使用高级非对称数字用户线路的家庭自动化通信系统

暂无

技术领域\n本发明涉及一种使用高级异步数字用户线路(ADSL)的家庭自动化通信 系统。\n背景技术\n通过将家庭网络与通信网络连接而提供的家庭自动化服务还没有实际使 用。这是因为必须将固定的因特网协议(IP)地址分配给每个家庭，并且它要求 专用计算机保持加电状态，所述专用计算机是能够处理诸如用户数据报协议 (UDP)、传输控制协议(TCP)/IP或简单网络管理协议(SNMP)的因特网 服务协议。\n因此，由用户看来，浪费电能来保持使用350W/h电功率的专用计算机 通电。此外，由服务提供商看来，由于将固定的因特网协议(IP)地址分配 给每个家庭而没有有效地使用IP资源。\n也就是，使用复杂的路由过程和固定的IP地址来提供通过比较简单的地 址分配就可以提供的家庭自动化服务是低效率的。\n在传统的异步数字用户线路(ADSL)中，通过以无载波振幅调制(CAP) 模式或离散多频音(DMT)模式调制高速信号，来通过音频传送语音信号， 而通过高频带传送包括因特网数据信号的高速信号。在标题为“Asychronous Digital Subscriber Line(ADSL)transceiver unit using Dual Link Discrete Multi Tone(DLDMT)”的韩国专利申请第2000-0281576中公开了一种通过将ADSL 频带分割成低速率频带和高速率频带来传送各种数据的方法。低速数据可以 以64Kbps使用低速率频带的4条线来传送，而高速数字数据可以在4公里内 以6Mbps使用高速率频带来传送。\n通过将DLDMT ADSL用于家庭自动化服务，可以容易地使用家庭自动 化服务，并且可以消除不能有效使用固定IP地址和能耗高的上述问题。但是， 还没有开发出DLDMT ADSL。\nADSL是一种通过使用电话网络来访问数据网络的技术。其被预测为用 于在不远的将来提供各种形式的数字通信服务的值得注意的技术。作为 ADSL的应用目标，首先，通过象传统ADSL一样提供以太网端口，来提供 高速因特网服务。其次，通过添加数字语音信道和数字化用户网络，以数字 模式传送语音信号。最后，用于家庭自动化的通信服务为了将家庭网络连接 到通信公司的通信网络而在ADSL中添加家庭自动化信道。\n但是，目前通信公司仅提供如ADSL服务的高速因特网服务，并且使用 DLDMT和ADSL论坛的经数字用户线路的语音(VoDSL)的数字语音信道 的开发正在进行中。\n同时，为了提供家庭自动化通信服务，需要用户和通信公司之间的数字 通信信道，并且用于将家庭自动化终端和家庭自动化通信服务器相关联的消 息通信结构是必需的。\n发明内容\n因此，本发明的目的是提供一种将高级异步数字用户线路(ADSL)用于通 过因特网或电话网络来远程访问和控制家庭自动化设备的家庭自动化系统； 并且，特别是提供一种将高级ADSL用于使用家庭自动化信道传送ADSL信 号、使用电话号码来识别家庭网络和提供应用服务的家庭自动化系统。\n根据本发明的一个方面，提供了一种使用高级非对称数字用户线路 (ADSL)的家庭自动化通信系统，包括：家庭自动化通信服务器，用于提供家 庭自动化服务；包括在ADSL终端中的家庭自动化服务信道单元，用于使用 低速率信号以有线或无线通信模式使用家庭自动化设备发送/接收数据；和包 括在ADSL访问单元中的家庭自动化复用单元，用于在家庭自动化通信服务 器和家庭自动化服务信道单元之间复用数据。