CN108540502A - 一种基于蓝牙通信的组网协议 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于蓝牙通信的组网协议，整个通信是一个洪泛式的通信过程，即假如扫描设备离这个蓝牙设备很远，扫描设备无法扫描这个蓝牙设备的广播信号，那么扫描设备和蓝牙设备之间的其他蓝牙设备节点，将会中继这个蓝牙设备的广播信息，所有能接收到这个蓝牙设备都能够中继这个广播信息，那么将会产生多条连接通路，最终扫描设备都会接收到，即洪泛式广播。而为什么将Mac地址放置到广播数据内部，因为扫描设备是能够直接读取到蓝牙设备的Mac地址的，但如果中间有其他设备节点中继了这条广播信息，那么扫描设备读取到到的Mac地址不是目的蓝牙设备的Mac地址，而是中继设备的Mac地址，故此需要将蓝牙设备的Mac地址放置到广播数据内部。

Description

一种基于蓝牙通信的组网协议

技术领域

本发明涉及蓝牙通信领域，具体涉及到多个蓝牙设备相互通信构成网络的互联通信。

背景技术

随着日益发展的生活水平，人们对无线通信的要求也越来越高，通信数据量更大，通信速度更快，通信距离更远，是人们现当代的追求。而蓝牙作为无线通信的一员，同样在面临考验中不断发展进步。现代的蓝牙经过多次迭代更新之后，在生活中扮演着越来越多的重要角色。在汽车电子领域、生物医疗领域、工业生产领域、无线通信领域、家庭娱乐领域等领域中，无不发现蓝牙的影子。蓝牙的特点低成本，短距离，高速等特点也得到了广大人们的认可。

从蓝牙的发展史来看，从蓝牙技术联盟发布的第一个正式版本到现在的5.0协议标志，无不见证了蓝牙技术的蓬勃发展。其中经历了厂商设备相互兼容，成为IEEE802.15.1标准，增加快速连接、自适应跳频、错误监测、流程检测、同步能力等功能，同时提升了EDR传输速率。继续增设扩展查询响应、简易安全配对、暂停与继续加密、Sniff省电、交替射频技术、802.11协议适配层、电源管理、取消UMB应用、低功耗物理层和链路层、AES加密、Attribute Protocol(ATT)、Generic Attribute Profile(GATT)、Security Manager(SM)、通过IPV6连接到网络、可同时发射和接收数据、FIPS加密、安全连接等历程，使蓝牙成为成熟的无线通信技术。

相对而言，蓝牙通信依旧是一个短距离的通信，单个点对点的通信距离在20米左右，再远的通信，将会大大地衰退通信质量。并且蓝牙点对点的通信，点对多的通信都有其局限性，不能真正的对等互通，使其构建网络及其困难。近年来，蓝牙技术联盟发布了组网协议，在原来的协议栈上添加了组网功能。就其发布的协议上，目前还没有大规模的成熟的组网产品。

发明内容

本发明为了解决现有技术的蓝牙在点对多或多对多的通信上局限性大，不能对等互通，使其构建网络及其困难的问题，提供一种基于蓝牙通信的组网协议，能够方便基于蓝牙的远距离的数据传输，使蓝牙通信更加快速。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于蓝牙通信的组网协议，包括蓝牙设备、扫描设备，还包括以下步骤：

S1、数据广播与扫描，首先使所加入网络的蓝牙设备进行数据广播，所广播的数据为蓝牙31字节格式的，且广播的数据为31个字节，所述蓝牙设备所广播的31个字节中，从第16个字节起的四个连续字节，选用该蓝牙设备Mac地址的中的前4个，并确保扫描设备能够扫描识别到所述蓝牙设备广播的31字节的数据；

S2、配网，若扫描设备扫描到一个所述步骤S1中所广播的新的Mac地址，则为该Mac地址分配一个IP地址，所述IP地址为3个字节；

S3、组网数据格式定义，用于对所述广播的31个字节的数据进行数据格式定义；

S4、通信加密和校验，在新的蓝牙设备加入网络时，为该蓝牙设备分配网络密钥，并通过CRC来验证通信的完整性。

可选的，所述扫描设备为手机。

进一步的，所述IP地址的3个字节共有24位，该24位中，前4位为端地址，中间8位为组地址，最后12位为组内地址。

进一步的，所述若干蓝牙设备的广播频率为1～2秒一次。

进一步的，所述组网数据格式定义包括：广播标识、字长、数据标识、Company ID、iBeacon Type、Tx Power、地址、转发周期、有效信息、消息标识、密钥、CRC以及一个空字节。

进一步的，所述蓝牙设备设置有若干个。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明能够使蓝牙设备成为对等网络，每个设备能够中继或处理相应的数据信息。认证过程更简单，通信速度更快，并且能够快速地应用到组网产品上。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为洪泛式广播原理示意图；

图2为组网数据格式定义表；

图3为本发明的原理结构示意图。

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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1、2、3所示，一种基于蓝牙通信的组网协议，包括若干的蓝牙设备、扫描设备，所述扫描设备为手机，还包括以下步骤：

S1、数据广播与扫描，首先使所加入网络的蓝牙设备进行数据广播，所广播的数据为蓝牙31字节格式的，且广播的数据为31个字节，所述蓝牙设备所广播的31个字节中，从第16个字节起的四个连续字节，选用该蓝牙设备Mac地址的中的前4个，并确保扫描设备能够扫描识别到所述蓝牙设备广播的31字节的数据；整个广播数据共有31个字节，如果Mac地址使用全部的6个字节，将会占用过多的字节空间，而选用4个字节，即2的32次方，共有四十二亿多种情况，足以应付目前生活的大部分情况，重复率极低

