一种基于BLE广播的蓝牙设备多联组网方法和系统技术方案

本申请涉及一种基于BLE广播的蓝牙设备多联组网方法和系统，其包括初始化步骤和维护步骤，初始化步骤包括：S1.基于蓝牙的信号范围在服务器和蓝牙设备间建立树形拓扑结构；S2.基于树形拓扑结构由主机向从机发送广播包；S3.基于广播包的转发次数标志和地址序列决定广播包传输与否；S4.基于接收到的广播包上的地址序列在服务器和蓝牙终端间建立可行路径；S5.根据转发次数在各可行路径中择定最优路径；S6.基于最优路径，构建服务器到蓝牙终端的组网通信路径；所述维护步骤包括：在维护周期内时，检测蓝牙设备的在网状态，将未在网设备组网，并更新在网设备列表；在经过维护周期后，重新执行初始化步骤。本申请具有提高组网中蓝牙信号的传输效率的效果。牙信号的传输效率的效果。牙信号的传输效率的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于BLE广播的蓝牙设备多联组网方法和系统


[0001]本申请涉及通信
，尤其是涉及一种基于BLE广播的蓝牙设备多联组网方法和系统。

技术介绍

[0002]智能家居系统主要由内部组网和服务器组成，其中，内部组网主要是连接家里的各种设备及家电，比如蓝牙耳机、音箱、照明系统、空调系统等，目前很多家庭内部网络还是通过有线的方式进行连接的，有线连接存在布线困难，成本高等缺点，因此通过无线方式组建家庭内部网络显得尤为重要。
[0003]在现有技术中，常使用wifi和zigbee等技术对内部组网设备进行连接，但是其存在很多缺点，比如wifi存在价格比较高，功耗比较大，移动性差，组网困难等缺点；而zigbee存在推广难度大，成本比较高，传输速率比较慢等缺点。随着移动通信技术的发展，蓝牙4.0及以上标准的推出，给智能家居行业带来了强有力的技术支持，使得蓝牙设备拥有极低的运行和待机功耗，因此蓝牙设备在智能家居领域使用的越来越广泛。
[0004]蓝牙连接存在传播距离较短，且穿透能力较差的缺点，比如当作为服务器的手机播放音乐时，作为蓝牙终端的耳机放置在隔壁房间时，由于受到墙壁的阻挡将难以接收到稳定信号，在相关技术中，组网中位于门外的蓝牙设备可以将数据包逐级接力广播以绕过墙壁，从而将数据包送达到目标蓝牙终端或服务器，从而实现目标蓝牙终端和服务器之间的远距离通讯，从而克服了室内阻挡多、地形复杂和传输距离远带来的通信不畅问题。但是，这种蓝牙组网模式是杂乱无章的，不同的蓝牙设备均持续处于扫描匹配状态和信号接收传递状态，这会占用大量的信号频段，蓝牙信号相互之间也存在干扰，使得信号传递效率较低，对于一些如蓝牙耳机等对延迟要求较高的设备将产生不良影响。

