阅读说明：本技术 一种处于不同局域网下的投屏方法、系统及智能装置 (Screen projection method, system and intelligent device under different local area networks ) 是由 杜兰涛 刘飞 赵宇峰 于 2019-12-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种处于不同局域网下的投屏方法，属于网络投屏技术领域，主要解决的是目前手机与智能电视或机顶盒不在同一局域网时手机上的视频应用不能投屏到电视或机顶盒的技术问题，所述方法为设置一网络连接移动终端局域网主交换机、电视设备局域网主交换机的投屏网关，移动终端依次通过所述移动终端局域网主交换机、投屏网关、电视设备局域网主交换机完成向电视设备投屏的功能。本发明还公开了一种处于不同局域网下的投屏系统以及一种处于不同局域网下的投屏智能装置。本发明可以实现跨网段投屏功能，网络结构简单。(The invention discloses a screen projection method under different local area networks, belongs to the technical field of network screen projection, and mainly solves the technical problem that video application on a mobile phone cannot be projected to a television or a set top box when the mobile phone and an intelligent television or the set top box are not in the same local area network at present. The invention also discloses a screen projection system under different local area networks and an intelligent screen projection device under different local area networks. The invention can realize the cross-network-segment screen projection function and has simple network structure.)

一种处于不同局域网下的投屏方法、系统及智能装置

技术领域

本发明涉及网络投屏技术领域，更具体地说，它涉及一种处于不同局域网下的投屏方法、系统及智能装置。

背景技术

随着手机处理器芯片技术的不断提高，手机的视频解码能力也越来越强，各种视频应用软件(如爱奇艺、腾讯视频、优酷视频等)也纷纷应运而生，这些视频平台提供的视频不乏有分辨率达到720P和1080P的高清视频，而在手机这样的小屏幕上收看高清视频，视觉体验往往达不到最佳，把高清视频投屏到电视这样的大屏幕上进行播放才能更好得呈现视频的高清效果。

目前智能手机上的视频应用软件基本都提供了投屏的功能，投屏功能的实现要求手机和电视(或机顶盒)都要遵循DLNA标准，并且要在同一局域网内。

DLNA(Digital Living Network Alliance)，即数字家庭网络联盟，该组织根据开放工业标准制定媒体格式，传输和协议互操作性的指南和规范，旨在解决个人PC，消费电器，移动设备在内的无线网络和有线网络的互联互通。

DLNA选择的各种技术和协议都是目前所应用很广泛的技术和协议，在设备的发现和控制层面使用的是UPnP协议族。

UPnP(Universal Plug and Play)，即通用即插即用，UPnP的目标是设备只要一接上网络，所有在网络上的设备马上就能知道有新设备加入，这些设备彼此之间能互相沟通，更能直接使用或控制它，一切都不需要设定，完全地即插即用。

UPnP将网络中的组件分为三种：控制点、设备和服务，UPnP组件示意图如图1所示。图1中各组件的概念如下：

1.根设备/设备，UPnP网络中定义的设备具有很广泛的含义，各种各样的家电、电脑外设、智能设备、无线设备、个人电脑等等都可以称之为设备。一台UPnP设备可以是多个服务的载体或多个子设备的嵌套；

2.服务，设备所能提供的功能服务。分为控制服务、事件服务、展示服务。服务是UPnP系统中最小的可控制单元，每一个服务，对外都表现为具体的行为和模式，而行为和模式又可以用状态和变量值进行描述；

3.控制点，即控制设备，可发现并控制其他设备，如控制其他设备的视频播放、暂停等。

在UPnP网络中，设备可以和控制点合并，为同一台设备，同时具有设备的功能和控制点的功能，即可以作为设备提供服务，也可以作为控制点发现和控制其他设备。

UPnP协议栈如图2所示，TCP/IP协议是UPnP协议结构的基础，构建在TCP/IP协议之上的是HTTP协议及其变种，这一部分是UPnP的核心，所有UPnP消息都被封装在HTTP协议及其变种。HTTP协议的变种是HTTPU和HTTPMU，这些协议的报文格式沿袭了HTTP协议，只是HTTPMU通过UDP组播传输，HTTPU通过UDP单播传输。

