CN109831753B - 电子价签、网关及电子价签系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子价签、网关及电子价签系统，涉及电子价签组网技术领域，电子价签包括数据动态发送模块，用于在预设时间区间内随机选择时间发送广播信息至网关；唤醒时间选择模块，用于当未获取到网关的反馈信息时，进入休眠选择好下一时间区间内唤醒的时间；时间计算模块，用于当获取到反馈信息时，停止发送广播信息，进入休眠并根据时区参数信息计算下一次醒来发送数据更新请求信息的时间。网关包括时区配置模块，用于电子价签配置时区并将时区参数信息。电子价签系统包括上述电子价签和网关。本发明通过对电子价签进行分段并在分段时间内随机醒来发送广播信息，以实现多个电子价签与网关自动快速地组网，以降低网络碰撞概率。

Description

电子价签、网关及电子价签系统

技术领域

本发明涉及电子价签组网技术领域，特别涉及一种电子价签、网关及电子价签系统。

背景技术

目前，在超市、便利商店等店铺中，一般通过配置于商品摆放位置的纸介质的货架标签来向顾客传达售价信息。在采用这种纸介质的货架标签的情况下，由于货架标签的管理不得不依赖于人工，因此易发生更新不及时而出现售价错误的问题；并且每次商品信息改变时，都要进行重新打印或手写，这样既浪费资源又操作不方便。

近年来，电子货架标签(ElectronicShelfLabel)正在被逐渐应用起来，它是一种放置在货架上、可替代传统纸质价格标签的电子显示装置。每一个电子货架标签通过有线或者无线网络与商场的云端商品库相连，并将最新的商品价格通过电子货架标签上的屏显示出来。这种通过实时获取存储信息文件来更改货架标签显示价格等内容的方法，避免了人为操作纸质货架标签时容易发生的失误。电子货架标签中显示的内容与核算价格一致，从而保证了向顾客传达的是正确的售价和促销等信息。

在电子货架标签进行数据的更新时，一般采用电子货架标签主动向服务器查询需要更新的信息的通信方式，由于在一个应用系统中，有无数个标签的信息处于被更新状态，它们的唤醒都是随机和动态的，各个标签存在同时向服务器请求数据及下载数据的问题，即标签请求数据及下载数据时会发生冲撞，从而导致信息的丢失。因此，目前亟需一种在电子货架标签组网时就为其分配好固定时区的电子价签系统，以避免多个电子货架标签数据更新发送广播时出现相互碰撞干扰的问题。

发明内容

本发明意在提供一种电子价签、网关及电子价签系统，通过对电子价签进行分段并在分段时间内随机醒来发送广播信息，以实现多个电子价签与网关自动快速地组网，以降低网络碰撞概率，提高信道利用率。

为解决上述技术问题，本发明提供的基础方案如下：

一种电子价签，包括：

数据动态发送模块，用于在预设时间区间内随机选择时间醒来进入唤醒模式，并发送请求分配时区的广播信息至网关；

判断模块，用于判断在预设时间内是否接收到来自于网关的时区参数信息；

唤醒时间选择模块，用于当未获取到网关的时区参数信息时，切换唤醒模式为休眠模式，并选择好下一时间区间内醒来发送请求分配时区的广播信息的时间；

时间计算模块，用于当获取到网关的时区参数信息时，停止发送请求分配时区的广播信息，切换唤醒模式为休眠模式，并根据时区参数信息计算下一次醒来发送数据更新请求信息的时间。

本发明的技术方案，电子价签没有加入网络之前，大部分时间处在休眠中，通过内部的定时器不定期的唤醒，具体地是各个电子价签都预先划定有时间区间，会在预设时间区间内随机选择一个时间醒来发送广播信息给网关，也就是请求网关分配时区，并开始等待网关的反馈，如果在预设时间内没有接收到来自于网关的时区参数信息，就切换唤醒模式为休眠模式，并选择好下一时间区间内唤醒的时间，从而电子价签继续休眠，并在下一个时间区间内按照之前选择的时间醒来并再次发送广播信息至网关；如果在预设时间内接收到来自于网关的时区参数信息，说明网关已经给该电子价签分配了时区，就会停止发送请求分配时区的广播信息，也就完成了组网，切换唤醒模式为休眠模式，并且该电子价签会根据时区参数信息计算下一次醒来发送数据更新请求信息的时间，也就是下一次醒来与网关建立连接以对电子价签进行数据的更新。

