CN106658355B - 一种在蓝牙ble组网中转发广播包的方法及系统 - Google Patents

一种在蓝牙ble组网中转发广播包的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种蓝牙低能耗(BLE)MESH组网转发广播包的方法及系统，该蓝牙BLE组网包括网关以及多个BLE模块，其中一个BLE模块被确定为广播包的目的模块，其中，该方法包括：设置广播包被允许转发的最大次数T；网关向目的模块发送广播包；收到广播包的BLE模块判断自己是否为目的模块；若是，则广播答复包；若不是，则判断该广播包被转发的次数是否大于T，以决定是否转发该广播包。本发明的方法和系统，能够避免广播包被无限制地重复转发，有效节省处理重复广播包的时间，从而避免资源浪费，大大提升网速。

Description

一种在蓝牙BLE组网中转发广播包的方法及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种在蓝牙BLE组网中转发广播包的方法及系统。
背景技术
蓝牙低能耗(即蓝牙BLE(Bluetooth Low Energy的缩写))在进行MESH 组网后，BLE模块与BLE模块之间的通讯不需要进行连接，而是通过广播方式进行，这样的通讯方式的优点是在进行通讯时不需要进行握手连接，节省时间，且在BLE模块数量非常多的时候，因不需要连接，通讯时间会大大缩短，如图1所示。
但是，这种通讯方式同时存在缺点：由于模块间通讯不需要进行连接，因此在其中一个BLE模块向另一个BLE模块发送数据时，其发送的广播包在MESH网络中的每个BLE模块都可以收到，并进行转发，如果BLE模块数量较大，大量转发的数据包很容易造成MESH网络的网络阻塞，反而使通讯速度大大降低。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种蓝牙低能耗(BLE)MESH组网中转发广播包的方法及系统，通过限制广播包的转发次数，能够有效地缓解MESH网络的阻塞，并提升网络的通讯速度。并且，通过序列标识，能够大大节省现有BLE模块处理相同广播包的时间。
为实现上述目的，本发明一方面提供了一种在蓝牙BLE组网中转发广播包的方法，该蓝牙BLE组网包括网关以及多个BLE模块，其中一个BLE 模块被确定为广播包的目的模块，其中，该方法包括：
设置广播包被允许转发的最大次数T；
网关向目的模块发送广播包；
收到广播包的BLE模块判断自己是否为目的模块；
若是，则广播答复包；
若不是，则判断该广播包被转发的次数是否大于T，以决定是否转发该广播包。
优选地，该方法还包括：在该广播包被转发的次数大于T的情况下，请求网关重新发送该广播包；否则，该模块转发该广播包。
优选地，该方法还包括：在判断该广播包被转发的次数是否大于T之前，先判断该广播包的重新发送次数是否大于预先规定的允许重发次数R，在小于等于R的情况下，再判断该广播包被转发的次数是否大于T。
优选地，在该广播包的重新发送次数大于R的情况下，丢弃该广播包，并返回发送错误信息。
优选地，在收到广播包的BLE模块不是目的模块的情况下，向该广播包增加转发次数及模块序号标识。
优选地，在收到广播包的BLE模块被确定为目的模块的情况下，该模块先判断收到的广播包是否是首次收到该广播包，若是，再广播答复包，否则，丢弃该广播包。
优选地，该模块在广播答复包的同时，在广播包中增加该广播包送达目的模块的最快到达通道信息。
优选地，任何模块在收到答复包时，都不再转发该答复包所针对的广播包。
优选地，网关在向目的模块发送广播包时，在广播包中包含有序号标识，以用于目的模块在收到广播包时判断是否是首次收到。
优选地，该方法进一步包括：设置等待时间，如果网关在等待时间内没有接收到目的模块返回的答复包，则重新发送该广播包。
优选地，网关在重新发送广播包之前先判断重新发送的次数是否超过预先规定的允许重发次数R，若是，则不再发送该广播包，同时返回失败信息。
为实现上述目的，本发明另一方面提供了一种在蓝牙BLE组网中转发广播包的系统，该蓝牙BLE组网包括网关以及多个BLE模块，其中一个BLE 模块被确定为广播包的目的模块，其中，该系统包括：
网关，用于设置广播包被允许转发的最大次数T，并向目的模块发送广播包；
收到广播包的BLE模块，用于判断自己是否为目的模块；
若是，则广播答复包；
若不是，则判断该广播包被转发的次数是否大于T，以决定是否转发该广播包。
优选地，收到广播包的BLE模块，用于在该广播包被转发的次数大于T 的情况下，请求网关重新发送该广播包；否则，该模块转发该广播包。
