CN108377485A - 基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输方法，包括：第一终端向第一主控模块发送数据包；第一主控模块对数据包进行分包封装处理以获得多个子数据包，并将多个子数据包发送至第一蓝牙模块；第一蓝牙模块将多个子数据包转发至第二蓝牙模块，第一蓝牙模块与第二蓝牙模块之间通过Mesh组网的方式进行通信；第二蓝牙模块将多个子数据包发送至第二主控模块；第二主控模块对多个子数据包进行合包处理以获得数据包，并将所述数据包发送至第二终端。本发明还公开了一种基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输系统。采用本发明，通过蓝牙Mesh网络技术，可实现数据的无限距离通信，同时，通过对数据包进行分包与合包处理，可实现传输数据量的有效增大。

Description

基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输方法及系统

技术领域

本发明涉及网络技术领域，尤其涉及一种基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输方法及一种基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输系统。

背景技术

在工业或酒店服务业中，需要实时检测用电设备的状态并将设备状态传输到终端，目前制造业或酒店服务业的用电设备的通信方式主要包括有线通信和无线通信。

有线通信采用电力载波的方式，大多采用手触式检测，包括显示屏显示基本信息及人工抄表。但是无论是显示屏显示还是人工抄表，这都会造成诸多不便，同时还存在着用电设备不能实时检测，同一时间只能检测一个设备的问题。

无线通信主要包括传统蓝牙(BLE)、WIFI、ZIGBEE和红外四种技术。传统蓝牙支持的设备数量有限，通讯范围较短，早期的蓝牙数据传输甚至还不支持点对多点的数据传输，即不支持一个终端同时与多个用电器通信；WiFi方式问题在于无线路由器的节点有限，而制造业和酒店服务也存在着大量分散的用电器，要与所有的用电器通讯，必须占用大量的节点，容易导致其它设备不能正常上网，或者需要另外新建节点。同时WiFi通信功耗大，直接影响用电设备的效率；ZIGbee组网通讯时必须先连上网关，但当设备远离网关操作时，信号易中断；红外技术通信距离短，数据通信不安全，受现场的环境影响非常大，方向性单一，并且不能穿透障碍物，必须在可视距离通信、通信速率低，并且成功率不是很高。

此外，现在市面上的同类产品大部分适用于家电产品，在功率和性能上无法满足工业级用电设备的要求。

因此，需要一种高效、稳定，能够实现无线远程通信的传输方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输系统及方法，可实现数据的无限距离通信及传输数据量的有效增大。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输方法，包括：第一终端向第一主控模块发送数据包；所述第一主控模块对所述数据包进行分包封装处理以获得多个子数据包，并将所述多个子数据包发送至第一蓝牙模块；所述第一蓝牙模块将所述多个子数据包转发至第二蓝牙模块，所述第一蓝牙模块与第二蓝牙模块之间通过Mesh组网的方式进行通信；所述第二蓝牙模块将所述多个子数据包发送至第二主控模块；所述第二主控模块对所述多个子数据包进行合包处理以获得数据包，并将所述数据包发送至第二终端。

作为上述方案的改进，所述第一主控模块对数据包进行分包封装处理以获得多个子数据包的方法包括：根据所述数据包的数据长度判断所述数据包的分包数量；根据分包数量将所述数据包划分为多个子数据包；分别为每一子数据包添加帧头及帧尾。

作为上述方案的改进，所述第二主控模块对多个子数据包进行合包处理以获得数据包的方法包括：根据帧头将多个子数据包还原为一个数据包。

作为上述方案的改进，所述帧头包括特定识别码信息、从机地址信息及数据长度信息，所述从机地址信息包括目的从机地址信息或发送从机地址信息。

作为上述方案的改进，所述帧尾为校验位信息。

相应地，本发明还提供了一种基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输系统，包括第一终端、第一主控模块、第一蓝牙模块、第二蓝牙模块、第二主控模块及第二终端，所述第一蓝牙模块与第二蓝牙模块之间通过Mesh组网的方式进行通信；所述第一终端，用于向所述第一主控模块发送数据包；所述第一主控模块，用于对所述数据包进行分包封装处理以获得多个子数据包，并将所述多个子数据包发送至所述第一蓝牙模块；所述第一蓝牙模块，用于将所述多个子数据包转发至所述第二蓝牙模块；所述第二蓝牙模块，用于将所述多个子数据包发送至所述第二主控模块；所述第二主控模块，用于对所述多个子数据包进行合包处理以获得数据包，并将所述数据包发送至所述第二终端；所述第二终端，用于接收所述数据包。

