（计算机软件与理论专业论文）IGRS协议栈及IGRS+AV的实现与应用研究.pdf

华南师范大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名：趣蓿饱 e l 期：肋d 7 年易月弓日 学位论文使用授权声明 本人完全了解华南师范大学有关收集、保留和使用学位论文的规 定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南师 范大学。学校有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版，允许学位论文被检索、查阅和借阅。学校可以公布学 位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印、数字化或其他 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在后解密适用 本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权 书。 论文作者签名：趣智毹 导师签名： 仑杰牡 日期：如d 7 年6 月弓日日期：“司年f 月堂日 i g r s 协议栈厦i g r s a v 的实现与应用研究 摘要 1 g r s 标准是我国有完全自主知识产权的数字家庭标准我国为加大本国技 术在国际技术领域的影响，十分重视i g n s 标准的制定和推广。国际标准化组织 国际电工委员会正式接纳中国“闪联”标准为委员会草案，i g r s 标准极有可能 在2 0 0 8 年成为全球第一个3 c 协同产业国际标准，实现中国电子信息产业历史性 的突破i g r s 标准已经得到了国际的认同。 i g r s 协议是一个未完全成熟的数字家庭协议，它在设备状态通知方面，网 络设备的可管理性方面数据交换的安全性方面需要改进优良、完善的设备状 念通知机制是i g r s 网络设备协同工作的重要保证。本文提出种改善i g r s 设备 通知机制的方法，能够在兼顾嵌入式设备资源少的特点下实现比较完善的设备状 态通知功能。借助i g r s 协议提供的功能，现阶段的某些应用会变得比较简单 本文提出的利用i g r s 协议实现跨信道通信和利用i g r s 协议实现多信道数据共享 是i g r s 协议应用方面的创新。利用i g r s 协议实现跨信道通信可以在节省硬件成 本的前提下沟通不同信道的设备，实现跨信道设备间的数据通信和设备协同工 作，在很大程度上增加了数字家庭应用的功能而不增加其成本利用i g r s 协议 实现多信道数据共享方法有效地利用了空闲信道的带宽，提高了数据传输的速 度 借助软件工程理论，遵照c 删3 级的软件开发标准，对i g r s 基础协 义栈模块、 i g r sa v 应用框架和闪联电视的开发，不单只可以保证软件开发进度在可控的情 况下进行，而且还能减少开发时候的出现的错误，使软件在稳定性和可靠性上得 到充分的保证i g r s 基础协议栈模块和i g r sa v 应用框架既适合运行于p c 上， 也适合运行在嵌入式设备上然而嵌入式设备的可用资源有限，处理速度不高， i g r s 基础协议栈模块和i g r sa v 应用框架的设计和编码实现充分考虑了嵌入式 设备的特点，以执行效率高，资源占用少为特点。德州仪器公司推出的d a v i n c i 音视频应用开发平台采用了最新的a r m 和d s p 结合的s o c 技术，有着强大的功能 2 i g r s 协议桎及1 0 船，前实现与应用研究 和广阔的应用领域。d s r e c t f b 以功能强大，模块轻装为特点得到众多解决方 案厂商的采用利用d a v i n c i 平台和d i r e c t f b 对闪联电视进行开发能够很大程 度提高闪联电视的性能，给闪联电视提供高效优化的代码，并且为其他新颖的闪 联产品的开发提供设计的参考 关键词：数字家庭，3 c 融合，i g r s 基础协议，i g r $ a v 框架，专利研究，l i n u x 移植，d a v i n c i 开发平台 i g r s 协议栈及i g r sa v 的实现与席用研究 a b s t r a c t i g r s p r o t o c o l i sa d i g i t a l f a m i l y t e c h n o l o g y p r o t o c o l o f w h i c h p a t e n t f u l l y o w n e d b yc h i n a c h i n ap a i dm u c ha t t e n t i o nt os e t t i n gu pi g r sp r o t o c o la n dp o p u l i z i n gi ti n o r d e rt oe n h a n c et h ep o w e ro f c h i n e s et e c h n o l o g yi nf i e l do f n a t i o n a lt e c h n o l o g y t h