优选地，收到广播包的BLE模块，用于在判断该广播包的转发次数是否大于T之前，先判断该广播包的重新发送次数是否大于预先规定的允许重发次数R，在小于等于R的情况下，再判断该广播包的转发次数是否大于 T。
优选地，收到广播包的BLE模块，用于在该广播包的重新发送次数大于R的情况下，丢弃该广播包，并返回发送错误信息。
优选地，收到广播包的BLE模块，用于在该模块不是目的模块的情况下，向该广播包增加转发次数及模块序号标识。
优选地，收到广播包的BLE模块，用于在该模块被确定为目的模块的情况下，先判断收到的广播包是否是首次收到该广播包，若是，再广播答复包，否则，丢弃该广播包。
优选地，目的模块，用于在广播答复包的同时，在广播包中增加该广播包送达目的模块的最快到达通道信息。
优选地，收到广播包的BLE模块，用于在收到答复包时，不再转发该答复包所针对的广播包。
优选地，网关，用于在向目的模块发送广播包时，在广播包中包含有序号标识，以用于目的模块在收到广播包时判断是否是首次收到。
优选地，网关，用于设置等待时间，如果网关在等待时间内没有接收到目的模块返回的答复包，则重新发送该广播包。
优选地，网关，用于在重新发送广播包之前先判断重新发送的次数是否超过预先规定的允许重发次数R，若是，则不再发送该广播包，同时返回失败信息。
本发明在蓝牙BLE MESH组网中转发广播包的方法及系统，通过限定广播包被允许转发的次数、被允许重新发送的次数，各模块根据转发次数、重新发送次数判断是否转发广播包，避免大量重复的广播包被无限制地重复转发。再者，目的模块对广播包的序号标识进行判断，以及广播答复包，以告知其他BLE模块停止转发广播包，有效节省目的模块对相同广播包的处理时间，从而避免资源浪费，大大提升网速。
附图说明
图1为蓝牙BLE广播机制的示意图；
图2本发明的在蓝牙BLE MESH组网中转发广播包的方法实施例一流程图；
图3为本发明的在蓝牙BLE MESH组网中转发广播包的方法实施例二流程图；
图4本发明的在蓝牙BLE MESH组网中转发广播包的系统的示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：通过规定广播包被允许转发的最大次数、被允许请求重新发送的次数，能够避免重复的广播包被大量转发，进而导致MESH 网络阻塞。
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述：
图2为本发明在蓝牙BLE MESH组网中转发广播包的方法的实施例一的流程图。
其中，蓝牙BLE组网包括：网关以及多个BLE模块，其中一个BLE模块被确定为目的模块。
步骤200，设置广播包被允许转发的最大次数T；
本发明中，当MESH网络中蓝牙BLE模块较多时，可以通过多次实际测试获取由网关发送数据到目的模块最少需要通过的广播次数。
步骤201，网关向目的模块发送广播包；
步骤202，收到广播包的BLE模块判断自己是否为目的模块；
本发明中，可以采用目的地址或模块识别标识判断，处于MESH网中的 BLE模块是否为广播包到达的目的地。
步骤203，如果收到广播包的BLE模块是目的模块，则目的模块需要广播答复包，以告知正在转发相同广播包的转发模块，停止转发。
本步骤中，比如网关向模块十发送广播包一，经转发后，到达模块十，模块十在收到该广播包后，发送答复包一，其他模块在收到答复包一后，如还在发送广播包一，即停止发送。
其中，收到广播包的BLE模块是目的模块的情况下，可以直接广播答复包给其他模块及网关。为了更好地优化本发明的广播机制，以节省广播时间。目的模块在广播答复包时，优选地，在广播包中增加该广播包送达目的模块的最快到达通道信息，并且，在其他转发模块收到答复包时，停止转发该答复包对应的广播包。
步骤204，如果收到广播包的BLE模块不是目的模块，则继续判断该广播包被转发的次数是否大于T，以决定是否转发该广播包。优选地，在该广播包被转发的次数大于T的情况下，则请求网关重新发送该广播包；否则，该模块转发该广播包。
本发明通过转发次数的限制，避免了大量重复的广播包被重复转发，从而有效缓解MESH网络的拥塞。
也即，本发明的方法首先规定每个广播包允许被转发的次数T，如超过该次数T，则即便该广播包还没有到达目的模块，该广播包也会被放弃。比如：一个MESH网络中由5个蓝牙BLE模块组成，当网关最短可通过2个模块的转发即可到达目的模块时，即在协议中规定当该广播包被转发次数不超过3次；当MESH网络中蓝牙BLE模块较多时，可实际测试由网关发送数据到目的模块最少需要通过的广播次数，然后再规定最终的转发次数。该规定避免大量重复的广播包被重复转发，造成MESH网络阻塞。
