CN109412907B - 一种多业务复合总线的系统及多业务实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多业务复合总线的系统及多业务实现方法，系统包括入户光猫、智能多元路由器、智能主控器、多个智能多元集控器、多个智能家居控制主机和多个智能家居功能主机，入户光猫、智能主控器、多个智能家居控制主机和多个智能家居功能主机均与所述智能多元路由器电连接，入户光猫还与运营商光纤电连接，用于接入上网业务和视听业务，所述智能多元集控器与所述智能主控器电连接。本发明集通信总线、视听总线、控制总线于一体，降低室内布线的工程量，降低有线控制方式的结构复杂性，提高总线产品的结构和接口的标准化程度，产品极大地降低了智慧家庭乃至智能家居控制系统的工程实施难度，适合于房地产前装市场的产业规模推广。

Description

一种多业务复合总线的系统及多业务实现方法

技术领域

本发明智能家居领域，具体涉及一种多业务复合总线的系统及多业务实现方法。

背景技术

现有的智慧家庭户内的通信总线（光纤入户的互联网和WIFI室内覆盖）、视听总线（电信TPIV、广电有线电视DVB/VOD/OTT）、控制总线（有线控制）目前都需要在户内分别布线，目前尚无“集通信总线、视听总线、控制总线于一体”的有线总线方式产品和技术，以致室内布线的工程量巨大。其中，智能家居“控制总线”的有线控制技术和结构目前都非常复杂，比如：KNX（Konnex，欧洲三大总线协议EIB、BatiBus和EHSA合并成立了Konnex协会）由一对双绞线组成，一条用于数据传输、另一条提供电源，KNX总线网络中，区域总线下接主干线、主干线下接总线，系统允许15条区域总线、区域总线/主干线允许连接15条总线、总线允许连接64台设备。各总线之间通过隔离器来区分，区域总线、主干线或总线都需要变压器分别供电，系统较为复杂、成本高、布线工程量大；RS-485总线型网络采用半双工差分传输，标准485收发器单通道最大节点数为32、传输距离短、速率低（300-9.6kbps）、可靠性差，从严格意义上讲RS-485总线并不是一个完整的总线标准，许多厂商采用其技术全新定义了自己的总线技术标准。市场上的有线控制总线技术与产品有FF总线、PROFI总线、LON总线、BACnet、CAN总线、INTER总线、CCLin总线等；用于家居控制总线主要有CEBUS总线、KNX总线、ApBus总线、RS-485总线、EIB总线、C-Bus总线、SCS-BUS总线、Modbus总线等，最常见的家居控制总线是上述的KNX总线、RS-485总线等。当前总线技术繁多且较混乱，急需统一；整体来讲，总线以国外技术、智能家居控制为主，不专注于中国国情，或结构复杂、或结构不尽完善，制约了产业的规模推广。

发明内容

为解决上述技术问题，提供一种多业务复合总线的系统及多业务实现方法。

作为本发明的第一方面，提供一种多业务复合总线的系统，包括入户门侧单元和厅/房侧单元，所述入户门侧单元包括入户光猫、智能多元路由器和智能主控器，所述厅/房侧单元包括智能多元集控器，所述入户光猫、智能主控器均与所述智能多元路由器电连接，所述入户光猫还与运营商光纤电连接，用于接入上网业务和视听业务，所述智能多元集控器与所述智能主控器电连接。

进一步地，入户门侧单元还包括多个智能家居功能主机和多个智能家居控制主机，所述多个智能家居功能主机和多个智能家居控制主机均与所述智能多元路由器电连接。

进一步地，所述入户门侧单元还包括智能弱电箱，所述入户光猫、智能多元路由器、智能主控器、多个智能家居控制主机和多个智能家居功能主机均安装于智能弱电箱，所述智能弱电箱设置有接入口和输出口，所述运营商光纤通过接入口电连接到入户光猫，所述智能主控器通过输出口电连接到智能多元集控器。

进一步地，所述智能多元集控器以嵌墙方式分布在居室的主要厅/房，每个厅/房安装有一个智能多元集控器。

进一步地，所述智能多元集控器与所述智能主控器通过同轴电缆电连接，所述入户光猫、智能主控器、多个智能家居控制主机和多个智能家居功能主机均通过网线与所述智能多元路由器电连接。