本发明的有益效果在于：

1、电子价签在预设时间区间内随机选择时间醒来发送请求分配时区的广播信息，其余时间处于休眠状态，节省了功耗；结合ALOHA协议，将电子价签发送广播信息的时间进行分段，由于电子价签醒来的时间随机选择，不同电子价签醒来的时间不同，导致多个电子价签与网关组网时的网络碰撞概率减少，降低了冲突量，提高了信道的利用率，从而实现了大量电子价签的快速自动组网。

2、在组网的过程中，网关能够给各个电子价签分配各自的时区，一个网关负责管理多个电子价签，每个电子价签占用一个时区，电子价签根据自己的时区计算下一次醒来发送数据更新请求信息的时间，不同的电子价签醒来向网关发送数据更新请求信息的时间就不同，实现了电子价签与网关通信的有序进行，避免了无数电子价签与网关通信时发生碰撞干扰的情况，进而避免了信息的丢失。

进一步，所述数据动态发送模块，还用于将醒来时间作为起始时间，并以起始时间开始在预设的时间间隔内在不同的频段上依次发送请求分配时区的广播信息至网关；

所述判断模块，用于判断在预设的时间区间内是否接收到来自于网关的时区参数信息；

所述唤醒时间选择模块，用于当某一时间区间内未获取到网关的时区参数信息时，切换唤醒模式为休眠模式，并选择好下一时间区间内醒来的时间。

电子价签与网关通信时有多个频段可供选择，当电子价签在某一个时间区间内唤醒时，开始选择第一个频段发送请求分配时区的广播信息，并判断是否在时间间隔内接收到来自于网关的时区参数信息，当在时间间隔内未接收到来自于网关的时区参数信息时，继续选择下一个频段发送请求分配时区的广播信息，直到电子价签获取到时区参数信息才停止发送请求分配时区的广播信息；如果某一时间区间内未获取到网关的时区参数信息，也就代表电子价签在所有频段上发送的广播信息均未得到网关的反馈，则进入休眠模式，并选择好下一时间区间内唤醒的时间重新发送请求分配时区的广播信息。

进一步，所述电子价签与网关之间蓝牙连接，电子价签依据蓝牙BLE协议选择频段发送请求分配时区的广播信息至网关。

电子价签与网关之间采用蓝牙连接的通信方式，能够降低数据传输的功耗和成本；电子价签依据蓝牙BLE协议在高、中、低频段上发送广播信息，在降低功耗的同时提高数据的传输效率。

本申请还公开了与上述任意一种电子价签连接的网关，包括：

验证模块，用于当侦听到广播信息时，根据该广播信息判断发送该广播信息的电子价签是否已加入网络中；

时区配置模块，用于当判断出某一电子价签未加入网络时，给该电子价签配置时区并将时区参数信息发送给该电子价签。

当网关侦听到来自于电子价签的广播信息时，根据该广播信息中的比特位判断该电子价签是否加入了网络，当判断出某一电子价签未加入网络时，给该电子价签配置时区并将时区参数信息发送给该电子价签，从而实现不同的电子价签占用不同时区。

