３ 互操性及其相關(guān)概念
互操性是指子系統(tǒng)可以和其系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備或者和其它的子系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同工作,也就是說(shuō)ＣＡＬ的上下文模型支持子系統(tǒng)內(nèi)或者子系統(tǒng)間的上下文協(xié)同工作。圖２是互操性的模型示意。
３．１ 綁定（ｂｉｎｄ）
對(duì)象之間的連接稱為“綁定”(ｂｉｎｄ)。圖３是一個(gè)帶狀態(tài)反饋的控制面板、指示面板與電風(fēng)扇綁定,用戶操作控制面板發(fā)出控制信號(hào)到電風(fēng)扇的偵聽(tīng)對(duì)象,電風(fēng)扇的工作狀態(tài)改變之后,又發(fā)出一個(gè)報(bào)告,這個(gè)報(bào)告反饋到控制面板,指示用戶命令執(zhí)行狀態(tài),同時(shí)另一個(gè)指示面板也收到電扇的狀態(tài)報(bào)告,從而可以在遠(yuǎn)端更新指示。每個(gè)符號(hào)的箭頭表示信息的流向。
在ＨｏｍｅＰｎＰ中定義了缺省報(bào)告地址、目的對(duì)象以及用ＣＡＬ描述的報(bào)告內(nèi)容的數(shù)據(jù)格式。當(dāng)報(bào)告地址采用廣播地址的時(shí)候,所有的設(shè)備都可以聽(tīng)到這個(gè)消息,但是不是所有的設(shè)備都會(huì)處理這個(gè)消息,因?yàn)橛行┰O(shè)備沒(méi)有報(bào)告中指定的目的對(duì)象。因此,一個(gè)傳感器設(shè)備可以按照規(guī)定將測(cè)量得到的信號(hào)根據(jù)ＨｏｍｅＰｎＰ的要求以ＣＡＬ報(bào)告的形式發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上;在其它設(shè)備中構(gòu)造一個(gè)目的對(duì)象,也就是偵聽(tīng)對(duì)象,就可以獲取這個(gè)信息。
３．２ 子系統(tǒng)間的互操性
子系統(tǒng)間的互操性主要表現(xiàn)為松耦合(ｌｏｏｓｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ)和缺省綁定（ｄｅｆａｕｌｔ ｂｉｎｄｉｎｇ）。
在ＨｏｍｅＰｎＰ的規(guī)格說(shuō)明書(shū)中,對(duì)每一種狀態(tài)對(duì)象都規(guī)定了相應(yīng)的偵聽(tīng)對(duì)象,它們有特定的對(duì)象序號(hào),存在于特定的上下文中。狀態(tài)對(duì)象在缺省情況下向一個(gè)正確的偵聽(tīng)對(duì)象發(fā)送消息。當(dāng)然,偵聽(tīng)對(duì)象可以選擇接收哪一個(gè)設(shè)備發(fā)出的狀態(tài)消息,這就是“缺省綁定”。
某個(gè)狀態(tài)設(shè)備正常工作時(shí),用缺省綁定的方法把信息廣播到網(wǎng)絡(luò)上,它并不關(guān)心那些設(shè)備收到了消息。其它設(shè)備中只要有一個(gè)對(duì)應(yīng)的偵聽(tīng)對(duì)象就可以獲得這個(gè)信息,這樣就可以省略數(shù)據(jù)鏈路層的綁定過(guò)程。由于收發(fā)設(shè)備之間沒(méi)有明確的地址聯(lián)系,因而稱為“松耦合”（ｌｏｏｓｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）。松耦合采用ＨｏｍｅＰｎＰ廣播地址作為其報(bào)告地址。
松耦合是ＨｏｍｅＰｎＰ的一個(gè)特點(diǎn)。ＨｏｍｅＰｎＰ結(jié)構(gòu)采用子系統(tǒng)松耦合等新思想,使設(shè)備的復(fù)雜性可按自然形態(tài)分層。在松耦合方式中,子系統(tǒng)可以向所有其它的ＨｏｍｅＰｎＰ子系統(tǒng)報(bào)告狀態(tài)信息,使得廠家在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)不必詳細(xì)了解其它廠家的產(chǎn)品。例如,我們可以設(shè)計(jì)一安全系統(tǒng)：如果窗戶打開(kāi)時(shí)空調(diào)器被啟動(dòng),安全系統(tǒng)便發(fā)出告警。采用松耦合方式,安全系統(tǒng)只需配備一個(gè)合適的收聽(tīng)對(duì)象,用于收聽(tīng)來(lái)自環(huán)境監(jiān)視的信息,按照約定接收來(lái)自空調(diào)器的報(bào)告。安全系統(tǒng)可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)決定使用或者不使用這個(gè)信息。請(qǐng)求對(duì)象也可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)引起狀態(tài)變化。
３．３ 系統(tǒng)內(nèi)的互操性
ＨｏｍｅＰｎＰ中也支持以確定的目的地址作為狀態(tài)對(duì)象的報(bào)告地址的報(bào)告機(jī)制,這種報(bào)告叫做“緊耦合”（ｔｉｇｈｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）。由于緊耦合有明確的目標(biāo)地址,因此可以減少網(wǎng)絡(luò)沖突,并可以采用立即響應(yīng)的方式。
