通用即插即用UPnP設(shè)備之間發(fā)現(xiàn)與通信的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及通用即插即用UPnP設(shè)備之間發(fā)現(xiàn)與通信的方法，包括：控制點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送M-Search組播請(qǐng)求；UPnP設(shè)備對(duì)M-Search組播請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)，在響應(yīng)時(shí)，隨機(jī)延遲一定時(shí)間，根據(jù)控制點(diǎn)的IP地址以及M-Search組播請(qǐng)求所包含的TCP通信端口號(hào)信息與控制點(diǎn)之間建立TCP連接，通過(guò)該TCP連接向控制點(diǎn)響應(yīng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)所需信息，控制點(diǎn)根據(jù)信息獲取UPnP設(shè)備描述階段的設(shè)備描述信息；控制點(diǎn)利用UPnP設(shè)備IP地址和服務(wù)端口，向UPnP設(shè)備發(fā)送UDP格式的通信報(bào)文，實(shí)現(xiàn)控制點(diǎn)對(duì)UPnP設(shè)備的通信；UPnP設(shè)備獲取控制點(diǎn)IP地址，利用該IP地址，UPnP設(shè)備向該控制點(diǎn)返回下一步操作命令，實(shí)現(xiàn)UPnP設(shè)備對(duì)控制點(diǎn)發(fā)起的通信。
【專利說(shuō)明】
通用即插即用UPnP設(shè)備之間發(fā)現(xiàn)與通信的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，特別涉及一種通用即插即用UPnP設(shè)備之間發(fā)現(xiàn)與通信的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來(lái)，隨著“數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)”的興起，如何通過(guò)有線或無(wú)線的方式將多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及家庭設(shè)備互聯(lián)互通，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、智能互聯(lián)、相互控制、資源共享等功能，成為了目前研究的熱點(diǎn)。UPnP是家庭網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)主流協(xié)議，它是一種基于TCP/IP之上的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議，為數(shù)字設(shè)備的接入、發(fā)現(xiàn)、控制等制定了一系列的規(guī)范。UPnP能夠讓處于同一家庭網(wǎng)絡(luò)中的各種設(shè)備連接起來(lái)并協(xié)同工作，使得用戶能夠使用任意設(shè)備訪問和欣賞家庭網(wǎng)絡(luò)中的多媒體內(nèi)容。
[0003]UPnP是一個(gè)分布式開放型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，它的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括三個(gè)基本單元，分別為:設(shè)備、服務(wù)以及控制點(diǎn)。設(shè)備是指在符合UPnP標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)中，連網(wǎng)的所有元素。UPnP有規(guī)定的設(shè)備模型，設(shè)備主要包括其提供的服務(wù)、設(shè)備的屬性，設(shè)備描述定義了設(shè)備的基本屬性以及接口。服務(wù)就是指所有的UPnP設(shè)備所具備并且已經(jīng)在該網(wǎng)絡(luò)中發(fā)布的功能?？刂泣c(diǎn)的實(shí)質(zhì)也是一個(gè)UPnP設(shè)備。它的主要工作是發(fā)現(xiàn)入網(wǎng)的設(shè)備并獲取設(shè)備所提供的服務(wù)，然后控制或調(diào)用這些服務(wù)。當(dāng)控制點(diǎn)也提供服務(wù)時(shí)，它就可被視作一個(gè)UPnP設(shè)備。UPnP完整的工作流程包括:設(shè)備尋址、設(shè)備描述、設(shè)備發(fā)現(xiàn)、設(shè)備事件、設(shè)備控制、設(shè)備展示。每一終端設(shè)備都應(yīng)當(dāng)時(shí)DHCP (動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議)的客戶端自動(dòng)獲取一個(gè)IP地址，并向網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備廣播其服務(wù)，同時(shí)該設(shè)備也會(huì)接收該網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備的廣播，從而得知某臺(tái)設(shè)備的存在以及它所提供的服務(wù)。