CN1677924A

CN1677924A - 虚拟主从网络体系

Info

Publication number: CN1677924A
Application number: CN 200410026735
Authority: CN
Inventors: 康冠林; 成晓华; 向锋; 邓国顺
Original assignee: LANGKE SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd SHENZHEN CITY
Current assignee: LANGKE SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd SHENZHEN CITY
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2024-03-30
Also published as: CN100512114C

Abstract

本发明提供一种虚拟主从网络体系，用于实现对由遥控装置与数码设备组成的家庭无线网络的控制，所述虚拟主从网络体系包括：至少两种网络控制模式；可对上述网络控制模式进行自动切换的切换机制，所述虚拟主从网络体系的网络控制模式包括组网速度快的第一控制模式，和通过所述遥控装置转发数据进而扩大通信范围的第二控制模式，所述控制模式还进一步包括能通过所述遥控装置控制另一无线网络的设备第三控制模式。与现有技术相比较，本发明虚拟主从网络体系包括多种无线网络控制模式且可根据网络设备的特点灵活地自动切换控制模式，从而充分地利用各种控制模式的特点，提高资源利用率。

Description

虚拟主从网络体系

【技术领域】

本发明是关于一种虚拟主从网络体系，具体地说应用于家庭无线局域网络中的网络控制模式。

【背景技术】

随着数字技术在家电领域内的应用，使得各种数字家电层出不穷，如数字电视、数字冰箱、数字音响、机顶盒等，数字家电正以传统家电无法比拟的优越性能迅速地发展与普及，提供智能控制及更为丰富的功能，大大地方便和丰富了人们的生活。例如，数字电视可提供具有更高清晰度和分辨率的画面，实现视频点播等。随着无线网络及信息技术的发展，各个数字家电设备独立工作已不能满足人们的需求，为了使得各种数字家电之间能进行通信，如，将电脑中的影像文件在电脑中播放，将电脑中的音频文件在数字音响中播放等等，以及通过国际互联网来实现远程控制等，将各种数字家电组建成家庭网络便成为一种发展趋势。

而遥控装置作为现代家电尤其是电视机必不可少的部件，其技术已为业界熟知，目前的遥控装置一般包括四个部分：键盘模块、编码模块、无线发射模块和电源模块。各个家电的遥控装置只针对于自身的功能设计，如现有电视遥控装置的主要功能包括频道选择、自动寻台、定时关机、单听模式、亮度、色度及音量增减等。若要控制多个家电则需要多个不同的遥控装置，于是业界推出了通用遥控装置，通过一个遥控装置对多个家电进行功能、状态选择及其他控制操作，即作为遥控装置作与上述家庭数码设备所形成的无线网络的控制中心。

但上述遥控装置与家庭数码设备形成的无线网络控制模式通常比较单一，如仅使用对等模式(Ad-doc)或基础设施模式(Infrastructure)，不能灵活地根据网络需要调整控制模式，从而要么造成一些控制模式固有的缺陷得不到解决，要么造成一定的资源浪费，比如在对等模式下若遥控装置与数码设备之间、或数码设备相互之间彼此不在通信范围内则无法进行通信，而在基础设施模式下控制距离可通过遥控装置(即接入点AP)进行扩展，但其构建网络控制环境的速度比对等模式慢，且功耗较对等模式更大，若数码设备相互之间处与通信范围内则没有必要使用基础设施模式通过遥控装置进行数据转发。

如何结合遥控装置提供一种高效的网络体系成为亟待解决的问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种高效的网络体系。

本发明的目的是通过下列技术方案实现：

一种虚拟主从网络体系，用于实现对由遥控装置与数码设备组成的家庭无线网络的控制，包括：至少两种网络控制模式；可对上述网络控制模式进行自动切换的切换机制。

所述虚拟主从网络体系的网络控制模式进一步包括：组网速度快的第一控制模式，和通过所述遥控装置转发数据进而扩大通信范围的第二控制模式。

所述控制模式还进一步包括能通过所述遥控装置控制另一无线网络的设备第三控制模式。

本发明还可通过以下技术方案实现：

一种虚拟主从网络体系，用于实现由遥控装置与数码设备组成的家庭无线网络的控制，包括：组网速度快的第一控制模式；无线控制范围较第一控制模式大的第二控制模式；可对上述网络控制模式进行自动切换的切换机制。

