CN103905210A - 网络系统及集线装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种网络系统及集线装置，该网络系统具备设备适配器，其具备第1假想通信端口；集线装置，其具备假想设备适配器协议分层，该假想设备适配器协议分层具备能够在与第1假想通信端口之间进行通信的第2假想通信端口、TCP/IP层、应用层中的设备控制用协议层及设备对象。

Description

网络系统及集线装置

本申请主张基于2012年12月25日申请的日本专利申请第2012-280540号的优先权。该申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种小规模用途的网络系统及用于该网络系统的集线装置。

背景技术

以往，ECHONET（注册商标）等小规模网络中的中间件适配器（Middleware Adapter）（设备适配器）包括：设备接口驱动器（interface driver）（I/F驱动器）、设备对象处理部、ECHONET的包处理部（packet processor）、UDP/IP处理部、传输介质（介质）处理部。

例如，以往，中间件适配器（设备适配器等）的自身装置内具有设备接口驱动器（I/F驱动器）、设备对象处理部、ECHONET的包处理部、UDP/IP处理部。为了安装这些处理部需要RAM/ROM等存储器。而且，为了高速进行数据转换处理需要高性能的CPU。如此，以往的设备适配器需要大容量且高性能的硬件资源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不降低网络通信性能而能够实现硬件资源的轻载化的网络系统及集线装置。

本发明提供的网络系统具备设备适配器，其具备第1假想通信端口；集线装置，其具备假想设备适配器，该假想设备适配器具备，i）能够在与第1假想通信端口之间进行通信的第2假想通信端口、ii）TCP/IP层、iii）应用层中的设备控制用协议层、及iv）设备对象。

而且，本发明提供的集线装置具备假想设备适配器协议分层，假想设备适配器协议分层具备，i）能够在与设备适配器的第1假想通信端口之间进行通信的第2假想通信端口、ii）TCP/IP层、iii）应用层中的设备控制用协议层、及iv）设备对象。

采用本发明的网络系统及集线装置，能够实现硬件资源的轻载化。

附图说明

图1是用于说明第1实施方式所涉及的网络系统的结构图。

图2是用于说明第1实施方式所涉及的集线装置、设备适配器及设备的通信协议的结构图。

图3是用于说明第2实施方式所涉及的网络系统的结构图。

图4是用于说明第2实施方式所涉及的集线装置的通信协议的结构图。

图5是用于说明第3实施方式所涉及的设备适配器和设备的通信协议的结构图。

图6是说明第4实施方式所涉及的封装化的图。

具体实施方式

下面，参照附图，对实施方式进行说明。

图1是用于说明第1实施方式所涉及的小规模网络系统的结构图。1表示该网络系统的集线装置（接入点）。3表示连接于电力系统2的配电盘。5表示通过通信用配线7连接于设备9的设备适配器。10表示用于进行将设备9的动作状态和消耗电力可视化时的显示终端及/或设备9的控制的输入终端。

集线装置1和配电盘3、集线装置1和设备适配器5、集线装置1和显示/输入终端10互相能够通信，通信方式为无线、有线均可。在图1中，不管是何种通信方式，例示通过无线连接进行通信的情况。而且，设备适配器5和设备9之间的通信还可以不采用通信用配线7，而采用无线通信。

作为这种小规模网络系统除了家庭用网络系统、住宅大楼用网络系统、大厦内网络系统以外，还有POS或CD等业务用网络系统、监视控制用网络系统、有线电视用网络系统、车辆用网络系统等多种系统。下面，举例说明住宅内网络系统。另外，住宅内网络系统是用于提供与网络家电、家庭安保、全电气化、节能支援等各种需求相应的服务的通信网络系统。

集线装置1是用于构筑小规模网络系统的设备。例如，利用住宅内网络系统提供能源监控服务时，集线装置1与配电盘3内部的电力计测单元3a连接而接收电力消耗量数据，根据接收的数据生成提供给用户的监控显示用数据。集线装置1将生成的监控显示用数据等发送给显示/输入终端10。

