JP2005516439A - 有線ネットワークに接続されたデバイスの制御装置及び制御方法 - Google Patents

有線ネットワークに接続されたデバイスの制御装置及び制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】方法及び装置は、UPnPのコントロールポイントであって、当該コントロールポイントの2つのコンポーネントに分割されて実施されたUPnPスタックの実施態様を提供するコントロールポイントを提供する。
【解決手段】コントロールポイントは、分割されたUPnPスタックの第1の部分を有するベースセットと、分割されたUPnPスタックの第2の部分を有する無線コントロールセットとを含む。ベースセットは、有線ネットワークに接続される。無線コントロールセットは、無線技術を使用する無線リンクを介してベースセットと通信する。無線コントロールセットは、無線コマンドをベースセットに送信することができ、またステータス通信をベースセットから受信することができる。ベースセットは、コントロールセットとの通信用の無線接続を確立して使用することを可能にする必要なソフトウェア、ファームウェア及びハードウェアを有する。

Description

本発明は、包括的には、ネットワーク接続されたデバイスに関し、詳細には、ネットワーク接続されたユニバーサルプラグアンドプレイデバイスの制御に関する。
「プラグアンドプレイ」(PnP)は、パーソナルコンピュータシステムのハードウェア、ソフトウェア、および取り付けられた周辺デバイスの環境設定を自動的に行う技術である。ユーザは、例えばモデム、ファックスカード、またはゲームデバイスといった新しいデバイスをシステムに取り付ける、すなわちプラグインすることができ、システム、ソフトウェア、およびデバイスを手動により環境設定する必要なく、そのデバイスの使用を開始する、すなわちプレイを開始することができる。
プラグアンドプレイ技術は、例えばハードウェア、ドライバなどのソフトウェアをサポートするMicrosoft(商標)Windows(商標)2000などのオペレーティングシステム、BIOS、およびアプリケーションソフトウェアにおいて実施される。プラグアンドプレイは、システムBIOS、ハードウェアデバイス、システムリソース、デバイスドライバ、およびオペレーティングシステムソフトウェアを組み合わせたものであることに留意すべきである。プラグアンドプレイにより、オペレーティングシステムおよびBIOSは、互いに通信して、システムリソースについての情報を共有することができる。
プラグアンドプレイをユニバーサルプラグアンドプレイ(UPnP)と混同すべきではない。UPnP、Jini(ジニー)およびUPnPの解決法といったホームネットワーキング用の新興技術は、必ずしもPCを使用することなく、効果的でユーザフレンドリな制御メカニズムをそれらのデバイスに提供するために、民生用電子デバイスおよび民生用電化製品を、ローカルネットワークを介して接続することを目的としている。UPnPは、シンプルで、シームレスで、かつ、スケーラブルなデバイス相互接続性という究極の目的を有するUPnPネットワークにおけるデバイスインターラクション手段を提供する協調フレームワークである。
従来技術のUPnPネットワークは、複数のUPnPデバイス、1つまたは2つ以上のUPnPコントロールポイント(UPnP CP)、およびオプションとしての複数のブリッジを含む。ユーザは、UPnP CPを介してコマンドを送信することにより、UPnPデバイスのオペレーションを制御することができる。ブリッジは、非UPnPデバイスおよび他のネットワークへのインターフェースを提供するために使用される。現在、パーソナルコンピュータは、そのネットワーク接続機能、処理能力、およびグラフィカルユーザインタフェース(GUI)が利用可能であることにより、UPnP CPとして使用される。例えば高品位テレビ(HDTV)などの大画面を有する他のデバイスも、UPnP CPとして機能する優れた候補とみなされる。UPnPデバイスおよびUPnP CPは、通例、任意の適切な物理通信レイヤ、例えば10/100BaseT、ファイアワイア(Fire Wire) IEEE1394などを使用して有線ネットワークに接続される。
