CN103825929A

CN103825929A - 智能设备之间实现一对多控制的一个新方法和系统

Info

Publication number: CN103825929A
Application number: CN201310230867.1A
Authority: CN
Inventors: 林征
Original assignee: YIJIA INTELLIGENT TECHNOLOGY (SHANGHAI) Co Ltd
Current assignee: YIJIA INTELLIGENT TECHNOLOGY (SHANGHAI) Co Ltd
Priority date: 2013-06-09
Filing date: 2013-06-09
Publication date: 2014-05-28

Abstract

本发明公开一个在UPnP协议框架下单个设备对多个设备的实施控制的新方法和系统，包括：建立一个系统，包括有多个设备同处一个无线网络，通过协作，由其中的一个设备遥控其他设备，协同完成某个任务，系统其中一个设备担任数据源角色，提供数据(流)服务，另一个担任控制器角色，其余的为受控设备，受控设备负责处理从数据服务器输出的内容。操作步骤概要为：1)各个设备启动以后，遵循UPNP协议，以一定的时间间隔在网络上发布自身在等待的信息，直到被控制器发现；2)控制器发现一个设备以后，根据设备所能提供的服务以及能力范围，对设备分类，每一类别单独成为一个群；3)控制器对每个群发出控制指令；4)收到指令的设备按照规则执行指令；5)控制器继续对所有设备监控。

Description

智能设备之间实现一对多控制的一个新方法和系统

技术领域：

本发明公开一个在UPNP协议框架下单个设备对多个设备的实施控制的新方法和系统，涉及多台智能设备间的协作方法和系统。

背景技术：

智能移动设备相互识别、配对、通讯和控制是智能设备间协作完成一项特定任务的基础。联网的移动设备一般不具有固定地址，它们之间要建立通信联系一般需要借助共同的第三方介绍，或者通过某些共同规则以设备间点对点会话的方式建立联系。UPNP(Universal Plug-and-Play，通用即插即用)协议就是一个典型的为电子设备间点对点协作而创立的一个公开的通用协议，目的是让不同品牌、不同厂家生产的设备能直接够沟通。其中，在家庭娱乐领域的一个重要应用，就是用一台智能设备控制另一台设备播放。控制信息包括播放的媒体流一般通过无线信号传输，如WiFi、蓝牙等。通常，实现遥控播放需要有媒体源、播放设备、和控制器。媒体源是提供流媒体的服务器，播放设备是流媒体播放器，控制器则是帮助媒体播放器和媒体源相互发现和对接工具。三者必须处于可以连通的网络，但三者可以在同一个或不同的设备上。

现有的控制器采用的方法一般只实现对播放器(或源)的一对一的控制，即控制器和播放器(或源)是一对一配对的(pairing)，控制器的一个动作只会对单一的播放器(或源)有效。典型的手机对电视的遥控，例如，iPhone对苹果电视(AppleTV)的遥控，就是以这种模式进行的：

1.打开手机；

2.选择要播放的媒体内容；

3.按下远程播放键把媒体传输到电视播放。

这个模式在家庭应用场合，一般是足够的，现有的应用，一般也只能支持这种一对一的遥控模式。除了苹果iPhone，其他的典型应用包括iMediaShare，UPNPlay。但我们注意到，在某些场合，比如，如果需要所有受控设备同时播放一个节目，这个模式就明显不适用了。

针对这个问题，我们提出一个使用UPNP协议实现一对多控制的方法。

发明内容：

多个设备同处一个无线网络，通过协作，达到其中的一个设备遥控其他设备，协同完成某个任务。为了描述方便，我们假设其中一个设备担任数据源角色，提供数据(流)服务；另一个担任控制器角色，其余的为受控设备，受控设备负责处理从数据服务器输出的内容。

1.各个设备启动以后，遵循UPNP协议，以一定的时间间隔在网络上发布自身在等待的信息，直到被控制器发现；

2.控制器发现一个设备以后，通过一系列的符合UPNP协议规则的查询问答，确定设备所能提供的服务以及能力范围，对设备分类。每一类别单独成为一个群。群是控制器控制的基本单位。群可以包含一个或多个功能类似的设备。

