專利名稱：具備安防信號處理功能的家庭網關設備及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光接入網絡和家庭網絡領域，特別是涉及一種具備安防信號處理功能的家庭網關設備及系統(tǒng)。
背景技術：
PON(Passive Optical Network,無源光纖網絡)技術被認為是未來 FTTH (Fiber-To-The-Home，光纖到戶)時代的終極解決方案。目前國際上主流的 PON 技術，分為 EPON (Ethernet Passive Optical Network,以太網無源光網絡)和 GPON(Gigabit-Capable PON,G比特以太網無源光網絡)。GPON技術是基于ITU-TG. 984標準的最新一代寬帶無源光綜合接入標準，具有帶寬高、效率高和覆蓋范圍廣、用戶接口豐富等優(yōu)點，被通信運營商視為實現(xiàn)接入網業(yè)務寬帶化、綜合化改造的理想技術，并得以在實踐中廣泛應用。相對于其它的PON標準來說，GPON標準提供了更高的帶寬，下行速率可達到 2. 5(ibit/S，其非對稱特性更能適應目前的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務市場。目前市場上的家庭網關基本上是基于ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line,非對稱數(shù)字用戶環(huán)路)2/2+或EPON接入技術，主要提供語音、數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務的家居通信，部分家庭網關設備在家居通信基礎上增加了家用電器的組網功能，但功能相對簡單。 隨著社會經濟的發(fā)展，人們越來越多地關注生命和家庭財產安全，因而市場上出現(xiàn)了家居安防系統(tǒng)。傳統(tǒng)的家居安防系統(tǒng)一般獨立于家居通信系統(tǒng)之外，采用獨立的設備和專用的網絡，信息的采集、上報也采用專用的通道，因此存在成本較高、網絡凌亂的缺陷。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術的不足，提供一種具備安防信號處理功能的家庭網關設備及系統(tǒng)，集家居通信功能和安防功能于一體，成本較低，為用戶提供簡約、 便捷的智能應用，能夠實現(xiàn)光纖到戶的GPON接入，為用戶提供語音、視頻和數(shù)據(jù)的全業(yè)務服務，實現(xiàn)家居通信和家居安防傳感器的接入、以及家居安防傳感器數(shù)據(jù)的實時處理和數(shù)據(jù)的智能上報，克服了傳統(tǒng)家居安防系統(tǒng)成本較高、網絡凌亂的缺陷。本發(fā)明提供的具備安防信號處理功能的家庭網關設備，包括集嵌入式處理器和 GPON MAC模塊于一體的片上系統(tǒng)S0C、及分別與所述片上系統(tǒng)SOC相連的安防模塊、以太網模塊和光模塊，所述安防模塊用于對接入的安防信號進行監(jiān)控和處理，并根據(jù)預先設置的報警方式，通過GPON網絡實現(xiàn)報警；所述以太網模塊用于實現(xiàn)無線網絡的接入和完成家居通信數(shù)據(jù)的上傳、下載；所述光模塊用于GPON接口的接入和實現(xiàn)信號的光電轉換。在上述技術方案中，所述安防模塊設置有用于接入安防信號的4個有線安防I/ 0信號接口和1個無線安防信號接口，分別用于連接有線安防報警傳感器和無線安防傳感器、遙控器，以實現(xiàn)對特定安防信息的采集和處理。在上述技術方案中，所述有線安防1/0信號接口與所述片上系統(tǒng)SOC的GPIO接口相連，所述無線安防信號接口與所述片上系統(tǒng)SOC的SPI總線相連。