\n附图说明\n从下面结合附图给出的优选实施例的描述中，本发明的上述和其他目的 和特点将变得清楚，在附图中：\n图1是示出根据本发明的一个优选实施例的、在高级非对称数字用户线 路(ADSL)中使用双链路离散多频音(DLDMT)的、用于家庭自动化服务的 通信系统的框图；\n图2是示出根据本发明的优选实施例的、在高级ADSL中使用异步传送 模式(ATM)的、用于家庭自动化服务的通信系统的框图；\n图3是示出在根据本发明的、使用高级ADSL的家庭自动化通信系统中 的ADSL终端的家庭自动化服务(HAS)信道模块的框图；\n图4是示出在根据本发明的、使用高级ADSL的家庭自动化通信系统中 的ADSL终端的ADSL访问单元和家庭自动化通信服务器的框图；\n图5是示出在根据本发明的、使用高级ADSL的家庭自动化通信系统中 的ADSL终端的HAS的协议消息格式和HAS信息字段的框图；和\n图6是示出根据本发明的、使用高级ADSL的家庭自动化通信服务方法 的流程图。\n具体实施方式\n从参照附图对实施例进行的下列描述中，本发明的其他目的和特点将变 得清楚，在下文中阐述所述附图。\n图1是示出根据本发明的一个优选实施例的、在高级非对称数字用户线 路(ADSL)中使用双链路离散多频音(DLDMT)的、用于家庭自动化服务的 通信系统的框图。\n在DLDMT ADSL中，输出信号X[n]是信号{ak}和信号{bk}的和。基于信 号{ak}发送低速率信号，而基于信号{bk}发送高速率信号。上述概念在下列等 式中被定义为：\n$X\left[n\right]=\underset{k=0}{\overset{r-1}{\Sigma }}\sqrt{N}{a}_k\exp (\mathrm{jk}2\pi /\mathrm{Nn})+\underset{k=r}{\overset{n-1}{\Sigma }}1/\sqrt{N}{b}_k\exp (\mathrm{jk}2\pi /Nn)$\n$a_k=1/\sqrt{N}\underset{k=\mathrm{pNf}}{\Sigma }X\left[n\right]\exp (-\mathrm{jk}2\pi /\mathrm{Nn}),0\le k\le r-1$\n$b_k=1/\sqrt{N}\underset{k=\mathrm{pNf}}{\Sigma }X\left[n\right]\exp (-\mathrm{jk}2\pi /\mathrm{Nn}),r\le k\le n-1---\left(1\right)$\nDLDMT的低速率处理单元接收家庭自动化服务(HAS)信道信号，将 HAS信道信号映射到信号{ak}上，并将信号{ak}传送给逆离散傅立叶变换 (IDFT)单元。具有HAS-MUX的ADSL访问单元通过V5接口将ADSL终 端单元-远程(ATU-R)的HAS协议消息传送给家庭自动化服务器。\n更详细地，DLDMT低速率处理单元将V5消息格式的家庭自动化数据添 加到公共信令信道(CSC)，以便传送用于控制家庭自动化系统和提供HAS 格式的应用服务数据的数据。对于需要额外的纯信道的服务，通过最多分配 4个64kbps的“Vch”信道来形成低速率帧，所述Vch”信道是纯信道。将 需要额外的纯信道的服务的数据映射到信号{ak}上，并将其传送到ADSL传 送单元的IDFT单元。为了提供该服务，将HAS信道模块添加到ADSL终端。 为了传送用于控制家庭自动化系统和提供应用服务的数据，将HAS-MUX模 块添加到ADSL处理单元，并将家庭自动化通信服务器连接到ADSL访问单 元。此外，使用HAS协议来处理家庭自动化消息。\n参照图1，在高级ADSL中使用DLDMT的家庭自动化通信系统包括用 户块和服务提供商块。\n用户块包括ADSL终端11、电话13、家庭自动化设备14、和计算机15。 服务提供商块包括ADSL访问单元12、集成数字环路载波(IDLC)开关16、 家庭自动化服务器(HAS)17和因特网单元18。\n参照图1，根据本发明，经ADSL终端11中的HAS信道模块112和ADSL 访问单元12中的HAS-MUX模块122，将家庭自动化设备14连接到家庭自 动化服务器17。