一种工业蓝牙网络系统及组网方法
【专利摘要】本发明公开了一种工业蓝牙网络系统及组网方法，其中一个蓝牙网络系统包括一个主站和多个从站，每个从站拥有一个网络密钥装置，用于存储加密的蓝牙安全组网过滤参数。组网前，蓝牙主站根据微微网ID设置搜索过滤参数，确保只有符合要求的从站才能被搜索到；蓝牙从站将微微网ID设置为自身的设备类型，并根据主站的蓝牙地址设置连接过滤参数，确保能被自己隶属的主站搜索到并只允许该主站与自己建立连接。组网中，蓝牙主从站根据设置的组网过滤参数建立ACL链路，防止未授权或非法的蓝牙设备加入网络。组网后，蓝牙微微网内的数据通信采用序列密码算法进行加密，防止非法设备的监听。本发明提高了网络的安全性、健壮性、可维护性及灵活性。
【专利说明】—种工业蓝牙网络系统及组网方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线网络组网技术，具体涉及一种适用于工业环境的蓝牙网络系统及组网方法。
【背景技术】
[0002]随着无线技术的飞速发展和日趋成熟，越来越多的工业场所采用无线技术作为有线技术的补充，特别在一些布线不方便的场合，如移动或旋转的设备之间的通信，河沟对面、公路或铁路对面的设备之间的通信等，无线技术得到了广泛的应用。采用无线技术有着如下的优点:布线简单、系统使用期长、可靠性高。目前应用于工业场合的无线技术有WIF1、蓝牙、ZigBee等等，WIFI适用于远距离高速率的数据传输，蓝牙适用于短距离中速率的可靠性要求较高的数据传输，而ZigBee则适用于低速率多节点的数据传输，工程师可以根据不同应用场景的需求采用不同的无线技术。
[0003]蓝牙是一种全球通用的短距离无线通信技术，其设备类型按照通信距离分成两类:Classl以及Class2，分别对应100米和10米的通信距离，不同的应用场合采用不同类型的蓝牙设备。蓝牙工作在2.4GHz频段，该频段免费供工业、医学以及科研领域使用。一个蓝牙主站可以同时和七个活动的蓝牙从站之间保持异步无连接链路(AsynchronousConnectionless Link, ACL),即蓝牙主站可以同与与七个从站进行通信,一个主站及多个从站构成了一个蓝牙微微网。对于ACL链路通信的可靠性，蓝牙物理层采用了跳频策略、前向纠错、编码优化等机制，使得蓝牙通信链路抗干扰性好、可靠性高。以上的机制保证了蓝牙技术能满足工业应用的集中式控制及可靠性要求。然而，将蓝牙应用于工业生产还需要解决以下问题:如何设计蓝牙设备组网机制以保证蓝牙通信的安全性，以及如何提高网络的健壮性和可维护性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种蓝牙网络的组网方法和系统，旨在满足工业生产的安全性、健壮性和可维护性的需求。
[0005]按照本发明的一个方面，提供一种工业蓝牙网络系统，用于工业场所中的通信，其包括蓝牙主站和由其管理的多个蓝牙从站，并且每个蓝牙从站都具备一个相应的网络密钥装置(NETW0RK_KEY，简称 N_K)，其中，
[0006]所述网络密钥装置用于实现所述蓝牙主站与其管理的多个蓝牙从站之间的组网过滤参数的交互；
[0007]所述蓝牙主站、从站均包括:
[0008]中央控制单元(MCU)，通过所述网络密钥装置中存储的过滤参数控制蓝牙模块进行网络管理和无线数据收发；以及
[0009]蓝牙模块，用来运行蓝牙协议栈，并通过主机控制接口(Host ControllerInterface, HCI)接受所述中央控制单元的控制命令以及接收其它蓝牙主站或从站发送过来的无线巾贞;
[0010]并且，所述蓝牙主站还包括:
[0011]网络配置接口电路，用来设置当前微微网ID、从站的逻辑地址以及主站管理的从站数目；以及RS485/CAN总线接口电路，用于该蓝牙主站与网络内的其他微微网主站组建成有线网络。