或者，在提供相同的能源监控服务时，集线装置1与图1所示的住宅内网络系统外部的云服务器（cloud server）等（未图示）外部服务器通过互联网连接，对从电力计测单元3a接收的数据进行必要的协议转换等并发送到互联网服务器，获取外部服务器生成的监控显示用数据等，发送给显示/输入终端10。外部服务器生成的监控显示用数据还可以通过互联网显示在智能手机等便携显示终端或输入终端等，由此能够在住宅外利用该服务。

而且，在其他例子中，利用住宅内网络系统提供能源监控/控制服务时，集线装置1通过设备适配器5收集设备9的动作状态并发送给显示终端10，并且将与用户在输入终端10输入的请求相对应的控制信号作为设备9的控制信号发送给设备适配器5。或者，集线装置1从外部服务器获取与用户在住宅外用便携终端等输入的请求相对应的控制信号，并作为设备9的控制信号发送给设备适配器5。设备适配器5根据接收的控制信号进行动作。

配电盘3是将来自系统2的电力安全供给到住宅内的设备，且具备漏电断路器、安全断路器、电流断路器等。配电盘3还具备电力计测单元3a，电力计测单元3a能够计测连接在分路处的电气设备9等的各个设备的电力消耗量。另外，在图1中，为了避免复杂化，省略了配电盘3和设备9之间的电力配线。而且，还可以采用将电力计测单元3a设置在配电盘3的框体外部，从配电盘3通过无线或有线通信方式接收用于计测电力消耗量的电压值或者电流值的结构。

设备适配器5具有如下功能：能够与集线装置1及设备9进行通信，接受来自集线装置1的请求，对设备9请求并接收必要的各种数据，将所接收的数据发送给集线装置1等。各种数据例如有设备9的状态通知等。

设备9例如除了空调机等白色家电、照明装置、地板采暖设备、热水器、门铃、蓄电池、电动汽车等主要消耗电力的电气设备之外，例如还可以是太阳能电池、蓄电池、电动汽车等发电设备。显示/输入终端10为PC或专用显示器、或者智能手机等便携显示终端。

图2是用于说明第1实施方式所涉及的网络系统的集线装置1、设备适配器5、设备9的通信协议的结构图。集线装置1除了装置本身的通信协议分层1A之外，还具备设备适配器的通信协议分层11A。下面，将集线装置1所具有的适配器用通信协议分层11A称为假想设备适配器协议分层。

通信协议分层1A和假想设备适配器协议分层11A从下位层到上位层分别大致能够分为1～4层和5～7层。分层的结构可以根据所使用的协议而适当改变，下面所示的分层结构只是其中的一例。

通信协议分层1A具备用于与假想设备适配器协议分层11A、显示/输入终端10或邻接的网络设备之间进行通信的各种传输介质的驱动器1a1、...。作为各种传输介质例如有BLUETOOTH（注册商标）、Wi-Fi（注册商标），Ethernet（注册商标），920MHz频带通信等。

而且，传输介质的驱动器1a1、...上的第2～4层1b包括称之为PAN（PersonalArea Network）或WPAN的短距离无线网络通信层、介质访问控制层（MAC）、TCP/IP层等。而且，通信协议分层1A的第5～7层除了设备控制用协议层1c之外，包括集线装置1的应用层1d。

假想设备适配器协议分层11A的第1层具备与集线装置1的通信所使用的传输介质用驱动器11a1、11a2、11a3、...。与集线装置1的通信中的传输介质例如有BLUETOOTH、Wi-Fi、Ethernet、920MHz频带通信等。

假想设备适配器协议分层11A的第1层还具备与设备适配器5的通信所使用的传输介质的驱动器11a4。通过传输介质驱动器11a4的通信可以使用各种无线/有线通信。在传输介质驱动器11a4上可以设置假想通信驱动器11e，并且由两者构成假想通信端口（图中，虚线框包围的部分）。

