CN1918882A - 用于对互联设备间的数据传输进行优化的方法和系统 - Google Patents

用于对互联设备间的数据传输进行优化的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在局域互联系统中配置通信的方法，该局域互联系统包括第一设备、第二设备和用于在该第一设备和第二设备之间配置数据传输的中间节点。该第二设备被配置为用来向该系统中的设备多播/广播消息。互联装置阻止将多播/广播消息传输到第一设备。

Description

用于对互联设备间的数据传输进行优化的方法和系统
技术领域
本发明涉及互联设备间数据传输的优化。
背景技术
在各种移动设备中广泛包括可用的无线局域互联技术，例如蓝牙技术。设备通常会分配到一个IP(互连网协议)地址，然后它们使用IP协议栈与其它设备进行通信。除了桌面/膝上型计算机和移动终端以外，互联技术还被引入到各种家用设备中，例如电视机、机顶盒、音响系统、个人音乐播放器、摄像机、家庭管理系统和冰箱。希望各种家用设备通过特别使用无线局域互联技术和基于IP的技术能够与其它设备交互和共享信息。
UPnP论坛的UPnPTM(通用即插即用)技术定义了一种用于智能设备、无线设备以及各种形式的个人计算机的对等网络连接性的体系结构。设计它是为了对特定的或者不受管理的网络提供易于使用、灵活、基于标准的连接性，不管是在家中、小公司里、公共场所或者已经连到Internet。UpnP技术提供了分布式并且开放的互联结构，它利用TCP/IP(传输控制协议/网际协议)和Web技术来实现无缝接近互联，以及在来自广泛制造商的互联设备间进行控制数据传输。根据UpnP设备体系结构(UDA)，设备能够动态地加入网络，获取IP地址，将它的能力传达给其它设备，并获知其它设备的存在和能力。
DHWG(数字家庭工作组)HNv1(家庭网络版本1)规范说明了由例如PC、电视机、机顶盒、音响系统等设备形成的环境，这些设备通过IEEE802.x接口连接到包括以太网和无线局域网WLAN的网络。形成HNv1环境的设备由于它们的静态性或者非常有限的移动性而使得它们总是能够被连接到AC(交流)电源。同时它们所使用的连接技术允许高数据率和低延迟。
例如移动电话、PDA(个人数字助理)、便携式音乐播放器或摄像机的受限设备通常不支持802.x通信技术，但它们总是采用节能的短距离通信介质，例如蓝牙。短距离通信介质通常会展示出比IEEE802.x介质更有限的带宽和更长的延迟。因为这些受限设备或者DHWG术语中的移动手持设备使用与HNv1设备不同的通信介质，因而需要一个互联单元。如同广泛使用的技术那样将不同的网络连接在一起，但HNv1的体系结构所显示的通信环境对于只有有限的能源和/或低速通信链路的移动手持设备存在问题。HNv1规定用UpnP作为服务发现和控制协议组，但UpnP有可能并且在特定条件下会导致设备需要响应的大量通信。更具体地说，根据UpnP发现协议，UpnP设备通过发送多播消息向系统中的其它设备通告它们的服务。此外，服务和/或感兴趣的设备也可以由多播请求搜索到。UpnP规范规定：由于使用不可靠的UDP(用户数据报协议)，UPnP设备应该多次发送每个通告消息。结果，大量的多播消息会在极短的时间内消耗掉接收设备的电池，导致用户的不满。另外，在某些条件下，连接链路的大量容量被用于控制通信，这阻止了可用服务的使用。
发明内容
需要消除上述缺陷。由独立权利要求中所声明的内容表征的一种方法、系统、设备、芯片和计算机程序产品满足了该需要。在附属权利要求中公开了本发明的一些实施例。
本发明所基于的思想是通过在第一设备和一个第二设备之间配置数据传输的中间节点来阻止从该第二设备到该第一设备的至少一些多播和/或广播消息的传输。局域互联系统可以是任意局域网配置。例如，它可以包括蓝牙网络和/或802.11WLAN网络。
本发明的方法和装置的一个优势是在第一设备中需要的处理更少，因为接收到的消息更少。由此可以降低手持PDA、移动站或音乐播放器这些受限设备的功耗。对于带宽受限的链路，降低带宽使用自然也是一个优势，因而可以获得更快的链路用于其它数据传输。因为降低了多播和/或广播消息的传输，系统的响应时间和平均传播时间更短。此外，没有接收到多播消息的(第一)设备在连接到系统时仍然能够支持系统的所有功能(例如完整的UPnP栈)可用，使得能够收到多播消息。这样就更易于与第二设备实现完全兼容，例如在第一和第二设备间有直接连接时的配置中实现连接性。本发明的另一优势是易于为各种技术实现，由此实现了终端产品成本的降低。
