CN102055632A - 一种数字家庭网络系统及传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字家庭网络系统及传输方法。其核心思想是当在家庭内部将各种终端进行联网时，同时采用有线家庭通讯网和近距无线通讯网，即，同时提供有线传输通道和无线传输通道，在进行具体业务数据传输时，由家庭网络控制器对实际使用的承载网络进行选择和控制。本发明能够根据终端类型和/或被申请业务的特点以及当前有线/无线网络的资源情况等对承载网络进行合理的选择和配置，改善了单一传输路径时存在的性能限制问题，最大限度的利用空闲网络资源。

Description

一种数字家庭网络系统及传输方法

技术领域

本发明涉及数字家庭技术领域，具体涉及一种数字家庭网络系统及传输方法。

背景技术

家庭联网技术能够将一个住家变成可提供各种方便应用的智能家庭。其基本方案是将各种具有高通信能力的信息家电通过家庭网络连接起来，即能够彼此之间相互通信，也能够与外界进行通信，每个连接在家庭网络上的家电，即成为一个网络终端。

现有家庭网络的内部组网方案主要包括以下三种情况：

一、采用有线传输技术进行家庭网络组网。所使用的有线家庭通讯网主要包括电话线、5类线、有线电视电缆、电力线等。以基于电力线通信的组网方案为例，如图1所示，家庭内部的电路通过阻波器与外电网隔离，进行通讯信号的承载，各种终端通过电力线连接起来，并通过家庭网关与外部网络相连接，此外，还可设置安防设备对家庭内部的安全进行保护，此方案的缺陷在于：一是无论采用哪种有线技术，家庭网络内部的覆盖率都必须受家庭内部相应插头的数量和位置的限制，特别是同轴电缆和5类线插座，更是数量非常少，通常每个家庭只有2-3个，而且对于许多家庭网络终端，如PDA等，通常是不需要也不希望进行有线连接的；二是数据传输能力有限，无法有效支持未来家庭网络的各种高速率业务需求，例如多路高清多媒体业务同时传输等情形。

二、采用近距无线传输技术进行家庭网络组网。最为常见的是用公共无线局域网来代替电缆，如图2所示，通过在家庭内部架设无线连接点，实现与集成了近距无线通讯技术的终端之间的通信和控制。此方案的缺陷在于：一是很难满足家庭网络内部的覆盖率要求，一般近距无线传输技术的通信距离非常有限，通常在3-10米之内，并且很多住宅是用石头和混凝土建造的，通信能力会由于受到家庭内部墙体的衰落而急剧下降，甚至完全无法进行通信；二是数据传输能力非常有限，峰值速率普遍不超过54Mbps，远远不能满足未来家庭网络的业务需求。

三、采用有线传输与近距无线传输中继混合的方式进行家庭网络组网。如图3所示，在有线传输和近距无线传输之间以中继的形式来进行续借和互通，实现家庭网络内部有线终端和近距无线终端以及有线传输技术和近距无线传输技术的共存。可以看出，在这种组网方式下，终端分为两类，一类是有线终端，一类是近距无线终端，分别使用有线或无线接口，不同种类的终端之间要进行通信时，必须在有线传输和近距无线传输之间进行中继才能实现。此方案的缺陷在于：并未改善覆盖率受限，以及有线传输或近距无线传输中数据传输能力有限的问题，对于每个终端而言，承载网络的覆盖率以及数据的传输方式与前述两种方案并无二致，没有实现本质的改变和提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数字家庭网络系统系统及传输方法，以改善数据传输速率受单一网络性能限制的状况。

为达到本发明的目的，所采取的技术方案是：一种数字家庭网络系统，包括家庭网络控制器，家庭网络终端、有线家庭通讯网和近距无线通讯网；所述家庭网络控制器分别通过有线家庭通讯网和近距无线通讯网与所述家庭网络终端相连接。

本发明提供的数字家庭网络数据传输方法，包括：家庭网络控制器接收家庭网络终端在家庭网络中进行业务数据传输的请求；家庭网络控制器选择承载所述业务数据的传输网络，并通知到相应家庭网络终端，所述传输网络包括有线家庭通讯网和近距无线通讯网；家庭网络终端在所选择的传输网络上进行所述业务数据的传输。

所述进行业务数据传输的请求可包括发送请求和接收请求；当家庭网络终端需要通过家庭网络控制器发送业务数据时，向家庭网络控制器发出业务申请作为发送请求；当家庭网络控制器需要转发业务输数据给家庭网络终端时，通过握手通讯获得接收终端的响应作为接收请求。

