CN103065445B - 基于射频技术的外交互双向通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于射频技术的外交互双向通信系统及方法。本发明包括射频遥控器、RF模块、信号分离器和局端网关。射频遥控器带有射频芯片。RF模块用于射频信号的转发，其与射频遥控器、局端网关之间无线信号形式通信。信号分离器：针对下行数据，用于将CATV信号与下行的信号进行分离，同时将信号通过天线发射出去；针对上行数据，用于将信号通过天线收取到局端网关。局端网关：针对下行数据，用于将从服务器发来的网络信号转换，与CATV信号进行混合输出；针对上数据，用于将信号转换成以太网信号，发送给服务器。本发明为有线电视网络的双向改造提供了方便、可靠、低功耗、低成本和用户体验良好的视频点播解决方案。

Description

基于射频技术的外交互双向通信方法

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，涉及一种基于射频技术的外交互双向通信系统及方法。 

背景技术

在过去的几年中，基于双向有线电视网络的视频点播技术创造了视频点播神话。自基于以太网技术的双向高清点播机顶盒产品投入市场以来，双向电视网产品逐渐以其高传输速率、丰富的视频点播源，以及极具诱惑力的相关衍生业务，吸引了众多消费者的注意。然而，双向视频点播技术因其价格昂贵、需要宽带资源、对现有链路的网络改动量巨大，而未能引起有线电视业者的倾慕。 

传统的观点认为，视频点播需要在用户终端产品中集成宽带资源，在终端机顶盒上面通过以太网，将用户视频点播信息传送到服务器。然而，通过研究不难发现，在一定的应用环境和条件下，与将宽带资源集成到用户终端设备相比，通过现有有线电视同轴网络传送射频信号，将一定数量从用户终端设备发来的视频点播信息集中到局端网关设备，再通过局端网关设备发送以太网信号至服务器实现视频点播的优势十分突出。 

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了基于射频技术的外交互双向通信系统及方法。 

基于射频技术的外交互双向通信系统，包括射频遥控器、RF模块、信号分离器和局端网关。 

所述的射频遥控器带有射频芯片，用于发射用户按下的键值，发射形式为433MHz的无线信号。 

所述的RF模块用于射频信号的转发，其与射频遥控器、局端网关之间以433MHz的无线信号形式通信，与机顶盒之间通过USB端口，以I2C协议通信。 

所述的信号分离器：针对下行数据，用于将CATV信号与下行的433MHz信号进行分离，同时将433MHz信号通过天线发射出去；针对上行数据，用于将433MHz信号通过天线收取到局端网关。 

所述的局端网关：针对下行数据，用于将从服务器发来的网络信号转换成433MHz信号，与CATV信号进行混合输出；针对上数据，用于将433MHz信号转换成以太网信号，发送给服务器。 

基于射频技术的外交互双向通信方法首先是对系统进行配对，然后进入外交互过程。 

所述的配对包括RF模块与机顶盒之间的配对、RF模块与局端网关之间的配对、射频遥控器与RF模块之间的配对。 

所述的RF模块与机顶盒之间的配对具体是：RF模块通过USB接口连接在机顶盒上，这样RF模块通过机顶盒供电启动，启动之后，RF模块与机顶盒之间通过I2C通信进行配对，即RF模块记住了机顶盒ID，机顶盒记住了RF模块的MAC地址，这样，机顶盒与RF模块一一对应。 

所述的RF模块与局端网关之间的配对具体是：RF模块启动之后发射频信号给附近的局端网关，请求配对；RF模块最终与收到发来的信号最强的局端网关配对成功，这样，RF模块与局端一一对应。 

所述的射频遥控器与RF模块之间的配对具体是：用户将遥控器对着RF模块0-2米距离先按“设置”，再按下F1键后，开始配对；如果遥控器上的两个指示灯持续闪烁2秒钟后熄灭，表示配对成功，整个配对过程结束；如果遥控器上的两个指示灯继续亮2秒钟后熄灭，表示配对失败。 