在上述技術方案中，所述SPI總線通過擴展的Zigbee無線模塊，實現(xiàn)無線安防信號的接入。在上述技術方案中，所述以太網模塊內置有用于實現(xiàn)無線網絡接入的WiFi模塊， 還設置有用于上傳、下載家居通信數(shù)據(jù)的4個以太網接口。在上述技術方案中，所述4個以太網接口為4個百兆以太網接口，或者為3個百兆以太網接口加上1個千兆以太網接口，百兆以太網接口所在的百兆物理層芯片PHY與片上系統(tǒng)SOC的SS-SMII接口相連，千兆以太網接口所在的千兆物理層芯片PHY與片上系統(tǒng)SOC 的GMII接口相連。 在上述技術方案中，所述光模塊分別與所述片上系統(tǒng)SOC的krdes接口和I2C接口相連，所述krdes接口為數(shù)據(jù)通信接口，所述I2C接口為控制接口。在上述技術方案中，還包括與所述片上系統(tǒng)SOC相連的電話接口模塊，用于通過內嵌的VoIP協(xié)議實現(xiàn)VoIP電話功能，并提供兩路語音輸出，所述電話接口模塊包括2個用于提供傳統(tǒng)的PSTN電話接入的語音接口，2個語音接口所在的語音芯片分別與所述片上系統(tǒng)SOC的PCM接口和SPI接口相連，所述PCM接口為數(shù)據(jù)通信口，所述SPI接口為控制口。在上述技術方案中，還包括分別與所述片上系統(tǒng)SOC相連的時鐘模塊、RESET模塊、FLASH模塊、DDR2模塊、以及用于系統(tǒng)調測的JTAG模塊和UART模塊。本發(fā)明還提供一種具備安防信號處理功能的家庭網關系統(tǒng)，包括遠程服務器、接入網和終端設備，所述終端設備通過接入網連接遠程服務器，還包括上述具備安防信號處理功能的家庭網關設備，所述設備通過GPON接口與接入網相連，通過下行聯(lián)網接口與終端設備相連。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下本發(fā)明基于GPON接入技術的高帶寬、高效率和常在線優(yōu)勢，實現(xiàn)家居通信和家居安防傳感器的接入、以及家居安防傳感器數(shù)據(jù)的實時處理，例如安防信號類型、安防信息處置方法的靈活配置，對家居安防報警信息以VoIP網絡電話的方式第一時間上報。本發(fā)明集家居通信功能和安防功能于一體，成本較低，而且支持二層交換和三層路由功能，能夠實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、視頻在各端口的全速轉發(fā)，為用戶提供簡約、便捷的智能應用，克服了傳統(tǒng)家居安防系統(tǒng)成本較高、網絡凌亂的缺陷。


圖1為本發(fā)明實施例的硬件結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例的功能框圖；圖3為本發(fā)明實施例的軟件結構示意圖；圖4為本發(fā)明實施例中安防信號的處理流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。參見圖1所示，本發(fā)明實施例提供的具備安防信號處理功能的家庭網關設備，包括集嵌入式處理器和GPON MAC模塊于一體的片上系統(tǒng)SOC (System on Chip,片上系統(tǒng))、 以及分別與片上系統(tǒng)SOC相連的安防模塊、以太網模塊、光模塊、電話接口模塊、多路電源模塊、時鐘模塊、RESET模塊、FLASH模塊、DDR2模塊、用于系統(tǒng)調測的JTAG模塊和UART模塊。安防模塊用于對接入的安防信號進行監(jiān)控和處理，并根據(jù)預先設置的報警方式，通過 GPON網絡實現(xiàn)報警；以太網模塊用于實現(xiàn)無線網絡的接入和完成家居通信數(shù)據(jù)的上傳、下載；光模塊用于GPON接口的接入和實現(xiàn)信號的光電轉換；電話接口模塊用于通過內嵌的 VoIP (Voice over Internet Protocol)協(xié)議(SIP 協(xié)議和 H. 248 協(xié)議)實現(xiàn) VoIP 電話功能，并提供兩路語音輸出；多路電源模塊用于為各功能模塊提供各種輸出電平的、高精度、 高穩(wěn)定性、低紋波系數(shù)的工作電源。安防模塊設置有用于接入安防信號的安防信號接口，包括4個有線安防1/0信號接口和1個無線安防信號接口，分別用于連接有線安防報警傳感器和無線安防傳感器、遙控器，以實現(xiàn)對特定安防信息的采集和處理。