专利名称：具有pos功能的多媒体3g数字家庭网关及实现其运行的方法
技术领域：
本发明涉及一种将通信、嵌入式计算机、多媒体、计算机的应用领域相互结合的且 将3G技术、POS功能、家庭设施控制与通信技术集成应用于数字家庭网关的通信电子信息 装置及其动态工作的方法，尤其是一种具有POS功能的多媒体3G数字家庭网关及实现其运 行的方法。
背景技术：
目前，各种先进技术正在广泛应用于数字家庭中，实现了家庭设施的远程自动监 视和控制。数字家庭网关是实现数字家庭的关键设备之一，用于完成家庭内部控制网络与 公共网络(包括因特网和移动通信网)间的协议转换和相关信息的传递。但现有的数字家 庭网关的功能比较单一，未能充分利用现有的各种先进技术，主要表现为①仅完成信息的 传递，不具备多媒体显示功能，未起到家庭控制中心的作用；②通信手段单一，要么仅具有 因特网联接功能，要么仅具有与2. 5G移动通信网的联接功能，没有充分发挥3G网络的技术 优势，连接速度和访问方式受到严重限制；③家庭内部设施的控制功能有限，仅能控制各类 家用电器的开关和少量其他设施(灯光、窗帘等)的控制，不能实现可视对讲门禁系统、高 清电视节目控制等多媒体信息的融合；④网关的应用功能弱，不能与网络购物、电视购物等 现代商务方式实现友好互动。
发明内容
为了克服数字家庭网关功能单一、应用功能弱等问题，本发明所要解决的技术问 题是将3G技术、POS功能、家庭设施控制与通信技术集成应用于数字家庭网关，使家庭网 关真正成为数字家庭的多媒体控制中心和各类数字信息融合的家庭应用中心。为实现本发明的目的，本发明解决所述问题的技术方案是一种具有POS功能的 多媒体3G数字家庭网关，具有一个多媒体信息处理功能的嵌入式计算机系统；以及分别与 所述系统相连接的以太网接口、3G网接口模块、WIFI无线局域网接口、POS机接口、触摸屏 显示模块、家庭内部控制网络接口模块；其中，在所述系统内设有一个分别与协议转换模 块、触摸屏显示和控制输入模块、多媒体信息融合模块、POS机应用模块相连接的主控模块， 且所述的以太网接口与因特网相连接，所述的家庭内部控制网络接口模块与ZigBee网络/ Lonfforks控制网络相连接。针对所述网关，本发明的实现其具有POS功能的多媒体3G数字家庭网关的工作流 程实现方法包括了如下步骤(1)，将所述网关通过以太网接口或3G网络模块实现与公共网络的联接，所传送 的信息包括来自公共网络(因特网)的控制命令和发往公共网络家庭各类被控设施的状态 信息；O)，在所述网关内采用网络应用层模式进行实现网络协议的转换，同时进行包括因特网协议和3G网络协议在内的公共网络协议到包括ZigBee数字家庭网络、LonWorks自 动控制网络协议在内的数字家庭内部控制网络协议的转换；(3)将记录了家庭内部网络节点的配置、各节点所连接家庭设施的工作状态信息 通过所述网关内部设定的WEB服务器为用户在公共网络上使用浏览器系统软件进行数字 家庭内部网络/设施的监视和控制。而所述的网关接收到来自公共的控制报文的步骤则包括首先根据HTTP协议对 所接收的报文进行解析，然后根据报文内容将相关的控制命令转换为数字家庭内部控制网 络的控制报文，发往家庭网络的内部节点，实现对相关家庭设施的控制；且网关采用定时采 集和指定监视两种方式获取数字家庭内部各种设施的状态信息，指定监视时指网关收到用 户浏览器发来的监视命令后，立即采集指定设备的状态信息，网关通过家庭内部控制网络 协议获取设施状态信息后，立即将信息组成HTTP响应报文，通过公共网络发给用户的浏览 器进行显示，同时将设施的状态信息存入数据库。同时，所述的定时采集步骤包括时间间隔可由家庭控制网络的安装者进行设置 的网络定时对家庭设施的工作状态进行定时的轮询，并将相关信息存入数据库中；所述指 定监视步骤包括通过所述网关经触摸屏方式提供人机接口，实现对数字家庭内部设施的 直接监视和控制、网关工作参数的设置，其中，所述网关工作参数的设置包括网关工作模式 选择、多媒体信息编码方式选择、网络接口的IP地址、定时采集时间间隔。