CN101114965A - 一种局域网内无线终端设备与网关绑定的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供局域网内无线终端设备与网关绑定的方法和系统，方法包括：无线终端设备在允许其接入的网关中确定交互信号强度最大的网关，并与该网关建立绑定关系。应用本发明提出的技术方案，使得在局域网中任何无线终端设备均可以与信号质量最好的网关连接，获取最好的通信效果，避免了现有技术中垃圾包的产生，保证了无线终端设备能够准时正确的接收下行数据并发送上行数据，并在移动过程中也能够正常收发数据。

Description

一种局域网内无线终端设备与网关绑定的方法和系统

技术领域

本发明涉及网络通信领域，特别是指一种局域网内无线终端设备与网关绑定的方法和系统。

背景技术

对多个无线终端设备实现局域网控制的技术在楼宇办公、销售场所、智能家居等环境中得到了广泛的应用，以智能家居系统为例，其是利用计算机、网络通信、自动控制等技术将与家庭生活有关的各种应用设备通过网络连接在一起，通过综合管理，让家庭生活更舒适、安全、有效和节能，而如何组建一个可靠的局域网控制、通信的网络是保证整个智能家居系统能够有效运行的前提。

仍以智能家居系统为例，最初的智能家居系统多采用有线通信的网络方式连接，各个终端设备通过电缆、光缆、控制或数据总线等线路集中地连接到交换服务器，由此形成的通信网络能够稳定地控制各个终端设备，而且终端设备的响应速度也迅速没有滞后，但是这种有线通信网络方式的可变性和灵活性都很差，增加或者删除一个网络节点也需要改动已经铺设好的各种线路；由此可见，上述的智能家居系统过分依赖初始设计，如果按照初始设计铺设之后需要进一步改动或者优化，则需要花费较大的成本。

为了解决上述问题，在现有技术中以无线接入技术来实现在局域网中控制智能家居系统中的不同终端设备，典型的智能家居系统组网结构是：各个网关通过有线方式与上层的交换服务器连接，而各个网关通过无线接入方式与各个终端设备相连，实现各种数据的上行与下行。以蓝牙技术、Zigbee技术等为接入技术的局域网无线通信网络均可以实现智能家居系统组网，但是以上述组网结构为基础所实现的现有通信过程中，当无线终端设备处于移动状态时，其不能通过预设地址的方式来进行无线终端设备与指定网关的绑定，且无线终端设备在接入网关的过程中可能会出现多个网关同时接收到同一个终端设备向交换服务器传送的数据包，由此造成垃圾包的产生；这严重影响了系统中各个终端设备通信的稳定性、信号强度以及系统的传输效率；也成为了制约无线网络在智能家居系统中广泛应用的瓶颈。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种局域网内无线终端设备与网关绑定的方法和系统，以减少现有技术中由于多个网关同时接收到同一个无线终端设备向交换服务器传送的数据包而产生的过多垃圾包。

一种实现局域网内无线终端设备与网关绑定的方法，包括：无线终端设备在允许其接入的网关中确定交互信号强度最大的网关，并与该网关建立绑定关系。

上述方法，其中，网关允许无线终端设备接入是这样确定的：无线终端设备发送预定指令；接收到上述指令的网关判定其存在空余接入端口时，该网关允许无线终端设备接入。

上述方法，其中，所述的交互信号强度最大的网关是通过下述步骤确定的：步骤一，无线终端设备发送寻找网关的指令，所有允许所述无线终端设备接入的网关接收到该指令时，确定其接收到指令时指令的信号强度，并将包含该信号强度、以及本地地址的强度通知信息发送回所述无线终端设备；步骤二，所述无线终端设备从接收到的多个所述强度通知信息中分别获取所述信号强度，对所有信号强度排序，确定最大信号强度，并将包含最大信号强度的强度通知信息中所包含的网关地址所对应的网关确定为与所述无线终端设备交互信号强度最大的网关。