进一步地，所述运营商至少包括电信运营商和广电运营商，所述上网业务包括宽带和WIFI业务，所述视听业务包括IPTV、DVB和VOD业务。

进一步地，所述智能多元路由器包括上网业务端口、视听业务端口、智能家居控制主机及智能家居功能主机端口，所述上网业务、视听业务以及智能家居控制主机及智能家居功能主机的控制报文经智能多元路由器的智能多元控制后接至智能主控器。

进一步地，所述智能多元集控器由以下模块组合形式：

模块一：集成调制解调、微网关、协议转换器；

模块二：集成上网业务、WiFi和视听业务；

模块三：集成AC/DC电源模块、USB充电模块和AC220V电源插口。

作为本发明的第二方面，提供一种多业务复合总线的多业务实现方法，包括如上述所述的系统，该方法可同时实现上网业务、视听业务以及智能家居的控制报文；

所述上网业务的具体实现为：由入户光猫接入运营商光纤网络，经智能多元路由器进行地址转换后由智能主控器转发至智能多元集控器，从而提供WIFI接入和以太网接入；

所述视听业务的具体实现为：由入户光猫接入运营商视听业务，采用智能多元路由器桥接方式，经智能主控器透传到达智能多元集控器的以太网口，从而提供视听业务；

所述智能家居的控制报文的具体实现为：智能家居控制主机和多个智能家居功能主机发出控制报文，控制报文经由智能多元路由器的解析和封装，通过智能多元路由器的二层路由后经智能主控器到达目的智能多元集控器，由智能多元集控器解析后转发给微网关及对应的执行器；

其中，智能多元路由器采用IEEE 802.1p的QoS来区分上网业务和视听业务，并为上网业务和视听业务分配不同的业务VLAN，在这些业务中，设置上网业务优先级最低，视听业务优先级最高；

对于智能家居的控制报文，采用控制报文二层优先调度算法，以避免控制报文参与VLAN的优先级排队，实现其在多业务状态下的极高优先级转发。

进一步地，所述控制报文二层优先调度算法具体为：

设置智能多元路由器使用IEEE 802.3/802.2 LLC标准；

智能多元集控器使用RS232接口连接微网关，实时接收数据并进行相应封装；

设置控制报文的以太网帧类型为0x88E1；设置控制报文的MME TYPE；

智能主控器对控制报文进行透传，采用MAC层，在路由器和集控器上扩充标准IP协议栈，增加对控制报文的侦听；

上行：智能多元集控器截获控制报文，启动中断程序解析，将其净荷进行帧封装，向智能家居控制主机或智能家居功能主机转发，转发完毕后结束中断，执行其它控制报文收发，智能多元路由器侦听到对应帧后启动中断程序，按智能多元集控器相反顺序解析出净荷并将其封装为标准TCP或UDP控制报文，发往目的智能家居控制主机或智能家居功能主机，完毕后结束中断，执行其它控制报文收发。

下行：智能多元路由器接收到智能家居控制主机或智能家居功能主机发来的TCP或UDP控制报文，解析并将其净荷进行帧封装，发送至目的智能多元集控器；智能多元集控器接收到对应帧，启动中断程序解析，将其净荷经串口发送给微网关。

本发明的有益效果：

本发明解决了在智慧家庭户内多总线（通信总线、视听总线、控制总线）室内布线时的复杂工程量，极大地降低了有线控制方式的结构复杂性，提高了总线产品的结构和接口的标准化程度，简化并规范了室内弱电的集成作业，可直接应用于房地产前装精装楼盘的前装室内布线、家庭装修及老旧小区智能化改造，极大地降低智能家居控制系统的工程工作量，对于运营商业务，解决了光纤入户之后在家庭住宅内带宽的各业务有效可靠的分配；对于智能家居控制系统商，则有效解决了简化有线控制的室内分布和控制信令的有线快速传输；对于房产商，大幅度降低工程量和实施成本；在此基础上可以为用户提供更多的服务内容、提高房产的品质、提高智能精装产品的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种多业务复合总线的系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的多业务复合总线总线系统的多业务承载体系

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，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做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。

