CN107294816A - 信息传输装置、通信网络及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种信息传输装置、一种通信网络及其方法。该信息传输装置包括：协议管理单元，用于管理所述信息传输装置使用的至少一个通信协议；设备控制单元，用于根据所述至少一个通信协议控制一个或多个智能设备，以形成相应通信子网；以及协调管理单元，用于实现所述相应通信子网之间的通信的路由控制。通过本发明中的技术方案，能够提高整体网络的实用性以及设备对外通讯时的良好交互。

Description

信息传输装置、通信网络及其方法

技术领域

本发明涉及联网数据传输领域，具体涉及信息传输装置、信息传输网络及其方法。

背景技术

随着物联网的兴起，越来越多的设备接入到互联网中。现有技术中，在家居环境下，存在数目较多的不同厂商或者传输类型(如Wifi、Zigbee或者PLC等)的设备。通常情况下，不同传输类型的设备之间不能实现互联互通。

为了将多个设备接入到家庭网络中，传统的方式通常是在家居环境下组建Wifi网络、PLC网络或者Zigbee网络，例如，在一种典型的Wifi网络中，各种Wifi设备如手机等均接入到路由器中，形成家庭局域网。在该局域网中，各设备或者设备与路由器之间使通过Wifi方式实现传输的。然而，这种单一网络一般只能使同一传输类型的设备组网。因此，家庭中有数目较多且含有不同传输类型的设备时，通常需要采购多套设备组建多个网络才能满足这些设备的入网需要，而由于各个网络之间相对独立，不同传输类型的设备之间即不同网络之间难以进行自由交互或通信，这样限制了很多智能家居场景的实现，使得智能设备不能最大化地发挥其作用，用户体验难以有效提升，影响了智能家居的发展。此外，对于同一组网(以Wifi网络为例)，如果家居空间较大，例如有上下两层，每层三个房间，各个房间中都有Wifi设备，由于受到距离或者穿墙等信号屏蔽的限制，相隔较远的两个设备(如该两个设备位于不同房间或者位于上下楼层)要么通讯效果差，要么需要极高的代价才能达到一定的通讯效果。

因此需要一种高效且通用的信息传输方式。

发明内容

为了解决上述问题中的至少一些，本发明实施例提供了信息传输装置、信息传输网络及其方法。

根据本发明的一个方案，提供了一种信息传输装置，包括：协议管理单元，用于管理所述信息传输装置使用的至少一个通信协议；设备控制单元，用于根据所述至少一个通信协议控制一个或多个智能设备，以形成相应通信子网；以及协调管理单元，用于实现所述相应通信子网之间的通信的路由控制。

根据本发明的第二方案，提供了一种通信网络，包括：至少一个智能设备；以及至少一个上述的信息传输装置。其中，该至少一个信息传输装置至少包括用于控制和管理该至少一个信息传输装置的信息传输装置。

根据本发明的第三方案，提供了一种由信息传输装置执行的信息传输方法，所述信息传输装置包括在由多个信息传输装置构成的网络中，所述方法包括：从所述多个信息传输装置中的另一信息传输装置接收由所述另一信息传输装置管理的终端设备发送的信息；根据本地存储的与所述多个信息传输装置及其分别形成的多个通信子网有关的信息，确定信息目的地所属的信息传输装置及其使用的通信协议；将所述信息转换为根据所述信息目的地所属的信息传输装置所使用的通信协议的格式；以及向所述信息目的地信息传输装置转发格式转换后的信息。

根据本发明的第四方案，提供了一种构建通信网络的方法，包括：在所述通信网络中包括多个信息传输装置，使所述多个信息传输装置根据其相应的通信协议分别控制一个或多个智能设备，以分别形成多个通信子网；以及连接所述多个信息传输装置，将所述多个信息传输装置中的一个信息传输装置配置为用于管理所述多个信息传输装置中的其他信息传输装置的控制和管理节点。其中，所述通信网络中的非控制和管理节点通过直接或间接的方式与所述控制和管理节点通信。

