CN105245574B - 基于移动终端多跳的物联网控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于移动终端多跳的物联网控制方法及系统，是一种全新的基于终端和设备间的物联网交互技术，使得用户可以在各种情况下都能非常方便自如地与设备进行交互控制，通过采用特有的信息传递机制，实现用户即使在无网络信号覆盖的情形下也可以通过终端与终端的消息中继来传递控制信息，从而达到直接或间接地稳定控制设备的目的，大大增强了用户体验，本发明提出的物联网系统和技术也是对传统物联网和控制技术的颠覆性创新，未来应用远景巨大。

Description

基于移动终端多跳的物联网控制方法及系统

技术领域

本发明涉及一种物联网控制方法及系统，尤其涉及一种基于移动终端多跳的物联网控制方法及系统。

背景技术

物联网技术是一种利用互联网通讯的手段，实现物物交流，有效提高管理效率，降低生产的消耗。物联网要实现物与物之间的感知、识别、通信等功能，需要有大量先进技术的支持。目前物联网关键性的难点技术主要体现在两方面：如何获取前端设备信息的传感器节点技术和高效地实现前端设备之间的组网和互联技术。

随着互联网技术的发展，特别是近年来智能设备的急剧增加，如智能手机、平板电脑等，目前互联网已经开始进入全民互联的时代。特别是基于移动端独有的用户特征与使用习惯，使得移动互联网的发展更具有创意性及颠覆性。移动医疗、智能家居、智能汽车等新兴领域，也在不断涌现及成长。随着移动互联网对传统行业进一步的渗透，以及新兴细分领域的出现，移动互联网将会影响人们生活的方方面面。物联网是新一代信息网络技术的高度集成和综合运用，是新一轮产业革命的重要方向和推动力量。将新兴的互联网技术与传统物联网技术有机结合起来，实现对传统产业结构的转型升级，培育新的经济增长点，是未来物联网技术的发展趋势。

发明专利申请201310165530.7提出了一种物联网管理方法、物联网客户端及物联网平台的实现方案。该发明简化了物联网应用终端管理的复杂性；不同应用能充分共享已有的物联网终端，降低了新应用的建设成本，缩短了新应用的建设周期；

发明专利申请201410239335.9给出了一种物联网检测系统的检测终端装置的方案，通过手持式检测装置上的信号发射接收装置发送信号给物联网终端所连接的物联网终端检测单元，物联网终端检测单元自动检测相应物联网终端的性能，将检测到的数据返回给手持式检测装置，通过与物联网终端正常运行数据对比，将检测数据显示。该发明可以对一定区域内的物联网终端同时进行性能检测。

发明专利申请201410833942.8公开了一种基于物联网的web服务方法及物联网系统，该物联网系统包括物联网应用程序、中间件、多个物联网网关及每个网关对应的物联网硬件节点。该发明涉及到的物联网系统是基于资源的web服务的体系架构，能够更好的抽象负载繁多的物联网硬件节点，并且提供了统一标准的交互方式，提高了与其他物联网系统的交互性。

发明专利申请US20140201731A1研究了一种基于分布式节点的数据通信和交互方法，采用软件的分布式处理算法，通过与其他自动设备的协调机制，成功实现了基于多节点设备之间的数据传递和控制管理。

发明专利申请US20150143462A1公开了一种物联网集成开放管理系统，通过该开放平台可以实现终端用户通过特定的网关，安全可靠地访问和管理物联网中的各节点设备。该发明的主要特点是物联网的中所有设备都可以与该管理平台与外部互联网的终端用户通信，该管理平台可以提供授权、安全访问及其他各种服务。