[0012]作为本发明的改进，所述NJ(为非易失存储器，通过总线与所述蓝牙主站或从站进行通信，其存储有加密后的组网过滤参数，包括当前微微网ID、主站蓝牙地址及从站逻辑地址。
[0013]按照本发明的另一方面，提供一种应用上述的工业蓝牙网络系统进行组网的方法，其中，所述蓝牙主站执行如下步骤:
[0014]1)配置与该蓝牙主站所管理的所有蓝牙从站相应的NJ(，将主站蓝牙地址、当前微微网ID和从站逻辑地址加密写入各蓝牙从站对应的N_K ；
[0015]2)中央控制单元将蓝牙模块的搜索过滤参数设置为当前微微网ID，命令其执行搜索操作:若蓝牙模块搜索到的从站设备类型(CLASS_of_DEVICE)信息不符合搜索过滤参数，则不将该从站的蓝牙地址信息上传到中央控制单元；蓝牙模块搜索完毕后，若中央控制单元得到的从站蓝牙地址信息个数少于蓝牙主站应管理的从站数目，则命令蓝牙模块重新执行搜索操作，否则执行第3)步；
[0016]3)所述蓝牙主站向搜索到的所有从站逐一发送ACL链路建立请求帧，等待所有从站接收该请求并建立与它之间的ACL链路，由此主站与从站组成一个微微网。
[0017]作为本发明的改进，，所述步骤1)具体为:
[0018]la)上电后，中央控制单元和蓝牙模块之间建立BCSP链路；
[0019]lb)所述蓝牙主站检测其本身是否插入了 N_K，若是，执行第lc)步，否则执行第2)
[K
少;
[0020]lc)中央控制单元通过HCI指令读取蓝牙模块的主站蓝牙地址，并读取通过所述网络配置接口电路设置的当前微微网ID和为与所述插入的N_K相应的蓝牙从站设置的逻辑地址，将这些信息加密存储到所述插入的NJ(，然后等待用户断电操作，拔下该插入的N_K，若该蓝牙主站应管理的其他蓝牙从站相应的N_K尚未配置完毕，则继续插入其他蓝牙从站相应的N_K，最后返回步骤la)。
[0021]作为本发明的改进，所述多个蓝牙从站中的每一个均执行如下步骤:
[0022]1)将与该蓝牙从站相应的N_K插入该从站，上电初始化，中央控制单元检测是否有N_K插入，若无，则不执行任何操作，否则执行第2)步；
[0023]2)中央控制单元与蓝牙模块建立BCSP链路，读取并解密所述插入的NJ(中的组网过滤信息，并通过一系列的HCI指令对蓝牙模块执行参数配置，包括将该从站的设备类型(CLASS_of_DEVICE)设置为所述N_K中的当前微微网ID，将连接请求的过滤参数设置为所述插入的N_K中的主站蓝牙地址；
[0024]3)所述蓝牙从站进入等待状态，响应主站的搜索操作和链路建立请求；若接收到链路建立请求帧，则判断该帧的来源地址与所述连接请求的过滤参数(即主站的蓝牙地址)是否一致，若一致，与主站建立ACL链路；否则丢弃该帧。
[0025]作为本发明的改进，采用分组加密算法对所述N_K中存储的当前微微网ID、蓝牙从站的逻辑地址以及主站蓝牙地址进行加密；采用序列密码算法对所述ACL链路上的传输数据进行加密。
[0026]作为本发明的改进，在所述蓝牙主站上设置ACL链路保障机制:蓝牙主站监测与从站的断链事件，启动设备搜索操作，当断链原因消除时，主站重新搜索到该从站并执行相应的重连操作，以恢复与其的ACL链路。
[0027]作为本发明的改进，通过以下步骤实现从站更换的即插即用:将原从站上的N_K拔出并插入到更换后的新从站，新从站上电之后自动执行所述参数配置，使得自身能被所述蓝牙主站搜索到并与其建立ACL链路。
[0028]作为本发明的改进，两个蓝牙从站在不断电的前提下，通过交换彼此相应的N_K实现微微网隶属关系的交换。
[0029]作为本发明的改进，微微网隶属关系交换的具体步骤为:从站带电运行时，若更换N_K，该从站将来自于新的NJ(中的信息与原先的信息相比较，若一致，不执行任何操作；若不一致，则该从站主动断开当前的链路，并根据新的NJ(中的信息来进行初始化并设置设备类型(CLASS_of_DEVICE)，随后等待来自主站的链路建立请求帧。