如图1所示，作为本发明的第一实施例，提供一种多业务复合总线的系统，包括入户光猫、智能多元路由器、智能主控器、多个智能多元集控器、多个智能家居控制主机和多个智能家居功能主机，所述入户光猫、智能主控器、多个智能家居控制主机和多个智能家居功能主机均通过网线与所述智能多元路由器电连接，所述入户光猫还与运营商光纤电连接，用于接入上网业务和视听业务，所述上网业务包括宽带和WIFI业务等，所述视听业务包括IPTV、DVB和VOD业务等，所述智能多元集控器通过同轴电缆与所述智能主控器电连接。所述智能多元路由器、智能主控器、入户光猫、多个智能家居控制主机和多个智能家居功能主机均安装于户内的智能弱电箱内，所述智能多元集控器以嵌墙方式分布在居室的主要厅/房，每个厅/房安装有一个智能多元集控器，其间采用单一有线网络载体链接，在单一有线网络载体上实现多路网络信号和智能控制信号的智能融合传输(综合业务传输)，总线产品可接入最多64个智能多元集控器。

所述智能多元集控器延伸到各厅/房的末端设备，具备互联网口、有线电视同轴接口、IPTV接口、WiFi无线接口和智能家居的系统接口。产品为多模块组合形式，包括模块一：集成调制解调、微网关、协议转换器；模块二：集成上网业务、WiFi和视听业务；模块三：集成AC/DC电源模块、USB充电模块和AC220V电源插口。

所述智能多元路由器包括上网业务端口、视听业务端口、智能家居控制主机及智能家居功能主机端口，所述上网业务、视听业务以及智能家居控制主机及智能家居功能主机的控制报文经智能多元路由器的智能多元控制后接至智能主控器。

本发明适应网络光纤入户、HFC（Hybrid Fiber－Coaxial，混合光纤同轴电缆网）双向接入、可选择通信运营商数3家，最多可接入两路千兆运营商宽带信号；支持有线电视接入和IPTV接入；包括智能家居控制的布线、各种网络布线，极大降低弱电布线工程的工作量和实施难度；智能弱电箱体积小（200mm×400mm），集控器嵌墙方式分布，弱电箱至各厅/房集控器仅各布1根线缆；采用导轨式智能弱电箱，实现运营商ONU（入户光猫）、路由器、智能主控器、智能家居控制主机和功能主机的高度集成，本发明适应各种不同智能家居有线控制方案，控制主机、功能主机可灵活配置，微网关可下沉至集控器，满足集中式控制或分布式控制的不同方案的承载；可支持家居有线控制混合型（有线/无线）方案。

本发明多业务复合总线于智慧家庭户内可实现：⑴ 电信、广电运营商网络的室内覆盖：接入千兆宽带网络，实现WIFI的多点接入/覆盖；⑵ 视听信号的传输：接入多家运营商包括IPTV、DVB/VOD等多种形式的视听内容；⑶ 智能家居的有线分布式控制，从功能角度包括网络带宽、路由及分布覆盖、业务的优先级控制、网关和功能主机、数据采集与监测、设施设备间的互联协同、场景的智能控制、遥控等。

作为本发明的另一实施例，提供一种多业务复合总线的多业务实现方法，包括如上述所述的系统，该方法可同时实现上网业务、视听业务以及智能家居的控制报文；

如图2所示，所述上网业务的具体实现为：由入户光猫接入运营商光纤网络，经智能多元路由器进行地址转换后由智能主控器转发至智能多元集控器，从而提供WIFI接入和以太网接入；所述视听业务的具体实现为：由入户光猫接入运营商视听业务，采用智能多元路由器桥接方式，经智能主控器透传到达智能多元集控器的以太网口，从而提供视听业务；所述智能家居的控制报文的具体实现为：智能家居控制主机和多个智能家居功能主机发出控制报文，控制报文经由智能多元路由器的解析和封装，通过智能多元路由器的二层路由后经智能主控器到达目的智能多元集控器，由智能多元集控器解析后转发给微网关及对应的执行器；

其中，智能多元路由器采用IEEE 802.1p的QoS来区分上网业务和视听业务，并为上网业务和视听业务分配不同的业务VLAN，在这些业务中，设置上网业务优先级最低，视听业务优先级最高；

