基于异构型网络协议的数字家庭设备间的通讯方法

摘要

本发明公开了一种基于异构型网络协议的数字家庭设备间的通讯方法，各设备通过网关设备连接并传输数据，网关设备具有用于分析数据包且将数据包的格式转换成符合另一协议接口的格式、且定义在数据协议层的上面的协议转换层。当网关设备接收到数据包后，协议转换层分析数据包所要传送到的路由方向。当数据包要传输到同一物理网络中，网关设备把数据传送到该网络的应用层中；当数据包需要传送到不同的物理网络中，则对数据包进行路由选择，然后对数据包进行解析和数据包格式的转换，并将新的数据包传送到目的网络。本发明简化了异构型网络之间的通讯，提高了通讯效率，使得数字家庭和智能家居中以及其他使用异构型网络的设备之间实现互通。

说明书

技术领域

本发明涉及数字家庭网络和计算机网络通讯技术领域，尤其涉及一种数字家庭中基于常用的异构型网络协议的设备之间的通讯方法。

背景技术

随着数字家庭和智能家居的发展，人们对数字家庭网络技术应用的要求越来越高，希望能够通过互联网以使用各种不同的工具来控制家居设备，同时家居设备控制器也可以把设备的状况通过互联网传送给人们常用的高级终端，如手机、PC等。因此，单纯的物理网络之间的通讯，如Internet的TCP之间的网络通讯、低端设备中运用到的RS485之间的通讯、RF网络的内部通讯已经不能满足人们的需求。人们希望数字家庭和智能家居中的设备能够通过异构型网络之间的通讯达到互通。

目前，现有数字家庭和智能家居运用的通讯网络技术中，大部分只能实现同一物理网络之间的通讯。而少部分低端和高端异构型网络之间的通讯，则是通过提高低端设备的硬件性能来实现的，其主要方法是让高端和低端设备同时实现TCP协议，网关主要是实现TCP的通讯。这样，对于低端设备的传输来说，是通过TCP通讯技术的复制实现的。然而，对于低端设备传输的要求来说，没有必要实现TCP协议，同时要解析TCP数据包也降低了设备的传输速率，或者需要大大提高设备的硬件性能，从而大幅度增加了实现成本。

为此，迫切需要解决数字家庭和智能家居中的设备基于异构型网络之间进行通讯的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于异构型网络协议的数字家庭设备间的通讯方法，以简化异构型网络之间的通讯，提高通讯效率，使得数字家庭和智能家居中以及其他使用异构型网络的设备之间实现互通。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种基于异构型网络协议的数字家庭设备间的通讯方法，各设备通过网关设备连接并传输数据，所述网关设备具有用于分析数据包且将数据包的格式转换成符合另一协议接口的格式、并提交给相应协议接口的协议转换层，该协议转换层定义在数据协议层的上面；所述通讯方法的步骤如下：

1)设备发送数据，数据从其网络的物理层传送进来后，经过链路层、数据协议层解析后得到源数据包；

2)网关设备接收到源数据包后，协议转换层分析查看数据包中的源地址和目的地址，解析数据包的路由方向；

3)如果数据包源地址和目的地址属于同一网络，则直接将数据包传送到该网络的上一层，然后转到步骤7)；如果数据包源地址和目的地址属于不同网络，则继续下面的步骤；

4)根据数据包的路由分析结果，将数据包原协议描述内容删除，填进目的地址所属网络协议描述；将数据包的原数据格式转换成符合目的地址所属网络协议的格式；

5)将转换后的数据包打包，组成符合目的网络数据协议层格式的数据包；

6)将数据包传送到目的网络，通过目的网络的数据协议层、链路层、物理层解析之后传送到目的设备；

7)此次通讯流程结束。

在数字家庭和智能家居中不同网络协议设备之间通过本发明方法进行通讯。各种设备将数据传送到网关设备后，网关设备的协议转换层分析数据包所要传送到的路由方向。当数据包要传输到同一物理网络中，网关设备把数据传送到该网络的应用层中；当数据包需要传送到不同的物理网络中，则对数据包进行路由选择，之后对数据包进行解析并转换成目的网络所能解析的数据包格式。然后把新的数据包传送到目的网络中。

