基于云服务的智能家居系统的研究与设计

硕士学位论文题目:基于云服务的智能家居系统的研究与设计研究生岳敬华专业电子与通信工程指导教师张珣教授完成日期2013年12月杭州电子科技大学硕士学位论文基于云服务的智能家居系统的研究与设计研究生：岳敬华指导教师：张珣教授2013年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheMasterDegreeResearchandDesignofSmartHomeSystemBasedonCloudServicesCandidate:YueJinghuaSupervisor:Prof.ZhangXunDecember，2013杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。(保密论文在解密后遵守此规定)论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月杭州电子科技大学硕士学位论文I摘要随着智能家居技术的发展和产品的普及，当前人们所需求的智能化和舒适性却远远不够，主要问题表现在：安装操作复杂、数据瓶颈多、资源利用率低并且实时性差。本文通过研究基于云服务的智能家居体系架构，利用云计算的高可用性、多服务性和低成本等优势，给出了一种远程控制的智能家居方案，达到以昀少的资源、昀低的成本提供昀多的服务的目的。论文首先对智能家居系统和云计算等相关技术进行了深入的研究，通过对智能家居发展中遇到的问题进行调查，分析了云计算的种种优势，在此基础上，将智能家居和云计算的进行对接，说明了如何利用云计算的优势解决智能家居系统的相关问题。其次，详细介绍了云计算的虚拟化等关键技术，研究了云计算平台提供的IaaS、PaaS和SaaS三种不同的服务模式，设计了一种面向智能家居的云服务系统。再次，分析了当前云计算技术应用的主要平台，选择了具有优势的开源Eucalyptus云计算平台作为云服务系统的基础设施平台，通过对Eucalyptus及其CLC、Walrus、CC、SC和NC等组件的研究，实现了基于Eucalyptus的基础云服务系统。然后，根据云服务的架构模式和服务模式，选择了符合智能家居系统的云服务系统，通过系统的搭建、镜像的构架、平台的扩展实现了智能家居云服务系统的各种服务模式。昀后，提出了Eucalyptus+Hadoop结合的面向智能家居的云服务系统，并对各个平台进行了研究，对该系统进行了完善。利用Hadoop分布式存储计算平台为云服务系统中的虚拟机扩展了数据的存储，通过对Eucalyptus+Hadoop的开发，为开发人员开发云应用提供了应用程序接口，进而为用户提供云服务。经过对平台的各种实现，昀终为智能家居提供了适合可用的云服务系统，通过将智能家居系统部署到云服务系统的各个虚拟机上，为用户提供了IaaS、PaaS和SaaS服务，不仅解决了家居内部繁杂的安装操作，大数据存储的和高速处理能力的要求；还提高了系统资源的利用率，远程控制的实时性和准确率；此外，由于云服务系统是采用廉价的硬件平台组建的，大大降低了智能家居的成本，而且云服务系统的可扩展性为以后的研究带来了便利。关键词：智能家居，云计算，Eucalyptus，Hadoop杭州电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTWiththedevelopmentofsmarthometechnologyandthepopularityoftheproducts,theperformanceofintelligenceandcomfortisfarfromenoughforpeople'scurrentlyrequirements,themainproblemsare:thecomplicatedinstallation,morebottlenecksofdata,thelowresourceutilizationrateandthepoorreal-timeperformance.Bystudyingthearchitectureofsmarthomesystembasedoncloud-service,asmarthomeschemeofremotecontrolisgiveninthispaper,whichcanprovidethemostservicewiththeleastamountofresourcesandthelowestcosttakingadvantageofthehighavailability,multi-service,andlowcostofcloud-computing.Firstlyinthispaper,technologiesrelatedtosmarthomesystemandcloud-computingarestudied,theproblemsappearedinthedevelopmentofsmarthometechnologyareinvestigated,andtheadvantageofcloud-computingisanalyzed.Onthisbasis,thedockingofsmarthomesystemandcloud-computingillustrateshowtosolvetheproblemsrelatedtosmarthomesystem,makinguseoftheadvantagesofcloud-computing.Secondly,thepaperintroducesthekeytechnologiesofcloudcomputingsuchasvirtualization,studiesthethreedifferentservicemodesprovidedbythecloudcomputingplatform,whichareIaaS,PaaSandSaaS,anddesignsakindofcloudservicessystemforsmarthome.Again,itanalyzesthemainplatformsusingcloud-computingtechnology,choosestheadvantagedopensourcecloudcomputingplatform,namelyEucalyptus,astheinfrastructureplatformofthecloudservicesystem,andimplementsabasiccloudservicesystemafterstudyingEucalyptusandit’scomponentssuchasCLC,Walrus,CC,SC,andNC.Then,accordingtothearchitectureandservicemodeofcloudservice,acloudservicesystemsuitableforsmarthomesystemisselected,andvariousmodesofservicearerealizedthroughsystemconstruction,mirrorframeandexpansionoftheplatformmirrorframe.Finally,thepaperputsforwardacloudservicesystemforsmarthomewhichcombinedwithEucalyptusandHadoop,studiesdifferentplatforms,thusimprovingit.UsingtheHadoopdistributedstoragecomputingplatformtoexpandthedatastorageforvirtualmachinesincloudservicesystem,anddevelopingtheEucalyptusandHadoop,itoffersthedeveloperapplicationinterfacesforcloudapplications,andprovidinguserswithcloudservices.Aftervariousimplementationsoftheplatform,ultimatelyavailablecloudservicesystemfitforsmarthomesystemispresented,itgivesuserstheIaaS,PaaS,andSaaSservicesthroughdeployingthesmarthomesystemoneachvirtualmachineofcloudservicesystem.Itnotonlysolvesproblemssuchasthemultifariousinstallationoperationinhouse,therequirementsoflargedatastorage,andhigh-speedprocessingcapacityrequirements;alsoimprovesthesystemresourceutilization,theaccuracyandreal-timeperformanceofremotecontrol;addition,reducesthecostofsmarthome杭州电子科技大学硕士学位论文IIIgreatly,becausethecloudservicesystemisbuiltwithcheaphardwareplatform,andthescalabilityofcloudservicessystembringsconvenienceforlaterresearch.Keywords:smarthome,cloudcomputing,Eucalyptus,Hadoop杭州电子科技大学硕士学位论文IV目录摘要...................................................................................................................................................I ABSTRACT........................................................................................................................................II 目录................................................................................................................................................IV 第一章绪论.............................................................................................................................