專利名稱：一種數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字家庭技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
近年來隨著數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)的不斷擴(kuò)大，家庭數(shù)字化的不斷深入發(fā)展，家庭中的具有舉足輕重作用的家庭網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)也得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的不斷重視。提出一種高效、靈活、穩(wěn)定的家庭網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)具有十分重要的意義。一般認(rèn)為家庭網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該提供一下幾個(gè)功能(1)對(duì)電器設(shè)備的控制和管理。通過家用無線設(shè)備，如遙控器、個(gè)人電話和互聯(lián)網(wǎng)來控制燈、熱水器及空調(diào)等設(shè)備。(2)家居安全。通過家庭攝像頭，溫度、濕度傳感器等能夠監(jiān)控家中的安全防御，火災(zāi)和水災(zāi)等。(3)能源管理。通過無線抄表技術(shù)能夠自動(dòng)的取得水電氣表的讀數(shù)，免去了人工抄表的麻煩。(4)多媒體服務(wù)。實(shí)現(xiàn)電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)、 手機(jī)等設(shè)備之間的音視頻以及圖片等數(shù)據(jù)的交換。(5)通過計(jì)算機(jī)或者機(jī)頂盒連接互聯(lián)網(wǎng)。 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上社交、購物、證券以及醫(yī)療等服務(wù)。圖I示出了現(xiàn)有的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，其特點(diǎn)是接入方式多樣，支持有線電視網(wǎng)、電話網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其它無線網(wǎng)絡(luò)接入；同一類型的設(shè)備終端公用家庭網(wǎng)絡(luò)中的一條信道，根據(jù)設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)速率的要求不同而分組，主要包括計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備，電話 (Post、Web、Video)等類型，視聽終端設(shè)備，水電氣表，傳統(tǒng)的家電設(shè)備，智能終端設(shè)備以及無線終端設(shè)備等；網(wǎng)絡(luò)中最重要的節(jié)點(diǎn)是家庭網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的對(duì)外接入以及外部網(wǎng)絡(luò)的對(duì)內(nèi)訪問和控制。但現(xiàn)有的家庭網(wǎng)關(guān)負(fù)載過重，設(shè)計(jì)過于復(fù)雜。家庭網(wǎng)關(guān)承擔(dān)了家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換、不同子網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交換以及家庭網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換，所以家庭網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)負(fù)載過大，不同的設(shè)備需要不同的管理需求，會(huì)導(dǎo)致家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)過于復(fù)雜。網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)不夠靈活，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)單一。該種家庭網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)屬于樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不僅對(duì)家庭網(wǎng)關(guān)要求非常高，而且嚴(yán)重影響到子網(wǎng)的靈活擴(kuò)展，新型網(wǎng)絡(luò)的加入等。

發(fā)明內(nèi)容
基于現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及方法， 通過引入IHNS，分擔(dān)家庭網(wǎng)關(guān)負(fù)載，同時(shí)提供更為豐富的應(yīng)用服務(wù)，保證用戶信息安全，網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性好，層次化設(shè)計(jì)，方便后續(xù)升級(jí)改造。