- Tìm hiểu về giao thức UPnP. - 13 1.2 Kiến trúc thiết bị UPnP. - 15 1.3 Giao thức điều khiển thiết bị UPnP - DCP. - 20 1.4 Kiểu hướng dịch vụ - SOA. - 21 1.5 Các nghiên cứu sử dụng giao thức UPnP. - Ứng dụng ngôn ngữ XML trong việc tích hợp các thiết bị. - 33 2.4 Ứng dụng ngôn ngữ XML trong việc tích hợp các thiết bị. - 37 2.4.1 Lưu trữ thông tin vị trí thiết bị. - 37 2.4.2 Thiết lập mối quan hệ giữa các kiểu thiết bị. - Xây dựng các thiết bị UPnP và các kịch bản điều khiển. - 46 3.1 Các quy tắc thiết lập kịch bản điều khiển. - 46 3.2 Cấu trúc kịch bản điều khiển Thực thi chương trình Các thiết bị mô phỏng UPnP. - 60 3.3.1.5 Điều khiển Tivi ( TV Control Emulator. - 69 3.3.2 Dịch vụ vị trí ( Location Service. - 71 3.3.3 Điểm điều khiển ( Control Point. - 73 3.3.4 Các kịch bản điều khiển mẫu. - 77 3.3.4.1 Khi công tắc bật thì các thiết bị điện như máy nghe nhạc, tivi sẽ bật nguồn. - 77 3.3.4.2 Khi điện thoại đổ chuông thì các thiết bị âm thanh như máy nghe nhạc, tivi sẽ tạm dừng hoặc tắt âm thanh. - Hẹn giờ để bật hoặc tắt các thiết bị điện. - Tác giả Trần Công Đại 6 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT CP Control Point DCP Device Control Protocol DHCP Dynamic Host Configuration Protocol DNS Domain Name System DLNA Digital Living Network Alliance GENA General Event Notification Architecture HTML HyperText Markup Language HTTP HyperText Transfer Protocol SOAP Simple Object Access Protocol SGML Standardized Generalized Markup Language SSDP Simple Service Discovery Protocol SCPD Service Control Protocol Description TTP Hypertext Transfer Protocol TCP/IP Transmission Control Protocol / Internet Protocol UPnP Universal Plug and Play URL Uniform Resource Locator URI Uniform Resource Identifier URN Uniform Resource Name UDA UPnP Device Architecture UDN Unique Device Name UUID Universally Unique Identifier UPC Universal Product Code XML Extensible Markup Language WLAN Wireless Local Area Network 7 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3-1 : Các dịch vụ của đèn nhị phân UPnP. - 54 Bảng 3-2 : Các tham số trạng thái của dịch vụ “SwitchPower. - 55 Bảng 3-3 : Các hành động của dịch vụ “SwitchPower. - 55 Bảng 3-4 : Các dịch vụ của công tắc. - 56 Bảng 3-5 : Các tham số trạng thái của dịch vụ “Switch. - 57 Bảng 3-6 : Các hành động của dịch vụ “Switch. - 57 Bảng 3-7 : Các dịch vụ của điện thoại. - 58 Bảng 3-8 : Các tham số trạng thái của dịch vụ “Ring. - 59 Bảng 3-9 : Các hành động của dịch vụ “Ring. - 59 Bảng 3-10 : Các dịch vụ của máy nghe nhạc CD. - 60 Bảng 3-11 : Các tham số trạng thái của dịch vụ “Audio. - 61 Bảng 3-12 : Các hành động của dịch vụ “Audio. - 62 Bảng 3-13 : Các biến số trạng thái của dịch vụ “PlayCD. - 62 Bảng 3-14 : Các dịch vụ của TV. - 64 Bảng 3-15 : Các biến số trạng thái của dịch vụ “tvcontrol. - 64 Bảng 3-16 : Các hành động của dịch vụ “tvcontrol. - 65 Bảng 3-17 : Các dịch vụ của đồng hồ hẹn giờ. - 66 Bảng 3-18 : Các tham số trạng thái của dịch vụ “Timer. - 67 Bảng 3-19 : Các hành động của dịch vụ “Timer. - 67 Bảng 3-20 : Các dịch vụ của cảm biến chuyển động. - 70 Bảng 3-21 : Các tham số trạng thái của dịch vụ “MotionSensor. - 70 Bảng 3-22 : Các hành động của dịch vụ “MotionSensor. - 70 Bảng 3-23 : Dịch vụ vị trí urn:upnp-org:serviceId:Location. - 71 Bảng 3-24: Các hành động của dịch vụ vị trí urn:upnp-org:serviceId:Location. - 72 8 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1 : Các thiết bị UPnP trong mạng. - 14 Hình 1-3 : Cấu trúc mô tả thiết bị. - 16 Hình 1-4 : Mô tả thiết bị đèn nhị phân UPnP. - 17 Hình 1-5 : Mô tả dịch vụ SwitchPower. - 21 Hình 1-7 : Kiến trúc mô tả. - 22 Hình 1-8 : Kiến trúc điều khiển. - 39 Hình 2-3 : Mối quan hệ giữa 2 thiết bị. - 60 Hình 