建立去中心化的蓝牙SIGmesh网络的方法及应用该方法的智能照明系统与流程

本发明属于蓝牙组网领域，具体涉及一种建立去中心化的蓝牙sigmesh网络的方法及应用该方法的智能照明系统。

背景技术：

根据蓝牙sigmesh规范定义，蓝牙mesh的组网需要有一个配网者(provisioner)。配网者需要承担创建和管理网络的任务，在目前市场上的蓝牙mesh组网方案中，配网者均由智能设备(如智能手机，智能音箱、智能网关等)来担任，这导致了形成的蓝牙mesh网路存在“中心节点”，即，在建立蓝牙mesh网络时，指定了固定的配网者为中心节点，并存储建立网络后的配置文件。该类中心节点的存在会导致：1)若该中心节点依靠云存储，则会高度依赖网络；2)若该中心节点不依靠云存储，则当该中心节点出现故障或出现其它无法在蓝牙mesh网路中使用的情况时，将影响整个蓝牙mesh网路的运行，如无法进行节点增减、分组等网络操作；3)该类中心节点的蓝牙性能不足或与其他节点的相对地理位置太远时，将导致组网过程以及网络操作过程的联网性能不良，从而影响用户体验。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于解决现有技术中蓝牙mesh组网的中心化问题，提供一种建立去中心化的蓝牙sigmesh网络的方法及应用该方法的智能照明系统。

本发明的另一目的在于提供一种应用上述方法的智能照明系统。

一种建立去中心化的蓝牙sigmesh网络的方法，包括以下步骤：

s1，通过选举，在预期组网设备中选出一个合适的配网者(provisioner)，由配网者按照sigmesh规范对所有预期组网设备进行组网；

s2，组网完成后，所述配网者将形成的网络配置文件分享给网络中所有支持配网者功能的节点。

其中，步骤s1中，所述选举的过程如下：

1)每个预期组网设备对外发出广播包，广播自己的唯一标识和入网状态；

2)每个预期组网设备接收周围其它预期组网设备的广播包，采集保存参与选举的信息参数，并将此信息参数对外进行广播；

所述参与选举的信息参数包括：a.记录保存蓝牙信号范围内的预期组网设备的个数n；b.解析保存接收到广播包里的设备唯一标识；c.记录保存蓝牙信号范围内每个预期组网设备的信号强度q，并计算所有预期组网设备的平均信号强度qa；

3)每个支持配网者功能的设备根据接收到其他支持配网者功能设备广播参与选举的信息参数，通过选举算法，选择配网者。其中，所述选举算法包括以下步骤：

a)从已入网设备中选择配网者，如没有已入网设备或未从已入网设备中选出唯一配网者，执行步骤b)；

b)选择或从a)选出的结果中选择接收到的预期组网设备的个数n较多的配网者做为配网者，如未选出唯一配网者，执行步骤c)；

c)从b)选出的结果中选择接收到的预期组网设备的平均信号强度qa较好的配网者做为配网者，如未选出唯一配网者，执行步骤d)；

d)从c)选出的结果中选择mac地址大的配网者做为配网者。

4)对于每个支持配网者功能的设备，如果选出的配网者为本设备，则进行广播本设备保存的参与选举的信息参数，并返回步骤2)；否则，本设备退出选举过程，不再广播自己的信息，仅转发其他设备的信息。

5)当最终仅剩一个设备广播保存的参与选举信息参数时，则此设备即为最终选定的配网者，进行蓝牙mesh组网。

步骤s2中所述的分享包括以下步骤：

1)所述配网者将所有支持配网者功能的节点创建一个集合a；

2)所述配网者将mesh网络配置信息形成数据包，并给每个数据包添加数据包序号后，按序号发送给集合a内全部节点；

3)集合a内节点接收到配置文件数据包后，首先判断数据包序号是否是上次保存数据包的数据包序号+1，如果是则保存，如果不是则丢弃此数据包；

4)配网者每发送预设包数后，通过发送特定指令给集合a内节点询问接收数据包序号；配网者接收到集合a内所有节点回复的数据包序号后，配网者识别出集合a内节点接收的最小数据包序号，配网者查找此数据包序号对应的数据包，并以此数据包做为起始数据包进行后续数据传输；

5)重复步骤3)、4)直到配置信息fx成功分享到集合a内的每个节点，至此配置文件fx则分享到了每个支持配网者功能的节点。

本发明还提供一种应用上述方法的智能照明系统，包括智能照明设备和智能开关，所述智能开关用于触发选举配网者；所述智能照明设备中通过选举产生一个配网者；所述配网者用于将其余智能照明设备和所述智能开关组网，并在完成组网后，将配置文件分享给所述其余智能照明设备和/或所述智能开关。

