CN209072516U - 分布式智能家居网关系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种分布式智能家居网关系统，系统包括主网关设备和副网关设备；其中，所述主网关设备能够分别与外部网络和所述副网关设备通信连接，以实现所述系统与所述外部网络和所述副网关设备之间的信息交互；所述副网关设备能够与智能家居设备通信连接，以实现所述副网关设备与所述智能家居设备之间的信息交互。本实用新型实施例提供的分布式智能家居网关系统中，通过主网关设备接入外部网络，并通过副网关设备为智能家居设备提供网络服务，副网关设备能够起到增大通信距离、扩展覆盖范围的作用，从而满足各种应用场景中网络覆盖面和网络数据传输的稳定性及速率的需求。

Description

分布式智能家居网关系统

技术领域

本实用新型涉及智能家居技术领域，尤其涉及一种分布式智能家居网关系统。

背景技术

现有的智能网关设备是一个独立的设备，在家庭组网中采用光纤方式接入广域网，并向家庭内部提供有线上网业务、无线上网业务、语音业务和视频业务。智能网关设备在家庭组网中主要放置于住宅中的固定位置，而这些位置并非户型中理想的信号发射区域。并且随着户型的不同、房间及转角的增多，极易出现WiFi信号强度急剧下降的问题，缩短通信距离，减小网络覆盖范围，严重影响用户的上网体验。

实用新型内容

鉴于背景技术中存在的问题，本实用新型实施例提供了一种分布式智能家居网关系统，以增大通信距离、扩展覆盖范围。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种分布式智能家居网关系统，系统包括主网关设备和副网关设备；其中，主网关设备能够分别与外部网络和副网关设备通信连接，以实现系统与外部网络和副网关设备之间的信息交互；副网关设备能够与智能家居设备通信连接，以实现副网关设备与智能家居设备之间的信息交互。

根据本实用新型的一个方面，主网关设备与副网关设备之间为电力线通信连接、以太网通信连接及无线通信连接中的一种或多种。

根据本实用新型的一个方面，主网关设备和副网关设备各自包括以太网接口，以通过以太网线缆实现主网关设备和副网关设备之间的以太网通信连接。

根据本实用新型的一个方面，主网关设备和副网关设备各自包括电力线通信装置，以通过电力线缆实现主网关设备和副网关设备之间的电力线通信连接。

根据本实用新型的一个方面，主网关设备和副网关设备各自包括WiFi装置，以通过WiFi传输协议实现主网关设备和副网关设备之间的无线通信连接。

根据本实用新型的一个方面，副网关设备的数量为多个；其中，每个副网关设备用于连接归属于同一扩展类型的智能家居设备，或者，每个副网关设备用于连接归属于同一区域的智能家居设备。

根据本实用新型的一个方面，多个副网关设备中的两个或两个以上之间能够通信连接，以实现两个或两个以上的副网关设备之间的信息交互。

根据本实用新型的一个方面，主网关设备包括：第一网关控制器，用于对主网关设备中的各部件进行总体控制、并通过应用协议管理和控制副网关设备；第一数据处理器，连接于第一网关控制器，用于主网关设备中的数据处理。

根据本实用新型的一个方面，主网关设备还包括：语音接口，连接于第一网关控制器，用于语音业务数据的收发；语音处理器，连接于第一网关控制器及第一数据处理器，用于将语音业务数据转换为网络业务数据。

根据本实用新型的一个方面，副网关设备包括：第二网关控制器，用于对副网关设备中的各部件进行总体控制；第二数据处理器，连接于第二网关控制器，用于副网关设备中的数据处理；扩展模组，连接于第二网关控制器及第二数据处理器，用于与智能家居设备进行通信连接。

根据本实用新型的一个方面，副网关设备还包括入网按键，连接于第二网关控制器，用于开启或关闭副网关设备。

根据本实用新型的一个方面，主网关设备和副网关设备各自包括电源模组，用于对设备中的各部分进行供电，电源模组通过电源适配器或内置电源插头连接至电源。

根据本实用新型的一个方面，智能家居设备还能够直接与主网关设备通信连接，以实现智能家居设备与主网关设备之间的直接信息交互。

本实用新型实施例提供的分布式智能家居网关系统中，主网关设备能够接入外部网络，并通过副网关设备为智能家居设备提供网络服务，副网关设备能够起到增大通信距离、扩展覆盖范围的作用，从而满足各种应用场景中网络覆盖面和网络数据传输的稳定性及速率的需求。

