CN106211044A - 网关、ZigBee设备、ZigBee配网系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种网关、ZigBee设备、ZigBee配网系统、以及在所述网关及ZigBee设备内实施的方法，属于无线通信技术领域。所述在网关内实施的ZigBee设备配网方法包括：发送NFC标签激活指令；从所述ZigBee设备的NFC标签读取该ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息；以及为所述ZigBee设备分配入网信息，并将该入网信息发送至所述ZigBee设备的NFC标签。本发明实施例可解决现有技术中ZigBee设备配网操作流程繁琐、配网失败率高、重复配网等问题。

Description

网关、ZigBee设备、ZigBee配网系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体地，涉及一种网关、ZigBee设备、ZigBee配网系统、以及在所述网关及ZigBee设备内实施的方法。

背景技术

智能家电及相关智能终端产品正在逐步进入千家万户。ZigBee是一种低成本，低功耗的近距离无线通信组网技术，符合ZigBee规范的入网设备能够互联互通。目前，许多家电产品开始配备有ZigBee无线模块，这些家电产品在与其他一些基于ZigBee网络通信的家庭套装产品(门窗传感器、人体红外探测传感器、温湿度传感器、智能开关、多功能网关等)进行通信之前，需要通过一定的配网流程使这些家电和设备与特定网关连接，网关再连接家庭的无线路由器，然后才能通过手机APP实现智能家居的一些场景应用。

图1为示出了现有技术中的ZigBee设备配置入网过程的流程图。如图1所示，首先，需要由网关针对智能家居系统使用ZigBee协调器来建立ZigBee网络；之后，通过APP连接网关设置ZigBee设备允许加入以及允许加入时间；之后，对于ZigBee设备，需手动对其复位，使其进入入网流程；ZigBee设备与网关进行一定流程信息交互，通过该流程信息交互，ZigBee设备获取并记录了网关分配给它的网络地址、区域标识、工作信道、网络秘钥等，同时网关也记录了新加入的ZigBee设备的相关信息(例如，MAC地址、网络地址等)。通过上述过程，ZigBee设备配网流程完毕。

以上为ZigBee子设备入网通用性流程。实际操作过程中，ZigBee设备入网往往需要手机APP进行配合，同时还需要利用工具触发其入网流程(即，对该ZigBee设备进行手动复位)，步骤繁琐。此外，由于无线网络环境干扰容易导致配网失败，失败之后再重置入网或二次入网，重复以上操作步骤直到ZigBee设备成功加入网络，给用户使用操作造成不便。

ZigBee设备配网操作是智能互联产品应用过程中影响产品易用性一个主要痛点，给普通消费者造成极不友好的用户体验。如何实现智能终端产品ZigBee设备的简便、快速、有效入网(或称为ZigBee设备快联配网)是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种网关、ZigBee设备、ZigBee配网系统、以及在所述网关及ZigBee设备内实施的方法，其可解决现有技术中ZigBee设备配网操作流程繁琐、配网失败率高、重复配网等问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种在网关内实施的ZigBee设备配网方法，该方法包括：发送NFC标签激活指令；从所述ZigBee设备的NFC标签读取该ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息；以及为所述ZigBee设备分配入网信息，并将该入网信息发送至所述ZigBee设备的NFC标签。

可选的，所述入网信息包含以下一者或多者：工作信道、区域标识、网络地址和网络密钥。

可选的，在发送NFC标签激活指令之前，该方法还包括：建立ZigBee网络，该建立ZigBee网络包含以下步骤：主动扫描信道；选择已存在网络最少和/或干扰水平最低的信道；以及生成区域标识及网络地址。

可选的，该方法还包括：存储所述ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息以及为该ZigBee设备分配的入网信息。

可选的，在发送NFC标签激活指令之前，该方法还包括：接收用于启动NFC标签读写器的触发信号。

相应地，本发明实施例还提供一种在ZigBee设备内实施的配网方法，该方法包括：接收NFC标签激活指令；响应于所述激活指令，控制NFC标签上电运行；以及

经由所述NFC标签接收为所述ZigBee设备分配入网信息，并存储该入网信息。

相应地，本发明实施例还提供一种用于实现ZigBee设备配网的网关，其特征在于，该网关包含：NFC标签读写器，用于向所述ZigBee设备的NFC标签发送NFC标签激活指令，并从所述ZigBee设备的NFC标签读取所述ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息；ZigBee协调器，用于为所述ZigBee设备分配入网信息，并控制所述NFC标签读写器将该入网信息发送至所述ZigBee设备的NFC标签。

