CN1747412A - 家庭网络系统 - Google Patents

Abstract

一种家庭网络系统，由一定的网络系统、通过特定的通信协议与网络系统联接一个以上电器设备、通过特定通信协议与网络联接，并用控制和监视电器设备的网络管理器组成；网络协议包括应用层、网络层、数据链路层及物理层；对如下最大允许时间、传送超时时间、超时时间、服务超时时间进行设定；最大允许时间对应数据链路层传送数据帧单位；传送超时时间是网络层从向数据链路层传送NPDU后开始，接收到数据链路层结束原语primitiv为止的时间；超时时间是在请求－应答信息时的传送请求数据包后等待应答的时间，或是在反复通知时的各连续信息之间的时间间隔，被设定在应用层；服务超时时间从应用层接收自使用者服务执行请求后的一定等待时间。

Description

家庭网络系统

技术领域

本发明涉及一种家庭网络系统。

背景技术

家庭网络(home Network)是一种把各数字化家庭联接的网络。通过家庭网络，可以随时随地很方便地对家中的家庭进行控制，可以带来生活上的乐趣。随着数字信息处理技术的发展，冰箱或洗衣机等家庭，正在逐渐发展成数字化家庭设备。随着家庭使用体系技术和高速数字通信技术的快速发展，正在出现综合利用上述技术的信息家庭。在上述背景下，出现了家庭网络系统。

这种家庭网络如下表1，根据所提供的服务类型可分为数据网络，娱乐网及互动网络。

表1

分类	功能	服务类型
			数据网	PC及周边设备间的网络	数据交换，及网络服务
娱乐网	A/V(Audio/Video)设备间的网络	音乐，动画等服务
			互动网络	家庭设备控制网络	家庭设备的控制，家庭自动化，远程控制，信息服务等

这里，数据网络(data network)属于在PC及周边设备之间，为了数据交换或提供网络服务等建立的网络类型。娱乐网(entertainment network)属于处理ODO，VDO等信息的家庭网络类型。另外，互动网络(living network)是指以家庭自动化或远程控制等单纯控制为目的的网络。

这种用于家庭的家庭网络系统由作为电器设备的主控(master)设备和从属设备形成。作为电器设备，主控设备对其他电器设备进行控制或显示其他电器设备的状态。作为电器设备，从属设备按电器设备的特性或其他要素，对主控设备的要求进行应答，并输出自身的状态变化信息。本发明的说明书中使用的电器设备(或新装置)不仅包括洗衣机、冰箱等用于上述互动网络服务的家庭，还包括用于数据网络服务的家庭以及用于娱乐网络服务的家庭。另外，还包括煤气自动控制设备及自动门，电灯等电器。

上述传统技术，不能提供对家庭网络系统中的电器设备提供履行控制及监视等功能的泛用(广义)通信规范。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述缺点，本发明提供一种适用泛用通信规范——控制通信协议的家庭网络系统，上述泛用通信规范具有控制并监视家庭网络系统内各电器设备的功能。

本发明的另一目的在于提供一种作为泛用通信规范的互动网络控制通信协议(Living network Control Protocol：LnCP)的家庭网络系统。

本发明的又一目的在于提供一种家庭网络系统，设定各媒介变量和构成要素的大小，以便容易地进行LnCP上的数据量调节并得到稳定的信息传送。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明的家庭网络系统由一定的网络系统、通过特定的通信协议与上述网络系统联接的一个以上电器设备、通过上述特定通信协议与上述网络联接，并用于控制和监视上述电器设备的网络管理器组成；上述网络协议包括应用层、网络层、数据链路层、以及物理层；并对如下最大允许时间(MACExecTime)、传送超时时间(SendTimeOut)、超时时间(TimeOut)、服务超时时间(SvcTimeOut)进行设定；最大允许时间(MACExecTime)对应于数据链路层传送数据帧单位；传送超时时间(SendTimeOut)是网络层70从向数据链路层80传送NPDU后开始，接收到数据链路层结束(DLLCompleted)原语primitiv为止的时间；超时时间(TimeOut)是在请求-应答信息时的传送请求数据包后等待应答的时间，或者是在反复通知时的各连续信息之间的时间间隔，被设定在应用层；服务超时时间(SvcTimeOut)是从应用层接收来自使用者的服务执行请求后的一定等待时间。

这里，上述最大传送允许时间(MACExecTime)小于传送超时时间(SendTimeOut)，传送超时时间(SendTimeOut)小于超时时间(TimeOut)、超时时间(TimeOut)/小于服务超时时间(SvcTimeOut)。

上述最大传送允许时间(MACExecTime)是1秒以下。

上述传送传送超时时间(SendTimeOut)是1秒以下。

超时时间(TimeOut)是由使用者设定的。

服务超时时间(SvcTimeOut)是设定成30秒以下。

上述通信协议是互动网络控制通信协议(LnCP)。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的家庭网络框图。

图2为本发明的互动网络控制协议的框图。

图3a为图2物理层90联接到非独立形传输媒体时的层间的接口示意图。

图3b为图2物理层90联接到独立形传输媒体时的层间的接口示意图。

图4a为图3a、3b中的应用层60中的APDU的结构框图。

图4b为图3a、3b中的应用层70中的APDU的结构框图。

图4c为NPDU中NLC的详细结构框图。

图4d为图3a、3b中的为家庭网络附属层71中的HCNPDU的结构框图。

图4e为图3a、3b中的数据链路层中的数据帧的结构框图。

图4f为图3a、3b中的物理层中的数据帧的结构框图。

图5a为主控设备各层之间的原语primitiv传输作业框图。

图5b为从属设备的各层间原语primitiv的传输作业框图。

图中标号说明：

1：家庭网络系统        2：因特网

3：LnCP服务器          4：客户设备

10：网关               20-23：网络管理器

30、31：LnCP路由器     40-49：电器设备

具体实施方式

下面，通过实施例及附图，对本发明的家庭网络系统进行详细说明。不容置疑，本发明的范围不受限于以下的实施例及附图。本发明的权利范围，应以权利要求范围为基础进行解释。

如图1所示，家庭网络系统1通过因特网络2联接到LnCP服务器3。另外客户设备4通过因特网络2联接到LnCP服务器3。即，家庭网络系统1把LnCP服务器3及/或客户设备4联接成可以互相传递信息。