3.控制器对群发出控制指令，指令包括但不限于：

a.设定数据源地址；

b.与数据服务器对接(认证、连接初始化等)；

c.启动一个动作，改变设备内部状态(如从等待转入播放)；

d.读取设备当前态势(state)和状况(status)；

e.改变设备的一些属性，如权限、输出解释度等；

4.收到指令的设备按照规则执行指令；

5.控制器继续对设备的监控。

群发指令(3)是本方法的关键。对群的控制有别于队单个设备的控制。UPNP协议中没有规定如何对群进行控制，而一般的UPNP实现由于底层是基于TCP网络协议这样一个单点传送(Unicast)协议，只支持对单个设备的控制。对一群设备实施遥控，不仅仅是概念上的拓展，还有具体的挑战要面对，比如，如何同时给数十乃至数百个设备发指令，如何处理出错等等，需要一个切实可行的解决方案。

实施方式：

本方法的成功实施关键在有效地群发指令和对出错的处理。保留对UPNP协议的兼容性，在一对一的情形下支持现有协议规则，也是重要的考虑因素。

群发指令可以用以下方式实现：

1，对单个播放设备发送指令，按照UPNP规则完成，主要步骤包括：

a.取得播放设备的通讯信息；

b.向播放设备发送指令；

c.等待指令接收/执行返回状态。

2，对多个设备群，我们使用有限个数的线程(Threads)组成一个线程池(Thread-pool)供同时对多个群发指令，如果线程池有N个线程，就可以同时向N个群发指令；线程池的大小取决于设备的硬件配置，一般是2～4个线程对应一个硬件CPU核；

3，在一个群内，按顺序对每个设备发指令，方法同步骤(1)；

4，步骤(3)的任何一个设备出错都被认为本群发失败；

5，如果出错，将提示用户出错，由用户决定下一步是重试还是放弃；

6，如果成功，继续下一个群的发送。

线程执行步骤(2，3，4，5，6)的逻辑流程图如附图1。

如前所述，在一对多的环境下，出错成本相对于一对一的情形要高出很多，甚至会严重影响系统的稳定性。我们的实施采用以下措施应对出错：

1，尽可能在接收设备端容忍和纠正错误，非不得已不轻易向控制器报错；

2，以异步方式报错，减少让发送方(控制器)等待；

3，对频繁出错的设备，强制驱逐。

综合以上的描述，我们的实施方案全过程流程如下：

1，控制器：

a.遵循UPNP协议，以一定的时间间隔在网络上发布自身在等待的信息，等待其它设备回音；

b.对每个会回复的设备，以问答方式询问设备的服务种类、能力，登记符合要求的服务和设备，把设备分成群；

c.接收到用户指令后，按要求向播放器和数据服务器发送指令(发送指令的方式如上述)；

d.重复以上步骤。

2，播放器：

a.遵循UPNP协议，以一定的时间间隔在网络上发布自身在等待的信息，收到控制器的召唤信息后，按规则作相应，并向控制其提供自身服务、设备等各方面信息；

b.等待指令；

c.收到控制器发来的指令后，执行指令；

d.如果遇到本能在本地解决的错误，向控制器报错；

e.重复以上步骤。

3，数据服务器(服务器有固定公开地址)：

a.启动后，进入等待状态，等待响应数据服务请求；

b.收到请求后，按请求的协议规定，提供数据或数据流服务。

应用案例：

附图2是具有一对多控制能力的互动教室系统应用示意图。

这是一个使用移动平板的互动教室应用。在这个应用中，老师、学生各自拥有移动平板电脑作为课本，教室用智能电视作为黑板。教室里又以为老师，多个学生，和数台电视。所有设备都安装有互动教学软件，这些软件采用了本发明的一对多控制系统。平板电脑之间，平板电脑与电视之间的发现，识别是自动的。老师通过他/她的平板电脑可以控制学生翻页，可以分发练习，也可以控制黑板的内容；学生可以在得到老师允许的条件下，获得对黑板的控制，与同学分享自己的发现、答案等。在这个环境里，课本，练习题，参考书等等课堂资料，均来自一个服务器，内容是多媒体的，包括图文视听。在这个应用中，服务器安放在本地网络(LAN)，是一个通用HTML服务器。所有图文视听内容均内嵌于服务器输出的HTML响应中。

