CN105594236A - 低功耗短距离无线通信系统 - Google Patents

Abstract

要解决的问题：本发明提供一种低功耗短距离无线通信系统，该系统能够实现通信设备间的点对点通信，不需要服务器自组通信。解决问题的手段：低功耗短距离无线通信是，在建立连接之前，检测邻近设备是否存在，例如，在低功耗蓝牙通信中广播数据包（或扫描数据包），通过发送和接收各种信息建立满足高速通信和通信设备间的点对点通信的模式，其中，发送和接收的数据包包含设备的唯一标识符。

Description

低功耗短距离无线通信系统

技术领域

本发明涉及低功耗短距离无线通信系统，更具体地说，涉及低功耗蓝牙（注册商标）无线通信标准，不需要中心（服务器），无线通信设备间进行点对点通信。

背景技术

近些年来，随着移动终端等的普及，促进无线通信设备的使用，一直在探索进一步追求便利性的新的无线通信方式。

现在，用户的周围有手机、便携式音乐播放器、耳机、手表、健身器材、家用医疗器械（如脉搏率计等）等很多可能使用无线通信的通信设备。

作为这些个人使用的无线通信设备有着互相连接无线通信的制式，个人局域网（PersonalAreanetwork）概念被提出。个人局域网，其特征为，适用于通信距离从20米到30米左右的短距离通信范围内，面向小型化，低功耗、低成本、低速度、低频率、少量数据的无线通信制式。

具体来说，已经制定使用了低功耗蓝牙、紫蜂（注册商标）、UWB（UltraWideBand）、ANT/ANT+等通信规格。此外，在传统的蓝牙3.0基础上加上低功耗蓝牙融合而成的蓝牙4.0的规格也被制定。

其中具有代表性无线通信标准是低功耗蓝牙，由蓝牙标准化组织蓝牙SIG制定的通信标准，其规格为频率为2.4GHz，传输速度1Mbps，发射功率10mW～－10μW，通信距离150米。

低功耗蓝牙无线通信系统通信过程如下：

发送接收数据

在预定的周期内交换数据包。

数据可发送传递信号。

可以从接收到数据包的信号强度来计算通信设备之间的距离。

通信设备之间不配对（连接认证）。

连接动作

在搜索对等设备（外围设备）时，以广播方式发送数据包，从最接近的设备处接收相应数据包，检测要连接的设备。

连接设备和收到广播方式获得其中所载的广播数据包或提交连接请求响应（被动扫描）或广播数据包（数据包扫描），以建立连接（主动扫描）。也可以搜索要发送的数据包，包括扫描请求和广播数据包信息。

网络拓扑

存在中心设备和外围设备的两个规则。一个设备既可能是中心设备，同时在同一时间同时也可能是外围设备，但是广播模式的外围设备和中心设备不可能同时兼得。

然而外围设备的广播模式和中心设备的扫描模式可同时进行。

外围设备同时只能连接一个中心设备，而中心设备可同时连接多个外围设备。

具有上述特征，蓝牙适合于虽然通信频率低，可立即能通信的通信手段（延迟少）。以蓝牙低功耗无线通信系统为代表的基于低功耗短距离无线通信系统包括无线通信设备，在专利文献1中描述。

现有技术文献

专利文献

特许文献1:特开２０１２－１４２８７７号公报。

发明内容

发明所要解决的技术问题

在很短的时间内，低功耗蓝牙以广播数据包来检测附近其他低功率短距离无线通信。低功耗蓝牙以最低20毫秒周期，每秒发送50次。

但是，在通信设备之间建立连接，需要几秒时间，这是出于通信设备间的网络拓扑调节的需要。

例如，在低功耗蓝牙有如下制约条件，即中心设备和外围设备不能同时在同一时间起作用，外围设备只能连接一个中心设备，而中心设备能够与多个外围设备连接。此外，即使属性信息更改，需要与接收信息的通信设备建立连接，再一次获得连接信息。为了使一个设备同时具有中心设备和外围设备的功能，有必要取消不符合这个的连接，设定待机时间来识别连接，检测来自其他设备的连接要求并回避相互间的冲突。

