CN1771695A - 家庭网络系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种家庭网络系统(40)，其可以提供用于连接各种各样的家庭网络(46，48)以进行通信的预定的控制协议。该家庭网络系统(40)包括：第一网络(46)，与第一网络(46，48)分开的第二网络(48)，可连接到该第一和第二网络的至少一个的家用电器，和可连接到该第一和第二网络(46，48)中至少一个的网络管理器(22)，用于控制和监视该家用电器。

Description

家庭网络系统
技术领域
本发明涉及一种家庭网络系统，尤其是，涉及一种可以提供预定的控制协议的家庭网络系统，该预定的控制协议用于连接各种各样的家庭网络以进行通信。
背景技术
用于在家庭或者远程地自动地控制家用电器的家庭自动化已经近乎达到商用阶段。在其初始阶段，家庭自动化通过使用电话或者红外线分别地控制每个家用电器，并且不相互连接这些家用电器。但是，已经提出了一种通过使用通信装置建立家用电器网络，并且通过使用控制器共同地管理该网络的方法。
图1是举例说明现有的家庭网络系统的结构图。参考图1，家庭网络连接各种各样的数字家用电器，使得用户可以在室内或者室外总是享受方便、可靠和经济的生活服务。
作为该家庭网络出现的因素，由于数字信号处理技术的发展，称作白色家电的冰箱或者洗衣机已经逐渐地数字化，并且由于家用电器操作系统技术和高速多媒体通信技术的快速发展，已经制造了新的信息家用电器。
在这里，建立IT网络，以在个人计算机和外围设备之间交换数据或者提供因特网服务，在使用音频或者视频信息的家用电器之间建立AV网络。此外，建立生活网络以简单地控制家用电器，诸如家庭自动化或者远程仪表读数，并且其可以由冰箱、洗衣机、微波炉、电灯、瓦斯报警器、空调器和电话机组成。
用于IT网络或者AV网络服务的家用电器需要用于高速率数据和高速通信的高功能硬件规范以及协议。相反地，该生活网络服务主要意在执行用于遥控或操作状态监视的小数据传输，并且因此需要使用最少资源的协议。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种在生活网络以及IT网络和AV网络中使用最少资源的预定的控制协议下执行的家庭网络。
本发明的另一个目的是提供一种家庭网络系统，其可以连接多个用于连接各种各样的家用电器的网络，并且在预定的控制协议下最佳地控制家用电器。
为了实现以上描述的本发明的目的，提供了一种家庭网络系统，包括：第一网络；与第一网络分开的第二网络；可连接到该第一和第二网络的至少一个的家用电器；和可连接到该第一和第二网络的至少一个的网络管理器，用于控制和监视该家用电器。
优选地，该家用电器和该网络管理器每个分别地包括基于预定的控制协议可连接到该第一网络的第一接口模块，用于发送消息到内部控制装置/从该内部控制装置接收消息。
优选地，该家用电器和该网络管理器每个分别地包括基于该控制协议连接到第一接口模块并且可连接到该第二网络的第二接口模块。
优选地，该家用电器和该网络管理器通过该第一接口模块经由该第一网络，或者通过该第一和第二接口模块经由第二网络，相互连接。
优选地，该第一和第二接口模块每个分别地包括在该控制协议下的使用消息的应用层、网络层、数据链路层和物理层，并且该数据链路层每个分别地包括用于连接该第一接口模块到第二接口模块的通用异步接收机和发射机。
优选地，该家用电器包括：第一接口模块，用于发送消息到内部控制装置/从该内部控制装置接收消息；和第二接口模块，其基于预定的该控制协议连接到该第一接口模块并且可连接到该第二网络。
优选地，该第一接口模块包括在该控制协议下的使用消息的应用层、网络层和通用异步接收机和发射机，并且该第二接口模块包括在该控制协议下的应用层、网络层、数据链路层、物理层和连接到该第一接口模块的通用异步接收机和发射机的通用异步接收机和发射机。
优选地，该第一网络使用专用的介质，并且包括RS232C、RS485和USB中的一个。
优选地，该第二网络使用共用的介质，并且包括RF、PLC和IrDA的中一个。
按照本发明的另一个方面，一种家庭网络系统的接口设备包括：第一接口模块，其基于预定的控制协议可连接到连接家庭网络系统的第一网络，用于发送消息到构成该家庭网络系统的家用电器的控制装置/从该控制装置接收消息；和第二接口模块，其基于该控制协议连接到该第一接口模块，从该第一网络断开，并且可连接到第二网络，该第二网络连接到该家庭网络系统。