上述方法，其中，所述无线终端设备与网关建立绑定关系进一步地包括：所述无线终端设备在确定与其交互信号强度最大的网关后，向该网关发送绑定指令；所述网关接收到该绑定指令后，向该无线终端设备发送应答绑定信息，并记录该绑定关系；所述无线终端设备在接收到应答绑定信息后，记录其与该网关的绑定关系。

上述方法，其中，所述的网关与无线终端设备建立绑定关系后，还包括：该网关在当前局域网内发送包含所述无线终端设备地址的广播包；上述网关之外的其它网关收到所述广播包后，获取其中包含的所述无线终端设备地址，并在判定本身与该无线终端设备存在绑定关系时，撤销该绑定关系。

上述方法，其中，所述的网关与无线终端设备建立绑定关系后，还包括：所述无线终端设备周期性向建立绑定关系的网关发送存活信息；该网关接收到存活信息后，向所述无线终端设备发送存活应答信息；如果所述无线终端设备至少连续两次发送所述存活信息后，均没有在预定的存活应答时间内接收到已建立绑定关系的网关返回的存活应答信息，则取消与该网关的绑定关系；或者当网关在预定的存活请求时间间隔内没有接收到与其建立绑定关系的所述无线终端设备发送的存活信息时，该网关撤销与该无线终端设备的绑定关系，且记录异常信息。

一种实现局域网内无线终端设备与网关绑定的系统，包括无线终端设备、网关，所述无线终端设备，用于在允许其接入的网关中确定交互信号强度最大的网关，并与该网关建立绑定关系。

上述系统，其中，所述的网关允许所述无线终端设备接入是这样确定的：所述无线终端设备发送预定指令；接收到上述指令的网关判定其存在空余接入端口时，该网关允许所述无线终端设备接入。

上述系统，其中，所述无线终端设备进一步地用于发送寻找网关的指令，且在接收到强度通知信息后，确定包含指令信号强度最大的强度通知信息所对应的网关为绑定网关，并根据强度通知信息中所包含的网关地址向所述绑定网关发送绑定指令；接收到应答绑定信息后，记录与所述绑定网关的绑定信息；此时，所述网关进一步地用于在判定其存在空余允许接入端口、且接收到寻找网关的指令后，向发送该指令的无线终端设备发送包含接收指令信号强度和网关本地地址的强度通知信息；并在接收到绑定指令时，向发送寻找网关的指令的无线终端设备发送应答绑定信息，记录与所述无线终端设备的绑定信息。

上述系统，其中，所述无线终端设备，还用于在接收到应答绑定信息后，周期性地向绑定网关发送存活信息；且在至少连续两次发送所述存活信息后，均没有在预定的存活应答时间内收到存活应答信息时，清除和该绑定网关的绑定信息；此时，所述网关，还用于在接收到存活信息时，向发起该存活信息的无线终端设备发送存活应答信息；且当在预定存活请求时间内没有接收到与其绑定的所述无线终端设备发送的存活信息时，该网关清除与该无线终端设备的绑定信息，记录异常信息。

应用本发明提出的技术方案，使得在局域网中任何无线终端设备均可以与信号质量最好的网关连接，获取最好的通信效果，避免了现有技术中垃圾包的产生，保证了无线终端设备能够准时正确的接收下行数据并发送上行数据，并在移动过程中也能够正常收发数据。

附图说明

图1为本发明实施例智能家居系统的无线组网结构示意图；

图2为本发明实施例无线终端设备与网关建立唯一绑定关系并实现正常运行的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和实施效果更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明的技术方案进行详细描述。

本发明的目的是提供一种局域网内无线终端设备与网关绑定的方法和系统，以下以智能家居系统为例进行描述，智能家居系统的无线组网结构如图1所示，该系统至少包括交换服务器、网关、无线终端设备，其中：