本发明提供的另一种应用上述方法的智能照明系统，包括智能照明设备、智能开关和智能终端，所述智能终端用于触发选举配网者；所述智能照明设备中通过选举产生一个配网者；所述配网者用于将其余智能照明设备和所述智能开关组网，并在完成配网后，将配置文件分享给所述其余智能照明设备、所述智能终端和/或所述智能开关。其中所述的智能终端为智能手机或平板电脑。

本发明提供的又一种应用上述方法的智能照明系统，包括智能照明设备、智能开关和智能网关，所述智能开关触发选举配网者；所述智能照明设备中通过选举产生一个配网者；所述配网者用于将其余智能照明设备、所述智能开关和智能网关组网，并在完成配网后，将配置文件分享给所述其余智能照明设备、所述智能网关和/或所述智能开关。

本发明的方法是在预期组网的所有设备或指定的设备范围内进行选举，选出一个合适的配网者，该选举范围内的任一设备都有机会成为配网者。由选举出来的配网者按照sigmesh规范进行组网，网络配置完成后，将配置文件分享给网络内的每一个蓝牙节点，使每一个蓝牙节点成为不依赖远程网络的本地超级节点。

本发明具有以下有益效果：

本发明的组网方法实现了将蓝牙sigmesh节点的去中心化，使得每一个蓝牙节点成为不依赖远程网络的本地超级节点，从而使组网过程不受限于既定的中心节点的蓝牙性能差异和相对位置关系，同时，任一节点(含配网者)无法工作时，不影响网络的运行，因此避免了既定配网者本身蓝牙性能差异带来的组网过程以及网络操作过程的联网性能不良问题，避免了既定配网者在处于信号不利位置，如建筑角落或与其他节点的相对地理位置太远时带来的组网过程以及网络操作过程的联网性能不良，从而影响用户体验；避免了配网者在无法工作时，影响整个蓝牙mesh网路的节点增减、分组等网络操作的问题。

附图说明

图1是本发明的方法中预期组网设备进行选举的流程图；

图2是本发明的方法中配网者分享网络配置文件的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的方法及应该方法的照明系统进行详细说明。

实施例一

本发明的建立去中心化的蓝牙sigmesh网络的方法，包括以下步骤：

s1，通过选举，在预期组网设备中选出一个合适的配网者(provisioner)，由配网者按照sigmesh规范对所有预期组网设备进行组网；

s2，组网完成后，所述配网者将形成的网络配置文件分享给网络中所有支持配网者功能的节点。

如图1所示，步骤s1中所述选举过程如下：

1)每个预期组网设备对外发出广播包，广播自己的唯一标识和入网状态；

2)每个支持配网者功能的设备接收周围其它预期组网设备的广播包，采集保存参与选举的信息参数，并将此信息参数对外进行广播。所述信息参数包括：a.记录保存蓝牙信号范围内的预期组网设备的个数n；b.解析保存接收到广播包里的设备唯一标识；c.记录保存蓝牙信号范围内每个预期组网设备的信号强度q，并计算所有预期组网设备的平均信号强度qa。；

3)每个支持配网者功能的设备根接收到其他支持配网者功能设备广播参与选举的信息参数，通过选举算法，选择配网者。

其中，所述选举算法包括以下步骤：

a)从已入网设备中选择配网者，如没有已入网设备或未从已入网设备中选出唯一配网者，执行步骤b)；b)选择或从a)选出的结果中选择接收到的预期组网设备的个数n较多的配网者做为配网者，如未选出唯一配网者，执行步骤c)；c)从b)选出的结果中选择接收到的预期组网设备的平均信号强度qa较好的配网者做为配网者，如未选出唯一配网者，执行步骤d)；d)从c)选出的结果中选择mac地址大的配网者做为配网者。

4)对于每个支持配网者功能的设备，如果选出的配网者为本设备，则广播本设备保存的参与选举的信息参数，并返回步骤2)；否则，本设备退出选举过程；

5)当最终仅剩一个设备广播保存的参与选举信息参数时，则此设备即为最终选定的配网者，进行蓝牙mesh组网。

判断仅剩一个设备广播参与选举信息参数的方法是：一个预设的时间段内未接收到其他参与配网者选择设备广播的参与选举信息参数但此设备在广播自己保存的参与选举信息参数，则判断仅剩此设备广播参与选举信息参数，此设备为最终选定的配网者。需要说明的是该判断方法只是判断方法中的一种，并不限制本发明的保护范围。

