CN1663203A

CN1663203A - 用于注册无线通信设备的ip地址的系统和方法

Info

Publication number: CN1663203A
Application number: CN038140098A
Authority: CN
Inventors: M·马根蒂
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2002-05-06
Filing date: 2003-05-05
Publication date: 2005-08-31
Also published as: KR20040104709A; WO2003094366A3; EP1504577A2; AU2003234506A8; JP2005531168A; EP1504577A4; US8064450B2; AU2003234506A1; US20030206536A1; KR100934138B1; JP2010081600A; WO2003094366A2

Abstract

一种系统和方法，当设备最初只被通知了已被分配给它的专用、不可路由的IP地址时，使无线通信设备能注册由网络接入转换模块分配给该设备的临时公共IP地址。在一实施例中，设备向SIP服务器发送一“盲”注册报文，所述设备的专用IP地址被NAT转换成公共IP地址，且SIP服务器在标头中注册“始发者”地址。在另一实施例中，注册服务器检测一个指示公共IP地址的报文，并将公共IP地址发回设备，使得设备能常规地向SIP服务器注册该地址。

Description

用于注册无线通信设备的IP地址的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2002年5月6日提交的美国临时专利申请第60/378,249号的优先权，后者仍然待批并且通过引用被结合于此。

I.发明领域

本发明一般涉及在基于IP的基础设施内通信的无线通信设备。

II.发明背景

无线通信设备，诸如但不限于使用码分多址(CDMA)扩频调制技术通信的无线电话，使用无线电话空中通信协议与系统基础设施经空中通信，所述协议例如称为IS-95A和IS-2000的CDMA协议。系统基础设施能包括基站(BTS)、基站控制器(BSC)以及其它组件，这些组件把无线电话连到另一通信设备，诸如通过陆地线或另一无线通信系统。

在CDMA情况下，语音数据以分组形式经空中被发送，所述分组被基础设施采集并装配成一语音流，这对于彼此说话的说话者来说是透明的。可以预期，空中协议被定制以优化无线通信。例如，为了使空中容量最大，空中协议包含了最小的信令信息，且语音数据分组的大小也相对较小。

随着因特网的增长，使用互联网协议(IP)的计算机间的通信变得普遍存在。而且，可能不仅希望便于使用IP的计算机数据通信，而且也希望便于使用IP的语音通信。作为在电话基础设施内使用IP的一个优点，可消除诸如交换机这样的许多硬件，并且可以取而代之地使用现有的计算机和软件，从而降低了成本。为此，引入了所谓的基于IP的语音(VOIP)。

为了支持VOIP，除了其它需求以外，通信设备必须具有一个IP地址，使得基于IP的基础设施知道该把指向设备的数据和语音分组发往何处。一般而言，无线设备的IP地址不是静态的，而是在本地网络通信公司加电后，从被分配给该通信公司的IP地址池中分配一个给该设备。按照当前的协议，通过经由因特网将注册报文发送到不必与本地网络通信公司相关的SIP服务器，设备注册其临时IP地址。

本发明认为，由于几个原因，许多本地网络向它们的设备分配内部IP地址，其中内部IP地址仅能在本地网络内可路由而不能通过因特网的其余部分在系统外路由。这能完成，例如由于会向系统分配一个仅包含有限数量的可路由IP地址的块，然而它能定义几乎无限数量的内部IP地址来为仅内部通信的目的分配到其各个设备。

为了通过阻止非系统设备获悉本地网络的内部拓扑结构而保存系统安全，这也可能是可行的，并且为了提供使无线通信设备能在本地网络外通信的装置(一般需要完成通过因特网的VOIP通信路径)，采用仅内部地址的许多本地网络包括了一个到因特网的接口，称为网络接入转换(NAT)组件。其中，NAT将设备的内部IP地址，这里有时称为“专用”IP地址，转换成因特网可路由的IP地址，这里有时称为“公共”IP地址。IP分组必须被发送到设备的公共IP地址，且IP分组必须看上去始发自设备的公共IP地址。

然而，本发明却观察到，公共IP地址由NAT分配并且随后对于设备是未知的一设备必须向外部SIP服务器注册。本发明因而认识到，必须为诸如上述本地网络中的无线通信设备提供一种方法，以便向在本地网络外部的SIP服务器注册它们公共的、NAT分配的IP地址。此外，本发明认识到在优选的非限制性实施例中，注册过程不应必须要求位于NAT接口处的附加代理服务器，这是因为这在许多情况下是昂贵和/或不切实际的，并且可能不受用户控制。

发明内容

因特网上语音(VOIP)系统包括一无线通信设备，比如已经被分配到一个设备已知的专用IP地址的CDMA电话。本地的、最好是基于IP的网络与无线通信设备进行通信，而网络接入转换(NAT)组件与本地网络和因特网进行通信。NAT组件将专用IP地址与公共IP地址相关，即NAT组件在外出的报文中将专用IP地址转换成公共IP地址，并且在到来的报文中将公共IP地址转换成专用IP地址。

按照本发明一方面，逻辑组件产生一基于IP协议的报文。报文包括一标头，标头具有与设备相关的公共IP地址作为目的地址。报文也有一正文，正文或者包含公共IP地址、或者等价地包含表明该报文正在向设备传送标头中的公共IP地址的数据。报文可以被无线通信设备接收以便向无线通信设备通知公共IP地址。设备随后向SIP服务器发送一注册报文以便注册该公共IP地址。

另一方面，一种向SIP服务器注册无线通信设备的公共IP地址的方法包括向无线通信设备通知该设备的专用IP地址。该方法还包括：从无线通信设备接收一报文并将专用IP地址转换成公共IP地址。接着，通过因特网发送报文并且检测公共IP地址。响应于此，通过因特网把被定址到公共IP地址的地址报文发送到无线通信设备，使无线通信设备被通知关于该专用IP地址。然后通过因特网从无线通信设备向服务器发送注册报文，所述注册报文包含所述无线通信设备的专用IP地址。

在一种实现中，公共IP地址包含在地址报文的报文标头和报文正文两者当中。在另一种实现中，公共IP地址仅包含在地址报文的报文标头中，所述地址报文的报文正文包含了指向报文标头的指针。

在还有一方面，无线通信设备包括用于发送一报文的装置，所述报文可被转换成IP报文并且表明一专用IP地址作为始发者地址。设备还包括用于接收一地址报文的装置，所述地址报文表明所述无线通信设备的公共IP地址。提供了用于发送注册报文以便在基于IP的系统中注册公共IP地址的装置。

在还有一方面，因特网上语音(VOIP)系统包括一无线通信设备，一本地网络与所述无线通信设备进行通信。本地网络可以包括IP基础设施和通信公司，并向无线通信设备分配一专用IP地址。网络接入转换(NAT)组件与本地网络和因特网通信，所述NAT组件将专用IP地址与公共IP地址相关。在该实施例中，无线通信设备产生一盲注册报文，该盲注册报文向与因特网相关的SIP服务器指示以注册一公共IP地址，所述公共IP地址包含在所述盲注册报文的标头中，就像NAT组件分配的那样。

另一方面，提供了一种注册仅有关于专用IP地址知识的无线通信设备的公共IP地址的方法。所述方法包括从无线通信设备发送一个表明专用IP地址作为始发者IP地址的注册报文。所述注册报文被定址到基于IP的服务器。所述方法还包括在所述报文中的专用IP地址转换成公共IP地址，然后将所述报文发送到基于IP的服务器。在服务器端，确定所述报文是一注册报文，使得作为始发者IP地址出现的公共IP地址被注册为所述无线通信设备的IP地址。

在一优选的、非限制性实现中，注册报文包括一正文，所述正文具有表示公共IP地址的字段，所述字段在被基于IP的服务器接收时为空。这表明报文是一盲注册报文且要注册始发者地址。在另一种实现中，注册报文包括一正文，所述正文具有其中数据不是公共IP地址的字段，但表明在报文标头中的始发者地址要被注册为无线通信设备的地址。

另一方面，无线通信设备包括用于接收一专用IP地址的装置以及用于产生一盲注册报文的装置，所述盲注册报文请求注册公共IP地址而不列出注册报文中的公共IP地址。所述装置通过一空中接口把盲注册报文发送到基于IP的基础设施，并随后发送到注册服务器。

参照附图能最好地理解本发明的细节，包括其结构和操作，附图中相同的标号代表相同的部件。

附图说明

图1是目前优选的无线通信系统的第一实施例的框图；

图2是在图1结构中采用的逻辑的流程图；

图3是目前优选的无线通信系统的第二实施例的框图；以及

图4是在图3结构中采用的逻辑的流程图。

具体实施方式

最初参照图1，示出一系统，一般指定为10，用于在目标无线通信设备12(图1所示的两个设备12)和支持IP的电话基础设施14之间实施通信，所述IP包括VOIP。在一非限制性实施例中，设备12，也称为“移动站(MS)”是由Kyocera、三星或其它使用码分多址(CDMA)原理和CDMA空中(OTA)通信空中接口协议的制造商所制造的移动电话，所述空中接口协议比如但不限于IS-95A、IS-95B、WCDMA、IS-2000及其它，所述移动电话与基础设施14通信，然而本发明应用于任一无线通信设备。

例如，除了上述那些以外，本发明所能应用的无线通信设备包括个人通信服务(PCS)和蜂窝系统，比如模拟高级移动电话系统(AMPS)和下列数字系统：CDMA、时分多址(TDMA)以及使用TDMA和CDMA技术两者的混合系统。CDMA蜂窝系统在电信工业联盟/电子工业联盟(TIA/EIA)标准IS-95中描述。组合的AMPS和CDMA系统在TIA/EIA标准IS-98中描述。其它通信系统在国际移动电信系统2000/通用移动电信系统(IMT-2000/UM)、覆盖称为宽带CDMA(WCDMA)、cdma2000(比如cdma2000 1x或3x标准)或TD-SCDMA的标准。

本发明应用于任一无线通信设备12；为说明起见，假定设备12是一电话12。通常，本发明所应用的无线通信设备包括但不限于：无线手机或电话、蜂窝电话、数据收发机或寻呼和定位接收机，并且根据需要可以是手持的、或是在交通工具(包括汽车、卡车、轮船、飞机、火车)内便携式的。然而，虽然无线通信设备一般被视为是移动的，然而可以理解，本发明在某些实现中可应用于“固定的”单元。同样，本发明应用于传输包括数字化视频信息在内的语音和/或数据信息所用的数据模块或调制解调器，并且可以使用有线或无线链路与其它设备通信。而且，可能使用命令使调制解调器或模块以预定的协同或相关方式工作，以便通过多个通信信道传输信息。无线通信设备有时被称为用户终端、移动站、移动单元、订户单元、移动无线电或无线电话、无线单元或在某些通信系统中简称为“用户”和“移动站”。

基础设施14会包括基站(BTS)、基站控制器(BSC)、移动交换中心(MSC)、到卫星系统的网关以及其它基础设施组件中的一个或多个。在任一情况下，基础设施支持IP和伴随协议或IP协议栈，包括VOIP和会话始发协议(SIP)。

IP基础设施14与本地通信公司16通信，如图所示，本地通信公司16也能支持其它基础设施。通信公司16可由因特网服务提供商或者能创建或建立其自身虚拟无限数量的专用IP地址的其它实体来实现，所述专用IP地址仅在基础设施14或通信公司16所支持的基础设施内使用。不管怎样，可以理解专用地址一般是不可路由的，即不能被下述NAT外部的通用因特网组件所识别。

图1示出通信公司16与网络接入转换(NAT)组件18通信，组件18下文中称为“NAT”18。其中，NAT 18向已经被通信公司16分配了专用IP地址的设备分配公共IP地址(即，因为公共IP地址能被通用因特网组件识别，因此它们可通过因特网路由)。换句话说，NAT 18把从通信公司16接收到的报文标头的“来自”或“始发者”字段中的专用IP地址转换成公共IP地址，然后把经转换的报文转发到因特网20上。

按照IP原理，通信设备12必须向SIP服务器22注册其公共地址，所述SIP服务器22相对于通信公司16在NAT 18外部、并且与因特网20通信。本发明提供了用于这样做的下述方法。

考虑了本发明的结构，可以理解，本发明的逻辑按照下面讨论的流程图来执行。流程图在此说明了本发明逻辑的结构作为体现在计算机程序软件中。本领域的技术人员会理解，流程图说明了按照本发明起作用的逻辑元件的结构，比如计算机程序代码元件或者电子逻辑电路。显然，本发明在其基本实施例中由一机器组件来实现，所述机器组件以指示数字处理装置(也就是计算机、控制器、处理器等等)执行与图示对应的一系列功能步骤的形式来呈现逻辑元件。

换言之，所述逻辑可由计算机程序体现，所述计算机程序由一个或多个组件内的处理器执行，被示出为一系列计算机或控制元件可执行的指令。这些指令可驻留在例如RAM或硬盘驱动器或光驱中，或者这些指令可保存在磁带、电只读存储器或能被动态改变或更新的其它适当数据存储设备上。

现在参照图2，可以见到在图1所示的系统10中执行的逻辑。特别是，从框24开始，通信设备12(图中称为“移动站”)加电或表明它被配置成使用IP基础设施14发送和/或接收语音和/或数据信息。响应于此，它在块26被通信公司16分配到一个临时的专用IP地址。

移到框28，NAT 18向通信设备12分配一临时的公共IP地址，这是通过例如把设备12的专用IP地址与已被分配给NAT 18的一块公共IP地址之一相关。继续到框30，通信设备12接着发送被定址到SIP服务器22的“盲”注册报文，以便在那里注册其公共IP地址。注册报文是“盲”的，因为设备12不必要知道其公共IP地址，因此设备12能使常规SIP注册报文中的“要注册的IP地址”字段保持空白。在该实施例中，SIP服务器22被编程将空白的“要注册的IP地址”字段视为注册的指令、设备12的地址、在报文标头中“来自”或“始发者”字段中的公共IP地址、视为从NAT 18接收到。或者，如果不使用空白的“要注册的IP地址”字段作为正在执行盲注册的指示符，则可实现一类新的SIP报文，其中由报文正文中的数据向SIP服务器22通知以注册在报文标头的“来自”或“始发者”字段中的公共IP地址。在任一情况下，向SIP服务器22表明要注册的是报文标头中“来自”或“始发者”字段中的公共IP地址。

图3和4说明了另一实施例。图3所示的结构实质上等同于图1所示的结构，除了提供了硬件实现的或软件实现的注册服务器以外。特别是，图3所示的系统34包括一个或多个无线通信设备36、IP基础设施38、通信公司40以及与因特网44通信的NAT 42。在SIP服务器46处注册公共IP地址。为便于这个注册，注册服务器48与因特网44通信。

图4示出至少部分由注册服务器48实现的逻辑。从框50开始，通信设备12加电或表明它被配置成使用IP基础设施38发送和/或接收语音和/或数据信息。响应于此，它在框52被通信公司40分配到一临时专用IP地址。NAT 42在框54向通信设备12分配一临时的公共IP地址。

继续到框56，通信设备36(或NAT 42代表自己)发送一IP报文。由于NAT 42将始发者的专用IP地址转换成一公共IP地址，因此被发送到因特网的报文看上去从该公共IP地址发出。

移到框58，注册服务器48检测到该报文。响应于此，注册服务器48产生被定址到公共IP地址的报文，即服务器48产生一报文，该报文在报文标头的“到”或“目的地”字段中具有NAT 42所分配的通信设备12的公共IP地址。此外，报文正文将该公共IP地址包含在一字段中，该字段被通信设备36识别为“这是你的公共IP地址”字段。或者，报文正文会包含指向标头中目的地地址的指针或者其它数据，表明报文正向设备36传送在其标头目的地字段中的公共IP地址。

在任一情况下，报文都通过一路径被发回设备36，所述路径的至少一部分包括因特网的公共可接入部分。设备36接收该报文、确定在该报文中指明已经由NAT42分配给它的公共IP地址，然后在框60向SIP服务器46发送包含公共IP地址的常规SIP注册报文。

以下是一示例性的非限制性perl程序，它实现了图4所述的逻辑。

　　#！/usr/bin/peri

　　use Socket；

　　#Print help if no command line arguments

　　 if($#ARGV＜0){

　　   print STDERR“\n Usage：prpobe port\n”；

　　   exit

　　 }

　　#Get port from command line

　　 $□port＝$ARGV[0]；

　　$len＝1600；

　　#open socket

　　 $proto＝getprotobyname(‘udp’)；

　　 socket(FS，PF_INET，SOCK_DGRAM，$proto)or die“socket：$！”；

　　#local addresscs

　　 $□paddr＝sockaddr_in($□port，INADDR_ANY

　　 bind(FS，$□paddr)or die“bind：$！”；

　　while(1){

　　 ($rpaddr＝recv(FS，$response，$len，O)or die“recv：$！”；

　　 (Port，$riaddr)＝socketaddr_in($rpaddr)；

　　 $ip＝inet_ntoa($riaddr)；

　　 $responsc＝“$ip；$port”；

　　#send reply

　　defined(send(FS，$response，$rpaddr))or die“send $send：

　　                     $！”；
  }
  close(FS)；

虽然这里所示并详细描述的特定的“用于注册无线通信设备的IP地址的系统和方法”完全能实现本发明的上述目标，可以理解它是本发明当前优选的实施例，因此代表了由本发明宽泛构想的主题，本发明的范围完全包含了对于本领域技术人员显而易见的其它实施例，因此本发明的范围仅受所附权利要求的限制，权利要求中除非特别指明，否则以单数引用的元件不是指“一个且仅有一个”，而是指“一个或多个”。上述优选实施例的元素的所有结构和功能上的等价物都通过引用被结合于此，并且由权利要求所包含，它们对于本领域普通技术人员是已知或者稍后将得知的。此外，设备或方法不必要解决上面由本发明设法解决的每一个问题，因为它被权利要求所包含。此外，本公开内容中的元件、组件或方法步骤都不是专门为了公开的，无论所述元件、组件或方法步骤是否在权利要求中特别指出。这里没有权利要求的元素应被视为在35 U.S.C.§112第六段的规定下，除非使用短语“用于...的装置”特别指出所述元素，或者在方法权利要求的情况下，用“步骤”而不是“动作”指出该元素。

Claims

1.一种因特网上语音VOIP系统，包括：

至少一个无线通信设备，其中至少一个专用IP地址被分配给所述无线通信设备并且对于所述无线通信设备是已知的；

与所述无线通信设备通信的至少一个本地网络；

与所述本地网络和所述因特网通信的至少一个网络接入转换NAT组件，所述NAT组件把所述专用IP地址与一公共IP地址相关；以及

产生至少一个基于IP协议的报文的至少一个逻辑组件，所述基于IP协议的报文包括一标头，标头中将与所述无线通信设备相关的公共IP地址作为目的地地址，所述报文包括一正文，正文包括所述公共IP地址或者表明该报文正向无线通信设备传送的公共IP地址的数据，所述报文可以被无线通信设备接收以通知无线通信设备有关公共IP地址。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于还包括一SIP服务器，其用于从所述无线通信设备接收一注册报文并且响应于此而注册所述公共IP地址。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述本地网络包括至少一个基于本地IP的基础设施。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述本地网络包括向所述无线通信设备分配专用IP地址的至少一个通信公司。

5.一种用于向SIP服务器注册无线通信设备的公共IP地址的方法，包括：

向所述无线通信设备通知该无线通信设备的专用IP地址；

从所述无线通信设备接收一报文并将所述专用IP地址转换成一公共IP地址；

通过因特网发送所述报文；

检测所述公共IP地址；

通过因特网向无线通信设备发送被定址到公共IP地址的地址报文，借此向无线通信设备通知有关所述公共IP地址；以及

通过因特网从所述无线通信设备向服务器发送一注册报文，所述注册报文包含所述无线通信设备的公共IP地址。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述公共IP地址被包含在所述地址报文的报文标头和报文正文两者当中。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述公共IP地址仅被包含在所述地址报文的报文标头中，所述地址报文的报文正文包含指向报文标头的指针。

8.一种无线通信设备，包括：

用于发送可被转换成IP报文的报文的装置，所述报文指示专用IP地址作为始发者地址；

用于接收表明无线通信设备的公共IP地址的地址报文的装置；以及

用于发送一注册报文以便在基于IP的系统中注册公共IP地址的装置。

9.如权利要求8所述的无线通信设备，其特征在于，所述无线通信设备是一CDMA无线通信设备。

10.如权利要求9所述的无线通信设备，其特征在于，所述无线通信设备是一电话。

11.一种因特网上语音VOIP系统，包括：

至少一个无线通信设备；

与所述无线通信设备通信的至少一个本地网络，所述本地网络向所述无线通信设备分配至少一个专用IP地址；以及

与本地网络和因特网通信的至少一个网络接入转换NAT组件，所述NAT组件将所述专用IP地址与一公共IP地址相关，

所述无线通信设备产生一盲注册报文，向与因特网相关联的SIP服务器指示注册无线通信设备的公共IP地址，所述公共IP地址包含在由NAT组件分配的盲注册报文的标头中。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于还包括与因特网通信的SIP服务器。

13.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述无线通信设备是一CDMA无线通信设备。

14.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述无线通信设备是一电话。

15.一种为仅知道专用IP地址的无线通信设备注册公共IP地址的方法，包括：

从所述无线通信设备发送一注册报文，指示所述专用IP地址作为始发者IP地址，所述注册报文被定址到基于IP的服务器；

将所述报文中的专用IP地址转换成公共IP地址；

把所述报文发送到基于IP的服务器；以及

在服务器处，确认所述报文是一注册报文并且将作为始发者IP地址出现的公共IP地址注册作为所述无线通信设备的IP地址。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述注册报文包括一正文，正文具有表示公共IP地址的字段，所述字段在被基于IP的服务器接收到时为空，从而表明所述报文是一盲注册报文且要注册始发者地址。

17.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述注册报文包括一正文，该正文其中具有除公共IP地址以外的数据的字段，但所述数据表明要把报文标头中的始发者地址注册为无线通信设备的地址。

18.一种无线通信设备，包括：

用于接收专用IP地址的装置；

用于产生请求注册公共IP地址的盲注册报文而无须列出注册报文中的公共IP地址的装置；以及

通过空中接口向基于IP的基础设施发送盲注册报文的装置。

19.如权利要求18所述的无线通信设备，其特征在于，所述盲注册报文的正文包括一空白或空的公共IP地址字段。

20.如权利要求18所述的无线通信设备，其特征在于，所述盲注册报文的正文包括一IP地址指示字段，所述字段中具有的数据表明要注册出现在该字段标头中的公共IP地址。