半岛bandao体育官方网络家电 - 豆丁网网络家电OSGi与LonWorks技术北京德达创先科技集团德达智能系统研究院宗志方网络家电概述网络家电就是具有网络功能的能够接受外部信息随之进行相应的功能调整并能够将自身信息传递给外部世界的家用电器它具有网络化智能化的特点网络冲浪电视机能使用户边看电视节目边在互联网上巡游并可以把与电视节目有关的网址下载还可通过Email传送视频音频及静态图像也可连接打印机将所需网络的资料打印出来网络信息冰箱则以游戏机上网为先导冷冻室门是38厘米液晶显示屏可接收有线电视或网络服务的信息并可通过主页传递家庭电子邮件或本地区各类信息推动网络家电发展的力量互联网的发展互联网作为一种新的通讯和信息交流方式在最近几年得到了广泛的应用使得网络的覆盖广度和深度得到了空前的发展已渗透到人们日常生活的各个方面对工作生活和学习的方式产生了积极的影响在这样一个网络无处不在的环境里一方面对现有的家用电器提出了新的要求另一方面为家电厂商的增值服务提供了所需的物理条件并使之成为可能电力系统改革的必然结果随着居民生活水平的提高居民生活用电量已接近甚至超过工业用电但是居民生活用电和工业用电的周期性导致在用电高峰期需要的电量可能超过电网的最大供给如果按照最大用电量来配置发电和输配电系统和设备则必然在用电低谷时造成多余的电量损失和设备闲置因此电力部门通过不同时段不同费用的方式来达到削峰平谷平衡用电量的目的这就需要家用电器能够根据当前的用电区段有选择地执行某些功能而推迟另一些功能的执行对家用电器的智能化水平提出了更高的要求应用场景网络家电在应用现场的物理实施和逻辑应用场景如下图所示图1物理应用场景图2网络家电的服务链由图1图2可见在网络家电的服务链中涉及众多不同的行业厂商并运用多种通讯协议向最终用户提供服务同时随着新技术的出现新的服务或服务模式的涌现以及新的竞争对手的加入也会带来这个服务链条的动态调整因此该服务链技术实现具有多样性复杂性和动态特性在网络家电的应用过程中涉及两个不同层面的网络一个是家庭外的信息传递和交流网络它将服务内容从服务提供商传递到最终用户它有可能是ADSLATMHFC光纤同轴混合或ISDN网络这些网络协议不仅互相竞争同时也是互不兼容的另一个网络是家庭内部网络目前家庭内部网络可谓纷繁复杂有支持电力线双绞线无线等传输介质的多种网络协议家庭网关概念和产品的引入首先将服务的传输和应用与传输网络和内部网络的多样性之间的耦合关系切断使得各厂商各司其职对家庭网关和家庭内部网络的标准化是网络家电能够成功应用的关键面对这样一种具体情况对于任何一个厂商来说要想提供一种得到广泛使用的服务不仅要考虑到传输网络和家庭网络的多样性体系结构的选择遵循的原则还要十分注重标准化的体系结构的选择1遵循开放的标准这是不言而喻的没有一个厂家能够开发生产整个行业所需要的所有 软件和硬件产品 因此 只有遵循开放的标准 才能够专注于自己的业务领域 将产品 作精作强 从而保证产品的市场竞争力和广泛的适应性 2 3 4 选择专注于全行业的解决方案 放在一个更大的背景下 网络家电的应用牵涉到家电的 开发生产厂商 软件提供商和服务提供商之间的有效协作 因此我们不仅要关注家用电 器的网络化和智能化 同时 还应该更加关注整个服务链 所以该解决方案需要建立在 一个统一的 并得到参与各方的广泛认可和支持的平台 只有这样才能保证网络家电的 成功应用和发展 作为网关技术 它必须是平台无关的 这样它才能够在各种计算 通讯 消费电子和家 用电器上实现 作为网关技术 当多个服务供应商和网络运营商在管理不同对象时 它必须具备先进的 安全性能和一致性 基于上述考虑 我们建议采用 OSGi 规范作为整体结构框架 采用 LonWorks 技术作为 家电的控制网络技术 下面分别介绍这两种技术 OSGi 简介 OSGi 是 Open Service Gateway Initiative 的简称 该组织建立于 1999 年 是一个非赢利 机构 旨在建立一个开放的服务规范 为通过网络向设备提供服务建立开放的标准 共有成 员 80 多名 包括电信服务商 Deutsche Telekom France Telecom Sprint Communications 电信设备供应商 Lucent Motorola