家庭网络系统1的外部网络包括因特网络2，上述外部网络根据客户设备4的种类还可具备其它设备。即，以该因特网络2为例，客户设备4为计算机时具备Web服务(Websever)(未图示)，客户设备4为网络电话时具备通信服务器(Wap sever)(未图示)。

LnCP服务器3通过特定的注册及注销程序，分别联接到家庭网络系统1及客户设备4，从客户设备4接收监视及控制命令等，再通过因特网络2用特定形式的信息传送到家庭网络系统1。另外，LnCP服务器3从家庭网络系统1接收并储存特定形式的信息或把它传送到客户设备4。另外，LnCP服务器3把自身储存或生成的信息传送到上述家庭网络系统1。即，家庭网络系统1联接在LnCP服务器3，可下载LnCP服务器3所提供的服务内容。

家庭网络系统1包括网关10，网络管理器20～23，LnCP路由器30、31，LnCP适配器(adapter)35、36及多个电器设备40～49。网关10具有联接因特网的功能。网络管理器20～23履行对电器设备40～49的环境设定及管理功能。LnCP路由器30、31负责传输媒体之间的联接。LnCP适配器35、36可以使网络管理器22及电器设备46联接到传输媒体。

家庭网络系统1内的网络由各电器设备40～49共用的传输媒体相互联接组成。该传输媒体可利用RS-485或低功率的RF等数据链路层非规格化的传输媒体(non-standardized transmission medium)，或可以利用电力线或IEEE802.11等规格化的传输媒体(standardized transmission medium)。

家庭网络系统1内的网络由与因特网络2是相互分离的网络。即，上述家庭网络系统1内的网络包括有线或无线传输媒体联接的独立网络。这里，独立网络包括虽然处于物理上的联接状态但理论上分离的网络。

家庭网络系统1包括主控(Master)设备，从属(Slave)设备。主控设备可以控制电器设备40～49或监视其工作状态。从属设备可以回应主控设备的请求及通知自身状态的变化情报。该主控设备包括网络管理器20～23，从属设备包括电器设备40～49。该网络管理器20～23包括所要控制的电器设备40～49的信息及控制码，按程序化的方式进行控制作业，或接收从LnCP服务器及/或客户设备4输入的信息后，进行控制作业。另外，如图1所示，联接有多个网络管理器20～23时，为了进行与其它网络管理器20～23之间的交换信息，也为了信息的同步化以及进行控制，这些网络管理器20～23既可以是主控设备又可以是从属设备。即应该是一种，从物理意义上只是一个设备，但理论上是同时具有主控及从属功能的设备(即兼容设备)。

另外，这些网络管理器20～23及电器设备40～49可以直接联接到网络(如图1所示的电力线网络，RS-485网络，RF网络)上。另外，还可以通过LnCP路由器30、31及/或LnCP网络适配器35、36联接。

另外，电器设备40～49及/或LnCP路由器30、31及/或LnCP网络适配器35、36注册在网络管理器20～23上，并根据产品情报，接收唯一的理论地址(例如0x00，0x01等)。这个理论地址与产品码(例如空调为‘0x02’，洗衣机为’0x01’)结合后，作为节点地址(Node Address)使用。例如，通过0x02009(空调1)及0x0201(空调2)的相同的节点地址被电器设备40～49及/或LnCP路由器30、31及/或LnCP网络适配器35、36识别。另外，还可以使用按特定的基准(同种产品，产品的设置位置，使用者等)设置的群地址，使用群地址时可以一次性识别一个以上的电器设备40～49及/或LnCP路由器30、31及/或LnCP网络适配器35、36。在这个群地址中，显性群地址把地址选择值(下述为标记flag)设定为“1”时该显性群地址为指定多个的客户设备的集团(cluster)地址。默示群地址把理论地址及/或产品码的所有比特(byte)值添加为“1”，进而可以指定多个客户设备。这里，特别要指出的是把明示群地址通常称为集团码。

家庭网络系统1通过图2中的互动网络控制协议(LnCP)可以使网络管理器20～23，LnCP路由器30、31，LnCP网络适配器35、36及电器设备40～49之间互相传送信息。进而，网络管理器20～23，LnCP路由器30、31，LnCP网络适配器35、36及电器设备40～49通过这种LnCP实行网络通信。

如图2所示，LnCP包括应用软件50、应用层60、网络层70、数据链路层80、物理层90及媒介变量管理层100。应用软件50发挥网络管理器20～23LnCP路由器30、31LnCP网络适配器35、36及电器设备40～49的固有功能。并提供与应用层60联接的功能，以便在网络上进行远程操作及监视。应用层60向使用者提供服务，并具有把使用者提供的信息或命令组成信息后传达到下位层的功能。网络层70可以把网络管理器20～23LnCP路由器30、31LnCP网络适配器35、36及电器设备40～49之间联接为可靠的网络。数据链路层80提供联接控制功能，用于联接共用传输媒体。物理层90提供网络管理器20～23，LnCP路由器30、31，LnCP网络适配器35、36及电器设备40～49之间的物理接口及要传送的比特(byte)的规则。媒介变量管理层100管理设定各层中使用的节点的媒介变量(node parameter)。