設(shè)備可被視為服務(wù)器，它能夠向網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備發(fā)布自己所提供的服務(wù)。也可被視為控制點(diǎn)客戶，它可以在網(wǎng)絡(luò)中搜索其所感興趣的服務(wù)。若在網(wǎng)絡(luò)中搜索到符合客戶搜索條件的服務(wù)，控制點(diǎn)在獲取到設(shè)備的描述文檔后就可以對(duì)其服務(wù)控制或調(diào)用。
[0004]UPnP定義了通信的協(xié)議，在設(shè)備和控制點(diǎn)之間，其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。TCP/IP協(xié)議可以保證設(shè)備之間的交互操作性，并具有跨越各不相同的物理介質(zhì)的能力，是UPnP協(xié)議桟的基礎(chǔ)。SSDP (Simple Service Discovery Protocol，簡(jiǎn)單服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議)主要定義在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)服務(wù)的方法和規(guī)定如何存放在XML文件中的信息格式，為用戶提供一種無(wú)需任何配置，維護(hù)和管理設(shè)備服務(wù)的機(jī)制，也即實(shí)現(xiàn)“即插即用”。HTTP可用于信息的交互，在UPnP中使用HTTP協(xié)議的變種=HTTPMU和HTTPU，采用UDP/IP，而不是TCP/IP，從而不保證可靠性。XML對(duì)設(shè)備和服務(wù)進(jìn)行了統(tǒng)一的描述。
[0005]UPnP是家庭網(wǎng)關(guān)與其他外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的核心，是人們研究的重點(diǎn)。但是，在利用SSDP協(xié)議發(fā)現(xiàn)設(shè)備時(shí)，由于該協(xié)議本身的不可靠性，再加上依賴局域網(wǎng)的組播機(jī)制，設(shè)備在發(fā)現(xiàn)公告信息的時(shí)候可能會(huì)發(fā)生丟包等情況，尤其在有多個(gè)設(shè)備且設(shè)備之間需要精準(zhǔn)通信時(shí)，可能更加不可靠，導(dǎo)致設(shè)備發(fā)現(xiàn)難，容易丟包，而且速度慢，進(jìn)而無(wú)法進(jìn)行多屏互動(dòng)操控。這極大影響用戶體驗(yàn)和服務(wù)質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的UPnP設(shè)備發(fā)現(xiàn)與通信方法所具有的設(shè)備發(fā)現(xiàn)難、易丟包、速度慢等缺陷，從而提供一種快速發(fā)現(xiàn)UPnP設(shè)備的方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種通用即插即用UPnP設(shè)備之間發(fā)現(xiàn)與通信的方法，包括:
[0008]步驟I)、控制點(diǎn)啟動(dòng)后，讀取本地保存的最近連接的UPnP設(shè)備在設(shè)備發(fā)現(xiàn)階段所需信息，進(jìn)而測(cè)試該UPnP設(shè)備上的UPnP服務(wù)是否可用，如果可用，繼續(xù)通過(guò)UPnP協(xié)議獲取UPnP設(shè)備描述階段的設(shè)備描述信息，然后執(zhí)行步驟4)，如果不存在最近連接的UPnP設(shè)備或最近連接的家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的UPnP服務(wù)不可用，執(zhí)行下一步；
[0009]步驟2)、控制點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中主動(dòng)發(fā)送M-Search組播請(qǐng)求；其中，所述M-Search組播請(qǐng)求中包括控制點(diǎn)的TCP通信端口號(hào)與本地時(shí)間戳；
[0010]步驟3)、UPnP設(shè)備對(duì)最新接收到的某一控制點(diǎn)所發(fā)送的M-Search組播請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)，在響應(yīng)時(shí)，隨機(jī)延遲一定時(shí)間，然后根據(jù)控制點(diǎn)的IP地址以及所述M-Search組播請(qǐng)求所包含的TCP通信端口號(hào)信息與控制點(diǎn)之間建立TCP連接，通過(guò)該TCP連接向控制點(diǎn)響應(yīng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)所需信息，控制點(diǎn)根據(jù)所接收到的信息獲取UPnP設(shè)備描述階段的設(shè)備描述信息，然后執(zhí)行下一步；