优选地，在判断该广播包被转发的次数是否大于T之前，本发明还可以通过先判断该广播包的重新发送次数是否大于预先规定的允许重发次数R，来进一步减少网络中重复转发的广播包数量，并且只在小于等于R的情况下，再判断该广播包被转发的次数是否大于T。如在该广播包的重新发送次数大于R的情况下，则丢弃该广播包，并返回发送错误信息。由于超过重复次数的限定，网关不需要再次发送相同的广播包，同时把失败信息返回给移动终端，以减少MESH网中重发广播包的数量。
优选地，在收到广播包的BLE模块不是目的模块的情况下，该BLE模块向该广播包增加转发次数及模块序号标识。其中，转发次数有助于后面收到广播包的BLE模块判断该广播包被转发的次数是否大于T。而模块序号标识则有助于记录广播包被转发的路径，从而有助于确定从网关到目的模块之间的最优路径。
例如，在MESH网络中进行广播包的转发时，每个模块在转发该信息时，均需增加模块识别标识及转发次数进广播包，目的模块在收到该广播包时，即会判断该广播包所经过的转发次数及通过了哪个模块，共几个模块，并判断出该转发通道是否为最快通道，并把该信息返回给网关，下次网关在向目的模块广播数据包时，优先选择该通道进行发送，以便节省广播时间。
优选地，本发明还可以在网关向目的模块发送广播包后，设置一定时间，然后通过判断在一定时间内是否收到目的模块返回的答复包信息来触发重发机制，优选地，在此之前，先对重发次数进行判断，以提高网络处理相同数据包的效率。
例如，网关在给目的模块发送广播包后，如在一定时间内没有收到目的模块返回的答复包信息，即启动重发机制，重复发送该广播包，但重复发送次数不超过预先规定的允许重发次数R，例如3次，当超过3次发送不成功时，网关不再发送该信息，同时把失败信息返回手机等移动终端。
优选地，收到广播包的BLE模块不是目的模块的情况下，还可以向该广播包增加转发次数及模块识别标识。由于每个模块在转发数据时，转发次数的更新能够准确地显示实际转发的次数，但并未限定需要记录转发的路径，而本发明中，为了更好地节省广播时间，减少网络资源的浪费，考虑将优选路径值作为最佳通道，继续转发后续数据包，例如，可以通过模块识别标识记录广播包转发过程，其中，模块识别标识，通过移位寄存器地址更新标识、或设置标识指示符号等方式来实现。
优选地，在收到广播包的BLE模块被确定为目的模块的情况下，该模块先判断收到的广播包是否是首次收到该广播包，若是，再广播答复包，否则，丢弃该广播包。
优选地，该模块在广播答复包的同时，在广播包中增加该广播包送达目的模块的最快到达通道信息。
优选地，当收到广播包的BLE模块在判断广播包的转发次数小于等于T 时，收到广播包的BLE模块继续转发该广播包，而当目的模块接收到该广播包时，由目的模块判断收到的广播包是否是首次收到该广播包，若是，广播答复包，否则，丢弃该广播包。
优选地，通过网关在向目的模块发送广播包时，在广播包中包含有序号标识。该序号标识可以选用一个字节来实现。序号标识的判断，使得目的模块在接收到相同序号标识的广播包时，能够通过判断是否为首次接收，来避免执行多次重复操作，从而节省了网络资源。
由于MESH网络采用广播模块，目的模块可能收到很多其他模块转发过来的广播包，为避免做出重复响应，网关在向目的模块发送广播包时，包含一个字节的序号标识，目的模块收到序号标识一样的广播包时，只响应一次。比如：网关向模块十发送广播包时，序号标识为0001，经过网络中其他模块转发后，模块十收到了4个同为序号0001的广播包，但模块十只响应最先到达的广播包，下次网关需要再向模块十发送信息时，序号标识 +1，变为0002，一直累加下去。
目的模块在收到广播包信息时，会先对广播包信息里面的序号标识进行判断，如已接收过该序号标识，就不会继续处理该数据包，而是把该数据包丢弃，以免浪费资源。
图3为本发明在蓝牙BLE MESH组网中转发广播包的方法的实施例二的流程图，具体包括：
步骤300：网关设置每个广播包被允许转发的最大次数T,该广播包被允许请求重新发送的最大次数R，并定义模块识别标识和序列标识。在本步骤中网关设置广播包的转发次数和重新发送次数的阈值。例如，在MESH网络中，由5个蓝牙BLE模块组成，网关最短可以通过2个模块的转发到达目的模块，即在协议中规定该广播包被转发次数不超过3次。在MESH网络中，蓝牙BLE模块较多时，通过实际测试由网关发送数据到目的模块最少需要通过的广播次数，然后再根据测试结果设置最终的转发次数的阈值。
步骤301：网关向目的模块发送广播包。
步骤302：BLE模块判断自身是否为目的模块，如果是，进入步骤306；如果不是，进入步骤303。
例如，网关发送广播包给目的模块，如果目的模块收到了该广播包，则广播答复包，其他模块在收到该答复包后，不再转发网关的广播包。例如，网关向模块十发送广播包一，经转发后，到达模块十，模块十在收到该广播包后，发送答复包一，其他模块在收到答复包一后，如还在发送广播包一，即停止发送。
