使用网络签名确定位置的方法和系统的制作方法

专利名称：使用网络签名确定位置的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据若干网络参数得到签名，并将签名用于确定内容接收器是否在预定地理位置内的方法和系统。
背景技术：
本发明解决的基本问题在于，当前无法保证(具有高信任度)内容接收器设备(例如电视)实际上位于所述内容拥有者希望其将内容从内容源分配、复制或重放限制在的家庭、商业或其它地理限制区域。
相关具体情况包括将数字传输内容保护(DTCP)(http://www.dtcp.com)协议用于经由IEEE 1394，USB，MOST和蓝牙网络的拷贝保护。DTCP仅“保护”(5C)信源与接收器之间的链路；在所述信源和收信设备之间并无近程的内置概念。部分问题由(5C)标准解决，其保证(具有高信任度)接收机实际上得到授权译码/存储/重放(5C)已编码内容。然而，根据所述内容拥有者的所需规则，得到授权的(5C)接收机可能远离(5C)信源。因此，所述(5C)标准自身并未解决限制内容的地理扩散的问题。尝试识别接收内容用户的技术，例如通过使所述用户输入PIN或将智能卡插入所述接收机，有助于限制内容在拥有者的设备或地域之外的不理想扩散，但并未解决所述接收用户可能会将所述接收设备置于距潜在内容源“过远”之处的基本问题。有许多种确定对象的地理位置的方法。
“三角测量”多年来已用于建立发出电磁辐射的对象的位置。这包括使用两个或更多具有定向天线的接收机，以及诸如地图的地理信息数据库。给定已知位置，以及在所述接收机处接收的最大信号强度方向，则易于将发射机位置识别为这样的点，即在最大信号强度方向上，在所述地图上从每个接收机到“无穷远点”画出的这些线上在所述点上交叉。在这种情况下，发射机的协作并不必要，且实际上三角测量通常用于定位未得到授权的发射机。基于三角测量的方法可服务于本发明的目的，但是仅在所述内容接收机发出电磁辐射，且两个或多个三角测量接收机可用的情况下。
近年来，接收机普遍使用全球定位系统(GPS)来建立它们的位置，这有赖于测量从GPS卫星阵传送的若干信号的不同延迟。如果所述内容接收机包括GPS接收机和“返回信道”发射机，则可将其位置传递回所述内容源。所述内容源可被假定包括GPS接收机和/或地理数据库，以及用于计算其距离所述内容接收机的位置的装置。然而，GPS无法在室内可靠工作，而接收机也可能被设置为具有错误的位置码。
近年来已描述了使用所谓“超宽频带(UWB)无线电”的位置技术。例如，参见US专利6,002,708。
使用从所述信源传送到接收器的信号与对应返回信号之间的往返时间(RTT)测量，建立接收机到发射机的近程(proximity)，这种技术已众所周知。在单个协作发射机-接收机对的情况下，RTT测量可能足以证实，所述接收设备“足够靠近”传送设备，从而使得所述接收设备应被授权译码/存储/重放规定的内容量。
一种所建议的反扩散技术方案包括信源将“使用期限”(TTL)字段设置为三个内(IP)分组中。这假定分组将会穿越原籍网内的不超过两个的路由器，否则假定所述分组已离开原籍网的边界(一些研究显示，分组通常必须穿过六个路由器，以越过所述原籍网络连接到的ISP)，而所述分组所遇到的第三个路由器应当“删除”(即放弃)分组。第二种潜在技术方案是使用DTCP级乒乓脉冲(ping)消息测量RTT，如在IP映射上的DTCP内所执行的。
另一个建议方案是需要在(部分或整个)无线本地网络上使用有线等效协议(WEP)。这解决了内容的“无意共享”情况，这可能仅仅是因为无意识的接收机在无线内容源范围内而发生，这归因于1.无辜协同定位，例如相邻者的接收，或2.窃听，例如通过“不速之客”将车辆停在未得到保护的无线网络的接收范围内。
国际专利申请号WO 03/075125 A2除了涉及其它机制之外，还涉及将RTT用作一种鉴权在“位置意识数据网络”内的接收设备的方法。
国际专利申请号WO 01/93424 A2描述了使用RTT和三角测量来启用/禁用网络内的远程设备的功能，所述网络包括经由UWB无线媒体通信的设备。
Denning等的U.S.专利申请20020136407描述了一种其中数据可能仅在(一个或多个)规定地理位置处得到译码的系统/方法。位置信息通常由GPS提供。

发明内容
本发明涉及一种依赖于与设备或其路由器在互联网内和相对于内容源的位置相关的若干参数的系统和方法。所述参数使用局部网(例如但不限于原籍网)的特定特征，以将内容扩散限制在与所述信源的理想距离内。这些技术用于授权距所述信源的容许距离内的接收器的接收，并阻止更远距离的接收。
所述若干参数包括公共IP子网地址、网关MAC地址、到互联网服务器或多媒体源的路径长度、RF和基站信号的接收、到原籍网络服务器的路径长度以及对于分组传送分段的监控。所述参数可能都被一次使用，或是参数的子集被用于定义接收器或内容接收设备的签名。可随意或根据需要重新计算所述签名。如果使用若干参数，则可为不同签名加权所述参数。例如，在与小区域相关的签名中，一个参数集可能被强调，而其他参数可能基本上被忽略。对于与较大地理区域相关的签名而言，可强调其他参数。


