专利名称：一种无线局域网网关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及网络通讯中一种宽带接入网综合业务的终端设备，尤其提供了一种无线局域网网关。
背景技术：
现有的网关和机顶盒为解决宽带接入问题提供了解决方案，但是随着应用需求的变化和技术的发展，现有产品存在以下问题1.现有网关主要是以提供网络接入为目的，没有提供人机界面，网络的应用层业务一般都是由与网关相连接的其它智能设备完成的；2.现有的机顶盒虽然提供了丰富的应用层业务，但机顶盒不具备网关可以同时支持多台智能设备接入网络的功能；3.现在市场上的网关类产品一般是针对某一种网络如专用于以太网的网关或专用于ADSL接入的网关，不能由用户自由选择接入网络；4.随着USB接口的普及，很多具有USB接口的智能化设备需要通过网关进行广域数据传输，现有网关尚无法支持；5.目前IC卡已普遍应用，但现有网关不能支持IC卡数据操作。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种无线局域网网关，这种网关包括一个手写输入的人机界面，并使用电视机作为显示界面，因此可以支持多种网络应用层业务；由于无线局域网内的所有设备是按照IP地址分配，所以可以同时支持多个智能设备接入网络；这种网关配置了接入选择模块，使其即可以连接在ADSL又可以连接局域宽带网；这种网关配有USB接口，可以支持具有USB接口的智能设备直接上网；这种网关的配套终端配备IC卡处理模块，可以支持基于网络的IC卡数据操作。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是一种无线局域网网关，包括网关主板、具有IC卡处理功能的手写输入终端和具有IC卡处理功能的IP语音通讯终端。网关主板与手写输入终端、IP语音终端之间是通过无线局域网进行通讯连接的。其特征是在网关主板中，程序-数据-路由存储模块、显示缓存模块、具有主板无线局域网天线的无线局域网模块及与LAN接入端口相连的网络选择控制模块分别与CPU直接电路连接，实现网络选择和实时多任务操作；PSTN接入端口和电话输出端分别与市话网信号分离/转换器电连接，然后市话网信号分离/转换器通过网络选择控制模块与CPU电连接，以支持语音通讯；HFC接入端与电视高频接收模块电连接，然后电视高频接收模块一路通过电视视频解码模块与CPU电连接，另一路通过音频输出控制模块和音频D/A转换模块与CPU电连接，同时音频输出控制模块与音频输出端电连接；视频输出端、视频输出驱动模块、视频编码模块顺序与CPU电连接，实现用电视机作为显示界面；USB接口与CPU直接电连接，支持具有USB接口的智能设备直接上网；主板电源端口通过主板电源与CPU电连接；在具有IC卡处理功能的手写输入终端中，具有无线局域网天线的无线局域网模块A、IC卡读写模块A、手写模块、控制键模块A、存储器A、USB-A接口、电池A分别与CPU-A直接电连接；在具有IC卡数据处理功能的IP语音通讯终端中，具有IP语音通讯终端的无线局域网天线的无线通讯模块B、存储器、IC卡读写模块B、控制键模块B、声音输入模块、声音输出模块、显示模块、电池B、声音输入端口、声音输出端口分别与CPU-B直接电连接。
本实用新型的网关同时配备无线局域网模块、网络选择控制模块和市话信号分离/转换器，使网关可以单独连接局域宽带网LAN或市话网PSTN(具有ADSL)，也可以同时连接这两个网，使用者操作手写输入终端，经过网关CPU运行操作系统中的接入选择程序，实现网关对所连接网络的选择。
TV是标准的电视设备，本实用新型的网关以电视机作为显示界面，因此可以支持部分应用层业务，如浏览网页、接收Email和短信、彩信、可视IP电话等。本实用新型的网关配备手写输入终端，网关主板与手写输入终端之间通过WLAN通讯，所以由网关主板、TV、手写输入终端构成了Internet网客户端实时交互所必须的人机界面，这种组合是以往的网关所不具备的。
PC是指各种形式的个人电脑，当这些PC配接无线局域网模块，且所采用的无线通讯协议与本实用新型的网关所使用的协议相同时，都可以经由本实用新型的网关接入Internet。