所述虚拟主从网络体系的切换机制是通过所述遥控装置实现。

与现有技术相比较，本发明虚拟主从网络体系包括多种无线网络控制模式且可根据网络设备的特点灵活地自动切换控制模式，从而充分地利用各种控制模式的特点，提高资源利用率。

【附图说明】

图1遥控装置和数码设备组成的家庭无线网络环境示意图。

图2是本发明虚拟主从网络体系的第一控制模式下的遥控装置与数码设备的网络结构示意图。

图3是本发明虚拟主从网络体系的第二控制模式下的遥控装置与数码设备的网络结构示意图。

图4是本发明虚拟主从网络体系的第三控制模式下的“遥控无线网络”和“控制中心”之间的通信。

图5本发明虚拟主从网络体系总体示意图。

【具体实施方式】

请参阅图1，图1为遥控装置和数码设备组成的家庭无线网络控制环境示意图。所述数码设备包括但不限于个人电脑、数字电视、数字音响、数字冰箱、数码相机、数码摄影机、数字影碟机等等，所述遥控装置作为家庭无线网络的控制中心不仅可以实现对数码设备的控制，如控制数字电视、电脑、数字音响等，将电脑中的视频文件显示于数字电视中，将电脑中的音频文件在数字音响中播放，且所述遥控装置可与家庭数字网络的家庭数码设备进行数据交换。

本发明虚拟主从网络体系结构对由遥控装置和各种数码设备组成的家庭无线网络的控制环境进行用户级抽象，即从应用层的角度来看，对所有设备的控制都是通过遥控装置来实现的。因此可以将遥控装置看作是网络的虚拟主控设备(Master)，其它家庭数码设备都作为虚拟从属设备(Slaves)。即从用户的角度来看，各种具体操作都是通过遥控装置完成。

本发明虚拟主从网络体系实际上包括多种网络控制模式，并且具有根据欲实现的控制操作及受控设备的距离来自动切换控制模式的自动切换机制。

在具体的网络通信实现上可采用不同的实现方式，如蓝牙、IrDA红外、HomeRF、IEEE802.11x、IEEE802.11a、802.11b、802.11d、802.11.g、802.15、802.16、802.3、UWB、Zigdee、GPIO、UART、GSM、GPRS、CDMA、2.5G、3G接口。

本实施例中以基于802.11无线通信协议下的家庭无线网络中虚拟主从网络体系的实现方式为例进行说明，本实施例中的虚拟主从网络体系包括第一控制模式、第二控制模式和第三控制模式，并可根据遥控装置欲实现的控制操作及被控制设备的距离来自动切换控制模式，可以理解的，所述遥控装置和数码设备中都设有具有无限通信功能的无线模块，所述控制模式及其实现方式如下：

(一)第一控制模式

请参阅图2，本实施例中的第一控制模式为对等模式(Ad-hoc，在IEEE802.11的协议中对Ad-hoc网络定义)，所述对等模式可实现较小范围内的无线控制，遥控装置和数码设备之间地位相同，彼此之间可以互相通信，如图2(为简化只考虑2个数码设备)。

通过这种对等模式下的无线网络，遥控装置可以直接向数码设备发送控制命令实现对数码设备的直接控制，遥控装置的无线模块将控制信息封装成数据帧发送给要直接控制的数码设备(下文简称受控数码设备)，受控数码设备的无线模块接收到遥控装置的无线模块发来的数据帧后取得其中的控制信息进行相应的控制处理。

若要实现家庭数码设备之间数据通信，则：

如果数码设备1需要发送大量数据到数码设备2中(例如数码相机中的图片要传送到数字电视中显示)。此时，遥控装置只需向数码设备1发送控制信息，通知数码设备1将其中的数据发送到数码设备2中即可。接下的处理由数码设备1和数码设备2完成。数码设备1首先和数码设备2建立通信连接，通知数码设备2准备接收数据并显示，数码设备2给出应答信息通知数码设备1已准备就绪可以进行数据发送，数码设备1在接收到应答信息后，将数据通过无线链路发送到数码设备2中。数据传输过程不需要遥控装置参与。这种对等模式(Ad-hoc)要求遥控装置和各数码设备彼此之间要在通信范围内。

(二)第二控制模式：

请参阅图3，第二控制模式为基础设施模式(Infrastructure，IEEE802.11的协议中对Infrastructure网络有定义)，在所述基础设施模式(Infrastructure)下，遥控装置可以实现较大范围内的控制。此时遥控装置作为无线网络的访问接入点(AP)，实现一个单接入点无线网络控制环境。遥控装置可以与各家庭数码设备之间直接进行通信，但是任何家庭数码设备之间不能直接进行通信，它们之间的通信要通过遥控装置进行转发。

