CN103152234A

CN103152234A - 一种实现数字家庭网络设备间互联的方法

Info

Publication number: CN103152234A
Application number: CN2013100548685A
Authority: CN
Inventors: 周伟
Original assignee: GUANGZHOU JIASI INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: GUANGZHOU JIASI INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2013-06-12

Abstract

本发明公开了一种实现数字家庭网络设备间互联的方法，其包括，第一步骤：设备寻址，其通过动态DHCP或Auto-IP的方式进行；第二步骤：设备和服务发现，其基于SSDP协议，通过组播/单播方式发现网络中的设备和服务；第三步骤：设备和服务描述，其采用XML语言，定义设备描述模板，描述各种设备或服务的详细信息；第四步骤：设备和服务控制，其基于SOAP协议，完成控制点与设备之间的通信；第五步骤：设备和服务事件，其采用GENA协议，完成设备和服务事件消息的订阅和推送。应用所述实现数字家庭网络设备间互联的方法，在既有的各种技术的基础上开发了一个共同的标准，其向使用者提供了一种能把家中各种本来不相干的数字装置连接起来的共通接口。

Description

一种实现数字家庭网络设备间互联的方法

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种实现数字家庭网络设备间互联的方法。

背景技术

数字技术的飞速发展不断催生出众多的数码产品，个人电脑、PDA、手机、数字电视、DVD、MP3、DV/DC等数字产品逐步进入普通生活中，与此同时，宽带通信与互联网的普及极大地促进了数字媒体内容的发展。变得越来越频繁，设备间如何方便、智能地互联和协同工作已经日益成为人们关注的焦点。如何更加有效地发挥这些设备的作用，提高居家生活的智能化和方便性，己成为现代人生活乃至办公的重要问题。人们自然地产生了将各种电脑、家电之间合理地互连互通起来的强烈需求。于是数字家庭网络便应运而生了。

数字家庭网络，是指在集成协同环境中把各种计算机、消费性电子产品、手机等3C产品、信息家电设备等相连接，并以有线网络或无线网络连接各种信息终端，形成一个多层次统一的网络，提供语音、数据、多媒体、控制和管理等功能，实现家庭资源的共享和管理，以提高人们生活的质量，使家庭能够变得更舒适、安全和有效。

数字家庭网络中可以连接到网络的设备很多，如网络电话、PC、网络电视、音响、数码相机、摄像机、录像机、网络空调、网络冰箱、网络洗衣机、网络微波炉、电灯和电子门锁、报警设备等等。除此之外还将有一些新兴设备，如机顶盒和电子书籍等等。当前绝大多数家庭网络都是不统一的网络，它包含了高速数据网络和低速的控制网络，而且由于缺乏统一的信息格式和接口协议，而导致不同设备间信息传递和协同工作很不方便。加上设备越来越多，使得管理也越来越麻烦。由于多种控制标准和协议规范的存在，控制网络本身也呈现多样化的状况，这也是影响数字家庭产业发展的原因所在。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种实现数字家庭网络设备间互联的方法，使得基于不同协议的设备之间能够互相发现、控制以及通信。

为实现上述目的，所述实现数字家庭网络设备间互联的方法，其特点是，包括，

第一步骤：设备寻址；

第二步骤：设备和服务发现；

第三步骤：设备和服务描述；

第四步骤：设备和服务控制；

第五步骤：设备和服务事件。

优选的是，所述第一步骤的设备寻址通过动态DHCP或Auto-IP的方式进行。

优选的是，所述第二步骤的设备和服务发现，包括：基于SSDP协议，通过组播/单播方式发现网络中的设备和服务。

优选的是，所述第三步骤的设备和服务描述，包括：采用XML语言，定义设备描述模板，描述各种设备或服务的详细信息。

优选的是，所述第四步骤的设备和服务控制，包括：基于SOAP协议，完成控制点与设备之间的通信。

优选的是，所述第五步骤的设备和服务事件，包括：采用GENA协议，完成设备和服务事件消息的订阅和推送。

优选的是，所述实现数字家庭网络设备间互联的方法，还包括第七步骤：设备和服务表达。

本发明的有益效果在于，应用所述实现数字家庭网络设备间互联的方法，在既有的各种技术的基础上开发了一个共同的标准，其向使用者提供了一种能把家中各种本来不相干的数字装置连接起来的共通接口。

