智慧家庭协同网络系统及其通信方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及网络通信技术，特别是涉及一种智慧家庭协同网络系统及其通信方法的技术。
【背景技术】
[0002]随着INTERNET应用和物联网技术的飞速发展，特别是在“互联网+”应用广泛展开的形势下，智慧家居应用进入了新的阶段。以无线网络为主要媒介的家庭终端网络已经逐渐成熟，智慧家居产业与家电产业以及智能手机产业都纷纷行动，互相学习、相互联动，掀起了一场以智慧家居为中心的产业联动。例如，海尔、格力等传统家电产业纷纷推出具有基于IN T E R N E T远程控制功能的家电产品，以家联网络等传统智慧家居公司纷纷推出基于ZIGBEE网络的家庭设备控制系统，以小米为龙头的智能手机公司推出了基于智能手机的家庭设备控制终端的小米盒子，以华为公司为领头羊的网络设备公司推出了融合多个无线网络协议的家庭网关。
[0003]这些相关系统产品具备如下特点:I)基于无线网络，比如基于WIFI或ZIGBEE的家庭网络；2)需要一个家庭网关设备，这个设备要具备WIFI和/或ZIGBEE网络接入功能；3)还没有大规模的展开应用。
[0004]这些智慧家居网络及设备虽然可以完成家庭智慧网络的基本功能，如信息收集、设备控制、设备扩充等，但是还是存在许多实际应用所要面临的问题。主要包括:
1)以家庭网关为数据汇总和命令发送中心模式会导致无线网络信号覆盖不均匀，进而导致在弱信号区域的智慧家庭设备沟通不流畅，甚至无法通信，这对家庭无线网络的质量成本带来了新的要求(需要无线网络中继器)；
2)由于无线网络信号强度分布不均匀，无线信号弱区域的设备与网关通信需要增加无线信号能量，从而导致家庭网络无线能量的超标；
3)基于WIFI和ZIGBEE的网络最初都不是为家庭用户而开发的，特别是ZIGBEE网络虽然具备低功耗的特点，但是由于家庭空间狭小、民用住宅分割凌乱(无线信号无规律被隔断减弱)、家庭内部金属电器家居的干扰，使得这些低功耗的设备往往超功耗使用，因而不可避免地导致辐射过高；
4)智能家庭设备过多导致无线信号充斥家庭内部，家庭无线信号的过度使用也导致人们对无线信号能量的安全性表示担忧；例如一个家庭有20个智能设备，在加上3部智能手机，那么这些设备工作起来的无线通信能量将充斥在家庭的各个角落，这与绿色环保的生活理念是格格不入的。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种覆盖范围广、通信质量好、无线通信能量辐射低的智慧家庭协同网络系统及其通信方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种智慧家庭协同网络系统，其特征在于:包括家庭CAN网络、家庭LAN网络、网络转换网关、以太网关、智能移动设备，及至少一个未端网络，至少一个家庭智慧设备；
所述家庭CAN网络与家庭LAN网络通过网络转换网关互联，家庭LAN网络通过以太网关连接到INTRENET上，家庭LAN网络中配置有用于管控各家庭智慧设备的应用服务器，智能移动设备连接到INTRENET上；
所述末端网络由一个主控节点及至少一个从属节点通过蓝牙通信机制构成，末端网络中的主控节点接入家庭CAN网络，末端网络中的每个从属节点对应一个家庭智慧设备，并与该家庭智慧设备互联。
[0007]本发明所提供的智慧家庭协同网络系统的通信方法，其特征在于:
未端网络中，主控节点采用轮询通信方式与各从属节点依序逐个的实施蓝牙通信，从属节点获取对应家庭智慧设备的当前信息，并进入蓝牙连接侦听状态，当获得主控节点的蓝牙连接呼叫后，便与主控节点建立蓝牙通信连接，把对应家庭智慧设备的当前信息发送到主控节点；
主控节点将各从属节点发送来的信息通过网络转换网关发送到应用服务器，应用服务器再通过INTERNET发送给智能移动设备；
