专利名称：家庭网络系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种家庭网络系统。
背景技术：
家庭网络(Home Network)即为将多种数字家电相连接并构成网络，使无论在室内或室外都能享受到舒适、安全又经济的生活服务。随着数字信号处理技术的发展，曾称为白色家电的冰箱或洗衣机等逐渐数字化，家电用操作体系技术和高速多媒体通讯技术等集成于数字家电，新型的信息家电问世并由此带动了家庭网络。
如下表1所示，上述家庭网络可根据提供的服务类型分为数据网络、娱乐网络、生活网络。
表1
其中，数据网络(data network)是指用于PC和外围设备之间的数据交换或网络服务而构建的网络类型。娱乐网络(entertainment network)是指用于控制音频或视频信息的家电之间的网络类型。此外，生活网络(livingnetwork)是指用于家电控制、家庭自动化、远程控制等对机器的简单控制为目的而构建的网络。
上述家庭内部构成的家庭网络系统包含有用于控制其它电器件的动作或监视其状态的中央设备；以及具有通过电器件特性或其它因素响应中央设备请求的功能，提示自身状态变化对应的信息功能的电器件附属设备。本发明中使用的电器件包含有用于洗衣机、冰箱等上述生活网络服务的家电，以及用于数据网络服务、娱乐网络服务的家电。同时，还包含有煤气阀控制装置、自动舱门装置、电灯等产品。
在如上所述的现有技术中，无法提供用于家庭网络系统中设有电器件的控制及监视功能的通用通讯标准。并且，在现有技术的家庭网络系统的网络协议中，无法提供应用于电器件的有效的信息包传输方法。
发明内容
为了克服家庭网络系统中存在的上述缺点，本发明提供一种改进的家庭网络系统，其内设有作为通用通讯标准的控制协议，具有控制及监视家庭网络系统内的家电等功能。根据请求信息包的接收方地址，调整响应信息包的传输始点，从而控制网络上的通信量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种家庭网络系统，由至少一个电器件和网络管理器，以及应用于其中，使其可通讯的具有既定协议的网络构成，本发明的特征是上述网络管理器通过上述网络向上述电器件传输既定的请求信息包，上述电器件根据上述请求信息包执行既定功能，判断上述请求信息包内是否包含有用于提示多个接收方的地址，并根据上述判断传输响应信息包。
前述的家庭网络系统，其中电器件根据上述判断迟滞既定的响应延迟时间，并在上述迟滞后传输上述响应信息包。
前述的家庭网络系统，其中电器件在既定的响应延迟时间范围内选择上述响应延迟时间。
前述的家庭网络系统，其中响应延迟时间范围至少包含有0～5000ms。
前述的家庭网络系统，其中上述协议为生活网络控制协议(LnCP)。
本发明解决其技术问题还可采用如下技术方案一种家庭网络系统，由至少一个电器件和网络管理器，以及应用于其中，使其可通讯的具有既定协议的网络构成的家庭网络系统，其特征是由如下几个步骤组成从上述网络管理器接收既定请求信息包的步骤；根据上述请求信息包执行既定功能的步骤；判断上述请求信息包内是否包含有用于提示多个接收方的地址的步骤；根据上述判断传输响应信息包的步骤。
前述的家庭网络系统，其中判断步骤和传输步骤之间附加包含有根据上述判断迟滞既定的响应延迟时间的步骤。
前述的家庭网络系统，其中信息包传输方法附加包含有在既定的响应延迟时间范围内选定上述响应延迟时间的步骤。
前述的家庭网络系统，其中响应延迟时间范围至少包含有0～5000ms。
前述的家庭网络系统，其中协议为生活网络控制协议(LnCP)。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1提示出本发明中的家庭网络系统的结构图。
图2提示出应用于本发明中的生活网络控制协议堆栈的结构图。
图3a及3b提示出图2中各层间连接的结构图。
