CN101013979A - 一种数字家庭体系 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字家庭体系，包括主控制器、与主控制器匹配的遥控终端和各类家用设备。主控制器支持公开标准通讯协议，具备指令代码存储和翻译功能，各家用设备具有唯一地址，其支持的通讯协议与主控制器支持的通讯协议有交集。直接或通过相应的适配器将各家用设备接入主控制器，并同时将对应的指令代码对照表加载至主控制器，通过遥控终端对主控制器发送控制各家用设备对应的操作指令实现对所需控制的家用设备或其相应的适配器进行相应操作。本发明体系实现了各种家用设备之间的互连通讯、统一控制和资源共享，且本发明体系的主控制器采用公开标准通讯协议，使得其和家用设备间不再存在相互锁定的约束。

Description

一种数字家庭体系

技术领域

本发明涉及数字网络组网技术，尤其是指一种数字家庭体系。

背景技术

目前家庭内部的各类家用设备如电脑、电视机、冰箱、热水器、空调、电灯等一般都是单独使用的，不同的设备配备单独的遥控器或开关进行控制，没有建立完整的网络，无法实现统一控制和充分的资源共享，操作不便。

现有的数字家庭体系，一般为主从结构或对等结构，但无论哪一种结构，均要求数字家庭内的所有设备遵循相同的专有协议，由于同时存在多个数字家庭体系阵营使用多种互不兼容的协议，迫使用户在购买家用电器设备时只能选边站，严重制约了用户的选择范围，反过来也制约了数字家庭的发展。

发明专利02126052.4公开了一种数字家庭网络***，用于控制一个以上家用设备的互连互通和资源共享，关键在于包括网关，用于完成网络协议的解释与转换以及命令和数据的处理，一个或以上家用设备分别直接或通过适配装置与网关相连。采用该***可将各种家用设备全部连入同一网络，进行统一控制。该技术方案是一个典型的‘孤岛型’方案，所有想要接入该***的设备必须支持该***的专有协议，如果协议不公开，意味着接口部分只能由协议控制人提供；即使协议公开，由于开发的产品只能应用于该***，在***市场占有量达不到一定标准时，有多少厂家愿意开发配套产品是很成疑问的。作为一个消费者，为了得到数字家庭的体验，为了配套必须放弃太多的选择，最大的可能是不胜其烦而最终放弃，这也应该是数字家庭始终叫好不叫座的重要原因。

发明内容

本发明提供了一种可使得各种家用设备连入同一网络，得以通过网络相互通讯、统一控制、资源共享的数字家庭体系。

一种数字家庭体系，用于将各类家用设备连入同一网络实现互连通讯和资源共享，包括：

主控制器，支持公开标准通讯协议，设有管理监控及指令代码翻译软件、指令代码对照表存储区和网络接口，用于实现不同家用设备间的指令翻译，控制家用设备间或家用设备与外部网络之间建立通讯通路、实现数据传输：

与主控制器匹配的遥控终端，通过主控制器实现对各类家庭设备的遥控。

一个以上家用设备，各家用设备具有唯一地址，支持的通讯协议与主控制器支持的通讯协议有交集，可与主控制器建立有线或无线的物理通讯链路；

各家用设备直接或通过相应的适配器接入主控制器，并同时将对应的指令代码对照表输入至主控制器的指令代码对照表存储区，通过遥控终端对主控制器发送控制各家用设备对应的操作指令，主控制器接收识别该操作命令，调用家用设备对应的指令代码对照表，实现对需控制的家用设备或其相应的适配器进行操作。

体系内可以同时存在多个功能完全相同的主控制器以实现高可靠性。

体系内可以同时存在多个功能不完全相同的遥控终端以实现分布式操控。

可以由用户或通过网络对主控制器加载指令代码对照表，且主控制器支持同时加载多个指令代码对照表。

通过对主控制器加载遥控终端对应的指令代码对照表实现遥控终端与主控制器间的匹配。

所述的遥控终端具有软键盘功能。

所述的主控制器还可以集成以太网络接口、电话控制模块、家庭网关、调制解调器和网络交换机等以扩展主控制器功能。

本发明体系实现了各种家用设备之间的互连通讯、统一控制和资源共享，且本发明体系的主控制器采用公开标准通讯协议，使得其和家用设备间不再相互锁定，任何设备，只要支持的通讯协议与主控制器支持的通讯协议有交集，并且公开其对应的指令代码对照表，就可以通过应用时的配置与主控制器实现匹配和交互操作，而无需在其出厂前就预设配置。

附图说明

图1为本发明体系的结构示意框图；

图2为本发明主控制器的工作流程示意图；

图3为本发明体系的应用方式结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种数字家庭体系，用于将各类家用设备连入同一网络实现互连通讯和资源共享，该体系包括主控制器1、与主控制器1匹配的遥控终端2和各类家用设备。