基于上述方法和装置，能够实现高效的信息传输方式。由于多个信息传输装置中的某一个信息传输装置可担当其他信息传输装置的控制和管理节点，并因此实现各信息传输装置所使用的协议之间的转换，使得本发明的技术方案能够适用于多种基于不同协议的网络之间的相互通信。

附图说明

通过下面结合附图对发明进行的详细描述，将使本发明的上述特征和优点更加明显，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的信息传输装置的示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的一种由信息传输装置执行的信息传输方法；

图3示出了根据本发明的实施例的用于构建通信网络的方法的流程图；

图4示出了根据本发明的实施例的应用环境的一个较为详细的示意图；

图5a-5c描述了根据本发明的实施例的在不同网络环境下的智点网络的组网方式；

图6示出了根据本发明的实施例的通信软件架构示意图；

图7a至图7c分别示出了ZigBee、WiFi和BT类型的同种智能设备之间的通信；

图8示出了根据本发明实施例的用于不同种类智能设备之间的通信的示例性路由规则；以及

图9示出了根据本发明实施例的智点网络环境中的SPL的示意图。

具体实施方式

下面，参考附图详细说明本发明的优选实施方式。在附图中，虽然示于不同的附图中，但相同的附图标记用于表示相同的或相似的组件。为了清楚和简明，包含在这里的已知的功能和结构的详细描述将被省略，以避免使本发明的主题不清楚。

图1示出了根据本发明的实施例的信息传输装置的示意图。如图1所示，该信息传输装置包括：协议管理单元110，用于管理所述信息传输装置使用的至少一个通信协议；设备控制单元120，用于根据该至少一个通信协议控制一个或多个智能设备，以形成相应通信子网；以及协调管理单元130，用于实现所述相应通信子网之间的通信的路由控制。

在一些示例中，协调管理单元130还用于在预定情况下实现对其他信息传输装置及其形成的相应通信子网的管理。

在一些示例中，上述的预定情况可包括：预先配置和选择上述信息传输装置作为其他信息传输装置的控制和管理节点；或从包括上述信息传输装置的多个信息传输装置中根据预定规则自主选择上述信息传输装置作为该多个信息传输装置中其他信息传输装置的控制和管理节点。需要注意的是，以上所述仅是协调管理单元130用于实现其功能的预定情况中的一些示例。本领域技术人员也可以采用其可想到的其他方法来使某个信息传输装置成为包括其的多个信息传输装置的控制和管理节点，本发明不对此进行限制。

在一些示例中，协调管理单元130执行的管理包括以下至少一项：维护由多个信息传输装置分别形成的多个通信子网的正常工作，提供本地场景控制及相关服务，或用于管理该多个信息传输装置及其子网的其他现有或将来开发功能的其他管理。

在一些示例中，信息传输装置还可包括信息收发单元140，用于接收其他信息传输装置发送的与该其他信息传输装置及其通信子网有关的信息。在该情况下，协调管理单元130可根据信息收发单元140接收到的信息执行对其他信息传输装置及其形成的相应通信子网的管理。

在一些示例中，信息传输装置还可包括用于与其子网通信的收发单元(未示出)。然而在其他一些示例中，该收发单元也可使用信息收发单元140来实现。例如在信息传输装置与其所管理的智能设备以及其他信息传输装置通过无线手段进行通信的时候，该信息传输装置可使用相同的(或不同的)无线收发单元与智能设备和其他信息传输装置进行通信。

在一些示例中，信息传输装置还可包括用于存储信息的存储器(未示出)。该存储器用于存储信息传输装置在使用中需要使用或产生的数据或信息。例如，各个信息传输装置所使用的协议的信息，自身管理的智能设备的相关信息(例如，出厂配置、地址等等)。

