CN1921424A - 以UPnP为基础的分布式网络中设备动态控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种互联网络，特别涉及一种以自设IP为基础的网络中进行设备动态控制的方法和系统。本发明以UPnP为基础的分布式网络中设备动态控制方法，将大规模住宅群分段成规定的单位，然后设置各个分布式服务器，并且发现并控制各分段后集群中按户存在的UPnP设备；它包括家庭网络中的各个UPnP设备将自己的描述信息内的地址信息变更为域名，然后传送给相关分布式服务器的阶段。本发明提供了灵活使用公寓群服务器并且适用于公寓网络的新型UPnP设备发现结构，以此来达到相对于IP分段结构独立地完成UPnP设备发现的效果。

Description

以UPnP为基础的分布式网络中设备动态控制方法及系统

技术领域

本发明涉及一种互联网络，特别涉及一种以自设IP为基础的网络中进行设备动态控制的方法和系统。

背景技术

在一个家庭中，如果有两台以上的设备互相通信就被称为家庭网络。

由于家庭联网的普及，在家庭中原有的以PC为主的网络环境逐渐由使用多种下位网络技术的环境所代替，同时迫切需要利用IP协议将这些家电产品以独立且统一的方式进行联网的技术，因此UPnP(通用即插即用)技术应运而生。

UPnP^TM Device Architecture 1.0(UPnP设备结构体系1.0)以分布式和开放的联网结构为基础，使家庭网络中各个家电产品不受中央集中管理地进行无缝对等网络(seamless peer-to-peer)连接成为可能。

依据UPnP^TM(以下简称为UPnP)Device Architecture 1.0，UPnP设备的发现是通过在家庭网络范围内利用IP多点传送(Multicast)以分布式和开放联网方式实现的。

另一方面，在大单位公寓群中，是以公寓的单栋或集群整体为单位建立网络的。

因此，如果在大单位公寓群中所建立的网络中适用UPnP技术，也可以发现并控制各户所设置的设备。

但是，在过去即使使用了UPnP技术在大规模的公寓群中以单栋或集群整体为单位用同一IP分段构成网络，也不能利用IP多点传送来发现各户的UPnP设备。

即，在过去虽然可以由各户形成VLAN(Visual LAN：虚拟局域网)，然后利用软件来区分IP多点传送域，但是需要在网络设备内支持与户数一样多的VLAN，可是即使网络设备内能够设置这么多的VLAN也会由于VLAN的设定和维持而降低整体网络设备的性能，所以在实际操作中还存在着对设定和利用VLAN的制约因素。

而且，在过去由于不能保证在互联网范围内正常地进行IP多点传送服务，所以也不可能通过互联网利用发现UPnP设备所获取的信息来控制UPnP设备。

发明内容

为了解决这些问题，迫切需要一个能够在公寓中以UPnP为基础构成的家庭网络中，发现并控制公寓各户UPnP设备的新型公寓网的结构方案。

因此，本发明的目的就是：为了解决过去的问题而提供一种以在UPnP为基础的分布式网络中对设备进行动态控制的方法和系统，利用该方法和系统能够在以公寓等住宅群为对象建立家庭网络时，在不考虑各户IP分段(segment)的情况下实现对各户UPnP设备的发现和控制。

即，本发明的目的是，在以UPnP为基础以公寓等大规模住宅群为对象建立家庭网络时，能够灵活使用按一定规模区分开的集群服务器，从而在不经过按户区分IP分段并且在通过一定规模的单栋或集群整体而形成的环境中，也能够按户发现并控制UPnP设备。

为了实现上述目的，本发明提供了在设置有以UPnP为基础的家庭网络系统以便与进行外部网络服务的公寓群服务器120连动的以自设IP为基础的网络中控制家庭网络的方法。它由以下几个阶段组成：①UPnP设备110将详细地址内的地址信息(自设地址)转换成相关域名的阶段；②上述UPnP设备110与负责一定规模网络的公寓服务器120相连，然后传送并储存上述详细信息的阶段；③利用包括上述公寓群服务器120中所储存详细信息在内的设备，来直接与家庭网络中相关设备相连，从而进行远程控制的阶段。

并且，为了达到上述目的，在本发明的利用储存于包括按户所建以UPnP为基础的家庭网络在内的以自设IP为基础的网络分布式服务器中的详细信息当中的设备域名，来直接与家庭网络中相关设备连接并进行远程控制的UPnP家庭网络控制方法中，还包括如果确认了从DHCP服务器中所获得的公认地址发生变更，那么相关的UPnP设备为了变更DNS服务器正在支持的公认地址而将新变更的公认地址传送给上述DNS服务器的阶段。