[0011]步驟4)、控制點(diǎn)獲取UPnP設(shè)備的設(shè)備信息、設(shè)備描述信息后，利用獲取到的UPnP設(shè)備IP地址和已知的服務(wù)端口，向該UPnP設(shè)備發(fā)送UDP格式的通信報(bào)文，實(shí)現(xiàn)控制點(diǎn)對(duì)UPnP設(shè)備的通信；
[0012]步驟5)、UPnP設(shè)備從獲取到的UDP格式的通信報(bào)文中，獲取與其最新通信的控制點(diǎn)IP地址，利用該IP地址，UPnP設(shè)備向該控制點(diǎn)返回下一步操作命令，實(shí)現(xiàn)UPnP設(shè)備對(duì)控制點(diǎn)發(fā)起的通信。
[0013]上述技術(shù)方案中，在所述的步驟3)中，若UPnP設(shè)備接收到的同一控制點(diǎn)所發(fā)送的M-Search組播請(qǐng)求有多個(gè)，則比較各個(gè)M-Search組播請(qǐng)求中的時(shí)間戳來(lái)確定最新接收到的M-Search組播請(qǐng)求。
[0014]上述技術(shù)方案中，在所述的步驟3)中，若UPnP設(shè)備在響應(yīng)M-Search組播請(qǐng)求時(shí)未獲得TCP端口信息，則采用UDP響應(yīng)的方式回復(fù)響應(yīng)報(bào)文，控制點(diǎn)根據(jù)所接收到的信息獲取UPnP設(shè)備描述階段的設(shè)備描述信息，然后執(zhí)行步驟4)。
[0015]上述技術(shù)方案中，在所述步驟3)中，所述隨機(jī)延遲一定時(shí)間在Is內(nèi)啟動(dòng)。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0017]本發(fā)明的方法能夠加快發(fā)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，使得網(wǎng)絡(luò)通信更加穩(wěn)定。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是UPnP協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)；
[0019]圖2是2本發(fā)明的方法在設(shè)備發(fā)現(xiàn)階段的基本工作流程圖；
[0020]圖3是本發(fā)明的方法在多屏互動(dòng)操控中應(yīng)用的基本工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面通過(guò)一個(gè)具體實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明的方法做進(jìn)一步闡述，首先介紹一下具體應(yīng)用場(chǎng)景:
[0022]在多屏互動(dòng)場(chǎng)景中，當(dāng)用戶手持移動(dòng)設(shè)備想對(duì)智能電視設(shè)備進(jìn)行操控、文字輸入等多屏互動(dòng)操作時(shí)，常常會(huì)遇到搜索很久都發(fā)現(xiàn)不了設(shè)備或者搜索很久才發(fā)現(xiàn)設(shè)備的場(chǎng)景。
[0023]針對(duì)這一應(yīng)用場(chǎng)景，本發(fā)明的方法能夠解決家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間發(fā)現(xiàn)慢、通信不穩(wěn)定的問題，參考圖2和圖3，本發(fā)明的方法包括以下步驟:
[0024]步驟1、基于UPnP協(xié)議庫(kù)(如Cling開源庫(kù))搭建多屏互動(dòng)系統(tǒng)，并部署相應(yīng)的服務(wù)在UPnP設(shè)備上，使接入的UPnP設(shè)備彼此之間可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)。
[0025]步驟2、控制點(diǎn)啟動(dòng)后，讀取本地保存的最近連接的家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如MediaRender)在設(shè)備發(fā)現(xiàn)階段所需信息，測(cè)試該設(shè)備上的UPnP服務(wù)是否可用，如果可用，則不用再搜索，直接可繼續(xù)通過(guò)UPnP協(xié)議獲取UPnP設(shè)備描述階段的設(shè)備描述信息，然后執(zhí)行步驟5 ;如果控制點(diǎn)是首次啟動(dòng)，即不存在連接過(guò)的家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的信息，或者最近連接的家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的UPnP服務(wù)不可用，執(zhí)行步驟3。
