一种无线多重自组网、组网方法及其通信方法与流程

本发明涉及智能家居系统和无线通信技术领域，特别是涉及一种应用于智能家居系统的无线多重自组网、组网方法及其通信方法。

背景技术：

随着现代科学技术的进步和人们生活水平的逐渐提高，人们对居住的环境也随之提出了更高的要求，除了使用越来越多的各式的家电产品进行不同的功能分工外，人们更加关注的是生活的舒适度和便利程度，因此，智能家居已经成为了不可抵挡的趋势。

智能家居是融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居控制系统。智能家居是通过物联网技术将家庭中的各种设备，例如：门禁系统、照明系统、窗帘、空调系统和安防系统等等，连接到一起，让用户通过更触摸屏、手机终端、互联网设备或者语音识别系统，实现家电控制、防盗报警、环境监测等功能的控制系统。智能家居具备较高的人机交互功能，一方面可以执行现场操作，方便控制；另一方面，使用智能家居系统的室内，各种设备相互间可以通讯，即使没有用户指挥也能根据不同的状态互动运行，家电信息化的发展给用户的生活带来了最大程度的高效、便利、舒适与安全的体验。

为整合、控制与管理智能家居所包括的设备，需要有数据传输的途径。现有的智能家居产品一般采用有线或无线两种网络连接方式：

1.有线连接方式：是一种总线控制方式，主要通过eib、c-bus、lonworks、scs、rs-485等总线协议，对相关外围设备进行控制。

2.无线连接方式：一般家庭用的无线技术主要包括射频技术、红外技术、wifi技术、蓝牙技术和zigbee技术；其中，射频技术已经成熟，其优点是成本低廉、穿透性较好，但抗干扰性差、安全性差。且目前绝大部分应用只能单向通讯；红外技术也比较成熟，但不惜直线视距连接，限制性太大，不适合常规意义上的家庭网络；zigbee技术和蓝牙技术都是基于ieee802.15协议，但其各自的技术特点决定了其应用的侧重点仍有一些不同，蓝牙技术更适合于语音业务及需要高数据量的业务，如移动电话、耳机等；zigbee技术作为一种低功耗、低数据速率、低成本的技术显然更加适用于智能家居。

目前，智能家居大多是采用无线连接方式。并且，无论是采用哪一种无线技术进行智能家居的无线组网，都是将每个设备节点分别进行网络接入配置，或者接入外部路由实现系统组网，最终由中央控制平台统一管理智能家居系统。这种无线自组网方式对于普通的智能家 居的无线组网是没有问题的，但是，对于大规模的家电局域无线组网来说，技术成本还是比较高，操作管理相对复杂，且该无线组网方式中，智能家居设备节点长时间处于在电模式，功耗明显增加，从而导致系统的利用率较低。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种无线多重自组网、组网方法及其通信方法，用于解决现有技术中经过无线组网的智能家居设备功耗过高，并且，系统的利用率较低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供了一种无线多重自组网，应用于包括多个智能家居设备的智能家居系统，所述无线多重自组网包括：一个主控设备、一个主网单元、一个或多个子网单元；所述主网单元，由一个第一智能家居设备、一个或多个第二智能家居设备自组网络构成，所述第一智能家居设备与所述主控设备连接，用于实现所述主网单元和所述子网单元与所述主控设备间的信息交互；所述子网单元由一个或多个第三智能家居设备自组网络构成，且与所述第一智能家居设备连接；所有所述子网单元内的所有所述第三智能家居设备默认为休眠模式，根据所述主控设备的控制指令，对应的所述子网单元被唤醒；所述主控设备，与所述第一智能家居设备连接，用于向所述第一智能家居设备发出控制指令，以及接收所述第一智能家居设备的反馈应答，从而实现对所述智能家居系统的控制。

