一种基于低功耗蓝牙的Mesh组网方法及其系统与流程

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种基于低功耗蓝牙的mesh组网方法及其系统。

背景技术

mesh网络即”无线网格网络”,它是一个无线多跳网络，是由adhoc网络发展而来，是解决“最后一公里”问题的关键技术之一。在向下一代网络演进的过程中，无线是一个不可或缺的技术。无线mesh可以与其它网络协同通信。无线网状网(wmn)技术是面向基于ip接入的新型无线移动通信技术适合于区域环境覆盖和宽带高速无线接入。无线mesh网络基于呈网状分布的众多无线接入点间的相互合作和协同，具有宽带高速和高频谱效率的优势，具有动态自组织、自配置、自维护等突出特点。

蓝牙最开始是一种个人区域网络(pan)技术。点对点连接可以配对附近的设备，并且很多物体可以方便的进行无线连接(如计算机的输入设备)。尤其是在音频市场上获得了成功，各种不同的无线耳机都采用了这一技术。蓝牙后来支持广播功能，允许一对多的连接。在蓝牙版本的推进过程中，它一直在不断增强和改进，以达到更远的距离，实现更高的吞吐量，并提高能效比。蓝牙5.0是家庭和办公场所架设网络最好的选择之一，适合新兴智能家居市场，工业智能办公室和智能工厂。

无线mesh是一个成功和实用的技术，但直到现在都饱受供应商之间缺乏一致性和互操作性的困扰。然而，一个标准化、低功耗、高度安全的版本，得到强大的集团支持可能是mesh组网繁荣起来唯一缺失的因素。新的蓝牙mesh是最好的组网技术，因为它满足上述所有的需求。在已有的基于低功耗蓝牙的mesh组网方法中，大多是通过一个主控设备扫描周围的设备，当周围的设备入网后再扫描周围的设备，这种层层扫描的方式虽然简单，但是使网络的拓扑结构变得复杂，为管理结点带来不便，也增加了连接阶段的复杂性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于低功耗蓝牙的mesh组网方法及其系统，用以解决现有蓝牙mesh组网方法使网络的拓扑结构变得复杂的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于低功耗蓝牙的mesh组网方法，该方法包括：

开启主控设备的蓝牙模块进行扫描，同时所有子设备的蓝牙模块开启广播；

当主控设备的蓝牙模块扫描到其中两个所述子设备时，对所述子设备的蓝牙模块分别进行应答建立数据交互，并分别定义所述子设备为网络的左子结点和右子结点；

被定义为左子结点或者右子结点的所述子设备的蓝牙模块关闭广播并开启扫描剩余的所述子设备，连接并定义所述左子结点或者所述右子结点对应的二级左子结点和二级右子结点；

依次连接并定义所有子设备对应的子结点，将所有子设备连接到网络，形成蓝牙mesh组网结构。

进一步的，所述被定义为左子结点或者右子结点的所述子设备的蓝牙模块关闭广播并开启扫描剩余的所述子设备的步骤之后，所述方法还包括：

当所述子设备的蓝牙模块未扫描到其他子设备时，定义所述子设备为叶子结点，并关闭所述蓝牙模块的扫描功能。

进一步的，所述被定义为左子结点或者右子结点的所述子设备的蓝牙模块关闭广播并开启扫描剩余的所述子设备的步骤之后，所述方法还包括：

当所述子设备的蓝牙模块只扫描到一个广播子设备时，对所述广播子设备的蓝牙模块进行应答建立数据交互，定义所述广播子设备为所述子设备的左子结点并关闭所述子设备的蓝牙模块的扫描功能。

进一步的，所述依次连接并定义所有子设备对应的子结点，将所有子设备连接到网络，形成蓝牙mesh组网结构时，所述方法还包括：

所述左子结点或者所述右子结点是对应的二级左子结点和二级右子结点的父结点，所述二级左子结点或者所述二级右子结点是对应的三级左子结点和三级右子结点的父结点，依次建立每一层级的子结点，所述子结点通过对应的所述父结点向所述主控设备上报子结点信息。

进一步的，所述形成蓝牙mesh组网结构时，所述方法还包括：

所述父结点向对应的子结点发送网络拓扑标记，所述子结点在所述网络拓扑标记上添加所述子结点标记信息，依次形成所有结点的网络拓扑标记。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种基于低功耗蓝牙的mesh组网系统，采用如上述的mesh组网方法，设置主控设备以及多个子设备，该系统包括：

蓝牙模块控制单元，用于向所述主控设备和所述子设备下达所述蓝牙模块扫描和广播功能的控制指令。

拓扑标记管理单元，用于向所述主控设备和所述子设备下发网络拓扑标记，并接收并向父结点转发所述子设备上报的所述网络拓扑标记。

进一步的，所述主控设备用于形成蓝牙mesh组网结构的根结点，所述主控设备的蓝牙模块具有mesh组网功能。

进一步的，多个所述子设备用于形成蓝牙mesh组网结构的各层级的子结点，所述子设备的蓝牙模块具有mesh组网功能。

本发明方法的有益效果：

本申请的基于低功耗蓝牙的mesh组网方法及其系统，通过主控设备首先对其周围的子设备进行扫描，把2个子设备加入网络，成为网络根结点的左子结点和右子结点。之后，已入网的子设备代替主控设备扫描未入网子设备，并进行入网操作，重复此过程完成所有子设备的入网。此处主控设备可以是手持移动端设备，用户只需在一个固定的地方便可实现所有子设备的入网操作，克服了由于蓝牙通信距离限制使得用户必须在待组网设备附近才能组网的缺点。另外，由于二叉树结构简单，便于管理，在排序、查找等算法中得到广泛应用，所以为低功耗蓝牙mesh网络的应用场景提供了丰富的可能。