e c h i n e s ei g r sp r o t o c o lp r o p o s a lw a sa c c e p t e db yi e e e t h a tt n c a l l st h a ti ti sm o s t p r o b a b l yt h a ti g r sp r o t o c o lw o u l db ct h ew o r l d sf i r s t3 cc o n v e r g e n c ep r o t o c o li n t h ey e m o f2 0 0 8 i tw o u l db eab r e a k t r o u 曲f o rc h i n e s e 盯i n d u s t r y j u d 垂n gb yt h e f a c to f b e i n ga c c e p t e db yi e e e i g r sp r o t o c o li sa c c e p t e di n t e r n a t i o n a l l y i g r sp r o t o c o li sn o tan l a t n r ep r o t o c o li nd i g i t a lf a m i l yt c c h n o l o $ ys oi g r s p r o t o c o ln e e d si m p r o v e m e n t si nt h ef i e l do fm e c h a n i s mf o rn o t i f i c a t i o no fd e v i e e n s l a m , m a n i p u l a t i o no f d e v i c e si ni g r sn e 铆o r ka n ds o f t yf o rd a t a c h a n g e ag o o d a n dw e l l - c o n s i d e r e dm e c h a n i s mf o rn o t i f i c a t i o no fd e v i e e s s t a t ep r o v i d e sar e l i a b l e r e s n r e n c ef o ri g r sd e v i c e si n t e r o p e r a t i o ni ni g r sn e t w o r k b e i n gw e l lc o n s i d e r e d f o re m b e d d e ds y s t e m s t h i st h e s i so f f e r s i m p l e m e n t a t i o no fm e c h a n i s mf o r n o t i f i c a t i o no f d e v i c e s s t a t e , w h i c hf e a t u r e sl o wr e c o mr e q u i r e m e n t s o m ec u r r e n t a p p l i c a t i o n sw o u l db es i m p l i f i e db ym a k i n gu s eo fi g r sp r o t o c 0 1 t h em e t h o d s , c r o s sc h a n n e lc o m m u n i c a t i o nb yi g r sp r o t o c o la n dm u l t i - c h a n n e ld a t at r a n s f e r b yi g r sp m t o e n lp r o p o s e di n t h i st h e s i sa l e a p p l i c a t i o ni n n o v a t i o n sf o ri g r s p r o t o c 0 1 c r o s sc h a n n e lc o m m u n i c a t i o nb yi g r sp r o t o c o la f f o r d saw a yf o r c o m m u n i c a t i o nb e t w e e nd e v i c e si nd i f f e r e n tc h a n n e l s ，w h i l en o ti n c r e a s i n gt h ec o s t i t i sa l s oaw a yf o rd e v i c e si n t e r o p e m t i o n c r o s sc h a n n e lc o m m u n i c a t i o nb yi g r s p r o t o c o li saw a yw h i c hc o u l da f f o r dan e wf u n c t i o n a l i t yf o rd i g i t a lh o m ea p p l i c a t i o n , b u ti td o e s e n ta d du ph a r d w a r es y s t e mc o s t m u l t i - c h a n n e ld a t at r a n s f e rb yi g r s p r o t o c o lc o u l dm a k ee f f i e n tu 蹰o ff r e ec h a n n e l s , a n di tc o u l di n c 代d a t at r a n s f e r s p e e d 4 ! ! 