CN103107927A - 家庭网关、家庭网络系统的信息交互方法及家庭网络系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种家庭网关、家庭网络系统的信息交互方法和家庭网络系统。该家庭网关包括主控制模块和至少第一协议控制模块、第二协议控制模块。第一协议控制模块连接到由一个或多个第一家庭设备形成的第一网络，并连接到主控制模块；第二协议控制模块连接到由一个或多个第二家庭设备形成的第二网络，并连接到主控制模块。主控制模块融合并分析处理各种家庭内部设备的信息，控制实现各个家庭设备的信息交互，实现整个家庭内部的两个协议控制模块间的信息格式转换，控制家庭网关与外部网络的信息交互。本发明的技术方案实现了融合多种协议的家庭网络，具有资源内容共享、协同服务控制和远程监控、服务范围广泛等优点。

Description

家庭网关、家庭网络系统的信息交互方法及家庭网络系统

技术领域

本发明涉及智能家居领域，特别涉及一种家庭网关、家庭网络系统的信息交互方法及家庭网络系统。

背景技术

随着计算机网络的发展和国家三网融合的推进，智能家庭网络逐渐成为社会关注的热点话题。智能家庭网络系统是在家庭范围内实现信息设备，通信设备，娱乐设备，家用电器，自动化设备，照明设备，保安(监控)装置及水、电、气、热表设备，家庭求助报警等设备互联和管理，以及数据和多媒体信息共享的系统。如上所述，智能家庭网络系统中的家庭设备种类繁多，组网方式多样，如何屏蔽家庭设备底层的各种硬件设备和连接技术，将各种家庭设备“智能”地连接在一起，成为实现智能家庭网络的关键。解决设备间互联、互通、互操作问题，实现设备连接控制操作简单化、智能化对加速信息家电的普及，促进智能家庭网络的发展，提高家庭信息化水平有着重要的现实意义。

近年来，国内外许多大公司致力于智能家庭网络的研究，提出了自己的解决方案，并逐渐形成了一些相关的标准，例如UPnP、DLNA、IGRS、Wi-Fi、ZigBee、BlueTooth等等。这些家庭网络协议在解决异构网络设备之间的互操作方面进行了有益尝试。目前，适合智能家庭网络的协议大致上可分为两类：一类是移植高速率组网协议，主要侧重于实现网络多媒体家庭设备、家用电脑和移动设备之间的互操作，以支持涵盖图片、视频和音频等媒体应用。这一类协议的安装一般需要操作系统和强大的硬件支持，但作为数字家庭不可或缺的重要组成部分的传统家庭设备(如洗衣机、电冰箱等)，目前往往不具备此类条件，而且也不太有必要配置操作系统和强大的硬件支持。另一类是移植低速率无线组网协议。一般来说这一类协议对硬件条件要求不高，可在传统的家庭设备上实现简易安装。但由于自身特性的限制，不适合音视频数据的传输，无法实现人们对娱乐、多媒体的需求。下面以IGRS协议和ZigBee协议为例进行简单介绍。

IGRS(Intelligent Grouping and Resource Sharing，资源共享协同服务)是2003年7月17日，经中国信息产业部科技司批准，由联想、TCL、康佳、海信、长城5家企业发起、7家单位共同参与的“信息设备资源共享协同服务”标准工作组所共同制定的协议规范。IGRS协议适用的范围是：企业、公共场所、个人以及家庭所涉及的信息设备互联时，遵循共同资源及功能服务接口标准，使设备能够有效实现资源开放与服务协同，提高设备功能互操作性，并增强不同设备间组合服务的功能。IGRS标准是建立在TCP/IP协议之上的应用层协议，包括IGRS基础协议、IGRS应用框架、IGRS基础应用。基础协议规定了IGRS设备间相互发现及资源共享的机制，如设备相互发现机制、服务发现机制、会话管理机制和服务访问机制等，应用框架中定义了一系列应用交互规则，可以方便地将多媒体家庭设备(如：电视机、摄像机、投影仪等)有效互联，自动发现和寻找可以利用的多媒体家庭设备及其服务功能。在家庭内部采用主从设备组模式，用户指定网关设备作为主从设备组的主设备，负责以一定的时间间隔在网络上发送主从设备组的宣告消息，包括设备名称、设备详细信息获取地址等；主设备可配置允许加入的设备列表和设备组内最多设备数目以控制其他设备的加入。IGRS设备发现网络中存在主从设备组后，可向该主从设备组的主设备发起加入设备组请求，由主设备根据规则判断是否允许加入。加入主从设备组后，IGRS设备可以通过指定的组播地址监听服务在线宣告信息来发现网络上存在的IGRS服务或发送服务查找请求。收到服务查找请求且拥有符合查找条件的服务的IGRS设备向发起服务查找的IGRS设备返回设备查找响应。IGRS设备发现网络中的目标IGRS设备后，通过标准中的设备管道机制，建立设备管道进行消息交互。IGRS设备的共享资源可以分为两类：一类是设备自身所固有的可共享资源，例如计算资源、存储资源等，该类资源在IGRS设备中以服务对象形式接受共享资源管理器的管理；一类是应用程序开发者通过开发可向其它应用程序提供某种形式的服务，如媒体播放服务、文件打印服务等，该类资源在IGRS设备中以服务存根形式接受共享资源管理器的管理。

ZigBee技术是一个具有统一技术标准的短距离无线通信技术，其物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC)协议基于IEEE802.15.4协议标准，网络层(NWK)和应用层(APS)由ZigBee联盟来制定。相较于Wi-Fi、BlueTooth等其他无线组网技术，ZigBee组网技术具有自组织、多跳路由、动态拓扑的组网特点，它技术简单，易于实现，可移动性强，建设和维护成本低，覆盖范围适中，网络容量高，最多可支持6500个终端设备，非常适用于数字家庭的控制部分。ZigBee协议中定义了星型结构、簇树结构和网状结构三种拓扑结构，网络中包含主节点、路由节点以及终端节点三类节点。主节点是ZigBee网络的主控制节点，协调建立网络，传输网络信标、管理网络节点及存储网络节点信息，并且提供关联节点之间的路由信息；路由节点负责搜索网络并加入，按需传输数据及向网络协调器请求数据；终端节点是网络中最简单的节点，负责本地信息收集和数据处理。