本实用新型的有益效果1.本实用新型对现有网关进行了扩展，增加以TV为显示界面和以手写为输入界面的人机交互功能，并将WLAN、VoIP、IC卡数据处理、USB接口整合为一体，丰富了网关的应用功能，可以提供IP电话、可视IP电话、IC卡在线支付以及平常需要PC才能实现的网络浏览、网上聊天、收发Email、收发短信等功能。
2.本实用新型的网关提供了有线电视内容与Internet网数字信息相融合的应用，如电视画面与可视电话图像、短信、Email相叠加等，丰富了网络内容。
3.本实用新型的网关可同时连接LAN和PSTN网络，使用者可以通过手持终端自由选择网络，提高使用者上网的灵活性。
4.本实用新型的网关可以通过USB接口与具有同样接口的智能设备之间传输信息，降低了智能设备联网操作的复杂性。
5.本实用新型的网关可以通过网络下载程序，实现升级和应用功能扩展。
图1为本实用新型结构及内部连接关系示意图。
图2为本实用新型应用连接关系示意图。
图中1.网关主板，1-1.CPU，1-2.程序-数据-路由存储模块，1-3.显示缓存模块，1-4.无线局域网模块，1-5.网络选择控制模块，1-6.市话网信号分离/转换器，1-7.电视高频接收模块，1-8.电视视频解码模块，1-9.音频D/A转换模块，1-10.视频编码模块，1-11.视频输出驱动模块，1-12.音频输出控制模块，1-13.LAN接入端口，1-14.PSTN接入端口，1-15.HFC接入端，1-16.电话输出端，1-17.视频输出端，1-18.音频输出端，1-19.USB接口，1-20.主板电源，1-21.主板电源端口，1-22.主板无线局域网天线。
图1中2.具有IC卡处理功能的手写输入终端，2-1.CPU-A，2-2.无线局域网模块A，2-3.IC卡读写模块A，2-4.手写模块，2-5.控制键模块A，2-6.存储器A，2-7.USB-A接口，2-8.电池A，2-9.无线局域网天线。
图1中3.具有IC卡数据处理功能的IP语音通讯终端，3-1.CPU-B，3-2.无线通讯模块B，3-3.存储器，3-4.IC卡读写模块B，3-5.控制键模块B，3-6.声音输入模块，3-7.声音输出模块，3-8.显示模块，3-9.电池B，3-10.声音输入端口，3-11.声音输出端口，3-12.IP语音通讯终端的无线局域网天线。
在网关主板(1)上的程序-数据-路由存储模块(1-2)中存储有实时多任务操作系统，实时操作系统主要包括设备管理、存储器管理、任务管理、TCP/IP协议处理、IP路由管理、接入选择控制、USB设备驱动管理等。网关主板(1)的所有硬件操作，都是在实时多任务操作系统的控制下运行的。
手写输入终端(2)的存储器A(2-6)和IP语音通讯终端(3)的存储器(3-3)分别存储各自的监控程序，两类终端的硬件操作是在各自监控程序的控制下运行程序、数据和路由存储模块的。
本实用新型的技术方案是通过时分复用技术实现一台网关同时支持多台终端和智能设备上网的。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例加以详述。
如图1所示，本实用新型的结构是由网关主板(1)、手写输入终端(2)和IP语音终端(3)组成并以无线局域网通讯连接。
图1中主CPU(1-1)是能够运行实时多任务操作系统的通用嵌入式微控制器；程序-数据-路由存储模块(1-2)是一组存储器包括用于存储实时多任务操作系统的只读存储器、存储数据和中间结果的随机读写存储器和存储路由表以及供下载应用程序的Flash存储器；显示缓存模块(1-3)是用于保存显示数据的通用高速缓冲存储器；无线局域网模块(1-4)是通用无线局域网信号收发器；网络选择控制模块(1-5)是网络接入多路信号选择器和通用以太网处理模块；市话网信号分离/转换器(1-6)是通用市话网信号分离器和通用ADSL/以太网信号转换器；电视高频接收模块(1-7)是通用有线电视高频信号解调器；电视视频解码模块(1-8)是通用电视信号解码器；音频D/A转换模块(1-9)是通用D/A转换器；视频编码模块(1-10)是通用视频信号编码器；视频输出