CN111818501A - 一种基于ble协议的同步系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于BLE协议的同步系统，所述系统包括：若干终端装置、若干网关、同步时钟站以及云端服务器；其中，所述终端装置包括蓝牙芯片、温度传感器以及加速度传感器；所述终端装置，用于获取所述终端装置中传感器检测到的信息数据，并将所获取的信息数据发送至所述网关；所述网关，用于将所接收所述终端装置各传感器的信息数据发送至所述云端服务器；所述同步时钟站，用于周期性发送基准时间至所述终端装置，并为每个所述终端装置分配相应的时隙；所述云端服务器，用于分析处理所接收的信息数据。该同步系统能够支持海量终端的网络连接，有效降低每个终端的发送次数，以显著降低终端的功耗。

Description

一种基于BLE协议的同步系统
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种基于BLE协议的同步系统。
背景技术
传统的BLE系统是短距离连接，低速率，少节点的网络方式，无法同时处理几十个甚至上千个终端，即使采用广播方式，基于3个广播信道的轮询，终端采用重发多次的方式来保证能有效上传，空口造成大量无需的竞争，而且本身终端因为重发多次造成功耗上升数倍。
另外，WiFi的缺点在于一方面一个Access Point(AP)受限于路由处理能力，以及AP的RAM资源，能接入设备通常在10～100个，设备过多时易发生空口冲突；另一方面由于需要定时侦听Beacon、连接鉴权时间长以及空中竞争造成重传次数多等原因，导致其功耗高。TD-SCDMA缺点是需要用到电缆传输信号，成本高且功耗高。
为此，提出本发明。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于BLE协议的同步系统，能够支持海量终端的网络连接，有效降低每个终端的发送次数，以显著降低终端的功耗。
为实现上述目的，本发明提供一种基于BLE协议的同步系统，所述系统包括：若干终端装置、若干网关、同步时钟站以及云端服务器；其中，所述终端装置包括蓝牙芯片、温度传感器以及加速度传感器；
所述终端装置，用于获取所述终端装置中传感器检测到的信息数据，并将所获取的信息数据发送至所述网关；
所述网关，用于将所接收所述终端装置各传感器的信息数据发送至所述云端服务器；
所述同步时钟站，用于周期性发送基准时间至所述终端装置，并为每个所述终端装置分配相应的时隙；
所述云端服务器，用于分析处理所接收的信息数据。
优选的，所述网关，还用于在有多个所述网关时，实现多个所述网关之间的级联；
所述同步时钟站，还用于在有多个所述网关时，实现多个所述网关之间的级联。
优选的，所述终端装置将所获取的信息数据发送至所述网关，进一步包括：
所述终端装置将所获取的信息数据基于分配的时隙信道内发送信息数据至所述网关。
优选的，所述网关设有蓝牙芯片；所述网关设有两个蓝牙芯片。
优选的，所述同步时钟站设有蓝牙芯片；所述同步时钟站设有两个蓝牙芯片。
有益效果：
以上方案，该系统包括若干终端装置、若干网关、同步时钟站以及云端服务器，其中，所述终端装置包括蓝牙芯片、温度传感器以及加速度传感器；所述终端装置，用于获取所述终端装置中传感器检测到的信息数据，并将所获取的信息数据发送至所述网关，所述网关，用于将所接收所述终端装置各传感器的信息数据发送至所述云端服务器，所述同步时钟站，用于周期性发送基准时间至所述终端装置，并为每个所述终端装置分配相应的时隙，所述云端服务器，用于分析处理所接收的信息数据，能够支持海量终端的网络连接，采用单一信道发送，不跳频，有效降低发送次数，降低功耗，对物理信道重新划分逻辑信道，便于逻辑功能的实现和减少蓝牙空口冲突，系统时钟同步，对终端进行时隙分配，每个终端在自己的时隙内起来发包，有效避免蓝牙空口冲突。
以上方案，所述终端装置将所获取的信息数据发送至所述网关，进一步包括：所述终端装置将所获取的信息数据基于分配的时隙信道内发送信息数据至所述网关，由于采用单一信道发送并对物理信道重新划分逻辑信道以及采用时分结构，能够有效提高终端装置上报信息的效率，从而达到降低终端装置功耗的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的基于BLE协议的同步系统的网络拓扑结构示意图。
图2为本发明一实施例提供的基于BLE协议的同步系统的时隙分配示意图。
发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以下结合实施例详细阐述本发明的内容。
本发明提供一种基于BLE协议的同步系统，能够支持海量终端的网络连接，有效降低每个终端的发送次数，以显著降低终端的功耗。
参照图1所示为本发明一实施例提供的一种基于BLE协议的同步系统的网络拓扑结构示意图。该同步系统包括：若干终端装置11、若干网关12、同步时钟站13以及云端服务器14；其中，所述终端装置11包括蓝牙芯片、温度传感器以及加速度传感器；
所述终端装置11，用于获取所述终端装置11中传感器检测到的信息数据，并将所获取的信息数据发送至所述网关12；
所述网关12，用于将所接收所述终端装置11各传感器的信息数据发送至所述云端服务器14；
所述同步时钟站13，用于周期性发送基准时间至所述终端装置11，并为每个所述终端装置11分配相应的时隙；
所述云端服务器14，用于分析处理所接收的信息数据。
该同步系统可以支持海量的终端网络，由于采用单一信道发送并对物理信道重新划分逻辑信道以及采用时分结构，有效提高终端装置上报信息的效率，从而达到降低终端装置功耗的目的。