附图说明

图1示出了本发明所述的实现数字家庭网络设备间互联的方法的示意图。

图2示出了图1中所示的设备和服务发现的过程示意图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的一个单播事件的过程示意图，其中，控制点是订阅者，服务器是发布者。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1为本发明所述的实现数字家庭网络设备间互联的方法的示意图，如图1所示，所述实现数字家庭网络设备间互联的方法，包括以下几个步骤：

第一步骤：设备寻址；

第二步骤：设备和服务发现；

第三步骤：设备和服务描述；

第四步骤：设备和服务控制；

第五步骤：设备和服务事件。

下面针对每一步骤进行详述：

（1）设备导址（Addressing）：设备加入网络，通过DHCP或者Auto-IP获得IP；这部分在闪联IGRS中是没有定义的。

具体地，地址是整个传输系统工作的基础条件，每个设备都应当是DHCP（DynamicHost Configuration Protocol，即动态主机配置协议）的客户。当设备首次与网络建立连接后，利用DHCP服务，使设备得到一个IP地址。这个IP地址可以是DHCP系统指定的，也可以是由设备选择的。当局域网内没有提供DHCP服务时，设备将按照Auto-IP的协议，从169.254/169.16地址范围获取一个局域网内唯一的IP地址。设备还可以使用friendlyname，这就需要域名解析服务（DNS）来转换name和IP。这个过程用到的东西都是现存的，而且是很普及的，市面上买的路由器都会有。

（2）设备和服务发现（Discovery）：基于SSDP协议，通过组播/单播方式发现网络中的设备和服务。即采用SSDP协议(UDP)，用组播（multicast）/单播（unicast）可以完成设备的上线和离线通知和组播搜索设备，设备用单播（UDP）响应CP的搜索。

具体地，发现的过程可以用附图2来描述，如图2所示，当一个设备被添加到网络后，发现协议允许该设备向网络上的控制点（Control Points，即CPs）通知（advertise）自己拥有的服务。同样，当一个控制点（CP）被添加到网络后，发现协议允许该CP搜索网络上可用的设备。这两种情况下的组播消息一般是设备和服务的基本信息，如它的类型，唯一标识符，当前状态参数等等。要注意设备信息和服务信息都是要组播出去的。

下面详细叙述上述发现过程所用到的协议：简单服务发现协议（SSDP，即SimpleService Discovery Protocol），说明设备是怎样向网络通知或者撤销自己可以提供的服务；CP是如何搜索设备以及设备是如何回应搜索的。

SSDP格式套用HTTP1.1的部分消息头字段，但是和HTTP不同，SSDP是采用UDP传输的，而且SSDP没有Message Body，就是说SSDP只有信头而没有信件内容。

SSDP第一个要填充的字段是star-line，说明这是个什么类型的消息。比如填"NOTIFY*HTTP/1.1/r/n"，就说明这个SSDP消息是个通知消息，一般设备加入网络或者离开网络都要通知（NOTIFY），更新自己的服务后也要通知（NOTIFY）一下。别的设备看见这个消息的star-line就知道有设备状态变了，自己就打开这个消息看一下有没有需要更新的。如果填"NOTIFY*HTTP/1.1/r/n"，就要填LOCATION字段，填一个description URL，CP可以通过这个地址来取得设备的详细信息。填"M-SEARCH*HTTP/1.1/r/n"就是要搜索了；响应（respone）别人的搜索就填"HTTP/1.1200OK/r/n"。