墅塑堡堡丝! ! 墅型堕壅墨皇查旦墅塑 d e v e l o p i n gi g r ss t a c kp r o t o c o ls o f t w a r em o d u l e ，i g r sa vf i a m e w o r ka n d i g r st vb yt h et h e o r yo f s o f t w a r ee n g i n e e r i n ga n dc m m 3s t a n d a r dw o u l dn m o n 】y “( et h ed e v e l o p m e n tc o n t r o l l a b l eb u ta l s oc o u l dr e d u c eb u g si nd e v e l o p m e n t t h e s t a b i l i t ya n dr e l i a b i l i t yo fp f o d u e tc o u l db ea s s 删b yt h i sd e v e l o p i n gw a y i g r s s t a c kp r o t o c o ls o t t w a r em o d u l ea n di g r sa vf r a m e w o r kc o u l de i t h e rr u n o nt h ep c o rl t l no ne m b e d d e dd e v i c e s f u l l yc o n s i d e r i n gt h er e d u c e dr c s o u r e ea n dl i m i t e d p r o c e s s i n gs p e e do fe m b e d d e dd e v i c e si nd e s i g na n dc o d i n g , i g r ss t a c kp r o t o c o l s o f t w a r em o d u l ea n di g r sa vf r a m e w o r kf e a t u r eh i g he m e n c ea n dl i t t l en 猢u r s e r e q u i r e m e n t t ih a sa f f o r d e dab r a n d - n e wv i d e oa n da u d i od e v e l o p i n gs o l u t i o nn a m e d d a v m e iw i t hh i g ht e e ht e c h n o l o g yo fs o c i n t e g r a t i n ga r mc o r ea n dd s pc o l ei na s i l l 9 1 ec h i p i ti sp o w e r f u la n di th a saw i d ea p p l i c a t i o nf i e l d d i r e c t f bi sw i d l yu s e d b yt h es o l u t i o nc o m p a n i a sf o ri t sg o o dp 幽f h l 加c ea n ds m a l ls i z e m a k i n gu s eo f d i r e e f i t bt e c h n o l o g ya n d d e v e l o p i n go i ld a v i n c is o l u t i o np l a t f o r mw o u l di m p r o v et h e p e r f o n n 卸c eo fi g r st v a f f o r d i n ge f f i e n tc o d ef o ri g r st v a n di ti sr e f e r e n c ef o r o t h e ri g r sp r o d i i c i k e yw o r d s ：d i g i 脚f a m i l y , 3 cc o n v e r g e n c e ，i g r sb a s ep r o t o c o l ，i g r sa v f m n e w o r k , p a t e n tr e s e a r c h , l i n u xp o a i n 吕d a v m c id e v e l o p i n gp l a t f o r m 5 脚协i 叟栈及l g r s 的室现与应用研究 第一章绪论 1 13 c 融合技术的背景和发展现状 2 1 世纪是一个个性化的时代来自全球各地的各种创新理念、各种文化思 潮、各种时尚潮流为技术、文化等各方面的多样化与个性化带来无尽的需求信 息技术的发展、计算机技术的提高、嵌入式技术的蓬勃为个人电子消费品的多样 化与个性化提供了技术保证 如果说计算机技术的跃进与提高是2 0 世纪未技术发展的主要持征，那么网 络技术长足发展与网络信息空前繁荣兴盛就是2 1 世纪前期技术发展的烙印。