[发明专利]蓝牙低功耗设备之间数据交换的方法及系统

说明书

本发明涉及一种蓝牙低功耗设备之间数据交换的方法及系统。本系统包括多个BLE设备。至少一个BLE设备被配置为父节点，至少一个BLE设备被配置为子节点。父节点被配置为接收一个BLE数据包，在BLE数据包的有效负载字段中包含子节点报告的数据，使用位置函数来确定有效负载字段中的一个位置，用于插入要从父节点报告的数据。通过将父节点的数据插入到BLE数据包的有效负载字段中的确定的位置，父节点将父节点要报告的数据和子节点报告的数据聚合，然后广播含有聚合数据的BLE数据包。

技术领域

本发明涉及蓝牙低功耗(BLE)设备的通信技术，特别涉及BLE设备之间数据交换的功效和安全性的改进。

背景技术

作为Bluetooth 4.0规范的一部分而引入的蓝牙低功耗(BLE)，是蓝牙短距离无线标准的一种低功耗变体。BLE的目的是提供一个极低功耗的无线系统。例如，BLE设备可以由硬币型电池供电。BLE设备所具有的低成本、稳健性和数据吞吐量使其成为工业、环境、汽车和医疗环境中的多种应用的一种极具吸引力的选择。

发明内容

虽然BLE设备通常由电池供电，但预计其电池使用寿命为数月甚至数年。因此，当将BLE设备部署为BLE网络的一部分时，功效(power efficiency)就是一个重要的因子，其中BLE设备被配置为与BLE网络的一个或多个其他节点进行通信。建立BLE网络时的另一个关注领域是网络负载效率。随着BLE设备数量的增加，通过BLE无线链路发送的数据量也增加。这种流量负载的增加会加大BLE设备的功耗，也会负面影响网络(例如，减慢流量并增加BLE网络内传输之间的冲突)。另外，BLE网络上通信的安全性是另一个关注领域，特别是当通信是广播通信时，这可能被未经授权的人拦截。

一方面，本公开为BLE网络中数据通信提供了高功效和安全技术。在某些方面，提供了一种部署BLE网络并管理BLE设备之间数据交换的方法。在该方法的一个方面，可以根据树结构将BLE设备部署在BLE网络中，网络中的每个BLE设备可以被配置为确定一个时隙用于以广播模式交换数据。在所确定的时隙期间(例如，接收时隙和/或发送时隙)，BLE设备可以唤醒以便与BLE网络的一个或多个其他设备进行数据交换，在该时隙之外，BLE设备可以进入睡眠模式以省电。

在该方法的其它方面，BLE网络的设备可以以改善网络流量效率的方式实施与BLE网络其它设备交换数据的技术。在这方面，不是将原始数据直接发送到目标(例如，发送的预期接收方)，而是BLE网络中运行的设备可以将从BLE网络其它节点接收的数据(例如，从树结构的父节点或子节点接收的数据)汇总成单个广播包。这可以减少用于提供BLE设备数据所需的总包数，从而减少网络流量，但保留相同的信息量。

在该方法的另外的方面，BLE网络的设备可以实施加密和解密方法用于BLE网络设备之间的数据交换。因此，应当理解，本发明公开的方法和系统为传统BLE网络工业实践中存在的技术问题提供一种技术解决方案。此外，本发明公开的方法和系统对实施BLE技术的现有计算机化系统和过程提供了改进，表现为一个不同的过程。特别地，根据本公开的各个方面，为BLE设备和相关系统提供了新功能和能力，用于管理BLE设备和网络的部署，用于以增加网络流量效率的方式汇总多个BLE设备的数据，并且用于保护BLE设备之间的数据交换。

附图说明

为了更完整地理解本发明，现结合附图并参照以下描述，其中：

图1是本发明一个示例性的系统框图，该系统被配置为有能力和功能用于部署BLE网络并管理BLE设备之间的数据交换；

图2显示一个示例性BLE设备；

图3显示本发明BLE网络的典型配置信息的表格；

图4a显示本发明的调度函数的一个示例性应用，用于确定BLE设备之间数据交换的计划时隙；