所述家庭网络控制器对承载业务数据的传输网络的选择可包括：采用有线家庭通讯网作为承载网络；或采用近距无线通讯网作为承载网络；或同时采用有线家庭通讯网和近距无线通讯网作为承载网络。

优选的是，当所述家庭网络控制器选择同时采用有线家庭通讯网和近距无线通讯网作为承载网络时，所述家庭网络控制器还对所述业务所需的有线和无线资源进行分配，确定将业务数据流分割为有线传输部分和近距无线传输部分的策略，并将业务数据流分割与重组方式信息通报给家庭网络终端；家庭网络终端在数据传输过程中，根据所述分割与重组方式信息进行发送数据流的分割与接收数据流的重组。

优选的是，所述数据流的分割发送包括：将业务数据分割为数据块；对数据块进行统一标记；将标记后的数据块分配有线家庭通讯网和近距无线通讯网进行传输；所述数据流的接收重组包括：接收有线家庭通讯网和近距无线通讯网传输的数据块；根据所接收数据块的标记将数据块重组恢复。

所述标记可包括数据块所属数据流的标识信息以及数据块在数据流中的顺序编号。

本发明中所采用的有线家庭通讯网优选电力线通信网络。

采用上述技术方案，本发明的有益技术效果在于：

1)本发明采用在家庭网络组网时，同时采用有线家庭通讯网和近距无线通讯网作为承载网络的方法，由家庭网络控制器来选择并控制终端的业务申请所使用的承载网络，使得有线和近距无线技术能够在整个家庭范围内进行同时覆盖和相互补充，有效解决了单一技术方式或中继混合方式进行家庭网络组网时存在的覆盖率问题。

2)由于采用家庭网络控制器来进行承载网络的选择，能够根据申请业务的终端类型和/或被申请业务的特点以及当前有线/无线网络的资源情况进行合理的选择和配置，改善了单一传输路径时存在的性能限制问题，提高了网络数据传输能力，最大限度的利用空闲网络资源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是采用PLC组网的家庭网络结构图；

图2是采用近距无线组网的家庭网络结构图；

图3是采用有线传输与近距无线传输中继混合组网的家庭网络结构图；

图4是本发明实施例一PLC与WiFi联合组网的家庭网络系统结构图；

图5是本发明实施例二家庭网络数据传输方法流程图；

图6是本发明实例例三家庭网络数据传输方法流程图；

图7是本发明实施例三中数据流的分割传输与接收重组流程图；

图8是本发明实例例三中数据流分割示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种数字家庭网络系统及数据传输方法，其核心思想是，当在家庭内部将各种终端进行联网时，同时采用有线家庭通讯网和近距无线通讯网，即，同时提供有线传输通道和无线传输通道；在进行具体业务数据传输时，由家庭网络控制器对实际使用的承载网络进行选择和控制。本发明还进一步提供优选的数据传输方法，由家庭网络控制器确定数据流的承载分配，将业务数据流分割为有线传输部分和无线传输部分，分别承载在有线家庭通讯网和近距无线通讯网上，在发送时将数据流按照分割策略进行分割，信宿端则对接收到的数据进行相应的重组。本发明还提供适用于上述组网方案的家庭网络控制器和家庭网络终端。以下分别对本发明方法和设备进行详细说明。

实施例一、一种数字家庭网络系统，如图4所示，包括家庭网络控制器1、家庭网络终端IA21～2n、有线家庭通讯网3和近距无线通讯网4；

家庭网络控制器1分别通过有线家庭通讯网3和近距无线通讯网4与家庭网络终端IA21～2n相连接，即，在家庭网络控制器与IA之间同时提供上述两种传输通道，各个IA通过家庭网络控制器进行彼此之际以及与外部网络之间的数据交互；

其中，有线家庭通讯网3可选用PLC网络、以太局域网、家庭电话网或有线电视同轴电缆等现有的有线解决方案，考虑到PLC的覆盖率和普适性，本例中选择PLC作为有线承载网络，即，以家庭建筑内部铺设的各种电力线作为通信传输媒介，采用HomePlug的相关技术规范和标准作为通讯规范。具体传输标准的选择，可以是HomePlug1.0定义的技术规范和标准，也可以是HomePlug AV定义的技术规范和标准，可根据具体应用情况进行选择；

近距无线通讯网4可选择目前常用的多种无线通讯标准，包括WiFi的IEEE 802.11a/b/g/n以及IEEE 802.15、IEEE 802.3等；本例中的无线通讯网采用WiFi规范；

