CN111010324A - 一种基于ble mesh网络协议的家电设备自组网方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于BLE MESH网络协议的家电设备自组网方法和系统。所述方法和系统在嵌入低功耗蓝牙通信模块的家电设备和网关之间自组网建立BLE MESH自组网络，当控制端和所述家电设备之间能够直接通信时，所述控制端接入所述BLE MESH自组网络，并通过网络对家电设备进行控制；当所述控制端和家电设备之间不能直接通信时，控制端通过和网关进行数据传输以实现对所述家电设备的控制。所述方法和系统针对智慧家居提出的蓝牙mesh组网系统具有传输延迟小，节点功耗低，成本低等特点，而且蓝牙mesh具有独有的多跳技术与自组网技术，以及智能家居设备及网关的芯片中内置非公开加密算法的IP，数据均采用非公开加密算法进行加密，对智慧家居的安全性提供了足够的保障。

Description

一种基于BLE MESH网络协议的家电设备自组网方法和系统
技术领域
本发明涉及网络拓扑搭建领域,并且更具体地，涉及一种基于BLE MESH网络协议的家电设备自组网方法和系统。
背景技术
智能家居(smart home,home automation)是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。智能家电中核心的一点就是通过物联网将家中的各种设备连接到一起，提供家电控制，其和传统的普通家居相比，不仅具有传统的居住功能，还兼备信息交互功能。随着集成技术、通信技术、互操作能力和布线标准的不断发展，智能家居网络也不断发展。但是现有家电设备组网技术中，存在数据传输安全性低、功耗高、接入设备节点数量有限等问题。
发明内容
为了解决现有家电设备组网技术数据传输安全性低、功耗高、接入设备节点数量有限等技术问题，本发明提供一种基于BLE MESH网络协议的家电设备自组网方法，所述方法包括：
在嵌入低功耗蓝牙通信模块的家电设备和网关之间自组网，建立BLE MESH自组网络；
当控制端和所述家电设备之间能够直接通信时，所述控制端接入所述BLE MESH自组网络，所述控制端通过BLE MESH自组网络采集家电设备的信息，并将控制指令发送至家电设备以实现对所述家电设备的控制，其中，所述控制端是指对家电设备进行指令控制的终端电子设备；
当所述控制端和家电设备之间不能直接通信时，网关通过BLE MESH自组网络采集家电设备的信息，通过无线网络远程传输到云服务器后，由云服务器发送到控制端，以及控制端将控制指令发送至云服务器，网关通过无线网络从云服务器接收控制指令，并通过BLEMESH自组网络将所述控制指令发送至家电设备以实现对所述家电设备的控制。
进一步地，所述方法在嵌入低功耗蓝牙通信模块的家电设备和网关之间自组网，建立BLE MESH自组网络之前还包括根据无线通信协议和低功耗蓝牙的通信协议，设置控制端和家电设备能解析的组网通信报文。
进一步地，所述BLE MESH自组网络中的家电设备、网关和控制端之间传输数据时，采用非公开加密算法对传输的数据进行加密。
进一步地，所述控制端通过BLE MESH自组网络将所述控制指令发送至家电设备以实现对所述家电设备的控制是指在所述BLE MESH自组网络中，将控制端作为中继节点，家电设备和网关作为普通节点，当中继节点将所述控制指令进行广播时，普通节点中的任意一个接收所述控制指令后，可转发所述控制指令到所有剩余普通节点。
进一步地，所述控制端通过BLE MESH自组网络将所述控制指令发送至家电设备以实现对所述家电设备的控制是指控制端使用组别和组内序号相结合的方式作为家电设备的组内地址,每个家电设备可以具备多个不同的组内地址以存在于多个不同的小组中，控制端的控制指令可对小组进行控制，也可对小组中的一个或多个设备进行控制。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种基于BLE MESH网络协议的家电设备自组网系统，所述系统包括：
若干个家电设备和网关，其用于自组网，建立BLE MESH自组网络，其中，所述家电设备和网关嵌入低功耗蓝牙通信模块；
