TWI289983B - Plug and play networking architecture with enhanced scalability and reliability - Google Patents

Description

1289983 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明實施例大致有關於一種網路通訊。更詳而言之 ，有關於一種隨插即用網路。 【先前技術】 隨著電腦的普及，增進功能之需求亦隨之增加。例如 ，現在對有助於將周邊裝置連接到電腦平台之隨插即用（ PnP )的功能有極大的需求。事實上，最近已嘗試將PnP 功能延伸至含括將裝置加入至網路。例如，Up nP討論會 係由一群企業參與者已進行用於來自廣泛供應商的各種裝 置類型零組態（zero-configuration )、 “無形”網路、以 及自動恢復。 習知PnP網路架構包含網路節點，如裝置以及控制點 ’以及互連節點之骨幹組件。於PnP網路之裝置提供諸如 列印與播放光碟之服務，而控制點係可發現並控制裝置的 控制器。網路節點因此可作爲裝置、控制點、或兩者，其 中各網路節點通常經由存取點連接至網路，該存取點爲例 如獨立閘道（gateway )或作爲閘道的個人電腦（pc )。 當一節點宣布其在網路上的存在（作爲裝置）或發動尋找 之前未識別出之裝置（作爲控制點），會產生初始發現訊 息並以多重播送形式傳送至正確的PnP存取點。該初始發 現訊息係以多重播送方式傳，因爲發起者尙未“發現”正 確的接收者。存取點接收初始發現訊息並多重傳送至其他 -5- (2) 1289983 於網路上的裝置/控制點。於初始發現訊息定義來自裝置 的通知訊息的情況下，該通知訊息係多重傳送至網路上的 控制點。於是，網路控制點可決定裝置是否提供有興趣的 服務。於初始發現訊息定義來自控制點的搜尋訊息的情況 下’則將搜尋訊息多重傳送至網路上的裝置。 通常’初始發現訊息並不根據存取點之特性去適應。 因此’某些環境下很難實現最佳網路性能。例如，若存取 點到網路節點係與高損失連結關聯，習知系統並不提供適 應初始發現訊息，以將可靠度的問題納入考量。反而，較 常見的方式係僅傳送多份初始發現訊息，無論存取點是否 關聯高損失之連結。的確，典型的初始發現訊息（以及其 他Ρ η P網路訊息）使用簡單服務發現協定（S S D p，版本 1.0，網際網路工程專門小組，1 999年10月），其係架構 於使用者數據協定（UDP，狀態轉換圖/STD 6，RFC 768 ，1 9 8 0年8月）上。UDP係一種在資料鏈結層（開放系 統連結第2層/0 S I模型）不提供初始發現訊息錯誤校正 之通訊協定。不幸的，某些連結種類，例如無線以及撥接 連結，可具有約2 0 - 3 0 °/。程度的封包損失。因此，多份複 製之傳送可能無效。雖然某些方法提供一旦損失到達一預 定臨限値（例如2 0 % )，則減低資料傳輸率，在減低前的 資料傳送能有可能丟失。這對發現傳輸來講特別是如此， 其係發生在PnP網路較早程序中。故需要一種方法提供根 據存取點之特性而適應初始發現訊息，該存取點可例如與 至網路節點之高損失連結有關聯。 -6 - (3) 1289983 再者，若存取點關聯至高發現交通環境，習知系統不 提供適應初始發現訊息，以將可擴充性問題納入考量。例 如，若存取點係應用於無線企業網路環境，其中裝置以及 控制點頻繁的與網路連接及斷線’初始發現訊息不會根據 此特性適應。事實上，大部分藉由如前述傳送多份初始發 現訊息會造成網路壅塞。