安防信號接口為用戶提供安防信號接入功能， 內嵌的安防處理程序可以對接入的安防信號進行監(jiān)控和處理，并根據(jù)預設置的報警方式， 通過GPON網絡實現(xiàn)手機短信、語音電話和WEB頁面報警。有線安防1/0信號接口與片上系統(tǒng)SOC的GPIO接口相連，無線安防信號接口與片上系統(tǒng)SOC的SPI總線相連，SPI總線通過擴展的Zigbee無線模塊，實現(xiàn)無線安防信號的接入。以太網模塊內置有WiFi (Wireless Fidelity，無線相容性認證)模塊，WiFi模塊用于實現(xiàn)802. Iln 2X2路的無線接入。以太網模塊還設置有用于上傳、下載家居通信數(shù)據(jù)的4個以太網接口，4個以太網接口為4個百兆以太網接口，或者為3個百兆以太網接口加上1個千兆以太網接口，百兆以太網接口所在的百兆物理層芯片PHY與片上系統(tǒng)SOC的 SS-SMII接口相連，千兆以太網接口所在的千兆物理層芯片PHY與片上系統(tǒng)SOC的GMII接口相連。片上系統(tǒng)SOC通過PCI總線擴展USB和Mini-PCI WIFI應用。光模塊分別與片上系統(tǒng)SOC的krdes接口和I2C接口相連，krdes接口為數(shù)據(jù)通信接口，I2C接口為控制接口。電話接口模塊包括2個用于提供傳統(tǒng)的PSTN電話接入的語音接口，2個語音接口所在的語音芯片分別與片上系統(tǒng)SOC的PCM接口和SPI接口相連，PCM接口為數(shù)據(jù)通信口， SPI接口為控制口。參見圖2所示，本發(fā)明實施例提供的具備安防信號處理功能的家庭網關設備，具備GPON接入功能、核心功能和應用接口功能，其中，核心功能包括OMCI (0ΝΤ Management and Control Interface, ONT 管理控制接口，ONT :0ptimizing Converged Cisco Networks-Network,優(yōu)化網絡構架)接口管理功能、QoS功能、安全功能、NAT和地址功能、本地管理功能、TR069遠程管理功能、二層交換功能、路由轉發(fā)功能；應用接口功能包括VoIP 語音功能、WiFi功能、Zigbee功能、無繩電話功能、聯(lián)網功能和安防信號處理功能。Zigbee 在中國被譯為“紫蜂”，是一種新興的短距離、低功耗、低成本、低復雜度、自組織的無線通信技術，與藍牙類似，主要適合用于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備?；谏鲜鼍邆浒卜佬盘柼幚砉δ艿募彝ゾW關設備，本發(fā)明實施例還提供一種具備安防信號處理功能的家庭網關系統(tǒng)，包括遠程服務器、接入網、所述具備安防信號處理功能的家庭網關設備和終端設備，遠程服務器和所述具備安防信號處理功能的家庭網關設備通過接入網相連，所述具備安防信號處理功能的家庭網關設備通過GPON接口與接入網相連， 通過下行聯(lián)網接口與終端設備相連。用戶通過網絡訪問家庭網關設備內嵌的安防配置頁面，實現(xiàn)對安防信息處置辦法的配置和對安防信號類型的定義，并建立安防信息處理向量表。安防信號可以由用戶根據(jù)實際的現(xiàn)場使用情況進行定義，可將安防信號定義為煙感傳感、紅外傳感、可燃氣體傳感器、門磁狀態(tài)、匪警報警、急救報警、社區(qū)緊急呼叫等功能。當家庭網關設備采集到安防傳感器(煙感傳感、紅外傳感、可燃氣體傳感器、門磁狀態(tài)、匪警報警、急救報警、社區(qū)緊急呼叫等)上傳的報警信號時，首先完成信號發(fā)出點的判斷；通過確定的發(fā)出點，在報警信號點與預制語音電話向量表中查找綁定的服務電話，基于GPON技術的常在線模式和家庭網關設備內嵌的VoIP SIP和H. 248協(xié)議棧，將家居安防報警信號以預制語音電話的方式上報到預定的服務中心。參見圖3所示，本發(fā)明實施例提供的具備安防信號處理功能的家庭網關設備的軟件框架分為用戶空間和內核空間，其中，用戶空間包括應用層，內核空間包括Device器件驅動模塊、File System文件系統(tǒng)模塊、Function功能模塊和Network網絡管理模塊。