进一步，所述网关包括批量加入模式和单设备加入模式，还包括：

模式切换模块，用于供管理者切换网关的批量加入模式和单设备加入模式。

具有两种组网的模式，让组网变得更加灵活和人性化；当处于批量加入模式时，允许大量的电子价签加入网络；当处于单设备加入模式，可允许指定的电子价签加入网络中。

进一步，所述验证模块，用于当网关处于批量加入模式时，若侦听到广播信息时，根据该广播信息判断发送该广播信息的电子价签是否已加入网络中；所述网关还包括：

设备列表生成模块，用于当网关处于单设备加入模式时，供管理者输入需要加入网络的电子价签的设备信息，并生成新设备列表；

所述时区配置模块，还用于当网关处于单设备加入模式时，若接收到来自于新设备列表中的电子价签的广播信息，则为该电子价签配置时区并将时区参数信息发送给该电子价签。

当网关处于批量加入模式时，时根据电子价签是否加入到网络来判断是否分配时区，但是当处于单设备加入模式时，则是根据新设备列表来分配时区，具体地，当需要有少量的电子价签加入网络时，将这些电子价签的设备信息输入，设备列表生成模块就会根据电子价签的设备信息生成新设备列表，如果网关接收到来自于新设备列表中的电子价签的广播信息，则为该电子价签配置时区。

进一步，所述设备列表生成模块，还用于将加入网络的电子价签生成设备列表，所述设备列表包括各个电子价签的设备信息。

当电子价签组网成功时，设备列表生成模块会将所有加入网络的电子价签生成设备列表，从而方便管理人员通过设备列表实现对电子价签的查看和管理。

本发明还提供了一种电子价签系统，包括上述任意一种电子价签和上述任意一种网关。

附图说明

图1为本发明电子价签系统实施例的示意性框图；

图2为本发明电子价签系统实施例的广播信息发送的时序图；

图3为本发明电子价签系统实施例的Pure Aloha网络的负载和吞吐率的函数关系图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

一、电子价签

本发明公开了一种电子价签，如图1所示，包括：

数据动态发送模块，用于在预设时间区间内随机选择时间醒来进入唤醒模式，并以醒来时间作为起始时间，并以起始时间开始在预设的时间间隔内在不同的频段上依次发送请求分配时区的广播信息至网关；电子价签包括休眠模式和唤醒模式，电子价签没有加入网络之前，大部分时间处在休眠中，通过内部的定时器不定期的唤醒；具体地是各个电子价签都预先划定有时间区间，会在预设时间区间内随机选择一个时间醒来发送广播信息给网关，也就是请求网关分配时区，并开始等待网关的反馈；本实施例中电子价签依据蓝牙BLE协议选择频段，具体地，包括高、中、低三个频段，当电子价签醒来时，先选择低频段发送广播信息，若在预设的时间间隔内没有收到网关的反馈，则选择中频段发送广播信息，若在预设的时间间隔内还没有收到网关的反馈，则继续选择高频段发送广播信息。

判断模块，用于判断在预设的时间区间内是否接收到来自于网关的时区参数信息；具体地，预设时间间隔小于预设的时间区间；

唤醒时间选择模块，用于当某一时间区间内未获取到网关的时区参数信息时，切换唤醒模式为休眠模式，并选择好下一时间区间内醒来发送请求分配时区的广播信息的时间；具体地，如果在预设时间区间内没有接收到来自于网关的时区参数信息，就切换唤醒模式为休眠模式，并选择好下一时间区间内唤醒的时间，从而电子价签继续休眠，并在下一个时间区间内按照之前选择的时间醒来并再次发送广播信息至网关。

时间计算模块，用于当获取到网关的时区参数信息时，停止发送请求分配时区的广播信息，切换唤醒模式为休眠模式，并根据时区参数信息计算下一次醒来发送数据更新请求信息的时间。具体地，如果在预设时间区间内接收到来自于网关的时区参数信息，说明网关已经给该电子价签分配了时区，就会停止发送请求分配时区的广播信息，也就完成了组网，切换唤醒模式为休眠模式，并且该电子价签会根据时区参数信息计算下一次醒来发送数据更新请求信息的时间，也就是下一次醒来与网关建立连接以对电子价签进行数据的更新。

二、网关

本发明还公开了一种与电子价签连接的网关，本实施例中电子价签与网关之间蓝牙连接，如图1所示，网关包括批量加入模式和单设备加入模式，还包括：

模式切换模块，用于供管理者切换网关的批量加入模式和单设备加入模式；具有两种组网的模式，让组网变得更加灵活和人性化；当处于批量加入模式时，允许大量的电子价签加入网络；当处于单设备加入模式，可允许指定的电子价签加入网络中；

