一種家庭網絡系統體系結構和實現方法

2023-05-06 01:38:06 5

專利名稱：一種家庭網絡系統體系結構和實現方法
技術領域：
本發明涉及一種家庭網絡系統體系結構及其實現方法。特別是，涉及家庭信息設備的互控互聯和家庭系統的構成，以及家庭網絡內部和外部的信息通信和交換方法。
背景技術：
隨著人們消費需求的不斷提高，對於家電產品的易用性和親合性也提出了更高的要求，安全、易用、舒適的產品越來越受到人們的青睞，人性化的產品需求因而日漸顯現出來了。未來的家電產品將越來越趨於網絡化、智能化、個性化、人性化，成為信息終端，提供網絡服務。
家庭網絡正在隨著集成技術、通信技術、互操作能力和布線標準的實現而不斷改進，它涉及到對家庭網絡內所有的終端設備，如家電設備等的操作和管理。
所謂家庭信息化網絡技術，是指通過網絡設備將家庭信息設備、通訊設備、娛樂設備、家用電器、自動化設備、保安(監控)裝置、照明系統、水電氣表等家用設備聯繫在一起，使用者在任何地點、任何時間、都可以通過網絡對家用設備發布指令，進行信息控制和操作。大到電腦、電視、洗衣機、空調、冰箱，小到手機、MP3、掃描儀、數位相機、煤氣表、水錶、電錶和防盜報警裝置，都將成為網絡終端。人們可以通過電腦、手機、遙控器等控制終端進行控制，下達各種指令，家用設備將在無人的狀況下自動工作。正是這些優勢，使得網絡家電被企業看成信息化時代家電的發展方向。
數字家庭網絡是指在家庭內部構建的網絡平臺，通過一定的傳輸介質(如電力線，雙絞線，同軸電纜，無線電，紅外等)將各種消費電子、家用電氣設備連接起來，採用標準的互連協議，對內實現資源共享，對外能通過網關與外部網互連進行信息交換。
目前，家庭信息化網絡技術已成為世界上各大家電製造廠家研發的主要技術方向，並紛紛採用聯合方式進行技術開發。然而，現有的家庭信息化網絡協議因不同的原因而採用不同的協議並且不願與其它的協議融合，各種通信協議紛雜，到目前為止各個網絡並沒有實現真正的開放式互聯。
我國的家庭網絡構成形式和手段目前還沒有統一的標準，主要有如下三種類型(1)主要使用無線射頻方式，局部採用紅外方式；(2)主要使用SSC電力線通信方式，局部採用紅外、射頻方式；(3)主要使用串行總線方式，局部採用紅外、射頻方式。以上三種家庭網絡的構成類型各有特點使用無線射頻方式，可以免除布線，其缺點在於目前網絡節點之間限於成本只能採用單向通信，控制節點信息不能反饋，控制性能、可靠性差；如果控制節點全部採用雙向通信，則成本和價格明顯上升，並且無線射頻發射點過多，易對周圍構成幹擾或受幹擾，同時用戶有構成健康危害的疑慮。其次就是安全性差，由於全部是無線射頻方式，信息容易洩漏而構成安全問題。使用SSC電力線通信方式，可以部分免除布線(需加一條零線)。其缺點在於通信穩定性、可靠性差，通信信息通過電力線易對其它用戶幹擾或受幹擾(用戶進戶線不加濾波器根本無法工作)，而濾波器設計性能至關重要，並且體積大、價格高；系統成本和價格偏高且必須考慮可靠防雷。使用串行總線方式，必須單獨敷設一條四芯通信線。
當前大多數的家庭網絡是一個不統一的網絡，它包含了高速數據網絡和低速的控制網絡。由於多種控制標準和協議規範的存在，控制網絡本身也呈現多樣化的狀況，這也是影響數字家庭普及的原因所在，要想實現家庭內部網絡的統一，是當前面臨的一個難題。隨著網絡技術的不斷進步，這個問題正逐步得到解決，作為將來衡量居住質量的一個不可缺少的標準，數字家庭將會向著高度智能化、高度靈活性和高度可靠性的方向發展。
鑑於上述問題，需要提供一種符合當前家電發展形勢並符合一定標準協議的數字家庭網絡的解決方案。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種家庭網絡系統及其實現方法，它能夠使數字家庭網絡符合一定的標準協議，實現移動終端控制與網絡終端控制相結合的方法，使多臺智能家電可以用一個移動控制終端，或者可以在網際網路上通過網絡控制終端進行控制。
根據本發明的一個方面，提供一種家庭網絡系統，包括一個家庭主網網關，用於連接家庭內部網絡與外部網絡，從不同的外部網絡接收通信信號並傳遞給家庭內部網絡的多個家庭控制子網設備，和在家庭內部網絡與外部網絡之間進行功能轉換；家庭主網設備，採用主網通信協議，具有統一的設備描述文件，實現與主網進行信息和數據交換的家用設備；至少一個家庭子網網關，每個家庭子網網關將各自連接的多個家庭控制子網設備和所述主網關連接，並實現家庭控制子網內部的多個子網設備的互連，與所述多個子網設備進行數據交換；其中所述多個子網設備中的每一個具有用於存儲描述子網設備各自的狀態參數，配置參數的設備註冊表的設備描述文件，用於使所述主網網和子網網關了解整個家庭控制子網的狀態，以便控制家庭網絡中的所有家庭控制子網設備。
根據本發明的另一個方面，提供一種控制家庭信息控制網絡系統中的子網設備的方法，包括步驟子網網關作為動態主機控制協議(DHCP)的客戶端與主網網關上的DHCP服務端通信，以獲得IP位址；子網設備將每個設備具有的設備描述文件發送到子網網關和移動控制終端；當新的子網設備加入到家庭控制子網網絡時，子網網關通過添加設備描述文件來添加新的設備；當用戶通過外部網絡登錄到家庭主網關時，主網關向用戶提供家庭控制子網設備的控制界面；子網網關與主網關通過主網關與子網網關之間的通信協議獲得相關的控制命令，並使用家庭控制子網通信協議控制相關的設備；被控制的子網設備的通信模塊接收所述控制命令，物理層對改命令數據幀進行拆包，得到有效載荷，有效載荷再傳輸給MAC層，MAC層對此有效載荷進行拆包，並判斷其正確性和有效性，如正確，則得到控制命令和有效數據信息，再將它們傳送給子網設備的控制接口，如不正確，則不對此數據進行處理；和被控子網設備的控制接口層對所得到的控制命令和有效數據進行數據轉換，傳輸給此設備的應用層，由應用層得到控制該子網設備的相應控制命令和有效參數，並執行相應的動作。
本發明提出了家庭網絡由一個主網和至少一個子網構成，子網設備通過子網關與主網互聯互控，並且將子網關作為主網的設備之一。
本發明的家庭網絡系統可以實現下述功能實現家庭網絡設備互操作的網絡協議；設備抽象和設備控制模型；對設備和資源的尋址方案和查詢服務；提供實現可視化表達方式的標準數據流格式；支持開放式的運行環境(可選)；實現即插即用能力的設備通信機制；設備版本升級後，與未升級的設備能實現互操作；提供同步數據流的管理；網絡安全管理機制。