在 短短的2 0 多年时间里面，计算机网络从a r p a n e t 发展到干兆交换网络、无线网 络8 0 2 1 l a b g 这就说明了2 1 世纪的网络信息共享在保护版权与遵守某些限 制的原则上是跨时空、无国界的。在信息空前蓬勃的时代，要解决的问题是如何 有效的使用这些信息。 在网络技术长足发展的同时，另一个技术领域嵌入式行业正以无不迅猛 的速度爆炸性地增长i p ( i n t e l l i g e n c ep r o p e r t y ) 领域的兴盛为嵌入式设备 提供了强大的技术支持。作为i p 领域的代表，全球领先的嵌入式处理器架构一 删( a d v a n c e dr i s cm a c h i n e ) 给嵌入式设备带来了性能卓越、超级省电、体 积细小的中央处理器架构。一方面它使我们的便携设备长时间流动作业成为可 能，另一方面，它降低了嵌入式设备的成本，造就了移动通信市场的膨胀嵌入 式设备有着价格低廉、针对性强、使用灵活、携带方便、极具个性化等特点深受 使用者，特别是消费类电子使用者的欢迎。 信息化的空酊繁荣各种设备的多样化刺激着技术领域另一方面的需求。人 们极度的希望把各种设备连接起来，让他们共享资源，协同工作，为我们带来更 方便的使用环境，提供更灵活的使用方式3 c 融台技术、数字家庭技术于是应 运而生实现“数字家庭”实际上就是实现数字化的信息产业( 包括服务) 向终端 用户渗透的过程，它将给用户带来人性化娱乐感受、时尚高效的家庭办公方式、 和互动共享式的生活。数字家庭的远景是在任何时间，家中的任何地方，将家用 7 i g r s 协议栈及i g r s a v 的实现与应用研究 电脑、p d a 、数码相机、手机、录像机、音响设备、电视等独立的单元连接起来 并且实现信息的跨平台操作，让人们可以方便地获取所需要的内容，建立智能化、 便于管理的生活环境。事实上，“数字家庭”可以看作是信息产业向消费化发展 的一个趋势。它侧重技术的家庭应用强调信息和控制的信息化从用户的角度 来讲，数字家庭应该是一种数字化生活，消费和娱乐数字化，这是3 c ( c o m p u t e r ， c o m m u n i c a t i o n ，c o n s u m e re l e c t r i c s ) 融台的一种具体体现”1 。 接心设鲁 # 动电请 支t 州v a e 的电话 个 敲宇韵理f p d ) 烹屏葺电扭 曲，d 擂放籍瓣埘1 高饵真蹬鲁 数码摄像机 毫m p 3 c d 科录辘 扫播傻，打f 9 机 数码相机 网络摄像共 翘 一瞧# “”瓣一 黪誉瓣 毽譬鞴 霹耘。； 豁。叁 ， 矽9 彤或一个整嚣磊费电子堙鲁 璃奠者抽青更多诅鲁 请羹者统一赡耍蔫足萁叠体需求的 控鲁 不同i 曼夤之闰可无疆互连和传迸内窖 图l 一13 c 未来的发展预测 全球各大半导体公司，网络公司，消费电子公司，软件公司都投入巨大的 资金进行3 c 融合，数字家庭的研究，参与制定数字家庭的标准。数字家庭标准 主要包括家电互联标准，监挣标准，网关标准等。2 0 0 3 年6 月，英特尔、飞利 浦，i 蹦、惠普、微软和富士通等1 7 家消费电子行业巨头，宣布成“数字家庭工 作组”，随后改名为d l n a ( d i g i t a ll i v i n gn e t w o r ka 1 i a n c e ) “d l n a 联盟达 成了共识，通过了u p n p 协议作为3 c 互连的标准。同时全球在3 c 融合，数字家 庭领域有一定影响力的标准和组织还有e c h o n e t ( e n e r g yc o n s e r v a t i o na n d h o m e c a r en e t w o r k ) 作为数宁家庭家庭监控应用方面具有代表性的标准化组织， s 露 黪，蛰黪誊 霉曼 i g r s 协议栈及i g r s 的实现与应用研究 i b m 和n o k i a 的o s g i ，日本的u o p f 等 中国在国际上扮演着越来越重要的角色。中国要发展民族工业，要振兴中华 这强烈地要求我们需要有自主的知识产权，有自己的技术路线。我们不能依靠西 方发达国家的给我们提供“技术援助”，这样就会抹煞我们技术开发的自主性， 让我们在关键技术领域受制于人在对知识产权重要性的充分认识下，我国在 3 g 移动通信领域提出了我国自主的标准t d s c d l i a ：在3 c 融合、数字家庭 领域，我国提出了1 g r s 、e 家佳等标准。