1.引言

隨著計算機技術與通信技術的不斷發展，網絡應用正滲透到人們社會生活的各個領域。

信息家電作為家庭信息化的重要組成部分，也正步入人們的家庭。但信息家電要想規模化發展，還有許多亟待解決的問題，如信息家電相關的基礎設施的制造水平、互聯網基礎設施的普及和技術的成熟程度以及整個社會信息化水平的發展等，都成為制約信息家電行業發展的因素，其中缺乏信息家電行業標準也成了束縛信息家電規模化的瓶頸。各個家電廠家設備不兼容，這樣勢必造成整個行業的重復建設，社會資源的浪費。

IMS作為NGN（下一代網絡）的核心標準框架，開創了全新的電信商業模式，拓展了整個信息產業的市場空間，目前正受到全球各類電信運營商的推崇。IMS在設計上支持移動和固定的介入，將移動通信技術與互聯網技術有機結合起來，為建設未來信息通信網絡提供了標準框架。

因此，建設基于IMS的信息家電系統勢必成為未來信息家電發展的趨勢。本文將基于IMS的Presence業務應用到信息家電系統，基于現有的日趨完善的IMS網絡來建立家庭信息家電系統，使用SIPPresence相關標準協議作為信息家電的上層通信控制協議，便于各個信息化家電接入IMS網絡，使信息家電能夠直接適應未來３Ｇ信息網絡的發展。同時，直接使用Presence標準部署信息家電系統，有利于信息家電行業的標準化以及其與電信系統的融合。

2.IMSPresence業務介紹

Presence是由IETF提出的一種基于ＩＭＳ的典型應用。Presence信息是由PresenTIties（用戶）向（Watcher）發布的消息，目的是表明他們是否愿意以及是否可能進行通信。通過這種方式，用戶可以向他們的好友告知自己的Presence狀態。基本的Presence狀態的例子有：“在線”、“忙”、以及“離開”。現在，由于很多用戶一直處于在線狀態，基本的Presence信息已經無法滿足需求，擴展的RichPresence（RPID）包含了更多的用戶及其設備和服務等狀態的信息，例如當前時刻用戶最適合的通信方式，音頻、視頻，還是消息等；用戶的當前位置；聯系信息等。

Presence是由PS（PresenceServer）實現的。PS提供用戶在線信息的事件管理功能。PS從網絡層收集用戶在線信息。

Presence協議是用來交換Presence信息的。IETF定義了SIP的一個擴展（SIP/SIMPLE）用以通過事件包的定義來發布和訂購任意類型的信息。根據Presence實踐包，Presentity使用PUBLISH方法來發送更新的Presence信息給PS，Watcher實用SUBSCRIBE和NOTIFY方法接收Presence信息的更新。Presence模型如圖1。

圖1 IMSPresence基本模型

3.基于Presence業務的信息家電系統設計與實現

從上面對基于IMS的Presence業務的介紹，可以了解到當前關于Presence的標準制訂及應用模型的實現已成熟化，因此，把Presence業務應用到信息家電系統中，不僅可以使信息家電系統適應未來IMS網絡的發展，而且基于Presence的信息家電系統將更易于信息家電的標準化及各個廠家信息家電結合的兼容性。

基于Presence的信息家電系統模型如圖2。

在基于Presence的信息家電系統中，用戶可以通過手持終端，經過IMS網絡，通過HS（HomeServer）來控制家庭網絡中的HA（家電HouseholdAppliance）。HS集成在家庭網絡接入到IMS網絡的接入點上，其與各個HA之間可以使用有線連接，也可以使用WLAN。

HS搜集家庭網絡中各個HA的狀態信息，并將這些信息轉化為Presence格式的信息，以SIP消息發送至PS。PS則將HA的狀態信息作為一般Presence信息看待，并及時將信息更新發送至用戶終端。為便于說明，將系統簡化為如圖3。整個系統使用SIP協議作為上層控制協議，直接使用SIP消息來實現對信息化家電的遠程控制與操作。

3.1 各功能實體介紹

3.1.1 控制終端（UEs）

UEs是用戶用來進行遠端控制的通信設備，如手機、計算機等。一般的嵌入式SIP終端即可完成UE功能。IMS網絡與接入方式無關的特性為UE提供了更靈活的選擇。用戶既可以通過手持設備直接查看家庭各個家電的狀態并在需要時通過手持設備進行控制操作，又可以通過Internet網絡來管理控制各個家電的行為。