可选的，所述入网信息包含以下一者或多者：工作信道、区域标识、网络地址和网络密钥。

可选的，所述ZigBee协调器还用于通过以下操作建立ZigBee网络：主动扫描信道；选择已存在网络最少和/或干扰水平最低的信道；以及生成区域标识及网络地址。

可选的，该网关还包括：存储器，用于存储所述ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息以及为该ZigBee设备分配的入网信息。

可选的，该网关还包括：触发开关，用于在其被按压的情况下，发出启动所述NFC标签读写器的触发信号。

相应地，本发明实施例还提供一种ZigBee设备，该ZigBee设备包含：NFC标签，存储有所述ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息，并接收及存储为所述ZigBee设备分配入网信息；ZigBee无线模块；以及控制器，用于在所述NFC标签接收到NFC标签激活指令之后，控制所述NFC标签上电运行。

相应地，本发明实施例还提供一种ZigBee设备配网系统，其特征在于，该系统包含：上述网关；以及上述ZigBee设备。

通过上述技术方案，其利用NFC技术，使得网关与ZigBee设备之间在ZigBee设备入网之前可非常快速有效地交互信息，免去了配置网关的协调器允许加入和允许加入时间的设置，让ZigBee设备可以快速、有效、安全的加入ZigBee网络。最终，ZigBee设备初次入网速度可相当于以下场景下ZigBee设备的入网速度：ZigBee设备之前已加入到该ZigBee网络，由于通信环境的变化、或者ZigBee设备移动到别的地方，可能会暂时离开网络一段时间，之后又重新加入ZigBee网络。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1为示出了现有技术中的ZigBee设备配置入网过程的流程图；

图2为本发明一实施例提供的ZigBee设备配置入网过程的流程图；

图3为本发明了另一实施例提供的ZigBee设备配置入网过程的流程图；

图4为本发明一实施例提供的ZigBee配网系统的结构示意图；以及

图5为本发明另一实施例提供的ZigBee配网系统的结构示意图。

附图标记说明

100 网关 200 ZigBee设备

110 NFC标签读写器 120 ZigBee协调器

210 NFC标签 220 ZigBee无线模块

230 控制器

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图2为本发明一实施例提供的ZigBee设备配置入网过程的流程图。如图2所示，本发明提供一实施例提供的ZigBee设备配置入网方法，该方法包括：

步骤211，网关的NFC标签读取器向ZigBee设备的NFC标签发送NFC标签激活指令。

其中，NFC，即近场通信技术(Near Field Communication，NFC)，是一种非接触式识别与互联互通技术。在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在近距离内与兼容设备进行识别和数据交换。目前，越来越多的手机、平板、智能终端设备集成了NFC功能，提供了一种安全、便捷的信息交互方式。

步骤S212，ZigBee设备的NFC标签接收所述NFC标签激活指令，并响应于该激活指令，该NFC标签上电运行。在此之前，ZigBee设备无需供电。

步骤S221，网关的NFC标签读取器从所述NFC标签读取该ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息。

步骤S222，网关的NFC标签读取器在从所述NFC标签读取该ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息成功之后，向所述NFC标签发送校验应答，以表明读取成功。

步骤S230，网关的ZigBee协调器按照ZigBee协议算法为所述ZigBee设备分配入网信息。所述入网信息可包含以下一者或多者：工作信道(channel)、区域标识(PanID)、网络地址(例如，短地址)和网络密钥。

步骤S241，所述ZigBee设备的NFC标签读写器将所述入网信息(例如，工作信道、区域标识、网络地址和网络密钥)发送至ZigBee设备的NFC标签。

步骤S242，所述ZigBee设备的NFC标签在成功接收到所述入网信息之后，向所述网关的NFC标签读写器发送校验应答，以表明入网信息已被成功接收。

步骤S251，网关记录ZigBee设备的信息(例如，该ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息)以及所分配的入网信息(例如，工作信道、区域标识、网络地址和网络密钥)，以便ZigBee设备接入ZigBee网络时使用。