另外，假想通信驱动器11e通过使用与设备适配器5和设备9之间的通信相同种类的通信协议，从而无需设备适配器5内的协议转换。例如，在设备适配器5和设备9之间的通信中使用基于UART（Universal Asynchronous ReceiverTransmitter：通用异步收发器）的串行通信时，优选在集线装置1和设备适配器5之间也使用基于UART的串行通信。使用UART时，将11e作为假想UART驱动器。

将串行通信协议载于传输介质时，能够将假想通信驱动器11e作为串行通信用，由假想通信驱动器11e和传输介质驱动器11a4构成假想通信端口。通过该假想通信端口，能够与由传输介质驱动器5a和假想通信驱动器5c构成的设备适配器5的假想通信端口通信。例如，对传输介质使用BLUETOOTH时，在假想通信端口能够利用BLUETOOTH将UART实现无线化。另外，还可以使用UART以外的串行通信。而且，也可以使用与设备9-设备适配器5之间的通信协议不同的通信协议。此时，设备适配器5内需要转换用软件和硬件资源。

假想设备适配器协议分层11A的第2～4层11b除了含有TCP/IP层外，还可以包括称之为PAN或WPAN的短距离无线网络通信层或者介质访问控制层（MAC）等。

在假想设备适配器协议分层11A的第5～7层除了ECHONET或ECHONETLite（注册商标）等应用层中的设备控制用协议层11c以外，还包括设备对象（object）等的适配器应用层11d等。在此，设备对象为有关对象的构造（instance：实例）或方法（method：操作、行为）等。

根据本实施方式，通过在集线装置1内设置假想设备适配器协议分层11A，与以往的设备适配器相比能够实现硬件资源的轻载化。具体而言，设备适配器5仅具备将与集线装置1的通信变得可能的特定的传输介质用驱动器5a1和假想通信驱动器5c、将与设备9的通信变得可能的传输介质用驱动器5a2、用于连接它们的桥接应用（bridge application）5b。由此，能够省略以往存在于设备适配器5内的TCP/IP层等、或者小规模互联网的应用层中的设备控制用协议层、设备对象等应用层等。

以往的设备适配器为了执行基于这些层的处理需要使RAM或ROM为大容量存储器，而且需要具备高速处理能力的CPU。如同本实施方式所述，通过将TCP/IP层或设备控制用协议层、设备对象等从设备适配器5移到集线装置1，能够实现设备适配器5的硬件的大幅轻载化。由此，能够提供廉价的设备适配器5。另外，集线装置1为了实现原来的集线功能，原本就使用比设备适配器5更大的存储容量和高速CPU，伴随假想设备适配器协议分层11A的读入而比较容易吸收所需要的硬件资源的增加。

在本实施方式中，优选在设备适配器5和设备9之间使用基于BLUETOOTH SPP（Serial Port Profile）的通信。由此，能够提供利用市场上销售的BLUETOOTH SPP模块实现的廉价且简单的系统。即，市场上销售的BLUETOOTH SPP模块由于标准安装有由BLUETOOTH驱动器5a1和假想通信驱动器5c构成的假想通信端口（图中，虚线框包围的部分）、桥接应用5b、传输介质驱动器5a2，因而能够简单地构筑设备适配器5。作为这种通信模块还有920MHz频带模块。因此，也期望在传输介质上使用920MHz频带通信。

在本实施方式中，当设备9作为与外部的通信介质，例如对应于UART通信时，能够将假想设备适配器协议分层11A的假想通信驱动器11e作为假想UART驱动器。此时，在设备适配器5内装有对集线装置1的UART协议进行译码的假想UART驱动器5c。根据上述结构，将集线装置1和设备适配器5之间的通信与设备适配器5和设备9之间的通信设为相同种类的通信方式，能够避免设备适配器5内的转换处理等，有利于实现轻载化。

此时，从传输介质驱动器11a4传输过来的信息在传输介质驱动器5a1接收之后，由假想UART驱动器5c译码，并经由桥接应用5b，从UART驱动器5a2传输到设备9的UART驱动器9a。传输到UART9a的信息在设备9的内部被译码并执行。

然而，当利用无线实现集线装置1和设备适配器5之间的通信时，与有线相比通信不稳定。以往，由于设备适配器上搭载有设备适配器协议分层，因而在切断与集线装置的连接时，无法从设备适配器对集线装置通知切断引起的不可运用的事项。

对此，采用本实施方式，通过设置假想设备适配器协议分层11A，能够将与设备适配器5的通信中断引起的不可运用的通知，通知给集线装置1及/或其他假想适配器。接收该通知后的集线装置1例如向显示/控制终端10发送通知内容，从而能够向用户通知设备5从网络脱开的状态。

接着，对本发明的第2实施方式所涉及的网络系统进行说明。另外，省略与第1实施方式相同的点，重点说明不同点。图3是用于说明第2实施方式所涉及的网络系统的结构图。第1实施方式的网络系统对集线装置1设置一个设备适配器5。第2实施方式是包含多个设备适配器5、5′的网络系统。在这种网络系统中，将与多个设备适配器5、5′对应的假想设备适配器协议分层11A设置于集线装置1。

在图3中，设备9、9′为不同种类或者相同种类的电气设备，在各个设备9、9′上分别设置有对应的设备适配器5、5′。另外，设备的数量为2个以上的多个即可，可以根据需要而增设。而且，在图3中，作为使电力计测单元3a的计测数据能够与集线装置1通信的结构，设置有与电力计测单元3a独立的设备适配器5″。

在对集线装置1设置多个设备适配器5时，能够将假想设备适配器协议分层11A根据设备适配器5的数量增设于集线装置1内。例如，在网络内设置5个设备适配器5时，能够在集线装置1内设置5个通信协议分层11A。

但是，如果集线装置1中使用与设备适配器5的数量相同数量的通信协议分层11A，则必要的资源会与设备适配器5的数量简单地成比例增加。因此，如果在集线装置1内尽可能使分层共有化，则有助于集线装置1的轻载化。

图4是用于说明集线装置1的轻载化的分层结构的软件结构图。即，在假想设备适配器协议分层11A中，在设备适配器间能够通用化的分层进行通用化，在集线装置1内设置与设备适配器5相同数量的与每个设备适配器分别对应的由传输介质驱动器11a4、假想通信驱动器11e、适配器应用层11d构成的组。传输介质驱动器11a4、假想通信驱动器11e、适配器应用层11d为与设备适配器5的通信用，传输介质驱动器11a4′、假想串行通信驱动器11e′、适配器应用层11d′可以作为与连接于设备9′的设备适配器5′的通信用。

采用上述结构，能够将集线装置1的通信用传输介质驱动器11a1、11a2、11a3、或包含在11b中的称之为PAN或WPAN的短距离无线网络通信层、或介质访问控制层（MAC）、TCP/IP层等，进而应用层中的设备控制用协议层11c等在假想适配器之间共用化。由此，能够实现集线装置1的轻载化。

接着，参照图5，对本发明的第3实施方式所涉及的网络系统进行说明。另外，省略与第1实施方式相同的点，重点说明不同点。如图5所示，能够在设备适配器5搭载用于将集线装置1和设备适配器5之间的无线区间的状态通知给设备9的应用5d。无线区间状态通知应用5d生成将集线装置1和设备适配器5之间的通信中断事实传递给设备9的通知，传输介质驱动器5a2将该通知发送给设备9的传输介质驱动器9a。在设备9侧，收到该通知之后，例如可以进行将有关通信中断以后产生的事项的数据储存于自身装置内、或者通信中断之后在经过一定期间的时刻强制停止主电源等各种对应策略。

接着，参照图6，对本发明的第4实施方式进行说明。另外，省略与第1实施方式相同的点，重点说明不同点。通常，在调试设备适配器5或设备9时，需要进行使两者间同步等初始化工序。将第1至第3实施方式中的任意一个网络系统中进行上述初始化工序的例子作为第4实施方式进行说明。