3.1.2 服務器（Servers）

服務器部分包括PS和HS兩部分。

PS，即Presence業務中的PresenceServer，IMS結構框架中部署的應用服務器（AS），是完成Presence業務的核心。在功能上，除了完成原有Presence應用外，還擔負著與HS交互的功能。一方面將用戶控制端發送來的控制命令轉發至HS，扮演RedirectServer的功能；另一方面接收來自HS的各個家電的狀態信息，并及時把狀態更新通知用戶。

HS，家庭服務器，位于用戶家庭網絡中，負責對家庭網絡中各個信息家電進行控制，同時扮演家庭網關的角色，它是信息家電實施遠程控制的核心。一方面，HS接收并保存來自各個HA的狀態信息，將其映射為Presence狀態信息，使用SIPPUBLISH消息發送至PS，完成Presence信息收集的功能；另一方面，通過PS接收來自用戶控制端的控制命令，控制各個HA的狀態變化。相對于PS來說，HS在系統中的作用為Presence信息的（Presentities）；相對于HA來說，則作為PS扮演者收集、保存Presence信息的角色。在這里，PS與HS都會保存HA的Presence信息。而PS上的信息將會隨著HS而更新。

3.1.3 信息家電（HA）

HA，信息家電系統的主體。HA在系統中作為Presentity根據自身狀態向HS發布Presence信息。HA的狀態的獲取可以通過底層傳感器來獲取，根據傳感器獲取的不同參數對應不同的狀態信息。由于HA既要在上層與HS通信，又要控制家電的各個不同狀態，因此，它可以由嵌入到家電設備中的SIP終端來實現。根據其功能，可將嵌入式SIP終端分為三層來實現，如圖4。

其中應用層（ApplicationLayer）完成Presence信息的解析。SIP協議棧層（SIPStack）負責接收與發送SIP消息，SIP消息的解析。控制層一方面負責HA狀態的獲取，令一方面則根據上層解析出的控制命令對HA操作。

3.2 使用SIP控制HA流程

控制終端通過IMS網絡查閱HA狀態、控制HA的基本流程如圖5、圖6。在Presence應用中，PS將Presence信息存儲到資源列表服務器RLS（ResourceListServer），通過XCAP協議訪問修改RLS。為便于說明，這里不討論以及PS對RLS的訪問過程以及UE、HA的注冊過程。

圖5為HA發布自身狀態，UE查詢（訂閱）HA狀態的過程。具體過程為：

1.Subscribe

UE訂閱HA的當前狀態。

2.Publish

HA及時將自身狀態發布到HS，HS負責向PS提交HA的當前狀態。PS接收到HS發送的HA的狀態信息并保存，同時恢復200消息確認消息成功接收。

3.Notify

PS上保存的HA的狀態有變化，通知UE，UE成功接收后恢復200。

4.HA狀態變更，PS即使將變更通知UE

圖6為UE遠程控制HA的過程。這里可以通過對PUBLISH消息做一定改進，來實現對HA控制的功能。

SIP中一般的PUBLISH消息頭結構為：

RFC3265定義了Event頭域來標明消息體的格式及應用。例如Presence業務中PUBLISH和NOTIFY都使用Event：Presence來標識Presence應用。這里仍然可以使用PIDF及RPID的格式來表示UE對HA的控制，但為了與IMS中Presence業務區別，使用的Event類型可以使用額外參數來加以標示，可以使用不同的id來表示不同的命令，如這里的PUBLISH消息可以使用“Event：Presence；id=1234”表示打開HA命令，“Event：Presence；id=5678”

表示關閉命令等等，同時，在PUBLISH消息體中可以傳遞命令的相關參數。這樣，Event類型與PUBLISH消息體的內容結合，就可以實現對信息家電的多種控制與操作。為了完成對HA的遠程控制與操作，PS及HS也要根據SIP消息頭中的Event內容來決定對SIP消息的處理。在HA的SIP終端，則要負責對SIP消息的解析，一方面對SIP消息體解析，得到各個控制命令的參數，令一方面將不同的命令及參數映射為成對HA的控制與操作。

4.總結

從上述基于Presence的信息家電系統的設計可以看出，在Presence框架之上構建的信息家電網絡系統直接使用SIP協議以及IMS標準，可以提高各個廠家信息家電設備的通信兼容性，大大簡化了信息家電系統的標準化設計。同時，通過對IMS現有基本業務應用領域的擴展，可以實現各種豐富多彩的應用。隨著IMS技術的不斷成熟及未來信息網絡的發展，其應用也將日益豐富、完善。