验证模块，用于当网关处于批量加入模式时，若侦听到广播信息时，根据该广播信息判断发送该广播信息的电子价签是否已加入网络中；具体地，根据该广播信息中的比特位判断该电子价签是否加入了网络；

时区配置模块，用于当判断出某一电子价签未加入网络时，给该电子价签配置时区并将时区参数信息发送给该电子价签；

设备列表生成模块，用于当网关处于单设备加入模式时，供管理者输入需要加入网络的电子价签的设备信息，并生成新设备列表；

所述时区配置模块，还用于当网关处于单设备加入模式时，若接收到来自于新设备列表中的电子价签的广播信息，则为该电子价签配置时区并将时区参数信息发送给该电子价签；

所述设备列表生成模块，还用于将加入网络的电子价签生成设备列表，所述设备列表包括各个电子价签的设备信息。当电子价签组网成功时，设备列表生成模块会将所有加入网络的电子价签生成设备列表，从而方便管理人员通过设备列表实现对电子价签的查看和管理。

三、组网方法

S1：设置预设时间区间：假设一个网关最多负责管理1024个电子价签，每个电子价签平均15.36秒唤醒起来向网关发送一次广播信息，也就是预设时间区间为15.36秒，基于这样一个总的时间跨度和设备数量，一个网关将维护1024个彼此互不相交的，跨度为15.36/1024＝15毫秒的时区。

S2：在时间区间15.36秒内随机选择时间醒来，也就是从休眠模式切换到唤醒模式，以醒来时间为起始时间，并以起始时间开始在预设的时间间隔内在不同的频段上依次发送请求分配时区的广播信息至网关；如图2所示，本实施例的高、中、低频段分别为频段37、38、 39，在频段37发送请求分配时区的广播信息(ADV_IND)后，若没有收到网关的回复，一段时间后，例如1.25毫秒后，它在频段38又发送了一个请求分配时区的广播信息，此时，若网关收到了广播信息，并在蓝牙规范定义好的间隔时间(T_IFS)反馈给电子价签时区参数信息，则说明该电子价签组网成功，电子价签则停止发送请求分配时区的广播信息，切换唤醒模式为休眠模式，并根据时区参数信息计算下一次醒来发送数据更新请求信息的时间。

S3：如果在频段37、38、39上均发送了广播信息，并且在频段39上发送广播信息后的间隔时间1.25毫秒后还未收到网关反馈的时区参数信息，则说明该电子价签组网没有成功，切换唤醒模式为休眠模式，并选择好下一时间区间15.36秒内唤醒的时间，也就是需要下一次醒来再次尝试与网关进行组网。

1、当网关处于批量加入模式

当网关处在批量加入模式时，容许电子价签大量的加入到网络。这种情况一般是在网络初次建立时。此时有大量的电子价签需要加入网络，从网关处获取到自己的时区。此时，网关处在SCANNING状态，当它侦听到电子价签的广播信息并且广播信息中的比特位表示该电子价签目前不在任何网络中，即通过上述S1、S2、S3来进行组网。

2、当网关处于单设备加入模式

当网关处在单设备加入模式时，只容许指定的电子价签加入到网络。供管理者首先输入需要加入网络的电子价签的设备信息，网关根据这些电子价签的设备信息自动生成新设备列表。当网关接收到这个新设备列表中的电子价签发送的请求分配时区的广播信息时，就会在蓝牙规范定义好的间隔时间反馈给电子价签时区参数信息，以完成对其时区的设置。

四、结果验证

在具体实施过程中，我们可以将请求分配时区的广播信息(ADV_IND)和时区参数信息 (TIMEZONE_IND)的数据格式长度固定下来，这样在批量加入模式下，所以的电子价签和网关的通信过程可以用Pure ALOHA(或者unslotted ALOHA)网络建模。表1是我们的系统中定义的包长度，图3是Pure Aloha网络的负载和吞吐率的函数关系对应值。