2 0 0 3 年7 月，联想、t c l 、康佳、海信 等在北京发起组建“信息设备资源共享协同服务标准化工作组i g r s ( i n t e l l i g e n tg r o u p i n ga n dr e s o u r c es h a r i n g ) ”，并命名为。闪联”，旨在 通过开发协同服务协议，在有线和无线网络城内，支持多种信息设备、家用电器 和通讯设备间的资源共享，共议3 c 产业的“中国标准”i g r s 是我国进军3 c 领域与数字家庭领域的重要标准，我国为此成立了闪联工程中心，在对i g r s 协 议的改进，完善，对闪联产品定义等方面展开重要的工作 1 2 研究的具体内容 本文是基于i g r s 协议族，对i g r s 基础协议和i g r sa v 应用框架的实现原理 和软件架构设计与编码实现的研究。针对t g r s 基础协议的不足，提出其改进的 方向。在创新应用方面，本文提出了利用i g r s 基础协议实现跨信道数据传输和 利用i g r s 基础协议实现多信道数据共享的创新方法。 i g r s 是为了实现信息设备智能互联、资源共享、协同服务而制定的基础协 议i g r s 采用了开放性的体系架构，可实现与现行多种网络协议标准如u p n p 、 j i n i 、0 s 6 i 、c o r b a 、i s o i e c j t c l s c 2 5h e s 等的互操作i g r s 支持多种应用 框架和特色应用。例如，开发者可以通过i g r s 媒体类应用框架结合多种媒体格 式标准如a v s 、m p e g 一2 等进行多媒体应用的开发“ 本文主要从以下方面进行研究： 1 ) i g r s 协议族的组成，i g r s 基础怫议和i g r sa v 应用框架的工作原理 2 ) i g r s 协议存在的问题和基于i g r s 基础协议的改进、基于i g r s 协议应 用的专利研究： 3 ) i g r s 基础协议栈模块的设计和编码实现以及其在l i n u x 平台的移植研 i g r s 协议拽及i g r s a v 的实现与应用研究 究； 4 ) i g r sa v 应用框架的程序设计； 5 ) 闪联电视的开发与其g u i 模块的实现 i g r s 基础协议栈模块是根据i g r s 基础协议规定。开发出来的软件模块，i g r s 基础协议栈模块完成i g r s 基础拂议规定的基本功能，i g r s 基础协议栈模块是针 对将来的i g r s 产品开发出来的通用模块。i g r sa v 应用框架是基于i g r s 基础协 议实现音频( a u d i o ) 播放，视频( v i d e o ) 播放的一系列报文交互格式和实现方 法的应用框架。对具体i g r s 产品的开发是直接在1 g r s 基础协议栈模块和i g r sa v 应用框架的基础上，根据具体产品的要求和硬件平台，软件平台提供的接口，开 发出有特定功能的i g r s 产品本文在开发方面研究的是i g r s 协议栈的i 彘计r 实现， i g r s v 应用框架的设计与实现，进而在以上的基础上开发具体的i g r s 产品一 一闪联电视 i g r s 协议栈! 毫i g r s a v 的实现与应用研究 第二章数字家庭的介绍与数字家庭的发展趋势 2 1 数字家庭概念的形成过程 1 9 9 9 年3 月，微软在全球范围内力推“维纳斯计划”，向信息家电领域挺 进，最终却以失败告终，但是却催生了数字家庭的概念。 数字家庭是信息化、网络化时代的产物，以实现家庭设备的自动化、互连 化、智能化为特点目前，对数字家庭的组成。尚没有一个统一的共识与标准。 基于数字家庭的特点，本人认为，数字家庭的组成，应该包括以下几个基本部分。 一、信息处理中心。信息处理中心是对数字家庭内的所有信息进行统一的管理与 分配。信息处理中心能够协调数字家庭内的各种设备，让它们真正的互连互通、 协同工作。信息处理中心能够连接互联网，合法用户无论在什么时候，什么地点， 通过终端设备，都能够获取信息处理中心的信息通常信息处理中心的角色是由 一台或多台电子计算机担任，因为电子计算机具有快速数据处理能力，有通用的 接口。二、媒体服务器。媒体服务器是数字家庭里面提供多媒体内容的服务器， 它既是媒体内容的处理服务器，也是媒体内容的存储服务器。数字家庭技术主要 功能也就是提供多媒体服务，媒体服务器的内容是用户个性化，多样化的根本体 现三、终端设备。数字家庭里的终端设备是数字家庭技术的体验载体终端设 备包括移动电话、大屏幕平板电视、数码相机、数码摄像机、投影机、安防监控 设备、音响、w p 3 m p 4 p m p 播放器，数字化的电冰箱、数字化的空调设备等等。 用户通过终端设备，体验数字家庭技术带来的方便与享受列、传输网络。本传 输网络在数字家庭技术领域中主要指家庭内部的互连网络它们可以是计算机的 l a n 局域网、蓝牙无线传输网络、w i - - f i 无线传送网络、新型的u w i 无线互连网 络等等传送网络是数字家庭设备互连的桥梁。以上提及到的信息处理中心、媒 体服务器、终端设备、传输网络并不是指具体的设备，它们都是抽象的概念例 如一台计算机如果进行中央控制功能，并且向其他设备提供各种媒体内容，那么 它既是信息处理中心，也是媒体服务器。