上述发明都从不同领域和角度对物联网领域的相关技术和特定应用给出了解决方案和实施方法。虽然都从一定程度上满足了不同应用场景的需求，但是都存在各种不足和缺陷，如发明专利申请201410239335.9需要在特定的手持设备上才能实施。发明专利申请US20150143462A1所涉及的终端用户都需要经由系统内部的管理平台才能访问和控制某个节点设备，操控复杂，用户体验不友好。随着近年移动互联网的蓬勃发展，基于各种移动智能终端的应用需求日渐强烈，用户特别需要可以有一种全新的方式来满足与前端智能设备的实时交互。如用户不管是在现场还是在旅行中，基于从前端设备获取来的信息，用户都可以直接在手机、平板端随时随地的与前端设备进行交互：如重新关闭家中的某一台忘记关闭的设备的电源开关，打开家用摄像头实现与父母的远程可视通话，或者查看由电量检测器推送的本月电量上限报警提示信息，并调整下月个人的用电计划。但是，目前基于传统的物联网技术，用户想便捷的实现这些需求都或多或少的存在一定的困难，如操控界面或操控流程复杂且需要经由专门的设备和系统，或者只能从电脑上才能读取设备信息而无法从手机端实现远程实时操控。有些应用无法实现设备与设备之间的互联互通，设备都必须经由一个家庭的路由器中转，一旦设备的部署远离家庭无线路由器的信号覆盖范围，或者无线路由器出现异常则控制设备就会变得很不稳定甚至无法控制设备。另外，有些特殊的应用场合无法满足，如户外环境检测需要设备长时间在低功耗模式下工作等。

近年来，各种智能终端如智能手机、平板电脑、无线手持终端等设备层出不穷，在这些智能移动终端设备上实现与前端设备的信息获取和交互的需求也成为一种趋势，并逐渐融入到人们的日常生活中。人们对未来智能生活的期望，例如，人们希望以后一走近家门口，门锁可以自动打开，灯光自动亮起，电视已经提前打开并播放喜欢的节目，家里的空调在5分钟之前就已经启动。人们的期许是用智能化、自动化的智能技术来替代传统的物联网系统，打造一个智慧的、联网的物联网系统，帮助用户自动完成任务。然而，现阶段要实现上述目的，仍然存在很多技术瓶颈和技术困难有待突破，主要体现在以下几个方面：

1，设备的互联互通问题。有些单个设备部分可以实现某类功能，或者用户可能需要购买一整套的产品才能实现上述基本需求。因为目前每个智能硬件都配套一个应用程序，设备和设备之间的这些应用程序不能交互信息，不仅成本高而且效率低。所以，需要打通各智能设备之间的沟通渠道，实现真正意义上的万物互联。

2，设备稳定通信问题。

在一些远程控制应用系统，所有前端设备都需要连接到某个中心控制器才能实现前端采集数据的传递，如果中心控制器一旦出现故障，用户也将失去对前端设备的数据获取。

3，设备的功耗问题。

在一些应用场合，如户外传感器数据实时监控需要对设备的功耗实现严格控制，但有些智能设备联网需要外部电源供电，因此需要外部铺设供电线路，施工成本和维护也是一个问题。

4，网络信号覆盖问题。

传统物联网系统所采用的技术实现方案是将设备都连接在家庭的一个网关上如家庭无线路由器或者通过家庭的一个家庭智能主机系统中转。这种连接方式虽然一定程度解决了用户的部分联网和信号转换的需求，但是当前端设备部署位置远离家庭主机和路由器中心控制器的信号覆盖范围时，用户对设备的控制将变得极不稳定，甚至失去对设备的控制。为解决这种困境，用户或者需要重新调整设备的部署位置，或者重新设置信号中继，设置过程复杂繁琐。此问题是由于先天的技术架构缺陷导致，在实际应用中将不可避免的存在，因此将极大地影响了用户的使用体验。

5、设备的兼容性问题。

目前市面上的各种智能设备，由于采用的技术标准无法统一，有些方案采用私有协议，基本上无法互相兼容，用户迫切希望可以在标准的协议基础上，实现所有设备的无缝连接和通信。

安全性问题。

由于前端设备所采集的数据，有些比较敏感和私有性，用户也希望个人隐私数据不能被随意破解或监控，数据安全一直是用户关注的焦点。

发明内容

本发明解决的技术问题是：构建一种基于移动终端多跳的物联网控制方法及系统，克服现有技术互联互通不能有效解决，设备通信信号以及设备兼容性的技术问题。

本发明的技术方案是：提供一种基于移动终端多跳的物联网控制方法，包括如下步骤：

监听接入点的消息：多个移动终端构建成网状网络，移动终端监听并接收其它移动终端广播的消息，根据接收的消息建立和维持与该移动终端的通信连接；

多跳消息传递：所述移动终端封装包信息，移动终端作为路由器向其它移动终端广播发送所述包信息；所述移动终端作为客户端接收其它移动终端的包信息并解码, 所述移动终端通过接收的包信息与其它移动终端建立安全通信机制，通过该安全通信机制进行移动终端之间的WIFI直接连接, 所述多跳信息在多个建立通信连接的移动终端之间传递；