為了更好地理解本發明的目的和其它特點，下面將結合附圖詳細說明本發明的優選實施例。
圖1是表示根據本發明一個實施例的家庭網絡系統的架構圖；圖2是表示根據本發明的實施例的家庭網絡系統的中間件系統架構的示意圖；圖3是根據本發明實施例的家庭網絡系統中的控制子網系統的方框圖；和圖4是根據本發明的家庭網絡系統中的家庭控制子網的有線物理層的結構示意圖。
圖5是根據本發明構建的家庭網絡示例。
具體實施例方式
下面參見附圖詳細說明本發明的家庭信息控制網絡系統的構成和操作。
圖1是根據本發明一個實施例的家庭信息控制網絡系統的架構圖。如圖1所示，每個家庭網絡中包括由主網關、主網設備和一個或多個家庭控制子網關1，2，……n構成的主幹網，一個或多個家庭控制子網通過家庭網關連接到外部網。每個家庭控制子網可以連接多個設備。
家庭信息化網絡系統的構成根據該實施例，按照設備、網關連接時所使用的介質和底層協議的類型，將家庭信息化網絡劃分為不同的網段。通過網關來實現不同網段間的連接，網關包括家庭主網網關和子網關。家庭主網網關實現家庭內部網絡同外部網絡間的連接和轉換功能，子網關實現家庭內部網段間的連接和轉換功能。包含家庭主網網關的網段稱為家庭主網，通過子網關連接在主網上的網段稱為家庭子網。各網關除了實現不同種類網絡間的連接的轉換功能外還可以提供其它可選的服務。各子網及主網上提供的設備是增加了網絡功能模塊後才具有網絡接入能力的設備或較低一級的子網設備。在本發明中，子網關也被作為主網的設備之一。
這樣的網絡體系結構充分考慮到家庭信息化網絡的現狀和未來對多媒體等高速信息流傳輸的需求。對多媒體等信息流利用高速傳輸的、低成本的乙太網連接形成家庭主網。同時，也充分考慮到目前對家庭中各個傳統家電、三表、三防、甚至是燈光控制等設備的互連、集中控制、遠程訪問與控制的需求，和以低成本實現的實際需要，以及這類設備互連對傳輸帶寬和使用靈活性的特點。
家庭主網絡物理層傳輸媒介使用乙太網(有線或無線IEEE 802.11)，用標準的TCP/UDP協議將主網上的各設備連接起來。
家庭主網的物理層和數據鏈路層的傳輸技術和協議規格採用乙太網(包括各種速率的有線乙太網和無線乙太網)，網絡層和傳輸層採用TCP/IP協議。例如，採用無線方式組網，則需與有線乙太網實現無縫連接，並符合國家無線電管理的有關規定。
家庭主網與家庭控制子網實現對家庭內部各種設備的管理，包括遠程監控和各種智能管理等。具有遠程控制、遠程查詢、集中管理與監控、家庭安全防衛、故障的自診斷、自反饋、遠程維護、家庭能源管理等等。它應該具有以下功能a)網際網路業務網上購物、遠程醫療、瀏覽、收發E-mail、家電的網上升級；b)家庭信息處理，文檔處理等；c)網絡中至少有一種設備處理如記事、電子詞典、電子圖書閱讀等功能；d)家庭智能管理遠程控制(計算機控制和電話控制)，遠程查詢，集中控制，管理與監控，家庭安全防衛，故障的自診斷，自反饋，遠程維護，家庭能源管理，遠程集中抄表；e)個性化、日程化管理；f)家庭電子娛樂；g)多媒體(AV)處理遠程定時電視節目錄製等。
家庭主網網關100是家庭信息系統結構的核心，它可減少系統其它部分的負擔，在實現與廣域網的互聯、區域網的內部管理時起主導作用。家庭主網網關可以從不同的外部網絡接收通信信號，通過家庭網絡將接收的信號傳遞給家庭內部的各種設備。
家庭主網網關100起到將所有外部網絡連接到家庭內部網絡，將家庭內部網絡連接到外部網絡的一種物理接口；以及家庭用戶獲得各種家庭服務(包括現有的服務和未來可能出現的服務)的平臺的作用。
家庭主網網關100支持多協議的網際網路(Internet)功能和良好的環球網(Web)性能，支持家庭網絡內部各種設備之間的數據通信、實時傳輸多媒體數據、多媒體交互式操作和即插即用功能，具有豐富的用戶界面和圖形控制功能，可以讓用戶方便直觀地操作和控制各項應用，還可以顯示清晰而生動的圖形界面。
家庭主網網關100是一個嵌入式設備，具有伺服器功能，它向家庭內部提供乙太網連網方式。任何家電和設備都能直接或通過子網關進行連接，實現智能控制和信息交流；向家庭外部提供Ethernet(乙太網)、CableModem、ADSL、V.90撥號接口，使家庭網絡方便並高速接入Internet。
家庭主網協議家庭主網協議的分層結構如下面的表1所示。
表1家庭主網協議的分層結構

家庭主網可以採用HTTP協議，FTP協議，Telnet協議，SLP協議，SNMP協議，LRP協議，CCP協議，以及其它多種協議。
IP(網際網路協議)地址管理家庭主網上掛接的網絡設備通過TCP/IP互相通信及與外界廣域網聯接，其前提條件是各具有自己的IP位址。由於目前IPV4的地址資源有限，同時為了減輕用戶配置IP的工作量，作為例子，主網可以採用內部設備用DHCP(動態主機控制協議)方法分配私有IP，然後通過主網網關(具有合法IP)共享上網。
設備管理家庭主網的設備管理採用工程任務組(IETF)制定的簡單網絡管理協議。在本實施例中採用簡單網絡管理協議的第2版(SNMPv2)。一個典型的網絡管理系統包括四個要素管理員、管理代理、管理信息資料庫、代理服務設備。一般說來，前三個要素是必需的，第四個要素是可選項。
服務管理家庭主網的服務管理採用IETF的標準協議SLP(Service LocationProtocol服務定位協議)，它為網絡應用服務的發現、定位和配置提供了一個可擴展的框架，而無須用戶給予太多的靜態配置和管理。
主網網關與子網網關的通信協議如圖1所示，用戶通過諸如網際網路之類的網絡訪問主網網關，訪問並控制家庭主網中的各種設備。家庭控制子網網關1，2，…m作為主網中的設備，通過乙太網網絡接口和TCP/IP協議與主網網關通信，向主網網關提供家庭控制子網中各種設備的狀態，報告新設備的加入、退出情況。用戶通過網際網路訪問主網網關，主網網關對遠程訪問者進行身份認證；用戶通過主網網關上的Web頁面操作和控制家庭子網中的設備；主網網關通過子網網關以及家庭控制子網來監控所有設備。
子網網關作為主網中的一個設備，需要支持DHCP協議(RFC2131)，主網網關也需支持DHCP協議。子網網關作為DHCP的客戶端與主網網關上的DHCP服務端通信，自動獲得IP位址。
主網網關100和子網網關之間的通信協議基於TCP的應用協議，其埠號為1088，實現主網網關與子網網關之間通信。另外，考慮到用戶在通過網際網路進行遠程訪問、控制設備時的安全問題，遠程設備訪問控制只能通過主網網關進行。就是說，遠程訪問控制直接對主網網關進行訪問。對家庭控制子網中的設備的控制是通過主網網關與子網網關之間的通信以及子網網關與設備之間的通信實現的。子網網關作為家庭控制子網在主網中的通信接口，只接受主網網關的通信請求，本協議規定了主網網關在子網網關註冊功能，子網網關只響應已註冊的主網網關的通信請求，從而保證家庭控制子網中的信息只能被授權的主網網關訪問。
下面說明在本實施例中的家庭信息化網絡中進行通信的數據包的格式。
下面的表2示出了通信數據包的格式。
表2通信數據包格式