步骤303：BLE模块增加(或更新)转发次数及模块序号标识。
步骤304：BLE模块判断广播包的重新发送次数是否大于R，如果大于R，则丢弃该广播包，返回发送错误信息；如果小于等于R，则继续步骤305。例如，规定重复发送次数不超过3次，当超过3次发送不成功时，网关不再发送该信息，同时把失败信息返回手机等移动终端。
步骤305：BLE模块判断广播包的转发次数是否大于T，如果大于T，则向网关请求重新发送该广播包，即返回步骤301，如果小于等于T，则进入步骤306。
步骤306：目的模块判断序号标识是否为首次，如果是，则进入步骤 307。如果否，则丢弃该广播包。在本步骤中，目的模块对序列标识进行判断，从而避免重复响应其他模块转发过来的相同广播包。网关向目的模块发送广播包，目的模块在收到广播包时，先对广播包里的序号标识进行判断，如果已接收过该序号标识，则不会继续处理该广播包，而是把该广播包丢弃，以免浪费资源。具体可以在广播包中包含一个字节的序号标识。例如，网关向模块十发送广播包时，序号标识为0001，该广播包经过MESH 网络中BLE模块转发后，模块十收到了4个同为序号0001的广播包，但模块十只响应最先到达的广播包，下次网关需要再向模块十发送广播包时，序号标识递增，变为0002，以此类推。
步骤307：目的模块广播答复包。
在MESH网络中，每个BLE模块在转发该广播包时，均需更新模块识别标识及转发次数标识，作为目的模块的BLE模块在收到该广播包时，根据模块识别标识及转发次数标识判断该广播包所经过的转发通道，并判定该转发通道是否为最快到达通道，然后，目的模块将确定为最快到达通道的信息返回给网关，网关在收到答复包之后，继续向目的模块广播其他广播包时，优先选择该最快到达通道进行发送，从而节省广播时间。
另外，本发明还可以在网关向目的模块发送广播包后，设定等待时间，如果在等待时间内没有收到目的模块返回的答复包，触发重新发送机制。
本发明还提供一种在蓝牙BLE MESH网中转发广播包的系统，如图4所示。该系统包括网关以及多个BLE模块，其中一个BLE模块为目的模块。
网关，用于设置广播包被允许转发的最大次数T，该广播包被允许请求重新发送的最大次数R，并定义模块识别标识，序列标识；
还用于在接收所述答复包后，选择答复包中包含的最快到达通道继续向目的模块发送新的广播包。
还用于设置等待时间，如果在等待时间内没有接收到目的模块返回的答复包，则重新发送该广播包。
BLE模块，用于接收该广播包，并用于判断该广播包的转发次数是否大于T，如果大于T，则请求重新发送该广播包；如果小于等于T，则继续转发该广播包。并用于在判断该广播包的转发次数是否大于T之前，判断该广播包的重新发送次数是否大于R，如果小于等于R，则判断该广播包的转发次数是否大于T，如果大于R，则丢弃该广播包，返回发送错误信息。
其中，在判断该广播包的重新发送次数是否大于R之前，BLE模块还用于判断自身是否为目的模块，如果是，则BLE模块被确定为目的模块，则目的模块判断该广播包的序号标识是否为首次接收，如果否，则BLE模块增加转发次数和模块识别标识。
其中，目的模块，用于在判断出该广播包的序号标识为首次接收时，则广播答复包，而在判断出该广播包的序号标识为非首次接收时，则丢弃该广播包。
为了更好地优化本发明的广播机制，以节省广播时间。目的模块，还用于在广播答复包时，优选地，在广播包中增加该广播包送达目的模块的最快到达通道信息，并且，在其他转发模块收到答复包时，停止转发该答复包对应的广播包。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (18)

1.一种在蓝牙BLE组网中转发广播包的方法，该蓝牙BLE组网包括网关以及多个BLE模块，其中一个BLE模块被确定为广播包的目的模块，其特征在于，该方法包括：
设置广播包被允许转发的最大次数T；
网关向目的模块发送广播包；
收到广播包的BLE模块判断自己是否为目的模块；
若是，则广播答复包；
若不是，则判断该广播包被转发的次数是否大于T，以决定是否转发该广播包；
该方法还包括：在该广播包被转发的次数大于T的情况下，请求网关重新发送该广播包；否则，该模块转发该广播包；
其中，在收到广播包的BLE模块不是目的模块的情况下，向该广播包增加转发次数及模块序号标识，所述转发次数用于收到所述广播包的BLE模块判断所述广播包被转发的次数是否大于T，所述模块序号标识用于记录所述广播包被转发的路径。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在判断该广播包被转发的次数是否大于T之前，先判断该广播包的重新发送次数是否大于预先规定的允许重发次数R，在小于等于R的情况下，再判断该广播包被转发的次数是否大于T。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在该广播包的重新发送次数大于R的情况下，丢弃该广播包，并返回发送错误信息。