物联网设备控制：物联网节点设备构建设备子网络，所述设备子网络为网状网络，所述移动终端通过网络服务器、WiFi或蓝牙中的一种或多种与所述设备子网络通讯连接，实现移动终端控制信息的传递。

本发明的进一步技术方案是：所述设备子网络之间构建多种通道实现所述设备子网络内的设备互联。

本发明的进一步技术方案是：所述包信息包括移动终端的SSID、MAC地址、连接状态信息、通信密码。

本发明的进一步技术方案是：所述多跳信息包括信息头和信息数据，所述信息头包括唯一的信息标识ID、信息类型标识、设备MAC地址清单。

本发明的进一步技术方案是：所述多跳信息包括用于标示信息的标示符，所述标示符的数目必须保存在一个环形缓冲器中，所述环形缓冲器的大小预先根据网络的规模设定。

本发明的技术方案是：构建一种基于移动终端多跳的物联网控制系统，包括移动终端、边界路由器、设备子网络，所述移动终端为多个，多个移动终端构建成网状网络，所述移动终端多跳单元，所述多跳单元包括监听模块、通信模块、路由模块、客户端信息交互模块、多跳信息模块，所述设备子网络由物联网节点设备构建成网状网络，所述监听模块监听并接收其它移动终端广播的消息，所述通信模块根据接收的消息建立和维持与该移动终端的通信连接；所述移动终端封装包信息，所述路由模块向其它移动终端广播发送所述包信息；所述客户端信息交互模块接收其它包信息并解码，所述移动终端通过接收的包信息与其它移动终端建立安全通信机制，通过该安全通信机制进行移动终端之间的WIFI直接连接, 所述多跳信息模块在多个建立通信连接的移动终端之间传递；物联网节点设备构建设备子网络，所述设备子网络为网状网络，所述移动终端通过网络服务器、WiFi或蓝牙中的一种或多种与所述设备子网络通讯连接，实现移动终端控制信息的传递。

本发明的进一步技术方案是：所述边界路由器包括以太网、WiFi、蓝牙、802.15.4中一种或多种通讯协议。

本发明的进一步技术方案是：所述信息类型标识包括以下几类信息类型：数据用于单个设备的接收，数据用于整个网络上所有设备的接收，命令用于单个设备的接收，命令用于整个网络上所有设备的接收。

本发明的进一步技术方案是：所述移动终端通过WiFi直连或WiFi点对点管理接口实现监听、注册、绑定和启动PNP网络发现信息服务。

本发明的进一步技术方案是：所述多跳单元采用分层结构设计，包括连接层、路由管理层、文件管理层、应用层。

本发明的技术效果是：构建一种基于移动终端多跳的物联网控制方法及系统，监听接入点的消息：多个移动终端构建成网状网络，移动终端监听并接收其它移动终端广播的消息，根据接收的消息建立和维持与该移动终端的通信连接。多跳消息传递：所述移动终端封装包信息，移动终端作为路由器向其它移动终端广播发送所述包信息；所述移动终端作为客户端接收其它移动终端的包信息并解码, 所述移动终端通过接收的包信息与其它移动终端建立安全通信机制，通过该安全通信机制进行移动终端之间的WIFI直接连接, 所述多跳信息在多个建立通信连接的移动终端之间传递。物联网设备控制：物联网节点设备构建设备子网络，所述设备子网络为网状网络，所述移动终端通过网络服务器、WiFi或蓝牙中的一种或多种与所述设备子网络通讯连接，实现移动终端控制信息的传递。本发明在充分考虑了目前传统物联网技术所面临的各种缺陷和不足，提出了一种全新的基于终端和设备间的物联网交互技术，使得用户可以在各种情况下都能非常方便自如地与设备进行交互控制，通过采用特有的信息传递机制，实现用户即使在无网络信号覆盖的情形下也可以通过终端与终端的消息中继来传递控制信息，从而达到直接或间接地稳定控制设备的目的，大大增强了用户体验，本发明提出的物联网系统和技术也是对传统物联网和控制技术的颠覆性创新，未来应用远景巨大。

