CN1925439A - 通过互联网对UPnP设备进行控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过互联网控制UPnP设备的方法，特别是在家庭网络中的UPnP控制点储存了UPnP设备描述的情况下，通过互联网追加、删除UPnPIGD的端口映射并且更新上述描述内容，实现通过互联网对家庭网络中的UPnP设备进行控制。依据本发明的利用移动式控制点，通过互联网对家庭网络中的设备进行控制的方法由以下几个阶段构成：第1阶段，家庭网络中的控制点储存UPnP设备描述，在互联网上动态追加和删除IGD的端口映射，更新描述内容；第2阶段，通过UPnPIGD端口映射，打开可访问家庭网络的访问路径；第3阶段，以上述描述为基础，通过互联网对家庭中的UPnP设备进行直接的控制。

Description

通过互联网对UPnP设备进行控制的方法

技术领域

本发明涉及UPnP，尤其是通过互联网对UPnP设备进行控制的方法。

背景技术

随着强大的计算机功能在小型设备上的应用，许多低廉的网络技术应运而生，并完成了商用化。例如家庭中使用的冰箱、电视、洗衣机、PC、音响等各种设备通过网络连接在一起，并具备计算机功能，使操作和设置变得简单，大大提高了人们的生活质量。

UPnP^TM(以下简称为UPnP)功能就是在上述情况下出现的。

在当前的运营机制上追加了PnP(Plug and Play：即插即用)功能后，使PC周边设备的设置和设定变得更加简单，UPnP(Universal Plug andPlay：通用即插即用)更是以TCP/IP，HTTP及XML等互联网标准技术为基础将这种功能扩展到整个网络，家电产品、网络打印、IGD等网络设备都可以实现网络化，特别是家庭网络化。

特别是UPnP Device Architecture1.0以分散开放的网络构造为基础实现了对家庭网络中的家电产品的点对点式的网络管理。

由于UPnP采用的是分散及开放的网络结构，使用的是IP，HTTP等标准网络技术，所以可以对运营体制、平台及传输媒体等进行独立操作。

由于UPnP1.0标准中使用IP多点传送(Multicast)来寻找设备，不能保证发现和控制不同网络区段中的设备。而且目前的Ipv4地址不足，在自设的家庭网络环境中，如果以自设Ipv4地址为基础的UPnP设备不能通过NAT(Network address translation)实现地址变换，则不能对互联网进行访问。

由于上述原因，采用UPnP1.0标准时，不能通过互联网寻找和控制由自设网组成的家庭网络中的UPnP设备。

但是，如果解决了设备寻找问题并能通过NAT对地址进行变换的话，就能通过互联网对家庭网络中的UPnP设备进行直接控制，实现IP通信。

通过在互联网上利用提供设备寻找信息的外部目录服务器，或通过移动设备(如PDA)，将在家庭网络中按UPnP1.0标准发现的设备信息储存起来，然后再利用等办法可以解决通过互联网不能发现UPnP设备的问题。

通过UPnP IGD(Internet Gateway Device：以下简称IGD)等附加设备可以解决以家庭网络中的自设Ipv4地址为基础的UPnP设备不能通过NAT实现地址变换的问题。

UPnP IGD位于家庭网络的LAN和WAN中间，通过UPnP IGD可以实现家庭网络的便利使用和设定。而且UPnP IGD可以通过端口映射(Port mapping)功能对NAT进行自动设定。通过以SOAP为基础的UPnP操作，传送连接外部域名、外部连接用端口、协议、内部端口、内部域名等信息的应用程序，实现UPnP IGD的端口映射设定。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种将UPnP设备描述(Description)信息储存在家庭网络中的UPnP控制点(CP)中，在互联网上进行UPnPIGD的端口映射，更新描述信息中的地址信息，从而通过互联网发现并控制家庭网络中的UPnP设备的方法。即，通过UPnP IGD的端口映射和设备描述储存，实现UPnP Device Architecture1.0协议没有提供的在互联网上发现和控制家庭网络中的UPnP设备功能。