\nADSL终端11包括V信道模块111，用于在电话13和DLDMT ATU-R 113 之间来回传送语音信号；HAS信道模块112，用于在家庭自动化设备14和 DLDMT ATU-R 113之间来回传送HAS控制信号；和DLDMT ATU-R 113， 用于使用ADSL发送单元115与ADSL访问单元12通信，通过低速率处理单 元114连接电话13和家庭自动化设备14，和通过高速率处理单元116和局域 网(LAN)连接计算机15。\nDLDMT ATU-R 113包括低速率处理单元114，用于处理去向/来自V信 道模块111和HAS信道模块112的低速率信号；ADSL发送单元115，用于 连接ADSL访问单元12；和高速率处理单元116，用于处理通过LAN去向/ 来自计算机15的信号。\nADSL访问单元12包括V5 MUX模块121，其连接到IDLC开关16，用 于处理语音信号；HAS MUX模块122，其连接到家庭自动化服务器17，用 于处理HAS控制信号；和DLDMT ATU-C 126，其连接到因特网单元18和 ADSL终端11，用于使用V5-MUX模块121和HAS MUX模块122处理低速 率信号以及用于处理高速率信号。\n特别地，ADSL访问单元12将ADSL信号复用到IDLC开关16、HAS 17 和因特网单元18。\nDLDMT ATU-C 126包括低速率处理单元123，其连接到用于处理低速率 信号的V5 MUX模块121和HAS MUX模块122；ADSL发送单元124，用 于访问ADSL终端11；和连接到用于处理高速率信号的因特网单元的高速率 处理单元125。\n图2是示出根据本发明的一个优选实施例的、在高级ADSL中使用异步 传送模式(ATM)的家庭自动化通信系统的框图。\nATM高速率处理单元216提供高数据速率以太网访问端口。ATM低速 率处理单元214将V5消息格式的家庭自动化数据封装到低速率帧中的公共 信令信道中，通过为需要64kbps纯信道的服务最多分配4个“Vch”信道来 产生低速率帧，打包53字节长的ATM信元，允许给ATM信元的虚拟信道 标识(VCI)/虚拟路径标识(VPI)，和将ATM信元传送给ATM传输汇聚 (Transmission Convergence)(ATM-TC)。\nATM-TC使用VCI/VPI，还将ATM信元传送给低速率处理单元或高速率 处理单元。ADSL发送单元的反向离散傅立叶(IDFT)/离散傅立叶变换(DFT) 单元从ATM-TC接收ATM信元，并将ATM信元传送给相应ADSL发送单元 的IDFT/DFT单元。ATM的低速率处理单元从ATM信元中提取数据层信号， 或将数据层信号打包成ATM信元。ATM的高速率处理单元从ATM信元中提 取因特网层信号，或将因特网层信号打包成ATM信元。\n参照图2，在高级ADSL中使用ATM的用于家庭自动化服务的通信系统 具有用户块和服务提供商块。用户块包括ADSL终端21、电话23、家庭自动 化设备24、和计算机25。服务提供商块包括ADSL访问单元、集成数字环路 载波(IDLC)开关26、家庭自动化服务器(HAS)27和因特网单元28。\n参照图2，根据本发明，通过ADSL终端21中的HAS信道模块212和 ADSL访问单元22中的HAS-MUX模块222，将家庭自动化设备24连接到 家庭自动化服务器27。\nADSL终端21包括V信道模块211，用于在电话23和ATM ATU-R 213 之间来回传送语音信号；HAS信道模块212，用于在家庭自动化设备14和 ATM ATU-R 213之间来回传送HAS控制信号；和ATM ATU-R 213，用于使 用ADSL发送单元215与ADSL访问单元22通信，通过低速率处理单元214 连接电话23和家庭自动化设备24，和通过高速率处理单元216和LAN连接 计算机25。\nATM ATU-R 213包括低速率处理单元214，用于处理去向/来自V信道模 块211和HAS信道模块212的低速率信号；ADSL发送单元215，用于连接 ADSL访问单元22；和高速率处理单元216，用于处理通过LAN去向/来自计 算机25的信号。