需要说明的是，在应用本发明方案的家庭网络中所使用的终端也可能只具有电力线通道或只具有无线传输通道，这时，该终端只能通过单通道联入家庭网络中，虽然该终端将无法体验本发明方案所带来的改善，但这并不妨碍其在本发明家庭网络系统中的使用。

实施例二、一种数字家庭网络系统数据传输方法，流程如图5所示，包括：

A1、家庭网络控制器接收家庭网络终端在家庭网络中进行业务数据传输的请求；家庭网络终端彼此之际或者家庭网络终端与外部网络进行数据交互，都需要通过家庭网络控制器进行家庭网络资源分配以及传输控制等，终端的业务数据传输请求一般可以分为发送请求和接收请求两种：

当家庭网络终端需要通过家庭网络控制器向另一家庭网络终端或向外部网络发送业务数据，向家庭网络控制器发出业务申请作为发送请求；

当家庭网络控制器需要将来自外部网络或来自另一家庭网络终端的业务数据转发给家庭网络终端时，则通过握手通讯获得接收终端的响应作为接收请求

业务数据类型可以是多种多样的，包括音/视频点播、IP电话、远程数据文件共享、即时游戏等；从发送请求或接收请求中，家庭网络控制器既可获知相应终端的类型、能力、数据特点等信息；

A21、家庭网络控制器选择承载所请求业务数据的传输网络；本发明同时提供有线家庭通讯网和近距无线通讯网进行选择，本例中，基于实施例一提供的网络系统，在PLC与WiFi共同组网的情况下进行选择；

家庭网络控制器对承载网络的选择可根据多种因素来考虑，包括终端的类型特点，所请求业务的特点、PLC和WiFi的可用资源和资源分配情况等，所请求业务的特点又可包括业务数据量、服务质量要求等因素；例如，可采用这样的选择策略；优先选择负载比例较小的传输网络作为当前被请求业务的承载网络；

A22、家庭网络控制器确定所请求业务数据的传输方式后，将该信息通知到家庭网络终端；

A3、家庭网络终端在所选择的传输网络上进行业务数据的传输。

当然，在业务数据的传输过程中，家庭网络控制器可以根据有线和无线网络负载的变化情况对业务承载网络的选择进行调整。

实施例三、一种家庭组网及数据传输方法，流程如图6所示，包括：

B1、家庭网络控制器接收家庭网络终端在家庭网络中进行业务数据传输的请求；在本例中家庭网络控制器对数据传输请求的获取以及所选择的网络系统形式与实施例二相同；

B21、家庭网络控制器选择承载所述业务的传输网络；家庭网络控制器可以根据终端的类型特点、所申请业务的特点、PLC和WiFi的可用资源等，对承载网络进行三种选择：

若选择采用PLC作为承载网络，则执行：

B221、家庭网络控制器通知家庭网络终端采用PLC作为传输网络；

B222、家庭网络终端按照指示在PLC网络上进行业务的数据传输。

若选择采用WiFi作为承载网络，则执行：

B231、家庭网络控制器通知家庭网络终端采用WiFi作为传输网络；

B232、家庭网络终端按照指示在WiFi网络上进行业务的数据传输。

若选择同时采用PLC和WiFi作为承载网络，则执行：

B241、家庭网络控制器对业务所需的有线和无线资源进行分配，确定将业务数据流分割为PLC传输部分和WiFi传输部分的策略；所采用的分割策略可综合考虑业务特点及网络可用资源情况，例如，根据当前PLC和WiFi网络的空闲负载比率对数据流进行划分，使数据流的PLC传输部分和WiFi传输部分比率与PLC和WiFi网络的空闲负载比率相当；又例如，想将数据流尽量分配给传输速率高的承载网络，将超过其负载部分的数据流量分配给传输速率较低的网络进行承载；

B242、家庭网络控制器确定分割策略后，将所选择的传输方式和业务数据流分割与重组方式信息通报给家庭网络终端；

B243、数据流同时基于PLC和WiFi在家庭网络内进行传输，按照家庭网络控制器确定的分割策略在发送端被分割并在接收端被重组；

对数据流的分割和重组可采用统一编号和标识的方式来进行，其分割传输与接收重组过程如图7所示，其中分割发送过程包括：

将业务数据分块；

对数据块进行统一标记；标记可采用数据块所属数据流的标识以及数据块在数据流中的顺序编号；

将标记后的数据块分配给有线家庭通讯网和近距无线通讯网进行传输。

对数据流进行上述分割的示意图如图8所示，首先原始数据流按照家庭网络控制器确定的数据分割与重组方式，被分割为特定大小的数据块；第二，给每个数据块前面封装一个label标签，每个标签内包含着该数据块在分割时被设定的统一编号和标识信息；第三，按照家庭网络控制器确定的策略为数据块分配给不同的传输方式，图8中，数据流按2∶1的比例分配给PLC和WiFi网络，根据数据块不同的传输方式，将带有标签的数据块在相应的传输方式下按顺序进行重新排队，组成各种传输方式下新的数据流；第四，将新的数据流按照各自的传输方式，分别通过PLC和WiFi进行网络传输；

