利 用 DLNA/UPnP 提 供 融 合 的 数 字 家 庭 生 活 王 劲 松 摘 要 : 本 文 介 绍 了 一 个 综 合 的 数 字 家 庭 应 用 场 景, 涉 及 通 信 计 算 机 和 广 播 电 视 行 业, 并 由 此 引 出 DLNA/UPnP 对 数 字 家 庭 生 活 的 支 持 DLNA/UPnP 协 议 是 构 建 在 IP 协 议 之 上, 并 完 成 家 庭 网 络 内 的 设 备 管 理 和 媒 体 管 理 功 能, 如 设 备 注 册 设 备 查 找 设 备 控 制 设 备 描 述 等 HGI 中 也 重 用 DLNA/UPnP 完 成 家 庭 内 部 联 网, 并 进 行 设 备 管 理, 促 进 电 信 业 务 的 开 展 文 章 还 对 DLNA/UPnP 的 标 准 进 展 及 其 与 其 它 组 织 之 间 的 联 络 关 系 做 了 介 绍, 指 出 开 放 有 效 的 标 准 能 方 便 不 同 行 业 的 部 署, 促 进 数 字 家 庭 的 发 展, 向 用 户 快 速 提 供 融 合 服 务 关 键 词 : 数 字 家 庭 DLNA/UPnP 一 数 字 生 活 概 述 随 着 用 户 对 网 络 环 境 下 消 费 电 子 设 备 (CE) 个 人 计 算 机 (PC) 和 移 动 设 备 上 数 字 媒 体 需 求 消 费 和 处 理 的 日 益 增 多, 他 们 希 望 可 以 通 过 各 种 设 备 在 家 里 的 各 个 房 间 都 能 够 方 便 简 易 地 享 用 各 种 资 源 消 费 者 可 以 在 家 或 在 路 上 通 过 消 费 电 子 设 备 (CE) 个 人 计 算 机 (PC) 和 移 动 设 备 以 有 线 或 无 线 方 式 操 作 家 庭 网 络 上 的 内 容, 由 此 形 成 分 享 和 开 发 新 的 数 字 媒 体 和 内 容 服 务 的 无 缝 环 境 试 想 一 下 如 下 的 场 景 : 你 在 电 脑 上 存 储 了 很 多 照 片 音 乐 和 视 频 片 断, 这 些 多 媒 体 资 料 可 能 是 你 用 数 码 相 机 摄 像 机 拍 摄 的, 也 可 能 是 通 过 互 联 网 下 载 的 朋 友 来 拜 访 时 候, 你 想 给 她 看 这 些 照 片 和 视 频, 通 过 客 厅 的 等 离 子 电 视 的 红 外 线 (IR) 远 程 控 制 从 电 视 的 显 示 菜 单 上 选 择 其 感 兴 趣 的 图 片 ( 实 际 上 图 片 是 在 另 一 个 房 间 的 个 人 电 脑 上 ), 照 片 就 出 现 在 电 视 屏 幕 上, 你 也 可 以 通 过 家 庭 音 箱 播 放 电 脑 上 的 音 乐 你 可 能 喜 欢 用 移 动 电 话 进 行 拍 照 和 拍 摄, 回 家 后, 想 将 图 片 和 视 频 片 断 存 在 用 来 备 份 所 有 媒 体 的 媒 体 服 务 器 上, 你 可 以 无 需 配 置 通 过 无 线 局 域 网 接 口 将 电 话 连 接 到 家 庭 网 络 上 你 在 移 动 电 话 上 可 以 找 到 所 有 联 网 的 媒 体 服 务 器, 选 定 目 标 媒 体 服 务 器, 这 样 你 就 可 以 将 移 动 电 话 上 的 文 件 上 传 到 了 媒 体 服 务 器 上 合 适 的 文 件 夹 中 了 但 是, 可 能 碰 巧 你 的 媒 体 服 务 器 不 支 持 移 动 手 持 设 备 使 用 的 图 10
