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家用电器即插即用技术规范的研究

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:目前国内市场推出的智能家居产品大多基于公司自定义的某种标准,由于未经长时间的应用验证和业界的普遍认同,其技术有两个明显的缺陷:不同公司的产品无法互联、互操;产品不具备即插即用功能——易用性差。本文遵循美国电子工业协会标准(EIA600,EIA721),参照微软和消费总线委员会(CIC)的简单控制协议SCP,以及家电即插即用技术规范(HomePnP)模型,给出了基于该技术规范的构建技术。HomePnP中传输协议的独立性和上下文绑定等机制,使得不同厂家的家电互联、互操和即插即用成为可能。

    关键词:HomePnP SCP CEBus EIA600, EIA721

    智能家居要求家用电器经网络(总线)实现互联、互操和即插即用。目前,国内市场的相关产品大多基于自定义的某种技术规范,尚无得到广泛认同的统一家电接口标准。从技术角度而言,更多意义上还是一种概念性产品。国家经贸委和信息产业部第七标准化小组将在2003年推出有关智能家居网络系统的标准,其中一个重要的标准就是家电的接口规范。智能家居产业的健康发展有赖于这一标准和规范的指导。

国际上主流的家庭网络标准有:美国的X10、消费总线(CEBus)、日本的家庭总线(HomeBus)、欧洲的安装总线(EIB)。技术上并不先进的X10,只支持开关量,用于面板开关和继电器类的简单电器,但凭借价格低廉、性能可靠,尤其是它的易用性,一般用户均能自行安装,商业上取得了巨大的成功:450万户美国家庭采用X10,累计销售了1.2亿个模块。1984年,美国电子工业协会(Electronics Industry Association EIA)认为X10协议已经不能满足现代生活的需要,并在1992年发布了CEBus(Consumer Electronic Bus)协议,其目标是建立一个针对消费类电子产品的开放性协议。1994年,CEBus工业委员会(CIC)成立,其成员为国际知名厂商。2002年6月,微软和CIC共同宣布支持基于CEBus的简单控制协议SCP,SCP是微软UPnP协议的子集。如果说X10是在低技术层次上,通过简单的操作来达到产品易用性,则CEBus是在高技术层次上,通过家电的互联、互操和即插即用来实现产品的易用性。HomePnP(HPnP)是CIC制定的基于公共应用语言(Common Application Language,简称CAL)的家电系统相互协同进行互操的规范。HPnP不是一种语言,它为支持CAL的家电提供统一的应用规则来实现家电的即插即用功能。
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1 HPnP中传输协议的独立性

传输协议的独立性是HomePnP规范的最主要目标之一。 HomePnP规范使生产厂家可以使用一个应用协议,并选择合适的独立的传输网络(RF,PL,IR)。由于HomePnP计划运行于已有的消费电子产品协议如CEBus和IEEE 1394(Fire Wire)之上,所以它对下面的传输层只提出最少的要求,保持其独立性。

家庭产品即插即用(HomePnP)采用分层结构,通过三个主要的功能模块来处理应用层和更高层的问题。如图1所示。

最下层代表应用层及其相关的公共应用语言(CAL),它包含在EIA-600(CEBus)、EIA-721和EIA-766标准中,从而免去在不同产品之间设置昂贵的语言翻译网关。

上下文数据结构层代表各种各样用CAL句法开发而成的产品模型。通过定义安防、照明、环境、能源管理、家电设备、计算机和娱乐等的上下文,构成业界认同的家电产品模型。

最上层是系统指南,它指出即插即用安装的产品必须具有哪些行为特征。这些指导性的原则涉及到EIA-600中尚未解决的一些难题。
家用电器即插即用技术规范的研究
2 HPnP的结构

HomePnp通过5个不同层次的架构来实现家电的互操性。如表1所示。

HomePnP的架构

组成要素

CAL提供的构造模块 设备,上下文,上下文号,对象,实例变量,CAL报告,HomPnP广播和直接消息传输 HomePnP采用的构造模块 子系统,状态对象,侦听对象,请求对象,传感器信息共享,报警和故障诊断报告,家居模式 子系统间的互操性模块 松耦合,动态上下文序号,状态信息广播,状态向量,自动绑定和手动绑定 子系统内的互操作

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