[0030]本发明能够在同一工作区域内组建多个并存的主从微微网，各微微网从站具有明确的隶属关系，能够防止未授权或非法的蓝牙设备加入网络；对于N_K中重要信息及蓝牙微微网中传输的数据进行加密处理，预防外部设备的窃听和解读，满足工业通信的安全性要求；组建的网络具有的链路保障机制和即插即用特性，提高了网络的健壮性、可维护性及灵活性。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1显示了蓝牙主站的硬件结构图。
[0032]图2显示了蓝牙主站及从站采用的协议栈。
[0033]图3显示了蓝牙主站及从站的主程序流程图。
[0034]图4显示了蓝牙主站及从站中特殊机制流程图。
[0035]图5显示了多微微网并存的应用场景。
【具体实施方式】
[0036]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0037]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
[0038]I蓝牙设备硬件结构及采用的协议栈
[0039]本发明设计的蓝牙设备有蓝牙主站、蓝牙从站以及N_K，下面首先对这些设备的硬件结构及其功能进行介绍。
[0040]参考图1，其中虚线部分为蓝牙主站的硬件结构示意图，它包括以下几个部分:[0041]1)中央控制单元(MCU)，用来控制蓝牙模块的操作以及与主站其它组件进行信息的交互。在本实施例中，MCU可以采用单片机。
[0042]2)蓝牙模块，用来运行蓝牙协议栈，与其它站点的蓝牙模块和本站点的MCU进行信息的交互，为主站的MCU提供主机控制接口(Host Controller Interface, HCI)。
[0043]3)网络配置接口电路，用来设置当前微微网ID、从站的逻辑地址以及主站管理的从站数目。在本实施例中，该配置接口电路可以为拨码开关。
[0044]4) RS485/CAN总线接口电路，用于与其他微微网主站组建成一个有线网络，实现有线通信与无线通信的融合。
[0045]5)电源管理模块，用于为蓝牙模块、MCU以及其它组件供电。
[0046]蓝牙从站与主站的差别在于:从站没有网络配置接口电路以及RS485/CAN总线接口电路。也即，蓝牙从站同样包括:
[0047]中央控制单元(MCU)，用来控制蓝牙模块的操作，以及与从站其它组件进行信息的交互；以及
[0048]蓝牙模块，用来运行蓝牙协议栈，与其它站点的蓝牙模块和本站点的中央控制单元进行信息的交互，为所述中央控制单元提供主机控制接口(Host ControllerInterface, HCI)。
[0049]至于网络密钥装置(NETW0RK_KEY)，其存储芯片为非易失存储器，例如可断电保存数据的FLASH或EEPR0M。网络密钥装置通过I2C总线与蓝牙设备的MCU相连。所述N_K用于实现所述蓝牙主站与其管理的多个蓝牙从站之间的组网过滤参数的交互。
[0050]图2为蓝牙设备采用的协议栈示意图。在该图中，蓝牙主机是指MCU，蓝牙控制器是指蓝牙模块，两者之间通过HCI接口进行交互，所谓的HCI是指蓝牙提供的一个访问其硬件的统一指令方式，通过该指令，用户可以控制本地蓝牙硬件的操作以及控制其与其它蓝牙设备的链路层的连接。在本发明中，蓝牙主机通过一系列的HCI指令实现特殊的网络组网以及数据传输功能。
[0051]图2中，MCU与蓝牙模块是通过UART线相连的，在UART线路上传送的为BCSP格式(BlueCore Serial Protocol,为Bluetooth设备和系统之间传输HCI数据分组的一种可用协议)的数据帧，MCU与蓝牙模块相互交流的控制帧以及数据帧都是以BCSP格式封包。蓝牙网络建立完毕，MCU以及蓝牙模块以L2CAP (Logical Link Control and AdaptationProtocol，是蓝牙系统中的核心协议，负责适配基带中的上层协议)格式封包数据帧，再将数据通过蓝牙模块发送出去或将从蓝牙模块接收到数据上传到MCU。