简单服务发现协议(Simple Service Discovery Protocol：SSDP)，是内建在HTTPU/HTTPMU里，定义如何让网络上有的服务被发现的协议。具体包括控制点如何发现网络上有哪些服务，以及这些服务的资讯，还有控制点本身宣告他提供哪些服务。该协议运用在UPnP工作流程的设备发现部分。

简单对象访问协议(Simple Object Access Protocol：SOAP)定义如何使用XML与HTTP来执行远程过程调用(Remote Procedure Call)。包括控制点如何发送命令消息给设备，设备收到命令消息后如何发送响应消息给控制点。该协议运用在UPnP工作流程的设备控制部分。

通用事件通知架构(Generic Event Notification Architecture：GENA)定义在控制点想要监听设备的某个服务状态变量的状况时，控制点如何传送订阅信息并如何接收这些信息，该协议运用在UPnP工作流程的事件订阅部分。

UPnP的工作流程如图3所示：首先控制点和设备都要先获取IP地址。获取到IP地址后，控制点发送HTTPMU报文，寻找整个网络上的UPnP设备，同时网络上的设备也要发送HTTPMU报文宣告自身的存在，设备接收到搜索报文后，向控制点发送HTTPU报文，告知控制点获取其描述信息的路径，控制点根据这个路径信息向设备发送HTTP报文，请求获取设备描述，设备接收到请求后向控制点回复自己的描述信息，控制点对描述信息进行解析，然后发出动作信息给设备，此外控制点监听设备的状态，当状态改变时作出相应的处理动作。

手机投屏到电视的过程也和上述流程基本一致，在这个过程中，手机是控制点，电视(或机顶盒)是设备，当在手机的视频应用中选择了投屏功能，手机首先会以HTTPMU方式去发现网络中的电视(或机顶盒)，网络中的电视(或机顶盒)以HTTPU的方式告知手机自己描述信息的路径，手机根据此路径向电视(或机顶盒)请求描述信息，手机解析过描述信息后，会在手机界面列出已搜索到的设备列表，当用户选择了某一个设备进行投屏，手机将会以HTTP协议与所选电视(或机顶盒)进行通信，要投屏的视频的链接被推送给电视(或机顶盒)，电视(或机顶盒)获取到视频链接后即开始视频播放，此时即初步实现了视频应用软件的投屏功能，这之后手机可以向所投屏的电视(或机顶盒)发送控制指令或监测其状态。

DLNA标准目前绝大部分智能手机和智能电视(或机顶盒)已经支持，但是一般的大型企业或星级酒店出于网络安全方面的考虑，会把手机网络和智能电视(或机顶盒)网络进行隔离，将两者划分为不同的局域网或不同的VLAN，两个网络之间互不相通，在这种网络环境下，要实现手机视频投屏到智能电视(或机顶盒)是不可能的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的一是提供一种实现手机视频应用投屏到与手机处于不同局域网的智能电视或机顶盒的投屏方法。

本发明的目的二是提供一种实现手机视频应用投屏到与手机处于不同局域网的智能电视或机顶盒的投屏系统。

本发明的目的三是提供一种实现手机视频应用投屏到与手机处于不同局域网的智能电视或机顶盒的投屏智能装置。

为了实现上述目的一，本发明提供一种处于不同局域网下的投屏方法，设置一网络连接移动终端局域网主交换机、电视设备局域网主交换机的投屏网关，移动终端依次通过所述移动终端局域网主交换机、投屏网关、电视设备局域网主交换机完成向电视设备投屏的功能。

作为进一步地改进，所述投屏网关包括用于连接至少一台所述移动终端局域网主交换机的移动终端网口模块、用于连接至少一台所述电视设备局域网主交换机的电视设备网口模块、根据HTTPMU和HTTPU协议工作的M-SEARCH转发模块、根据HTTP协议工作的HTTP转发模块，投屏过程如下：

S1.所述M-SEARCH转发模块监听移动终端网口模块，接收请求投屏的移动终端发送到移动终端网口模块的M-SEARCH消息，并将所述M-SEARCH通过发送到电视设备网口模块转发到电视设备局域网；

S2.所述M-SEARCH转发模块等待接收可投屏的电视设备回复的M-SEARCH响应消息，并将所述M-SEARCH响应消息中的Location字段内容更新后发送给请求投屏的移动终端；