为了达到上述目的，利用便携式控制点，在互联网上对家庭网络中的设备进行控制的方法由以下几个阶段构成：第1阶段，家庭网络中的控制点储存UPnP设备描述，动态追加和删除IGD端口映射，并更新上述存储的描述；第2阶段，通过UPnP IGD端口映射，打开可以访问家庭网络的访问路径；第3阶段，以上述描述为基础，通过互联网对家庭中的UPnP设备进行直接控制。

上述追加和删除端口映射阶段中，控制设备的方法由以下过程构成：确认是否存在相关设备的端口映射的过程；如果不存在相关设备的端口映射，则以IGD的设备描述为基础，设定相关设备端口映射的过程；以上述相关设备的端口映射为基础，对相关设备的描述进行URL变换的过程；利用变换成的URL登录到家庭网络中的相关设备中，对其进行控制的过程；对相关设备的控制结束后，删除设定的端口映射的过程。

UPnP IGD是起到家庭网关作用的UPnP设备，可以被控制点自动发现，也可以通过UPnP操作进行设置。

端口映射功能是UPnP IGD提供的功能之一，通过端口映射功能可以将自设网中的特定IP地址和端口，与IGD本身的公开IP地址和特定的端口连接起来，当外部试图通过IGD的公开IP地址和IGD设定的端口对家庭网络进行访问时，将上述信息经过NAT处理后直接传递给自设网内特定的IP地址和端口。

因此，对自设网内的UPnP设备进行端口映射设定后，通过IGD就可以对该设备进行访问了。

因为互联网不能直接对具有IPv4标准的自设网IP地址的UPnP设备进行访问，所以，如果想通过互联网对UPnP设备进行控制则必须具备UPnP IGD。

本发明中扩展了控制UPnP设备所必须的控制点功能，使控制点在互联网中也可以对UPnP设备直接进行访问。

通过本发明，可以以家庭网络上获得的设备描述和端口映射信息为基础，通过互联网对自设网络内的UPnP设备进行控制，大大提高了设备控制的便利性。

此外，通过本发明，即使不附加IGD以外的其它设备，只通过扩展控制点的功能就可以通过互联网，实现对自设网络内的设备的控制，大大提高了网络系统的性能。

附图说明

图1是本发明的实施例中设备控制过程概念图；

图2是图1中的控制点资料构成的示意图；

图3是图2中的映射端口构成的示意图；

图4是本发明的实施例中设备描述变换过程示意图；

图5是本发明的实施例中设备控制过程示意图。

附图主要部分符号说明

110：家庭网络                      120：UPnP IGD

130：控制点                        140：互联网

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行详细说明。

图1是本发明实施例中通过互联网进行设备控制过程的概念图。

家庭网络110中有用户要控制的复数UPnP设备和与互联网140连接用的UPnP IGD120。

上述UPnP设备和UPnP IGD120具有家庭网络特有的自设IP地址。

通常，UPnP1.0标准的UPnP设备的IP地址可以通过DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol动态域名设定通信标准)或Auto IP进行变动。

在本发明中的实施例中假设如下，DHCP服务器位于家庭网络内，所有UPnP设备通过DHCP获得IP地址，设备中一旦设定了IP地址，这个IP地址就永远为这个设备的IP地址。

上述UPnP IGD120是进行端口映射设定的UPnP设备，承担家庭网络的网关功能，并使用UPnP IGD DCP1.0标准。通过NAT功能，UPnPIGD120对外部访问的公开IP地址进行支持。

图1中的控制点(Control point：CP)，是既能在家庭中又能在家庭外使用的移动设备，不仅可以控制家庭网络110和互联网140上的UPnP设备，还可以控制IGD120，并且操作时向用户提供用户界面(UserInterface：UI)。

首先，如果控制点130位于家庭网络中，以局部模式(Local Mode)运行，将与控制UPnP设备之外，还将设备描述储存到非挥发性局部存储器中，并对UPnP IGD120本身进行端口映射设定。

如果控制点130位于互联网中，则以互联网模式(Internet Mode)运行，在UPnP IGD120中对想控制的设备进行动态端口映射，并以端口映射信息为基础，对设备描述进行变换，实现对设备的直接控制。