步骤s2中所述的分享包括以下步骤：

1)所述配网者将所有支持配网者功能的节点创建一个集合a。。

2)配网者将mesh网络配置信息fx形成数据包，并发送给集合a内全部节点。配网者将fx分成预定大小的一个或多个数据包，并给每个数据包添加数据包序号后，按序号发送给集合a内全部节点。

3)集合a内节点按序号接收配置文件数据包，并提取保存配置文件。

集合a内节点接收到配置文件数据包后，首先判断数据包序号是否是上次接收数据包的数据包序号+1，如果是则保存此数据包内容及数据包序号，如果不是则丢弃此数据包。

4)配网者每发送预设包数后，通过发送特定指令给集合a内节点询问接收数据包序号。配网者接收到集合a内所有节点回复的数据包序号后，配网者识别出集合a内节点接收的最小数据包序号，配网者查找此数据包序号对应的数据包，并以此数据包做为起始数据包进行后续数据传输。

5)重复步骤3、4直到配置信息fx成功分享到集合a内的每个节点，至此配置文件fx分享到了每个支持配网者功能的节点。

实施例二

一种应用上述方法的智能照明系统，包括智能照明设备和智能开关。

其中，所述智能开关用于触发选举配网者；所述智能照明设备为支持配网者功能的设备，可通过选举产生一个配网者；所述配网者用于将其余智能照明设备和所述智能开关组网，并在完成组网后，将配置文件分享给所述其余智能照明设备和/或所述智能开关。

上述照明系统建立去中心化蓝牙sigmesh网络的方法如下：s1.通过操作智能开关，触发智能照明设备选举配网者后，智能开关和智能照明设备开始对外广播自己的唯一标识和入网状态。

s2.智能照明设备接收周围智能照明设备和智能开关的广播，保存参与选举的信息参数，并将此信息参数进行广播发送。参与选举的信息参数包括：蓝牙信号范围内预期组网设备的数量；每个广播包中的设备唯一标识；蓝牙信号范围内单个预组网设备的信号强度及所有预期组网设备的平均信号强度。

s3.智能照明设备接收到其他智能设备广播的参与选举的信息参数时，通过选举算法，选择配网者：a)从已入网设备中选择配网者，如没有已入网设备或未从已入网设备中选出唯一配网者，执行步骤b)；b)选择或从a)选出的结果中选择接收到的预期组网设备的个数n较多的配网者做为配网者，如未选出唯一配网者，执行步骤c)；c)从b)选出的结果中选择接收到的预期组网设备的平均信号强度qa较好的配网者做为配网者，如未选出唯一配网者，执行步骤d)；d)从c)选出的结果中选择mac地址大的配网者做为配网者。

s4.如果智能照明设备通过选举算法，选举出的配网者为本设备，则继续广播保存的参与选举的信息参数，并返回s2；否则退出选举过程。

s5.当最终仅剩一个智能照明设备参与选举时，则此设备即为最终选定的配网者，进行蓝牙mesh组网。

s6.等待配网者将智能开关和智能照明设备加入到mesh网络后，配网者将当前网络内的智能照明设备创建为一个集合a。

s7.配网者将mesh网络配置信息fx形成数据包，并发送给集合a内全部节点。配网者将fx分成预定大小的一个或多个数据包，并给每个数据包添加数据包序号后，按序号发送给集合a内全部节点。

s8.集合a内节点接收到配置文件数据包后，首先判断数据包序号是否是上次保存数据包的数据包序号+1，如果是则保存，如果不是则丢弃此数据包。

s9.配网者每发送预设包数后，通过发送特定指令给集合a内节点询问接收数据包序号；配网者接收到集合a内所有节点回复的数据包序号后，配网者识别出集合a内节点接收的最小数据包序号，配网者查找此数据包序号对应的数据包，并以此数据包做为起始数据包进行后续数据传输。

s10)重复步骤s8、s9直到配置信息fx成功分享到集合a内的每个节点，至此配置文件fx则分享到了每个智能照明设备中。

实施例三

一种应用上述方法的智能照明系统，包括智能照明设备、智能开关和智能终端。

其中，所述智能终端用于触发选举配网者；所述智能照明设备中通过选举产生一个配网者；所述配网者用于将其余智能照明设备和所述智能开关组网，并在完成配网后，将配置文件分享给所述其余智能照明设备、所述智能终端和/或所述智能开关。

所述智能终端为智能手机或平板电脑。

实施例四

一种应用上述方法的智能照明系统，包括智能照明设备、智能开关和智能网关。

其中，所述智能开关触发选举配网者；所述智能照明设备中通过选举产生一个配网者；所述配网者用于将其余智能照明设备、所述智能开关和智能网关组网，并在完成配网后，将配置文件分享给所述其余智能照明设备、所述智能网关和/或所述智能开关。