交换服务器，用于发送指令来控制整个局域网并负责路由各种数据包；在一个局域网中通常只有一个交换服务器，也可以设置有多个级联的交换服务器(图中未示出)，在图示的智能家居系统中，该交换服务器完成各种上行、下行数据的接收、处理和路由等操作；该交换服务器与多个网关连接，下行的数据通过该交换服务器与网关之间的有线线路到达网关，且该交换服务器通过有线线路与整个智能家庭系统所属的楼宇控制网络或者总控网络等连接，实现网关与楼宇控制网络或者总控网络之间的通信。

网关，是智能家居系统的接入设备，在智能家居系统所形成的局域网中，网关是交换服务器与各个无线终端设备之间进行数据传输的中继，通常一个局域网中包含至少一个网关；网关通过自身的端口与无线终端设备建立无线连接，接收无线终端设备的上行数据并将该上行数据打包后发送到交换服务器，还将交换服务器转发的下行数据包解包后发送到对应的存在绑定关系的无线终端设备。

进一步地，为了能够实现本发明实施例所提出的网关与无线终端设备进行绑定，所述网关中预先设定其所允许接入无线终端设备的最大端口数目，当在接收到寻找目标网关的指令后，首先判断其是否仍有空余允许接入端口，并向发出寻找目标网关指令的无线终端设备发送强度通知信息，该强度通知信息中包括网关接收到的该指令的信号强度、网关本身的地址，以及根据空余接入端口判断得到的是否可以允许无线终端设备进行接入的标志信息；在接收到绑定指令后，向发送该指令的无线终端设备发送应答绑定信息，记录与所述无线终端设备的绑定信息。。对于此处网关说明一点，接收到寻找目标网关的指令的所有网关均发送强度通知信息。

无线终端设备，是整个智能家居系统的终端，至少有一个，且通常数量较多；所述无线终端设备通常可以是传感器、控制器或者执行器等不同类型的终端。在整个网络中无线终端设备作为信息源或者信息汇用于产生、收集上行或者下行数据，将该上行数据发送给对应的存在绑定关系的绑定网关；并根据绑定网关发送来的下行数据所包含的指令做出具体的响应。

进一步地说，无线终端设备在其欲接入网络之前，按照预定的信号强度发送寻找目标网关的指令，且在接收到强度通知信息后，判定强度通知信息中的标志信息表示对应的网关允许无线终端设备进行接入时，获取其发送寻找网关的指令后、预定时间内接收到的所有强度通知信息中所包含的信号强度，并通过对所有信号强度的排序，确定包含信号强度最大的强度通知信息，并以该强度通知信息对应的网关为绑定网关，并根据强度通知信息中所包含的网关地址向该绑定网关发送绑定指令；还在接收到与其进行绑定的网关发送的应答绑定信息后，记录该绑定信息。

在所描述的构成智能家居系统的局域网中，为了保证无线终端设备能够准时正确地接收下行数据并发送上行数据，需要保证每一个无线终端设备能够与收发数据的响应速度、质量等检测指标最好的网关进行绑定，并保证即使在移动过程中也能够正常收发数据，如图2所示是在上述局域网系统中，通过无线终端设备与网关建立唯一绑定关系实现上述目的的流程：

步骤101，无线终端设备以预定的信号强度发出寻找目标网关的指令。

步骤102，接收到该指令的所有网关首先判断其是否仍然有允许接入的空余端口，并向发送寻找目标网关指令的无线终端设备发送强度通知信息，该强度通知信息中包括该网关接收到的指令的信号强度和网关本身的地址、以及该网关是否仍有端口可以允许无线终端设备进行接入的标志信息；

网关对所述信号强度的检测可以通过增加信号强度检测过程实现，也可以在网关的业务逻辑中分析所接收到的指令的信号强度。

步骤103，无线终端设备接收到所述强度通知信息后，获取其中的所述标志信息，如果该标志信息表示其对应的网关不再允许无线终端设备进行接入，则无线终端设备停止对该强度通知信息的后续操作；反之，则由无线终端设备获取该强度通知信息中所包含的信号强度以及网关地址。

步骤104，无线终端设备获取其发送寻找网关的指令后、预定时间内接收到的所有强度通知信息中所包含的信号强度，并通过对所有信号强度的排序，确定包含信号强度最大的强度通知信息，并以该强度通知信息对应的网关为绑定网关，并根据强度通知信息中所包含的网关地址向该绑定网关发送绑定指令。