SSDP第二个要填充的字段是目的地址HOST。比如填上"HOST:239.255.255.250:1900"，就是组播(multicast)搜索，这里239.255.255.250是组播地址，就是说这条消息会给网络里面该组地址的设备发，1900是SSDP协议的端口号。如果HOST地址是特定地址，那这就是单播(unicast)。Respone不填这个字段，他会在ST字段里面填respone address，就是发来搜索信息的设备的地址，Respone消息的话还会发送一个包含自己地址URL的字段，Respone的意思就是跟Searcher说：我好像是你要找的人，我的电话是XXX，详细情况请CALL我。Respone也是UDP单播。通过字段的组合可以发送很多不同的信息。

（3）设备和服务描述（Description）：采用XML语言，定义设备描述模板，描述各种设备或服务的详细信息。即通过HTTP协议（TCP）取回来是一个XML文档，包含物理描述和服务描述。

具体地，前面我们说了CP想要一个设备（device）更详细的信息，就打给它的URL跟它要。返回来的东西一般是个XML（Extensible Markup Language，是种结构化的数据，和HTML比较像，有tag和data），描述分为两部分：一个是device description，是device的物理描述，就是说这个设备是什么；还有一个是service descriptions，就是设备的服务描述，即设备能干些什么。这些设备和设备服务的描述的格式也是有要求的，开发商也可以自定义，只要符合UPnP Forum的规范。

这里解释一下设备描述和服务描述：首先说设备，比如一个家庭影院，有显示屏，有功放音响，还有蓝光机。那么这个家庭影院（home theater），就是一个根设备（root device），它下属有显示屏，有功放音响，以及蓝光机这些从设备。在家庭影院的描述XML中会有一个设备列表，列出显示屏，有功放音响，以及蓝光机这些从设备的基本信息及这些设备描述的URL，以及设备的presentation URL（这类似于web服务器，通过访问presentationURL，本地会加载一个网页，在这个网页上可以操作设备及其它拥有的服务）；还会有一个服务列表，里面列出家庭影院可调用的服务基本信息及服务描述URL。

另一方面是服务，通过访问服务描述URL，可以取得服务描述XML，里面会详细介绍服务的信息，包括干什么用的，属于哪个设备，有哪些动作，需要哪些参数，怎么调用等等。

（4）设备和服务控制（Control）：基于SOAP协议（HTTP/TCP），完成控制点与设备之间的通信。

具体地，在获取设备描述（device description）和服务描述（service descriptions）以后，要怎样去遥控这些设备呢？

在设备描述部分，该设备描述还有关于如何控制设备的描述，会给出一个ControlURL，CP可以向这个URL发送不同的控制信息就可以控制设备了，然后设备也可以返回一个信息反馈。

这种控制点与设备之间沟通信息按照简单对象访问协议（SOAP，即Simple ObjectAccess Protocol）的格式来写。SOAP通过HTTP来传，现在的版本是1.1，叫做SOAP1.1Profile。这个Profile把控制/反馈信息分成三种：控制请求（Control Request），控制响应（Control Response）以及控制错误响应（Control Error Response）。SOAP协议是有信内容Body的，和SSDP不一样。消息Body里面就可以写想调用的动作了，叫做动作调用（Actioninvocation），可能还要传参数，比如想播放一个视频，要把视频的URL传过去；设备收到后要响应，表示能不能执行调用，出错的话会返回一个错误代码。

（5）设备和服务事件（Eventing）：采用GENA协议（HTTP/TCP），完成设备和服务事件消息的订阅和推送，为保证可靠性，因此采用TCP传输。事件的推送还有组播（UDP）。

具体地，在服务进行的整个时间内，只要变量值发生了变化或者模式的状态发生了改变，就产生了一个事件，该事件服务提供者（即，某设备的某个服务）会把该事件向整个网络进行多播（multicast）。而且，CP也可以事先向事件服务器订阅事件信息，就像RSS订阅一样，保证将该CP感兴趣的事件及时准确地单播传送过来（unicast）。