附图说明

图1为本发明的交互网络拓扑图。

图2为本发明的系统分层结构图。

图3为本发明的系统架构框图。

图4为本发明的移动终端接收信息示意图。

图5为本发明的移动终端接收并发送信息示意图。

图6为本发明的移动终端依次传递信息示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。

如图1所示，本发明的具体实施方式是：本发明所涉及的云平台管理系统是架构设计的核心部分，本发明的云平台系统主要由应用层、中间层、基础层和硬件接入层组成。应用层主要负责上层业务应用模块的处理，如用户UI交互、查询节点设备的状态及显示、消息界面的管理等。应用层的主要作用是将通用的功能模块划分出来，便于实现应用和其他业务处理流程的分离，降低项目的开发难度。中间层主要负责系统核心业务流程的处理，如登录、注册管理，数据分析、规则引擎、消息推送管理模块、API开放接口管理等功能。基础层主要是负责整个系统业务流程正常运行的额基础支撑功能，如数据库管理系统、底层数据接口的接入、协议栈的对接等功能。硬件接入层主要负责对各种不同的硬件模块、协议、接口驱动进行处理，实现各种硬件的抽象化处理，使得上层业务处理可以与具体的硬件隔离，实现项目业务的快速兼容和对接，提高整个系统的兼容性和标准化。目前本发明涉及的各种前端硬件包含各种主流的硬件协议标准，如WIFI、蓝牙、射频RF、802.15.4、红外等。

本发明提供一种基于移动终端多跳的物联网控制方法，包括如下步骤：

监听接入点的消息：多个移动终端构建成网状网络，移动终端监听并接收其它移动终端广播的消息，根据接收的消息建立和维持与该移动终端的通信连接。

具体实施过程是：本发明的方案建立一个广播的网络拓扑图，实现将某个特定消息送给一个特定的设备。本发明的控制主线程中将确认设备是路由模式还是客户端模式，根据不同的模式处理不同的分支功能，如发送或者监听消息。具体实施例中，所述移动终端均采用通过单独的进程实施监听和连接。主要分包括两部分功能：

WiFi直连和WiFi处理：负责监听AP广播的消息和建立和维持连接。

Netsock模块：启动之前已经建立的连接和在TCP套接字上传输数据，并与主线程交互，如采用多线程的设计模式，实现线程事件的处理等业务。

本发明主要包含握手协议的建立和连接，可以实现WiFi直连（Wifi Direct）技术不具备的点与点之间的数据交互（端口/IP/MAC）功能；处于AP路由器信号覆盖范围内的各客户端设备能够接受各接入点的网络发现服务，客户端能够获取接入点的广播消息并解码，实现自动连接网状网络中继器。用于中继的客户端设备可以与所有的接入点依次建立连接并交换消息，实现信息的自动传递。同时，本发明通过采用软件droid设备间自动建立连接，而不是每次都要用户参与授权确认；

具体方法如下：

采用建立软AP的方法可以解决wifi-direct框架下多个设备无法与一个连接的问题，通过路由器建立软AP，只要知道该AP的SSID和PSK密匙，使得多个客户端设备可以与该设备建立连接。但是，由于SSID和PSK密匙（preshared key）是有系统随机自动产生，因此不能通过程序框架手动生成和指定，但我们可以利用wifi-direct框架，将该SSID和PSK密匙（preshared key）打包，并通过软AP在网络发现服务过程中广播给其它设备。SSID和PSK密匙是用另一个单独的密匙加密，不像AP的PSK密匙，该单独的加密密匙是可以用程序设定的，因此各设备可以预先知道该密匙。

设备端的软件APP在自动运行过程中主要实现的是网络服务功能，包含两方面：移动终端之间的WiFi直连,通过广播消，然后在网络服务发现广播过程中，用于AP密码加密的密匙可以预先保存在每个设备上，因此用户就可以不用每次都要交互确认。由于AP的PSK密匙是系统随机产生的，但我们可以将加密后的AP的PSK密匙广播出去给其他设备，这样就解决了每次的手动确认过程，实现了设备的自动连接功能。

作为路由的信息交互：封装移动终端设备的包消息，所述包消息包括移动终端的SSID、MAC地址、连接状态信息、通信密码，向其它移动终端广播发送该移动终端设备的包消息，通过移动终端设备的包消息与其它移动终端建立安全通信机制，通过该安全通信机制进行移动终端设备之间的WIFI直接连接。

