【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 助開(kāi)發(fā)者建立動(dòng)態(tài)化、模塊化系統(tǒng)的JAVA框架。在OSGI框架中，一個(gè)OSGI服務(wù)是注冊(cè)在框架中的JAVA對(duì)象。應(yīng)用程序作為OSGI服務(wù)的載體，被稱(chēng)作bundle。應(yīng)用程序間的交互有兩種方式：通過(guò)包的方式引入引出或通過(guò)服務(wù)接口的方式。目前的一種基于OSGI家庭網(wǎng)關(guān)的智能家庭系統(tǒng)結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（Web Service)技術(shù)進(jìn)行服務(wù)信息的獲取、處理和管理。該解決方案由OSGI家庭網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中心和移動(dòng)終端三部分組成。家庭系統(tǒng)中的設(shè)備終端通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)連接方式（如以太網(wǎng)接入、藍(lán)牙、WiFi、Lonworks等）接入家庭網(wǎng)關(guān)。OSGI家庭網(wǎng)關(guān)管理家庭網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備，并通過(guò)狀態(tài)組件、控制組件與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中心交換信息，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中心中包含儲(chǔ)存用戶信息（如用戶類(lèi)型、用戶注冊(cè)的服務(wù)等）的數(shù)據(jù)庫(kù)、服務(wù)注冊(cè)中心和用戶計(jì)費(fèi)中心等，負(fù)責(zé)向終端發(fā)布家庭網(wǎng)關(guān)所提供的服務(wù)。第10似 北京郵屯大學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文
連接負(fù)責(zé)內(nèi)外的信息交互，為移動(dòng)控制終端控制家庭內(nèi)部UPnP設(shè)備提供渠道。當(dāng)移動(dòng)控制終端（本系統(tǒng)中為智能手機(jī)）需要進(jìn)行控制操作時(shí)，當(dāng)新的受控設(shè)備終端（如空調(diào)、冰箱等）加入該家庭系統(tǒng)時(shí)，通過(guò)SSDP協(xié)議宣告自己的加入，并提供設(shè)備描述XML文件，同時(shí)允許其提供的服務(wù)由家庭網(wǎng)關(guān)控制，并提供所有支持的服務(wù)XML文件以及服務(wù)控制URL。此時(shí)，手機(jī)終端會(huì)收到激活消息，進(jìn)一步進(jìn)行設(shè)備控制操作。當(dāng)有受控設(shè)備終端從該家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)注銷(xiāo)時(shí)，手機(jī)終端會(huì)收到凍結(jié)消息。當(dāng)手機(jī)控制終端剛剛加入到家庭網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，采用組播方式向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送MSearch查詢消息尋找網(wǎng)絡(luò)中的可用設(shè)備。一旦手機(jī)收到用戶的控制需求，會(huì)啟動(dòng)內(nèi)部的控制器模塊，進(jìn)行相關(guān)端口信息設(shè)置（如HTTP、SSDP),并初始化監(jiān)聽(tīng)時(shí)間間隔等，發(fā)出搜索消息追溯連接到網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)可用設(shè)備。當(dāng)用戶發(fā)出執(zhí)行控制操作時(shí)，手機(jī)通過(guò)控制器模塊向受控設(shè)備提供的服務(wù)控制URL發(fā)出控制請(qǐng)求（如調(diào)節(jié)燈光亮度），設(shè)備收到請(qǐng)求后做出響應(yīng)（將燈光亮度調(diào)為適當(dāng)值），并將相關(guān)結(jié)果或錯(cuò)誤送回手機(jī)。目前應(yīng)用于家庭系統(tǒng)的與移動(dòng)控制技術(shù)在上面己經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，這些技術(shù)既有優(yōu)點(diǎn)也存在一些不足。UPnP技術(shù)應(yīng)用于家庭系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)就是其簡(jiǎn)單、通用性。（1)簡(jiǎn)單。用戶無(wú)需對(duì)家庭網(wǎng)關(guān)、UPnP設(shè)備進(jìn)行復(fù)雜的配置，UPnP具有自動(dòng)進(jìn)行設(shè)備尋址、設(shè)備發(fā)現(xiàn)、交換服務(wù)信息的功能。（2)通用。UPnP支持任何方式的網(wǎng)絡(luò)接入、任意操作平臺(tái)，設(shè)備提供商可以采用任意一種編程語(yǔ)言進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)。簡(jiǎn)單、通用使得UPnP技術(shù)在家庭網(wǎng)關(guān)中的應(yīng)用得到了廣泛的推廣，但該系統(tǒng)也存在以下缺陷。（l)UPnP家庭網(wǎng)關(guān)是智能家庭系統(tǒng)中的關(guān)鍵因素，但這一性質(zhì)也導(dǎo)致了該系統(tǒng)的穩(wěn)固性較差，若家庭網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)工作異常、或突然掉電的現(xiàn)象，則整個(gè)家庭系統(tǒng)都將處于失控狀態(tài)。(2)安全性較弱，UPnP協(xié)議沒(méi)有提供可靠地安全機(jī)制，所有設(shè)備在加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)必須宣告自己的特征以及設(shè)備描述，這不符合家庭網(wǎng)絡(luò)的安全性要求。TR069主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商對(duì)用戶設(shè)備進(jìn)行版本升級(jí)、業(yè)務(wù)更新以及網(wǎng)絡(luò)故障排查，具有“按需管理、按需排障”的特點(diǎn)。如果用于家庭網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)控制，主要存在以下兩個(gè)問(wèn)題。（1)可擴(kuò)展性較低，該移動(dòng)控制系統(tǒng)需要設(shè)備支持TR069協(xié)議，才能夠與ACS進(jìn)行通信，這就導(dǎo)致目前的家庭網(wǎng)絡(luò)中很多的智能設(shè)備無(wú)法被劃入控第12似 北京郵電大學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文
制范圍之內(nèi)，而目前支持TR069協(xié)議的家庭設(shè)備并不多。（2)靈活性較低，TR069技術(shù)要求家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在出廠時(shí)都需要將ACS的URL地址固化在設(shè)備中，用于初始化建立，而且ACS的URL地址必須是固定的，否則家庭設(shè)備將無(wú)法進(jìn)行訪問(wèn)。另外，網(wǎng)絡(luò)中的ACS設(shè)備通常由本地運(yùn)營(yíng)商提供，無(wú)法滿足用戶在異地對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的訪問(wèn)控制，由此可見(jiàn)該系統(tǒng)的靈活性有很大限制。OSGI技術(shù)的核心是OSGI框架，該框架中具有一個(gè)無(wú)處不在的安全系統(tǒng)滲透到所有層，安全性較高。但該方案對(duì)設(shè)備編程的依賴性很強(qiáng)，且應(yīng)用性很小，這也正是OSGI技術(shù)難以在家庭系統(tǒng)中推廣的重要原因之一。針對(duì)以上分析，本文選取了以UPnP為依托的DLNA技術(shù)作為系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，并在后續(xù)章節(jié)引入一種新的組網(wǎng)方式一~OpenFlow,實(shí)現(xiàn)對(duì)不同家庭設(shè)備的統(tǒng)一控制。本章主要介紹了基于UPnP、基于TR06基于OSGI的傳統(tǒng)移動(dòng)控制技術(shù)，并對(duì)其技術(shù)原理進(jìn)行了詳細(xì)闡述，介紹了比較典型的智能家庭系統(tǒng)的解決方案。最后分析三種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，并給出了本課題的實(shí)現(xiàn)方案。第13頁(yè) 北京郵電大學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文
第三章基于DLNA的移動(dòng)控制技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). DLNA 介紹UPnP協(xié)議由于其通用、簡(jiǎn)單的特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用，目前已經(jīng)有許多基于UPnP協(xié)議的數(shù)字家庭標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)字生活網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟（DLNA，Digital Living NetworkAlliance)是其中之一，其關(guān)注的重點(diǎn)在于家庭網(wǎng)絡(luò)中的媒體設(shè)備、電腦、移動(dòng)終端之間的相互操作控制。DLNA旨在讓人們能夠隨時(shí)隨地共享音樂(lè)、視頻和圖片，近幾年來(lái)在智能家庭系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。DLNA功能組件分為：網(wǎng)絡(luò)互連（以太網(wǎng)、WiFi等)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（IP)、設(shè)備發(fā)現(xiàn)控制、媒體傳輸（HTTP、RTP必選)、媒體管理、媒體格式（圖片、音頻、視頻三大類(lèi))。其功能架構(gòu)如表31所示。表31 DLNA功能架構(gòu)【9]功能組件~~ 重要技術(shù)和協(xié)議分為必須格式和可選格式。圖片：JPEG，PNG, GIF, TIFF媒體格式 音頻：MP3，AC3, Audio LPCMAAC, ATRAC 3plus,WMA9視頻：MPEG4, AVMPEG2MPEG1, AVC, WMV9Media Management and Control UPnP AV and UPnP媒體管理Printer:!超文本傳輸協(xié)議（HTTP，HyperText Transport Protocol)■制專(zhuān)@實(shí)時(shí)傳送協(xié)議（RTP，Realtime Transport Protocol)設(shè)備發(fā)現(xiàn)控制 Device Discovery and Control UPnP Device Architecture 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 IP網(wǎng)絡(luò)互連 以太網(wǎng)連接、WiFi、藍(lán)牙、Adhoc網(wǎng)絡(luò)等由上表可以看出，DLNA底層的媒體管理、媒體傳輸、設(shè)備發(fā)現(xiàn)控制、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)互連部分都采用了 UPnP協(xié)議實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。網(wǎng)絡(luò)中的交互信息通過(guò)簡(jiǎn)單服第丨4頁(yè) 北京郵電大學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文
網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中心 移動(dòng)終端0SG1家庭網(wǎng)關(guān) 用戶數(shù)據(jù)庫(kù) ^ K I 1(； 〉State Bundle \| l/ | 冊(cè)錄 |0 /1 f\ I0 1/ UDDI注冊(cè)中心2? ,1 N Control 力 ^ I
1 ” Bundle Web 服務(wù)器% I ： 1 Web 服務(wù)處 I I 1 /1 !\ 理 IN Capsulate \j [/
——139。 ^ Bundle 消費(fèi)服務(wù)I用戶計(jì)費(fèi) ^^
圖26基于OSGI家庭網(wǎng)關(guān)的移動(dòng)控制設(shè)計(jì)基于傳統(tǒng)家庭系統(tǒng)中移動(dòng)控制技術(shù)的理論研究，本節(jié)將介紹一種典型的基于UPnP的移動(dòng)控制技術(shù)解決方案，通過(guò)實(shí)際部署經(jīng)驗(yàn)闡述移動(dòng)控制技術(shù)特點(diǎn)，如圖27所示。智能手機(jī) GPRSInternet家庭網(wǎng)關(guān)^^roxy yP產(chǎn)〒)(UPnP (UPnP (UPnP (UPnP (UPnP (UPnP (UPnP設(shè)備） 設(shè)備） 設(shè)備） 設(shè)備） 設(shè)備） 設(shè)備）I設(shè)備）圖27基于UPnP技術(shù)的控制結(jié)構(gòu)圖本方案中的移動(dòng)控制終端為智能手機(jī)，智能手機(jī)首先通過(guò)通用分組交換業(yè)務(wù)(GPRS)連接到核心網(wǎng)，以此與家庭網(wǎng)絡(luò)建立連接。受控設(shè)備終端包括空調(diào)、冰箱等家庭網(wǎng)絡(luò)通用的UPnP設(shè)備，各受控終端獨(dú)立運(yùn)行，分別與家庭網(wǎng)關(guān)建立連接。由此，家庭網(wǎng)關(guān)成為整個(gè)架構(gòu)內(nèi)外的關(guān)鍵匯接點(diǎn)，作為控制點(diǎn)代理，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)第11頁(yè) 北京郵電大學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文
用戶界面I I控制層I I模型層I —械廣UI 設(shè)計(jì) “^“ J^~(包括 y T 用戶聲 I^ ^ ~執(zhí)行 UPnP 命令示、狀 I態(tài)顯 ‘ *
等待信號(hào)量的變化一信號(hào)量改變?一命令執(zhí)行完畢事件處理 事件處理命令— ^^圖33 MVC設(shè)計(jì)思路圖33所示為本課題的設(shè)計(jì)思路，分為模型層（M)、用戶界面（V)、控制層（C)。模型層位于實(shí)現(xiàn)的最底層，是實(shí)際執(zhí)行UPnP命令的部分。當(dāng)UPnP命令執(zhí)行完畢（如設(shè)備搜索命令）時(shí)，會(huì)將自己的信號(hào)量加1，上層檢測(cè)到該信號(hào)量不為0,則調(diào)用回調(diào)函數(shù)將命令執(zhí)行的結(jié)果取回。某些UPnP命令（如播放控制過(guò)程中音量的調(diào)節(jié)）執(zhí)行完畢后，沒(méi)有結(jié)果返回，只是進(jìn)行了狀態(tài)的改變，信號(hào)量依然會(huì)增加1，但信號(hào)量的作用只是通知上層函數(shù)該動(dòng)作已執(zhí)行完畢，上層應(yīng)用并不會(huì)調(diào)用回調(diào)函數(shù)取回結(jié)果數(shù)據(jù)。用戶界面（V)位于實(shí)現(xiàn)的最上層，用于和用戶進(jìn)行交互。本課題中的移動(dòng)終端是觸屏式平板電腦，因此用戶界面的實(shí)現(xiàn)工作主要包括屏幕的點(diǎn)擊、設(shè)備顯示、內(nèi)容顯示、播放顯示以及狀態(tài)顯示等?？刂茖樱–)位于實(shí)現(xiàn)的中間層，負(fù)責(zé)用戶和底層的通信。控制部分在初始化、開(kāi)始運(yùn)行之后，一方面要接受用戶的請(qǐng)求，并進(jìn)行解析送至底層進(jìn)行處理，另一方面要等待底層信號(hào)量的變化，當(dāng)信號(hào)量大于1時(shí)，需要向底層請(qǐng)求命令執(zhí)行結(jié)果。因此控制層自開(kāi)始運(yùn)行起，會(huì)一直處于死循環(huán)中，只有檢測(cè)到信號(hào)量變化時(shí)，函數(shù)才能繼續(xù)往下執(zhí)行，執(zhí)行完后再次回到該循環(huán)中等待信號(hào)量的變化。信號(hào)量的檢測(cè)周期為1秒鐘1次。第丨8頁(yè) 北京郵電大學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文
Internet )端：：)家庭網(wǎng)關(guān)圖32遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，智能平板電腦通過(guò)無(wú)線訪問(wèn)點(diǎn)接入因特網(wǎng)中，與家庭網(wǎng)關(guān)獲得網(wǎng)絡(luò)連接，對(duì)家庭系統(tǒng)中的DLNA家電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程移動(dòng)控制。采用模型一視圖一控制器(MVC)設(shè)計(jì)模式,M(Model)代表數(shù)據(jù)模型，V(View)指用戶界面，C (Controller)則是控制部分。使用MVC的目的是實(shí)現(xiàn)UPnP數(shù)據(jù)模型和用戶操作處理部分的代碼分離，從而使同一個(gè)數(shù)據(jù)模型可以使用不同的表現(xiàn)形式。在本課題中，上層為用戶界面，通過(guò)控制層與底層的模型層進(jìn)行通信。模型層中為具體的UPnP協(xié)議實(shí)現(xiàn)，并為控制層提供了可調(diào)用的接卩。第17頁(yè) 北京郵電大學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文
目前基于UPnP協(xié)議的智能家庭系統(tǒng)的研究已有很多，但大多數(shù)都是基于UPnP家庭網(wǎng)關(guān)的研究，基于家庭網(wǎng)關(guān)的移動(dòng)控制有管理方便的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也有缺點(diǎn)， 的失控。本謀■年弄夜有針對(duì)家庭網(wǎng)關(guān)進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，移動(dòng)控制功能的實(shí)現(xiàn)并不依賴于家庭網(wǎng)關(guān)，家庭網(wǎng)關(guān)只是作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)使用。本課題的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)基于DLNA技術(shù)，主要實(shí)現(xiàn)家庭系統(tǒng)中的媒體播放控制。由于DLNA技術(shù)的底層為UPnP實(shí)現(xiàn)，所以繼承了 UPnP協(xié)議的簡(jiǎn)單、通用性，并且能夠與因特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接?；贒LNA的智能家庭移動(dòng)控制系統(tǒng)可分為本地控制、遠(yuǎn)程控制兩種模型。系統(tǒng)模型主要由移動(dòng)控制設(shè)備、DLNA家電設(shè)備、家庭網(wǎng)關(guān)三部分組成。在本課題中，移動(dòng)控制設(shè)備是基于Android系統(tǒng)的智能平板電腦。圖31為本地控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
y 家庭網(wǎng)關(guān)I 移動(dòng)智能終 ^ ” I丨端( D M b r ADMS DLNA電視打印機(jī)數(shù)碼相框D:. DVD設(shè)備圖31本地控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在本地控制系統(tǒng)中，家庭網(wǎng)關(guān)為所有家庭設(shè)備提供網(wǎng)絡(luò)接入，其中智能平板電腦作為數(shù)字媒體控制器（DMC)與家庭網(wǎng)關(guān)之間建立無(wú)線連接，對(duì)家庭系統(tǒng)的所有DLNA設(shè)備進(jìn)行本地移動(dòng)控制。圖32為遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。第丨6頁(yè) 北京郵電大學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)位碩上學(xué)位論文
務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SSDP，Simple Service Discovery Protocol) 簡(jiǎn)單對(duì)象訪問(wèn)協(xié)議（SOAP，Simple Object Access Protocol)和通用事件通知架構(gòu)（GENA，Generic EventNotification Architecture)進(jìn)行封裝，然后使用HTTP或RTP進(jìn)行媒體傳輸。UPnP協(xié)議中有三個(gè)重要組成部分：設(shè)備、服務(wù)、控制點(diǎn)，DLNA底層通過(guò)UPnP協(xié)議實(shí)現(xiàn)，自然也有這三部分的概念，而且DLNA結(jié)合自身主要實(shí)現(xiàn)媒體資源的共享與控制的特點(diǎn)，分為了數(shù)字媒體服務(wù)器（DMS)、數(shù)字媒體播放器（DMP)、數(shù)字媒體遣染設(shè)備（DMR)、