技术实现思路

[0005]为了提高组网中蓝牙信号的传输效率，本申请提供一种基于BLE广播的蓝牙设备多联组网方法和系统。
[0006]第一方面，本申请提供的一种基于BLE广播的蓝牙设备多联组网方法，采用如下的技术方案：一种基于BLE广播的蓝牙设备多联组网方法，包括初始化步骤和维护步骤，所述初始化步骤包括：S1.基于蓝牙的信号范围在服务器和蓝牙设备间建立以蓝牙设备为主机且以蓝牙设备或服务器为从机的树形拓扑结构；S2.基于树形拓扑结构由主机向从机发送广播包，其中广播包携带有转发次数标识和地址序列，地址序列存储有广播包途径蓝牙设备的地址；S3.基于广播包的转发次数标志和地址序列决定广播包传输与否；S4.基于接收到的广播包上的地址序列在服务器和蓝牙终端间建立可行路径，将
蓝牙终端作为在网设备并记录于在网设备列表，服务器到蓝牙终端之间的蓝牙设备按地址序列作为各级传输设备，其中蓝牙终端为地址序列内起始地址对应的蓝牙设备；S5.基于蓝牙终端到服务器所有可行路径对应的传输设备数量筛选出备用路径；S6.计算各备用路径内各传输设备被其它最优路径经过的次数和，并作为对应备用路径的特征数，选出特征数最小的备用路径作为最优路径；S7.基于最优路径，构建服务器到蓝牙终端的组网通信路径；所述维护步骤包括：在维护周期内时，检测蓝牙设备的在网状态，将未在网设备组网，并更新在网设备列表；在经过维护周期后，重新执行初始化步骤。
[0007]通过采用上述技术方案，每个蓝牙设备均作为主机以建立树形拓扑结构，并将周围传输信号强度高于预设强度阈值的蓝牙设备或服务器作为树形拓扑结构从机，从而使得服务器与各个蓝牙设备之间形成通信网，该通信网中蕴含有服务器和蓝牙设备之间进行信号传输的最短路径，该最短路径由数据包的转发次数进行衡量。由于数据包在通信网中的传输的方向不定，因此蓝牙设备基于转发次数标志和地址序列评估经过的数据包是否有转发的必要，有效减少通信网中的传输数据量，提高了初始化步骤的效率并降低了占用的带宽。
[0008]服务器在接收到蓝牙终端发送的且在通信网中被复制修改的数据包后，能够根据数据包携带的地址序列建立可行路径。在每条可行路径中，传输设备的数量等同于转发次数，因此传输设备少的可行路径相对来说传输效率更高。由于符合该条件的路径具有多条，因此可以将它们都作为备用路径，以供发生通讯断路时进行换线。对于这些备用路径，其上的传输设备通常也用作其它蓝牙终端的组网通讯路径，对于通信频繁的传输设备而言，其能够分配给数据包的带宽较少，信号传输速度低，因此，选择特征数最小的备用路径作为最优路径，合理分配传输设备，使得组网通讯线路经过通畅的备用路径，能够有效提高数据包的传输效率。此外，该最优路径为点到点传输，相比于广播的传送方式，对带宽的占用大大降低，无须无关的蓝牙设备参与信号传输，节能环保。
[0009]由于蓝牙设备的位置会发生改变，会有在网设备脱网和未在网设备参与组网的情况，因此需要进行周期性维护。在维护周期内，将未在网设备组入通信网中进行蓝牙信息传递，同时还检查在网设备列表内的蓝牙设备是否在网，以避免服务器持续地试图向未在网设备发送信息。通常维护周期设置的时间较长，在整个周期中，可能发生较多的蓝牙设备位置改变的情况，因此在一个维护周期过去后，对所有的蓝牙设备和服务器进行初始化，以重新规划出各蓝牙设备在作为蓝牙终端时到服务器的最优路径。
[0010]优选的，所述S5包括：获取蓝牙终端到服务器所有可行路径对应的传输设备数量，并作为一个可行集；判断可行集内最小元素的数量是否大于等于N，若超过则将可行集内最小的元素对应的可行路径作为备用路径；若小于N，则将可行集内最小的N个元素对应的可行路径作为备用路径，其中N为预设数量阈值。
[0011]通过上述技术方案，选出方案最优的若干备选路径，并尽量保证在可行路径足够的情况下选出的备选路径的条数大于等于N条，以便于在最优路径通信中断时足够多的备
选路径进行通信尝试，保证通信顺畅。
[0012]优选的，所述维护步骤中未在网设备进行组网的方法包括以下步骤：未组网设备搜索周围的在网设备并与在网设备建立通讯，其中建立通讯的在网设备发出的蓝牙信号的强度在未在网设备处高于预设强度阈值；未组网设备获取各已建立通讯的在网设备对应的最优路径中最短的一条，并连接于该最优路径上的蓝牙终端上，形成该未组网设备到服务器的组网通信路径；服务器将该未组网设备作为在网设备并记录于在网设备列表中。
