CN112751937A - 分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***及实现方法 - Google Patents

分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***及实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***，包括一主网关、多个子网关和服务器，所述主网关和多个子网关均通信连接，所述主网关通过网络与所述服务器通信连接；所述主网关和多个子网关均启用MQTT代理；所述子网关定时发送心跳报文向所述主网关上报信息，所述主网关监听所述心跳报文；所述子网关上报搜索到的蓝牙Mesh设备信息给所述主网关，所述主网关根据所述蓝牙Mesh设备的信号强度指定所述蓝牙Mesh设备接入的子网关。此外还提供了分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***的实现方法。本发明提供的分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***及实现方法，不仅提高蓝牙Mesh网络的覆盖能力，同时实现提供信号最优的蓝牙Mesh设备接入。

Description

分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***及实现方法
技术领域
本发明涉及分布式边缘智能蓝牙Mesh网关技术领域，尤其涉及一种分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***及实现方法。
背景技术
在智能家居的产品中，根据不同的场景会有不同的产品形态，有些产品是有外部电源持续供电，有些产品则使用电池***供电，设备联网的协议也是多种多样，有Zigbee、蓝牙低能耗技术(Bluetooh Low Energy，BLE)、BLE Mesh、WIFI等，其中Zigbee、BLE、BLEMesh协议以通信开销小、功耗低的优点。BLE Mesh作为基于BLE之上的实现，智能手机可以通过蓝牙访问BLE Mesh网络，并对设备进行控制，所以BLE Mesh在物联网应用中有着易用性的优点，但是蓝牙BLE普遍的穿墙能力不足，对于蓝牙Mesh节点较多的情况存在支持范围窄、连接数量少的问题。
发明内容
本发明提供一种分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***及实现方法，旨在解决现有技术中BLE Mesh在物联网应用中存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供的分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***包括一主网关、多个子网关和服务器，所述主网关和多个子网关均通信连接，所述主网关通过网络与所述服务器通信连接；所述主网关和多个子网关均启用MQTT代理；所述子网关定时发送心跳报文向所述主网关上报信息，所述主网关监听所述心跳报文；所述子网关上报搜索到的蓝牙Mesh设备信息给所述主网关，所述主网关根据所述蓝牙Mesh设备的信号强度指定所述蓝牙Mesh设备接入的子网关。
优选地，所述心跳报文的上报信息包括所述子网关的产品名称和设备名称，其中，所述设备名称是在所述服务器中的在产品名称下的唯一的序列号。
优选地，所述主网关订阅所述子网关的MQTT主题，所述子网关订阅所述主网关的MQTT主题。
优选地，所述主网关向所述子网关订阅的MQTT主题发送命令，所述子网关向所述主网关订阅的MQTT主题发布状态。
优选地，所述子网关向所述主网关订阅的MQTT主题发布状态包括所述子网关搜索到的蓝牙Mesh设备信息。
优选地，所述蓝牙Mesh设备信息包含在蓝牙Mesh设备入网时发送的广播信息。
优选地，所述主网关和子网关均为边缘智能网关，通过设置指定所述边缘智能网关中的一个为主网关，其余边缘智能网关为子网关。
同时，本发明还提供一种分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***的实现方法，包括：
在多个边缘智能网关中均启动MQTT代理和蓝牙Mesh网关；
通过设置指定其一边缘智能网关为主网关，其余边缘智能网关为子网关；所述主网关监听子网关的心跳报文；所述子网关定时发送心跳报文向所述主网关上报信息；
当所述主网关接收到一子网关上报的心跳报文时，则根据所述子网关和所述主网关的信息进行相互MQTT主题订阅，以建立所述子网关与所述主网关的通信连接；
在蓝牙Mesh设备入网时发送的广播信息，所述广播信息中包含所述蓝牙Mesh设备信息，当任一子网关收到所述蓝牙Mesh设备信息即通过所述心跳报文上报给所述主网关；
所述主网关根据所述蓝牙Mesh设备的信号强度指定所述蓝牙Mesh设备接入的子网关。