附图说明：

附图1：多线程群发指令和并发执行指令的流程示意图。

附图2：具有一对多控制能力的互动教室系统示意图。

Claims

1.一种由单个设备(控制器)通过无线网络控制多个设备(播放器)的方法，其特征在于，包括：

a.建立一个本地无线WiFi网络，包括至少一个WiFi路由器，数个具有存储、计算、显示和网络通讯能力的智能设备(如通常的平板电脑)。

b.系统至少有一个数据服务器，服务器必须可以通过WiFi网络访问。

c.至少有一个智能设备具有控制其它设备的能力；其他设备都具有被控制显示某种媒体或流媒体内容的能力，也可以同时具备控制其他设备的能力。

d.为了描述方便，当一个设备在担当控制其它设备的角色时，我们称之为控制器；当一个设备处于被控制的状态，我们称之为播放器。

e.数据服务器具有可以通过网络访问的固定地址，至少可以提供HTML服务，按HTML规则响应服务请求。

f.任何一个时刻，系统里只有一个智能设备能够成为控制器，其余的都是播放器，但是；设备的角色是可以转换的，比如，播放器可以在下一时刻变成控制器，反之亦然。

g.所有智能设备都将遵循某个约定协议，在加入WiFi网络后，与控制器取得联系；控制器会把其发现的设备归类，按某种规则分成一个或多个群。

h.控制器以群为基本单位，对其他设备发布指令，完成某个(协同)任务。

i.播放器收到指令后，按照约定规则执行动作，包括从数据服务器取得媒体或媒体流播放。

j.控制器可以继续监控其他设备状况。

2.根据权利要求(1)所述方法，其特征在于，智能设备之间是通过约定的规则，相互发现、识别，建立与控制器的联系，在大多数情况下，这个约定一般是公共协议，如UPNP(UniversalPlug-and-Play/通用即插即用)协议，或它的扩展，如DLNA协议，后者是个类似UPNP协议的私有协议。

3.根据权利要求(1)或(2)所述方法，其特征在于，步骤(g)进一步包括：

k.各个设备启动以后，遵循UPNP协议或类似协议，以一定的时间间隔在网络上发布自身在等待的信息，直到被控制器发现。

l.控制器发现一个设备以后，通过一系列符合UPNP协议或类似协议规则的查询问答，确定设备所能提供的服务以及能力范围，对设备分类：每一类别单独成为一个群，是控制器控制的基本单位，群可以包含一个或多个设备。

4.根据根据权利要求(1)或(3)所述方法，其特征在于，步骤(h)进一步包括：

m.控制器对群发出控制指令，指令包括但不限于：设定数据源地址；与数据服务器对接(认证、连接初始化等)；启动一个动作，改变播放设备内部状态(如从等待转入播放或跳转到下一页)；读取设备当前态势(state)和状况(status)；改变播放设备的一些属性，如权限、输出解释度等。

n.与步骤(g)不同，控制器群发指令方式与内容均不再受之前为设备间相互发现和识别而使用的UPNP或类似规则限制。

o.群发指令方式(m)的特征在于，包括：

i.使用独立线程并发处理每一个群；

ii.总线程数可根据系统硬件配置作限制；

iii.顺序处理一个群内的每个设备；

iv.以群为单位处理出错，一个群内任何一个设备出错即认为该群指令发送失败。

5.根据根据权利要求(1)或(4)所述方法，其特征在于，步骤(i)进一步包括：

p.播放器收到指令以后，根据约定规则解释指令，执行包括但不限于如下操作：设定数据源地址；与数据服务器对接(认证、连接初始化等)；启动一个动作，改变播放设备内部状态(如从等待转入播放或跳转到下一页)；读取设备当前态势(state)和状况(status)；改变播放设备的一些属性，如权限、输出解释度等；

q.播放器解释指令所遵循的约定无需符合之前为设备间相互发现和识别而使用的UPNP或类似协议，例如，获取媒体数据和媒体流可以使用一般HTML服务或使用共享的文件系统，而不是特定的UPNP服务器。