图3示出了根据本发明的一个实施例的一个单播事件的过程示意图，其中，控制点是订阅者，服务器是发布者。如图3所示，订阅者（subscriber，通常是个CP）向发布者（publisher，通常是个服务器）发送订阅消息（subscribe），更新（renewal）订阅消息，退订（cancel）消息。发布者向订阅者推送订阅事件（事件：SIDX)。

事件的订阅和推送所采用的通信协议是GENA（General EventNotificationArchitecture)，通过HTTP/TCP/IP传送。下面列举出订阅的过程：

1）订阅。订阅者发送的订阅消息主要包含事件URL（evenURL），服务ID号（serviceidentifier）。这两个订阅消息可以在设备服务描述信息以及寄送地址（delivery URL）中找到。此外，订阅消息还会包含一个订阅期限（duration）。

2）成功订阅。发布者收到订阅信息，如果同意订阅的话就会为每个新发布者生成一个唯一的发布者ID并记录发布者的订阅期限和寄送地址。此外，还会记录一个顺序增长事件键值（event key），用来保证事件确实推送到订阅者那里。比如说有个事件键值为6的新事件，把这个事件推送给某个订阅者那里，订阅者那里记录的事件键值是4，现在收到的事件键值是6，这样就可以推断没收到键值为5的事件，这样他就向发布者索要漏收的事件，从而保证双方变量值或状态的一致。

3）首次推送。订阅同意订阅之后还会向订阅者发送一组初始变量或状态值，进行首次同步。

4）续订。订阅者必须在订阅到期前发送更新进行续订。

5）订阅到期。订阅到期后发布者会把订阅者的信息删除，订阅者又回到订阅前的状态。

6）退订。订阅者发送退订信息将会取消订阅。订阅者因非正常退出网络的话，则不会退订直到订阅到期。

7）订阅操作失败信息。当订阅、续订和退订不能被发布者接收或者出现错误时，发布者会发送一个错误代码。

（6）进一步的，所述的实现数字家庭网络设备间互联的方法还包括第七步骤：设备和服务表达。

只要得到了设备的URL，就可以取得该设备表达的URL，取得该设备表达的HTML，然后可以将此HTML纳入CP的本地浏览器上。这部分还包括与用户对话的界面，以及与用户进行会话的处理。因此设备表达可以理解成“遥控器”。这部分定义描述界面，规范界面以及传输界面内容。远程界面是供CP用户使用的，CP用户通过远程界面完成设备描述的获取，控制设备，订阅收取设备事件等等。

综上所述仅为本发明较佳的实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。

Claims

1.一种实现数字家庭网络设备间互联的方法，其特征在于：包括，

第一步骤：设备寻址；

第二步骤：设备和服务发现；

第三步骤：设备和服务描述；

第四步骤：设备和服务控制；

第五步骤：设备和服务事件。

2.根据权利要求1所述的实现数字家庭网络设备间互联的方法，其特征在于：所述第一步骤的设备寻址通过动态DHCP或Auto-IP的方式进行。

3.根据权利要求1所述的实现数字家庭网络设备间互联的方法，其特征在于：所述第二步骤的设备和服务发现，包括：基于SSDP协议，通过组播/单播方式发现网络中的设备和服务。

4.根据权利要求1所述的实现数字家庭网络设备间互联的方法，其特征在于：所述第三步骤的设备和服务描述，包括：采用XML语言，定义设备描述模板，描述各种设备或服务的详细信息。

5.根据权利要求1所述的实现数字家庭网络设备间互联的方法，其特征在于：所述第四步骤的设备和服务控制，包括：基于SOAP协议，完成控制点与设备之间的通信。

6.根据权利要求1所述的实现数字家庭网络设备间互联的方法，其特征在于：所述第五步骤的设备和服务事件，包括：采用GENA协议，完成设备和服务事件消息的订阅和推送。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的实现数字家庭网络设备间互联的方法，其特征在于：还包括第七步骤：设备和服务表达。