专利名称：具备安防信号处理功能的家庭网关设备及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光接入网络和家庭网络领域，特别是涉及一种具备安防信号处理功能的家庭网关设备及系统。
背景技术：
PON(Passive Optical Network,无源光纤网络)技术被认为是未来 FTTH (Fiber-To-The-Home，光纤到户)时代的终极解决方案。目前国际上主流的 PON 技术，分为 EPON (Ethernet Passive Optical Network,以太网无源光网络)和 GPON(Gigabit-Capable PON,G比特以太网无源光网络)。GPON技术是基于ITU-TG. 984标准的最新一代宽带无源光综合接入标准，具有带宽高、效率高和覆盖范围广、用户接口丰富等优点，被通信运营商视为实现接入网业务宽带化、综合化改造的理想技术，并得以在实践中广泛应用。相对于其它的PON标准来说，GPON标准提供了更高的带宽，下行速率可达到 2. 5(ibit/S，其非对称特性更能适应目前的宽带数据业务市场。目前市场上的家庭网关基本上是基于ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line,非对称数字用户环路)2/2+或EPON接入技术，主要提供语音、数据和图像业务的家居通信，部分家庭网关设备在家居通信基础上增加了家用电器的组网功能，但功能相对简单。 随着社会经济的发展，人们越来越多地关注生命和家庭财产安全，因而市场上出现了家居安防系统。传统的家居安防系统一般独立于家居通信系统之外，采用独立的设备和专用的网络，信息的采集、上报也采用专用的通道，因此存在成本较高、网络凌乱的缺陷。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种具备安防信号处理功能的家庭网关设备及系统，集家居通信功能和安防功能于一体，成本较低，为用户提供简约、 便捷的智能应用，能够实现光纤到户的GPON接入，为用户提供语音、视频和数据的全业务服务，实现家居通信和家居安防传感器的接入、以及家居安防传感器数据的实时处理和数据的智能上报，克服了传统家居安防系统成本较高、网络凌乱的缺陷。本发明提供的具备安防信号处理功能的家庭网关设备，包括集嵌入式处理器和 GPON MAC模块于一体的片上系统S0C、及分别与所述片上系统SOC相连的安防模块、以太网模块和光模块，所述安防模块用于对接入的安防信号进行监控和处理，并根据预先设置的报警方式，通过GPON网络实现报警；所述以太网模块用于实现无线网络的接入和完成家居通信数据的上传、下载；所述光模块用于GPON接口的接入和实现信号的光电转换。在上述技术方案中，所述安防模块设置有用于接入安防信号的4个有线安防I/ 0信号接口和1个无线安防信号接口，分别用于连接有线安防报警传感器和无线安防传感器、遥控器，以实现对特定安防信息的采集和处理。在上述技术方案中，所述有线安防1/0信号接口与所述片上系统SOC的GPIO接口相连，所述无线安防信号接口与所述片上系统SOC的SPI总线相连。
在上述技术方案中，所述SPI总线通过扩展的Zigbee无线模块，实现无线安防信号的接入。在上述技术方案中，所述以太网模块内置有用于实现无线网络接入的WiFi模块， 还设置有用于上传、下载家居通信数据的4个以太网接口。在上述技术方案中，所述4个以太网接口为4个百兆以太网接口，或者为3个百兆以太网接口加上1个千兆以太网接口，百兆以太网接口所在的百兆物理层芯片PHY与片上系统SOC的SS-SMII接口相连，千兆以太网接口所在的千兆物理层芯片PHY与片上系统SOC 的GMII接口相连。 在上述技术方案中，所述光模块分别与所述片上系统SOC的krdes接口和I2C接口相连，所述krdes接口为数据通信接口，所述I2C接口为控制接口。在上述技术方案中，还包括与所述片上系统SOC相连的电话接口模块，用于通过内嵌的VoIP协议实现VoIP电话功能，并提供两路语音输出，所述电话接口模块包括2个用于提供传统的PSTN电话接入的语音接口，2个语音接口所在的语音芯片分别与所述片上系统SOC的PCM接口和SPI接口相连，所述PCM接口为数据通信口，所述SPI接口为控制口。在上述技术方案中，还包括分别与所述片上系统SOC相连的时钟模块、RESET模块、FLASH模块、DDR2模块、以及用于系统调测的JTAG模块和UART模块。