CN113660646B - 通信方法、网关设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种通信方法、网关设备及计算机可读存储介质，该通信方法包括：接收局域网内至少一个中继设备转发的、由蓝牙设备发送的广播消息；解析广播消息；若广播消息为待回复消息，则确定局域网内与蓝牙设备对应的中继设备；将回复消息发送给对应的中继设备，以利用对应的中继设备将回复消息转发给蓝牙设备。本申请的通信方法能够降低网络的功耗。

Description

通信方法、网关设备及计算机可读存储介质

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种通信方法、网关设备及计算机可读存储介质。

背景技术

蓝牙Mesh网络一种可用于构建包含大量蓝牙设备或节点的多对多网络的连接技术，在该网络中，由一个节点发送的消息能够在节点之间传送，直到其到达目的地。本申请的发明人发现，目前蓝牙Mesh网络普遍存在功耗大的问题。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种通信方法、网关设备及计算机可读存储介质，能够降低网络的功耗。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种通信方法，所述方法包括：接收局域网内至少一个中继设备转发的、由蓝牙设备发送的广播消息；解析所述广播消息；若所述广播消息为待回复消息，则确定所述局域网内与所述蓝牙设备对应的中继设备；将回复消息发送给所述对应的中继设备，以利用所述对应的中继设备将所述回复消息转发给所述蓝牙设备。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种网关设备，所述网关设备包括处理器、存储器以及通信电路，所述处理器分别耦接所述存储器、所述通信电路，所述存储器中存储有程序数据，所述处理器通过执行所述存储器内的所述程序数据以实现上述方法中的步骤。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序能够被处理器执行以实现上述方法中的步骤。

本申请的有益效果是：在本申请的通信方法中，中继设备与蓝牙设备之间的连接关系由网关设备指定，因此中继设备与蓝牙设备无需一直维持连接关系，可以降低局域网的功耗，同时在网关设备的指定下，与中继设备建立连接关系的蓝牙设备的数量可以不受限制。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本申请通信方法一实施方式的流程示意图；

图2是现有技术中蓝牙Mesh网络的架构图；

图3是本申请中蓝牙设备发送的广播消息的帧格式；

图4是本申请网关设备一实施方式的结构示意图；

图5是本申请网关设备另一实施方式的结构示意图；

图6是本申请计算机可读存储介质一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

首先需要说明的是，本申请的通信方法由蓝牙Mesh网络内的网关设备执行，同时任何一个中继设备、蓝牙设备均需要通过网关设备加入到局域网内，其中，此处的局域网具体可以是微微网，微微网是一种蓝牙设备之间建立的网络拓扑结构。

其中，本申请所涉及的蓝牙设备具体为蓝牙低功耗设备(BLE，Bluetooth LowEnergy)。

参阅图1，图1是本申请通信方法一实施方式的流程示意图，该方法包括：

S110：接收局域网内至少一个中继设备转发的、由蓝牙设备发送的广播消息。

具体地，局域网内的中继设备在监听到蓝牙设备发送的广播消息后，将监听到的广播消息发送给网关设备。通常而言，鉴于蓝牙Mesh网络的特点，局域网内的所有中继设备都能够监听到蓝牙设备发送的广播消息。

其中，中继设备具体可以是局域网内一些常待电设备。

在一应用场景中，中继设备在接收到广播消息后，判断发送该广播消息的低功耗蓝牙设备是否是局域网内的设备(可以根据蓝牙设备的MAC地址进行判断)，如果不是，则中继设备直接忽略该广播消息，如果是，则中继设备将该广播消息转发给网关设备，而后网关设备在接收到广播消息后，执行步骤S120。

在另一应用场景中，中继设备在接收到广播消息后，直接将广播消息转发给网关设备，也就是说，此时中继设备只起到中继作用，然后网关设备判断发送该广播消息的蓝牙设备是否是局域网内的设备，如果不是，则网关设备直接忽略该广播消息，如果是，则中继设备执行步骤S120。