該數據包包括表示數據的有關信息的幀頭和幀數據。幀頭中可以包括表示協議的版本號欄位，長度為2比特；保留欄位，長度為2比特；表示數據包類型的數據包類型欄位，長度為4比特；表示數據包長度的數據包長度欄位，長度為2位元組，和主網編號欄位，長度為2位元組。其中主網編號可隨機生成。幀頭後面跟隨著幀數據，其長度是0-512位元組。可由主網網關讀取子網網關的命令請求，由子網網關發送該數據包，也可由子網網關主動發送。
下面描述該實施例的家庭信息控制網絡系統的通信過程。
家庭控制子網網關通過DHCP協議從主網網關100獲得IP位址。如果主網網關需要與子網網關通信，以控制家庭控制子網中的設備，則需要在子網網關中進行註冊。一旦註冊到子網網關上，子網網關只與註冊到自身的唯一一個主網網關通信，不接受其它IP網絡設備的通信請求。
註冊的過程由主網網關發起。主網網關發送註冊命令數據包，其中包括主網網關的IP位址，以及由主網網關隨機生成的2個字節的主網編號。子網網關接收到該命令後，發送確認響應則註冊成功。在註冊成功後，所有通信數據包中的主網網關編號則為子網網關和主網網關確認對方身份的標識，子網網關只接受來自主網網關IP位址且主網編號正確的數據包的請求。
在主網網關、子網網關關閉前，則由關閉方在關閉前發起註銷過程。如果註銷請求得到對方確認，則本次註冊通信中的主網編號無效，在下次註冊前，子網網關不接受任何主網網關的請求。
主網網關與子網網關之間的通信主要是傳遞家庭控制子網的連接狀態、各個設備的狀態等。主網網關通過設置、讀取命令從子網網關讀取各個設備的狀態參數、或設置各個設備的狀態參數。子網網關通過匯報命令向主網網關提供各個設備的設備描述文件、各個設備的狀態參數、各個設備連接狀態的設備註冊表等內容，使主網網關了解整個家庭控制子網的狀態。
由於本通信協議運行在可靠的TCP傳輸基礎上，其傳輸的可靠性能夠得到保證，本協議的確認功能用於描述註冊、註銷、設置、讀取等操作的成功或失敗，而不描述傳輸本身的正確性。
在家庭主網網關對外提供的web服務中使用SSL協議(Secure SocketLayer)進行網絡安全設計。SSL可以用於保密的傳輸，保證網絡與Webserver之間傳輸的消息是「安全的」。
家庭主網網關的應用程式接口(中間件系統)家庭主網關支持JAVA虛擬機，符合JAVA虛擬機規範JVM(JavaVirtual Machine Specification JAVA虛擬機規範)。
家庭主網關應用程式接口(API)遵從OSGI(Open Services GatewayInitiative)規範，是一組標準的高層功能數據結構和協議，為應用程式提供標準的接口。
圖2是家庭主網網關的應用程式接口(中間件系統)的架構示意圖。如圖2所示，該系統由下列幾個系統模塊組成驅動層10(driver layer)本模塊提供MPEG-2表格數據提取、條件接收和智能(smart)卡控制、信道參數設定、音/視頻流控制、數據機管理、TV/VCR控制及其它功能；核心系統模塊7(Core System))由一系列模塊組成，包括內存管理、線程調控、事件管理、安全性控制、數據下載管理及網絡協議管理(TCP/ZIP、PPP、HTTP)管理等；圖象與多媒體模塊8(GraphicsAV system)本模塊具有與下層平臺的接口，提供用於繪圖、多視窗管理及音/視頻控制的高級函數；SI引擎9(SI engine)本模塊用於管理SI資料庫，負責提取EIT、PMT等常用SI表格數據，並且具有監察功能，可提供頻道搜尋時已儲存的數據，如頻道名稱等；Java虛擬機5(JVM)本模塊用來解釋執行Java應用程式，並提供JavaDebug等功能；網頁解析引擎6(Presentation engine)支持HTML4.0、XHTML、DOM、CSS等，可顯示HTML網頁，提供上網功能；應用程式標準接口4(Java APIs)包含多個Java程序包，用於開發交互式應用軟體。包括一些J2ME的程序包和一系列用於數位電視的專用程序包，如圖形顯示、多媒體控制、SI數據裝載和存取、迴路控制及系統資源管理等。此外還提供控制Web瀏覽器運行Java Applet的程序包。交互式應用程式(Interactive applications)應用程式並不屬於中間件系統，它建立在中間件系統標準界面之上。但在中間件系統提供給用戶的同時，也會提供用於協調各種交互式應用程式的內置應用控制器(Application Manager)。
家庭控制子網下面結合圖3說明根據本發明實施例的家庭信息控制系統中的家庭控制子網的結構和操作。
參見圖3所示，以及諸如空調，冰箱，電視之類的多種家電設備數字家庭控制子網由家庭控制子網網關300、移動控制終端400和多個通信模塊CM1，CM2，…，CMn組成。通信模塊CM1，CM2，…，CMn可放置在設備內部，也可放置在設備外部。各設備通過通信模塊與子網關300進行通信以進行信息的交換和控制。子網中的設備，通過有線(圖中的實線所示)和無線(圖中虛線所示)的方式組網。也就是說，子網中的設備可通過有線和無線的方式與子網關相連。
家庭控制子網網關家庭控制子網網關300作為家庭主網連接到家庭控制子網的一種物理接口，使各子網設備可以獲得各種服務。家庭控制子網網關向用戶提供人機界面。用戶可以進入任一個電器的控制選項界面，以控制各個家庭控制子網中連接的設備。另外，子網網關管理各種家庭控制子網設備。當新的設備加入到家庭控制子網網絡系統時，家庭控制子網網關可以通過添加設備文件來添加新的設備。同樣，子網網關也具有刪除設備的功能。子網網關遵循家庭控制子網通信協議與各個通信模塊進行數據交換。
移動控制終端移動控制終端400是家庭控制子網的移動通信控制核心。移動控制終端400通過無線通信方式與家庭控制子網設備通信。移動控制終端對所有家庭控制子網中的設備進行集中控制，同時與家庭控制子網網關相互通信，以達到控制一致的目的。用戶可以通過移動控制終端400獲得各種服務的平臺。
移動控制終端400支持無線通信的功能，支持家庭控制子網設備之間的數據通信、實時傳輸數據信息、人機互動式操作和具有圖形用戶界面控制功能，以使用戶方便直觀地操作和控制各個設備。
移動控制終端400與各個通信模塊CM1，CM2，…，CMn之間的通信協議遵從家庭控制子網通信協議。
通信模塊通信模塊CM1，CM2，…，CMn是家庭控制子網設備的通信核心。每個通信模塊是各個家庭控制子網中的設備的通信接口單元，它可以通過有線或無線的方式與移動控制終端400和家庭控制子網網關300通信。
通信模塊還支持家庭控制子網內部的各個設備之間的數據通信。通信模塊CM1，CM2，…，CMn可以即插即用，以使用戶可以方便地操作和控制各個家庭控制子網設備。通信模塊CM1，CM2，…，CMn同樣遵循家庭控制子網通信協議。
家庭控制子網通信協議1.家庭控制子網通信協議體系結構家庭控制子網通信協議使遵循規範的各個家庭控制子網設備之間實現通信。
家庭控制子網通信協議的體系結構如表3所示。
表3

