CN110855496B

CN110855496B - 一种基于sig mesh的ota升级方法

Info

Publication number: CN110855496B
Application number: CN201911135295.2A
Authority: CN
Inventors: 徐超; 张昭; 谢如昕
Original assignee: Shanghai Panchip Microelectronics Co ltd
Current assignee: Shanghai Panchip Microelectronics Co ltd
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2022-07-08
Anticipated expiration: 2039-11-19
Also published as: CN110855496A

Abstract

本发明公开了一种基于SIG MESH的OTA升级方法，涉及蓝牙MESH网络领域。升级系统包括OTA client和OTA server，OTA client和OTA server是一对多关系；升级方法包括以下步骤：步骤1、OTA client发起升级开始的同步命令；步骤2、OTA server收到同步命令后，判断自己是否需要升级，如果需要升级则切换到升级模式；步骤3、OTA client在发起同步命令后延时一段时间开始发送固件；步骤4、OTA server接收固件；步骤5、OTA server判断升级是否完成，如果完成，则向OTA client发送升级成功信息；如果出现丢包，则向OTA client申请差分重传；步骤6、所有OTA server升级完成后，结束升级过程。本发明相比于普通BLE OTA升级方式更加安全，相比SIG MESH实现OTA具有更大吞吐率，可以一对多同时升级。

Description

一种基于SIG MESH的OTA升级方法

技术领域

本发明涉及蓝牙MESH网络领域，特别涉及一种基于SIG MESH的OTA升级策略。

背景技术

目前，通过蓝牙网络的OTA升级是广泛的需求。然而，基于传统BLE OTA升级存在严重的安全性问题；而基于SIG MESH开发OTA升级标准没有制定出来；如果基于vendor model开发OTA升级，升级时间周期长；如果基于bearer层进行升级，升级是采用一对一策略，在升级大规模节点耗时周期长。

发明专利CN201910169479.4《用于对蓝牙Mesh网络中的节点进行OTA固件升级的方法》，公开了一种用于对蓝牙Mesh网络中的节点进行OTA固件升级的方法。但该发明存在以下问题：1、没有实现一对多节点同时升级的策略。2、传输固件没有采用mesh标准协议进行传输，而是采用类似WiFi协议，低功耗蓝牙协议传输，这样即增加了设备成本同时也降低方案的兼容性。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种既安全又耗时少同时兼容性高的OTA升级策略，尤其是需要升级的设备数量众多时，更是如此。。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是传统BLE OTA升级安全性差以及在大规模节点情况下SIG MESH的OTA升级耗时长的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于SIG MESH的OTA升级方法，本升级系统包括OTA client和OTA server，所述OTA client和所述OTA server是一对多关系；所述升级方法包括以下步骤：

步骤1、所述OTA client发起升级开始的同步命令发布到0xfffB地址；

步骤2、所述OTA server收到同步命令后，判断自己是否需要升级，如果需要升级则切换到升级模式；

步骤3、所述OTA client在发起所述同步命令后延时一段时间开始发送固件；

步骤4、需要升级的OTA server接收所述固件；

步骤5、所述OTA server判断升级是否完成，如果完成，则向所述OTA client发送升级成功信息；如果出现丢包，则向所述OTA client申请差分重传；

步骤6、所有OTA server升级完成后，结束升级过程。

优选地，所述OTA client为智能终端设备。

优选地，所述智能终端设备为天猫精灵、智能网关中的一种。

可选地，步骤2中，所述OTA server如果需要升级则通知所述OTA client。

可选地，步骤3中，所述一段时间为60毫秒。

进一步地，所述步骤3包括以下步骤：

步骤3.1、所述OTA client把固件分割成n个数据包，并为每个数据包分配index编号，所述index编号连续，所述OTA client把最小index编号的数据包作为起始数据包；

步骤3.2、所述OTA client向所述OTA server按照所述index编号周期性顺序发送所述数据包；

步骤3.3、所述OTA server对收到数据包的index编号进行判断，如果所述index编号不连续并且差值不超过设定值，则所述OTA server向所述OTA client发送重传请求；否则记录收到的数据，不触发重传策略；

步骤3.4、所述OTA client进行重传；

步骤3.5、完成发送和接收。

优选地，所述步骤3.4包括：

步骤3.4.1、所述OTA client在每个发送周期后检查是否有重传请求；

步骤3.4.2、如果有所述重传请求，则把最小index编号对应的数据包作为重传起始数据包开始重传；

步骤3.4.3、如果没有所述重传请求，且所述n个数据包没发送完，则继续发送剩余数据包。

进一步地，所述步骤5中所述差分重传包括以下步骤：

步骤5.1、所述OTA server向所述OTA client发送需要重传的index编号列表；

步骤5.2、所述OTA client将接收到的所述列表合并；

步骤5.3、所述OTA client发送所述列表包含的数据包；

步骤5.4、所述OTA server接收步骤5.3中所述的数据包，完成后向client发送升级成功消息；

步骤5.5、所述OTA client检查是否所有所述OTA server都升级成功，如果否，则重复步骤5.1至5.5，如果是，则跳转所述步骤6。

进一步地，在所述步骤1中的所述同步命令包含升级固件的版本信息，并重复发送多次以避免空中丢包和碰撞。

进一步地，在所述步骤3.2中，发送周期根据网络的布局进行设定。

进一步地，在所述步骤5.3中，所述OTA client是向整个网络发送所述数据包，可以重复发多次。

进一步地，在所述SIG MESH的网路层以上开发一个OTA layer,其PDU格式如表1所示：

表1

进一步地，所述OTA layer兼容标准的SIG MESH。

可选地，兼容方法是：判断DST的值，如果等于0xFFFB，则表示是OTA address，协议从network layer转换到OTA layer层，否则协议从所述network layer转换到transportlayer。发送时OTA data采用network加密，接受时采用network解密，网路层流程采用所述标准的SIG MESH策略。

本发明的有益效果在于，相比于普通BLE OTA升级方式更加安全，相比SIG MESH实现OTA具有更大吞吐率，可以一对多同时升级。尤其在升级大规模节点时，其安全快速的优势很明显。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的示例性实施例的发起升级示意图；

图2是本发明的示例性实施例的通知升级示意图；

图3是本发明的示例性实施例的OTA server接收数据包和重传触发；

图4是本发明的示例性实施例的OTA client重传流程图；

图5是本发明的示例性实施例的结束差分重传流程图；

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

发明人充分利用标准的SIG MESH已经具备的完整安全策略，针对大规模网络设备升级，采用一对多同步并行升级的方式，极大缩短了升级时间，一跳以内多个设备完成升级的时间几乎和1个节点升级的时间相同。

本发明的一个较佳实施例，升级系统包括一个OTA client和三个OTA server，OTAclient为智能终端设备，可以是天猫精灵、智能网关中的一种，升级方法包括以下步骤：

步骤1、所述OTA client发布升级开始的同步命令到0xfffB地址，为避免丢包和碰撞，重复发送多次，所述同步命令包含升级固件的版本信息，如图1所示；

步骤2、所述OTA server收到同步命令后，判断自己是否需要升级，如果需要升级则切换到升级模式，如图2所示，根据网络情况，选择通知OTA client，当网络非常庞大的时候可以不通知，OTA client设备记录所有带升级设备；

步骤3、所述OTA client在发起所述同步命令后延时一段时间(可以设置为1秒)开始发送固件；

步骤4、需要升级的OTA server接收所述固件；

步骤6、所有OTA server升级完成后，结束升级过程。

发明人细化步骤3，包括以下步骤：

步骤3.2、所述OTA client向所述OTA server按照所述index编号按周期(周期大小根据需要可进行调整)顺序发送所述数据包；

步骤3.3、所述OTA server接收数据包和重传触发；

步骤3.4、所述OTA client进行重传；

步骤3.5、完成发送和接收。

发明人为了避免个别不正常的OTA server无限地发起重传请求，如果收到数据包的index编号不连续，但是差值超过10时，不触发重传机制。

如图3所示，发明人进一步细化步骤3.3包括：

步骤3.3.1、所述OTA server对收到数据包的index A编号与上一次接收的数据B编号做差值记作d1；

步骤3.3.2、上述差值d1若大于1同时小于10，所述OTA server向OTA client发送重传请求，重传请求的index为B+1。否则进入下面3.3.3流程。

步骤3.3.3、上述差值d1若大于10，则把丢失B+1，B+2、B+n、....、A-1数据包的index记录到指定的flash中。否则进入下面3.3.4流程。

步骤3.3.4、上述差值d1若小于1则忽略本次接收，否则更新index B的值为A的值，同时存储本次的数据包的内容到flash中。

如图4所示，发明人进一步细化步骤3.4包括：

步骤3.4.1、所述OTA client准备发送数据包index A；

步骤3.4.2、所述OTA client延时60ms；

步骤3.4.3、所述OTA client检查是否有所述重传请求；

步骤3.4.4、如果有所述重传请求，则更新index A为请求重传的最小编号并跳转到步骤3.4.1，举例说明，比如收到OTA server A重传index为10，OTA serverB重传index11，OTA serverC重传index 8，那么OTA client将会从index 8进行重发，继续步骤3.4.1再次检查是否有所述重传请求。

步骤3.4.5、如果没有所述重传请求，发送上述过程index对应的数据包index A。

如图5所示，在网络异常或者OTA server自身原因出现严重丢包的情况下，发明人细化步骤5中的差分重传，包括以下步骤：

步骤5.1、所有OTA server检查自己OTA数据包是否接收完全；如果接收完全，则进入5.4步骤，否则进入5.2步骤；

步骤5.2、对于接收不完全的OTA server向OTA client发送需要重传的index编号列表，比如OTA server A丢失了{16、18、19、20、21、22、23、24}，OTA server B丢失{26、28、29、30、31、32、33、34}，为防止消息丢失，可以发送多次，然后进入5.3步骤；

步骤5.3、进入OTA的接收模式；

步骤5.4、向所述OTA client发送OTA升级成功的消息；

步骤5.5、所述OTA client接收所述列表；

步骤5.6、所述OTA client合并所述列表，即得到{16、18、19、20、21、22、23、24、26、28、29、30、31、32、33、34}；

步骤5.7、所述OTA client发送列表{16、18、19、20、21、22、23、24、26、28、29、30、31、32、33、34}对应的数据包；

步骤5.8、所述OTA server跳转到5.1步骤；

步骤5.9、OTA client检查是否所有OTA server都升级成功，如果否，则重复步骤5.1至5.8，如果是，则完成升级流程。

另外，发明人针对vendor model开发OTA，针对每一包数据的实际OTA payload非常少的问题，在网路层以上的数据开发一个OTA layer，这样可以把OTA payload从原先8字节(11字节unsegmented max，3字节opcode)，提升到20个字节。为了兼容标准的SIG MESH，OTA layer判断DST字段值，如果是0xFFFB表示OTA address，那么协议将从network layer转换到OTA layer层，否则协议将从network layer转换到transport layer。发送的时候OTA data采用network加密，接收则采用network解密，网路层流程采用标准的sig mesh策略。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种基于SIG MESH的OTA升级方法，其特征在于，升级系统包括OTA client和OTAserver，所述OTA client和所述OTA server是一对多关系；所述升级方法包括以下步骤：

步骤4、需要升级OTA server接收所述固件；

步骤6、所有OTA server升级完成后，结束升级过程；

其中，所述步骤3包括以下步骤：

步骤3.2、所述OTA client向所述OTA server按照所述index编号按周期顺序发送所述数据包；

步骤3.3、所述OTA server对收到数据包的index编号进行判断，如果所述index编号不连续并且差值不超过设定值m，则所述OTA server向所述OTA client发送重传请求；否则记录收到的数据，不触发重传策略；

步骤3.4、所述OTA client进行重传；

步骤3.5、完成发送和接收；

其中，所述步骤3.3包括以下步骤：

步骤3.3.1、所述OTA server对收到数据包的index A编号与上一次接收的数据包的index B编号做差值记作d1；

步骤3.3.2、所述差值d1若大于1同时小于m，所述OTA server向OTA client发送重传请求，重传请求的所述index编号为B+1，否则进入下面3.3.3流程；

步骤3.3.3、所述差值d1若大于m，则把丢失B+1，B+2、B+n、....、A-1数据包的所述index记录到指定的flash中，否则进入下面3.3.4流程；

步骤3.3.4、所述差值d1若小于1则忽略本次接收，所述差值d1若等于1则更新所述index B的值为index A的值，同时存储本次的数据包的内容到flash中。

2.如权利要求1所述的基于SIG MESH的OTA升级方法，其特征在于，所述步骤3.3中，所述设定值m为整数10。

3.如权利要求1所述的基于SIG MESH的OTA升级方法，其特征在于，所述步骤3.4包括：

4.如权利要求1所述的基于SIG MESH的OTA升级方法，其特征在于，所述步骤5中的所述差分重传包括以下步骤：

步骤5.2、所述OTA client将接收到的所述列表合并；

步骤5.3、所述OTA client发送所述列表包含的数据包；

5.如权利要求1至4任一所述的基于SIG MESH的OTA升级方法，其特征在于，所述OTAclient为智能终端设备。

6.如权利要求5所述的基于SIG MESH的OTA升级方法，其特征在于，所述智能终端设备为天猫精灵、智能网关中的一种。

7.如权利要求1至4任一所述的基于SIG MESH的OTA升级方法，其特征在于，所述步骤2中，所述OTA server如果需要升级则通知所述OTA client。

8.如权利要求1至4任一所述的基于SIG MESH的OTA升级方法，其特征在于，所述步骤1中的所述同步命令包含升级固件的版本信息，并重复发送多次。

9.如权利要求4所述的基于SIG MESH的OTA升级方法，其特征在于，所述步骤5.3中，所述OTA client是向整个网络发送所述数据包，可以重复发多次。

10.如权利要求9所述的基于SIG MESH的OTA升级方法，其特征在于，所述SIG MESH的网路层以上开发一个OTA layer。