S120：解析广播消息。

具体地，网关设备在解析广播消息后，获取广播消息的类型，其中广播消息的类型至少包括待回复消息和无需回复消息。

当广播消息为无需回复消息时，网关不做任何处理，即对蓝牙设备来说，其后续不会再接收到任何回复包，因此对于蓝牙设备而言，其在发送该广播消息后可以立即休眠，从而降低功耗。

当广播消息为待回复消息时，执行步骤S130。

S130：在广播消息为待回复消息时，确定局域网内与蓝牙设备对应的中继设备。

具体地，在局域网内的多个中继设备中，并非所有的中继设备都与发送广播消息的蓝牙设备对应，因此在广播消息为待回复消息时，确定与蓝牙设备对应的中继设备，其中，与蓝牙设备对应的中继设备可以是一个，也可以是多个。

S140：将回复消息发送给对应的中继设备，以利用对应的中继设备将回复消息转发给蓝牙设备。

具体地，在确定与蓝牙设备对应的中继设备后，网关设备只将回复消息发送给对应的中继设备，然后接收到回复消息的中继设备再将回复消息转发给蓝牙设备。

也就是说，网关设备在回复时，不需要所有的中继设备都进行回复消息的转发，只需要与蓝牙设备对应的中继设备进行即可。

如图2所示，在现有的蓝牙Mesh网络中，蓝牙设备之间无法进行数据收发，Mesh协议上的开销(中继设备需要和蓝牙设备按照一定周期进行数据收发)增加了耗电量；另外在实际蓝牙产品中，经常使用IOT soc方案模组，其成本低，集成度高，但是由于芯片本身资源有限，一个中继设备只能支持数量有限的蓝牙设备(蓝牙设备只能通过与中继设备建立frindship实现数据收发)，当超出其最大连接数时就无法实现组网，这样就会导致某些场景下，蓝牙设备找不到中继设备而持续离线，同时蓝牙设备定时寻找中继设备也会造成功耗的增加。

而通过本实施方式的方法，中继设备与蓝牙设备之间的连接关系由网关设备指定，因此中继设备与蓝牙设备无需一直维持连接关系，即两者之间无需按照一定周期进行数据收发，可以降低局域网的功耗，同时在网关设备的指定下，与中继设备建立连接关系的蓝牙设备的数量可以不受限制。

在一应用场景中，待回复消息包括实时回复消息(即待回复消息需要立即回复)以及延时回复消息(即待回复消息可以延后回复)，此时步骤S140将回复消息发送给对应的中继设备的步骤具体包括：若广播消息为实时回复消息，则将回复消息立即发送给对应的中继设备；若广播消息为延时回复消息，则获取广播消息携带的约定时间，并在约定时间到达时，将回复消息发送给对应的中继设备。

具体地，结合图3，图3为本实施方式蓝牙设备发送的广播消息的帧格式，其中Response type字段表征该广播消息是无需回复消息，还是待回复消息中的实时回复消息、延时回复消息，例如，当Response type字段中写入的数据为01时，表征广播消息是实时回复消息，当写入的数据为02时，表征广播消息是延时回复消息，当写入的数据是03时，表征广播消息是无需回复消息；同时ReceiveDelay字段表征携带的约定时间，其中，约定时间可以是一个具体的时间点，且该时间点可以为网关设备发送回复消息的时间点，或者约定时间也可以是一个时长，该时长可以为蓝牙设备发送广播消息到接收回复消息的时长。

可以理解的是，当ReceiveDelay中的约定时间是一个时长时，若广播消息为无需回复消息或者实时回复消息，则ReceiveDelay中的约定时长等于零，若广播消息为延时回复消息，则ReceiveDelay中的约定时长大于零。

其中，网关设备在接收到广播消息后，解析广播消息，当读取到广播消息中的Response type字段表征广播消息为实时回复消息时，立即将回复消息发送给对应的中继设备，当读取到广播消息中的Response type字段表征广播消息为延时回复消息时，获取ReceiveDelay字段中的约定时间，然后网关设备在该约定时间到达后将回复消息发送给对应的中继设备。

与上述应用场景不同的是，在另一应用场景中，在网关设备解析出广播消息为延时回复消息，并进一步获取到广播消息携带的约定时间后，网关设备立即将回复消息以及约定时间一并发送给对应的中继设备，然后由中继设备在该约定时间到达时将回复消息再发送给蓝牙设备。