本发明中还涉及到了家庭多媒体信息融合的实现方法，该方法的实现步骤是通 过配置在所述网关内部的流媒体服务器，将音/视频源信息经过采集压缩后经WIFI无线局 域网传送到所述网关，所述网关经过所述嵌入式计算机系统的多媒体信息处理模块对所述 信息进行融合处理，其步骤包括采用编码技术对所述多媒体信息进行编码，然后根据用户 指令通过公共网络传送到远程用户，或通过WIFI传送给高清电视机进行显示播放。而所述的通过网关融合可以实现家庭内部各种多媒体设备之间以及网关与公共 网络之间的相互传送的多媒体信息包括具有可视对讲功能的门禁系统中的图像和音频信 息、家庭周围的视频监视信息，以及通过公共网络传送到远程用户终端上的信息。同理，本发明中拓展网关应用的实现方法还包括了与银联网络的连接步骤由所 述网关提供POS机接口，在利用公共信息网络的同时由用户通过网络购物、电视购物完成 商品的选择，再利用与所述网关相连的POS机接口进一步地实现直接刷卡付费的步骤。并且，本发明中实现三种不同类型的信息通路的方法，其实现的步骤是，所述网关 具有调配家庭网关通用功能、多媒体信息融合功能、网关应用扩展功能的信息通路，由所述 主控模块根据具体的功能要求，实现各类信息在不同信息通路上的传输由所述网关通过 家庭通用功能通道可以接收到多媒体信息调用要求，此时由所述主控模块启用多媒体信息 融合功能和相应的信息传输通路，实现多媒体信息在网关流媒体服务器和用户终端之间的 传递；当所述网关启用POS机进行刷卡消费功能后，则通过网关通用功能通道实现与银联 网络的连接，并进行相关信息的交互。相比现有技术，本发明的有益效果是，可以通过网关实现数字家庭内部各类信息 的有效融合，使网关本身除具备了通用协议转换功能之外，还具备多媒体家庭控制中心以 及电子商务的功能，为数字家庭的推广和应用提供了良好的基本平台，将会极大地促进数 字家庭产业的发展。
图1是本发明涉及的具有POS功能的多媒体3G数字家庭网关整体结构图；图2是关于图1中整体控制模块的结构示意图；图3是图1中多媒体3G数字家庭网关的内部结构示意图。
具体实施例方式本发明涉及一种具有POS功能的多媒体3G数字家庭网关，具有一个多媒体信息处 理功能的嵌入式计算机系统；以及分别与所述系统相连接的以太网接口、3G网接口模块、 WIFI无线局域网接口、POS机接口、触摸屏显示模块、家庭内部控制网络接口模块；其中，在 所述系统内设有一个分别与协议转换模块、触摸屏显示和控制输入模块、多媒体信息融合 模块、POS机应用模块相连接的主控模块，且所述的以太网接口与因特网相连接，所述的家 庭内部控制网络接口模块与ZigBee网络/LonWorks控制网络相连接。并且，实现所述网关的工作流程有如下步骤(1)，将所述网关通过以太网接口或3G网络模块实现与公共网络的联接，所传送 的信息包括来自公共网络(因特网)的控制命令和发往公共网络家庭各类被控设施的状态 fn息；O)，在所述网关内采用网络应用层模式进行实现网络协议的转换，同时进行包括 因特网协议和3G网络协议在内的公共网络协议到包括ZigBee数字家庭网络、LonWorks自 动控制网络协议在内的数字家庭内部控制网络协议的转换；(3)将记录了家庭内部网络节点的配置、各节点所连接家庭设施的工作状态信息 通过所述网关内部设定的WEB服务器为用户在公共网络上使用浏览器系统软件进行数字 家庭内部网络/设施的监视和控制。而所述的网关在接收到来自公共的控制报文时的步骤又包括了 首先根据HTTP 协议对所接收的报文进行解析，然后根据报文内容将相关的控制命令转换为数字家庭内部 控制网络的控制报文，发往家庭网络的内部节点，实现对相关家庭设施的控制；且网关采用 定时采集和指定监视两种方式获取数字家庭内部各种设施的状态信息，指定监视时指网关 收到用户浏览器发来的监视命令后，立即采集指定设备的状态信息，网关通过家庭内部控 制网络协议获取设施状态信息后，立即将信息组成HTTP响应报文，通过公共网络发给用户 的浏览器进行显示，同时将设施的状态信息存入数据库。其中，所述的定时采集步骤又包括时间间隔可由家庭控制网络的安装者进行设 置的网络定时对家庭设施的工作状态进行定时的轮询，并将相关信息存入数据库中；所述 指定监视步骤包括通过所述网关经触摸屏方式提供人机接口，实现对数字家庭内部设施 的直接监视和控制、网关工作参数的设置，其中，所述网关工作参数的设置包括网关工作模 式选择、多媒体信息编码方式选择、网络接口的IP地址、定时采集时间间隔。