在一些示例中，信息传输装置是管理一个或多个传输方式的网络代理，其所管理的一个或多个智能设备使用与该网络代理相同的传输方式。

在一些示例中，信息传输装置所使用的通信协议可包括ZigBee、WiFi和电力线通信中的一项或多项。当然，该系想你传输装置也可使用当前存在或未来开发的其他各种通信协议，本发明不对此进行限制。

本发明的一些实施例还提供了一种通信网络。该通信网络包括至少一个图1所述的信息传输装置。在该通信网络中，至少有一个信息传输装置是用于控制和管理该通信网络中的各个信息传输装置的信息传输装置。该通信网络中的其他信息传输装置可以没有控制和管理该通信网络中的各个信息传输装置的功能(例如，没有图1中所示的协调管理单元130)，也可以是有这样的功能但未激活。

图2示出了根据本发明的实施例的一种由信息传输装置执行的信息传输方法，其中，该信息传输装置包括在由多个信息传输装置构成的通信网络中。如图2所示，该方法包括步骤210，从该多个信息传输装置中的另一信息传输装置接收由该另一信息传输装置管理的终端设备发送的信息；步骤220，根据本地存储的与该多个信息传输装置及其分别形成的多个通信子网有关的信息，确定信息目的地所属的信息传输装置及其使用的通信协议；步骤230，将信息转换为根据信息目的地所属的信息传输装置所使用的通信协议的格式；以及步骤240，向信息目的地信息传输装置转发格式转换后的信息。

在一些示例中，上述信息传输方法还可包括接收该多个信息传输装置中其他信息传输装置发送的与该其他信息传输装置及其分别形成的多个通信子网有关的信息。

在一些示例中，在执行上述方法之前，可从该多个信息传输转置中将要执行上述方法的信息传输装置确定为其他信息传输装置的控制和管理节点。

在一些示例中，该确定可通过以下方式之一进行：预先配置和选择要执行上述方法的信息传输装置作为其他信息传输装置的控制和管理节点；或从包括要执行上述方法的信息传输装置的多个信息传输装置中根据预定规则自主选择该要执行上述方法的信息传输装置作为该多个信息传输装置中其他信息传输装置的控制和管理节点。如上所述，本领域技术人员也可以采用其可想到的其他方法来使某个信息传输装置成为包括其的多个信息传输装置的控制和管理节点，本发明不对此进行限制。

上述的通信网络可以是家庭网络，且上述的多个通信子网可以是ZigBee网络、WiFi网络和电力线路通信网络中的一个或多个。当然，上述的多个通信子网也可以是使用当前或将来开发的任一通信协议的通信网络。

图3示出了根据本发明的实施例的用于构建上述通信网络的方法。如图3所示，该方法包括：步骤310，在通信网络中包括多个信息传输装置，使该多个信息传输装置根据其相应的通信协议分别控制一个或多个智能设备，以分别形成多个通信子网；以及步骤320，连接该多个信息传输装置，将该多个信息传输装置中的一个信息传输装置配置为用于管理该多个信息传输装置中的其他信息传输装置的控制和管理节点，其中，通信网络中的非控制和管理节点通过直接或间接的方式与控制和管理节点通信。

以上根据图1至图3对本发明的技术方案进行了简要的说明。下面将参考图4至图9对本发明的技术方案进行更详细的描述。需要说明的是，在以下的描述中，将使用家庭智点(SP，Smart Point)网络为上述通信网络的示例，以智点作为上述信息传输装置的示例来进行描述。然而应该意识到，上述的通信网络也可以采用其他名称，只要其是由多种相同或不同类型的智能设备(SD，Smart Device)构成的通信网络即可。