另外，在个人所拥有的无线通信设备之间以PAN和低功耗短距离无线通信中，需要花费数秒时间建立与其他设备建立连接，用户只好连接状态下原地不动，不停留在待机状态，而停止动作。

但事实上，用户在各种各样房屋内携带着无线通信设备保持连续不间断移动，但处于通信区域外的用户开始发起连接前，不能建立连接状态，不能完全使用无线通信功能。

另外，在低功耗蓝牙标准中，总是存在中心设备和外围设备的关系，通常是中心设备发送发起连接，在没有预先准备中心设备的地方，即使在接近范围内有数台外围设备，它们之间的相互作用也丝毫不会产生。

本发明，消除传统的低功耗短距离无线通信的上述不方便，用新的连接，通信方式提供低功耗短距离无线通信系统。

技术手段

根据上述要解决的技术问题，本发明的发明者提供了低功耗、短距离、在已有的步骤基础上通过检测设备的存在来建立通信连接。例如，低功耗蓝牙通过搜索数据包，发送或接收的数据包中包含各种信息，包含设备唯一标识符，构想出可实现高速通信及设备间点对点通信的方案，成就了本发明。

即，本发明提供低功耗短距离无线通信系统中的通信设备，通过发送数据包检测所要连接的其他无线通信设备，提供了低功耗短距离无线通信系统，唯一标识符的通信设备。

且，本发明是以低功耗短距离无线通信系统发送包括其自身标识符和任何通信数据检测其他无线通信设备，无线通信设备的连接终止状态，收到信息的无线通信设备作为回应，把自身标识符及任意通信数据发往，未确立连接状态下，为检测其他通信设备发送的数据包的的响应和自动设备标识信息和任何数据为特征的低功耗短距离无线通信系统。

本发明的低功耗短距离无线通信系统里，无线通信设备，发送数据包检测其他无线通信设备的状态，其特征为，在数据长度小于数据包长度时，空白部分通信数据嵌入再发送。

本发明的低功耗短距离无线通信系统，特别是，以使用符合低功耗蓝牙标准的无线通信系统为首选。

在这种情况下，广播数据包检测其他无线电通信设备的连接的终止条件，发送设备自动识别标识符和任何通信数据，包括；

发送设备标识符和任意数据，并且存储发送的数据所包含的标识符，采用时间分割多路传输技术。无线通信设备发送接收到的数据包包括连接信息，发送很多信息，例如时分复用信息改变数据。

同时，无线通信设备，在没有中心设备和外围设备的作用下，可进行点对点通信。

技术效果

如上所述根据本发明，为了在无线通信设备未连接状态时可以发送和接收数据，有限地把少量的数据以多种多样的通信方式进行高速运转。

此外，无通信连接终止条件，无线电通信设备在没有任何制约下（中心设备或外围设备，主设备/从设备，服务器/客户端），可进行点对点通信。这是在已得到普及的WiFi无线通信标准中也好，还是在传统的低功耗近距离蓝牙无线通信系统里所没有实现的。

附图说明

图1是表示本发明的低功耗短距离无线通信系统的示意图。

图2是表示本发明的低功耗短距离无线通信系统实施方式的无线通信设备之间启动通信时的处理流程顺序图。

图3是表示本发明的低功耗短距离无线通信系统实施方式的无线通信设备发送的广播数据包构成示意图。

图4是表示本发明的低功耗短距离无线通信系统实施方式的另外的无线通信设备发送的广播数据包构成示意图。

图5是表示本发明的低功耗短距离无线通信系统实施方式的使用无线通信设备自组网的示意图。

图6是表示本发明的低功耗短距离无线通信系统实施方式的无线通信设备利用P2P（SNS）的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图，就实施本发明：低功耗短距离无线通信系统最优实现方式，进行详细说明。图1-图6来说明本发明实施例所示意的相同部分具有相同的数字，相同的符号和基本配置和操作也是相同的。此外，本发明不限定于图示的例子。

