一种家庭无线网络及其实现方法

专利名称：一种家庭无线网络及其实现方法
技术领域：
本发明涉及无线通讯技术领域，尤其涉及一种家庭无线网络及其实现方法。
技术背景
近年来，通信技术得到了迅猛发展，如果说网络技术实现了世界各处的互联互通， 那么无线通信技术则将人们从固定接入地点限制和网络布线的繁琐中解脱出来，做到随 时、随地、移动的信息交互。
随着通信技术的日益更新，人们对于家庭网络化、自动化的需求也在逐步升级。不 仅要求家中的计算机等智能设备能够接入因特网，还需要智能家电通过网络与外界交互， 甚至远在外地也能对家中的电子设备进行安全的操作。
目前，3G (The Third Generation，第三代移动通信技术)和未来的4G (第四代移 动通信技术)技术可以实现移动宽带接入功能，而802. 11、蓝牙、Zigbee (—种无线传感器 网络)等技术可以实现家庭内部的无线网络。但如何将这二者结合，现有技术中尚未提出相 应的解决方案。发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种家庭无线网络及其实现方法，既可以通过该家 庭无线网络进行普通数据业务，也可以对该家庭无线网络进行安全远程访问控制。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种家庭无线网络，所述家庭无线网络包括 无线节点和网关，所述网关进一步包括远程访问控制器和互联网(Web)应用接口，所述无线节点用于，通过所述网关接入无线宽带接入网络；所述远程访问控制器用于，当远程终端通过所述无线宽带接入网络访问所述无线节点 时，对所述远程终端的访问权限进行控制，并为授权用户提供安全的访问机制；所述Web应用接口用于，为授权用户提供对所述无线节点进行访问的Web应用接口。
进一步地，所述网关还包括家庭设备接口控制器，所述家庭设备接口控制器与所 述无线节点以基于通用即插即用(UPnP)的方式连接，组成一个共享的家庭内部网络。
进一步地，所述家庭设备接口控制器进一步包括802. 11、无线局域网(LAN)、蓝 牙，和/或ZigBee主控设备；所述无线节点包括但不限于支持802. 11协议的数据通信设备；支持蓝牙协议的智能 设备；支持ZigBee协议的智能家电、智能设备、监控器。
进一步地，所述网关还包括无线宽带网络适配器，用于将所述无线节点接入所述 无线宽带接入网络。
进一步地，所述网关还包括服务质量控制器，用于根据预先的配置对所述家庭内 部网络中的各无线节点间的通讯质量进行控制。
进一步地，所述网关还包括配置策略接口，用于完成如下配置中的一种或任意组 合宽带配置，用于对所述无线宽带网络适配器进行配置； 安全策略配置，用于配置所述远程访问控制器的安全控制策略； Web应用配置，用于配置所述Web应用接口的访问接口 ； QoS配置，用于配置所述无线节点的服务质量的策略；设备接入控制列表，用于制定所述家庭设备接入控制器中允许接入所述家庭内部网络 的接入允许策略；接口设备配置，用于对所述主控设备进行配置。
本发明还提供了一种家庭无线网络的实现方法，所述方法包括 家庭内部网络中的无线节点通过网关接入无线宽带接入网络；远程终端通过所述无线宽带接入网络访问所述无线节点时，所述网关对所述远程终端 的访问权限进行控制，并为授权用户提供安全的访问机制，以及对所述无线节点进行访问 的Web应用接口。
进一步地，所述家庭内部网络包括但不限于802. 11协议族、LAN、蓝牙、ZigBee网 络。
进一步地，所述无线节点包括但不限于支持802. 11协议的数据通信设备；支持 蓝牙协议的智能设备；支持ZigBee协议的智能家电、智能设备、监控器。
进一步地，所述家庭内部网络中的各无线节点采用共享带宽的方式与所述无线宽 带接入网络进行交互，其中所述交互包括纯数据传输以及基于Web的服务。
进一步地，所述无线宽带接入网络包括但不限于既存的宽带码分多址(WCDMA)、 CDMA2000、时分同步码分多址(TD-SCDMA)、全球微波互联接入(WiMax)、时分双工(TDD) /频 分双工(FDD)-长期演进LTE无线网络。
进一步地，所述方法还包括根据预先的配置对家庭内部网络中的各无线节点间 的通讯质量进行控制。
采用本发明技术方案，不仅能使家庭内部的无线节点接入既存的无线宽带接入 网，与外界进行普通的数据通信，还能够通过无线宽带接入网对家庭内部的智能设备进行 访问控制。


此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1为本发明实施例的家庭无线网络的应用场景示意图； 图2为本发明实施例的网关的组成示意框图。
具体实施方式
本发明的基本思想在于，提供一种实现移动无线宽带接入功能，与家庭内部的无 线网络相结合的家庭无线网络，在实现家庭内部节点接入外部网络的基本功能的同时，还 能够实现通过外部网络访问家庭内部节点，从而让人们体会到无论何时何地都能将家带在 身边的感觉。