附图说明

图1现有的基于低功耗蓝牙的mesh组网系统结构图。

图2本发明实施例的一种基于低功耗蓝牙的mesh组网方法流程框图。

图3本发明实施例的一种基于低功耗蓝牙的mesh组网系统结构图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，现有的基于低功耗蓝牙的mesh组网方法中，从组网根结点的主控设备开始，也即是其中一个mesh客户端首先扫描周围的设备，当周围的设备入网后再扫描周围的设备，这种层层扫描的方式虽然简单，但是使网络的拓扑结构变得复杂，为管理结点带来不便，也增加了连接阶段的复杂性。

实施例1

如图2所示，本实施例提供了一种基于低功耗蓝牙的mesh组网方法，该方法包括：

s101、开启主控设备的蓝牙模块进行扫描，同时所有子设备的蓝牙模块开启广播；

s102、当主控设备的蓝牙模块扫描到其中两个所述子设备时，对所述子设备的蓝牙模块分别进行应答建立数据交互，并分别定义所述子设备为网络的左子结点和右子结点；

s103、被定义为左子结点或者右子结点的所述子设备的蓝牙模块关闭广播并开启扫描剩余的所述子设备，连接并定义所述左子结点或者所述右子结点对应的二级左子结点和二级右子结点；

s104、依次连接并定义所有子设备对应的子结点，将所有子设备连接到网络，形成蓝牙mesh组网结构。

蓝牙mesh网络是一种高效且用途明确的拓扑结构，它的出现旨在满足物联网的苛刻要求。蓝牙mesh网络最大容量超过32,000个节点，宽度高达126跳，从而可以全网传输信息。也就是说，一台智能手机可以连接网内所有设备，即便这些设备分布在一个广阔区域内，仍然可以正常连接通信。设备之间相互进行信息的传递，无疑这样一种应用形态为楼宇自动化，无线传感器网络，资产跟踪和其他解决方案提供了理想的选择。

其中，所述被定义为左子结点或者右子结点的所述子设备的蓝牙模块关闭广播并开启扫描剩余的所述子设备的步骤之后，所述方法还包括：当所述子设备的蓝牙模块未扫描到其他子设备时，定义所述子设备为叶子结点，并关闭所述蓝牙模块的扫描功能。

其中，所述被定义为左子结点或者右子结点的所述子设备的蓝牙模块关闭广播并开启扫描剩余的所述子设备的步骤之后，所述方法还包括：

当所述子设备的蓝牙模块只扫描到一个广播子设备时，对所述广播子设备的蓝牙模块进行应答建立数据交互，定义所述广播子设备为所述子设备的左子结点并关闭所述子设备的蓝牙模块的扫描功能。

其中，所述依次连接并定义所有子设备对应的子结点，将所有子设备连接到网络，形成蓝牙mesh组网结构时，所述方法还包括：

所述左子结点或者所述右子结点是对应的二级左子结点和二级右子结点的父结点，所述二级左子结点或者所述二级右子结点是对应的三级左子结点和三级右子结点的父结点，依次建立每一层级的子结点，所述子结点通过对应的所述父结点向所述主控设备上报子结点信息。

其中，所述形成蓝牙mesh组网结构时，所述方法还包括：

所述父结点向对应的子结点发送网络拓扑标记，所述子结点在所述网络拓扑标记上添加所述子结点标记信息，依次形成所有结点的网络拓扑标记。

实施例2

基于同一发明构思，如图3所示，本发明还提供了一种基于低功耗蓝牙的mesh组网系统，采用如实施例1的mesh组网方法，设置主控设备以及多个子设备，在该系统包括：

蓝牙模块控制单元，用于向所述主控设备和所述子设备下达所述蓝牙模块扫描和广播功能的控制指令。

拓扑标记管理单元，用于向所述主控设备和所述子设备下发网络拓扑标记，并接收并向父结点转发所述子设备上报的所述网络拓扑标记。

其中，所述主控设备用于形成蓝牙mesh组网结构的根结点，所述主控设备的蓝牙模块具有mesh组网功能。

其中，多个所述子设备用于形成蓝牙mesh组网结构的各层级的子结点，所述子设备的蓝牙模块具有mesh组网功能。

例如，蓝牙mesh组网的ble蓝牙模块，可以选用skb369；skb369一款高度集成的蓝牙4.2/5.0低功耗模块，专为无线2.4ghzism高速率传输；支持ant/nfc协议，还可实现一主多从模式，支持mesh组网，实现多个设备间的信息交互，已成功应用于mesh灯控方案。

本申请的基于低功耗蓝牙的mesh组网方法及其系统，通过主控设备首先对其周围的子设备进行扫描，把2个子设备加入网络，成为网络根结点的左子结点和右子结点。之后，已入网的子设备代替主控设备扫描未入网子设备，并进行入网操作，重复此过程完成所有子设备的入网。此处主控设备可以是手持移动端设备，用户只需在一个固定的地方便可实现所有子设备的入网操作，克服了由于蓝牙通信距离限制使得用户必须在待组网设备附近才能组网的缺点。另外，由于二叉树结构简单，便于管理，在排序、查找等算法中得到广泛应用，所以为低功耗蓝牙mesh网络的应用场景提供了丰富的可能。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。