基于上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括智能家庭網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器IHNS、家庭內(nèi)部子網(wǎng)、家庭網(wǎng)關(guān)，其中IHNS用于管理社區(qū)的家庭網(wǎng)絡(luò)，分擔(dān)每個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)的家庭網(wǎng)關(guān)的負(fù)載，用于接收用戶通過客戶端發(fā)送的遠(yuǎn)程控制指令或者查詢請(qǐng)求，并認(rèn)證該用戶身份和操作請(qǐng)求的安全性，如果通過所述安全性認(rèn)證，則向家庭網(wǎng)絡(luò)發(fā)送遠(yuǎn)程控制指令或者查詢請(qǐng)求；家庭網(wǎng)關(guān)用于解析遠(yuǎn)程控制指令或者查詢請(qǐng)求，根據(jù)指令或者請(qǐng)求在家庭子網(wǎng)內(nèi)部進(jìn)行命令操作，若解析的指令或者請(qǐng)求中涉及設(shè)備控制，則進(jìn)行相應(yīng)的控制，同時(shí)將相應(yīng)的結(jié)果返回到客戶端。所述IHNS用于實(shí)現(xiàn)社區(qū)監(jiān)控管理、社區(qū)醫(yī)療、信息共享、物業(yè)通知、安全告示、意見反饋。所述IHNS利用Zigbee技術(shù)實(shí)現(xiàn)用戶端的抄表。相應(yīng)的，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種基于數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的抄表方法，所述方法包括用戶登入到IHNS，首先經(jīng)過身份認(rèn)證，若認(rèn)證失敗則結(jié)束，否則進(jìn)入下一步；IHNS給該用戶此次對(duì)話分配一個(gè)session,用戶跳轉(zhuǎn)到主頁面,選擇查詢某一時(shí)段內(nèi)水表的讀數(shù)；請(qǐng)求發(fā)送到IHNS，IHNS根據(jù)用戶身份將消息轉(zhuǎn)發(fā)給用戶的家庭網(wǎng)關(guān)，若連接不通則返回錯(cuò)誤信息結(jié)束，否則進(jìn)入下一步；家庭網(wǎng)關(guān)接收到消息后進(jìn)行解析，然后將該信息發(fā)送給Zigbee子網(wǎng)；Zigbee子網(wǎng)中的Zigbee協(xié)調(diào)器將消息轉(zhuǎn)發(fā)給指定Zigbee終端,Zigbee終端接收消息后，對(duì)命令進(jìn)行解析，得到是讀取當(dāng)前讀數(shù)的命令，向串口發(fā)送讀取命令，智能水表接收到讀取命令進(jìn)行水表讀書的讀取，通過串口返回讀數(shù)；Zigbee終端將讀數(shù)進(jìn)行格式封裝，然后按著消息來的路徑逆向返回到IHNS，IHNS 根據(jù)用戶的時(shí)間段，從已有數(shù)據(jù)庫中讀取水表讀數(shù)，然后用當(dāng)前讀數(shù)減去前者，得到用戶想要的讀數(shù)，最后將結(jié)果返回給用戶。綜上，通過實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，通過在社區(qū)中引入IHNS服務(wù)器能夠有效的減輕家庭網(wǎng)關(guān)的負(fù)擔(dān)，同時(shí)由于家庭網(wǎng)關(guān)資源的的限制，增加IHNS能夠提供家庭網(wǎng)關(guān)所不能提供的更為復(fù)雜和豐富的社區(qū)服務(wù)，并且IHNS能夠進(jìn)行用戶的安全認(rèn)證，數(shù)據(jù)的加密，進(jìn)一步保證了家庭網(wǎng)絡(luò)的安全性。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。圖I是現(xiàn)有技術(shù)中的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的基于數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的抄表方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明的實(shí)施提供一種可靠的家庭網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，引入IHNS，分擔(dān)家庭網(wǎng)關(guān)負(fù)載， 同時(shí)提供更為豐富的應(yīng)用服務(wù)，保證用戶信息安全，網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性好，層次化設(shè)計(jì)，方便后續(xù)升級(jí)改造。在一個(gè)完整的家庭網(wǎng)絡(luò)中，包含了家庭網(wǎng)關(guān)和家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，而這正是當(dāng)前比較典型的家庭網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，而在本發(fā)明中我們?cè)诂F(xiàn)有的基礎(chǔ)上引入智能家庭網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 (Intelligent Home Network Server, IHNS)。這時(shí)由于受到價(jià)格等因素制約，嵌入式家用設(shè)備和智能家庭網(wǎng)絡(luò)(如家庭網(wǎng)關(guān))的計(jì)算資源都十分的有限。為了給智能家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在開放的Internet或公用電話網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境下提供可靠的安全機(jī)制(如保密性、可認(rèn)證性、 可授權(quán)性和數(shù)據(jù)的完整性等)，在網(wǎng)絡(luò)提攜結(jié)構(gòu)中加入一個(gè)智能家庭網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，即IHNS。 