本发明还提供一种具备安防信号处理功能的家庭网关系统，包括远程服务器、接入网和终端设备，所述终端设备通过接入网连接远程服务器，还包括上述具备安防信号处理功能的家庭网关设备，所述设备通过GPON接口与接入网相连，通过下行联网接口与终端设备相连。与现有技术相比，本发明的优点如下本发明基于GPON接入技术的高带宽、高效率和常在线优势，实现家居通信和家居安防传感器的接入、以及家居安防传感器数据的实时处理，例如安防信号类型、安防信息处置方法的灵活配置，对家居安防报警信息以VoIP网络电话的方式第一时间上报。本发明集家居通信功能和安防功能于一体，成本较低，而且支持二层交换和三层路由功能，能够实现语音、数据、视频在各端口的全速转发，为用户提供简约、便捷的智能应用，克服了传统家居安防系统成本较高、网络凌乱的缺陷。
图1为本发明实施例的硬件结构示意图；图2为本发明实施例的功能框图；图3为本发明实施例的软件结构示意图；图4为本发明实施例中安防信号的处理流程图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述。参见图1所示，本发明实施例提供的具备安防信号处理功能的家庭网关设备，包括集嵌入式处理器和GPON MAC模块于一体的片上系统SOC (System on Chip,片上系统)、 以及分别与片上系统SOC相连的安防模块、以太网模块、光模块、电话接口模块、多路电源模块、时钟模块、RESET模块、FLASH模块、DDR2模块、用于系统调测的JTAG模块和UART模块。安防模块用于对接入的安防信号进行监控和处理，并根据预先设置的报警方式，通过 GPON网络实现报警；以太网模块用于实现无线网络的接入和完成家居通信数据的上传、下载；光模块用于GPON接口的接入和实现信号的光电转换；电话接口模块用于通过内嵌的 VoIP (Voice over Internet Protocol)协议(SIP 协议和 H. 248 协议)实现 VoIP 电话功能，并提供两路语音输出；多路电源模块用于为各功能模块提供各种输出电平的、高精度、 高稳定性、低纹波系数的工作电源。安防模块设置有用于接入安防信号的安防信号接口，包括4个有线安防1/0信号接口和1个无线安防信号接口，分别用于连接有线安防报警传感器和无线安防传感器、遥控器，以实现对特定安防信息的采集和处理。安防信号接口为用户提供安防信号接入功能， 内嵌的安防处理程序可以对接入的安防信号进行监控和处理，并根据预设置的报警方式， 通过GPON网络实现手机短信、语音电话和WEB页面报警。有线安防1/0信号接口与片上系统SOC的GPIO接口相连，无线安防信号接口与片上系统SOC的SPI总线相连，SPI总线通过扩展的Zigbee无线模块，实现无线安防信号的接入。以太网模块内置有WiFi (Wireless Fidelity，无线相容性认证)模块，WiFi模块用于实现802. Iln 2X2路的无线接入。以太网模块还设置有用于上传、下载家居通信数据的4个以太网接口，4个以太网接口为4个百兆以太网接口，或者为3个百兆以太网接口加上1个千兆以太网接口，百兆以太网接口所在的百兆物理层芯片PHY与片上系统SOC的 SS-SMII接口相连，千兆以太网接口所在的千兆物理层芯片PHY与片上系统SOC的GMII接口相连。片上系统SOC通过PCI总线扩展USB和Mini-PCI WIFI应用。光模块分别与片上系统SOC的krdes接口和I2C接口相连，krdes接口为数据通信接口，I2C接口为控制接口。电话接口模块包括2个用于提供传统的PSTN电话接入的语音接口，2个语音接口所在的语音芯片分别与片上系统SOC的PCM接口和SPI接口相连，PCM接口为数据通信口， SPI接口为控制口。参见图2所示，本发明实施例提供的具备安防信号处理功能的家庭网关设备，具备GPON接入功能、核心功能和应用接口功能，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,优化网络构架)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远程管理功能、二层交换功能、路由转发功能；应用接口功能包括VoIP 语音功能、WiFi功能、Zigbee功能、无绳电话功能、联网功能和安防信号处理功能。Zigbee 在中国被译为“紫蜂”，是一种新兴的短距离、低功耗、低成本、低复杂度、自组织的无线通信技术，与蓝牙类似，主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。