驱动模块(1-11)是标准的视频输出驱动电路；音频输出控制模块(1-12)是标准的音频输出驱动电路；LAN接入端口(1-13)是网关主板上符合LAN标准的宽带局域网接入端口；PSTN接入端口(1-14)是网关主板上符合PSTN标准的市话网接入端口；HFC接入端(1-15)是网关主板上符合HFC标准的有线电视接入端口；电话输出端(1-16)是网关主板上符合Tel标准的普通电话接入端口；视频输出端(1-17)是网关主板上符合TV标准的电视视频输出端口；音频输出端(1-18)是网关主板上符合TV标准的电视音频输出端口；USB接口(1-19)是网关主板上符合USB标准的USB控制端口；主板电源(1-20)是标准开关电源；主板电源端口(1-21)是网关主板上符合电工标准的220伏交流电源接口；主板无线局域网天线(1-22)是网关主板上符合WLAN标准的无线局域网天线。它们的电路连接关系是程序-数据-路由存储模块(1-2)、显示缓存模块(1-3)、具有主板无线局域网天线(1-22)的无线局域网模块(1-4)及与LAN接入端口(1-13)相连的网络选择控制模块(1-5)分别与CPU(1-1)直接电路连接，实现网络选择和实时多任务操作；PSTN接入端口(1-14)和电话输出端(1-16)分别与市话网信号分离/转换器(1-6)电连接，然后市话网信号分离/转换器(1-6)通过网络选择控制模块(1-5)与CPU(1-1)电连接，以支持语音通讯；HFC接入端(1-15)与电视高频接收模块(1-7)电连接，然后电视高频接收模块(1-7)的一路通过电视视频解码模块1-8)与CPU(1-1)电连接，另一路通过音频输出控制模块(1-12)和音频D/A转换模块(1-9)与CPU(1-1)电连接，同时音频输出控制模块(1-12)与音频输出端(1-18)电连接；视频输出端(1-17)、视频输出驱动模块(1-11)、视频编码模块(1-10)顺序与CPU(1-1)电连接，实现用电视机作为显示界面；USB接口(1-19)与CPU(1-1)直接电连接，支持具有USB接口的智能设备直接上网；主板电源端口(1-21)通过主板电源(1-20)与CPU(1-1)电连接。
图1中CPU-A(2-1)是通用嵌入式微控制器；无线局域网模块A(2-2)是符合WLAN标准的无线局域网模块；IC卡读写模块A(2-3)是符合ISO-7816标准和ISO-14443标准的IC卡读写模块；手写模块(2-4)是通用矩阵式手写输入传感器；控制键模块A(2-5)是标准的矩阵式控制键盘；存储器A(2-6)是一组包括只读存储器和随机读写存储器；USB-A接口(2-7)是符合USB标准的USB控制端口；电池A(2-8)是通用可充电电池组；无线局域网天线(2-9)是符合WLAN标准的无线局域网天线。它们的电路连接关系为无线局域网模块A(2-2)、IC卡读写模块A(2-3)、手写模块(2-4)、控制键模块A(2-5)、存储器A(2-6)、USB-A接口(2-7)、电池A(2-8)分别与CPU-A(2-1)直接电连接。
图1中CPU-B(3-1)是通用嵌入式微控制器；无线通讯模块B(3-2)是符合WLAN标准的无线局域网模块；存储器(3-3)是一组包括只读存储器和随机读写存储器；IC卡读写模块B(3-4)是符合ISO-7816标准和ISO-14443标准的IC卡读写模块；控制键模块B(3-5)是标准的矩阵式控制键盘；声音输入模块(3-6)是用于将声音信号转换为数据信号的标准模/数转换模块；声音输出模块(3-7)是用于将数据信号转换为声音信号的标准数/模转换模块；显示模块(3-8)是用于显示电话号码的通用LCD显示器；电池B(3-9)是通用可充电电池组；声音输入端口(3-10)是标准麦克风输入端口；声音输出端口(3-11)是标准耳机输出端口；IP语音通讯终端的无线局域网天线(3-12)是符合WLAN标准的无线局域网天线。它们的电路连接关系是无线通讯模块B(3-2)、存储器(3-3)、IC卡读写模块B(3-4)、控制键模块B(3-5)、声音输入模块(3-6)、声音输出模块(3-7)、显示模块(3-8)、电池B(3-9)、声音输入端口(3-10)、声音输出端口(3-11)分别与CPU-B(3-1)直接电连接。