所述的外交互过程包括云登陆和云操作。 

云登陆具体是： 

遥控器发射云登陆射频包，RF模块接收到将此射频包转发给局端网关，另外也把机顶盒的ID也发给局端网关，局端网关将射频信号转换为以太网信号，利用UDP协议登陆后台云服务器，将机顶盒ID也发给后台云服务器以供验证，后台云服务器将登陆成功反馈包返回给局端网关，局端网关返回给RF模块，RF模块返回给遥控器，然后各设备的状态标志做相应切换。 

云操作具体是： 

RF模块将收到的射频遥控器的信号转发给局端网关，进而发送给后台 云服务器。 

本发明的有益效果是：在机顶盒外通过射频技术，实现了终端射频遥控器、RF模块、局端网关、云服务器之间的交互通信，再配合着机顶盒的码流解析，轻松写意地完成了视频的点播以及云游戏、家庭购物等交互功能；这样就为有线电视网络的双向改造提供了方便、可靠、低功耗、低成本和用户体验良好的视频点播解决方案，用同轴电缆作为有线电视信号、射频信号的共同传输媒介。 

附图说明

图1：外交互系统通信流程图； 

图2：外交互通信系统整体布局图； 

图3：遥控器硬件框图； 

图4：RF模块硬件框图； 

图5：信号分离器硬件框图； 

图6：局端硬件框图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述： 

如图1所示，本发明包括： 

射频遥控器：带有射频芯片，用于发射用户按下的键值，发射形式为433MHZ的无线信号。 

RF模块：射频信号的转发模块，是射频遥控器、机顶盒、局端网关之间实现通信的桥梁，与射频遥控器、局端网关之间以433MHz的无线信号形式通信，与机顶盒之间通过USB端口，以I2C协议通信。 

信号分离器：针对下行数据，用于将CATV信号与下行的433MHz信号进行分离，同时将433MHz信号通过天线发射出去；针对上行数据，用于将433MHz信号通过天线收取到局端网关。 

局端：局端设备通过RJ45端口与服务器进行交互，上下传数据；CATV信号通过CATV IN端口进入局端设备，并与局端发射的433MHz信号混频后通过OUT端口输出。上行433MHz信号通过OUT端口进入局端设备，并通过无线射频芯片接收并处理。 

局端设备、终端遥控器、RF模块内部都带有无线射频芯片，通过一个特 定频点（433MHZ）的射频信号来实现局端设备、终端遥控器及RF模块三者之间的通信；三者之间的通信协议是私有的，局端网关和后台服务器之间使用的是UDP协议。 

通信协议包采用11个字节，协议中规划了中继设备，但是并没有具体实施，为系统的扩展提供了空间，如表1和表2这两部分所示： 

表1 

表2 

1-1、前2.5个字节用来记录遥控器的MAC地址，此MAC地址已经被压缩；B1、B0与C7用来标识该终端是否有RF模块，如果有RF模块，局端过滤该包。 

1-2、C6如果为1，标识有透传数据，此时该包不是键值传送，云登录包除外，即：除云登录外，透传数据与键值传送互斥，不共存；如果为云登录包，则后面的透传数据为机顶盒ID号。 

1-3、C3-C0中继ID号从0001-1111，不用0000号。 

1-4、当设备不是中继时，则C5表示是否是终端云登录入网相关包，当设备是中继时，则C5表示是否中继升级相关包。 

1-5、当中继升级反馈时，E3-E0取0000和0001值时，与C4的意义相同。 

1-6、x代表取0或1。 

1-7、当透传数据有效时，E5-E0为短包序号，约定000000为第1个短包，111111为第64个短包；F7-F2为短包总数，约定000000为共有1个短 包，111111为共有64个短包。 

1-8、E7-E6为当前短包有效字节数，约定00为1字节，11为4字节。 

1-9、当B2为1，即应答包时，则代表该包是一个响应包，后面的数据并非主动传给接收端的，而只是对上一个包的反馈。 

1-10、带RF模块云登录时，RF模块给局端上行上传6个机顶盒ID号短包，其中B2为正常包，C7为已配对，C6为有透传数据，C5为是入网包，C4为OK包；局端每收到一个机顶盒ID号短包会进行反馈以表示局端收取到了该包，其中B2为应答包，C7为已配对，C6为有透传数据，C5为是入网包，C4为OK包；局端发送云登录包给服务器，收到键值网关回复的云登录成功包后，会给RF模块下行云登录成功包，其中B2为应答包，C7为已配对，C6为无透传数据，C5为是入网包，C4为OK包，E7-E4为0000云登录成功包。即一次完整的云登录操作为RF模块给局端发送6个机顶盒ID号短包，局端对这6个机顶盒ID号短包都按序应答，再回复云登录成功包。 