\nADSL访问单元22包括V5 MUX模块221，其连接到IDLC开关26用 于处理语音信号；HAS MUX模块222，其连接到家庭自动化服务器27用于 处理HAS控制信号；和ATM ATU-C 226，其连接到因特网单元28和ADSL 终端21，用于使用V5 MUX模块221和HAS MUX模块222处理低速率信号 以及用于使用因特网单元处理高速率信号。\n特别地，ADSL访问单元22将ADSL信号复用到IDLC开关26、HAS 27 和因特网单元28。\nATM ATU-C 226包括低速率处理单元223，其连接到用于处理低速率信 号的V5 MUX模块221和HAS MUX模块222；ADSL发送单元224，用于 访问ADSL终端21；和连接到因特网单元用于处理高速率信号的的高速率处 理单元225。\n图3是示出在根据本发明的、使用高级ADSL的家庭自动化通信系统中 的ADSL终端的HAS信道模块的框图。\n使用高级ADSL的家庭自动化通信系统中的ADSL终端的HAS信道模 块112或212包括无线HAS电路301、有线HAS电路302、和HAS代理303 和HAS成帧器304。\n无线HAS电路301起无线家庭网络和无线家庭自动化接口的作用。无线 HAS电路301经空中发送和接收无线数据，从无线数据中提取消息和将该消 息传送给HAS代理303。然后，HAS代理303基于家庭自动化协议控制服务， 并将无线数据传送给HAS成帧器304。无线HAS电路301可以使用红外线 用于与电视或空调接口，将射频或蓝牙技术用于家庭联网，和使用具有降低 用于宽带服务的电路规模的超宽带(UWB)技术的优势。\n有线HAS电路302起有线家庭网络和有线家庭自动化接口的作用。有线 HAS电路302发送和接收内容或控制信号，并将该内容或控制信号传送给 HAS代理303。然后，HAS代理303使用家庭自动化协议控制服务，并将数 据传送给HAS成帧器304。有线HAS电路302可以将RS232用于控制家用 电器，将以太网用于家庭联网，将光学传输用于宽带、和将通用串行总线 (USB)用于个人计算机设备。\nHAS代理303从HAS成帧器304接收消息和信息，执行相应的程序和 将家庭自动化数据传送到无线HAS电路301和有线HAS电路302。同时， HAS代理303从无线HAS电路301和有线HAS电路302接收家庭自动化数 据，分析家庭自动化数据，和根据包括在图5所示的HAS消息格式中的信息 格式，将要传送给家庭自动化通信服务器的数据传送给HAS成帧器304。\nHAS成帧器304形成HAS消息格式或者从HAS消息格式中提取消息类 型和信息。同时，将HAS成帧器304连接到ATU-R的低速率处理单元，并 将HAS消息发送到低速率处理单元。\n通过添加具有32时隙和2.048Mbps的速度的接口，将DLDMT ATU-R 的低速率处理单元114和123和ATM ATU-R的低速率处理单元214和223 连接到HAS成帧器304。\nDLDMTATU-R的低速率处理单元114最多将4个64Kbps的家庭自动化 消息帧信号映射到DLDMT低速率信号。反之，低速率处理单元114从低速 率信号中提取家庭自动化消息，并将该消息传送给HAS信道模块112。\nATM ATU-R 213的低速率处理单元214最多将4个64Kbps的家庭自动 化消息帧信号打包成ATM信元分组，为家庭自动化通信系统分配VCI/VPI 号，和将该分组传送给ADSL发送单元215。反之，低速率处理单元214从 ATM信元中提取家庭自动化消息，并将该消息传送给HAS信道模块212。\n图4是示出在根据本发明的、使用高级ADSL的家庭自动化通信系统中 的ADSL终端的ADSL访问单元和家庭自动化通信服务器的框图。\nHAS MUX模块122或222将家庭自动化消息帧通过2.048Mbps的V5.1、 V5.2或高速以太网传送给家庭自动化通信服务器17或27。