对于智能家居的控制报文，采用控制报文二层优先调度算法，以避免控制报文参与VLAN的优先级排队，实现其在多业务状态下的极高优先级转发，控制报文二层优先调度算法可以在多机同时收视和上网业务繁忙时于最长10毫秒以内将最大64路控制信号交互传递到各居室的智能家居设备。本发明的多业务复合总线还采用有成熟的OFDM调制技术和FEC前向纠错技术，总线产品的抗干扰能力及数据传输的准确性强，保障数据可靠传输。

所述控制报文二层优先调度算法具体为：

设置智能多元路由器使用IEEE 802.3/802.2 LLC标准；

智能多元集控器使用RS232接口连接微网关，实时接收数据并进行相应封装；

设置控制报文的以太网帧类型为0x88E1；设置控制报文的MME TYPE；

智能主控器对控制报文进行透传，采用MAC层，在路由器和集控器上扩充标准IP协议栈，增加对控制报文的侦听；

上行：智能多元集控器截获控制报文，启动中断程序解析，将其净荷进行帧封装，向智能家居控制主机或智能家居功能主机转发，转发完毕后结束中断，执行其它控制报文收发，智能多元路由器侦听到对应帧后启动中断程序，按智能多元集控器相反顺序解析出净荷并将其封装为标准TCP或UDP控制报文，发往目的智能家居控制主机或智能家居功能主机，完毕后结束中断，执行其它控制报文收发。

下行：智能多元路由器接收到智能家居控制主机或智能家居功能主机发来的TCP或UDP控制报文，解析并将其净荷进行帧封装，发送至目的智能多元集控器；智能多元集控器接收到对应帧，启动中断程序解析，将其净荷经串口发送给微网关。

本发明解决了在智慧家庭户内多总线（通信总线、视听总线、控制总线）室内布线时的复杂工程量，极大地降低了有线控制方式的结构复杂性，提高了总线产品的结构和接口的标准化程度，简化并规范了室内弱电的集成作业，可直接应用于房地产前装精装楼盘的前装室内布线、家庭装修及老旧小区智能化改造，极大地降低智能家居控制系统的工程工作量，对于运营商业务，解决了光纤入户之后在家庭住宅内带宽的各业务有效可靠的分配；对于智能家居控制系统商，则有效解决了简化有线控制的室内分布和控制信令的有线快速传输；对于房产商，大幅度降低工程量和实施成本；在此基础上可以为用户提供更多的服务内容、提高房产的品质、提高智能精装产品的可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多业务复合总线的系统，其特征在于，包括入户门侧单元和厅/房侧单元，所述入户门侧单元包括入户光猫、智能多元路由器和智能主控器，所述厅/房侧单元包括智能多元集控器，所述入户光猫、智能主控器均与所述智能多元路由器电连接，所述入户光猫还与运营商光纤电连接，用于接入上网业务和视听业务，其中，运营商包括电信运营商和广电运营商，所述智能多元集控器与所述智能主控器电连接；

其中，入户门侧单元还包括多个智能家居功能主机和多个智能家居控制主机，所述多个智能家居功能主机和多个智能家居控制主机均与所述智能多元路由器电连接，通过智能多元路由器、智能主控器和智能多元集控器的调制解调技术实现智能家居的控制报文；

其中，所述上网业务的具体实现为：由入户光猫接入运营商光纤网络，经智能多元路由器进行地址转换后由智能主控器转发至智能多元集控器，从而提供WIFI接入和以太网接入；

所述视听业务的具体实现为：由入户光猫接入运营商视听业务，采用智能多元路由器桥接方式，经智能主控器透传到达智能多元集控器的以太网口，从而提供电信运营商及广电运营商的视听业务；

所述智能家居的控制报文的具体实现为：智能家居控制主机和多个智能家居功能主机发出控制报文，控制报文经由智能多元路由器的解析和封装，通过智能多元路由器的二层路由后经智能主控器到达目的智能多元集控器，由智能多元集控器解析后转发给微网关及对应的执行器；

其中，智能多元路由器采用IEEE 802.1p的QoS来区分上网业务和视听业务，并为上网业务和视听业务分配不同的业务VLAN，在这些业务中，设置上网业务优先级最低，视听业务优先级最高；