详细的说，应用软件50还包括网络管理附属层51。网络管理附属层51具有管理节点媒介变量，及管理联接在网络上的网络管理器20～23LnCP路由器30、31LnCP网络适配器35、36及电器设备40～49的功能。即，该网络管理附属层51具有一种功能，可以通过媒介变量管理层100，设定节点媒介变量数值或利用媒介变量对媒介变量进行管理。适用于LnCP的设备为主控设备时，该网络管理附属层51还具有履行构成网络或管理网络的功能。

另外，网络层70还包括家庭码控制附属层71。网络联接有网络管理器20～23、LnCP路由器30、31LnCP网络适配器35、36及电器设备40～49。当利用电力线或IEEE 802.11、无线等非独立形传输媒体(例如LnCP包括电力线通信(PLC)协议/或无线(wireless)协议时)构成上述网络时，为了在理论上划分各网络，家庭码控制附属层71发挥设定家庭码及管理家庭码的功能。该家庭码控制附属层71因像RS-485等独立形传输媒体，从物理意义上在个别网络中被分离时，不包括在LnCP中。该家庭码以4字节(byte)组成，设定为随机(random)值或使用者设定值。

图3a为物理层90联接到非独立形传输媒体时的层间的接口示意图。图3b为物理层90联接到独立形传输媒体时的层间的接口示意图。

家庭网络系统1把各层需要的头(header)及尾(trailer)信息加到从上位层接收的网络协议信息单位(Protocol Data Unit：PDU)中，在传达到下位层。

如图所示，APDU(Application layer PDU)是应用层60和网络层70之间传送的数据值(data)。NPDU(Network Layer PDU)是网络层70与数据链路层80或家庭码附属层71之间传送的数据值。HCNPDU(Home Code ControlSublayer PDU)是网络层70(确切的说是家庭码附属层71)与数据链路层80或家庭码附属层71之间传送的数据值。数据链路层80与物理层90之间按数据值(data)，数据帧单位形成接口。

图4a所示为在应用层60中的APDU结构。

AL(APDU Length)域为表示APDU的长度(AL到数据帧组的长度)的域，最小值为4最大值为77。

AHL(APDU Header Length)域是表示APDU头(header)的长度(AL到ALO的长度)的域，没有扩展时为3字节，可以扩展到7字节。LnCP网络协议中为了数据帧组的密码化，为了变更应用协议等APDU头(header)可以扩展到7字节。

ALO(Application Layer Option)域是用于扩展信息3的域，例如该域被设定为“0”时，装有其它值时信息处理被忽视。

数据帧组为处理使用者的控制信息或项目信息的域，其结构随着ALO所含值的变化发生变化。

图4b为网络层70中的NPDU的结构图，图4c为NPDU中的NLC的详细结构图。

SLP(Start of LnCP Packet)域为表示数据包的起始域，其值为0x02。

DA(Destination Address)及SA(Source Address)的域为要传送的数据包的收信方及送信方的节点地址，各由16比特构成。这里最上位1比特为显示群地址的标记(flag)，接下来的7比特为产品的种类(产品码)，下位8比特包括分得的理论地址。具有多个同一种类的网络管理器20～23或电器设备40～49时，上述下位8比特用于划分上述各网络管理器20～23或电器设备40～49。

PL(Packet Length)域为显示要传送的NPDU总长的域，其最小值为12字节，最大值为100字节。

SP(Service Priority)域为给予传送信息传送优先位的域，由3比特构成。各传送信息的优先顺位如表2。

从属客户设备应答主控客户设备的请求时，随从主控客户设备接收到的请求信息的优先顺位。

表2

优先顺位	值	适用(Application Layer)
			高(High)	0	-传送紧急信息时
中(Middle)	1	-传送普通数据包时-传送对应网络(Online State)在线及非在线状态(Offline State)变化的项目信息时
			标准(Normal)	2	-传送通知构成网络的信息时-传送普通项目信息时
低(Low)	3	-传送根据下载或上传的厂家的值时

NHL(NPDU Header Length)域是用于扩展NPDU头(header)(SLP中的NLC域)使用的域，没扩展时是9字节，最大可扩展到16字节。

PV(Protocol Version)域是显示所采用的网络协议版本的1字节的域，由上位4比特及下位4比特构成。上位4比特为版本(version)域，下位4比特为服务器版本(sub-version)域。版本(version)及服务器版本(sub-vetsion)分别以16进制标法显示版本。

NPT(Network layer Packet Type)域是在网络层中划分数据包种类的4比特域。LnCP包括请求数据包(Request Packet)，应答数据包(ResponsePacket)，通知数据包(Notification Packet)。主控客户设备的NPL域应设定为请求数据包或通知数据包，从属设备的NPL域应设定为应答数据包或通知数据包。数据包种类的NPT值如下表3所示。

表3

值	说明
		0	请求数据包
1～3	不使用
		4	应答数据包
5～7	不使用
		8	通知数据包
9～12	不使用
		13～15	与家庭码控制附属层联接的接口用预约值

TC(Transmission Counter)域是网络层发生通信故障，不能成功发送请求数据包或应答数据包时，为了提高传送请求数据包或应答数据包的成功率，再传送或反复传送的2比特域。收信方可以利用TC域的数值，检测出重复信息。随NPT值的TC域值的范围同下表4。

表4

数据包种类	值(范围)
		请求数据包	1～3
应答数据包	1
		通知数据包	1～3

PN(Packet Number)域由2比特构成。在从属设备中为了检测出重复数据包PN(Packet Number)域与TC一起被使用。在主控客户设备中为了处理多个的通信循环被使用。随NPT值的PN域的范围如下表5所示。

表5

数据包种类	值(范围)
		请求数据包	0～3
应答数据包	复制请求数据包的PN域值
		通知数据包	0～3

APDU域是应用层60与网络层70之间传送的应用层的网络协议数据值(data)的单位。APDU最小值为0字节，最大值为88字节。

CRC(Cyclic Redundancy Check)域是为了检测出已接收数据包(SLP到APDU域)的错误的16比特域。

ELP(End of LnCP Packet)域是显示数据包未端的域，其值为0x03。如果接收与数据包长度域中的与长度相应的数据值(data)，也不能检测出ELP域，则示为数据包错误。