基于上述具备安防信号处理功能的家庭网关设备，本发明实施例还提供一种具备安防信号处理功能的家庭网关系统，包括远程服务器、接入网、所述具备安防信号处理功能的家庭网关设备和终端设备，远程服务器和所述具备安防信号处理功能的家庭网关设备通过接入网相连，所述具备安防信号处理功能的家庭网关设备通过GPON接口与接入网相连， 通过下行联网接口与终端设备相连。用户通过网络访问家庭网关设备内嵌的安防配置页面，实现对安防信息处置办法的配置和对安防信号类型的定义，并建立安防信息处理向量表。安防信号可以由用户根据实际的现场使用情况进行定义，可将安防信号定义为烟感传感、红外传感、可燃气体传感器、门磁状态、匪警报警、急救报警、社区紧急呼叫等功能。当家庭网关设备采集到安防传感器(烟感传感、红外传感、可燃气体传感器、门磁状态、匪警报警、急救报警、社区紧急呼叫等)上传的报警信号时，首先完成信号发出点的判断；通过确定的发出点，在报警信号点与预制语音电话向量表中查找绑定的服务电话，基于GPON技术的常在线模式和家庭网关设备内嵌的VoIP SIP和H. 248协议栈，将家居安防报警信号以预制语音电话的方式上报到预定的服务中心。参见图3所示，本发明实施例提供的具备安防信号处理功能的家庭网关设备的软件框架分为用户空间和内核空间，其中，用户空间包括应用层，内核空间包括Device器件驱动模块、File System文件系统模块、Function功能模块和Network网络管理模块。器件驱动模块用于完成家庭网关设备上各功能模块(UART模块、网络PHY模块、蓝牙模块、 Zigbee模块、DDR2模块、WiFi模块、电话接口模块、USB控制模块)和GPIO的配置驱动。文件系统模块用于完成文件信息的管理和存储，包括与文件管理有关的软件、被管理的文件以及实施文件管理所需的数据结构。功能模块用于完成系统启动和复位、系统镜像备份和恢复、设备管理、看门狗复位、系统标准指令和日志等功能。网络管理模块用于完成WAN侧接入管理、桥接路由、以太网端口管理、组播、VLAN、NAT、防火墙、ALG和QoS等功能。参见图4所示，本发明实施例中家庭网关设备安防信息类型的定义和信号的处理流程如下步骤101 用户根据实际需求完成安防模块的选择接入。步骤102 用户登录家庭网关设备的Web页面，根据实际安防模块的接入种类和接入方法，完成相应GPIO端口和无线模块的信号定义。例如将GPIO端口 1定义为烟感传感，将GPIO端口 2定义为红外传感，GPIO端口 3定义为可燃气体传感，GPIO端口 4定义为门磁传感。步骤103 用户通过网络访问家庭网关设备内嵌的安防配置页面，实现对安防信息处置办法的配置。本发明实施例中的家庭网关设备内嵌了 3种安防信息处置方法(1)手机短信报警通过互联网发送报警信息到预设的SP短信服务端口，然后由 SP完成报警信息到指定手机的发送。为了实现手机短信报警，需要进行手机号码和短信内容的预设，在Web页面提供的预设短信内容的输入框中，用户可根据自身特征进行手机号码、报警类别等信息的预设。(2)预设语音电话报警；用户预先在设备中设置与事件相对应的报警电话号码 (例如匪警110、火警119、急救120等)，并录制语音报警信息。用户可以在连接到家庭网关设备VoIP电话口的电话上拨打系统预留短号码#0000 #0009，进入语音信息录制状态， 录制编号为0000到0009的语音报警信息。当设定事件发生时，安防处理程序通过VoIP协议自动拨打报警电话进行报警。(3)远程TOB监控用户可以通过互联网远程访问家庭网关设备的内嵌WEB页面， 动态获取实时安防信息，包括各报警端口信息和视频监控信息。针对接入的安防模块，根据实际需要，通过WEB页面进行安防信息处理方式的配置。例如，无线传感模块配置遥控器，遥控器上按键1配置成匪警，按键2配置成急救报警，按键3配置成社区紧急呼叫等。针对各种上报的告警信息，用户可分别配置成手机短信报警、预设语音电话报警、 远程Web监控，或几种信息处置方法同时配置。步骤104 上述步骤完成后，形成如表1所示，关于报警端口、安防信号定义、告警信息处置方式和预设信息的安防信息处置向量表。当特定端口上报了告警信息时，设备搜寻存储空间向量表，根据报警端口判断报警类型，并根据预设的告警信息处理方式和欲存储信息，完成告警信息的第一时间处理和上报。表1、安防信息处理向量表