本实用新型实施例提供的分布式智能家居网关系统，副网关设备还可以通过应用协议对智能家居设备进行专业化及智能化的管理，特别是对多个智能家居设备进行专业化、智能化及统一化的管理，满足人们对家居智能化、体验多样化的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型一个实施例提供的一种分布式智能家居网关系统的结构示意图。

图2示出了本实用新型另一个实施例提供的一种分布式智能家居网关系统的结构示意图。

图3示出了本实用新型又一个实施例提供的一种分布式智能家居网关系统的结构示意图。

图4示出了本实用新型再一个实施例提供的一种分布式智能家居网关系统的结构示意图。

图5示出了本实用新型一个实施例提供的主网关设备的结构示意图。

图6示出了本实用新型另一个实施例提供的主网关设备结构示意图。

图7示出了本实用新型又一个实施例提供的主网关设备的结构示意图。

图8示出了本实用新型一个实施例提供的副网关设备的结构示意图。

图9示出了本实用新型另一个实施例提供的副网关设备结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本实用新型，并不被配置为限定本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，在本文中，“多个”的意思为两个以上，“以上”、“以下”为包括本数。

图1至图4分别示意性地显示了本实用新型实施例提供的一种分布式智能家居网关系统。请参照图1至图4，本实用新型一个实施例提供的一种分布式智能家居网关系统包括主网关设备100和副网关设备200。

其中，主网关设备100能够与外部网络400通信连接，以实现系统与外部网络400之间的信息交互；副网关设备200能够分别与主网关设备100及一个或多个智能家居设备300通信连接，以实现副网关设备200与主网关设备100及一个以上的智能家居设备300之间的信息交互。

智能家居设备300例如是手机、电脑、摄像机、电视机、电话机、洗衣机、空调、冰箱、门禁装置、探头、传感器、探测器、电灯、电动窗帘、电动窗户、消防喷淋装置、报警装置等智能产品。

本实用新型实施例提供的分布式智能家居网关系统中，主网关设备100是系统的接入中心、网络业务中心，能够与外部网络400通信连接，例如通过PON(Passive OpticalNetwork，无源光纤网络)上行连接至运营商，下行能够连接副网关设备200，为副网关设备200提供上行通路，进行网络数据收发；同时下行还可以为智能家居设备300中的上网类设备、视频类设备、电话类设备直接提供上网、视频、电话业务及相应网络管理功能。

副网关设备200能够接收来自主网关设备100的网络数据，并转发至智能家居设备300，以及接收来自智能家居设备300的网络数据，并经主网关设备100发送出去。副网关设备200能够起到增大通信距离、扩展覆盖范围的作用，从而满足各种应用场景中网络覆盖面和网络数据传输的稳定性及速率的需求。

本实用新型实施例提供的分布式智能家居网关系统中，主网关设备100还可以是系统的互联中心、数据中心、管理中心和分布式控制中心，通过应用协议管理和控制副网关设备200，包括分布式组网、设备管理、数据汇聚与交换、状态监测等。副网关设备200上行接受主网关设备100的管理和控制，下行为智能家居设备300提供网络服务，还可以通过应用协议智能化管理和控制智能家居设备300。

本实用新型实施例提供的分布式智能家居网关系统中，副网关设备200的数量可以为一个或多个。

在一个家庭中，智能家居设备300的数量及种类较多，在一些实施例中，为了更好地为这些智能家居设备300提供网络服务以及管理和控制这些智能家居设备300，副网关设备200的数量为多个，每个副网关设备200能够与一个以上的智能家居设备300通信连接。

作为一些示例，每个副网关设备200用于与归属于同一扩展类型的智能家居设备300通信连接。根据扩展类型对智能家居设备300进行智能化管理，能够使副网关设备200更加方便且高效地对相应的智能家居设备300进行网络服务以及管理和控制。

例如，可以将家庭中的多个智能家居设备300按照扩展模组250的类型(在下文详细描述)划分为以下几种不同的扩展类型。用户还可以根据自身的喜好和实际需求进行扩展类型的划分，以使体验多样化。

作为另一些示例，为了较好地管理和控制这些智能家居设备300，每个副网关设备200用于与归属于同一区域的智能家居设备300通信连接。例如，根据住宅的实际情况及用户的实际需求，可以将住宅划分为不同的区域，例如按不同的房间划分为不同的区域，每个区域对应一个副网关设备200，用于与该区域中的智能家居设备300进行通信连接，以为该区域中的智能家居设备300提供网络服务以及管理该区域中的智能家居设备300。

