CN106412803A - 终端、ZigBee设备、网关、ZigBee设备配网系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种终端、ZigBee设备、网关、ZigBee设备配网系统、以及在所述终端、网关及ZigBee设备内实施的方法，属于无线通信技术领域。所述网关包含：Wifi模块，用于接收ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息；以及ZigBee协调器，用于响应于所述MAC地址及秘钥信息，为所述ZigBee设备分配入网信息，并将该入网信息经由所述Wifi模块发送出去。本发明实施例可通过蓝牙通信实现ZigBee设备快速入网ZigBee协调器，改变传统ZigBee设备配网操作及方法，以一种更快捷、体验更加友好的方式实现入网，同时提高配网成功率。

Description

终端、ZigBee设备、网关、ZigBee设备配网系统及方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体地，涉及一种终端、ZigBee设备、网关、ZigBee设备配网系统、以及在所述终端、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，例如30秒或60秒；之后，对于ZigBee设备，需手动对其复位，使其进入入网流程；ZigBee设备与网关内的ZigBee协调器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，对于普通用户而言，该操作步骤较为繁琐。此外，如果遇上无线通信质量不好的情况，入网过程中很容易出现数据丢失，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终端、ZigBee设备、网关、ZigBee设备配网系统、以及在所述终端、网关及ZigBee设备内实施的方法，其可通过蓝牙通信实现ZigBee设备快速入网ZigBee协调器，改变传统ZigBee设备配网操作及方法，以一种更快捷、体验更加友好的方式实现入网，同时提高配网成功率。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种网关，该网关包含：Wifi模块，用于接收ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息；以及ZigBee协调器，用于响应于所述MAC地址及秘钥信息，为所述ZigBee设备分配入网信息，并将该入网信息经由所述Wifi模块发送出去。

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协调器还被配置为建立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，，所述ZigBee协调器还被配置为存储所述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。

相应地，本发明实施例还提供一种ZigBee设备，该ZigBee设备包含：ZigBee无线模块；以及蓝牙模块，用于发送所述ZigBee无线模块的MAC地址及秘钥信息，并接收响应于该MAC地址及秘钥信息而分配的入网信息，所述ZigBee无线模块存储所述入网信息，并利用所述入网信息接入ZigBee网络。

相应地，本发明实施例还提供一种终端，该终端包含：蓝牙模块，用于接收ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息；以及Wifi模块，用于发送所述MAC地址及秘钥信息，并接收响应于该MAC地址及秘钥信息而分配的入网信息，所述蓝牙模块还用于在所述Wifi模块接收到所述入网信息之后，发送该入网信息。

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

相应地，本发明实施例还提供一种用于在网关内实施以实现ZigBee设备配网的方法，该方法包含：经由Wifi模块接收ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息；以及由ZigBee协调器响应于所述MAC地址及秘钥信息，为所述ZigBee设备分配入网信息，并将该入网信息经由所述Wifi模块发送出去。

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，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。

相应地，本发明实施例还提供一种用于在ZigBee设备内实施以实现ZigBee设备配网的方法，该方法包含：经由蓝牙模块发送ZigBee无线模块的MAC地址及秘钥信息；接收响应于该MAC地址及秘钥信息而分配的入网信息；以及所述ZigBee无线模块存储所述入网信息，并利用所述入网信息接入ZigBee网络。

相应地，本发明实施例还提供一种用于在终端内实施以实现ZigBee设备配网的方法，该方法包含：经由蓝牙模块接收ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息；经由Wifi模块发送所述MAC地址及秘钥信息；经由Wifi模块接收响应于该MAC地址及秘钥信息而分配的入网信息；以及经由所述蓝牙模块发送所述入网信息。

通过上述技术方案，利用终端(例如，智能手机)作为数据中转，再通过蓝牙和WiFi通道实现网关内的ZigBee协调器与ZigBee设备之间的信息交互(MAC地址、网路地址、信道、区域标识、秘钥等)，信息交互完成后ZigBee设备再自动切换至ZigBee工作模式，能够以重入网方式快速、安全的加入网关。本发明的蓝牙无线配网ZigBee设备的方法，让用户摆脱繁琐的配网流程，享受更加友好、便捷的操作体验。