2.物理層
A.無線物理層無線物理層工作在射頻(RF)信道，其工作頻段在787MHz～797MHz，430MHz～434MHz的範圍，未來可擴展到2.4GHz的ISM頻段上。在787MHz～797MHz頻段的頻道間隔為1MHz，在430MHz～434MHz頻段的頻道間隔為0.4MHz。
無線物理層的調製數據速率為38.4kb/s，調製方式採用移頻鍵控(FSK)。最大調製頻偏≤50kHz(窄帶應用；500kHz(寬帶應用)。發射機發射功率≤10dBm，功率≤4.5dBm，通信距離≥30米。
下面說明家庭控制子網中物理層幀的通用格式。下面的表4示出無線通信的物理層幀格式。
表4無線通信的物理層幀格式

其中開始序列域包括訓練序列欄位和開始位域兩部分，開始序列可用來使無線物理層電路達到解調的穩定狀態，使接收時鐘和發送始鍾同步，並確定幀接收的開始。訓練序列域是一個長度可變的0101…01序列，其長度預設值是80比特。射頻器件長時間不通信後，需要一個較長時間的訓練序列為接收基準電容充電。在連續通信時，不需要長的訓練序列。發送幀序列時，以80比特訓練序列發送RTS，後續幀可以使用40比特的訓練序列發送。開始位域長8比特，用於確定一幀數據接收的開始。開始位域的值設定為00111100，其餘值保留。MACC幀由MAC層傳遞到物理層，MAC幀域長度可變，最大長度為256個字節。
B.有線物理層有線物理層向有線數據鏈路層提供服務，負責將字節按位發送到總線上並通過總線接收字節位。有線物理層主要解決在雙絞線通信線路上傳輸由其數據鏈路層生成的比特序列信號的問題。
圖4示出了有線物理層的結構。有線物理層包括邏輯單元511和介質附屬單元512。邏輯單元將待發送的字節分解成位和將接收的位組成字節。介質附屬單元512包括用於對要發送的邏輯位編碼成物理位的發送位編碼器513，和將經編碼的物理位發送到總線上的發送器514，以及接收從總線上接收到的物理位的接收器515，和將接收的物理位解碼成邏輯位的解碼器516。
C.無線MAC層通信協議無線MAC層用於實現數據包的差錯控制。下面的表5給出了無線MAC層的通用幀格式。
表5無線MAC層的通用幀格式

無線MAC層的每幀的幀頭部分包括幀長度欄位，幀控制欄位，幀時間欄位，幀序列控制欄位，和幀頭循環冗餘檢驗碼(CRC)。幀體部分包括表示該幀始發位置和目的位置的源地址和目的地址，以及用戶數據，和幀體循環冗餘檢驗碼(CRC)。
D.家庭控制子網的網絡層協議表6給出了家庭控制子網網絡層的幀格式。
表6家庭控制子網網絡層的幀格式

網絡層幀包括兩個幀控制字域，字長各為1Byte，用於區分幀類型和優化數據包長度。
源設備統一設備序列號(UDS)域有效為1表示本幀中存在源設備UDS域，否則表示不存在該域。CRC有效位為1表示本幀帶有CRC校驗域，否則表示不存在該域。應用層協議類型域為0，表明本幀中的數據是UDCP數據。包長度高位與幀控制字2共同組成10Bits的包長度值。
包長度最大取值為960。
設備ID與統一設備序列號(UDS)家庭控制子網中的各個設備具有全局統一的網絡標識。家庭控制子網中的每一臺設備和子網網關都分配一個唯一的固定的標識符，以屏蔽物理層的差異，這個標識符就是「統一設備序列號(UDS)″。在家庭控制子網中，UDS與無線MAC層或有線MAC層的設備ID一致。
網關UDS通過一個統一的標準化組織的協調分配，能夠作到全局唯一。設備UDS通過網關自動分配。UDS長度為6個字節，其結構在下面的表7中給出(長度位)。
表7設備UDS結構0 231516 394047

版本號為家庭控制子網協議的版本號；廠商號可由標準化組織統一分配；子網網關編號由各生產廠家自定；設備編號由各個子網網關在設備註冊時分配。各位全1的UDS(即0XFFFF)在家庭控制子網中表示對網中所有設備廣播發送。
本系統中涉及的無線網絡和有線網絡的物理層ID與UDS相同，對於使用其他類型的物理層協議在家庭控制子網中進行通信中，需要支持本網絡層協議。並需要對UDS與自身的物理層地址轉換。
廣播各位全為1的UDS(即0XFFFF)在家庭控制子網中表示對網中所有設備廣播發送。此時廣播發起者和子網網關都將轉發該信息。
異種物理介質互連家庭控制子網網關可以具備無線、有線、乙太網等多種物理接口，同時充當不同傳輸介質和協議的轉換的角色。一般設備只接受發給自己的數據包，而子網網關需要分析處理所有的數據包。
子網網關作為傳輸的橋梁，將整個家庭控制子網中的設備信息存儲在設備註冊表，設備註冊表紀錄了一個家庭中所有設備的UDS和設備使用的通信介質。家庭控制子網中的任何設備發出MAC層數據包的都將由網關分析。當MAC層數據包的源設備與目的設備處在同一種物理介質的子網中，則子網網關不再處理該數據包。如果MAC層數據包的源設備與目的設備通信介質不相同，則子網網關需要解析該MAC層數據包中包含的網絡層數據包，根據網絡層數據包中的目的UDS和設備註冊表的內容，確定目的設備的MAC層和物理層協議，並把網絡層數據包作為相應的MAC層幀數據，找出UDS所對應的目的設備的對應的MAC層地址，並使用適當的MAC層和物理層協議將其發往目標設備。
統一設備管理協議UDCP子網網關的應用層中採用統一設備管理協議UDCP(Universal DeviceControl Protocol)，其作用是進行整個網絡中設備的添加、刪除、狀態查詢、參數配置等系統管理，及根據設備描述文件進行應用控制。UDCP採用客戶/伺服器結構，客戶為家庭控制子網中的子網網關，服務端為各家庭控制子網設備，包括移動控制終端。
UDCP利用設備文件來讀取被管理設備的相應信息，為各種家電的管理和控制提供統一接口。
當一臺新的設備要加入數字家庭網絡中時，該設備中沒有設備地址，須由網關分配給此設備一個新的設備地址，並在網關中註冊。只有註冊過的設備才在相應的家庭網絡中運行。設備序列號是指設備出廠時廠家分配給此臺家電的一個序列號碼，以此來同其他設備進行區別，此序列號得長度為4個字節，現用在網關對設備進行註冊的一系列操作上。
UDCP報文格式表8給出了UDCP的報文格式。
表8 UDCP報文格式 (長度單位字節)。