再加上，因爲資料丟失臨限値超 過，而減低傳送速率並不會對發現交通有利，因爲發現交 通通常很早就發生。需要一種方法，能提供根據存取點之 預定特性而適應初始發現訊息，該存取點可例如與高發現 交通環境有關聯。 [發明內容及實施方式】 本發明之實施例藉由提供根據接收進接點預定特性而 適應之初始發現訊息，提供增進之擴充性與可靠性。藉由 使初始發現訊息根據接收進接點之特性而適應，可達到最 佳化網路性能。依照狀況可以數種不同方式實施初始發現 訊息之適應。 第1圖顯示一網路架構20，其中配置一 pnP網路進 接點22以自網路節點24接收初始發現訊息26。進接點 2 2與f卩點2 4之間的網路種類可包括\V i F i (電機與電子工 程師機構/IEEE 801.1 la與801 .1 lb無線）、電源線網路 、電話線、以及火線（fire wire/IEEE 1 3 94 )等等。進接 點2 2亦可使用各種區域網路（l A N )媒體連接至其他網 路節點（未顯示）。除了節點2 4與Ρ η P網路間的橋接， U89983 (4) 進接點22提供之服務可包括網路進接。進接點22亦 爲動態主機組態協定（D H C P，意見請求/ r f c 2 1 3 1， 年3月）伺服器、領域名稱系統（〇 N S )代理器、儲 置等等。初始發現訊息2 6根據進接點2 2之特性而適 而增進網路性能，如有關擴充性與可靠性之參數。 即使將以進接點與網路節點之間的無線連接說明 範例，但應注意到本發明之實施例不限於此。的確， 所討論的原理可應用到任何其中如擴充性與可靠性等 爲重要考量之網路環境。儘管，說明的實施例適用於 網路之一些態樣。 參照第3圖，顯示與Ρ η Ρ網路之進接點傳送發現 之方法3 8。使用任何數量之現成的硬體及/或軟體程 術，可於網路節點24 (第1圖）中實施該方法3 8。 ’可用例如唯讀記憶體（ROM )、隨機存取記憶體（ )、磁碟機等等之機器可讀取媒體實施方法3 8。該 可讀取媒體可包含一連串可由處理器執行的儲存的指 通常’方法3 8於步驟方塊4 0提供網路節點之初始化 始化可涉及獲得節點所需之位址資訊以在網路上參與 如’於UpnP協定下，各裝置具有一 DHCP客戶，其 裝置第一次連接至網路時，裝置搜尋D H C P伺服器。 DHCP伺服器，該裝置使用分配給該伺服器之網際網 定（IP )位址。若無DHCP伺服器，則裝置使用自動 於特別Ip v4網路中自動選擇一 ip位址，IETF草 1 9 9 9年4月），其定義裝置如何有智慧地從一系列 :可作 1997 存裝 應， 某些 此處 參數 無線 資訊 式技 例如 RAM 機器 令。 。初 。例 中當 若有 路協 ip ( 稿， 保留 (5) 1289983 私有位址中選擇一 IP位址。方塊42提供產生網路節點之 初始發現訊息，以及方塊4 4提供使初始發現訊息根據進 接點之預定特性而適應。此種預定特性的例子包含，但不 限於，有關進接點與至網路節點之高損失連接，有關擁塞 發現交通量環境之進接點。 第4圖於方塊44’顯示使初始發現訊息適應之方法的 更多細節。特別是，若於方塊4 6中決定進接點關聯至網 路節點之高損失連接時，方塊4 8使初始發現訊息適應， 以增加網路可靠性。若於方塊5 0決定進接點關聯擁塞發 現交通量環境，方塊5 2使初始發現訊息適應，以增加網 路擴充性。因此，無論是從裝置來之通知訊息或由控制點 來之搜尋訊息’可“定做”初始發現訊息，而與接收該初 始發現訊息之進接點的特定特性相關。應注意到於方塊 4 6及5 0之決定可根據預期之網路組態，而非線上的進行 。