一种应用于物联网中的扩展冯诺依曼结构的多层网络结构制造技术

一种应用于物联网中的扩展冯诺依曼结构的多层网络结构，是将计算机体系结构中经典冯诺依曼结构中的输入设备，输出设备，扩展为输入输出设备网络，将存储设备及运算器控制器扩展为存储网络和运算控制网络的结构。该扩展冯诺依曼结构将计算机中的模块单元映射为家庭或企业的各类电子设备，契合了物联网万物互连的概念。这种多层网络的结构突破了家庭及企业生活中设备的物理局限，将分布在不同地理位置的设备进行抽象和虚拟化，让使用者可以使用不同地理位置的设备资源进行自由的系统组合.从使用者角度上，整个家庭或者企业中的设备被抽象成为一套具有输入设备，输出设备，存储设备和运算控制设备的计算机系统。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于物联网中的扩展冯诺依曼结构的多层网络结构
本专利技术属于物联网领域。具体为应用家庭或企业级设备的可重构互连方法，实现设备对用户的抽象化和虚拟化，突破设备的物理限制，实现对家庭或企业中任意位置的设备的可重构连接，并且本专利技术提出设备的虚拟化提供了一种全新的设备远程控制方式。
技术介绍
网络技术的不断发展，ipv6的技术趋于成熟和rfid技术的广泛应用推动了物联网技术的不断地发展。智能家居，智能楼宇，智能办公等技术随着万物互连技术的发展也不断地推进。小米，百度，华为，阿里巴巴等公司都提出了各自的智能解决方案甚至智能生态，越来越多的智能设备出现在了人们的生活中，Wifi技术，zigbee技术，低功耗蓝牙技术是这些智能设备的主要互连手段。然而随着技术的不断发展，输入输出设备，显示设备的传输带宽不断的提高，usb4.0的传输速率为20Gbps，HDMI2.1协议的最高传输速率为48Gbps，DP2.0协议的最高传输速度接近80Gbps。这些设备的高传输速率使得他们难以使用现有无线技术进行互连，而使用有线网络进行这些设备的互连又面临复杂的协议转换及高带宽消耗的问题。设备远程控制也是物联网技术的重要课题，目前的使用Wifi技术，zigbee技术，低功耗蓝牙技术互连的设备智能提供简单功能控制，例如远程开关，远程调档，远程视频语音等。本专利技术提出的结构旨在进行更加深层的远程控制甚至是任意设备的远程登录(类似计算机的远程控制)。关于可重构的显示连接已有的一些解决方案：1.手机的无线投屏技术。该技术使用wifi作为传输媒介，使用DLNA或者Airplay等技术将手机屏幕显示镜像到支持无线投屏的电视或者“盒子”，该技术受限于无线连接的带宽难以实现2k以上的显示。另外仅具有无线投屏技术的设备才可实现该功能，因此无法适配家庭和企业应用中多样的设备选择。2.hdmi转无线模块。该技术由hdmi发射模块和hdmi接收模块组成。电脑上连接hdmi发射模块将hdmi信号转换为无线信号，显示器上连接hdmi接收模块将接收的无线信号转换回hdmi信号给显示器的hdmi接口。这种视频传输方案同样受限于无线带宽，难以实现4k显示。并且该方案有传输距离限制，只在一定位置范围内才能可靠的传输视频，并且主要支持点对点通信。该方案对无线信道的使用还会使得家庭的无线通信环境变得较复杂，相互之间以及和其他无线通信可能会相互干扰。3.hdmi一进多出分配器或多进一出分配器。该结构可以实现显示器对多台显示源的连接或者一个显示源对多台显示器的连接。目前这种结构的主要应用仅是一种集线器的实现，并未实现网络的概念。关于可重构的输入输出已有的一些解决方案：1.鼠标和键盘等输入设备的通常使用蓝牙的连接方式，现有的一些实现中输入设备可以选择通过蓝牙选择跟其连接的设备，但是这种连接方式受限于蓝牙通信的距离，并且可选择互连的设备个数有限。关于设备远程控制已有的一些解决方案：1.智能管家通过wifi连接网络，通过远程访问智能管家来对智能设备进行有限的调节。首先该使用该方案的必须是智能设备，对非只能设备的控制仅能通过智能开关对设备进行开关。并且不同通常厂家之间的智能管家与智能设备之间的兼容性有所局限。另外目前支持的远程控制功能主要局限于远程开关，远程调档，远程视频语音等。2.计算机的远程登录。目前主流操作系统均支持计算机的局域网内的远程登录，而teamviewer等公司也提供了跨平台的互联网远程登录方案。然而这样的远程登录控制主要局限在计算机系统中，且互联网远程登录的隐私性较难得到保障。
技术实现思路
本专利技术提出了一种解决上述问题，提出应用于物联网中的扩展风诺依曼结构的多层次网络，对家庭或企业设备进行抽象化，虚拟化并提供更深层的远程控制方案。本专利技术的一个方面在于提供一种应用于物联网中的扩展冯诺依曼结构的多层网络结构，将家庭或企业设备根据设备属性和通信类型划分为多层网络结构；所述多层网络结构包括输入设备网络，输出设备网络和计算与控制网络，所述多层网络层次的划分，将设备通信限制于相邻层间，设备间通信不共享通信带宽，输入设备网络层通过交叉开关与计算与控制网络层连接，输出设备网络层通过交叉开关与计算与控制网络层连接，设使备之间通信不再受限于常用的共享无线网络，设备间并行传输高清视频及其他高速信息。优选地，所述多层网络使得家庭或企业中的所有输出设备对用户抽象为一台包含输入设备，输出设备和计算控制设备的冯诺依曼计算机；所有显示设备抽象为一台显示器，所有输入设备对用户抽象为一套输入设备，所有计算与控制设备对用户抽象为一台主机；多层网络层与层之间使用交叉开关结构进行物理通信交换，设备与交换机之间的连接使用光纤有源线缆连接，使任意设备之间进行高速通信的同时不受限于物理距离。优选地，多层网络层与层之间使用交叉开关结构进行物理通信交换，交叉开关在使用有源光缆互连时可选择光开关实现，交叉开关仅在物理层进行数据交换，不涉及高层协议解析。优选地，所述多层网络结构还包括虚拟输入输出设备，虚拟显示器和远程控制代理设备，远程计算机选择需要远程控制的计算与控制单元，使用虚拟输入输出设备控制计算与控制单元，并将显示输出到虚拟显示器。优选地，远程控制代理设备通过以太网接收特定网络包格式的控制信息，虚拟输入输出设备解析该控制信息并以输入和输出设备的通信协议发送到输入输出设备网络完成远程输入，交叉开关配置中选择虚拟输入输出设备与被控计算与控制单元连接。优选地，交叉开关配置中选择被选中的计算与控制单元与虚拟显示连接，虚拟显示器接收被控计算与控制单元发到显示网络的显示数据并将其转化为特定格式的网络数据包，该网络数据包由远程控制代理设备传回给远程控制计算机，完成远程显示。本专利技术的另一个方面在于提供一种应用于物联网中的扩展冯诺依曼结构的多层网络结构，其特征在于，将家庭或企业设备根据设备属性和通信类型划分为多层网络结构；所述多层网络结构包括外设网络，计算与控制网络和显示网络，其中外设网络包括传感器网络，输入设备网络，输出设备网络和存储网络；所述多层网络层次的划分,将设备通信限制于相邻层间,设备间通信不共享通信带宽，输入设备网络层通过交叉开关与计算与控制网络层连接，输出设备网络层通过交叉开关与计算与控制网络层连接。计算机与控制网络层与显示网络层之间，可并行的传输高清视频(4K，8K)，当显示设备个数为n，计算机与控制设备个数为m，输出8k60hz视频时，最高传输带宽高达48*m*nGbps。类似的计算机与外设网络之间也可实现高带宽并行通信。优选地，多层网络层与层之间使用交叉开关结构进行物理通信交换，交叉开关在使用有源光缆互连时可选择光开关实现。交叉开关仅需要在物理层进行数据交换，不涉及高层协议解析。优选地，在显示设备接口和外设接口均使用usb或者thunderbolt接口时，交换机及有源光缆设备的接口都统一起来，如此该多层网络的实现可使用统一接口，对家庭和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于物联网中的扩展冯诺依曼结构的多层网络结构，其特征在于，将家庭或企业设备根据设备属性和通信类型划分为多层网络结构；/n所述多层网络结构包括输入设备网络，输出设备网络和计算与控制网络，/n所述多层网络层次的划分，将设备通信限制于相邻层间，设备间通信不共享通信带宽，输入设备网络层通过交叉开关与计算与控制网络层连接，输出设备网络层通过交叉开关与计算与控制网络层连接，设使备之间通信不再受限于常用的共享无线网络，设备间并行传输高清视频及其他高速信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于物联网中的扩展冯诺依曼结构的多层网络结构，其特征在于，将家庭或企业设备根据设备属性和通信类型划分为多层网络结构；
所述多层网络结构包括输入设备网络，输出设备网络和计算与控制网络，
所述多层网络层次的划分，将设备通信限制于相邻层间，设备间通信不共享通信带宽，输入设备网络层通过交叉开关与计算与控制网络层连接，输出设备网络层通过交叉开关与计算与控制网络层连接，设使备之间通信不再受限于常用的共享无线网络，设备间并行传输高清视频及其他高速信息。


2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述多层网络使得家庭或企业中的所有输出设备对用户抽象为一台包含输入设备，输出设备和计算控制设备的冯诺依曼计算机；
所有显示设备抽象为一台显示器,所有输入设备对用户抽象为一套输入设备,所有计算与控制设备对用户抽象为一台主机；多层网络层与层之间使用交叉开关结构进行物理通信交换，设备与交换机之间的连接使用光纤有源线缆连接，使任意设备之间进行高速通信的同时不受限于物理距离。


3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，多层网络层与层之间使用交叉开关结构进行物理通信交换，交叉开关在使用有源光缆互连时可选择光开关实现，交叉开关仅在物理层进行数据交换，不涉及高层协议解析。


4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述多层网络结构还包括虚拟输入输出设备，虚拟显示器和远程控制代理设备，
远程计算机选择需要远程控制的计算与控制单元，使用虚拟输入输出设备控制计算与控制单元，并将显示输出到虚拟显示器。


5.根据权利要求4所述的结构，其特征在于，远程控制代理设备通过以太网接收特定网络包格式的控制信息，虚拟输入输出设备解析该控制信息并以输入和输出设备的通信协议发送到输入输出设备网络完成远程输入，交叉开关配置中选择虚拟输入输出设备与被控计算与控制单元连接。


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【专利技术属性】
技术研发人员：俞剑明，王祚栋，毛蔚，白昀，
申请(专利权)人：飞昂创新科技南通有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32