基于上述思想，本发明提供一种家庭无线网络的实现方法，具体采用如下技术方案家庭内部网络中的无线节点通过网关接入无线宽带接入网络； 远程终端通过所述无线宽带接入网络访问所述无线节点时，所述网关对所述远程终端 的访问权限进行控制，并为授权用户提供安全的访问机制，以及对所述无线节点进行访问 的Web应用接口。
进一步地，家庭内部网络包括但不限于802. 11协议族网络、LAN (Local Area Network，无线局域网)网络、蓝牙、ZigBee网络。
进一步地，无线节点包括但不限于笔记本、PC等通过802. 11协议族进行高速数 据通信的设备；小型的支持蓝牙协议的智能设备；低速的功能简单的支持ZigBee协议的智 能家电和监控器。
进一步地，所述家庭内部网络中的各无线节点采用共享带宽的方式与所述无线宽 带接入网络的交互。
进一步地，所述交互包括纯数据传输以及基于Web的服务。
进一步地，所述无线宽带接入网络包括但不限于既存的WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access,宽带码分多址)、CDMA2000、TD-SCDMA (Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access,时分同步石马分多址)、WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access,全球微波互联接入)、TDD (Time Division Duplexing,时分双工)/FDD (Frequency Division Duplexing,步页分双工)-LTE (Long Term Evolution，长期演进系统)无线网络。
进一步地，所述方法还包括根据预先的配置对家庭内部网络中的各无线节点间 的通讯质量进行控制。
为了便于阐述本发明，以下将结合附图及具体实施例对本发明技术方案的实施作 进一步详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征 可以相互任意组合。
实施例一如图1所示，本发明实施例中提供的家庭无线网络主要包括家庭内部的无线节点，以 及家庭内部的网关。
参见图1，所述无线节点，包括但不限于笔记本、PC (个人计算机)等通过802. 11 协议族进行高速数据通信的设备；小型的支持蓝牙协议的智能设备；低速的功能简单的支 持ZigBee协议的智能家电和监控器等。
所述网关，对外能够接入既存的无线宽带接入网络(例如一个能够提供基于IPv4/ IPv6协议族的3G/4G宽带核心网)，对内能够与家庭内部的网络进行交互，起到内外网络 交互的桥梁作用。其中，家庭内部网络包括但不限于802. 11协议族网络、LAN网络、蓝牙、 ZigBee网络等。并且该网关使内部网络采用共享带宽方式通过既存的3G/4G无线宽带网络 与外界互联互通。
其中，所述既存的3G/4G网络，包括但不限于WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMax、 TDD/FDD-LTE无线网络等。
如图2所示，本实施例中，所述位于家庭内部的网关进一步包括如下功能实体 1. 3G/4G无线宽带网络适配器，用于接入外部宽带核心网络；2.家庭设备接口控制器，用于提供家庭内部网络与外部网络的交互功能(包括纯数据 传输以及基于Web的服务)。
其内部有包括但不限于802. 11、LAN、蓝牙、ZigBee等的相互独立的接入访问设备 或主控设备。这些设备使家庭中的网络节点与接口控制器以基于UPnP (Universal Plug and Play，通用即插即用)的方式连接，构成一个内部共享网络，共用外部网络的带宽。每当 一个家庭无线节点接入该网关时，由接口控制器负责动态分配内部IP。
3.家庭设备QoS (服务质量)控制器，用于根据预先的配置对家庭内部各个节点 间通讯质量进行控制。比如，为通过ZigBee方式连接的节点提供最及时且具有最高可靠性 的服务质量，为通过802. 11方式连接的节点仅提供尽力而为的服务质量。
4.远程访问控制器，用于根据预置的策略提供网络层以上的安全连接，防止未授 权用户对家庭内部网络进行访问和操作，并为通过验证的用户提供一个安全保密的机制与 内部网络设备进行交互。
5. Web应用接口，用于提供基于Web的服务。该服务包括但不限于提供对家庭 设备进行控制的接口，提供获取家庭设备状态的接口等。远程用户一旦通过了远程访问控 制器中的访问控制器的身份验证，就可以利用远程访问控制器中提供的安全机制使用这些 web应用接口。