S3.所述HTTP转发模块等待接收到请求投屏的移动终端发送的HTTP请求报文后，对所述HTTP请求报文中的HOST字段进行更新，与可投屏的电视设备建立TCP网络连接，并将所述HTTP请求报文发送给可投屏的电视设备；

S4.所述HTTP转发模块等待接收可投屏的电视设备回复的HTTP回复报文，并将所述HTTP回复报文发送给请求投屏的移动终端，使该移动终端能控制该电视设备进行投屏展示并能获取其状态信息。

进一步地，在所述步骤S1中，若所述M-SEARCH消息来自新的移动终端，则所述M-SEARCH转发模块将新建一个与新的移动终端对应的M-SEARCH转发线程，新的M-SEARCH转发线程将所述M-SEARCH消息转发到电视设备局域网。

进一步地，在所述步骤S2中，新的M-SEARCH转发线程等待接收可投屏的电视设备回复的M-SEARCH响应消息，并将所述M-SEARCH响应消息中的Location字段内容更新后发送给请求投屏的移动终端。

进一步地，在所述步骤S2中，新的M-SEARCH转发线程接收到所述M-SEARCH响应消息后控制所述HTTP转发模块将新建一个与新的移动终端对应的HTTP转发线程。

进一步地，在所述步骤S3中，新的HTTP转发线程等待接收所述HTTP请求报文，对所述HTTP请求报文中的HOST字段进行更新，与可投屏的电视设备建立TCP网络连接，并将所述HTTP请求报文发送给可投屏的电视设备。

进一步地，在所述步骤S4中，新的HTTP转发线程等待接收所述HTTP回复报文，并将所述HTTP回复报文发送给请求投屏的移动终端。

为了实现上述目的二，本发明提供一种处于不同局域网下的投屏系统，包括移动终端、移动终端局域网主交换机、电视设备、电视设备局域网主交换机，还包括投屏网关，所述移动终端利用上述方法依次通过所述移动终端局域网主交换机、投屏网关、电视设备局域网主交换机完成向所述电视设备投屏的功能。

作为进一步地改进，所述投屏网关包括用于连接至少一台所述移动终端局域网主交换机的移动终端网口模块、用于连接至少一台所述电视设备局域网主交换机的电视设备网口模块、根据HTTPMU和HTTPU协议工作的M-SEARCH转发模块、根据HTTP协议工作的HTTP转发模块；所述M-SEARCH转发模块用于接收所述移动终端发送的M-SEARCH消息并转发到电视设备局域网，以及用于接收所述电视设备回复的M-SEARCH响应消息并将其中的Location字段内容更新后发送给所述移动终端；所述HTTP转发模块用于接收所述移动终端发送的HTTP请求报文，并将HTTP请求报文中的HOST字段进行更新，与所述电视设备建立TCP网络连接并发送给HTTP请求报文给所述电视设备，以及用于接收所述电视设备回复的HTTP回复报文并发送给所述移动终端，使所述移动终端能控制电视设备进行投屏展示并获取其状态信息。

为了实现上述目的三，本发明提供一种处于不同局域网下的投屏智能装置，包括用于连接至少一台移动终端局域网主交换机的移动终端网口模块、用于连接至少一台电视设备局域网主交换机的电视设备网口模块、根据HTTPMU和HTTPU协议工作的M-SEARCH转发模块、根据HTTP协议工作的HTTP转发模块；所述M-SEARCH转发模块用于接收移动终端发送的M-SEARCH消息并转发到电视设备局域网，以及用于接收所述电视设备回复的M-SEARCH响应消息并发送给所述移动终端；所述HTTP转发模块用于接收所述移动终端发送的HTTP请求报文，并将HTTP请求报文中的HOST字段进行更新，与所述电视设备建立TCP网络连接并发送HTTP请求报文给所述电视设备，以及用于接收所述电视设备回复的HTTP回复报文并发送给所述移动终端，使所述移动终端利用上述方法能控制电视设备进行投屏展示并获取其状态信息。