器件驅動模塊用于完成家庭網關設備上各功能模塊(UART模塊、網絡PHY模塊、藍牙模塊、 Zigbee模塊、DDR2模塊、WiFi模塊、電話接口模塊、USB控制模塊)和GPIO的配置驅動。文件系統(tǒng)模塊用于完成文件信息的管理和存儲，包括與文件管理有關的軟件、被管理的文件以及實施文件管理所需的數(shù)據(jù)結構。功能模塊用于完成系統(tǒng)啟動和復位、系統(tǒng)鏡像備份和恢復、設備管理、看門狗復位、系統(tǒng)標準指令和日志等功能。網絡管理模塊用于完成WAN側接入管理、橋接路由、以太網端口管理、組播、VLAN、NAT、防火墻、ALG和QoS等功能。參見圖4所示，本發(fā)明實施例中家庭網關設備安防信息類型的定義和信號的處理流程如下步驟101 用戶根據(jù)實際需求完成安防模塊的選擇接入。步驟102 用戶登錄家庭網關設備的Web頁面，根據(jù)實際安防模塊的接入種類和接入方法，完成相應GPIO端口和無線模塊的信號定義。例如將GPIO端口 1定義為煙感傳感，將GPIO端口 2定義為紅外傳感，GPIO端口 3定義為可燃氣體傳感，GPIO端口 4定義為門磁傳感。步驟103 用戶通過網絡訪問家庭網關設備內嵌的安防配置頁面，實現(xiàn)對安防信息處置辦法的配置。本發(fā)明實施例中的家庭網關設備內嵌了 3種安防信息處置方法(1)手機短信報警通過互聯(lián)網發(fā)送報警信息到預設的SP短信服務端口，然后由 SP完成報警信息到指定手機的發(fā)送。為了實現(xiàn)手機短信報警，需要進行手機號碼和短信內容的預設，在Web頁面提供的預設短信內容的輸入框中，用戶可根據(jù)自身特征進行手機號碼、報警類別等信息的預設。(2)預設語音電話報警；用戶預先在設備中設置與事件相對應的報警電話號碼 (例如匪警110、火警119、急救120等)，并錄制語音報警信息。用戶可以在連接到家庭網關設備VoIP電話口的電話上撥打系統(tǒng)預留短號碼#0000 #0009，進入語音信息錄制狀態(tài)， 錄制編號為0000到0009的語音報警信息。當設定事件發(fā)生時，安防處理程序通過VoIP協(xié)議自動撥打報警電話進行報警。(3)遠程TOB監(jiān)控用戶可以通過互聯(lián)網遠程訪問家庭網關設備的內嵌WEB頁面， 動態(tài)獲取實時安防信息，包括各報警端口信息和視頻監(jiān)控信息。針對接入的安防模塊，根據(jù)實際需要，通過WEB頁面進行安防信息處理方式的配置。例如，無線傳感模塊配置遙控器，遙控器上按鍵1配置成匪警，按鍵2配置成急救報警，按鍵3配置成社區(qū)緊急呼叫等。針對各種上報的告警信息，用戶可分別配置成手機短信報警、預設語音電話報警、 遠程Web監(jiān)控，或幾種信息處置方法同時配置。步驟104 上述步驟完成后，形成如表1所示，關于報警端口、安防信號定義、告警信息處置方式和預設信息的安防信息處置向量表。當特定端口上報了告警信息時，設備搜尋存儲空間向量表，根據(jù)報警端口判斷報警類型，并根據(jù)預設的告警信息處理方式和欲存儲信息，完成告警信息的第一時間處理和上報。表1、安防信息處理向量表
報警端口安防信號定義告警信息處置方式預設信息GPIOl煙感傳感手機短信報警手機號碼、預設短信內容GPI02紅外傳感遠程Web監(jiān)控+Web頁面上報內容GPI03可燃氣體傳感遠程Web監(jiān)控+ 預設語音電話報警電話號碼0000語音信息無線按鍵1匪警預設語音電話報警電話號碼0001語音信息無線按鍵2社區(qū)緊急呼叫預設語音電話報警電話號碼0002語音信息顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。
權利要求
1.一種具備安防信號處理功能的家庭網關設備，其特征在于，包括集嵌入式處理器和 GPON MAC模塊于一體的片上系統(tǒng)S0C、及分別與所述片上系統(tǒng)SOC相連的安防模塊、以太網模塊和光模塊，所述安防模塊用于對接入的安防信號進行監(jiān)控和處理，并根據(jù)預先設置的報警方式，通過GPON網絡實現(xiàn)報警；所述以太網模塊用于實現(xiàn)無線網絡的接入和完成家居通信數(shù)據(jù)的上傳、下載；所述光模塊用于GPON接口的接入和實現(xiàn)信號的光電轉換。
