CN110381488A - 基于低功耗蓝牙的通用个人健康设备数据特性值传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于低功耗蓝牙的通用个人健康设备数据特性值传输方法，属于蓝牙技术应用领域。本发明中通信双方通过使用G12服务可以传输符合ISO/IEEE11073‑20601标准中域信息模型的测量值。本发明所提出的G12服务符合GATT中的服务定义，服务中包含不同类型的特性，并且每个特性都由一组配套的属性进行描述。通信双方可以根据应用的需求灵活采用一种或多种配套的属性来描述特性，并通过这些特性完成个人健康设备测量值的传输。通过本发明，将ISO/IEEE 1103‑20601标准的域信息模型(DIM)中对象的属性映射到BLE的属性协议中，使得BLE设备可以传输具有与ISO/IEEE 1103‑20601标准相同语义的数据。
Description
技术领域
本发明涉及到低功耗蓝牙传输技术以及个人健康设备数据交换领域，尤其是一种基于低功耗蓝牙技术的通用个人健康设备数据传输方法。
背景技术
随着医学模式的转变，在健康管理领域，人们不再满足于被动的“疾病治疗”状态，而是通过个人健康设备主动地管理和干预自己的健康状况来维护健康和促进健康。在个人健康设备领域，一方面，低功耗蓝牙技术(BLE)是一个非常有吸引力的选择，同时BLE中的协议规范了设备之间的基本通信行为。另一方面，ISO/IEEE 11073-20601优化交换协议是一个独立于底层传输层的、建立了统一的个人健康设备数据通信抽象模型的标准，符合该标准的个人健康设备按照既定的数据格式与管理设备(手机、无线路由器、机顶盒、健康监测网关、计算机系统等)进行信息交换，进而实现在不同的系统之间进行逻辑传输。
从应用的角度看，使用BLE技术来承载ISO/IEEE 11073-20601优化交换协议是一个提高个人健康设备互操作性的较佳选择，但是关键的技术问题在于，ISO/IEEE 11073标准的特性与BLE技术不直接兼容，无法通过BLE技术直接传输符合ISO/IEEE 11073系列标准的个人健康设备的健康数据。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于低功耗蓝牙的通用个人健康设备数据特性值传输方法，该方法将ISO/IEEE 11073-20601标准定义的DIM中的属性映射到了BLE的属性协议中，使得各个类型的BLE个人健康设备能按照统一的服务框架以优化的消息开销来传输具有与ISO/IEEE 1103-20601标准相同语义的数据。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供的基于低功耗蓝牙的通用个人健康设备数据特性值传输方法，包括以下步骤：
采用BLE定义的流程工具完成客户端和服务器通信双方之间的数据传输通道建立过程和协议配置过程；
服务发现过程：客户端使用GATT功能发现服务器上的G12服务以及包含的特性，并读取和解析特性包含的配套属性；所述G12服务包含一个或多个由不同特性类型实例化的特性，且所述特性由一组可选的配套属性进行描述；或
带外数据OOB：客户端和服务器使用两者协商的带外方式传输服务器上的G12服务和包含的特性信息，以及特性包含的配套属性，从而代替服务发现过程完成同样的功能，例如：参与通信的双方为同一厂商，客户端通过自己定义的私有协议已提前获知服务器的所有信息，则可以直接开始通信；
数据传输过程：客户端使用GATT功能按照以下方式实现健康数据的传输：
特性指示：当服务器所在设备有测量值传输时，服务器通过向客户端发送特性指示来发送测量值；或
特性通知：当服务器所在设备有测量值传输时，服务器通过向客户端发送特性通知来发送测量值；
MC特性指示或通知：服务器通过向客户端发送MC特性指示或通知来传输与测量相关的上下文信息；
所述特性指示是使用GATT提供的指示规程传输特性值；
所述特性通知是使用GATT提供的通知规程传输特性值。
进一步，所述G12服务的特性和配套属性是按照ISO/IEEE11073-20601标准中定义的信息模型，在BLE信息框架下为个人健康设备的数据传输而设置的通用服务框架，以适于个人健康设备在传输应用时以一致的语义和优化的消息载荷来传输健康数据；所述G12服务符合GATT中的服务定义；所述特性符合GATT中的特性定义；所述配套属性符合ATT中的属性定义。
进一步，所述特性类型包括SNOV特性、CSNOV特性、BNOV特性、CBNOV特性、RT-SA特性、EOVSO特性、EOVSBS特性、CNOV特性、EOVBBS特性、EOVSS特性、EOV特性；每一个特性都具备一个独有的、符合蓝牙标准的、由通信双方协商而得的统一标识符UUID，并且包括一个特性值；所述特性值中各元素的语义与ISO/IEEE 11073-20601标准所定义的对应语义一致；并且每一个特性都可被相应的客户端特性配置描述符配置为指示或通知。
进一步，所述配套属性包括以下属性：TY、STY、LS、MSpS、MStS、MI、MIL、MIP、SHR、SHR、SHRL、AC、UC、ULS、AOS、CL、AOTS、MC95、TNTS、CK、SP、SRS、SS、EOVP、CMS、SFS、CMB或/和SFB；所述配套属性中的各属性都具备一个独有的、符合蓝牙标准的、通信双方协商的统一标识符，以及包括一个属性值；所述属性值中各元素的语义与ISO/IEEE 11073-20601标准所定义的对应语义一致。
进一步，所述G12服务包括与权利要求3中所述的每一个特性配合使用的MC特性，用于传输与测量值相关的上下文信息，所述MC特性具备一个独有的、符合蓝牙标准的、通信双方协商的统一标识符UUID，以及包括一个特性值，并且可被相应的客户端特征配置描述符配置为指示或通知。