同时，通过配置在所述网关内部的流媒体服务器，将音/视频源信息经过采集压 缩后经WIFI无线局域网传送到所述网关，所述网关经过所述嵌入式计算机系统的多媒体 信息处理模块对所述信息进行融合处理，其步骤包括采用编码技术对所述多媒体信息进 行编码，然后根据用户指令通过公共网络传送到远程用户，或通过WIFI传送给高清电视机进行显示播放。并且，所述的通过网关融合可以实现家庭内部各种多媒体设备之间以及网关与公 共网络之间的相互传送的多媒体信息包括具有可视对讲功能的门禁系统中的图像和音频 信息、家庭周围的视频监视信息，以及通过公共网络传送到远程用户终端上的信息。另外，在具有POS功能的多媒体3G数字家庭网关工作流程中还包括了拓展网关应 用的方法，该方法具有与银联网络的连接步骤由所述网关提供POS机接口，在利用公共信 息网络的同时由用户通过网络购物、电视购物完成商品的选择，再利用与所述网关相连的 POS机接口进一步地实现直接刷卡付费的步骤。必须指出在具有POS功能的多媒体3G数字家庭网关工作流程中还具有实现三种 不同类型的信息通路的方法所述网关具有调配家庭网关通用功能、多媒体信息融合功能、 网关应用扩展功能的信息通路，由所述主控模块根据具体的功能要求，实现各类信息在不 同信息通路上的传输由所述网关通过家庭通用功能通道可以接收到多媒体信息调用要 求，此时由所述主控模块启用多媒体信息融合功能和相应的信息传输通路，实现多媒体信 息在网关流媒体服务器和用户终端之间的传递；当所述网关启用POS机进行刷卡消费功能 后，则通过网关通用功能通道实现与银联网络的连接，并进行相关信息的交互。从附图1可以看出，网关在硬件上是以多媒体嵌入式计算机系统(ARM)为核心，外 围配置各种接口来实现与公共通信网络、家庭内部控制网络、WIFI无线局域网以及POS机 和触摸屏显示的连接，从而实现网关的基本硬件系统。又如图2所示，网关的控制模块主要由主控软件模块、协议转换模块、触摸屏显示 和控制输入模块、多媒体信息融合模块、POS机应用模块等组成；图中的主控模块负责协调 各模块的协同工作，完成网关内部信息通路的启动和切换；协议转换模块是网关的基本软 件模块，负责实现公共网络(因特网和3G网)与家庭内部控制网络(ZigBee网络/LonWorks 网络)的互连互通，完成网络间应用层协议的转换；触摸屏显示和控制输入模块负责实现 网关基本功能的设置、家庭内部网络及相关设施的本地监视和控制；多媒体信息融合模块 利用多媒体嵌入式计算机系统(ARM)的信息处理功能完成多媒体信息的编码转换，采用 WIFI无线局域网技术实现家庭内部可视对讲系统及其他音/视频源到高清电视机的多媒 体信息传输通道，同时在嵌入式计算机内部实现流媒体服务器，实现音/视频信息的远程 访问；POS机应用模块主要完成网关电子商务应用的扩展，实现与POS机的连接，并实现与 银联网络的安全连接和信息交互。又如图3所示，是多媒体3G数字家庭网关的内部结构。具体的实施例又如本发明涉及的网关使用了以太网接口或3G网络模块实现与 公共网络的联接，所传送的信息包括来自公共网络(因特网)的控制命令和发往公共网络 家庭各类被控设施的状态信息。网关内部设计实现网络协议转换模块，完成公共网络协议 (包括因特网协议和3G网络协议)到数字家庭内部控制网络协议(主要有ZigBee数字家 庭网络、LonWorks自动控制网络协议等)的转换，协议转换采用网络应用层模式进行。对 于公共网络来说，网关内部配置成WEB服务器模式，用户在公共网络上使用浏览器等系统 软件实现数字家庭内部网络/设施的监视和控制。使用嵌入式的数据库支撑网关WEB服务 器，数据库中记录了家庭内部网络节点的配置、各节点所连接家庭设施的工作状态等信息。 