2.如權利要求1所述的具備安防信號處理功能的家庭網關設備，其特征在于所述安防模塊設置有用于接入安防信號的4個有線安防I/O信號接口和1個無線安防信號接口， 分別用于連接有線安防報警傳感器和無線安防傳感器、遙控器，以實現(xiàn)對特定安防信息的采集和處理。
3.如權利要求2所述的具備安防信號處理功能的家庭網關設備，其特征在于所述有線安防I/O信號接口與所述片上系統(tǒng)SOC的GPIO接口相連，所述無線安防信號接口與所述片上系統(tǒng)SOC的SPI總線相連。
4.如權利要求3所述的具備安防信號處理功能的家庭網關設備，其特征在于所述SPI 總線通過擴展的Zigbee無線模塊，實現(xiàn)無線安防信號的接入。
5.如權利要求1所述的具備安防信號處理功能的家庭網關設備，其特征在于所述以太網模塊內置有用于實現(xiàn)無線網絡接入的WiFi模塊，還設置有用于上傳、下載家居通信數(shù)據(jù)的4個以太網接口。
6.如權利要求5所述的具備安防信號處理功能的家庭網關設備，其特征在于所述4 個以太網接口為4個百兆以太網接口，或者為3個百兆以太網接口加上1個千兆以太網接口，百兆以太網接口所在的百兆物理層芯片PHY與片上系統(tǒng)SOC的SS-SMII接口相連，千兆以太網接口所在的千兆物理層芯片PHY與片上系統(tǒng)SOC的GMII接口相連。
7.如權利要求1所述的具備安防信號處理功能的家庭網關設備，其特征在于所述光模塊分別與所述片上系統(tǒng)SOC的krdes接口和I2C接口相連，所述krdes接口為數(shù)據(jù)通信接口，所述I2C接口為控制接口。
8.如權利要求1所述的具備安防信號處理功能的家庭網關設備，其特征在于還包括與所述片上系統(tǒng)SOC相連的電話接口模塊，用于通過內嵌的VoIP協(xié)議實現(xiàn)VoIP電話功能， 并提供兩路語音輸出，所述電話接口模塊包括2個用于提供傳統(tǒng)的PSTN電話接入的語音接口，2個語音接口所在的語音芯片分別與所述片上系統(tǒng)SOC的PCM接口和SPI接口相連，所述PCM接口為數(shù)據(jù)通信口，所述SPI接口為控制口。
9.如權利要求1所述的具備安防信號處理功能的家庭網關設備，其特征在于還包括分別與所述片上系統(tǒng)SOC相連的時鐘模塊、RESET模塊、FLASH模塊、DDR2模塊、以及用于系統(tǒng)調測的JTAG模塊和UART模塊。
10.一種具備安防信號處理功能的家庭網關系統(tǒng)，包括遠程服務器、接入網和終端設備，所述終端設備通過接入網連接遠程服務器，其特征在于，還包括如權利要求1至9任一項權利要求所述的具備安防信號處理功能的家庭網關設備，所述設備通過GPON接口與接入網相連，通過下行聯(lián)網接口與終端設備相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具備安防信號處理功能的家庭網關設備及系統(tǒng)，涉及光接入網絡和家庭網絡領域，該設備包括集嵌入式處理器和GPON MAC模塊于一體的片上系統(tǒng)、及分別與片上系統(tǒng)相連的安防模塊、以太網模塊和光模塊，所述安防模塊用于對接入的安防信號進行監(jiān)控和處理，并根據(jù)預先設置的報警方式，通過GPON網絡報警；所述以太網模塊用于無線網絡的接入和家居通信數(shù)據(jù)的上傳、下載；所述光模塊用于GPON接口的接入和信號的光電轉換。本發(fā)明集家居通信功能和安防功能于一體，成本較低，能實現(xiàn)光纖到戶的GPON接入，提供語音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務的服務，克服了傳統(tǒng)家居安防系統(tǒng)成本較高、網絡凌亂的缺陷。
文檔編號H04L29/08GK102164063SQ20111006239
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權日2011年3月16日
發(fā)明者馮瑋, 周轉運, 張毅 申請人:烽火通信科技股份有限公司