于本发明的一实施例中，所述第一智能家居设备是根据所述主网单元内的各个智能家居设备的节点属性信息选举产生。

于本发明的一实施例中，同一所述子网单元内的所有所述第三智能家居设备共享一个单元地址。

于本发明的一实施例中，所述主控设备内保存所有所述子网单元的单元地址信息、所述第一智能家居设备的节点属性信息、所有所述第二智能家居设备的节点属性信息和所有所述第三智能家居设备的节点属性信息；所述主控设备发出的控制指令包括单元地址信息和目的智能家居设备的节点属性信息。

于本发明的一实施例中，当目的智能家居设备为所述第二智能家居设备时，所述第一智能家居设备传递控制指令至目的智能家居设备；目的智能家居设备执行控制指令并做出反馈应答，再经由所述第一智能家居设备将反馈应答返回至所述主控设备。

于本发明的一实施例中，当目的智能家居设备为所述第三智能家居设备时，所述第一智能家居设备唤醒目的智能家居设备所对应的所述子网单元，并传递控制指令至目的智能家居 设备；目的智能家居设备执行控制指令并做出反馈应答，再经由所述第一智能家居设备将反馈应答返回至所述主控设备。

本发明还公开了一种无线多重自组网的组网方法，应用于包括多个智能家居设备的智能家居系统，所述无线多重自组网的联网方法包括：将所述智能家居系统的多个智能家居设备划分为多个单元；每一个单元内的智能家居设备自组为一个独立的网络结构；定义其中一个单元对应的网络结构为主网单元，其余单元对应的网络结构为子网单元；在所述主网单元内，选举出一个智能家居设备作为第一智能家居设备，其余智能家居设备为第二智能家居设备；其中，所述第一智能家居设备与主控设备连接；所述主网单元分别与所述子网单元连接；所述主控设备通过所述第一智能家居设备获取并保存所有所述第二智能家居设备的节点属性信息、所有所述子网单元的所有第三智能家居设备的节点属性信息以及所有所述子网单元的单元地址信息。

于本发明的一实施例中，所述子网单元内的所有所述第三智能家居设备默认为睡眠状态；处于相同所述子网单元的所有所述第三智能家居设备共享一个单元地址。

于本发明的一实施例中，所述第一智能家居设备是根据所述主网单元内的各个智能家居设备的节点属性信息选举产生。

本发明还公开了一种无线多重自组网的通信方法，应用于包括多个智能家居设备的智能家居系统，所述无线多重自组网的通信方法包括：主控设备向主网单元的第一智能家居设备发出控制指令；所述第一智能家居设备解析控制指令，根据控制指令判断目的智能家居设备：如果目的智能家居设备为第二智能家居设备，则所述第一智能家居设备传递控制指令至目的智能家居设备；目的智能家居设备执行控制指令并做出反馈应答，再经由所述第一智能家居设备将反馈应答返回至所述主控设备；如果目的智能家居设备为第三智能家居设备，则所述第一智能家居设备唤醒目的智能家居设备所对应的子网单元，并传递控制指令至目的智能家居设备；目的智能家居设备执行控制指令并做出反馈应答，再经由所述第一智能家居设备将反馈应答返回至所述主控设备。

如上所述，本发明的一种应用于智能家居系统的无线多重自组网、组网方法及其通信方法，采用多重自组网的方式，具有以下有益效果：

1)只需要一个第一智能家居设备与主网单元即其他子网单元间实现信息交互，简化了组网的技术难度，提高了系统的组网规模；

2)子网单元内的第三智能家居设备默认为休眠状态，只在接收到了相应的控制指令，才唤醒对应的子网单元内的所有第三智能家居设备，并将控制指令传递给目的智能家居设备， 如此更加有效地降低了系统功耗。