上述两个应用场景中，选择约定时间进行数据收发，可以减少数据丢包，且蓝牙设备在发送为延时回复消息的广播消息后，可以立即进入休眠状态，然后在到达约定时间后再唤醒，从而可以降低蓝牙设备的功耗。

在一应用场景中，步骤S140将回复消息发送给对应的中继设备的步骤具体包括：获取广播消息携带的约定信道；将回复消息以及约定信道一并发送给对应的中继设备，以利用对应的中继设备在约定信道上将回复消息转发给蓝牙设备。

具体地，继续结合图3，广播消息中的ReceiveChannel字段表征约定信道，网关设备在解析广播消息时，若解析到该广播消息为待回复消息，则获取ReceiveChannel字段中的约定信道，然后将回复消息以及约定信道一并发送给对应的中继设备，后续该中继设备将会在约定信道上将回复消息发送给蓝牙设备，其中，约定信道可以是37、38、39信道中的一个。

上述应用场景中选择约定信道进行数据收发，也同样可以减少数据丢包。

需要说明的是，当广播消息未携带有约定信道时，中继设备在将回复消息发送给蓝牙设备时，可以在37、38和39这三个信道上都进行回复，或者在37、38和39这三个信道中任意选择一个信道进行回复。

在一应用场景中，步骤S130确定局域网内与蓝牙设备对应的中继设备的步骤包括：获取步骤S110中至少一个中继设备接收广播消息的接收信号强度；在至少一个中继设备中查找接收信号强度最大的中继设备，并将接收信号强度最大的中继设备确定为与蓝牙设备对应的中继设备。

具体地，接收广播消息的接收信号强度(rssi)最大说明对应的中继设备与发送该广播消息的蓝牙设备最近，因此将接收广播消息的接收信号强度最大的中继设备确定为与蓝牙设备对应的中继设备，可以保证后续该中继设备能够顺利且快速地将回复消息发送给蓝牙设备。

也就是说，此时步骤S130中与蓝牙设备对应的中继设备为一个。

在另一应用场景中，为了节省确定与蓝牙设备对应的中继设备的时间，步骤S130确定局域网内与蓝牙设备对应的中继设备的步骤包括：在预先保存的绑定列表中查找局域网内与蓝牙设备对应的中继设备。

具体地，网关设备中预先保存有一绑定列表，在步骤S110接收到广播消息后，直接在绑定列表中查找与发送广播消息的蓝牙设备对应的中继设备。

在一应用场景中，绑定列表中对应蓝牙设备而言，存在唯一一个中继设备与之对应。也就是说，此时步骤S130中与蓝牙设备对应的中继设备为一个。

其中，可以在绑定列表中通过记录MAC地址与MAC地址之间的绑定关系记录中继设备与蓝牙设备之间的绑定关系，具体可参阅下表1。

表1绑定列表

从上述绑定列表可以看出，对应蓝牙设备而言，存在唯一一个中继设备与之对应，而对于中继设备而言，可以存在一个或多个蓝牙设备与之对应。

在一应用场景中，绑定列表的建立方式包括：

(a)在蓝牙设备加入到局域网内时，接收局域网内的所有中继设备转发的、由蓝牙设备发送的广播消息。

(b)在所有中继设备中查找接收广播消息的接收信号强度最大的中继设备。

(c)将接收信号强度最大的中继设备与蓝牙设备建立绑定关系，并保存在绑定列表中。

具体地，当网关设备发现到新设备时，判断该新设备是否是未配对的蓝牙设备或未入网的中继设备，若判断结果为是，则将该新设备加入到局域网内，并且在添加成功后，网关设备将所有中继设备以及所有蓝牙设备的MAC地址通知给所有的中继设备。

同时若加入局域网的设备为蓝牙设备，该蓝牙设备还会发送一个广播消息，该广播消息能够被局域网内所有的中继设备监听，而后所有的中继设备都会将接收到的广播消息转发给网关设备，而后网关设备在该所有的中继设备中查找接收信号强度最大的中继设备，该查找到的中继设备即为距离新加入蓝牙设备最近的中继设备，然后在绑定列表中建立两者之间的绑定关系。

