CN101383789B

CN101383789B - 一种实现访问并控制家庭网络的家庭网关装置、系统和方法

Info

Publication number: CN101383789B
Application number: CN200810224703A
Authority: CN
Inventors: 邵伟
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2008-10-24
Filing date: 2008-10-24
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2028-10-24
Also published as: CN101383789A

Abstract

本发明提供一种实现访问并控制家庭网络的家庭网关装置、系统和方法，其中装置包括：描述信息检索单元，用于获取家庭网络中设备的设备描述信息和业务描述信息；描述信息显示单元，用于根据所述设备描述信息为外界提供访问路径；并根据所述业务描述信息为外界提供控制和/或浏览所述家庭网络中的设备状态的操作选项；指令转发单元，用于当接收到来自外界的控制和/或浏览指令时，转发所述控制和/或浏览指令给所述家庭网络中的设备。应用本发明优选实施例提供的技术，使得用户可以在不同的距离，通过网络对家庭中的室内设备进行多种多样的控制，为用户提供了更好的生活方式和生活质量，有很强的实用性。

Description

一种实现访问并控制家庭网络的家庭网关装置、系统和方法

技术领域

本发明涉及数字家庭技术，特别是指一种实现访问并控制家庭网络的家庭网关装置、系统和方法。

背景技术

对于电视机、录像机、空调、照明装置等家庭用电器设备，以及各种传感器、电脑、便携式数字助理等室内设备所形成的家庭网络，可利用便携数字助理、电脑等室内设备进行内部控制。

作为实现控制室内设备的现有技术，已经知道通用即插即用(UPnP，Universal Plug and Play)协议是面向易用性设计的数字家庭(DLNA，DigitalLiving Network Alliance)网络协议集的核心部分，是设备通过数字家庭网络通信的公共协议，建立在被广泛接受和普遍适用的IP网协议之上，不同厂商的设备通过支持UPnP可以非常容易地实现无障碍通信，从而实现“任何时间，任何地点”的内容共享和计算。UPnP从设备的寻址、查找、控制、事件、表现五个方面定义了室内设备与外部设备间的互操作机制，例如，UPnP针对IP网络中的设备自动寻址问题采用了自动IP地址分配(Auto IP)机制，针对设备间的相互发现问题采用了简单服务发现协议(SSDP，Simple Service DiscoveryProtocol)。

但是UPnP只说明了家庭网络内部的互操作机制，但未说明如何通过IP网络远程进行操作控制的机制，无法为用户提供一种在室外不同距离，通过网络浏览并控制室内设备的技术方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现访问并控制家庭网络的装置、系统和方法，用于解决现有技术中，无法利用通用即插即用协议为用户提供一种在室外不同距离，通过网络浏览并控制室内设备的技术的缺陷。

本发明实施例提供一种实现访问并控制家庭网络的家庭网关装置，包括：描述信息检索单元，用于基于简单服务发现协议的通用即插即用发现协议搜索所述家庭网络中的室内设备；当发现一个所述室内设备后，则自动从所述通用即插即用发现协议的发现消息中取得该室内设备的设备描述URL，通过所述设备描述URL取得设备描述信息和业务描述信息；描述信息显示单元，用于根据所述设备描述信息为外界提供访问路径；并根据所述业务描述信息为外界提供控制和/或浏览所述家庭网络中的设备状态的操作选项；所述描述信息显示单元，还包括：统一资源定位符重写单元，用于在为外界提供所述设备描述信息和所述业务描述信息时，根据所述家庭网关装置的外部IP地址或外部域名和所述家庭网络中的设备的内部IP地址生成所述家庭网络中的设备的外部访问根路径；指令转发单元，用于当接收到来自外界的控制和/或浏览指令时，转发所述控制和/或浏览指令给所述家庭网络中的设备。

所述家庭网关装置还包括：自动寻址单元，用于根据动态主机配置协议或者其他IP地址配置机制，获取、配置所述家庭网关装置的外部IP地址；在外部IP地址采用动态分配的情况下，自动寻址单元还根据动态域名协议注册所述家庭网关装置的外部域名。

所述的装置中，所述设备描述信息至少包括展示对应的所述家庭网络中的设备的统一资源定位符；所述业务描述信息至少包括：控制所述家庭网络中的设备的状态的统一资源定位符，浏览所述家庭网络中的设备的状态的统一资源定位符。