具体实施过程如下：利用Wi-Fi Direct产生软AP，并通过WifiP2pManager 类的createGroup建立WiF连接群，该设备为所有者（group owner），并封装SSID、MAC地址、连接状态信息、通信密码到字符串中。设备当完成软AP建立之后，将发送WIFI_P2P_-CONNECTION_CHANGED_ACTION消息。通过调用WifiP2pManager的 addLocalService方法，实现网络广播服务接受ＵＰＮＰ广播的客户端在ＷＩＦＩ直连的过程中随时可以监听和捕获该消息； 为了使架构处理更加高效，本发明采用通过单独的进程实现网络监听和连接，为了简单设计起见，每个客户端的连接都使用单独的进程。

作为客户端的信息交互：接收移动终端设备的包消息，并解码获取该移动终端的SSID和密码，与移动终端进行信息交互。

具体实施过程如下：本发明所述的APP客户端通过WIFI连接边界路由器设备，并可以与连接在该路由器下的所有客户端实现信息的交互传递，客户端可以监听并捕获、解码接收到的网络发现服务消息，并存储解码后的SSID、PSK消息列表到客户端设备中。APP客户端可以通过定时器方式，一旦获取到某个广播消息之后，则停止消息的监听；APP客户端可以通过WifiManager在规定时间内判断哪个接入点是接入点列表中的最佳连接接入点，如，“最佳”可以是信号最强的，或者是曾经连接过的接入点定义为优先级最高的连接选项。APP客户端通过WIFI连接MESH路由器设备，并可以通过该路由器提供的网络通信服务（netsockserver）实现信息的交互。还包括所述移动终端通过WiFi直连或WiFi点对点管理接口实现监听、注册、绑定和启动PNP网络发现消息服务。

具体操控如图4、图5、图6所示，其交互过程如下：

在初始化阶段，移动终端获取并解码各接入点的SSID和密码；

单个AP与设备的信息交换；

网状网络的消息传递。

如图4所示，移动终端接收包含接入点的SSID和密码UPNP广播，解码并存储。如图5所示，移动终端接收接入点的信息，同时将自身的信息发给接入点下的移动终端，实现信息交互。如图6所示，移动终端断开之前的接入点连接，然后将信息传递给其它接入点及该接入点下的移动终端，实现信息的交互。

多跳消息传递：所述多跳消息在多个建立通信连接的移动终端之间传递，所述多跳消息包括消息头和消息数据，所述消息头包括唯一的消息标识ID、消息类型标识、设备MAC地址清单。

消息传递技术的采用的消息具有一个标示符UUID来标示消息ID，同时包含一个MAC源地址，UUID是系统随机产生。路由器或节点客户端可以接收带UUID标示的消息。如果消息已经被接收过，则忽略该消息，并停止继续传递；UUID数目必须保存在一个环形缓冲器中，该缓冲器的尺寸由系统预先根据网络的而规模设定。如果设备端获取的消息确认是新消息，则将自身的MAC地址附加到该消息的MAC列表清单中，并将该消息传递出去。

传递的消息数据结构包含如下：

消息头:

(a) UUID:唯一的消息标识ID。由于确认该消息是否之前已经被接收。

(b) 消息类型数据（Message Type Data）: 消息类型（数据/命令）主要包含以下几个方面:

–数据用于单个设备的接收；

–数据用于整个网络上所有设备的接收；

–命令用于单个设备的接收；

–命令用于整个网络个设备的接收；

(c)设备MAC 地址清单:用来构建路由数据及确认消息传递的方向（如确认该消息是否已经被设备传递过，如是则忽略该消息）。

数据: 用于传递的消息数据。

物联网设备控制：物联网节点设备构建设备子网络，所述设备子网络为网状网络，所述移动终端通过网络服务器、WiFi或蓝牙中的一种或多种与所述设备子网络通讯连接，实现移动终端控制信息的传递。具体实施例中，所述设备子网络之间构建多种通道实现所述设备子网络内的设备互联。