UPnPは、既存のネットワークプロトコルおよび標準を使用することによりネットワーク接続機能を提供する。この既存のネットワークプロトコルおよび標準としては、例えば、インターネットプロトコル(IP)、ハイパーテキスト転送プロトコル(HTTP)、シンプルデバイス発見プロトコル(SDDP(simple device discovery protocol))、シンプルオブジェクトアクセスプロトコル(SOAP(simple object access protocol))、一般イベント通知アーキテクチャ(GENA(general event notification architecture))、および拡張マークアップ言語(XML)がある。
UPnP標準は、UPnPネットワーク内で接続されたデバイスのオペレーションを制御するために使用するコントロールポイント(CP)を指定する。それらのデバイスとUPnP CPとの間の通信は、XMLフォーマットを有するメッセージを交換することにより行われる。しかしながら、UPnPネットワークはシームレスに動作するので、ユーザは、メッセージのフォーマットおよびセマンティクスを意識する必要はない。UPnP CPは、通例、デバイスの制御機能へ簡単にアクセスできる図形ボタンを標準装備したユーザフレンドリなグラフィカルユーザインタフェース(GUI)を含む。
通常、UPnPを実施したもののスタックは、アドレッシング(addressing)レイヤ、ディスカバリ(discovery)レイヤ、ディスクリプション(description)レイヤ、コントロール(control)レイヤ、イベンティング(eventing)レイヤ、およびプレゼンテーション(presentation)レイヤの6つのレイヤを含む。
アドレッシング
アドレッシングは、ネットワーク接続されたデバイス間での動的ホスト構成プロトコル(DHCP)を使用した通信を可能にする。UPnPでは、DHCPサーバが、ホストに一時的なIPアドレスを割り当てる。これは、ダイナミックアロケーションとして知られている。ダイナミックアロケーションにより、限られた数のIPアドレスを多くのホスト間で共有することが可能になる。
ディスカバリ
ディスカバリは、UPnPネットワークに追加されたデバイスが、コントロールポイントにその存在を「広告する」ことを可能にする。また、ディスカバリは、コントロールポイントがデバイスを探索して発見することも可能にする。シンプルデバイス発見プロトコル(SDDP)および一般イベント通知アーキテクチャ(GENA)を利用することにより、ネットワーク上の利用可能なリソースをコントロールポイントに気付かせることができ、コントロールポイントは、必要に応じてその情報を更新することができる。
ディスクリプション
ディスクリプションは、UPnPネットワーク上で発見されたデバイスにアクセスする方法、および、そのデバイスによって提供されるサービスおよび機能を示すデバイス記述を取得する方法を、コントロールポイントが「学習する」ことを可能にする。コントロールポイントは、ディスカバリ中に取得されたデバイスのユニバーサルリソースロケータ(URL)を使用してHTTPリクエストを送信することにより、デバイス情報およびサービス情報を検索することができる。
コントロール
UPnPコントロールポイントは、デバイスのURLを使用してデバイスにHTTPリクエストを送信することにより、デバイスを制御することができる。デバイスは、HTTPレスポンスを返すことにより、コントロールポイントに結果を通知することができる。これらのリクエストおよびレスポンスは、SOAPを使用してカプセル化されて、UPnPネットワークを介して伝送される。
イベンティング
UPnPコントロールポイントは、UPnPデバイスによって提供されるサービスの状態を監視することができる。コントロールポイントは、GENAプロトコルを使用して、サービスの状態のあらゆる変化の通知を要求することができる。コントロールポイントは、通知の受信を申し込むHTTPリクエストをデバイスに送信する。デバイスは、それに応答してイベントメッセージを送信する。その後、デバイスは、サービスの状態のあらゆる変化の通知をコントロールポイントに送信する。
プレゼンテーション
プレゼンテーションは、コントロールポイントが、ネットワーク上のデバイスを制御すると共に、それらのデバイスのステータス情報を提示するインターフェースをユーザに提供することを可能にする。通常、グラフィカルユーザインタフェースが、提示用のインターフェースを提供する
従来技術のUPnP CPは、必要な処理能力、例えばブラウザなどの必要なグラフィカルユーザインタフェースソフトウェア、およびUPnPネットワークのコントロールポイントとして機能するネットワーク接続機能を保有する。しかしながら、それらのデバイスは、一般にコストが高く、専門家でない一般人には適しておらず、かつ、持ち運びできない。さらに、それらのデバイスは、相当な量の動作電力を必要とする。より重要なことは、それらのデバイスを、UPnPデバイスを接続する有線ネットワークに直接接続する必要があることである。