控制端，其用于当其和所述家电设备之间能够直接通信时，接入所述BLE MESH自组网络，并通过BLE MESH自组网络采集家电设备信息，并将控制指令发送至家电设备以实现对所述家电设备的控制；以及当其和家电设备之间不能直接通信时，其通过网关采集家电设备信息，并将控制指令发送至网关；
网关，其用于通过BLE MESH自组网络采集家电设备的信息，通过无线网络远程传输到云服务器，以及通过无线网络从云服务器接收控制端发送控制指令，并通过BLE MESH自组网络将所述控制指令发送至家电设备；
云服务器，其用于接收网关传输的家电设备的信息，以及向网关传输控制端发送的控制指令。
进一步地，所述控制端是指对家电设备进行指令控制的终端电子设备，其包括智能手机、平板和台式电脑。
进一步地，所述系统还包括报文设置单元，其用于根据无线通信协议和低功耗蓝牙的通信协议，设置控制端和家电设备能解析的组网通信报文。
进一步地，所述家电设备和网关嵌入的低功耗蓝牙通信模块中内置非公开加密算法的IP。
进一步地，所述控制端还用于在所述BLE MESH自组网络中，将控制端作为中继节点，家电设备和网关作为普通节点，当中继节点将所述控制指令进行广播时，普通节点中的任意一个接收所述控制指令后，可转发所述控制指令到所有剩余普通节点。
进一步地，所述控制端还用于使用组别和组内序号相结合的方式作为家电设备的组内地址,每个家电设备可以具备多个不同的组内地址以存在于多个不同的小组中，控制端的控制指令可对小组进行控制，也可对小组中的一个或多个设备进行控制。
本发明技术方案提供的基于BLE MESH网络协议的家电设备自组网方法和系统在嵌入低功耗蓝牙通信模块的家电设备和网关之间自组网，建立BLE MESH自组网络，当控制端和所述家电设备之间能够直接通信时，所述控制端接入所述BLE MESH自组网络，并通过BLE MESH自组网络对所述家电设备进行控制；当所述控制端和家电设备之间不能直接通信时，控制端通过和网关进行数据传输以实现对所述家电设备的控制。所述方法和系统针对智慧家居提出的蓝牙mesh组网系统具有传输延迟小，节点功耗低，成本低等特点，而且蓝牙mesh是基于强制性安全密钥构建的网络拓扑结构，具有独有的多跳技术与自组网技术，以及智能家居设备及网关的芯片中内置非公开加密算法的I P，所有数据均采用非公开加密算法进行加密，对智慧家居的安全性提供了足够的保障。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施方式的基于BLE MESH网络协议的家电设备自组网方法的流程图；
图2为根据本发明优选实施方式的基于BLE MESH网络协议的家电设备自组网系统的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明优选实施方式的基于BLE MESH网络协议的家电设备自组网方法的流程图。如图1所示，本优选实施方式所述的基于BLE MESH网络协议的家电设备自组网方法从步骤101开始。
在步骤101，根据无线通信协议和低功耗蓝牙的通信协议，设置控制端和家电设备能解析的组网通信报文。
在步骤102，在嵌入低功耗蓝牙通信模块的家电设备和网关之间自组网，建立BLEMESH自组网络；
在步骤103，当控制端和所述家电设备之间能够直接通信时，所述控制端接入所述BLE MESH自组网络，所述控制端通过BLE MESH自组网络采集家电设备的信息，并将控制指令发送至家电设备以实现对所述家电设备的控制，其中，所述控制端是指对家电设备进行指令控制的终端电子设备；
在步骤104，当所述控制端和家电设备之间不能直接通信时，网关通过BLE MESH自组网络采集家电设备的信息，通过无线网络远程传输到云服务器后，由云服务器发送到控制端，以及控制端将控制指令发送至云服务器，网关通过无线网络从云服务器接收控制指令，并通过BLE MESH自组网络将所述控制指令发送至家电设备以实现对所述家电设备的控制。
本优选实施方式所述的基于BLE MESH网络协议的家电设备自组网方法可以免去用户需要在所有待组网设备附近逐一组网的不便,借助于广播中继功能,用户可以方便的完成网络的组建,且实现网络的自我管理与自我维护。