在所述基础设施模式(Infrastructure)下，遥控装置对家庭数码设备的直接控制与对等模式类似，即遥控装置的无线模块将控制信息封装成数据帧发送给要直接控制的数码设备(下文简称受控数码设备)，受控数码设备的无线模块接收到遥控装置无线模块发来的数据帧后取出其中的控制信息进行相应的控制处理。

若要在家庭数码设备之间进行数据通信时，因为在该模式下家庭数码设备间的所有数据交换都要通过遥控装置进行转发，所以：

如图3，如果家庭数码设备1需要发送大量数据到家庭数码设备2中(如数码相机中的图片要传送到数字电视中显示)。此时，遥控装置向数码设备1发送控制信息，数码设备1接收到遥控装置发来的控制信息后，向遥控装置响应一个应答信息通知遥控装置准备发送数据，遥控装置接收到应答信息后，向数码设备2发送控制信息，通知家庭数码设备2准备接收数据。然后数码设备1将数据封装成数据帧发送给遥控装置，遥控装置再将收到的数据帧转发给家庭数码设备2。

在该控制模式下，遥控装置相当于无线控制网络的中心节点。无线网络中所有控制和数据信息都要经遥控装置。这种模式也扩大了控制范围，数码设备1和数码设备2之间不需要在通信范围内，只要求数码设备1与数码设备2都在遥控装置的通信范围内。

(三)第三控制模式

请参阅图4，所述第三控制模式是对所述Infrastructure模式进行扩展实现遥控装置与其它家庭数字网络的控制中心进行无线或有线连接，从而实现更大范围的控制。

如图4所示，整个系统可看成两大部分：

一是以控制中心为中心形成的控制网络，该控制网络可以是有线的也可是无线的，其控制的设备可以是数码设备也可是其它非数码家电，我们在此称其为“控制中心网络”；

另一个是以遥控装置为接入点形成的家庭无线网络，它主要实现对数码设备的控制，在此称其为“遥控无线网络”。

通过遥控装置和控制中心之间的通信可以实现遥控装置对“控制中心网络”中的设备的控制，也可实现“遥控无线网络”中的数码设备与“控制中心网络”中的数码设备之间进行数据交换。

例如，对“控制中心网络”中的数码设备3进行控制时，首先由遥控装置将控制信息封装成数据帧然后通过无线或有线方式发送给控制中心，控制中心接收到数据帧后，取出其中的控制信息，并控制数码设备3进行相应操作。控制中心然后将控制结果的状态信息反馈给遥控装置。

当数码设备1和数码设备4需要进行数据传输时(例如数码设备4为PC，数码设备1为数字音响，4中的音频文件要传输到1中播放)，首先由遥控装置将控制信息封装成数据帧发送给“控制中心”，请求将数码设备4中的数据传输到数码设备1中，控制中心接收到该数据帧后，取出其中的控制信息，然后再发送控制信息给数码设备4，数码设备4将数据封装成数据帧发送给“控制中心”，由“控制中心”将数据帧发送给遥控装置，遥控装置再将数据帧转发给数码设备1，从而实现数据从设备4到设备1的传输。

如果“控制中心网络”和“遥控装置无线网络”是两种不同类型的网络，则遥控装置要负责完成数据帧的转换，因为不同网络类型其MAC帧的格式有所不同。

例如“控制中心网络”是采用符合802.3标准的Ethernet，这种情况下“控制中心网络”通过遥控装置的Ethernet接口接入“遥控装置无线网络”，“控制中心网络”的MAC帧和“遥控装置无线网络”的MAC帧具有不同的帧格式，要实现这两个网络间的通信需要进行帧格式的转换，这可由遥控装置无线模块中的硬件电路实现，所述硬件电路包括802.11的MAC控制芯片、802.3MAC控制芯片、ASIC芯片和射频芯片：若数据帧是由“控制中心网络”发给“遥控装置无线网络”，则无线模块中的802.3MAC控制芯片收到802.3MAC帧后去掉帧头，取出MAC帧中的数据部分送入802.11的MAC控制芯片重新封装成802.11MAC帧的格式，然后通过基带ASIC芯片和射频芯片发送出去。若数据帧由“遥控装置无线网络”发给“控制中心网络”的情况，由802.11的MAC控制芯片取出接收到802.11MAC帧的数据部分送入802.3的MAC控制芯片重新封装成802.3的MAC帧，然后通过Ethernet接口放到“控制中心网络”。