图4d为家庭码控制附属层71中的HCNPDU结构图。

如图所示，NPDU的上位部分还包含HC(Home Code)域。

该家庭码的数值由4字节构成。该家庭码在数据包可传播的线路的距离内具有唯一的值。

图4e所示为数据链路层中的数据帧的结构图。

LnCP的数据链路层的数据帧的头(header)及尾(trailer)根据传输媒体形成不同的结构。数据链路层80使用非规格化的传输媒体时，数据帧的头(header)及尾应具有Null域(Null Field)。如使用规格化的传输媒体，则随网络协议的规定。NPDU域是从上位网络层70传送的数据值的单位。HCNPDU是物理层90为电力线或IEEE 802.11等非独立形传输媒体时使用的数据值单位，是在NPDU前端追加4字节家庭码的数据值单位。数据链路层80不划分NPDU及HCNPDU的处理。

图4f为物理层90中的数据帧结构图。

LnCP的物理层90具有把物理信号传送到传输媒体的功能。作为LnCP网络协议的物理层90，可以使用与RS-485或低功率RF等同的非规格化数据链路层80的传输媒体。还可以使用与电力线或IEEE 802.11等同的规格化传输媒体。适用LnCP网络的家庭网络系统1中，为了网络管理器20～23及电器设备40～49与RS-485或LnCP路由器30、31及LnCP适配器35、36联接，利用了UART(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter)数据帧结构及RS-232的信号标准(level)。各设备之间利用网线(serial bus)联接时，UART在通信线路控制比特信号流。如图4f所示，在LnCP中，把上位层送来的数据包，变换成10比特大小的UART数据帧单位后，通过传输媒体传送。UART数据帧由1比特的起始位(Start Bit)、8比特的数据值(data)及1比特的停止位(Stop Bit)构成。上述UART数据帧不使用效验位(Parity Bit)。UART数据帧从传达起始位，到最后传达停止位。适用LnCP的家庭网络系统1利用UART时，不使用追加的数据帧头(frame header)及帧尾(frametrailer)。

以下是对使用在上述层中的节点媒介变量的说明。

下述的节点媒介变量的数据值的类型(type)与表6所示的多个形式中的一种相对应。

表6

标记	形式	说明
			char	signed char	没有明示值(data)的长度时为1字节
uchar	Unsigned char	没有明示值(data)的长度时为1字节
			int	signed int	没有明示值(data)的长度时为2字节
uint	Unsigned int	没有明示值(data)的长度时为2字节
			long	signed long	没有明示值(data)的长度时为4字节
ulong	Unsigned long	没有明示值(data)的长度时为4字节
			string	String	最后的字节为NJLL的文字列数据
FILE	-	具有文件结构的数据

首先，应用层60具有使用者通过应用软件50传达的信息或命令，生成信息(Message)和APDU，再把它传输到下位网络层的功能，以及对从下位网络层接收到的APDU进行解释，再把它传向应用软件50的功能。

应用层60使用的节点媒介变量(Node Parameter)的值同表7。

表7

名称	形态	说明
			地址请求信息的传输间隔	constant uintAddressReqInt	输入电源即刻从网络层70得到理论地址值后，直到该值被指定为0x00时的地址为止，按AddressReqInt

		时间(秒)间隔持续传输地址请求信息。
			活动项目信息的传输间隔	uintNP_AliveInt	如网络层70的理论地址不是0x00，则按NP_AliveInt(秒)间隔，把网络联接状态，持续传输活动项目信息。
缓冲器(buffer)的大小	ucharNP_BufferSize	可装信息的缓冲器大小(单位为字节数)。
			服务超时	const uintSvcTimeOut	应用层60等待请求信息送信(ReqMsgSend)原语primitiv的时间，其值为30秒。
下载请求信息间的传输间隔	const uintDLInterval	从属的应用层60接收下载请求信息后，没能接收到其他的下载请求信息时，下载服务失败的时间间隔。

该网络层70具有如下功能。

第1为地址管理功能，地址管理功能为储存自身地址及目的地的网络管理器20～23或电器设备40～49的地址的功能。这时，使用地址所含的各网络管理器20～23或各电器设备40～49的信息及位置信息，可以指定集团地址，并可支持立体声调频广播(multicasting)及广播(broadcasting)通信。

第2为流动控制功能，流动控制功能为通过通信循环(cycle)控制数据包流动的功能。

第3为错误控制功能，错误控制功能为在规定的时间内没能接收应答数据包时，重新传输域值的功能。重新传输次数最大限制为3回。

第4为事务控制(Transaction Control)功能，事务控制功能为通过检测出重复数据包，防止重复履行同样的信息，并控制同时多发的通信循环的功能。

第5为路由控制功能，路由控制功能为在两个以上独立的传输媒体间，传输数据包，并为了防止各LnCP路由器30～31以及LnCP适配器35～36之间的无限循环(loop)，控制数据包的流动的功能。

这种网络层70以通信循环为单位提供服务。这种通信循环有{1-Request，1-Response}，{1-Request，Multi-Responses}，{1-Notification}，{Repeated-Notification}等四种。

{1-Request，1-Response}通信循环为一个主控设备向一个从属设备传输一个请求数据包(Request Packet)，从属设备传输对应上述请求的一个应答数据包(Request Packet)的通信循环。

{1-Request，Multi-Responses}通信循环为一个主控设备向多个从属设备传输一个请求数据包，各从属设备并依次传输应答请求数据包的应答数据包的通信循环。

