一种基于蓝牙Mesh的数据优化传输方法、系统及装置与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于蓝牙mesh的数据优化传输方法、系统及装置。

背景技术：

蓝牙技术已有近二十年的历史，本身就以绿色节能、低成本为设计理念，大量用于手机、无线耳机等领域。近年来蓝牙协议4.x-5.0的发布，其中低功耗规范(ble,bluetoothlowenergy)试图将蓝牙推广至更广泛的低成本应用领域，如仪表监控等。随着物联网的兴起，蓝牙组织最近也推出了蓝牙网格协议(meshprofile1.0，本文后面简称mesh)，以期抢占标准及市场的先机。mesh主要面向楼宇自动化(如灯光门禁控制等)，具有自适应(自治、自举、自主、自愈)等特性。为了满足其低成本、低功耗的设计目标，mesh的广告承载层(空中包)以“可控的洪泛广播”来转发数据，它以ttl(timetolive)及缓存检查作为“可控算法”,这样的的结果是，对于任何一个(某节点发往另一节点的)数据包，整个网络上几乎所有节点都会需要转播该数据一次(这点上增加了整体功耗)，而且每次转播还需加一个随机的延时。这确实浪费了公共带宽，大幅降低传输速率(mesh协议建议一节点每10秒发包不多于100个，速率仅在数百字节每秒)，降低了实时性。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于蓝牙mesh的数据优化传输方法、系统及装置。

本发明所采取的技术方案是：

一种基于蓝牙mesh的数据优化传输方法，包括以下步骤：

通过发出选路请求进行选路，从而选出优选路径；

在优选路径中相邻节点之间通过建立ble连接进行虚拟电路的构建；

利用专用格式的数据包通过虚拟电路进行数据传输。

作为所述的一种基于蓝牙mesh的数据优化传输方法的进一步改进，所述的通过发出选路请求进行选路，从而选出优选路径，这一步骤具体包括：

通过起始节点对中间节点广播发送选路请求包进行选路请求的发起；

每个接收到选路请求包的中间节点转发选路请求包到其余的中间节点，直到目标节点接收到选路请求包，目标节点发送选路响应包至上一站的中间节点且不再转发选路请求包；

每级的中间节点发送选路响应包至上一级的中间节点，直到起始节点接收到选路响应包；

起始节点和每个中间节点根据选路响应包，优选出下一站节点，进而得出优选路径。

作为所述的一种基于蓝牙mesh的数据优化传输方法的进一步改进，所述的选路请求包中的adtype中标识为非mesh包。

作为所述的一种基于蓝牙mesh的数据优化传输方法的进一步改进，所述转发选路请求包到其余节点，这一步骤具体为：

先将选路请求包的选路地址替换为该包的转发者地址，再转发选路请求包到其余节点。

作为所述的一种基于蓝牙mesh的数据优化传输方法的进一步改进，还包括以下步骤：

当数据传输完成时，则通过断开ble连接进行虚拟电路的移除。

本发明所采用的另一个技术方案是：

一种基于蓝牙mesh的数据优化传输系统，包括：

选路单元，用于通过发出选路请求进行选路，从而选出优选路径；

连接建立单元，用于在优选路径中相邻节点之间通过建立ble连接进行虚拟电路的构建；

数据传输单元，用于利用专用格式的数据包通过虚拟电路进行数据传输。

作为所述的一种基于蓝牙mesh的数据优化传输系统的进一步改进，所述的选路单元具体包括：

选路发起单元，用于通过起始节点对中间节点广播发送选路请求包进行选路请求的发起；

转发单元，用于每个接收到选路请求包的中间节点转发选路请求包到其余的中间节点，直到目标节点接收到选路请求包，目标节点发送选路响应包至上一站的中间节点且不再转发选路请求包；

响应单元，用于每级的中间节点发送选路响应包至上一级的中间节点，直到起始节点接收到选路响应包；

优选单元，用于起始节点和每个中间节点根据选路响应包，优选出下一站节点，进而得出优选路径。

作为所述的一种基于蓝牙mesh的数据优化传输系统的进一步改进，所述的选路请求包中的adtype中标识为非mesh包。

作为所述的一种基于蓝牙mesh的数据优化传输系统的进一步改进，还包括：

移除单元，用于当数据传输完成时，则通过断开ble连接进行虚拟电路的移除。

本发明所采用的再一个技术方案是：

一种基于蓝牙mesh的数据优化传输装置，包括：

存储器，用于存放程序；

处理器，用于执行所述程序，所述程序使得所述处理器执行所述的基于蓝牙mesh的数据优化传输方法。

本发明的有益效果是：

本发明一种基于蓝牙mesh的数据优化传输方法、系统及装置通过选路请求包选出优选路径，从而能大幅提高传输性能，减小收发延迟，并大力减小广播风暴，减轻耗电。而且本发明简单高效，不需要增加实现的复杂度，有效减少硬件成本。

附图说明

图1是本发明一种基于蓝牙mesh的数据优化传输方法的步骤流程图；

图2是本发明一种基于蓝牙mesh的数据优化传输系统的模块方框图；

图3是本发明实施例的蓝牙网络示意图；

图4是本发明另一实施例的网络示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

参考图1，本发明一种基于蓝牙mesh的数据优化传输方法，包括以下步骤：

s1、通过发出选路请求进行选路，从而选出优选路径；

s2、在优选路径中相邻节点之间通过建立ble连接进行虚拟电路的构建；

其中，创建方法可据相邻节点不同能力协商。比如有的节点只可作外设，则需要中枢来发起连接。

s3、利用专用格式的数据包通过虚拟电路进行数据传输。

当虚拟电路建立后，可用专用格式的数据包来传输数据。由于基于ble连接，而不是广告包，因此该类数据包的包头通常很小，从而提高了有效性，故可进一步提升传输性能。当然，由于不是广告包，自然也避免了广播风暴。

