智慧家庭協(xié)同網(wǎng)絡系統(tǒng)及其通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及網(wǎng)絡通信技術(shù)，特別是涉及一種智慧家庭協(xié)同網(wǎng)絡系統(tǒng)及其通信方法的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著INTERNET應用和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是在“互聯(lián)網(wǎng)+”應用廣泛展開的形勢下，智慧家居應用進入了新的階段。以無線網(wǎng)絡為主要媒介的家庭終端網(wǎng)絡已經(jīng)逐漸成熟，智慧家居產(chǎn)業(yè)與家電產(chǎn)業(yè)以及智能手機產(chǎn)業(yè)都紛紛行動，互相學習、相互聯(lián)動，掀起了一場以智慧家居為中心的產(chǎn)業(yè)聯(lián)動。例如，海爾、格力等傳統(tǒng)家電產(chǎn)業(yè)紛紛推出具有基于IN T E R N E T遠程控制功能的家電產(chǎn)品，以家聯(lián)網(wǎng)絡等傳統(tǒng)智慧家居公司紛紛推出基于ZIGBEE網(wǎng)絡的家庭設(shè)備控制系統(tǒng)，以小米為龍頭的智能手機公司推出了基于智能手機的家庭設(shè)備控制終端的小米盒子，以華為公司為領(lǐng)頭羊的網(wǎng)絡設(shè)備公司推出了融合多個無線網(wǎng)絡協(xié)議的家庭網(wǎng)關(guān)。
[0003]這些相關(guān)系統(tǒng)產(chǎn)品具備如下特點:I)基于無線網(wǎng)絡，比如基于WIFI或ZIGBEE的家庭網(wǎng)絡；2)需要一個家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備，這個設(shè)備要具備WIFI和/或ZIGBEE網(wǎng)絡接入功能；3)還沒有大規(guī)模的展開應用。
[0004]這些智慧家居網(wǎng)絡及設(shè)備雖然可以完成家庭智慧網(wǎng)絡的基本功能，如信息收集、設(shè)備控制、設(shè)備擴充等，但是還是存在許多實際應用所要面臨的問題。主要包括:
1)以家庭網(wǎng)關(guān)為數(shù)據(jù)匯總和命令發(fā)送中心模式會導致無線網(wǎng)絡信號覆蓋不均勻，進而導致在弱信號區(qū)域的智慧家庭設(shè)備溝通不流暢，甚至無法通信，這對家庭無線網(wǎng)絡的質(zhì)量成本帶來了新的要求(需要無線網(wǎng)絡中繼器)；
2)由于無線網(wǎng)絡信號強度分布不均勻，無線信號弱區(qū)域的設(shè)備與網(wǎng)關(guān)通信需要增加無線信號能量，從而導致家庭網(wǎng)絡無線能量的超標；
3)基于WIFI和ZIGBEE的網(wǎng)絡最初都不是為家庭用戶而開發(fā)的，特別是ZIGBEE網(wǎng)絡雖然具備低功耗的特點，但是由于家庭空間狹小、民用住宅分割凌亂(無線信號無規(guī)律被隔斷減弱)、家庭內(nèi)部金屬電器家居的干擾，使得這些低功耗的設(shè)備往往超功耗使用，因而不可避免地導致輻射過高；
4)智能家庭設(shè)備過多導致無線信號充斥家庭內(nèi)部，家庭無線信號的過度使用也導致人們對無線信號能量的安全性表示擔憂；例如一個家庭有20個智能設(shè)備，在加上3部智能手機，那么這些設(shè)備工作起來的無線通信能量將充斥在家庭的各個角落，這與綠色環(huán)保的生活理念是格格不入的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種覆蓋范圍廣、通信質(zhì)量好、無線通信能量輻射低的智慧家庭協(xié)同網(wǎng)絡系統(tǒng)及其通信方法。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的一種智慧家庭協(xié)同網(wǎng)絡系統(tǒng)，其特征在于:包括家庭CAN網(wǎng)絡、家庭LAN網(wǎng)絡、網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)、以太網(wǎng)關(guān)、智能移動設(shè)備，及至少一個未端網(wǎng)絡，至少一個家庭智慧設(shè)備；
