网络控制系统中的地址管理方法和消息发送与接收方法

专利名称：网络控制系统中的地址管理方法和消息发送与接收方法
技术领域：
本发明涉及生活(living)网络控制系统中的一种地址管理方法和 一种消息发送与接收方法，使得比如在家或出门在外的用户能够有效 地控制家用设备，比如连接到生活网络的电冰箱或洗衣机。
背景技术：
通常，"家庭网络"表示这样一种网络，位于其中的各种数字设 备相互连接，使得用户任何时候不管在家还是出门在外都能够以一种 便利和安全的方式享受经济的家庭服务。由于数字信号处理技术的发 展，各种类型的设备如电冰箱或洗衣机正在逐步数字化。另一方面，最近几年，由于用于设备的操作系统和多媒体科技已 经应用到数字设备，而且出现了各种新型的信息设备，家庭网络已经 变得更加先进。此外， 一般意义上，这样的网络被称为"生活网络"用于在个 人计算机和外围设备之间提供文件交换或网络服务所建立的网络，设备之间用于处理音频或视频信息的网络，为实现各种设备如电冰箱或 洗衣机的家庭自动控制、设备控制如远程读表所建立的网络，等等。而且，为远程控制进行小规模数据传输，或对网络中的各种设备 如电冰箱或洗衣机进行运行状态监控，是网络服务通信的主要目标， 在这样的网络服务中，相互连接的每个设备应该由网络管理器直接控 制，网络管理器包含在生活网络中，它的作用是将所需的通信资源最 小化。但是，至今还没有它的有效解决办法，因此提供它的解决办法 是当务之急
发明内容
因此，考虑到上述情况而设计了本发明，本发明的目的是在网络 控制系统中提供一种地址管理方法和一种消息发送与接收方法，使得 用户不管在家还是出门在外都能够使用最小化的所需通信资源来有效 控制各种设备，比如连接到网络的电冰箱或洗衣机，以及为接入生活 网络的所有设备更灵活地分配和管理地址。为了达到上述目的，根据本发明的生活网络控制系统中的一种地 址管理方法，向位于该系统中的主设备(master)和从设备(slave)分 配一个地址，其中地址字段结构包括用于分类节点地址或集群地址的 地址选项；根据产品类型而固定(fix)的固定地址；和用于分类多个 相同产品或分类集群的动态地址。而且，根据本发明的网络控制系统中的消息发送与接收方法包括 以下步骤分配地址，该地址包括用于分类节点地址或集群地址的地 址选项、根据产品类型而固定的固定地址和用于分类多个相同产品或 分类集群的动态地址；并且基于所分配的地址，在主设备和从设备之 间执行消息发送与接收操作。


图1是根据本发明的网络控制系统的结构图。 图2和3是示意了应用于本发明的基于主设备-从设备的通信结构 方框图。图4示意了应用于本发明的LnCP网络的分层结构的方框图。 图5至7示意了应用于本发明的通信循环服务的具体实施例的方 框图。图8示意了根据本发明的地址字段结构的一个具体实施例的方框图。
具体实施方式
下文中，将要根据附图更详细地描述根据本发明的网络控制系统 中的地址管理方法和消息发送与接收方法的优选具体实施例。图1是根据本发明的网络控制系统的结构图。例如，应用了由本 发明新定义的网络控制协议例如"生活网络控制协议(LnCP)"的LnCP 因特网服务器100，通过因特网连接到生活网络控制系统400，如图1 所示；并且LnCP因特网服务器100执行连接包括个人计算机(PC)、 PDA、 PCS等在内的各种通信终端200。同时，生活网络控制系统400包括家庭网关40、网络管理器41、 LnCP路由器42、 LnCP适配器43和设备(appliance) 44，其中，数据 链路层如RS-485网络或低功耗RF网络使用了非标准传输媒介，或者 数据链路层如电力线通信或IEEE 802.11、 ZigBee (IEEE 802.15.4)使用标准传输媒介，如图1所示。而且，生活网络控制系统400也可以称为，比如，"LnCP网络"， 该网络被配置成独立的网络，它将独立家庭内的生活网络区所包括的 设备与无线或有线媒介连接起来。同时，LnCP网络连接到主设备和从设备上，主设备能够控制其它 设备的运行或监控其他设备的运行状态，从设备能够响应于来自主设 备的请求，并根据状态变化通知自身的信息。如图1所示，网络管理器负责环境设置以及对接入LnCP网络的 设备44的管理。设备44可以直接接入网络，或通过LnCP适配器43 间接接入网络。并且，RS-485网络、RF网络、电力线网络等通过LnCP 路由器42接入LnCP网络。而且，LnCP网络能够使出门在外的用户通过与外部因特网300的 连接来检测或控制安装在家里的设备的状态。