系统构成

图1是本发明的低功耗短距离无线通信系统的一个具体实施例的示意图。以下，以使用低功耗短距离无线通信设备，安装低功耗蓝牙模块的无线通信设备（以下，简称“无线终端”）为例说明。

如图1所示，根据本发明的一个实施例在无线通信范围内的无线通信设备符合低功耗蓝牙通信标准。本实施例中无线蓝牙模块终端，以下，图1示例智能手机和手机、无线接入点装置等的说明，还适用其他的便携式音乐播放器、头戴式耳机、手表、健身器材、家用医疗机器等在内的所有种类的移动无线通信设备。

在本发明的低功耗近距离无线通信系统中使用的终端，用无线蓝牙低功耗装了无线通信应用程序，可进行如下说明通信运作。

无线终端之间的通信

图2表示本发明的低功耗短距离无线通信系统实施方式的无线终端之间启动通信时的处理流程顺序图。

在很短的时间内，低功耗蓝牙以广播数据包来检测附近其他低功率短距离无线通信。低功耗蓝牙以最低20毫秒周期，每秒50次。接收这个外设通信终端的范围内全部无线终端。

外设无线终端接收了中心无线终端发送的广播数据包，广播数据包中包含的无线通信标识符，外围无线终端试图连接时，为了回避冲突，通过广播发送数据包，中心无线终端检测连接外围无线终端。

经过一定时间后，没有检查出冲突，中央无线终端发送包含请求信息的扫描数据包。

外围无线终端接收中心无线终端发送的数据包，数据包包含信息，信息包含确认连接或拒绝连接。如果连接请求被确认，预定处理后，建立连接。按照以上的描述，类似的步骤，中心无线终端发出的连接请求能被确定，从外围无线终端发送的连接请求也能被确定。

建立一种连接机制，确保未连接的无线终端在连接请求的时候，能够建立连接。在建立连接后，就能正常工作，无线终端正常发送接收信息。

图3和图4，是广播包数据结构的示意图。

如图3所示，广播包的链路层数据包、包头、访问地址、标题、数据、CRC组成。包头和数据部分和广播包PDU等。

在发送TxAdd描述标识符的PDU（协议数据单元）描述类型的PDU数据头，类型，发送和接收无线终端，RxAdd和随后的数据包长度，用作保留字段（保留为供将来使用）。报头长度是16位（2个字节）。

如图4所示，数据（有效载荷部分）中包含Adv_A和Adv_DATA。Adv_A表示地址，广播数据包中的数据包含在Adv_DATA。

Adv_DATA，要存储多个部分的数据。在这种情况下，描述的后续数据长度和数据长度交替会始终如一地描述。试图填补Adv_DATA数据长度也是但少字段数据量达248位（31个字节），如果为0，长度也可小于248位。

要使用数据字段，默认值为0，附带广播数据包通信无线终端之间的传输。也就是，在断开连接之前启动建立连接的无线设备之间的通信。

广播数据包包含基于UUID唯一指派无线终端（是唯一ID）和使用的各种数据信息。例如，可以包括每个服务提供无线设备和用户属性信息，表示无线终端通讯的状态信息的唯一ID。这些信息在一起，UUID是最优长度为128位或更高版本。

划分多个数据包的可能，只有几个字节是1的数据包中可用来嵌入信息的数据字段。在此情况下，采取已知的方法数据分区和整合。

这种机制在无线终端设备之间未确立连接前的非连接状态下，使自由通信变为可能。与上述描述的建立连接比较，广播包花费数秒有数万毫秒中的是很大的优势。此外，因为建立连接，并不局限于中心与外围无线终端之间的关系无线终端之间自组网络通信成为可能。