如果控制点想从互联网对自设网内的设备进行访问则必须知道UPnP设备对各服务的URL。

控制点130中记录的设备信息如图2所示，由下载设备描述的设备描述URL(图2中的(A))；下载服务描述的服务描述(ServiceDescription)URL(图2中的(B))；调出服务中所定义之操作的控制URL(图2中的(C))；传递事件订阅(Event subscription)要求的事件订阅URL(图2中的(D))；和包含设备提供的控制用户界面的提示页面(Presentation page)的提示URL(图2中的(E))组成。

在寻找设备阶段可以通过SSDP头部的位置域知道上述设备描述URL，而其它的URL全部记述在设备描述中。

因为设备描述中包含了控制点130控制设备至少需要的信息，所以控制点必须得到设备描述。

即，如果控制点130与设备位于同一个网络段上，则可以通过UPnP1.0SSDP知道设备描述URL，知道所需的设备描述。

如果控制点130位于互联网上，不能通过UPnP1.0SSDP获得设备描述URL，从而不能获得设备描述。

因此，在本方明之实施例中，当控制点130位于家庭网络110上时，下载设备描述并储存到局部存储器中，当移动到家庭网络外部时，通过储存的设备描述可实现对设备的控制。

同时，记述在设备描述中的URL信息全部是以自设IP为基础的，通过上述信息不能实现对设备的直接控制，为了解决上述问题，本发明的实施例中使用了UPnP IGD120提供的端口映射和设备描述变换。

即，如果对设备的各种URL内的自设IP地址和端口进行端口映射设置，并将上述URL内的自设IP地址和端口变换为被端口映射规定的UPnP IGD120的公开IP地址和端口，则可以经过NAT处理后，将URL的请求通过IGD120传递给自设网上的设备，同时也可以接收设备对其的应答。如果URL上未记述端口号，则端口号为80。

如果IGD120的外部IP地址不固定，则通过动态DNS等方法获得IP地址。

因此，如果控制点130使用图4所示方法，置换了储存在内部的设备描述URL信息，就可以以上述信息为基础，实现对UPnP设备的直接控制。

如果想变换的URL成为了相对URL，URL上没有记述IP地址和端口。这种情况时，可以通过下面两种方法换成绝对URL。第一种方法，如果在设备描述上存在URL基域，则将其值与相对URL相组合，换为绝对URL；第二种方法，如果设备描述上不存在URL基域(Base field)，则将在寻找设备阶段中，通过SSDP头部知道的设备描述URL的基础(base)URL部分与相对URL相组合，做成绝对URL，然后进行变换。

此外，如果控制点130在家庭网络中，控制点130中不仅包含设备基本信息及设备描述，而且还有端口映射的相关信息。在设备描述变换时需要UPnPIGD120中设置的端口映射信息，该信息的结构如图3所示。该信息中包含了IGD自身的端口映射信息。

为了在UPnP IGD120中进行端口映射设定，控制点130需要调出WANIP Connection服务操作，该服务是UPnP IGD 1.0的必备服务。在新追加端口映射时使用Add Port Mapping()操作，在删除端口映射时则使用Delete Port Mapping()操作。

即，本发明实施例中通过互联网实现对设备的控制时，需要对服务描述URL、控制URL、事件订阅URL、提示URL进行端口映射设定。设定的过程如下。各URL都有IP地址和端口，将其设定为内部IP地址和内部端口，再选定一个UPnP IGD120的外部端口，然后调出Add PortMapping()操作，从而对URL进行端口映射。

调出Add Port Mapping()操作时，只有使用TCP或TCP/UDP协议才能传送HTTP请求。

完成端口映射设定后，向变换后的URL传送请求时，因为已经设定了IGD120的端口映射，所以上述UPnP IGD120经过NAT处理后，将请求传送给相关设备。

同时，因UPnP IGD也是UPnP设备，使用端口映射和设备描述变换后也可以通过互联网对其进行控制。对IGD120自身的端口映射设置，必须在控制点位于家庭网络中时进行。

虽然在控制点130位于家庭网络上，并以局部模式运行作时，包括IGD120在内的所有设备的设备描述都可以储存起来，但这时可只对IGD120本身进行端口映射设定，而不对其它设备进行端口映射。这是因为对IGD120本身进行了端口映射设定后，可以在互联网上对上述IGD120进行控制，在其它设备需要进行端口映射设置时，可以相应地追加或删除端口映射。

