龔 莎 （湘潭職業(yè)技術學院工學院，湖南 湘潭411102）

張 浩 （湘潭大學信息工程學院，湖南 湘潭411105）

隨著互聯(lián)網(wǎng)絡以及網(wǎng)絡基礎設施的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡新型終端訪問設備也越來越多，如個人電腦、PDA、手機、數(shù)字電視、DVD、MP3、DV／DC等。當這些終端設備具備相互感知和操作能力，并且設備的部分或全部屬性能被映射到其他計算設備或系統(tǒng)中時，被稱之為泛在設備。這些泛在設備都有自己特定的屬性，能提供特定的服務。目前，基于UPnP技術的應用逐漸增多，如應用在媒體服務器和機頂盒中，但將UPnP協(xié)議應用到視音頻服務，特別是服務的重定向方面的研究和實現(xiàn)還較少。為此，筆者設計并實現(xiàn)了基于UPnP協(xié)議的視音頻服務重定向系統(tǒng)。

1 UPnP網(wǎng)絡

1.1 UPnP網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

從客戶／服務器的角度來看，UPnP網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)可分為3類：一類是發(fā)布服務的設備，該設備也可以嵌入在其他設備中；另一類是在網(wǎng)絡中搜尋特定服務的控制點，當控制點找到感興趣的服務后就會從網(wǎng)絡中提取設備及其服務的描述文檔，并加以控制；第3類是設備和控制點之間相互發(fā)現(xiàn)和控制的服務。該服務由一個狀態(tài)表、一個控制服務器和一個時間服務器所組成，在編程過程中服務的描述是以XML文檔的形式包含在設備描述中[1]。

1.2 UPnP技術使用的協(xié)議

UPnP采用了許多現(xiàn)有的、已經(jīng)標準化了的協(xié)議來獲得廣泛的設備支持。UPnP協(xié)議棧的最下2層是TCP、IP和UDP層；第3層是HTTP、HTTPU、HTTPMU，屬于傳送協(xié)議層。這些協(xié)議有：簡單服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議、通用事件通知體系、簡單對象訪問協(xié)議；第4層是UPnP設備體系定義；第5層是UPnP論壇的各個專業(yè)委員會的設備定義層，在這個論壇中，不同電器設備由不同的專業(yè)委員會定義。

圖1 UPnP網(wǎng)絡過程梯形圖

1.3 UPnP網(wǎng)絡工作步驟

UPnP網(wǎng)絡從加入到完成服務控制，設備和控制點需要經(jīng)歷設備尋址、設備發(fā)現(xiàn)、設備描述、設備控制、事件處理、設備陳述6個基本過程[3]。過程先后層次關系如圖1所示。

2 系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)設計思路

UPnP論壇組織提供了一系列設備和服務標準模板，可以實現(xiàn)一些標準的設備與服務。該系統(tǒng)的服務確定為視音頻服務，而且UPnP網(wǎng)絡中具有播放功能的設備 （包括個人電腦、智能電視和智能手機等）都能訪問此服務。該系統(tǒng)設計的獨特之處在于：視音頻服務不只在資源服務器和設備間傳遞，還可在設備間實現(xiàn)重定向。該系統(tǒng)利用IP協(xié)議保證UPnP獨立于網(wǎng)絡傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)，采用SOAP協(xié)議保證設備具有互操作能力，采用XML對設備和服務進行統(tǒng)一的描述[2]，利用HTTP協(xié)議進行手機、電腦和服務期間的信息交互。使用這些現(xiàn)存的、廣泛應用的協(xié)議能減少開發(fā)系統(tǒng)的工作量，使網(wǎng)絡設備更好地融入現(xiàn)有網(wǎng)絡。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該視音頻服務重定向系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。當PC和手機通過無線路由連接好后，①啟動PC播放器，PC播放器向網(wǎng)絡中廣播自己的存在，同時發(fā)布自己的服務；②啟動手機播放器，在網(wǎng)絡中搜尋特定服務的設備：網(wǎng)絡中若存在該種類型的設備，便返回該設備的設備描述和服務描述給手機播放器，否則返回空；③PC播放器和手機播放器控制點建立點對點TCP連接；④控制點發(fā)送手機播放器正在播放的媒體資源地址給PC播放器，即將播放視頻的服務重定向到PC上，并控制PC播放器；⑤PC播放器播放媒體資源，并將音量、進度等狀態(tài)返回給控制點應用；⑥控制點應用通過控制按鈕來控制PC播放器。重復⑤、⑥步驟直至資源播放完畢，則該服務重定向過程結(jié)束。