可以理解的是，多个副网关设备200的数量可以根据实际情况进行选择，例如可以为两个、三个、四个、五个、以及更多个。

在一些实施例中，副网关设备200的数量为多个时，两个以上的副网关设备200之间也能够通信连接，以实现两个以上的副网关设备200之间的信息交互。可以提高副网关设备200之间及相应的智能家居设备300之间的通信效率。

在一些实施例中，智能家居设备300还能够直接与主网关设备100通信连接，以实现智能家居设备300与主网关设备100之间的直接信息交互。例如，主网关设备100通过以太网线缆连接电视机的机顶盒，可以直接为电视机提供视频业务数据；主网关设备100通过以太网线缆与电脑连接，直接为电脑提供网络业务数据；主网关设备100通过电话线连接至电话机，以直接为电话机提供语音业务数据。

采用本实用新型实施例提供的分布式智能家居网关系统，不仅改善了原有智能网关的数据网络业务能力，还能够对一个或多个智能家居设备300进行专业化及智能化的管理，特别是对多个智能家居设备300进行专业化、智能化及统一化的管理，提供了多样化的应用方式，可以很好的丰富互联及物联应用体验，满足人们对家居智能化、体验多样化的需求。

采用包括主网关设备100和副网关设备200的分布式智能家居网关系统，主网关设备100可以安置于住宅的固定位置，例如家庭的网线/光纤入口通常位于住宅的门厅或客厅的墙体上的特定位置，可以在此处嵌壁式安装多媒体信息箱，将主网关设备100设置于多媒体信息箱中。副网关设备200可以根据实际情况进行位置部署，在不同房间或同一房间的不同位置进行灵活地位置部署。

本实用新型实施例提供的分布式智能家居网关系统中，主网关设备100与副网关设备200之间可以采用电力线通信连接、以太网通信连接及无线通信连接中的一种或多种进行信息交互，用户可以根据实际情况灵活选择。

请一并参照图5至图9，主网关设备100和副网关设备200可以各自设置有以太网接口160、230，以通过以太网线缆实现主网关设备100和副网关设备200之间的以太网通信连接。

以太网接口160、230各自可以包括多个LAN(Local Area Network，局域网)接口，以满足多个接线需求。

主网关设备100和副网关设备200可以各自设置有WiFi装置101、240，以通过WiFi传输协议实现主网关设备100和副网关设备200之间的无线通信连接。

主网关设备100和副网关设备200可以各自设置有电力线通信装置170、260，以通过电力线缆实现主网关设备100和副网关设备200之间的电力线通信连接。

电力线通信装置170、260进行物理层和数据链路层处理，能够将网络业务数据调制生成能够在电力线缆上传输的电力线载波信号，并将该电力线载波信号通过电力线缆发送出去；同时，能够从电力线缆上接收电力线载波信号，并从电力线载波信号中解调出网络业务数据进行传输；实现了网络业务数据与电力线载波信号的相互转换，从而实现电力线通信连接。

具备电力线通路的分布式智能家居网关系统能够充分利用电力线在各个角落必达的天然灵活优势，充分利用住宅中的电力线缆布线。只要副网关设备200连接于电源插座通电，即可与主网关设备100通过电力线缆进行通信和数据传输，副网关设备200之间也可相互通信，可以根据需要灵活变更副网关设备200的位置，无需固定位置部署。在满足全方位无死角的网络覆盖的同时，提高了组网的灵活性。为增强安全性，电力线缆上可采用加密方式传输。

采用本实用新型实施例提供的分布式智能家居网关系统，无需增加线路布置，不需要对现有网络布局进行改动，也无需做任何明线或暗线改造，从而避免了凿壁穿孔、加装管线的操作，因此不会影响住宅布局美观，也避免了增加改造成本。本实用新型的系统采用有线通信方式时，能够避免复杂的布线，从而免去或减少繁杂的网络布线工作；采用无线通信方式时，也能够增大通信距离、扩展覆盖范围，而无需担心因户型不同、房间及转角较多而造成的无线信号覆盖弱的问题，部署及管理更加灵活、方便。

请继续参照图5至图7，主网关设备100包括第一网关控制器110和第一数据处理器120。第一网关控制器110用于对主网关设备100中的各部件进行总体控制、并通过应用协议管理和控制副网关设备200。第一数据处理器120连接于第一网关控制器110，用于对主网关设备100中收发的数据进行处理。