考虑到中继设备与蓝牙设备之间的相对位置可能会发生变化，即对于同一个蓝牙设备而言，随着时间的推移，与之最近的中继设备可能不是同一个，因此绑定列表的绑定关系也需要更新，因此在一应用场景中，在步骤S130之后，还包括：在步骤S110中的至少一个中继节点中查找接收广播消息的接收信号强度最大的中继设备，然后将绑定列表中与蓝牙设备对应的中继设备更新为接收信号强度最大的中继设备。

也就是说，在步骤S130根据保存的绑定列表确定与蓝牙设备对应的中继设备后，更新绑定列表，以供下一次在接收到广播消息时，确定对应的中继设备。

需要说明的是，在其他实施方式中，如果能够保证中继设备与蓝牙设备之间的相对位置不变，则绑定列表可以只在局域网有新蓝牙设备加入时更新，其他时候不更新。

或者在其他实施方式中，绑定列表还可以由用户在安装新设备手动进行更新，即对于新入网的蓝牙设备而言，其无需发送广播消息。

可以理解的是，当网关设备需要主动向某一蓝牙设备发送消息时，其也是先确定与该蓝牙设备对应的中继设备，然后将消息发送给对应的中继设备，以利用对应的中继设备将消息转发给蓝牙设备。

参阅图4，图4是本申请网关设备一实施方式的结构示意图。该网关设备200包括处理器210、存储器220以及通信电路230，处理器210分别耦接存储器220、通信电路230，存储器220中存储有程序数据，处理器210通过执行存储器220内的程序数据以实现上述任一项实施方式通信方法中的步骤，其中详细的步骤可参见上述实施方式，在此不再赘述。

本申请的网关设备200在向蓝牙设备发送消息时，指定与蓝牙设备对应的中继设备以将消息转发给蓝牙设备，使得网络中的中继设备与蓝牙设备无需一直维持连接关系，可以降低局域网的功耗，同时在网关设备的指定下，与中继设备建立连接关系的蓝牙设备的数量可以不受限制。

参阅图5，图5是本申请网关设备另一实施方式的结构示意图。该网关设备300包括接收模块310、解析模块320、确定模块330以及发送模块340。

接收模块310用于接收局域网内至少一个中继设备转发的、由蓝牙设备发送的广播消息。

解析模块320与接收模块310连接，用于解析广播消息。

确定模块330与解析模块320连接，用于在广播消息为待回复消息时，确定局域网内与蓝牙设备对应的中继设备。

发送模块340与确定模块330连接，用于将回复消息发送给对应的中继设备，以利用对应的中继设备将回复消息转发给蓝牙设备。

在一实施方式中，待回复消息包括实时回复消息以及延时回复消息，发送模块340在广播消息为实时回复消息时，将回复消息立即发送给对应的中继设备，在广播消息为延时回复消息时，发送模块340获取广播消息携带的约定时间，并在约定时间到达时，将回复消息发送给对应的中继设备。

在另一实施方式中，待回复消息包括实时回复消息以及延时回复消息，发送模块340在广播消息为实时回复消息时，将回复消息立即发送给对应的中继设备，在广播消息为延时回复消息时，发送模块340获取广播消息携带的约定时间，并立即将回复消息以及约定时间一并发送给对应的中继设备，以利用对应的中继设备在约定时间到达时将回复消息转发给蓝牙设备。

在另一实施方式中，发送模块340还用于获取广播消息携带的约定信道；然后将回复消息以及约定信道一并发送给对应的中继设备，以利用对应的中继设备在约定信道上将回复消息转发给蓝牙设备。

在另一实施方式中，确定模块330具体用于获取至少一个中继设备接收广播消息的接收信号强度；在至少一个中继设备中查找接收信号强度最大的中继设备，并将接收信号强度最大的中继设备确定为与蓝牙设备对应的中继设备。

在另一实施方式中，确定模块330具体在预先保存的绑定列表中查找局域网内与蓝牙设备对应的中继设备。

在另一实施方式中，接收模块310还用于在蓝牙设备加入到局域网内时，接收局域网内的所有中继设备转发的、由蓝牙设备发送的广播消息；然后确定模块330在所有中继设备中查找接收广播消息的接收信号强度最大的中继设备，并将接收信号强度最大的中继设备与蓝牙设备建立绑定关系，最后保存在绑定列表中。