图1展示了系统的交互流程；一种基于射频的外交互的双向通信系统包括射频遥控器、RF模块、局端设备，所述的RF模块接收了遥控器发来的射频包，做两类处理：一、如果是射频包是关于云操作的，则将此射频包经过信号分离器发送给局端，局端网关将接收到的射频信号转化为以太网信号发给后台的云服务器；服务器将应答数据返回给局端，局端将成功反馈返回给RF模块，RF模块也返回给遥控器，服务器同时将相应的云码流下发给机顶盒，流程是图中的1、2、3、4、5、6线代表。二、如果射频包是关于直播状态下的操作的，那么RF模块不会将此射频包发送给局端，而是通过I2C将键值传送给机顶盒，流程是7号线代表。 

系统的通信流程包括外交互流程和系统内部设备配对。 

外交互流程包括云登陆和云退出、云操作。 

云登陆和云退出：遥控器发射云登陆射频包，RF模块接收到将此射频包转发给局端，另外也把此机顶盒的ID也发给局端，局端将射频信号转换为以太网信号，利用UDP协议登陆后台云服务器，将机顶盒ID也发给服务器以供验证，服务器将登陆成功反馈包返回给局端，局端返回给RF模块、RF模块返回给遥控器，然后各设备的状态标志做相应切换；云退出的流程 和此基本一样，只不过命令是退出摆了，各设备的状态也作相应切换。 

云操作：正常情况下，直播状态，RF模块将遥控器发来的键值发送给机顶盒，云状态，RF模块将收到的信号转发给局端；所以，一旦各个设备都在云状态，那么遥控器所发的射频信号除了几个屏蔽键之外都发给局端以至于上传给服务器；服务器针对每一个操作都有一个成功反馈； 

无论是云操作还是在直播状态下的操作，首先外交互的所包括的设备射频遥控器、RF模块、局端以及码流解析设备机顶盒之间都应该配对；配对是为了保证信息传递的可靠性、稳定性，下面介绍配对； 

系统内部设备配对： 

系统在使用之前要进行几个设配之间的配对，只有需配对的各设备间配对成功，系统才能顺利运行。 

RF模块与机顶盒之间的配对，RF模块通过USB接口连接在机顶盒上，这样RF模块通过机顶盒供电启动，启动之后，RF模块与机顶盒之间通过I2C通信进行配对，即RF模块记住了机顶盒ID，机顶盒记住了RF模块的MAC地址，这样，机顶盒与RF模块一一对应。 

RF模块与局端的配对，RF模块启动之后发射频信号给附近的局端，请求配对，与收到发来的信号最强的局端配对成功，这样，RF模块与局端一一对应，解决了可能多个局端处理一个RF模块的信息而引起的信息不同步问题； 

射频遥控器与RF模块的配对对射频遥控器使用前需要先与RF模块进行配对，以便让RF模块会转发且只转发该遥控器发送过来的信号；遥控器与RF模块的配对过程为：用户将遥控器对着RF模块0——2米距离先按“设置”，再按下F1键后，开始配对；如果遥控器上的两个指示灯持续闪烁2秒钟后熄灭，表示配对成功，整个配对过程结束；如果遥控器上的两个指示灯继续亮2秒钟后熄灭，表示配对失败，整个配对过程结束；配对过程结束（配对成功或配对失败）前，大概2秒钟，不响应任何按键；该配对过程对于重配对的情况也适用，如果有新的遥控器来配对时，在RF模块内部会将新配对的遥控器ID号覆盖之前已配对的遥控器ID号；RF模块将遥控器ID号记录在自己的EEPROM中，RF模块内部掉电不丢失。 