优选地，该接口设备按照该家庭网络系统的通信方法，经由第一接口模块或者第一和第二接口模块连接到该家庭网络系统。
优选地，该第一和第二接口模块每个分别地包括在该控制协议下的使用消息的应用层、网络层、数据链路层和物理层，并且该数据链路层每个分别地包括用于连接该第一接口模块到第二接口模块的通用异步接收机和发射机。
优选地，该第一网络使用专用的介质，并且包括RS232C、RS485和USB中的一个。
优选地，该第二网络使用共用的介质，并且包括RF、PLC和IrDA的中一个。
按照本发明的另一个方面，一种家庭网络系统的接口设备包括：第一接口模块，用于发送消息到构成该家庭网络系统的家用电器的控制装置/从该控制装置接收消息；和第二接口模块，其基于控制协议连接到该第一接口模块并且可连接到连接家庭网络系统的网络。
优选地，该第一接口模块包括在该控制协议下的使用消息的应用层、网络层和通用异步接收机和发射机，并且该第二接口模块包括在该控制协议下的应用层、网络层、数据链路层、物理层和连接到该第一接口模块的通用异步接收机和发射机的通用异步接收机和发射机。
优选地，该网络使用共用的介质，并且包括RF、PLC和IrDA中的一个。
附图说明
图1是举例说明现有的家庭网络系统的结构图；
图2是举例说明按照本发明优选实施例的家庭网络系统的结构图；
图3是举例说明图2的家用电器的第一个例子的部分结构图；
图4是举例说明在图3的接口模块的层之间接口的结构图；
图5是举例说明图3的通用异步接收机和发射机的帧的结构图；
和
图6举例说明图2的家用电器的第二个例子的部分结构图。
具体实施方式
现在将参考附图详细描述按照本发明的家庭网络系统。
图2是举例说明按照本发明的该家庭网络系统的结构图。如在图2中举例说明的，家庭网络系统20包括：连接到外部网络的网关21，用于在预定的控制协议下控制和监视该家庭网络系统20的家用电器的网络管理器22，多个家用电器，诸如洗衣机23、冰箱24、空调器25、微波炉26和电灯27，用于连接该网络管理器22、洗衣机23、冰箱24和空调器25的第一网络28，和与第一网络28分开的用于连接网络管理器22、微波炉26和电灯27的第二网络29。
在这个实施例中，家用电器包括用于生活网络服务的家用电器诸如冰箱23和洗衣机24，以及用于IT网络服务和AV网络服务的家用电器。
包括网络管理器22的该家用电器内部地或者外部地具有连接到第一网络28和/或第二网络29的接口模块设备(在下文中，称之为“接口设备”)22a、23a、24a、25a、26a和27a。在这个实施例中，举例说明了内置型的接口设备。稍后将参考图3解释该接口设备。
在这里，该第一网络28和第二网络29被物理地和/或逻辑地分开。该第一网络28使用专用的介质，并且由RS232C、RS485和USB的一个组成，该第二网络29使用共用的介质，并且包括RF、PLC和IrDA的中一个。
该网络管理器22包括连接到第一网络28和第二网络29的接口设备22a，以连接到所有连接到第一网络28或者第二网络29的家用电器，并且其他的家用电器分别地包括可连接到第一和第二网络28和29的至少一个的该接口设备23a、24a、25a、26a和27a。
图3是举例说明图2的家用电器的第一个例子的部分结构图。如图3所示，该家用电器40(包括该网络管理器22)由接口设备42和连接到该接口设备42的控制装置44组成，该接口设备42可连接到第一网络46和/或第二网络48，该控制装置44用于控制整个家用电器以执行命令。
该接口设备42包括直接地连接到该控制装置44并可连接到该第一网络46的第一接口模块43a，和连接到该第一接口模块43a并可连接到第二网络48的第二接口模块43b。
该第一和第二接口模块43a和43b遵从控制协议，该控制协议由应用层、网络层、数据链路层、物理层和用于连接该第一和第二接口模块43a和43b的通用异步接收机和发射机(UART)组成。
该第一接口模块43a的控制协议的物理层在其是通信线路的第一网络46和第二网络48上接收比特信号，并且发送该信号给该数据链路层，或者通过比特信号把来自上面的数据链路层的帧发送到第一网络46和第二网络48。可以使用包括电力线或者电话线的有线传输方法，或者包括蓝牙的无线家庭网络传输方法，以作为该物理层。