在另一实施方式中，在确定局域网内与蓝牙设备对应的中继设备之后，确定模块330还用于在至少一个中继设备中查找接收广播消息的接收信号强度最大的中继设备，然后将绑定列表中与蓝牙设备对应的中继设备更新为接收信号强度最大的中继设备。

本申请的网关设备300在向蓝牙设备发送消息时，指定与蓝牙设备对应的中继设备将消息转发给蓝牙设备，使得网络中的中继设备与蓝牙设备无需一直维持连接关系，可以降低局域网的功耗，同时在网关设备的指定下，与中继设备建立连接关系的蓝牙设备的数量可以不受限制。

参阅图6，图6是本申请计算机可读存储介质一实施方式的结构示意图。该计算机可读存储介质400存储有计算机程序410，计算机程序410能够被处理器执行以实现上述任一项方法中的步骤。

其中，计算机可读存储介质400具体可以为U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等可以存储计算机程序410的装置，或者也可以为存储有该计算机程序410的服务器，该服务器可将存储的计算机程序410发送给其他设备运行，或者也可以自运行该存储的计算机程序410。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种通信方法，其特征在于，所述方法包括：

接收局域网内至少一个中继设备转发的、由蓝牙设备发送的广播消息；

解析所述广播消息；

若所述广播消息为待回复消息，则确定所述局域网内与所述蓝牙设备对应的中继设备；

将回复消息发送给所述对应的中继设备，以利用所述对应的中继设备将所述回复消息转发给所述蓝牙设备；

其中，所述待回复消息包括实时回复消息以及延时回复消息，所述将回复消息发送给所述对应的中继设备的步骤，包括：

若所述广播消息为所述实时回复消息，则将所述回复消息立即发送给所述对应的中继设备；

若所述广播消息为所述延时回复消息，则获取所述广播消息携带的约定时间，并在所述约定时间到达时，将所述回复消息发送给所述对应的中继设备，或者，立即将所述回复消息以及所述约定时间一并发送给所述对应的中继设备，以利用所述对应的中继设备在所述约定时间到达时将所述回复消息转发给所述蓝牙设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将回复消息发送给所述对应的中继设备的步骤，包括：

获取所述广播消息携带的约定信道；

将所述回复消息以及所述约定信道一并发送给所述对应的中继设备，以利用所述对应的中继设备在所述约定信道上将所述回复消息转发给所述蓝牙设备。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述局域网内与所述蓝牙设备对应的中继设备的步骤，包括：

获取所述至少一个中继设备接收所述广播消息的接收信号强度；

在所述至少一个中继设备中查找所述接收信号强度最大的中继设备，并将所述接收信号强度最大的中继设备确定为与所述蓝牙设备对应的中继设备。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述局域网内与所述蓝牙设备对应的中继设备的步骤，包括：

在预先保存的绑定列表中查找所述局域网内与所述蓝牙设备对应的中继设备。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述蓝牙设备加入到所述局域网内时，接收所述局域网内的所有所述中继设备转发的、由所述蓝牙设备发送的广播消息；

在所有所述中继设备中查找接收所述广播消息的接收信号强度最大的中继设备；

将所述接收信号强度最大的中继设备与所述蓝牙设备建立绑定关系，并保存在所述绑定列表中。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述确定所述局域网内与所述蓝牙设备对应的中继设备之后，还包括：

在所述至少一个中继设备中查找接收所述广播消息的接收信号强度最大的中继设备；

将所述绑定列表中与所述蓝牙设备对应的中继设备更新为所述接收信号强度最大的中继设备。

7.一种网关设备，其特征在于，所述网关设备包括处理器、存储器以及通信电路，所述处理器分别耦接所述存储器、所述通信电路，所述存储器中存储有程序数据，所述处理器通过执行所述存储器内的所述程序数据以实现如权利要求1-6任一项所述方法中的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序能够被处理器执行以实现如权利要求1-6任一项所述方法中的步骤。