进一步作为优选的实施方式，所述的通过发出选路请求进行选路，从而选出优选路径，这一步骤具体包括：

s11、通过起始节点对中间节点广播发送选路请求包进行选路请求的发起；

s12、每个接收到选路请求包的中间节点转发选路请求包到其余的中间节点，直到目标节点接收到选路请求包，目标节点发送选路响应包至上一站的中间节点且不再转发选路请求包；本步骤为持续执行，直到目标节点接收到选路请求包为止。

s13、每级的中间节点发送选路响应包至上一级的中间节点，直到起始节点接收到选路响应包；

s14、起始节点和每个中间节点根据选路响应包，优选出下一站节点，进而得出优选路径。

其中，优选出下一站节点主要根据选路响应包中的参考ttl和信噪比等信息。最重要地，原则上仅当具有新建ble连接能力的节点方可参与选路协商，否则不能建立ble连接。

进一步作为优选的实施方式，所述的选路请求包中的adtype中标识为非mesh包。其中，平常mesh上的包是通过ble的广告包发送的，广告包中的adtype中标识为mesh包(具体为一个8位数值)。现在本发明将利用另一个值来标识选路包即为非mesh包(这个可以选一个蓝牙官方尚未利用的数值)。这种方法可以巧妙地屏蔽没有选路功能的标准mesh节点。如图3，当h发送选路请求包时，将被b、g正常转播，这个转播过程就像普通mesh包一样(注意，选路响应包是单播，即仅被下站节点处理)，但由于a是标准mesh节点，它不认识这个包类型，自然就忽略了该包。该方法极为简单，实现成本极低，也避免了不必要的转播，节省了公共带宽。

进一步作为优选的实施方式，所述转发选路请求包到其余节点，这一步骤具体为：

先将选路请求包的选路地址替换为该包的转发者地址，再转发选路请求包到其余节点。

进一步作为优选的实施方式，还包括以下步骤：

s4、当数据传输完成时，则通过断开ble连接进行虚拟电路的移除。

由于资源限制(如每个节点可同时支持的ble连接数有限)，故当数据传输完成，虚拟电路应该尽快移除，即断开ble连接，以便其它路径利用。同理，其路由信息也随之失效。在数据传输中，如遇某节点移除或故障，传输可能失败，这时原发送端可以重新发起选路请求，以重建虚拟电路。

进一步，本发明为了兼容标准的mesh节点，或不具ble连接能力的节点，可以创建不完整的虚拟电路，即在路径上某些相邻节点之间，仍以ble广告来收发数据。图3中，假如hf之间传输数据，虽然h到d之间利用ble连接传输，但df之间却以ble广告传输数据。

进一步，本实施例中，当多个路径同时存在相同路段时，可以智能复用。如图3中，假如hf之间传输数据，同时bd之间收发数据。显然存在相同的路段bd。因此可以复用相同路段，这时bd之间的ble连接，不仅可以传输bd数据，也可以转发hf数据，可以通过包头信息或不同ble信道来区分。

参考图2，本发明一种基于蓝牙mesh的数据优化传输系统，包括：

选路单元，用于通过发出选路请求进行选路，从而选出优选路径；

连接建立单元，用于在优选路径中相邻节点之间通过建立ble连接进行虚拟电路的构建；

数据传输单元，用于利用专用格式的数据包通过虚拟电路进行数据传输。

进一步作为优选的实施方式，所述的选路单元具体包括：

选路发起单元，用于通过起始节点对中间节点广播发送选路请求包进行选路请求的发起；

转发单元，用于每个接收到选路请求包的中间节点转发选路请求包到其余的中间节点，直到目标节点接收到选路请求包，目标节点发送选路响应包至上一站的中间节点且不再转发选路请求包；

响应单元，用于每级的中间节点发送选路响应包至上一级的中间节点，直到起始节点接收到选路响应包；

优选单元，用于起始节点和每个中间节点根据选路响应包，优选出下一站节点，进而得出优选路径。

进一步作为优选的实施方式，所述的选路请求包中的adtype中标识为非mesh包。

进一步作为优选的实施方式，还包括：

移除单元，用于当数据传输完成时，则通过断开ble连接进行虚拟电路的移除。

本发明一种基于蓝牙mesh的数据优化传输装置，包括：

存储器，用于存放程序；

处理器，用于执行所述程序，所述程序使得所述处理器执行所述的基于蓝牙mesh的数据优化传输方法。

本发明另一个实施例中，将本发明应用于楼宇灯光控制，一幢楼有多层，每层大量公共照明灯，一些灯还可以显示字符，这种情况下，如采用标准mesh协议控制灯及显示内容，需要收发大量的数据，确实存在困难。图4示意了该种情况，共25层楼，每层有大量灯，其中灯t1/t2可以显示一些文字或图形。c1-c25变成了主控接入，并可层间转发。在没有增加虚拟电路之前，每灯的开关几乎都引发所有灯转发数次数据，形成广播风暴，在图形连续、动态显示时，延迟丢帧极度严重。在增加虚拟电路后，如用手机从c1控制25楼t2开关或动态显示图形，数据发送路径如简头所示，只有c1-c25,1-n-t2转发数据。其它都处于静默状态，实测效果良好。

从上述内容可知，本发明通过选路请求包选出优选路径，从而能大幅提高传输性能，减小收发延迟，并大力减小广播风暴，减轻耗电。而且本发明简单高效，不需要增加实现的复杂度，有效减少硬件成本。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。