[0026]在本步驟中，所述的最近連接的家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在設(shè)備發(fā)現(xiàn)階段所需信息包括:最近連接的家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的一些特定信息，或者該家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上所部署的某項(xiàng)服務(wù)的信息；例如，家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或服務(wù)的UPnP類型、家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的標(biāo)識(shí)符(UUID)、設(shè)備描述文檔的URL地址。UPnP設(shè)備描述階段的設(shè)備描述信息包括:對(duì)設(shè)備的描述、對(duì)設(shè)備所提供的服務(wù)的描述。UPnP對(duì)某一設(shè)備的描述以XML形式表示出來(lái)，對(duì)設(shè)備的描述包括制造商信息，包括豐吳塊名稱和編號(hào)、序列號(hào)、制造商名稱、制造商網(wǎng)站的URL等等。對(duì)設(shè)備的描述也包括所有嵌入設(shè)備描述和URL地址集。UPnP對(duì)設(shè)備所提供的服務(wù)的描述包括一系列命令或者動(dòng)作、服務(wù)響應(yīng)、動(dòng)作的參數(shù)。對(duì)服務(wù)的描述也包含一系列變量，這些變量描述了服務(wù)運(yùn)行時(shí)刻的狀態(tài)，這包括數(shù)據(jù)類型、取值范圍和事件特性的描述。
[0027]步驟3、控制點(diǎn)在家庭網(wǎng)絡(luò)中主動(dòng)發(fā)送M-Search組播請(qǐng)求，控制點(diǎn)在生成M-Search組播請(qǐng)求時(shí)，在封裝完M-Search請(qǐng)求信息后，同時(shí)把自己的TCP通信端口號(hào)發(fā)送出去，表明自己也可以支持TCP通信，同時(shí)攜帶發(fā)送本地時(shí)間戳。
[0028]步驟4、家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收到M-Search組播請(qǐng)求信息后，如果發(fā)現(xiàn)同時(shí)收到多個(gè)來(lái)自同一控制點(diǎn)的請(qǐng)求，則比較時(shí)間戳信息，只對(duì)最新的請(qǐng)求信息進(jìn)行響應(yīng)；在響應(yīng)M-Search組播請(qǐng)求時(shí)，家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如果發(fā)現(xiàn)M-Search組播請(qǐng)求的報(bào)文中攜帶TCP端口信息，在Is內(nèi)啟動(dòng)隨機(jī)延遲一定時(shí)間后，利用IP地址和端口信息建立與控制點(diǎn)的TCP連接，通過(guò)該TCP連接向控制點(diǎn)響應(yīng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)所需的信息，控制點(diǎn)根據(jù)所接收到的信息獲取UPnP設(shè)備描述階段的設(shè)備描述信息，然后執(zhí)行下一步；家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如果在M-Search組播請(qǐng)求的報(bào)文中未發(fā)現(xiàn)TCP端口信息，則采用UDP響應(yīng)的方式回復(fù)響應(yīng)報(bào)文，控制點(diǎn)根據(jù)所接收到的信息獲取UPnP設(shè)備描述階段的設(shè)備描述信息，然后執(zhí)行下一步。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)中的UPnP協(xié)議相比，本發(fā)明的方法在本步驟中不再采用在Is內(nèi)啟動(dòng)隨機(jī)延遲后發(fā)送UDP響應(yīng)報(bào)文的方式。由于TCP連接是可靠的，因此不必像UDP響應(yīng)那樣重復(fù)發(fā)送多個(gè)響應(yīng)報(bào)文，降低網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞的可能性。
[0030]本步驟中，在建立TCP連接前采用了隨機(jī)延遲的方式，因此能夠有效降低控制點(diǎn)同時(shí)承載的通信連接的數(shù)量。
[0031]步驟5、控制點(diǎn)獲取家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)備信息、設(shè)備描述信息后，可通過(guò)UDP協(xié)議，利用獲取到的設(shè)備IP地址和已知的服務(wù)端口，向Media Render家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送通信報(bào)文，實(shí)現(xiàn)控制點(diǎn)對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的發(fā)起的多屏操控交互。