综上所述，现有技术中任何支持一种协议的家庭网关显然无法满足全面监控家庭网络中的各个家庭设备的需要。例如，IGRS协议支持各种设备通过有线局域网、无线局域网、蓝牙等网络连接，但其不支持基于非IP协议的ZigBee设备；同样，ZigBee协议不支持采用IGRS协议的传统家庭多媒体设备，因此目前无法实现IGRS设备和ZigBee设备之间的动态组网、资源内容共享、协同服务控制和设备远程监控。此外，除电信运营商的3G+WLAN融合组网技术已实现并运行之外，大多数的实现的家庭网关仍采用单一的组网协议。也有人提出了关于UPnP协议和ZigBee协议等融合组网方案的构想，但尚未实现。因此，当前迫切需要一种能够解决基于Ip协议的IGRS设备与非基于IP协议的ZigBee设备之间的互操作问题的解决方案。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的主要目的在于提供一种家庭网关，能够实现多媒体家庭设备与传统家庭设备之间的信息交互。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明公开了一种家庭网关，用于连接采用不同协议类型的至少第一网络和第二网络，第一网络由一个或多个第一家庭设备形成，第二网络由一个或多个第二家庭设备形成，其中每个第一家庭设备具有第一协议通信模块，每个第二家庭设备具有第二协议通信模块，该家庭网关包括：第一协议控制模块，用于经第一协议通信模块从一第一家庭设备接收遵循第一协议的第一消息，并且在确定第一消息的目的地指向一第二家庭设备时，将第一消息转发给主控制模块；或者将从所述主控制模块接收的遵循第一协议的第二消息经第一协议通信模块发送给所述第一家庭设备；和第二协议控制模块，用于经第二协议通信模块从一第二家庭设备接收遵循第二协议的第三消息，并且在确定第三消息的目的地指向一第一家庭设备时，将第三消息转发给所述主控制模块；或者将从所述主控制模块接收的遵循第二协议的第四消息经第二协议通信模块发送给所述第二家庭设备；以及主控制模块，用于将从第一协议控制模块接收的第一消息从第一协议转换成第二协议以生成第四消息，并将第四消息发送给第二协议控制模块，并用于将从第二协议控制模块接收的第三消息从第二协议转换成第一协议以生成第二消息，并将第二消息发送给第一协议控制模块。

所述第一消息和第三消息的每一个内包含有消息的类型、目的地址、匹配信息，所述消息的类型、目的地址、匹配信息可用于确定第一消息的目的地是否指向一第二家庭设备，第三消息的目的地是否指向一第一家庭设备。

所述第一协议可以是IGRS协议，所述第二协议可以是ZigBee协议。

所述第一协议控制模块可以进一步用于：接收所述一个或多个第一家庭设备广播的在线宣告消息；根据所述在线宣告消息获取与所述一个或多个第一家庭设备相关的信息；以及响应于来自一第一家庭设备的关于所述第一网络内的其它第一家庭设备的查询请求消息，向该第一家庭设备提供与所述其它第一家庭设备相关的信息。

相应地，所述第一协议控制模块可以帮助第一网络内的家庭设备实现它们相互之间的信息交互。

所述第一协议控制模块可以进一步通过向所述一个或多个第一家庭设备发送查询请求消息，获取与所述一个或多个第一家庭设备相关的信息，并且其中，所述与所述一个或多个第一家庭设备相关的信息包括：所述一个或多个第一家庭设备的类型、名称、地址、状态和可用服务中的至少一种。

相应地，所述第一协议控制模块可以及时获取第一网络内的家庭设备的各种信息，以便家庭网络中的其它家庭设备和用户查询此类信息。

所述第二协议控制模块可以进一步用于：接收所述一个或多个第二家庭设备广播的在线宣告消息；根据所述在线宣告消息获取与所述一个或多个第二家庭设备相关的信息；响应于来自一第二家庭设备的关于所述第二网络内的其它第二家庭设备的查询请求消息，向该第二家庭设备提供与所述其它第二家庭设备相关的信息；以及响应于来自一第二家庭设备的关于所述第二网络内的其它第二家庭设备的服务请求消息，根据与所述其它第二家庭设备相关的信息向所述另一第二家庭设备发送控制消息。

相应地，所述第二协议控制模块可以帮助第二网络内的家庭设备实现它们相互之间的信息交互。

所述第二协议控制模块可以进一步通过向所述一个或多个第二家庭设备发送查询请求消息，获取所述与所述一个或多个第二家庭设备相关的信息；并且其中，所述与所述一个或多个第二家庭设备相关的信息包括：所述一个或多个第二家庭设备的类型、名称、地址、状态和可用服务中的至少一种。

相应地，所述第二协议控制模块可以及时获取第二网络内的家庭设备的各种信息，以便家庭网络中的其它家庭设备和用户查询此类信息。

该家庭网关进一步包括：存储模块，用于存储与所述一个或多个第一家庭设备相关的信息和与所述一个或多个第二家庭设备相关的信息。

该家庭网关可以进一步包括：用户接口模块，用于为用户提供通过所述家庭网关监控所述一个或多个第一家庭设备和所述一个或多个第二家庭设备的接口。

所述用户接口模块可以包括无线网络模块、以太网模块、USB接口模块、UART串口模块中的至少一种。

相应地，用户可以借助于各种各样的终端设备随时随地地访问家庭网关。

所述存储模块可以进一步存储由所述主控制模块执行的家庭WEB服务程序，所述用户通过所述用户接口模块访问所述家庭WEB服务程序以监控所述一个或多个第一家庭设备和所述一个或多个第二家庭设备。

所述主控制模块响应于来自所述用户的查询请求消息，将所述存储模块中的相应信息提供给所述家庭WEB服务程序；或者所述主控制模块响应于来自所述用户的控制请求消息，将所述控制请求消息进行相应的协议封装以生成遵循第一/第二协议的第二/第四消息，并将所述第二/第四消息发送给相应的第一/第二协议控制模块。

