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基于UPnP的家庭网络QoS研究与实现
摘要：
随着家庭网络设备数量的增加和服务质量的需求，家庭网络的QoS（QualityofService）问题变得越来越重要。为了更好地实现家庭网络的QoS，本文采用UPnP（UniversalPlugandPlay）技术，并探讨了采用UPnP技术进行家庭网络QoS的实现方法和原理，并在实验中进行了验证，结果表明UPnP技术能够帮助实现家庭网络的QoS。
关键词：UPnP技术，家庭网络，QoS
一、介绍
随着数字化时代的到来，人们对于网络的需求变得越来越高，尤其是家庭网络，不仅仅需要稳定和高速的网络连接，还需要切实保证各种服务的质量。例如，当多个设备同时连接家庭网络时，其中一个设备会占用较多的带宽，而其他设备的网络速度受到影响。在此情况下，实现家庭网络QoS就变得尤为关键。
UPnP技术是一种广泛应用于网络连接设备的协议。它通过自动发现、描述和控制设备之间的连接，直接在局域网内进行通信和控制。通过UPnP技术实现家庭网络的QoS，可以更好地负载均衡和保证各种服务的服务质量。
二、相关技术
2.1UPnP技术
UPnP标准由多家厂商及组织共同推出，主要实现以下四个方面的功能：
1.设备发现：通过UPnP技术，设备可以自动发现局域网内的其他设备，以及它们提供的服务。
2.设备描述：UPnP技术不仅仅发现设备和服务，还提供了一种描述它们的方式。设备和服务都可以提供自我描述文件，包含各种元数据（metadata），如品牌、型号、版本、功能、IP地址等。
3.设备控制：UPnP技术也提供了控制设备和服务的方法。通过注入控制命令，可以让设备进行各种操作，如开关、调节音量、播放媒体等。
4.事件通知：UPnP技术支持设备之间通信，提供了事件通知机制。当设备状态发生改变时，其它设备可以通过事件通知机制获取状态变化。
UPnP作为一种通用的协议，可以应用于各种设备，如电视、手机、家庭助理等。
2.2QoS技术
QoS即服务质量（QualityofService），是指对网络性能上实现不同等级的差异化对待，以满足不同服务的需求。通过对带宽、延迟、抖动和丢包等网络参数进行管理，可以达到对网络应用进行优化的目的。为实现QoS功能，需要实现以下四个方面：
1.流量控制：通过对数据传输速率的控制，来保证不同应用间的带宽需求。
2.延迟控制：通过设定传输数据的最长等待时间来保证实时性或者延迟特定的应用或服务。
3.服务质量分类：将不同的数据流分类，并提供适当的服务质量。
4.拥塞控制：在网络拥塞时，采取一些控制手段，降低网络拥塞的程度，保证网络的稳定性和可靠性。
三、基于UPnP的家庭网络QoS的实现方法与原理
UPnP技术有多种实现方法，但是大部分都采用SOAP协议，它的对象是一种XML文件。下面我们将探讨一下如何通过UPnP技术来实现家庭网络的QoS。
3.1UPnPQoS描述文件
UPnPQoS描述文件是用于描述实现QoS功能的设备和服务的一种XML文件，通常以通用的UCD文件格式存储。UPnP定义了两个重要的QoS描述文件：QoSClassManager服务和QoSEventing服务。
QoSClassManager服务：
QoSClassManager服务提供QoS管理功能。它定义了QoS类的创建、修改和删除。每个QoS类描述了一种分组方式，这种方式可以是不同的网络应用（如视频、音频、游戏等）。
QoSEventing服务：
QoSEventing服务提供了QoS事件通知机制，主要包括QoS条件满足和QoS条件不满足两类事件。当QoS条件满足时，会产生QoS成功事件，反之则产生QoS失败事件。通过事件通知，可以让调用者及时得知当前的QoS状态。
3.2UPnPQoS机制
UPnPQoS机制一般包括以下几个过程：
1.发现：在家庭网络中，该机制会使用UPnP的发现功能找到所有连接的设备和服务。并通过获取每个设备的描述文件，确认有多少设备提供了QoS服务。
2.配置：为了配置网络的QoS，该机制会为网络中所有设备分配一个唯一的QoS标识符（QoSID）。在UPnPQoS机制中，QoSID是一个字符串，可以用于标识流或会话（session）。
3.分配：当需要对一组数据配置QoS时，该机制将该组数据标识为一个流，并为该流分配一个QoSID。
4.控制：UPnPQoS机制会根据QoSID，对数据流进行管理，包括增加、修改和删除流的相关配置信息，如带宽限制、延迟、拥塞控制等。
5.监测：UPnPQoS机制通过事件通知机制进行监测。当QoS状态发生变化时，将产生事件通知，以便及时获取QoS状态变化情况。
3.3UPnPQoS实现
UPnP技术实现家庭网络QoS的具体方法如下：
1.设备发现：在家庭网络中，UPnP技术提