图2展示了外交互双向通信系统真实环境总体布局，局端作为系统的中 枢环节起到重要作用，它要并发处理125套终端发来的射频信号，把它们转化为以太网信号通过RJ45传给后台服务器，实现视频点播等功能，从而完成终端和服务器的交互。 

这里的终端是指遥控器和RF模块；遥控器需和RF模块绑定，即遥控器使用前要于RF模块配对，RF将遥控器的MAC地址写在EEPROM中，RF模块只绑定一个遥控器的MAC号，并且掉电不丢失；RF模块与机顶盒之间配对，RF模块通过USB接口插在机顶盒上，机顶盒给RF模块供电，RF模块启动的时候通过I2C通信进行配对，即RF模块记住了机顶盒的ID，机顶盒记住了RF模块的MAC地址，这样，机顶盒和RF模块一一对应；RF模块与局端配对，RF模块启动的时候向局端发送配对请求，附近的局端做出响应，选择响应信号最强的那个局端进行配对，这样做主要是为了防止多个局端同时处理一个RF头的情况；外交互系统的各个设备之间的相互绑定，保证了在大规模的电视网络环境下，各套终端间的相互独立，抗干扰增强，提高并发成功率。 

图3、4、5、6分别展示了射频遥控器、RF模块、信号分离器、局端的硬件框图。遥控器中含有无线射频芯片和内置天线；RF模块含有USB接口（IIC总线）、无线射频芯片、内置天线；信号分离器含有天线、分配器、滤波器；局端中含有无线射频芯片、滤波&混频。 

Claims (1)

1.基于射频技术的外交互双向通信方法，该方法首先是对外交互双向通信系统进行配对，然后进入外交互过程；

所述外交互双向通信系统包括射频遥控器、RF模块、信号分离器和局端网关；

所述的射频遥控器带有射频芯片，用于发射用户按下的键值，发射形式为433MHz的无线信号；

所述的RF模块用于射频信号的转发，其与射频遥控器、局端网关之间以433MHz的无线信号形式通信，与机顶盒之间通过USB端口，以I2C协议通信；

所述的信号分离器：针对下行数据，用于将CATV信号与下行的433MHz信号进行分离，同时将433MHz信号通过天线发射出去；针对上行数据，用于将433MHz信号通过天线收取到局端网关；

所述的局端网关：针对下行数据，用于将从服务器发来的网络信号转换成433MHz信号，与CATV信号进行混合输出；针对上数据，用于将433MHz信号转换成以太网信号，发送给服务器；

其特征在于：

所述的配对包括RF模块与机顶盒之间的配对、RF模块与局端网关之间的配对、射频遥控器与RF模块之间的配对；

所述的RF模块与机顶盒之间的配对具体是：RF模块通过USB接口连接在机顶盒上，这样RF模块通过机顶盒供电启动，启动之后，RF模块与机顶盒之间通过I2C通信进行配对，即RF模块记住了机顶盒ID，机顶盒记住了RF模块的MAC地址，这样，机顶盒与RF模块一一对应；

所述的RF模块与局端网关之间的配对具体是：RF模块启动之后发射频信号给附近的局端网关，请求配对；RF模块最终与收到发来的信号最强的局端网关配对成功，这样，RF模块与局端一一对应；

所述的射频遥控器与RF模块之间的配对具体是：用户将遥控器对着RF模块0-2米距离先按“设置”，再按下F1键后，开始配对；如果遥控器上的两个指示灯持续闪烁2秒钟后熄灭，表示配对成功，整个配对过程结束；如果遥控器上的两个指示灯继续亮2秒钟后熄灭，表示配对失败； 

所述的外交互过程包括云登陆和云操作；

云登陆具体是：

遥控器发射云登陆射频包，RF模块接收到将此射频包转发给局端网关，另外也把机顶盒的ID也发给局端网关，局端网关将射频信号转换为以太网信号，利用UDP协议登陆后台云服务器，将机顶盒ID也发给后台云服务器以供验证，后台云服务器将登陆成功反馈包返回给局端网关，局端网关返回给RF模块，RF模块返回给遥控器，然后各设备的状态标志做相应切换；

云操作具体是：

RF模块将收到的射频遥控器的信号转发给局端网关，进而发送给后台云服务器。