此后，在接收的时候，该数据链路层通过使用来自下面的物理层的数据构成帧，并且发送该帧给上面的网络层，并且在传输的时候，该数据链路层通过使用来自上面的网络层的分组构成帧，并且发送该帧给该物理层。
在传输的时候，该网络层通过使用来自应用层的应用层协议数据单元(APDU)产生分组，并且发送该分组给数据链路层，并且在接收的时候，该网络层从来自数据链路层的分组数据中提取APDU，并且发送该APDU给应用层。
在传输的时候，该应用层从该控制装置44接收信息或者用户的命令，产生消息，并且发送该消息给下面的网络层，并且在接收的时候，该应用层译码来自下面的网络层的消息，并且发送该译码的消息给该控制装置44。
该UART经由串行接口连接到第二接口模块43b的UART，以接入到第二网络48。在传输的时候，该UART经由该串行接口以10比特帧单元发送来自上面的网络层的分组，并且在接收的时候，该UART从接收的帧中提取分组，并且发送该分组给网络层，其被称作异步串行通信功能。
该第二接口模块43b的UART、数据链路和物理层执行与第一接口模块43a的那些相同的功能。此外，该第二接口模块43b包括应用层和网络层，以直接地处理来自控制装置44的消息，用于控制和监视该第二接口模块43b。该第二接口模块43b接入其是共用的介质的该第二网络48，因此实质上判定来自外部网络的控制命令被发送给(例如，家庭代码的译码)哪一个家庭网络系统，并且判定该控制命令与哪一个家用电器有关。因此，提供该第二接口模块43b以解决在使用该共用的介质中可能出现的问题。
当该接口设备42的第一接口模块43a连接到该第一网络46的时候，在传输的时候，来自该控制装置44的命令经由该第一接口模块43a的应用层、网络层、数据链路层和物理层发送给该第一网络46，并且在接收的时候，以相反的顺序接收。此外，当该第二接口模块43b连接到第二网络48的时候，来自该控制装置44的命令被经由第一接口模块43a的应用层、网络层和UART发送给第二接口模块43b的UART，在传输的时候，经由该数据链路层和物理层发送给该网络层，并且发送给该应用层，或者发送到第二网络48，并且在接收的时候，以相反的顺序接收。在第一和第二接口模块43a和43b分别地连接到第一和第二网络46和48的情况下，经由该第一和第二网络46和48发送/接收来自该控制装置的命令。
图4是举例说明在图3的接口模块的层之间接口的结构图。层之间的接口通过将头部或者尾部信息添加到PDU，产生从上层发送给下层的新的协议数据单元(PDU)。
在应用层和网络层之间的APDU、在网络层和数据链路层之间的NPDU、和在数据链路层和物理层之间的数据帧单元中，形成该层之间的接口。
在每个层中产生的数据单元具有头部。例如，当该网络层从该应用层接收APDU的时候，该网络层通过将分组头部和尾部添加到该APDU，产生NPDU，该分组头部和尾部包含其地址、目标家用电器的地址和包括发送的消息的重要性的数据分组的类型，并且发送该NPDU给数据链路层。以同样的方式，当数据链路层从上面的网络层接收NPDU的时候，该数据链路层通过将串行接口头部和帧尾部添加到该NPDU来产生要发送给物理层的帧。
图5是举例说明图3的UART的帧的结构图。如在图5中举例说明的，该UART的帧由对应于头部的1位的起始位、8位的数据和对应于尾部的1位的停止位组成，并且不使用奇偶校验位。该帧与通信频率同步，并且以起始位到停止位的顺序发送。
图6是举例说明图2的家用电器的第二个例子的部分结构图。参考图6，家用电器60包括用于接入到第二网络68的接口设备62，和用于处理预定的控制命令的控制装置64。
该接口设备62包括连接到该控制装置64的第一接口模块63a，和连接到该第一接口模块63a并接入第二网络48的第二接口模块63b。该第二接口模块63b与图3的第二接口模块43b是相同的，但是该第一接口模块63a不包括数据链路层和物理链路层，不同于图3的第一接口模块43a。因此，内部地或者外部地包括该接口设备62的该家用电器60被配置不接入该第一网络46。当该家用电器60不能或者不需要直接地与该第一网络交互的时候，可以使用这样的接口设备62。例如，在电灯27仅仅控制其开/关状态的情况下，其家用电器结构太简单而无需与特定的专用介质诸如该第一网络交互。因此，优选地，可以使用该接口设备62。