主网关设备100还可以包括存储有计算机程序指令的存储器，第一控制器110能够读取并执行存储器中存储的计算机程序指令，以实现对主网关设备100中的各部件进行总体控制、以及对副网关设备200的管理和控制。

主网关设备100还可以包括光接口150，通过光纤和PON协议与运营商网络连接。

主网关设备100还可以包括语音处理器140和语音接口130。语音接口140连接于第一网关控制器110，语音接口140可以包括多个FXS(Foreign Exchange Station，外部交换站)接口，为语音下行通路，用于接入电话类设备，进行语音业务数据的收发。语音处理器140连接于第一网关控制器110及第一数据处理器120，用于将从语音接口130或第一数据处理器120输入的语音业务数据封装成网络业务数据，并传输至第一数据处理器120进一步处理。

主网关设备100包括WiFi装置101、以太网接口160及电力线通信装置170中一种或多种，以进行网络数据的收发。

例如主网关设备100中包括WiFi装置101、以太网接口160和电力线通信装置170，第一数据处理器120能够接收光接口150输入的网络业务数据，进行处理后，对非语音业务数据，从WiFi装置101、以太网接口160或电力线通信装置170转发出去，对于语音业务数据，则输出到语音处理器140；还能够接收以太网接口160输入的网络业务数据，进行处理后，从WiFi装置101、以太网接口160、电力线通信装置170或光接口150转发出去；还能够接收电力线通信装置170输入的网络业务数据，进行处理后，从WiFi装置101、以太网接口160或光接口150转发出去；还能够接收WiFi装置101输入的网络业务数据，进行处理后，从WiFi装置101、以太网接口160、电力线通信装置170或光接口150转发出去。第一数据处理器120还能够接收语音处理器140输入的网络业务数据，进行处理后，从光接口150转发出去。

主网关设备100进一步包括电源模组180，以为主网关设备100中的各部件进行供电。电源模组180可以包括移动电源，例如电池，自身即可进行供电，满足灵活移动的需求。电源模组180还可以通过电源适配器190或内置电源插头连接至电源，更好地满足长时间通电需求。

请继续参照图8和图9，副网关设备200包括第二网关控制器210和第二数据处理器220，第二网关控制器210用于对副网关设备200中的各部件进行总体控制；第二数据处理器220连接于第二网关控制器210，用于对副网关设备200中收发的数据进行处理。

副网关设备200还可以包括存储有计算机程序指令的存储器，第二控制器210能够读取并执行存储器中存储的计算机程序指令，以实现对副网关设备200中的各部件进行总体控制。

副网关设备200包括WiFi装置240、以太网接口230及电力线通信装置260中的一种或多种，以进行网络数据的收发。

副网关设备200还包括一个或多个上述的扩展模组250，扩展模组250连接于第二网关控制器210及第二数据处理器220，用于对智能家居设备300的管理和服务。

副网关设备200下行可以灵活集成一个或多个扩展模组250，以通过该一个或多个扩展模组250与对应的智能家居设备300之间进行通信连接。

扩展模组250的数量为多个时，多个扩展模组250可以是同种类型，也可以是不同种类型，以满足不同的应用需求。作为示例，副网关设备200中扩展模组250的类型可以包括：

覆盖类，例如无线覆盖类、有线覆盖类、语音覆盖类等。无线覆盖类的扩展模组250可以是WiFi模组，提供下行WiFi通路，支持802.11n(2.4GHz)和802.11ac(5GHz)协议的WiFi无线应用，能够与自身配置有WiFi模块的智能家居设备300(如手机等)进行通信连接。有线覆盖类的扩展模组250可以是以太网模组，能够与自身配置有以太网模块的智能家居设备300(如电脑等)进行通信连接。语音覆盖类的扩展模组250可以是语音模组，能够与自身配置有语音模块的智能家居设备300(如电话机等)进行通信连接。

业务类，例如视频业务类、音频业务类、娱乐业务类等。视频业务类的扩展模组250可以是视频模组，能够与自身配置有视频模块的智能家居设备300(如电视机等)进行通信连接。音频业务类的扩展模组250可以是音频模组，能够与自身配置有音频模块的智能家居设备300(如音响等)进行通信连接。娱乐业务类的扩展模组250可以是蓝牙模组，能够与自身配置有蓝牙模块的智能家居设备300(如蓝牙耳机等)进行通信连接。