现在台湾某些加入了u p n p 阵营的消费 类电子制造商，把家庭网关加入了功能强大的处理芯片与操作系统，连接了容量 i g r s 协议栈厦i g r sa v 的实现与戍用研究 巨大的硬盘，存储了巨大的多媒体信息- 该设备被称为“a p ( a c c e s sp o i n t ) 接入点。a p 接入点既是传输网络的设备，同时也是媒体服务器。 图2 1 数字家庭示意图 2 2 数字家庭的发展现状 2 2 1数字家庭的国际发展现状 数字家庭技术作为3 c 融合的重要部分它的发展需求刺激着网络传送技 术、消费类电子技术、移动通信技术、多媒体技术的研究与发展，是全球各大 i t 公司的重点研究领域之一2 0 0 3 年6 月，英特尔、飞利浦、i b m 、惠苦、微软 和富士通等1 7 家消费电子行业巨头，宣布成“数字家庭工作组”，随后改名为 d l n a ( d i g i t a ll i v i n gn e t w o r ka l i m m e ) 。d l n a 的成员包括全球各大电子，网 络，信息公司，而且其成员不断的在增多，现在d l n a 的成员已经达到1 4 0 多个 了d l n a 联盟在3 c 融合领域上提出的u p n p 协议，是全球最有影响力的3 c 融合 协议。e c h o n e t ( e n e r g yc o n s e r v a t i o na n dh o m e c a r en e t w o r k ) 是在家庭监控应 用方面具有代表性的标准化组织，其研究内容包括用于e c h o n e t 的通信中间件、 i g r s 协议栈及i g r sa v 的实现与应用研究 通信接口通信协议等。该组织目前发布的标准是e c h o n e ts p e c i f i c a t i o n v e r 2 11 家庭网关( r e s i d e n t i a lg a t e w a y ，r g ) 是整个家庭网络与外部网络发 生联系的桥梁，也是数字家庭各种业务和应用的关键。国际电信联盟i t u - t 已经 将家庭网络纳入到了n 6 n ( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ) 网络的一部分，而r g 将 在这其中扮演重要角色。有关数字家庭的国外组织以及标准，较有影响力的还包 括i 蹦和n o k i a 的o s g i ，松下、索尼、n e c 、东芝等1 0 家日本电子厂商和4 家 互联网服务商组成的u o p f “1 图2 2 数字家庭网络连接图 2 2 2数字家庭在中国的发展现状 国内的数字家庭技术的研究跟随着国际潮流2 0 0 3 年7 月，联想、t c l 、 康佳、海信等在北京发起组建“信息设备资源共享协同服务标准化工作组i g r s ( i n t e l l i g e n tg r o u p i n ga n dr e s o u r c es h a r i n g ) ”，并命名为“闪联”，旨在 通过开笈协同服务协议，在有线和无线网络域内，支持多种信息设备、家用电器 和通讯设备问的资源共享，共议3 c 产业的。中国标准”2 0 0 4 年7 月2 5 日， 由海尔集团领衔，中国网通、清华同方、上广电、长城等厂商共同推广新的网络 家电标准“e 家佳( i t o p h o m e ) ”2 0 0 5 年闪联和e 家佳标准被信息产业部确定为 行业推荐性标准。闪联目前也已经达到8 2 家盟员企业的规模。厂商覆盖国内计 算机产业的4 0 、家电产业的8 0 和手机产业5 0 的市场份额。2 0 0 7 年1 月2 5 日， o r s 协议栈及i g r $ a v 的宴现与虑用研究 海尔牵头在北京召开了“2 0 0 6e 家佳联盟与家庭网络标准工作组年度工作会 议”，e 家佳联盟秘书长李莉在会上宣布了其产业链扩张的最新进展，其中包括， 2 0 0 6 年联盟成员数量增加超过5 0 家，覆盖行业领域增加5 个。联盟成员总营业 额比2 0 0 5 年增加了两倍联想集团已经在旗下的部分高端笔记本电脑，台式计 算机，投影仪上加装了i g r s 闪联模块其设备已经能够在闪联网络上实现互连 互通，信息共享平板电视生产厂商创维，康佳已经推出了第二代闪联电视。t c l 集团正加大在闪联技术的研究与产品的开发，t c l 集团的闪联电视在2 0 0 6 年1 0 月1 2 目的深圳高交会上展出这表明了我国数字家庭技术在蓬勃地发展，各大 公司不断地投入研发数字家庭产品。 i g r s 协议栈及i g r s v 的实现与应用研究 第三章i g r s 协议族介绍及i g r s 协议族实现原理 3 1i g r s 协议族的组成 i g r s ( i n t e l l i g e n tg r o u p i n ga n dr e s o u r c es h a r i n g ) 是由国家信息产业 部主导，以联想、t c l 、康佳、海信、长城五家企业发起，二十余家企业共同参 与成立的“信息设备资源共享协同服务”标准工作组( 简称i g r s 标准工作组) ， 共同制定的相应协议规范。