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近些年来,家庭网络技术迅猛发展,多种家庭网络技术共存。由于不同家庭网络技术之间存在广泛的异构性,致使不同家庭网络的设备无法互操作。本文围绕异构家庭网络互操作问题进行了深入的研究,设计并实现了一个异构家庭网络互操作中间件-MIHH(Middleware for Interoperabilityamong Heterogeneous Homenetworks)。
MIHH的目标是提供完全透明的家庭网络设备互操作、统一管理/控制所有设备、提供即插即用的方式添加新设备、管理异构家庭网络中的消息、提供对家庭网络技术的零修改接入、提供应用支撑模块简化家庭网络应用程序开发流程。
MIHH采用家庭主网和家庭子网架构,家庭主网为IP网络,家庭子网为各类家庭网络,采用的网络协议因采用技术不同各异。通过运行于家庭主网的中间件软件实现了异构子网间互操作,也是本文研究的重点。
MIHH采用适配器接入各异构家庭网络。适配器为来自各家庭网络的设备生成对应的抽象设备,抽象设备是对各家庭网络设备的抽象,采用共同的设备属性描述方式和操作描述方式;同时适配器为每个设备在其他各家庭网络中生成对应的虚拟设备,虚拟设备遵循其所在的家庭网络协议,具有其对应设备的属性和操作。家庭网络通过适配器接入MIHH使得来自异构家庭网络的设备无需升级既可互操作。
MIHH使用分层结构,共包括适配层、核心层和应用支撑层三层。其中,适配层运行接入各异构家庭网络的适配器。核心层管理由适配层发布的抽象设备,提供设备发布、设备卸载以及设备更新功能,并发送设备发布、卸载、更新的消息给感兴趣的消息订阅者。应用支撑层针对家庭网络的几种典型应用,抽取各类应用中普遍使用到的一些功能,以支撑模块的方式,提供统一的访问,提高应用开发速度。
本文研究成果在北京大学校园网搭建试验环境进行验证。接入了UPnP网络、Jini网络和iTophome网络,并验证了来自这三种家庭网络的设备之间的互操作。