主控制器1支持公开标准通讯协议，如802.11b、802.3、IPv6等，设有管理监控及指令代码翻译软件11、指令代码对照表存储区12、有线网络接口13和无线网络接口14，用于实现不同家用设备间的指令翻译，控制家用设备间或家用设备与外部网络之间建立通讯通路、实现数据传输。主控制器1还可集成有以太网接口、电话控制模块、家庭网关、调制解调器和网络交换机等，具有外网接入、安全网关及内部交换机的功能。

各家用设备具有唯一地址，支持的通讯协议与主控制器1支持的通讯协议有交集，如802.11b、802.3、IPv6等，可与主控制器1建立有线或无线的物理通讯链路。

遥控终端2与主控制器1的通讯方式可以是红外或WLAN等，同样的，通过对主控制器1加载遥控终端2对应的指令代码对照表实现遥控终端与主控制器1间的匹配，其与主控制器1的对应关系需用户手动设定，以消除临近干扰。

遥控终端2具有软键盘功能，即根据所选功能的不同，每个键的作用是完全不一样的。为方便用户，该遥控终端2一般具有能提供动态键盘功能和状态显示的显示装置。

构建本发明数字家庭体系时，将各家用设备直接或通过相应的适配器接入主控制器1，并同时由用户或通过网络将对应的指令代码对照表加载至主控制器1的指令代码对照表存储区12，同样的，通过对主控制器1加载遥控终端2对应的指令代码对照表实现遥控终端2与主控制器1间的匹配。

构建好该体系后，开启主控制器1上电工作，如图2所示，主控制器1首先进入自检，识别并登记接入的各无线联网设备和有线联网设备，自检完毕后监控是否有家用设备或遥控终端发送通讯请求，若有，接收请求命令并判断发送请求的设备类型，调用与请求设备对应的指令代码对照表提取相应的命令和数据，根据命令对象类型调用其相应的指令代码对照表，将命令转发至所需控制的设备，实现控制，并返回请求来源命令执行状态信息。

假设有一台电视机和一台打印机同时接入了主控制器1集成的交换机(若主控制器1没有集成，通过主控制器1以太网接口外接交换机同样可以实现)，电视机及打印机的指令代码对照表也已载入主控制器并设定对应。当通过遥控终端2选择电视机时，则遥控终端2成为了电视遥控器，可以正常遥控电视机；当需要遥控打印机时，选择打印机控制键即切换成为打印机遥控器；如果需要再次遥控电视机，只要再选择一次即可。

需要注意的是，遥控终端2只跟主控制器1通讯，所以遥控任何设备，均只需要对着主控制器1操作即可。如果是红外方式遥控，操作时需要对准主控制器1的红外接收窗口，如果是WLAN方式遥控，则主控制器1几乎可以放置在家庭内的任何地点。同时还可以设置多个遥控器方便在不同的地点进行操作，实现分布式操控。

此时若用户想把某一电视画面打印下来，如果这个动作由主控制器1来完成，则主控制器1需要定义(或采用标准的)打印协议，同时需要数据流传输标准。这个要求在前期会产生比较高的设备匹配要求，所以这个动作也可以由电视机直接与打印机交互来完成，这就是电视机厂家与打印机厂家谈交互标准的事情，这样可以避免初期主控制器匹配要求太高导致本身被冷落的悲剧。当然到了后期，特别是事实标准出现以后，通过主控制器加载驱动协议会对三方都有利。

下面以将一台传统电视机改造成符合上述要求的IPv6电视机为例对本发明进行进一步的说明。

传统的带遥控功能的电视机都是先由遥控解码芯片解析出用户所按的遥控器键值，然后传送相应的指令给执行机构，形成相应的动作。

改造时，首先需要一个适配器，其一端支持标准的IPv6协议，一端输出与遥控解码芯片一样的输出值，同时建立IPv6端输入值与输出值的指令代码对照表；此时，遥控解码芯片及其相关电路和配附机构均可截去。

将适配器IPv6端接主控制器的交换机端，同时将指令代码对照表载入主控制器并建立地址关联。

通过同样的方法，实现主控制器和遥控终端的匹配。

使用时，通过遥控终端选择控制该电视机，实际上就是选择使用控制该电视机的指令代码对照表，并发送该操作指令给主控制器，主控制器通过IPv6链路传送该指令到适配器，适配器输出动作值到电视机，即实现了控制。

从上面的描述可以看出，该体系不涉及到电视机厂家的核心利益，而且对现有技术及生产设备只需进行极少量的调整即可，且电视机厂家和控制器厂家是多对多的关系，一如目前计算机与打印机的关系，不存在互相锁定的问题，可以提供给用户最大的选择机会，有利于用户的接受与推广。