进一步，还包括以下步骤：
在客户端和服务器通信双方的连接断开后，如果服务器上的一个或多个配套属性的属性值发生变化，则重连中的协议配置过程，可叠加ISO/IEEE 11073-20601的配置流程，或使用GATT定义的服务改变特性的特性指示来说明服务器端的配套属性发生了变化，客户端则进一步通过服务发现过程或带外过程重新查找服务器上的G12服务，并使用更新的属性值完成后续的数据交换过程；
在客户端和服务器通信双方的连接断开后，如果服务器上的配套属性未发生变化，则重连中可跳过服务发现过程或带外过程；
在客户端和服务器通信双方的数据交换过程中，如果服务器上的一个或多个配套属性的属性值发生变化，则服务器立即发送服务改变特性的特性指示，客户端则进一步通过服务发现过程或带外过程重新查找服务器上的G12服务，并使用更新的属性值完成后续的数据交换过程；
所述协议配置过程是指确保应用层有效运行所需的ATT及以下底层协议的必要参数的配置，包括ATT层属性参数、L2CAP信道参数或链路层连接参数。
进一步，所述不同特性类型的特性值按照以下方式定义：
所述SNOV特性中的特性值为一个FLOAT类型的数据，所述FLOAT类型是一种符合ISO/IEEE 11073-20601标准的数据类型；所述SNOV特性用于传输单个的FLOAT类型测量值；
所述CSNOV特性中的特性值包括元素长度Length和一个数组，所述长度元素当通信双方协商一致时可省略，所述数组中每个元素为一个FLOAT类型的数据；所述CSNOV特性用于传输不同语义且相关联成组合的FLOAT类型测量值；
所述BNOV特性中的特性值为一个SFLOAT类型的数据，所述SFLOAT类型是一种符合ISO/IEEE 11073-20601标准的数据类型；所述BNOV特性可用于传输单个的SFLOAT类型测量值；
所述CBNOV特性中的特性值包括元素Length和一个数组，所述长度元素当通信双方协商一致时可省略，所述数组中每个元素为一个SFLOAT类型的数据；所述CBNOV特性可用于传输不同语义且相关联的成组合的SFLOAT类型测量值；
所述CNOV特性中的特性值包括元素Length和一个数组，所述长度元素当通信双方协商一致时可省略，所述数组中每个元素由子元素MetricID、子元素State、子元素Unit_code和子元素E_value组成；所述CNOV特性可用于传输语义不同且相关联成组合的测量值，且每个测量值都由类型、测量状态、度量单位和测量数值组成；
所述RT-SA特性中的特性值为一个字节数组；所述RT-SA特性可用于传输一组语义相同的成组合的数据，例如波形数据；
所述EOVSO特性中的特性值为一个标识符OID-TYPE，所述标识符OID-TYPE是一类ISO/IEEE 11073-20601标准已经定义的、2字节长度的代码；所述EOVSO特性可用于传输枚举类型测量对象对应的标识符；
所述EOVSBS特性中的特性值为一个32比特长度的位串；所述EOVSBS特性可用于传输一个长度为32比特的、位串类型的测量值；
所述EOVBBS特性中的特性值为一个16比特长度的位串；所述EOVBBS特性可用于传输一个长度为16比特的、位串类型的测量值；
所述EOVSS特性中的特性值为一个字符型字节数组；所述EOVSS特性可用于传输字符串类型的测量值；
所述EOV特性中的特性值包括元素Choice、元素Length和元素E_value；所述EOV特性可以传输不同枚举类型的测量值。
进一步，所述配套属性的属性值按照以下方式定义：
所述TY属性值为特性表示的类型，数据结构由元素标识符分区NomenclaturePartition和元素标识符Term code IDs组成；
所述STY属性值为特性的附加信息，数据结构由元素Length和一个TY属性值列表构成；
所述LS属性值为以文本形式描述TY属性值的字符型字节数组；
所述MSpS属性值为一个描述测量值的可用性、周期性和类别的位串；
所述MStS属性值描述的是测量值的数值结构，由元素ms-strut和元素ms-comp-no组成；
所述MI属性值为对TY属性所表示类型的进一步具体细分，数据结构为标识符OID-Type；
所述MIL属性值的数据结构由元素Length和一个MI属性值列表构成；
所述MIP属性值为MI属性的上下文分区标识，数据结构为标识符分区NomenclaturePartition。
所述SHR属性值为特性所关联依赖的其他特性值的句柄；
所述SHRL属性值的数据结构由元素Length和一个SHR属性值列表构成；
所述AC属性值为一个描述测量值精确度的FLOAT类型数据；
所述UC属性值为一个描述测量值度量单位的标识符OID-Type；
所述ULS属性值为以文本形式描述UC属性值的字符型字节数组；
所述AOS属性值为一个描述当前阈值警告状态的位串；
所述CL属性值由描述测量上下限阈值范围的元素lower和元素upper组成；
所述AOTS属性值由元素lower-text和元素upper-text组成，以文本形式描述测量值的上、下限阈值超限警告；
所述MC95属性值由元素lower-bound和元素upper-bound组成，描述测量值的95％置信区间；
所述TNTS属性值为一个描述当前阈值通知的字符型字节数组；
所述CK属性值为一个描述当前的相关设备和设置的字节数组；
所述SP属性值为描述波形数据中采样点之间的时间间隔，数据结构为相对时间RelativeTime；
所述SRS属性值为描述波形值与实际测量值之间线性映射关系的算法参数，所述SRS属性值包括实际值范围和转换值范围，包括元素最小实际值lower-absolute-value、元素最大实际值upper-absolute-value、元素最小转换值lower-scale-value或元素最大转换值upper-scale-value；