6.配置策略接口，用于提供一个内部配置接口以及一系列的配置策略。用户通过 该接口可以配置如下策略中的一种或任意组合宽带配置，用来对3G/4G无线宽带网络适配器进行配置； 安全策略配置，用来指定和配置一整套的安全套件；Web应用配置，允许管理员配置一系列的访问接口，下载若干个应用程序，以提供指定 的功能集合供远程访问；QoS配置，允许管理员对家庭网络设备的服务质量根据实际需要指定一系列的策略； 设备接入控制列表，允许管理员对可以接入家庭网络的设备根据预置策略进行接入允 许控制。对不符合策略的设备不允许接入本家庭的网络；接口设备配置，允许管理员对家庭内部接入点或主控设备进行配置。比如，配置挂接在 网关上的ZigBee设备为全功能主控设备，配置挂接在网关上的802. 11设备为一个接入访 问点等。
进一步地，上述功能实体/设备间的协作方式描述如下A，家庭外部网络，如WiMax网络与网关中的无线宽带网络适配器进行数据通信。当网 关连接到外部无线宽带网时，会从宽带服务商获得一个外网IP地址。该地址用于家庭内部 与因特网上的其他用户进行交互。
B，家庭内部的节点通过网关中的家庭设备接口控制器中相应的主控设备进行数 据通信。例如，802. 11协议节点通过接口控制器中的802. 11主控设备进行通信，ZigBee协 议节点通过接口控制器中的支持ZigBee协议的主控设备进行通信。这些节点连接到网关 后，会由接口控制器为它们分配一个家庭内部的专用IP地址。接口控制器会自动为通信的 数据进行内外IP地址的转换工作。该转换已有成熟技术。
C，所有经过设备接口控制器的数据都要经过家庭设备QoS (服务质量)控制器的 协调。该QoS控制器能够根据用户需要进行配置，对不同设备提供不同类型的服务。比如，802. 11设备通信数据量很大，但实时性和可靠性要求不高，但ZigBee设备则完全相反。该 QoS控制器就可以配置成为ZigBee设备的数据提供高优先级和更高可靠性的传输。
D，对于内网设备主动发起连接的通信，数据在经过QoS控制器协调后直接与无线 宽带网络适配器或设备接口控制器进行数据交换。
E，对于来自外部的对家庭内部设备的访问控制操作，为了保证家庭内部的安全， 网关仅仅提供基于Web的操作。任何操作都要经过远程访问控制器。该控制器会根据用户 配置的规则对外网用户及其权限进行控制，并提供IP层或传输层的安全访问机制。当外部 用户通过访问控制器的允许后，将会使用Web应用接口对内部设备进行访问。Web应用接口 为外网用户提供一个Web页面，会通过网页链接形式提供特定的访问接口，外网用户可以 通过这些接口对家庭内部网络进行操作。
F，配置策略接口只能由管理员使用特定的用户名密码，使用网关上的专用有线接 口进行登录配置。通过该接口，管理员可以设置网关的各种配置。
下面将结合具体应用示例对本发明提供的家庭无线网络做进一步介绍。
应用示例1 普通数据通信某用户会打开网关，并使得网关中的无线宽带网络适配器与家庭外部的3G/4G网络 (如WCDMA)进行连接，并获得一个因特网上的IP地址。然后用户在家里使用笔记本电脑通 过802. 11协议无线上网，该笔记本会连接到网关中接口控制器上的802. 11主控模块，该模 块会为用户的笔记本分配一个家庭内部IP地址。所有发向外部的数据包会被转换成因特 网IP，经过网关中QoS控制的协调，通过无线宽带网络适配器发向因特网上的对端用户。对 于来自因特网上的数据，会通过与上述描述相反的路径到达用户的笔记本电脑。这样，用户 就可以在家中与外界进行普通的数据通信。
应用示例2 从因特网对家庭内部网络的访问用户出门前打开网关，并使得网关中的无线宽带网络适配器与家庭外部的3G/4G网络 (如WCDMA)进行连接，并获得一个因特网上的IP地址。
假定其家中客厅放置了 一个柜式智能空调，能通过ZigBee协议与网关进行连接。 则用户在即将回家之前可以在公司使用网页形式，通过因特网访问家庭的外部IP地址。这 时网关的远程访问控制器会要求用户输入身份确认信息，身份识别通过后，该控制器会通 过某些现有机制建立一条安全的链接，并提供web页面给用户使用。该用户此时可以通过 页面上的特定连接，如“查询设定温度”，来要求空调将相应信息通过web形式传给用户。类 似地，用户也可以通过某个连接，如“开启空调”来进行某些控制操作。
以上仅为本发明的优选实施案例而已，并不用于限制本发明，本发明还可有其他 多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发 明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求 的保护范围。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用 的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成 的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储 在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示 出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