它分別與互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用程序(Web瀏覽器或者遠(yuǎn)程監(jiān)控等)和智能家庭網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)相連接。在住戶密集、智能家庭網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用較為幾種的大型社區(qū)，IHNS可又社區(qū)服務(wù)中心提供，否則可由ISP提供該服務(wù)；若二者都不提供則退化為傳統(tǒng)的家庭網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)?？梢詫HNS 理解為社區(qū)內(nèi)的服務(wù)器，能夠更高效率的管理整個(gè)社區(qū)的家庭網(wǎng)絡(luò)，分擔(dān)每個(gè)家庭中的家庭網(wǎng)關(guān)的負(fù)載，同時(shí)完成家庭網(wǎng)關(guān)不能完成的更為復(fù)雜的任務(wù)等。所以我們的家庭網(wǎng)絡(luò)包括家庭內(nèi)部子網(wǎng)、家庭網(wǎng)關(guān)、IHNS，用戶可以通過Web瀏覽器等發(fā)出遠(yuǎn)程控制或者查詢的請(qǐng)求，這個(gè)請(qǐng)求首先被推送到社區(qū)服務(wù)中心處的IHNS，IHNS通過安全認(rèn)證等步驟后轉(zhuǎn)送到準(zhǔn)確的用戶家庭網(wǎng)關(guān)中，家庭網(wǎng)關(guān)再進(jìn)一步解析命令，根據(jù)命令在家庭子網(wǎng)內(nèi)部進(jìn)行命令操作，如果涉及設(shè)備控制則進(jìn)行相印的控制，最后將相應(yīng)的結(jié)果按逆路徑返回到用戶那里。具體的系統(tǒng)架構(gòu)參見圖2。本發(fā)明的智能家庭網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器IHNS可以提供社區(qū)監(jiān)控管理，以及一些區(qū)端服務(wù)， 例如社區(qū)醫(yī)療、信息共享、物業(yè)通知、安全告示、意見反饋等等。IHNS的應(yīng)用程序接口基于統(tǒng)一熱插拔(Universal Plug and Play, UPNP)協(xié)議。為了更為方便地檢測家庭中的各個(gè)設(shè)備促進(jìn)其相互協(xié)作，該協(xié)議結(jié)合了超文本傳輸協(xié)議(HTTP)、可擴(kuò)展的標(biāo)記語言(EML)和 SOAP協(xié)議等，是一種基于協(xié)議族的協(xié)議，所以具有平臺(tái)獨(dú)立性、靈活性和豐富的應(yīng)用程序模型等特點(diǎn)，為服務(wù)提供商提供更為復(fù)雜的應(yīng)用程序創(chuàng)造了良好的條件。此外，由于在線IHNS 連接是建立在用戶需求之上，立足于最小化帶寬設(shè)計(jì)的，因此即使在帶寬嚴(yán)重不足的情況下也能夠正常運(yùn)行。IHNS與計(jì)算機(jī)資源十分有限的嵌入式家用設(shè)備和智能家庭網(wǎng)關(guān)不同， 它擁有更為豐富的計(jì)算資源，能為所有用戶提供各種類型的服務(wù)。在開放的Internet或者公用電話網(wǎng)環(huán)境下，智能家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠有效的隱藏在IHNS后方，只與IHNS通過安全的通道通信(主要應(yīng)用加密技術(shù))，以確保信息交換的保密性，防止了第三方非法竊聽私人信息和操作家用設(shè)備。基于數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例中的基于數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)抄表方法的流程圖，具體步驟如下Stepl :用戶登入到IHNS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，首先經(jīng)過身份認(rèn)證，若認(rèn)證失敗則結(jié)束，否則轉(zhuǎn)St印2 ；Step2 :IHNS給該用戶此次對(duì)話分配一個(gè)session,用戶跳轉(zhuǎn)到主頁面,選擇查詢某一時(shí)段內(nèi)水表的讀數(shù)，轉(zhuǎn)Step3 ；Step3 :請(qǐng)求發(fā)送到IHNS服務(wù)器服務(wù)器根據(jù)用戶身份將消息轉(zhuǎn)發(fā)給用戶的家庭網(wǎng)關(guān)，若連接不通則返回錯(cuò)誤信息結(jié)束，否則轉(zhuǎn)St印4 ；Step4 :家庭網(wǎng)關(guān)接收到消息后進(jìn)行解析，然后將該信息發(fā)送給指定子網(wǎng)，Zigbee 子網(wǎng)，有線轉(zhuǎn)無線是由Zigbee協(xié)調(diào)器完成，它充當(dāng)路由轉(zhuǎn)發(fā)功能；轉(zhuǎn)Step5 ；