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网关的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的ZigBee设备的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的ZigBee配网系统内各组件之间的连接关系示意图；以及

图5为本发明一实施例提供的ZigBee设备配置入网过程的流程图。

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。

本发明实施例提供的ZigBee配网系统主要涉及三个实体装置，即终端、ZigBee设备以及网关。

所述终端可为移动通信装置，例如可为用户手机(例如，市面上常见的智能手机，其具备WiFi和蓝牙模块、Android或IOS操作系统、以及针对此物联网应用的APP软件)，其可具备wifi通信及蓝牙通信的功能，从而所述ZigBee设备及网关可经由该终端实现信息交互。

图2及图3分别示出了本发明一实施例提供的网关及ZigBee设备的结构示意图。

如图2所示，网关可包含ZigBee协调器、具有Wifi模块的ARM处理器、及电源及其他模块。当然，该图2所述的网关的结构仅仅是示例性的，其只要可具备ZigBee协调器及蓝牙模块即可实现本发明的功能。

如图3所示，ZigBee设备可包括能够运行ZigBee协议和蓝牙协议的射频片上系统(SOC)、电源及传感模块。所述SOC在硬件上同时支持ZigBee、蓝牙两个无线标准。当SOC运行蓝牙软件时，此时所述ZigBee设备相当于一个蓝牙设备，能和其它蓝牙设备配对通信；当SOC运行ZigBee软件时，此时ZigBee设备相当于一个ZigBee设备，能与其它符合ZigBee标准的设备通信。当然，该图3所述的ZigBee设备的结构仅仅是示例性的，其只要可具备ZigBee无线模块及Wifi模块即可实现本发明的功能。

图4为本发明一实施例提供的ZigBee配网系统内各组件之间的连接关系示意图。如图4所示，云端、路由器、终端以及网关这四者之间均基于TCP/IP协议进行通信，其通信路径可被表示为P1，亦可被称之为wifi通道；终端与ZigBee设备之间通过蓝牙协议进行通信，其通信路径可被表示为P2，亦可被称之为蓝牙通道；在ZigBee设备成功入网之后，网关与ZigBee设备之间经由ZigBee协议进行通信，其通信路径可被表示为P3。

图5为本发明一实施例提供的ZigBee设备配置入网过程的流程图。

首先，网关上电，该网关接入到家里的无线路由器。此时，终端也可接入到所述无线路由器，从而能够与网关、云端进行互联互通操作。终端与网关的互通方式是通信路径P1，如图4所示。

需要说明的是，在网关上电之后，其ZigBee协调器可初始建立ZigBee无线网络。具体而言，网关内的ZigBee协调器通过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。该ZigBee协调器主动扫描信道，之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。在ZigBee协调器成功建立网络后，网关的ZigBee网络指示灯常亮，如果协调器建立网络失败，其指示灯闪烁，从而向用户指示ZigBee网络的建立情况。

之后，待入网的ZigBee设备上电。初次上电时，该ZigBee设备的片上系统运行蓝牙协议，并处于配对模式，以搜索周边的蓝牙设备(即，终端的蓝牙模块)。在找到终端的蓝牙模块之后，与其进行配对，从而该待入网的ZigBee设备可与终端经由蓝牙协议进行通信。终端可获取ZigBee设备的ZigBee长地址(MAC地址)和秘钥信息。终端与ZigBee设备的互通方式是通信路径P2，如图4所示。

之后，终端能够将所获取的MAC地址和秘钥信息通过通信路径P1传递给网关的WiFi模块。网关的Wifi模块经由ARM处理器通过UART接口将所述MAC地址和秘钥信息转发给ZigBee协调器。ZigBee协调器按照ZigBee协议算法得到分配给ZigBee设备的工作信道、区域标识、网络地址和网络秘钥(即，入网信息)，然后将此入网信息通过通信路径P1及通信路径P2经过路由器及终端传递给ZigBee设备。同时，ZigBee协调器可存储所述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。

ZigBee设备与网关通过终端中转而进行入网信息交互，信息传输完成后，终端会收到配网完成提示。此时，ZigBee设备将自动从蓝牙软件协议切换至ZigBee软件协议。