本发明的核心在于采用网关设备协议转换层，通过对数据包的解析和转换实现不同网络协议设备间的通讯，本发明所述网关设备协议转换层通过以下模块实现其功能：

分析数据路由方向模块-用于查看数据包中的源地址和目的地址，解析数据包的路由方向；

协议逻辑转换模块-根据分析数据路由方向模块的分析结果，用于将数据包原协议描述内容删除，填进目的地址所属网络协议描述；

协议数据格式转换模块-根据分析数据路由方向模块的分析结果，用于将数据包的原数据格式转换成符合目的地址所属网络协议的格式；

数据打包模块-用于将转换后的数据包打包，组成符合目的网络数据协议层格式的数据包。

本发明具有以下有益效果：

(1)简化了异构型网络之间的通讯，提高了通讯效率。

(2)无须改变设备传输的要求，降低了实现成本。

(3)数字家庭和智能家居中以及其他使用异构型网络的设备之间能够方便地实现互通。

附图说明

下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：

图1是本发明实施例数字家庭网络设备通讯拓扑图；

图2是本发明实施例中网络数据转换传输原理框图；

图3是本发明实施例的实现逻辑框图；

图4是本发明实施例中数据包的传输原理流程框图；

图5是本发明实施例中TCP数据包转换成RS485数据包的转换过程示意框图。

具体实施方式

图1～图5所示为本发明的实施例。如图1所示，在数字家庭和智能家居中存在着TCP设备、RS485设备以及RF设备，分别以TCP协议线、RS485协议线、RF协议线及其物理接口连接到网关设备。网关设备具有用于分析数据包且将数据包的格式转换成符合另一协议接口的格式、并提交给相应协议接口的协议转换层，如图2所示，该协议转换层定义在数据协议层的上面，通过以下模块实现其功能(参见图3)：

分析数据路由方向模块-用于查看数据包中的源地址和目的地址，解析数据包的路由方向；

协议逻辑转换模块-根据分析数据路由方向模块的分析结果，用于将数据包原协议描述内容删除，填进目的地址所属网络协议描述；

协议数据格式转换模块-根据分析数据路由方向模块的分析结果，用于将数据包的原数据格式转换成符合目的地址所属网络协议的格式；

数据打包模块-用于将转换后的数据包打包，组成符合目的网络数据协议层格式的数据包。

本实施例通讯方法如图4所示，当网关设备接收到数据包后，协议转换层分析数据包所要传送到的路由方向。当数据包要传输到同一物理网络中，网关设备把数据传送到该网络的应用层中；当数据包需要传送到不同的物理网络中，则对数据包进行路由选择，然后对数据包进行解析，转换成目的网络所能解析的数据包格式。然后把新的数据包传送到目的网络中。其具体步骤如下：

1)设备发送数据，数据从其网络的物理层传送进来后，经过链路层、数据协议层解析后得到源数据包；

2)网关设备接收到源数据包后，协议转换层分析查看数据包中的源地址和目的地址，解析数据包的路由方向；

3)如果数据包源地址和目的地址属于同一网络，则直接将数据包传送到该网络的上一层，然后转到步骤7)；如果数据包源地址和目的地址属于不同网络，则继续下面的步骤；

4)根据数据包的路由分析结果，将数据包原协议描述内容删除，填进目的地址所属网络协议描述；将数据包的原数据格式转换成符合目的地址所属网络协议的格式；

5)将转换后的数据包打包，组成符合目的网络数据协议层格式的数据包；

6)将数据包传送到目的网络，通过目的网络的数据协议层、链路层、物理层解析之后传送到目的设备；

7)此次通讯流程结束。

例如，如图2所示，①是TCP与RS485网络之间数据包的转换。当接收到的数据包来自TCP网络，目的网络是RS485网络时，TCP数据包通过协议转换层，解析TCP数据包内容，然后转换成RS485数据包格式，通过RS485的数据协议层、链路层、物理层的解析之后传送到目的设备。其转换过程如图5所示。同样，当接收到的数据包来自RS485网络，目的网络为TCP网络时，协议转换层把RS485数据包转换成TCP数据包，通过TCP网络的数据协议层、链路层、物理层解析后传送到TCP网络设备上。

②是RS485与RF网络之间的数据包转换。当接收到的数据包来自RS485网络，目的网络是RF网络时，RS485数据包通过协议转换层解析RS485数据包，然后转换成RF数据包格式，通过RF的数据协议层、链路层、物理层解析之后传送到目的设备。当接收到的数据包来自RF网络，目的网络为RS485时，协议转换层把数据包解析并转换成RS485格式数据包，通过RS485的数据协议层、链路层、物理层解析之后传送到目的设备。

③是TCP与RF网络之间的数据包转换。当接收到的数据包来自TCP网络，目的网络是RF网络时，TCP数据包通过协议转换层解析RF数据包，然后转换成RF数据包格式，通过RF的数据协议层、链路层、物理层解析之后传送到目的设备。当接收到的数据包来自RF网络，目的网络为TCP时，协议转换层把数据包解析并转换成TCP格式数据包，通过TCP的数据协议层、链路层、物理层解析之后传送到目的设备。

通过以上述几种方式，网关设备通过协议转换层对TCP、RS485、RF网络数据包进行解析和转换，从而有效地解决这几种不同网络之间的通讯问题。