对此，家庭网关40负责LnCP网络和外部因特网之间的连接。因此，如果用户从外部访问LnCP 因特网服务器100并通过了认证过程，用户就可以从外部检测或控制 接入LnCP网络的设备的状态。而且，用户可以通过接入LnCP网络的设备中的家庭网关40访问 LnCP因特网服务器100，然后下载由LnCP因特网服务器提供的内容。 LnCP网络的主要特性将在下面更详细地描述。数字信息设备包括一些具有各种性能的微控制器，每一微控制器 都能够执行独一无二的功能，通过更有效地简化具有各种性能的微控 制器能够操作的功能，根据本发明的LnCP网络能够使得安装在设备中 的微控制器的资源最少地被使用。尤其是，LnCP网络允许低性能微控 制器在执行它们的独一无二的功能的同时来处理LnCP通信功能，允许 高性能微控制器支持多任务。并且，根据本发明的LnCP网络的主要特性可以分为基于主-从 设备的通信结构、事件驱动通信支持、多网络管理器支持、4层结构、 通信循环服务、灵活的地址管理、可变长度的分组通信和标准消息设 置规定(provision)。同时，被用作LnCP网络中设备间的连接通信结构的基于主-从设 备的结构，应当包括至少一个和更多主设备，该主设备应当包括它所 控制的从设备的信息和控制代码。这时，主设备遵循输入的程序或从 用户接收输入，然后控制其它从设备。例如，主设备和从设备之间的消息流如图2所示。g卩，如果主设 备向从设备发送请求消息，那么从设备会向主设备返回响应消息。LnCP 网络还可以有基于多个主设备和多个从设备的通信结构，如图3所示。
并且，LnCP网络支持事件驱动通信服务。例如，用户可以设置设 备所需的一个事件。然后，在执行任何操作时，如果用户所设置的事 件发生，相应的设备会将事件的发生或事件的描述通知给其它设备， 或者根据所发生的事件来控制其它设备的运行状态。而且，包括至少一个和更多负责环境设置和管理的网络管理器的 LnCP网络，如果需要的话，可以支持多个网络管理器。这种情况下， 设备的管理信息应当同步于网络管理器的错误。如图4所示，LnCP网络有4层结构，包括物理层、数据链路层、 网络层和应用层，LnCP网络在通信循环单元提供服务，其中从设备在 给定的时间点可以只有一个通信循环。也就是说，在一个从设备中执行通信循环时，从设备可以不被任 何主设备控制，但是，在主设备中，在给定的时间点，可以为多个从 设备执行多个通信循环，所述多个通信循环包括4种类型，比如{1-请 求，1-响应}、 {1-请求，多-响应}、 {1-通知}、 {重复-通知}。例如，如图5所示，通信循环{1-请求，l-响应)是一个通信循环， 期间一个主设备向一个从设备发送一个请求分组，然后从设备向主设 备返回一个响应分组，如果在接收的分组中有错误发生，主设备向从 设备发送再次请求分组，从设备向主设备返回响应分组。而且，如图6所示，在通信循环{1-请求，多-响应}中， 一个主设 备向多个从设备发送一个带有群组地址的请求分组，然后每个从设备 都向主设备返回响应分组。如果达到最大允许接收时间，主设备结束 循环。这时，即使从从设备接收的响应分组发生错误，主设备也忽略 此错误。如图7所示，通信循环{1-通知}是这样一种通信循环，其中主设 备发送一个通知分组给一个或多个设备，然后立即结束本次通信。通信循环{重复-通知}是这样一种通信循环，其中为了确保通信循环u-通知}中传输的可靠性，主设备重复发送相同分组，然后结束本次通信。同时，LnCP网络支持灵活的地址管理。例如，给具有LnCP功能 的设备在出厂时基于设备类型分配地址，这样不必用户参与就可以自 动配置网络。这时，网络管理器有一个算法，当设备连接其上，可以 给设备分配一个唯一的地址，同类设备被初始化具有相同地址。而且，通过给包括在同类中的设备分配唯一的群组地址，根据用 户的需要将不同类型的设备分成集群，以及给每一集群分配群组地址， LnCP网络允许使用一个消息来执行群组通信。LnCP网络支持可变长度分组通信，比如说，在下载诸如与设备控 制有关的应用程序的内容时，或者上传设备中存储的数据时，LnCP网 络使用设备中缓冲区的相互交换的大小信息来调节分组的长度。而且，LnCP提供了标准消息集。例如，应用层定义了标准消息集， 适用于各种类型的设备，这样主设备可以控制其它设备，其中消息集 分为用于基本LnCP通信的共同领域消息集、用于支持设备独有功能的 应用领域消息集以及用于提供开发商的独有功能的开发者领域消息 集。同时，如果需要，该消息集可以扩展，也可以在现有的所定义的 消息中添加要素(factor)。接下来，作为根据本发明的LnCP网络的 主要特性之一的一种灵活的地址管理方法，将在下面更详细地描述。图8示意了根据本发明的地址字段结构具体实施例。接入LnCP 网络的主设备和从设备应当有节点地址。本发明用独一无二的地址字 段结构来更灵活地执行地址管理，地址字段结构包括1个比特的地址 选项、7个比特的固定地址和8个比特的动态地址，如图8所示。同时，LnCP网络利用l个比特的地址选项来使用集群地址，根据 设备的安装地点，如起居室、房间、浴室等，或根据用户的需要，集 群地址能够完整地控制已分组的特定组的设备。例如，如果地址选项 值为"0"，其代表节点地址，如果地址选项值为"1"，其代表集群 地址。而且，根据产品类型，LnCP网络利用7个比特的产品代码来根据 产品类型分配群组地址。例如，分别给多功能产品分配单一功能产品 代码。基于每一设备产品，LnCP网络利用8个比特的逻辑地址来分类多 个设备，其中，如图8所示，设备的集群代码与逻辑地址共享字段， 当用户注册接入网络的设备时，用户使用执行网络管理器功能的设备 来输入集群代码。同时，设备的产品代码是根据每一产品的类型而固定的固定地址， 在设备出厂时已经提前设置好，同类型设备应当分配相同的固定地址。 因此，根据产品类型，对设备分别分类，虽然没有分配逻辑地址给LnCP 网络中的设备，产品一出厂也可以通过网络通信，这样使得在LnCP网 络配置中执行即插即用成为可能。而且，产品代码是根据产品通常被应用的独立功能来分配的，多 功能产品可以分配多个产品代码。例如，对被定义为具有冷藏功能和 冷冻功能的电冰箱，分配一个产品代码，对具有TV和VCR功能的多 功能产品分配两个产品代码，分别对应TV和VCR。分配了 7个比特固定地址的产品代码可以指定126种设备地址， 范围从0x00到0xFD， 0x7E涉及没有分配产品代码的产品，以及0x7F 涉及所有产品。同时，动态地址用来分类多个同样的产品的设备，或者分类集群， 该动态地址可以由网络管理器改变，并且根据地址选项的取值包含以 下两种含义。例如，如果地址选项取值为"0"，可以指定LnCP设备。这时，动态地址变为逻辑地址，从而分类多个同类产品(具有相同产品代码的产品)。如果地址选项取值为"1"，可以指定由LnCP设备组成的 集群。这时动态地址变为集群地址。如果照明设备大量存在于LnCP网 络中，那么根据相同产品代码和各自的逻辑地址为每一照明设备分类。而且，可以采用相同集群代码对包含在每一照明设备的群组分类， 其中用在LnCP网络中的动态地址取值范围是0x01到0x7E，可以指定 127种产品或集群，剩余值的0x80-0xFE保留给LnCP网络的管理层， 0x00指定没有分配动态地址的设备，而OxFF指定分配了相同产品代码 的所有设备。群组地址可以分为显式(explicit)群组地址和隐式(implicit)群 组地址。如果地址选项值设为1，显式群组地址指定包括在同一集群中 的所有设备；通过将固定地址或动态地址字段的所有比特值填充为1， 隐式群组地址可以指定多个设备。也就是说，如果产品代码字段的比特全是1 (OxFF)，那么就意 味着所有具有特定产品代码字段值的设备。同时，当产品代码是ObOXXX XXXX，逻辑地址是ObYYYY YYYY,以及集群代码是ObZZZZZZZZ时，这类设备群组如下所示。 例如，所有设备都是Obllll 1111 1111 1111或ObOlll 1111 1111 1111 (OxFFFF或0x7FFF)，所有具有特定产品代码的设备都是OblXXX XXXX 1111 1 111或0b0XXX XXXX 11111111。而且，包括在特定集群中的所有设备都是Obllll 1111 zzzz zzzz，包括在特定集群中的、具有特定产品代码的所有设备都是 0blXXX XXXX zzzz zzzz，具有特定逻辑地址的所有设备都是 ObOl 11 1111 YYYY YYYY。其它地址，例如，网络管理器的产品代码是0x00，逻辑地址是 0xXX，网络管理器中那些具有提供接入外网如因特网的家庭网关功能 的网络管理器，可以利用固定的0x00产品代码和固定的0x000逻辑地 址。网络管理器可以在一个单一功能产品中实现，比如TV有两个代码， 其一是TV功能的产品代码，另一个是网络管理器的管理功能的产品代 码。另一方面，诸如网络管理器等主设备和诸如TV等从设备使用如 上所述的灵活分配的地址来发送与接收消息。根据本发明的网络控制系统中的地址管理方法和消息发送与接收 方法，其配置和操作如上所述，可以给用户提供远程控制和监控的便 利，还可以更有效地控制网络控制系统中所偏爱(bias)的设备。如上所述，尽管出于解释上述优选具体实施例的目的已经公开了 本发明，生活网络还可以叫做其它名称，更多不同的设备可以接入根 据本发明的生活网络。本领域的熟练技术人员应当理解，能够通过多 个方式改进、修改、替换或增加上述具体实施例而不背离所附加的权 利要求书定义的本发明的技术精神和范围。