{1-Notification}通信循环为设备(主控或从属)以一个或多个设备(主控或从属)为对象，传输一个通知数据包后，即刻结束通信的通信循环。

{Repeated-Notification}通信循环为在{1-Notification}通信循环为了确保传输可靠性，反复传输同样的数据包后，结束通信的通信循环。

上述通信循环与数据包类型及传输服务(或网络层服务)(NLservice)同表8a。

表8a

通信周期	数据包类型	传输服务(NLService)
			{1-request，1-response}	请求数据包-应答数据包	Acknowledged(0)
{1-request，multi-response}	请求数据包一应答数据包	Acknowledged(0)
			{1-notification}	通知数据包	Not-acknowledged(1)
{Repeated-notification}	通知数据包	Repeated-notification(2)

网络层70使用的节点媒介变量(Node Parameter)的值同表8b。

表8b

名称

形态

说明

产品码	uchar ProductCode	为了集合产品的独立功能而给予的码。
			理论地址	ucharNP_LogicalAddress	为了区分具有同样产品码的多个产品，1字节的地址。
群码	ucharNP_ClusterCode	区分各设备的1字节的地址。
			家庭码	ulongNP_HomeCode	定义设备家庭码的4字节的地址
最大反复传输次数	constant ucharSendRetries	Acknowledged服务时的，请求数据包的最大仿佛传输次数或Repeated-notification服务时的，反复传输次数
			超时传输	constant uint SendTimeOut	网络层70向数据链路层80传输NPDU后，等待DLLCompleted单元(primitive)的时间，域值为1000ms。
应答迟延时间	uintResDelayTime	以群地址为对象进行Acknowledged服务时，接收请求数据包的从属设备传输应答数据包之前，所迟延的时间。在0～5000ms范围内任意(random)产生的值。
			最大中继迟延时间	constant uintRepeaterDelayTime	网络正常工作时，从送信方传出的正常数据包被接收方接收之前，允许的最大迟延时间(ms)，该值为5000ms。
重复数据包经过时间	constant uintDupElapsedTime	从属设备从同样的主控设备连续接收请求数据包时，保障各数据包独立的请求数据包之间最小间隔时间，该值为10,000ms。

数据链路层80规定，为了联接到共用传输媒体的控制媒体联接(MediumAccess Control：MAC)功能。同RS-485一样的数据链路层80使用非规格化的传输媒体时，使用作为控制接近媒体的网络协议(Medium Access ControlProtocol)的p-DCSMA(probabilistic-Delayed Carrier Sense MultipleAccess)。使用电力线或IEEE 802.11相同的规格化传输媒体时，随相应的网络协议规定。

表9为在使用UART数据帧的数据链路层80中，使用的节点媒介变量(NodeParameter)的值。各变量的时间以物理层90的传输速度是4800bps时为基准设定的。这时1IUT(Information Unit Time)计算为2.1ms。

表7

名称	形态	说明
			数据帧允许间隔时间	constant ucharFrameTimeOut	接收数据包时UART数据帧的最大允许间隔时间的值为2IUT。
最大允许间隔时间	constant ucharMaxFrame interval	接收数据包时UART数据帧的最大允许间隔时间的值为1IUT。
			最小数据包允许间隔时间	uintMinPktInterval	传送数据包时媒体上传送的数据包间的最小允许间隔时间值为5IUT以上。数据链路层80接收的数据包传达到应用层60后，完成处理所需时间应少于该值。
重启次数	constant ucharBackOffRetries	竞争失败或传送值产生冲突时MAC算法的最大反复次数的值为10
			最大传送允许时间	constant uintMACExecTime	MACA算法的允许实行时间(ms)值为1000ms.
占有确认时间	constant ucharBusyCheckTime	作为检测媒体状态(空闲或占用)的时间，其值为3IUT.

传送迟延时间

uintRandomDelayTime

媒体处于空闲状态时，用于传送的等待时间，根据SvcPriority值，在选定的竞争窗口(Wc)范围内，进行任意选定。

物理层90中使用的节点媒介变量如表10所示。

表10

名称	形态	说明
			通信速度	unit NP_bps	是UART的通信速度，其初始值为4800bps。

图5a为主控设备各层之间的原语primitiv传送示意图。

如图5a所示，用于应用软件50和应用层60之间的原语primitiv，使用UserReq、UserDLReq、UserULReq、ALCompleted、UserRes、UserEventRcv。

使用者请求(UserReq)原语primitiv是由从主控设备应用软件50传出的单一通信循环构成的服务请求原语primitiv，被利用在控制或监视等作业。该使用者请求(UserReq)原语primitiv包括表11a的构成要素。

表11a

名称	形态	说明
			应用服务码	ulongALSvcCode	是应用层(60)应用服务码，是产品码和命令码的组合。
请求信息	RequestMessage*ReqMsg	由命令码和输入因子构成的请求信息。
			请求信息长度	ucharReqMsgLength	RequestMessage的字节数据长度
目的地址	uintDstAddress	收信方设备地址
			网络层服务	ucharNLService	网络层(70)的传送服务种类0：Request-response-message，1：Request-message-only，

		2：Repeated-message，3：Event-message-only.
			超时时间	uint TimeOut	ALService为Request-response-message时，是主控设备传送请求数据包后等待应答数据包的时间(ms)，或在ALService为Repeated-message时，是连续的各信息之间的时间间隔(ms)。
服务优先次序	ucharSvcPriority	数据链路层(80)的传送优先次序。

应用层服务(ALService)中，请求应答信息(Request-response-message)是请求信息和应答信息的组合，是主控设备发送请求信息后，接收到该请求信息的从属设备必须发送应答信息的服务。单独请求信息(Request-message-only)是单独提供请求信息的服务，是接受到请求信息的从属设备不发送应答信息的服务。反复信息(Repeated-message)是提供连续的单独信息或单独项目信息的服务，是从属设备不发送应答信息的服务。单独项目信息(Event-message-only)是单独提供项目信息的服务，是从属设备不发送应答信息的服务。