实施例

以上低功耗短距离无线通信系统出现的各种架构。以下说明具体的实施例。

店铺用的客户管理工具

如图5所示，以低功耗短距离无线通信系统在店铺中的应用的例子来解释的示意图。

图5中，自店铺内无线通信范围的无线终端（这里是固定终端，和具体的无线设备无关）设置，店铺的顾客以手机终端进行无线通信。

如果客户楼宇设备提供下列无线电通信开始从任一专卖店终端客户，以解释为例（见图2）。

客户无线终端设备是在任何时候都在固定的时间间隔数据包广播已发送。以前未使用的数据上网的广播数据包

字段（如图4的"00000......"的部分所示），包含以下信息。

服务ID、用户ID和用户信息无线终端通信状态、用户属性信息等。

存储标识符，将信息存储在终端通信状态、属性信息、消息存储等

例如，可以包括名字（昵称）、地址、性别、年龄、职业、爱好、用户属性信息的信息。

从顾客终端存储设备需要上述的用户信息和要发送的响应广播数据包接收的数据包。从广播接收的数据包客户终端获得上述信息（而不是等待扫描数据包，如图2所示从广播数据包获取信息）。

存储终端和客户终端之前建立的连接断开连接，相互沟通信息，因此能立即（数万毫秒在之间）成为可能。

O2O（在线到脱机），从终端网点的广播数据包包括WEB站点地址可能诱发对网站推广工具的访问，如运动和招聘网站，来到店里做实际应用该系统。（例如，特开2012年-180292"电子票务系统）也用作身份验证工具入院。

从终端网点广播数据包，而不是改变每个单独的客户终端。例如，客户名称基于客户的属性信息，或传送某些年龄组、性别和优惠券或使用"客户谢谢您的光临"获得的优惠生日公告的客户信息，如高增值，如果你提交邮件等通信工具。

进一步，如图5所示，终端网点连接的设备，如PC。例如，积累客户计数客户购买历史、停留在商店时间等，将是有效的客户管理工具。

例如允许顾客从商店终端客户终端条件下获得的信息时发生的商店。例如，当第5次来店优惠券等。

同样，在超市的积分确认终端里也可适用本系统。此时，可实现无卡化，而不用与终端并用。

点对点通信

可以利用低功耗短距离无线通信系统，灵活运用点对点通信的有利之处，展开服务。

在上述店铺、不限于店铺终端和客户终端，客户终端间的无线通讯也是可行的。例如，可作为促进在同一时间内在同一店铺的顾客之间的沟通的工具。

除了店铺之外，在游乐场、派对场地，活动场地等通过参加者间的点对点通信，可促进交流。例如，找出属性信息相似的参加者，促进他们之间的交流。

此外，也可考虑不用这些专用场地，在任何地方，持有无线终端的用户进入接近范围时可进行交流的方法。

终端验证系统

本发明低功耗短距离无线通信系统可作为终端（用户）验证系统。

在此情况下，公开广播数据包，加密数据通信，使用本地终端的密钥发送，可以保证保密通信。

并且，即使这使得上述通信或从别人隐藏各自的设备之间，能够交换个人信息，同时在一个开放的地方；使用公开的沟通系统这将得到新的P2P平台使用智能手机和其他移动设备。

移动标牌

在技术或动态和交互式视频和数字的标志，如平板显示器和投影仪显示由数字通信和信息。

在低功耗短距离无线通信系统使无线终端动态切换成为可能（移动标志）。也就是，能够部署基于原位的视频广告，通过切换图片根据补充资料，和作为进入无线终端接收来自无线设备的显示功能范围内的数据包。可能因此用户可以操作显示实时无线通信。使用无线通信系统。

