CN102594638A - 一种数字家庭网络系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种数字家庭网络系统，所述系统包括：智能家庭网络服务器IHNS、家庭内部子网、家庭网关，其中：IHNS用于管理社区的家庭网络，分担每个家庭网络的家庭网关的负载，认证该用户身份和操作请求的安全性，向家庭网络发送远程控制指令或者查询请求；家庭网关用于解析远程控制指令或者查询请求，根据指令或者请求在家庭子网内部进行命令操作，若解析的指令或者请求中涉及设备控制，则进行相应的控制，同时将相应的结果返回到客户端。本发明实施例还公开了一种基于数字家庭网络系统的抄表方法，通过实施本发明实施例，通过引入IHNS，分担家庭网关负载，同时提供更为丰富的应用服务，保证用户信息安全。

Description

一种数字家庭网络系统及方法

技术领域

本发明涉及数字家庭技术领域，尤其涉及一种数字家庭网络系统及方法。

背景技术

近年来随着数字家庭产业的不断扩大，家庭数字化的不断深入发展，家庭中的具有举足轻重作用的家庭网络体系结构也得到了学术界和工业界的不断重视。提出一种高效、灵活、稳定的家庭网络体系结构具有十分重要的意义。一般认为家庭网络应该提供一下几个功能：(1)对电器设备的控制和管理。通过家用无线设备，如遥控器、个人电话和互联网来控制灯、热水器及空调等设备。(2)家居安全。通过家庭摄像头，温度、湿度传感器等能够监控家中的安全防御，火灾和水灾等。(3)能源管理。通过无线抄表技术能够自动的取得水电气表的读数，免去了人工抄表的麻烦。(4)多媒体服务。实现电视机、计算机、摄像机、手机等设备之间的音视频以及图片等数据的交换。(5)通过计算机或者机顶盒连接互联网。实现网上社交、购物、证券以及医疗等服务。

图1示出了现有的数字家庭网络系统结构图，其特点是：接入方式多样，支持有线电视网、电话网、计算机网络及其它无线网络接入；同一类型的设备终端公用家庭网络中的一条信道，根据设备对数据速率的要求不同而分组，主要包括计算机及其外围设备，电话(Post、Web、Video)等类型，视听终端设备，水电气表，传统的家电设备，智能终端设备以及无线终端设备等；网络中最重要的节点是家庭网关，负责家庭内部网络的对外接入以及外部网络的对内访问和控制。

但现有的家庭网关负载过重，设计过于复杂。家庭网关承担了家庭内部网络的数据交换、不同子网之间的数据交换以及家庭网络和外部网络的数据交换，所以家庭网关的数据负载过大，不同的设备需要不同的管理需求，会导致家庭网关的设计过于复杂。网络的结构不够灵活，拓扑结构单一。该种家庭网络的体系结构属于树形网络结构，不仅对家庭网关要求非常高，而且严重影响到子网的灵活扩展，新型网络的加入等。

发明内容

基于现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种数字家庭网络系统及方法，通过引入IHNS，分担家庭网关负载，同时提供更为丰富的应用服务，保证用户信息安全，网络可扩展性好，层次化设计，方便后续升级改造。

基于上述问题，本发明实施例提供了一种数字家庭网络系统，所述系统包括：智能家庭网络服务器IHNS、家庭内部子网、家庭网关，其中：

IHNS用于管理社区的家庭网络，分担每个家庭网络的家庭网关的负载，用于接收用户通过客户端发送的远程控制指令或者查询请求，并认证该用户身份和操作请求的安全性，如果通过所述安全性认证，则向家庭网络发送远程控制指令或者查询请求；

家庭网关用于解析远程控制指令或者查询请求，根据指令或者请求在家庭子网内部进行命令操作，若解析的指令或者请求中涉及设备控制，则进行相应的控制，同时将相应的结果返回到客户端。