使用者下载请求(UserDLReq)原语primitiv是发自主控设备应用软件50的下载服务请求原语primitiv，包括表11b展示的构成要素。

表11b

名称	形态	说明
			应用服务码	ulongALSvcCode	是应用层(60)应用服务码，是产品码和命令码的组合。
下载文件	FILE*DownloadFile	该文件具有需要下载的数据
			应用阶层服务	ucharALService＝0	是传送服务类型，被固定为Request-response-message(0)。

目的地址	uintDstAddress	收信方设备地址
			超时时间	uint TimeOut	主控设备发送请求数据包后，等待应答数据包的时间(ms)。
服务优先次序	ucharSvcPriority	是数据链路层(80)的传送优先次序，被固定为‘1’。

使用者上载请求(UserULReq)原语primitiv是发自主控设备应用软件50的下载服务请求原语primitiv，包括表11c展示的构成要素。

表11c

名称	形态	说明
			应用服务码	ulongALSvcCode	是应用层(60)应用服务码，是产品码和命令码的组合。
上载文件	FILE*UploadFile	用于储存将要上载的数据的文件名。
			应用阶层服务	ucharALService＝0	是传送服务类型，被固定为Request-response-message(0)。
目的地址	uintDstAddress	收信方设备地址
			超时时间	uint TimeOut	主控设备发送请求数据包后，等待应答数据包的时间(ms)。
服务优先次序	ucharSvcPriority	是数据链路层(80)的传送优先次序，被固定为‘1’。

使用者应答(UserRes)原语primitiv是把主控设备的服务执行结果传向应用软件50的原语primitiv，包括表11d展示的构成要素。

表11d

名称	形态	说明
			应用服务码	ulongALSvcCode	是应用层(60)应用服务码，是产品码和命令码的组合。
应答信息	ResponseMess	由命令码和回应(return)因

	age *ResMsg	子构成的应答信息。
			应答信息长度	ucharResMsgLength	ResponseMessage的字节数据长度
出处地址	uintSrcAddress	送信方设备地址

使用者项目收信(UserEventRcv)原语primitiv是传向主控设备应用软件50的项目服务原语primitiv，包括表11e展示的构成要素。

表11e

名称	形态	说明
			应用层服务码	ALSvcCode	是应用层(60)的应用服务码，由产品码、命令码、以及项目码组合形成。
项目信息	EventMesage*EventMsg	从从属设备接收的项目信息。
			项目信息长度	ucharEventMsgLength	ResponseMessage字节数据长度
出处地址	uint SrcAddress	送信方设备地址

应用层结束(ALCompleted)原语primitiv是，把主控设备应用层60的执行结果传向应用软件50的原语primitiv，包括表11f展示的构成要素。

表11f

名称	形态	说明
			应用服务码	ulongALSvcCode	是应用层(60)应用服务码，是产品码和命令码的组合。
服务结果	ucharALResult	如果成功结束使用者请求的服务，则是SERVICE_OK(1)，如果不是，则是SERVICE_FAILED(0)。
			失败原因码	ucharALFailCode	ALResult为SERVICE_FAILED时，对失败原因进行分类的值。

如图5a所示，用于应用阶层60和网络层70之间的原语primitiv，包括ReqMsgSend、NLCompleted以及MsgRev。

请求信息送信(ReqMsgSend)原语primitiv是，用于把信息从主控设备应用层60传向网络层70的原语primitiv，包括表12a所示的构成要素。

表12a

名称	形态	说明
			通信循环	Ulong	主控设备中通讯循环的辨认编号
请求信息	Uchar	包括主控设备应用层60中生成的
			请求信息长	Uchar	APDU的字节数据长度。
目的地址	uint	收信方设备地址
			出处地址	uint	送信方设备地址
网络层服务	UcharNLService	主控设备的通信循环类型0：Acknowledged，1：Non-acknowledged，2：Repeated-notification.
			应答超时时间	UcharresponseTime Out	NLService被选成Acknowledged时，主控设备发送请求数据包后，等待应答数据包的时间(ms)。
反复通知数据包之间的传送间隔	UintRepNotiInt	NLService被选成Repeated-notification时，连续的通知数据包之间的时间间隔(ms)。
			服务	Uchar	请求信息的传送优先次序。

这里，通信循环识别方(CycleID)是由上述应用服务编码(ALSvcCode)和收信设备节点地址(node Address)组合形成。

信息收信(MsgRcv)原语primitiv是用于把数据包从主控设备网络层70传向应用层60的原语primitiv，包括表12b的构成要素。

表12b

名称	形态	说明
			通信循环识别方	UlongCycle ID	主控设备中通讯循环的辨认编号
项目应答信息	Uchar*ResEventAPDU	将要传向应用层60的APDU。
			项目应答信息长度	UcharAPDULength	APDU的字节数据长度。
目的地址	uintDstAddress	收信方设备编号
			出处地址	uintSrcAddress	送信方设备编号

上述通信循环识别方(CycleId)的构成，将在下面进行说明。

网络层结束(NLCompleted)原语primitiv是用于从网络层70向应用层通知数据包处理状态的原语primitiv，包括表12c的构成要素。

表12c

名称	形态	说明
			通信循环识别方	Ulong CycleID	主控设备中通讯循环的辨认编号
传送结果	UcharNLResult	如果成功结束通信循环，则CYCLE_OK(1)；如果不是，则CYCLE_FAILED(0)。
			失败原因码	UcharNLFailCode	NLResult为CYCLE_FAILED时，对失败原因进行分类的值。
再传送次数	UcharNLSuccessCode	NLResult为CYCLE_OK时的再传送次数。