步骤105，绑定网关接收到所述绑定指令后，则向发出该绑定指令的无线终端设备发送应答绑定信息以示确认，正式建立绑定关系，并记录该绑定信息；无线终端设备接收到与其进行绑定的网关发送的应答绑定信息后，记录与所述绑定网关的绑定信息；同时该绑定网关还向其所在局域网发送广播包，该广播包中至少包括与其绑定的无线终端的地址信息。

步骤106，位于该局域网内的其它各个网关均能够接收到该广播包，并在接收到该广播包后，获取其中包含的无线终端设备的地址信息，且该网关判断本身是否与地址信息所指向的无线终端设备存在绑定信息，如果存在，则清除与该无线终端设备的绑定信息，如果不存在则不必进行操作。

无线终端设备与绑定网关建立绑定关系之后，进一步地，周期性地每隔一个预定的存活应答时间内，例如1分钟，由该无线终端设备向其对应的绑定网关发送存活信息，该绑定网关接收到该存活信息后，返回存活应答信息，以此来保证无线终端设备与绑定网关之间通信的畅通连续；特别是当无线终端设备处于移动状态时，无线终端设备发送存活信息的周期也可以相应的缩短；如果无线终端设备向绑定网关连续若干次发送存活信息，均没有得到对应的绑定网关返回的存活应答信息，则表示该无线终端设备与对应绑定网关之间的通信存在问题，需要解除与该绑定网关之间的绑定关系，并重新进行绑定；所述的若干次通常至少两次，并可以由管理者预先设定具体次数。

如果绑定网关在预定的存活请求时间间隔，例如3分钟内没有接收到与其绑定的无线终端设备发送的存活信息，则表明该无线终端设备与该绑定网关之间的通信不畅通，由该绑定网关清除与该无线终端设备的绑定信息，且将该异常信息进行记录。

通常上述两个预定时间间隔不必一致，这是因为，网关可能需要同时处理多个无线终端设备的不同的消息，且由于网关即使接不到与其绑定的无线终端设备的消息，也不会影响该网关的运行，因此可以在更长的时间内当接收不到存活信息时，主动清除与该无线终端设备的绑定信息。

在上述实施例的确定绑定网关的过程中，网关是否具有空余的接口允许无线终端设备进行接入是通过网关与无线终端设备之间的信息交互来确定的，无论网关是否允许无线终端设备进行接入，均向无线终端设备发送强度通知信息，此时，强度通知信息包括网关接收到的指令的信号强度、网关本身的地址、以及该网关是否仍有端口可以允许无线终端设备进行接入的标志信息；由无线终端设备根据强度通知信息中的标志信息判断是否可以接入该网关，并进行相关操作。在其他的实施例中，也可以是网关接收到寻找目标网关指令后，判定其本身存在允许无线终端接入的空余端口时，直接向发送寻找网关指令的无线终端设备发送包含指令信号强度和网关地址的强度通知信息，如果不存在空余端口，则不向无线终端设备发送任何信息，由此，无线终端设备对接收到的所有强度通知信息中指令信号强度进行排序，确定最大信号强度所对应的网关为绑定网关，然后执行相关操作。

应用本发明提供的上述技术，当无线终端设备处于移动状态时，自动实现与信号质量最好的网关的绑定，使得一个无线终端设备在接入过程中仅通过一个绑定网关向交换服务器传送数据包，由此避免了现有技术中垃圾包的产生；并且在移动过程中也能够正常收发数据，提高了智能家居系统中各个无线终端设备通信的稳定性、信号强度以及系统的传输效率。本发明技术不仅能够用于控制智能家居中的不同无线终端设备，而且在其它的存在无线终端设备的局域网中也可以得到应用，例如在实验室、商业场所、娱乐场所等需要对各种不同无线终端设备进行控制的局域网中。