图4a至4f提示出图3a及3b连接的详细结构图。
图5提示出本发明中的电器件信息包传输方法的流程图。
图中标号说明1家庭网络系统 2网络3LnCP服务器 4客户机设备10家庭网关 20至23网络管理器30，31LnCP路由器40至49电器件具体实施方式
本发明基于本发明中的各实施例及附图，以家庭网络系统为例进行详细说明。但是，本发明不只局限于以下实施例及附图范围，而是由后述的权利要求中记载的内容规定。
如图1所示，家庭网络系统(1)通过因特网(2)连接到生活网络控制协议LnCP服务器(3)，同时，客户机设备(4)也通过因特网(2)连接到LnCP服务器(3)。即，家庭网络系统(1)与LnCP服务器(3)/客户机设备(4)可通讯连接。
包含有因特网(2)的家庭网络系统(1)外部网络，根据客户机设备(4)的种类而附加设置有其它结构。即，如上述因特网(2)为例，在客户机设备(4)为电脑时设置有网站服务器(Web server)(图中未示)；在客户机设备(4)为网络电话时则设置有无线应用协议服务器(Wap server)(图中未示)。
其中，LnCP服务器(3)根据既定的登陆及注销步骤，各连接于家庭网络系统(1)及客户机设备(4)，从客户机设备(4)接收监视及控制命令等，并通过因特网(2)向家庭网络系统(1)以既定格式的信息传输。或者，LnCP服务器(3)从家庭网络系统(1)接收既定格式的信息，存储或传输到客户机设备(4)。再者，LnCP服务器(3)将自行存储或生成的信息传输到上述家庭网络系统(1)并接收。即，家庭网络系统(1)连接到LnCP服务器(3)，并可下载所提供的内容。
上述家庭网络系统(1)包含有家庭网关(10)，用于保持连接到因特网(2)；网络管理器(20至23)，用于电器件(40至49)的环境设定及管理；LnCP路由器(30及31)，用于保持传输媒体间的连接；LnCP适配器(35及36)，用于将网络管理器(22)及电器件(46)连接到传输媒体中；多个电器件(40至49)。
家庭网络系统(1)内的网络，通过电器件(40至49)中共享的传输媒体连接构成。上述传输媒体采用RS-485或小功率RF等数据链路层非标准化的传输媒体(non-standardized transmission medium)，或是采用电缆或IEEE802.11等标准化的传输媒体(standardized transmission medium)。
上述家庭网络系统(1)内的网络由与因特网(2)相分离的网络构成，即构成通过有线或无线传输媒体连接的独立型网络。其中，独立型网络虽然在物理上连接，但在逻辑上则认为包含有分离的网络。
上述家庭网络系统(1)包含有用于控制其它电器件(40至49)的动作或监视其状态的中央(Master)装置；以及具有响应中央设备请求的功能和提示自身状态变化对应的信息功能的电器件从动(Slave)装置。上述中央设备包含有网络管理器(20至23)，附属设备包含有电器件(40至49)。只是，上述网络管理器(20至23)包含有用于控制电器件(40至49)的信息及控制代码，并根据程序化的方式或接收LnCP服务器(3)/客户机设备(4)的输入进行控制。并且，如图所示，当连接有多个网络管理器(20至23)的情况下，上述网络管理器(20至23)为了与其它网络管理器(20至23)的信息交换和信息同步化及控制，而作为中央设备的同时作为附属设备。即，物理上为一个设备，但在逻辑上同时执行中央设备和附属设备的功能(即，混合装置)。
并且，上述网络管理器(20至23)及电器件(40至49)直接连接于网络(图示的电缆网络、RS-485网络、RF网络)，或通过LnCP路由器(30及31)/LnCP适配器(35及36)连接。