所述家庭CAN網(wǎng)絡與家庭LAN網(wǎng)絡通過網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)互聯(lián)，家庭LAN網(wǎng)絡通過以太網(wǎng)關(guān)連接到INTRENET上，家庭LAN網(wǎng)絡中配置有用于管控各家庭智慧設(shè)備的應用服務器，智能移動設(shè)備連接到INTRENET上；
所述末端網(wǎng)絡由一個主控節(jié)點及至少一個從屬節(jié)點通過藍牙通信機制構(gòu)成，末端網(wǎng)絡中的主控節(jié)點接入家庭CAN網(wǎng)絡，末端網(wǎng)絡中的每個從屬節(jié)點對應一個家庭智慧設(shè)備，并與該家庭智慧設(shè)備互聯(lián)。
[0007]本發(fā)明所提供的智慧家庭協(xié)同網(wǎng)絡系統(tǒng)的通信方法，其特征在于:
未端網(wǎng)絡中，主控節(jié)點采用輪詢通信方式與各從屬節(jié)點依序逐個的實施藍牙通信，從屬節(jié)點獲取對應家庭智慧設(shè)備的當前信息，并進入藍牙連接偵聽狀態(tài)，當獲得主控節(jié)點的藍牙連接呼叫后，便與主控節(jié)點建立藍牙通信連接，把對應家庭智慧設(shè)備的當前信息發(fā)送到主控節(jié)點；
主控節(jié)點將各從屬節(jié)點發(fā)送來的信息通過網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)發(fā)送到應用服務器，應用服務器再通過INTERNET發(fā)送給智能移動設(shè)備；
智能移動設(shè)備通過INTRENET向家庭LAN網(wǎng)絡上的應用服務器發(fā)送控制目標的控制命令集，控制目標是指需要控制的家庭智慧設(shè)備；
應用服務器通過家庭LAN網(wǎng)絡、網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)、家庭CAN網(wǎng)絡，將智能移動設(shè)備發(fā)來的控制命令集轉(zhuǎn)發(fā)到控制目標的對應從屬節(jié)點所屬的末端網(wǎng)絡的主控節(jié)點上；
主控節(jié)點對應用服務器發(fā)來的控制命令集進行解封后發(fā)送到控制目標的對應從屬節(jié)點上，從屬節(jié)點收到主控節(jié)點發(fā)來的控制命令集后，將控制命令集中的控制命令發(fā)送到與之相連的家庭智慧設(shè)備。
[0008]進一步的，為每一個家庭智慧設(shè)備設(shè)定一個全局地址ADR，全局地址ADR是一個由IPA、CANA、BA組成的復合地址，其中的IPA為應用服務器的IP地址，CANA為該家庭智慧設(shè)備的對應從屬節(jié)點所屬的末端網(wǎng)絡中的主控節(jié)點的CAN網(wǎng)絡地址，BA為該智慧設(shè)備的對應從屬節(jié)點的藍牙網(wǎng)絡地址；
在應用服務器上存有一個地址映射表，地址映射表中存儲有IPA與MobileIP之間的映射關(guān)系，其中IPA為該應用服務器的IP地址，MobileIP為連接到INTERNET上的智能移動設(shè)備的IP地址；
末端網(wǎng)絡中的藍牙通信單元為81]，81]由1^11^3七3111?、84、0)1、04了4、？財138組成，其中的TimeStamp為時間印，BA為該通信單元所對應的從屬節(jié)點的通訊地址，COM為通訊命令，DATA為通訊數(shù)據(jù)集合，F(xiàn)Nf lag為該通信單元的結(jié)束標識；
