智能家庭系统中移动控制技术硕士论文.docx

北京邮电大学专业学位硕士学位论文MOBILE CONTROL TECHNOLOGY RESEARCH ANDAPPLICATION OF HOME NETWORKABSTRACTWith the rapid improvement of our lives, there is a growing need for familylifestyle in safety, comfort and energy saving. The development of Internet technologymakes it reliable for home network. Many manufacturers such as Haier and Lenovohave made some researches. It would be a wonderfUl feeling if mobile terminal couldcontrol devices in the house conveniently.Firstly this article researches on the mobile control technology in home network.It is based on the needs for mobility, security, scalability and the failure rate decrease.Then it chooses DLNA as a typical mobile control technology. DLNA focuses on themobile terminal operation control with home media equipment and computers, whichallows users to realize the sharing of media files. The article divides the controlsystem into local and remote control model based on DLNA, using the ideas of MVCand realizing six functional points: application initialization, device searching,equipment movement, content browsing, play control and state changing.Secondly the article introduces a new smart home networking technology -OpenFlow in the smart home control system based on DLNA. It has advantages overthe existing home networking technologies considering the control and observation.In the OpenFlow network，the routing function is separated from the switch by aunified controller to manage network packet transmission path. Based on thismechanism, we make an OpenFlow home network design and then test the networkperformmice, including throughput and latency time.Finally it makes a validation on the self-developed system with OpenFlow-basedhome network to verify the application of the DLNA mobile technology on OpenFlownetworking.KEY WORDS: home network mobile control DLNA OpenFlow北京邮电大学专业学位硕士学位论文目录第一章绪论11.1.研究背景11.1.1.智能家庭系统11.1.2.智能家庭系统的现状和面临的挑战11.2.工作内容及成果21.3.