同时，电器件(40至49)/LnCP路由器(30及31)/LnCP适配器(35及36)登录到网络管理器(20至23)，并根据产品赋予唯一的逻辑地址(例如，0x00，0x01等)。上述逻辑地址与产品代码(例如，空调时为‘0x02’，洗衣机时为‘0x01’)组合，而作为节点地址(Node Address)使用。例如，0x0200(空调1)、0x0201(空调2)等节点地址识别电器件(40至49)/LnCP路由器(30及31)/LnCP适配器(35及36)。或者，按既定的基准(相同的所有产品、产品的安装位置、用户等)使用一次识别一个以上的电器件(40至49)/LnCP路由器(30及31)/LnCP适配器(35及36)的组地址。在上述组地址中，显式组地址是当地址选项值[以下称标志(flag)]设定为‘1’时，指定多个设备的簇(cluster)；隐式组地址则将逻辑地址和/或产品代码的所有位值填为‘1’，用以指定多个设备。特别是，显式组地址成为簇代码。
如图2所示，家庭网络系统(1)根据图2中的生活网络控制协议(LnCP)，保持网络管理器(20至23)、LnCP路由器(30及31)、LnCP适配器(35及36)、电器件(40至49)之间的通讯连接。由此，网络管理器(20至23)、LnCP路由器(30及31)、LnCP适配器(35及36)、电器件(40至49)通过上述LnCP进行网络通讯。
如图2所示，LnCP执行网络管理器(20至23)、LnCP路由器(30及31)、LnCP适配器(35及36)、电器件(40至49)的原有功能，并包含有如下部分应用软件(50)，为保持网络上的远程控制及监视而提供与应用层(60)的连接功能；应用层(60)，为用户提供服务，将用户提供的信息或命令作为信息传达到下层；网络层(70)，用于网络管理器(20至23)、LnCP路由器(30及31)、LnCP适配器(35及36)、电器件(40至49)间的可靠连接；数据链路层(80)，用于连接到共享传输媒体而提供媒体连接控制功能；物理层(90)，用于提供网络管理器(20至23)、LnCP路由器(30及31)、LnCP适配器(35及36)、电器件(40至49)间的物理连接和对于要传输位的规则；参数管理层(100)，用于设定管理各层中使用的节点参数(node parameter)。
更详细说，应用软件(50)附加包含有节点参数和网络管理次层(51)，上述网络管理次层(51)用于管理网络管理器(20至23)、LnCP路由器(30及31)、LnCP适配器(35及36)、电器件(40至49)。即，上述网络管理次层(51)执行通过参数管理层(100)设定或利用节点参数值的参数管理功能；以及当采用LnCP的机器为中央设备的情况下，构成或管理网络的网络管理功能。
此外，当连接有网络管理器(20至23)、LnCP路由器(30及31)、LnCP适配器(35及36)、电器件(40至49)的网络由电缆或IEEE 802.11、无线等非独立型传输媒体[例如，LnCP包含有电缆通讯(PLC)协议/无线(wireless)协议的情况]等构成时，网络层(70)附加包含有家庭代码控制次层(71)，用于执行家庭代码的设定、管理及处理功能，以便逻辑区分各网络。上述家庭代码控制次层(71)在当各网络间通过RS-485等独立型传输媒体而物理分离时，将不包含于LnCP中。上述家庭代码由4字节构成，并设定为随机值或用户指定的值。
图3a及3b提示出图2中各层间连接的结构图。
图3a提示出物理层(90)连接于非独立型传输媒体时的各层间连接，图3b则提示出物理层连接于独立型传输媒体时的各层间连接。
家庭网络系统(1)将从上层接收的协议信息单元(Protocol Data UnitPDU)和各层需要的档头(header)及档尾(trailer)信息一并传输到下层。
如图所示，APDU(Application Layer PDU)是应用层(60)和网络层(70)间传输的数据；NPDU(Network Layer PDU)是网络层(70)和数据链路层(80)或家庭代码次层(71)间传输的数据；HCNPDU(Home Code Control SublayerPDU)是网络层(70)[正确说是家庭代码次层(71)]和数据链路层(80)间传输的数据。数据链路层(80)和物理层(90)间则以数据帧为单位进行连接。