报警端口安防信号定义告警信息处置方式预设信息GPIOl烟感传感手机短信报警手机号码、预设短信内容GPI02红外传感远程Web监控+Web页面上报内容GPI03可燃气体传感远程Web监控+ 预设语音电话报警电话号码0000语音信息无线按键1匪警预设语音电话报警电话号码0001语音信息无线按键2社区紧急呼叫预设语音电话报警电话号码0002语音信息显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
权利要求
1.一种具备安防信号处理功能的家庭网关设备，其特征在于，包括集嵌入式处理器和 GPON MAC模块于一体的片上系统S0C、及分别与所述片上系统SOC相连的安防模块、以太网模块和光模块，所述安防模块用于对接入的安防信号进行监控和处理，并根据预先设置的报警方式，通过GPON网络实现报警；所述以太网模块用于实现无线网络的接入和完成家居通信数据的上传、下载；所述光模块用于GPON接口的接入和实现信号的光电转换。
2.如权利要求1所述的具备安防信号处理功能的家庭网关设备，其特征在于所述安防模块设置有用于接入安防信号的4个有线安防I/O信号接口和1个无线安防信号接口， 分别用于连接有线安防报警传感器和无线安防传感器、遥控器，以实现对特定安防信息的采集和处理。
3.如权利要求2所述的具备安防信号处理功能的家庭网关设备，其特征在于所述有线安防I/O信号接口与所述片上系统SOC的GPIO接口相连，所述无线安防信号接口与所述片上系统SOC的SPI总线相连。
4.如权利要求3所述的具备安防信号处理功能的家庭网关设备，其特征在于所述SPI 总线通过扩展的Zigbee无线模块，实现无线安防信号的接入。
5.如权利要求1所述的具备安防信号处理功能的家庭网关设备，其特征在于所述以太网模块内置有用于实现无线网络接入的WiFi模块，还设置有用于上传、下载家居通信数据的4个以太网接口。
6.如权利要求5所述的具备安防信号处理功能的家庭网关设备，其特征在于所述4 个以太网接口为4个百兆以太网接口，或者为3个百兆以太网接口加上1个千兆以太网接口，百兆以太网接口所在的百兆物理层芯片PHY与片上系统SOC的SS-SMII接口相连，千兆以太网接口所在的千兆物理层芯片PHY与片上系统SOC的GMII接口相连。
7.如权利要求1所述的具备安防信号处理功能的家庭网关设备，其特征在于所述光模块分别与所述片上系统SOC的krdes接口和I2C接口相连，所述krdes接口为数据通信接口，所述I2C接口为控制接口。
8.如权利要求1所述的具备安防信号处理功能的家庭网关设备，其特征在于还包括与所述片上系统SOC相连的电话接口模块，用于通过内嵌的VoIP协议实现VoIP电话功能， 并提供两路语音输出，所述电话接口模块包括2个用于提供传统的PSTN电话接入的语音接口，2个语音接口所在的语音芯片分别与所述片上系统SOC的PCM接口和SPI接口相连，所述PCM接口为数据通信口，所述SPI接口为控制口。
9.如权利要求1所述的具备安防信号处理功能的家庭网关设备，其特征在于还包括分别与所述片上系统SOC相连的时钟模块、RESET模块、FLASH模块、DDR2模块、以及用于系统调测的JTAG模块和UART模块。
10.一种具备安防信号处理功能的家庭网关系统，包括远程服务器、接入网和终端设备，所述终端设备通过接入网连接远程服务器，其特征在于，还包括如权利要求1至9任一项权利要求所述的具备安防信号处理功能的家庭网关设备，所述设备通过GPON接口与接入网相连，通过下行联网接口与终端设备相连。
全文摘要
本发明公开了一种具备安防信号处理功能的家庭网关设备及系统，涉及光接入网络和家庭网络领域，该设备包括集嵌入式处理器和GPON MAC模块于一体的片上系统、及分别与片上系统相连的安防模块、以太网模块和光模块，所述安防模块用于对接入的安防信号进行监控和处理，并根据预先设置的报警方式，通过GPON网络报警；所述以太网模块用于无线网络的接入和家居通信数据的上传、下载；所述光模块用于GPON接口的接入和信号的光电转换。本发明集家居通信功能和安防功能于一体，成本较低，能实现光纤到户的GPON接入，提供语音、视频和数据业务的服务，克服了传统家居安防系统成本较高、网络凌乱的缺陷。
文档编号H04L29/08GK102164063SQ20111006239
公开日2011年8月24日 申请日期2011年3月16日 优先权日2011年3月16日
发明者冯玮, 周转运, 张毅 申请人:烽火通信科技股份有限公司