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基于IMS的智能家居远程控制系统

李菲,刘阳，刘晨曦
（北京邮电大学电信工程学院北京100876）
E-mail：[e-mail]
摘要：结合IMS技术和上下文感知技术设计并开发了智能家居远程控制系统,对系统的结
构框架、具体功能以及实现都做了详细介绍。用户的家庭智能网关可以通过传感器网络随时
获知各家电的当前状态，并根据时间，光照，温度等上下文信息，推理得出对用户家电设备
的控制指令，并把此指令推送给用户手持IMS终端询问是否执行，用户通过IMS终端对指
令进行确认或否决。家庭网关能接收并解析用户的命令，并按照用户要求执行具体操作。
关键词：IMS；传感器网络；上下文感知；智能家居；家庭网关
1．引言
IMS[1]（IP多媒体子系统）最初是3GPP组织制定的3G网络核心技术标准，目前已被ITU－T
和ETSI（欧洲电信标准化委员会）认可，纳入NGN（下一代网络）的核心标准框架，并被
认为是实现未来FMC（固定/移动网络融合）的重要技术基础。IMS的提出为下一代基于IP
的移动网络提供了面向分组数据包交换的多媒体服务及平台，由于采用SIP作为核心控制协
议，并通过SIP进行业务管理，IMS可以使运营商充分利用SIP的优势，更快速更灵活地开发
管理移动多媒体业务。
随着传感器网络和自动控制技术的发展，家庭智能化成为一种必然的趋势而深入千家万户。
理想的智能家居包括自动化控制、安防、娱乐、远程医疗、远程教育、家庭办公等多种功能。
考虑到中国实际国情和用户许可的成本上限，开发一套以家庭设备自动化控制为目的、成本
低廉、使用方便、易于功能升级的智能家居系统不失为一条普及智能家居发展的现实之路。
结合用户要求和未来发展趋势，本文决定采用PDA为用户控制终端，通过IMS传输控制的
方式来构造智能家居系统。本文通过传感器网络平台，语义推理和服务代理思想搭建的基于
IMS的智能家居系统将对状态信息的采集、控制指令的推理、通过IMS网络的传输、控制命
令的具体执行等相关问题进行逐一解释
2．系统结构模型
系统包括家庭设备子网、推理模块、web服务模块、家庭网关代理和用户远程终端五个
部分。家庭设备子网由家电，传感器和设备管理平台组成，设备管理平台应用OSGi[2]技术，
通过OSGi模块管理和控制各家电以及传感器设备，采用CC/PP格式进行数据通信。推理模块
采用语义推理技术，运行在Jena2[3]平台上，建立上下文感知对象及规则，对于家电状态信
息及光线，温度等传感器信息进行收集和推理，并推出设备控制信息。家庭网关代理作为IMS
应用终端，通过web服务模块定时调用推理模块推理出的设备控制信息，并将此信息通过IMS
系统发送给用户远程终端，接受用户的指令，再将此指令回送给设备管理平台执行。IMS系
统采用西门子的IMS网络模拟器。结构模型如图1所示。

图1系统结构模型框图

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3．组成单元功能
系统组成单元各司其责，分工协作，共同完成智能家居监控功能。

3.1设备子网
一个完整的智能家庭局域网应当包括计算机网络、信息家电网络、智能仪表网络、安防网络、
家庭娱乐多媒体网络等各种不同类型的子网。对于智能家居系统的监控领域，也仅限于对家
庭控制子网的研究和分析，控制网主要实现对设备的自动监测、控制。设备子网包括设备管
理平台和家电、传感器等设备。
3.1.1设备管理平台
设备管理平台主要分为两个模块，OSGi模块和远程通信模块。
OSGi模块负责对各种设备进行管理，对环境上下文信息进行收集、汇总与融合，以及对
设备状态的控制。设备按照控制能力被分为两大类：信息收集设备和可控设备。前者是指传
感器等可收集上下文信息的设备，后者则是指可被远程控制的智能家电设备。信息收集设备
主要用来收集原始上下文信息并通过OSGi模块进行收集汇总融合处理后上传给上层推理模
块，可控设备接收上层传回的设备控制指令并据其调整自身状态完成远程控制功能。
远程通信模块负责提供远程通信接口，实现OSGi模块与上层模块的信息交互，将上下文
信息上传给推理模块并将上层模块传回的控制指令发送给OSGi模块，从而实现利用上下文信
息对设备进行远程控制的功能。使用的解决方案是Servlet方式，依靠HTTP协议进行网络信
息传输，这样用户使用Web浏览器即可访问模块资源。
3.2推理模块
推理模块的功能是接收从设备管理平台获得的原始上下文信息，并据此推理出设备控制
询问信息。
比如，当时间离用户正常回家时间还有一个小时，温度又低于15摄氏度，推理模块就根
据此信息和预先设定的规则推理出“温度低于15摄氏度，是否需要开空调？”的设备控制询
问信息，并