图4a至4f提示出图3a及3b连接的详细结构图。
图4a提示出应用层(60)中的APDU结构。
AL(APDU Length)域为表示APDU长度(AL到信息域的长度)的域，最小值为4，最大值为77。
AHL(APDU Header Length)域为表示APDU档头长度(AL到ALO的长度)的域，在没有扩展时为3字节，并可扩展到7字节。在LnCP协议中，为信息域的编码化和应用协议的变更等而将APDU档头可扩展到7字节。
ALO(Application Layer Option)域为用于信息设置扩展的域，例如，当设定为‘0’时，在填有其它值的情况下可忽略信息的处理。
信息域为用于处理用户控制信息或事件信息的域，根据ALO域中填有的值而不同构成。
图4b提示出网络层(70)中的NPDU结构，图4c则提示出NPDU中的NLC详细结构。
SLP(Start of LnCP Packet)域为表示信息包起始的域，并具有0x02值。
DA(Destination Address)及SA(Source Address)域各为所要传输的信息包的接收方和发送方的节点地址，由16位构成。其中，最上面的1位是用于表示组地址的标志(flag)，接下的7位是产品的种类(产品代码)，下面8位包含有当具有多个相同类型的网络管理器(20至23)及电器件(40至49)时，用于相互区分而赋予的逻辑地址。
PL(Packet Length)域为表示所要传输的NPDU全部长度的域，最小值为12字节，最大值为100字节。
SP(Service Priority)域为赋予传输信息中的传输优先权的域，由3位构成，其各传输信息对应的优先权如表2所示。
当附属设备响应中央设备的请求时，将根据从中央设备接收的请求信息的优先权。
表2
NHL(NPDU Header Length)域为用于扩展NPDU档头(SLP中的NLC域)的域，在没有扩展时为9字节，最大可扩展为16字节。
PV(Protocol Version)域为表示所应用的协议版本的1字节域，上面4位为版本(version)域，下面4位则为子版本(sub-version)域，版本和子版本各由16进制的标记表示版本。
NPT(Network layer Packet Type)域为在网络层中用于区分信息包种类的4位域，LnCP包含有请求信息包(Request Packet)、响应信息包(ResponsePacket)、通知信息包(Notification Packet)。中央设备的NPL域由请求信息包或通知信息包设定；附属设备的NPL域则由响应信息包或通知信息包设定。信息包种类对应的NPT值如下表3所示。
表3
TC(Transmission Counter)域是当网络层中发生通讯错误而无法成功传输请求信息包或响应信息包时，用于再传输请求信息包或为提高通知信息包的传输成功率而反复传输的2位的域。接收方利用TC域的值可检测出重复的信息，NPT值对应的TC域值的范围如表4所示。
表4
PN(Packet Number)域由2位构成，在附属设备中，与TC一同用于重复信息包的检测；在中央设备中，则用于多个通讯循环的处理。NPT值对应的PN域值的范围如下表5所示。
表5
APDU域为应用层(60)和网络层(70)间传输的应用层的协议数据单元。APDU的最小值为0字节，最大值为88字节。
CRC(Cyclic Redundancy Check)域用于检测接收的信息包(SLP至APDU域)错误的16位的域。
ELP(End of LnCP Packet)域为表示信息包末端的域，并具有0x03值。如果信息包的长度域中填有的长度大小接收到数据，但未检测到ELP域时可认为信息包错误。