附图说明

图1显示为本发明实施例公开的一种无线多重自组网的网络结构示意图。

图2显示为本发明实施例公开的一种无线多重自组网的组网方法的流程示意图。

图3显示为本发明实施例公开的一种无线多重自组网的通信方法的流程示意图。

图4显示为本发明另一实施例公开的一种无线多重自组网的网络结构示意图。

元件标号说明

100主网单元

200/210/220/230子网单元

300主控设备

410第一智能家居设备

420/421/422/423第二智能家居设备

430/431/432/433第三智能家居设备

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅附图。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明提供了一种应用于智能家居系统的无线多重自组网、组网方法及其通信方法，其采用多重自组网的方式，只需要一个第一智能家居设备与主网单元内部及子网单元通讯联络，根据控制指令的不同唤醒对应的子网单元，有效解决了系统功耗的问题。

实施例1

本实施例公开了一个无线多重自组网，应用于包括多个智能家居设备的智能家居系统。 智能家居设备包括但不限于智能音响、智能电视机、智能空调、智能加湿器和智能电灯等等。智能家居设备可以与主控设备通过蓝牙和wifi等方式进行无线连接。其中

如图1所示，本实施例的无线多重自组网包括：一个主网单元100、n个子网单元200和一个主控设备300，其中，n大于等于1。

主网单元100，由一个第一智能家居设备410、2个第二智能家居设备420自组网络构成。本实施例的主网单元100中仅包括2个第二智能家居设备是为了便于图示的目的，主网单元100中包括的第二智能家居设备420为一个或多个的情况，均在为本发明的保护范围内。且第一智能家居设备410与主控设备300通过蓝牙或wifi等方式进行无线连接。第一智能家居设备410用于与主控设备300之间的信息交互，以及与目的智能家居设备之间的信息传递交互。并且，第一智能家居设备410是主网单元100内所有智能家居设备通过无线信标帧的方式向主网单元100内的其它智能家居设备发送自身属性信息，从而选举出来的最优第一智能家居设备410。

子网单元200，由一个或多个第三智能家居设备430自组网络构成。每一个子网单元200均与主网单元100连接。并且，处于同一子网单元200内的所有第三智能家居设备430共享同一单元地址。

主控设备300，与第一智能家居设备410通过蓝牙或wifi等方式连接，用于向第一智能家居设备410发出控制指令，以及接收第一智能家居设备410的反馈应答，从而实现对整个智能家居系统的控制。在本实施例中，所述主控设备为便携式电子设备，包括存储器、存储器控制器、一个或多个处理器(cpu)、接口电路、rf(射频)电路、音频电路、扬声器、麦克风、输入/输出(i/o)子系统、触摸显示屏、其他输出或控制设备，以及外部端口。这些组件通过一条或多条通信总线或信号线进行通信。设备可以是任何便携式电子设备，包括但不限于笔记本电脑、平板电脑、智能手机、多媒体播放器、个人数字助理(pda)、电子书阅读器等等，还可能包括其中两项或多项的组合。应当理解，本实施例中列举的设备只是便携式电子设备的一个实例。

整个无线多重自组网中，第一智能家居设备410、第二智能家居设备420和第三智能家居设备430与智能家居系统中的智能家居设备是一一对应的。

进一步地，主控设备300可通过第一智能家居设备410获得所有子网单元的单元地址信息、第一智能家居设备410的节点属性信息、第二智能家居设备420的节点属性信息和所有第三智能家居设备430的节点属性信息。

在无线多重自组网中，所有子网单元200内的所有第三智能家居设备430默认是处于休 眠模式的，其是根据主控设备300发出的控制指令而选择性地唤醒对应的子网单元200内的所有第三智能家居设备430。其中，主控设备300发出的控制指令中包括但不限于目的智能家居设备的节点属性信息，单元地址信息。

若主控设备300发出的控制指令所针对的目的智能家居设备为第二智能家居设备420时，第一智能家居设备410接收了主控设备300发出的控制指令后，按照最佳路由的方式选择最佳路由将控制指令传递至目的智能家居设备，目的智能家居设备执行控制指令并做出反馈应答，再沿选择的追加路由将反馈应答经第一智能家居设备410返回至主控设备300；