所述SS属性值为波形的采样点特征信息，包括元素采样点数量array-size、元素采样点字节开销sample-size、元素采样点符号位significant-bits和元素波形特性SaFlags组成；
所述EOVP属性值为标识符型枚举测量值的上下文分区标识，数据结构为标识符分区Nomenclature Partition；
所述CMS属性值为一个描述简单比特型枚举测量值有效位的、32比特长度的位串；
所述SFS属性值为一个描述简单比特型枚举测量值位状态标志的、32比特长度的位串；
所述CMB属性值为一个描述基础比特型枚举测量值有效位的、16比特长度的位串；
所述SFB属性值为一个描述基础比特型枚举测量值位状态标志的、16比特长度的位串。
进一步，所述MC特性中的特性值的结构包括Flag字段以及测量状态字段MeasurementStatus、测量活动周期字段MeasureActivePeriod、关联的事件ID字段Event-Context-Id、时间戳字段TimeStamp的一个或多个的组合；
所述Flag字段的值用于指示特性值的测量状态字段、测量活动周期字段、关联的事件ID字段、时间戳字段是否存在；并进一步指示时间戳字段的值是绝对时间戳Absolute-Time-Stamp、偏移时间戳Base-Offset-Time-Stamp、相对时间戳Relative-Time-Stamp或高精度相对时间戳HiRes-Time-Stamp中的一种。除Flag字段外，各字段的语义与ISO/IEEE11073-20601标准所定义的对应语义一致。
进一步，所述健康数据在传输过程中，对于在预设长度范围内的较大数据包还包括以下步骤：
将健康数据分割成若干数据包；
并将数据包发送到客户端；
客户端接收数据包后将数据包合并为健康数据。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的基于低功耗蓝牙的通用个人健康设备数据特性值传输方法，该方法将ISO/IEEE 11073-20601标准定义的DIM中的属性映射到了BLE的属性协议中，其中，ISO/IEEE 11073-20601标准的DIM包括描述数值类型对象的属性、描述连续采样波形类型对象的属性、描述枚举类型对象的属性以及这三类对象共用的属性。映射下的BLE属性符合ATT中对属性的定义，并且属性值中元素的语义与ISO/IEEE 11073-20601标准中DIM定义的对应语义一致。
在通用属性规范GATT(Generic Attribute Profile)层，映射下的BLE属性根据数据传输特点被分组为：一组不同类型的特性、与特性配合使用的配套属性。同时，本方法将传输具有ISO/IEEE 11073-20601标准DIM语义的数据的应用实例化为一个G12服务，该服务中包含了前述的特性和配套属性。
不同的个人健康设备可以根据应用需求，通过灵活采用一种或多种类型的特性以及为每一个特性灵活选用一种或多种配套属性的方法，来设置个性化的G12服务从而实现数据传输。
本发明为厂商使用BLE设备传输个人健康设备数据提供了一种简捷高效的方法，使得通信双方可以使用ISO/IEEE 11073-20601标准DIM定义的语义，来理解采用BLE协议进行传输的个人健康设备数据。
本发明提供的方法在GATT层为开发人员定义了一个通用的、具有GATT功能的应用接口，通过这个接口，BLE设备可以传输符合ISO/IEEE 11073-20601标准语义的、多种数据类型的测量值。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1是基于低功耗蓝牙的通用个人健康设备数据特性值传输方法流程图。
图2是G12服务包含的特性。
图3是G12服务中描述特性的配套属性。
图4是实施例血压计。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例所述的服务器和客户端具体含义如下：
在BLE协议架构下，服务器通常作为数据提供者，对应于健康数据采集设备，客户端通常作为数据收集者，对应于网关设备。
如图1所示，图1为基于低功耗蓝牙的通用个人健康设备数据特性值传输方法，该方法采用BLE定义的流程工具完成通信双方之间的数据传输通道建立过程、协议配置过程以及服务发现过程或带外过程；客户端发现服务器上Generic 11073-20601Service(下文简称为G12服务)后，进一步获取和解析G12服务中包含的、不同类型的特性(Characteristic)；所述服务符合GATT中的服务定义(service definition)；所述特性符合GATT中的特性定义(Characteristic Definition)，并且由一组配套的属性进行描述，通信双方可以根据应用的需求灵活采用一种或多种的配套属性来描述特性，为传输做好准备。客户端使用GATT功能获取和解析G12服务中特性所包含的配套属性，当服务器所在设备有测量值传输时，服务器通过向客户端发送特性指示或通知来发送测量值；可选的，服务器还可通过向客户端发送MC特性指示或通知来传输与测量相关的上下文信息；所述特性指示是使用GATT提供的指示规程传输特性值；所述特性通知是使用GATT提供的通知规程传输特性值；进而共同完成符合ISO/IEEE11073-20601标准中域信息模型的测量值的传输；每一个个人健康设备上的G12服务可以包含一个或多个由特性类型实例化的特性；所述G12服务的特性和配套属性是按照ISO/IEEE11073-20601标准中定义的信息模型，在BLE信息框架下为个人健康设备的传输而设置的通用服务框架，以适于个人健康设备在传输应用时以一致的语义和较少的消息开销来传输健康数据。