[0052]2蓝牙组网过程介绍
[0053]本发明设计的所有程序都运行在MCU上，并通过HCI接口对蓝牙模块进行操作。蓝牙主从站中的程序流程图如图3所示。
[0054]在图5所描述的场景中，存在着两个蓝牙主站(BS1，BS2)，六个蓝牙从站(Cl_l, Cl_2, Cl_3, C2_l, C2_2, C2_3)，每个蓝牙从站拥有一个相应的N_K。利用本发明提出的组网方法，这些蓝牙设备可以组成两个互不干扰的安全的微微网。以微微网N1为例，具体的组网步骤如下:
[0055]其中BS1的执行步骤如下:
[0056]1)按照需求设置好BS1上的网络配置接口电路(拨码开关)，再对其上电，此时MCU和蓝牙模块之间按照一定的机制建立BCSP链路，接着执行第二步。
[0057]2) BSl检测其本身是否插入了 N_K，若是，执行第三步，否则执行第四步。
[0058]3)MCU执行以下操作:通过HCI指令读取蓝牙模块的本地地址；读取拨码开关设置的从站Cl_l的逻辑地址；读取拨码开关设置的当前微微网ID ;将这些信息加密存储到与从站Cl_l相应的NJQl ;程序进行空循环，等待用户断电操作。
[0059]采用同样的步骤将信息存储到N_K12，N_K13，其中从站逻辑地址不同，其他信息相同。
[0060]4) BSl通过MCU初始化蓝牙模块，将微微网ID作为蓝牙模块的搜索过滤参数，命令其执行搜索操作。若蓝牙模块搜索到的从站设备类型(CLASS_of_DEVICE)信息不符合搜索过滤参数，则不将该从站的蓝牙地址信息上传到MCU ;蓝牙模块搜索完毕，若MCU得到的地址信息个数少于主站应管理的从站数目，则MCU命令蓝牙模块重新执行搜索操作，否则执行第五步。
[0061]5) BSl向搜索到的所有从站逐一发送ACL链路建立请求帧，等待所有从站接收该请求并建立与它之间的链路，由此主站与从站组成一个微微网，此时蓝牙主站和从站之间可以进行数据交换。
[0062]蓝牙从站Cl_l的执行步骤如下(Cl_2与Cl_3采用同样的步骤):
[0063]I)将存储信息的NJQl插入Cl_l，再上电，此时MCU与蓝牙模块之间建立BCSP链路，接着ci_l开始进行初始化操作，即执行第二步操作。若其上电时检测到没有连接N_Kl I，则不执行任何操作。
[0064]2)初始化操作是指:MCU通过一系列的HCI指令对蓝牙模块进行操作，包括将从站的CLASS_of_DEVICE设置为NJQl中的微微网ID，将连接请求的过滤参数设置为主站蓝牙地址。
[0065]3)初始化完毕后，Cl_l处于等待状态，响应主站的搜索操作和链路建立请求。若接收到链路建立请求帧，则判断该帧的来源地址与自身连接请求的过滤参数(即BSl蓝牙地址)是否一致，若一致，与主站建立ACL链路；否则丢弃该帧。
[0066]通过上述步骤使BSl仅与符合要求的C1_1、C1_2、C1_3组建一个蓝牙微微网，阻止了同一场景内其它蓝牙节点的加入，实现了蓝牙组网的排它性。
[0067]3网络的安全性机制
[0068]通过上述操作使得蓝牙主站与其下属所有从站之间分别建立了一条ACL链路，从而组成了一个蓝牙微微网。本发明还设计了两种机制来保证该网络的安全性，满足工业无线通信需求。这两种机制如下:
[0069]3.1网络组建的排它性
[0070]由于跳频机制的存在，使得只有建立了链路的从站才能与其主站时钟同步并获取主站的跳频序列表，从而实现与主站的数据交换。未加入网络的设备则由于不知道网络在任意时刻所使用的通信频道而无法对网络通信进行监听或干扰。因此，本发明提出的排它性组网方法能够提高微微网的安全性。