进一步地，所述在边缘智能网关中启动MQTT代理通过在所述边缘智能网关中执行网关程序的MQTT代理启动脚本完成。
进一步地，所述分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***的实现方法还包括：
在所述蓝牙Mesh设备接入子网关后，所述主网关通过发送命令让所述子网关对蓝牙Mesh设备进行配置。
本发明提供的分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***及实现方法，通过一种蓝牙Mesh网关分布式运行的方法，在蓝牙Mesh智能网关中通过MQTT代理及心跳报文将边缘智能网关分为主网关和子网关，通过子网关管理蓝牙Mesh设备，主网关通过下发命令给子网关并将接收的子网关上报的信息上报给服务器，同时主网关根据蓝牙Mesh设备的信号强度指定其接入的子网关，不仅提高蓝牙Mesh网络的覆盖能力，同时实现提供信号最优的蓝牙Mesh设备接入。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***的实现方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明一实施例提供一种分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***，所述分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***包括一主网关、多个子网关和服务器，所述主网关和多个子网关均通信连接，所述主网关通过网络与所述服务器通信连接；所述主网关和子网关均为边缘智能网关，通过设置指定所述边缘智能网关中的一个为主网关，其余边缘智能网关为子网关。所述主网关和多个子网关均启用MQTT代理；MQTT为消息队列遥测传输(MessageQueuing Telemetry Transport，MQTT)，MQTT代理负责接收发布者的消息并发送给相应的订阅者，即MQTT代理为MQTT broker，因此，主网关和子网关均启用MQTT代理，所述主网关订阅所述子网关的MQTT主题，所述子网关订阅所述主网关的MQTT主题，即可实现主网关与子网关的通信连接的建立；MQTT主题即MQTT topic，由于MQTT的通信方式是通过发布/订阅的方式进行的，因此通过订阅MQTT topic实现相互间的数据通信。
所述子网关定时发送心跳报文向所述主网关上报信息，所述主网关监听所述心跳报文；具体在本发明一实施例中，所述心跳报文也是MQTT topic中的一种，即心跳topic；主网关监听心跳topic，子网关定时发送心跳topic向所述主网关上报信息；所述定时的时间长度可根据实际的应用场景进行定义，具体在本发明一实施例中，所述子网关每隔5秒发送一次心跳报文；所述心跳报文的上报信息包括所述子网关的产品名称和设备名称，其中，所述设备名称是在所述服务器中的在产品名称下的唯一的序列号。所述主网关向所述子网关订阅的MQTT主题发送命令，所述子网关向所述主网关订阅的MQTT主题发布状态。
当有蓝牙设备入网时，蓝牙Mesh设备会发送的广播信息，所述蓝牙Mesh设备信息包含在蓝牙Mesh设备入网时发送的广播信息，所述子网关搜索到所述广播信息后，所述子网关上报搜索到的蓝牙Mesh设备信息给所述主网关，所述子网关向所述主网关订阅的MQTT主题发布状态包括所述子网关搜索到的蓝牙Mesh设备信息；所述主网关根据所述蓝牙Mesh设备的信号强度指定所述蓝牙Mesh设备接入的子网关，同时，所述主网关通过向该子网关下发命令让所述子网关对蓝牙Mesh设备进行配置。
请参阅图2，本发明同时还提供一种分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***的实现方法，具体地，该实现方法包括：
步骤S10：在多个边缘智能网关中均启动MQTT代理和蓝牙Mesh网关；具体地，所述在边缘智能网关中启动MQTT代理通过在所述边缘智能网关中执行网关程序的MQTT代理启动脚本完成，每一边缘智能网关中均含有一个MQTT代理。
步骤S20：通过设置指定其一边缘智能网关为主网关，其余边缘智能网关为子网关；所述主网关监听子网关的心跳报文；所述子网关定时发送心跳报文向所述主网关上报信息；具体地，启动蓝牙Mesh网关的应用程序，应用程序读取配置信息，进行相应主网关或子网关的配置。当子网关配置完成后，即定时发送心跳报文。
步骤S30：当所述主网关接收到一子网关上报的心跳报文时，则根据所述子网关和所述主网关的信息进行相互MQTT主题订阅，以建立所述子网关与所述主网关的通信连接；当主网关接收到一个新的子网关上报时，则根据心跳报文信息相互完成主网关和子网关的MQTT主题订阅，从而完成所述子网关与所述主网关的通信连接。
步骤S40：在蓝牙Mesh设备入网时发送的广播信息，所述广播信息中包含所述蓝牙Mesh设备信息，当任一子网关收到所述蓝牙Mesh设备信息即通过所述心跳报文上报给所述主网关。