本实施例提供的GATT功能是指GATT规范为访问服务器设备上的服务、特性、属性而定义的系列规程。
本实施例中提供的健康数据的上下文信息的传输方式是通过MC特性指示或通知来实现，个人健康设备根据应用需求通过是否实例化MC特性来控制是否传输上下文；还可以将测量上下文信息放在测量值相关特性中一起传输，并通过Flag标志位来指示包含测量值的特性值中是否包含上下文。
通信双方断开连接后，如果服务器上的一个或多个配套属性的属性值发生变化，则重连中的协议配置过程，可以叠加ISO/IEEE 11073-20601的配置流程，也可以使用GATT定义的服务改变特性(Service Changed Characteristic)通过特性指示(Indication)来说明服务器端的配套属性发生了变化；如果数据交换过程中服务器上的一个或多个配套属性的属性值发生变化，则服务器立即发送服务改变特性指示；进一步客户端通过服务发现过程或带外过程重新查找服务器上的G12服务，并使用更新的属性值完成后续的数据交换过程。
所述协议配置过程是指为了支撑本方法在应用层的有效运行所需的ATT及以下底层协议的必要参数的配置，例如ATT层属性数、L2CAP信道参数、链路层连接参数等。
所述特性类型包括SNOV特性、CSNOV特性、BNOV特性、CBNOV特性、RT-SA特性、EOVSO特性、EOVSBS特性、CNOV特性、EOVBBS特性、EOVSS特性和EOV特性；每一个特性都具备一个独有的、符合蓝牙标准的、由通信双方协商而得的统一标识符(UUID)，并且包括一个特性值；所述UUID是通用唯一识别码(Universally Unique Identifier)的缩写；所述特性值中各元素的语义与ISO/IEEE 11073-20601标准所定义的对应语义一致；并且每一个特性都可通过相应的客户端特性配置描述符配置为指示(Indication)或通知(Notification)。
所述配套属性的类型包括TY、STY、LS、MSpS、MStS、MI、MIL、MIP、SHR、SHR、SHRL、AC、UC、ULS、AOS、CL、AOTS、MC95、TNTS、CK、SP、SRS、SS、EOVP、CMS、SFS、CMB和SFB；并且每一个属性都具备一个标识属性类型的、独有的、符合蓝牙标准的、通信双方协商的UUID，以及包括一个属性值；所述属性值中各元素的语义与ISO/IEEE 11073-20601标准所定义的对应语义一致。
SNOV特性中的特性值为一个FLOAT类型的数据，所述FLOAT类型是一种符合ISO/IEEE 11073-20601标准的数据类型；所述SNOV特性可用于传输单个的FLOAT类型测量值。
CSNOV特性中的特性值包括元素长度Length和一个数组，所述长度在通信双方协商一致时可省略，所述数组中每个元素为一个FLOAT类型的数据；所述CSNOV特性可用于传输不同语义且相关联成组合的FLOAT类型测量值。
BNOV特性中的特性值为一个SFLOAT类型的数据，所述SFLOAT类型是一种符合ISO/IEEE 11073-20601标准的数据类型；所述BNOV特性可用于传输单个的SFLOAT类型测量值。
CBNOV特性中的特性值包括元素长度Length和一个数组，所述长度在通信双方协商一致时可省略，所述数组中每个元素为一个SFLOAT类型的数据；所述CBNOV特性可用于传输不同语义且相关联的成组合的SFLOAT类型测量值。
CNOV特性中的特性值包括元素长度Length和一个数组，所述长度在通信双方协商一致时可省略，所述数组中每个元素由子元素MetricID、子元素State、子元素Unit_code和子元素E_value组成；所述CNOV特性可用于传输不同语义且相关联成组合的测量值，且每个测量值都由类型、测量状态、度量单位和测量数值组成。
RT-SA特性中的特性值为一个字节数组；所述RT-SA特性可用于传输一组语义相同的成组合的数据，例如波形数据；
EOVSO特性中的特性值为一个标识符OID-TYPE，所述标识符OID-TYPE是一类ISO/IEEE 11073-20601标准已经定义的、2字节长度的代码；所述EOVSO特性可用于传输枚举类型测量对象对应的标识符。
EOVSBS特性中的特性值为一个32比特长度的位串；所述EOVSBS特性可用于传输一个长度为32比特的、位串类型的测量值。
EOVBBS特性中的特性值为一个16比特长度的位串；所述EOVBBS特性可用于传输一个长度为16比特的、位串类型的测量值。
EOVSS特性中的特性值为一个字符型字节数组；所述EOVSS特性可用于传输字符串类型的测量值。
EOV特性中的特性值包括元素Choice、元素Length和元素E_value；所述EOV特性可以传输不同枚举类型的测量值。
G12服务可包括与所述的每一个特性配合使用的MC特性，在传输测量值时，MC特性的特性值与对应特性的特性值一起传输；所述MC特性具备一个独有的、符合蓝牙标准的、通信双方协商的UUID，还包括一个特性值，并且可通过相应的客户端特征配置描述符配置为指示；
所述MC特性中的特性值的结构由Flag字段以及MeasurementStatus字段(测量状态)、MeasureActivePeriod字段(测量活动周期)、Event-Context-Id字段(关联的事件ID)、TimeStamp字段(时间戳)的一个或多个的组成。
所述Flag字段的值用于指示MeasurementStatus字段、MeasureActivePeriod字段、Event-Context-Id字段和TimeStamp字段是否存在，并且指示TimeStamp字段的值是Absolute-Time-Stamp、Base-Offset-Time-Stamp、Relative-Time-Stamp和HiRes-Time-Stamp中的哪一种；所述MC特性的特性值中，除Flag字段外，各字段的语义与ISO/IEEE11073-20601标准所定义的对应语义一致。