[0071]所谓蓝牙组网的排它性，是指只有符合特定要求的蓝牙主站和从站才能组建成一个微微网。对照图5，假设需要实现以下的功能:同一现场中存在着两个微微网，微微网NI由主站BSl和从站Cl_l，Cl_2, Cl_3组成，微微网N2由主站BS2和从站C2_l，C2_2, C2_3组成。其中每个蓝牙从站在运行时自身都带有一个相应的N_K。
[0072]根据图3中所描述的步骤可知，在蓝牙主站和从站都上电组建微微网之前，具有如下特点:
[0073]1)蓝牙主站的查询过滤参数与蓝牙从站本身的CLASS_of_DEVICE是一致的，其值为通过主站上拨码开关设置，写入到N_K之中的微微网ID数值。
[0074]2)蓝牙从站的连接过滤参数与蓝牙主站本身的蓝牙地址是一致的，其值也写入了N_K。
[0075]根据上述特点，下面分析如何实现网络组网的排它性:
[0076]1)蓝牙主站选择从站:蓝牙主站的查询过滤参数值与蓝牙从站的CLASS_of_DEVICE是完全一致的。在图5中，虽然Cl_l与C2_3都处于BS1的通信范围内，但只有Clj的CLASS_of_DEVICE符合BS1查询的过滤条件，因此，BS1在查询过程中，只会获得Cl_l的地址，BS1组建网络时只会向Cl_l发送链路建立请求帧。因此实现了主站选择从站。
[0077]2)蓝牙从站选择主站，组网过程中，蓝牙从站的连接过滤参数与主站的蓝牙地址完全一致。以图5为例，假设由于意外情况而导致Cl_l接收到BS1的链路建立请求帧的同时，还接收到BS2的链路建立请求帧。Cl_l将判断请求帧的来源地址是否与其连接过滤参数一致，由于Cl_l的连接过滤参数为BS1的蓝牙地址。Cl_l将会丢弃BS2发送的链路请求帧，接收BS1的链路请求帧。因此实现了从站选择主站的功能。
[0078]从上面分析可以看出，操作员可以通过NJ(以及设置主站的拨码开关来实现组网的排它性，使得未得到授权和认证的蓝牙设备无法加入到蓝牙网络中去，以提高网络的安全性。
[0079]3.2加密机制
[0080]通过组网排它性提高了蓝牙网络的安全性，但是在网络中仍然存在以下两点安全性隐患:首先，NJ(中存储的重要信息未做任何处理，外部人员若获取了 NJ(设备，通过N_K中信息可能分析出微微网的组网机制及参数；其次，在ACL链路上传输的数据也未作任何加密，这些数据仍有可能会被外部设备所窃取。对此，本发明提出了相应的解决方法。
[0081]1)N_K中存储的信息为当前微微网ID、从节点的逻辑地址以及蓝牙主站的蓝牙地址，这些信息的长度是固定的，因此，采用加密算法中的分组密码算法对其加密，将加密后的数据存储到NJ(中，从站读取N_K中参数并解密，再将这些参数用于网络组建操作中。本发明中NJ(信息长度为11字节，将其扩充为16字节，采用DES算法即可将其加密成新的16字节的密文。对NJ(进行加密和解密要求蓝牙主站和从站采用同一密钥。
[0082]2)对于传输在ACL链路上的数据，由于这些数据长度是不固定的，所以不能采用分组算法对其进行加密，因此利用序列密码算法(也称流密码算法)对传送的数据流进行加密。本发明中采用了面向字节的RC4算法，该算法由于其结构简单、处理高效等特点被广泛应用于无线通信领域。主从站只需采用同一密钥即可实现对数据的加密和解密。
[0083]在本发明中，通过组网前对N_K存储信息进行加密、组网中利用N_K信息进行排它式组网、组网后对网络中传输的数据进行加密这三层安全策略，能够防止未授权和非法的设备窃取蓝牙微微网的信息及其传输的数据，极大的提高了网络的安全性。
[0084]由于跳频机制的存在，使得相邻微微网间的数据通信互不干扰，再加上本发明设计的排它性组网机制和相应的加密机制，实现了在同一场景内组建多个并存的安全的微微网的功能。
[0085]4网络的可维护性及灵活性分析
[0086]在提高了微微网通信的安全性之后，需要进一步改善系统的健壮性及可维护性，具体是指能实现断链自动重连且该操作不对其它完好链路的通信造成影响、易于更换故障从站以及在不断电前提下通过N_K的热插拔来实现蓝牙从站隶属微微网的变更。下面结合图5解释上述机制的实现。