附图说明
下面将参考附图通过一些实施例更详细地说明本发明，附图中：
图1示出了一个局域互联系统；
图2a示出了根据本发明的一个实施例的协议栈体系结构；
图2b示出了一个包括互联单元的设备；以及
图3是一个流程图，示出了根据本发明的一个实施例的一种方法。
具体实施方式
下面将在UPnP系统中描述本发明的一个实施例，但本发明还可用于其它在手持类受限设备和没有这种限制的设备之间配置通信的互联系统。
参见图1，该系统包括移动手持设备MHD、中间节点(在图1的实施例中即为互联单元IWU)、以及支持UPnP家庭网络版本1(HNv1)规范的家庭网络设备HND。设备HND形成HNv1域，并且设备MHD形成MHS(移动手持分组委员会)域。互联单元IWU位于这些域的边缘，并且它提供了对这些域之间的数据传输的适配。注意在IWU和MHD之间和/或IWU和HND之间还会有其它设备。IWU可以是一种特定设备或者被实现为另一设备(例如路由器、扩展桥接器或多媒体机顶盒)的一部分。在图1的例子中，HNv1域使用有线网络，例如以太网，以及MHS域采用无线互联技术，例如蓝牙。图1中进一步显示，MHD使用例如USB(通用串行总线)的有线链路与IWU连接是可行的，以及例如手持设备MHD也可在它们自己之间进行通信并由此构成了蓝牙微型网络。此外，HNv1域可以连接到其它网络，例如互联网。注意手持设备MHD或HNv1设备HND还可包括其它通信装置。例如，移动手持设备MHD可以包括用于与PLMN(公共移动网络)通信的收发器。设备MHD的一些例子是PDA、膝上型计算机、个人音乐播放机、耳机、移动电话和摄像机。HNv1设备HND通常总是与AC电源相连，以及这些设备包括电视机、音响设备和家庭管理设备。
图2a说明了UPnP系统的一种可行的协议栈体系结构。MHD和IWU之间(以及MHD之间的一个实施例)的数据传输链路可以由众所周知的蓝牙PAN(私人区域网)提供。可以从 http：//www.bluetooth.com/找到 关于蓝牙技术的信息。可以由为大量不同MAC(介质访问控制)和L1解决方案(包括有线以太网或基于802.11的WLAN技术)提供统一上层API(应用程序编程接口)的任何基于IEEE802的数据传输技术来提供IWU和HND之间的数据传输。在一个实施例中，IWU被配置用来从HND发起的分组中移走IEEE802.x报头并添加必要的蓝牙报头。对自MHD发起的分组进行相反的动作。请注意，还可以用其它局域互联技术实现本发明，上述技术的一些例子是BRAN(宽带无线接入网)规范(HIPERLAN1、HIPERLAN2、HIPERACCESS)。UPnP设备MHD、HND支持IPv4、IPv6或者二者都支持。根据其它实施例，MHD和IWU之间的链路通过USB连接和实现。
在MHD和HND之间在TCP层(图2a中未示出)之上使用HTTP协议传输UPnP层消息。为了依照UPnP发现协议发送和接收通告和查找请求，设备MHD和HND使用HTTP的多播变型，以及为了回应而使用了HTTP的单播变型。这些HTTP变型都使用UDP而不是TCP。在MHD和HND中由UPnP和UPnP AV(视听)规范功能实现UPnP特定功能。然后，应用和各种介质格式可以利用UPnP功能。
如图2b中所示，用作IWU的设备包括存储器MEM、用户接口UI、配置通信的I/O装置以及包括一个或多个处理器的中央处理单元CPU。在中央处理单元CPU中执行的计算机程序代码可以用于使设备IWU实现互联单元IWM，用以配置MHD和HND之间的数据传输。此外，在中央处理单元CPU中执行的计算机程序代码可以用于使设备IWU实现本发明的涉及向MHD转发消息的功能，后面将结合图3说明它的一些实施例。例如，可以提供本发明的功能作为实现互联单元IWM的应用的扩展。在一个实施例中，用于控制局域互联系统的数据处理设备(IWU)的芯片单元或一些其它类型的模块会使该设备完成本发明的功能。该模块可以构成设备IWU的一部分或者是可拆卸的，即它可以被插入到另一单元或设备中。计算机程序代码可以通过网络接收或被存储在存储装置中，例如硬盘、CD-ROM或其它外部存储装置，从那里它们可以被装入处理设备的存储器MEM。也可以用硬件解决方案或者软件解决方案的组合实现所发明的功能。