G12服务中：TY属性值为特性表示的类型，数据结构由元素标识符分区Nomenclature Partition和元素标识符Term code IDs组成；STY属性值为特性的附加信息，数据结构由元素Length和一个TY属性值列表构成；LS属性值为以文本形式描述TY属性值的字符型字节数组；MSpS属性值为一个描述测量值的可用性、周期性和类别的位串；MStS属性值描述的是测量值的数值结构，由元素ms-strut和元素ms-comp-no组成；MI属性值为对TY属性所表示类型的进一步具体细分，数据结构为标识符OID-Type；MIL属性值的数据结构由元素Length和一个MI属性值列表构成；MIP属性值为MI属性的上下文分区标识，数据结构为元素标识符分区Nomenclature Partition。SHR属性值为特性所关联依赖的其他特性值的句柄；SHRL属性值的数据结构由元素Length和一个SHR属性值列表构成；AC属性值为一个描述测量值精确度的FLOAT类型数据；UC属性值为一个描述测量值度量单位的标识符OID-Type；ULS属性值为以文本形式描述UC属性值的字符型字节数组；AOS属性值为一个描述当前阈值警告状态的位串；CL属性值由描述测量上下限阈值范围的元素lower和元素upper组成；AOTS属性值由元素lower-text和元素upper-text组成，以文本形式描述测量值的上、下限阈值超限警告；MC95属性值由元素lower-bound和元素upper-bound组成，描述测量值的95％置信区间；TNTS属性值为一个描述当前阈值通知的字符型字节数组；CK属性值为一个描述当前的相关设备和设置的字节数组；SP属性值为描述波形数据中采样点之间的时间间隔，数据结构为相对时间RelativeTime；SRS属性值为描述波形值与实际测量值之间线性映射关系的算法参数，包括实际值范围和转换值范围，由元素最小实际值lower-absolute-value、元素最大实际值upper-absolute-value、元素最小转换值lower-scale-value和元素最大转换值upper-scale-value组成；SS属性值为波形的采样点特征信息，由元素采样点数量array-size、元素采样点字节开销sample-size、元素采样点符号位significant-bits和元素波形特性SaFlags组成；EOVP属性值为标识符型枚举测量值的上下文分区标识，数据结构为标识符分区Nomenclature Partition；CMS属性值为一个描述简单比特型枚举测量值有效位的、32比特长度的位串；SFS属性值为一个描述简单比特型枚举测量值位状态标志的、32比特长度的位串；CMB属性值为一个描述基础比特型枚举测量值有效位的、16比特长度的位串；SFB属性值为一个描述基础比特型枚举测量值位状态标志的、16比特长度的位串；所述各个属性的属性值中各元素的语义与ISO/IEEE 11073-20601标准所定义的对应语义一致。
在消费类电子产品领域，低功耗蓝牙传输技术是一种常用的短距离无线通信技术，来自不同供应商的、印有蓝牙标志的设备支持统一的规范，并且能互相通信。它们按照相同的数据格式发送或者接收数据，并且对同一数据具有相同的理解。其中GATT规范减小了BLE设备的数据传输量，客户端在一次通信建立连接的过程中可以读取并保存服务器上服务的相关信息。在ISO/IEEE 11073-20601优化交换协议中，通过关联过程和配置过程，主设备可以获悉从设备上的静态属性，并将此次连接使用的配置信息以及对应的配置ID保存下来，直到从设备发送了新的配置ID时，主设备才会重新获取从设备上的静态属性。BLE设备的通信过程与ISO/IEEE 11073-20601优化交换协议中的通信模型具有相似之处，其中一个就是在进行测量值传输时，没有实时传输的部分属性对于通信双方而言是相同的。不同之处在于，BLE设备的通信过程中，通信双方每一次建立连接，客户端都有可能需要重新发现服务器上的服务及其包含的所有信息，以了解服务器上的最新配置。而ISO/IEEE 11073-20601优化交换协议中，通信双方是通过一个配置ID的值来判断是否要进行配置过程；另外，BLE适合传输少量的数据(通常为20个字节以内)，而符合ISO/IEEE 11073的个人健康设备需要传输的APDU数据的理论最大值有63K。
综合考虑BLE协议以及ISO/IEEE 11073-20601优化交换协议的特点，使用BLE传输技术来完成个人健康设备数据的传输是具有可操作性的。本技术方案根据ISO/IEEE11073-20601优化交换协议中DIM定义的属性及其数据类型，将DIM中的属性映射到BLE的属性协议中，映射下的属性的数据格式符合ATT中对属性的定义。更具体地是，原DIM中的观测属性(Observational attribute)对应的属性值在GATT中作为特性值被指示或通知，原DIM中的静态属性和动态属性对应的属性值在GATT中作为描述特性的配套属性，并且映射下属性的属性值与原DIM中属性的属性值具有相同的语义。
映射下的属性包括MC特性、SNOV特性、CSNOV特性、BNOV特性、CBNOV特性、RT-SA特性、EOVSO特性、EOVSBS特性、CNOV特性、EOVBBS特性、EOVSS特性和EOV特性，以及配套属性TY、STY、LS、MSpS、MStS、MI、MIL、MIP、SHR、SHR、SHRL、AC、UC、ULS、AOS、CL、AOTS、MC95、TNTS、CK、SP、SRS、SS、EOVP、CMS、SFS、CMB和SFB；其中，图2和图3分别说明了映射下特性和配套属性的名称。
