家用無線多媒體綜合接入設備的制作方法

專利名稱：家用無線多媒體綜合接入設備的制作方法
技術領域：
本發明是一種家用的無線信息轉接設備，屬于小區域無線通信網設備制造的技術領域。
背景技術：
信息產業的發展使人們對家庭信息化的要求越來越迫切，各種各樣的運營商也都瞄準了家庭及室內信息化應用的大市場，在一些居民小區，與每個家庭生活相關的各類電纜和連線接到了每家每戶的門口。例如電信部門一直推廣的“戶線工程”以及現在推廣的“一戶多線工程”；網絡公司的“上網工程”；有線電視公司的“寬帶工程”；物業管理公司的對講機系統；家電制造公司的網絡家電；等等。通常一戶家庭的門口有多根電纜和四、五個接線盒，而在家里也得有相應的電纜將這些外部網絡接到家里。在一些辦公室中同樣存在這樣的情況。繁多的連線和接線盒給人們的生活帶來了極大的不便，這些送到家門口的“服務”往往使住戶不得不鉆孔破墻。人們迫切期望能有一種有效的方式替代眾多的電纜和接線盒，輕松訪問外部的網絡，實現資源共享。
另一方面，近年來提出的無線局域網(WLAN，Wireless Local Area Network)和無線個域網(WPAN，Wireless Personal Area Network)等小區域無線多媒體通信標準，采用擴頻-碼分多址技術，具有很強的多址能力和抗干擾能力。與之伴隨而生的嵌入式無線電芯片，以其廉價、低功耗、集成度高等優點在家用設備中將被大量使用，就像現在的微處理器和普通IC芯片一樣，雖然到處在用，但人們并不知道或并不介意其存在，今后每個家庭可能會使用數十片甚至更多這樣的嵌入式無線電芯片，將所有電子信息、電氣設備構成無線網絡，其應用可能無所不在。
在無線個域網諸種技術中，藍牙(Bluetooth)技術頗為引人注目，與本地網絡(PSTN網或者國際互聯網及其它外部網絡)互通以及構成移動自組織網絡(Ad hoc)是其重要應用。基于藍牙技術的家用無線多媒體綜合接入設備可以使藍牙終端設備以無線的方式訪問外部網絡，并且室內設備之間能夠組成一個無線網絡。它為這些終端設備動態地接入傳統計算機和電話網絡及其他外部網提供了極大的方便，也為終端設備間的臨時組網、資源共享提供了一種廉價、高效的解決方案。
通過上述技術可以實現省去室內各設備之間的連線，這些設備通過無線的方式訪問外部網絡，但是如何接入到外部網絡必須有接入設備的支持，該接入設備是室內與外界連接的樞紐，只需使用一個這樣的設備就能做到室內與外界的交互。

發明內容
(1)發明目的本發明的目的是提供一種家用無線多媒體綜合接入設備，使家庭或辦公室等一些室內應用場合只需一個接入設備就可實現室內所有具有信息傳輸功能的設備享用外部網絡的服務，并且可以多個設備同時訪問外界網絡，(2)技術方案本發明是一種家用無線多媒體綜合接入設備，該設備由射頻模塊、基帶模塊、嵌入式平臺、外部網絡適配卡、電話控制器、局域網網卡、其它網絡接口卡所組成，電話控制器的外端接PSTN，局域網網卡的外端接LAN，其它網絡接口卡的外端接其它語音數據網絡(OVDA)，外部網絡適配卡的輸入端分別接電話控制器、局域網網卡、其它網絡接口卡的輸出端，基帶模塊的輸入端通過嵌入式平臺接外部網絡適配卡的輸出端，射頻模塊的輸入端接基帶模塊的輸出端，射頻模塊的輸出端接發射天線。
家用無線多媒體綜合接入設備和外界PSTN、Internet以及其它語音/數據網絡相連。當從外部PSTN有電話呼入時，無線多媒體綜合接入設備通過電話控制器能檢測到PSTN網的DTMF信號，并將該信號送給外部網絡適配卡，應用程序讀取適配卡信號后按照相應的無線通信協議封裝該信號，發送給室內的終端設備，告知終端有電話呼入，終端設備根據同樣的通信協議分析接入設備送來的數據包，執行振鈴等相應的操作，當終端用戶接聽電話后，接入設備與終端之間建立語音鏈路，語音在該鏈路上傳遞，這樣終端用戶就可與PSTN用戶通話了。同樣當室內的終端設備需向外呼出時，向接入設備發送封裝過的數據包，接入設備分析該數據包，并解釋成摘機、撥號等操作，通過外部網絡適配卡控制電話控制器向PSTN網送出DTMF信令，與PSTN用戶建立連接，同樣，語音在接入設備與終端之間的語音鏈路上傳遞。
當室內的終端設備想要訪問Internet時，首先由終端設備發出與接入設備的建鏈請求，接入設備接受該請求后，終端與接入設備之間即建立起了無線的傳輸通道，接入設備有完備的網絡配置，是外部Internet的一個終端，通過網線與Internet相連，Internet的一些信息就通過局域網網卡，進而由外部網絡適配卡送給應用程序，應用程序再根據相應的無線通信協議將該信息封裝成相應的數據包送給終端設備。反之，終端設備的一些信息也由接入設備送到外部Internet。
其它語音/數據網絡包括對講系統、遙控門鈴等，為了與接入設備配套使用，需要有集成的語音/數據終端，這些終端可以是手機、PDA，還可以是專用的終端。外部網絡的信號通過接入設備送至室內的終端，使得人們可以自由地在室內任何地方接收這些語音和數據信息，而不受地點的限制。同樣當人們需要與外界進行通信時，比如控制門鈴，可以在室內任何地方對門鈴進行控制。終端與接入設備之間的信息交互均是根據一定的無線通信協議進行，由接入設備將信息送至外部網絡或將外部信息送給終端。
因此，本發明家用無線多媒體綜合接入設備兼有無線家庭網絡和無線HUB的功能。
(3)技術效果該發明具有如下優點1.使家庭或辦公室等一些室內應用場合只需一個接入設備就可實現室內所有具有信息傳輸功能的設備與外部各種網絡和系統的互聯互通；2.室內各設備無需電纜連接，既可以無線組網工作，又可享用外部網絡的服務；3.接入設備可以放在門外，而進入室內的僅僅是一根尺寸極小的無線電天線，免去因為接踵而來的各種新服務而使居室不得不進行布線和重新裝修之苦；4.使用“外部網絡適配卡”和“其它網絡接口卡”將各種各樣的外部網絡變換成符合所用通信協議的信息格式，適應性強；5.當外部網絡更換或升級換代時，只需更換該接入設備的相關部件，靈活方便；6.通過該接入設備，用戶可遠程控制家中的設備(比如家用電器等)；7.可以支持多個設備同時訪問多個外部網絡，實現點對多點的功能，當有多個設備接入時，對用戶的使用毫無影響。
四

圖1是發明的總體結構示意圖，其中有射頻模塊1、基帶模塊2、嵌入式平臺3、外部網絡適配卡4、電話控制器5、局域網網卡6、其它網絡接口卡7所組成。
圖2是本發明的電原理圖。
圖3是本發明電話控制器的電原理圖。
具體實施例方式
下面對圖1的各部分進行說明。該設備使用一套基帶和射頻電路，這兩個模塊主要實現了無線傳輸的功能，建立起接入設備與終端以及終端與終端之間的無線連接。采用U1(Ericsson公司的型號為ROK101007的模塊)，這是雙芯片模式的基帶和射頻模塊，其基帶芯片為PMB99090，射頻芯片為PBA31301/3。具體實施時，可將該設備放在用戶門外，而只有一根尺寸很小(幾厘米)的天線進入室內。該設計采用嵌入式Linux操作系統，以U2(MotorolaCodeFire5272微處理器)作為硬件平臺，無線通信協議棧和上層應用軟件運行在該平臺之上。無線通信協議棧是我們自行開發的符合協議標準的軟件棧，終端與接入設備的互通由無線通信協議棧實現，無線通信協議可以是藍牙、802.11等小范圍無線通信協議。協議棧解析收到的數據包，再發給上層應用程序執行相應的操作或者將應用程序的一些指令封裝成協議包，發送出去。上層應用程序直接控制外部網絡適配卡進而控制相應的網絡接口卡接入到外部網絡，也可轉發外部網絡的數據給終端以及控制語音鏈路的建立。外部網絡適配卡是嵌入式系統與外部網絡接口卡之間的樞紐，起到適配和轉接的作用。具體見圖2所示。外部網絡適配卡與嵌入式開發平臺的GPIO口相連，使用了GPIO口的16位管腳，其中8位并行數據線，5位地址線，2位串行數據線，1位中斷線。8位并行數據線傳輸數據，2位串行數據線傳輸控制信令，5位地址線傳送當前在工作的外部接口卡的地址。當接收到外部信號時，外部網絡適配卡會產生一個硬件中斷，在中斷處理程序中會讀取地址線上的地址(地址線共有五根，它們不同的狀態代表了不同的外部接口卡，最多可以接32塊接口卡，這些接口卡分別插在標準25芯的插座上)，從而知道當前哪塊接口卡在工作，然后再讀取串行I/O的信令或者讀取8個數據傳輸線上的數據。外部網絡適配卡由U3、U4構成，U3 U4是型號為74HC245的總線收發器，它們增加對外部接口卡的驅動能力，同時起到保護的作用。使用外部網絡適配卡可以方便地對該接入設備進行升級，使其接入更多的外部網絡，而且當外部網絡更換時，也只需對電路做很小的改動。各外部網絡接口電路直接和外部網絡相連，接收外部網絡數據或語音，或將數據語音發給外部網絡。運行于嵌入式平臺上的應用程序讀取GPIO口的數據，或向GPIO口發送相應的信息。
電話控制器的結構框圖如圖3所示。其中U5是型號為CX88168的單片調制解調器，主要對傳輸的數據調制解調，將調制后的數據從用戶線送出或把接收的數據解調后送給適配卡。U6是74LS138片選信號產生電路，將5位地址信號變成片選信號，送給調制解調器。U7為74HC541三態收發器，它平時處于三態，當電話振鈴時產生中斷信號和地址信號送給單片機，地址信號給出當前工作的設備地址。U8是CX20463線端芯片，實現二四線轉換和波形整形。U9是CX20437語音芯片，實現語音傳輸的功能。U10是隔離變壓器。局域網網卡為CodeFire 5272開發平臺上的網卡，型號為Intel公司的LEVEL ONE LXT972LC。其它網絡接口卡如家庭可視門鈴的接口電路由電平轉換、保護電路、信令識別、語音電平轉換等電路組成，語音不需經過外部網絡適配卡，而是直接和基帶、射頻模塊相連，只是一些控制信令需由外部網絡適配卡經串行I/O送給GPIO口。
若圖1中的射頻、基帶模塊采用藍牙模塊，通信協議為藍牙協議，構成的設備即為藍牙設備。我們以此設備為例。
家用無線多媒體綜合接入設備整個系統包括終端和接入設備兩部分。基于藍牙技術的家用無線多媒體綜合接入設備連接外部PSTN、Internet及其他數據或話音網絡，其他數據或話音網絡包括家庭門戶監控系統、對講系統等。終端均帶有藍牙功能，可以是數據終端(包括計算機、PDA等)，也可以是語音終端(包括電話、家庭對講機等)，還可以是家用電器。終端通過家用無線多媒體綜合接入設備使用外部網絡的服務，終端之間也能組成無線網絡，實現資源共享。家用無線多媒體綜合接入設備充分利用了藍牙的點對多點的功能，可以支持最多七個設備同時連接到多個外部網絡。
通過該接入設備，用戶還可從外部網絡(PSTN、Internet等)遠程控制家中的設備(比如家用電器等)。可由PSTN網實現控制，用戶在遠端首先須撥通家中的接入設備，然后再按下對應于相應指令的電話鍵，接入設備就會把收到的DTMF信號轉換成家電能識別的藍牙信令，向相應的家電發出指令，使其執行相應的操作。若由INTERNET實現控制，家中的電器通過具有藍牙芯片的接入設備連接到互聯網，成為網絡家電。用戶在遠端可以通過計算機、手機上INTERNET網控制家中電器，他只需訪問網絡終端的IP地址，即可控制家電執行我們想要的操作。網絡家電亦能主動地向網絡發送本身信息，報告當前的運行狀態，還能主動地從網絡獲取信息。實現該系統的關鍵在于將藍牙技術應用于嵌入式系統中。
權利要求
1.一種家用無線多媒體綜合接入設備，其特征在于該設備由射頻模塊(1)、基帶模塊(2)、嵌入式平臺，(3)、外部網絡適配卡(4)、電話控制器(5)、局域網網卡(6)、其它網絡接口卡(7)所組成，電話控制器(5)的外端接PSTN，局域網網卡(6)的外端接LAN，其它網絡接口卡(7)的外端接其它語音數據網絡(OVDA)，外部網絡適配卡(4)的輸入端分別接電話控制器(5)、局域網網卡(6)、其它網絡接口卡(7)的輸出端，基帶模塊(2)的輸入端通過嵌入式平臺(3)接外部網絡適配卡(4)的輸出端，射頻模塊(1)的輸入端接基帶模塊(2)的輸出端，射頻模塊(1)的輸出端接發射天線。
2.根據權利要求1所述的家用無線多媒體綜合接入設備，其特征在于外部網絡適配卡(4)通過16位總線分別與電話控制器(5)、局域網網卡(6)、其它網絡接口卡(7)相接，外部網絡適配卡(4)通過8位總線與嵌入式平臺(3)相接，嵌入式平臺(3)通過RS232接口與基帶模塊(2)相接。
3.根據權利要求1或2所述的家用無線多媒體綜合接入設備，其特征在于電話控制器(5)由單片調制調器U5、片選信號產生電路U6、三態收發生器U7、線端芯片U8、語音芯片U9、隔離變壓器U10所組成，其中隔離變壓器U10分別與線端芯片U8和語音芯片U9相接，單片調制解調器U5分別與線端芯片U8、語音芯片U9、片選信號產生電路U6、三態收發器U7相接。
全文摘要
家用無線多媒體綜合接入設備是一種家用的無線信息轉接設備,該設備由射頻模塊、基帶模塊、嵌入式平臺、外部網絡適配卡、電話控制器、局域網網卡、其它網絡接口卡所組成,電話控制器的外端接PSTN,局域網網卡的外端接LAN,其它網絡接口卡的外端接其它語音數據網絡(OVDA),外部網絡適配卡的輸入端分別接電話控制器、局域網網卡、其它網絡接口卡的輸出端,基帶模塊的輸入端通過嵌入式平臺接外部網絡適配卡的輸出端,射頻模塊的輸入端接基帶模塊的輸出端,射頻模塊的輸出端接發射天線;外部網絡適配卡通過16位總線分別與電話控制器、局域網網卡、其它網絡接口卡相接,外部網絡適配卡通過8位總線與嵌入式平臺相接,嵌入式平臺通過RS232接口與基帶模塊相接。
文檔編號H04B5/02GK1388689SQ0213784
公開日2003年1月1日 申請日期2002年6月25日 優先權日2002年6月25日
發明者沈連豐, 徐平平, 宋鐵成, 夏瑋瑋, 張宏澤, 毛宇斌 申請人:南京東大移動互聯技術有限公司, 東南大學