步骤S50：所述主网关根据所述蓝牙Mesh设备的信号强度指定所述蓝牙Mesh设备接入的子网关。由于根据Mesh网关收到的蓝牙Mesh设备的信号强度，选择最优的接入网关，实现提供信号最优的蓝牙Mesh设备接入。
步骤S60：在所述蓝牙Mesh设备接入子网关后，所述主网关通过发送命令让所述子网关对蓝牙Mesh设备进行配置。
与现有技术相比，本发明提供的分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***及实现方法，通过一种蓝牙Mesh网关分布式运行的方法，在蓝牙Mesh智能网关中通过MQTT代理及心跳报文将边缘智能网关分为主网关和子网关，通过子网关管理蓝牙Mesh设备，主网关通过下发命令给子网关并将接收的子网关上报的信息上报给服务器，同时主网关根据蓝牙Mesh设备的信号强度指定其接入的子网关，不仅提高蓝牙Mesh网络的覆盖能力，同时实现提供信号最优的蓝牙Mesh设备接入。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***，其特征在于，包括一主网关、多个子网关和服务器，所述主网关和多个子网关均通信连接，所述主网关通过网络与所述服务器通信连接；所述主网关和多个子网关均启用MQTT代理；所述子网关定时发送心跳报文向所述主网关上报信息，所述主网关监听所述心跳报文；所述子网关上报搜索到的蓝牙Mesh设备信息给所述主网关，所述主网关根据所述蓝牙Mesh设备的信号强度指定所述蓝牙Mesh设备接入的子网关。
2.根据权利要求1所述的分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***，其特征在于，所述心跳报文的上报信息包括所述子网关的产品名称和设备名称，其中，所述设备名称是在所述服务器中的在产品名称下的唯一的序列号。
3.根据权利要求1所述的分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***，其特征在于，所述主网关订阅所述子网关的MQTT主题，所述子网关订阅所述主网关的MQTT主题。
4.根据权利要求3所述的分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***，其特征在于，所述主网关向所述子网关订阅的MQTT主题发送命令，所述子网关向所述主网关订阅的MQTT主题发布状态。
5.根据权利要求4所述的分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***，其特征在于，所述子网关向所述主网关订阅的MQTT主题发布状态包括所述子网关搜索到的蓝牙Mesh设备信息。
6.根据权利要求1或5所述的分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***，其特征在于，所述蓝牙Mesh设备信息包含在蓝牙Mesh设备入网时发送的广播信息。
7.根据权利要求1所述的分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***，其特征在于，所述主网关和子网关均为边缘智能网关，通过设置指定所述边缘智能网关中的一个为主网关，其余边缘智能网关为子网关。
8.一种分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***的实现方法，其特征在于，包括：
在多个边缘智能网关中均启动MQTT代理和蓝牙Mesh网关；
通过设置指定其一边缘智能网关为主网关，其余边缘智能网关为子网关；所述主网关监听子网关的心跳报文；所述子网关定时发送心跳报文向所述主网关上报信息；
当所述主网关接收到一子网关上报的心跳报文时，则根据所述子网关和所述主网关的信息进行相互MQTT主题订阅，以建立所述子网关与所述主网关的通信连接；
在蓝牙Mesh设备入网时发送的广播信息，所述广播信息中包含所述蓝牙Mesh设备信息，当任一子网关收到所述蓝牙Mesh设备信息即通过所述心跳报文上报给所述主网关；
所述主网关根据所述蓝牙Mesh设备的信号强度指定所述蓝牙Mesh设备接入的子网关。
9.根据权利要求8所述的分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***的实现方法，其特征在于，所述在边缘智能网关中启动MQTT代理通过在所述边缘智能网关中执行网关程序的MQTT代理启动脚本完成。
10.根据权利要求8所述的分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***的实现方法，其特征在于，所述分布式边缘智能蓝牙Mesh网关***的实现方法还包括：
在所述蓝牙Mesh设备接入子网关后，所述主网关通过发送命令让所述子网关对蓝牙Mesh设备进行配置。
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