尽管具体的通信实现方式不同，但是从应用层的角度来看，我们对所有设备的控制都是通过遥控装置来实现的。因此可以将遥控装置看作是虚拟主控设备(Master)，其它受控设备都作为虚拟从属设备(Slaves)。

为更好地理解本发明，请参阅图5，本发明虚拟主从网络体系总体结构示意图如图5所示。

所述根据欲实现的控制操作及受控设备的距离来自动切换控制模式的自动切换机制通过以下方式来实现：

遥控装置默认启用第一控制模式(对等模式)，这种方式下遥控装置构建网络控制环境较快，遥控装置首先发起无线网络初始化功能，它发出包含IBSSID(独立基本服务集ID)的广播探测信号，检测通信范围内的所有设备并与之建立连接形成无线网络控制环境；遥控装置可与之直接进行通信的设备在操作系统中的图标显示为可直接访问状态，如果所要控制的设备在遥控装置通信范围内，则可直接选择设备图标并进行进一步的控制操作，此时遥控装置直接将控制信息通过无线网络发送给所要控制的设备完成相应控制操作。若所要控制的设备不在对等模式的通信范围内(设备图标显示为不可直接操作状态)，此时用户选择该图标后，遥控装置的操作系统将控制遥控装置切换到第二种控制模式(Infrastructure模式)，并启动被动扫描模式，这时由遥控装置的无线模块设定传输频带并发出信标信号，其中包括用于与控制设备同步的时间戳，支持速率以及其它信息；受控设备的无线模块监听到遥控装置发出的信标信号后，切换到和遥控装置相同的频带，从而遥控装置和受控设备之间形成了一个无线网络控制环境，如果此时受控设备在遥控装置的通信覆盖范围内，则操作系统会刷新受控设备的图标显示为可控制状态，此时可对受控设备进行控制操作。如果在这种情况下，某些设备仍不在控制范围内，则表明受控设备不在当前遥控装置的覆盖范围内，则启动第三种控制模式，由遥控装置建立与另外一个控制中心(一个具有AP功能的设备)的无线连接，通过控制中心与位于该控制中心网络内的设备进行通信，此时遥控装置发出的控制信息首先发送给控制中心，然后由控制中心转发给控制设备(以有线或无线方式)，从而实现对设备的控制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种虚拟主从网络体系，用于实现对由遥控装置与数码设备组成的家庭无线网络的控制，包括：

至少两种网络控制模式；

可对上述网络控制模式进行自动切换的切换机制。

2.如权利要求1所述的虚拟主从网络体系，其特征在于：所述控制模式包括组网速度快的第一控制模式，和通过所述遥控装置转发数据进而扩大通信范围的第二控制模式。

3.如权利要求2所述的虚拟主从网络体系，其特征在于：所述控制模式还包括能通过所述遥控装置控制另一无线网络的设备第三控制模式。

4.如权利要求2所述的虚拟主从网络体系，其特征在于：所述第一控制模式可通过但不限于对等网(Ad-doc)模式实现。

5.如权利要求2所述的虚拟主从网络体系，其特征在于：所述第二控制模式可通过但不限于基础设施模式(Infrastructure)实现。

6.如权利要求5所述的虚拟主从网络体系，其特征在于：所述遥控装置是第二控制模式中的访问接入点(AP)。

7.如权利要求2所述的虚拟主从网络体系，其特征在于：所述第三控制模式可通过遥控装置与另一网络的连接实现。

8.如权利要求1所述的虚拟主从网络体系，其特征在于：所述家庭无线网络可使用的无线通信协议包括但不限于：蓝牙、IrDA红外、HomeRF、IEEE802.11x、IEEE802.11a、802.11b、802.11d、802.11.g、802.15、802.16、802.3、UWB、Zigbee、GPIO、UART、GSM、GPRS、CDMA、2.5G、3G接口和并行接口中的一种或多种。

9.一种虚拟主从网络体系，用于实现由遥控装置与数码设备组成的家庭无线网络的控制，包括：

组网速度快的第一控制模式；

无线控制范围较第一控制模式大的第二控制模式；

可对上述网络控制模式进行自动切换的切换机制。

10.如权利要求9所述的虚拟主从网络体系，其特征在于：所述切换机制通过所述遥控装置实现。