表1

参照表1和图3所示，其中S＝G*e^-2G，对于负载G我们可以这样计算，即G＝1000，假设1000个BLE Node节点的网络，每个节点发包的频率是15s发一个，每个包持续ADV_IND即176us，然后等待150us，最后BLE Gateway发送TIMEZONE_IND持续176us。那在这个期间(176+150+176＝502us)s内，平均会发G＝1000*502/(15*1000000)＝0.033个包。由于G远小于理想的网络负载(G＝0.5)，我们有充分理由相信1000个节点会很快的分配到自己的时区，也即网络碰撞概率会快速收敛到0。这里仅计算平均组网时间，不代表单次组网时间，实际组网时间可能更小，因为随着组网成功的节点越来越多，发生碰撞的概率也越来越小。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种电子价签，其特征在于，包括：

数据动态发送模块，用于在预设时间区间内随机选择时间醒来进入唤醒模式，并发送请求分配时区的广播信息至网关；

判断模块，用于判断在预设时间内是否接收到来自于网关的时区参数信息；

唤醒时间选择模块，用于当未获取到网关的时区参数信息时，切换唤醒模式为休眠模式，并选择好下一时间区间内醒来发送请求分配时区的广播信息的时间；

时间计算模块，用于当获取到网关的时区参数信息时，停止发送请求分配时区的广播信息，切换唤醒模式为休眠模式，并根据时区参数信息计算下一次醒来发送数据更新请求信息的时间；

请求分配时区的广播信息和时区参数信息的数据格式长度固定，所述电子价签和网关的通信过程采用Pure ALOHA网络建模。

2.根据权利要求1所述的电子价签，其特征在于，

所述数据动态发送模块，还用于将醒来时间作为起始时间，并以起始时间开始在预设的时间间隔内在不同的频段上依次发送请求分配时区的广播信息至网关；

所述判断模块，用于判断在预设的时间区间内是否接收到来自于网关的时区参数信息；

所述唤醒时间选择模块，用于当某一时间区间内未获取到网关的时区参数信息时，切换唤醒模式为休眠模式，并选择好下一时间区间内醒来的时间。

3.根据权利要求2所述的电子价签，其特征在于，所述电子价签与网关之间蓝牙连接，电子价签依据蓝牙BLE协议选择频段发送请求分配时区的广播信息至网关。

4.一种与权利要求1、2或3任一项所述的电子价签连接的网关，其特征在于，包括：

验证模块，用于当侦听到广播信息时，根据该广播信息判断发送该广播信息的电子价签是否已加入网络中；

时区配置模块，用于当判断出某一电子价签未加入网络时，给该电子价签配置时区并将时区参数信息发送给该电子价签；

广播信息和时区参数信息的数据格式长度固定，所述电子价签和网关的通信过程采用Pure ALOHA网络建模。

5.根据权利要求4所述的网关，其特征在于，所述网关包括批量加入模式和单设备加入模式，还包括：

模式切换模块，用于供管理者切换网关的批量加入模式和单设备加入模式。

6.根据权利要求5所述的网关，其特征在于，所述验证模块，用于当网关处于批量加入模式时，若侦听到广播信息时，根据该广播信息判断发送该广播信息的电子价签是否已加入网络中；所述网关还包括：

设备列表生成模块，用于当网关处于单设备加入模式时，供管理者输入需要加入网络的电子价签的设备信息，并生成新设备列表；

所述时区配置模块，还用于当网关处于单设备加入模式时，若接收到来自于新设备列表中的电子价签的广播信息，则为该电子价签配置时区并将时区参数信息发送给该电子价签。

7.根据权利要求6所述的网关，其特征在于，所述设备列表生成模块，还用于将加入网络的电子价签生成设备列表，所述设备列表包括各个电子价签的设备信息。

8.一种电子价签系统，其特征在于，包括权利要求1、2、3任一项所述的电子价签和权利要求4、5、6、7任一项所述的网关。

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