有益效果

本发明与现有技术相比，具有的优点为：本发明通过设置一个网络连接移动终端局域网主交换机、电视设备局域网主交换机的投屏网关，即可实现跨网段投屏功能，网络结构简单，而且移动终端网络和电视设备网络都不局限于单个，可以根据实际网络规划情况进行扩展，具有灵活的扩展性。

附图说明

图1为UPnP组件示意图；

图2为UPnP协议栈示意图；

图3为UPnP的工作流程图；

图4为本发明的结构示意图；

图5为本发明中移动终端网络划分为多个VLAN的示意图；

图6为本发明中M-SEARCH转发模块的工作示意图；

图7为本发明中HTTP转发模块的工作示意图；

图8为本发明中M-SEARCH转发线程的工作流程图；

图9为本发明中新的M-SEARCH转发线程的工作流程图；

图10为本发明中HTTP转发线程的工作流程图；

图11为设备描述的路径信息图；

图12为设备描述的路径信息修改图。

其中：A-移动终端局域网主交换机、B-电视设备局域网主交换机、C-投屏网关、D-移动终端、E-电视设备。

具体实施方式

下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。

参阅图4-12，一种处于不同局域网下的投屏方法，设置一网络连接移动终端局域网主交换机A、电视设备局域网主交换机B的投屏网关C，移动终端D依次通过移动终端局域网主交换机A、投屏网关C、电视设备局域网主交换机B完成向电视设备E投屏的功能。

投屏网关C包括用于连接至少一台移动终端局域网主交换机A的移动终端网口模块、用于连接至少一台电视设备局域网主交换机B的电视设备网口模块、根据HTTPMU和HTTPU协议工作的M-SEARCH转发模块、根据HTTP协议工作的HTTP转发模块，投屏过程如下：

S1.M-SEARCH转发模块监听移动终端网口模块，接收请求投屏的移动终端D发送到移动终端网口模块的M-SEARCH消息，并将M-SEARCH通过发送到电视设备网口模块转发到电视设备局域网；

S2.M-SEARCH转发模块等待接收可投屏的电视设备E回复的M-SEARCH响应消息，并将M-SEARCH响应消息中的Location字段内容更新后发送给请求投屏的移动终端D；

S3.HTTP转发模块等待接收到请求投屏的移动终端D发送的HTTP请求报文后，对HTTP请求报文中的HOST字段进行更新，与可投屏的电视设备E建立TCP网络连接，并将HTTP请求报文发送给可投屏的电视设备E；

S4.HTTP转发模块等待接收可投屏的电视设备E回复的HTTP回复报文，并将HTTP回复报文发送给请求投屏的移动终端D，使该移动终端D能控制该电视设备E进行投屏展示并能获取其状态信息。

步骤S1和步骤S2用于移动终端D发现电视设备E，步骤S3和步骤S4用于移动终端D向电视设备E投屏，移动终端D可以是手机、平板电脑或其他可移动的视频播放设备，电视设备E为电视或机顶盒。移动终端网口模块设有用于连接移动终端局域网主交换机A的网口，电视设备网口模块设有用于连接电视设备局域网主交换机B的网口。投屏网关C还设有用于调机用的管理网口。投屏网关C内设有CPU，CPU运行Linux操作系统，CPU控制移动终端网口模块、电视设备网口模块、M-SEARCH转发模块、HTTP转发模块、管理网口工作。

实际的网络环境中存在移动终端局域网是多个的情况，可根据实际情况做网口扩展。对于移动终端网络被划分为多个VLAN的情况，如图5所示，需要在移动终端网络所在的核心交换机上配置一个Trunk口，并允许移动终端网络各VLAN的数据通过，在投屏网关上也需要在对应的网口上模拟出一个Trunk口，Linux操作系统有把网口配置为Trunk口的工具，这样就可以接收到移动终端网络各VLAN的组播报文。

如图8、9所示，在步骤S1中，M-SEARCH转发模块监测移动终端网口模块，如果接收到的数据为HTTPMU协议的M-SEARCH消息，判断M-SEARCH消息是否来自新的移动终端D，即M-SEARCH消息是否来自新的IP。若M-SEARCH消息来自新的移动终端D，则M-SEARCH转发模块将新建一个与新的移动终端D对应的M-SEARCH转发线程，新的M-SEARCH转发线程发送M-SEARCH消息到电视设备局域网；否则不创建新的M-SEARCH转发线程。