UDCP報文包括報文頭域和報文域。報文頭域標識本報文的功能，報文域根據報文頭值的不同而有不同的結構和取值。其對應值如下面的表9。
表9 UDCP數據包類型(n與其命令相關)

系統管理數據包(00H—05H)
a.設備申請註冊發送設備申請註冊幀的情況有兩種，設備向子網網關申請註冊和設備向移動控制終端申請註冊。
表10列出設備向網關申請註冊的數據包格式。
表10設備向網關註冊數據包格式

當子網網關查詢未註冊設備的時候，被查詢的設備以此幀作為對子網網關的回應，給出該設備的類型，序列號和名稱等內容。
表11給出設備向移動控制終端申請註冊的數據包格式。
表11設備向移動控制終端註冊數據包格式

當移動控制終端查詢新設備的時候，被查詢的設備以此幀作為對移動控制終端的回應，此幀的網絡層的目的地址為移動控制終端UDS號，源地址為網關UDS地址。
b.操作成功表12給出指示操作成功的數據包格式。
表12操作成功數據包格式

當設備收到子網網關的註冊確認的信息幀後，該設備向子網網關發送操作成功的確定數據，其格式如表12所示。
c.網關查詢未註冊設備表13給出子網網關查詢未註冊設備的數據包的格式。
表13子網網關查詢未註冊設備的數據包的格式

當網關自動搜索新設備的時候，不用發送設備序列號。當搜索有指定序列號的設備時，發送該設備序列號。
d.網關註冊確認表14給出網關註冊確認數據包的格式。
表14網關註冊確認數據包的格式

當網關搜索到新的設備，並且此設備發送了設備申請註冊的信息幀後，網關發送該註冊確認幀。
數據塊傳送a.申請下載設備描述文件表15給出申請下載設備文件的數據包的格式。
表15申請下載設備文件的數據包的格式

當網關向指定的設備發出下載設備文件的請求時，指定的設備響應該請求向網關上載設備數據包，此數據索引為網關想要下載設備描述文件的地址塊索引值。
b.申請下載設備註冊表表16給出申請下載設備註冊表的數據包的格式。
表16申請下載設備註冊表的數據包的格式

當移動控制終端向網關發送申請下載設備註冊表的幀的請求時，網關響應該請求向移動控制終端上載設備註冊表命令。
c.申請下載語音數據表17是申請下載語音數據包的格式。
表17申請下載語音數據包的格式

如果網關請求從存儲有語音數據的設備下載其存儲的語音數據，該設備則以表17的數據包的格式上載語音數據作為響應。
d.刪除設備(按設備UDS方式)表18給出刪除設備(按設備UDS方式)的數據包格式。
表18刪除設備(按設備UDS方式)的數據包格式

當要從家庭控制子網中刪除某個設備時，該設備刪除自己的ID號，無需回應。
e.移動控制終端申請註冊表19給出移動控制終端申請註冊數據包的格式。
表19移動控制終端申請註冊數據包的格式

子網網關以表19所列格式的數據包對移動控制終端發出的申請註冊的請求作為響應。
f.移動控制終端通知網關確認添加設備表20給出當移動控制終端通知網關確認添加設備時的數據包的格式。
表20移動控制終端通知網關確認添加設備時的數據包的格式

作為例子，在確認類型域中，0000表示同意添加，0001表示拒絕添加。設備序列號為設備本身的識別號碼。在設備類型域中，0000表示有線設備，0001表示無線設備。
g.上載設備文件表21給出上載設備文件的數據包的格式。該命令是設備用於響應申請下載設備文件的命令。
表21 上載設備文件的數據包的格式

h.上載設備註冊表表22給出了上載設備註冊表的數據包的格式。該命令是設備用於響應申請下載設備註冊表的命令。
表22上載設備註冊表的數據包的格式

i.上載語音數據表23是設備上載語音的數據包的格式。該命令用於響應申請下載設備語音數據的命令。
表23設備上載語音的數據包的格式

j.刪除設備(按序列號方式)表24是刪除設備(按序列號方式)的數據包的格式。由設備刪除自己的ID號，無需回應。
表24刪除設備(按序列號方式)的數據包的格式

k.頭部(Header)域表25給出數據包的頭部格式的定義。
表25數據包的頭部格式

分段標誌(Flag)域為0表示本數據包是獨立的。Flag域為1表示本數據包是連續的數據包中的一個。分段結束標誌(End)域為0表示本數據包後還有後續包。End域為1表示本數據包是連續包中的最後一個。分段序列號(Number)域為本數據包在連續數據包中的序號。
控制命令a.設置數據(Set Data)表26給出設置數據包的格式。該命令用於向設備發送命令以控制設備的工作狀態。
表26設置數據包的格式

b.讀取數據(Get Data)表27給出讀取數據包的格式，報文中包括用於從設備文件中得到的設備的控制指令。該命令用於取得設備狀態。
表27讀取數據包的格式

c.匯報(Report)表28給出匯報數據包的格式，用於由設備主動報告自身狀態。
表28匯報數據包的格式

d.傳遞數據(Put)表29給出傳遞數據包的格式，用於由設備響應讀取數據命令，報告自身狀態的數。
表29傳遞數據包的格式


e.正常(Keep Alive)表30給出正常數據包的格式。該正常數據包用於報告設備的ID，以使設備與子網網關間保持聯接。
表30正常數據包的格式

f.無效命令表31給出無效命令數據包的格式。該命令的用於不符合設備要求的設置命令或讀取命令。
表31無效命令數據包的格式

g.移動控制終端查詢新設備表32給出移動控制終端查詢新設備的數據包的格式。
表32移動控制終端查詢新設備的數據包的格式

當移動控制終端自動搜索時，不用發送設備序列號；當搜索有指定序列號的設備時，數據包中包括設備序列號。當移動控制終端查詢到新設備時，此幀的網絡層的目的地址為網關UDS地址，源地址為移動控制終端UDS號。
h.確認(ACK)
表33給出了確認命令數據包的格式。
表33確認命令數據包的格式