图4示出了根据本发明实施例的应用环境的一个较为详细的示意图。如图4所示，每个智点可以接入至少一类设备，每类设备的数目可以是多个，智点与智点之间能够实现通讯。移动终端可以在家居环境中(局域网下)或者通过云端(出门在外时)与智点通讯，进而实现与智点下某个家居智能设备的通讯或控制。另外，可以在家居环境中的每一房间安装一个智点，不同房间或者不同楼层之间的智点可优选通过PLC方式进行通讯(即智点之间的联接首选是PLC，在PLC不通的情况下选择WiFi，再次是Zigbee)，这样充分利用已有的家庭电力线，避免因采用Wifi或者Zigbee方式而影响通讯效果。在单个房间中，智点与其挂接的智能设备之间可以根据该设备的类型采用相应的通讯传输方式。另外，如图所示，在该智点网络***中，可以通过一个智点(简称智点A)与互联网连接，其他智点及其对应的设备均可以通过该智点A与外界互联，智点A还负责与云端交互，其他智点及其对应的设别可以不与云端建立连接。智点A作为中介与云端交互并管理连接的智点及其对应的设备。

在图4中使用ZigBee智能设备和WiFi智能设备作为智能设备的示例与其对应的智点组成通信子网。然而在本发明中也可以使用其他类型的智能设备，例如电力线通信(Power Line Communication，PLC)智能设备或本领域所知的其他智能设备。

具体地，图5描述了在不同网络环境下的智点网络的组网方式。

如图5a所示，在一个WiFi网络中，可以有一个智点起路由器的作用，其他智点起桥接的作用；智点是路由器还是桥接可以主要由软件预设而决定；一般而言入户网络的智点(一般是超级智点)应是路由器，而其他的智点应是桥接。端部设备(包括手机、智能家电设备等)可以通过路由器或者桥接接入网络。

如图5b所示，在一个Zigbee网络中，由于至少需要一个协调器(Zigbee网络所必须)，因而有一个智点起协调器作用，其他起路由器的作用。一个智点是起到协调器的作用还是路由器的作用，可以通过在其固件形成时预设。

如图5c所示，在PLC组网中，具有相同域和密钥的PLC设备会组成一个网。其中最少需要一个主控，其他都是被控；哪个是主控，可以取决于智点中PLC模块的上电工作速度，在一个网内如果有一个智点的PLC模块已经是主控，则其他智点的PLC模块会自动成为被控。在这方面，可以在软件层面通过SNMP协议对相应模块的角色进行强制定位。例如可以强制其中一个PLC模块为主控，那么其他的模块包括之前自动上电已经是主控的模块也都会变成被控。

在智点网络中，可以存在一个或更多个智点。所述一个或更多个智点之一作为智点主控器(Smart Point Leader，SPL)，其基本职责可以包括以下至少一项：(1)作为ZigBee网络的协调器来维护ZigBee网络正常工作；(2)作为Wifi网络的路由器来维护WiFi网络的正常工作，维护局域网和广域网的正常交互；(3)在PLC网络中，协调主从节点等；(4)本地场景控制及相关服务，例如两个设备的关联控制、DHCP服务等。

图6示出了根据本发明的实施例的通信软件架构示意图。图6中以代理(Agent)的形式实现各个智点。如图6中所示，代理的主要功能是管理同一个传输方式(如Zigbee、WiFi或PLC等)之下的各个设备信息，转发设备与总线(JD Bus)之间的消息，实现不同传输类智能设备之间的相关信息转换，这些代理如Zigbee代理，WIFI代理，PLC代理，BT(蓝牙)代理等。

在图6所示的示例中，各个代理通过总线(例如，JD BUS)进行通信。然而需要注意的是，该各个代理也可通过任何有线或无线传输方式相互通信，本发明不对此进行限制。

智能设备的通信方式优选各自智能设备所属的代理来完成路由。图7a至图7c分别示出了ZigBee、WiFi和BT类型的同种智能设备之间的通信。

图7a示出了ZigBee网络中的通信方式。其中，不同ZigBee智能设备(端设备)之间的通信可经过ZigBee协调器，也可不经过ZigBee协调器(如图7a中以实心箭头和空心箭头分别示出的。然而不管是哪种情况，路由优选由这些智能设备所属的ZigBee代理来指定。