片 视 频 和 声 频 内 容 格 式, 不 过 不 用 担 心, 媒 体 服 务 器 可 以 直 接 进 行 媒 体 转 换 一 旦 将 媒 体 资 料 传 到 媒 体 服 务 器 上, 你 就 可 以 轻 而 易 举 地 在 客 厅 的 数 字 电 视 上 与 其 他 家 人 一 起 分 享 你 还 可 以 用 移 动 设 备 ( 例 如 手 机 ) 查 询 媒 体 服 务 器 上 的 内 容, 并 将 移 动 设 备 作 为 遥 控 器 来 选 择 输 出 设 备 和 配 置 回 放 等 其 他 功 能 参 数 当 你 拿 着 手 机 拜 访 朋 友 家 时, 你 可 能 希 望 跟 朋 友 分 享 位 于 你 家 中 电 脑 上 的 照 片, 于 是 你 可 以 通 过 无 线 网 络 远 程 接 入 到 家 中, 下 载 你 的 媒 体 资 料 并 与 朋 友 分 享 如 前 述 场 景, 家 庭 网 络 中 可 拥 有 一 个 或 多 个 智 能 平 台, 比 如 先 进 的 机 顶 盒 个 人 电 脑 甚 至 移 动 电 话 这 些 智 能 平 台 将 对 丰 富 的 数 字 内 容 进 行 管 理, 并 通 过 数 码 相 机 可 携 式 摄 像 机 和 多 媒 体 移 动 电 话 等 设 备 将 其 分 发 给 电 视 无 线 监 控 器 等 呈 现 设 备 数 字 生 活 网 络 联 盟 (DLNA) 已 公 布 了 一 套 行 业 设 计 通 用 指 南 DLNA 互 操 作 指 南 以 应 用 场 景 驱 动 明 确 了 平 台 建 设 及 软 件 基 础 设 施 建 设 中 的 互 操 作 性 组 件 指 南 还 涉 及 了 个 人 图 像 及 音 视 频 媒 体 设 备 的 互 操 作 性 DLNA 数 字 家 庭 将 向 用 户 提 供 下 列 服 务 : 在 家 里 任 何 位 置 方 便 地 获 得 存 储 使 用 数 字 音 乐 ; 轻 而 易 举 地 管 理 查 看 打 印 分 享 数 码 照 片 ; 携 带 自 己 最 喜 欢 的 媒 体 资 料 到 任 何 地 方, 在 路 上 都 可 欣 赏 ; 提 供 多 用 户 内 容 录 音 及 回 放 DLNA 设 备 互 操 作 指 南 采 用 成 熟 公 开 的 行 业 标 准 组 织 制 定 的 标 准, 如 WiFi 802.3 IP UpnP 等 等, 这 些 标 准 可 以 方 便 CE PC 和 移 动 设 备 制 造 商 提 供 建 立 互 操 作 数 字 家 庭 平 台 设 备 和 应 用 软 件 从 某 种 程 度 上 说,DLNA 实 现 了 电 信 网 互 联 网 广 播 电 视 网 的 融 合 二 通 信 协 议 DLNA 互 操 作 指 南 定 义 了 互 操 作 性 平 台 和 软 件 构 架 ( 如 图 1 所 示 ) 该 指 南 侧 重 于 网 络 娱 乐 和 个 人 媒 体 设 备 之 间 的 互 操 作 性, 个 人 媒 体 设 备 为 个 人 提 供 图 片 音 频 和 视 频 随 着 新 技 术 和 新 标 准 的 发 展, 该 指 南 可 能 会 涵 盖 更 大 的 范 围, 如 家 庭 控 制 通 信 和 先 进 的 娱 乐 方 案 11
图 1 基 于 DLNA 的 联 网 设 备 互 操 作 性 指 南 组 成 模 块 DLNA 设 备 通 过 有 线 或 无 线 方 式 接 入 家 庭 网 络, 实 现 在 家 庭 网 络 中 的 各 种 应 用 和 服 务 底 层 承 载 可 支 持 IEEE 802.11a/b/g/n IEEE 802.3 或 蓝 牙 等, 而 且 在 其 之 上 应 支 持 HTTP/TCP/UDP/IP 协 议 栈 家 庭 网 络 互 连 的 基 础 是 IP 寻 址 设 备 应 配 有 动 态 主 机 配 置 协 议 (DHCP) 客 户 端, 并 在 设 备 首 次 与 网 络 连 接 时 搜 索 DHCP 服 务 器 如 果 DHCP 服 务 器 可 以 使 用, 则 设 备 宜 采 用 分 配 给 它 的 IP 地 址 如 果 没 有 DHCP 服 务 器 可 用, 则 设 备 宜 利 用 Auto IP 