家用电器即插即用技术规范的研究

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。

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

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