智能家居中的多屏互动技术研究王耀彬郑风摘要摘要：传统的智能家居都依赖于单一的家庭网关中心，而多屏互动则大多应用于流媒体的即时推送与点播。通过对UPnP技术的扩展和应用，将多屏互动技术应用到智能家居控制系统中，成功设计与实现了多屏互动系统，改变了集中式智能家居控制方式，满足了智能终端间媒体资源和智能家居控制软件的即时推送和点播控制。实验结果表明，媒体平均传输延迟控制最大增量为50ms/h，流量传输时间得到了有效控制。关键词关键词：多屏互动；智能家居；UPnPDOIDOI：10.11907/rjdk.171422：TP319：A：16727800（2017）0050110030引言智能家居是互联网物联化的体现，它以住宅为平台，将智能家居网关作为家居控制核心，通过网络化综合智能控制和管理，将家居生活设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务管理系统[12]。多屏互动技术则通过WiFi网络连接，在不同多媒体终端上进行多媒体内容的传输、解析、展示、控制等一系列操作，在不同平台设备上同时共享展示内容[34]。本文通过对UPnP技术的扩展和应用，将多屏互动技术应用到智能家居系统中，设计了一款集流媒体和应用软件即时推送与多屏点控软件。该软件不仅实现用户手机与智能家居网关中心间音频、视频、图片多屏互动娱乐功能，而且实现家居控制软件的共享与即时点控，取代了以往单一、集中式的智能家居控制方式，让用户在接入WiFi的状态下，手持移动终端便能“随处”对智能家居进行控制，从而达到“多屏互动”控制智能家居的目的。1多屏互动智能家居系统架构1.1系统功能结构系统模块功能如下：控制播放模块负责对家居控制软件和媒体共享推送和多屏控制；虚拟目录模块负责共享家居网关中心的媒体文件，分类建立索引，供用户使用；管理和建立连接模块负责网络下的设备发现、建立连接、监听以及设备撤销等管理操作；媒体传输模块负责共享后的媒体文件传输。系统控制架构工作流程分为6个阶段：基于DHCP协议的设备寻址、基于SSDP协议的设备发现、基于MiniWebServer模块的设备描述、基于SOAP（简单对象访问协议）的设备控制、基于GENA（通用事件提醒框架）事件处理和基于协议消息处理的播放展示。通过该流程的协同，可以实现控制器与服务器端间的有效多屏互动[67]。1.2设备互联设计系统设备互联设计包括设备文件描述设计、服务描述设计和事件控制设计。一个设备的UPnP描述包含所有嵌入式设备定义、多个特定厂商信息和设备展示URL以及所有服务列表，包括事件触发URL和控制URL[5，8]。本系统XML设计中，设备的最外层为root标签定义，由device、specVersion、iconList三部分组成。表1描述了系统设备文件描述集合。本系统的服务描述主要由Date类型、State变量和Action变量组成范围和事件特征。表2为系统服务描述集合。系统控制时序流程描述如下：UPnP设备加入网络，然后搜索邻居设备和可订阅服务，完成后作为服务控制点进行远程控制；同时监听时间状态变量值，当事件状态变化后立即更新，防止混乱的操作行为。2多屏互动系统关键技术实现2.1设备地址处理设备和网关加入系统网络后，地址的获取和确认是保证通信的第一步。如图1所示，设备首先发出一条DhcpDiscover消息请求IP地址，然后该设备一直处于监听状态，一旦收到DhcpOffer消息便会分配动态地址；如果请求超时，则会自动配置静态IP地址。为确定DHCP服务器的存在，必须对自动配置了IP地址的设备进行定时检查。每5分钟发送一次DHCPDISCOVER消息来进行检查，该检查频度可达到有效维护连接性和节省网络带宽的平衡。收到DHCP信息后，设备立即进行动态地址分配。该动作完成后，设备即可释放自动配置的地址，或者暂时保留该地址以维持连接性。如果要进行IP地址转换操作，设备则必须取消有关原地址的公开宣告并进行刷新操作。2.2控制点与设备的交互处理当UPnP设备搜索到邻居节点，并查询到此邻居节点提供的服务，便能维护该设备的服务状态。而服务控制设备则在XML描述文档中解析出相关的设备事件，并提醒其进行响应服务。所有操作都基于TCP的协议进行，并关联到预定义的相关事件URL，这些URL均提前注册在描述文档XML中。控制点与设备交互处理流程如图2所示。当UPnP设备...