即，本发明的控制UPnP设备只在必要时与分布式服务器相连的UPnP家庭网络控制方法，在相关设备中执行以下几个阶段：①确认是否发现DHCP服务器所分配的公认地址的阶段；②当上述公认地址发生变更时，从DHCP服务器取得新分配的公认地址的过程；③将上述新分配的公认地址传送给DNS服务器的过程。

具有上述构成的本发明中以公寓等大规模住宅群为对象所建立的网络环境包括以下两个组成部分：①各个UPnP设备，它们负责为通过互联网提供UPnP设备控制服务而提供包括相关域名在内的设备发现信息；②分布式服务器，它负责在管理上述各个UPnP设备的地址信息(域名)的同时，提供可让使用者通过互联网来控制家庭网络中UPnP设备的有关上述UPnP设备的地址信息。

即，本发明所提供的UPnP设备可以存在于家庭网络之中，并且能够更正用于发现UPnP设备的描述(description)并将其传送给分布式服务器。它具有以下几种功能：①用来执行设备本身功能的DCP(Device Control Protocol)功能；②在UPnP设备体系结构1.0功能之外利用域名来控制设备的动态域名服务委托人功能；③将设备描述提供给分布式服务器的发现(discovery)扩展功能。

上述动态域名服务委托人功能的特点是：UPnP设备在外部DNS功能的服务器内自行生成域名，并且如果发现IP地址就将相关信息更新给DNS功能的服务器。

上述分布式服务器的特点是：以用户认证信息为基础将设备详细信息区分并保存在用于管理家庭网络识别信息的HomeNetBind(家庭网络绑定)表中，利用连接服务器进行动作，如果成功取得用户认证，就可以调出本身家庭网络内的UPnP设备描述，并通过由描述内的域名而形成的显示URL(presentation)来控制家庭网络内的相关UPnP设备。

因此，本发明为了提供经过互联网的UPnP设备控制服务，而通过在遵守UPnP Device Architecture 1.0示样的范围内增加对UPnP设备的动态域名服务委托人功能和发现扩展功能，来使UPnP服务器在家庭网络中IP地址动态变化的网络环境中独立管理设备详细信息的同时，利用用户域名来控制家庭设备。

综上所述，本发明提供了灵活使用公寓群服务器并且适用于公寓网络的新型UPnP设备发现结构。以此来达到相对于IP分段结构独立地完成UPnP设备发现的效果。

而且，由于本发明能够在各户的使用者通过互联网在公寓群服务器上进行认证/连接之后，通过互联网来发现和控制家庭中的UPnP设备。所以能够在设备生产商运营的中央管理服务器上，由各端子服务器来对通过互联网与用户的连接服务进行分布式处理。因此，在大型公寓内提供有UPnP设备的生产厂商可以将在中央管理服务器上分别对用户信息进行管理的负担，分散给各个公寓群服务器。而中央管理服务器只需向各个公寓群服务器提供最新的管理信息更新等必要的管理就可以了，进而提高中央管理服务器的处理功能。

附图说明

图1是本发明实施例中所提出系统的结构图。

图2是本发明实施例中UPnP设备和公寓群服务器之间联网程序的信号流程图。

图3是公寓群服务器所存储的家庭网络绑定表的结构图。

图4是本发明实施例中公寓群服务器的分布式结构图。

图5是本发明实施例中详细联网过程的动作流程图。

图6是本发明实施例中动作域名更新过程的动作流程图。

*附图主要部分符号说明*

110：UPnP设备                120：公寓群服务器

130：路由器(router)

具体实施方式

下面就参照附图对本发明进行详细的说明。

图1是本发明实施例的设备方块图。如图所示，该设备包括以下几个组成部分：①公寓群服务器120，它负责存储家庭网络内UPnP设备的描述信息，当用户在网络中与之连接并对之进行认证的情况下，提供相关描述信息；②UPnP设备110，它负责将描述信息内的地址信息变更为域名(domain name)，如果与上述公寓群服务器120相连并得到认证，就传送上述描述信息并使其被存储，然后解除与上述公寓群服务器120的连接；③路由器130，它负责当用户140利用以上述公寓群服务器120中确认的设备域名为基础的显示URL进行连接时，将用户与家庭网络中的相关设备连接起来。

上述UPnP设备110具有以下几种功能：①以UPnP设备体系结构1.0标准114为基础用来执行设备本身功能的DCP(Device ControlProtocol)功能113；②利用域名来进行设备控制的动态域名服务委托人功能112；③将设备描述信息提供给外部公寓群服务器120的发现扩展功能。

下面就对具有上述结构的本发明实施例的动作及作用效果进行说明。

首先，UPnP设备110存在于家庭网络当中，并在UPnP设备体系结构1.0的发现阶段中公布自己的存在，然后执行与公寓群服务器120之间的发现和连动功能。

此时，当描述信息中以URL为基础的地址信息为自设地址信息时，UPnP设备110就将自设地址变更为预先设置好的域名。在这里，域名通过在其结构中包括识别设备模块或家庭网络的识别字来向用户提供熟悉的名字。