S2、配网，若扫描设备扫描到一个所述步骤S1中所广播的新的Mac地址，则为该Mac地址分配一个IP地址，所述IP地址为3个字节；这里的IP地址类似于路由的IP地址。

S3、组网数据格式定义，用于对所述广播的31个字节的数据进行数据格式定义；

S4、通信加密和校验，在新的蓝牙设备加入网络时，为该蓝牙设备分配网络密钥，并通过CRC来验证通信的完整性。

整个通信是一个洪泛式的通信过程，即假如扫描设备离这个蓝牙设备很远，扫描设备无法扫描这个蓝牙设备的广播信号，那么扫描设备和蓝牙设备之间的其他蓝牙设备节点，将会中继这个蓝牙设备的广播信息，所有能接收到这个蓝牙设备都能够中继这个广播信息，那么将会产生多条连接通路，最终扫描设备都会接收到，即洪泛式广播。而为什么将Mac地址放置到广播数据内部，因为扫描设备是能够直接读取到蓝牙设备的Mac地址的，但如果中间有其他设备节点中继了这条广播信息，那么扫描设备读取到到的Mac地址不是目的蓝牙设备的Mac地址，而是中继设备的Mac地址，故此需要将蓝牙设备的Mac地址放置到广播数据内部。

所述IP地址的3个字节共有24位；其中这3字节共24位中，前4位代表端地址，中间8位代表组地址，最后12位代表组内地址。即理论值上共可有15个端地址，每个端地址内可以分配255组，每组内部可有4095个设备，足以应对日常的家庭需求。这里端地址、组地址、组内地址的物理意义是指每个端地址对应一个手机，即一个网络内部可以绑定共15个手机。每个手机可以对相同或任意的设备自由分组，共可分配255个组别，每个组别可以有4095个设备。

给予每个蓝牙设备配置一个IP地址后，那么网络内部的设备都可以通过IP地址来寻址了。而每个设备可以同时分布在不同的组内，通过不同的组别都可以寻址到这个设备来做出控制

所述若干蓝牙设备的广播频率为1～2秒一次，表明这附近有这个Mac地址的设备存在。

实施例2

如图2所示，所述组网数据格式定义包括：广播标识、字长、数据标识、Company ID、iBeacon Type、Tx Power、地址、转发周期、有效信息、消息标识、密钥、CRC以及一个空字节。

其中广播标识是蓝牙协议的广播标识，其值固定为0x02，0x01，0x06；表明其数据广播是无定向广播方式；

字长代表其后数据量的大小；

数据标识代表其后数据代表的意义。

Company ID、iBeacon Type、Tx Power和最后一个空字节全部填0，是预留给IOS平台的数据；

地址即为配网后的IP地址，用作设备寻址和识别；

转发周期代表这条消息能够在网络内部传递的次数，每中继一次就会衰减一次，为0时即不再中继；

有效信息代表控制信息和配网信息，比如智能家居中灯的开关灯信息、亮度、颜色、色温等各种实际控制信息；配网的Mac地址亦是写到这里；

消息标识代表的是每条消息的ID号，这里给每一条网络传递的消息配置了一条消息号，是为了洪泛式的传递消息后，目的设备有可能收到许多条相同的信息，而每条相同的信息目的设备只处理一次；

密钥指的是每个网络的密钥，为了防止多个网络的相互干扰和设置网络权限；

CRC指的是对这条消息的加密和验证消息的完整性；

整个通信的过程设备检查消息的寻址地址是否为当前设备的IP地址，如果是即会提取出有效信息做相应的处理，同时对消息标识、密钥、CRC、字长、数据标识做效验，如不通过都不会做相应的处理。若寻址的地址不是当前设备的IP地址，即会判断这条消息的转发周期是否大于0，如大于0，就会转发这条消息，如不大于0，就会丢弃这条消息。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于蓝牙通信的组网协议，包括蓝牙设备、扫描设备，其特征在于，还包括以下步骤：

S1、数据广播与扫描，首先使所加入网络的蓝牙设备进行数据广播，所广播的数据为蓝牙31字节格式的，且广播的数据为31个字节，所述蓝牙设备所广播的31个字节中，从第16个字节起的四个连续字节，选用该蓝牙设备Mac地址的中的前4个，并确保扫描设备能够扫描识别到所述蓝牙设备广播的31字节的数据；

S2、配网，若扫描设备扫描到一个所述步骤S1中所广播的新的Mac地址，则为该Mac地址分配一个IP地址，所述IP地址为3个字节；

S3、组网数据格式定义，用于对所述广播的31个字节的数据进行数据格式定义；

S4、通信加密和校验，在新的蓝牙设备加入网络时，为该蓝牙设备分配网络密钥，并通过CRC来验证通信的完整性。

2.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙通信的组网协议，其特征在于：所述扫描设备为手机。

3.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙通信的组网协议，其特征在于：所述IP地址的3个字节共有24位，该24位中，前4位为端地址，中间8位为组地址，最后12位为组内地址。

4.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙通信的组网协议，其特征在于：所述若干蓝牙设备的广播频率为1～2秒一次。

5.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙通信的组网协议，其特征在于：所述组网数据格式定义包括：广播标识、字长、数据标识、Company ID、iBeacon Type、Tx Power、地址、转发周期、有效信息、消息标识、密钥、CRC以及一个空字节。

6.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙通信的组网协议，其特征在于：所述蓝牙设备设置有若干个。