4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，在收到广播包的BLE模块被确定为目的模块的情况下，该模块先判断收到的广播包是否是首次收到该广播包，若是，再广播答复包，否则，丢弃该广播包。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该模块在广播答复包的同时，在广播包中增加该广播包送达目的模块的最快到达通道信息。
6.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，任何模块在收到答复包时，都不再转发该答复包所针对的广播包。
7.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，网关在向目的模块发送广播包时，在广播包中包含有序号标识，以用于目的模块在收到广播包时判断是否是首次收到。
8.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：设置等待时间，如果网关在等待时间内没有接收到目的模块返回的答复包，则重新发送该广播包。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，网关在重新发送广播包之前先判断重新发送的次数是否超过预先规定的允许重发次数R，若是，则不再发送该广播包，同时返回失败信息。
10.一种在蓝牙BLE组网中转发广播包的系统，该蓝牙BLE组网包括网关以及多个BLE模块，其中一个BLE模块被确定为广播包的目的模块，其特征在于，该系统包括：
网关，用于设置广播包被允许转发的最大次数T，并向目的模块发送广播包；
收到广播包的BLE模块，用于判断自己是否为目的模块；
若是，则广播答复包；
若不是，则判断该广播包被转发的次数是否大于T，以决定是否转发该广播包；
收到广播包的BLE模块，用于在该广播包被转发的次数大于T的情况下，请求网关重新发送该广播包；否则，该模块转发该广播包；
其中，收到广播包的BLE模块，用于在该模块不是目的模块的情况下，向该广播包增加转发次数及模块序号标识，所述转发次数用于收到所述广播包的BLE模块判断所述广播包被转发的次数是否大于T，所述模块序号标识用于记录所述广播包被转发的路径。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，收到广播包的BLE模块，用于在判断该广播包的转发次数是否大于T之前，先判断该广播包的重新发送次数是否大于预先规定的允许重发次数R，在小于等于R的情况下，再判断该广播包的转发次数是否大于T。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，收到广播包的BLE模块，用于在该广播包的重新发送次数大于R的情况下，丢弃该广播包，并返回发送错误信息。
13.如权利要求10-12之一所述的系统，其特征在于，收到广播包的BLE模块，用于在该模块被确定为目的模块的情况下，先判断收到的广播包是否是首次收到该广播包，若是，再广播答复包，否则，丢弃该广播包。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，目的模块，用于在广播答复包的同时，在广播包中增加该广播包送达目的模块的最快到达通道信息。
15.如权利要求10-12之一所述的系统，其特征在于，收到广播包的BLE模块，用于在收到答复包时，不再转发该答复包所针对的广播包。
16.如权利要求10-12之一所述的系统，其特征在于，网关，用于在向目的模块发送广播包时，在广播包中包含有序号标识，以用于目的模块在收到广播包时判断是否是首次收到。
17.如权利要求10-12之一所述的系统，其特征在于，网关，用于设置等待时间，如果网关在等待时间内没有接收到目的模块返回的答复包，则重新发送该广播包。
18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，网关，用于在重新发送广播包之前先判断重新发送的次数是否超过预先规定的允许重发次数R，若是，则不再发送该广播包，同时返回失败信息。
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