论文结构安排2第二章家庭系统中的移动控制技术42.1.基于UPnP家庭网关的移动控制技术42.2.基于TR069协议的远程控制技术72.3.基于OSGI家庭网关的移动控制技术102.4.典型移动控制技术解决方案112.5.家庭系统中移动控制技术的优缺点122.6.本章小结13第三章基于DLNA的移动控制技术的设计与实现143.1.DLNA 介绍143.2.基于DLNA的智能家庭移动控制系统模型163.2.1.本地控制163.2.2.远程控制163.3.设计思路173.4.功能实现193.4.1.初始化193.4.2.设备搜索223.4.3.添加、移除设备233.4.4.浏览263.4.5.播放控制283.4.6.状态改变293.5.本章小结31第四章智能家庭组网新技术OpenFlow324.1.OpenFlow 概述324.1.1.研究状况及进展324.1.2.OpenFlow 交换机344.1.3.OpenFlow 控制器364.2.OpenFlow 关键技术38in智能家庭系统中移动控制技术的研究与应用摘要随着生活水平的提高，人们对安全、舒适、环保的家庭生活方式需求也越来越大，互联网技术的发展使得人们对智能家庭系统的需求得以实现，许多厂商纷纷加入到智能家庭系统的队伍中，如海尔公司、联想公司等。在一些小型智能设备如智能手机、智能平板电脑的发展下，人们越来越觉得如果能够通过移动终端随时随地的对家庭中的各种设备进行移动控制将是一件美妙的事。本课题针对目前智能家庭对移动性、安全性、可扩展性的需求以及家庭网络失败率高等问题，研究智能家庭系统中的移动控制技术。通过对三种典型移动控制技术UPnP、TR069和OSGI的分析，选取以UPnP为底层依托的DLNA技术作为本课题的移动控制技术。DLNA关注的重点是家庭媒体设备、电脑以及移动终端之间的相互操作控制，使用户可以在家庭系统中实现媒体文件的共享。本课题将基于DLNA的智能家庭移动控制系统分为本地控制和远程控制两种模型，采用了MVC设计思路，从六个功能点设计并实现DLNA技术，分别是应用程序初始化、设备搜索、添加移除设备、内容浏览、播放控制、状态改变。本课题在基于DLNA技术的智能家庭移动控制系统基础上，结合一种新的智能家庭组网技术OpenFlow，该组网技术在家庭网络可控可观测性、家庭用户体验以及网络可扩展性方面较现有家庭组网技术具有明显的优势。在OpenFlow网络中，路由控制功能从交换机中分离出来，交由统一的控制器进行管理，由控制器决定网络数据包的传输路径。基于该机制，本课题进行了 OpenFlow家庭组网设计，并对OpenFlow网络进行了性能测试，包括网络吞吐量和延迟时间的测试。最后对本课题自主开发的DLNA智能家庭移动控制系统进行了验证，并在基于OpenFlow的家庭网络中进行了实验，验证DLNA移动控制技术在OpenFlow组网中的应用。关键词：家庭网络移动控制DLNA OpenFlow北京邮电大学专业学位硕士学位论文第一章绪论1.1.研究背景1.1.1.智能家庭系统智能家庭系统使用先进的网络和计算机技术，结合用户个性需求，将安防、灯光、影音、窗帘等控制子系统结合起来，实现综合智能控制和管理。智能家庭系统中设备的管理包括监控查询、家庭安防、节能环保、故障自诊断及自反馈等，具体应用场景包括家庭设备的软件升级、诊断维护、远程医疗、能源管理、影音娱乐、远程录制等。智能家庭系统中的一个关键组成部分即是家庭网关，它负责家庭中各子系统间的互联以及协同工作，同时为系统中的设备提供外部网络连接，允许家庭外部终端对内部设备进行移动控制。智能家庭系统的功能实现依赖于家庭网络，家庭网关与互联网的连接主要采用有线接入方式，家庭网关与智能家庭设备的连接方式多种多样，如有线接入（如以太网接入）、无线接入（如Wi-Fi、WLAN、蓝牙、红外）等。然而随着互联网规模的不断扩大以及业务需求的不断提高，网络路由设备功能越来越强大，却也变得越来越臃肿，牵一发而动全身，与此同时互联网安全问题、IP地址短缺等等弾端逐渐显现，这些都将阻碍智能家庭系统的发展。1.1.2.智能家庭系统的现状和面临的挑战移动性是未来网络的趋势，其重要性在家庭网络中更显得尤为突出，人们希望能够随时随地对智能家庭系统中的设备进行控制，这正是移动控制技术要解决的问题。目前的智能家庭系统中家电设备多种多样，且没有用于移动控制的统一接口，这无疑为家电设备的统一管理带来了困难。安全性保障是智能家庭系统推广的一个重要因素。家庭网关是智能家庭系统的关键组成部分，是进行控制的核心也是网络连接的中心，一JeL被入侵或者出现异常，将导致整个家庭系统的失控。失败率高是家庭系统存在的一个突出问题。