[0087]I)蓝牙主站设计有ACL链路保障机制，例如若由于瞬时电磁干扰或从站断电，造成了 BSl与Cl_l之间的ACL链路断开，主站能够监测到这一断链事件，并启动设备搜索操作，当干扰消失或从站重新上电，则主站可以重新搜索到该从站并执行相应的重连操作，以恢复BSl与Cl_l之间的ACL链路。主站在执行扫描和连接操作时，不会影响到其与Cl_2、Cl_3之间的ACL链路通信。具体的保障机制流程图如图4(a)所示，这种链路保障机制提高了蓝牙微微网的健壮性，增强了系统的抗干扰能力和故障恢复能力。
[0088]2)上述链路保障机制能够提高网络的可维护性，例如图5中Cl_l出现了永久性故障，需要更换新的从站，BSl侦测到该ACL链路的断开，则启动搜索操作并通过相应的状态指示提醒操作员进行网络维护，操作员此时只需将故障从站上的N_K拔出并插入更换后的新从站之中，新从站上电之后可自动执行参数配置，使得自己能被BSl扫描到并与其建立ACL链路，实现从站更换的即插即用。
[0089]3)在从站处设计了一种提高组网灵活性的机制:如图5所示，若Cl_3与C2_l同时处于BSl和BS2的有效通信范围内，则两从站可在不断电的前提下通过交换彼此的N_K实现微微网隶属关系的交换。该机制的流程图如图4(b)所示，具体过程如下:从站带电运行时，若更换N_K，在插入N_K时刻，MCU产生中断信号，在中断服务程序中，从站将来自于新的NJ(中的信息与原先的信息相比较，若一致，不执行任何操作；若不一致，则从站主动断开当前的链路，并根据新的N_K中的信息来进行初始化和设置CLASS_of_DEVICE，随后等待来自主站的链路建立请求帧。而当前主站接收到链路断开信息之后，就执行链路保障机制中的操作来恢复链路，通过上述的操作过程，Cl_3与C2_l实现所属微微网的交换，这些操作并不影响NI与N2中其它正常链路的通信，提高了组网的灵活性。
[0090]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种工业蓝牙网络系统，用于工业场所中的网络通信，其包括蓝牙主站和由其管理的多个蓝牙从站，并且每个蓝牙从站都具备一个相应的网络密钥装置(NETWORK_KEY)，其中， 所述网络密钥装置用于实现所述蓝牙主站与其管理的多个蓝牙从站之间的组网过滤参数的交互； 所述蓝牙主站、从站均包括: 中央控制单元(MCU)，通过所述网络密钥装置中存储的过滤参数控制蓝牙模块进行网络管理和无线数据收发；以及 蓝牙模块，用来运行蓝牙协议栈，并通过主机控制接口(Host ControllerInterface, HCI)接受所述中央控制单元的控制命令以及其它主站或从站发送过来的无线帧； 并且，所述蓝牙主站还包括: 网络配置接口电路，用来设置当前微微网ID、从站的逻辑地址以及主站管理的从站数目；以及 RS485/CAN总线接口电路，用于该蓝牙主站与网络内的其他微微网主站组建成有线网络。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述网络密钥装置为非易失存储器，通过总线与所述蓝牙主站或从站进行通信，其存储有加密后的组网过滤参数，包括当前微微网ID、主站蓝牙地址及从站逻辑地址。
3.一种应用于权利要求1-2任一项所述的工业蓝牙网络系统的组网方法，其中，所述蓝牙主站执行如下步骤: 1)配置与该蓝牙主站所管理的所有蓝牙从站相应的网络密钥装置，将主站蓝牙地址、当前微微网ID和从站逻辑地址加密写入各蓝牙从站对应的网络密钥装置； 2)中央控制单元将蓝牙模块的搜索过滤参数设置为当前微微网ID，命令其执行搜索操作:若蓝牙模块搜索到的从站设备类型(CLASS_of_DEVICE)信息不符合搜索过滤参数，则不将该从站的蓝牙地址信息上传到中央控制单元；蓝牙模块搜索完毕后，若中央控制单元得到的从站蓝牙地址信息个数少于蓝牙主站应管理的从站数目，则命令蓝牙模块重新执行搜索操作，否则执行第3)步； 3)所述蓝牙主站向搜索到的所有从站逐一发送ACL链路建立请求帧，等待所有从站接收该请求并建立与它之间的ACL链路，由此主站与从站组成一个微微网。