ネットワーク接続されたデバイスへのアクセス方法として、いくつかの方法が知られている。例えば、2001年10月25日に公開された米国特許出願公開第2001/0033554号明細書の「Proxy-bridge connecting remote users to a limited connectivity network」がある。その方法は、基本的には、ピコネットの外部に存在する外部デバイスがピコネット内のデバイスにアクセスできるようにアクセスを拡張したものである。
2001年10月18日に公開された米国特許出願公開第2001/0032273号明細書の「Architecture of a bridge between a non-IP network and the web」は、IP互換ネットワークのデバイスと非IP互換ネットワークのデバイスとの間の通信を容易にするために使用できるブリッジを記載している。
米国特許出願公開第2001/0025322号明細書の「Internet Protocol interface for controlling non-IP-based network device with IP-based network device and method therefore」は、2001年9月27日に公開された。その出願は、非IPベースのネットワークのネットワークデバイスを、IPベースのネットワークのデバイスによって制御する方法およびメカニズムを記載している。
上記参考文献は、あるネットワークドメインから別のネットワークへのアクセスを容易にすることに関係している。しかしながら、それらのネットワークのコントロールポイントは、持ち運ぶことができず、手持ち式とすることができない。また、それらのデバイスは、通信を行うために有線UPnPネットワークと物理的に接続する必要もある。さらに、それらのデバイスは、その大きな電力消費のため、バッテリ電源動作に適していない。
従来のUPnP CP、例えばHDTVまたはPCは、(i)TCP/IPプロトコルを使用してXMLベースのUPnPメッセージを送信、受信、および処理すること、ならびに、(ii)ネットワーク接続されたデバイスの効率的でユーザフレンドリな制御を行うために、GUIベースのインターフェースをユーザに提供することを可能にするために、大量の処理電力および相当な量のソフトウェアを必要とする。従来技術のUPnP CPは、無線リンクを確立して使用するために、追加ハードウェア、および、関連するソフトウェアスタックの余分なレイヤを必要とする。バッテリ容量が制限されることと共に、処理能力をより大きくする必要があることは、システム設計者に大きな挑戦をもたらす。
T. GajdosおよびM. Kretz著「Implementing UPnP on a Mobile Station」 Lund Institute of Technology, 2000は、携帯電話機で実施されるポータブルUPnPコントロールポイントを記載している。制限として、携帯電話機のメモリおよびネットワーク使用が制約されることにより、そのUPnPコントロールポイントの機能が削減される。
図1は、従来技術のUPnPコントロールポイントによって使用される標準的なUPnPスタック100のレイヤを示している。
UPnPデバイスアーキテクチャ130は、任意のタイプのデバイス記述およびサービス記述を作成するためのテンプレートを提供する。UPnPフォーラム運営委員会プロトコル120は、それぞれの個々のデバイスタイプまたは個々のサービスタイプのテンプレートを作成するために、各デバイスタイプおよび各サービスタイプを標準化している。ベンダが定義したプロトコル110により、ベンダは、デバイス特有の情報またはサービス特有の情報、すなわち、モデル番号、名前、サービス記述用のURLなどを各デバイスに供給することが可能になる。次に、すべてのメッセージが、SSDP、SOAP、およびGENAを使用してフォーマット140にされて、HTTP、HTTPマルチキャストオーバUDP(HTTPMU(HTTP multicast over UDP))、またはHTTPユニキャストオーバUDP(HTTPU(HTTP unicast over UDP))を介して配信される前に、デバイス特有のUPnP情報が、すべてのメッセージに挿入される。