数据流的接收重组过程为上述过程的逆过程，包括：

按照通报的数据分割与重组方式分别接收PLC和WiFi传输方式下的数据流；

根据所接收数据块的label标签将不同传输方式下接收到的数据流重组恢复为原始数据流。

本例中提出了同时在有线家庭通讯网和近距无线通讯网上进行业务数据承载的方法，与实施例二相比能够更加充分的利用有线、无线传输网络中的可用资源，并且根据资源状况来进行数据分割，是的控制方式更为灵活，大大增强了对高速率业务的承载能力。

需要说明的是，上述装置和系统内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的家庭组网及数据传输方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种数字家庭网络系统，包括家庭网络控制器和家庭网络终端，其特征在于，所述家庭网络系统还包括：有线家庭通讯网和近距无线通讯网，其中：所述家庭网络控制器分别通过有线家庭通讯网和近距无线通讯网与所述家庭网络终端相连接。

2.如权利要求1所述的家庭网络系统，其特征在于：所述家庭网络终端包括控制模块、数据分割与重组模块、接口模块，其中：所述接口模块包括与有线家庭通讯网连接的有线接口和与近距无线通讯网连接的无线接口；

所述控制模块通过所述接口模块接收家庭网络控制器通报的承载网络的选择及数据分割与重组方式信息，对所述数据分割与重组模块进行控制；

所述数据分割与重组模块在所述控制模块的控制下进行发送数据流的分割与接收数据流的重组，通过所述接口模块进行数据流的传输。

3.一种数字家庭网络数据传输方法，其特征在于，包括：

家庭网络控制器接收家庭网络终端在家庭网络中进行业务数据传输的请求；

家庭网络控制器选择承载所述业务数据的传输网络，并通知到相应家庭网络终端，所述传输网络包括有线家庭通讯网和近距无线通讯网；

家庭网络终端在所选择的传输网络上进行所述业务数据的传输。

4.根据权利要求3所述的家庭网络数据传输方法，其特征在于：所述进行业务数据传输的请求包括发送请求和接收请求；

当家庭网络终端需要通过家庭网络控制器发送业务数据时，向家庭网络控制器发出业务申请作为发送请求；

当家庭网络控制器需要转发业务数据给家庭网络终端时，通过握手通讯获得接收终端的响应最为接收请求。

5.根据权利要求3所述的家庭网络数据传输方法，其特征在于：所述家庭网络控制器对承载业务数据的传输网络的选择包括：

采用有线家庭通讯网作为承载网络；或

采用近距无线通讯网作为承载网络；或

同时采用有线家庭通讯网和近距无线通讯网作为承载网络。

6.根据权利要求5所述的家庭网络数据传输方法，其特征在于：当所述家庭网络控制器选择同时采用有线家庭通讯网和近距无线通讯网作为承载网络时，所述家庭网络控制器还对所述业务所需的有线和无线资源进行分配，确定将业务数据流分割为有线传输部分和近距无线传输部分的策略，并将业务数据流分割与重组方式信息通报给家庭网络终端；

家庭网络终端在数据传输过程中，根据所述分割与重组方式信息进行发送数据流的分割与接收数据流的重组。

7.根据权利要求6所述的家庭网络数据传输方法，其特征在于：所述数据流的分割发送包括：将业务数据分割为数据块；对数据块进行统一标记；将标记后的数据块分配给有线家庭通讯网和近距无线通讯网进行传输；

所述数据流的接收重组包括：接收有线家庭通讯网和近距无线通讯网传输的数据块；根据所接收数据块的标记将数据块重组恢复。

8.根据权利要求7所述的家庭网络数据传输方法，其特征在于：所述标记包括数据块所属数据流的标识信息以及数据块在数据流中的顺序编号。

9.根据权利要求3所述的家庭网络传输方法，其特征在于：所述有线家庭通讯网采用电力线通信网络。

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