同时，HAS MUX 模块122或222通过V5.1、V5.2或高速以太网从家庭自动化通信服务器17 或27接收家庭自动化消息帧。\nHAS MUX模块122或222包括低速率帧访问单元和HAS处理单元。低 速率帧访问单元连接到DLDMT ATU-C 126和ATM ATU-C 226的低速率处理 单元123或223。通过执行HAS服务过程，HAS处理单元使用家庭自动化通 信服务器17或27或者ADSL终端11或21的HAS信道模块112或212，通 过低速率处理单元或ADSL发送单元，发送/接收具有图5所示的消息格式的 消息。\n家庭自动化通信服务器17或27接收HAS和管理数据库，其包括用户的 电话号码、ADSL终端11或21的用户端口数和用户的服务描述(service profile)。同时，家庭自动化通信服务器17或27提供到内容提供商的接口。\n家庭自动化通信服务器17或27包括HAS管理单元41、电话接收模块 42、因特网接收模块43和电话到用户端口表44。\n电话接收模块42提供家庭自动化服务的语音信息和在用户将电话用于 家庭1自动化服务的情况下接口DTMF按键输入。因特网接收模块在因特网 上提供用于家庭自动化服务的图形用户接口(GUI)。\nHAS管理单元41基于与HAS代理303相对应的家庭自动化协议，管理 家庭自动化通信服务器17或27中的家庭自动化服务。\n电话到用户端口表44产生和管理用户端口标识(ID)。用户端口ID的 大小是4个八位组。用户端口ID根据电话号码识别ADSL终端11或21。\n图5是示出在根据本发明的、使用高级ADSL的家庭自动化通信系统中 的ADSL终端的HAS的协议消息格式和HAS信息字段的框图。\nHAS协议消息的格式是V5.2接口BCC协议的修改版本，并共同应用于 所有V5协议消息。\n参考图5，第一个和最后一个八位组是示出V5封装功能(V5 envelop function，V5EF)帧的开始和结束的标记。第二/第三个八位组和第三/第四个 八位组是具有如“11111000”的协议地址的V5数据链路地址。第八个八位组 是具有如“0100100”的V5EF协议标识号的协议标识符。第六/第七个八位组 的控制字段和第n-1/第n-2个八位组的帧校验序列(FCS)来自于ISDN D信道 (LAPD)协议标准的链路访问程序。第九/第十个八位组是每个消息的HAS 参考号，并且直到完成消息处理都是有效的。\n第十一个八位组是消息类型字段。消息类型字段允许消息标识号用于请 求和响应控制家庭自动化服务、搜索家庭自动化数据、传送数据、报告服务 的状态、自动测量(automatic metering)、家庭无线电通信(home radio)和家庭数 据服务。ADSL终端的HAS协议代理根据消息类型字段，以可识别的格式将 数据传送给家庭自动化设备。\n其它信息参数字段包含用于处理消息的参数和用于应用服务的数据。\n参考图5，其他信息字段包括信息参数标识(ID)、信息参数的长度、用户 端口ID、状态字段和HAS数据字段。信息参数ID标识其他V5EF信息参数 中的家庭自动化服务信息。信息参数的长度示出了以八位组计的HAS信息参 数的大小，并且多于8个八位组。用户端口ID标识ADSL终端，并且有4 个八位组。状态字段示出由用户端口ID标识的端口的状态和操作信息，例如 呼叫、禁用、未使用、呼叫处理、测试和63kbps纯信道的时隙的分配/清除。\n图6是示出根据本发明的、使用高级ADSL的家庭自动化通信服务方法 的流程图。\n在步骤601，接收HAS协议消息。如果接收了家庭自动化服务消息，则 通过扫描消息类型字段来执行相应处理，并且将HAS信息传送到相应处理。\n人、电气公司、或内容提供商通过电话或因特网访问家庭自动化通信服 务器，选择期望的服务和给出用户的电话号码。然后，家庭自动化通信服务 器将电话号码变换成用户端口号，并将HAS消息格式的该用户端口号传送给 ADSL终端。