如图所示，用于网络层70和数据链路层80之间的原语primitiv，包括PktSend、PktRcv、以及DLLCompleted。

数据包送信(PktSend)原语primitiv是用于把数据包从网络层70传向数据链路层80的原语primitiv，包括表13a的构成要素。

表13a

名称	形态	说明
			数据包	Uchar*NPDU/HCNPDU	网络层(70)的数据包
数据包长度	Uchar NPDULength	NPDU/HCNPDU的字节数据长度
			服务优先次序	Uchar SvcPriority	传送优先次序

数据包收信(PktRcv)原语primitiv是用于把数据包从数据链路层80传向网络层70的原语primitiv，包括表13b的构成要素。

表13b

名称	形态	说明
			数据包	Uchar *PDU	网络层(70)的数据包
数据包长度	UcharPDULength	PDU的字节数据长度

数据链路层结束(DLLCompleted)原语primitiv是用于通知从数据链路层80向网络层70传送的数据包传送结果的原语primitiv，包括表13c的构成要素。

表13c

名称	形态	说明
			数据包传送结果	UcharDLLResult	数据包传送结果：如果成功结束数据包的传送，则SEND_OK(1)；如果不是则SEND_FAILED(0)。
传送失败原因	UcharDLLFailCode	DLLResult为SEND_FAILED(0)时，对失败原因进行分类的值。

如图所示，用于数据链路层80和物理层90之间的原语primitiv包括FrameSend、FrameRcv、RptLineStatus。

数据帧送信(FrameSend)原语primitiv是用于从数据链路层80向物理层90传送1字节数据的原语primitiv，包括表14a展示的构成要素。

表14a

名称	形态	说明
			字节	UART_byte	1字节数据

数据帧收信(FrameRcv)原语primitiv是用于从物理层90向数据链路层80传送1字节数据的原语primitiv，包括表14a展示的构成要素。

线路状态传达(RptLineStatus)原语primitiv是表示传向数据链路层80的线路状态的原语primitiv，包括表14b展示的构成要素。

名称	形态	说明
			线路状态	ucharLineStatus	如果线路是存在着UART数据帧的占用(Busy)状态，则传送LINE_BUSY，如果不是，则传送LINE_IDLE。

图5b为从属设备的各层间原语primitiv的传输作业框图。

如图5b所示，用于应用软件50a与应用层60a间的原语primitiv，包括UserReqRcv、UserResSend及UserEventSend。

使用者请求收信(UserReqRcv)原语primitiv是用于把由主控设备接收的请求信息(包括下载及运行)传向从属设备的应用软件50a的原语primitiv。包括表15a所示的构成要素。

表15a

名称	形态	说明
			应用服务码	ulongALSvcCode	是应用层60a的服务码，是产品码和命令码的组合
请求数据	uchar*ReqData	包含在由主控设备传出的请求信息的数据
			请求数据的长度	ucharReqDataLength	ReqData长(字节)
出处地址	uintSrcAddress	送信方设备的地址

使用者应答送信(UserResSend)原语primitiv是为了回应主控设备的请求信息，把应答信息传向从属设备的应用层时所用的原语primitiv。包括下表15b所示的构成要素。

表15b

名称	形态	说明
			应用服务码	ulongALSvcCode	是应用层60a的服务码，是产品码和命令码的组合
应答数据	uchar*ResData	要包含到传向主控设备的应答信息的数据
			应答数据长度	ucharResDataLength	ResData字节长度

使用者项目送信(UserEventSend)原语primitiv是用于把欲向主控设备传输的从属设备项目信息状态变量值，传输到应用层60a的原语primitiv。包括下表15c所示的构成要素。

表15c

名称	形态	说明
			应用服务码	uchar ALSvcCode	是应用层60a的服务码，是产品码和命令码的组合
应用层服务	uchar ALService	传输服务类型2：Repeated-message，3.Event-message-only
			项目码	uint EventCode	项目码
状态变量值	uchar*StateValue	项目信息的状态变量值

如图5b所示，应用层60a和网络层70a间的原语primitiv包括ReqMsgRcv、ResMsgSend、EventMsgSend及NLCompleted。

请求信息收信(ReqMsgRcv)原语primitiv是用于从网络层70a把接收的请求信息传向应用层的原语primitiv。包括下表16a所示的构成要素。

表16a

名称	形态	说明
			请求信息	uchar	要传向应用层60a的APDU

	*ReqAPDU
			请求信息长度	ucharAPDULength	APDU的字节长度
目的地地址	uintDstAddress	送信方设备的地址
			出处地址	uintSrcAddress	送信方设备的地址
网络层服务	ucharNLService	从属设备的通信循环类型0：Acknowledged，1：Non-acknowledged
			重复数据包检测结果	ucharDuplicateCheck	是重复数据包检测结果，如正常则NORMAL_PKT(1)，检测为重复数据包则DUPLICATED_PKT(0).

应答信息送信(ResMsgSend)原语primitiv是用于在应用层60a，把应答信息传向网络层70a的原语primitiv。包括下表16b所示的构成要素。

表16b

名称	形态	说明
			通信循环识别子	ulong CycleID	从属设备的通信循环识别编号
应答信息	uchar *ResAPDU	包括在从属设备的应用层60a生成的应答信息的APUD
			应答信息长度	uchar APDULength	APUD的字节长度

项目信息送信(EventMsgSend)原语primitiv是用于应用层60a把项目信息传向网络层70a的原语primitiv。包括下表16c所示的构成要素。

表16c

名称	形态	说明
			通信循环识别子	ulongCycleID	从属设备的通信循环的识别编号
项目信息	uchar	包括在从属设备应用层60a生成的

	*EventAPDU	项目信息的APDU
			项目信息长度	ucharAPDULength	APDU的字节数据长度
目的地地址	uintDstAddres	收信方设备的地址
			出处地址	uintSrcAddress	送信方设备的地址
网络层服务	ucharNLService	在网络层70a中的传输服务1：Non-acknowledged，2：Repeated-notification
			反复通知信息的长度	ucharRepNotiInt	NLService选择为Repeated-notification时的连续通知信息间的时间间隔(ms)
服务优先位	ucharSvcPriority	项目信息的传输优先位