作为上述方案的改进，所述第一主控模块包括：判断单元，用于根据所述数据包的数据长度判断所述数据包的分包数量；划分单元，用于根据分包数量将所述数据包划分为多个子数据包；分包单元，用于分别为每一子数据包添加帧头及帧尾；第一发送单元，用于将所述多个子数据包发送至所述第一蓝牙模块。

作为上述方案的改进，所述第二主控模块包括：合包单元，用于根据帧头将多个子数据包还原为一个数据包；第二发送单元，用于将所述数据包发送至所述第二终端。

作为上述方案的改进，所述帧头包括特定识别码信息、从机地址信息及数据长度信息，所述从机地址信息包括目的从机地址信息或发送从机地址信息。

作为上述方案的改进，所述帧尾为校验位信息。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明通过蓝牙Mesh网络技术，实现设备之间相互中继、路由，突破单个蓝牙信号覆盖范围的限制，使得在蓝牙通信可以不受距离的限制，免除布线繁琐，而且每个网络支持超过65000个设备，运行过程中不需要任何网关设备或和另行搭建第三方网络(Wifi)，实现用电设备尤其是工业级用电设备的远程无线数据传输和分组通信。

本发明通过对数据包进行高效的分包与合包处理，使蓝牙模块能够一次性发送100字节左右的数据，实现传输数据量的有效增大。

附图说明

图1是现有的工业无线开关数据交互器的工作原理图；

图2是本发明基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输方法中Mesh网络连接示意图；

图3是本发明基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输方法中Mesh网络分组逻辑图；

图4是本发明基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输方法的实施例流程图；

图5是本发明基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输系统的实施例结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

本发明基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输方法中引入了第一终端、第一主控模块、第一蓝牙模块、第二蓝牙模块、第二主控模块及第二终端；其中，第一主控模块与第一蓝牙模块构成第一数据交互器，第一数据交互器与第一终端相连并用于对第一终端的数据进行传输处理；第二主控模块与第二蓝牙模块构成第二数据交互器，第二数据交互器与第二终端相连并用于对第二终端的数据进行传输处理；所述第一蓝牙模块与第二蓝牙模块之间通过Mesh组网的方式进行通信。

图1所示，现有的工业无线开关数据交互器的工作原理是：“蓝牙在信号覆盖范围内配对连接，配对成功后蓝牙终端与蓝牙设备可以通过蓝牙信号进行数据交互，实现无线数据传输。”需要说明的是，由于蓝牙信号覆盖范围有限，使得蓝牙之间配对成功需要在信号覆盖范围内，而蓝牙信号最大为半径300米的圆形区域，能准确传输数据一般在100米以内，故而现有技术无线传输范围为100米左右。而且现有技术采用蓝牙配对方式连接，同一时间只能配对成功一个设备，故同时只能与一个设备进行通信，且蓝牙一次性仅能发送20个字节左右的数据，对于日益增长的工业数据通信需求来说是不足的。

