基于HTTP的智能家居网络改进方案

论文摘要

近年来,随着通信技术的迅猛发展及网络服务器性能的大幅提升,网络系统由胖客户机模式向瘦客户机模式转化成为一种发展趋势。网络终端的性能在这种趋势下逐渐被解放出来。本文尝试从设计及实现的角度出发,针对智能家居系统的一般网络通信结构进行分析,并基于科技部基金项目——“智能家居系统与智能家居控制器”,以HTTP为主要承载协议,探讨改进智能家居网络通信方式的解决方案。改进后的智能家居网络主要由外部短信网关、小区信息系统和室内机接口三部分组成。在过去的网络通信方式下,智能家居控制器使用手机模块实现短信收发的功能,导致开发复杂,不易调试,难以扩展,稳定性差且成本高等问题。本文以云计算所倡导的“一切都是服务”为指导思想,将基于联通SGIP协议的短信网关技术融合到智能家居网络中,实现支持双向短信通讯的外部短信网关服务器程序,并以HTTP为承载协议,实现短信收发的服务接口。小区信息系统同时满足短信网络中间层和小区信息平台的需求。作为网络中间层,本文以自定义的LAS （Local Area Service）消息方式,实现了家电控制短信的转发,以HTTP为承载协议提供了与外部短信网关的通信接口及报警短信的发送接口,分担了外部短信网关的连接负载；作为信息平台,通过Web方式将小区物管与业主连接起来,提供日常信息服务。本文使用C语言CGI方式实现Web程序,并对HTTP和LAS消息两种通信承载方式做出了对比。在室内机的Arm-Linux平台上,本文基于Webkit网页排版引擎,使用Qt实现Web浏览器,并将SSL库移植入室内机系统。浏览器具备网页浏览、书签管理、页面前进／回退、页面缩放及查找等功能,能够使用如电子邮箱、Web QQ等网络应用程序。在文章的最后,针对原系统短信接口多线程竞争设备资源的问题,参考命令设计模式,提出了将并发请求顺序保存,依次进行处理的改进方案；针对改进后的瘦客户机网络结构,提出了基于HTTP协议的本地短信接口改进方案。改进后的室内机系统短信收发失败的概率明显降低,去掉了手机模块,降低了硬件成本。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概述
• 1.1 选题的目的和意义
• 1.2 论文选题背景
• 1.2.1 以X-10电力载波承载的网络
• 1.2.2 总线结构的兴起
• 1.2.3 计算机网络成为主流
• 1.2.4 计算概念成型
• 1.3 论文的研究内容
• 1.3.1 基于SGIP外部短信网关的设计与实现
• 1.3.2 小区信息系统的设计与实现
• 1.3.3 针对智能家居控制器的改进
• 第二章 外部短信网关的设计与实现
• 2.1 联通短信网关接口协议（SGIP）简介
• 2.1.1 协议概览
• 2.1.2 协议术语
• 2.1.3 协议体系结构
• 2.1.4 ISMG与SP间的通信
• 2.1.5 SGIP序列号定义
• 2.1.6 SGIP消息简介
• 2.2 外部短信网关的设计
• 2.2.1 ESMG Receiver的设计
• 2.2.2 SP Client的设计
• 2.2.3 ESMG Server消息池的设计
• 2.3 外部短信网关的实现
• 2.3.1 ESMG Receiver的实现
• 2.3.2 SP Client的实现
• 2.3.3 ESMG Server消息池的实现
• 2.4 本章小结
• 第三章 小区信息系统的设计与实现
• 3.1 小区信息系统结构概述
• 3.2 小区信息系统网站
• 3.2.1 系统功能描述
• 3.2.2 开发工具介绍
• 3.2.3 数据库设计
• 3.2.4 网站实现要点
• 3.3 LAS消息与小区短信接口
• 3.3.1 LAS消息设计
• 3.3.2 消息通信方式
• 3.3.3 小区短信接口
• 3.4 LAS方案与HTTP协议承载通信的对比
• 3.5 本章小结
• 第四章 智能家居室内机的改进
• 4.1 必要性分析
• 4.2 浏览器的设计与实现
• 4.2.1 Webkit简介
• 4.2.2 浏览器模块设计
• 4.2.3 浏览器实现
• 4.2.4 OpenSSL移植
• 4.3 短信接口的改进
• 4.3.1 改进原因及内容
• 4.3.2 Qt的HTTP客户端
• 4.3.3 参考命令模式改进短信接口
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 研究工作总结
• 5.2 进一步的工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录A 小区信息系统网站截图
• 附录B 智能家居室内机产品照片
• 附录C 攻读研究生期间的研究成果