家庭系统失败有很多方面，如网络无法连接、移动控制功能反应缓慢、用户体验差等，而造成失败的原因也有很多，如无线接入点的摆放位置不好，无线接入点的网络配置参数错误、相邻无线接入点之间的干扰等。用户家庭中的无线设备通常都是工作在默认设置下，使用智能家庭第I贝北京邮电大学专业学位硕士学位论文4.2.1.流表384.2.2.安全通道434.2.3.OpenFlow 协议434.3.OpenFlow 组网优势464.4.OpenFlow 组网设计474:5:一.7.:?：?:48第五章系统验证495.1.基于DLNA的智能家庭移动控制系统验证495.1.1.本地控制功能验证495.1.2.远程控制功能验证505.2.基于OpenFlow家庭网络的移动控制系统验证585.2.1.系统环境部署585.2.2.系统验证595.3.本章小结65第六章总结与展望666.1. 全文总结666.2 工作展望67参#文献68麵71IV北京邮电大学专业学位硕士学位论文并详细介绍了一种典型的智能家庭系统解决方案基于UPnP家庭网关和智能手机的智能家庭系统。第三章：通过第二章的分析，选取DLNA (以UPnP协议为底层依托）技术设计智能家庭移动控制系统模型，采用MVC的设计思路，并对设备初始化、设备搜索、添加和移除设备、浏览内容、播放控制、状态改变过程进行了详细的系统设计。第四章：研究应用于智能家庭系统的一种新的组网技术OpenFlow,对其研究进展和关键设备进行了简单阐述，从流表、安全通道和协议内容三方面详细介绍了 OpenFlow技术，结合其技术特点总结了 OpenFlow应用于智能家庭系统的组网优势，最后给出OpenFlow组网设计方案。第五章：对自主开发的DLNA智能家庭移动控制系统进行了验证;完成OpenFlow实验网络的部署，结合DLNA应用程序，对基于OpenFlow家庭网络中的移动控制技术进行了验证。第3页北京邮电大学专业学位硕士学位论文系统的用户往往并不熟悉网络知识，要求用户独立自主地配置自己的家庭网络是不切实际的，因此需要专业的网络维护人员对家庭系统进行远程控制。易扩展是网络健康发展的重要前提。目前网络发展规模之大使网络陷于一种僵化的状态，研究人员没有实际有效的方法在现有网络上试验新的想法和协议：一旦有新的称议大的工程，还可能会对现有网络造成影响。1.2.工作内容及成果本课题针对智能家庭对移动性、安全性、可扩展性的需求以及家庭网络失败率高等问题，研究智能家庭系统中的移动控制技术。具体工作内容如下：(1)对目前应用于智能家庭系统中的移动控制技术进行了调研，分析其优缺点。(2)通过对不同移动控制技术的分析，选取了以UPnP协议为依托的DLNA技术作为系统的实现方案，釆用了 MVC设计模式，提出了基于DLNA的智能家庭移动控制系统模型。(3)从设备初始化、设备搜索、设备添加移除、内容浏览、播放控制以及状态改变过程六个功能点对基于DLNA的智能家庭移动控制系统模型进行了详细的设计实现，并利用DLNA电视、Win7电脑对该应用程序进行了系统验证。(4)针对目前智能家庭系统中存在的问题，采用了一种新的智能家庭组网技术OpenFlow,从扩展性、可控可观测性、安全性、独立性、移动无缝切换、用户体验、通用性等方面分析了该组网技术应用于家庭系统的优势，并根据OpenFlow技术特点进行了 OpenFlow组网设计。(5)根据OpenFlow组网设计完成OpenFkm实验网络的部署，在该网络中进行性能测试，最后结合本课题自主开发的DLNA应用程序，对基于OpenFlow家庭网络中的移动控制技术进行了验证。1.3.论文结构安排本文主要研究智能家庭系统中的移动控制技术，结构安排如下：第一章：主要介绍智能家庭系统的概念，以及目前智能家庭系统的现状和存在的问题，最后对本课题的工作内容及成果进行了总结。第二章：详细介绍基于UPnP、TR069、OSGI的移动控制技术，分析其优缺点，第2页北京邮电大学专业学位硕士学位论文第二章家庭系统中的移动控制技术生活水平的进步总是与技术的演绎密不可分，本课题中介绍的移动控制与一般家中或是家娜鮮?US务，从而提高用户体验，还要求通过无线或有线的连接扩展实现对异构网络的兼容。应用于家庭系统中的移动控制技术种类繁多，本章将重点研究三种代表性的移动控制技术，并进行简要分析，旨在介绍目前家庭系统中的移动控制技术。2.1.基于UPnP家庭网关的移动控制技术UPnP (Universal Plug and Play )，通用即插即用协议，是由UPnP论坛提出的一系列协议，旨在实现家庭或公司网络中各种设备的无缝连接，共享网络中的资源。