对于智能家居的控制报文，采用控制报文二层优先调度算法，以避免控制报文参与VLAN的优先级排队，实现其在多业务状态下的极高优先级转发。

2.根据权利要求1所述的多业务复合总线的系统，其特征在于，所述入户门侧单元还包括智能弱电箱，所述入户光猫、智能多元路由器、智能主控器、多个智能家居控制主机和多个智能家居功能主机均安装于智能弱电箱中，所述智能弱电箱设置有接入口和输出口，所述运营商光纤通过接入口电连接到入户光猫，所述智能主控器通过输出口电连接到智能多元集控器。

3.根据权利要求1所述的多业务复合总线的系统，其特征在于，所述智能多元集控器以嵌墙方式分布在居室的主要厅/房，每个厅/房安装有一个智能多元集控器。

4.根据权利要求3所述的多业务复合总线的系统，其特征在于，所述智能多元集控器与所述智能主控器通过同轴电缆电连接，所述入户光猫、智能主控器、多个智能家居控制主机和多个智能家居功能主机均通过网线与所述智能多元路由器电连接。

5.根据权利要求4所述的多业务复合总线的系统，其特征在于，所述运营商至少包括电信运营商和广电运营商，所述上网业务包括宽带和WIFI业务，所述视听业务包括IPTV、DVB和VOD业务。

6.根据权利要求1所述的多业务复合总线的系统，其特征在于，所述智能多元路由器包括上网业务端口、视听业务端口、智能家居控制主机及智能家居功能主机端口，所述上网业务、视听业务以及智能家居控制主机及智能家居功能主机的控制报文经智能多元路由器的智能多元控制后接至智能主控器。

7.根据权利要求1所述的多业务复合总线的系统，其特征在于，所述智能多元集控器由以下模块组合形式：

模块一：集成调制解调、微网关、协议转换器；

模块二：集成上网业务、WiFi和视听业务；

模块三：集成AC/DC电源模块、USB充电模块和AC220V电源插口。

8.一种多业务复合总线的多业务实现方法，其特征在于，包括如权利要求2至7任一项所述的系统，该方法可同时实现上网业务、视听业务以及智能家居的控制报文；

所述上网业务的具体实现为：由入户光猫接入运营商光纤网络，经智能多元路由器进行地址转换后由智能主控器转发至智能多元集控器，从而提供WIFI接入和以太网接入；

所述视听业务的具体实现为：由入户光猫接入运营商视听业务，采用智能多元路由器桥接方式，经智能主控器透传到达智能多元集控器的以太网口，从而提供视听业务；

所述智能家居的控制报文的具体实现为：智能家居控制主机和多个智能家居功能主机发出控制报文，控制报文经由智能多元路由器的解析和封装，通过智能多元路由器的二层路由后经智能主控器到达目的智能多元集控器，由智能多元集控器解析后转发给微网关及对应的执行器；

其中，智能多元路由器采用IEEE 802.1p的QoS来区分上网业务和视听业务，并为上网业务和视听业务分配不同的业务VLAN，在这些业务中，设置上网业务优先级最低，视听业务优先级最高；

对于智能家居的控制报文，采用控制报文二层优先调度算法，以避免控制报文参与VLAN的优先级排队，实现其在多业务状态下的极高优先级转发。

9.根据权利要求8所述的多业务复合总线的多业务实现方法，其特征在于，所述控制报文二层优先调度算法具体为：

设置智能多元路由器使用IEEE 802.3/802.2 LLC标准；

智能多元集控器使用RS232接口连接微网关，实时接收数据并进行相应封装；

设置控制报文的以太网帧类型为0x88E1；设置控制报文的MME TYPE；

智能主控器对控制报文进行透传，采用MAC层，在路由器和集控器上扩充标准IP协议栈，增加对控制报文的侦听；

上行：智能多元集控器截获控制报文，启动中断程序解析，将其净荷进行帧封装，向智能家居控制主机或智能家居功能主机转发，转发完毕后结束中断，执行其它控制报文收发，智能多元路由器侦听到对应帧后启动中断程序，按智能多元集控器相反顺序解析出净荷并将其封装为标准TCP或UDP控制报文，发往目的智能家居控制主机或智能家居功能主机，完毕后结束中断，执行其它控制报文收发；

下行：智能多元路由器接收到智能家居控制主机或智能家居功能主机发来的TCP或UDP控制报文，解析并将其净荷进行帧封装，发送至目的智能多元集控器；智能多元集控器接收到对应帧，启动中断程序解析，将其净荷经串口发送给微网关。