確認命令是接收方對請求做出響應的設置數據，匯報，傳遞數據命令，接收方正確接收後要發出確認幀作為回應。當發送方在發送後經過RT1時間後仍未收到確認時，則重發一次。重發最多可進行RN1次。RT1、RN1的值可以根據需要在一定範圍內配置。
有線控制命令a.移動控制終端控制有線設備的命令表34給出移動控制終端控制有線設備的命令的數據包格式。由移動控制終端向設備發送該命令以控制設備的工作狀態。
表34移動控制終端控制有線設備的命令的數據包格式

其中網絡層的目的地址為子網關地址。網絡層的源地址為移動控制終端地址。
設備的註冊和註銷在家庭控制子網中的註冊是指家庭控制子網中的設備在子網網關處登記，取得子網網關的信任關係，使得家庭控制子網中的其他設備可以訪問該設備。
註冊的處理過程描述如下a)申請方發出「申請註冊」請求數據；
b)網關接到上述命令後，在自己的設備註冊表中添加申請方的UDS，然後返回「申請操作成功」確認。
c)申請方如接到「申請操作成功」確認，則表示註冊成功，否則為失敗。
在註銷中，設備分為申請方和應答方，前者是註銷的主動發起者，後者是被動響應者，其處理過程描述如下a)申請方發出系統管理命令中的「申請註銷」請求。
b)網關接到上述命令後，在自己的設備註冊表中刪除要求註銷的UDS後返回「申請操作成功」命令。
c)申請方如接到「申請操作成功」命令，則表示註銷成功，否則為失敗。
設備註冊表和設備文件的下載家庭控制子網中已註冊的設備可以向子網網關要求將其完整的設備註冊表傳送給自己，從而獲知家庭控制子網的詳細信息。
設備註冊表和設備文件的下載過程如下a)申請方發出請求指令(「申請下載設備註冊表」或「申請下載設備文件」)；b)請求的接收方將設備註冊表或設備文件拆分成較小的數據包，以數據塊傳送報文依次發送。
設備控制模式的使用家庭控制子網中已註冊的設備中的任何一個都可以通過「設置數據」報文向其他設備發送控制命令。具體的控制命令碼由應用程式按需要從對方的設備文件中查出並填入報文中。
家庭控制子網中應用控制模式下的控制碼和回碼是一一對應的，在正常情況下，控制碼的接收方正確接收控制碼後要發出回碼作為回應，請求的發送方在經過RT2時間後仍未收到確認，則重發一次。重發最多可進行RN2次。RT2、RN2的值可根據需要配置。
如前所述，UDCP中的控制碼和回碼使用不同的報文格式。雖然一個控制碼有其特定的回碼相對應，但從UDCP的角度來看，其具體數值是無關緊要的，本層協議保證在向設備發出一個使用了控制碼的報文後要在規定時間內收到對方的回碼報文。回碼報文交由應用程式判斷處理。
F.家庭控制子網通信協議的使用下面描述通信協議在家庭子網網關中的使用。
子網網關的功能與流程子網網關在家庭控制子網中作為設備的一個控制通信終端，主要功能是把家庭控制子網設備和家庭主網關連接起來，並實現家庭控制子網內部設備的互連。子網網關是一個符合家庭控制子網通信協議的設備，可以與家庭控制子網設備進行數據交換。
當用戶在外部通過網際網路登錄到家庭主網關時，就可以進入一個數字家庭網絡的控制畫面。這個畫面出現當前家庭控制子網設備，點擊要控制的家電設備的圖標，可以進入此家電的控制界面。
控制界面上顯示了此家電的所有控制選項，用戶點擊想要進行相應控制的選項，子網網關與主網關通過主網關與子網網關之間的通信協議獲得相關的控制信息，並使用家庭控制子網通信協議控制相關的設備。
這個子網網關所控制的設備的通信模塊接收到這個數據幀，物理層對此數據幀進行拆包，得到有效載荷，有效載荷再傳輸給MAC層，MAC層對此有效載荷進行拆包，並判斷其正確性和有效性，如正確，則得到控制命令和有效數據信息，再將它們傳輸給此設備的控制接口。如不正確，則不對此數據進行處理。
被控設備的控制接口層對所得到的控制命令和有效數據進行數據轉換，傳輸給此設備的應用層，由應用層得到控制此設備的相應控制命令和有效參數。此設備根據這些數據信息執行相應的動作，在此動作完成後，返回給子網網關相應的反饋信息，反饋信息指示了當前此家電的現行狀態。子網網關進而把信息傳遞主網關。
當主網關接收到反饋信息後，更新此家電的網絡界面，顯示此家電當前的運行狀態。
上面描述的是子網網關遵循家庭控制子網通信協議，進行一次完整的通信的處理過程。
移動控制終端的功能與流程移動控制終端在家庭控制子網中作為家庭控制子網設備的一個通信控制終端，主要功能是通過無線的方式與設備進行通信，移動控制終端遵循家庭控制子網通信協議，可以與家庭控制子網中的設備進行數據交換。
當用戶打開移動控制終端電源的時候，移動控制終端的用戶界面就會顯示出來，用戶界面上顯示了當前在移動控制終端所在家庭控制子網中的所有家電。當顯示用戶界面的同時，行動網路終端會發出一組查詢命令，逐個查詢家庭控制子網中所有設備的當前狀態，收到返回信息後顯示各個家電的狀態參數。在用戶界面選擇上要進行控制的家電圖標，可以進入此家電的控制界面。
控制界面上顯示了此家電的所有控制選項，選擇想要進行控制的選項，移動控制終端的應用層程序從所選擇的控制選項得到其所對應的控制命令和有效參數，使用適當的協議將此數據傳輸至被控制設備。
所控制的家電設備的通信模塊接收到該控制數據幀，傳輸到其物理層，物理層對此數據幀進行拆包，得到有效載荷，有效載荷再傳輸給MAC層，MAC層對此有效載荷進行拆包，並判斷其正確性和有效性，如正確，則得到控制命令和有效數據信息，再將它們傳輸給此家電的控制接口。
被控制家電的控制接口對所得到的控制命令和有效數據進行數據轉換，傳輸給此家電的應用層，由此應用層得到控制此家電的相應控制命令和有效參數。然後，根據這些數據信息對該家電設備執行相應的動作。在此動作完成後，向移動控制終端返回相應的反饋信息，以指示該家電設備當前的現行狀態。
如果移動控制器在一段時間間隔後沒有得到相應的反饋信息，則進入重發功能，索取此次控制的反饋信息。
移動控制終端接收到反饋信息後，更新此家電的用戶界面，顯示此家電當前的運行狀態。
上面描述的是移動控制終端遵循家庭控制子網通信協議進行的一次完整的通信的處理過程。
設備描述文件為了保持移動控制終端和子網網關的通用性，並使系統具有添加新設備的能力，在本發明的家庭信息控制網絡系統中採用了設備描述文件(DeviceFile)的數據結構來描述家庭控制子網設備。每臺家庭控制子網的設備都保存一份描述自身功能和命令的設備描述文件，當新設備加入到系統中時，家電設備接收到移動控制終端或子網網關發送的設備文件請求命令後，將自身的設備文件發送給移動控制終端或子網網關。移動控制終端和子網網關中保存著每個設備的設備文件，移動控制終端根據設備描述文件來顯示系統中有哪些設備，顯示出某個設備具有哪些功能，同時還可以對設備進行控制，並且設備文件還提供了查詢並顯示設備狀態的功能。
移動控制終端所顯示的圖標和文字、不同功能的控制命令及狀態回碼信息都是從設備描述文件中得到的。為了能適應不同的家庭控制子網設備，在保持設備描述文件通用的同時，還要保證完備，以滿足不同設備狀態顯示的多種需求。此外，設備描述文件還應該儘可能的簡單。以降低電器設備、移動控制終端和子網網關的存儲器的開銷，滿足設備描述文件以無線或有線方式在家庭控制子網設備和移動控制終端或子網網關之間傳輸的要求。
在設備描述文件中不僅包含了設備的廠家信息，還包含了對設備的操作描述、每個操作對應的命令、設備的狀態回碼結構等信息。通過設備描述文件可以了解設備具有那些功能，發送命令實現某一功能，還可以從狀態回碼中得到設備的當前狀態，並以圖形化的方式顯示。
設備描述文件保存在設備的存儲器中。當用戶增添一臺新設備時，只要在移動控制終端和子網網關上執行一次添加操作，就可以實現對新設備的控制。
下面說明對設備描述文件的結構和操作。
系統要求描述在整個家庭控制子網中，每一個家庭控制子網設備應有自己的空間來存儲本身的設備描述文件，在子網網關和移動控制終端中要有足夠的空間來存儲當前數字家庭網絡中的各個家庭控制子網設備的設備描述文件，以便能控制此數字家庭網絡中的所有家庭控制子網設備。
在家庭控制子網中，可以通過有線和無線方式傳輸設備描述文件。子網網關和移動控制終端通過這兩種方式與各個家庭控制子網設備的通信模塊之間進行通信的，並按家庭控制子網通信協議傳輸設備描述文件。
當子網網關和移動控制終端接收到某個設備的設備描述文件後，對其進行相應的分析與處理，生成此設備的控制信息，通過無線方式和有線方式對此家庭控制子網設備進行相應的控制。
因此，在家庭控制子網中至少要有一個控制終端和各個設備的通信模塊通過無線方式進行通信，以實現家庭控制子網的集中管理和集中控制。
設備描述文件的定義設備描述文件包括文件頭，結構數據，字符資源和圖標資源四個部分。文件頭主要包含設備廠家、設備文件大小等信息；結構數據部分是設備文件中最主要的部分，它描述的整個設備描述文件的組成結構；字符資源部分包含了在設備文件中要顯示的全部字符；圖標資源部分包含了設備文件中要顯示的全部圖標。
在設備描述文件中，規定了下列基本數據結構。
1.文件頭的數據結構表35示出了設備描述文件文件頭，其中定義了家庭控制子網設備的相關數據信息。
表35設備描述文件文件頭