其中，所述网关12，还用于在有多个所述网关12时，实现多个所述网关12之间的级联；所述同步时钟站13，还用于在有多个所述网关12时，实现多个所述网关12之间的级联。
所述网关12设有蓝牙芯片；所述网关12设有两个蓝牙芯片。
所述同步时钟站13设有蓝牙芯片；所述同步时钟站13设有两个蓝牙芯片。
在本实施例中，终端装置11由一个蓝牙芯片、温度传感器以及加速度传感器组成；网关12由两套独立的蓝牙物理芯片组成，一套用来网关之间的级联，另一套保持在扫描状态并收集范围内终端装置11的上报信息；同步时钟站13由两套独立的蓝牙物理芯片组成，一套用于级联其他网关，另一套按照配置的周期广播时钟。终端装置11、网关12周期性地与同步时钟站13进行时钟同步，终端装置11收集终端传感器信息，并在被分配的时隙信道内上报信息给网关12，网关12常开并保持在扫描状态，收集范围内的终端装置11上报的信息；网关12将从终端装置11上收集的信息传到云端后台，后台做数据分析。该同步系统能够有效提高终端装置上报信息的效率，从而达到降低终端装置功耗的目的。
其中，所述终端装置11将所获取的信息数据发送至所述网关12，进一步包括：
所述终端装置11将所获取的信息数据基于分配的时隙信道内发送信息数据至所述网关12。
参照图2所示为本发明一实施例提供的基于BLE协议的同步系统的时隙分配示意图。
在本实施例中，终端装置11、网关12与同步时钟站13进行时钟同步之后，终端装置11收集终端装置11传感器信息，并于单一信道在被分配的时隙TS内Wakeup(唤醒时)上报信息给网关12；为保证接收精度，可设置为重复发送2次，发送完毕后回到休眠状态；网关12常开并保持在扫描状态，收集范围内的终端装置11上报的信息，必要时在控制信道发出控制命令；网关12将从终端装置11上收集的信息传到云端服务器14，云端服务器14做数据分析。
具体地，不同频点多个用户同时和基站网关通讯，系统中采用2.400～2.835频段的40个2MH在间隔的Channel(频道)频点，分别分配为同步时钟广播信道、业务信道、和控制信道3类。多个用户同时同频通讯，多个用户采用一组正交码编码(walsh正交码)，每个用户分配一个正交码(chip)，同时做宽带扩频(chip rate)，不同用户之间互不干扰。系统中每个终端装置和网关都同步在网络基准时间下，基准时间通过同步时钟站周期持续发送，系统给每个终端装置在窗口周期T每个TS时隙中分配TS资源，每个终端装置在每帧自己的时隙内醒来发送上报广播包，每个终端装置需要在设置的每N*T的时隙TS内接收同步时钟站的时钟、对表、设置本地RTC timer(RTC定时器)。网关在广播的时候配置成单广播信道循环广播，比如只在37信道上广播，在sniffer上如果配置成在三个广播信道接收信号(adv_hop＝37，38，39)，由于跳频则接收的信号丢包率在三分之二以上，如果sniffer配置在37信号上接收信号，由于不用跳频则可以接收到大部分信号。
可以发现，以上方案，该系统包括若干终端装置、若干网关、同步时钟站以及云端服务器，其中，所述终端装置包括蓝牙芯片、温度传感器以及加速度传感器；所述终端装置，用于获取所述终端装置中传感器检测到的信息数据，并将所获取的信息数据发送至所述网关，所述网关，用于将所接收所述终端装置各传感器的信息数据发送至所述云端服务器，所述同步时钟站，用于周期性发送基准时间至所述终端装置，并为每个所述终端装置分配相应的时隙，所述云端服务器，用于分析处理所接收的信息数据，能够支持海量终端的网络连接，采用单一信道发送，不跳频，有效降低发送次数，降低功耗，对物理信道重新划分逻辑信道，便于逻辑功能的实现和减少蓝牙空口冲突，系统时钟同步，对终端进行时隙分配，每个终端在自己的时隙内起来发包，有效避免蓝牙空口冲突。
以上方案，所述终端装置将所获取的信息数据发送至所述网关，进一步包括：所述终端装置将所获取的信息数据基于分配的时隙信道内发送信息数据至所述网关，由于采用单一信道发送并对物理信道重新划分逻辑信道以及采用时分结构，能够有效提高终端装置上报信息的效率，从而达到降低终端装置功耗的目的。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于BLE协议的同步系统，其特征在于，所述系统包括：若干终端装置、若干网关、同步时钟站以及云端服务器；其中，所述终端装置包括蓝牙芯片、温度传感器以及加速度传感器；
所述终端装置，用于获取所述终端装置中传感器检测到的信息数据，并将所获取的信息数据发送至所述网关；
所述网关，用于将所接收所述终端装置各传感器的信息数据发送至所述云端服务器；
所述同步时钟站，用于周期性发送基准时间至所述终端装置，并为每个所述终端装置分配相应的时隙；
所述云端服务器，用于分析处理所接收的信息数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于BLE协议的同步系统，其特征在于，
所述网关，还用于在有多个所述网关时，实现多个所述网关之间的级联；
所述同步时钟站，还用于在有多个所述网关时，实现多个所述网关之间的级联。
3.根据权利要求1所述的一种基于BLE协议的同步系统，其特征在于，所述终端装置将所获取的信息数据发送至所述网关，进一步包括：
所述终端装置将所获取的信息数据基于分配的时隙信道内发送信息数据至所述网关。
4.根据权利要求1至3任一所述的一种基于BLE协议的同步系统，其特征在于，所述网关设有蓝牙芯片；所述网关设有两个蓝牙芯片。
5.根据权利要求1至3任一所述的一种基于BLE协议的同步系统，其特征在于，所述同步时钟站设有蓝牙芯片；所述同步时钟站设有两个蓝牙芯片。
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