圖2 系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

互操作系統(tǒng)的實現(xiàn)包括PC媒體播放器和手機播放控制器2部分。PC媒體播放器主要應用在Eclipse平臺，用java語言來實現(xiàn)；由于手機采用Google手機，所以手機播放器是在Eclipse平臺下，加入Android插件完成開發(fā)。這2個應用都是基于UPnP協(xié)議棧完成的，無論是PC媒體播放器還是手機播放器都被 “UPnP化”了。這個過程是通過擴展UPnP協(xié)議中的Device類，如PC媒體播放器的實現(xiàn)如下：

實現(xiàn)移動設備，即系統(tǒng)里的智能手機的 “UPnP化”正是該系統(tǒng)的一大突破。在以往的研究中，人們都選用微機作為UPnP協(xié)議的載體，限制了UPnP協(xié)議在移動設備中的使用，制約了其進一步的應用。

當前智能手機種類繁多，但主要是基于window ce、Symbian和Android操作系統(tǒng)的。Android以其開放性得到大多數(shù)手機制造商、運營商和開發(fā)者的青睞，未來應用前景較好，故該系統(tǒng)采用基于Android操作系統(tǒng)的Google手機來充當系統(tǒng)中的移動設備。UPnP協(xié)議在Android平臺上的移植需要解決以下幾個問題。

3.1 UI設計的頁面布局問題

J2SE中用于UI設計主要是AWT （Abstract Window Toolkit）庫和Swing庫。發(fā)展到Android平臺，由于資源有限，一般其顯示屏的物理尺寸都相對較小，并不適合AWT這些UI包，而且手機的處理器能力和內(nèi)存大小也不足以支持AWT、Swing的事件處理模式。所以Android定義了特有的UI包來實現(xiàn)UI界面。

Android編程中都要以XML格式預先定義好布局文件，并將這些文件存放在res文件夾的layout文件夾中。程序通過R.java類調(diào)用資源文件。

3.2 文件讀寫路徑問題

一般的J2SE編程中，對文件的讀寫操作都可以在程序本身的工程中進行，但Android編程中，對文件的讀寫與PC上java編程不同。因為Android讀寫文件的默認路徑為：data／data／工程名／filename。該路徑位于手機的系統(tǒng)文件區(qū)。故描述文件要創(chuàng)建在該目錄下，才能被程序所讀取，文件內(nèi)使用相對路徑。

3.3 訪問網(wǎng)絡的權(quán)限問題

由于智能手機是采用的無線方式訪問網(wǎng)絡，所以與一般的PC編程不同。而該系統(tǒng)中，Android手機采用的是WIFI來進行的無線接入。所以在編程的時候，做一些配置。在配置文件AndroidManifest.xml中為程序添加以下一些網(wǎng)絡相關的權(quán)限：

解決了移植過程中的問題，為系統(tǒng)的實現(xiàn)鋪平了道路。另外，該系統(tǒng)中，還將控制點功能結(jié)合到了Android手機播放器中，所以該手機播放器不僅有播放媒體資源的功能，還有控制PC媒體播放器的功能。其中PC媒體服務器提供了2類服務，一個是Power（開關媒體服務器），另一個是URL（設置媒體服務器所播放的網(wǎng)絡地址）。在設備模型描述中，服務是最重要的元素，它為設備提供了真正的功能，UPnP網(wǎng)絡中的其他設備可以激活和控制服務。一個設備描述對外采用XML的形式，這樣便于解析。

4 結(jié) 語

該視音頻服務重定向系統(tǒng)恰當?shù)睦昧薝PnP協(xié)議的自發(fā)現(xiàn)、零配置等特點，結(jié)合Java編程及當今流行的Android平臺編程技術，完美的實現(xiàn)了視頻服務重定向的功能。但在實際應用中還存在如下問題：①當網(wǎng)絡中UPnP設備較多時，搜索特定服務的設備耗時較長；②無法將具有特定服務的多個設備進行列表選擇；③重定向的服務有限。所以在服務重定向領域的發(fā)展，還有待進一步研究與完善。

[1]Weiser M.The computer for the twenty-first century [J].Scientific American，1991，265 （3）：94-104.

[2]欒新，徐丹田，王鵬，等.基于UPnP協(xié)議的AV框架的實現(xiàn) [J].計算機應用研究，2006（12）：224-225.

[3]于辰濤.UPnP協(xié)議編程實踐 [EB／OL].http：／／www2900.ibm.com／developerWorks／cn／linux／other／UPnP／part1／index.shtml，2004-02-09.