引言
隨著智能設(shè)備的發(fā)展與移動終端的普及，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸在生活生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，近距離無線組網(wǎng)技術(shù)備受關(guān)注。但現(xiàn)有的解決方案缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)者需要實(shí)現(xiàn)通信的框架、協(xié)議與承載的平臺，存在著獨(dú)立開發(fā)的技術(shù)不能相互適配和連通、開發(fā)成本高昂等缺點(diǎn)。高通的AllJoyn開源框架針對現(xiàn)有的問題提出了一套完整的解決方案,在操作系統(tǒng)、開發(fā)語言、物理網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議上具有獨(dú)立性叫本文以開發(fā)者的角度從整體的高度分析了AllJoyn的軟件框架與在C++語言下的應(yīng)用，并利用AllJoyn框架，通過WiFi-Direct的連接方式實(shí)現(xiàn)了搭載Windows系統(tǒng)的終端間的組網(wǎng)通信實(shí)驗(yàn)，與VMware虛擬機(jī)下Windows與Linux間的跨平臺通信實(shí)驗(yàn)。
AllJoyn與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的工作流程是使用各類集成化的傳感器實(shí)時(shí)感知和采集所需的信息，經(jīng)過信息處理基站對信息進(jìn)行分析、處理，并通過自組織的無線通信網(wǎng)絡(luò)以“多跳中繼”的方式將信息傳送到用戶終端。AllJoyn是一個(gè)獨(dú)立于操作系統(tǒng)、開發(fā)語言、通信協(xié)議的通用軟件框架，提供了一種廣播和發(fā)現(xiàn)服務(wù)的抽象，簡化了定位和應(yīng)用服務(wù)的流程，適合用來組建無線通信網(wǎng)絡(luò)。
AllJoyn的優(yōu)勢
AllJoyn作為開源的中性平臺系統(tǒng)，是一個(gè)“能夠使連接設(shè)備間進(jìn)行互操作的通用軟件框架和系統(tǒng)服務(wù)核心集”，在操作系統(tǒng)、開發(fā)語言、物理網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議上具有獨(dú)立性。并且在框架內(nèi)部集成了對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)與管理,不需要上層應(yīng)用程序的開發(fā)人員對每種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特性進(jìn)行了解，近距離傳輸速度快，組網(wǎng)流程簡單，并且為“握手”模式的安全通信模型提供框架(PasswordManager類)。
3AllJoyn基本概念
3.1總線與總線附件
AllJoyn總線是AllJoyn通信框架的基本抽象，是所有通信過程的承載。它的作用類似于工業(yè)上的數(shù)據(jù)總線，為消息在分布式系統(tǒng)上的傳遞提供了一個(gè)精簡高效的消息序列。總線附件(BusAttachment)是應(yīng)用程序進(jìn)程與AllJoyn總線連接的媒介，可分別作為服務(wù)端、客戶端或著作為通信的對等點(diǎn)。
3.2總線對象與總線接口
總線對象(BusObject)實(shí)現(xiàn)總線接口(Interface)與總線方法(Method)，是通信的發(fā)起點(diǎn)與終點(diǎn)，使用時(shí)需要在總線附件中注冊。總線接口定義了接口規(guī)范(ajn::InterfaceDescription類)，并將總線方法、總線信號、總線屬性及相關(guān)的類型簽名封裝到一個(gè)消息組(ajn：:MsgArg類)中。
3.3總線守護(hù)進(jìn)程
總線守護(hù)進(jìn)程(Daemon)是運(yùn)行在操作系統(tǒng)中用來實(shí)現(xiàn)分布式邏輯總線段的進(jìn)程。分布式總線段的連接實(shí)質(zhì)上就是守護(hù)進(jìn)程間通信的建立，除了使用庫文件中的綁定守護(hù)進(jìn)程(BundledDaemon)完成底層網(wǎng)絡(luò)連接的實(shí)現(xiàn)，還可以為瘦客戶端(ThinClient)編程實(shí)現(xiàn)精簡易用的守護(hù)進(jìn)程。
AllJoyn會話
會話的建立由服務(wù)器的半連接(會話選項(xiàng)、總線名稱、會話端口)與客戶端的半連接(會話選項(xiàng)、唯一名稱、會話ID)的組合實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)生唯一的AllJoyn通信路徑。在客戶端捜尋到由服務(wù)器廣播出來的服務(wù)名之后，需要通過加入AllJoyn會話才能進(jìn)行通信。
AllJoyn通信原理
圖1所示是總線消息模式示意圖。處于分布式總線段上的兩個(gè)應(yīng)用程序，釆用廣播與發(fā)現(xiàn)well-known服務(wù)名（如圖1中的org.alljoyn.sample.service）的方式發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備，并通過連接遠(yuǎn)程AllJoyn守護(hù)進(jìn)程創(chuàng)建的總線建立通信，以加入AllJoyn會話的方式確定一條信息的傳遞路徑。信息的發(fā)送由總線對象的成員函數(shù)ajn::BusObject::Signal完成，信息的接收由向總線附件注冊的信息處理函數(shù)來完成（注冊由庫函數(shù)ajn::BusAttachment::RegisterSignalHandler完成）。
4AllJoyn軟件框架