优选地，所述BLE MESH自组网络中的家电设备、网关和控制端之间传输数据时，采用非公开加密算法对传输的数据进行加密。
优选地，所述控制端通过BLE MESH自组网络将所述控制指令发送至家电设备以实现对所述家电设备的控制是指在所述BLE MESH自组网络中，将控制端作为中继节点，家电设备和网关作为普通节点，当中继节点将所述控制指令进行广播时，普通节点中的任意一个接收所述控制指令后，可转发所述控制指令到所有剩余普通节点。
智慧家电信息源点只需要广播，就能在Mesh网络中传播信息。然后，网络中的其它节点接收并转发该消息到所有剩余节点，通过这种方式扩展的Mesh网络的范围远远超出了单个蓝牙线路。蓝牙Mesh组网方式为智能家居打造低成本、高安全性高的稳定系统。
优选地，所述控制端通过BLE MESH自组网络将所述控制指令发送至家电设备以实现对所述家电设备的控制是指控制端使用组别和组内序号相结合的方式作为家电设备的组内地址,每个家电设备可以具备多个不同的组内地址以存在于多个不同的小组中，控制端的控制指令可对小组进行控制，也可对小组中的一个或多个设备进行控制。
图2为根据本发明优选实施方式的基于BLE MESH网络协议的家电设备自组网系统的结构示意图。如图2所示，本优选实施方式所述的基于BLE MESH网络协议的家电设备自组网系统200包括：
报文设置单元201，其用于根据无线通信协议和低功耗蓝牙的通信协议，设置控制端和家电设备能解析的组网通信报文。
若干个家电设备202和网关203，其用于自组网，建立BLE MESH自组网络，其中，所述家电设备和网关嵌入低功耗蓝牙通信模块；
网关203，其用于通过BLE MESH自组网络采集家电设备的信息，通过无线网络远程传输到云服务器，以及通过无线网络从云服务器接收控制端发送控制指令，并通过BLEMESH自组网络将所述控制指令发送至家电设备；
控制端204，其用于当其和所述家电设备之间能够直接通信时，接入所述BLE MESH自组网络，并通过BLE MESH自组网络采集家电设备信息，并将控制指令发送至家电设备以实现对所述家电设备的控制；以及当其和家电设备之间不能直接通信时，其通过网关采集家电设备信息，并将控制指令发送至网关；
云服务器205，其用于接收网关传输的家电设备的信息，以及向网关传输控制端发送的控制指令。
优选地，所述控制端是指对家电设备进行指令控制的终端电子设备，其包括智能手机、平板和台式电脑。
优选地，所述家电设备和网关嵌入的低功耗蓝牙通信模块中内置非公开加密算法的IP。
优选地，所述控制端还用于在所述BLE MESH自组网络中，将控制端作为中继节点，家电设备和网关作为普通节点，当中继节点将所述控制指令进行广播时，普通节点中的任意一个接收所述控制指令后，可转发所述控制指令到所有剩余普通节点。
优选地，所述控制端还用于使用组别和组内序号相结合的方式作为家电设备的组内地址,每个家电设备可以具备多个不同的组内地址以存在于多个不同的小组中，控制端的控制指令可对小组进行控制，也可对小组中的一个或多个设备进行控制。
本发明所述基于BLE MESH网络协议的家电设备自组网系统对家电设备组网并进行控制的步骤与本发明所述基于BLE MESH网络协议的家电设备自组网方法采取的步骤相同，并且达到的技术效果也相同，此处不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (11)

1.一种基于BLE MESH网络协议的家电设备自组网方法，其特征在于，所述方法包括：
在嵌入低功耗蓝牙通信模块的家电设备和网关之间自组网，建立BLE MESH自组网络；
当控制端和所述家电设备之间能够直接通信时，所述控制端接入所述BLE MESH自组网络，所述控制端通过BLE MESH自组网络采集家电设备的信息，并将控制指令发送至家电设备以实现对所述家电设备的控制，其中，所述控制端是指对家电设备进行指令控制的终端电子设备；