6.一种由单个设备(控制器)通过无线网络控制多个设备(播放器)的系统，其特征在于，包括：

r.建立一个本地无线WiFi网络，包括至少一个WiFi路由器，数个具有存储、计算、显示和网络通讯能力的智能设备(如通常的平板电脑)。

s.系统至少有一个数据服务器，服务器必须可以通过WiFi网络访问。

t.至少有一个智能设备具有控制其它设备的能力；其他设备都具有被其控制显示某种媒体或流媒体内容的能力，也可以同时具备控制其他设备的能力。

u.为了描述方便，当一个设备在担当控制其它设备的角色时，我们称之为控制器；当一个设备处于被控制的状态，我们称之为播放器。

v.数据服务器具有可以通过网络访问的固定地址，至少可以提供HTML服务，按HTML规则响应服务请求。

w.任何一个时刻，系统里只有一个智能设备能够成为控制器，其余的都是播放器，但是，设备的角色是可以转换的，比如，播放器可以在下一时刻变成控制器，反之亦然。

x.所有智能设备都将遵循某个约定协议，在加入WiFi网络后，与控制器取得联系；控制器会把其发现的设备归类，按某种规则分成一个或多个群。

y.控制器以群为基本单位，对其他设备发布指令，完成某个任务(协同)任务。

z.播放器收到指令后，按照约定规则执行动作，包括从数据服务器取得媒体或媒体流播放。

aa.控制器可以继续监控其他设备状况。

7.根据权利要求(6)所述系统，其特征在于，智能设备之间是通过约定的规则，相互发现、识别，建立与控制器的联系，在大多数情况下，这个约定一般是公共协议，如UPNP(UniversalPlug-and-Play/通用即插即用)协议，或它的扩展，如DLNA协议，后者是个类似UPNP协议的私有协议。

8.根据权利要求(6)或(7)所述系统，其特征在于，步骤(x)进一步包括：

bb.各个设备启动以后，遵循UPNP协议或类似协议，以一定的时间间隔在网络上发布自身在等待的信息，直到被控制器发现。

cc.控制器发现一个设备以后，通过一系列符合UPNP协议或类似协议规则的查询问答，确定设备所能提供的服务以及能力范围，对设备分类：每一类别单独成为一个群，是控制器控制的基本单位，群可以包含一个或多个设备。

9.根据根据权利要求(6)或(8)所述系统，其特征在于，步骤(y)进一步包括：

dd.控制器对群发出控制指令，指令包括但不限于：设定数据源地址；与数据服务器对接(认证、连接初始化等)；启动一个动作，改变播放设备内部状态(如从等待转入播放或跳转到下一页)；读取设备当前态势(state)和状况(status)；改变播放设备的一些属性，如权限、输出解释度等。

ee.与步骤(x)不同，控制器群发指令方式与内容不再受之前为设备间相互发现和识别而使用的UPNP或类似规则限制。

ff.群发指令方式(dd)的特征在于，包括：

v.使用独立线程并发处理每一个群；

vi.总线程数可根据系统硬件配置作限制；

vii.顺序处理一个群内的每个设备；

viii.以群为单位处理出错，一个群内任何一个设备出错即认为该群指令发送失败。

10.根据根据权利要求(6)或(9)所述系统，其特征在于，步骤(z)进一步包括：

gg.播放器收到指令以后，根据约定规则解释指令，执行包括但不限于如下操作：设定数据源地址；与数据服务器对接(认证、连接初始化等)；启动一个动作，改变播放设备内部状态(如从等待转入播放或跳转到下一页)；读取设备当前态势(state)和状况(status)；改变播放设备的一些属性，如权限、输出解释度等；

hh.播放器解释指令所遵循的约定无需符合之前为设备间相互发现和识别而使用的UPNP或类似协议，例如，获取媒体数据和媒体流可以使用一般HTML服务或使用共享的文件系统，而不是特定的UPNP服务器。