为解决现有技术的不足，本发明中采用新一代蓝牙Mesh技术(参见图2)实现设备之间的远距离数据交互。

需要说明的是，蓝牙Mesh技术是一种无线网络网格技术，是一个动态的可以不断扩展的网络架构，可实现任意两个设备均可以保持无线互联，在数据传输时，蓝牙节点(蓝牙模块)会与最近的一个蓝牙节点(蓝牙模块)进行连接，接入Mesh网络，传输数据时将数据发往最近的一个蓝牙节点(蓝牙模块)，蓝牙节点(蓝牙模块)通过验证地址来选择将数据传输到下一个地址还是本身是目的地址，突破单个蓝牙信号覆盖范围的限制，使得在蓝牙传输可以不受距离的限制，实现数据的远距离传输。其中，蓝牙模块与主控模块可构成数据交互器，数据交互器又与设备相连，相应地，数据交互器既是与设备通信的模块又是传输节点，可实现设备之间相互中继、路由，消除通信死角，节点间传输距离达70米并以Mesh组网，免除布线繁琐，而且每个网络支持超过65000个设备，运行过程中不需要任何网关设备或和另行搭建第三方网络(Wifi)，实现用电器的远程无线通信和分组通信，从而避免了接线困难以及线路杂乱问题，并将数据完整地输出到终端。

另外，如图3所示，所有蓝牙模块都可以互相传输数据，作为蓝牙Mesh网络的传输节点，客户端连接最近距离的一个蓝牙节点，可以与整个Mesh网络内的设备进行数据传输。其工作原理如下：

1、在多个蓝牙节点开启时，会自发寻找周围可连接的蓝牙节点或客户端，互相连接，呈网状分布，众多无线接入点形成Mesh网络。例如，有9台设备在工作，设备A～设备I会自发与自身附近的设备进行连接，多节点互联，形成Mesh网络。

2、蓝牙模块会与最近的节点连接，连入Mesh网络，可以通过上位机与Mesh网络中任意一台设备进行通信。

3、蓝牙模块可对Mesh网络中不同节点进行分组，通过分组的方式可以同时与分组内所有设备进行通信。如：将设备A、B放入组A，将设备C、D放入组B，可以对整个组进行数据传输。

参见图4，图4显示了本发明基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输方法的实施例流程图，其包括：

S101，第一终端向第一主控模块发送数据包。

所述第一终端可是客户端也可以是设备端。本发明可适用于“客户端-设备端”、“设备端-设备端”的数据传输，但不以此为限制。

S102，所述第一主控模块对所述数据包进行分包封装处理以获得多个子数据包，并将所述多个子数据包发送至第一蓝牙模块。

具体地，所述第一主控模块对数据包进行分包封装处理以获得多个子数据包的方法包括：

A1，根据所述数据包的数据长度判断所述数据包的分包数量；

A2，根据分包数量将所述数据包划分为多个子数据包；

A3，分别为每一子数据包添加帧头及帧尾。

所述帧头包括特定识别码信息、从机地址信息及数据长度信息，所述从机地址信息包括目的从机地址信息或发送从机地址信息。所述帧尾为校验位信息。

当本发明应用于“客户端-设备端”的数据传输时，所述从机地址信息为目的从机地址信息；当本发明应用于“设备端-设备端”的数据传输时，所述从机地址信息为发送从机地址信息。

S103，所述第一蓝牙模块将所述多个子数据包转发至第二蓝牙模块，所述第一蓝牙模块与第二蓝牙模块之间通过Mesh组网的方式进行通信。

S104，所述第二蓝牙模块将所述多个子数据包发送至第二主控模块。

S105，所述第二主控模块对所述多个子数据包进行合包处理以获得数据包，并将所述数据包发送至第二终端。

具体地，所述第二主控模块对多个子数据包进行合包处理以获得数据包的方法包括：根据帧头将多个子数据包还原一个数据包。优选地，可根据帧头中的从机地址信息将多个子数据包还原为原始数据包。

需要说明的是，第一蓝牙模块与第二蓝牙模块均为蓝牙模块，第一蓝牙模块及第二蓝牙模块均具备数据包转发的功能；相应地，第一主控模块与第二主控模块均为主控模块，第一主控模块与第二主控模块均具有分包、合包功能。当第一终端向外发送数据包时，与第一终端对应的第一主控模块对数据包进行分包处理；当第一终端接收数据包时，与第一终端对应的第一主控模块对数据包进行合包处理；当第二终端向外发送数据包时，与第二终端对应的第二主控模块对数据包进行分包处理；当第二终端接收数据包时，与第二终端对应的第二主控模块对数据包进行合包处理。