相应地，用户可以在家庭WEB服务程序上进行操作，以便更直观、方便地监控家庭网络。

针对现有技术中的问题，本发明的第二个目的在于提供一种用于家庭网络系统的信息交互方法，其能够实现多媒体家庭设备与传统家庭设备之间的信息交互。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种用于家庭网络系统的信息交互方法，所述家庭网络系统包括采用不同协议类型的至少第一网络和第二网络，第一网络由一个或多个第一家庭设备形成，第二网络由一个或多个第二家庭设备形成，其特征在于，该方法包括：在从一第一家庭设备接收遵循第一协议的第一消息时，确定所述第一消息的目的地是否指向第二家庭设备；在确定所述第一消息的目的地指向一第二家庭设备时，将所述第一消息从第一协议转换成第二协议以生成第四消息；将所述第四消息发送到所述第二家庭设备；在从一第二家庭设备接收遵循第二协议的第三消息时，确定所述第三消息的目的地是否指向第一家庭设备；在确定所述第三消息的目的地指向一第一家庭设备时，将所述第三消息从第二协议转换成第一协议以生成第二消息；将所述第二消息发送到所述第一家庭设备。

所述第一消息和第三消息的每一个内包含有消息的类型、目的地址、匹配信息，所述消息的类型、目的地址、匹配信息可用于确定第一消息的目的地是否指向一第二家庭设备，第三消息的目的地是否指向一第一家庭设备。

所述第一协议可以是IGRS协议，所述第二协议可以是ZigBee协议。

该方法可以进一步包括：接收所述一个或多个第一家庭设备广播的在线宣告消息；根据所述在线宣告消息获取与所述一个或多个第一家庭设备相关的信息；以及在从一第一家庭设备接收到关于所述第一网络内的其它第一家庭设备的查询请求消息时，向该第一家庭设备提供与所述其它第一家庭设备相关的信息。

该方法可以进一步包括：通过向所述一个或多个第一家庭设备发送查询请求消息，获取与所述一个或多个第一家庭设备相关的信息；并且其中，所述与所述一个或多个第一家庭设备相关的信息包括：所述一个或多个第一家庭设备的类型、名称、地址、状态和可用服务中的至少一种。

该方法可以进一步包括：接收所述一个或多个第二家庭设备广播的在线宣告消息；根据所述在线宣告消息获取与所述一个或多个第二家庭设备相关的信息列表；响应于来自一第二家庭设备的关于所述第二网络内的其它第二家庭设备的查询请求消息，向该第二家庭设备提供与所述其它第二家庭设备相关的信息列表；以及响应于来自一第二家庭设备的关于所述第二网络内的其它第二家庭设备的服务请求消息，根据与所述其它第二家庭设备相关的信息向所述另一第二家庭设备发送控制消息。

该方法可以进一步包括：通过向所述一个或多个第二家庭设备发送查询请求消息，获取所述与所述一个或多个第二家庭设备相关的信息；并且其中，所述与所述一个或多个第二家庭设备相关的信息包括：所述一个或多个第二家庭设备的类型、名称、地址、状态和可用服务中的至少一种。

该方法可以进一步包括：将与所述一个或多个第一家庭设备和所述一个或多个第二家庭设备相关的信息存储在存储模块中。

该方法可以进一步包括：在从用户接收到查询请求消息时，将所述存储模块中的相应信息提供给所述用户可访问的家庭WEB服务程序；以及在从所述用户接收到控制请求消息时，将所述控制请求消息进行相应的协议封装以生成遵循相应协议的控制消息，并将所述控制消息发送给相应的第一/第二家庭设备。

本发明的第三个目的在于提供一种家庭网络系统，其能够实现各个家庭设备之间的信息交互，并且能够使用户随时随地对各个家庭设备进行监控。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种家庭网络系统，包括：至少第一网络和第二网络，第一网络由一个或多个第一家庭设备形成，每个第一家庭设备具有第一协议通信模块，第二网络由一个或多个第二家庭设备形成，每个第二家庭设备具有第二协议通信模块；以及如上所述的家庭网关。

该家庭网络系统可以进一步包括：终端设备，其与所述用户接口模块相连接，用于被用户用来监控所述一个或多个第一家庭设备和所述一个或多个第二家庭设备。

所述终端设备可以是远程计算机、移动设备、触摸屏中的至少一种。

由上述的技术方案可见，本发明的这种家庭网关作为整个家庭的服务控制中心，主要功能表现为：(1)家庭网关融合家庭内部各种设备的服务信息，并对其分析处理，反馈响应信息，实现对各个家庭设备的监控，完成IGRS设备之间、ZigBee设备之间以及IGRS设备和ZigBee设备的信息交互。(2)家庭网关作为家庭内部网络与用户的信息传递平台，用户可以使用移动设备和远程PC等通过移动通信网和互联网通过家庭网关与家庭内部的各种资源进行共享和访问外部以及家庭内部环境信息的监控。

本发明通过搭建家庭网关服务平台，家庭网关设备从软件设计上实现至少两种协议的转换，实现设备自动发现、动态组网、软件控制实现整个家庭内部所有设备的信息交互和家庭内、外网的信息交互。通过融合组网，使IGRS和ZigBee两种组网技术发挥其各自的优点，实现了设备自动发现、动态组网、资源内容共享、协同服务控制和远程监控，形成一个多层次统一的智能家庭网络，网关设备从两种协议上层实现两种网络协议的转换，具有低成本、易安装、动态组网、资源内容共享、协同服务控制和远程监控、服务范围广泛等优点。

附图说明

下面参照附图描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1是本发明所采用的家庭网络结构的示意图。

图2是本发明实施例的家庭网关的结构框图。

图3是本发明实施例的实现家庭网络系统的信息交互的方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于：处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内，一个模块也可以位于一台计算机上和/或分布于两台或更多台计算机之间。另外，可以通过存储了多种数据结构的多种计算机可读介质执行这些模块。这些模块可以通过信号利用本地和/或远程进程进行通信。