一种实现访问并控制家庭网络的系统，包括：室内设备，用于在家庭内部实现具体的实用功能；家庭网关访问控制单元，用于基于简单服务发现协议的通用即插即用发现协议搜索所述家庭网络中的室内设备；当发现一个所述室内设备后，则自动从所述通用即插即用发现协议的发现消息中取得该室内设备的设备描述URL，通过所述设备描述URL取得设备描述信息和业务描述信息；根据所述设备描述信息为外界提供访问路径；并根据所述业务描述信息为外界提供控制和/或浏览所述室内设备状态的操作选项；还用于当接收到来自外界的控制和/或浏览指令时，转发所述控制和/或浏览指令给所述室内设备；所述家庭网关访问控制单元，还包括：统一资源定位符重写单元，用于在为外界提供所述设备描述信息和所述业务描述信息时，根据所述家庭网关访问控制单元的外部IP地址或外部域名和所述室内设备的内部IP地址生成所述室内设备的外部访问根路径；IP网络，用于实现外部设备与所述家庭网关访问控制单元之间的通信；外部设备，用于显示所述设备描述信息和所述业务描述信息，并根据外界的响应生成所述控制和/或浏览指令。

所述的系统中，还包括：自动寻址单元，用于根据动态主机配置协议或者其他IP地址配置机制，获取、配置所述家庭网关访问控制单元的外部IP地址；在外部IP地址采用动态分配的情况下，自动寻址单元还根据动态域名协议注册所述家庭网关访问控制单元的外部域名。

所述的系统中，所述设备描述信息至少包括对应的所述室内设备的进行展示的统一资源定位符；所述业务描述信息至少包括：控制所述室内设备的状态的统一资源定位符，浏览所述室内设备的状态的统一资源定位符；并进一步包括控制能力集，所述控制能力集以传输超文本标记语言方式显示在所述外部设备的浏览器中。

一种实现访问并控制家庭网络的方法，包括：位于家庭网络中的家庭网关装置基于简单服务发现协议的通用即插即用发现协议搜索所述家庭网络中的室内设备；当发现一个所述室内设备后，则自动从所述通用即插即用发现协议的发现消息中取得该室内设备的设备描述URL，通过所述设备描述URL取得设备描述信息和业务描述信息；根据所述家庭网关装置的外部IP地址和所述家庭网络中的设备的内部IP地址生成所述家庭网络中的设备的外部访问根路径；转发所述设备描述信息和所述业务描述信息给位于外界的外部设备；接收所述外部设备生成的对所述家庭网络中的设备的控制和/或浏览指令，将所述控制和/或浏览指令转发给所述家庭网络中的设备。

应用本发明优选实施例提供的技术，使得用户可以在不同的距离，通过网络对家庭中的室内设备进行多种多样的控制，为用户提供了更好的生活方式和生活质量，有很强的实用性。

附图说明

图1为本发明优选实施例网络架构组网示意图；

图2为本发明优选实施例中家庭网关装置的结构示意图；

图3为本发明优选实施例交互机制示意图；

图4为本发明优选实施例家庭网关装置加入家庭网络并获取室内设备流程示意图；

图5为本发明优选实施例灯光控制流程示意图。

具体实施方式

本发明是鉴于现有技术存在的问题做出的技术创新，其目的在于提供一种简单安全方便的远程控制家庭内部设备的技术。

如图1所示，包括：外部设备101、IP网络102、家庭网关装置103，以及家庭网络104；所述各个设备单元依次连接，其中：

外部设备101，用于显示室内设备105的设备描述信息和业务描述信息，并接收用户的触发操作，根据触发操作生成并发出控制信号。

IP网络102，用于实现所述外部设备101与家庭网关装置103之间的无障碍通信；

IP网络102可以是普通的互联网，也可以是无线局域网，例如802.11b标准(WIFI，Wireless Fidelity)，微波存取全球互通(WiMAX，WorldwideInteroperability for Microwave Access)等，但是无线局域网的情形下，外部设备101与家庭网关装置103之间的距离不能太远，否则信号会比较弱导致无法正常通信。

家庭网关装置103，当该家庭网关装置103作为家庭网络104的一个节点单元时，用于在获得其本身家庭网络104的IP地址之后，作为UPnP协议规定的控制点，通过基于简单服务发现协议SSDP的UPnP发现协议在家庭网络104内搜索各个室内设备105。