具体实施过程如下：随着互联网技术的发展，很多终端设备都可以接入互联网，如可以通过3G、4G、WiFi、蓝牙、NFC等其他类似的技术，访问互联网资源。一般来说，接入网络是通过某个可用的通道接入，如WiFi、3G通道方式等。但是传统的做法是，访问互联网只能通过一个通道来完成。这种采用单通道访问互联网的方式是目前流行的方式，但实际上这种方式却可能并不能有效解决网速慢、下载资源慢、带宽浪费等问题。例如，智能手机上的浏览器想要访问互联网上网页时，如果此时用户是通过WiFi上网的，则只会用WiFi的单一通道来访问网络，即使此时在设备的3G通道也可以访问网络的，有时有可能这个通道访问互联网是低速的。这种传统的单通道的方式显然是低效的、非智能的。本发明所述设备子网络为网状网络，采用多通道的连接技术，多通道的连接技术是为了解决设备采用多通道联网的问题，设备可以采用多通道的连接方式来实现快速数据通信，通过内部或外部的通道，如和附近设备的请求和响应数据通信，同时通过云端的服务器的特殊处理来实现Internet的接入和设备的数据访问。显而易见地，如果设备既可以从本机内部通道（如3G/4G访问）也可以从邻近设备的通道（如WiFi、蓝牙）访问控制，无疑可以使操控设备的用户体验在这种多通道工作方式中获益。多通道的访问方式，实际上是可以提高系统上网的带宽，提高互联网的连接性能和非常好的用户体验。

本发明的优选实施方式如下：还包括所述移动终端通过定时器方式一旦获取到广播消息后，停止消息的监听，解析消息。还包括所述移动终端判断接入点列表中的最优接入点，通过最优接入点的判断，可以加快连接速度，更有利于消息的传递。

本发明的优选实施方式如下：所述多跳消息包括用于标示消息的标示符，所述标示符用于标示该消息，通过标示符，便于判断消息是否已被接收过，路由器或节点客户端可以接收带UUID标示的消息。如果消息已经被接收过，则忽略该消息，并停止继续传递。所述标示符的数目必须保存在一个环形缓冲器中，所述环形缓冲器的大小预先根据网络的规模设定。

如图3所示，本发明的具体实施方式是：构建一种基于移动终端多跳的物联网控制系统，包括移动终端1、边界路由器2、设备子网络3，所述移动终端1为多个，多个移动终端1构建成网状网络，所述移动终端包括监听模块11、通信模块12、路由模块13、客户端信息交互模块14、多跳信息模块15，所述设备子网络3由物联网节点设备构建成网状网络，所述监听模块11监听并接收其它移动终端广播的消息，所述通信模块12根据接收的消息建立和维持与该移动终端的通信连接；所述移动终端1封装包信息，所述路由模块13向其它移动终端广播发送所述包信息；所述客户端信息交互模块14接收其它包信息并解码，所述移动终端1通过接收的包信息与其它移动终端建立安全通信机制，通过该安全通信机制进行移动终端1之间的WIFI直接连接, 所述多跳信息模块15在多个建立通信连接的移动终端1之间传递；物联网节点设备构建设备子网络3，所述设备子网络3为网状网络，所述移动终端1通过网络服务器、WiFi或蓝牙中的一种或多种与所述设备子网络3通讯连接，实现移动终端1控制信息的传递。具体实施例中，所述边界路由器2包括以太网、WiFi、蓝牙、802.15.4中一种或多种通讯协议。

如图1、图2、图3所示，本发明的具体实施过程如下：

本发明的方案建立一个广播的网络拓扑图，实现将某个特定消息送给一个特定的设备。本发明的控制主线程中将确认设备是路由模式还是客户端模式，根据不同的模式处理不同的分支功能，如发送或者监听消息。具体实施例中，所述移动终端均采用通过单独的进程实施监听和连接。主要分包括两部分功能：

监听模块11负责监听AP广播的消息, 通信单元12建立和维持连接启动之前已经建立的连接和在TCP套接字上传输数据，并与主线程交互，如采用多线程的设计模式，实现线程事件的处理等业务。

本发明主要包含握手协议的建立和连接，可以实现WiFi直连（Wifi Direct）技术不具备的点与点之间的数据交互（端口/IP/MAC）功能；处于AP路由器信号覆盖范围内的各客户端设备能够接受各接入点的网络发现服务，客户端能够获取接入点的广播消息并解码，实现自动连接网状网络中继器。用于中继的客户端设备可以与所有的接入点依次建立连接并交换消息，实现信息的自动传递。同时，本发明通过采用软件droid设备间自动建立连接，而不是每次都要用户参与授权确认；

具体方法如下：

采用建立软AP的方法可以解决wifi-direct框架下多个设备无法与一个连接的问题，通过路由器建立软AP，只要知道该AP的SSID和PSK密匙，使得多个客户端设备可以与该设备建立连接。但是，由于SSID和PSK密匙（preshared key）是有系统随机自动产生，因此不能通过程序框架手动生成和指定，但我们可以利用wifi-direct框架，将该SSID和PSK密匙（preshared key）打包，并通过软AP在网络发现服务过程中广播给其它设备。SSID和PSK密匙是用另一个单独的密匙加密，不像AP的PSK密匙，该单独的加密密匙是可以用程序设定的，因此各设备可以预先知道该密匙。