例如，若節點與進接點之間的連接爲無線或撥接連接， 可識別出具有高損失連結之進接點，因爲這些連結種類已 知具有約2 0 %程度或更多之封包丟失。再者，若進接點預 期係用於諸如企業點、學校校區、或機場之環境中，則可 識別出該進接點與擁塞發現交通量環境有關，因爲此種環 境已知具有時常與網路連接與斷線之裝置與控制點。 一種使初始發現訊息適應以增加網路可靠性的方法係 顯示於第5圖中方塊4 8，。特別是，於方塊5 4中根據提 供單播訊息錯誤校正之協定，而格式化初始發現訊息。此 種協疋可爲IEEE 802.1la及802.11b無線協定，提供〇si (6) 1289983 模型中第2層單播封包之檢查與重發。因爲多播封包並無 檢查錯誤，方塊5 6提供以單播方式在高損失連結上傳送 初始發現訊息至進接點。 第6圖於方塊5 2，中更詳細顯示一種使初始發現訊息 適應以增加網路擴充性的方法。特別是，方塊5 8提供將 初始發現訊息配置成通知訊息，包含代表裝置回應搜尋訊 息之進接點的命令，其中通知訊息使裝置能宣佈網路上裝 置之存在。於方塊6 0中，傳送通知訊息至存取點。存取 點因此可多重播送搜尋訊息至目前連接至網路的控制點， 並儲存後續加入至網路之控制點的通知訊息。當進接點自 這些控制點之一接收到搜尋訊息時，進接點可以單播方式 以儲存之通知訊息回應。因此，方塊5 2，中顯示之方法藉 由減少網路交通量而增加網路擴充性，因爲後續搜尋訊息 不需到一路發送至裝置。此種方法當進接點支援龐大節點 數量時（亦即，於擁塞發現交通環境中）特別有用處。 茲參考第7圖，於方塊5 2 ’’中更詳細的顯示另一種使 初始發現訊息適應以增加網路擴充性之方法。特別是，於 方塊62中分配最低可能之傳輸率給初始發現訊息。例如 ’於無線系統中，具有 11 MB/sec、5.5 MB/sec、2.5 Μ B / s e c、1 Μ B / s e c，則可分配1 Μ B / s e c。方塊6 4提供以 最低可能傳輸率傳送單一初始發現訊息至進接點。傳送單 一初始發現訊息減少節點與進接點之間的發現交通量，且 以最低可能傳輸率傳送初始發現訊息則抵銷了關於發送單 一初始發現訊息的可能之資料丟失。 -10 - Ϊ289983 (7) E #考第8圖，顯示於pnp網路上支援發現通訊之方 '/去66。方法66可於進接點22 (第1層）中實施，以增進 _路性能°方法6 6可使用任何現成的硬體及/或軟體程式 技術。例如’可用例如、RAM、磁碟機等等之機器 耐讀取媒體實施方法66。該機器可讀取媒體可包含一連 率可由處理器執行的儲存的指令。步驟方塊6 8提供網路 節點之初始化。初始化可包含已討論過之進接點位址的選 捧。於方塊7 0中自網路接收初始發現訊息，其中使該初 始發現訊息根據進接點之特定特性適應。 第9圖顯示於方塊7 〇，更詳細之接收初始發現訊息之 方法。特別是，若於方塊72決定進接點與至網路節點之 高損失連結有關聯，則於方塊7 4增加網路可靠性，此係 藉由於方塊7 6以單播方式接收初始發現訊息，並於方塊 7 8中檢查初始發現訊息的錯誤。就此點而言，已根據可 &E供早播δ 息錯灰f父正之協疋格式化初始發現訊息。此種 協疋之一範例爲I E E E 8 0 2 . 1 1 a及8 0 2 . 1 1 b無線協定，但也 可使用其他協定。於方塊7 8根據協定檢查初始發現訊息 之錯誤’與習知接收數份多重播送初始發現訊息複本之技 術顯著的不同，以增進可靠性。若於方塊8 0決定進接點 與擁塞發現交通量環境有關，於方塊8 2進接點增力卩網| g各 擴充性。可依照預期之進接點部署，不連線的進行方塊 7 2與8 0之決疋’或根據接收之初始發現訊息之情況連線 的進行方塊7 2與8 0之決定。 