专利名称：家用无线多媒体综合接入设备的制作方法
技术领域：
本发明是一种家用的无线信息转接设备，属于小区域无线通信网设备制造的技术领域。
背景技术：
信息产业的发展使人们对家庭信息化的要求越来越迫切，各种各样的运营商也都瞄准了家庭及室内信息化应用的大市场，在一些居民小区，与每个家庭生活相关的各类电缆和连线接到了每家每户的门口。例如电信部门一直推广的“户线工程”以及现在推广的“一户多线工程”；网络公司的“上网工程”；有线电视公司的“宽带工程”；物业管理公司的对讲机系统；家电制造公司的网络家电；等等。通常一户家庭的门口有多根电缆和四、五个接线盒，而在家里也得有相应的电缆将这些外部网络接到家里。在一些办公室中同样存在这样的情况。繁多的连线和接线盒给人们的生活带来了极大的不便，这些送到家门口的“服务”往往使住户不得不钻孔破墙。人们迫切期望能有一种有效的方式替代众多的电缆和接线盒，轻松访问外部的网络，实现资源共享。
另一方面，近年来提出的无线局域网(WLAN，Wireless Local Area Network)和无线个域网(WPAN，Wireless Personal Area Network)等小区域无线多媒体通信标准，采用扩频-码分多址技术，具有很强的多址能力和抗干扰能力。与之伴随而生的嵌入式无线电芯片，以其廉价、低功耗、集成度高等优点在家用设备中将被大量使用，就像现在的微处理器和普通IC芯片一样，虽然到处在用，但人们并不知道或并不介意其存在，今后每个家庭可能会使用数十片甚至更多这样的嵌入式无线电芯片，将所有电子信息、电气设备构成无线网络，其应用可能无所不在。
在无线个域网诸种技术中，蓝牙(Bluetooth)技术颇为引人注目，与本地网络(PSTN网或者国际互联网及其它外部网络)互通以及构成移动自组织网络(Ad hoc)是其重要应用。基于蓝牙技术的家用无线多媒体综合接入设备可以使蓝牙终端设备以无线的方式访问外部网络，并且室内设备之间能够组成一个无线网络。它为这些终端设备动态地接入传统计算机和电话网络及其他外部网提供了极大的方便，也为终端设备间的临时组网、资源共享提供了一种廉价、高效的解决方案。
通过上述技术可以实现省去室内各设备之间的连线，这些设备通过无线的方式访问外部网络，但是如何接入到外部网络必须有接入设备的支持，该接入设备是室内与外界连接的枢纽，只需使用一个这样的设备就能做到室内与外界的交互。
发明内容
(1)发明目的本发明的目的是提供一种家用无线多媒体综合接入设备，使家庭或办公室等一些室内应用场合只需一个接入设备就可实现室内所有具有信息传输功能的设备享用外部网络的服务，并且可以多个设备同时访问外界网络，(2)技术方案本发明是一种家用无线多媒体综合接入设备，该设备由射频模块、基带模块、嵌入式平台、外部网络适配卡、电话控制器、局域网网卡、其它网络接口卡所组成，电话控制器的外端接PSTN，局域网网卡的外端接LAN，其它网络接口卡的外端接其它语音数据网络(OVDA)，外部网络适配卡的输入端分别接电话控制器、局域网网卡、其它网络接口卡的输出端，基带模块的输入端通过嵌入式平台接外部网络适配卡的输出端，射频模块的输入端接基带模块的输出端，射频模块的输出端接发射天线。
家用无线多媒体综合接入设备和外界PSTN、Internet以及其它语音/数据网络相连。当从外部PSTN有电话呼入时，无线多媒体综合接入设备通过电话控制器能检测到PSTN网的DTMF信号，并将该信号送给外部网络适配卡，应用程序读取适配卡信号后按照相应的无线通信协议封装该信号，发送给室内的终端设备，告知终端有电话呼入，终端设备根据同样的通信协议分析接入设备送来的数据包，执行振铃等相应的操作，当终端用户接听电话后，接入设备与终端之间建立语音链路，语音在该链路上传递，这样终端用户就可与PSTN用户通话了。同样当室内的终端设备需向外呼出时，向接入设备发送封装过的数据包，接入设备分析该数据包，并解释成摘机、拨号等操作，通过外部网络适配卡控制电话控制器向PSTN网送出DTMF信令，与PSTN用户建立连接，同样，语音在接入设备与终端之间的语音链路上传递。
当室内的终端设备想要访问Internet时，首先由终端设备发出与接入设备的建链请求，接入设备接受该请求后，终端与接入设备之间即建立起了无线的传输通道，接入设备有完备的网络配置，是外部Internet的一个终端，通过网线与Internet相连，Internet的一些信息就通过局域网网卡，进而由外部网络适配卡送给应用程序，应用程序再根据相应的无线通信协议将该信息封装成相应的数据包送给终端设备。反之，终端设备的一些信息也由接入设备送到外部Internet。