i g r s 适用的范围是企业、公共场所、个人以及家庭 所涉及的信息设备互联时，遵循共同资源及功能服务接口标准，使设备能够有效 实现资源丌放及服务协同，提高设备功能互操作性，并增强不同设备问组合服务 的功能 i g r s 是为了实现信息设备智能互联、资源共享、协同服务而制定的基础协 议。i g r s 采用了开放性的体系架构，可实现与现行多种网络协议标准如u p n p 、 j i n i 、o s g i 、c o r b a 、i s o i e c j t c l s c 2 5h e s 等的互操作i g r s 支持多种应用 框架和特色应用。例如，开发者可以通过i g r s 媒体类应用框架结合多种媒体格式 标准如a v s ，m p e g 一2 等进行多媒体应用的开发o “i g r s 标准的设计目标是在有 限范围网络域( 有线、无线) 内，支持多种信息设备、家用电器、通讯设备之间 的设各自动发现、动态组网、资源共享和协同服务，从而提高这些设备间的互操 作性和易用性，充分发挥不同设各的功能特点、为用户创造新的应用模式和丰富 应用“ 从1 g r s 协议族的角度看，完整的i g r s 体系架构包括如下几个部分：设备 连接、传输与网络协议、设备交互清息框架、设备发现与资源共享平台、设备协 同服务平台、基础应用及扩展应用，如图3 - 1 所示i g r s 协议族体系是建立在 充分利用现有标准协议的基础上的它使用的8 0 2 3 ，8 0 2 3 u ，b l u e t o o t h 。t c p i p h t t p1 i 等协议都是比较成熟的公共标准协议这样既增强了i g r s 协议族的可 靠性，也为i g r s 协议和其他协议通信建立统一的基础。 i g r s 协议栈及i g r s a v 的实现与戍用研究 基础应用及扩展应用 设备协同服务平台 设备发现与资源共享平台 设备交互消息框架 传输与网络协议 设备连接 1 g r s 应用 苴 i o r s 应用框架 篡 1 0 r s 基础协议 嚣 h t t p l l l 苴 t c p 1 p 协汉族 e f 8 0 2 3 ，8 0 2 3 u l 8 0 2 1 l a b ib l t t e t o o t h 图3 一li g r s 协议族示意图 i g r s 基础协议确定了i g r s 设备间相互发现及资源共享的机制，包括设备 相互发现机制、设备间管道创建机制、服务发现机制、设备组管理机制、会话管 理机制和服务访问机制。i g r s 基础协议是网络中使用i g r s 协议族互连互通的 设备必须支持的最基本的协议 i g r s 应用框架是基于基础协议、面向晟终应用而定义的一系列应用交互规 则，如面向家庭多媒体应用的音频视频( a v ) 应用框架定义家庭场景中各种音 频视频相关设备为实现音频视频应用所应具备的i g r s 服务与i g r s 客户问的配 合关系m i g r s 直用基于i g r s 基础协议和i g r s 应用框架，包括i g r s 基础应用和i g r s 扩展应用两种类型。i g r s 设备按用途可分为多种设备类型，i g r s 基础应用是i g r s 标准规定的与具体设备类型相关、具有i g r s 设备功能的标准应用，某种类型的 i g r s 设备上存在某些杯准的i g r s 应用i g r s 扩展应用是应用程序开发者基于 i g r s 基础协议和i g r s 应用框架开发的符合i g r s 标准的应用，i g r s 扩展应用是 为了更好地发挥i g r s 设备功能。 3 2i g r s 基础协议 i g r s 基础协议是i g r s 协议族的基础交互协议，它定义了i g r s 协议交互的 1 6 i g r s 协议栈及i g r s y 的实现与应用研究 基本格式与机制i g r s 基础协议的工作过程，主要是包括了以下几个阶段：设 备在线宣告、设备( 组) 的发现、管道建立、设备组的加入、服务发现、会话建 立、服务调用、会话结束、管道断开，设备服务在线离线事件订阅与通知、设 备组退出与解散、设备离线。如图3 2 所示： 陌磊矗赢雨两 亘蔓 l 设备，服务在缱嵩线事件玎羽l 服井夏现 l 一，l 一 r i i j i i ；：三鬲五i 磊磊； 会话蔓t - j j f 鞋鲁，服务在线离l 燕事件通知】， t 服务使用 i l 各，服务在线离线事件取蒲ir j l k l会话结束l j。 3 2 1设备在线 图3 - 2i g r s 设备交互模式图 设备在线，是i g r s 设备连接到 g r s 网络上，它向网络的某一组播地址发送 在线宣告的行为。在线宣告是向其他i g r s 设备表明本设备上线的行为。i g r s 设 备的在线宣告使用的是s s d p 与g e n a 协议机制并加以扩展。设备在线宣告是定时 进行的行为，加入了i g r s 网络的设备在上线的时候发送在线宣告，在正常工作 情况下每间隔一段时间也需要向i g r s 网络发送庄线宣告。 