图7b中示出了WiFi网络中的通信方式。在WiFi网络中，智能设备之间的通信通过WiFi代理完成。

图7c示出了BT网络中的通信方式。同样地，在BT网络中，智能设备之间的通信也通过其代理(BT代理)来完成。

然而，如果智能设备所属的代理(智点)不能完成通信，例如由于通信在不同类型的通信网络之间进行，则需要在智点之间完成路由。在各种可达网络中，一种优选的路由规则是：第一优选PLC网络，其次优选WiFi网络，再次优选ZigBee网络。图8示出了这种情况下的路由规则的一个示例。

如图8中的实心箭头所示，BT智能设备点对点连入到智点A，智点A到C之间可分别通过PLC(经智点B)和WIFI连接。当BT智能设备需要和Zigbee端设备通信时，如黑色箭头方向所示，智点A会优先选择通过PLC路由，然后通过WiFi，由B到C。最终，由C交给Zigbee的协调器来完成对e1的路由。可见，根据上述的优选路由规则，即使智点A与智点C之间存在直接的无线通信路径，从智点A到智点C的通信也会通过PLC网络和WiFi网络来完成。

图8中还通过空心箭头所示的路由示出了根据该优选路由规则的另一通信实例。在C智点的zigbee子网络中，zigbee设备e2需要通过例如Zigbee网关(内含ZigBee协调器)和智点B进行交互，通过智点B来完成至WiFi智能设备的路由。

以上参考图8以示例的形式示出了根据本发明实施例的示例性路由规则，即按照PLC、WiFi、ZigBee的顺序选择用于路由通信的网络。然而需要意识到的是，本发明也可以应用其他的路由规则，如参考网络链路质量和网络负荷的其他路由规则。例如在图8中的智点B负荷超过某个阈值时，从智点A到智点C的通信可绕过智点B(即，绕过WiFi网络)，而通过PLC网络直接到达智点C(当PLC网络连接到智点C时)，或通过智点A到智点C之间的路径直接路由。

这种不同智点之间的路由可由智点主控器(SPL)来控制。图9示出了智点网络环境中的SPL的示意图。

如图9所示，在整个智点网络中，智点S3(例如WiFi智点)起SPL的作用，S4下面挂载蓝牙端智能设备(BLE)，S2没有挂载设备，S1下面形成ZigBee子网络。在组网时，各个设备入网时，可将其自身的设备信息上报给所从属的智点，各智点将自身的信息以及存储的设备信息上报给SPL。从图9可以看出，智点S3不仅存储了智点S3所管理的子网的信息(智能设备W1、W2)，还存储了其他智点S1、S2、S4的信息。这些信息包括但不限于智点和智能设备的设备信息以及所使用的协议等，且也可包括管理智点及其相应通信子网所需的任何信息。由此，任何智点下的设备需要对本子网外通讯时，总能(通过SPL)路由到目标设备。

由以上的讨论可知，这种方案能够进一步提高整体网络的实用性以及设备对外通讯时的良好交互。

下面对智能设备的通信协议进行进一步的描述。

智能设备的信息存放和上报规则

i.智能设备出厂预制自身相关配置信息，智能设备的描述信息可以通过以下方式写入：1.出厂预制默认信息，2.开发者通过智能设备K写入。

ii智能设备入网后，将自身信息向直接父节点上报。

对于Zigbee智能设备而言，可通过协调器和ZigBee网关交互，并最终将信息上报给直接SP。

对于WIFI和BT智能设备而言，可将信息直接上报给直属SP。

如果没有任何子节点，则不需要存储任何信息，例如图9中的SP2。

iii.所有SP向SP3(SPL)报告其自身的信息以及其所控制的智能设备的信息。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和设备，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个第二处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上面的描述仅用于实现本发明的实施方式，本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的任何修改或局部替换，均应该属于本发明的权利要求来限定的范围，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种信息传输装置，包括：