设备端的软件APP在自动运行过程中主要实现的是网络服务功能，包含两方面：移动终端之间的WiFi直连,通过广播消，然后在网络服务发现广播过程中，用于AP密码加密的密匙可以预先保存在每个设备上，因此用户就可以不用每次都要交互确认。由于AP的PSK密匙是系统随机产生的，但我们可以将加密后的AP的PSK密匙广播出去给其他设备，这样就解决了每次的手动确认过程，实现了设备的自动连接功能。

路由单元13利用Wi-Fi Direct产生软AP，并通过WifiP2pManager 类的createGroup建立WiF连接群，该设备为所有者（group owner），并封装SSID、MAC地址、连接状态信息、通信密码到字符串中。设备当完成软AP建立之后，将发送WIFI_P2P_-CONNECTION_CHANGED_ACTION消息。通过调用WifiP2pManager的 addLocalService方法，实现网络广播服务接受ＵＰＮＰ广播的客户端在ＷＩＦＩ直连的过程中随时可以监听和捕获该消息； 为了使架构处理更加高效，本发明采用通过单独的进程实现网络监听和连接，为了简单设计起见，每个客户端的连接都使用单独的进程。

客户端信息交互单元14通过WIFI连接边界路由器设备，并可以与连接在该路由器下的所有客户端实现信息的交互传递，客户端可以监听并捕获、解码接收到的网络发现服务消息，并存储解码后的SSID、PSK消息列表到客户端设备中。APP客户端可以通过定时器方式，一旦获取到某个广播消息之后，则停止消息的监听；APP客户端可以通过WifiManager在规定时间内判断哪个接入点是接入点列表中的最佳连接接入点，如，“最佳”可以是信号最强的，或者是曾经连接过的接入点定义为优先级最高的连接选项。APP客户端通过WIFI连接MESH路由器设备，并可以通过该路由器提供的网络通信服务（netsock server）实现信息的交互。还包括所述移动终端通过WiFi直连或WiFi点对点管理接口实现监听、注册、绑定和启动PNP网络发现消息服务。

具体操控如图4、图5、图6所示，其交互过程如下：

在初始化阶段，移动终端获取并解码各接入点的SSID和密码；

单个AP与设备的信息交换；

网状网络的消息传递。

多跳信息单元15采用的消息具有一个标示符UUID来标示消息ID，同时包含一个MAC源地址，UUID是系统随机产生。路由器或节点客户端可以接收带UUID标示的消息。如果消息已经被接收过，则忽略该消息，并停止继续传递；UUID数目必须保存在一个环形缓冲器中，该缓冲器的尺寸由系统预先根据网络的而规模设定。如果设备端获取的消息确认是新消息，则将自身的MAC地址附加到该消息的MAC列表清单中，并将该消息传递出去。

传递的消息数据结构包含如下：

消息头:

(a) UUID:唯一的消息标识ID。由于确认该消息是否之前已经被接收。

(b) 消息类型数据（Message Type Data）: 消息类型（数据/命令）主要包含以下几个方面:

–数据用于单个设备的接收；

–数据用于整个网络上所有设备的接收；

–命令用于单个设备的接收；

–命令用于整个网络个设备的接收；

(c) 设备MAC 地址清单:用来构建路由数据及确认消息传递的方向（如确认该消息是否已经被设备传递过，如是则忽略该消息）。

数据: 用于传递的消息数据。

本发明的技术效果是：构建一种基于移动终端多跳的物联网控制方法及系统，监听接入点的消息：多个移动终端构建成网状网络，移动终端监听并接收其它移动终端广播的消息，根据接收的消息建立和维持与该移动终端的通信连接。多跳消息传递：所述移动终端封装包信息，移动终端作为路由器向其它移动终端广播发送所述包信息；所述移动终端作为客户端接收其它移动终端的包信息并解码, 所述移动终端通过接收的包信息与其它移动终端建立安全通信机制，通过该安全通信机制进行移动终端之间的WIFI直接连接, 所述多跳信息在多个建立通信连接的移动终端之间传递。物联网设备控制：物联网节点设备构建设备子网络，所述设备子网络为网状网络，所述移动终端通过网络服务器、WiFi或蓝牙中的一种或多种与所述设备子网络通讯连接，实现移动终端控制信息的传递。本发明在充分考虑了目前传统物联网技术所面临的各种缺陷和不足，提出了一种全新的基于终端和设备间的物联网交互技术，使得用户可以在各种情况下都能非常方便自如地与设备进行交互控制，通过采用特有的信息传递机制，实现用户即使在无网络信号覆盖的情形下也可以通过终端与终端的消息中继来传递控制信息，从而达到直接或间接地稳定控制设备的目的，大大增强了用户体验，本发明提出的物联网系统和技术也是对传统物联网和控制技术的颠覆性创新，未来应用远景巨大。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于移动终端多跳的物联网控制方法，包括如下步骤：

监听接入点的消息：多个移动终端构建成网状网络，移动终端监听并接收其它移动终端广播的消息，根据接收的消息建立和维持与该移动终端的通信连接；

多跳信息传递：所述移动终端封装包信息，移动终端作为路由器向其它移动终端广播发送所述包信息；所述移动终端作为客户端接收其它移动终端的包信息并解码, 所述移动终端通过接收的包信息与其它移动终端建立安全通信机制，通过该安全通信机制进行移动终端之间的WIFI直接连接, 多跳信息在多个建立通信连接的移动终端之间传递；

物联网设备控制：物联网节点设备构建设备子网络，所述设备子网络为网状网络，所述移动终端通过网络服务器、WiFi或蓝牙中的一种或多种与所述设备子网络通讯连接，实现移动终端控制信息的传递。

2.根据权利要求1所述基于移动终端多跳的物联网控制方法，其特征在于，所述设备子网络之间构建多种通道实现所述设备子网络内的设备互联。

3.根据权利要求1所述基于移动终端多跳的物联网控制方法，其特征在于，所述包信息包括移动终端的SSID、MAC地址、连接状态信息、通信密码。

4.根据权利要求1所述基于移动终端多跳的物联网控制方法，其特征在于，所述多跳信息包括信息头和信息数据，所述信息头包括唯一的信息标识ID、信息类型标识、设备MAC地址清单。

5.根据权利要求1所述基于移动终端多跳的物联网控制方法，其特征在于，所述多跳信息包括用于标示信息的标示符，所述标示符的数目必须保存在一个环形缓冲器中，所述环形缓冲器的大小预先根据网络的规模设定。

6.根据权利要求4所述基于移动终端多跳的物联网控制方法，其特征在于，所述信息类型标识包括以下几类信息类型：数据用于单个设备的接收，数据用于整个网络上所有设备的接收，命令用于单个设备的接收，命令用于整个网络上所有设备的接收。

7.一种基于移动终端多跳的物联网控制系统，其特征在于，包括移动终端、边界路由器、设备子网络，所述移动终端为多个，多个移动终端构建成网状网络，所述移动终端包括监听模块、通信模块、路由模块、客户端信息交互模块、多跳信息模块，所述设备子网络由物联网节点设备构建成网状网络，所述监听模块监听并接收其它移动终端广播的消息，所述通信模块根据接收的消息建立和维持与该移动终端的通信连接；所述移动终端封装包信息，所述路由模块向其它移动终端广播发送所述包信息；所述客户端信息交互模块接收其它包信息并解码，所述移动终端通过接收的包信息与其它移动终端建立安全通信机制，通过该安全通信机制进行移动终端之间的WIFI直接连接, 所述多跳信息模块在多个建立通信连接的移动终端之间传递；物联网节点设备构建设备子网络，所述设备子网络为网状网络，所述移动终端通过网络服务器、WiFi或蓝牙中的一种或多种与所述设备子网络通讯连接，实现移动终端控制信息的传递。

8.根据权利要求7所述基于移动终端多跳的物联网控制系统，其特征在于，所述边界路由器包括以太网、WiFi、蓝牙、802.15.4中一种或多种通讯协议。

9.根据权利要求7所述基于移动终端多跳的物联网控制系统，其特征在于，所述移动终端通过WiFi直连或WiFi点对点管理接口实现监听、注册、绑定和启动PNP网络发现信息服务。

10.根据权利要求7所述基于移动终端多跳的物联网控制系统，其特征在于，所述多跳单元采用分层结构设计，包括连接层、路由管理层、文件管理层、应用层。