UPnP具有简单通用的优点。简单性主要表现在设备的“零配置”，任何设备在无需配置的情况下即可自由加入到网络中，自动进行设备寻址、设备发现、交换服务信息等操作，方便易用；通用性主要体现在其独立于任何网络连接形式、任何操作系统，不依赖于任何编程语言，即是一个开放的网络体系架构。UPnP支持通过网页页面或用户设备接口进行移动控制，设备提供商可以定义自己的设备控制协议，同时UPnP支持各种各样的网络连接形式，如Wi-Fi、蓝牙、IEEE802.15.4 (Zigbee)等；UPnP支持现在所有主流的语言接口定义，如C、JAVA等。UPnP利用了很多现有已被广泛使用的网络协议。如图2-1所示，UPnP协议栈包括了诸如UDP (用户数据报协议)、TCP (传输控制协议）等组成部分。SSOTGENA(设备控制）（设备事件）HTTPMUHTTPUHTTPHTTP(设备发现）II (设备发现）IIIUDP协议TCP协议IP协议图2-1 UPnP协议栈组成UPnP网络由三部分组成：设备、控制点、服务。相对控制点来说，设备为受控点，并提供多种UPnP服务，每个设备都有一个XML格式的描述文件，记录该设备第4页北京邮电大学专业学位硕士学位论文的URL、设备类型等。在UPnP中，每个服务都有其具体的表现形式，或称为行为和模式，某种行为和模式都对应有一个或多个状态值和变量值，这些值都被存储在一个XML格式的描述文件中，同时每个服务还具有相应的控制URL，用于控制点进行控制。对设备（或设备提供的某个服务）的具体控制行为由控制点实施，控制点的特性是能够发现网络中的可用设备以及该设备提供的服务，并能够对其进行控制。在实际应用中，设备和控制点可以在同一个实体上，既可以做控制点同时也可以作为受控点为其它控制点所控制。UPnP协议的工作流程主要分为以下五部分：(1)设备寻址当一个UPnP设备加入网络时，如果网络中存在DHCP服务器，设备会向该服务器获取IP地址，如果没有DHCP服务器，则采用Auto-IP的方式获取IP。(2)设备发现设备得到IP地址后，会向多播地址:1900发送SSDPNOTIFY，宣告自己的加入。当一个UPnP控制点加入网络时，则发送HTTP M-SEARCH，搜索网络上的可用设备与服务，控制点也可以对设备发送的SSDPNOTIFY进行单播响应。当控制点和设备都知道了对方的存在之后，控制点就可以通过HTTPGET请求获取设备的描述文件以及该设备所提供的服务描述文件，服务描述文件可能有多个，且每个服务的XML描述文件都应该标明该服务的控制URL。(3)设备控制当用户对设备的某项服务有控制需求时，控制点会以SOAP报文的格式发送一条控制请求信息到该戚务的控制URL，设备接到请求后也以SOAP报文的格式进行应答。服务请求和应答都通过HTTP协议发送。服务的应答内容主要是服务状态变量的改变，如幵关电源的请求，“1”则表示开，“0”则表示关。设备控制的具体操作实现过程由设备提供商进行定义，同样以开关电源为例，如服务响应中的状态变量设为1，则对该设备做上电的动作，打开设备，从而实现控制。控制点也可以发送消息对设备进行查询，其应答内容为设备收到查询请求时的状态变量值。(4)事件订阅UPnP协议还提供了设备、服务的订阅功能，订阅过程有服务订阅者发起。服务订阅者首先向服务发布者发送订阅消息，订阅者同意订阅后，一旦服务发布者的状态发生改变，需要将此改变通知订阅者。(5)设备表不第5?北京邮电大学专业学位硕士学位论文2.2.基于TR069协议的远程控制技术TR069全称为“用户端设备（CPE，Customer Premise Equipment)广域网管理协议”，由DSL论坛推出以解决运营商对用户端设备的“按需管理、按需排障”的目的。图2-3所示为TR069典型配置示意图。主要组成包括自动配置服务器（ACS,Auto-Configuration Server)和业务支持系统（BSS，Business Support System)。jgl,隨管理员BSSCS庭网关家feH关家庭网家庭，、家庭网9图2-3 TR069典型配置示意图TR069主要有五大功能：(1)设备配置管理作为“按需管理”的一部分，实现设备的自动配置，每一台用户端设备在ACS端都对应有一条记录，记录设备的名称、版本信息等，ACS可对一台设备进行管理，也可对一组设备进行统一管理，用户设备可在初始工作时就要求ACS对其进行配置，ACS也可向用户设备主动发起配置工作，真正实现用户的零配置。(2)设备软件升级该功能也是“按需管理”的一部分，用于管理用户设备的软件、固件版本的修复和升级。