[0013]通过采用上述技术方案，由于初始化过程会影响组网设备的正常工作，因此初始化的频次不适合过高，在本方案中通过设定维护周期来定期进行对组网进行优化。在维护周期中，当未组网设备试图接入组网时，不再初始化通信网，而是对该未组网设备周围的在网设备的最优路径进行评估，将未组网设备连接到最短的一条上，从而组网。
[0014]优选的，所述维护步骤中更新在网设备列表的方法包括以下步骤：服务器定时沿组网通信路径向在网设备发送请求消息；服务器检查是否收到在网设备的答复信息，若未收到答复信息，则按特征数升序规则依次选取该在网设备对应的备用路径向在网设备发送确认消息，直至收到答复信息，若收到答复信息，则将该答复信息对应的备用路径作为新的组网通信路径，若全部备用路径遍历后仍未收到答复信息本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于BLE广播的蓝牙设备多联组网方法，其特征在于，包括初始化步骤和维护步骤，所述初始化步骤包括：S1.基于蓝牙的信号范围在服务器和蓝牙设备间建立以蓝牙设备为主机且以蓝牙设备或服务器为从机的树形拓扑结构；S2.基于树形拓扑结构由主机向从机发送广播包，其中广播包携带有转发次数标识和地址序列，地址序列存储有广播包途径蓝牙设备的地址；S3.基于广播包的转发次数标志和地址序列决定广播包传输与否；S4.基于接收到的广播包上的地址序列在服务器和蓝牙终端间建立可行路径，将蓝牙终端作为在网设备并记录于在网设备列表，服务器到蓝牙终端之间的蓝牙设备按地址序列作为各级传输设备，其中蓝牙终端为地址序列内起始地址对应的蓝牙设备；S5.基于蓝牙终端到服务器所有可行路径对应的传输设备数量筛选出备用路径；S6.计算各备用路径内各传输设备被其它最优路径经过的次数和，并作为对应备用路径的特征数，选出特征数最小的备用路径作为最优路径；S7.基于最优路径，构建服务器到蓝牙终端的组网通信路径；所述维护步骤包括：在维护周期内时，检测蓝牙设备的在网状态，将未在网设备组网，并更新在网设备列表；在经过维护周期后，重新执行初始化步骤。2.根据权利要求1所述的基于BLE广播的蓝牙设备多联组网方法，其特征在于，所述S5包括：获取蓝牙终端到服务器所有可行路径对应的传输设备数量，并作为一个可行集；判断可行集内最小元素的数量是否大于等于N，若超过则将可行集内最小的元素对应的可行路径作为备用路径；若小于N，则将可行集内最小的N个元素对应的可行路径作为备用路径，其中N为预设数量阈值。3.根据权利要求1所述的基于BLE广播的蓝牙设备多联组网方法，其特征在于，所述维护步骤中未在网设备进行组网的方法包括以下步骤：未组网设备搜索周围的在网设备并与在网设备建立通讯，其中建立通讯的在网设备发出的蓝牙信号的强度在未在网设备处高于预设强度阈值；未组网设备获取各已建立通讯的在网设备对应的最优路径中最短的一条，并连接于该最优路径上的蓝牙终端上，形成该未组网设备到服务器的组网通信路径；服务器将该未组网设备作为在网设备并记录于在网设备列表中。4.根据权利要求2所述的基于BLE广播的蓝牙设备多联组网方法，其特征在于，所述维护步骤中更新在网设备列表的方法包括以下步骤：服务器定时沿组网通信路径向在网设备发送请求消息；服务器检查是否收到在网设备的答复信息，若未收到答复信息，则按特征数升序规则依次选取该在网设备对应的备用路径向在网设备发送确认消息，直至收到答复信息，若收到答复信息，则将该答复信息对应的备用路径作为新的组网通信路径，若全部备用路径遍历后仍未收到答复信息，则从在网设备列表将该在网设备移出，并清除对应的路径数据。5.根据权利要求1所述的基于BLE广播的蓝牙设备多联组网方法，其特征在于，所述S1
包括：蓝牙设备搜索周围设备，若周围设备存在服务器且服务器的传输信号强度高于预设强度阈值，则建立以该蓝牙设备为主机且以服务器为从机的树形拓扑结构；若不存在服务器而存在其它蓝牙设备，且蓝牙设备的传输信号强度高于预设强度阈值时，则建立以该蓝牙设备为主机且以其它蓝牙设备为从机的树形拓扑结构。6.根据权利要求1所述的基于BLE广播的蓝牙设备多联组网方法，其特征在于，所述S3包括：读取广播包当前的转发次数标志并判断转发次数是否小于被允许的最大转发次数；若否则抛弃该广播包；读取广播包当前的地址序列，判断当前广播包的起点地址是否为广播包的当前所处地址，若是则抛弃该广播包，若否则将广播包当前的所处地址写入地址...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁霖，王忠荣，
申请(专利权)人：深圳市芯中芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：