虽然已经描述了本发明的优选实施例，应该明白，本发明不应该被限制于这些优选实施例，而是可以由本领域技术人员在如在下文权利要求的本发明的精神和范围内进行各种各样的变化和修改。

Claims (22)

1.一种家庭网络系统，包括：
第一网络；
与第一网络分离的第二网络；
可连接到该第一和第二网络的至少一个的家用电器；和
可连接到该第一和第二网络的至少一个的网络管理器，用于控制和监视该家用电器。
2.根据权利要求1所述的系统，其中该家用电器和该网络管理器每个分别地包括基于预定的控制协议的可连接到该第一网络的第一接口模块，用于发送消息到内部控制装置和从该内部控制装置接收消息。
3.根据权利要求2所述的系统，其中该家用电器和该网络管理器每个分别地包括基于该控制协议连接到第一接口模块并且可连接到该第二网络的第二接口模块。
4.根据权利要求3所述的系统，其中该家用电器和该网络管理器通过该第一接口模块经由该第一网络，或者通过该第一和第二接口模块经由该第二网络而相互连接。
5.根据权利要求2或3所述的系统，其中该第一和第二接口模块每个分别地包括在该控制协议下的使用该消息的应用层、网络层、数据链路层和物理层，并且该数据链路层每个分别地包括用于连接该第一接口模块到第二接口模块的通用异步接收机和发射机。
6.根据权利要求1所述的系统，其中该家用电器包括：
第一接口模块，用于发送消息到内部控制装置和从该内部控制装置接收消息；和
第二接口模块，其基于预定的控制协议连接到该第一接口模块并且可连接到该第二网络。
7.根据权利要求6所述的系统，其中该第一接口模块包括在该控制协议下的使用消息的应用层、网络层和通用异步接收机和发射机，且该第二接口模块包括在该控制协议下的应用层、网络层、数据链路层、物理层和连接到该第一接口模块的通用异步接收机和发射机的通用异步接收机和发射机。
8.根据权利要求1-4中的任一个所述的系统，其中该第一网络使用专用的介质。
9.根据权利要求8所述的系统，其中该第一网络由RS232C、RS485和USB的任一个。
10.根据权利要求1-4或6的任一个所述的系统，其中该第二网络使用共用的介质。
11.根据权利要求10所述的系统，其中该第二网络包括RF、PLC和IrDA的中一个。
12.一种家庭网络系统的接口设备，包括：
第一接口模块，其基于预定的控制协议可连接到的第一网络，用于发送消息到构成家庭网络系统的家用电器的控制装置和从该控制装置接收消息，该第一网络连接到该家庭网络系统；和
第二接口模块，其基于该控制协议连接到该第一接口模块，从该第一网络断开，并且可连接到第二网络，该第二网络连接到该家庭网络系统。
13.根据权利要求12所述的设备，其按照该家庭网络系统的通信方法，经由第一接口模块或者第一和第二接口模块连接到该家庭网络系统。
14.根据权利要求13所述的设备，其中该第一和第二接口模块每个分别地包括在该控制协议下的使用消息的应用层、网络层、数据链路层和物理层，并且该数据链路层每个分别地包括用于连接该第一接口模块到第二接口模块的通用异步接收机和发射机。
15.根据权利要求12-14中的任一个所述的设备，其中该第一网络使用专用的介质。
16.根据权利要求15所述的设备，其中该第一网络包括RS232C、RS485和USB中的一个。
17.根据权利要求12-14中的任一个所述的设备，其中该第二网络使用共用的介质。
18.根据权利要求17所述的设备，其中该第二网络包括RF、PLC和IrDA中的一个。
19.一种家庭网络系统的接口设备，包括：
第一接口模块，用于发送消息到构成该家庭网络系统的家用电器的控制装置和从该控制装置接收消息；和
第二接口模块，其基于控制协议连接到该第一接口模块并且可连接到与该家庭网络系统连接的网络。
20.根据权利要求19所述的设备，其中该第一接口模块包括在该控制协议下的使用消息的应用层、网络层和通用异步接收机和发射机，且该第二接口模块包括在该控制协议下的应用层、网络层、数据链路层、物理层和连接到该第一接口模块的通用异步接收机和发射机的通用异步接收机和发射机。
21.根据权利要求19或20所述的设备，其中该网络使用共用的介质。
22.根据权利要求21所述的设备，其中该网络包括RF、PLC和IrDA中的一个。
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