CN202043131U - 数字家庭的dpws系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种数字家庭系统，尤其涉及一种数字家庭的DPWS系统。本实用新型的数字家庭的DPWS系统，包括网络层模块、传输层模块、应用层模块，网络层模块通过传输层模块与应用层模块连接。本实用新型的系统DPWS系统为点对点设备的交互提供了一个小型且高效的框架，该框架与Web服务的系列规范是完全兼容的。

Description

数字家庭的DPWS系统

技术领域

本实用新型涉及一种数字家庭系统，尤其涉及一种数字家庭的DPWS系统。

背景技术

DPWS(Devices Profile for Web Services)是由微软公司在2004年5月首次发布的，并于2005年10月对其进行了修订。该提案是Web服务系列协议的子集，其初衷是要设计成为受欢迎的UPnP(即插即用)设备体系结构的下一个主要版本[UPnP]。它规范了如何将Web Services技术应用于资源受限的嵌入式设备，并已成为当前Windows Vista操作系统中的一部分。其设计目标是使设备可以动态的加入网络，获得IP地址，宣告并发布服务，以及发现网络上的其他设备和其提供的服务，并且使这一过程均可自动完成。DPWS独立于任何网络传输介质、任何编程语言、任何操作系统，建立在TCP/IP和Web Services技术之上，可提供设备端到端连接网络体系结构，遵循DPWS标准的设备之间可通过Web Services消息直接进行通信和互操作，并可平滑地离开网络。

与其他规范不同，DPWS是关于网络设备的一个Web服务协议精简子集。为提高设备之间的协作性，它提供了对常见的设计问题的详细解决方法，定义了传输消息的概要格式和技术细节。现有的技术，未解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种数字家庭的DPWS系统，其为点对点设备的交互提供了一个小型且高效的框架，该框架与Web服务的系列规范是完全兼容的。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：其包括网络层模块、传输层模块、应用层模块，网络层模块通过传输层模块与应用层模块连接。

最底层的网络层模块通过IP协议进行数据的发送和接收，采用IP协议来保证DPWS独立与网络传输的物理介质，并支持IPv4和IPv6；第二层传输层则使用TCP或UDP协议模式，根据不同的用途分别使用面向连接的TCP协议或无连接的UDP协议；最上层为应用层。采用这些现存的、广泛应用的协议能减少开发DPWS设备的工作量，使DPWS设备更好地融入现有网络。

网络层模块包括设备寻址模块、设备发现模块、设备描述模块、设备控制模块、设备事件模块和设备表示模块。其中，设备寻址模块、设备发现模块和设备描述模块是基础，解决了DPWS设备如何自动的接入网络，如何发现或公布设备服务的问题；设备控制模块、设备事件模块和设备表示模块解决了DPWS设备之间的互操作问题。DPWS设备加入网络后通过Addressing自动获得IP地址；通过Discovery控制端就可知道网络上存在哪些设备；通过Description控制端就可知道设备的详细信息以及设备提供哪些服务；通过Control控制端就可以使用设备的服务；通过Eventing，设备就可以将其状态变化及时告诉给感兴趣的控制端；通过Presentation控制端可以察看设备状态。通过这六个方面，DPWS设备可以做到在“零配置”的前提下提供了联网设备之间的自动发现、自动声明、直接信息交换及互操作等功能，真正实现设备的即插即用。虽然DPWS设备分为控制设备和被控设备，但每个设备又可以同时承担这两种角色，实现设备之间的交互。

设备寻址模块：DPWS网络是以TCP/IP协议族为基础。当DPWS设备首次加入到网络时，最关键就是设备的正确寻址。设备刚接入网络时首先发送一个DHCPDSICOVER消息。如果网络上存在DHCP服务器，则设备将在指定的时间内收到DHCPOFFERS响应消息，那么设备就使用分配给它的地址；如果网络上不存在DHCP服务器，那么设备收不到响应消息，这时设备必须使用Auto-IP完成IP地址的设置。使用Auto-IP时，设备在地址范围169.254/169.16范围中查找空闲的地址。在选中一个地址之后，设备测试此地址是否正在被使用。如果此地址被占用，则重复查找过程直到找到一个未被占用的新地址。此过程的执行需要底层操作系统的支持，地址的选择过程是随机的，以避免多个设备选择地址时发生冲突。

设备发现模块：当设备接入网络并分配了地址之后，进入设备发现过程。通过设备发现，设备组播发送一系列发现消息来公布它的设备描述和服务信息。任何感兴趣的控制端可以在标准的组播地址上监听服务的可用通知，如果存在匹配的设备或服务，则自动发送响应消息。同样，当控制端接入网络后，它也可以通过组播发送发现消息搜索网络上感兴趣的设备或服务信息。在这两种情况下，基本的信息交换就是发现消息。发现消息包括设备的一些特定信息，如：设备类型和设备标识等。在设备离开网络时，它应该发出一系列声明，表示此设备包含的设备描述和服务已经失效。