更为具体地，家庭网关装置103包括了以下若干个单元：

描述信息检索单元，用于获取家庭网络中的各个室内设备105的设备描述信息和业务描述信息；发送所述设备描述信息和业务描述信息给描述信息显示单元。

描述信息显示单元，用于根据所述设备描述信息为外界提供访问路径；并根据所述业务描述信息为外界提供控制和/或浏览所述家庭网络中的室内设备105状态的操作选项；

其中，家庭网关装置103中的描述信息显示单元，还可以进一步包括：统一资源定位符重写单元，用于在为外界的外部设备101提供设备描述信息和所述业务描述信息时，根据家庭网关装置103的外部IP地址和室内设备105的内部IP地址生成所述室内设备105的外部访问根路径。

指令转发单元，用于当接收到来自外界的控制和/或浏览指令时，转发所述控制和/或浏览指令给所述家庭网络中的各个室内设备105。

家庭网关装置103还可以进一步包括：自动寻址单元，用于根据动态主机配置协议或者其他IP地址配置机制，获取、配置该家庭网关装置103的外部IP地址；在该家庭网关装置103的外部IP地址采用动态地址时，该自动寻址单元还需要根据动态域名协议注册该家庭网关装置的外部域名，还用于根据基于简单服务发现协议的通用即插即用发现协议搜索所述家庭网络中的各个室内设备105。并且，指令转发单元在转发控制和/或浏览指令时，可以通过该自动寻址单元找到具体的所述室内设备105。

家庭网络104，在家庭内部形成的局域网，用于传输各个室内设备105之间，以及各个室内设备105与家庭网关装置103之间的数据；具体由包括路由器、网线等在内的网络节点组成。

室内设备105，用于在家庭内部实现具体的各种实用功能；具体包括：冰箱、音响、计算机、电子厨具、空调等各种电子设备。

由以上描述可以看出，在本发明中，通过在家庭网络104中增加一个家庭网关装置103来实现外部设备101与室内设备105之间的通信，因此，家庭网关装置103必须支持相应的通信协议。

考虑到实用性以及IP网络102内各个节点之间的的畅通，本发明优选实施例采用最为熟悉的超文本传输协议(HTTP，Hyper Text Transfer Protocol)作为外部设备101与室内设备105之间数据传输的支持协议；具体工作原理如图2所示，

外部设备101发出外设HTTP请求，所述外设HTTP请求通过IP网络102到达家庭网关装置103；所述外设HTTP请求，用于获取连接到家庭网关装置103的不同室内设备105的设备描述信息和业务描述信息的连接。

家庭网关装置103接到该外设HTTP请求之后，识别所述外设HTTP请求中包含的关于外部设备101的描述，并根据所述描述生成一个网关HTTP请求，所述网关HTTP请求通过家庭网络104到达具体的某一个室内设备105，室内设备105响应该请求并生成内设HTTP响应，该内设HTTP响应通过家庭网络104到达家庭网关装置103，由家庭网关装置103根据该内设HTTP响应生成网关HTTP响应，并通过IP网络102传输给外部设备101。外部设备101中的解析器对该网关HTTP响应进行解析其中的传输超文本标记语言(HTML，Hyper Text Markup Language)，生成网页供用户浏览。

在外部设备101、家庭网关装置103、室内设备105之间遵循HTTP协议进行交互的过程中，其工作原理如下：

家庭网关装置103获得其自身在家庭网络104的IP地址后，该家庭网关装置103成为UPnP规定的控制点，通过基于SSDP的UPnP发现协议在家庭网络104内搜索各个室内设备105；每当发现一个在家庭网络104上的室内设备105后，家庭网关装置103则自动从UPnP发现消息中取得该室内设备105的设备描述URL，并遵循UPnP协议通过该设备描述URL取得设备描述信息。

所述设备描述URL还包括一列任意的：嵌入式设备或服务，以及用于控制、触发事件、展示的URL。其中每项URL所描述的具体服务，均包括一列命令或动作，而表述服务的参数或变量对于每个所述命令或者动作做出响应。描述所述具体服务的URL中还包括一列变量；这些变量对服务在运行时的状态进行刻画，并通过数据类型、范围和事件特征描述具体服务。

家庭网关装置103，在接收室内设备105的设备描述URL和服务描述URL之后，根据HTTP向远程的外部设备101进行展示；外部设备101通过浏览器访问家庭网关装置103设定的特定路径，即可浏览到家庭网络104中的室内设备105的设备描述信息和业务描述信息所对应的服务清单。