应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，所有的参数取值可以根据实际情况调整，且在该权利保护范围内。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种实现局域网内无线终端设备与网关绑定的方法，其特征在于，包括：

无线终端设备在允许其接入的网关中确定交互信号强度最大的网关，并与该网关建立绑定关系。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，网关允许无线终端设备接入是这样确定的：

无线终端设备发送预定指令；

接收到上述指令的网关判定其存在空余接入端口时，该网关允许无线终端设备接入。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的交互信号强度最大的网关是通过下述步骤确定的：

步骤一，无线终端设备发送寻找网关的指令，所有允许所述无线终端设备接入的网关接收到该指令时，确定其接收到指令时指令的信号强度，并将包含该信号强度、以及本地地址的强度通知信息发送回所述无线终端设备；

步骤二，所述无线终端设备从接收到的多个所述强度通知信息中分别获取所述信号强度，对所有信号强度排序，确定最大信号强度，并将包含最大信号强度的强度通知信息中所包含的网关地址所对应的网关确定为与所述无线终端设备交互信号强度最大的网关。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线终端设备与网关建立绑定关系进一步地包括：

所述无线终端设备在确定与其交互信号强度最大的网关后，向该网关发送绑定指令；

所述网关接收到该绑定指令后，向该无线终端设备发送应答绑定信息，并记录该绑定关系；

所述无线终端设备在接收到应答绑定信息后，记录其与该网关的绑定关系。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述的网关与无线终端设备建立绑定关系后，还包括：

该网关在当前局域网内发送包含所述无线终端设备地址的广播包；

上述网关之外的其它网关收到所述广播包后，获取其中包含的所述无线终端设备地址，并在判定本身与该无线终端设备存在绑定关系时，撤销该绑定关系。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的网关与无线终端设备建立绑定关系后，还包括：

所述无线终端设备周期性向建立绑定关系的网关发送存活信息；

该网关接收到存活信息后，向所述无线终端设备发送存活应答信息；

如果所述无线终端设备至少连续两次发送所述存活信息后，均没有在预定的存活应答时间内接收到已建立绑定关系的网关返回的存活应答信息，则取消与该网关的绑定关系；或者

当网关在预定的存活请求时间间隔内没有接收到与其建立绑定关系的所述无线终端设备发送的存活信息时，该网关撤销与该无线终端设备的绑定关系，且记录异常信息。

7.一种实现局域网内无线终端设备与网关绑定的系统，包括无线终端设备、网关，其特征在于，

所述无线终端设备，用于在允许其接入的网关中确定交互信号强度最大的网关，并与该网关建立绑定关系。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述的网关允许所述无线终端设备接入是这样确定的：

所述无线终端设备发送预定指令；

接收到上述指令的网关判定其存在空余接入端口时，该网关允许所述无线终端设备接入。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述无线终端设备进一步地用于发送寻找网关的指令，且在接收到强度通知信息后，确定包含指令信号强度最大的强度通知信息所对应的网关为绑定网关，并根据强度通知信息中所包含的网关地址向所述绑定网关发送绑定指令；接收到应答绑定信息后，记录与所述绑定网关的绑定信息；

此时，所述网关进一步地用于在判定其存在空余允许接入端口、且接收到寻找网关的指令后，向发送该指令的无线终端设备发送包含接收指令信号强度和网关本地地址的强度通知信息；并在接收到绑定指令时，向发送寻找网关的指令的无线终端设备发送应答绑定信息，记录与所述无线终端设备的绑定信息。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，

所述无线终端设备，还用于在接收到应答绑定信息后，周期性地向绑定网关发送存活信息；且在至少连续两次发送所述存活信息后，均没有在预定的存活应答时间内收到存活应答信息时，清除和该绑定网关的绑定信息；

此时，所述网关，还用于在接收到存活信息时，向发起该存活信息的无线终端设备发送存活应答信息；且当在预定存活请求时间内没有接收到与其绑定的所述无线终端设备发送的存活信息时，该网关清除与该无线终端设备的绑定信息，记录异常信息。

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