AllJoyn的軟件框架由上層應(yīng)用程序、基本服務(wù)框架、路
由結(jié)點(diǎn)（服務(wù)器）、客戶端與底層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。應(yīng)用層可由開發(fā)者使用不同的開發(fā)語言，通過使用基本服務(wù)框架與調(diào)用AllJoyn庫函數(shù)實(shí)現(xiàn)，圖2所示是AllJoyn軟件框架示意圖。
5開發(fā)環(huán)境的構(gòu)建
Windows7平臺：安裝VisualStudio2010；從官網(wǎng)下載VisualStudio2010版本的預(yù)編譯SDK（或使用源碼包編譯［9］）；打開samples目錄下的VC2008Win7工程，并按提示自動轉(zhuǎn)換（庫與頭文件的路徑在工程中都已經(jīng)添加）;復(fù)制一個(gè)示例工程并刪除其中的示例項(xiàng)目，得到一個(gè)完整的開發(fā)環(huán)境。
Fedora19平臺可從官網(wǎng)下載源碼包（或使用git工具克隆—鏡像工程:gitclonehttps://git.allseenalliance.org/gerrit/p/All-Projects.git），并安裝工具與依賴庫：“yuminstallgccdoxygengraphvizopenssl-develbluez-libs-devel”（根據(jù)錯誤提示安裝其他的依賴庫），同時(shí)使用scons工具編譯，編譯選項(xiàng)參考“sconsOS=linuxCPU=x86DOCS=devBINDINGS=cpp,cWS=offVARIANT=release”，編譯成功后，在源碼目錄下的build目錄中能找到編譯出的release版本的AllJoyn庫文件；在samples中將Makefile的示例復(fù)制出來，并在“LIBS”項(xiàng)后添加“-lalljoyn../../lib/BundledRouter.o-lajrouter”，使程序運(yùn)行時(shí)使用編譯好的綁定守護(hù)進(jìn)程（BundledDaemon）；再使用make工具編譯源碼得到可執(zhí)行程序。
6組網(wǎng)通信實(shí)驗(yàn)
WiFi-Direct傳輸文件實(shí)驗(yàn)
在兩臺搭載Windows系統(tǒng)的終端上進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，利用Windows7自帶的WiFi-Direct進(jìn)行連接，其中一臺在網(wǎng)絡(luò)與共享中心里設(shè)置新的無線網(wǎng)絡(luò)連接，另一臺捜索相應(yīng)的無線網(wǎng)絡(luò)并連接，并分別使用ipconfig與ping來測試連接。
完成無線網(wǎng)絡(luò)的連接后，在作服務(wù)器的終端上運(yùn)行cpp/bin/samples/FileTransferService.exe
服務(wù)端
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客戶端
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|定義相關(guān)變量
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_| |定義相關(guān)變量|
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|獲取并分割文件
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| | 連接守護(hù)進(jìn)程 |
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|連接守護(hù)進(jìn)程
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I丿搜尋服務(wù)名|
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| 廣播服務(wù)名
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FJ連接AllJoyn會話|
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創(chuàng)建AllJoyn會話
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K|等待會話的連接|
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|發(fā)送帶數(shù)據(jù)信號
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I~h逐條接收信號|
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斷開連接并退出
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生成文件并退出
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圖3文件傳輸流程示意圖
經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，可得到表1所列的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。測試結(jié)果說明，在同等距離下，單次傳輸大文件的平均速度慢于傳輸小文件的速度；小文件的傳輸速度存在著一定的不穩(wěn)定性；傳輸?shù)钠骄俣入S距離的增大而減小。
表1文件傳輸速度分布表
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距離（m）
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文件大小（M