网络层结束(NLCompleted)原语primitiv是在网络层70a，用于向应用层60a通知数据包处理状态的原语primitiv。包括下表16d所示的构成要素。

表16d

名称	形态	说明
			通信循环识别子	ulongCycleID	从属设备的通信循环识别编号
传送结果	ucharNLResult	如通信循环成功完成，则CYCLE_OK(1)，反之，则CYCLE_FAILED(0)。
			传输失败原因	ucharNLFailCode	NLResult是CYCLE_FAILED时，对识别原因进行分类
再传输次数	ucharNLSuccessCode	NLResult时CYCLE_OK时时的再传输次数

从属设备的网络层70a与数据链路层80a及数据链路层80a与物理层90a间的各原语primitiv的使用情况，与图5a中主控设备的各原语primitiv的使用情况相同。

上述各媒介变量和构成要素的设定情况如下。对应于数据链路层80传送数据帧单位的最大允许时间(MACExecTime)，被设定为1秒(1000ms)以下。网络层70从向数据链路层80传送NPDU后开始，接收到数据链路层结束(DLLCompleted)原语primitiv为止的时间为传送超时时间(SendTimeOut)，上述传送超时时间(SendTimeOut)设定为1秒以下。超时时间(TimeOut)是应用层服务(ALService)为Request-response-message时的主控设备传送请求数据包后等待应答的时间，或者是应用层服务(ALService)为Repeated-message时的各连续信息之间的时间间隔(ms)，上述超时时间(TimeOut)被使用者设定。服务超时时间(SvcTimeOut)是从应用层60接收来自使用者的服务执行请求后的一定等待时间，上述服务超时时间(SvcTimeOut)被设定为30秒以下。

为了让整个家庭网络系统1以及其构成要素——网络管理器20-23、LnCP路由器30、31LnCP适配器35、36以及电器设备40-49内的顺利的数据量调节，以及稳定性高的数据传送，上述各媒介变量和构成要素中的最大传送允许时间(MACExecTime)、传送超时时间(SendTimeOut)、超时时间(TimeOut)、以及服务超时时间(SvcTimeOut)，按如下公式被设定成相互不同的值。

公式1

MACExecTime PREC SendTimeOut PREC TimeOut PREC SvcTimeOut

如公式1所示，最大传送允许时间(MACExecTime)小于传送超时时间(SendTimeOut)，这是因为最大传送允许时间(MACExecTime)只用于传送数据帧，而传送超时时间(SendTimeOut)则是把NPDU传送到数据链路层后，接收对应于传送结果的数据链路层结束(DLLCompleted)原语primitiv为止的时间。因为，数据链路层80确认数据帧单位传送的传送结果(传送成功或传送失败)后，生成上述数据链路层结束(DLLCompleted)原语primitiv，再把它传送到网络层70中。因此，传送超时时间(SendTimeOut)要大于最大传送允许时间(SendTimeOut)。

上述超时时间(TimeOut)是用于应用层60反复传送的等待时间或者是请求信息和应答信息之间的时间间隔，而传送超时时间(SendTimeOut)是用于只确认一个NPDU传送结果的时间间隔，因此，超时时间(TimeOut)要大于传送超时时间(SendTimeOut)。

服务超时时间(SvcTimeOut)比如是，从请求信息生成开始到对包括应答信息收信等的使用者请求或命令进行执行的全部时间，而超时时间(TimeOut)只包括反复传送一个信息的时间间隔，或只包括应答信息的收信时间间隔。因此服务超时时间(SvcTimeOut)要大于超时时间(TimeOut)。

发明效果

综上所述，本发明具有如下发明成效。本发明的家庭网络系统可以适用泛用通信规范——控制通信协议，上述泛用通信规范提供控制并监视家庭网络系统内各电器设备的功能。

本发明的家庭网络系统可以作为泛用通信规范采用互动网络控制通信协议(Living network Control Protocol：LnCP)。

本发明的家庭网络系统，可以设定各媒介变量和构成要素的大小，可以容易地进行LnCP上的数据量调节以及得到稳定的信息传送。

Claims (7)

1、一种家庭网络系统，其特征在于，它由一定的网络系统、通过特定的通信协议与上述网络系统联接的一个以上电器设备、通过上述特定通信协议与上述网络联接，并用于控制和监视上述电器设备的网络管理器组成；

上述网络协议包括应用层、网络层、数据链路层、以及物理层，并设定数据链路层的数据帧单位传送的最大传送允许时间；设定传送超时时间，其是网络层70从向数据链路层80传送NPDU后开始，到接收数据链路层结束原语primitiv为止的时间；设置超时时间，其是应用层的在请求-应答信息时的传送请求数据包后等待应答的时间，或者是在反复通知时的各连续信息之间的时间间隔；设置服务超时时间帧，其是从应用层接收来自使用者的服务执行请求后的一定等待时间。

2、根据权利要求1所述的家庭网络系统，其特征在于上述最大传送允许时间小于传送超时时间，传送超时时间小于超时时间、超时时间小于服务超时时间。

3、根据权利要求1或2所述的家庭网络系统，其特征在于上述最大传送允许时间是1秒以下。

4、根据权利要求1或2所述的家庭网络系统，其特征在于上述传送传送超时时间是1秒以下。

5、根据权利要求1或2所述的家庭网络系统，其特征在于超时时间是由使用者设定的。

6、根据权利要求1或2所述的家庭网络系统，其特征在于服务超时时间是设定成30秒以下。

7、根据权利要求1或2所述的家庭网络系统，其特征在于上述通信协议是互动网络控制通信协议。

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