另外，蓝牙的传输数据量是由其数据传输可靠性测试来设定的，因而为了保证蓝牙传输数据的可靠性不变的条件下，本发明采取了数据分包与合包的处理方式，增大蓝牙传输的数据量。

下面结合具体的实施例对本发明作进一步的描述：

实施例一：

客户端(PC端)发送数据包，在通过第一蓝牙模块发送之前，先经过第一主控模块处理，第一主控模块接收到完整数据包，根据数据包的数据长度，判断数据包的分包数量并划分为多个子数据包，在每一个子数据包分别添加帧头(帧头包括：特定识别码信息、目的从机地址信息、数据长度信息等)与帧尾(帧尾为校验位信息)，经过第一主控模块的分包封装处理后，通过第一蓝牙模块发送；第二蓝牙模块接收到多个子数据包后，发给第二主控模块对多个子数据包进行合包处理，第二主控模块根据从机地址信息将多个子数据包还原为原始的数据包，然后传输给设备端，完成客户端到设备端的数据传输。

实施例二：

设备端发送数据包，在通过第一蓝牙模块发送之前，先经过第一主控模块处理，第一主控模块接收到完整数据包，根据数据包的数据长度，判断数据包的分包数量并划分为多个子数据包，在每一个子数据包分别添加帧头(帧头包括：特定识别码信息、发送从机地址信息、数据长度信息等)与帧尾(帧尾为校验位信息)，经过第一主控模块的分包封装处理后，通过第一蓝牙模块发送；第二蓝牙模块接收到多个子数据包后，发给第二主控模块对多个子数据包进行合包处理，第二主控模块根据从机地址信息将多个子数据包还原为原始的数据包，然后传输给设备端，完成设备端到设备端的数据传输。

由上可知，本发明通过蓝牙Mesh网络技术，可实现制造业或酒店服务业的用电设备的远程工业自动化控制与数据的无限距离通信，通过主控模块(第一主控模块及第二主控模块)的分包与合包处理，使蓝牙模块能够一次性发送100字节左右的数据，实现传输数据量的有效增大。

参见图5，图5显示了本发明基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输系统的具体结构，其包括第一终端1a、第一主控模块2a、第一蓝牙模块3a、第二蓝牙模块3b、第二主控模块2b及第二终端1b，其中，第一主控模块2a与第一蓝牙模块3a构成第一数据交互器，第一数据交互器与第一终端1a相连并用于对第一终端1a的数据进行传输处理，第二主控模块2b与第二蓝牙模块3b构成第二数据交互器，第二数据交互器与第二终端1b相连并用于对第二终端1b的数据进行传输处理，所述第一蓝牙模块3a与第二蓝牙模块3b之间通过Mesh组网的方式进行通信。具体地：

所述第一终端1a，用于向所述第一主控模块2a发送数据包。

所述第一主控模块2a，用于对所述数据包进行分包封装处理以获得多个子数据包，并将所述多个子数据包发送至所述第一蓝牙模块3a。其中，所述第一主控模块2a包括：判断单元，用于根据所述数据包的数据长度判断所述数据包的分包数量；划分单元，用于根据分包数量将所述数据包划分为多个子数据包；分包单元，用于分别为每一子数据包添加帧头及帧尾；第一发送单元，用于将所述多个子数据包发送至所述第一蓝牙模块。进一步，所述帧头包括特定识别码信息、目的从机地址信息及数据长度信息，所述从机地址信息包括目的从机地址信息或发送从机地址信息；所述帧尾为校验位信息。

所述第一蓝牙模块3a，用于将所述多个子数据包转发至所述第二蓝牙模块3b。

所述第二蓝牙模块3b，用于将所述多个子数据包发送至所述第二主控模块2b。

所述第二主控模块2b，用于对所述多个子数据包进行合包处理以获得数据包，并将所述数据包发送至所述第二终端1b。其中，所述第二主控模块2b包括：合包单元，用于根据帧头将多个子数据包还原为一个数据包；第二发送单元，用于将所述数据包发送至所述第二终端。