家庭CAN網(wǎng)絡中利用CAN報文進行通信，家庭CAN網(wǎng)絡中的通信單元由CAN報文頭、CANA、BU組成，CANA和BU被封裝在CAN報文的數(shù)據(jù)單元中；
家庭LAN網(wǎng)絡中利用TCP報文進行通信，CANA和BU被封裝在TCP報文的數(shù)據(jù)單元中。
[0009]進一步的，主控節(jié)點將各從屬節(jié)點發(fā)送來的信息封裝成CAN報文，并通過CAN協(xié)議發(fā)送到網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)將CAN報文中的信息包轉(zhuǎn)換為TCP報文后發(fā)送到應用服務器；
應用服務器在收到來自網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的TCP報文后，從地址映射表中獲取通信的目的地址，并把自身的IP地址IPA和獲得的CANA、BU封裝成TCPU數(shù)據(jù)包，并通過INTERNET發(fā)送給智能移動設(shè)備。
[0010]進一步的，末端網(wǎng)絡的組網(wǎng)方法如下:
對各節(jié)點的節(jié)點地址進行編碼，將主控節(jié)點的地址設(shè)置為0，將所有從屬節(jié)點按照I?SN進行地址編號，SN為末端網(wǎng)絡中的從屬節(jié)點的數(shù)量；
所有從屬節(jié)點啟動后即進入藍牙連接偵聽狀態(tài)，主控節(jié)點采用輪詢機制向各個從屬節(jié)點依序逐一的發(fā)起藍牙連接呼叫，從屬節(jié)點收到主控節(jié)點的藍牙連接呼叫后，便與主控節(jié)點建立藍牙通信連接，然后通過智慧設(shè)備接口獲取對應家庭智慧設(shè)備的設(shè)備信息，并將獲取的設(shè)備信息發(fā)送到主控節(jié)點，然后再斷開與主控節(jié)點之間的藍牙通信連接，回復至藍牙連接偵聽狀態(tài)；
主控節(jié)點從各從屬節(jié)點獲取信息后，構(gòu)建一個末端網(wǎng)絡信息表，末端網(wǎng)絡信息表中包含有各從屬節(jié)點的信息，及各從屬節(jié)點的對應家庭智慧設(shè)備的信息，以及從屬節(jié)點的數(shù)量SN0
[0011]本發(fā)明提供的智慧家庭協(xié)同網(wǎng)絡系統(tǒng)及其通信方法，通過CAN網(wǎng)絡連接家庭的各個房間擴大了家庭網(wǎng)絡的覆蓋范圍和通信質(zhì)量，由于CAN基于雙絞線因此具有更廣的覆蓋范圍和覆蓋通信質(zhì)量，特別對于錯層、別墅這類大型家庭而言相對無線網(wǎng)絡覆蓋的優(yōu)勢更加明顯;末端網(wǎng)絡利用藍牙構(gòu)成，通過藍牙網(wǎng)絡的綠色環(huán)保的機制優(yōu)勢，可以使家庭的無線信號能量降至較低水平；由于藍牙末端網(wǎng)絡設(shè)置在一個房間內(nèi)，可以根據(jù)各個房間的實際情況，自動調(diào)節(jié)通信網(wǎng)絡能量，使能量輻射降為最低;本協(xié)同網(wǎng)絡系統(tǒng)的骨干網(wǎng)絡用CAN實現(xiàn)，從而在智慧家庭應用中消除了大部分WIFI網(wǎng)絡和ZIGBEE網(wǎng)絡，因而大大減少了家庭無線網(wǎng)絡信號的使用；因此，本發(fā)明具有覆蓋范圍廣、通信質(zhì)量好、無線通信能量輻射低的優(yōu)勢，可以有效地支持支持綠色環(huán)保家庭應用。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明實施例的智慧家庭協(xié)同網(wǎng)絡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明實