考虑到用户的使用困难，主控制器厂家应该从一开始就建立支持网站，建立连接协议，充分利用在线支持功能，让用户能够通过互联网简单地取得支持而不需要繁复的操作。前期宣传以替代遥控器、网关、防火墙、交换机的面目出现，取得切入点，然后逐步扩展功能，以求良性循环。

主控制器与机顶盒的不同点在于，机顶盒的应用范围专一，深度有余而广度不足，普及的初始成本太高，难以找到合适的切入点，而且有被集成进电视机的趋势。

遥控终端与万能遥控器的区别在于，遥控终端仅与主控制器通讯，与具体设备的通讯建立由主控制器负责。同时，主控制器把遥控终端作为它的一个特殊结点，将大大扩展遥控终端的功用，包括但不限于遥控基本功能(电视、空调、照明等)、游戏终端、电话终端、应急呼叫终端等。

图3所示为本体系结构一种实施方式的结构，如图所示，出入户的信息包括模拟电视信号、数字电视信号(实际上只可能存在其中之一，为说明方便起见，同时列出)、互联网宽带、电话等。如图可见，所有的传统电器设备均能通过相应的转换适配器继续使用，而网关、调制解调器、网络交换机等则均采用现有标准产品，因此，与本体系结构相关的设备仅限于转换适配器及集成转换适配器的家电设备等。

转换适配器的一端是标准的网络通讯协议，如802.11b、802.3等，直接接入网络交换机，另一端用于向家电设备发送控制指令，该控制指令来自遥控终端，并通过主控制器进行了指令翻译，可以确保家电设备‘认识’。转换适配器可以来自两个途径：集成的转换适配器只可能来自家用设备厂家，而外置的转换适配器则既可以由家用设备厂家配套提供，也可能由第三方配套。一个最可理解的配套方案就是用转换适配器重置传统家用设备的遥控信号接收装置。关键的一点是，转换适配器既不涉及家用设备厂家的核心优势或利益，也不涉及技术或专利门槛。事实上，它是一个单纯的通用的信号传递装置，可以避免家用设备与转换适配器相互锁定带来的一系列问题(可以想象一下传统家电遥控器损坏，却没有替代遥控器的尴尬处境)。

主控制器还可集成以太网络接口、电话控制模块以及前图的家庭网关、调制解调器和网络交换机等以构成完整的家庭控制中心。指令代码对照表格式由主控制器厂家定义并公开。由于主控制器的推广在很大程度上取决于配套转换适配器的种类，因此指令代码对照表格式的公开并吸引第三方配套不存在任何商业理由上的障碍。需要强调的是，公开指令代码对照表格式不是必须的，如果公开并且得到转换适配器厂家的支持，则可以简化指令代码对照表置入主控制器的操作；如果没有公开，则转换适配器厂家可以以说明书的格式提供指令代码对照表，由用户在主控制器上手工操作设置。同样，即使主控制器厂家公开了格式，转换适配器厂家也可以以自己的方式提供指令代码对照表，由用户自行在主控制器上设置。这个机理保证了主控制器和转换适配器(包括集成转换适配器功能的数字家电)互不锁定的目标。

遥控终端2可以看作是通过无线进行通讯的家用设备的一种，特殊的地方是，它和主控制器的初始匹配需要以公开标准的方式人工设置以消除临近干扰及保证安全。由于遥控终端2需要控制多种家用设备，而各设备的指令代码又千差万别，难以在固定按键的遥控终端上展现，因此遥控终端2一般具有显示装置，用以指示不同选择下不同的按键功能。同时，该显示装置的存在，也为扩展遥控器常规功能以外的功能带来丰富的想象。主控制器和遥控终端同样不存在相互锁定的约束。

下面是本发明体系的应用举例，我们描述一个逐步建立数字家庭体系的场景：

最初，我们拥有一台传统电视机。

为体验数字家庭，我们购入一台具有管理监控及指令代码翻译软件11、指令代码对照表存储区12和有线或无线网络通讯模块13、14的主控制器，其中有限网络通讯模块13支持IEEE802.3协议，无线网络通讯模块14支持IEEE802.11b/g协议。此时主控制器的指令代码对照表存储区是空的，即该主控制器当前不‘认识’任何设备。该主控制器随带一个支持IEEE802.11b/g协议的遥控器。

接着，建立无线通讯链路，将该遥控器的指令代码对照表置入主控制器，使主控制器和该遥控器完全匹配。

指令代码对照表是一个文本文件，假设‘F1’表示电视机，‘F2’表示空调，在‘F1’状态下‘1’表示开机，‘2’表示‘切换到AV’；在‘F2’状态下‘1’表示开机，‘2’表示关机等等。