另一方面，在本发明的实施例中，用户在外部DNS服务器或公寓群服务器120中分别预先生成针对设备的域名。即，针对UPnP设备110的域名是由用户预先生成的。

如果当IP地址在DHCP服务器作用下发生变化时，UPnP设备110就可以利用动态域名服务委托人功能112，通过具有一贯性的域名来识别出自己。即，如果由DHCP服务器分配的IP地址被改变，那么UPnP设备110就利用动态域名服务委托人功能112来更新DNS服务器中的相关信息。

但是，由于公寓网络环境不能保证用另外的IP分段来按户形成网络，所以在UPnP设备110上设置了发现扩展功能111，以此来实现相对于IP分段结构独立地按户发现利用IP多路发送的UPnP设备。从而在上述UPnP设备110和公寓群服务器120之间执行设备发现和连动功能。

然后，在UPnP设备110设定了与公寓群服务器120的连接并通过认证信息取得认证以后，将自身的描述信息传送给上述公寓群服务器120，并且解除与公寓群服务器120之间的连接。即，UPnP设备110利用发现扩展功能111将设备描述中的地址转换成预先生成的域名，并与公寓群服务器120相连，在经过认证阶段将上述装置描述传送出来之后，解除连接。

然后，公寓群服务器120在以将用户认证信息作为检索键的家庭网络绑定表信息为基础的UPnP设备110中，区分并管理被传送的设备描述信息。在这里，家庭网络绑定表，如图3所示，包括发送给服务器的用户认证信息(ID)、认证密码(PW)、设备描述信息。然后利用插入(Insert)、删除(Delete)和检索(Retrieve)功能来进行管理。这就意味着在各个公寓群中，即使没有按户形成IP分段，也可以在公寓群服务器120内的家庭网络绑定表所记录信息的基础上，不考虑IP分段网段形成与否，独立地按户区分并发现设备。

然后，用户140再利用有盘电脑、笔记本电脑、PDA、移动通信终端机等信息终端，通过路由器130与公寓群服务器120相连，并进行用户认证。此时，在与公寓群服务器120相连时所使用的用户认证信息(例如：用户名)，被用作上述公寓群服务器120中的家庭网络绑定表的检索键，并且当UPnP设备110通过向上述公寓群服务器120申请认证阶段时，将设备描述信息与传送的认证信息一起检索出来进行利用。

然后，如果用户认证成功，那么用户就对描述信息中以域名为基础的显示URL进行确认，并通过当前想要控制的设备的相关域名来与家庭网络中的相关UPnP设备相连，从而控制相关设备。

另一方面，上述UPnP设备110具有动态域名服务委托人功能112，它能够预先生成域名，虽然前面已经对公寓群服务器120为了处理上述UPnP设备110的动态域名服务委托人功能112而提供域名生成界面的情况进行了说明，但是根据实际情况，公寓群服务器120也可以提供DNS服务器功能。

另外，在本发明的实施例中，UPnP设备110和公寓群服务器120之间联网过程，如图2的信号流程图所示，分为描述、家庭网络连接(Home Network Bind)、远程控制(Remote Control)三个阶段进行动作，下面就分别对每个阶段进行详细的说明。

第1阶段即描述阶段是UPnP设备110将装置描述信息告诉给公寓群服务器120的阶段。下面就参照图5和图6的动作流程图进行说明。

UPnP设备110将描述文件中的地址变换成用户预先生成的域名之后，向公寓群服务器120设定连接，在认证阶段中将上述装置描述信息传送给上述公寓群服务器120(S501～S504)。

然后，UPnP设备110解除与公寓群服务器120的连接(S505)。

如果从DHCP服务器处获得的地址发生改变，那么UPnP设备110就利用动态域名服务委托人功能112向DNS服务器传送相互分配的认证地址信息(S601～S602)。

最后，当UPnP设备110在网络中结束服务时，就利用发现扩展功能111向公寓群服务器120传送设备解除信息。通过这种方式能够解除上述公寓群服务器120曾一度维持的相关设备的描述信息。

第2阶段即家庭网络连接阶段是在家庭网络绑定表中，将用户认证信息作为检索键，从UPnP设备110提供的设备描述信息中区分并发现用户所在家庭网络中存在的相关设备的描述信息的阶段。