3-6 : Điều khiển Tivi. - 69 Hình 3-9 : Giao diện điểm điều khiển. - 74 Hình 3-10 : Giao diện chức năng thiết lập mối quan hệ giữa các thiết bị. - 74 Hình 3-11 : Giao diện chức năng tạo kịch bản điều khiển các thiết bị. - Các giải pháp nhà thông minh tích hợp nhiều thiết bị có các khả năng khác nhau như cảm biến phát hiện chuyển động, công tắc điều khiển đèn, giám sát bằng camera hoặc các thiết bị giải trí. - Phần lớn các thiết bị đó sử dụng các giao thức truyền thông khác nhau, chủ yếu không tương thích với thiết bị khác. - Các thiết bị trong nhà đều có các bộ xử lý nhúng để kiểm soát hoạt động của chúng, nhưng hiện tại chúng không có khả năng chia sẻ tài nguyên và dịch vụ với các thiết bị khác trong nhà. - Hãy tưởng tượng các thiết bị đó được phân tách thành các thành phần nhỏ và các thành phần đó có khả năng kết nối với các thành phần của các thiết bị khác thông qua mạng như WiFi, Bluetooth. - Khi đó chúng ta có thể mở rộng chức năng sẵn có của các thiết bị và xây dựng các thiết bị ảo từ các thành phần và các dịch vụ của thiết bị đó. - Vấn đề nêu trên có thể được giải quyết bằng cách sử dụng một giao thức tiêu chuẩn chung cho các thiết bị. - Giao thức truyền thông phổ biến được sử dụng trong các thiết bị là giao thức UPnP. - UPnP dựa trên giao thức TCP/IP, được sử dụng rộng rãi, đảm bảo và là hướng tiếp cận đơn giản để kết nối, điều khiển các thiết bị trong nhà thông minh. - Các thiết bị hỗ trợ giao thức UPnP đều có khả năng thông báo về kiểu và các tính năng của thiết bị đó trong mạng nội bộ. - Do đó các ứng dụng thông minh và các thiết bị 11 có thể phát hiện và phối hợp với các thiết bị khác. - Như vậy, các ứng dụng được cài đặt trên máy tính cá nhân cho phép tương tác giữa các thiết bị (đèn, TV. - với các dịch vụ phù hợp của chúng (công tắc, điều khiển TV. - Việc cấu hình ứng dụng và các thiết bị được thực hiện một cách hoàn toàn trong suốt với người triển khai ứng dụng đó. - Các thiết bị sau khi tham gia vào mạng nội bộ được tương tác với người sử dụng thông qua ứng dụng hay điểm điều khiển (Control Point) được cài đặt trên máy tính cá nhân. - Tuy nhiên các thiết bị không thể tự động tìm kiếm và tương tác với các thiết bị khác để tạo ra các kịch bản điều khiển theo ý muốn của người sử dụng. - áp dụng vào bài toán tích hợp các thiết bị trong nhà thông minh. - Nhiệm vụ đặt ra Nhiệm vụ đặt ra để giải quyết vấn đề trên là phải nghiên cứu cách thức hoạt động của giao thức UPnP và phương pháp cài đặt các thiết bị UPnP, từ đó đưa ra giải pháp kết nối các thiết bị UPnP một cách đơn giản và dễ sử dụng cho người dùng. - Cách tiếp cận Xây dựng một ngôn ngữ đơn giản dựa trên XML dùng để khai báo các kịch bản điều khiển các thiết bị UPnP. - Đồng thời xây dựng ứng dụng cho phép tích hợp tự động các dịch vụ của thiết bị và điều khiển các thiết bị UPnP theo kịch bản dựa trên ngữ cảnh như các thiết bị có kiểu liên quan hoặc có cùng vị trí đặt trong nhà. - Kịch bản điều khiển có thể được mô tả như “Khi chuông điện thoại đặt tại phòng khách đổ chuông, hệ 12 thống sẽ tự động tìm kiếm các thiết bị âm thanh gần đó để tạm dừng hoặc tắt âm thanh của các thiết bị đó” hoặc “Khi cảm biến chuyển động phát hiện người bước vào phòng, đèn sẽ tự động sáng, TV tự động bật”. - Các thiết bị ảo sử dụng đều được xây dựng theo mô hình chuẩn UPnP. - Chương mở đầu • Chương 1 : Tìm hiểu về giao thức UPnP • Chương 2 : Ứng dụng ngôn ngữ XML trong việc tích hợp các thiết bị • Chương 3 : Xây dựng các thiết bị UPnP và các kịch bản điều khiển • Kết luận 13 CHƯƠNG 1 : TÌM HIỂU VỀ GIAO THỨC UPNP 1.1 Giới thiệu chung Giao thức UPnP (Universal Plug and Play) là một giao thức mạng giúp các thiết bị với khả năng kết nối mạng trong gia đình có khả năng nhận