为了将传统电视机连接到主控制器并接受遥控器通过主控制器进行控制，需要配置一个适配器，该适配器的一端支持802.3，通过网线连接到主控制器，另一端则模拟原有电视遥控器的输出。它的指令代码对照表同样是一个文本文件，假设收到主控制器‘A’信号，它就向电视机的遥控接收窗口输出‘开机’信号；收到主控制器‘B’信号，它就向电视机的遥控接收窗口输出‘切换到AV’信号等。我们将该指令代码对照表也置入主控制器，建立适配器与主控制器的匹配。

当我们用该遥控器对主控制器发出‘F1’命令后，主控制器对该遥控器后续的通讯将进入控制电视机模式，当收到来自该遥控器的‘2’指令时，向适配器发出‘B’指令，则适配器向电视机的遥控接收窗口发出‘切换到AV’信号，实现对电视机的控制。

然后，我们增加一个直接支持本数字家庭体系的空调，该空调通过802.11b协议与主控制器连接，并同时将其指令代码对照表载入主控制器，建立与主控制器的匹配，假设其指令代码对照表表明‘C’表示开机，‘D’表示关机，遥控器向主控制器发出‘F2’，使主控制器对该遥控器后续的通讯进入控制空调模式，当收到来自该遥控器‘2’指令时，则主控制器直接向空调发出‘D’指令，实现空调的关机。

为增加多点控制，我们再增加一个‘兼容’的遥控器，该遥控器除了基本的遥控功能外，还带有掌上游戏机的功能。它的指令代码对照表也与原遥控器的不一致，‘F1’和‘F2’都给了游戏机，‘F11’才表示空调，‘1’表示开机，‘9’表示关机。与主控制器建立匹配以后，可以正常使用‘F1’和‘F2’功能玩游戏，当要开启空调时，按下‘F11’，再按下‘1’就能实现开机的目的。

上面的场景中，适配器和数字空调需要遵循的协议都是通用标准协议，需要提供的指令代码对照表则是文本说明书格式即可，没有其它任何限制。

从上面的场景描述可以看出，体系中的各组成部分之间均不存在锁定关系，可以由专业厂家各自开发，各自升级或提供附加功能。同时也没有限制消费者的自由选择权，完全能够实现采购后再自行逐步设置匹配。

从成本角度考虑，新推出的数字家电都将集成而不需要适配器。但是现存数量庞大的传统家电，则给独立厂家提供了配套生产转换适配器的机会，就如提供现在市面上的万能遥控器一样。

Claims (7)

1.一种数字家庭体系，用于将各类家用设备连入同一网络实现互连通讯和资源共享，其特征在于包括：

主控制器(1)，支持公开标准通讯协议，设有管理监控及指令代码翻译软件(11)、指令代码对照表存储区(12)和网络接口，用于实现不同家用设备间的指令翻译，控制家用设备间或家用设备与外部网络之间建立通讯通路、实现数据传输；

与主控制器匹配的遥控终端(2)，通过主控制器(1)实现对各类家庭设备的遥控；

一个以上家用设备，各家用设备具有唯一地址，支持的通讯协议与主控制器(1)支持的通讯协议有交集，可与主控制器(1)建立有线或无线的物理通讯链路；

各家用设备直接或通过相应的适配器接入主控制器(1)，并同时将对应的指令代码对照表输入至主控制器(1)的指令代码对照表存储区(12)，通过遥控终端(2)对主控制器(1)发送控制各家用设备对应的操作指令，主控制器(1)接收识别该操作命令，调用家用设备对应的指令代码对照表，实现对所需控制的家用设备或其相应的适配器进行操作。

2.如权利要求1所述的数字家庭体系，其特征在于：体系内可以同时存在多个功能完全相同的主控制器以实现高可靠性。

3.如权利要求1所述的数字家庭体系，其特征在于：体系内可以同时存在多个功能不完全相同的遥控终端以实现分布式操控。

4.如权利要求1所述的数字家庭体系，其特征在于：可以由用户或通过网络对主控制器加载指令代码对照表，且主控制器支持同时加载多个指令代码对照表。

5.如权利要求1所述的数字家庭体系，其特征在于：通过对主控制器加载遥控终端对应的指令代码对照表实现遥控终端与主控制器间的匹配。

6.如权利要求1所述的数字家庭体系，其特征在于：所述的遥控终端具有软键盘功能。

7.如权利要求1所述的数字家庭体系，其特征在于：所述的主控制器还可以集成以太网络接口、电话控制模块、家庭网关、调制解调器和网络交换机等以扩展主控制器功能。

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