其它语音/数据网络包括对讲系统、遥控门铃等，为了与接入设备配套使用，需要有集成的语音/数据终端，这些终端可以是手机、PDA，还可以是专用的终端。外部网络的信号通过接入设备送至室内的终端，使得人们可以自由地在室内任何地方接收这些语音和数据信息，而不受地点的限制。同样当人们需要与外界进行通信时，比如控制门铃，可以在室内任何地方对门铃进行控制。终端与接入设备之间的信息交互均是根据一定的无线通信协议进行，由接入设备将信息送至外部网络或将外部信息送给终端。
因此，本发明家用无线多媒体综合接入设备兼有无线家庭网络和无线HUB的功能。
(3)技术效果该发明具有如下优点1.使家庭或办公室等一些室内应用场合只需一个接入设备就可实现室内所有具有信息传输功能的设备与外部各种网络和系统的互联互通；2.室内各设备无需电缆连接，既可以无线组网工作，又可享用外部网络的服务；3.接入设备可以放在门外，而进入室内的仅仅是一根尺寸极小的无线电天线，免去因为接踵而来的各种新服务而使居室不得不进行布线和重新装修之苦；4.使用“外部网络适配卡”和“其它网络接口卡”将各种各样的外部网络变换成符合所用通信协议的信息格式，适应性强；5.当外部网络更换或升级换代时，只需更换该接入设备的相关部件，灵活方便；6.通过该接入设备，用户可远程控制家中的设备(比如家用电器等)；7.可以支持多个设备同时访问多个外部网络，实现点对多点的功能，当有多个设备接入时，对用户的使用毫无影响。
四
图1是发明的总体结构示意图，其中有射频模块1、基带模块2、嵌入式平台3、外部网络适配卡4、电话控制器5、局域网网卡6、其它网络接口卡7所组成。
图2是本发明的电原理图。
图3是本发明电话控制器的电原理图。
具体实施例方式
下面对图1的各部分进行说明。该设备使用一套基带和射频电路，这两个模块主要实现了无线传输的功能，建立起接入设备与终端以及终端与终端之间的无线连接。采用U1(Ericsson公司的型号为ROK101007的模块)，这是双芯片模式的基带和射频模块，其基带芯片为PMB99090，射频芯片为PBA31301/3。具体实施时，可将该设备放在用户门外，而只有一根尺寸很小(几厘米)的天线进入室内。该设计采用嵌入式Linux操作系统，以U2(MotorolaCodeFire5272微处理器)作为硬件平台，无线通信协议栈和上层应用软件运行在该平台之上。无线通信协议栈是我们自行开发的符合协议标准的软件栈，终端与接入设备的互通由无线通信协议栈实现，无线通信协议可以是蓝牙、802.11等小范围无线通信协议。协议栈解析收到的数据包，再发给上层应用程序执行相应的操作或者将应用程序的一些指令封装成协议包，发送出去。上层应用程序直接控制外部网络适配卡进而控制相应的网络接口卡接入到外部网络，也可转发外部网络的数据给终端以及控制语音链路的建立。外部网络适配卡是嵌入式系统与外部网络接口卡之间的枢纽，起到适配和转接的作用。具体见图2所示。外部网络适配卡与嵌入式开发平台的GPIO口相连，使用了GPIO口的16位管脚，其中8位并行数据线，5位地址线，2位串行数据线，1位中断线。8位并行数据线传输数据，2位串行数据线传输控制信令，5位地址线传送当前在工作的外部接口卡的地址。当接收到外部信号时，外部网络适配卡会产生一个硬件中断，在中断处理程序中会读取地址线上的地址(地址线共有五根，它们不同的状态代表了不同的外部接口卡，最多可以接32块接口卡，这些接口卡分别插在标准25芯的插座上)，从而知道当前哪块接口卡在工作，然后再读取串行I/O的信令或者读取8个数据传输线上的数据。外部网络适配卡由U3、U4构成，U3 U4是型号为74HC245的总线收发器，它们增加对外部接口卡的驱动能力，同时起到保护的作用。使用外部网络适配卡可以方便地对该接入设备进行升级，使其接入更多的外部网络，而且当外部网络更换时，也只需对电路做很小的改动。各外部网络接口电路直接和外部网络相连，接收外部网络数据或语音，或将数据语音发给外部网络。运行于嵌入式平台上的应用程序读取GPIO口的数据，或向GPIO口发送相应的信息。