本实施例的G12服务所包含的特性和配套属性可以根据应用需求进行组合。在具体实施过程中，个人健康设备上的G12服务实例可以包含本技术方案所公开的、不同类型特性中的一个或几个，其中本技术方案所公开的MC特性不会单独存在如果MC特性存在，这个特性必然与其它特性配合使用。每一个特性周围都围绕着一组描述这个特性的配套属性。在具体实施过程中，个人健康设备上的G12服务所包含的特性实例可以使用本技术方案所公开的、不同类型的配套属性中的零个、一个或多个进行描述。
基于低功耗蓝牙的通用个人健康设备数据特性值传输方法，在健康数据在传输过程中对于长度较大的数据包，可将数据包在发送端分割成若干个数据段传输，然后在客户端的接收端将数据段重新组合为完整数据包。
基于低功耗蓝牙的通用个人健康设备数据特性值传输方法，除了使用GATT提供的通知、指示方式来传输测量数据外，如果通信双方已达成共识且目标应用能接受数据丢失风险，则双方可以选择使用无连接和无确认的广播通信方式来进行数据传输过程，且当使用广播方式时无需信道建立过程和协议配置过程。此外，当采用广播方式时还可通过在短时间内将目标数据包连续重复发送若干次以增加其被目标方的接机率。
实施例2
如图1所示，本实施例将传输个人健康设备数据的应用实例化为一个G12服务，通信双方使用蓝牙中的流程工具完成双向数据传输通道建立过程、配置过程和服务发现过程或带外过程后，客户端可以获取到服务器上的属性表，包括G12服务、G12服务内的特性和描述特性的一组配套属性。当服务器所在设备有数据传输时，服务器向客户端发送XX特性值指示或通知，(XX特性指代的是SNOV特性、CSNOV特性、BNOV特性、CBNOV特性、RT-SA特性、EOVSO特性、EOVSBS特性、CNOV特性、EOVBBS特性、EOVSS特性和EOV特性中的某一个。)如果服务器上为XX特性设置了一个配套的MC特性时，服务器在发送特性指示或通知之后(或者之前)发送MC特性值指示或通知。其中MC特性值用于传输与测量值相关的上下文信息，包括测量状态、测量活动周期、关联的事件ID和时间戳中的一个或多个的组合。如果XX特性没有配套的MC特性，则服务器只通过XX特性值指示或通知向客户端发送测量值。
MC特性是可选的，该特性若存在，则必然与其他特性配合使用，服务器每发送一个传输测量值的特性指示或通知，必然发送一个MC特性指示或通知，这两个特性的传输顺序没有特殊要求。
实施例，ISO/IEEE 11073-10407标准为ISO/IEEE 11073系列标准中的血压计规范，本实施例中，符合本技术方案的可用血压计上G12服务(Generic 11073-20601Service)实例化为一个主服务Generic 11073-10407Service(以下简称为G12-10407服务)。血压计通过使用G12-10407服务来传输设备传感器提供的与健康应用相关的血压值和脉率值，由于血压传感器传输的血压测量值为成组的数据，包括收缩压、舒张压和平均压，因此G12-10407服务中使用CBNOV特性来传输血压测量值，可选地，G12-10407服务还可以包含BNOV特性来传输脉率测量值，同时，还可以使用MC特性来分别传输CBNOV特性和BNOV特性传输的测量值的上下文信息，进一步的，CBNOV特性和BNOV特性周围还各自围绕者一组配套属性。
本实施例中定义了两个功能角色：血压传感器和收集器，血压传感器在GATT层扮演的是服务器，收集器在GATT层扮演的是客户端。并且通信双方可以支持GATT中定义的发现服务、发现特性、读/写特性描述符、指示、通知以及其它可能使用的GATT规程。
当服务器与客户端建立双向的数据传输通道并完成协议配置之后，执行下列步骤：
1.客户端使用发现服务规程来发现G12-10407服务；
2.客户端使用发现特性规程发现G12-10407服务中包含的MC特性、CBNOV特性或BNOV特性，以及这些特性所包含的客户端特性配置描述符或一组配套属性；
3.客户端基于发现的配套属性信息获取CBNOV特性或BNOV特性所包含的一组配套属性值，并保存以用于后续特性值的传输和语义理解。
4.客户端通过带外方式获取服务器上的G12-10407服务以及包含的MC特性、CBNOV特性或BNOV特性，以及这些特性所包含的客户端特性配置描述符或一组配套属性，并保存以用于后续特性值的传输和语义理解；
通过步骤(1)至步骤(3)、或者步骤(4)，客户端所获取的服务器属性表如图4所示。
5.客户端通过改写特性描述符将MC特性值、CBNOV特性值或BNOV特性值配置为指示或通知，并通过MC特性值的Flag字段来配置血压测量和脉率测量的上下文信息，包括是否包含测量状态、测量活动周期、关联的事件ID和时间戳，如果包含时间戳，使用的是绝对时间、相对时间、带偏移的基准时间和高分辨率相对时间中的哪一种。
6.服务器采集到数据后，连续发送CBNOV特性值指示或通知和MC特性值指示或通知来传输血压测量值，CBNOV特性值中前两个字节为血压测量值的数据长度，之后的6个字节分别为2字节长度收缩压测量值、2字节长度舒张压测量值和2字节长度平均压测量值；MC特性值中包含血压测量上下文信息。CBNOV特性值指示或通知可以先于MC特性值指示或通知发送。可选的，服务器可连续发送BNOV特性值指示或通知和MC特性值指示或通知来传输脉率测量值，BNOV特性值中包含的2字节长度的数据为脉率测量值；MC特性值中包含脉率测量的上下文信息。