Nokia Nortel Networks Ericsson Alcatel 电脑设备 厂商 HP IBM Sun Microsystems Novell Oracle 控制系统供应商 Invensys Controls TAC AB Schneider Electric 家电生产厂商 Panasonic Philips Samsung Electronics Sony Toshiba Tridium, Whirlpool Sharp 目前 OSGi 已经成为向家庭 汽车 小型办公室和其他环境提供下一代互链网服务的 领先的标准 OSGi 服务平台规范为服务提供商 软件开发商 设备供应商 网关运营商提 供了开发 实施和管理服务的一个统一平台 OSGi 规范 OSGi 规范 1.0 版本发布于 2000 年 5 月 它提供了一个服务框架的规范 该框架为电子 方式可下载的服务提供了一个执行环境 下载的服务在该环境下执行 该环境提供了运行所 需要的特性 1 2 3 可靠性 可移植性 动态特性 没有高可靠性 大规模的应用将以失败而告终 吸引第三方厂商创建新颖的服务 允许根据用户和操作员的需要而进行配置 4 安全性 保护服务供应商的服务 保证服务质量 5 伸缩性 可以根据服务的需求配置不同的 OSGi 框架平台 6 OSGi 规范和其他标准之间的关系如下图所示 图 3 OSGi 与其他标准的关系 从上图可以看出 OSGi 规范将各种宽带网络技术和局域网络控制标准结合在一起 从 而将厂商从负责服务的开发 实施到运营的全部工作中解放出来 构筑一个开放的服务运行 平台 使得用户能够各取所需 厂商能够各尽所能 OSGi 的软件层次结构 OSGi 规范所提供的运行环境包括一个 Java 运行环境和生命周期管理 数据存储一致性 管理 版本管理和服务注册管理 图 4 OSGi 的软件层次结构 图中的 Bundle 是该环境中唯一发布的基于 Java 的应用 它包含 Java 类和向最终用户提 供功能的其他资源 以及向其他 Bundle 提供服务的部件 称为 Service 服务 Service 是实 现了特定接口的 Java 对象 OSGi 框架的注册功能用于在 Bundle 之间交换 Service 服务 它提供了所需的安全性和 受控性 通过这种注册机制 Bundle 可以向其他 Bundle 提供服务 同时 也可以使用其他 Bundle 的服务 注册机制是有安全性保护的 Java 环境提供了所需要的平台无关性 可靠 性 和安全特性 对于详细的资料 请参阅 技术介绍 对于家庭内部网络 目前的技术标准比较多 但是各种标准所具有的网络通讯协议的层 次不同 所完成的功能也不同 多数仍然是物理层和介质访问层的协议 距离家庭网络对介 质的多样性 协议的完整性以及至关重要的互操作性的要求相去甚远 现在 LonWorks 技术不仅能够支持双绞线 电力线 同轴电缆 红外等介质 它具有 良好的可移植性 完全可以移植到任何其他介质中传递 同时 它完全支持 OSI 的 7 层协 议 对于网络家电来说 只需要将已定义的网络家电之间信息传递的语法和语义标准在应用 层实现后 就能够实现不同厂商之间产品的互操作 而对于介质访问方式 传输的可靠性 安全性等问题 则完全由 LonWorks 协议处理完毕 不需要厂商另行设计 因此 从标准化程度 开发速度和实际结果来看 应该说 LonWorks 技术是网络家电 内部网络协议的明智选择 应用情况 LonWorks 技术是由美国 Echelon 公司于 1990 年 12 月开发成功的全分布式智能控制网 络技术 经过十多年的市场应用 目前该技术已得到广泛的应用和认可 全球共有 1600 万 个 LonWorks 控制单元在运行 在今天的智能楼宇 工业自动化 交通运输和家庭的网络化市场中 Echelon 公司拥有 数千家 OEM 和系统集成商 其中有不少是处于各自领域中领先地位的公司 如 ABB BOC Edwards Bombardier(庞巴迪) General Electric 通用电气 Honeywell 霍尼韦尔 Hyundai 韩国现代 Invensys Raytheon 雷神 和 Yokogawa 日本横河 公司