一种低功耗蓝牙Mesh网络实现方法技术

本发明专利技术提供了一种低功耗蓝牙Mesh网络实现方法，让网络内所有节点都可进入低功耗状态；并在有任何网络节点需要进行数据传输时，则提供一种唤醒机制，将整个网络内所有节点唤醒，然后进行数据通信；当通信过程结束后，所有节点可自动进入低功耗状态；网络节点采用的唤醒和通信的所有消息数据均符合蓝牙Mesh标准规范，因此能够跟其他蓝牙Mesh标准网络实现互联互通。

A low power Bluetooth mesh network implementation method

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗蓝牙Mesh网络实现方法
本专利技术涉及网络通信
，尤其涉及一种低功耗蓝牙Mesh网络实现方法
技术介绍
蓝牙技术诞生以来，一直都是用于点对点通信，已广泛用于蓝牙耳机、音箱、智能手机、平板电脑、穿戴式装置、无线遥控装置等等。但是随着物联网的蓬勃兴起，点对点通信已经不能满足大量设备彼此之间的物物相连需求。因此蓝牙技术联盟SIG在2017年7月19日正式推出了蓝牙Mesh规范，意味着蓝牙技术开始全面支持Mesh网状网络。全新的蓝牙Mesh功能提供设备间多对多传输，并特别提高构建大范围网络覆盖的通信能力，适用于楼宇自动化、无线传感器网络等需要让数以万计个设备在可靠、安全的环境下传输的物联网解决方案。蓝牙Mesh网络运行于蓝牙4.0规范当中的低功耗蓝牙(BLE)之上，并且与蓝牙4.0及以上版本前向兼容，主要原理是利用了BLE技术规范当中的扫描/广播机制来实现接收消息/转发消息，进而实现多个设备之间的通信。单纯采用该机制会要求整个Mesh网络所有的通信节点都处于工作状态，以保证数据传输的及时可靠，但却没办法完全发挥BLE的低功耗特性。因此在蓝牙Mesh网络规范当中，把网络节点分为了多个类型，包括中继节点、代理节点、朋友节点、低功耗节点等。其中只有低功耗节点真正利用了BLE的低功耗特性，通过减少射频收发机开启的占空比来达到低功耗的目的，也就是说这一类节点只有在需要进行消息收发的时候才会打开射频收发器，其他时间都处于休眠状态。显然，低功耗节点在休眠的时候是无法接收信息的，因此在蓝牙Mesh网络中还有一类节点是专门为低功耗节点服务的，称为朋友节点。朋友节点用于暂存发往低功耗节点的信息，低功耗节点退出休眠模式之后，再从朋友节点取回相关信息，确保不会漏收信息。由上可知，当前的蓝牙Mesh网络标准规范无法适用于所有节点都有低功耗需求的应用场景。假如一个实际的Mesh网络应用场景中，所有设备有低功耗要求，则这些设备除了需要采用低功耗节点方式，还需要为每个设备配备额外的朋友节点装置。显然在这种应用场景下，整个网络的实现和部署成本都会大幅增加。
技术实现思路
为了降低蓝牙Mesh网络的整体功耗并减少应用限制，本专利技术提出了一种低功耗蓝牙Mesh网络实现方法，可实现整个Mesh网络所有节点都进入低功耗模式，同时可与标准蓝牙Mesh规范完全兼容，具有更好的通用性，适合更多的低功耗应用场景。本专利技术提供了一种低功耗蓝牙Mesh网络实现方法，其中该网络包括多个节点，其特征在于，所述方法包括：在蓝牙Mesh网络标准基础上增加了睡眠状态和唤醒机制；其中，所述网络具有睡眠状态和活动状态，所述网络平时处于所述睡眠状态，需要进行数据通信时先唤醒，然后进入活动状态，在活动状态下采用蓝牙Mesh网络标准方式进行通信，通信完成后再次回到所述睡眠状态；其中，所述网络内的所有节点具有四种工作状态：低功耗状态、唤醒状态、空闲状态和活动状态；在所述低功耗状态下，节点大部分时间进入休眠，一小部分时间进行唤醒消息的监听；唤醒状态下，节点持续对外广播唤醒消息；在空闲状态下，节点监听网络通信消息；在活动状态下，节点进行网络通信消息的接收和发送；其中，所述节点的四种工作状态之间的转换方式为：平时处于低功耗状态，需要主动发送通信消息时或监听到所述唤醒消息后自动进入到唤醒状态；处于唤醒状态时会维持一段时间，之后自动进入空闲状态；在空闲状态下若有需要收发消息则进入活动状态；活动状态下节点对通信消息进行收发，完成收发之后回到空闲状态；空闲状态维持一段时间后自动进入低功耗状态；其中，所述网络在睡眠状态下，所有节点处于低功耗状态；其中，所述网络的唤醒机制为：一节点先进入唤醒状态，唤醒临近的节点，临近节点被唤醒后也进入唤醒状态，进一步唤醒周边更多的节点，直到所有节点都被唤醒。在一个实施例中，所述节点在低功耗状态下休眠和监听两个阶段的时间可通过软件配置。