[0032]步驟6、Media Render家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備從獲取到的UDP格式的通信報(bào)文中，獲取最新發(fā)送的交互操作的控制點(diǎn)IP地址。利用獲取到的IP地址，Media Render家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以精準(zhǔn)、快速的向控制點(diǎn)返回下一步操作命令，實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)控制點(diǎn)發(fā)起的多屏操控交互。
[0033]最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種通用即插即用UPnP設(shè)備之間發(fā)現(xiàn)與通信的方法，包括: 步驟I)、控制點(diǎn)啟動(dòng)后，讀取本地保存的最近連接的UPnP設(shè)備在設(shè)備發(fā)現(xiàn)階段所需信息，進(jìn)而測(cè)試該UPnP設(shè)備上的UPnP服務(wù)是否可用，如果可用，繼續(xù)通過(guò)UPnP協(xié)議獲取UPnP設(shè)備描述階段的設(shè)備描述信息，然后執(zhí)行步驟4)，如果不存在最近連接的UPnP設(shè)備或最近連接的家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的UPnP服務(wù)不可用，執(zhí)行下一步； 步驟2)、控制點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中主動(dòng)發(fā)送M-Search組播請(qǐng)求；其中，所述M-Search組播請(qǐng)求中包括控制點(diǎn)的TCP通信端口號(hào)與本地時(shí)間戳； 步驟3)、UPnP設(shè)備對(duì)最新接收到的某一控制點(diǎn)所發(fā)送的M-Search組播請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)，在響應(yīng)時(shí)，隨機(jī)延遲一定時(shí)間，然后根據(jù)控制點(diǎn)的IP地址以及所述M-Search組播請(qǐng)求所包含的TCP通信端口號(hào)信息與控制點(diǎn)之間建立TCP連接，通過(guò)該TCP連接向控制點(diǎn)響應(yīng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)所需信息，控制點(diǎn)根據(jù)所接收到的信息獲取UPnP設(shè)備描述階段的設(shè)備描述信息，然后執(zhí)行下一步； 步驟4)、控制點(diǎn)獲取UPnP設(shè)備的設(shè)備信息、設(shè)備描述信息后，利用獲取到的UPnP設(shè)備IP地址和已知的服務(wù)端口，向該UPnP設(shè)備發(fā)送UDP格式的通信報(bào)文，實(shí)現(xiàn)控制點(diǎn)對(duì)UPnP設(shè)備的通信； 步驟5) ,UPnP設(shè)備從獲取到的UDP格式的通信報(bào)文中，獲取與其最新通信的控制點(diǎn)IP地址，利用該IP地址，UPnP設(shè)備向該控制點(diǎn)返回下一步操作命令，實(shí)現(xiàn)UPnP設(shè)備對(duì)控制點(diǎn)發(fā)起的通信。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用即插即用UPnP設(shè)備之間發(fā)現(xiàn)與通信的方法，其特征在于，在所述的步驟3)中，若UPnP設(shè)備接收到的同一控制點(diǎn)所發(fā)送的M-Search組播請(qǐng)求有多個(gè)，則比較各個(gè)M-Search組播請(qǐng)求中的時(shí)間戳來(lái)確定最新接收到的M-Search組播請(qǐng)求。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用即插即用UPnP設(shè)備之間發(fā)現(xiàn)與通信的方法，其特征在于，在所述的步驟3)中，若UPnP設(shè)備在響應(yīng)M-Search組播請(qǐng)求時(shí)未獲得TCP端口信息，則采用UDP響應(yīng)的方式回復(fù)響應(yīng)報(bào)文，控制點(diǎn)根據(jù)所接收到的信息獲取UPnP設(shè)備描述階段的設(shè)備描述信息，然后執(zhí)行步驟4)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用即插即用UPnP設(shè)備之間發(fā)現(xiàn)與通信的方法，其特征在于，在所述步驟3)中，所述隨機(jī)延遲一定時(shí)間在Is內(nèi)啟動(dòng)。
【文檔編號(hào)】H04L29/06GK105991377SQ201510044169
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年1月28日
【發(fā)明人】韓銳, 黃興旺, 劉麗琴, 郭志川
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所