通过互联网对设备进行控制的过程如图5所示。

位于互联网140上的控制点120以储存在内部存储器中的设备描述为基础，显示出用户可以控制的设备的目录。然后，用户根据设备目录选择一个设备开始进行控制。

首先，控制点130通过端口映射信息对相关设备是否进行了端口映射设定进行确认。

如果确认已经设定了端口映射，控制点130则不需要再在IGD120中对其重新进行端口映射，如果确认还没有设定端口映射，控制点120则呼叫IGD 120的WANIP Connection服务中的Add Port Mapping()操作进行端口映射设定。

为了调出Add Port Mapping()操作，需要对储存在内部存储器中的IGD120设备描述进行变换。

对IGD120本身的端口映射，当控制点130在家庭网络中时就已经设定完毕，并记录到控制点130资料中，所以可以以上述信息为基础对IGD120的设备描述进行变换。

控制点130重新设定完端口映射后，将新设定的端口映射信息追加到资料中，以该信息为基础对储存的设备描述进行变换。

经过上述过程后，控制点130可以通过变换后的设备描述上的各种URL，直接向设备传送请求并接收设备的应答。

这样，用户就可以通过互联网对家庭网络内的设备直接进行控制了。

控制结束后，控制点130通过调出WANIP Connection服务中的Delete Port Mapping()操作，删除IGD120中设置的端口映射，并在资料中删除相关信息。

通过上述的说明中容，相关专业人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围中，进行多样的变更以及修改。

因此，本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的中容，必须要根据权利范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1、一种通过互联网对UPnP设备进行控制的方法，其特征包括以下阶段：

第1阶段，可移动的控制点对UPnP设备描述以及端口映射信息进行储存；

第2阶段，在互联网上，动态追加和删除IGD的端口映射，并对上述储存的描述进行更新；

第3阶段，通过UPnPIGD端口映射，打开可访问家庭网络的访问路径；

第4阶段，以上述描述为基础，通过互联网对家庭中的UPnP设备进行直接控制。

2、如权利要求1所述通过互联网对UPnP设备进行控制的方法，其特征在于：

上述第1阶段是在控制点位于家庭网络中时进行的。

3、如权利要求1所述通过互联网对UPnP设备进行控制的方法，其特征在于：

上述第1阶段的端口映射信息至少包括IGB自身的端口映射信息。

4、如权利要求1所述通过互联网对UPnP设备进行控制的方法，其特征在于：

上述端口映射信息由服务描述URL、控制URL、事件订阅URL和提示URL的端口映射信息组成。

5、如权利要求1所述通过互联网对UPnP设备进行控制的方法，其特征在于，上述第2阶段包括以下过程：

确认是否对设备设定端口映射的过程；

如果未设定上述设备的端口映射，则调用Add Port Mapping()操作，设定和追加相关设备的端口映射的过程；

以上述追加设定的端口映射为基础，对相关设备的描述进行更新的过程；

当结束对相关设备的控制后，调用Delete Port Mapping()操作，以删除相关端口映射信息的过程。

6、如权利要求5所述通过互联网对UPnP设备进行控制的方法，其特征在于：

上述端口映射设定在IGD内设定自设IP地址和端口，通过IGD将上述IP地址和端口变换为规定的外部IP地址和端口。

7、如权利要求5所述通过互联网对UPnP设备进行控制的方法，其特征在于：

上述端口映射设定过程中，如果IGD的外部IP地址不固定，则通过动态DNS方法提供IP地址。

8、如权利要求5所述通过互联网对UPnP设备进行控制的方法，其特征在于：

将上述描述更新变换为相关设备的URL。

9、如权利要求8所述通过互联网对UPnP设备进行控制的方法，其特征包括如下过程：

如果上述URL为相对URL，则对设备描述中是否存在URL基域进行确认的过程；

如果存在基域，则将其值与相对URL相组合，并变换为绝对URL的过程；

如果不存在基域，则将设备描述URL的基础URL部分与相对URL相组合，并变换成绝对URL的过程。

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