来 获 取 一 个 地 址 当 一 个 新 设 备 被 添 加 到 网 络 后, 应 采 用 简 单 服 务 发 现 协 议 (SSDP), 通 过 标 准 的 本 地 多 播 地 址 和 端 口 (239.255.255.250:1900), 多 播 入 网 宣 告 消 息 (Advertisement), 宣 告 其 根 设 备 和 嵌 入 式 设 备 服 务 网 络 中 的 所 有 控 制 点 会 监 听 入 网 设 备 进 行 宣 告 的 多 播 地 址, 获 取 设 备 所 宣 布 的 新 能 力 可 用 信 息 当 一 个 新 控 制 点 被 添 加 到 网 络 后, 它 会 多 播 一 条 设 备 搜 索 请 求 消 息 来 搜 索 感 兴 趣 的 设 备 或 服 务, 或 同 时 搜 索 两 者 所 有 设 备 均 应 监 听 该 多 播 地 址 控 制 点 在 发 现 了 一 个 设 备 之 后, 为 了 更 多 地 了 解 设 备 及 其 功 能, 并 与 设 备 交 互, 应 从 发 现 消 息 中 得 到 设 备 / 服 务 描 述 的 统 一 资 源 定 位 信 息, 包 括 设 备 / 服 务 的 类 型 设 备 的 全 球 唯 一 标 识 符 和 设 备 描 述 的 URL 地 址, 并 通 过 URL 取 得 设 备 / 服 务 的 描 述 信 息 控 制 点 通 过 在 发 现 消 息 的 URL 上 发 出 HTTP GET(HTTP 定 义 的 一 种 获 取 数 据 的 方 法 ) 请 求 来 获 取 设 备 描 述 取 得 服 务 描 述 也 是 一 个 相 似 的 流 程, 需 要 使 用 设 备 描 述 中 的 URL 设 备 描 述 包 括 特 定 厂 商 制 造 商 信 息, 如 模 块 名 称 和 编 号 序 列 号 制 造 商 名 称 特 定 厂 商 网 站 URL 等, 采 用 XML 句 法 服 务 描 述 定 义 了 12
动 作 及 其 参 数 状 态 变 量 及 其 数 据 类 型 范 围 和 事 件 特 征 在 接 收 设 备 描 述 和 服 务 描 述 之 后, 控 制 点 就 可 以 根 据 描 述, 向 这 些 对 应 的 URL 发 出 操 作 指 令, 同 时 控 制 点 也 可 以 接 收 关 于 操 作 执 行 结 果 的 响 应 发 出 操 作 指 令 实 质 上 就 是 一 种 远 程 过 程 调 用, 控 制 点 将 操 作 对 象 调 用 发 送 到 设 备 服 务, 当 操 作 完 成 ( 或 执 行 失 败 ) 后, 服 务 返 回 相 应 的 结 果 或 出 错 信 息 控 制 过 程 是 由 控 制 点 向 服 务 的 控 制 统 一 资 源 定 位 地 址 ( 在 设 备 描 述 的 服 务 元 素 controlurl 子 元 素 部 分 提 供 ) 发 送 一 个 简 单 对 象 访 问 协 议 (SOAP) 消 息 实 现 的 如 果 设 备 的 状 态 变 量 发 生 变 化, 服 务 将 会 在 这 些 变 量 发 生 变 化 时, 通 过 通 用 事 件 通 知 架 构 (GENA) 协 议 发 布 更 新, 媒 体 控 制 点 可 以 订 阅 以 获 得 此 信 息 要 订 阅 事 件, 订 阅 者 可 发 送 一 条 订 阅 消 息, 发 布 者 将 回 复 此 订 阅 的 持 续 时 间 要 保 持 订 阅, 订 阅 者 应 在 订 阅 过 期 之 前 进 行 续 订 当 订 阅 者 不 再 需 要 发 布 者 发 送 的 事 件 时, 订 阅 者 应 当 取 消 其 订 阅 发 布 者 通 过 发 送 事 件 消 息 提 醒 订 阅 者 状 态 变 量 改 变 事 件 消 息 包 含 多 个 状 态 变 量 名 称 和 这 些 变 量 的 当 前 值, 以 XML 