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基于UPnP的智能家庭网络的研究和实现

作　者: 张建华
导　师: 李英壮
学　校: 大连理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 数字家庭 UPnP SDK 智能家电家庭网关
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 432次
引　用: 6次
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内容摘要

未来的数字家庭将以网络为核心，目标是使所有的信息设备可以智能互连，实现资源共享，为我们的生活带来一场数字革命。随着数字设备和网络的普及，数字家庭技术正日益成为现代数字的主流技术。家庭网络中间件的出现，屏蔽了硬件设备、操作系统平台与通信技术的不同，使各种家庭网络信息设备更容易接入网络，并且操作简单、智能。在各种家庭网络中间件技术当中，UPnP技术是现代数字家庭技术中得到支持最多、最有发展前途的一种，是当今各国研究的热点。UPnP是通用即插即用(Universal Plug and Play)的缩写，它主要用于实现设备的智能互联互通。使用UPnP协议不需要设备驱动程序，因此使用UPnP建立的网络是介质无关的，它可以运行在几乎所有的操作系统平台之上，可以使用C，C++，JAVA等开发语言，使得在办公室、家庭和其它公共场所方便地构建设备相互联通的网络环境。本文重点研究了UPnP技术的基本原理和实现机制，根据Intel公司提供的UPnPSDK设计和实现了通用的UPnP设备和控制点，实现了具体的模拟智能家电设备—智能灯泡和智能播放器。另外，由于家庭网络当中存在着众多的设备，因此管理和操作这些家电设备会十分复杂和繁琐，智能家庭网关的一个重要作用就是解决这个问题，它首先收集每个在线设备的信息，生成信息家电描述数组，然后根据模版文件生成具体的控制界面。同时为了解决解决家庭网络中使用不同协议的智能家电的互操作，论文设计了UPnP-Bluetooth软件桥，UPnP-Bluetooth可以实现UPnP网络和蓝牙网络之间的设备互通信。并根据用户操作的方便性和家庭网络的安全性设计和实现了家庭网关。在论文的最后进行了整个模拟家庭网络的一个测试。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-12
1 绪论  12-16
  1.1 家庭网络概述  12
  1.2 家庭网络中间件技术  12-13
  1.3 家庭网关的提出  13-14
  1.4 国内外研究概况及发展趋势  14
  1.5 课题研究内容及安排  14-16
2 家庭网络中间件技术  16-22
  2.1 信息家电平台软件体系结构  16-18
    2.1.1 设备驱动程序层  16
    2.1.2 基本操作系统层  16-17
    2.1.3 逻辑资源层  17
    2.1.4 中间层／运行环境层  17-18
    2.1.5 网络应用层  18
  2.2 家庭网络中间件  18-19
  2.3 Jini技术  19-21
    2.3.1 Jini体系结构  19-20
    2.3.2 Jini工作原理  20-21
  2.4 HAVi体系  21-22
3 UPnP基本原理  22-32
  3.1 UPnP概述  22-23
  3.2 UPnP网络的组成  23-25
    3.2.1 UPnP设备  23-24
    3.2.2 服务  24-25
    3.2.3 控制点  25
  3.3 UPnP关键术语  25-26
  3.4 UPnP协议栈及所用协议  26-30
    3.4.1 TCP／IP  28
    3.4.2 HTTP  28
    3.4.3 SSDP  28-29
    3.4.4 GENA  29
    3.4.5 SOAP  29
    3.4.6 XML  29-30
  3.5 UPnP工作过程  30-32
4 UPnP实现机制  32-50
  4.1 UPnP对“设备即插即用”的支持  32-33
  4.2 设备寻址  33
  4.3 设备发现  33-38
    4.3.1 设备通知  35-37
    4.3.2 设备搜寻  37-38
  4.4 设备描述  38-39
  4.5 设备控制  39-44
    4.5.1 动作调用  41-43
    4.5.2 状态查询  43-44
  4.6 设备事件  44-49
    4.6.1 事件订阅  45-48
    4.6.2 事件通知  48-49
  4.7 设备展示  49-50
5 UPnP家庭网关的设计  50-59
  5.1 家庭网关集中控制和转发  50-52
    5.1.1 控制界面的自动生成与集中控制  50-51
    5.1.2 控制界面的自动生成与集中控制  51-52
  5.2 UPnP-Bluetooth软件桥  52-57
    5.2.1 蓝牙的服务发现协议  53-54
    5.2.2 Bluetooth-UPnP桥模块的功能  54
    5.2.3 Bluetooth-UPnP桥的基本模块  54-56
    5.2.4 Bluetooth-UPnP桥的工作流程  56-57
  5.3 家庭网关的安全认证  57-59
    5.3.1 Radius协议  57
    5.3.2 认证方式的设计  57-59
6 UPnP智能家庭网络的模拟实现  59-77
  6.1 Intel SDK的分析  59-63
    6.1.1 SDK中的线程库  60-61
    6.1.2 XML解析器的实现  61-63
  6.2 UPnP控制点实现  63-65
    6.2.1 UPnP控制点初始化  63
    6.2.2 控制点的通告信息的实现  63-64
    6.2.3 控制点与设备间的关系  64-65
    6.2.4 控制点搜索的实现  65
    6.2.5 控制点控制的实现  65
    6.2.6 控制点事件通知的实现  65
  6.3 UPnP设备的实现  65-69
    6.3.1 控制点控制的实现  65
    6.3.2 设备初始化的实现  65-67
    6.3.3 设备通告的实现  67-68
    6.3.4 设备服务的实现  68
    6.3.5 设备控制的实现  68-69
  6.4 一个具体实例：CDPLayer  69-72
    6.4.1 设备功能概述  69
    6.4.2 设备定义  69
    6.4.3 设备模型  69
    6.4.4 各服务之间的关系  69
    6.4.5 操作流程  69-70
    6.4.6 XML设备表述  70-72
  6.5 家庭网关的实现  72-77
    6.5.1 家庭网络中安全模块的实现  72-75
    6.5.2 家庭网关集中控制实现  75-77
7 智能家庭网络的模拟测试  77-81
  7.1 测试环境  77
  7.2 功能测试  77-81
    7.2.1 信息家电加入家庭网络的测试  77-78
    7.2.2 家庭网关集中控制的测试  78-80
    7.2.3 家庭网关集中控制的测试  80-81
结论  81-82
参考文献  82-84
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  84-85
致谢  85-86
大连理工大学学位论文版权使用授权书  86

基于UPnP的智能家庭网络的研究和实现

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