位置信息系统辅助工具

作为一种辅助工具，低功耗短距离无线通信系统辅助计算机终端检索位置信息和使用的系统，例如，全球定位系统和geo-fence功能。

问题是如何确定室内的位置，例如，从建立GPS无线设备，位置信息系统辅助工具补充了室内无线终端成为可能。成为一种来代替IME（室内消息传递系统）。

监视工具

使用低功耗短距离无线通信系统中的无线终端作为一种照看老人和婴儿的工具。

报警监控和无线终端的无线终端的显示器，不再从无线设备接收数据包。允许为监测系统提供（通常50次每秒）监视器中做到的实时检测事件。

P2P社交网工具

使用P2P网络系统示意图图6中所示的低功耗短距离无线通信系统。

图6所示意的信息，例如，用户名（昵称）、照片、信息、无线手机用户范围内其他无线终端评论（标签）数据包广播。其他无线终端处于无连接状态接收数据包，响应数据包从其他无线设备的用户可以获得信息。最好是如上所述，把每个无线终端间隐匿化。

附带数据包的用户和信息通知状态的变化。特别是在与无线接收端和发送端的数据包（或标志等）与数据通过匹配的数据包的时间戳。

使用低功耗短距离无线通信系统的P2P网络系统是一种无连接通信信息和沟通是即时（数十毫秒在之间），和服务器都有优势。

具体地，使用可以作为促进游客在餐饮和娱乐的大厅里，促进交流的工具。因是无服务形，店铺的经营者不需要准备特殊设备，只提供场地。当然，设置店铺终端，可取得用户动向信息，并加以活用。

工业实用性

图1-图4所示的低功耗短距离无线通信系统具体地使用上述的硬件资源信息处理无连接数据包数据之间的无线设备，基于硬件资源包括计算机CPU、内存、辅助存储、显示和输入的设备，等等。也可应用在应用软件、数据库、网络等。上述系统是利用自然法则的技术思路，可应用在软件、信息通信等行业。

Claims (6)

1.一种用于低功耗短距离无线通信系统的无线通信设备，

其特征在于，无线通信设备在未确立连接状态下，为检测作为联络对方的其他无线通信设备，往发送包里发送包含自身标识符的信息及任意通信数据。

2.一种用于低功耗短距离无线通信系统的无线通信设备，其特征在于，低功耗短距离无线通信系统在未确立连接状态下，为检测作为联络对方的其他无线通信设备，往发送包里发送包含自身标识符的信息及任意通信数据；

接受此信息的无线通信设备，作为回应，把自身标识符信息及任意通信数据，在未确立连接状态下，为检测出作为联络对方的其他无线通信设备，往发送包里发送包含自身标识符的信息及任意通信数据。

3.如权利要求1或2所述的低功耗短距离无线通信系统，其特征在于，在未确立连接状态下，为检测出作为联络对方的其他无线通信设备，发送的发送包里，有数据长度小于数据段长度的空白，往该空白里以嵌入方式发送通信数据。

4.如权利要求1-3任意一项所述的低功耗短距离无线通信系统，其特征在于，它是符合蓝牙低功耗标准的无线通信系统，

且把自身标识符及任意通信数据发送到广播数据包，在未确立连接状态下，为检测出作为联络对方的其他无线通信设备。

5.如权利要求1-3任意一项所述的低功耗短距离无线通信系统，它是符合蓝牙低功耗标准的无线通信系统，

且该通信设备在未确立连接状态下，为检测出作为联络对方的其他无线通信设备，把自身标识符及任意数据，以按时间分割成多路复用化的多个数据的形式发送到发送包，

在未确立连接的状态下接受该数据包的无线通信设备，将所述按时间分割成多路复用化的多个数据复原，取得所述发送设备的标识符及任意的通信数据。

6.如权利要求4或5所述的低功耗短距离无线通信系统，其特征在于，无线通信设备实施点对点通信，而不需要中心或外围设备。