表 示 不 管 状 态 变 量 因 何 种 原 因 发 生 改 变 均 会 发 送 事 件 消 息 在 控 制 点 发 现 设 备 和 取 得 设 备 描 述 之 后, 控 制 点 可 提 供 展 示 如 果 设 备 拥 有 进 行 展 示 的 URL, 那 么 控 制 点 就 可 以 通 过 此 URL 取 得 一 个 页 面, 在 浏 览 器 中 加 载 该 页 面, 并 根 据 页 面 功 能, 支 持 用 户 控 制 设 备 和 / 或 浏 览 设 备 状 态 每 一 项 完 成 的 程 度 取 决 于 展 示 页 面 和 设 备 的 具 体 功 能 取 得 展 示 页 面 是 一 个 基 于 HTTP 的 简 单 过 程, 为 获 得 展 示 页 面, 控 制 点 发 出 一 个 HTTP GET 请 求 到 展 示 URL, 设 备 返 回 一 个 展 示 页 面 三 媒 体 格 式 表 1 和 表 2 列 举 了 DLNA 指 南 规 定 的 必 选 格 式 和 可 选 格 式 该 媒 体 格 式 的 网 络 互 操 作 性 模 式 如 下 : 表 1 家 庭 设 备 的 DLNA 媒 体 格 式 媒 体 格 式 规 定 格 式 设 置 可 选 格 式 设 置 图 像 JPEG GIF, TIFF, PNG 音 频 LPCM( 双 声 道 ) MP3, WMA9, AC-3, AAC, ATRAC3plus,ATRAC 3+ 视 频 MPEG2 MPEG1, MPEG4, WMV9 13
表 2 移 动 手 持 设 备 的 DLNA 媒 体 格 式 媒 体 格 式 规 定 格 式 设 置 可 选 格 式 设 置 图 像 JPEG GIF, TIFF, PNG MPEG4 (HE AAC, AAC LTP, BSAC), 音 频 MP3 和 MPEG4 AAC LC AMR, ATRAC3+, G.726, WMA, LPCM AC1, H.263, MPEG4 第 二 部 分, MPEG4 AVC(AAC LC 视 频 MPEG2, MPEG4 AVC (BSAC 或 其 他 Assoc 音 频 ) 关 于 Assoc 音 频 的 ) DLNA 媒 体 格 式 是 为 了 实 现 网 络 互 操 作 而 规 定 的 基 本 媒 体 格 式, 作 为 实 现 网 络 互 操 作 性 的 基 础, 同 时 鼓 励 采 用 其 它 先 进 的 媒 体 编 解 码 技 术, 改 进 媒 体 编 解 码 技 术 实 现 更 好 的 网 络 带 宽 利 用 率 和 媒 体 质 量 DLNA 媒 体 格 式 为 图 像 音 频 和 带 音 频 的 视 频 (AV) 等 三 类 媒 体 类 型 定 义 了 一 整 套 必 选 媒 体 格 式 和 可 选 媒 体 格 式 四 DLNA/UPnP 在 HGI 中 的 应 用 DLNA/UPnP 为 用 户 在 家 庭 内 部 享 用 多 媒 体 资 源 提 供 便 利, 用 户 可 以 利 用 DLNA/UPnP 在 不 同 多 媒 体 设 备 间 实 现 多 媒 体 资 源 的 共 享, 提 高 用 户 消 费 多 媒 体 内 容 的 体 验, 进 而 增 加 了 用 户 对 多 媒 体 消 费 的 需 求 除 此 之 外,HGI 还 采 用 DLNA/UPnP 进 行 家 庭 设 备 管 理, 与 TR-069 协 议 相 结 合 实 现 家 庭 网 络 设 备 的 远 程 管 理 HGI 中 的 家 庭 网 关 的 主 要 角 色 是 支 持 电 信 运 营 商 的 业 务, 它 也 允 许 用 户 用 其 实 现 消 费 类 电 子 的 互 联 与 操 作 内 部 网 络 可 以 通 过 多 种 方 式 互 联, 其 中 DLNA/UPnP 是 其 中 一 种 远 程 管 理 服 务 器 ( RMS) TR-098 + TR-069 接 入 网 络 接 口 HGI 网 关 远 程 管 理 客 户 端 UPnP 远 程 管 理 代 理 DHCP 服 务 器 + 远 程 管 理 代 理 家 庭 网 络 接 口 SSDP+UPnP 控 制 / 事 件 未 管 理 终 端 设 备 DHCP 客 户 端 远 程 管 理 UPnP 客 户 端 DHCP 发 现 DHCP 客 户 端 图 2 通 过 DLNA /UPnP 管 理 家 庭 网 络 终 端 14