若主控设备300发出的控制指令所针对的目的智能家居设备为第三智能家居设备430时，第一智能家居设备410接受了主控设备300发出的控制指令后，根据控制指令中的单元地址信息(目的智能家居设备所处的子网单元200的单元地址)唤醒对应的处于休眠状态的子网单元200的所有第三智能家居设备430，按照最佳路由的方式选择最佳路由将控制指令传递至子网单元200内的目的智能家居设备，目的智能家居设备执行控制指令并做出反馈应答，再沿最佳路由经由第一智能家居设备410将反馈应答返回至主控设备300。

为了突出本发明的创新部分，本实施例中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的单元。

实施例2

本实施例公开了一种无线多重自组网的组网方法，其应用于包括多个智能家居设备的智能家居系统。所述智能家居设备包括但不限于智能音响、智能电视机、智能空调、智能加湿器和智能电灯等等。智能家居设备可以与主控设备通过蓝牙和wifi等方式进行无线连接。其中所述主控设备为便携式电子设备，包括存储器、存储器控制器、一个或多个处理器(cpu)、接口电路、rf(射频)电路、音频电路、扬声器、麦克风、输入/输出(i/o)子系统、触摸显示屏、其他输出或控制设备，以及外部端口。这些组件通过一条或多条通信总线或信号线进行通信。设备可以是任何便携式电子设备，包括但不限于笔记本电脑、平板电脑、智能手机、多媒体播放器、个人数字助理(pda)、电子书阅读器等等，还可能包括其中两项或多项的组合。应当理解，本实施例中列举的设备只是便携式电子设备的一个实例。

如图2所示，本实施例的无线多重自组网的组网方法包括：

将所述智能家居系统的多个智能家居设备按照需要划分为多个单元：

将每一个单元内的智能家居设备自组成一个独立的网络结构；

定义其中一个单元对应的网络结构为主网单元，其余单元对应的网络结构为子网单元；

在所述主网单元内，选举出一个最优的智能家居设备作为第一智能家居设备，其余智能 家居设备为第二智能家居设备；其中，所述第一智能家居设备与主控设备连接；在本实施例中，对主网单元内的每个智能家居设备，通过无线信标帧的方式向主网单元内的其它智能家居设备发送自身的节点属性信息，选举出具有网关功能的最优智能家居设备作为第一智能家居设备；

所述主网单元分别与所述子网单元连接；其中，处于同一子网单元内的第三智能家居设备共享一个单元地址。

所述主控设备通过所述第一智能家居设备获取并保存所有所述第二智能家居设备的节点属性信息、所有所述子网单元的所有第三智能家居设备的节点属性信息以及所有所述子网单元的单元地址信息。

进一步地，所有所述子网单元的所有第三智能家居设备默认均为休眠状态，其根据主控设备的控制指令而被对应地唤醒。

为了说明方便，以一套公寓内的智能家居系统为例进行说明：

首先，以公寓内的房间为划分标准，将客厅内的智能家居设备划分为一个单元，卧室的智能家居设备划分一个单元，卫生间的智能家居设备划分为一个单元。其中，客厅对应的单元内和卧室对应的单元内均包括但不限于智能电视、智能空调和智能电灯等等；卫生间对应的智能家居设备包括但不限于智能卫浴设备、智能浴霸等等。

然后，将客厅内的所有智能家居设备组成一个独立的网络结构；将卧室内的所有智能家居设备组成一个独立的网络结构；将卫生间内的智能家居设备组成一个独立的网络结构。

选择客厅的智能家具设备组成的网络结构作为主网单元；卧室的智能家居设备组成的网络结构和卫生间的智能家居设备组成的网络结构分别作为子网单元。

在作为主网单元的客厅的智能家居设备组成的网络中，对于主网单元内所有的智能家居设备节点，通过无线信标帧的方式向主网单元内的其他智能家居设备发送自身属性信息，选举出最优的智能家居设备作为第一智能家居设备，其他的主网单元内的智能家居设备为第二智能家居设备，并且，将第一智能家居设备与主控设备通过蓝牙或wifi等方式连接。对于整个公寓而言，处于客厅内的路由器一般都会作为第一智能家居设备。其中，子网单元内的智能家居设备为第三智能家居设备。