本发明并不局限于前述的具体实施方式，可以扩展到任何使用本发明所公开的服务、特性和配套属性进行新的组合进而完成数据传输的方法或技术方案。考虑到属性协议PDU的大小，提出了与ISO/IEEE 11073-20601标准DIM定义的语义一致的BLE个人健康设备数据传输方法，本领域普通技术人员应当理解，在不考虑属性协议PDU大小的情况下，本方案中公开的MC特性和配套属性可以合并到这两者所要描述的特性中，并使用一个标志字段来决定使用MC特性值中哪些上下文信息字段和配套属性来描述测量值。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.基于低功耗蓝牙的通用个人健康设备数据特性值传输方法，其特征在于：包括以下步骤：
采用BLE定义的流程工具完成客户端和服务器通信双方之间的数据传输通道建立过程和协议配置过程；
通过服务发现过程或带外数据OOB来发现服务器上的G12服务以及包含的特性，并读取和解析特性包含的配套属性；所述G12服务包含一个或多个由不同特性类型实例化的特性，且所述特性由一组可选的配套属性进行描述；
数据传输过程：客户端使用GATT功能按照特性指示或特性通知方式实现健康数据的传输，具体过程如下：
特性指示：当服务器所在设备有测量值传输时，服务器通过向客户端发送特性指示来发送测量值；或
特性通知：当服务器所在设备有测量值传输时，服务器通过向客户端发送特性通知来发送测量值；
MC特性指示或通知：服务器通过向客户端发送MC特性指示或通知来传输与测量相关的上下文信息；
所述特性指示是使用GATT提供的指示规程传输特性值；所述特性通知是使用GATT提供的通知规程传输特性值；所述GATT功能是指GATT规范提供的服务框架及系列规程。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述G12服务的特性和配套属性是按照ISO/IEEE11073-20601标准中定义的信息模型，在BLE信息框架下为个人健康设备的数据传输而设置的通用服务框架，以适于个人健康设备在传输应用时以一致的语义和优化的消息载荷来传输健康数据；所述G12服务符合GATT中的服务定义；所述特性符合GATT中的特性定义；所述配套属性符合ATT中的属性定义。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特性类型包括SNOV特性、CSNOV特性、BNOV特性、CBNOV特性、RT-SA特性、EOVSO特性、EOVSBS特性、CNOV特性、EOVBBS特性、EOVSS特性或EOV特性；每一个特性都具备一个独有的、符合蓝牙标准的、由通信双方协商而得的统一标识符UUID，并且包括一个特性值；所述特性值中各元素的语义与ISO/IEEE 11073-20601标准所定义的对应语义一致；并且每一个特性都可被相应的客户端特性配置描述符配置为指示或通知。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配套属性包括以下属性：TY、STY、LS、MSpS、MStS、MI、MIL、MIP、SHR、SHR、SHRL、AC、UC、ULS、AOS、CL、AOTS、MC95、TNTS、CK、SP、SRS、SS、EOVP、CMS、SFS、CMB或/和SFB；所述配套属性中的各属性都具备一个独有的、符合蓝牙标准的、通信双方协商的统一标识符，以及包括一个属性值；所述属性值中各元素的语义与ISO/IEEE 11073-20601标准所定义的对应语义一致。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述G12服务包括与权利要求3中所述的每一个特性配合使用的MC特性，用于传输与测量值相关的上下文信息，所述MC特性具备一个独有的、符合蓝牙标准的、通信双方协商的统一标识符UUID，以及包括一个特性值，并且可被相应的客户端特征配置描述符配置为指示或通知。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
在客户端和服务器通信双方的连接断开后，如果服务器上的一个或多个配套属性的属性值发生变化，则重连中的协议配置过程，可叠加ISO/IEEE 11073-20601的配置流程，或使用GATT定义的服务改变特性的特性指示来说明服务器端的配套属性发生了变化，客户端则进一步通过服务发现过程或带外过程重新查找服务器上的G12服务，并使用更新的属性值完成后续的数据交换过程；
在客户端和服务器通信双方的连接断开后，如果服务器上的配套属性未发生变化，则重连中可跳过服务发现过程或带外过程；
在客户端和服务器通信双方的数据交换过程中，如果服务器上的一个或多个配套属性的属性值发生变化，则服务器立即发送服务改变特性的特性指示，客户端则进一步通过服务发现过程或带外过程重新查找服务器上的G12服务，并使用更新的属性值完成后续的数据交换过程；
所述协议配置过程是指确保应用层有效运行所需的ATT及以下底层协议的必要参数的配置，包括ATT层属性参数、L2CAP信道参数或链路层连接参数。
7.根据权利要求1或权利要求3所述的方法，其特征在于，所述不同特性类型的特性值按照以下方式定义：
所述SNOV特性中的特性值为一个FLOAT类型的数据，所述FLOAT类型是一种符合ISO/IEEE 11073-20601标准的数据类型；所述SNOV特性用于传输单个的FLOAT类型测量值；
所述CSNOV特性中的特性值包括元素长度Length和一个数组，所述数组中每个元素为一个FLOAT类型的数据；所述CSNOV特性用于传输不同语义且相关联成组合的FLOAT类型测量值；
所述BNOV特性中的特性值为一个SFLOAT类型的数据，所述SFLOAT类型是一种符合ISO/IEEE 11073-20601标准的数据类型；所述BNOV特性可用于传输单个的SFLOAT类型测量值；
所述CBNOV特性中的特性值包括元素Length和一个数组，数组中每个元素为一个SFLOAT类型的数据；所述CBNOV特性可用于传输不同语义且相关联成组合的SFLOAT类型测量值；
所述CNOV特性中的特性值包括元素Length和一个数组，数组中每个元素由子元素MetricID、子元素State、子元素Unit_code和子元素E_value组成；所述CNOV特性可用于传输不同语义且相关联成组合的测量值，且每个测量值都由类型、测量状态、度量单位和测量数值组成；
所述RT-SA特性中的特性值为一个字节数组；所述RT-SA特性可用于传输一组语义相同的成组合的数据；
所述EOVSO特性中的特性值为一个标识符OID-TYPE，所述标识符OID-TYPE是一类ISO/IEEE 11073-20601标准已经定义的、2字节长度的代码；所述EOVSO特性可用于传输枚举类型测量对象对应的标识符；
所述EOVSBS特性中的特性值为一个32比特长度的位串；所述EOVSBS特性可用于传输一个长度为32比特的、位串类型的测量值；
所述EOVBBS特性中的特性值为一个16比特长度的位串；所述EOVBBS特性可用于传输一个长度为16比特的、位串类型的测量值；
所述EOVSS特性中的特性值为一个字符型字节数组；所述EOVSS特性可用于传输字符串类型的测量值；
所述EOV特性中的特性值包括元素Choice、元素Length和元素E_value；所述EOV特性可以传输不同枚举类型的测量值。
8.根据权利要求1或权利要求4所述的方法，其特征在于，所述配套属性的属性值按照以下方式定义：
所述TY属性值为特性表示的类型，数据结构由元素标识符分区NomenclaturePartition和元素标识符Term code IDs组成；
所述STY属性值为特性的附加信息，数据结构由元素Length和一个TY属性值列表构成；
所述LS属性值为以文本形式描述TY属性值的字符型字节数组；
所述MSpS属性值为一个描述测量值的可用性、周期性和类别的位串；
所述MStS属性值描述的是测量值的数值结构，由元素ms-strut和元素ms-comp-no组成；
所述MI属性值为对TY属性所表示类型的进一步具体细分，数据结构为标识符OID-Type；
所述MIL属性值的数据结构由元素Length和一个MI属性值列表构成；
所述MIP属性值为MI属性的上下文分区标识，数据结构为标识符分区NomenclaturePartition；
所述SHR属性值为特性所关联依赖的其他特性值的句柄；
所述SHRL属性值的数据结构由元素Length和一个SHR属性值列表构成；
所述AC属性值为一个描述测量值精确度的FLOAT类型数据；
所述UC属性值为一个描述测量值度量单位的标识符OID-Type；
所述ULS属性值为以文本形式描述UC属性值的字符型字节数组；
所述AOS属性值为一个描述当前阈值警告状态的位串；
所述CL属性值由描述测量上下限阈值范围的元素lower和元素upper组成；
所述AOTS属性值由元素lower-text和元素upper-text组成，以文本形式描述测量值的上、下限阈值超限警告；
所述MC95属性值由元素lower-bound和元素upper-bound组成，描述测量值的95％置信区间；
所述TNTS属性值为一个描述当前阈值通知的字符型字节数组；
所述CK属性值为一个描述当前的相关设备和设置的字节数组；
所述SP属性值为描述波形数据中采样点之间的时间间隔，数据结构为相对时间RelativeTime；
所述SRS属性值为描述波形值与实际测量值之间线性映射关系的算法参数，所述SRS属性值包括实际值范围和转换值范围，包括元素最小实际值lower-absolute-value、元素最大实际值upper-absolute-value、元素最小转换值lower-scale-value或元素最大转换值upper-scale-value；
所述SS属性值为波形的采样点特征信息，包括元素采样点数量array-size、元素采样点字节开销sample-size、元素采样点符号位significant-bits和元素波形特性SaFlags组成；
所述EOVP属性值为标识符型枚举测量值的上下文分区标识，数据结构为标识符分区Nomenclature Partition；
所述CMS属性值为一个描述简单比特型枚举测量值有效位的、32比特长度的位串；
所述SFS属性值为一个描述简单比特型枚举测量值位状态标志的、32比特长度的位串；
所述CMB属性值为一个描述基础比特型枚举测量值有效位的、16比特长度的位串；
所述SFB属性值为一个描述基础比特型枚举测量值位状态标志的、16比特长度的位串。
9.根据权利要求1或权利要求5所述的方法，其特征在于，所述MC特性中的特性值的结构包括Flag字段以及测量状态字段MeasurementStatus、测量活动周期字段MeasureActivePeriod、关联的事件ID字段Event-Context-Id、时间戳字段TimeStamp的一个或多个的组合；
所述Flag字段的值用于指示特性值的测量状态字段、测量活动周期字段、关联的事件ID字段、时间戳字段是否存在；并进一步指示时间戳字段的值是绝对时间戳Absolute-Time-Stamp、偏移时间戳Base-Offset-Time-Stamp、相对时间戳Relative-Time-Stamp或高精度相对时间戳HiRes-Time-Stamp中的一种；
所述MC特性的特性值中，除Flag字段外，各字段的语义与ISO/IEEE 11073-20601标准所定义的对应语义一致。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述健康数据在传输过程中，对在预设长度范围内的大数据包还包括以下步骤：
将健康数据分割成若干数据包；
并将数据包发送到客户端；
客户端接收数据包后将数据包合并为健康数据。
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