1 7 蚕 耋 i g r s 悱议栈及i g r s a v 的实现与应用研究 3 2 2设备( 组) 发现 设备( 组) 发现，是在i g r s 网络上的设备通过监听网络的组播地址，及时 发现宣告在线的设备与设备组的行为。设备发现不单只是被动的监听组播地址 等待发现设备，设备还可以主动地向指定的组播地址发送查询请求当i g r s 网 络上有符合要求的设备或设备组存在时，该设备或设备组的设备必需对发出查询 请求的设备应答 3 2 3 建立管道 i g r s 设备之间除了基于u d p 的组播查找与单播响应这一交互过程无需事先 建立设备间的连接关系外，其余设备间的各种交互均应建立在设备管道基础上 。i g r s 设备发现网络中的目标i g r s 设备后，可通过i g r s 标准中的设备管道机 制与目标i g r s 设备建立可靠的设备管道“i g r s 标准通过设备管道机制封装并 简化了i g r s 应用交互过程中t c p 连接的创建和管理过程。任意两个i g r s 设备在 同一时刻只存在一条设备管道”1 i g r s 设备可通过设置允许接入的i g r s 设备列 表以及最大的管道并发数目来控制其它i g r s 设备的管道创建请求。i g r s 管道 建立的目的是为i g r s 设备信息交互建立通信的桥梁。管道既包括了安全管道。 也有非安全管道 图3 3i g r s 管道类别示意图 i g r s 协议栈及i g r s 的宴现与虑用研究 3 2 4设备组创建与加入 i g r s 设备组的概念与w i n d o w s 网络的工作组有点相像我们可以根据设备 的功能建立设备组，如图片浏览类的设各建立一个“p h o t ob r o w s e ”的设备组， 有图片资源的，支持图片浏览的设备就可以加入该组。i g r s 设备组的存在是为 了更好的管理网络中的设备，一方面可以优化资源的共享网络，另一方面也可以 简化网络功能的设计i g r s 协议规定i g r s 网络里面有三种设备组，分别是；全 局对等设备组，主从设备组和特定对等设备组。当i g r s 设备加入i g r s 网络后， 该设备就默认处于全局对等设备组中，i g r s 设备可以创建和或加入特定对等设 备组和主从设备组，但并不必需创建和或加入特定对等设备组和主从设备组” 3 2 - 5服务发现 图3 4i g r s 设备组类别示意图 服务发现是i g r s 设备向一个约定的组播地址发送服务在线的信息，其他设 备监听该地址就可以发现该i g r s 设备提供的服务的过程。但是服务在线没有像 设备在线那样，要求只要正常工作就需要定时向组播地址发送服务在线信息，服 务在线信息可以根据需要进行发送。服务发现也有被动监听与主动查询的发现形 式对于服务发现功能，服务的描述采用w s d l ( w e bs e r v i c ed e f i n i t i o n l a n g u a g e ) 的规定并对w s d l 进行扩展的描述规范进行描述。i g r s 设各要向发出 服务查询要求的设备发送服务描述报文。 i g r s 协议栈厦1 g r s a v 的实现与应用研究 3 2 6会话建立 如果i g r s 设备需要调用其他i g r s 设备上的i g r s 服务的时候，它必须首先 与该1 g r s 设备建立会话。会话是服务调用的基础，会话一方面指明了服务调用 的安全机制，另一方面在服务调用的过程中，如果服务调用的一方有消息通知对 方，它们可以利用会话的通知机制。向对方通知。会话的安全机制是独立于管道 的安全机制。i g r s 设备既有管道一套的安全机制，也有会话一套的安全机制 3 2 7服务调用 i g r s 基础协议最核心的功能就是服务调用设备在线、设备组的创建与加 入、管道建立、会话建立等功能都是为服务调用服务的。对于不同的 g r s 设备 可以具有不同的i g r s 服务。它们都是使用扩展了的w s d l ( w e bs e r v i c e d e f i n i t i o i nl a n g u a g e ) 进行描述w s d l 定义了该服务的调用接口，服务的调 用参数，服务具有的状态等信息对i g r s 设备的开发就是对i g r s 设备服务的开 发让它能够在i g r s 网络中提供服务，增强i g r s 网络的功能 3 2 8设备服务在线离线事件订阅 设备服务在线离线事件订阅功能为i g r s 设备提供一个设备服务在线离线 的通知机制，帮助i g r s 设备及时发现设备的在线离线情况。设备服务在线离线 事件功能提供其他设备订阅本设备服务的在线离线事件，也提供其他设备向本 设备订阅第三方设备的设备服务在线离线事件功能。 图3 5i g r s 设备事件订阅图a i g r s 协议栈及i g r s y 的实现与应用研究 图3 61 g r s 设备事件订阅图b 3 3i g r sa v 应用框架 i g r sa v 应用框架定义了i g r sa v 设备和相关的控制点应用之间的交互模 型。a v 设备可以包括电视机、v c r 、c d d v d 播放器、