图3示出了根据本发明的一个实施例的方法。该方法可以实现在互联单元IWU中。在步骤301中，收到一个消息。在步骤302，检查接收到的消息的目的地地址。根据一个实施例，IWU将该消息的一个或多个属性与预定消息传输条件(可能存储在存储器MEM中)中确定的属性进行比较，并且如果它们匹配，那么根据实现方式，该消息被转发到MHD或被阻止传输到MHD。IWU可以存储一个或多个系统中预先确定作为广播或多播地址的地址。例如，可以用一个多播地址列表预先配置IWU。如果接收到的分组的目的地地址与该列表中的一个条目相匹配，则该分组就不会被传输到该受限设备。在UPnP中，对于所有UPnP系统，多播地址已经被指定为239.255.255.250。根据检查302、303，如果目的地地址是多播或广播地址，就在步骤304阻止该消息传输到受限设备，在图1和2a的例子中受限设备为MHD。否则，在步骤305，该消息就被传输到MHD。由于在IWU中应用了该方法的实施例，所以不必对MHD或HND做任何改动。
替代上述方法，还可以由其它方法来配置受限设备(MHD)和非受限设备(HND)之间的数据传输。例如，在步骤301后，在UPnP系统中可以有另外一个检查步骤检查是否是在HNv1接口上接收到该消息。如果在这种情况下在HNv1接口接收到该消息，则该方法将继续到当前步骤302，否则该方法就不再继续。因而只需要分析HNv1接口分组。
根据另一个实施例，在进入步骤305之前可以有一个或多个涉及接收设备(MHD)的其它附加检查步骤。IWU可以检查链路对MHD是否可用。例如，在蓝牙情况下，系统检查BT(蓝牙)是否在“休眠”模式。如果在休眠模式，IWU将在进入步骤305之前唤醒BT。如果BT处于活动状态，就直接进入步骤305.
根据一个实施例，并不是阻止所有多播/广播消息传输到MHD。可以向IWU提供消息传输条件，包括与消息类型和/或其它消息细节有关的信息，并且可以配置IWU(在步骤302/303或优选地在步骤302之前的一个附加步骤中)检查接收到的消息是否符合预定条件。这个实施例提供的好处是可以确定与传输的或阻塞的消息有关的甚至非常详细的条件，由此仍然能够转发关键消息而阻止了不太重要的消息的传输。这还优化了对系统传输能力的使用。根据所期望的实现方式，符合条件的消息可以被转发到MHD；或者如果条件确定要过滤或阻塞该消息，则该消息被阻止转发到MHD。例如，特定类型的消息或者使用特定编号的多播/广播消息被转发到MHD，而其它多播/广播消息则不被转发。在UPnP系统中，下列实施例至关重要：IWU仅被配置用来阻止多播消息的传输并且它将转发所有广播消息中的至少一部分到MHD。
UPnP体系结构定义了两种通用设备分类：受控设备和控制点。受控设备充当服务器的角色，响应来自控制点的请求。控制点和受控设备两者都可在多个平台上实现，包括个人计算机和嵌入式系统。可以在相同网络端点上同时操作多个设备、控制点或两者。因而可以配置图1中的MHD和HND用作受控制设备、控制点或两者。
UPnP设备MHD、IWU或HND可以具有动态主机配置协议(DHCP)客户端，并且它在设备第一次连接到网络时查找DHCP服务器。可替换地，当网络中没有DHCP服务器时设备自动配置(Auto-IP)它们自己。使用UPnP功能的先决条件是获得IP地址(步骤0)。根据一个实施例，IWU被配置用来将与地址获取有关的广播消息转发给MHD。广播消息由用来查找哪个设备具有特定IP地址的地址解析协议所使用。广播还用在自动配置系统时。一些其它广播消息被转发到MHD也是可行的，而可以阻止一些广播消息的传输。
一旦给UPnP设备分配了IP地址，就可以利用下列UPnP功能。发现是UPnPTM互联的第一步。通过发现，控制点找到感兴趣的设备。发现支持说明(步骤2，其中控制点获知设备能力)、控制(步骤3，其中控制点发送命令到设备)、事件(步骤4，其中控制点监听设备中的状态变化)和呈现(步骤5，控制点显示设备的用户界面)。这些功能的更多细节，请参考UPnP论坛规范“UpnPTM设备体系结构1.0”，版本1.0.1，2003年3月。