协议管理单元，用于管理所述信息传输装置使用的至少一个通信协议；

设备控制单元，用于根据所述至少一个通信协议控制一个或多个智能设备，以形成相应通信子网；以及

协调管理单元，用于实现所述相应通信子网之间的通信的路由控制。

2.根据权利要求1所述的信息传输装置，其中，所述协调管理单元还用于在预定情况下实现对其他信息传输装置及其形成的相应通信子网的管理。

3.根据权利要求2所述的信息传输装置，其中，所述预定情况包括：

预先配置和选择所述信息传输装置作为其他信息传输装置的控制和管理节点；或

从包括所述信息传输装置的多个信息传输装置中根据预定规则自主选择所述信息传输装置作为所述多个信息传输装置中其他信息传输装置的控制和管理节点。

4.根据权利要求1所述的信息传输装置，其中，所述协调管理单元执行的管理包括以下至少一项：维护由所述多个信息传输装置分别形成的多个通信子网的正常工作，以及提供本地场景控制及相关服务。

5.根据权利要求1所述的信息传输装置，还包括：

信息收发单元，用于接收所述其他信息传输装置发送的与所述其他信息传输装置及其通信子网有关的信息，

其中，所述协调管理单元根据所述信息收发单元接收到的信息执行对所述其他信息传输装置及其形成的相应通信子网的管理。

6.根据权利要求1所述的信息传输装置，其中，所述信息传输装置是管理一个或多个传输方式的网络代理，所述一个或多个智能设备使用与所述网络代理相同的传输方式。

7.根据权利要求1所述的信息传输装置，其中，所述一个或多个通信协议包括以下一项或多项：ZigBee、WiFi和电力线通信。

8.一种通信网络，包括：

至少一个智能设备；以及

至少一个根据权利要求1至7中任一项所述的信息传输装置，

其中，所述至少一个信息传输装置至少包括用于控制和管理所述至少一个信息传输装置的信息传输装置。

9.一种由信息传输装置执行的信息传输方法，所述信息传输装置包括在由多个信息传输装置构成的通信网络中，所述方法包括：

从所述多个信息传输装置中的另一信息传输装置接收由所述另一信息传输装置管理的终端设备发送的信息；

根据本地存储的与所述多个信息传输装置及其分别形成的多个通信子网有关的信息，确定信息目的地所属的信息传输装置及其使用的通信协议；

将所述信息转换为根据所述信息目的地所属的信息传输装置所使用的通信协议的格式；以及

向所述信息目的地信息传输装置转发格式转换后的信息。

10.根据权利要求9所述的信息传输方法，还包括：

接收所述多个信息传输装置中其他信息传输装置发送的与所述其他信息传输装置及其分别形成的多个通信子网有关的信息。

11.根据权利要求9和10所述的方法，还包括：

从所述多个信息传输转置中将所述信息传输装置确定为其他信息传输装置的控制和管理节点。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，通过以下方式之一从所述多个信息传输转置中将所述信息传输装置确定为其他信息传输装置的控制和管理节点：

预先配置和选择所述信息传输装置作为其他信息传输装置的控制和管理节点；或

从包括所述信息传输装置的多个信息传输装置中根据预定规则自主选择所述信息传输装置作为所述多个信息传输装置中其他信息传输装置的控制和管理节点。

13.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述通信网络是家庭网络，所述多个通信子网是ZigBee网络、WiFi网络和电力线路通信网络中的一个或多个。

14.一种构建通信网络的方法，包括：

在所述通信网络中包括多个信息传输装置，使所述多个信息传输装置根据其相应的通信协议分别控制一个或多个智能设备，以分别形成多个通信子网；以及

连接所述多个信息传输装置，将所述多个信息传输装置中的一个信息传输装置配置为用于管理所述多个信息传输装置中的其他信息传输装置的控制和管理节点，

其中，所述通信网络中的非控制和管理节点通过直接或间接的方式与所述控制和管理节点通信。