CN102137158A

CN102137158A - 利用设备代理系统实现信息设备资源共享的方法

Info

Publication number: CN102137158A
Application number: CN2011100581557A
Authority: CN
Inventors: 周兴社; 徐步刊; 王海鹏; 於志文; 梁韵基
Original assignee: Northwestern Polytechnical University
Current assignee: Northwestern Polytechnical University
Priority date: 2011-03-10
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2011-07-27

Abstract

本发明公开了一种利用设备代理系统实现信息设备资源共享的方法，用设备代理系统实现设备之间的资源共享，设备代理系统为需要资源共享的设备提供一个虚拟的设备供其访问，称为设备代理，再由该设备代理调用实际的设备完成资源共享，具体包括以下步骤：a.设备加入网络后，向指定IP地址的服务器注册自己的信息，服务器根据设备的注册信息生成与该设备对应的设备代理；b.设备需要其他设备提供资源时，不直接与拥有该资源的设备沟通，而是通过向服务器发起资源共享请求，由服务器上的设备代理代为完成沟通。本发明能以较低的成本和网络开销实现家庭信息网络中的设备资源共享。

Description

利用设备代理系统实现信息设备资源共享的方法

技术领域

本发明涉及一种家庭信息网络中的信息设备资源共享方法。

背景技术

信息技术和通信技术的飞速发展极大地改变了人们的生活模式，信息化和网络化的趋势使得智能家庭信息网络的概念逐渐崭露头角。智能家庭信息网络以家庭网关为连接点，将各种信息设备连接起来，为用户提供集成的通信、娱乐、家电控制、安全、家居管理等功能。

智能家庭信息网络涉及的技术复杂，主要包括：智能互联技术、设备资源技术、设备协同服务技术等。资源共享是指智能互联的设备通过有线网络和无线网络主动公布自己可提供的资源，并获知他方的可提供的资源，如计算资源、存储空间、输入功能、显示功能、打印资源、通信功能、音响资源等。其中资源可以是设备的功能，也可以是组合的应用和服务。共享的设备可以是个人电脑、笔记本、服务器、交换机、路由器、打印机、传真机、手机、PDA等，也可以是电视、音响、投影机、冰箱、热水器、空调、DVD等。共享的应用可以是文字处理、图形显示、音乐、动画、视频节目等，也可以是数据库、邮件系统、企业资源规划(ERP)、客户关系管理(CRM)系统等。共享的服务可以是自动定位、远程医疗、旅游规划、跟随服务，也可以是电子商务、电子政务等。资源共享是智能家庭信息网络应用的基础，它的实现对家庭智能信息网络具有至关重要的作用。

目前，信息设备资源共享的方法普遍采用中国的闪联标准(IGRS，信息设备资源共享协同服务标准)，闪联标准的基础协议部分(SJ/T 11310-2005)给出了其设备资源共享的实现方法。其基本流程如下：

1.设备加入(有线或无线)网络，和其他设备建立链接；

2.设备以组播方式通过发布宣告消息宣告本设备信息；

3.设备通过周期性地侦听或查找方式获得其他设备的存在消息；

4.设备通过向侦听或查找到的其他设备发起调用请求，获取和使用该设备的资源。

闪联标准中的设备资源共享协议的主要缺陷是：每个设备需要周期性地侦听网络上其他设备的信息，消耗了网络上大量的带宽，当网络中的设备增加到一定程度时容易引起网络的阻塞；同时，这种方法对设备的能力要求较高，让一般的家电等设备具备个人计算机的处理能力，实现的成本过大，也没有必要；另外，当多个设备对同一个设备发起资源共享请求时，容易出现资源共享的冲突问题，而闪联标准中并没有给出这种冲突的解决方法。

单机环境下，操作系统为了解决设备资源访问的冲突多采用设备虚拟化技术，应用程序访问硬件时并不直接与硬件打交道，而是通过虚拟设备进行访问。操作系统通过向应用程序代码提供一个与硬件接口的环境，为每一个客户虚拟机管理虚设备的状态，透明地仲裁多个应用程序，同时对底层硬件进行访问。设备虚拟化技术可以很好的解决单机环境下的设备访问冲突，但是它并不具有网络处理能力，而且在实现的时候依赖于具体的操作系统与硬件体系结构，在复杂的网络环境下，各个设备的硬件体系结构与操作系统都存在一定的差异，因此需要对其进行改进以适应家庭智能信息网络的异构性。

发明内容

为了克服现有技术网络带宽消耗过大、对设备能力要求较高、设备资源共享之间可能出现冲突的不足，本发明提供一种家庭信息网络中的设备资源共享方法，能以较低的成本和网络开销实现家庭信息网络中的设备资源共享。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用设备代理系统实现设备之间的资源共享，设备代理系统为需要资源共享的设备提供一个虚拟的设备(称为设备代理)供其访问，再由该设备代理调用实际的设备完成资源共享，具体包括以下步骤：

a.设备加入网络后，向指定IP地址的服务器注册自己的信息，服务器根据设备的注册信息生成与该设备对应的设备代理；

b.设备需要其他设备提供资源时，不直接与拥有该资源的设备沟通，而是通过向服务器发起资源共享请求，由服务器上的设备代理代为完成沟通。

设备向服务器发起资源共享请求的实现方法包括如下步骤：

c1.需要其他设备提供资源的设备向服务器上发起资源共享请求；

c2.服务器根据设备发起的资源共享请求，查找(具体的查找方法包括枚举法、二分法等，实现时可根据需要选择不同的方法)是否有相应的设备代理，若没有找到相应的设备代理，则返回设备离线消息；若有相应的设备代理，则将该请求转交给相应的设备代理。

设备代理代为完成沟通的实现方法包括以下步骤：

d1.设备代理采用队列来保存设备的资源共享请求，当设备代理收到设备的资源共享请求时，则将该请求插入队列中；

d2.设备代理周期性地检测设备的在线信息，若发现设备处于离线状态，则向资源请求队列中的设备返回设备离线消息；

d3.若能够提供所需资源的设备(称为资源提供设备)处于在线状态，设备代理按照队列先进先出的原则逐个处理设备的资源请求，通过由设备代理系统调用资源提供设备的资源完成资源共享操作。

本发明所涉及到的设备是家庭信息网络中能够利用有线或无线的方式接收和发送数据，并能对其进行处理的设备，包括计算机、智能手机、传感器及嵌入了网络与计算功能的家电。

本发明的有益效果是：本发明的设备并不访问真实的设备，而是通过服务器上的设备代理代为访问真实的设备，这样需要其他设备提供资源共享的设备就不需要频繁地监测网络中其他设备的信息。监测设备是否在线，通过周期性地发送数据包询问来实现，假设网络上有A、B、C三个设备，则一个周期中，每个设备都要监测其他设备是否在线，这样A需要发送数据包给B、C，B需要发送数据包给A、C，C需要发送数据包给A、B，总共至少要6个数据包；而服务器向A、B、C发送数据包，一个周期中总共只需要发送3个数据包；同时，服务器具有强大的处理能力，可以让运行其上的设备代理缓存设备的资源请求，从而避免因多个设备同时访问一个设备的资源引起的访问冲突等问题；另外，通过设备代理进行设备的资源共享对用户透明，使用起来就像是设备之间的直接通信一样，用户感觉不到任何的不同。因此，本发明利用设备代理能有效解决闪联标准存在的网络带宽消耗过大、对设备能力要求较高(现有技术中，设备需要周期性地监测其他设备的在线等信息，这种周期性的工作对设备的计算能力要求会相对较高，因为设备会一直处在工作状态，这需要设备有较强的能力来保证持续的稳定工作)、设备资源共享之间可能出现冲突的缺陷，同时在应用时又不会因为设备代理的存在，而导致设备资源共享的功能发生改变。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1是本发明的系统的体系结构图。

图2是本发明的实现流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明中，服务器为每个注册过的设备生成一个设备代理，通过这个设备代理，把原来设备之间的资源共享操作缓存在设备代理中，再由设备代理与真实的设备通信，完成实际的资源共享操作。

如图2所示，本发明的设备资源共享流程是：

a.设备向指定IP地址的服务器注册自己的信息，服务器根据设备的注册信息生成与该设备对应的设备代理：

由于目前的设备在网络协议上普遍支持TCP/UDP协议，本发明是面向智能家庭信息网络的，考虑到网络通信的效率，建议采用UDP数据报的方式实现设备与设备代理之间的通信。UDP数据报需要进行标准化，至少需要包括数据报标识符、设备标识符、设备名称、设备IP地址等信息，具体的格式可以自行规定。

本发明实现了一个服务监听程序模块，能够监听网络上设备发来的资源共享请求或设备注册数据报，这些数据报是经过包装的UDP数据报，至少包括数据报标识符、设备标识符、设备名称、设备IP地址等信息。设备加入网络后，向服务器发送注册UDP数据报，服务监听程序模块收到该UDP数据报后，动态生成该设备的设备代理；设备向服务器发送资源共享请求，服务监听程序模块收到该UDP数据报后，查找是否有相应的设备代理，在网络中的设备较少的情况下，查找算法可以简单采用放举的查找算法，如果网络中的设备较多，则建议采用考虑效率较高的二分查找等算法。若有相应的设备代理，则将该数据报转交给设备代理进行处理。

b.设备的资源请求由服务器上的设备代理处理：

设备代理的计算能力要求并不高，但是网络能力要求较高，因此设备代理的运行平台服务器需要有一定的网络通信能力，至少能提供有线、无线两种通信方式。服务器还需要建立一个监听服务程序，服务器监听程序至少需要包括两个线程：一个线程用于接收设备发来的资源共享请求，搜索是否有相应的设备代理，若有相应的设备代理，则把该请求转交给设备代理进行处理；还有一个线程用于监听资源提供设备的注册信息，当接收到资源提供设备的注册信息时，为该资源提供设备动态生成设备代理。

由于不同设备之间在体系结构、操作系统等方面存在一定的异构性，因此设备代理模块实现时建议采用Java语言进行编写。设备代理具有多线程的特性，至少需要包括三个线程：一个线程用于监测真实设备的在线状态；一个线程用于接受设备的资源共享请求，并缓存到资源请求队列中；还有一个线程用于取出资源请求队列中的信息，对设备的资源共享请求进行处理。

c.设备向其他设备发起资源共享的实现方法，其步骤如下：

c1.设备向服务器上发送UDP资源共享请求数据报，数据报至少包括数据报标识符、设备标识符、设备名称、设备IP地址等信息；

c2.服务器接收设备发来的资源共享请求数据报后，查找是否有相应的设备代理，若没有找到相应的设备代理，则向设备发送设备离线UDP数据报；若有相应的设备代理，则将该数据报转交给相应的设备代理；

d.本发明实现了一个设备代理程序模块，服务监听程序模块收到设备发来的设备注册UDP数据报后会动态加载相应的设备代理程序模块。设备代理程序模块的实现包括以下步骤：

d1.设备代理根据收到的设备资源共享请求数据包中的信息，将该设备的资源共享请求加入到资源请求队列中；

d2.本发明实现的设备代理程序模块周期性地向对应的真实设备发送UDP数据报，以确定该设备是否处于在线状态(周期为3分钟)，若发现设备处于离线状态，则向资源请求队列中的设备发送设备离线UDP数据报；

d3.若资源提供设备处于在线状态，本发明实现的设备代理程序模块会负责处理资源请求队列中的资源共享请求，根据资源请求设备的请求，调用真实的资源提供设备完成资源共享操作。

Claims

1.一种利用设备代理系统实现信息设备资源共享的方法，其特征在于：用设备代理系统实现设备之间的资源共享，设备代理系统为需要资源共享的设备提供一个虚拟的设备供其访问，称为设备代理，再由该设备代理调用实际的设备完成资源共享，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用设备代理系统实现信息设备资源共享的方法，其特征在于：所述的设备向服务器发起资源共享请求的实现方法包括如下步骤：

c2.服务器根据设备发起的资源共享请求，查找是否有相应的设备代理，若没有找到相应的设备代理，则返回设备离线消息；若有相应的设备代理，则将该请求转交给相应的设备代理。

3.根据权利要求1所述的利用设备代理系统实现信息设备资源共享的方法，其特征在于：所述的设备代理代为完成沟通的实现方法包括以下步骤：

d3.若能够提供所需资源的设备处于在线状态，设备代理按照队列先进先出的原则逐个处理设备的资源请求，通过由设备代理系统调用能够提供所需资源的设备的资源完成资源共享操作。

4.根据权利要求1所述的利用设备代理系统实现信息设备资源共享的方法，其特征在于：所述的设备是家庭信息网络中能够利用有线或无线的方式接收和发送数据，并能对其进行处理的设备，包括计算机、智能手机、传感器及嵌入了网络与计算功能的家电。