网关接收到来自公共的控制报文时，首先根据HTTP协议对所接收的报文进行解析，然后根据报文内容将相关的控制命令转换为数字家庭内部控制网络的控制报文，发往家庭网络的 内部节点，实现对相关家庭设施的控制；网关采用定时采集和指定监视两种方式获取数字 家庭内部各种设施的状态信息，指定监视时指网关收到用户浏览器发来的监视命令后，立 即采集指定设备的状态信息，网关通过家庭内部控制网络协议获取设施状态信息后，立即 将信息组成HTTP响应报文，通过公共网络发给用户的浏览器进行显示，同时将设施的状态 信息存入数据库。定时采集是指网络定时对家庭设施的工作状态进行定时轮询(时间间隔 可由家庭控制网络的安装者进行设置)，并将相关信息存入数据库中，这种工作方式的主要 目的是提高网络的响应速度，以弥补部分家庭控制网络信息传输速度慢的不足。网关通过 触摸屏方式提供人机接口，主要功能包括数字家庭内部设施的直接监视和控制、网关工作 参数的设置(包括网关工作模式选择、多媒体信息编码方式选择、网络接口的IP地址、定时 采集时间间隔等)等。而数字家庭内部有各种各样的多媒体信息，这些信息通过网关融合可以实现家庭 内部各种多媒体设备之间以及网关与公共网络之间的相互传送。具有可视对讲功能的门禁 系统中的图像和音频信息、家庭周围的视频监视信息可以通过网关传送到高清电视机上， 也可以通过公共网络传送到远程用户的终端上。基本的工作原理和过程是，网关内部配置 有流媒体服务器，音/视频源信息经过采集压缩后通过WIFI无线局域网技术(可以满足多 媒体信息传输速率的要求)传送到网关，网关经过嵌入式计算机系统的多媒体信息处理功 能对信息进行融合处理，采用适当的编码技术对多媒体信息进行编码，然后根据用户指令 通过公共网络传送到远程用户，或通过WIFI传送给高清电视机进行显示播放。网关应用的拓展是指网关所实现的电子商务功能是一种典型的网关应用扩展服 务。网关提供POS机接口，用户通过网络购物、电视购物等功能完成商品的选择后，利用和 网关相连的POS机可以直接完成刷卡付费功能。本功能主要是利用公共信息网络，在保证 信息安全的前提下，实现与银联网络的连接。并且，网关在功能上主要有家庭网关通用功能、多媒体信息融合功能、网关应用扩 展功能等，对应于各种功能存在着三种不同类型的信息通路。主控软件根据具体的功能要 求，实现各类信息在不同信息通路上的传输。不同信息通路之间根据使用要求，相互之间存 在一定的调用关系。这种调用关系主要表现在①网关通过家庭通用功能通道可以接收到 多媒体信息调用要求，这时主控软件将启用多媒体信息融合功能和相应的信息传输通路， 实现多媒体信息在网关流媒体服务器和用户终端之间的传递；②当网关启用POS机进行刷 卡消费功能后，要通过网关通用功能通道实现与银联网络的连接，并进行相关信息的交互。综上所述，为了克服数字家庭网关功能单一、应用功能弱等问题，本发明是将3G 技术、POS功能、家庭设施控制与通信技术集成应用于数字家庭网关，使家庭网关真正成为 数字家庭的多媒体控制中心和各类数字信息融合的家庭应用中心。
权利要求
1.一种具有POS功能的多媒体3G数字家庭网关，其特征在于，所述网关具有一个多媒 体信息处理功能的嵌入式计算机系统；以及分别与所述系统相连接的以太网接口、3G网接 口模块、WIFI无线局域网接口、POS机接口、触摸屏显示模块、家庭内部控制网络接口模块; 其中，在所述系统内设有一个分别与协议转换模块、触摸屏显示和控制输入模块、多媒体信 息融合模块、POS机应用模块相连接的主控模块，且所述的以太网接口与因特网相连接，所 述的家庭内部控制网络接口模块与ZigBee网络/LonWorks控制网络相连接。
2.一种具有POS功能的多媒体3G数字家庭网关的工作流程实现方法，其特征在于，所 述方法包括步骤(1)，将所述网关通过以太网接口或3G网络模块实现与公共网络的联接，所传送的信 息包括来自公共网络的控制命令和发往公共网络家庭各类被控设施的状态信息；O)，在所述网关内采用网络应用层模式进行实现网络协议的转换，同时进行包括因特 网协议和3G网络协议在内的公共网络协议到包括ZigBee数字家庭网络、LonWorks自动控 制网络协议在内的数字家庭内部控制网络协议的转换；(3)将记录了家庭内部网络节点的配置、各节点所连接家庭设施的工作状态信息通过 所述网关内部设定的WEB服务器为用户在公共网络上使用浏览器系统软件进行数字家庭 内部网络/设施的监视和控制。