第1 〇圖顯示於方塊8 2 5更詳細之增加網路擴充性之 -11 - 1289983 (8) 方法。特別是，方塊8 4提供將初始發現訊息作爲通知訊 息儲存於進接點之內部快取中。已討論過，通知訊息使裝 置可宣佈它們於網路上的存在。於方塊8 6自網路控制點 接收搜尋訊息，並且於方塊8 8中以單播方式發送通知訊 息至控制點，代表裝置對搜尋訊息作出回應。因此，搜尋 訊息無需發送至裝置。此種方法減少發現交通量並增加網 路擴充性。第1 1圖顯示另一種增加網路穩定性的方法， 其中於方塊8 2 ’’以最低可能傳輸率接收單一份的初始發現 訊息。 第2圖顯示一架構28，其中一 PnP網路進接點22’與 數個至網路節點2V ( 24a’-24i’）之高損失連結有關，以 及與擁塞發現交通量環境有關。特別是，該高損失連結係 於諸如IEEE 801.1 la或801.1 lb無線協定下操作之無線連 結。根據特定節點之配置，該等節點2 4 ’可爲裝置、控制 點、或兩者。就此而S，進接點2 2 ’可具有一或多條天線 3 〇、處理器3 2、以及操作上耦合至天線3 0以及處理器3 2 之機器可讀取媒體。媒體3 4可爲任何可接受之媒體，例 如唯讀記憶體（ROM )、隨機存取記憶體（RAM )、磁碟 機等等，可包含一連串可由處理器3 2執行的儲存的指令 。可執行該等命令以初始化進接點2 2，，以及接收初始發 現訊息2 6 ’（ 2 6 a ^ 2 6 i ’），其中使初始發現訊息2 6，根據 進接點2 2 ’之特性而適應。 將於下詳述，進接點2 2 ’亦可包含內部快取3 6，其中 儲存於媒體3 4之命令進一步能被執行以儲存一或多個初 -12- 1289983 Ο) 始發現訊息2 6 ’至內部快取3 6作爲通知訊息。通知訊息 使節點可宣佈它們於網路上的存在。當自網路控制點接收 搜尋訊息時，進接點2 2 ’可自內部快取3 6擷取通知訊息 ，並以單播格式發送至控制點，以代表原先產生通知訊息 之裝置。此方法使進接點2 2 ’可增進擴充性，因爲不用於 無線鏈路上發送搜尋訊息，且以與多重播送不同之單播格 式發送通知訊息。簡而言之，無線連結以及PnP網路之其 他部分上之交通量可減少以增進擴充性。 熟習此項技藝之人士可自上述描述了解到本發明之實 施例之廣泛的技術可以不同形式實施。因此，即使本發明 之實施例已藉由特定範例作說明，實施例之真實範圍則不 應限於此，因熟悉該項技藝者在閱讀了說明書、圖式、及 申請專利範圍可輕易的作出其他修改。 【圖式簡單說明】 藉由參照所附之圖示可更了解本發明上述之說明，圖 示中類似元件標有類似的參考符號，且其中： 第1圖爲根據本發明一實施例之網路節點與網路進接 點之間發現鏈路之範例方塊圖； 第2圖根據本發明一實施例之具有高損失之連接至網 路節點的進接點以及高發現交通量環境的範例方塊圖； 第3圖根據本發明一實施例中隨插即用網路之進接點 之發現資訊通訊的方法範例的流程圖； 第4圖根據本發明一實施例之適應初始發現訊息的程 -13- 1289983 (10) 序範例的流程圖，以增進網路性能； 第5圖根據本發明一實施例之適應初始發現訊息的程 序範例的流程圖，以增加網路可靠性； 第6圖根據本發明一實施例之適應初始發現訊息的程 序範例的流程圖，以增加網路擴充性； 第7圖根據本發明另一實施例之適應初始發現訊息的 程序範例的流程圖，以增加網路擴充性； 第8圖根據本發明一實施例於隨插即用網路上支援發 現訊息之方法範例的流程圖； 第9圖根據本發明一實施例之接收初始發現訊息之程 序範例的流程圖； 第1 〇圖根據本發明一實施例於高發現交通量環境中 接收初始發現訊息之程序範例的流程圖；以及 第 U圖根據本發明另一實施例於高發現交通量環境 中接收初始發現訊息之程序範例的流程圖。 