数据收集类，例如红外模组、Zigbee模组、ZWave模组等。红外模组可以与红外线探头通信连接，以采集室内入侵者的数据。Zigbee模组可以与煤气探测传感器、温度湿度传感器及其他传感器中的一个或几个通信连接，以采集室内煤气浓度数据、温度和湿度数据等。ZWave模组可以与火警烟雾探测器及其他探测器中的一个或几个通信连接，以采集室内着火和烟雾状态数据等。

无线接入类，例如3G/4G/5G无线接入模组、NB-IOT模组等。3G/4G/5G无线接入模组能够用于接入运营商的3G/4G/5G网络。NB-IOT模组能够用于接入运营商的NB-IOT网络。采用无线接入类的扩展模组250，可以实现无线数据收发，提供多样化的网络服务。

存储类，例如USB模组、SDIO模组等。USB模组能够与移动存储设备(如USB等)连接。SDIO模组能够连接SD卡。采用存储类的扩展模组250，可以进行数据的记录与存储。

副网关设备200可以随时离线和上线，主网关设备100能够感知副网关设备200的上线和离线。主网关设备100和副网关设备200可以各自具备身份识别标识，用于在管理、控制和数据传输中互相识别，增强安全性。

副网关设备200还可以包括入网按键280，入网按键280连接于第二网关控制器210，用于开启或关闭副网关设备200。在通电后，按下入网按键280开启副网关设备200，以接受主网关设备100的管理和控制，并对智能家居设备300进行管理和服务。

副网关设备200包括电源模组270，以为副网关设备200中的各部件进行供电。电源模组270可以包括移动电源，例如电池，自身即可进行供电，满足灵活移动的需求。电源模组270还可以通过电源适配器290或内置电源插头连接至电源，满足长时间通电需求。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述系统实施例中的对应连接结构，在此不再赘述。应理解，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种分布式智能家居网关系统，其特征在于，包括主网关设备和副网关设备；其中，

所述主网关设备能够分别与外部网络和所述副网关设备通信连接，以实现所述系统与所述外部网络和所述副网关设备之间的信息交互；

所述副网关设备能够与智能家居设备通信连接，以实现所述副网关设备与所述智能家居设备之间的信息交互。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主网关设备与所述副网关设备之间为电力线通信连接、以太网通信连接及无线通信连接中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述主网关设备和所述副网关设备各自包括以太网接口，以通过以太网线缆实现所述主网关设备和所述副网关设备之间的以太网通信连接。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述主网关设备和所述副网关设备各自包括电力线通信装置，以通过电力线缆实现所述主网关设备和所述副网关设备之间的电力线通信连接。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述主网关设备和所述副网关设备各自包括WiFi装置，以通过WiFi传输协议实现所述主网关设备和所述副网关设备之间的无线通信连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的系统，其特征在于，所述副网关设备的数量为多个；其中，

每个所述副网关设备用于连接归属于同一扩展类型的所述智能家居设备，或者，每个所述副网关设备用于连接归属于同一区域的所述智能家居设备。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，多个所述副网关设备中的两个或两个以上之间能够通信连接，以实现两个或两个以上的所述副网关设备之间的信息交互。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主网关设备包括：

第一网关控制器，用于对所述主网关设备中的各部件进行总体控制、并通过应用协议管理和控制所述副网关设备；

第一数据处理器，连接于所述第一网关控制器，用于所述主网关设备中的数据处理。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述主网关设备还包括：

语音接口，连接于所述第一网关控制器，用于语音业务数据的收发；

语音处理器，连接于所述第一网关控制器及所述第一数据处理器，用于将语音业务数据转换为网络业务数据。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述副网关设备包括：

第二网关控制器，用于对所述副网关设备中的各部件进行总体控制；

第二数据处理器，连接于所述第二网关控制器，用于所述副网关设备中的数据处理；

扩展模组，连接于所述第二网关控制器及所述第二数据处理器，用于与所述智能家居设备进行通信连接。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述副网关设备还包括入网按键，连接于所述第二网关控制器，用于开启或关闭所述副网关设备。

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主网关设备和所述副网关设备各自包括电源模组，用于对设备中的各部分进行供电，所述电源模组通过电源适配器或内置电源插头连接至电源。

13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能家居设备还能够直接与所述主网关设备通信连接，以实现所述智能家居设备与所述主网关设备之间的直接信息交互。