在一个实施例中，所述节点在低功耗状态下休眠阶段关闭所述节点的无线收发器，并在监听阶段打开所述无线收发器。在一个实施例中，所述节点在唤醒状态下关闭所述节点的无线收发器的接受模块，仅打开发送模块。在一个实施例中，所述节点在唤醒状态下发送的唤醒消息采用当前网络密钥进行加密。在一个实施例中，所述节点在低功耗状态下，收到当前网络内的任何有效数据包也可以被唤醒，并直接进入活动状态。在一个实施例中，所述节点发送的标准通讯数据包可唤醒处于低功耗状态的节点。在一个实施例中，所述节点在低功耗状态下处于监听阶段的同时还对外发送可连接广播。在一个实施例中，所述节点在空闲状态下的同时还对外发送可连接广播。在一个实施例中，所述节点从唤醒状态到活动状态之间持续的时间可以通过软件设置。在一个实施例中，所述节点从空闲状态切换到低功耗状态之间持续的时间可以通过软件设置。本专利技术在蓝牙Mesh网络标准通信方式基础上提供了一种网络睡眠和唤醒机制，适用于通信任务并不频繁，但是设备节点较多，覆盖范围大，并且有低功耗需求的应用。此外，本专利技术的低功耗唤醒机制实现简便，不需要设计复杂的同步机制，可与蓝牙标准Mesh网络完全兼容，有效扩展了蓝牙标准Mesh网络的应用范围。附图说明本专利技术的以上
技术实现思路
以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的专利技术的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。图1示出根据本专利技术一实施例的网络结构示意图；图2示出根据本专利技术一实施例的网络状态转换示意图；图3示出根据本专利技术一实施例的网络节点工作状态转换示意图；图4示出根据本专利技术一实施例的网络通信控制流程图。具体实施方式以下在具体实施方式中详细叙述本专利技术的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本专利技术的
技术实现思路
并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本专利技术相关的目的及优点。蓝牙标准Mesh规范当中定义了多种类型的节点，其中只有低功耗节点才能保持低功耗工作状态，其他诸如中继节点、代理节点、朋友节点等等都无法进入低功耗状态，始终保持工作，整体网络的平均功耗很高，应用上受到不小的限制。本专利技术提出的一种低功耗蓝牙Mesh网络实现方法，让网络内所有节点都可进入低功耗状态；并在有任何网络节点需要进行数据传输时，则提供一种唤醒机制，将整个网络内所有节点唤醒，然后进行数据通信；当通信过程结束后，所有节点可自动进入低功耗状态；网络节点采用的唤醒和通信的所有消息数据均符合蓝牙Mesh标准规范，因此能够跟其他蓝牙Mesh标准网络实现互联互通。作为示例，本专利技术的一个应用场景是一栋大楼内的节能灯组网解决方案，如图1所示。该系统由一个中控设备S101以及多个节能灯设备S102组成，所有设备组成一个网络，每个设备都作为网络中的一个节点。中控设备S101需要对所有节能灯设备S102都可单独或整体进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低功耗蓝牙Mesh网络实现方法，其中该网络包括多个节点，其特征在于，所述方法包括：/n在蓝牙Mesh网络标准基础上增加了所述睡眠状态和所述唤醒机制；/n其中，所述网络具有睡眠状态和活动状态，所述网络平时处于所述睡眠状态，需要进行数据通信时先唤醒，然后进入活动状态，在活动状态下采用蓝牙Mesh网络标准方式进行通信，通信完成后再次回到所述睡眠状态；/n其中，所述网络内的所有节点具有四种工作状态：低功耗状态、唤醒状态、空闲状态和活动状态；在所述低功耗状态下，节点大部分时间进入休眠，一小部分时间进行唤醒消息的监听；唤醒状态下，节点持续对外广播唤醒消息；在空闲状态下，节点监听网络消息；在活动状态下，节点进行通信消息的接收和发送；/n其中，所述节点的四种工作状态之间的转换方式为：平时处于低功耗状态，需要主动发送通信消息时或监听到所述唤醒消息后自动进入到唤醒状态；处于唤醒状态时会维持一段时间，之后自动进入空闲状态；在空闲状态下若有需要收发通信消息则进入活动状态；活动状态下节点对通信消息进行收发，完成收发之后回到空闲状态；空闲状态维持一段时间后自动进入低功耗状态；/n其中，所述网络在睡眠状态下，所有节点处于低功耗状态；/n其中，所述网络的唤醒机制为：一节点先进入唤醒状态，唤醒临近的节点，临近节点被唤醒后也进入唤醒状态，进一步唤醒周边更多的节点，直到所有节点都被唤醒。/n...

