家庭网关的功能设计

【中心议题】

• 分析现代家庭的功能需求,指出家庭网关功能设计中的智能控制、安防监控、信息服务等的要素细节
• 简要说明设计应兼容的HAVI、Jini、OSGi等技术标准

【解决方案】

• 基于一个HAVI标准，实现一个HAVI设备上的应用软件可以探测并直接使用联入HAVI网络上其他设备所提供的功能
• 采用Jini体系结构，使各种设备方便地连到网络上

1.概述

智能家居技术自20世纪70年代中期在美国诞生以来,至今已走过了将近30个年头,上个世纪末传入我国。所谓的智能家居(SmartHome)是利用电脑、网络和综合布线技术,通过家庭信息管理平台,将与家居生活有关的各种子系统有机地结合的一个系统。

智能家居一般有三大功能单元:第一,具有较强兼容性的智能家居中央处理平台(家庭网关HomeNetworkGateway);第二,家庭综合布线系统;第三,多协议的网络支持。

家庭网关是智能家居的心脏,通过家庭网关,用户可以和智能家居中的各子系统进行快速沟通。通过这个媒介平台,构成与外界的通讯通道,以实现与家庭以外的世界沟通信息,满足远程控制、监测和交换信息的需求。

2.家庭网关的功能

2.1智能控制功能

智能控制实现对家庭设备的轻松控制,包括下列具体功能:集中控制、灯光情景控制、组合控制、条件控制、远程控制。

2.1.1集中控制

把家庭中所有遥控器的功能都集中在一个控制器上,使该控制器能够控制家中所有的遥控设备的控制方法。该功能的核心部件为全能遥控器(或智能中控器),通过学习电视机、VCD机、DVD机、功放、空调、遥控照明等多种设备的控制码,全能遥控器(或智能中控器)可以控制家庭中的所有遥控设备,从而无须再使用多个遥控器控制家用电器。

2.1.2灯光情景控制:一键多灯

使用一个键把要控制的所有照明灯调整到指定状态的控制过程。其核心部件为情景遥控器(全能遥控器或智能终端),情景遥控器(全能遥控器或智能终端)学习需要控制照明灯的状态编码,储存起来,当希望把灯光状态调整到已经学习过的状态时,按情景遥控器(全能遥控器或智能终端)上的指定按键,实现对灯光照明的情景控制。

2.1.3组合控制

把任意几种家电设备的单独功能组合起来作为一个功能,实现一键对多个设备联动的控制方法。

该功能的核心部件为全能遥控器(或智能终端),通过把学习到的其他设备的单独功能组合在一起,以单键实现多个设备的功能。

2.1.4条件控制

根据设定条件,控制一种或几种家电设备的动作的控制方式。该功能的核心部件为全能遥控器(或智能中控器),可设定条件为时间和居室温度,在全能遥控器(或智能中控器)上设置控制条件,当系统监测到的条件满足设定要求时,全能遥控器(或智能中控器)发出信号,控制选定设备完成设置的功能。

2.1.5远程控制

通过拨打家中的电话或登陆Internet,实现对家庭的所有家用电器、灯光、电源的远程控制。该功能的核心部件为智能中控器,通过电话或Internet,把控制信号发送到智能中控器,智能中控器控制电器完成动作。

2.2安防监控

安防监控的主要对象为家庭安全,主要包括以下功能:可视对讲、安防报警、远程报警和紧急求助。

2.2.1可视对讲

目前大部分家庭智能终端趋向于集成可视对讲,但存在的普遍问题是家庭智能终端生产厂商往往绑定一家公司的产品,即选择这家的终端就必须选择对应的可视对讲系统,给设计和兼容带来问题。建议发展商根据实际需要选用。

2.2.2安防报警

包括防盗报警、火灾报警和煤气泄露报警。所有安防报警器都连接到家庭智能终端,安防传感器具有有线和无线两种接入方式。当发生警报时,家庭智能终端把警情送往小区监控服务器,并根据设置进行下列操作:启动警铃和联动设备、拨打设定的报警电话。

2.2.3紧急呼叫

事先在智能终端上设定几个紧急呼叫电话号码,当需要紧急救助时,直接按下紧急呼叫按钮,智能中控器拨打预先设定的求救电话。

2.2.4远程布防

通过电话和网络改变家庭安防系统的布防状态。

2.3信息服务

信息服务包括以下内容:信息浏览、语音留言、远程抄表和便民服务

2.3.1信息浏览(小区服务器提供相关信息)

小区可以发布多种信息,包括小区信息、时事新闻、金融信息、天气预报等内容,以方便住户及时了解各种信息。信息由管理人员在小区服务器发布,信息通过智能终端阅读。

2.3.2短信功能

住户可以通过登陆远程控制网站或者使用智能终端应用软件,向家人或朋友发短信,实现信息共享,信息通过智能终端阅读

2.3.3语音留言

用户可以在智能终端上留言,问候家人或向家人提供信息;同时,为来访客人提供语音留言服务。

2.3.4三表查询(结合小区住户管理程序使用)

用户可以通过智能终端查询家庭水、电、煤气和其他类似用品的用量和费用。

2.3.5便民服务(小区服务器提供相关信息)

由管理人员在小区服务器发布小区及附近的商业信息和服务信息,住户通过智能终端了解信息,选择自己需要的商品或服务。

3.技术标准

3.1 HAVI(Home Audio/Video interoperability)体系。

是关于家庭网络中音频/视频电子产品的互联和控制方面的标准。它建立在IEEE-1394的底层协议基础上,主要实现HAVI设备之间的数字音频/视频内容的传送以及对该内容的操作,如播放、录像、回放等。典型的AV内容有由信息家电平台接受的数字电视和由数字录像机、CD等所产生的内容。互操作性是HAVI标准的主要特点,一个HAVI设备上的应用软件可以探测并直接使用联入HAVI网络上其他设备所提供的功能。

3.2 Jini技术。

是Sun公司提出的基于Java的一项技术。它可以使各种设备方便地连到网络上。即:任何计算设施不需预先配置和安装,便可在任何时间地点加入网络,并能和网络中已有的各种软硬件一起协调工作完成分布式计算。Jini体系结构的目的是将成组的设备和软件构件联合成一个单一、动态的分布式系统。联合后的联邦系统向用户提供如下能力:(a)简单的网络访问;(b)网络的易于管理;(c)在保持单机或工作站的灵活性、统一响应和控制的情况下,支持由联邦系统提供的共享能力。3.3 OSGi(Open Service Gateway Initiative)开发服务网关。是由Ericsson、ABB、Alcatel、Cisco、IBM、Nortel、Siemens、HP、Oracle、Philips、Sun、Motorola、Lucent等电信、计算机、电器巨人发起建立的一个工作组和开放式的论坛。其主要的功能是,为连接Internet上的商业服务和下一代智能电器定义一个开放的标准。因此OSGi将成为智能信息家电平台服务标准。OSGi规范将为Internet服务提供商(ISP)、网络控制员、设备制造商提供通过运行在家中或远程地点的网关服务器传递各种电子商务服务的公共平台。

4.小结

家庭网关的应用不仅仅是高速Internet的接入,未来的宽带接入进入家庭后,将会带来更多的服务内容,不仅是Internet的接入,还有混合视频和音频信息流的可视电话,以及其它交互形式的娱乐服务,如网络游戏等。家庭网关将执行智能化的路由算法,把这些信息流(数据)分配给各种电话、智能电器、数字电视和音响等设备。