本发明的具体思想是：把适用于多媒体家庭设备的网络协议与适用于传统家庭设备的网络协议融合在家庭网关中，实现多媒体家庭设备与传统家庭设备之间的信息交互，并方便用户通过家庭网关监控各个家庭设备。

首先，介绍一下本发明采用的家庭网络结构。

如图1所示，示出了本发明优选实施例所采用的家庭网络结构的示意图。该家庭网络系统100包括：IGRS网络101、家庭网关102和ZigBee网络103，IGRS网络101与ZigBee网络103利用家庭网关102来实现通信。

其中，IGRS网络101连接电脑、打印机、电视机、机顶盒、投影仪、摄像机等多媒体家庭设备，传送的信息量大，主要是普通资料数据、多媒体广播数据、多媒体通信数据等，也可以传送控制信息。在利用IGRS协议对这些多媒体家庭设备进行组网时，由于这些多媒体家庭设备本身往往已具备IP联网能力，因此仅需要在这些多媒体家庭设备移植IGRS协议栈作为IGRS协议通信模块。

家庭网关102用于连接IGRS网络101和ZigBee网络103，一边通过IGRS控制模块与IGRS网络101相连，一边通过ZigBee控制模块与ZigBee网络103相连。家庭网关102实现整个家庭内部的不同类的网络间的信息格式转换，即在优选实施例中，实现整个家庭内部的IGRS控制模块和ZigBee控制模块间的信息格式转换。

ZigBee网络103连接传统家庭设备，例如，传统家电(例如，洗衣机、电冰箱、空调等)、照明装置、能源度量装置(例如，电表、水表、天然气表等)、安防设备(例如，对讲机、监控器等)以及其它传统家庭设备(例如，窗帘)，主要用于传送控制信息和少量的数据信息。

另外，该家庭网络系统100可以通过家庭网关102连接到外网，例如互联网或移动通信网络，以便用户远程接入家庭网关102，以查询家庭网络系统100内的各个家庭设备的状态，并控制家庭网络系统100内的各个家庭设备的运行。

与利用IGRS协议对多媒体家庭设备进行组网不同的是，在利用ZigBee协议对这些传统家庭设备进行组网时，需要在每个传统家庭设备处安装一个ZigBee协议通信装置。为了更好地理解本发明，下面对ZigBee协议通信装置的结构进行简单描述。

ZigBee协议通信装置通过广播、侦听在线宣告消息构建ZigBee网络103，接收家庭网关102发来的控制信息，并根据该控制信息控制传统家庭设备的运行，及时、周期性地把与其相连接的传统家庭设备的状态信息反馈给家庭网关102。ZigBee协议通信装置一般包括：存储模块、CPU和收发模块。其中，存储模块连接到CPU。当CPU解析出设备当前状态后，将设备状态抽象成二进制字节码，存储到存储模块中，供家庭网关102读取。CPU用于系统控制，设备状态解析。收发模块连接到CPU，用于将该ZigBee协议通信装置连接到ZigBee网络103。另外，可选地，ZigBee协议通信装置还可以集成有无线直连模块，该无线直连模块连接到CPU，通过无线传输介质如红外线、声波等方式直接与遥控器进行通信，具有传统遥控器接收头的功能，在接收到遥控信号后即发送给CPU以对传统家庭设备主体进行控制。

一般来说，ZigBee协议通信模块向传统家庭设备主体发送的控制消息就是控制各种设备的控制码，家庭网关获得设备的控制码，可以有几种方式：a、在开发家庭网关时手工输入设备的控制码；b、设备生产厂家将设备的控制码放到互联网上，家庭网关从网上将控制码下载、保存；c、设备的控制码保存在设备的ZigBee协议通信模块里，当设备联入家庭网络时自动将控制码送交家庭网关保存、使用。家庭网关周期性地检查各被控制设备的状态(通过读取各设备的ZigBee协议通信模块中的存储模块)，或者ZigBee协议通信模块主动周期性地将被控制设备的状态上报给家庭网关。

上面以IGRS网络和ZigBee网络的融合为例描述了家庭网络的结构，需要说明的是，用来对多媒体家庭设备进行组网的协议不限于IGRS协议，同样，用来对传统家庭设备进行组网的协议也不限于ZigBee协议。

并且，除了融合上述两种网络之外，家庭网络可以进一步融合第三种网络，例如蓝牙网络。具体来说，目前家庭环境中已有各种各样的蓝牙设备，例如蓝牙打印机、蓝牙扫描仪、蓝牙投影仪、蓝牙手机等，在家庭网关中加入与下文所述的IGRS协议控制模块或ZigBee协议控制模块的功能相应的蓝牙协议控制模块，可以轻松地把手机拍摄的照片传送给蓝牙投影仪进行高清显示，或者发送给打印机进行打印。当电脑没有安装蓝牙模块，要想利用蓝牙打印机打印文档，或者让蓝牙投影仪进行显示时，只要电脑支持IGRS协议，并通过IP网络或者WiFi网络连接到家庭网关，电脑就可以轻松使用这些资源了。当对传统家庭设备进行监控时，例如当使用蓝牙手机查询室内水、电、气的使用情况，或者控制室内的灯管、窗帘时，只要通过能够接入ZigBee网络的家庭网关，即可像遥控器一样，查看这些设备的状态，并控制这些设备的运行。

当家庭网络系统中包括第三种网络或者包括更多的另外的网络时，第三种网络和另外的网络与IGRS网络、ZigBee网络之间的交互也按照如下文所述的IGRS网络和ZigBee网络之间的交互进行。