【技术特征摘要】
1.一种低功耗蓝牙Mesh网络实现方法，其中该网络包括多个节点，其特征在于，所述方法包括：
在蓝牙Mesh网络标准基础上增加了所述睡眠状态和所述唤醒机制；
其中，所述网络具有睡眠状态和活动状态，所述网络平时处于所述睡眠状态，需要进行数据通信时先唤醒，然后进入活动状态，在活动状态下采用蓝牙Mesh网络标准方式进行通信，通信完成后再次回到所述睡眠状态；
其中，所述网络内的所有节点具有四种工作状态：低功耗状态、唤醒状态、空闲状态和活动状态；在所述低功耗状态下，节点大部分时间进入休眠，一小部分时间进行唤醒消息的监听；唤醒状态下，节点持续对外广播唤醒消息；在空闲状态下，节点监听网络消息；在活动状态下，节点进行通信消息的接收和发送；
其中，所述节点的四种工作状态之间的转换方式为：平时处于低功耗状态，需要主动发送通信消息时或监听到所述唤醒消息后自动进入到唤醒状态；处于唤醒状态时会维持一段时间，之后自动进入空闲状态；在空闲状态下若有需要收发通信消息则进入活动状态；活动状态下节点对通信消息进行收发，完成收发之后回到空闲状态；空闲状态维持一段时间后自动进入低功耗状态；
其中，所述网络在睡眠状态下，所有节点处于低功耗状态；
其中，所述网络的唤醒机制为：一节点先进入唤醒状态，唤醒临近的节点，临近节点被唤醒后也进入唤醒状态，进一步唤醒周边更多的节点，直到所有节点都被唤醒。


2.如权利要求1所述的低功耗蓝牙Mesh网络实现方法，其特征在于，所述节点在低功耗状态下休眠和监听两个阶段的时间可通过软件配置。


3.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钦，龚静，
申请(专利权)人：中颖电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31