再将主网单元分别与各个子网单元通过蓝牙或wifi等方式连接。第一智能家居设备向主网单元的第二智能家居设备和所有子网单元的所有第三智能家居设备发送自身的节点属性信息。并且，处于相同子网单元的所有第三智能家居设备共享一个单元地址。

最后，主控设备通过第一智能家居设备获取并保存所有第二智能家居设备的节点属性信 息、所有子网单元的所有第三智能家居设备的节点属性信息以及所有子网单元的单元地址信息。

实施例3

本实施例公开了一种无线多重自组网的通信方法，应用于包括多个智能家居设备的智能家居系统。其中，无线多重自组网如实施例1所述，在此不再赘述。

如图3所示，本实施例的无线多重自组网的通信方法包括：

主控设备向主网单元的第一智能家居设备发出控制指令；

第一智能家居设备解析控制指令，根据控制指令判断目的智能家居设备：

如果目的智能家居设备为第二智能家居设备，则所述第一智能家居设备选择最佳路由传递控制指令至目的智能家居设备；目的智能家居设备执行控制指令并做出反馈应答，再经由所述第一智能家居设备将反馈应答返回至所述主控设备；

如果目的智能家居设备为第三智能家居设备，则所述第一智能家居设备唤醒目的智能家居设备所对应的子网单元内所有第三智能家居设备，并选择最佳路由传递控制指令至目的智能家居设备；目的智能家居设备执行控制指令并做出反馈应答，再经由所述第一智能家居设备将反馈应答返回至所述主控设备。

为了说明方便，以如图4所示的无线多重自组网的通信系统为例进行说明：

图4所示的无线多重自组网的通信系统包括一个主网单元100，3个子网单元210、220和230，以及一个主控设备300。其中，主网单元410包括第一智能家居设备为410、多个第二智能家居设备421、422、423等等。子网单元220包括多个第三智能家居设备431、432、433/434等等。

用户通过主控设备300向第一智能家居设备410发出控制指令，

第一智能家居设备410解析控制指令，并对控制指令中的节点属性信息进行分析判断：

假设控制指令中节点属性信息对应的目的智能家居设备为第二智能家居设备422，如图4中的虚线所示，第一智能家居设备410则选择通往第二智能家居设备422的最佳路由，通常情况下，选择最近的路由作为最佳路由；如图4所示的通信系统中，第一智能家居设备410至目的智能家居设备422的最佳路由为：410-421-422。按照最佳路由将控制指令传递至目的智能家居设备422，目的智能家居设备422执行控制指令并做出反馈应答，再按照最佳路由将反馈应答传递给第一智能家居设备410，并由第一智能家居设备410发送给主控设备300。

假设控制指令中的节点属性信息对应的目的智能家居设备为第三智能家居设备为433，如图4中的点划线所示，第一智能家居设备410则首先唤醒子网单元220内的所有第三智能 家居设备431、432、433等等，选择通往第三智能家居设备433的最佳路由，即410-431-432-433。按照最佳路由将控制指令传递至目的智能家居设备433，目的智能家居设备433执行控制指令并做出反馈应答，再按照最佳路由将反馈应答传递给第一智能家居设备410，并由第一智能家居设备410发送给主控设备300。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

不难发现，第一实施例、第二实施例和本实施例是互相配合实施的，因此，第一实施例或者第二实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一实施例或者第二实施例中。

综上所述，本发明的一种应用于智能家居系统的无线多重自组网、组网方法及其通信方法，采用多重自组网的方式，只需要一个第一智能家居设备与主网单元即其他子网单元间实现信息交互，简化了组网的技术难度，提高了系统的组网规模；子网单元内的第三智能家居设备默认为休眠状态，只在接收到了相应的控制指令，才唤醒对应的子网单元内的所有第三智能家居设备，并将控制指令传递给目的智能家居设备，如此更加有效地降低了系统功耗。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。