在步骤S2中，新的M-SEARCH转发线程等待接收可投屏的电视设备E回复的M-SEARCH响应消息，并将M-SEARCH响应消息发送给请求投屏的移动终端D，M-SEARCH响应消息中包含响应有设备描述的路径信息，即Location字段所包含的信息，如图11所示。路径信息中的IP和端口号是电视设备E的IP和HTTP服务的端口，在把接收到的M-SEARCH响应消息返回给移动终端D之前，需要把Location中的IP修改为移动终端D的IP地址，这里假设该网口的IP地址为192.168.1.110，并分配一个未被使用的端口号，更新后的数据如图12所示。

在步骤S2中，新的M-SEARCH转发线程接收M-SEARCH响应消息后控制HTTP转发模块将新建一个与新的移动终端D对应的HTTP转发线程。

如图10所示，在步骤S3中，新的HTTP转发线程等待接收HTTP请求报文，对HTTP请求报文中的HOST字段进行更新，把HTTP请求报文中HOST字段里的IP地址修改为接入可投屏的电视设备E的IP地址，与可投屏的电视设备建立TCP网络连接，并将HTTP请求报文发送给可投屏的电视设备E。

在步骤S4中，新的HTTP转发线程等待接收HTTP回复报文，并将HTTP回复报文发送给请求投屏的移动终端D，至此，设备描述的跨网段转发就完成了，移动终端D可控制电视设备E可以进行投屏展示并获取其状态信息。

本发明通过设置一个网络连接移动终端局域网主交换机、电视设备局域网主交换机的投屏网关，即可实现跨网段投屏功能，网络结构简单，而且移动终端网络和电视设备网络都不局限于单个，可以根据实际网络规划情况进行扩展，具有灵活的扩展性。

一种处于不同局域网下的投屏系统，包括移动终端D、移动终端局域网主交换机A、电视设备E、电视设备局域网主交换机B，还包括投屏网关C，移动终端D利用上述方法依次通过移动终端局域网主交换机A、投屏网关C、电视设备局域网主交换机B完成向电视设备E投屏的功能。

投屏网关C包括用于连接至少一台移动终端局域网主交换机A的移动终端网口模块、用于连接至少一台电视设备局域网主交换机B的电视设备网口模块、根据HTTPMU和HTTPU协议工作的M-SEARCH转发模块、根据HTTP协议工作的HTTP转发模块；M-SEARCH转发模块用于接收移动终端D发送的M-SEARCH消息并转发到电视设备局域网，以及用于接收电视设备E发送的M-SEARCH响应消息并将其中的Location字段内容更新后发送给移动终端D；HTTP转发模块用于接收移动终端D发送的HTTP请求报文，与电视设备E建立TCP网络连接并发送HTTP请求报文给电视设备E，以及用于接收电视设备E回复的HTTP回复报文并发送给移动终端D，使移动终端D能控制电视设备E进行投屏展示并获取其状态信息。

一种处于不同局域网下的投屏智能装置，包括用于连接至少一台移动终端局域网主交换机A的移动终端网口模块、用于连接至少一台电视设备局域网主交换机B的电视设备网口模块、根据HTTPMU和HTTPU协议工作的M-SEARCH转发模块、根据HTTP协议工作的HTTP转发模块。M-SEARCH转发模块用于接收移动终端D通过移动终端局域网主交换机A发送的M-SEARCH消息，并将M-SEARCH通过电视设备网口模块转发到电视设备局域网，用于移动终端D搜索可用的电视设备E。可用的电视设备E接收到M-SEARCH消息后会回复M-SEARCH响应消息到电视设备网口模块，M-SEARCH转发模块接收M-SEARCH响应消息并更新其中的Location字段内容，然后通过移动终端网口模块发送给移动终端D，完成设备的发现过程。HTTP转发模块用于接收移动终端D发送的HTTP请求报文，对HTTP请求报文中的HOST字段进行更新，与电视设备E建立TCP网络连接并发送给HTTP请求报文给电视设备E，以及用于接收电视设备E回复的HTTP回复报文并发送给移动终端D，使移动终端D利用上述方法能控制电视设备E进行投屏展示并获取其状态信息。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。