所述第二终端1b，用于接收所述数据包。

需要说明的是，第一蓝牙模块3a与第二蓝牙模块3b均为蓝牙模块且结构相同，第一蓝牙模块及第二蓝牙模块均具备数据包转发的功能；相应地，第一主控模块2a与第二主控模块2b均为主控模块，每一主控模块均具有分包、合包功能，当第一终端1a向外发送数据包时，与第一终端1a对应的主控模块调用第一主控模块2a对数据包进行分包处理；当第二终端1b接收数据包时，与第二终端1b对应的主控模块调用第二主控模块2b对数据包进行合包处理。

由上可知，本发明基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输系统可实现用电设备尤其是工业级用电设备与终端的数据交互，数据传输高效稳定，易于安装、方便拆卸、免除布线繁琐，实现制造业或酒店服务业的用电设备的工业数据传输。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输方法，其特征在于，包括：

第一终端向第一主控模块发送数据包；

所述第一主控模块对所述数据包进行分包封装处理以获得多个子数据包，并将所述多个子数据包发送至第一蓝牙模块；

所述第一蓝牙模块将所述多个子数据包转发至第二蓝牙模块，所述第一蓝牙模块与第二蓝牙模块之间通过Mesh组网的方式进行通信；

所述第二蓝牙模块将所述多个子数据包发送至第二主控模块；

所述第二主控模块对所述多个子数据包进行合包处理以获得数据包，并将所述数据包发送至第二终端。

2.如权利要求1所述第一主控模块对数据包进行分包封装处理以获得多个子数据包的方法包括：

根据所述数据包的数据长度判断所述数据包的分包数量；

根据分包数量将所述数据包划分为多个子数据包；

分别为每一子数据包添加帧头及帧尾。

3.如权利要求1所述第二主控模块对多个子数据包进行合包处理以获得数据包的方法包括：根据帧头将多个子数据包还原为一个数据包。

4.如权利要求1所述的基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输方法，其特征在于，所述帧头包括特定识别码信息、从机地址信息及数据长度信息，所述从机地址信息包括目的从机地址信息或发送从机地址信息。

5.如权利要求1所述的基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输方法，其特征在于，所述帧尾为校验位信息。

6.一种基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输系统，其特征在于，包括第一终端、第一主控模块、第一蓝牙模块、第二蓝牙模块、第二主控模块及第二终端，所述第一蓝牙模块与第二蓝牙模块之间通过Mesh组网的方式进行通信；

所述第一终端，用于向所述第一主控模块发送数据包；

所述第一主控模块，用于对所述数据包进行分包封装处理以获得多个子数据包，并将所述多个子数据包发送至所述第一蓝牙模块；

所述第一蓝牙模块，用于将所述多个子数据包转发至所述第二蓝牙模块；

所述第二蓝牙模块，用于将所述多个子数据包发送至所述第二主控模块；

所述第二主控模块，用于对所述多个子数据包进行合包处理以获得数据包，并将所述数据包发送至所述第二终端；

所述第二终端，用于接收所述数据包。

7.如权利要求6所述的基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输系统，其特征在于，所述第一主控模块包括：

判断单元，用于根据所述数据包的数据长度判断所述数据包的分包数量；

划分单元，用于根据分包数量将所述数据包划分为多个子数据包；

分包单元，用于分别为每一子数据包添加帧头及帧尾；

第一发送单元，用于将所述多个子数据包发送至所述第一蓝牙模块。

8.如权利要求6所述的基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输系统，其特征在于，所述第二主控模块包括：

合包单元，用于根据帧头将多个子数据包还原为一个数据包；

第二发送单元，用于将所述数据包发送至所述第二终端。

9.如权利要求6所述的基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输系统，其特征在于，所述帧头包括特定识别码信息、从机地址信息及数据长度信息，所述从机地址信息包括目的从机地址信息或发送从机地址信息。

10.如权利要求6所述的基于蓝牙Mesh技术的多字节无线传输系统，其特征在于，所述帧尾为校验位信息。