外網用戶對IPv6家庭網絡中的信息家電進行遠程控制時,IPv6家庭網關應發揮集中控制功能.在基于IPv6的UPnP家庭網絡中,針對IPv6信息家電控制界面的兩種產生方式,分別設計并實現了IPv6家庭網關的集中控制機制:一種控制界面由IPv6家庭網關根據模板文件自動生成,IPv6家庭網關根據SOAP協議集中控制信息家電;另一種控制界面由信息家電生產廠商定義,IPv6家庭網關發揮集中轉發功能.這兩種方式為外網用戶對基于IPv6的UPnP家庭網絡中的信息家電進行遠程控制提供了全面的解決方案.

引言

外網用戶對IPv6家庭網絡中信息家電進行遠程控制是IPv6家庭網絡的典型應用之一.人們可以在辦公室用電腦開啟家中的監視器,查看家中狀況;回家途中用手機開啟家里的熱水器并調節到適宜的溫度等,這些都屬于家庭網絡的遠程控制.IPv6家庭網絡主要成員包括IPv6家庭網關、IPv6信息家電等,IPv6家庭網絡拓撲結構如圖1所示.

本文引用地址：http://www.j9360.com/article/201706/353637.htm
IPv6家庭網關是IPv6家庭網絡與外部網絡發生聯系的橋梁,也是各種數據進出IPv6家庭網絡的接口.外網用戶對IPv6家庭網絡中的信息家電進行遠程控制時,IPv6家庭網關發揮了重要作用.

在UPnP設備架構中,信息家電內嵌了presen2tation頁面[1、2],此頁面是信息家電的控制界面.在家庭外用戶遠程控制信息家電的過程中,首先通過家庭網關得到信息家電的presentationURL,然后直接訪問信息家電的控制頁面.這種工作方式在控制實施的過程中,繞開了家庭網關,得以工作的前提條件是可供遠程控制的家電需要支持外網的直接訪問.對于家庭網絡來講,要求每臺信息家電都支持外網訪問存在安全隱患.因此,在基于IPv6的UP2nP家庭網絡中研究家庭網關的集中訪問和控制機制意義重大.

針對這一問題,本文提出了控制界面的自動生成機制和控制命令的集中轉發機制.這兩種機制強化了家庭網關的集中控制功能,完善了UPnP家庭網關標準InternetGatewayDevice(IGD)V1.0[3],為外網用戶對基于IPv6的UPnP家庭網絡中的信息家電進行遠程控制提供了全面的解決方案.

控制界面的自動生成與集中控制

IPv6信息家電的控制界面可由IPv6家庭網關根據信息家電描述數組(由IPv6家庭網關生成)和模板文件自動生成,存于IPv6家庭網關端;IPv6家庭網關得到外網用戶通過控制界面提交的控制命令后,采用SOAPRPC方式對基于IPv6的UPnP家庭網絡中的信息家電進行集中控制.

信息家電描述數組與模板文件

信息家電描述數組存儲著IPv6信息家電的描述信息.模板文件為XML格式,定義了控制界面的風格.

信息家電描述數組

IPv6家庭網關依據SSDP協議收集家庭網絡中可用家電的信息,為每臺家電生成一個信息家電描述數組.該數組由設備描述子數組、服務描述子數組、操作描述子數組3種子數組組成,用于存儲IPv6信息家電的描述信息,包括家電名、IPv6地址、端口號、所能提供的服務、每項服務所包含的操作等信息.

模板文件

模板文件定義了IPv6家庭網關能夠為各種IPv6信息家電生成的控制界面的風格,為XML格式,一種模板文件對應著控制界面的一種風格.模板文件由若干抽象子段組成,一個抽象子段包括一個抽象子段文件和相應的依賴性,抽象子段文件為一個文本文件.根據與信息家電描述數組的3種子數組的關系,抽象子段文件的依賴性分為4類:無依賴(no_dep),設備依賴(device_dep)、服務依賴(service_dep)、操作依賴(operate_dep).模板文件部分如下所示:

〈segmentList〉

..

〈segment〉

〈relativity〉operate_dep〈/relativity〉

〈content〉part1.txt〈/content〉

〈/segment〉

……

〈/segmentList〉

其中,〈segmentList〉標識一個模板文件的抽象子段列表,〈segment〉標識一個抽象子段,〈content〉標識抽象子段文件名,〈relativity〉標識此抽象子段文件的依賴性.