TR069协议为ACS提供了用于检测用户设备端软件版本信息的指令，ACS得到用户设备的版本信息后，再决定是否要对远端设备进行升级（如远端设备目前的版本中存在一个bug或该设备用户需要添加新的业务功能)，并能够获得设备第7?北京邮电大学专业学位硕士学位论文是否成功升级的结果。(3)设备状态监控此功能为“按需排障”的一部分，ACS可以对用户端设备进行状态监测以及性能参数的监测。 (4)故障诊断该功能是“按需排障”的一大特色，当用户端设备出现故障或配置参数有误时，ACS可以远程对设备进行故障诊断，确定故障点，并进行相应处理；(5)应用程序的身份认证。TR069的通信建立一般由CPE发起，CPE需要预先知道ACS的统一资源定位符（URL，Universal Resource Locator), URL地址可以预先配置在其中，也可以通过动态主机设置协议（DHCP，Dynamic Host Configuration Protocol)的方式获取，一旦CPE得到ACS的URL地址，就可以随时向ACS发起请求。用户设备将简单对象访问协议（SOAP，Simple Object Access Protocol)请求通过 HTTP POST 方法发送给ACS, ACS将响应通过HTTP RESPONSE方法返回给CPE。出于安全考虑，TR069协议利用安全套接层协议/安全传输层协议（SSL/TLS，Secure Socket Layer/TransportLayer Security)技术对用户设备进行认证工作。ACS有时会有主动通信的需求，因此TR069提供了一个反向触发机制：CPE开始工作时，需要建立一个监听端口（该端口即用于监听ACS发来的主动通信需求)，与ACS建立连接后主动将该端口信息通知ACS。在之后的通信中，当ACS向CPE发出通信请求时，需先建立一个TCP连接，使用POST方法发送空的端口数据包到该端口，CPE收到该类数据包后与ACS建立正向连接。CPE与ACS通信流程如图2-4所示。第8页北京邮电大学专业学位硕士学位论文为方便用户在远端通过网页对设备进行直观的查看及控制，UPnP协议还提供了设备表示功能。该功能需要设备具有一个用于设备表示的URL。用户通过向设备表示URL发送HTTPGET请求获得设备表示，再由家庭网关进行解析，以HTML格式进行呈现。设备表示的内容包括设备名称、提供的服务、设备上的资源等。基于UPnP家庭网关的智能家庭移动控制系统如图2-2所示，主要分三个部分：(1)家庭网关：作为家庭系统的网络访问点，连接家庭系统内部的设备与外部的因特网，同时为家庭用户提供网络服务（如解析HTTP Response)、UPnP服务。（2)家庭用户：通过电脑、手机等终端设备对家庭系统中的设备进行控制，家庭网络内部的用户可以直接通过家庭网关实施控制，网络外部的用户则需要通过Internet连接到家庭网关，再由家庭网关将控制消息发送到设备。家庭用户还可以通过网络页面获得设备的当前状态信息，并通过网络页面发送控制命令，实现移动控制（需要家庭网关提供该项网络服务）。(3)若干家电设备，包括照明、摄像头、空调、电脑、打印机、机顶盒、数字电视、音频设备等。这些设备作为被控对象通过家庭网关与家庭用户进行信息交换。控制过程由用户发起，家电设备收到控制消息后，由UPnP模块进行解析获取动作指令，具体如何响应动作指令由设备开发商自行定义。I 摄像头空调/5S 电脑 打印机Q机顶盒种频设备图2-2基于UPnP家庭网关的智能家庭移动控制系统架构图第6贝北京邮电大学专业学位硕士学位论文CPE ACSOpen Connection/1. . KSSL initiation.JL/HTTP POSTInform requestHTTP RESPONSEInform responseHTTP POSTHTTP RESPONSE4GetParameterV alues requestHTTP POSTGetParameterV alues responseHTTP RESPONSEtSetParameterValues requestHTTP POSTSetParameterV alues reponseHTTP RESPONSEnClose connection图24 TR069通信流程图丨,. TR069实际上是一个进行广域网管理的协议簇，其结构图如图2-5所示。WT131 TR069WT135 WT121 TR111 TR106 TR098图2-5 TR069协议簇结构6TR111定义了远程控制家庭设备的方法，为了让ACS对家庭网络内设备进行独立控制，网关和用户端设备需使用TR111通信机制。