步骤S252，ZigBee设备存储所述入网信息，以便在后续该ZigBee设备上电入网时使用。

以上便是ZigBee设备与网关进行的NFC信息交互过程。通过该过程，可完成ZigBee设备与网关之间的配对，且配对完成之后，双方都记录了入网所需的信息。在ZigBee设备在被上电之后，在步骤S20处，该ZigBee设备会利用先前记录的信息以重新加入ZigBee网络的方式进入入网流程。具体而言，它会利用先前配网过程中分配给它的网络地址身份扫描指定的信道、区域标识，并利用网络秘钥对传输信息进行加密处理。在找到合适的网关之后，它便成功地加入到了ZigBee网络(步骤S40)。在步骤S30处，网关可能还会对请求加入的ZigBee设备进行认证。

通过上述技术方案，其利用NFC技术，使得网关与ZigBee设备之间在ZigBee设备入网之前可非常快速有效地交互信息，免去了配置网关的协调器允许加入和允许加入时间的设置，让ZigBee设备可以快速、有效、安全的加入ZigBee网络。最终，ZigBee设备初次入网速度可相当于以下场景下ZigBee设备的入网速度：ZigBee设备之前已加入到该ZigBee网络，由于通信环境的变化、或者ZigBee设备移动到别的地方，可能会暂时离开网络一段时间，之后又重新加入ZigBee网络。

图3为本发明了另一实施例提供的ZigBee设备配置入网过程的流程图。与图1所示实施例的ZigBee设备配置入网过程不同之处在于，该图3所示的ZigBee设备配置入网过程还包含以下步骤：

步骤S301，网关建立ZigBee网络。

具体而言，网关通过ZigBee协议规定的一套算法流程确定其组建的ZigBee网络参数，主要包括信道(channel)、区域标识(PanID)、网络地址等。在网关上电运行之后，其ZigBee协调器初始建立ZigBee网络，主动扫描信道后从能量扫描列表中选择已存在网络最少的信道和/或干扰水平最低的信道。随机产生一个不等于0xFFFF的PanID。网络(短)地址取一个特定的值0x0000。

步骤S302，ZigBee设备靠近网关。当ZigBee设备的NFC标签靠近网关的NFC标签读写器时，在近场通信有效距离范围内，NFC标签可被NFC标签读写器的天线辐射能量激活(例如，上述的NFC标签激活指令)，从而使得NFC标签上电运行。

步骤S303，接收用于启动NFC标签读写器的触发信号。该NFC标签读写器可以随网关上电而被激活，之后一直发送NFC标签激活指令，当然其还可以是只有在接收到启动NFC标签读写器的触发信号方才被激活并向周围发送NFC标签激活指令，而该步骤S303即是针对该情形而言的。当ZigBee设备的NFC标签靠近网关的NFC标签读写器时，此时负责配网的人员可按下网关上的触发NFC标签读写器功能的触发开关，从而激活NFC标签读写器以向周围发送NFC标签激活指令。

图4为本发明一实施例提供的ZigBee配网系统的结构示意图。如图3所示，本发明一实施例提供的ZigBee配网系统包含网关100及ZigBee设备200。

所述ZigBee设备200包含：NFC标签210，存储有所述ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息，并接收及存储为所述ZigBee设备分配入网信息；ZigBee无线模块220；以及控制器230，用于在所述NFC标签接收到NFC标签激活指令之后，控制所述NFC标签上电运行。

所述网关100包含：NFC标签读写器110，用于向所述ZigBee设备200的NFC标签210发送NFC标签激活指令，并从所述ZigBee设备200的NFC标签210读取所述ZigBee设备200的MAC地址及秘钥信息；以及ZigBee协调器120，用于为所述ZigBee设备200分配入网信息，并控制所述NFC标签读写器110将该入网信息发送至所述ZigBee设备200的NFC标签210。

有关上述网关100及ZigBee设备200的具体结构所执行的具体操作，可参阅上述针对ZigBee设备配置入网过程的描述，于此不再赘述。

图5为本发明另一实施例提供的ZigBee配网系统的结构示意图。与图4所示实施例的不同之处在于，该图5所示实施例中的网关100还包括：存储器130，用于存储所述ZigBee设备200的MAC地址及秘钥信息以及为该ZigBee设备200分配的入网信息；以及触发开关140，用于在其被按压的情况下，发出启动所述NFC标签读写器110的触发信号。响应于该触发信号，NFC标签读写器110可向ZigBee设备200的NFC标签发出激活指令。