设备描述模块：在控制端发现了一个设备之后，仍然对设备知之甚少。它可能仅仅知道设备或服务的类型或设备描述的URI地址等。为了让控制端更多的了解设备和它的服务功能，控制端必须通过设备描述的URI获取设备信息。

设备信息一般分成两个部分：设备描述和服务描述。控制端检索设备描述过程比较简单，通过设备描述的URI发送一个WS-Transfer Get请求，设备收到该请求后将自己的设备描述信息返回给控制端。设备描述主要包含设备名称、类型、序列号、制造商名称和设备地址等。在检索完设备描述后，控制端还必须要得到服务描述信息。每一个设备的服务描述主要定义了一个或多个动作或事件特性等。如果设备需要改变它的设备或服务描述，必须首先取消掉先前的公告信息，然后再重新公告。因此在一个设备再次加入网络时，控制端不能认为该设备的设备描述和服务描述信息没有改变。

设备控制模块：在接收设备的设备描述和服务信息之后，控制端就可以向这些设备发出动作请求，同时也可以轮询设备的状态变量值。发出动作请求实质上是一种远程过程调用。

为了控制一个设备，控制端通过服务描述的URI地址发送一个动作请求，如：SetPowerOn，该设备收到消息后则做出相应的响应，然后把结果或错误返回给控制端。动作请求的结果可能改变服务运行状态的变量。在这些状态变量改变时，将引起设备把状态改变的事件通知给感兴趣的控制端。控制端也可以轮询服务的状态变量值以获得状态变量的当前值。与发出一个动作请求的过程相似，控制端通过服务描述的URI发送一个适当的查询消息，该服务则返回相应的变量值。所有的控制消息、查询消息及返回结果也都是使用SOAP来进行封装的，使用HTTP进行传输的。

设备事件模块：一个正在运行的DPWS设备在生产过程中可能会发生一些异常情况或产生一些错误，如温度过高或系统错误等。当事件发生时，网络中其他相关成员必须获得该成员改变的信息，这样才能保证网络的可靠性和动态性。

为了订阅事件，订阅者(控制端)须向发布者(设备)发送一个订阅请求消息，且每个订阅消息都要求包含订阅ID。发布者收到此消息后，将会返回订阅ID作为响应。为了保持订阅，订阅者必须在订阅到期前进行续订。当订阅者对发布者不感兴趣时，订阅者也可以取消订阅。发布者通过发送事件通知消息提醒订阅者状态改变。为了支持多个控制点，在动作生效之后所有订阅者都将接到该事件通知消息。设备事件详细定义在WS-Eventing协议中，并通过SOAP协议传送的。

设备表示模块：这项工作的目的是为了给使用DPWS设备的用户提供一个良好的人机界面，通过设备表达，用户可以直观地看到设备的状态界面、操作界面等。如果一个设备具有可以完成这项工作的URL地址，那么控制端就能通过URL向设备发出一个HTTP Get请求获取设备表达页面，并使得用户可以根据页面提供的功能控制设备或者浏览设备状态等。

针对设备与设备和设备与工作站之间的通讯，使用Web服务的优势在于运行层面与开发过程有显著优点，基于DPWS规范的设备间通信协议有以下特点：

统一的协议，即设备和其他Web服务的通信使用一个协议栈；

实现网络设备的无缝集成，即从车间的现场到企业范围内的信息系统；

开发者统一的经验、知识和工具；

DPWS得到了Windows Vista和Windows 7的支持，这就使遵从DPWS规范的设备在使用两个操作系统之一的PC上能够容易地被发现。

DPWS规范定义了一个区分两种类型服务的体系结构：即设备和托管服务，设备在发现与元数据交换过程中发挥了重要的作用，托管服务是特定应用的Web服务，Web服务提供了设备的功能行为。Web服务与所发现的托管设备紧密相关。在一个DPWS设备上托管服务的部署是规范所提供的基本可扩展性机制。

应用层模块与数字家庭系统连接。

本实用新型的系统DPWS系统为点对点设备的交互提供了一个小型且高效的框架，该框架与Web服务的系列规范是完全兼容的。

附图说明

图1为本实用新型的模块结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的系统包括网络层模块、传输层模块、应用层模块，网络层模块通过传输层模块与应用层模块连接。

网络层模块包括设备寻址模块、设备发现模块、设备描述模块、设备控制模块、设备事件模块和设备表示模块。传输层模块采用TCP协议模式或UDP协议模式。应用层模块与数字家庭系统连接。

Claims (4)

1.一种数字家庭的DPWS系统，其特征在于，包括网络层模块、传输层模块、应用层模块，网络层模块通过传输层模块与应用层模块连接。

2.根据权利要求1所述的数字家庭的DPWS系统，其特征在于，网络层模块包括设备寻址模块、设备发现模块、设备描述模块、设备控制模块、设备事件模块和设备表示模块。

3.根据权利要求1或2所述的数字家庭的DPWS系统，其特征在于，传输层模块采用TCP协议模式或UDP协议模式。

4.根据权利要求3所述的数字家庭的DPWS系统，其特征在于，应用层模块与数字家庭系统连接。