图2为本实用新型应用连接关系示意图。从图2可见，网关主板(1)与宽带局域网LAN、市话网PSTN、有线电视网HFC、电视机TV都是有线连接。网关主板(1)与手写输入终端(2)、IP语音通讯终端(3)、上网PC之间是通过无线局域网无线连接。根据无线局域网的设计原理，网关主板(1)可以在无线局域网范围内为一台手写输入终端(2)、多台IP语音通讯终端(3)和多台配有无线局域网接口的PC提供Internet接入。
网关主板(1)的程序、数据和路由存储器(1-2)中存放着实时多任务操作系统，网关主板(1)的运行是在操作系统的管理下进行的。
本实用新型的技术方案为无线局域网环境中的每一台设备(网关或终端)分配了各自的IP地址。设备之间的数据传输是通过对各自IP地址的数据传输实现的。
网关主板(1)与手写输入终端(2)、IP语音通讯终端(3)之间的数据包传输格式如下
IP地址的格式与TCP/IP协议现行规范一致。其中源IP地址，表示一次数据传输的发源设备；目IP地址表示一次数据传输的目的设备。
所述的操作码是定义一次数据传输操作的命令代码。
所述的数据是一次数据传输的内容，纯控制操作的数据部分可以为空。
所述的校验码是根据CRC校验生成的数据，用于验证数据传输中的误差。
本实用新型解决其技术问题实现其有益效果的主要操作步骤如下1.接通电源后接入网络选择使用者操作手写输入终端(2)选择连接LAN或PSTN两类网络，其中ADSL经过PSTN接入端口(1-14)接入市话网信号分离/转换器(1-6)，市话网信号分离/转换器(1-6)将信号分离和信号转换，将分离出的低频信号送给电话输出端(1-16)连接普通电话机，高频信号经市话网信号分离/转换器(1-6)中的标准信号转换器转换为标准局域网信号，送网络选择控制模块(1-5)，由CPU根据使用者操作决定选通LAN接入端口(1-13)或市话网信号分离/转换器(1-6)作为送入CPU(1-1)的接入信号，由此实现接入网选择。
2.网关应用层业务使用者操作手写输入终端(2)或语音输入终端(3)启动实时多任务操作系统中的相应程序，实现与网络交流和应用层业务如网页浏览、收发Email、网络聊天、短信、彩信、IP电话、可视IP电话、程序和数据下载等的开展。
3.电视图像与网络图像合成本实用新型的网关主板(1)输出的图像信号有两个来源，一是有线电视网HFC的图像信号，二是宽带局域网LAN或市话网PSTN的图像信号，这两类图像信号可以根据使用者要求操作手写输入终端(2)选择单独显示或合成显示。网关主板(1)的显示缓冲模块(1-3)中的存储单元与TV的显示点阵一一对应，当选择合成显示时，主CPU(1-1)运行实时多任务操作系统中的显示设备管理程序，将显示缓冲模块(1-3)划分为主显示区域和画中画区域，网关主板(1)接收到的有线电视信号经解码处理成数据后，由网关主CPU(1-1)送到显示缓冲模块(1-3)的主显示区域，主CPU(1-1)将从LAN端口(1-13)或PSTN端口(1-14)接收到的图像信号送到显示缓冲模块(1-3)的画中画区域，由此实现了电视图像数据与网络图像数据在显示缓冲模块中的合成，主CPU(1-1)再将显示缓冲模块(1-3)中的数据输出到TV，就形成了两类信号的叠加显示，实现了“画中画”功能。
4.USB设备连接本实用新型的网关主板(1)和手写输入终端(2)均配置了标准的USB接口。使用者的USB设备接入网关主板(1)或手写输入终端(2)后，主CPU(1-1)首先检索程序-数据-存储模块(1-2)中有没有响应的驱动程序，如果有，则启动该设备的USB驱动程序，由使用者通过手写输入终端(2)的操作，在TV上看到显示结果，完成所需要的功能。如果没有相应的驱动程序，实时多任务操作系统控制主CPU(1-1)自动连接网络，下载符合需要的驱动程序，然后启动该设备的USB驱动程序，由使用者通过手写输入终端(2)的操作，在TV上看到显示结果，完成所需要的功能。
5.IP语音操作使用者通过控制键模块B(3-5)按键输入电话号码，CPU-B(3-1)将电话号码送显示模块(3-8)显示，并经WLAN发送给网关主板(1)，主CPU(1-1)启动实时多任务操作系统中的IP电话程序，按照IP电话的标准，启动呼叫并完成IP语音操作的全过程。