【主要元件符號說明】 2 〇 :網路架構 2 2 :進接點 22’ ：進接點 2 4 ’（ 2 4 a ’ - 2 4 i，）：節點 2 4 :節點 2 6 :初始發現訊息 26’（ 26a’-26i，）：初始發現訊息 (11) (11)1289983 3 Ο :天線 3 4 :媒體 3 6 :內部快取 3 8 :方法 3 2 :處理器

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Claims (1)

1. (1) 1289983 十、申請專利範圍 1. 一種傳達發現資訊之方法，包含： 初始化一隨插即用之網路節點； 產生該節點之初始發現訊息；以及 使該初始發現訊息根據連至該隨插即用網路之進接點 的預定特性作適應。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含使該 初始發現訊息根據與連至節點之高損失連結關聯的該進接 點作適應。 3 .如申請專利範圍第2項之方法，進一步包含： 根據提供單播（unicast )訊息錯誤校正之協定，格式 化該初始發現訊息；以及 以單播方式於該高損失連結上傳送該初始發現訊息至 該進接點。 4.如申請專利範圍第3項之方法，其中該高損失連 結係一無線連結。 5 .如申請專利範圍第3項之方法，其中該高損失連 結係一撥接連結。 6·如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含使該 初始發現訊息根據與一擁塞發現交通環境關聯的該進接點 作適應。 7.如申請專利範圍第6項之方法，進〜步包含： 配置該初始發現訊息作爲一通知訊息，包含給進接點 之叩令’針對搜尋訊息而代表一裝置作出回應，該通知訊 -16 - (2) 1289983 息使該裝置能宣佈該裝置於該網路上的存在；以及 向該進接點傳送該通知訊息。 8 .如申請專利範圍第6項之方法，進一步包含： 分配一最低可能的傳輸率給該初始發現訊息；& s 以該最低可能傳輸率朝該進接點傳送該初始發5見^ _ 〇 9 ·如申請專利範圍第8項之方法，進一步包含朝胃 進接點傳送單一份初始發現訊息。 · 10.如申請專利範圍第6項之方法，其中該高發現交 通環境包含一企業網路環境。 11·如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含獲得 該節點之位址。 1 2 . 一種支援發現通訊之方法，包含： 初始化一隨插即用網路進接點；以及 自一網路節點接收一初始發現訊息，使該初始發現訊 息根據該進接點之預定特性作適應。 € 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之方法，其中該初始發 現訊息根據與連至該網路節點之高損失連結關聯的該進接 點作適應。 1 4.如申請專利範圍第1 3項之方法，進一步包含： 以單播方式於該高損失連結上接收該初始發現訊息， 丰艮丨廉ϋ ί共單播訊息錯誤校正之協定，格式化該初始發現訊 息；以及 丰艮《該協定對該初始發現訊息檢查錯誤。 -17- (3) 1289983 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項之方法，其中該高損失 連結係一無線連結。 1 6 .如申請專利範圍第丨4項之方法，其中該高損失 連結係一撥接連結。 17.