如果家庭网络104中的设备描述信息中具有进行展示的URL，则家庭网关装置103通过执行HTTP反向代理机制及URL重写机制，让外部设备101上的浏览器通过家庭网关装置103间接可以取得URL对应的页面，并根据页面内容，支持用户控制所述室内设备105设备和/或浏览所述室内设备105的状态。其中，HTTP反向代理机制作为业界的现有技术，是指，反向代理位于用户与web服务器中间，接受连接请求并转发给web服务器，可保护内部网络。。

完成每一项服务的程度取决于展示页面和室内设备105的具体功能；在交互过程中家庭网关装置103始终需要为外部设备101对室内设备105的访问提供HTTP反向代理机制及URL重写机制。

进一步地，在用户持有外部设备101的过程中，家庭网关装置103遵循UPnP协议获得设备事件更新信息时，可通过HTTP自动刷新机制通知正在浏览的外部设备101。

家庭网关装置103遵循UPnP协议实现的控制功能，并将来自室内设备105的控制能力集以HTML方式暴露给外部设备101的浏览器。

在家庭网关装置103嵌入家庭网络104的过程中，如图4所示，具体包括：

步骤301.家庭网关装置103通过动态主机配置协议(DHCP，Dynamic HostConfigure Protocol)或者其他IP分配机制获取/配置自身的IP地址，成为家庭网络104中的一个单元模块。

步骤302.家庭网关装置103通过发现协议搜索家庭网络104上的室内设备105，当发现一个室内设备105，则根据所述发现协议生成一个发现消息。

步骤303.家庭网关装置103根据所述发现消息中的设备URL获得设备描述信息和业务服务描述。

为了进一步揭示本发明的技术方案，选择本发明的灯光控制实施流程作为优选实施例，如图5所示，具体包括：

步骤401.外部设备101利用浏览器访问家庭网关装置103的约定的路径；

通常是默认路径，例如所述家庭网关装置103的根目录。

步骤402.家庭网关装置103按照RFC 2617协议对外部设备101进行鉴权。

步骤403.家庭网关装置103根据步骤303所描述的技术，获取的设备描述信息和业务描述信息，并给位于外部设备101的浏览器返回包含设备清单和业务清单的网关HTTP响应；

在响应消息中，家庭网关装置103需要进行URL重写。

步骤404.用户在外部设备101的浏览器上选择要访问的室内设备105具体是灯光设备，则浏览器向家庭网关装置103发送访问请求。

步骤405.家庭网关装置103根据该灯光设备的展示URL获取该灯光设备的展示页面，并将其作为响应消息返回给外部设备101；

在响应消息中，家庭网关装置103需要进行URL重写。

步骤406.用户在浏览器中选择打开灯光，浏览器向家庭网关装置103发送请求，请求地址为展示页面中包含的已经经过重写的打开灯光动作URL。

步骤407.家庭网关装置103获得来自外部设备101浏览器的打开灯光动作请求，家庭网关装置103按照灯光设备原始的动作URL通知灯光设备。

步骤408.灯光设备向家庭网关装置103返回响应消息。

步骤409.家庭网关装置103向外部设备101返回响应消息，在响应消息中，家庭网关装置103需要进行URL重写。

对于灯光之外的室内设备105，例如冰箱、音响或者电视机等电器来说，其实现的工作原理与步骤401～409中描述的是一致的。

其中，步骤405中家庭网关装置103进行URL重写，URL重写对应关系具体包括：

家庭网关装置103外部IP地址：211.211.211.211

家庭网关装置103外部域名：gw.home.net

室内设备A的内部IP地址：192.168.0.2

室内设备B的内部IP地址：192.168.0.3

室内设备A的内部访问根路径：http://192.168.0.2/

室内设备B的内部访问根路径：http://192.168.0.3/

则，家庭网关装置103对所述室内设备A与室内设备B进行URL重写，得到外部访问根路径是，

室内设备A的外部访问根路径：1)http://211.211.211.211/192.168.0.2/

2)http://gw.home.net/192.168.0.2/

室内设备B的外部访问根路径：1)http://211.211.211.211/192.168.0.3/

2)http://gw.home.net/192.168.0.3/

应用本发明优选实施例提供的技术，本发明所述方法提供了一种简单安全方便的远程操作控制家庭内部设备的装置、方法和系统，使得用户可以在不同的距离，通过网络对家庭中的室内设备进行多种多样的控制，为用户提供了更好的生活方式和生活质量，有很强的实用性。