子系統(tǒng)內(nèi)的互操一般采用緊耦合的方式,如溫控器和空調(diào)的關(guān)系,開(kāi)關(guān)和燈的關(guān)系等等。緊耦合和松耦合的方法不同,松耦合的對(duì)象之間用虛線相連,表示為ＨｏｍｅＰｎＰ廣播消息,而緊耦合的對(duì)象之間用實(shí)線相連。
４ 具有互操作性的即插即用家電系統(tǒng)
通過(guò)家庭即插即用,我們可以建立一個(gè)完整的具有互操作性的家電系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)如圖４所示。狀態(tài)對(duì)象和偵聽(tīng)對(duì)象主要用于子系統(tǒng)內(nèi)互操,而請(qǐng)求對(duì)象一般用于系統(tǒng)間互操作。在子系統(tǒng)Ａ的控制器中實(shí)現(xiàn)一個(gè)狀態(tài)對(duì)象,執(zhí)行機(jī)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的偵聽(tīng)對(duì)象。當(dāng)用戶操作控制器、或者控制器得到的傳感器值變化時(shí),就改變當(dāng)前的狀態(tài)并將更新的狀態(tài)發(fā)送出去,然后執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)這個(gè)狀態(tài)調(diào)整自己的工作。請(qǐng)求對(duì)象存在于另外一個(gè)子系統(tǒng)Ｂ中,當(dāng)它要改變Ａ中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行時(shí),就向這個(gè)子系統(tǒng)的狀態(tài)對(duì)象發(fā)送命令,從而實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)間互操。
典型的應(yīng)用是這樣的：家庭的每一個(gè)子系統(tǒng)都有一個(gè)控制器,這個(gè)控制器通過(guò)綁定關(guān)系與一些的傳感器關(guān)聯(lián),可自動(dòng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。各種傳感器、控制器、以及用戶輸入按鈕顯示器等分散在家庭的多個(gè)設(shè)備中,通過(guò)綁定關(guān)系建立關(guān)聯(lián),它們之間的信息交換屬于子系統(tǒng)內(nèi)互操;在電視機(jī)中有各系統(tǒng)的請(qǐng)求對(duì)象,用戶通過(guò)遙控器與電視機(jī)“對(duì)話”,從而控制其它任意一個(gè)子系統(tǒng)。電視機(jī)（或者是計(jì)算機(jī)）起到了集中監(jiān)視和控制的作用,可以讓用戶瀏覽并控制所有設(shè)備,屬于系統(tǒng)間互操。如圖４所示。
圖４是一個(gè)粗略的示意圖,實(shí)際上圖中的每一個(gè)子系統(tǒng)都有復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)。圖５為基于ＣＥＢｕｓ的家庭智能住宅結(jié)構(gòu)圖。
說(shuō)明：圖５中,每個(gè)白框代表一個(gè)設(shè)備,它們的連接是對(duì)等的,因此,每個(gè)設(shè)備都具有嵌入式的網(wǎng)絡(luò)接口,都連接在電力線或雙絞線上。用戶對(duì)設(shè)備的控制方式有：用設(shè)備自身的按鈕控制;自定義控制面板上按鈕的功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制;用語(yǔ)音控制模塊實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制;在電視機(jī)上可以查找到所有的設(shè)備并進(jìn)行控制;用ＰＤＡ等手持設(shè)備控制設(shè)備;設(shè)備之間可以互相操作,簡(jiǎn)稱互操;利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)所有設(shè)備的操作和設(shè)定;可以在遠(yuǎn)程與嵌入式的家庭網(wǎng)關(guān)連接,從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。
遵循美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（ＥＩＡ６００,ＥＩＡ７２１）,參照微軟和ＣＩＣ共同提出的簡(jiǎn)單控制協(xié)議ＳＣＰ以及家電即插即用技術(shù)規(guī)范模型,開(kāi)發(fā)了基于該技術(shù)規(guī)范的構(gòu)建技術(shù)。應(yīng)用研究成果所開(kāi)發(fā)的原型系統(tǒng)２０００年６月在美國(guó)大西洋城、２０００年１１月在杭州西博會(huì)上展示,演示系統(tǒng)２００１年１１月在杭州西博會(huì)人居展演示,樣機(jī)２００２年深圳高教會(huì)展示。獲行內(nèi)專家和有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的肯定。借鑒國(guó)外相對(duì)比較成熟和可靠的技術(shù)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)兼容,是開(kāi)發(fā)智能家居及其相關(guān)產(chǎn)品的一條比較穩(wěn)妥的技術(shù)路線。