首先网关将ACS的URL地址告诉用户端设备，用户端设备使用网络地址转换简单穿越机制在网关上建立与ACS通信的端口映射关系，类似于TCP/IP网络中的NAT地址转换，从而实现ACS对用第9页北京邮电大学专业学位硕士学位论文户端设备的控制；WT121为TR069实现指南；WT131为TR069的北向接口，即ACS与业务支持系统BSS通信的协议标准。2.3.基于OSGI家庭网关的移动控制技术幵放服务网关规范（OSGI，Open Service Gateway Initiative)是一个基于 JAVA语言的服务（业务）规范，为服务提供商通过家庭网关管理家庭系统应用服务提供了一种解决方案。同时，它是一个开放平台，开发者可以在该平台上开发各种应用和服务，目前该平台已发展成为一个用于远程安装和管理家庭系统应用、服务的开放式服务平台，这些应用和服务可以运行在家庭内部设备、车载设备、移动设备等各种网络设备。OSGI规范的核心是OSGI框架，所有的应用程序都运行在该框架之上。该框架从内至外依次为运行环境、模块层、生命周期层、服务注册管理层7。由于OSGI基于JAVA语言，因此其运行环境符合JAVA执行规范；模块层上进行应用程序的具体实现；生命周期层管理控制应用程序的生命周期，提供了进行模块管理的应用程序编程接口（API，Application Programming Interface),包括远程安装、启动、升级、卸载等；服务层允许应用程序检测新服务、注册服务、取消服务。OSGI框架具有一个贯穿所有层的安全机制，该机制由JAVA语言规范提供。OSGI规范对许多常用服务进行了预定义，如网络服务、设备访问服务、XML文件分析服务、用户管理服务、R志服务、部署管理服务、UPnP服务、应用程序管理服务、配置管理服务等。这些服务都可以看成是OSGI为开发者提供的公共服务接口，方便幵发者在该框架上进行应用程序的幵发，从这方面上，OSGI可以看作是一个帮助开发者建立动态化、模块化系统的JAVA框架。在OSGI框架中，一个OSGI服务是注册在框架中的JAVA对象。应用程序作为OSGI服务的载体，被称作bundle。应用程序间的交互有两种方式：通过包的方式引入引出或通过服务接口的方式。目前的一种基于OSGI家庭网关的智能家庭系统结合了网络服务（Web Service)技术进行服务信息的获取、处理和管理。该解决方案由OSGI家庭网关、网络服务中心和移动终端三部分组成。家庭系统中的设备终端通过各种网络连接方式（如以太网接入、蓝牙、WiFi、Lonworks等）接入家庭网关。OSGI家庭网关管理家庭网络中所有设备，并通过状态组件、控制组件与网络服务中心交换信息，网络服务中心中包含储存用户信息（如用户类型、用户注册的服务等）的数据库、服务注册中心和用户计费中心等，负责向终端发布家庭网关所提供的服务。第10似北京邮屯大学专业学位硕士学位论文连接负责内外的信息交互，为移动控制终端控制家庭内部UPnP设备提供渠道。当移动控制终端（本系统中为智能手机）需要进行控制操作时，当新的受控设备终端（如空调、冰箱等）加入该家庭系统时，通过SSDP协议宣告自己的加入，并提供设备描述XML文件，同时允许其提供的服务由家庭网关控制，并提供所有支持的服务XML文件以及服务控制URL。此时，手机终端会收到激活消息，进一步进行设备控制操作。当有受控设备终端从该家庭网络系统注销时，手机终端会收到冻结消息。当手机控制终端刚刚加入到家庭网络中时，采用组播方式向网络发送M-Search查询消息寻找网络中的可用设备。一旦手机收到用户的控制需求，会启动内部的控制器模块，进行相关端口信息设置（如HTTP、SSDP),并初始化监听时间间隔等，发出搜索消息追溯连接到网络中的相关可用设备。当用户发出执行控制操作时，手机通过控制器模块向受控设备提供的服务控制URL发出控制请求（如调节灯光亮度），设备收到请求后做出响应（将灯光亮度调为适当值），并将相关结果或错误送回手机。2.5.家庭系统中移动控制技术的优缺点目前应用于家庭系统的与移动控制技术在上面己经进行了详细的介绍，这些技术既有优点也存在一些不足。UPnP技术应用于家庭系统最大的优势就是其简单、通用性。（1)简单。用户无需对家庭网关、UPnP设备进行复杂的配置，UPnP具有自动进行设备寻址、设备发现、交换服务信息的功能。（2)通用。UPnP支持任何方式的网络接入、任意操作平台，设备提供商可以采用任意一种编程语言进行功能实现。简单、通用使得UPnP技术在家庭网关中的应用得到了广泛的推广，但该系统也存在以下缺陷。