体如方法实施例所述。上述任一项所述的基于Wi-FiAware协议的互连系统，其中，所述服务发现帧的属性具体为服务描述属性和制造商特定属性；具体如方法实施例所述。综上所述，本发明提供了一种基于Wi-FiAware协议的互连方法及系统，方法包括步骤：NAN群组中的主设备通过Wi-FiAware协议在发送窗口之外发送发现信标帧，周边的设备根据发现信标帧加入NAN群组；NAN群组中的主设备或非主同步设备在发送窗口内发送同步信标帧，同步整个NAN群组中的设备的时钟；NAN群组中的设备通过服务发现帧获取其他设备的上层应用信息，在设备本地生成NAN群组设备应用统计表，组网完成；NAN群组中的两个或以上的设备通过查找NAN群组设备应用统计表，启动上层应用。本发明可使众多设备通过Wi-Fi自动组网，组网完成后，两个或多个设备可以快速有效地开启上层应用，操作简单，使用方便。应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。当前第1页1 2 3