如申請專利範圍第1 2項之方法，進一步包含使 該初始發現訊息根據與一擁塞發現交通環境關聯的該進接 點作適應。 1 8 ·如申請專利範圍第丨7項之方法，進一步包含： 儲存該初始發現訊息於該進接點之內部快取中作爲通 知訊息’該通知訊息使一裝置可宣佈其於網路上之存在； 自一網路控制點接收搜尋訊息；以及 以單播格式朝該控制點發送該通知訊息，以代表該裝 置回應該搜尋訊息。 1 9 ·如申請專利範圍第1 7項之方法，進一步包含以 最低可能傳輸率接收單一份初始發現訊息。 2 0 · —種傳達發現資訊之方法，包含： 藉由獲得網路裝置之位址而初始化隨插即用之網路裝 置； 產生網路裝置之通知訊息，該通知訊息使該裝置得以 宣告該裝置於網路上的存在； 藉由根據提供單播訊息之錯誤校正的協定，格式化該 通知訊息，並以單播方式朝一網路之進接點傳送單一份通 知訊息，使該通知訊息得根據該進接點作適應，以增加網 路可靠性，該進接點與連至該網路裝置之無線連結有關聯 -18- (4) 1289983 ;以及 藉由配置該通知訊息以包含令進接點代表該裝置回應 搜尋訊息之命令，使該通知訊息得根據與擁塞發現交通環 境有關聯知該進接點作出適應，以增加網路之擴充性。 2 1.如申請專利範圍第20項之方法，其中該擁塞高 發現交通環境包含一企業網路環境。 22. —種機器可讀取媒體，包含可由一處理器執行之 一系列儲存的命令，以： 初始化一隨插即用網路進接點；以及 自一網路節點接收一初始發現訊息，使該初始發現訊 息根據該進接點之預定特性作適應。 2 3 ·如申請專利範圍第2 2項之媒體，其中該初始發 現訊息根據與連至網路節點之高損失連結關聯的該進接點 作適應。 2 4.如申請專利範圍第23項之媒體，其中可進一步 執行該些命令以： 以單播方式於該高損失連結上接收該初始發現訊息， 根據fe供單播訊息錯誤校正之協定，格式化該初始發現訊 息；以及 根據該協定對該初始發現訊息檢查錯誤。 25·如申請專利範圍第22項之媒體’其中該初始發 現訊息根據與一擁塞發現交通環境關聯的該進接點作適應 〇 26.如申請專利範圍第25項之媒體，其中可進一部 -19- 1289983 (5) 執行該些命令以： 儲存該初始發現訊息於該進接點之內部快取中作爲通 知訊息，該通知訊息使該節點可宣佈其於網路上之存在； 自一網路控制點接收搜尋訊息；以及 以單播格式朝該控制點發送該通知訊息，以代表該節 點回應該搜尋訊息。 27·如申請專利範圍第25項之媒體，其中將以多播 (multicast )形式以最低可能傳輸率接收該初始發現訊息 〇 2 8 . —種網路進接點，包含： 天線； 處理器；以及 機器可讀取媒體，操作地耦合至該天線以及該處理器 ，該機器可讀取媒體包含一系列可由處理器執行之已儲存 之命令，以初始化該進接點並接收來自網路節點之初始發 現訊息，該初始發現訊息根據該進接點之特性而適應。 2 9 ·如申請專利範圍第2 8項之進接點，其中可進一 步執行該些命令’以單播方式在高損失連結上接收該初始 發現訊息’該初始發現訊息係根據一協定而格式化，該協 定提供單播訊息錯誤校正，並根據該協定對初始發現訊息 進行錯誤檢查。 3 0.如申請專利fe圍第2 8項之進接點，進一*步包含 一內部快取’可進一步執行該些命令以儲存該初始發現訊 息於該內部快取中作爲通知訊息，該通知訊息使節點可宣 -20- 1289983 (6) 佈其於網路上之存在，接收來自一網路控制點之搜尋訊息 ，以及以單播格式朝該控制點發送該通知訊息，以代表該 節點回應該搜尋訊息。

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