图4d提示出家庭代码控制次层(71)中的HCNPDU结构。
如图所示，NPDU的上面部分附加包含有HC(Home Code)域。
上述家庭代码值由4字节构成，上述家庭代码在信息包可传播的线路距离内具有唯一值。
图4e提示出数据链路层(80)中的帧结构。
LnCP的数据链路层帧的档头及档尾根据其传输媒体而具有不同的结构。在使用数据链路层(80)非标准化的传输媒体时，帧的档头及档尾具有空闲段(Null Field)；若在使用标准化的传输媒体时，则根据协议中的规定。NPDU域为上面网络层(70)中传输的数据单元，HCNPDU域为，当物理层(90)是电缆或IEEE 802.11等非独立型的传输媒体时，所使用的4字节的家庭代码附加到NPDU前部分的数据单元。数据链路层(80)不区分NPDU和HCNPDU而另作处理。
图4f提示出物理层(90)中的帧结构。
LnCP的物理层(90)具有向传输媒体接收发送物理信号的功能。作为LnCP的物理层(90)，可使用RS-485或小功率RF等数据链路层(80)非标准化的传输媒体，也可使用电缆或IEEE 802.11等标准化的传输媒体。在应用LnCP网络的家庭网络系统(1)中，为使网络管理器(20至23)及电器件(40至49)连接到RS-485或LnCP路由器(30及31)、LnCP适配器(35及36)，而采用UART(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter)帧结构和RS-232的信号级别。UART在设备间利用串行总线连接时，用于在通讯线路上控制位信号的流动。如图4f所示，在LnCP中，上层传输的信息包变换为以10位大小的UART帧单元，并通过传输媒体传输。UART帧由1位的起始位(StartBit)、8位的数据位，以及1位的停止位(Stop Bit)构成，奇偶校验位(ParityBit)则不使用。UART帧从起始位传输，最后传输停止位。在应用LnCP的家庭网络系统(1)中使用UART时，不使用附加的档头和档尾。
图5提示出本发明中的电器件信息包传输方法的流程图。
在步骤(S51)中，网络管理器(20至23)将包含有既定命令的请求信息包通过网络传输。
在步骤(S52)中，电器件(40至49)接收请求信息包，当上述接受到的请求信息包的接收方为自己时继续进行步骤(S53)，当请求信息包的接收方不是自己时则废弃。
在步骤(S53)中，电器件(40至49)执行请求信息包内的命令。
在步骤(S54)中，电器件(40至49)判断请求信息包内的接收方是否包含有表示多个接收方的节点地址，上述表示多个接收方的节点地址包含有上述显式组地址及隐式组地址全部，若包含有表示多个接收方的节点地址时继续进行步骤(S55)。上述步骤是为防止当多个电器件(40至49)接收相同的请求信息包，执行上述命令后，将对应的响应信息包通过网络同时传输到网络管理器(20至23)时，导致网络上的信息冲突，或继续反复进行检测网络的停滞状态，在响应信息包的传输中消耗过多的资源而进行的。若请求信息包中包含的节点信号表示单一的接收方，则进行步骤(S57)。
例如，产品代码为0bXXX XXXX，逻辑地址为0bYYYY YYYYY，以及簇代码为0bZZZZ ZZZZ时，设备可认知为8种类的地址。
(1)根据所有设备的地址指定，由0b1111 1111 1111 1111或0b0111 11111111 1111(0xFFFF或0x7FFF)完成；(2)根据产品代码的地址指定，由0b1XXX XXXX 1111 1111或0b0XXX XXXX1111 1111完成
(3)根据簇代码的地址指定，由0b1111 1111 ZZZZ ZZZZ完成；(4)根据逻辑地址的地址指定，由0b0111 1111 YYYY YYYY完成；(5)根据产品代码和逻辑地址的地址指定，由0b0XXX XXXX YYYY YYYY完成；(6)根据产品代码和组代码的地址指定，由0b1XXX XXXX ZZZZ ZZZZ完成。