权利要求
1.一种网络控制系统中的地址管理方法，将一个地址分配给位于该网络控制系统中的主设备和从设备，其中该地址字段结构包括地址选项，用于分类节点地址或集群地址；固定地址，根据产品种类而固定；以及动态地址，用于分类多个相同产品，或用于分类集群。
2. 根据权利要求1的地址管理方法，其中所述地址选项取值1个 比特，如果该值为"0"，其代表节点地址，以及如果该值为"1"， 其代表集群地址。
3. 根据权利要求1的地址管理方法，其中所述固定地址具有7个 比特的值，并使用根据产品类型而固定的产品代码。
4. 根据权利要求3的地址管理方法，其中该产品代码是根据产品 通常被应用的独立功能来分配的。
5. 根据权利要求3的地址管理方法，其中多功能产品分配有多个 产品代码。
6. 根据权利要求3的地址管理方法，其中产品代码具有7个比特 的值，其为设备指定126种固定地址，范围从0x00到0xFD，剩余值 中的0x7E为没有分配产品代码的设备指定固定地址，以及0x7F指定 所有设备。
7. 根据权利要求1的地址管理方法，其中该动态地址8个比特的 值，其由网络管理器设置或改变。
8. 根据权利要求7的地址管理方法，其中该动态地址根据地址选项取值来指定逻辑地址或集群代码。
9. 根据权利要求8的地址管理方法，其中，如果地址选项取值为 "0"，那么指定动态地址为逻辑地址，用于分类多个同类产品。
10. 根据权利要求8的地址管理方法，其中，如果地址选项取值 为"1"，那么指定动态地址为集群代码，用于多个已分组设备。
11. 根据权利要求1的地址管理方法，其中该动态地址8个比特 的值，其指定127个产品或集群，范围从0x01到0x7E，剩余值中的 0x80-0xFE保留给网络管理层，0x00指定那些没有分配动态地址的设 备，以及OxFF指定分配了相同产品代码的所有设备。
12. 根据权利要求1的地址管理方法，其中，指定包括在相同集 群中的所有设备具有设置为"1"的地址选项值，其是由显式群组地址 来管理的。
13. 根据权利要求1的地址管理方法，其中将固定地址或动态地 址的所有比特值设置为"1"是由隐式群组地址来管理的。
14. 根据权利要求13的地址管理方法，其中在隐式群组地址中， 如果固定地址取值都是"1"，那么指定所有类型的产品为一群组。
15. 根据权利要求13的地址管理方法，其中如果所述动态地址取 值都是"1"，那么指定具有特定产品代码的所有产品为一群组。
16. —种网络控制系统中的消息发送与接收方法，包括以下步骤: 分配地址，该地址包括用于分类节点地址或集群地址的地址选项、根据产品类型而固定的固定地址和用于分类相同产品的多个设备或分 类集群的动态地址；以及 基于所分配的地址，在主和从设备之间执行消息发送与接收操作。
17. 根据权利要求16的消息发送与接收方法，其中该地址选项1 个比特的值，如果该值为"0"，其代表节点地址，以及如果该值为"l"，其代表集群地址。
18. 根据权利要求16的消息发送与接收方法，其中该固定地址7 个比特的值，以及使用根据产品类型而固定的产品代码。
19. 根据权利要求1的消息发送与接收方法，其中该动态地址8 个比特的值，其由网络管理器设置或改变。
20. 根据权利要求7的消息发送与接收方法，其中该动态地址根 据地址选项取值指定逻辑地址或集群代码。
全文摘要
本发明涉及网络控制系统中的一种地址管理方法和消息发送与接收方法。本发明，比如说，使在家或出门在外的用户，通过诸如RS-485网络、低耗能RF网络、电力线网络等安装在家的网络，能够控制各种设备比如电冰箱或洗衣机等的运行或监控它们的运行状态，从而为用户提供远程控制和监控的便利成为可能。而且，本发明可以为通过网络相互连接的所有设备灵活地分配和管理地址，在主从设备之间发送与接收消息，从而使更有效地控制网络控制系统中的设备成为可能。
文档编号H04L12/28GK101116288SQ200680004198
公开日2008年1月30日 申请日期2006年2月7日 优先权日2005年2月7日
发明者李君锡, 李相均, 雄 田, 郑钟勋 申请人:Lg电子株式会社