所述IHNS用于实现社区监控管理、社区医疗、信息共享、物业通知、安全告示、意见反馈。

所述IHNS利用Zigbee技术实现用户端的抄表。

相应的，本发明实施例还提供了一种基于数字家庭网络系统的抄表方法，所述方法包括：

用户登入到IHNS，首先经过身份认证，若认证失败则结束，否则进入下一步；

IHNS给该用户此次对话分配一个session，用户跳转到主页面，选择查询某一时段内水表的读数；

请求发送到IHNS，IHNS根据用户身份将消息转发给用户的家庭网关，若连接不通则返回错误信息结束，否则进入下一步；

家庭网关接收到消息后进行解析，然后将该信息发送给Zigbee子网；

Zigbee子网中的Zigbee协调器将消息转发给指定Zigbee终端，Zigbee终端接收消息后，对命令进行解析，得到是读取当前读数的命令，向串口发送读取命令，智能水表接收到读取命令进行水表读书的读取，通过串口返回读数；

Zigbee终端将读数进行格式封装，然后按着消息来的路径逆向返回到IHNS，IHNS根据用户的时间段，从已有数据库中读取水表读数，然后用当前读数减去前者，得到用户想要的读数，最后将结果返回给用户。

综上，通过实施本发明实施例，通过在社区中引入IHNS服务器能够有效的减轻家庭网关的负担，同时由于家庭网关资源的的限制，增加IHNS能够提供家庭网关所不能提供的更为复杂和丰富的社区服务，并且IHNS能够进行用户的安全认证，数据的加密，进一步保证了家庭网络的安全性。

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是现有技术中的数字家庭网络系统结构图；

图2是本发明实施例中的数字家庭网络系统结构图；

图3是本发明实施例中的基于数字家庭网络系统的抄表方法流程图。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的实施提供一种可靠的家庭网络体系结构，引入IHNS，分担家庭网关负载，同时提供更为丰富的应用服务，保证用户信息安全，网络可扩展性好，层次化设计，方便后续升级改造。

在一个完整的家庭网络中，包含了家庭网关和家庭内部网络，而这正是当前比较典型的家庭网络体系结构，而在本发明中我们在现有的基础上引入智能家庭网络服务器(Intelligent Home Network Server，IHNS)。这时由于受到价格等因素制约，嵌入式家用设备和智能家庭网络(如家庭网关)的计算资源都十分的有限。为了给智能家庭网络系统在开放的Internet或公用电话网应用环境下提供可靠的安全机制(如保密性、可认证性、可授权性和数据的完整性等)，在网络提携结构中加入一个智能家庭网络服务器，即IHNS。它分别与互联网上的应用程序(Web浏览器或者远程监控等)和智能家庭网络的网关相连接。在住户密集、智能家庭网络应用较为几种的大型社区，IHNS可又社区服务中心提供，否则可由ISP提供该服务；若二者都不提供则退化为传统的家庭网络体系结构。可以将IHNS理解为社区内的服务器，能够更高效率的管理整个社区的家庭网络，分担每个家庭中的家庭网关的负载，同时完成家庭网关不能完成的更为复杂的任务等。所以我们的家庭网络包括家庭内部子网、家庭网关、IHNS，用户可以通过Web浏览器等发出远程控制或者查询的请求，这个请求首先被推送到社区服务中心处的IHNS，IHNS通过安全认证等步骤后转送到准确的用户家庭网关中，家庭网关再进一步解析命令，根据命令在家庭子网内部进行命令操作，如果涉及设备控制则进行相印的控制，最后将相应的结果按逆路径返回到用户那里。具体的系统架构参见图2。

本发明的智能家庭网络服务器IHNS可以提供社区监控管理，以及一些区端服务，例如社区医疗、信息共享、物业通知、安全告示、意见反馈等等。IHNS的应用程序接口基于统一热插拔(Universal Plugand Play，UPNP)协议。为了更为方便地检测家庭中的各个设备促进其相互协作，该协议结合了超文本传输协议(HTTP)、可扩展的标记语言(EML)和SOAP协议等，是一种基于协议族的协议，所以具有平台独立性、灵活性和丰富的应用程序模型等特点，为服务提供商提供更为复杂的应用程序创造了良好的条件。此外，由于在线IHNS连接是建立在用户需求之上，立足于最小化带宽设计的，因此即使在带宽严重不足的情况下也能够正常运行。IHNS与计算机资源十分有限的嵌入式家用设备和智能家庭网关不同，它拥有更为丰富的计算资源，能为所有用户提供各种类型的服务。在开放的Internet或者公用电话网环境下，智能家庭网络系统能够有效的隐藏在IHNS后方，只与IHNS通过安全的通道通信(主要应用加密技术)，以确保信息交换的保密性，防止了第三方非法窃听私人信息和操作家用设备。