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1B） 平均速度（KB/s）
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方差（KB/s）
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0
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552.96
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649.35
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17.09
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0
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10.45
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1136.68
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41.82
|
0
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114.48
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876.59
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24.15
|
5
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114.48
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567.81
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14.42
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10
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114.48
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418.86
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20.49
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實(shí)驗(yàn)說明：示例文件中的FileTransferService.exe在傳輸文件時(shí)可能會崩潰，原因在于在源代碼移植過程中沒有處理好Windows平臺下的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換，在FileTransfer()函數(shù)中將變量bufferLength的從std::streamsize類型強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為unsignedint就能解決崩潰的問題，在目前最新的14.02.00版本中該問題仍然存在。
6.2跨平臺通信實(shí)驗(yàn)
該實(shí)驗(yàn)使用示例文件chat.exe測試Windows與Linux平臺間的通信。實(shí)驗(yàn)的流程與圖3類似，所不同的是chat程序集成了服務(wù)器與客戶端，并使用main函數(shù)參數(shù)對功能進(jìn)行選擇。經(jīng)對比后發(fā)現(xiàn)，在Linux平臺下編譯所使用的chat.cc源碼與Windows下的完全一致，體現(xiàn)出AllJoyn框架下源碼的可移植性強(qiáng)。
由于Fedora19平臺被搭建在VMware虛擬機(jī)中，所以使用NAT的網(wǎng)絡(luò)連接方式就能實(shí)現(xiàn)Windows主機(jī)與Linux虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接(通過VMware虛擬以太網(wǎng)配適器Vment8連接)[11]。在Windows終端中輸入chat.exe-sROOM創(chuàng)建名為ROOM的服務(wù)名，Linux終端中輸入./chat-jROOM&搜索名為ROOM服務(wù)名，并加入相應(yīng)AllJoyn會話中，從而建立起Windows與Linux間的通信。
實(shí)驗(yàn)說明：運(yùn)行時(shí)有可能會出現(xiàn)找不到動態(tài)庫liballjoyn.so的錯誤提示，可將$PWD../../lib/中的liballjoyn.so拷貝至$PWD,并在Makefile的LIBS后添加-Wl，-rpath=”./”來修正錯誤。
7結(jié)語
AllJoyn的獨(dú)立性通信場景可以經(jīng)過移植并推廣到通過Bluetooth、Zigbee等不同的通信協(xié)議進(jìn)行通信，同時(shí)也可以推廣到搭載Android、iOS、ARM-Linux等主流操作系統(tǒng)上,或以瘦客戶協(xié)ThinClient)的方式推廣到實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS)移動終端的通信上，對構(gòu)建局域無線通信網(wǎng)絡(luò)具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
20211221_61c1bc4fe972f__基于AllJoyn框架的跨平臺局域無線組網(wǎng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)