连接设备适配器5和设备9的通信用配线7包括传输控制信号的控制线。基于通信用配线7的初始化可以使用该控制线。

图6是说明将使用了控制线的初始化信号和基于UART等的串行信号封装化的方法的图。基于UART等的串行信号和初始化信号分别从设备9发送到设备适配器5，在设备适配器5的桥接应用5b中进行封装化之后，发送到集线装置1。

在图6所示例子中，将从设备9向设备适配器5传送过来的UART等的串行数据假定为由8比特（bit）（b0、b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7）构成的字符。而且，假设通过控制线传输的控制信号为复位信息（r）和表示设备状态的信息（p）的2比特的数据列。复位信息是表示新建立连接的情况的信息，后续比特为表示设备状态的信息（p）。表示设备状态的信息（p）为表示设备9的状态的信息，例如是表示电源的ON/OFF状态的信息。

下面，对封装化的例1进行说明。在封装化的例1中，将设备适配器5所接收的串行数据（b0、b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7）加上控制信号（r、p）的共计10比特作为一个字符而进行封装化。封装化的字符从设备适配器5发送到集线装置1。

下面，对图6所示的封装化的例2进行说明。在封装化的例2中，将设备适配器5所接收的串行数据（b0、b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7）加上控制信号（r、p）的10比特，分割成字符长为8比特的两个字符而进行封装化。最初的字符的开头的比特中加入表示一连串串行通信中的最初字符的标识符（固定值）。在图6中，作为例子将该标识符作为0。在该标识符的后面继续串行数据（b0、b1、b2、b3、b4、b5、b6）。在下一个字符的开头的比特中加入表示一连串串行通信中的第2个字符的标识符（固定值）。在图6中，作为例子将其作为（1）。在该标识符的后面加入未包含在第一个字符的数据（b7），接着加入控制信号（r、p）。控制信号（r、p）的后面是填充字段（padding field），对于不足字符长的比特（在该例子中，从字符长即8比特减去已填充的4比特的剩余4比特）添加（0）。

上面，对本发明的几个实施方式进行了说明，但是这些实施方式只是举例说明，并没有限制发明范围的意图。这些新实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明宗旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形均包含在发明范围和宗旨，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。

Claims (6)

1.一种网络系统，其特征在于，

具备：设备适配器，具备第1假想通信端口；

集线装置，具备假想设备适配器协议分层，

所述假想设备适配器协议分层具备：i）能够在与所述第1假想通信端口之间进行通信的第2假想通信端口、ii）TCP/IP层、iii）应用层中的设备控制用协议层及iv）设备对象。

2.根据权利要求1所述的网络系统，其特征在于，

第1及第2假想通信端口为BLUETOOTH SPP通信或者920MHz频带通信的传输驱动器。

3.根据权利要求1所述的网络系统，其特征在于，

所述假想设备适配器协议分层具备传输驱动器，所述传输驱动器如下构成：在所述第1及第2假想通信端口之间的通信路被切断时，将通知所述切断事项的信号发送到网络内。

4.根据权利要求1所述的网络系统，其特征在于，

所述网络系统还具备能够与设备适配器通信的设备，且第1及第2假想通信端口之间的通信、与所述设备和所述设备适配器之间的通信均为相同种类的串行通信。

5.根据权利要求1所述的网络系统，其特征在于，

所述设备适配器在新建立与所述设备之间的连接之后，生成包括建立情况信息的预定长度的字符，并从所述第1假想通信端口通知给第2假想通信端口。

6.一种集线装置，其特征在于，

具备假想设备适配器协议分层，

所述假想设备适配器协议分层具备：i）能够在与设备适配器的第1假想通信端口之间进行通信的第2假想通信端口、ii）TCP/IP层、iii）应用层中的设备控制用协议层及iv）设备对象。

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