4.根据权利要求3所述的组网方法，其中，所述步骤I)具体为: Ia)上电后，中央控制单元和蓝牙模块之间建立BCSP链路； Ib)所述蓝牙主站检测其本身是否插入了网络密钥装置，若是，执行第Ic)步，否则执行第2)步； Ic)中央控制单元通过HCI指令读取蓝牙模块的主站蓝牙地址，并读取通过所述网络配置接口电路设置的当前微微网ID和为与所述插入的网络密钥装置相应的蓝牙从站设置的逻辑地址，将这些信息加密存储到所述插入的网络密钥装置，然后等待用户断电操作，拔下该插入的网络密钥装置，若该蓝牙主站应管理的其他蓝牙从站相应的网络密钥装置尚未配置完毕，则继续插入其他蓝牙从站相应的网络密钥装置，最后返回步骤la)。
5.根据权利要求3或4所述的组网方法，其中，所述多个蓝牙从站中的每一个均执行如下步骤:1)将与该蓝牙从站相应的网络密钥装置插入该从站，上电初始化，中央控制单元检测是否有网络密钥装置插入，若无，则不执行任何操作，否则执行第2)步；2)中央控制单元与蓝牙模块建立BCSP链路，读取并解密所述插入的网络密钥装置中的组网过滤信息，并通过一系列的HCI指令对蓝牙模块执行参数配置，包括将该从站的设备类型(CLASS_of_DEVICE)设置为所述网络密钥装置中的当前微微网ID，将连接请求的过滤参数设置为所述插入的网络密钥装置中的主站蓝牙地址；3)所述蓝牙从站进入等待状态，响应主站的搜索操作和链路建立请求；若接收到链路建立请求帧，则判断该帧的来源地址与所述连接请求的过滤参数(即主站的蓝牙地址)是否一致，若一致，与主站建立ACL链路；否则丢弃该帧。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的组网方法，其中，采用分组加密算法对所述网络密钥装置中存储的当前微微网ID、蓝牙从站的逻辑地址以及主站蓝牙地址进行加密；采用序列密码算法对所述ACL链路上的传输数据进行加密。
7.根据权利要求3-6中任一项所述的组网方法，其中，在所述蓝牙主站上设置ACL链路保障机制:蓝牙主站监测与从站的断链事件，启动设备搜索操作，当断链原因消除时，主站重新搜索到该从站并执行相应的重连操作，以恢复与其的ACL链路。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的组网方法，其中，通过以下步骤实现从站更换的即插即用:将原从站上的网络密钥装置拔出并插入到更换后的新从站，新从站上电之后自动执行所述参数配置，使得自身能被所述蓝牙主站搜索到并与其建立ACL链路。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的组网方法，其中，两个蓝牙从站在不断电的前提下，通过交换彼此相应的网络密钥装置实现微微网隶属关系的交换。
10.根据权利要求9所述的组网方法，其中，微微网隶属关系交换的具体步骤为:从站带电运行时，若更换网络密钥装置，该从站将来自于新的网络密钥装置中的信息与原先的信息相比较，若一致，不执行任何操作；若不一致，则该从站主动断开当前的链路，并根据新的网络密钥装置中的信息来进行初始化并设置设备类型(CLASS_of_DEVICE)，随后主站根据所述ACL链路保障机制重新与该从站建立链接。
【文档编号】H04B5/00GK103684938SQ201310566493
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】秦元庆, 朱钱祥, 周纯杰 申请人:华中科技大学