上述(1)，(2)，(3)，(4)，(6)表示多个或单个接收方，(5)则只表示单个接收方。在步骤(S54)中，上述(1)，(2)，(3)，(4)，(6)可认为表示多个接收方并进行处理。
在步骤(S55)中，电器件(40至49)在既定的响应延迟时间范围内选定任意的响应延迟时间，上述响应延迟时间范围至少包含有0～5000ms。
在步骤(S56)中，电器件(40至49)在选定的响应延迟时间经过期间待机，电器件(40至49)在上述响应延迟时间内无需确认网络是否处于停滞状态，或可进行其它作业。
在步骤(S57)中，电器件(40至49)将响应信息包传输到网络管理器(20至23)中，此时的响应信息包可在步骤(S57)中生成，也可在步骤(S53)中执行请求信息包后生成。
发明的效果如上结构的本发明可提供一种家庭网络系统，其内设有作为通用通讯标准的控制协议，具有控制及监视家庭网络系统内的家电等功能。
同时，本发明根据请求信息包的接收方地址，调整响应信息包的传输始点，从而控制网络上的通信量。
此外，在本发明中，使各电器件对响应信息包具有不同的迟滞时间，从而达到网络上的通信量控制及资源的有效使用的效果。
权利要求
1.一种家庭网络系统，由至少一个电器件和网络管理器，以及应用于其中，使其可通讯的具有既定协议的网络构成，其特征在于，上述网络管理器通过上述网络向上述电器件传输既定的请求信息包，上述电器件根据上述请求信息包执行既定功能，判断上述请求信息包内是否包含有用于提示多个接收方的地址，并根据上述判断传输响应信息包。
2.根据权利要求1所述的家庭网络系统，其特征在于上述电器件根据上述判断迟滞既定的响应延迟时间，并在上述迟滞后传输上述响应信息包。
3.根据权利要求2所述的家庭网络系统，其特征在于上述电器件在既定的响应延迟时间范围内选择上述响应延迟时间。
4.根据权利要求3所述的家庭网络系统，其特征在于上述响应延迟时间范围至少包含有0～5000ms。
5.根据权利要求1至权利要求4中任何一项所述的家庭网络系统，其特征在于上述协议为生活网络控制协议(LnCP)。
6.一种家庭网络系统，由至少一个电器件和网络管理器，以及应用于其中，使其可通讯的具有既定协议的网络构成的家庭网络系统，其特征在于由如下几个步骤组成从上述网络管理器接收既定请求信息包的步骤；根据上述请求信息包执行既定功能的步骤；判断上述请求信息包内是否包含有用于提示多个接收方的地址的步骤；根据上述判断传输响应信息包的步骤。
7.根据权利要求6所述的家庭网络系统，其特征在于上述判断步骤和传输步骤之间附加包含有根据上述判断迟滞既定的响应延迟时间的步骤。
8.根据权利要求7所述的家庭网络系统，其特征在于上述信息包传输方法附加包含有在既定的响应延迟时间范围内选定上述响应延迟时间的步骤。
9.根据权利要求8所述的家庭网络系统，其特征在于上述响应延迟时间范围至少包含有0～5000ms。
10.根据权利要求6至权利要求9中任何一项所述的家庭网络系统，其特征在于上述协议为生活网络控制协议(LnCP)。
全文摘要
一种家庭网络系统，由至少一个电器件和网络管理器，以及应用于其中，使其可通讯的具有既定协议的网络构成，网络管理器通过网络向电器件传输既定的请求信息包，电器件根据请求信息包执行既定功能，判断上述请求信息包内是否包含有用于提示多个接收方的地址，并根据判断传输响应信息包。本发明其内设有作为通用通讯标准的控制协议，具有控制及监视家庭网络系统内的家电等功能。根据请求信息包的接收方地址，调整响应信息包的传输始点，从而控制网络上的通信量。
文档编号H04L12/56GK1747409SQ20041007182
公开日2006年3月15日 申请日期2004年9月6日 优先权日2004年9月6日
发明者白承冕, 李军石, 金勇泰 申请人:乐金电子(天津)电器有限公司