2.結構數據定義表36是設備描述文件的結構數據，主要定義了設備描述文件的每個節點的入口地址形式，包括此節點的有效數據等一系列數據信息。
表36設備描述文件的結構數據

3.子目錄數據結構表37是子目錄數據結構，類型代碼為0×53aa，其作用是作為某一級目錄菜單進行對下一級瀏覽的數據信息結構，在這一結構中定義了上一級別目錄的指針，和本目錄中的各個選項的名稱、數量、圖表等一系列數據信息。
表37子目錄數據結構

4.命令數據結構表38給出了命令數據結構，其類型代碼為0×3555，其作用是向家庭控制子網設備發送控制此家庭控制子網設備的狀態的命令。此數據結構包括控制命令碼、狀態回碼、回碼前後的狀態顯示、圖表的顯示等一系列數據信息。
表38命令數據結構

5.圖片數據結構表39給出了圖片數據結構，類型代碼為0×55a5。其作用是在向家庭控制子網設備發送查詢命令時，查詢結果返回後顯示此家庭控制子網設備的當前狀態。此數據結構包括圖片類型，顯示數據格式，圖片顯示形狀及位置等一系列數據信息。
表39圖片數據結構

6.語音數據結構在設備文件中可以使用語音數據描述家庭控制子網設備的狀態。由設備描述文件提供語音數據，根據設備描述文件中的語音數據驅動編解碼器(CODEC)來產生語音信號輸出。設備的功能描述和提示信息，針對每個功能的語音描述和提示，通過設備描述文件提供。對於通用的語音數據，如針對數字的語音提示，在電話網關的存儲器中保存數字的語音數據。
7.回調數據結構表40給出了回調(CallBack)數據結構，類型代碼為0×5457。所謂回調是針對需要命令參數的設備命令，如設置溫度、時間等操作，移動控制終端或子網網關為用戶提供了幾種標準的圖形化的輸入/輸出界面，在該界面中能顯示出設備的當前狀態，同時用戶還可以選擇新的狀態，並對設備進行設置。當在界面中設定某一個數據值後，此類型就發送相應的信息命令給家庭控制子網設備，根據其回碼以決定當前的此家庭控制子網設備的顯示狀態。此數據結構包括五種設置類型等一系列數據信息，詳細內容參見表40。
表40回調數據結構