Step5 Zigbee協(xié)調(diào)器將消息轉(zhuǎn)發(fā)給指定Zigbee終端,Zigbee接收消息后,對(duì)命令進(jìn)行解析，得到是讀取當(dāng)前讀數(shù)的命令，向串口發(fā)送讀取命令，智能水表接收到讀取命令進(jìn)行水表讀書的讀取，通過串口返回讀書，并轉(zhuǎn)Step6 ；Step6 =Zigbee終端將讀數(shù)進(jìn)行格式封裝，然后按著消息來的路徑逆向返回到 IHNS，IHNS根據(jù)用戶的時(shí)間段，從已有數(shù)據(jù)庫中讀取水表讀數(shù)，然后用當(dāng)前讀數(shù)減去前者， 得到用戶想要的讀數(shù)，最后將結(jié)果返回給用戶，結(jié)束。綜上，通過實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，通過在社區(qū)中引入IHNS服務(wù)器能夠有效的減輕家庭網(wǎng)關(guān)的負(fù)擔(dān)，同時(shí)由于家庭網(wǎng)關(guān)資源的的限制，增加IHNS能夠提供家庭網(wǎng)關(guān)所不能提供的更為復(fù)雜和豐富的社區(qū)服務(wù)，并且IHNS能夠進(jìn)行用戶的安全認(rèn)證，數(shù)據(jù)的加密，進(jìn)一步保證了家庭網(wǎng)絡(luò)的安全性。以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括智能家庭網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器IHNS、家庭內(nèi)部子網(wǎng)、家庭網(wǎng)關(guān)，其中IHNS用于管理社區(qū)的家庭網(wǎng)絡(luò)，分擔(dān)每個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)的家庭網(wǎng)關(guān)的負(fù)載，用于接收用戶通過客戶端發(fā)送的遠(yuǎn)程控制指令或者查詢請(qǐng)求，并認(rèn)證該用戶身份和操作請(qǐng)求的安全性， 如果通過所述安全性認(rèn)證，則向家庭網(wǎng)絡(luò)發(fā)送遠(yuǎn)程控制指令或者查詢請(qǐng)求；家庭網(wǎng)關(guān)用于解析遠(yuǎn)程控制指令或者查詢請(qǐng)求，根據(jù)指令或者請(qǐng)求在家庭子網(wǎng)內(nèi)部進(jìn)行命令操作，若解析的指令或者請(qǐng)求中涉及設(shè)備控制，則進(jìn)行相應(yīng)的控制，同時(shí)將相應(yīng)的結(jié)果返回到客戶端。
2.如權(quán)利要求I所述的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述IHNS用于實(shí)現(xiàn)社區(qū)監(jiān)控管理、社區(qū)醫(yī)療、信息共享、物業(yè)通知、安全告示、意見反饋。
3.如權(quán)利要求I所述的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述IHNS利用Zigbee技術(shù)實(shí)現(xiàn)用戶端的抄表。
4.一種基于數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的抄表方法，其特征在于，所述方法包括用戶登入到IHNS，首先經(jīng)過身份認(rèn)證，若認(rèn)證失敗則結(jié)束，否則進(jìn)入下一步；IHNS給該用戶此次對(duì)話分配一個(gè)session，用戶跳轉(zhuǎn)到主頁面，選擇查詢某一時(shí)段內(nèi)水表的讀數(shù)；請(qǐng)求發(fā)送到IHNS，IHNS根據(jù)用戶身份將消息轉(zhuǎn)發(fā)給用戶的家庭網(wǎng)關(guān)，若連接不通則返回錯(cuò)誤信息結(jié)束，否則進(jìn)入下一步；家庭網(wǎng)關(guān)接收到消息后進(jìn)行解析，然后將該信息發(fā)送給Zigbee子網(wǎng)；Zigbee子網(wǎng)中的Zigbee協(xié)調(diào)器將消息轉(zhuǎn)發(fā)給指定Zigbee終端,Zigbee終端接收消息后，對(duì)命令進(jìn)行解析，得到是讀取當(dāng)前讀數(shù)的命令，向串口發(fā)送讀取命令，智能水表接收到讀取命令進(jìn)行水表讀書的讀取，通過串口返回讀數(shù)；Zigbee終端將讀數(shù)進(jìn)行格式封裝，然后按著消息來的路徑逆向返回到IHNS，IHNS根據(jù)用戶的時(shí)間段，從已有數(shù)據(jù)庫中讀取水表讀數(shù)，然后用當(dāng)前讀數(shù)減去前者，得到用戶想要的讀數(shù)，最后將結(jié)果返回給用戶。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括智能家庭網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器IHNS、家庭內(nèi)部子網(wǎng)、家庭網(wǎng)關(guān)，其中IHNS用于管理社區(qū)的家庭網(wǎng)絡(luò)，分擔(dān)每個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)的家庭網(wǎng)關(guān)的負(fù)載，認(rèn)證該用戶身份和操作請(qǐng)求的安全性，向家庭網(wǎng)絡(luò)發(fā)送遠(yuǎn)程控制指令或者查詢請(qǐng)求；家庭網(wǎng)關(guān)用于解析遠(yuǎn)程控制指令或者查詢請(qǐng)求，根據(jù)指令或者請(qǐng)求在家庭子網(wǎng)內(nèi)部進(jìn)行命令操作，若解析的指令或者請(qǐng)求中涉及設(shè)備控制，則進(jìn)行相應(yīng)的控制，同時(shí)將相應(yīng)的結(jié)果返回到客戶端。本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種基于數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的抄表方法，通過實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，通過引入IHNS，分擔(dān)家庭網(wǎng)關(guān)負(fù)載，同時(shí)提供更為豐富的應(yīng)用服務(wù)，保證用戶信息安全。
文檔編號(hào)H04L12/28GK102594638SQ201210090029
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者張偉忠, 曾金龍, 羅笑南, 韓冠亞 申請(qǐng)人:中山大學(xué)