这样，用户就可以在互联网上的任意地点，通过公寓群服务器120来相对于UPnP设备所在的IP分段网段结构独立地发现并控制家庭中的相关UPnP设备了。

第3阶段即远程控制阶段是利用设备清单信息内的以域名为基础的显示URL，去控制家庭网络内的UPnP设备的过程。

即，远程用户140能够利用笔记本电脑等便携式终端机，通过路由器130与公寓群服务器120相连。如果通过了用户认证就可以在对上述公寓群服务器120中所存储的描述信息中的以域名为基础的显示URL进行确认之后，通过当前想控制的设备的相关域名，与家庭网络中的相关UPnP设备相连，从而控制相关设备。

另一方面，在本发明的实施例中，如图4的结构图所示，在设备生产商的中央管理服务器410上，通过端子服务器管理信道连接端子服务器421～424，并且各端子的用户可以通过用户连接信道连接在上述端子服务器421～424上。

即，上述公寓群服务器421～424通过向利用互联网进行连接的用户提供服务器内所保存各户的设备描述信息的方式，就可以通过互联网来发现和控制家庭中的UPnP设备。

这样，生产UPnP设备的厂商就可以在生产厂商的中央管理服务器410上，利用各公寓群服务器421～424，对通过互联网与用户相连接的情况进行分布式处理，并且，上述中央管理服务器410负责执行更新各公寓群服务器421～424中的信息等管理功能。

Claims (10)

1、一种以UPnP为基础的分布式网络中设备动态控制方法，其特征在于，将大规模住宅群分割成规定的单位，然后设置各个分布式服务器，并且发现并控制各分段后集群中按户存在的UPnP设备；家庭网络中的各个UPnP设备将自己的描述信息内的地址信息变更为域名，然后传送给相关分布式服务器。

2、如权利要求1所述的以UPnP为基础的分布式网络中设备动态控制方法，其特征在于，还包括通过以设备的域名为基础的显示URL来直接与家庭网络中的相关设备相连接的远程控制阶段，其中设备的域名包括储存在分布式服务器中的描述信息。

3、一种以UPnP为基础的分布式网络中设备动态控制方法，是为了与用来提供外部网络服务的分布式服务器连动而设置以各户所设UPnP为基础的家庭网络系统的、以自设IP为基础的互联网中家庭网络的控制方法，其特征在于，包括以下几个阶段：

UPnP设备将描述地址内的地址信息(自设地址)转换成相关域名的阶段；

上述UPnP设备与负责一定规模网络的公寓服务器相连，然后传送并储存上述描述信息的阶段；

利用包括上述公寓群服务器中所存储描述信息在内的设备，来直接与家庭网络中相关设备相连，从而进行远程控制的阶段。

4、如权利要求1或3所述的以UPnP为基础的分布式网络中设备动态控制方法，其特征在于，域名的结构特点是考虑用户的熟悉程度和内部包含有设备模块和家庭网络识别字。

5、如权利要求3所述的以UPnP为基础的分布式网络中设备动态控制方法，其特征在于，还包括：如果确认了从DHCP服务器中所获得的公认地址发生变更，那么相关的UPnP设备为了变更DNS服务器正在支持的公认地址而将新变更的公认地址传送给上述DNS服务器的阶段。

6、一种以UPnP为基础的分布式网络中设备动态控制系统，其特征在于，包括：

各个UPnP设备，负责为了通过互联网提供UPnP设备控制服务而提供包括相关域名在内的设备发现信息；

分布式服务器，负责在管理上述各个UPnP设备的地址信息(域名)的同时，提供可让用户通过互联网来控制家庭网络中UPnP设备的有关上述UPnP设备的地址信息。

7、如权利要求6所述的以UPnP为基础的分布式网络中设备动态控制系统，其特征在于，所述的UPnP设备具有以下几种功能：

用来执行设备本身功能的DCP功能；

在UPnP设备体系结构1.0功能之外利用域名来控制设备的动态域名服务委托人功能；

将设备描述提供给分布式服务器的发现扩展功能。

8、如权利要求7所述的以UPnP为基础的分布式网络中的设备动态控制系统，其特征在于，所述动态域名服务委托人功能是：

UPnP设备在外部DNS功能的服务器内自行生成域名，并且如果在DHCP服务器中获得的IP地址被更新，就获取新的IP地址然后更新给DNS功能服务器。

9、如权利要求7所述的以UPnP为基础的分布式网络中的设备动态控制系统，其特征在于，所述发现扩展功能对用来发现家庭网络内存在的UPnP设备的描述文件进行更正，然后传送给分布式服务器。

10、如权利要求6所述的以UPnP为基础的分布式网络中设备动态控制系统，其特征在于，所述分布式服务器以用户认证信息为基础将设备详细信息区分并保存在用于管理家庭网络识别信息的HomeNetBind表中，利用连接服务器进行动作，如果成功取得用户认证，就可以找回本身家庭网络内的UPnP详细设备描述，并通过由详细描述内的域名形成的显示URL来控制家庭网络内的相关UPnP设备。

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