控制界面的自動生成

IPv6家庭網關根據信息家電描述數組和模板文件自動生成控制界面的過程為:IPv6家庭網關首先收集家庭網絡中每個在線信息家電的信息,生成信息家電描述數組;然后根據模板文件生成某種風格的控制界面.

(1)家電信息的收集.IPv6家庭網關依據SSDP協議收集家庭網絡中所有可用家電的信息,將每臺家電的相關信息放在一個信息家電描述數組中.

(2)控制界面的自動生成.IPv6家庭網關從模板文件的文件頭開始,順序掃描;掃描不同的抽象子段,依據依賴性的不同,用相應子數組的元素值替換抽象子段,形成子段;然后將每個子段組合起來,在IPv6家庭網關端存為指定文件名(在設備描述子數組中指定)的信息家電控制界面.

集中控制機制

在此種方式中,IPv6家庭網關接收到外網用戶提交的家電控制命令后,采用SOAPRPC方式集中控制相應的IPv6信息家電.IPv6家庭網關將生成的控制界面的URL地址以網頁的形式向外網用戶公布,外網用戶選定了一個家電后,用戶端瀏覽器以HTTP方式從IPv6家庭網關處得到該家電的控制界面,后續的過程如圖2所示,IPv6家庭網關接收到外網用戶通過控制界面提交的控制命令后,以SOAPRPC方式對相應IPv6信息家電進行集中控制,IPv6信息家電執行相應操作后,IPv6家庭網關將從IPv6信息家電得到的操作結果返回給外網用戶.

IPv6家庭網關的集中轉發

IPv6家庭網關在外網用戶和IPv6家庭網絡之間可以發揮集中轉發功能.IPv6家庭網關接收到外網用戶發送的家電控制命令后,轉發給相應的IPv6信息家電;IPv6家庭網關接收到IPv6信息家電的相應反饋后,轉發給外網用戶.此種方式中涉及的控制界面為IPv6信息家電內嵌的presentation頁面

IPv6家庭網關根據SSDP協議收集家庭網絡中在線家電的信息,包括制造商、服務、操作、presentationURL等,并以網頁形式向外網用戶公布家電的presentationURL.用戶選擇一種家電后,用戶端瀏覽器向IPv6家庭網關請求該IPv6信息家電的presentation頁面;IPv6家庭網關從相應IPv6信息家電處取來presentation頁面,轉發給外網用戶.外網用戶通過presentation頁面向家電發送的控制命令由IPv6家庭網關轉發給IPv6信息家電;IPv6信息家電進行相應操作后,操作的結果由IPv6家庭網關轉發給外網用戶,在用戶端瀏覽器中顯示.相應的交互機制如圖3所示.

實驗平臺與實驗結果

現在的家電是以無聯網功能的傳統家電為主;在本項目實現中,以“IPv6家電代理+傳統家電”實現了IPv6信息家電功能,聯入基于IPv6的UPnP家庭網絡.關于IPv6家電代理的詳細內容見相關文獻.

實驗平臺的配置:1個家庭網關,2個家電代理,1個攝像頭,1臺空調,外部網絡的1個控制終端.下面分別對兩種方式———“控制界面的自動生成與集中控制”和“集中轉發”進行了實驗.

控制界面的自動生成和集中控制

圖4和5分別為家庭網關根據兩個模板文件為空調和攝像頭生成的控制界面((a)為空調,(b)為攝像頭).外網用戶使用這兩種界面,可以遠程控制空調和攝像頭.

集中轉發

首先為空調代理和攝像頭代理分別集成presentation頁面,如圖6所示((a)為空調,(b)為攝像頭),外網用戶可通過圖6所示的presentation頁面,IPv6家庭網關的集中控制技術使用IPv6家庭網關的集中轉發功能,對基于IPv6的UPnP家庭網絡中的空調和攝像頭進行遠程控制.

結語

本文研究了外網用戶遠程訪問基于IPv6的UPnP家庭網絡時,IPv6家庭網關的集中控制功能.設計并實現了控制界面的自動生成機制和控制命令的集中轉發機制.為外網用戶對基于IPv6的UPnP家庭網絡中的信息家電進行遠程控制提供了全面的解決方案.