上述网关100及ZigBee设备200还可包含其他组件，例如，所述网关100还可包含WiFi模块，以便与其接入到无线路由器，从而进一步接入因特网。所述网关100及ZigBee设备200还可包含相应的指示灯或蜂鸣器，以向配网人员对当前进度进行指示。例如，当ZigBee协调器组建ZigBee网络成功之后，网关网络指示灯可常亮，如果协调器组建网络失败，其网络指示灯闪烁。有如，在ZigBee设备与网关进行NFC信息交互过程中，ZigBee设备和/或网关上的传输指示灯可闪烁，配对完成后传输指示灯熄灭，同时网关上的蜂鸣器会发出“滴滴滴”三声响。再如，在ZigBee设备成功地加入到ZigBee网络之后，该ZigBee的设备入网指示灯可闪烁三次，以代表入网成功。另外需要说明的是，本发明并不仅限于适用于ZigBee网络内，亦可使用于其他类似网络内待入网设备与网关之间的配对过程。

本发明通过NFC技术实现待入网ZigBee设备和ZigBee网关之间的配对，通过近场通信实现双方入网信息交互(MAC地址、网路地址、信道、区域标识、秘钥等)，ZigBee设备上电后能够可靠、安全、不受限制的快速入网。本发明的快速、高效配网技术将很好的解决ZigBee设备的入网障碍，让普通消费者摆脱设备配网的繁琐步骤，享受更加便捷的智能家居体验。

以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (13)

1.一种在网关内实施的ZigBee设备配网方法，该方法包括：

发送NFC标签激活指令；

从所述ZigBee设备的NFC标签读取该ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息；以及

为所述ZigBee设备分配入网信息，并将该入网信息发送至所述ZigBee设备的NFC标签。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述入网信息包含以下一者或多者：工作信道、区域标识、网络地址和网络密钥。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在发送NFC标签激活指令之前，该方法还包括：

建立ZigBee网络，该建立ZigBee网络包含以下步骤：

主动扫描信道；

选择已存在网络最少和/或干扰水平最低的信道；以及

生成区域标识及网络地址。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

存储所述ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息以及为该ZigBee设备分配的入网信息。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在发送NFC标签激活指令之前，该方法还包括：

接收用于启动NFC标签读写器的触发信号。

6.一种在ZigBee设备内实施的配网方法，该方法包括：

接收NFC标签激活指令；

响应于所述激活指令，控制NFC标签上电运行；以及

经由所述NFC标签接收为所述ZigBee设备分配入网信息，并存储该入网信息。

7.一种用于实现ZigBee设备配网的网关，其特征在于，该网关包含：

NFC标签读写器，用于向所述ZigBee设备的NFC标签发送NFC标签激活指令，并从所述ZigBee设备的NFC标签读取所述ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息；

ZigBee协调器，用于为所述ZigBee设备分配入网信息，并控制所述NFC标签读写器将该入网信息发送至所述ZigBee设备的NFC标签。

8.根据权利要求7所述的网关，其特征在于，所述入网信息包含以下一者或多者：工作信道、区域标识、网络地址和网络密钥。

9.根据权利要求7所述的网关，其特征在于，所述ZigBee协调器还用于通过以下操作建立ZigBee网络：

主动扫描信道；

选择已存在网络最少和/或干扰水平最低的信道；以及

生成区域标识及网络地址。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的网关，其特征在于，该网关还包括：

存储器，用于存储所述ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息以及为该ZigBee设备分配的入网信息。

11.根据权利要求7所述的网关，其特征在于，该网关还包括：

触发开关，用于在其被按压的情况下，发出启动所述NFC标签读写器的触发信号。

12.一种ZigBee设备，其特征在于，该ZigBee设备包含：

NFC标签，存储有所述ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息，并接收及存储为所述ZigBee设备分配入网信息；

ZigBee无线模块；以及

控制器，用于在所述NFC标签接收到NFC标签激活指令之后，控制所述NFC标签上电运行。

13.一种ZigBee设备配网系统，其特征在于，该系统包含：

根据权利要求7-11中任一项权利要求所述的网关；以及

根据权利要求12所述的ZigBee设备。