\nADSL终端接收HAS消息，根据操作指令和参数执行自动测量服务、家 庭无线电通信或对讲机通信。然后，ADSL终端将结果数据传送给家庭自动 化通信服务器。\n如果在步骤602通过电话或因特网请求自动测量，则在步骤603使用电 话号码来识别用于家庭自动化的用户端口号。在步骤604，HAS消息格式的 自动测量请求消息被传送给ADSL终端。在步骤605，确定ADSL终端是否 接收到用于自动测量的数据。\n在步骤606，产生用于自动测量的有线或无线数据信号，和在步骤607， ADSL终端将结果传送到家庭自动化通信服务器。\n如果在步骤608通过电话或因特网请求控制家用电器或煤气控制器，则 在步骤609使用电话号码来识别用于家庭自动化的用户端口号。在步骤610， HAS消息格式的、用于控制家用电器或煤气控制器的消息被传送给ADSL终 端。用于锁住煤气阀、操作空调、控制加热器、控制电视或控制电饭煲的参 数被包括在其他信息参数字段中。在步骤611，确定ADSL终端是否接收到 用于控制家用电器或煤气控制器的数据。在步骤612，产生用于控制家用电 器或煤气控制器的有线或无线数据信号，和在步骤613，ADSL终端将结果传 送到家庭自动化通信服务器。\n视频对讲机是通过安装在门附近的视频对讲机终端识别来访者来关闭或 打开门的设备。视频对讲机还具有作为在同一公寓大楼中提供语音分机线的 对讲机的作用。ADSL终端的有线HAS电路单元或无线电路单元连接到视频 对讲机。在视频对讲机和电话之间、在视频对讲机和因特网之间和在视频对 讲机和视频对讲机之间，语音或视频通信是可用的。通过使用电话号码来产 生用于识别视频对讲机的号码。将包括用户端口号和电话号码的视频对讲机 通信请求消息传送给ADSL终端。\n如果在步骤614通过电话或因特网请求对讲机通信，则在步骤615，使 用电话号码来识别用于家庭自动化的用户端口号。在步骤616，请求访问。 如果在步骤617拒绝该访问，则通知拒绝状态。如果在步骤617访问了对讲 机，则在步骤618、619和620，通过对讲机的通信开始和结束。\nMP3用户数量由于高级因特网技术而正在增长，并且数字无线信道的数 量由于易于建立数字音乐广播台而正在增长。家庭自动化通信服务器的家庭 无线服务模块管理用户描述和内容，并将用户描述中的内容传送给ADSL终 端。ADSL终端通过无线HAS电路单元产生室内无线广播信号。无线广播技 术可以使用蓝牙、家庭射频或无线UWB。家庭无线电通信是双向收发器，并 通过家庭通信信道将家庭自动化消息格式的音乐或内容传送给家庭自动化通 信服务器。然后，家庭自动化通信服务器在用户描述中存储该音乐或内容， 并通过搜索该内容将结果传递给ADSL终端。\n如果在步骤622通过电话或因特网请求家庭无线电通信，则在步骤623， 使用电话号码来识别用于家庭自动化的用户端口号。在步骤624，确定是否 要更新描述。在步骤625，传送该描述，或在步骤626，更新该描述。\n家庭数据服务是用于从ADSL终端中的存储器或辅助存储器和有线或无 线HAS电路单元读取或写入数据的过程。\n用户可以使用固定因特网协议(IP)上传或下载文件、消息或软件。ADSL 终端可以下载用于HAS服务的最新软件，并且家庭自动化通信服务器执行远 程更新。ADSL终端向家庭自动化通信服务器报告HAS协议消息格式的、管 理家庭数据服务所需的数据。\n为了将ADSL终端的存储器或辅助存储器用作文件服务器，根据HAS 协议执行读/写指令。\n可以在例如CD-ROM、RAM、ROM、软盘、硬盘、和光/磁盘的计算机 可读媒体中保存本发明的方法。\n如上所述，本发明可以将ADSL技术用作数字语音信道、数字家庭自动 化通信信道、和高速因特网信道。\n同时，本发明可以容易地提供服务，诸如自动测量、家电/煤气控制、视 频对讲机通信、家庭无线电通信和家庭数据服务。\n虽然相对于特定优选实施例描述了本发明，在不背离如所附权利要求中 限定的本发明的范围的情况下可以进行各种变化和修改对于本领域技术人员 是显而易见的。