ユーザデータグラムプロトコル(UDP)150は、伝送制御プロトコル(TCP)150と同様に、ネットワークのIPレイヤ160の上で動作するコネクションレス型プロトコルである。UDPは、TCPと異なり、制限されたエラーリカバリサービスを提供し、その代わり、IPネットワーク上でデータグラムを送受信する直接的な方法を提供する。UDPは、主に、ネットワーク上にメッセージをブロードキャストするのに使用される。
UPnPコントロールポイントが無線である場合、従来技術は、例えば移動電話機などのデバイスでUPnPプロトコルスタック全体を実施することしか教示しない。これについては、例えば、上記のT. GajdosおよびM. Kretz著「Implementing UPnP on a Mobile Station」、 Lund Institute of Technology, 2000を参照されたい。これは、コントロールポイントの複雑さおよび電力消費を増大させる。
図2は、Gajdos等により記載されたようなUPnPコントロールポイント用の従来技術の無線コントロールポイントプロトコルスタック200を示している。その無線デバイスは、利用可能なメモリおよび記憶装置の制限を受けながら、それ自体で、UPnPプロトコルスタック100全体を含む。また、この無線デバイスは、無線スタック230、例えばBluetooth、および、ポイントツーポイントプロトコル220(PPP)も含み、それによって、無線アクセスポイント240、例えばBluetoothアクセスポイント(BAP)を通じて無線リンク235によりUPnPネットワーク250と通信する。特徴として、例えば移動電話機などの従来技術の無線デバイスは、UPnPネットワーク上のデバイスと対話するために適当なユーザインターフェースを提供しない。
したがって、コンポーネント間でシステム機能を最適な方法で分割して、全面的に実施された無線UPnP制御を、最小量のリソースを使用してユーザに提供し、かつ、手持ち式とすることができるUPnPコントロールポイントが必要である。
本発明は、ユニバーサルプラグアンドプレイネットワーク(UPnP)のコントロールポイントであって、当該コントロールポイントの2つのコンポーネントに分割された実施されるUPnPスタック実施態様を提供するコントロールポイントを提供する。
このコントロールポイントは、分割されたUPnPスタックの第1の部分を有するベースセットと、分割されたUPnPスタックの第2の部分を有する無線コントロールセットとを含む。ベースセットは、有線ネットワークに接続される。無線コントロールセットは、無線技術を使用する無線リンクを介してベースセットと通信する。
無線コントロールセットは、無線コマンドをベースセットに送信することができ、また、ステータス通信をベースセットから受信することができる。ユーザが、UPnPネットワーク上のデバイスに対するコマンドを容易に入力でき、かつ、ネットワークおよびデバイスからベースセットを介して受信された通信を読み出せるように、コントロールセットは、グラフィカルユーザインタフェースを備える。UPnPネットワーキングプロセスのすべてのステップに必要なプロトコルのすべてを、所望の動作パラメータ、例えば処理速度やバッテリの寿命に応じて、ベースセットと無線コントロールセットとに分割することができる。好ましい実施の形態では、無線コントロールセットをプレゼンテーションステップのプロトコルのみで実施できる一方、ベースセットは、残りのステップのプロトコルを実施する。
ベースセットは、コントロールセットとの通信用の無線接続を確立して使用することを可能にする必要なソフトウェア、ファームウェア、およびハードウェアを有する。さらに、ベースセットは、多くのデバイスを有する大規模ネットワークの要求に応えるのに十分なメモリを有する。ベースセットの電力は、無制限の電源、例えばAC電源によって供給される。コントロールセットは、バッテリ電源を使用する。
分割されたUPnPスタック
図3は、本発明によるユニバーサルプラグアンドプレイ(UPnP)コントロールポイントの好ましい実施の形態のコンポーネント300のいくつかを示している。特徴として、このコントロールポイントは、後にさらに詳述する、分割されたUPnPスタックを含む。
コントロールポイント300は、コントロールセットスタック301およびベースセットスタック302を含み、これらは、無線通信リンク303によって接続されていることが好ましい。
コントロールセット