电话控制器的结构框图如图3所示。其中U5是型号为CX88168的单片调制解调器，主要对传输的数据调制解调，将调制后的数据从用户线送出或把接收的数据解调后送给适配卡。U6是74LS138片选信号产生电路，将5位地址信号变成片选信号，送给调制解调器。U7为74HC541三态收发器，它平时处于三态，当电话振铃时产生中断信号和地址信号送给单片机，地址信号给出当前工作的设备地址。U8是CX20463线端芯片，实现二四线转换和波形整形。U9是CX20437语音芯片，实现语音传输的功能。U10是隔离变压器。局域网网卡为CodeFire 5272开发平台上的网卡，型号为Intel公司的LEVEL ONE LXT972LC。其它网络接口卡如家庭可视门铃的接口电路由电平转换、保护电路、信令识别、语音电平转换等电路组成，语音不需经过外部网络适配卡，而是直接和基带、射频模块相连，只是一些控制信令需由外部网络适配卡经串行I/O送给GPIO口。
若图1中的射频、基带模块采用蓝牙模块，通信协议为蓝牙协议，构成的设备即为蓝牙设备。我们以此设备为例。
家用无线多媒体综合接入设备整个系统包括终端和接入设备两部分。基于蓝牙技术的家用无线多媒体综合接入设备连接外部PSTN、Internet及其他数据或话音网络，其他数据或话音网络包括家庭门户监控系统、对讲系统等。终端均带有蓝牙功能，可以是数据终端(包括计算机、PDA等)，也可以是语音终端(包括电话、家庭对讲机等)，还可以是家用电器。终端通过家用无线多媒体综合接入设备使用外部网络的服务，终端之间也能组成无线网络，实现资源共享。家用无线多媒体综合接入设备充分利用了蓝牙的点对多点的功能，可以支持最多七个设备同时连接到多个外部网络。
通过该接入设备，用户还可从外部网络(PSTN、Internet等)远程控制家中的设备(比如家用电器等)。可由PSTN网实现控制，用户在远端首先须拨通家中的接入设备，然后再按下对应于相应指令的电话键，接入设备就会把收到的DTMF信号转换成家电能识别的蓝牙信令，向相应的家电发出指令，使其执行相应的操作。若由INTERNET实现控制，家中的电器通过具有蓝牙芯片的接入设备连接到互联网，成为网络家电。用户在远端可以通过计算机、手机上INTERNET网控制家中电器，他只需访问网络终端的IP地址，即可控制家电执行我们想要的操作。网络家电亦能主动地向网络发送本身信息，报告当前的运行状态，还能主动地从网络获取信息。实现该系统的关键在于将蓝牙技术应用于嵌入式系统中。
权利要求
1.一种家用无线多媒体综合接入设备，其特征在于该设备由射频模块(1)、基带模块(2)、嵌入式平台，(3)、外部网络适配卡(4)、电话控制器(5)、局域网网卡(6)、其它网络接口卡(7)所组成，电话控制器(5)的外端接PSTN，局域网网卡(6)的外端接LAN，其它网络接口卡(7)的外端接其它语音数据网络(OVDA)，外部网络适配卡(4)的输入端分别接电话控制器(5)、局域网网卡(6)、其它网络接口卡(7)的输出端，基带模块(2)的输入端通过嵌入式平台(3)接外部网络适配卡(4)的输出端，射频模块(1)的输入端接基带模块(2)的输出端，射频模块(1)的输出端接发射天线。
2.根据权利要求1所述的家用无线多媒体综合接入设备，其特征在于外部网络适配卡(4)通过16位总线分别与电话控制器(5)、局域网网卡(6)、其它网络接口卡(7)相接，外部网络适配卡(4)通过8位总线与嵌入式平台(3)相接，嵌入式平台(3)通过RS232接口与基带模块(2)相接。
3.根据权利要求1或2所述的家用无线多媒体综合接入设备，其特征在于电话控制器(5)由单片调制调器U5、片选信号产生电路U6、三态收发生器U7、线端芯片U8、语音芯片U9、隔离变压器U10所组成，其中隔离变压器U10分别与线端芯片U8和语音芯片U9相接，单片调制解调器U5分别与线端芯片U8、语音芯片U9、片选信号产生电路U6、三态收发器U7相接。
全文摘要
家用无线多媒体综合接入设备是一种家用的无线信息转接设备,该设备由射频模块、基带模块、嵌入式平台、外部网络适配卡、电话控制器、局域网网卡、其它网络接口卡所组成,电话控制器的外端接PSTN,局域网网卡的外端接LAN,其它网络接口卡的外端接其它语音数据网络(OVDA),外部网络适配卡的输入端分别接电话控制器、局域网网卡、其它网络接口卡的输出端,基带模块的输入端通过嵌入式平台接外部网络适配卡的输出端,射频模块的输入端接基带模块的输出端,射频模块的输出端接发射天线;外部网络适配卡通过16位总线分别与电话控制器、局域网网卡、其它网络接口卡相接,外部网络适配卡通过8位总线与嵌入式平台相接,嵌入式平台通过RS232接口与基带模块相接。
文档编号H04B5/02GK1388689SQ0213784
公开日2003年1月1日 申请日期2002年6月25日 优先权日2002年6月25日
发明者沈连丰, 徐平平, 宋铁成, 夏玮玮, 张宏泽, 毛宇斌 申请人:南京东大移动互联技术有限公司, 东南大学