ra nhau và truy cập một số dịch vụ nhất định của nhau, bất kể thiết bị đó thuộc chủng loại nào hoặc chạy hệ điều hành gì. - Giao thức được xây dựng dựa trên các nền tảng thông dụng nhất của Internet như TCP/IP, HTTP, XML, SOAP. - Các thiết bị có UPnP sẽ tự động tìm thấy nhau trong mạng khi chức năng UPnP đang hoạt động mà không đòi hỏi nhiều thao tác cấu hình, tiết kiệm nhiều công sức cho người sử dụng. - Ứng dụng thường gặp nhất của UPnP là truyền dữ liệu media (nhạc, phim) giữa các thiết bị trong mạng và gửi tín hiệu điều khiển giữa các thiết bị này. - Giao thức mạng UPnP hoạt động theo cơ chế mạng ngang hàng (peer-to-peer), các thiết bị UPnP đều có quyền gửi và nhận tín hiệu điều khiển ngang nhau. - Hình 1.1 : Các thiết bị UPnP trong mạng 14 Giao thức UPnP được đưa ra vào năm 1999 bởi UPnP Forum, đây là một tập hợp các công ty công nghiệp khác nhau bao gồm: Các nhà sản xuất thiết bị, các nhà khai thác viễn thông, các công ty trong lĩnh vực máy tính, in ấn, kết nối mạng và các thiết bị gia dụng. - Mục đích của UPnP Forum là tạo ra một giao thức chung về việc cắm vào và chạy để đơn giản hóa việc tương tác và điều khiển giữa các thiết bị và các ứng dụng. - Hiện nay, UPnP là giao thức được ứng dụng rộng rãi nhất với hàng triệu loại thiết bị và mô hình được chứng nhận bởi Digital Living Network Alliance (DLNA). - DLNA là một tổ chức chứng nhận đảm bảo mô tả thiết bị, các dịch vụ của thiết bị phù hợp với đặc tả kỹ thuật tiêu chuẩn được đưa ra bởi UPnP Forum. - DLNA chứng nhận thiết bị hỗ trợ các đặc tính và mô tả theo yêu cầu của UPnP Forum. - Chứng nhận DLNA đảm bảo rằng mô tả và hành vi của thiết bị là phù hợp theo tiêu chuẩn. - Do đó, DLNA đã thúc đẩy việc áp dụng giao thức UPnP giữa các nhà sản xuất và các nhà khai thác viễn thông. - Ngoài ra, các nhà sản xuất thiết bị hoặc các nhà cung cấp có thể mở rộng các tiêu chuẩn về thiết bị và đưa ra các dịch vụ riêng của họ dựa trên các đặc tả kỹ thuật tiêu chuẩn. - UPnP Vendor Extension UPnP Device Control Protocol UPnP Device Architecture SSDP SOAP GENA HTTPMU (multicast) HTTPMU (unicast) HTTP HTTP UDP TCP IP Hình 1.2 : UPnP Protocol Stack 15 UPnP Forum đưa ra các đặc tả kỹ thuật và các tiêu chuẩn cho phép tăng hiệu quả tương tác giữa các thiết bị UPnP với nhau. - 1.2 Kiến trúc thiết bị UPnP Kiến trúc thiết bị UPnP (UPnP Device Architecture - UDA) (hình 1.2) định nghĩa ngăn xếp giao thức được sử dụng để kết nối giữa các điểm điều khiển với các thiết bị. - Trong hình 1.2 ta thấy các giao thức trên nền IP là các giao thức mà thiết bị UPnP cần phải thực hiện. - Giao thức SSDP (Simple Service Discovery protocol) là giao thức được sử dụng trong việc phát hiện, thiết bị gửi mô tả của nó lên mạng và nó được phát hiện bởi các điểm điều khiển. - Giao thức GENA (General Event Notification Architecture) được sử dụng cho mục đích thông báo. - Sự tương tác giữa các điểm điều khiển với các ứng dụng được thực hiện thông qua giao thức SOAP (Simple Object Access Protocol). - UDA cũng xác định mẫu thiết bị UPnP với chi tiết định dạng mô tả và cấu trúc được thông báo bởi mỗi thiết bị trên mạng. - Mỗi thiết bị có một hoặc nhiều dịch vụ, mỗi dịch vụ thực thi một hoặc nhiều hành động và các biến số trạng thái. - 16 Hình 1.3 : Cấu trúc mô tả thiết bị UPnP Khi thiết bị UPnP tham gia vào mạng, nó sẽ gửi bản mô tả dưới dạng XML, bao gồm các thông tin chung về thiết bị như nhà sản xuất, kiểu thiết bị. - Trong hình 1.4 bên dưới là thông tin mô tả về thiết bị đèn nhị phân. - Thiết bị có một danh sách các dịch vụ. - Mỗi dịch vụ trong thiết bị có mô tả chi tiết về tên dịch vụ, loại dịch vụ và đường dẫn URL để có thêm thông tin về dịch vụ đó.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt