CN1742473B

CN1742473B - 用于在不同网络协议之间传输数据的通用协议层体系结构和方法、以及通用协议分组

Info

Publication number: CN1742473B
Application number: CN2003801092091A
Authority: CN
Inventors: 崔光淳; 林承玉; 郑光模; 徐京鹤
Original assignee: Electro-Components Institute
Current assignee: Electro-Components Institute
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2023-11-25
Also published as: EP1566036A4; KR20040045806A; US20060053229A1; JP4577683B2; KR100477513B1; CN1742473A; WO2004049671A1; JP2006503513A; EP1566036A1; AU2003282427A1; US7882254B2

Abstract

本发明提供用于在不同网络协议之间传输数据的通用协议体系结构和方法以及通用协议分组。该通用协议体系结构包括：应用层；通用协议层，该通用协议层位于应用层之下并使能不同网络协议之间的数据通信；表示层，位于通用协议层之下；会话层，位于表示层之下；传输层，位于会话层之下；网络层，位于传输层之下；数据链路层，位于网络层之下；以及物理层，位于数据链路层之下。该通用协议分组包括具有分组信息的通用协议头以及具有数据内容的有效负载。通过设计同时接受各种协议的通用协议层和通用协议分组，本发明能够提高不同协议之间的兼容性。

Description

用于在不同网络协议之间传输数据的通用协议层体系结构和方法、以及通用协议分组

技术领域

本发明涉及一种用于在不同网络协议之间传输数据的通用协议体系结构，并且尤其涉及一种采用诸如IP(因特网协议)、蓝牙、IEEE(电气与电子工程师协会)1394和LonTalk的各种网络协议，并使能在它们之间进行通信的通用协议层体系结构和通用协议分组结构。

背景技术

在现代电信产业中，标准通信系统利用基于开放式系统互连(以下称为“OSI”)模型的协议相互链接。OSI的目标是，创建一种其中连接到任何网络的任何供应商计算机系统都能够自由地和那个网络上的其它任何计算机系统共享数据的开放式系统连网环境。实际上，只要通过某种形式的通用网络来链接计算机，OSI模型就将允许连接到任何计算机的任何终端访问其它任何计算机上的任何应用程序。在采用OSI参考模型的网络中，通过OSI环境来执行系统之间的数据流动。用于网络通信的OSI模型定义了七层，这七层中的每一层都执行独立于其它层的特定通信操作。这七层主要分为上层和下层。面向应用的上层执行与会话管理、数据提取及应用有关的服务。上层提供处理应用程序及数据构造和编码的服务。依赖于网络的下层提供与物理连接、链接类型及路由选择功能有关的服务。下层提供通过各种网络配置的透明连接、以及到上层的一致接口。

上层包括应用层、表示层和会话层。应用层执行用于用户和网络操作管理的协议，并使能用户CPU的(中央处理器)之间的通信。应用层向用户和应用程序提供服务，如作业控制、文件传输工具、电子邮件、虚拟终端和目录服务。表示层具有用于应用层功能模块之间的通信的结构，并处理信息的表示格式。表示层协商用于对要传送的数据进行编码的通用句法、并允许传送数据，而与硬件因素无关。会话层控制应用层之间的对话。会话层提供用于使对话同步、以及从下层问题恢复会话的组织功能。

下层包括传输层、网络层、数据链路层和物理层。传输层使得，即使上层不考虑线路质量或附加系统的物理组成、也能够在终端之间进行正确的通信。传输层提供上层与下层之间的接口，隐藏了物理网络链接的详细功能操作、以便向面向应用的上层提供独立于网络的服务。网络层提供数据传送服务。网络层提供寻址和路由选择功能，并且也可以包括网络之间的流控制。数据链路层通过提高逻辑网络中物理链路的可靠性来无延迟地正确发送数据。数据链路层获得由物理层提供的信息，并添加纠错和重发功能。在该阶段，数据被处理为数据单元。物理层定义物理媒体之间的物理接口，并且根据来自数据链路层的发送要求来发送和接收位。

在开放系统中，系统A中的用户程序数据进入OSI环境中，并且数据通过传输介质按次序从应用层被传送给物理层。在此，在传输之前，数据被封装在用于高级数据链路控制(以下称为“HDLC”)规程中的帧中。帧通过数据交换网络，即OSI模型中所谓的中继开放系统，并到达开放系统中的接收计算机。在接收计算机中，数据按次序从物理层被传递给应用层，并且最终被传输给开放系统中的系统B中的目的地—应用进程B。

可以在一个或多个系统和连接到另一个系统的终端之间执行系统间的数据流动。然而，在超过两个具有不同协议的系统之间的通信受到限制。因而，需要协议转换器来执行不同通信网络之间的数据通信。

作为现有技术，Lindquist等人的美国专利No.5852660公开了电信系统内的一种网络协议转换模块。美国专利No.5852660提供了一种使第一SS7(7号信令系统)电信网络所产生的包含应用层数据的电信信号能够跨越第二SS7电信网络被传输的方法和设备，其中第一SS7电信网络和第二SS7电信网络是不相兼容的。

常规协议转换器允许两种不同协议在CPU之间交换数据。它表示应用程序之间的直接数据交换，或者利用装置间的简单逻辑的数据交换。在那些常规协议转换器中，当CPU执行其它任务时，产生了时间延迟。另外，当一个CPU接收信号并和系统内部交换响应时，造成了CPU的负荷和时间浪费，由此导致性能方面的大损失。

用于各种网络协议之间通信的常规协议转换方法分为三类。

首先，有一对一的协议转换方法。该方法根据七层OSI模型，将特殊协议的特殊层转换成另一种协议的相应层。为了转换m层，需要m种转换方法，并且为了转换n个协议，需要C2n种方法。结果，总共需要m·C2n种方法。因此，对于具有各种协议层的各种网络协议之间的数据交换，需要许多转换方法，由此造成高复杂性。

第二，有一种转换成特殊协议的方法。这表示将n个网络协议转换成从这n个网络协议中选择的特殊网络协议。为了将n个网络协议转换成特殊协议，需要(n-1)种转换方法，并且为了转换m层，对于每个协议需要m种转换方法。结果，总共需要m·(n-1)种方法。虽然与第一种方法相比，该方法在转换网络协议方面显示出较小的复杂性，但是该方法仍然需要许多协议转换。

第三，有一种利用覆盖方式的方法。例如，该方法是基于IEEE1394的IP、基于ATM(异步传输模式)的IP等等。这些是网际协议IP位于IEEE 1394或ATM层上的结构。它们不执行特殊转换，并且不是不同网络协议之间的数据交换方法。换句话说，在基于IEEE 1394的IP中，IEEE 1394网络中的设备发送位于IP上的IEEE 1394数据，并通过IP接收数据。通过IP收到的数据通过IEEE 1394层被传送，使得IEEE 1394设备能够接收数据。因此，它不是不同网络协议之间的数据交换。

例如，Watanabe的美国专利No.5715250公开了一种能够链接不同协议标准的终端的ATM-LAN(异步传输模式局域网)连接设备。美国专利No.5715250提供了一种使能在不同标准的第一和第二ATM终端，即LAN模拟协议的第一ATM终端和基于ATM的IP协议的第二ATM终端之间进行通信的小型ATM-LAN连接设备。

然而，上述常规协议转换方法有些问题，如转换方法的复杂性、归因于不同层体系结构和协议作用的复杂性、以及访问不同网络中的设备的复杂性。换句话说，转换方法的数量与要转换的网络协议数量以及要转换的网络协议中的层的数量成比例地增加，由此增加复杂性。另外，当执行协议转换时，复杂性按特殊系数的倍数增加，这是因为根据七层OSI模型，每个网络协议中的协议层体系结构和每层的作用都大不相同。特殊系数可以取决于要在每个协议层中处理的任选字段的数量和任务。而且，当在不同网络设备之间执行通信时，没有可在不同网络设备之间识别的通用地址分层结构。

发明内容

因此，本发明涉及用于在不同网络协议之间传输数据的通用协议层体系结构和方法，以及一种基本上避免由现有技术的限制和缺点造成的一个或多个问题的通用协议分组。

本发明的目的是提供包括以下内容的方法：设计能够处理各种网络协议的通用协议层体系结构和通用协议分组结构，将通用协议层插在一般协议层体系结构中的应用层下面，向网络中的所有设备供给通用地址，以及利用通用协议识别每个网络中的每个设备的操作状态。

将在接下来的说明中部分地阐述本发明的附加优点、目的和特征，并且一旦检查以下说明，本发明的附加优点、目的和特征对于本领域技术人员将变得显而易见，或者可以从本发明的实践得知本发明的附加优点、目的和特征。通过在本发明的书面说明和权利要求以及附图中特别指出的结构，可以实现和获得本发明的目的和其它优点。

为实现本发明的目的和其它优点，并根据本发明的意图，如在此体现和广泛描述的，本发明提供一种用于在采用OSI参考模型的不同网络协议之间传输数据的通用协议层体系结构，该OSI参考模型把在通信网络中的应用程序之间进行通信的功能分成特定的简化任务，该通用协议层体系结构包括：

应用层，位于通用协议层体系结构的顶部；

通用协议层，该通用协议层位于应用层之下、并使能不同网络协议之间的数据通信；

表示层，位于通用协议层之下；

会话层，位于表示层之下；

传输层，位于会话层之下；

网络层，位于传输层之下；

数据链路层，位于网络层之下；以及

物理层，位于数据链路层之下。

另外，本发明提供一种用于在基于OSI参考模型的不同网络协议之间传输数据的通用协议层体系结构，该通用协议层体系结构包括位于应用层之下的通用协议层，该通用协议层使能不同网络协议之间的数据通信。该通用协议层起本地站芯片内部的服务质量、安全性和通信管理的内部接口的作用。

在另一方面，本发明提供一种用于在具有采用OSI参考模型的网络协议层体系结构的不同网络协议之间传输数据的方法，该方法包括通过通用协议层传输数据以使能不同网络协议之间的数据通信的步骤。另外，本发明提供一种用于在具有基于OSI参考模型的网络协议层体系结构的不同网络协议之间传输数据的方法，该方法包括通过位于应用层之下的通用协议层来传输数据的步骤，该通用协议层用于使能不同网络协议之间的数据通信。该通用协议层起本地站芯片内部的服务质量、安全性和通信管理的内部接口的作用。

在另一方面，本发明提供一种用于在不同网络协议之间传输数据的通用协议分组，该通用协议分组包括具有分组信息的通用协议头、以及具有数据内容的有效负载。

现今，随着各种网络协议的出现和发展、采用各种网络协议的各种中间件和硬件平台的发展、以及对本地连网的兴趣的增加，许多网络协议和中间件正在竞争，以便成为本地连网中的内部网和外部网的标准。因此，本发明描述能够接受所有这些不同协议的通用协议结构、以及协议层上的转换技术，以便在它们之间进行通信。

附图说明

根据以下连同附图一起进行的详细说明，可以更充分地理解本发明的进一步目的和优点，其中：

图1是根据本发明的通用协议层体系结构的结构图；

图2显示了根据本发明的通用协议的实际使用例子；

图3是支持通用协议的芯片组和本地站的协议层结构图；

图4是支持通用协议的装置的协议层结构图；

图5是根据本发明的通用协议分组的结构图；

图6是用于描述任选字段结构的视图；

图7是用于描述任选字段中的业务类型的例子的视图；

图8是用于描述域网络和集群网络的视图；

图9是用于描述任选字段中的分组类型的例子的视图；

图10是用于描述任选字段中的管理分组的例子的视图；

图11是用于描述任选字段中的管理分组的例子的视图(继续)；

图12是用于描述顺序字段结构的视图；

图13a和13b是用于描述装置注册分组的例子的视图；

图14a至14e是用于描述RG(本地网关)或本地站注册分组的例子的视图；

图15a和15b是用于描述激活检查分组的例子的视图；

图16a和16b是用于描述激活检查分组的实际使用例子的视图；

图17a至17c是用于描述报告状态分组的例子的视图；

图18a和18b是用于描述报告状态分组的实际使用例子的视图；

图19a至19c是用于描述VOD(视频点播)MPEG(运动图像专家组)流分组的例子的视图；

图20a至20c是用于描述广播MPEG流分组的例子的视图；

图21a至21f是用于描述WAN(广域网)与流网关接口分组的例子的视图；

图22a至22c是用于描述地址表管理分组的例子的视图；

图23是用于描述UHCP分组结构的视图；

图24是用于描述具有执行消息的UHCP分组的例子的视图；

图25是用于描述具有询问消息的UHCP分组的例子的视图；以及

图26是用于描述具有通知消息的UHCP分组的例子的视图。

具体实施方式

现在，将详细描述本发明的优选实施例，在附图中显示了本发明优选实施例的例子。

图1是根据本发明的通用协议层体系结构的结构图。在图1中，通用协议层可以位于现有应用层(10)之中或之下。包括通用协议层的网络协议包括基于OSI参考模型的所有网络协议。例如，有用于诸如因特网、内联网或外联网的网络中的TCP/IP(传输控制协议/因特网协议)，用于Linux操作系统的网络通信中的IEEE 1394协议，体现面向用户的系统的LonTalk协议，以及用于无线网络中的蓝牙协议。

根据本发明通过网络协议层传输数据的方法包括以下步骤：

通过使能两个终端之间的通信服务的应用层，来传输数据；

通过执行分组交换、广播或组播、地址转换、装置控制、分组分类、安全性、拥塞访问控制、资源管理等的通用协议层，来传输数据；

通过将输入或输出的数据从某一表示形式转换成另一表示形式的表示层，来传输数据；

通过被设置成在终端主机程序之间交换消息、控制数据同步、以及组成通信会话的会话层，来传输数据；

通过管理控制和错误、以保证终端之间的可靠数据传输的传输层，来传输数据；

通过控制数据信道、以便能够将分组发送给正确接收器的网络层，来传输数据；

通过在物理级执行错误控制和同步、并识别和管理传输的数据链路层，来传输数据；以及

通过物理层来传输数据，该物理层通过电学和机械地系统化的网络发送位串、并提供用于通过传输介质交换数据的硬件装置。

作为这种方法的例子，可以有通过TCP/IP协议、IEEE 1394协议、LonTalk协议、或蓝牙协议来传输数据的方法。

图2显示了根据本发明的通用协议的实际使用。在图2中，网络A中的装置AA利用支持通用协议的芯片组向网络B中的装置BA发送数据。图3中显示了该芯片组所支持的协议层以及本地站(homestation)的协议层。装置AA的应用层中的数据通过通用协议层被传送，并变成前面部分附有前同步和通用协议头的应用协议数据单元(以下称为“APDU”)。然后，当APDU从表示层(第六层)被传递给物理层时，与每个协议层相对应的每个头和尾被附加到APDU上。所得到的分组到达位于芯片组外面的、能够通过每个协议网络中的传输介质来处理通用协议的接口模块AZ。在接口模块AZ中，分组从物理层被传递给第六层。在此，与每层相对应的每个头和尾与分组分离，并且分组到达模块AZ的应用层。模块AZ的应用层检查所收到的APDU分组的前同步，以识别前同步是否使用了通用协议。如果前同步使用了通用协议，则模块AZ从所收到的分组中除去前同步，并发送剩下的通用协议分组。如果前同步和通用协议不一致，则模块AZ会得知所收到的分组的目的地是它自己的装置，并在它自己的应用层中处理所收到的数据。

随后，在接收通用协议分组的芯片组内，根据通用协议头(210)中的地址信息执行交换，以便将通用协议分组发送给外部接口模块BZ。接口模块BZ得知所接收的分组是应用数据，并通过通用协议层(20)传送该分组、以便将前同步和通用协议头(210)附加到该分组上。然后，分组从第六层被传递给物理层，并通过传输介质被传输到目的地、即装置BA。在装置BA中，传输的分组从第六层被传递给物理层(80)，以到达通用协议层(20)。应用层检查所收到的分组的前同步，以识别APDU是发自另一个网络、并且通过通用协议层(20)被传送。

图3显示了支持通用协议的芯片组和本地站的协议层结构图。通用协议层体系结构中的通用协议层执行分组交换、广播或组播、地址转换、装置控制、分组分类、安全性、拥塞访问控制、资源管理等。

图4显示了支持通用协议的装置的协议层体系结构。在网络中，支持通用协议的装置必须使用通用协议层。在图4中，路径①(110)是装置利用相同的网络协议与相同网络中的另一装置通信的情况。路径②(120)是装置利用通用协议与另一网络中的装置通信的情况。尤其是，在路径③(130)中，为了在通用协议和现有协议之间执行平稳通信，通用协议层必须支持特殊API(应用程序接口)、以便与现有协议的应用层通信。

图5显示了根据本发明的通用协议分组的结构图。如图5所示，APDU是在应用层中形成的数据，并且在与不同网络中的装置进行通信的情况下被发送给通用协议层。通用协议分组(200)的大小为32字节，包括16字节的前同步和16字节的通用协议头(210)。通用协议头包括源地址(220)、目的地址(230)、任选字段(240)、顺序字段(250)、长度字段(260)、以及供今后用的保留字段(270)。

前同步用于通知输入的分组是否通过通用协议层被传送，并用于包含鉴别密钥或鉴别口令、以防止在未经许可的情况下访问内部网。

源地址(220)代表发送方的通用地址，并且只能被通用协议层(20)和对应于通用协议层的应用层(10)所理解。源地址被映射到网络中所有装置的每个物理地址，并且必须被接受通用协议的网关共同管理。在管理源地址的过程中，必须同时管理装置的物理地址和相应的通用地址。

如果设计源地址以使得应用层(10)和用户只能从源地址来识别内部网的结构和网络中使用的装置，则在管理方面有许多优点。为此，通用协议必须具有固定的地址层次规则。目的地址(230)的结构和源地址结构相同，并且是接收方的通用地址。

图6是用于描述任选字段(240)的结构的视图。任选字段(240)的大小为2字节，并且包括分组的业务类型(TT)(310)、分组类型(PT)(320)和管理分组(MP)(330)。

图7显示了业务类型(310)的例子。业务类型是从包括控制命令数据、实时数据和非实时数据的组中选择的一种数据，用于分组的紧急程度和服务质量(以下称为“QoS”)。控制命令数据表示用于控制家用装置的数据。实时数据用于代表要实时被处理的、诸如音频、视频和游戏的娱乐数据。非实时数据用于代表除实时数据以外的数据，如因特网数据。

图8显示了域网络和集群网络。家用网络可以包括多个RG(本地网关)或HG(家用网关)。包括一个RG或HG的网络被定义为域网络。并且连接到该RG或HG的协议网络被定义为集群网络(clusternetwork)。

图9显示了分组类型字段(320)的例子。分组类型字段定义分组的传输方法，并提供各种传输方法，如独播、广播和组播。在域和集群网络结构中，可采用的传输方法可以包括：独播方法，用于一对一通信；广播方法，用于一对所有装置的通信；以及组播方法，用于一对多个装置的通信。详细地说，组播方法的例子可以包括：集群组播，用于在集群中的装置之间执行通信；域组播，用于在域中的装置之间执行通信；以及RG组播，用于在RG之间执行通信。

图10和11显示了管理分组(330)的例子。通用协议中提供的管理分组字段是专门为家用网络管理定义的字段。管理分组字段的大小为1字节。

图12显示了顺序字段(250)的结构。因为通用协议层位于应用层和表示层之间，因此协议中的每一层在与其上面或下面的层进行数据交换时都可以使用不同的最大传输单位(以下称为“MTU”)。因此，通用协议分组的有效负载部分在传输之前必须被分割，并且接收部分必须重组被分割的有效负载。顺序字段用于分割和重组过程中，并包括用于指示分割过程中的当前顺序号的顺序号字段(410)、以及用于指示最后分组的最后分组字段(420)。

长度字段(260)代表位于通用协议头(210)后面的应用数据量。

详细地描述管理分组字段。根据管理分组字段的值，通用协议分组变成从包括以下分组的组中选择的一个分组：装置注册分组，RG或本地站注册分组，激活检查分组，报告状态分组，VOD(视频点播)或广播MPEG(运动图像专家组)流分组，WAN(广域网)或流网关接口分组，以及地址表管理分组。

图13a和13b显示了装置注册分组的例子。装置注册分组是从包括以下分组的组中选择的一个分组：用于请求装置注册的DRREQ(装置注册请求)分组、以及用于响应装置注册请求的DRRES(装置注册响应)分组。利用这些分组，装置能够提供即插即用(以下称为“PnP”)功能。

图14a至14e显示了RG或本地站注册分组。RG或本地站注册分组是从包括以下分组的组中选择的一个分组：

HRSREQ(本地站注册开始请求)分组，该HRSREQ分组请求开始本地站注册；

HRSRES(本地站注册开始响应)分组，该HRSRES分组响应本地站注册开始请求；

HRREQ(本地站注册请求)分组，该HRREQ分组请求本地站注册；

HRRES(本地站注册响应)分组，该HRRES分组响应本地站注册请求；以及

HRIND(本地站注册指示)分组，该HRIND分组指示本地站注册。

利用这些分组，本地站能够提供PnP功能。

图15a和15b显示了激活检查分组的例子。激活检查(alive check)分组包括请求激活检查的ACREQ(激活检查请求)分组、以及响应激活检查请求的ACRES(激活检查响应)分组。激活检查分组用于检查家用网络中的装置或RG是否正在工作。

图16a和16b将ACREQ和ACRES分组的时间线显示为使用激活检查分组的例子。情况1是，装置或HS(本地站)在发送ACREQ分组后的3秒内收到ACRES分组。接收ACRES分组的装置或HS推测另一装置或HS仍然登录到家用网络上。情况2是，装置或HS在发送ACREQ分组后的3秒内没有收到ACRES分组。在情况2下，发送ACREQ分组的装置或HS向其它装置或HS广播DDEV(删除装置)分组、以便通知相应的装置从家用网络注销，并从它自己的地址表中删除相应装置或HS的地址。

图17a至17c显示了报告状态分组的例子。报告状态分组是从包括以下分组的组中选择的一个分组：请求状态报告的RSREQ(报告状态请求)分组，响应状态报告请求的RSRES(报告状态响应)分组，以及初始化状态报告的RSIND(报告状态指示)分组。

图18a和18b显示了报告状态分组的实际使用例子。接收RSREQ分组的装置或HS检查它自己的状态，并以RSRES分组的形式发送结果。报告状态请求项和关于该请求项的数据被插入RSREQ分组的有效负载部分中。并且，接收RSREQ分组的装置或HS将它自己的紧急状态的信息、以RSIND分组的形式发送给它自己的域网络中发送RSREQ分组的装置或HS。

图19a至19c显示了VOD MPEG流分组的例子。VOD MPEG流分组是从包括以下分组的组中选择的一个分组：用于请求VODMPEG流服务的VODREQ(VOD请求)分组，用于响应VOD MPEG流服务请求的VODRES(VOD响应)分组，以及VODSTR(VOD流)分组。图20a至20c显示了广播MPEG流分组的例子。广播MPEG流分组是从包括以下分组的组中选择的一个分组：用于请求广播MPEG流服务的BRCTREQ(广播请求)分组，用于响应广播MPEG流服务请求的BRCTRES(广播响应)分组，以及BRCTSTR(广播流)分组。

当装置想要VOD和广播流服务时，该装置向流网关接口发送VODREQ和BRCTREQ分组。在此，流信息和所需的带宽被装载在VODREQ和BRCTREQ分组上。流网关接口以VODRES和BRCTRES分组的形式，发送请求结果以及实际分配给装置的带宽。实际流是被装载在188字节MPEG TS(传输流)上被传输的，该MPEG TS被封装在VODSTR和BRCTSTR分组的有效负载中。

图21a至21f显示了WAN或流网关接口分组的例子。如果装置想要访问WAN和流服务，则该装置必须知道相应网关接口的地址。因此，需要执行诸如以下功能的分组：请求网关接口地址，响应请求，以及向其它装置通知网关接口地址。如图21a至21f所示，WAN或流网关接口分组是从包括以下分组的组中选择的一个分组：

WGIREQ(WAN网关接口请求)分组，该WGIREQ分组请求WAN网关接口地址；

WGIRES(WAN网关接口响应)分组，该WGIRES分组响应WAN网关接口地址请求；

WGIIND(WAN网关接口指示)分组，该WGIIND分组初始化WAN网关接口的地址；

SGIREQ(流网关接口请求)分组，该SGIREQ分组请求流网关接口地址；

SGIRES(流网关接口响应)分组，该SGIRES分组响应流网关接口地址请求；以及

SGIIND(流网关接口指示)分组，该SGIIND分组初始化流网关接口地址。

一旦收到地址请求，具有网关接口的本地站就发送具有包括本地站地址的有效负载的响应分组。

图22a至22c显示了地址表管理分组的例子。当向本地站添加装置或者从本地站删除装置、以及初始化本地站中装置的地址表时，使用地址表管理分组。地址表管理分组是从包括ADEV(添加装置)分组、DDEV(删除装置)分组和IDEV(初始化装置)分组的组中选择的一个分组。当装置登录到家用网络、或者从家用网络注销时，连接到该装置的本地站广播ADEV或DDEV分组，以便向其它装置通知新装置的登录或现有装置的注销。接收ADEV或DDEV分组的装置将相应装置的地址添加到它自己的地址表中/从它自己的地址表中删除相应装置的地址。IDEV分组用于初始化家用网络中的装置地址表。

图23显示了UHCP(通用本地控制协议)分组的结构。用于控制家用装置的UHCP分组被装载在通用协议分组的有效负载上。为了指示有效负载上装载的内容是装置控制分组，将管理分组字段设置为0xFF，如图11所示。

如图23所示，UHCP分组包括4字节的UHCP头及有效负载。UHCP头字段包括消息类型(MT)、行动类型(AT)、事务ID(标识符)(TID)和长度字段(LEN)。MT字段指示消息的类型。消息分为三种类型，如执行(0x1)、询问(0x2)和通知(0x3)。AT字段详细描述消息的行动。根据消息类型来定义每个行动。TID是用于在多个响应消息到达时，识别与特殊请求消息相对应的特殊响应消息的ID。LEN指示以字节表示的UHCP分组有效负载的长度。

图24显示了具有执行消息的UHCP分组的例子。执行消息用于执行AT字段。如果MT字段具有执行消息，则AT字段具有从包括行动、注册和响应的组中选择的一个值。‘行动’用于使装置实施有效负载中的命令。‘注册’用于将有效负载中的装置属性注册在本地站上。‘响应’用于响应‘行动’和‘注册’分组。

图25显示了具有询问消息的UHCP分组的例子。询问消息用于询问AT字段的内容。如果MT字段具有询问消息，则AT字段具有从包括行动、装置目录、属性目录和响应的组中选择的一个值。‘行动’用于请求关于装置状态的信息。‘装置目录’用于请求家用网络中的装置目录信息。在具有询问消息、并且AT字段值为‘装置目录’的UHCP分组中，UHCP分组的有效负载上什么也没有装载。‘属性目录’用于请求属性信息。在具有询问消息、并且AT字段值为‘属性目录’的UHCP分组中，UHCP分组的有效负载上什么也没有装载。‘响应’用于响应‘行动’、‘装置目录’和‘属性目录’的请求。

图26显示了具有通知消息的UHCP分组的例子。当家用网络中的装置通知它们自己的特殊事件或警报时，使用通知消息。在具有通知消息的UHCP分组中，不使用AT和TID字段。

工业实用性

因此，根据本发明用于在不同网络协议之间传输数据的通用协议层体系结构和方法以及通用协议分组使得，使用特殊协议的网络可能通过将通用协议层设置在应用层之中或之下，来与使用不同协议的其它任何网络进行通信。另外，通过利用通用协议向所有网络中的所有装置分配通用地址，本发明提供以下优点：能够有效地管理装置，并且装置能够相互通信；以及能够通过网关来检查使用各种网络协议的装置的操作状态。而且，通过设计能够同时接受各种网络协议的通用协议层和通用协议分组结构，本发明能够提高不同网络协议之间的兼容性。

Claims

1.一种用于通过通用协议层在具有采用开放式系统互连参考模型的网络协议层体系结构的不同网络协议之间传输数据的方法，该方法包括步骤：

接收要传输的数据；

利用关于分组的信息来生成通用协议头；

将所接收的数据和所述通用协议头打包为通用协议分组，其中用于控制装置的通用本地控制协议UHCP分组被装载在具有所述通用协议分组内包含的数据内容的有效负载上；以及

通过所述通用协议层传输所述通用协议分组以使得在所述不同网络协议之间进行数据通信，

其中，所述通用协议头包括：

源地址，该源地址具有关于被传输的信号的源的信息；

目的地址，该目的地址具有关于所述被传输的信号的目的地的信息；

任选字段，该任选字段涉及业务类型、分组传输方法和家用网络管理；

顺序字段，用于分割和重组过程；

长度字段，用于指示应用数据量；以及

保留字段，供今后使用。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述通用协议层位于应用层之下。

3.根据权利要求2所述的方法，其中采用开放式系统互连参考模型的网络协议是从包括TCP/IP协议、IEEE 1394协议、LonTalk协议和蓝牙协议的组中选择的一个协议。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述通用协议层执行分组交换、广播或组播、地址转换、装置控制、分组分类、安全性、拥塞访问控制和资源管理。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述通用协议层起本地站芯片内部的服务质量、安全性和通信管理的内部接口的作用。

6.根据权利要求1所述的方法，其中当一装置与网络中使用相同协议的另一装置通信时，绕过所述通过通用协议层传输通用协议分组的步骤，并且当所述装置与所述网络中使用不同协议的另一装置通信时，执行所述通过通用协议层传输通用协议分组的步骤。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述通过所述通用协议层传输所述通用协议分组的步骤包括以下步骤：

通过现有应用层传输数据；以及

通过特殊的标准应用程序接口传输数据。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述通用协议头的大小为16字节。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述源地址的大小为3字节。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述目的地址的大小为3字节。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述任选字段的大小为2字节。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述任选字段包括：

业务类型字段，用于区分控制命令数据、实时数据和非实时数据；

分组类型字段，用于定义分组传输方法；以及

管理分组字段，该管理分组字段用于由所述通用协议层提供的家用网络管理。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述业务类型字段的大小为3位。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述分组类型字段的大小为5位。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述管理分组字段的大小为8位。

16.根据权利要求12所述的方法，其中，根据所述管理分组字段的值，所述通用协议分组变成从包括以下分组的组中选择的一个分组：

装置注册分组，用于为装置提供即插即用功能；

本地站注册分组，用于为本地站提供即插即用功能；

激活检查分组，用于检查家用网络中的装置或本地网关RG是否正在工作；

报告状态分组，用于检查装置的状态并发送结果；

VOD MPEG流分组，该VOD MPEG流分组涉及VOD MPEG流服务；

广播MPEG流分组，该广播MPEG流分组涉及广播MPEG流服务；

WAN与流网关接口分组，用于具有网关接口的本地站的地址；以及

地址表管理分组，用于向所述本地站添加装置/从所述本地站删除装置。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述装置注册分组是从包括以下分组的组中选择的一个分组：

DRREQ分组，用于请求装置注册，在装置注册开始时，该DRREQ分组被所述装置发送给本地站；以及

DRRES分组，用于响应所述装置注册的请求，在所述本地站收到DRREQ分组之后，该DRRES分组被所述本地站发送给所述装置。

18.根据权利要求16所述的方法，其中所述本地站注册分组是从包括以下分组的组中选择的一个分组：

HRSREQ分组，用于请求本地站注册的开始；

HRSRES分组，用于响应所述本地站注册开始的请求；

HRREQ分组，用于请求本地站注册；

HRRES分组，用于响应所述本地站注册的请求；以及

HRIND分组，用于指示所述本地站注册。

19.根据权利要求16所述的方法，其中所述激活检查分组是从包括以下分组的组中选择的一个分组：

ACREQ分组，用于请求检查装置是否正在工作；以及

ACRES分组，用于响应所述装置是否登录到家用网络上。

20.根据权利要求16所述的方法，其中所述报告状态分组是从包括以下分组的组中选择的一个分组：

RSREQ分组，包括报告状态请求项和关于该请求项的数据；

RSRES分组，包括装置状态的检查结果；以及

RSIND分组，用于向本地站发送关于装置紧急状态的信息。

21.根据权利要求16所述的方法，其中所述VOD MPEG流分组是从包括以下分组的组中选择的一个分组：

VODREQ分组，用于请求VOD MPEG流服务；

VODRES分组，用于响应所述VOD MPEG流服务的请求；以及

VODSTR分组，用于传输被装载在所述VODSTR分组的有效负载上的MPEG流。

22.根据权利要求16所述的方法，其中所述广播MPEG流分组是从包括以下分组的组中选择的一个分组：

BRCTREQ分组，用于请求广播MPEG流服务；

BRCTRES分组，用于响应所述广播MPEG流服务的请求；以及

BRCTSTR分组，用于传输被装载在该BRCTSTR分组的有效负载上的MPEG流。

23.根据权利要求16所述的方法，其中所述WAN与流网关接口分组是从包括以下分组的组中选择的一个分组：

WGIREQ分组，用于请求WAN网关接口地址；

WGIRES分组，用于响应WAN网关接口地址的请求；

WGIIND分组，用于初始化所述WAN网关接口地址；

SGIREQ分组，用于请求流网关接口地址；

SGIRES分组，用于响应流网关接口地址的请求；以及

SGIIND分组，用于初始化所述流网关接口地址。

24.根据权利要求16所述的方法，其中所述地址表管理分组是从包括以下分组的组中选择的一个分组：

ADEV分组，用于向本地站通知新装置的登录；

DDEV分组，用于向所述本地站通知新装置的注销；以及

IDEV分组，用于初始化所述本地站中装置的地址表。

25.根据权利要求1所述的方法，其中所述UHCP分组具有头字段，该头字段包括：

消息类型字段，用于指示消息的类型；

行动字段，用于详细描述消息的行动；

事务ID字段，用于区分同时到达的多个消息；以及

长度字段，用于指示所述UHCP分组的有效负载的长度。

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述消息类型是从包括以下消息的组中选择的一个消息：

执行消息，用于执行所述行动字段；

询问消息，用于询问所述行动字段的内容；以及

通知消息，当家用网络中的装置通知它们自己的特殊事件或警报时，使用该通知消息。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，如果所述消息类型是执行消息，则所述行动字段具有从包括以下内容的组中选择的一个值：

行动，用于使装置实施所述有效负载中的命令；

注册，用于将所述有效负载中的装置的属性注册在本地站上；以及

响应，用于响应所述行动和所述注册分组。

28.根据权利要求26所述的方法，其中，如果所述消息类型是询问消息，则所述行动字段具有从包括以下内容的组中选择的一个值：

行动，用于请求关于装置状态的信息；

属性目录，用于请求属性信息；以及

响应，用于响应所述行动、装置目录和属性目录的请求。

29.根据权利要求1所述的方法，其中所述顺序字段的大小为1字节。

30.根据权利要求29所述的方法，其中所述顺序字段包括：顺序号字段，用于指示所述分割过程中的当前顺序号；以及最后分组字段，用于指示最后分组。

31.根据权利要求30所述的方法，其中所述顺序号字段的大小为7位。

32.根据权利要求30所述的方法，其中所述最后分组字段的大小为1位。

33.根据权利要求1所述的方法，其中所述长度字段的大小为1字节。

34.根据权利要求1所述的方法，其中所述保留字段的大小为5字节。