HGI 同 时 对 设 备 管 理 提 出 了 要 求, 在 其 家 庭 网 关 技 术 要 求 : 第 一 版 本 (Home Gateway Technical Requirements: Release 1) 中 规 定 可 用 DHCP 和 UPnP 作 为 终 端 管 理 的 技 术 五 总 结 数 字 生 活 网 络 联 盟 (DLNA) 是 一 个 跨 行 业 组 织, 主 要 涉 及 消 费 电 子 行 业 计 算 行 业 移 动 设 备 行 业 三 大 领 域 为 用 户 提 供 在 家 在 外 都 可 以 使 用 的 无 缝 体 验, 为 新 型 数 字 媒 体 及 内 容 服 务 的 共 享 与 开 发 打 造 一 个 无 缝 结 合 的 环 境 2006 年 3 月 发 布 了 扩 展 版 DLNA 互 操 作 指 南, 为 DLNA 网 络 增 加 重 要 功 能 引 进 移 动 设 备 和 打 印 机 后, 可 以 共 享 现 有 DLNA 产 品 和 这 些 设 备 间 的 信 息, 同 时, 媒 体 服 务 器 和 播 放 器 的 功 能 有 所 扩 展 2006 年 10 月 发 布 了 扩 展 版 DLNA 互 操 作 指 南, 解 决 了 重 要 的 连 接 保 护 问 题, 以 提 供 必 要 的 安 全 环 境, 为 受 版 权 保 护 的 商 业 内 容 建 立 安 全 的 传 输 流 2007 年 8 月,IEC 发 布 DLNA 标 准, 对 应 标 准 号 为 IEC 62481-1 和 IEC 62481-2 截 至 目 前,DLNA 已 有 8000 多 个 被 认 证 产 品 DLNA 与 其 它 行 业 社 团 和 组 织 保 持 广 泛 的 联 系, 以 协 调 相 关 产 业 互 操 作 性 标 准 的 引 用 和 DLNA 互 操 作 指 南 的 发 展 建 立 了 联 络 关 系 的 社 团 和 组 织 包 括 UPnP 论 坛 Wi-Fi 联 盟 消 费 电 子 协 会 (CEA) 数 字 视 频 广 播 项 目 (DVB) 家 庭 网 关 组 织 (HGI) 通 讯 产 业 解 决 方 案 联 盟 (ATIS) 等 在 国 内, 工 业 和 信 息 化 部 家 庭 网 络 标 准 工 作 组 也 于 2009 年 与 DLNA 建 立 了 联 络 关 系 DLNA 采 用 公 开 有 效 的 标 准, 利 用 广 泛 的 联 络 关 系, 提 供 互 操 作 性 指 南 以 实 现 跨 行 业 数 字 融 合, 并 得 到 了 跨 行 业 支 持 开 放 有 效 的 标 准 能 方 便 不 同 行 业 的 部 署, 促 进 数 字 家 庭 的 发 展, 向 用 户 提 供 融 合 通 信 计 算 机 广 播 电 视 行 业 的 家 庭 网 络 服 务 作 者 简 介 王 劲 松, 博 士, 诺 基 亚 通 信 有 限 公 司 高 级 标 准 化 专 员, 中 国 通 信 标 准 化 协 会 移 动 互 联 网 应 用 协 议 特 别 组 终 端 与 应 用 工 作 组 (CCSA/TC2/WG2) 副 组 长, 数 字 生 活 网 络 联 盟 (DLNA) 中 国 任 务 组 联 合 主 席, 主 要 从 事 移 动 通 信 业 务 和 数 字 家 庭 相 关 标 准 的 研 究 和 制 定 15