当所述控制端和家电设备之间不能直接通信时，网关通过BLE MESH自组网络采集家电设备的信息，通过无线网络远程传输到云服务器后，由云服务器发送到控制端，以及控制端将控制指令发送至云服务器，网关通过无线网络从云服务器接收控制指令，并通过BLEMESH自组网络将所述控制指令发送至家电设备以实现对所述家电设备的控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在嵌入低功耗蓝牙通信模块的家电设备和网关之间自组网，建立BLE MESH自组网络之前还包括根据无线通信协议和低功耗蓝牙的通信协议，设置控制端和家电设备能解析的组网通信报文。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述BLE MESH自组网络中的家电设备、网关和控制端之间传输数据时，采用非公开加密算法对传输的数据进行加密。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制端通过BLE MESH自组网络将所述控制指令发送至家电设备以实现对所述家电设备的控制是指在所述BLE MESH自组网络中，将控制端作为中继节点，家电设备和网关作为普通节点，当中继节点将所述控制指令进行广播时，普通节点中的任意一个接收所述控制指令后，可转发所述控制指令到所有剩余普通节点。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制端通过BLE MESH自组网络将所述控制指令发送至家电设备以实现对所述家电设备的控制是指控制端使用组别和组内序号相结合的方式作为家电设备的组内地址,每个家电设备可以具备多个不同的组内地址以存在于多个不同的小组中，控制端的控制指令可对小组进行控制，也可对小组中的一个或多个设备进行控制。
6.一种基于BLE MESH网络协议的家电设备自组网系统，其特征在于，所述系统包括：
若干个家电设备和网关，其用于自组网，建立BLE MESH自组网络，其中，所述家电设备和网关嵌入低功耗蓝牙通信模块；
控制端，其用于当其和所述家电设备之间能够直接通信时，接入所述BLE MESH自组网络，并通过BLE MESH自组网络采集家电设备信息，并将控制指令发送至家电设备以实现对所述家电设备的控制；以及当其和家电设备之间不能直接通信时，其通过网关采集家电设备信息，并将控制指令发送至网关；
网关，其用于通过BLE MESH自组网络采集家电设备的信息，通过无线网络远程传输到云服务器，以及通过无线网络从云服务器接收控制端发送控制指令，并通过BLE MESH自组网络将所述控制指令发送至家电设备；
云服务器，其用于接收网关传输的家电设备的信息，以及向网关传输控制端发送的控制指令。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制端是指对家电设备进行指令控制的终端电子设备，其包括智能手机、平板和台式电脑。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括报文设置单元，其用于根据无线通信协议和低功耗蓝牙的通信协议，设置控制端和家电设备能解析的组网通信报文。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述家电设备和网关嵌入的低功耗蓝牙通信模块中内置非公开加密算法的IP。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制端还用于在所述BLE MESH自组网络中，将控制端作为中继节点，家电设备和网关作为普通节点，当中继节点将所述控制指令进行广播时，普通节点中的任意一个接收所述控制指令后，可转发所述控制指令到所有剩余普通节点。
11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制端还用于使用组别和组内序号相结合的方式作为家电设备的组内地址,每个家电设备可以具备多个不同的组内地址以存在于多个不同的小组中，控制端的控制指令可对小组进行控制，也可对小组中的一个或多个设备进行控制。
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