智能移动设备通过INTRENET向家庭LAN网络上的应用服务器发送控制目标的控制命令集，控制目标是指需要控制的家庭智慧设备；
应用服务器通过家庭LAN网络、网络转换网关、家庭CAN网络，将智能移动设备发来的控制命令集转发到控制目标的对应从属节点所属的末端网络的主控节点上；
主控节点对应用服务器发来的控制命令集进行解封后发送到控制目标的对应从属节点上，从属节点收到主控节点发来的控制命令集后，将控制命令集中的控制命令发送到与之相连的家庭智慧设备。
[0008]进一步的，为每一个家庭智慧设备设定一个全局地址ADR，全局地址ADR是一个由IPA、CANA、BA组成的复合地址，其中的IPA为应用服务器的IP地址，CANA为该家庭智慧设备的对应从属节点所属的末端网络中的主控节点的CAN网络地址，BA为该智慧设备的对应从属节点的蓝牙网络地址；
在应用服务器上存有一个地址映射表，地址映射表中存储有IPA与MobileIP之间的映射关系，其中IPA为该应用服务器的IP地址，MobileIP为连接到INTERNET上的智能移动设备的IP地址；
末端网络中的蓝牙通信单元为81]，81]由1^11^3七3111?、84、0)1、04了4、？财138组成，其中的TimeStamp为时间印，BA为该通信单元所对应的从属节点的通讯地址，COM为通讯命令，DATA为通讯数据集合，FNf lag为该通信单元的结束标识；
家庭CAN网络中利用CAN报文进行通信，家庭CAN网络中的通信单元由CAN报文头、CANA、BU组成，CANA和BU被封装在CAN报文的数据单元中；
家庭LAN网络中利用TCP报文进行通信，CANA和BU被封装在TCP报文的数据单元中。
[0009]进一步的，主控节点将各从属节点发送来的信息封装成CAN报文，并通过CAN协议发送到网络转换网关，网络转换网关将CAN报文中的信息包转换为TCP报文后发送到应用服务器；
应用服务器在收到来自网络转换网关的TCP报文后，从地址映射表中获取通信的目的地址，并把自身的IP地址IPA和获得的CANA、BU封装成TCPU数据包，并通过INTERNET发送给智能移动设备。
[0010]进一步的，末端网络的组网方法如下:
对各节点的节点地址进行编码，将主控节点的地址设置为0，将所有从属节点按照I?SN进行地址编号，SN为末端网络中的从属节点的数量；
所有从属节点启动后即进入蓝牙连接侦听状态，主控节点采用轮询机制向各个从属节点依序逐一的发起蓝牙连接呼叫，从属节点收到主控节点的蓝牙连接呼叫后，便与主控节点建立蓝牙通信连接，然后通过智慧设备接口获取对应家庭智慧设备的设备信息，并将获取的设备信息发送到主控节点，然后再断开与主控节点之间的蓝牙通信连接，回复至蓝牙连接侦听状态；
主控节点从各从属节点获取信息后，构建一个末端网络信息表，末端网络信息表中包含有各从属节点的信息，及各从属节点的对应家庭智慧设备的信息，以及从属节点的数量SN0
[0011]本发明提供的智慧家庭协同网络系统及其通信方法，通过CAN网络连接家庭的各个房间扩大了家庭网络的覆盖范围和通信质量，由于CAN基于双绞线因此具有更广的覆盖范围和覆盖通信质量，特别对于错层、别墅这类大型家庭而言相对无线网络覆盖的优势更加明显;末端网络利用蓝牙构成，通过蓝牙网络的绿色环保的机制优势，可以使家庭的无线信号能量降至较低水平；由于蓝牙末端网络设置在一个房间内，可以根据各个房间的实际情况，自动调节通信网络能量，使能量辐射降为最低;本协同网络系统的骨干网络用CAN实现，从而在智慧家庭应用中消除了大部分WIFI网络和ZIGBEE网络，因而大大减少了家庭无线网络信号的使用；因此，本发明具有覆盖范围广、通信质量好、无线通信能量辐射低的优势，可以有效地支持支持绿色环保家庭应用。
【附图说明】
[0012]图1是本发明实施例的智慧家庭协同网络系统的结构示意图；
图2是本发明实