之后，ZigBee设备将以重新加入网络方式进入入网流程(即，通过如图4中通信路径P3)，它会使用之前配网过程分配的入网地址扫描指定的工作信道、区域标识，并利用网络秘钥对传输信息进行加密处理，确保入网及网络信息传输的安全性。找到合适的父节点(即，所述ZigBee协调器)后它就成功的加入到ZigBee网络。入网成功后，终端可给出此ZigBee设备成功入网的信息提示。

至此，ZigBee设备通过蓝牙配网流程完毕，后续如果要加入其他ZigBee设备，同样按照以上操作步骤执行即可。

进一步，通过蓝牙配网交互信息后，待入网的ZigBee设备相当于之前已加入到该ZigBee网络，通信环境的变化(例如，ZigBee设备移动到别的地方，可能会暂时离开ZigBee网络一段时间)之后，ZigBee设备又重新加入网络。这种方式入网和初次入网络相比(现有技术入网方法)，不但免去了配置网关的ZigBee协调器允许加入和允许加入时间的设置，ZigBee设备入网流程操作起来更加快速、有效。

进一步，当需要ZigBee设备加入其他网关(其他ZigBee协调器)时，需要将此ZigBee设备重置入网，可以通过ZigBee设备上的重置按键长按3秒以上，触发其抹去之前入网信息，同时从ZigBee工作模式切换至蓝牙工作模式，然后按照上面流程即可重新配网。

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)

1.一种网关，其特征在于，该网关包含：

Wifi模块，用于接收ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息；以及

ZigBee协调器，用于响应于所述MAC地址及秘钥信息，为所述ZigBee设备分配入网信息，并将该入网信息经由所述Wifi模块发送出去。

2.根据权利要求1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。

3.根据权利要求1所述的网关，其特征在于，所述ZigBee协调器还被配置为建立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中任一项所述的网关，其特征在于，所述ZigBee协调器还被配置为存储所述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。

5.一种ZigBee设备，其特征在于，该ZigBee设备包含：

ZigBee无线模块；以及

蓝牙模块，用于发送所述ZigBee无线模块的MAC地址及秘钥信息，并接收响应于该MAC地址及秘钥信息而分配的入网信息，

所述ZigBee无线模块存储所述入网信息，并利用所述入网信息接入ZigBee网络。

6.一种终端，其特征在于，该终端包含：

蓝牙模块，用于接收ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息；以及

Wifi模块，用于发送所述MAC地址及秘钥信息，并接收响应于该MAC地址及秘钥信息而分配的入网信息，

所述蓝牙模块还用于在所述Wifi模块接收到所述入网信息之后，发送该入网信息。

7.一种ZigBee设备配网系统，其特征在于，该系统包含：

根据权利要求1-4中任一项权利要求所述的网关；

权利要求5所述的ZigBee设备；以及

根据权利要求6所述的终端。

8.一种用于在网关内实施以实现ZigBee设备配网的方法，其特征在于，该方法包含：

经由Wifi模块接收ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息；以及

由ZigBee协调器响应于所述MAC地址及秘钥信息，为所述ZigBee设备分配入网信息，并将该入网信息经由所述Wifi模块发送出去。

9.根据权利要求8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。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，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。

11.根据权利要求8-10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。

12.一种用于在ZigBee设备内实施以实现ZigBee设备配网的方法，其特征在于，该方法包含：

经由蓝牙模块发送ZigBee无线模块的MAC地址及秘钥信息；

接收响应于该MAC地址及秘钥信息而分配的入网信息；以及

所述ZigBee无线模块存储所述入网信息，并利用所述入网信息接入ZigBee网络。

13.一种用于在终端内实施以实现ZigBee设备配网的方法，其特征在于，该方法包含：

经由蓝牙模块接收ZigBee设备的MAC地址及秘钥信息；

经由Wifi模块发送所述MAC地址及秘钥信息；

经由Wifi模块接收响应于该MAC地址及秘钥信息而分配的入网信息；以及

经由所述蓝牙模块发送所述入网信息。