基于数字家庭网络系统，图3示出了本发明实施例中的基于数字家庭网络系统实现抄表方法的流程图，具体步骤如下：

Step1：用户登入到IHNS网络服务器，首先经过身份认证，若认证失败则结束，否则转Step2；

Step2：IHNS给该用户此次对话分配一个session，用户跳转到主页面，选择查询某一时段内水表的读数，转Step3；

Step3：请求发送到IHNS服务器服务器根据用户身份将消息转发给用户的家庭网关，若连接不通则返回错误信息结束，否则转Step4；

Step4：家庭网关接收到消息后进行解析，然后将该信息发送给指定子网，Zigbee子网，有线转无线是由Zigbee协调器完成，它充当路由转发功能；转Step5；

Step5：Zigbee协调器将消息转发给指定Zigbee终端，Zigbee接收消息后，对命令进行解析，得到是读取当前读数的命令，向串口发送读取命令，智能水表接收到读取命令进行水表读书的读取，通过串口返回读书，并转Step6；

Step6：Zigbee终端将读数进行格式封装，然后按着消息来的路径逆向返回到IHNS，IHNS根据用户的时间段，从已有数据库中读取水表读数，然后用当前读数减去前者，得到用户想要的读数，最后将结果返回给用户，结束。

综上，通过实施本发明实施例，通过在社区中引入IHNS服务器能够有效的减轻家庭网关的负担，同时由于家庭网关资源的的限制，增加IHNS能够提供家庭网关所不能提供的更为复杂和丰富的社区服务，并且IHNS能够进行用户的安全认证，数据的加密，进一步保证了家庭网络的安全性。

以上对本发明实施例所提供的基于数字家庭网络系统及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 (4)

1.一种数字家庭网络系统，其特征在于，所述系统包括：智能家庭网络服务器IHNS、家庭内部子网、家庭网关，其中：

IHNS用于管理社区的家庭网络，分担每个家庭网络的家庭网关的负载，用于接收用户通过客户端发送的远程控制指令或者查询请求，并认证该用户身份和操作请求的安全性，如果通过所述安全性认证，则向家庭网络发送远程控制指令或者查询请求；

家庭网关用于解析远程控制指令或者查询请求，根据指令或者请求在家庭子网内部进行命令操作，若解析的指令或者请求中涉及设备控制，则进行相应的控制，同时将相应的结果返回到客户端。

2.如权利要求1所述的数字家庭网络系统，其特征在于，所述IHNS用于实现社区监控管理、社区医疗、信息共享、物业通知、安全告示、意见反馈。

3.如权利要求1所述的数字家庭网络系统，其特征在于，所述IHNS利用Zigbee技术实现用户端的抄表。

4.一种基于数字家庭网络系统的抄表方法，其特征在于，所述方法包括：

用户登入到IHNS，首先经过身份认证，若认证失败则结束，否则进入下一步；

IHNS给该用户此次对话分配一个session，用户跳转到主页面，选择查询某一时段内水表的读数；

请求发送到IHNS，IHNS根据用户身份将消息转发给用户的家庭网关，若连接不通则返回错误信息结束，否则进入下一步；

家庭网关接收到消息后进行解析，然后将该信息发送给Zigbee子网；

Zigbee子网中的Zigbee协调器将消息转发给指定Zigbee终端，Zigbee终端接收消息后，对命令进行解析，得到是读取当前读数的命令，向串口发送读取命令，智能水表接收到读取命令进行水表读书的读取，通过串口返回读数；

Zigbee终端将读数进行格式封装，然后按着消息来的路径逆向返回到IHNS，IHNS根据用户的时间段，从已有数据库中读取水表读数，然后用当前读数减去前者，得到用户想要的读数，最后将结果返回给用户。

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