3.根据权利要求2所述的具有POS功能的多媒体3G数字家庭网关的工作流程实现方 法，其特征在于，所述的网关接收到来自公共的控制报文的步骤包括首先根据HTTP协议 对所接收的报文进行解析，然后根据报文内容将相关的控制命令转换为数字家庭内部控制 网络的控制报文，发往家庭网络的内部节点，实现对相关家庭设施的控制；且网关采用定时 采集和指定监视两种方式获取数字家庭内部各种设施的状态信息，指定监视时指网关收到 用户浏览器发来的监视命令后，立即采集指定设备的状态信息，网关通过家庭内部控制网 络协议获取设施状态信息后，立即将信息组成HTTP响应报文，通过公共网络发给用户的浏 览器进行显示，同时将设施的状态信息存入数据库。
4.根据权利要求3所述的具有POS功能的多媒体3G数字家庭网关的工作流程实现方 法，其特征在于，所述的定时采集步骤包括时间间隔可由家庭控制网络的安装者进行设置 的网络定时对家庭设施的工作状态进行定时的轮询，并将相关信息存入数据库中；所述指 定监视步骤包括通过所述网关经触摸屏方式提供人机接口，实现对数字家庭内部设施的 直接监视和控制、网关工作参数的设置，其中，所述网关工作参数的设置包括网关工作模式 选择、多媒体信息编码方式选择、网络接口的IP地址、定时采集时间间隔。
5.一种具有POS功能的多媒体3G数字家庭网关工作流程中家庭多媒体信息融合的实 现方法，其特征在于，通过配置在所述网关内部的流媒体服务器，将音/视频源信息经过采 集压缩后经WIFI无线局域网传送到所述网关，所述网关经过所述嵌入式计算机系统的多 媒体信息处理模块对所述信息进行融合处理，其步骤包括采用编码技术对所述多媒体信 息进行编码，然后根据用户指令通过公共网络传送到远程用户，或通过WIFI传送给高清电 视机进行显示播放。
6.根据权利要求5所述的具有POS功能的多媒体3G数字家庭网关工作流程中家庭多 媒体信息融合的实现方法，其特征在于，所述的通过网关融合可以实现家庭内部各种多媒 体设备之间以及网关与公共网络之间的相互传送的多媒体信息包括具有可视对讲功能的门禁系统中的图像和音频信息、家庭周围的视频监视信息，以及通过公共网络传送到远程 用户终端上的信息。
7.一种具有POS功能的多媒体3G数字家庭网关工作流程中拓展网关应用的实现方法， 其特征在于，所述方法包括与银联网络的连接步骤由所述网关提供POS机接口，在利用公 共信息网络的同时由用户通过网络购物、电视购物完成商品的选择，再利用与所述网关相 连的POS机接口进一步地实现直接刷卡付费的步骤。
8.一种具有POS功能的多媒体3G数字家庭网关工作流程中实现三种不同类型的信息 通路的方法，其特征在于，所述网关具有调配家庭网关通用功能、多媒体信息融合功能、网 关应用扩展功能的信息通路，由所述主控模块根据具体的功能要求，实现各类信息在不同 信息通路上的传输由所述网关通过家庭通用功能通道可以接收到多媒体信息调用要求， 此时由所述主控模块启用多媒体信息融合功能和相应的信息传输通路，实现多媒体信息在 网关流媒体服务器和用户终端之间的传递；当所述网关启用POS机进行刷卡消费功能后， 则通过网关通用功能通道实现与银联网络的连接，并进行相关信息的交互。
全文摘要
一种数字家庭网关带有触摸屏、多媒体信息融合、3G网络联接、POS机接口模块等。网关上具有触摸屏显示和控制功能，除完成普通网关的基本协议转换功能外，还具有家庭设施的本地监视和控制功能；设计实现了多媒体信息融合模块，完成多媒体信息的编码转换，利用WIFI无线局域网技术实现了多媒体信息高效灵活的传输；配置了3G网络接口模块，解决了网关与高速无线公共网络的联接，可以极大方便用户对家庭内部设施的监视和控制；在嵌入式计算机上设置了POS机接口模块，实现了网关与银联网络的互通，满足了用户实现电子商务的需求；网关所配置的家庭控制网络模块可以实现与主流家庭控制网络的联接。
文档编号H04L12/28GK102118284SQ200910266119
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者单洪, 徐勇, 李文才 申请人:单洪, 徐勇, 李文才