参见UPnP发现，即步骤1，UPnP多播消息由SSDP(简单服务发现协议)使用以便使得UPnP受控设备能够通告它们的根/嵌入的设备和服务，并使得UPnP控制点能够发现它们感兴趣的UPnP设备。但是，根据UPnP系统的一个实施例，互联单元IWU在图3的步骤304中被配置用来在MHS接口上丢弃在HNv1中发起的所有UPnP发现多播消息的至少一部分。UPnP多播消息被发送到标准地址和端口：239.255.255.250：1900.IWU被配置用来监控进入的分组的IP报头并阻止以所述地址为目的地IP地址的消息的传输。因而IWU是具有IP窥探功能的链路层设备。在1.1.2、1.1.3、1.2.2和1.2.3章中说明了涉及发现的UPnP消息的属性。
IWU不允许UPnP多播进入MHS域，但不阻止相反方向的多播进入HNv1域。在一种实施例中，MHD满足UPnP系统的通告要求并且至少在进入UPnP系统时用多播消息通告它自己。MHD还可在它需要来自HNv1域的服务时进行查询。MHD保持它的存在为HNv1控制点所知并且在需要时更新通告。事实上，MHD应该处于活动状态以为UPnP网络所知并从HNv1网络获取当前状态。根据进一步的实施例，在MHD中可以调整活动级别，例如通过调整消息的传输周期。下面，对于从UPnP系统角度充当控制设备的MHD来说明UPnP功能。为了通告自己，根据图2a的MHD启动BT(蓝牙)PAN格式化，获取IP地址(DHCP或Auto-IP)，并在此后用一个或多个多播消息通过SSDP通告它的服务。IWU将这些多播消息转发给HNn1域。然后，感兴趣的控制点可以下载设备说明并预订MHD中的事件。在超时周期已经届满后，PAN被切到“休眠”模式。MHD可以通过发送新的多播消息更新它的通告。
当HNv1(受控)设备(HND)通告它的服务时，IWU接收到通告消息并至少检查IP目的地地址。因为该消息是多播消息，它不会被转发到MHD。IWU以相同的方式对待来自用作控制点的HNv1设备的查询请求，即只要它是一个多播消息就不会被转发到MHD。
但是，IWU在步骤305中被配置用来转发从HNv1到MHD的单播消息。在这个实施例中，IWU转发起源于HNv1域(HND)中的单播消息并且导向MHD。因而，根据图2a的IWU可以在它接收到去往MHD的单播消息时唤醒蓝牙PAN。例如，当一个(HNv1)控制点希望在一个MHD上完成一个动作时，它将发送SOAP(简单目的地访问协议)单播消息。IWU窥探IP业务量，并注意到该控制点试图与该MHD建立HTTP会话。因为(根据图3中步骤303-304中的检查)该消息不是多播消息，所以IWU重新与该MHD建立BT PAN。在BT PAN可用之后，IWU将该消息转发给该MHD。执行该动作，并且将响应发送给该控制点。在一个预定时间段后，该MHD和IWU之间的BT PAN进入“休眠”模式。
从UPnP系统的角度，MHD还可以充当控制点。在这个实施例中，上述原则适用；IWU转发所有来自和去往MHD的单播消息以及仅来自MHD的多播消息。因而，MHD可以发送查找查询，接收GENA(通用事件通知体系结构)事件并通过IWU向HNv1响应SOAP动作，但不能接收来自HNv1设备的多播通告或来自HNv1控制点的查找查询。
在图1和图2中没有说明的一种实施例中，在两种设备(MHD、HND)使用相同互联技术的系统中，实现与阻止多播/广播消息传输有关的的上述特性的一些或全部。因而，中间节点没有必要在两种传输协议之间提供任何适应。然后，中间节点可以支持IWU和设备MHD、HND之间的一对一关联。这种关联的例子是移动终端和接入点之间的IEEE802.11关联或者网卡的LAN MAC和交换机的单个LAN MAC之间的关联。中间节点通过利用启发式装置检查layer2的业务量(也可能是IP窥探)可以获知哪些相连设备属于HNv1域，以及哪些属于MHS域。然后，可以阻止到MHD的多播/广播消息的传输。例如，中间节点的两侧可以是WLAN、以太网或BT，并且上述优化特征仍然适用。