コントロールセットスタック301は、ハードウェアおよびソフトウェアを含む。このソフトウェアは、グラフィカルユーザインタフェース310を実施する。グラフィカルユーザインタフェース310は、分割されたUPnPスタックの第2の部分315と、UPnPプロトコルスタックの少なくともプレゼンテーションステップを実施するのに十分なHTTPレイヤ316との上に位置する。
これらのプロトコルレイヤは、TCP/UDPレイヤ320、コントロールセットIPレイヤ325、コントロールセットPPPレイヤ330、およびコントロールセット無線スタック335の上で実行される。これらのTCP/UDPレイヤ320、IPレイヤ325、PPPレイヤ330、および無線スタック335により、無線リンク303にわたりUPnPネットワークを介した通信が可能になる。
ベースセット
ベースセットスタック302は、無線リンク303上でデータ伝送を行うラッパアプリケーションレイヤ(wrapper application layer)340と、標準的なUPnPスタックの第1の部分345と、ベースセットIPレイヤ350と、ベースセットPPPレイヤ355と、ベースセット無線スタック360とを含む。これらのレイヤにより、無線リンク303にわたりUPnPネットワークを介した通信が可能になる。
システム構造
図4は、本発明の好ましい実施の形態によるUPnPシステム400を示している。このシステム400は、無線コントロールセット410および有線ベースセット420を含む。これらの無線コントロールセット410および有線ベースセット420は、無線通信リンク303によって相互に接続されていることが好ましい。コントロールセット410は、グラフィカルユーザインタフェース(GUI)411およびコントロールセットスタック301を含む。コントロールセットスタック301は、上述したように、UPnPスタックの第2の部分315を含む。ベースセット420は、UPnPスタックの第1の部分345を含むベースセットスタック302を含む。また、このシステムは、ネットワーク470によってベースセット420に接続されたUPnPデバイス450および460も含む。ネットワーク400上のこれらのデバイス450および460には、UPnP CPを実施したデバイス450と、UPnP CPを実施していないデバイス460とが含まれ得る。
オプションとして、複数のベースセット420を設けることができる。この場合、コントロールセット410は、最大信号強度を有するリンクを介してベースセットと通信する。
システムオペレーション
本発明のオペレーション中、ベースセット420は、UPnPデバイスのアドレッシング、ディスカバリ、ディスクリプション、イベンティング、およびコントロールのステップならびに機能を実行する。無線コントロールセット410は、プレゼンテーションレイヤのステップおよび機能を実行する。
コントロールポイント430が、ネットワーク470上でUPnPデバイス450または460の1つを発見して、そのデバイスの記述を受信すると、無線コントロールセットのGUI411は、そのデバイスから検索したプレゼンテーションページを表示することができるか、あるいは、コントロールセットは、そのデバイスの存在を表すアイコンだけを単に表示することができる。
ユーザは、UPnPコマンドを無線コントロールセットに入力することができる。このコマンドにより、UPnPデバイスに、そのさまざまなオペレーションを実行させることができる。また、コマンドは、デバイスステータスを決定したり、ステータスを変更したりすることもできる。コントロールセットは、コマンド用のUPnPメッセージを組み立てて、そのメッセージを特別なラッパに包んで、そのコマンドを、無線リンク303を介してベースセットに伝送する。この目的に使用可能な無線技術としては、Bluetooth、Home RF、IEEE802.11a、およびIEEE802.11bがある。
ベースセット420は、コントロールセットによって伝送されたコマンドを受信して、コマンドを開封し、そのメッセージを目標のデバイスにネットワーク470を介して転送する。
受信メッセージに応答して、目標のデバイスは、UPnPステータスメッセージを生成することができる。ベースセットは、このステータスメッセージをラップして、無線リンクを介してコントロールセット410に伝送する。コントロールセットは、UPnPステータスメッセージを受信して開封し、コントロールセットのGUI411によりユーザにそのメッセージを提示する。