8.字符資源定義整個字符資源由字符串組成，每個字符串由一個字數組構成，該數組的每一個元素表示一個漢字的國標碼，高8位為區碼，低8位為位碼，數組的最後一個元素為0×0000表示字符串結尾。
9.圖標資源定義圖標資源中包含了整個設備描述文件中用到的全部圖標。
從前面結構數據的定義中可以看到，對圖標的訪問有兩種方式通過索引值訪問和通過指針訪問。其中通過索引值訪問的圖標也可以通過指針來訪問，這些圖標的大小統一為16×16點陣，並且位於圖標資源的前部；而只能通過指針來訪問的圖標可以有16×16、16×32和32×32三種大小，其數據位於通過Index值訪問的圖標數據之後。
不同尺寸的圖標的數據長度也不相同，其中16×16點陣的圖標數據長度為16個字、16×32點陣的圖標數據長度為32個字、32×32點陣的圖標數據長度為64個字。
圖5是根據本發明的家庭信息化網絡體系結構的一個實例。其中主網關可以與多種通信媒體連接。各種家庭主網設備可直接與主網關連接。子網設備可通過子網關或移動控制終端與子網關連接。
根據本發明的家庭信息控制網絡系統採用在對內實現網絡家電互聯的同時，對外能與網際網路互聯並進行信息交換，通過乙太網和PSTN方式，使家庭內部網絡家電與外部網絡連接，可支持用戶通過網際網路遠程訪問控制，支持電話語音提示控制功能。在網絡安全方面，為家庭內部網絡和外部網絡之間提供安全驗證，防止外部網絡對家庭內部網絡的攻擊。
至此已結合優選實施例對本發明的進行了描述，應該理解，本領域的技術人員可以容易地作出各種其它修改，而不脫離本發明的範圍和精神。因此，附屬權利要求的範圍並不限於上述說明，而是要廣義地解釋權利要求。
權利要求
1.一種家庭網絡系統，包括一個家庭主網網關，用於連接家庭內部網絡與外部網絡，從不同的外部網絡接收通信信號並傳遞給家庭內部網絡的多個主網設備和多個家庭控制子網設備，和在家庭內部網絡與外部網絡之間進行功能轉換；至少一個主網設備，採用主網通信協議，具有統一設備描述文件的家用設備；至少一個家庭子網網關，每個家庭子網網關將各自連接的多個家庭控制子網設備和所述主網關連接，並實現家庭控制子網內部的多個子網設備的互連，與所述多個子網設備進行數據交換；其中所述多個子網設備中的每一個具有用於存儲描述子網設備各自的狀態參數，配置參數的設備註冊表的設備描述文件，用於使所述主網網和子網網關了解整個家庭控制子網的狀態，以便控制家庭網絡中的所有家庭控制子網設備。
2.根據權利要求1所述的家庭網絡系統，其中所述至少一個子網網關包括多個通信模塊，每個通信模塊與一個家庭控制子網設備連接以作為子網設備的通信接口，並在家庭控制子網的各個設備之間進行數據通信；移動控制終端，通過所述通信模塊以無線通信方式與家庭控制子網的所述多個子網設備通信，對所有家庭控制子網中的所述子網設備進行集中控制，同時與家庭控制子網網關相互通信。
3.根據權利要求1所述的家庭網絡系統，其中家庭主網絡物理層傳輸媒介使用乙太網，用標準的TCP/UDP協議連接主網上的所述多個子網設備。
4.根據權利要求1所述的家庭網絡系統，其中所述多個通信模塊以無線方式與所述移動控制終端通信，以無線或有線方式與子網網關通信。
5.根據權利要求1所述的家庭網絡系統，其中所述主網網關對遠程訪問者進行身份認證，並對通過認證的訪問者提供操作頁面以控制家庭子網中的子網設備，並通過子網網關以及家庭控制子網來監控所有子網設備。
6.根據權利要求1所述的家庭網絡系統，其中所述子網網關作為動態主機控制協議(DHCP)的客戶端與主網網關上的DHCP服務端通信，自動獲得IP位址，並且所述多個子網網關作為家庭控制子網在主網中的通信接口，只接受所述主網網關的通信請求。
7.根據權利要求1所述的家庭網絡系統，其中所述家庭主網網關的應用程式接口包括驅動層模塊，用於提供MPEG-2表格數據提取、條件接收和智慧卡控制、信道參數設定、音/視頻流控制、數據機管理、TV/VCR控制；核心系統模塊，用於內存管理、線程調控、事件管理、安全性控制、數據下載管理及網絡協議管理；圖象與多媒體模塊，提供用於繪圖、多視窗管理及音/視頻控制的高級函數；SI引擎，用於管理SI資料庫，提取SI表格數據；Java虛擬機，用於解釋執行Java應用程式；網頁解析引擎，用於提供多種上網功能；應用程式標準接口，用於開發交互式應用軟體。
8.根據權利要求1所述的家庭網絡系統，其中家庭控制子網中的每一個子網設備和子網網關都分配有一個唯一的固定的標識符，以屏蔽物理層的差異。
9.根據權利要求1所述的家庭網絡系統，其中子網網關和移動控制終端具有用於存儲家庭網絡中的各個家庭控制子網設備的設備描述文件的存儲器，以便能控制此數字家庭網絡中的所有家庭控制子網設備。
10.根據權利要求2所述的家庭網絡系統，其中所述多個通信模塊可以設置在家庭子網設備中，
11.一種控制家庭網絡系統中的子網設備的方法，包括步驟子網網關作為動態主機控制協議(DHCP)的客戶端與主網網關上的DHCP服務端通信，以獲得IP位址；子網設備將每個設備具有的設備描述文件發送到子網網關和移動控制終端；當新的子網設備加入到家庭控制子網網絡時，子網網關通過添加設備描述文件來添加新的設備；當用戶通過外部網絡登錄到家庭主網關時，主網關向用戶提供家庭控制子網設備的控制界面；子網網關與主網關通過主網關與子網網關之間的通信協議獲得相關的控制命令，並使用家庭控制子網通信協議控制相關的設備；被控制的子網設備的通信模塊接收所述控制命令，物理層對改命令數據幀進行拆包，得到有效載荷，有效載荷再傳輸給MAC層，MAC層對此有效載荷進行拆包，並判斷其正確性和有效性，如正確，則得到控制命令和有效數據信息，再將它們傳送給子網設備的控制接口，如不正確，則不對此數據進行處理；和被控子網設備的控制接口層對所得到的控制命令和有效數據進行數據轉換，傳輸給此設備的應用層，由應用層得到控制該子網設備的相應控制命令和有效參數，並執行相應的動作。
12.根據權利要求11所述的方法，進一步包括在子網設備執行完響應的動作後，向子網網關返回指示當前此家電的當前狀態的反饋信息，子網網關進而把反饋傳送到主網關；和當主網關接收到反饋信息後，更新網絡界面，顯示該子網設備當前的運行狀態。
全文摘要
一種家庭網絡系統體系結構，包括家庭主網網關，連接家庭內部網絡與外部網絡，從不同的外部網絡接收通信信號並傳遞給家庭內部網絡的設備，和在家庭內部網絡與外部網絡之間進行功能轉換；主網設備，採用主網協議，具有統一的設備描述文件的家用設備，與主網進行信息和數據的交流；家庭子網網關，每個家庭子網網關將各自連接的多個家庭控制子網設備和主網關連接，並實現家庭控制子網內部的多個子網設備的互連，與子網設備進行數據交換；每個子網設備具有存儲描述子網設備各自的狀態參數，配置參數的設備註冊表的設備描述文件，使主網網關和子網網關了解整個家庭控制子網的狀態，以控制家庭網絡中的子網設備。
文檔編號G08C17/02GK1599344SQ0315884
公開日2005年3月23日 申請日期2003年9月15日 優先權日2003年9月15日
發明者張漢奇, 王鋼, 周均, 黃則清, 仲偉曦, 田玉靜, 許少波, 葉朝輝, 吉學農, 徐翔, 閆燕 申請人:電視電聲研究所