基于XML/BACnet的家庭网络系统研究

论文摘要

本文首先介绍了家庭网络的定义、组成、当前发展状况和应用到的相关技术,分析了当前研究中的不足,引出了将设备信息规范、设备信息处理和中间件技术融合在一起的家庭网络系统实现研究这一课题。如何规范家庭网络设备信息是系统实现过程中必须解决的核心问题,文章结合XML技术和BACnet技术,研究了家庭网络中设备信息规范及其XML描述。在此基础上,给出了基于XML/BACnet的家庭网络系统软件结构。在该系统实现过程中主要任务之一是如何有效的处理系统中的信息,文章结合XML信息处理技术,简化了该系统信息的处理过程。文章最后实现一个基于XML/BACnet的家庭网络系统,在分析了家庭网络系统的性能评价指标基础上,对实现的家庭网络系统进行了测试和性能评价。主要工作包括:(1)采用XML技术和BACnet对象、服务,给出了家庭网络设备基本信息的XML模式规范和设备服务信息规范。其中设备基本信息规范中,明确了设备、设备对象、设备对象属性、数据点对象、数据点对象属性间的关系。该规范简化了BACnet对象的描述,使得不同的数据点有统一的模式。设备服务信息规范中,统一了设备控制接口,定义了常见的三种对象服务接口、数据点对象位置的描述方法、接口参数、接口执行错误的错误类型。(2)设计了一个基于XML/BACnet的家庭网络系统的软件结构。该结构的特点是:家庭网络中的信息采用XML文档,信息处理采用XML技术,设备间的通信平台采用BACnet协议栈,在网络上传输的数据报文为符合BACnet服务的数据报文,并具有自动管理服务、安全服务、实时服务、远程控制等基本功能。(3)设计了基于XML/BACnet的家庭网络系统软件结构中的安全管理机制。如果设备的某个数据点出现异常,该设备使用BACnet协议中的“有证实事件通告”服务通知其他设备,安全服务模块根据安全策略信息对这个通告作安全处理。安全策略所包含的要素和要素间的关系用一个XML模式规范。(4)实现了一个基于XML/BACnet的家庭网络系统,给出了比较全面的评价家庭网络性能的指标。该系统由家庭信息控制中心、安防控制器、红外遥控系统、视频监视器、三表抄送及控制系统和家庭信息网络系统组成。测试显示,它是一个易使用、实时性好、异构性强,稳定安全的系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 课题来源与研究目的
• 1.1.2 家庭网络的研究背景与意义
• 1.2 家庭网络的定义
• 1.3 家庭网络的组成
• 1.3.1 家庭网关
• 1.3.2 家庭数字设备与家庭局域网
• 1.3.3 用户、服务提供商和设备生产商
• 1.4 家庭网络的特点
• 1.5 家庭网络的发展现状
• 1.5.1 国外发展状况
• 1.5.2 国内发展状况
• 1.6 家庭网络技术概述
• 1.6.1 中间件技术
• 1.6.2 网络接口技术
• 1.6.3 信息技术
• 1.6.4 智能技术
• 1.7 本论文的主要内容和篇章结构
• 2 家庭网络设备信息规范
• 2.1 家庭网络设备的特性
• 2.2 家庭网络设备信息描述理论
• 2.3 BACNET 在家庭网络设备信息描述中的应用
• 2.3.1 BACnet 协议简介
• 2.3.2 BACnet 对象的特点
• 2.3.3 BACnet 服务的特点
• 2.3.4 BACnet 对象与服务在家庭网络设备信息描述中应用
• 2.4 XML 在家庭网络设备信息描述中的应用
• 2.4.1 XML 简介
• 2.4.2 XML 语义信息模型及其在设备信息描述中的应用
• 2.5 家庭网络系统中设备信息规范
• 2.5.1 设备属性的数据类型
• 2.5.2 家庭网络设备属性
• 2.5.3 家庭网络设备基本信息规范
• 2.5.4 家庭网络设备服务信息规范
• 2.5.5 家庭网络设备远程控制的URL 命名规范
• 2.6 小结
• 3 基于XML/BACNET 的家庭网络系统软件设计
• 3.1 家庭网络系统软件设计的考虑
• 3.1.1 家庭网络基于BACnet 的优势
• 3.1.2 家庭网络系统软件结构的基本要求
• 3.2 基于XML/BACNET 的家庭网络系统软件结构
• 3.2.1 家庭网关的软件结构
• 3.2.2 家庭数字设备的软件结构
• 3.3 BACNET 协议栈的设计
• 3.3.1 BACnet 协议栈模型
• 3.3.2 协议栈的软件架构
• 3.3.3 BACnet 协议栈接口设计
• 3.3.4 BACnet 协议栈支持的服务和链路层协议
• 3.3.5 BACnet 协议栈的设计特点
• 3.4 家庭网络系统中的安全设计
• 3.4.1 安全策略XML 文档设计
• 3.4.2 安全策略调度的设计
• 3.5 家庭网络系统中的自动管理设计
• 3.5.1 系统中的自动管理技术
• 3.5.2 系统中的自动管理设计
• 3.6 小结
• 4 家庭网络系统中的信息处理
• 4.1 XML 信息处理技术简介
• 4.1.1 DOM 技术简介
• 4.1.2 XLST 简介
• 4.2 设备信息显示模型
• 4.3 设备控制中的信息处理
• 4.3.1 Web 控制中的信息处理
• 4.3.2 安全策略调度中的信息处理
• 4.4 家庭网络系统中的信息更新
• 4.5 小结
• 5 家庭网络系统的实现及性能分析
• 5.1 基于XML/BACNET 的家庭网络系统的实现
• 5.1.1 家庭信息控制中心（HICC）的实现
• 5.1.2 安防控制器（SAS）的实现
• 5.1.3 视频监视器（VSS）的实现
• 5.2 家庭网络系统的性能测试指标
• 5.3 基于XML/BACNET 家庭网络系统的性能测试与评价
• 5.3.1 易使用性
• 5.3.2 实时性
• 5.3.3 异构性
• 5.3.4 可维护性
• 5.3.5 健壮性
• 5.3.6 安全性
• 5.3.7 其他性能测试
• 5.4 小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表论文目录