下面详细描述图1所示的家庭网络系统100中的家庭网关102的结构。图2是本发明的实施例所提供的家庭网关102的结构框图。

在本优选实施例中，家庭网关102实现了家庭网络中两种网络协议(即，IGRS协议与ZigBee协议)之间的相互转换。如上所述，家庭网关102连接由一个或多个多媒体家庭设备形成的IGRS网络101和由一个或多个传统家庭设备形成的ZigBee网络103，其中每个多媒体家庭设备具有IGRS协议通信模块(其可以是移植在该多媒体家庭设备中的IGRS协议栈)，每个ZigBee家庭设备具有ZigBee协议通信模块(其可以是移植在该家庭设备中的ZigBee协议栈)。本发明中，多媒体家庭设备和传统家庭设备的数量可以分别是1，2，3...，n，其中，n是自然数。该家庭网关102主要包括：IGRS协议控制模块201、主控制模块202和ZigBee协议控制模块203。优选地，家庭网关102的主体可以在嵌入式主板上实现，这三个模块可以采用ASIC实现，也可以采用分立器件实现。本发明中，传统家庭设备与家庭网关的通信和数据往来是通过传统家庭设备中的ZigBee协议通信模块与ZigBee协议控制模块203之间的通信和数据收发来完成；多媒体家庭设备与家庭网关的通信和数据往来是通过多媒体家庭设备中的IGRS协议通信模块与IGRS协议控制模块201之间的通信和数据收发来完成。

主控制模块202作为核心部件，融合并分析处理各种家庭内部设备的服务信息，控制实现家庭内部多媒体家庭设备和传统家庭设备的信息交互，实现整个家庭内部的IGRS控制模块和ZigBee控制模块间的信息格式转换，控制家庭网关与外部网络的信息交互。优选地，主控制模块202可以是在嵌入式主板上的处理器，例如通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意组合，或者也可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。所述主控制模块也可能实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合，或者任何其它此种结构。

IGRS协议控制模块201和ZigBee协议控制模块203中分别具有IGRS和ZigBee协议栈。相同类型的家庭设备之间的信息交互控制不需要经过主控制模块202。针对家庭内部的已安装IGRS协议通信模块的多媒体家庭设备，由家庭网关102内部的IGRS协议控制模块201控制实现多媒体家庭设备之间的智能互联、资源共享。对于家庭网络内的已安装ZigBee协议通信模块的传统家庭设备，包括传统家电、照明控制、安防设备和能源度量设备等，由ZigBee协议控制模块203汇聚从传统家庭设备采集的信息并实现对传统家庭设备设备的控制。优选地，IGRS协议控制模块201可以简单地通过在嵌入式主板上移植IGRS协议栈来实现。ZigBee协议控制模块203可以利用市面上广泛使用的ZigBee模块来实现，该ZigBee模块一方面可以使用UART接口与嵌入式主板相连接以便连接到主控制模块202，一方面接收传统家庭设备上安装的ZigBee协议通信模块以单跳或多跳路由方式发送的消息，并把自身生成的控制消息或从主控制模块202发送的控制消息发送给传统家庭设备，以对这些设备进行操作。可选地，ZigBee协议控制模块203也可以简单地通过在嵌入式主板上移植IGRS协议栈来实现。

该家庭网关102还可以包括存储模块204和用户接口模块205，存储模块204存储与各个家庭设备(包括传统家庭设备和多媒体家庭设备)相关的信息以供家庭设备查询和用户通过用户接口模块205查询，存储模块204还可以存储由主控制模块202执行的家庭网关WEB服务程序，该家庭网关WEB服务程序可以更方便直观地供用户监控家庭内部环境信息。该存储模块204可以安装在嵌入式主板上，或者通过USB接口等连接到嵌入式主板，从而连接到主控制模块202。该存储模块204可以是RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。当然，存储模块也可以是主控制模块的组成部分。主控制模块和存储模块可以位于ASIC中。或者，主控制模块和存储模块也可以作为分立部件位于家庭网关中。用户接口模块205可以是设置在嵌入式主板上的能够与外界通信的各种接口，例如UART串口、USB接口、LCD接口、以太网接口、通过UART串口或USB接口连接到嵌入式主板的无线网卡等等。

下面通过描述家庭网关102实现家庭设备间信息交互的方式来更描述描述家庭网关102的各个部件的功能。

在家庭网络中，任何家庭设备只要在线并正常工作，都可以向家庭网关102发送消息以获得相应的服务。例如，家庭设备可以针对一个或多个目的家庭设备发送服务请求消息，家庭设备也可以向家庭网关102发送查询请求消息。家庭设备发送出的消息中(包括服务请求消息和查询请求消息)，至少包括有消息的类型、目的地址、匹配信息等。消息的类型、目的地址、匹配信息都可以用作判断目的家庭设备是否与发出消息的家庭设备位于同一网络内。可选地，以目的地址来判断目的家庭设备是否与发出消息的家庭设备位于同一网络内。

家庭网关102可以按照如下方式实现IGRS网络101内的多媒体家庭设备与ZigBee网络103内的传统家庭设备之间的信息交互：

IGRS协议控制模块201经IGRS协议通信模块从一个IGRS家庭设备接收遵循IGRS协议的消息(下面以服务请求消息为例进行描述)，并且在例如根据该消息的类型、目的地址、匹配信息等中的一个或多个确定该消息的目的地指向一个传统家庭设备时，将该消息转发给主控制模块202。

IGRS家庭设备所生成IGRS协议的消息(例如服务请求消息)时，在该信息中包含有消息的类型、目的地址和匹配信息等中的一个或多个，可用于确定目的地是否指向传统家庭设备。

主控制模块202将从IGRS协议控制模块接收的消息从IGRS协议转换成ZigBee协议，并将经协议转换后生成的消息发送给ZigBee协议控制模块203。

ZigBee协议控制模块203将从主控制模块202接收的遵循ZigBee协议的消息发经ZigBee协议通信模块送给该消息所指向的传统家庭设备。

在该传统家庭设备通过ZigBee协议通信模块接收到该服务请求消息之后，对服务请求消息作出响应，生成相应的服务响应消息，并通过ZigBee协议通信模块将该服务响应消息发送给ZigBee协议控制模块203。

ZigBee协议控制模块203在从传统家庭设备接收遵循ZigBee协议的消息(即，服务响应消息)，并且在确定该消息的目的地指向上述IGRS家庭设备时，将该消息发送给主控制模块202。

ZigBee协议控制模块203将从主控制模块202接收的遵循ZigBee协议的消息发送给该消息所指向的传统家庭设备后，所指向的传统家庭设备可能由于某种原因，例如故障、断电等，而无法向ZigBee协议控制模块返回服务响应消息。因此，如果在预定时间之内没有接收到服务响应消息，ZigBee协议控制模块203发送一个包含所指向的传统家庭设备不可用的消息给主控制模块202。

主控制模块202将从ZigBee协议控制模块203接收的消息从ZigBee协议转换成IGRS协议，并将经协议转换后生成的消息发送给IGRS协议控制模块201。

从ZigBee家庭设备到ZigBee协议控制模块、主控制模块、IGRS协议控制模块、IGRS家庭设备的交互过程与上面描述的从IGRS家庭设备到IGRS协议控制模块、主控制模块、ZigBee协议控制模块、ZigBee家庭设备的交互过程相似，在此略去以达到清楚简要的目的。

家庭网关102可以按照如下方式实现IGRS网络101内的多媒体家庭设备之间的信息交互：

IGRS网络内的多媒体家庭设备经其内部的IGRS协议通信模块在上线时和/或周期性地广播在线宣告消息。

IGRS协议控制模块201接收这些多媒体家庭设备广播的在线宣告消息，并根据所述在线宣告消息获取与这些多媒体家庭设备相关的信息，例如多媒体家庭设备的类型、名称、地址、状态和可用服务等等，以便实现IGRS网络内的设备(组)的发现和加入(创建)。

当IGRS网络内的一个多媒体家庭设备发出针对与IGRS网络内的其它多媒体家庭设备相关的信息的查询请求消息时，IGRS协议控制模块201响应于该查询请求消息，向该多媒体家庭设备提供与IGRS网络内的其它多媒体家庭设备相关的信息。

该多媒体家庭设备在获取与IGRS网络内的其它多媒体家庭设备相关的信息之后，可以发现其它多媒体家庭设备可提供的服务，并根据需要向目标多媒体家庭设备发出服务请求信息。

目标多媒体家庭设备接受该多媒体家庭设备发出的服务请求信息，并执行相应的服务响应。

家庭网关102可以按照如下方式实现ZigBee网络103内的传统家庭设备之间的信息交互：

ZigBee网络103内的传统家庭设备经其内部的ZigBee协议通信模块在上线时和/或周期性地通过ZigBee协议通信模块广播在线宣告消息。

ZigBee协议控制模块203接收这些传统家庭设备广播的在线宣告消息，并根据所述在线宣告消息获取与这些传统家庭设备相关的信息，例如传统家庭设备的类型、名称、地址、状态和可用服务等等，以便实现ZigBee网络内的设备(组)的发现和加入(创建)。

当ZigBee网络103内的一个传统家庭设备发出针对与ZigBee网络内的其它传统家庭设备相关的信息的查询请求消息时，ZigBee协议控制模块203响应于该查询请求消息，向该传统家庭设备提供与ZigBee网络内的其它多媒体家庭设备相关的信息。

当ZigBee网络103内的第一传统家庭设备发出针对与ZigBee网络内的第二传统家庭设备相关的信息的服务请求消息时，ZigBee协议控制模块203响应于该服务请求消息，根据与第二传统家庭设备相关的信息(例如，第二传统家庭设备的状态、可用服务等)向第二家庭设备发送控制消息。

第二家庭设备在通过ZigBee协议通信模块接收到控制消息之后，作出相应的服务响应，并将通过ZigBee协议通信模块服务响应消息发送给ZigBee协议控制模块203。

在整个家庭网络中，多媒体家庭设备和传统家庭设备可以周期性地报告自身的状态信息，或者家庭网关102中的主控制模块202可以通过IGRS控制模块201和ZigBee控制模块203分别向IGRS网络101和ZigBee网络103中的设备发出状态查询请求消息，多媒体家庭设备和传统家庭设备可以响应于该状态查询请求消息而报告自身的状态信息。

另外，该家庭网关102可以进一步包括：存储模块204，用于存储与多媒体家庭设备相关的信息和与传统第二家庭设备相关的信息。例如，多媒体家庭设备和传统家庭设备的状态信息、地址、设备类型等信息可以存储在存储模块的数据库中。

另外，该家庭网关102可以进一步包括：用户接口模块205，用于为用户提供通过家庭网关监控IGRS网络101中的多媒体家庭设备和ZigBee网络103中的传统家庭设备的接口。用户接口模块205可以包括无线网络模块、以太网模块、USB接口模块、LCD接口模块、UART串口模块中的至少一种。例如，如果用户接口模块205是无线网络模块，用户可以借助于无线终端(例如，手机、PDA、具有无线网卡的笔记本电脑等)连接到家庭网关102。如果用户接口模块205是以太网模块，用户可以借助于远程计算机连接到家庭网关102。如果用户接口模块205是USB接口模块和LCD接口模块，用户可以借助于键盘、鼠标、显示器、触摸屏等连接到家庭网关102。

所述存储模块204除了存储与家庭设备相关的信息之外，还可以存储由主控制模块202执行的家庭WEB服务程序，用户通过用户接口模块205访问所述家庭WEB服务程序，以监控IGRS网络101中的多媒体家庭设备和ZigBee网络103中的传统家庭设备。

当用户通过用户接口模块205向主控制模块202发出查询请求消息时，主控制模块202响应于该查询请求消息，将所述存储模块204中的相应信息提供给家庭WEB服务程序，以便在家庭WEB服务程序中将相应信息呈给用户。当用户通过用户接口模块205向主控制模块202发出控制请求消息时，主控制模块202响应于来自该控制请求消息，根据该控制请求消息所针对的具体家庭设备，将该控制请求消息进行相应的协议封装以生成遵循IGRS/ZigBee协议的消息，并将该消息发送给相应的IGRS/ZigBee协议控制模块，由IGRS/ZigBee协议控制模块将该消息转发给相应的家庭设备。

例如，当用户在客厅观看电视节目时，他想将电视节目放到投影仪上显示，则他在移动终端里显示的家庭WEB服务程序中选择“机顶盒-关联-投影仪”，进入机顶盒与投影仪的连接控制页面，如果看到机顶盒与投影仪的数据通路并没有启用，则点击启用该数据通路，再点击开启投影仪的控制按钮，就可以看到投影仪背投的电视节目了。再如，当使用者处于卧室，临睡前，他想关闭书房的窗帘，则他在移动终端里显示的家庭WEB服务程序中选择“书房->窗帘”，进入窗帘控制的控制页面，若看到窗帘没有关上，就点击关上窗帘的控制按钮，若看到窗帘已经关上，就不用管窗帘的事了。类似地他也可以看到厨房的灯是否关了，而决定自己的下一步操作。当然卧室里的电视是否关了用眼就可以看到不必使用移动终端里显示的家庭WEB服务程序的状态监控功能了。

另外，如上所述，当家庭网络中进一步融合了第三种网络，例如蓝牙网络时，亦需要对家庭网关102的结构进行适当的调整。具体来说，家庭网关102应进一步包括连接到主控制模块202的蓝牙协议控制模块，以发现家庭网络中的蓝牙设备，获取这些蓝牙设备的状态信息或者转发对蓝牙设备的控制消息。在这种情况下，主控制模块202进一步支持IGRS-蓝牙协议转换功能和ZigBee-蓝牙协议转换功能。

下面站在家庭网关的角度上描述实现家庭网络系统的信息交互的方法。图3示出了本发明实施例所提供的实现家庭网络系统的信息交互的方法流程图。

当多媒体家庭设备和传统家庭设备上线时，其分别广播在线宣告消息311和321，家庭网关接收在线宣告消息311和321，以发现多媒体家庭设备和传统家庭设备并创建多媒体家庭设备组和传统家庭设备组，并从在线宣告消息311和321中获取各个多媒体家庭设备和传统家庭设备的基本信息，例如设备类型、设备名称、设备ID、设备地址、设备状态、可用服务等等。此外，多媒体家庭设备和/或传统家庭设备可以周期性地广播在线宣告消息，以便家庭网关和其它多媒体家庭设备和/或传统家庭设备可以知道该多媒体家庭设备和/或传统家庭设备的存在。如果在预定时间内没有接收到一个多媒体家庭设备和/或传统家庭设备的在线宣告消息，则家庭网关和其它多媒体家庭设备和/或传统家庭设备可以确定该多媒体家庭设备和/或传统家庭设备目前可不用或者出现故障，并及时向用户报告这个情况。

当用户向家庭网关发出查询请求消息331时，家庭网关可以查找自己的数据库(可位于存储模块)中是否存储有符合查询请求消息331的要求的信息，如果有，则直接利用该信息生成查询响应消息332，并发送给用户；如果数据库中没有符合查询请求消息的要求的信息，则家庭网关向相应的多媒体/传统家庭设备发送查询请求消息312/322，并且在从多媒体/传统家庭设备接收到相应的查询响应消息313/323之后，将得到的信息存储在数据库中，利用该查询响应消息313/323生成查询响应消息332，并发送给用户。此外，在用户没有向家庭网关发出查询请求消息331的情况下，家庭网关也可以周期性地向多媒体家庭设备和/或传统家庭设备发送查询请求消息312和/或查询请求消息322，以获取相应的查询响应消息313和/或查询响应消息323，并将得到的信息存储在数据库中。此外，多媒体家庭设备和/或传统家庭设备也可以周期性地主动向家庭网关上报自己的信息，从而使得家庭网关的数据库中随时都具有各个家庭设备的最新信息。

当用户向家庭网关发出针对一个或多个家庭设备的控制请求消息333时，家庭网关接收该控制请求消息333，家庭网关查询数据库，并例如根据请求信息中包含的目的地址确定该控制请求消息333是针对哪个或哪些家庭设备的，并结合相应家庭设备的状态信息，向相应家庭设备发送查询请求消息312/322，或者发送控制消息314/324，并向用户发送控制响应消息334。控制请求消息中包含有目标家庭设备的设备类型、设备名称、设备ID、设备地址等信息，这些信息中可用于确定目标家庭设备。例如，如果用户想要关闭电视机，并向家庭网关发送关闭电视机的控制请求消息333，则家庭网关在数据库中查询电视机的状态，或者向电视机发出查询请求消息312，如果确定电视机已经处于“关闭”状态，则家庭网关向用户发送指示电视机已关闭的控制响应消息334；如果确定电视机还处于“开启”状态，则家庭网关向电视机发送执行“关闭”命令的控制消息314，并向用户发送控制响应消息334。类似地，也可以对传统家庭设备执行类似的控制操作。

在多媒体家庭设备之间的信息交互过程中，当家庭网关从多媒体家庭设备接收到针对IGRS网络中的其它多媒体家庭设备的查询请求消息315时，家庭网关利用与其它多媒体家庭设备相关的信息生成查询响应消息316，提供给该多媒体家庭设备。接下来，该多媒体家庭设备可以根据所接收的与其它多媒体家庭设备相关的信息，自主与其它多媒体家庭设备进行信息交互。

在传统家庭设备之间的信息交互过程中，当家庭网关从源传统家庭设备接收到针对ZigBee网络中的目的传统家庭设备的查询请求消息325时，家庭网关利用与目的传统家庭设备相关的信息生成查询响应消息326，提供给源传统家庭设备。接下来，该源传统家庭设备可以根据所接收的与目的传统家庭设备相关的信息，生成针对目的传统家庭设备的服务请求消息327并发送给家庭网关。家庭网关在接收到服务请求消息327之后，向目的传统家庭设备发送控制消息328，并向源传统家庭设备发送控制响应消息329。

下面描述多媒体家庭设备与传统家庭设备的交互过程。

当家庭网关经IGRS协议控制模块从源多媒体家庭设备接收到服务请求消息341，并且确定该服务请求消息341的目的地指向目的传统家庭设备时，将该服务请求消息341从IGRS协议转换成ZigBee协议以生成服务请求消息351。服务请求消息341中包含消息的类型、目的地址、匹配信息等，可用于确定目的地是否指向传统家庭设备。随后，家庭网关将服务请求消息351发送给目的传统家庭设备。目的传统家庭设备通过ZigBee协议通信模块接收到该服务请求消息351之后，对服务请求消息351作出响应，生成相应的服务响应消息352，并通过ZigBee协议通信模块将该服务响应消息352发送给家庭网关。服务响应消息352中也包含有消息的类型、目的地址、匹配信息等，可用于确定服务响应消息的目的地指向源多媒体家庭设备。家庭网关在接收到服务响应消息352之后，将服务响应消息352从ZigBee协议转换成IGRS协议以生成服务响应消息342，并将服务响应消息342发送给源多媒体家庭设备。通过上述操作，完成了源多媒体家庭设备->目的传统家庭设备->源多媒体家庭设备的信息传递。

当家庭网关经ZigBee协议控制模块从源传统家庭设备接收到服务请求消息353，并且确定该服务请求消息353的目的地指向目的多媒体家庭设备时，将该服务请求消息353从ZigBee协议转换成IGRS协议以生成服务请求消息343。服务请求消息353中包含消息的类型、目的地址、匹配信息等，可用于确定目的地是否指向多媒体家庭设备。随后，家庭网关将服务请求消息343发送给目的多媒体家庭设备。目的多媒体家庭设备通过IGRS协议通信模块接收到该服务请求消息343之后，对服务请求消息343作出响应，生成相应的服务响应消息344，并通过IGRS协议通信模块将该服务响应消息344发送给家庭网关。服务响应消息344中包含消息的类型、目的地址、匹配信息等，可用于确定目的地指向源传统家庭设备。家庭网关在接收到服务响应消息344之后，将服务响应消息344从IGRS协议转换成ZigBee协议以生成服务响应消息354，并将服务响应消息354发送给源传统家庭设备。通过上述操作，完成了源传统家庭设备->目的多媒体家庭设备->源传统家庭设备的信息传递。

虽然这里参照特定的实施例描述了本发明，但是需要明白的是，这些实施例是示例性的，并且，本发明的范围并不限于这些实施例。对上面所描述的实施例的很多变形、修改、增加和改进都是可能的。可以预料到，这些变形、修改、增加和改进都落入权利要求所限定的保护范围。

Claims (10)

1.一种家庭网关，用于连接采用不同协议类型的至少第一网络和第二网络，第一网络由一个或多个第一家庭设备形成，第二网络由一个或多个第二家庭设备形成，其中每个第一家庭设备具有第一协议通信模块，每个第二家庭设备具有第二协议通信模块，该家庭网关包括：

第一协议控制模块，用于经第一协议通信模块从一第一家庭设备接收遵循第一协议的第一消息，并且在确定第一消息的目的地指向一第二家庭设备时将第一消息转发给主控制模块；或者将从所述主控制模块接收的遵循第一协议的第二消息经第一协议通信模块发送给所述第一家庭设备；

第二协议控制模块，用于经第二协议通信模块从一第二家庭设备接收遵循第二协议的第三消息，并且在确定第三消息的目的地指向一第一家庭设备时将第三消息转发给所述主控制模块；或者将从所述主控制模块接收的遵循第二协议的第四消息经第二协议通信模块发送给所述第二家庭设备；以及

主控制模块，用于将从第一协议控制模块接收的第一消息从第一协议转换成第二协议以生成第四消息，并将第四消息发送给第二协议控制模块，并用于将从第二协议控制模块接收的第三消息从第二协议转换成第一协议以生成第二消息，并将第二消息发送给第一协议控制模块。

2.如权利要求1所述的家庭网关，其特征在于，所述第一消息和第三消息的每一个内包含有消息的类型、目的地址、匹配信息，所述消息的类型、目的地址、匹配信息可用于确定第一消息的目的地是否指向一第二家庭设备，第三消息的目的地是否指向一第一家庭设备。

3.如权利要求1所述的家庭网关，其特征在于，

所述第一协议是IGRS协议，所述第二协议是ZigBee协议。

4.如权利要求1所述的家庭网关，其特征在于，该家庭网关进一步包括：

存储模块，用于存储与所述一个或多个第一家庭设备相关的信息和与所述一个或多个第二家庭设备相关的信息。

5.一种用于家庭网络系统的信息交互方法，所述家庭网络系统包括采用不同协议类型的至少第一网络和第二网络，第一网络由一个或多个第一家庭设备形成，第二网络由一个或多个第二家庭设备形成，该方法包括：

在从一第一家庭设备接收遵循第一协议的第一消息时，确定所述第一消息的目的地是否指向第二家庭设备；

在确定所述第一消息的目的地指向一第二家庭设备时，将所述第一消息从第一协议转换成第二协议以生成第四消息；

将所述第四消息发送到所述第二家庭设备；

在从一第二家庭设备接收遵循第二协议的第三消息时，确定所述第三消息的目的地是否指向第一家庭设备；

在确定所述第三消息的目的地指向一第一家庭设备时，将所述第三消息从第二协议转换成第一协议以生成第二消息；

将所述第二消息发送到所述第一家庭设备。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述第一消息和第三消息的每一个内包含有消息的类型、目的地址、匹配信息，所述消息的类型、目的地址、匹配信息可用于确定第一消息的目的地是否指向一第二家庭设备，第三消息的目的地是否指向一第一家庭设备。

7.如权利要求5所述的方法，其中，所述第一协议是IGRS协议，所述第二协议是ZigBee协议。

8.一种家庭网络系统，包括如权利要求1至3中任一项所述的家庭网关和采用不同协议类型的至少第一网络和第二网络，第一网络由一个或多个第一家庭设备形成，每个第一家庭设备具有第一协议通信模块；第二网络由一个或多个第二家庭设备形成，每个第二家庭设备具有第二协议通信模块。

9.如权利要求8所述的家庭网络系统，其特征在于，该家庭网络系统进一步包括：

终端设备，其与所述用户接口模块相连接，用于被用户用来监控所述一个或多个第一家庭设备和所述一个或多个第二家庭设备。

10.如权利要求8所述的家庭网络系统，其特征在于，所述终端设备是远程计算机、移动设备、触摸屏中的至少一种。

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