权利要求
1.一种家庭无线网络，其特征在于，所述家庭无线网络包括无线节点和网关，所述网关 进一步包括远程访问控制器和互联网(Web)应用接口，所述无线节点用于，通过所述网关接入无线宽带接入网络；所述远程访问控制器用于，当远程终端通过所述无线宽带接入网络访问所述无线节点 时，对所述远程终端的访问权限进行控制，并为授权用户提供安全的访问机制；所述Web应用接口用于，为授权用户提供对所述无线节点进行访问的Web应用接口。
2.如权利要求1所述的家庭无线网络，其特征在于，所述网关还包括家庭设备接口控制器，所述家庭设备接口控制器与所述无线节点以基 于通用即插即用(UPnP)的方式连接，组成一个共享的家庭内部网络。
3.如权利要求2所述的家庭无线网络，其特征在于，所述家庭设备接口控制器进一步包括802. 11、无线局域网(LAN)、蓝牙，和/或ZigBee 主控设备；所述无线节点包括但不限于支持802. 11协议的数据通信设备；支持蓝牙协议的智能 设备；支持ZigBee协议的智能家电、智能设备、监控器。
4.如权利要求1所述的家庭无线网络，其特征在于，所述网关还包括无线宽带网络适配器，用于将所述无线节点接入所述无线宽带接入网
5.如权利要求2所述的家庭无线网络，其特征在于，所述网关还包括服务质量控制器，用于根据预先的配置对所述家庭内部网络中的各无 线节点间的通讯质量进行控制。
6.如权利要求1至5之任一项所述的家庭无线网络，其特征在于，所述网关还包括配置策略接口，用于完成如下配置中的一种或任意组合 宽带配置，用于对所述无线宽带网络适配器进行配置； 安全策略配置，用于配置所述远程访问控制器的安全控制策略； Web应用配置，用于配置所述Web应用接口的访问接口 ； QoS配置，用于配置所述无线节点的服务质量的策略；设备接入控制列表，用于制定所述家庭设备接入控制器中允许接入所述家庭内部网络 的接入允许策略；接口设备配置，用于对所述主控设备进行配置。
7.一种家庭无线网络的实现方法，其特征在于，所述方法包括 家庭内部网络中的无线节点通过网关接入无线宽带接入网络；远程终端通过所述无线宽带接入网络访问所述无线节点时，所述网关对所述远程终端 的访问权限进行控制，并为授权用户提供安全的访问机制，以及对所述无线节点进行访问 的Web应用接口。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述家庭内部网络包括但不限于802. 11协议族、LAN、蓝牙、ZigBee网络。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述无线节点包括但不限于支持802. 11协议的数据通信设备；支持蓝牙协议的智能 设备；支持ZigBee协议的智能家电、智能设备、监控器。
10.如权利要求7、8或9所述的方法，其特征在于，所述家庭内部网络中的各无线节点采用共享带宽的方式与所述无线宽带接入网络进 行交互，其中所述交互包括纯数据传输以及基于Web的服务。
11.如权利要求7、8或9所述的方法，其特征在于，所述无线宽带接入网络包括但不限于既存的宽带码分多址(WCDMA )、CDMA2000、 时分同步码分多址(TD-SCDMA)、全球微波互联接入(WiMax)、时分双工(TDD)/频分双工 (FDD)-长期演进LTE无线网络。
12.如权利要求7、8或9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 根据预先的配置对家庭内部网络中的各无线节点间的通讯质量进行控制。
全文摘要
本发明公开了一种家庭无线网络及其实现方法，该家庭无线网络包括无线节点和网关，该网关进一步包括远程访问控制器和Web应用接口，无线节点用于，通过网关接入无线宽带接入网络；远程访问控制器用于，当远程终端通过无线宽带接入网络访问无线节点时，对远程终端的访问权限进行控制，并为授权用户提供安全的访问机制；Web应用接口用于，为授权用户提供对无线节点进行访问的Web应用接口。采用本发明，不仅能使家庭内部的无线节点接入既存的无线宽带接入网，与外界进行普通的数据通信，还能够通过无线宽带接入网对家庭内部的智能设备进行访问控制。
文档编号H04L12/28GK102035703SQ20101057671
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月7日 优先权日2010年12月7日
发明者谷裕 申请人:中兴通讯股份有限公司