应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，所有的参数取值可以根据实际情况调整，且在该权利保护范围内。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种实现访问并控制家庭网络的家庭网关装置，其特征在于，包括：

描述信息检索单元，用于基于简单服务发现协议的通用即插即用发现协议搜索所述家庭网络中的室内设备；当发现一个所述室内设备后，则自动从所述通用即插即用发现协议的发现消息中取得该室内设备的设备描述URL，通过所述设备描述URL取得设备描述信息和业务描述信息；

描述信息显示单元，用于根据所述设备描述信息为外界提供访问路径；并根据所述业务描述信息为外界提供控制和/或浏览所述家庭网络中的设备状态的操作选项；所述描述信息显示单元，还包括：

统一资源定位符重写单元，用于在为外界提供所述设备描述信息和所述业务描述信息时，根据所述家庭网关装置的外部IP地址或外部域名和所述家庭网络中的设备的内部IP地址生成所述家庭网络中的设备的外部访问根路径；

指令转发单元，用于当接收到来自外界的控制和/或浏览指令时，转发所述控制和/或浏览指令给所述家庭网络中的设备。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述家庭网关装置还包括：自动寻址单元，用于根据动态主机配置协议或者其他IP地址配置机制，获取、配置所述家庭网关装置的外部IP地址；

在外部IP地址采用动态分配的情况下，自动寻址单元还根据动态域名协议注册所述家庭网关装置的外部域名。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述设备描述信息至少包括展示对应的所述家庭网络中的设备的统一资源定位符；

所述业务描述信息至少包括：控制所述家庭网络中的设备的状态的统一资源定位符，浏览所述家庭网络中的设备的状态的统一资源定位符。

4.一种实现访问并控制家庭网络的系统，其特征在于，包括：

室内设备，用于在家庭内部实现具体的实用功能；

家庭网关访问控制单元，用于基于简单服务发现协议的通用即插即用发现协议搜索所述家庭网络中的室内设备；当发现一个所述室内设备后，则自动从所述通用即插即用发现协议的发现消息中取得该室内设备的设备描述URL，通过所述设备描述URL取得设备描述信息和业务描述信息；根据所述设备描述信息为外界提供访问路径；并根据所述业务描述信息为外界提供控制和/或浏览所述室内设备状态的操作选项；还用于当接收到来自外界的控制和/或浏览指令时，转发所述控制和/或浏览指令给所述室内设备；所述家庭网关访问控制单元，还包括：

统一资源定位符重写单元，用于在为外界提供所述设备描述信息和所述业务描述信息时，根据所述家庭网关访问控制单元的外部IP地址或外部域名和所述室内设备的内部IP地址生成所述室内设备的外部访问根路径；

IP网络，用于实现外部设备与所述家庭网关访问控制单元之间的通信；

外部设备，用于显示所述设备描述信息和所述业务描述信息，并根据外界的响应生成所述控制和/或浏览指令。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括：

自动寻址单元，用于根据动态主机配置协议或者其他IP地址配置机制，获取、配置所述家庭网关访问控制单元的外部IP地址；

在外部IP地址采用动态分配的情况下，自动寻址单元还根据动态域名协议注册所述家庭网关访问控制单元的外部域名。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述设备描述信息至少包括对应的所述室内设备的进行展示的统一资源定位符；

所述业务描述信息至少包括：控制所述室内设备的状态的统一资源定位符，浏览所述室内设备的状态的统一资源定位符；并进一步包括控制能力集，所述控制能力集以传输超文本标记语言方式显示在所述外部设备的浏览器中。

7.一种实现访问并控制家庭网络的方法，其特征在于，包括：

位于家庭网络中的家庭网关装置基于简单服务发现协议的通用即插即用发现协议搜索所述家庭网络中的室内设备；当发现一个所述室内设备后，则自动从所述通用即插即用发现协议的发现消息中取得该室内设备的设备描述URL，通过所述设备描述URL取得设备描述信息和业务描述信息；

根据所述家庭网关装置的外部IP地址和所述家庭网络中的设备的内部IP地址生成所述家庭网络中的设备的外部访问根路径；

转发所述设备描述信息和所述业务描述信息给位于外界的外部设备；

接收所述外部设备生成的对所述家庭网络中的设备的控制和/或浏览指令，将所述控制和/或浏览指令转发给所述家庭网络中的设备。