コントロールセットは、図形アイコンのリストまたはメニューを自動的に表示することができる。現在アクティブなUPnPデバイスの1つにつき、1つの図形アイコンが対応する。現在アクティブなUPnPデバイスとは、すなわち、電源が投入されて、有線ネットワークに接続されたUPnPデバイスである。さらに、新たなUPnPデバイスが、有線ネットワーク470に接続されるか、または、有線ネットワーク470から切り離されると、コントロールセットは、接続されたUPnPデバイスのアイコンのリストを更新して、新たに接続されたデバイスのアイコンを含めるか、または、新たに切り離されたデバイスのアイコンを削除することができる。
本発明を、好ましい実施の形態の例として説明してきたが、本発明の精神および範囲内において、他のさまざまな改変および変更を行い得ることが理解されるべきである。したがって、添付した特許請求の範囲の目的は、本発明の真の精神および範囲内に入るすべての変形および変更を網羅することである。
従来技術のUPnPプロトコルスタックのレイヤのブロック図である。 図1のUPnPスタックを含む従来技術の無線コントロールポイントのレイヤのブロック図である。 本発明によるUPnPコントロールポイントの分割されたプロトコルスタックのブロック図である。 本発明によるUPnPシステムのブロック図である。

Claims (11)

  1. 有線ネットワークに接続されたデバイスの制御装置であって、
    前記有線ネットワークに接続され、UPnPスタックの第1の部分を含むベースセットと、
    前記ベースセットに通信リンクによって接続され、前記UPnPスタックの第2の部分、及びグラフィカルユーザインタフェースを含むコントロールセットと
    を備える制御装置。
  2. 前記通信リンクは、無線である、
    請求項1記載の制御装置。
  3. 前記無線リンクは、Bluetooth、Home RF、IEEE802.11a、またはIEEE802.11bを含む無線技術を使用して確立される、
    請求項2記載の制御装置。
  4. 前記無線コントロールセットは、グラフィカルユーザインタフェースを含む、
    請求項1記載の制御装置。
  5. 前記グラフィカルユーザインタフェースは、ブラウザである、
    請求項4記載の制御装置。
  6. 前記無線コントロールセットは、バッテリで電力供給を受ける、
    請求項1記載の制御装置。
  7. 前記ベースセットは、AC電源装置によって電力供給を受ける、
    請求項1記載の制御装置。
  8. 前記ネットワークは、前記ベースセットの複数のインスタンスを含み、前記コントロールセットは、最大信号強度を有する無線リンクを介してベースセットと通信する、
    請求項2記載の制御装置。
  9. 前記UPnPスタックの前記第1の部分は、UPnPスタックのアドレッシングレイヤ、ディスカバリレイヤ、ディスクリプションレイヤ、イベンティングレイヤ、及びコントロールレイヤを含み、前記ベースセットは、
    ラッパアプリケーションレイヤと、
    ベースセットIPレイヤと、
    コントロールセットPPPレイヤと、
    ベースセット無線スタックとをさらに有する、
    請求項1記載の制御装置。
  10. 前記UPnPスタックの前記第2の部分は、前記UPnPスタックのプレゼンテーションレイヤを含み、前記コントロールセットは、
    HTTPレイヤと、
    TCP/UDPレイヤと、
    コントロールセットIPレイヤと、
    コントロールセットPPPレイヤと、
    コントロールセット無線スタックとをさらに有する、
    請求項1記載の制御装置。
  11. UPnPデバイスの有線ネットワークに接続されたデバイスの制御方法であって、
    有線通信リンクによって前記ネットワークに接続されたベースセットにおけるUPnPスタックのディスカバリレイヤ、ディスクリプションレイヤ、イベンティングレイヤ、及びコントロールレイヤであって、UPnPコントロールポイントのUPnPスタックの第1の部分を形成するディスカバリレイヤ、ディスクリプションレイヤ、イベンティングレイヤ、及びコントロールレイヤの実行ステップと、
    無線通信リンクを介して前記ベースセットに接続された無線コントロールセットにおけるプレゼンテーションレイヤであって、前記UPnPコントロールポイントの前記UPnPスタックの第2の部分を形成するプレゼンテーションレイヤの実行ステップと
    を含む制御方法。
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