（l)UPnP家庭网关是智能家庭系统中的关键因素，但这一性质也导致了该系统的稳固性较差，若家庭网关出现工作异常、或突然掉电的现象，则整个家庭系统都将处于失控状态。(2)安全性较弱，UPnP协议没有提供可靠地安全机制，所有设备在加入网络时必须宣告自己的特征以及设备描述，这不符合家庭网络的安全性要求。TR069主要用来实现运营商对用户设备进行版本升级、业务更新以及网络故障排查，具有“按需管理、按需排障”的特点。如果用于家庭网络的移动控制，主要存在以下两个问题。（1)可扩展性较低，该移动控制系统需要设备支持TR069协议，才能够与ACS进行通信，这就导致目前的家庭网络中很多的智能设备无法被划入控第12似北京邮电大学专业学位硕士学位论文制范围之内，而目前支持TR069协议的家庭设备并不多。（2)灵活性较低，TR069技术要求家庭网络设备在出厂时都需要将ACS的URL地址固化在设备中，用于初始化建立，而且ACS的URL地址必须是固定的，否则家庭设备将无法进行访问。另外，网络中的ACS设备通常由本地运营商提供，无法满足用户在异地对家庭网络设备的访问控制，由此可见该系统的灵活性有很大限制。OSGI技术的核心是OSGI框架，该框架中具有一个无处不在的安全系统渗透到所有层，安全性较高。但该方案对设备编程的依赖性很强，且应用性很小，这也正是OSGI技术难以在家庭系统中推广的重要原因之一。针对以上分析，本文选取了以UPnP为依托的DLNA技术作为系统的实现方案，并在后续章节引入一种新的组网方式一OpenFlow,实现对不同家庭设备的统一控制。2.6.本章小结本章主要介绍了基于UPnP、基于TR069、基于OSGI的传统移动控制技术，并对其技术原理进行了详细阐述，介绍了比较典型的智能家庭系统的解决方案。最后分析三种技术的优缺点，并给出了本课题的实现方案。第13页北京邮电大学专业学位硕士学位论文第三章基于DLNA的移动控制技术的设计与实现3.1. DLNA 介绍UPnP协议由于其通用、简单的特点得到了广泛的应用，目前已经有许多基于UPnP协议的数字家庭标准，数字生活网络联盟（DLNA，Digital Living NetworkAlliance)是其中之一，其关注的重点在于家庭网络中的媒体设备、电脑、移动终端之间的相互操作控制。DLNA旨在让人们能够随时随地共享音乐、视频和图片，近几年来在智能家庭系统中得到了广泛的应用。DLNA功能组件分为：网络互连（以太网、Wi-Fi等)、网络协议（IP)、设备发现控制、媒体传输（HTTP、RTP必选)、媒体管理、媒体格式（图片、音频、视频三大类)。其功能架构如表3-1所示。表3-1 DLNA功能架构【9功能组件重要技术和协议分为必须格式和可选格式。图片：JPEG，PNG, GIF, TIFF媒体格式音频：MP3，AC-3, Audio LPCMAAC, ATRAC 3plus,WMA9视频：MPEG-4, AVMPEG2MPEG-1, AVC, WMV9Media Management and Control UPnP AV 1.0 and UPnP媒体管理Printer:!超文本传输协议（HTTP，HyperText Transport Protocol)制专实时传送协议（RTP，Real-time Transport Protocol)设备发现控制 Device Discovery and Control UPnP Device Architecture 1.0网络协议IP网络互连以太网连接、Wi-Fi、蓝牙、Ad-hoc网络等由上表可以看出，DLNA底层的媒体管理、媒体传输、设备发现控制、网络协议、网络互连部分都采用了 UPnP协议实现互联互通。网络中的交互信息通过简单服第丨4页北京邮电大学专业学位硕士学位论文网络服务中心移动终端0SG1家庭网关用户数据库 K I1(； State Bundle| l/ | 册錄 |0 /1fI01/UDDI注册中心2? ,1N Control力 I1” Bundle Web 服务器% I：1Web 服务处II1 /1! 理 IN Capsulate j/1 Bundle消费服务I用户计费 图2-6基于OSGI家庭网关的移动控制设计2.4.典型移动控制技术解决方案基于传统家庭系统中移动控制技术的理论研究，本节将介绍一种典型的基于UPnP的移动控制技术解决方案，通过实际部署经验阐述移动控制技术特点，如图2-7所示。智能手机GPRSInternet家庭网关roxy yP产)(UPnP (UPnP (UPnP (UPnP (UPnP (UPnP (UPnP设备） 设备） 设备） 设备） 设备） 设备）I设备）图2-7基于UPnP技术的控制结构图本方案中的移动