上面描述了可行识别特征的一些例子。但是，本发明并不仅限于上面描述的实施例，消息的任何属性都可以与预定的消息传输条件中确定的属性相比较以便确定是否应该阻止该消息的传输。例如，可以用链路层地址信息，例如IEEE802MAC层多播地址标识，可以只使用端口号，或者多个标识符的组合，例如已经说明的IP地址与端口号的组合。
对于本领域技术人员来说，显而易见的是，随着技术的进步，可以用各种方式实现本发明的概念。本发明和它的实施例并不限于上述例子而可以在权利要求的范围内变化。

Claims (15)

1.一种在局域互联系统中配置通信的方法，该局域互联系统包括第一设备、第二设备和用于在该第一设备和该第二设备之间配置数据传输的中间节点，其中至少该第二设备被配置为用来向该系统中的设备多播和/或广播消息，该方法的特征在于，
由该中间节点阻止将所述多播和/或广播消息中的至少一些传输到该第一设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
该中间节点被配置为用来连接使用不同数据传输协议的网络。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
由该中间节点检查接收到的分组的目的地IP地址，
将该分组的该目的地IP地址与至少一个预定的多播/广播地址相比较，以及
当所述地址相匹配时，阻止该分组的传输。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，该第一设备属于UPnP系统的MHS域，以及该第二设备属于UPnP系统的HNv1域。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，阻止UPnP发现多播消息传输到该第一设备。
6.一种局域互联系统，包括第一设备、第二设备和用于在该第一设备和该第二设备之间配置数据传输的中间节点，其中至少该第二设备被配置为用来向该系统中的设备多播和/或广播消息，该系统的特征在于，
中间节点被配置为用来阻止所述多播和/或广播消息中的至少一些传输到该第一设备。
7.一种用于局域互联系统的数据处理设备，该数据处理设备是在第一设备和第二设备之间配置数据传输的中间节点，其特征在于，
该数据处理设备被配置为用来阻止将所述多播和/或广播消息中的至少一些传输到该第一设备。
8.根据权利要求7所述的数据处理设备，其特征在于，
该数据处理设备被配置为用来连接使用不同数据传输协议的网络。
9.根据权利要求8所述的数据处理设备，其特征在于，
该数据处理设备被配置为用来执行该第二设备所属的基于IEEE802的网络和该第一设备所属的蓝牙网络之间的数据传输。
10.根据权利要求7、8或9所述的数据处理设备，其特征在于，该数据处理设备被配置为用来检查接收到的分组的目的地IP地址，
该数据处理设备被配置为用来将该分组的该目的地IP地址与至少一个预定的多播/广播地址进行比较，以及
该数据处理设备被配置为当所述地址相匹配时阻止该分组的传输。
11.根据权利要求7到10中的任意一个所述的数据处理设备，其特征在于，
该数据处理设备被配置为用来在属于UPnP系统的MHS域的第一设备和属于UPnP系统的HNv1域的第二设备之间提供数据传输。
12.根据权利要求11所述的数据处理设备，其特征在于，
该数据处理设备被配置为用来阻止将UPnP发现多播消息传输到该第一设备，以及
该数据处理设备被配置为用来至少将与地址获取相关的广播消息转发到该第一设备。
13.根据权利要求7-12中的任意一个所述的数据处理设备，其特征在于，
该数据处理设备被配置为用来将该消息的一个或多个属性与在预定传输条件中指定的属性进行比较以确定是否应该将该消息传输到该第一设备。
14.一种用于控制局域互联系统的数据处理设备的模块，其特征在于，
该模块被配置为用来使该数据处理设备阻止将所述多播和/或广播消息中的至少一些传输到该第一设备。
15.一种计算机程序产品，用于通过在局域互联系统的数据处理设备的处理器中执行该计算机程序产品中所包括的程序代码来控制该数据处理设备，其特征在于，该计算机程序产品包括：
用于使该数据处理设备阻止将至少一些多播和/或广播消息从第二设备传输到第一设备的程序代码。
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