6.可视IP问题使用者将摄像头插入USB接口(1-19)，主CPU(1-1)检测到摄像头接入，启动相应的驱动程序，采集摄像头发回的图像信号，启动实时多任务操作系统中的图像压缩程序，按照可视IP电话的信息格式，将压缩好的图像信息加入IP通讯的数据包。
7.IC卡数据处理手写输入终端(2)和IP语音通讯终端(3)均配置了IC卡模块，这些模块能够处理接触式或非接触式两种IC卡。使用者在手写输入终端(2)或IP语音通讯终端(3)上进行IC卡操作时，CPUA(2-1)或CPUB(3-1)检测到IC卡数据，并经WLAN发送给网关主板(1)，网关启动实时多任务操作系统中的IC卡数据处理程序，按照IC技术规范和应用系统的要求，完成IC卡数据操作的全过程。IC卡操作可以实现针对IC卡的用户身份认证和在线支付。
权利要求1.一种无线局域网网关，由网关主板(1)、手写输入终端(2)、IP语音通讯终端(3)组成，三者之间通过无线局域网无线连接，其特征是在网关主板(1)中，程序-数据-路由存储模块(1-2)、显示缓存模块(1-3)、具有主板无线局域网天线(1-22)的无线局域网模块(1-4)及与LAN接入端口(1-13)相连的网络选择控制模块(1-5)分别与CPU(1-1)直接电路连接，PSTN接入端口(1-14)和电话输出端(1-16)分别与市话网信号分离/转换器(1-6)电连接，然后市话网信号分离/转换器(1-6)通过网络选择控制模块(1-5)与CPU(1-1)电连接，HFC接入端(1-15)与电视高频接收模块(1-7)电连接，然后电视高频接收模块(1-7)的一路通过电视视频解码模块(1-8)与CPU(1-1)电连接，另一路通过音频输出控制模块(1-12)和音频D/A转换模块(1-9)与CPU(1-1)电连接，同时音频输出控制模块(1-12)与音频输出端(1-18)电连接，视频输出端(1-17)、视频输出驱动模块(1-11)、视频编码模块(1-10)顺序与CPU(1-1)电连接，USB接口(1-19)与CPU(1-1)直接电连接，主板电源端口(1-21)通过主板电源(1-20)与CPU(1-1)电连接；在手写输入终端(2)中，无线局域网模块A(2-2)、IC卡读写模块A(2-3)、手写模块(2-4)、控制键模块A(2-5)、存储器A(2-6)、USB-A接口(2-7)、电池A(2-8)分别与CPU-A(2-1)直接电连接；在IP语音通讯终端(3)中，无线通讯模块B(3-2)、存储器(3-3)、IC卡读写模块B(3-4)、控制键模块B(3-5)、声音输入模块(3-6)、声音输出模块(3-7)、显示模块(3-8)、电池B(3-9)、声音输入端口(3-10)、声音输出端口(3-11)分别与CPU-B(3-1)直接电连接。
2.如权利要求1所述的无线局域网网关，其特征是网关主板(1)的视频输出端(1-17)和音频输出端(1-18)直接连接标准电视机，以电视机作为无线局域网网关的显示界面。
3.如权利要求1所述的无线局域网网关，其特征是在手写输入终端(2)配置了IC卡读写模块A(2-3)，在IP语音通讯终端(3)中配置了IC卡读写模块B(3-4)。
4.如权利要求1所述的无线局域网网关，其特征是网关主板(1)和手写输入终端(2)上配置了直接与具有UBS接口的智能设备间传输数据的USB接口。
专利摘要一种无线局域网网关，由网关(1)和具有IC卡处理功能的手写输入终端(2)及IP语音通讯终端(3)组成，三者之间通过无线局域网进行无线通讯连接，并增加了TV显示界面。不仅可以自由选择接入LAN或PSTN网络，提供IP电话、可视IP电话、IC卡在线支付以及平常需要PC才能实现的网络浏览、网上聊天、收发Email、收发短信等综合服务，而且由于两个终端与网关(1)之间为无线连接，从而极大地增加了使用者的自由度和灵活性。
文档编号H04L29/10GK2798429SQ20042011854
公开日2006年7月19日 申请日期2004年10月13日 优先权日2004年10月13日
发明者张弘 申请人:张弘, 文晖