图1A示意性示出了其中使用RTT来确定内容源和预定接收器之间的距离的现有技术系统；图1B示出了在图1A系统内使用的乒乓脉冲和返回信号；
图1示意性示出了通过互联网或从卫星源接收内容的两个网络的系统；图2示出了确定一个网络内的公共IP子网；图3示出了在图1系统内确定MAC地址；图4示出了在图1系统内的不同路由轨迹；图5示出了具有FM和小区电话基站的图1系统；图6示出了分组长度相对于经由若干互联网节点传送所述分组长度所需的时间的典型改变；以及图7示出了图1设备的用于生成签名的部分。
具体实施例方式
图1A示出了其中信源12将PING信号发送到潜在接收器14的已知系统10。所述PING信号实质上询问“你能听到这些吗？”。所述潜在接收器作为响应生成RETURN信号说“这是我所听到的”。换言之，所述PING信号具有比特ABCDEFG的至少一个数据段。所述RETURN信号理想的是包括相同数据段。典型的是，所述信源12和接收器14通过一个或多个中间节点(未显示)，在分布式计算机网络上交换消息。然后，参数RTT1被定义为发送特定部分(例如有效位G)的特定部分的时刻与同一部分被信源12接收的时刻之间的时间。作为选择，参数RTT2被定义为另一部分(例如比特C)或甚至两个部分(PING的比特C与RETURN的E)之间的距离。然后，所述参数与所述信源12和潜在接收器14之间的距离相关。如上所述，若干PING消息由所述信源发送，然后根据每个对应的RESPONSE确定参数RTT1和RTT2。如果任何所述参数在门限值之下，则所述潜在接收器14在所述信源12的理想距离之内。
本发明提供了使用网络特征或签名来确定位置的技术。图1示出了两个原籍网络的实例。原籍A 114包括客户机设备的集合，包括电视机102、103、卫星接收机105、图形输入板PC 104等。所述设备由无线装置(例如RF通信路径)连接到无线接入点115。接入点115连接到网络集线器106，所述网络集线器106还连接到原籍媒体PC108。PC 108还连接到或包括海量存储器110。路由器107将原籍网连接到互联网111。
原籍B(113)包括通过DSL连接或其他类似的相对高速装置直接连接到互联网的膝上PC 118。
用户100、101、109、112在原籍A和B内操作各个设备，以得到互联网连接，并执行其他操作。
所述路由器107为原籍A(114)提供对于其他互联网用户不需要注意的保护度。原籍B内的用户112是否可接入原籍A内的设备取决于用户112与原籍A家庭之间的关系，例如所述接入点115是否被限制，和/或原籍B内的用户(包括113)是否已被授予对于接入点115的权利。
服务器119还连接到互联网111，以提供内容交换。
诸如卫星运营商的内容提供商经由卫星接收机106向所述原籍提供视听内容，其希望将内容消费限制为具有业务预约的单个家庭，在这种情况下为原籍A 114。所述内容提供商可能还是有线电视运营商或其他相关业务提供商。
可能还存在其他原因将内容限制在其中所述内容可视的家庭。例如，电影播音室可能向所述用户销售DVD，并期望消费限制在唱片所在的位置；DVD提供商或开放广播电台可能希望阻止内容在互联网上的未授权重新分配。
此过程在本文中被称为内容定位或简称为定位。
定位难以在连网世界内实现，其中设备被设计为透明地通信，无论它们是否相互靠近或相隔遥远。在本发明中，确定方法被示为通过使用每个设备可见的环境签名，确定两个或更多设备是否彼此相对本地。如果所述设备实际上彼此相对地为本地，则所述签名将相当类似；如果所述设备相距遥远，则所述签名将不同。
在这种讨论下，术语“相距遥远”是指互联网连接或连接到特定设备的节点。如果两个原籍被直接连接，例如邻居共享公共无线网络，则可能需要其他技术来确定位置。
如上所述，一种定位方法是使用设备之间的往返时间(RTT)，以确定它们是否彼此相对本地。此处，所述源设备，即具有内容的设备将“乒乓脉冲”消息发送到接收器设备，即其中所述客户希望所述内容经历音视消费(即所述内容可能是音频、视频或两者)、录制或授权的重新传输。如果所述乒乓脉冲信号从信源发送到接收器并返回到接收器的持续时间非常地短，则所述信源和接收器注定彼此相对地为本地。另一种方法使用信标来传送信号。如果发射机和接收机都检测到所述信号，则认为它们在相同位置内。否则，它们不在相同位置内。所述两种技术在上述U.S.申请S.N.10/978,669内更详细描述。
在本发明中，采取了更复杂的方法，其中每个设备检查其周围的环境，然后所述源设备比较其环境与所述接收器设备的环境，以确定它们是否在“相同”(或几乎相同)的环境内。在本发明优选实施例中，确定若干不同参数，为所述参数指配权重，然后累计结果，以确定与内容接收设备位置相关的签名。在此语境中，单词“环境”是指可由设备确定的设备位于的相关位置方面。以下将描述可用于确定环境签名的一些参数。
1.公共IP子网地址典型地，在互联网设备之间交换的分组包括指示所述分组的信源的子网地址(IP子网)。因此，来自不同路由器的分组与不同IP子网地址相关。因此，所述IP子网地址指示两个设备是否与相同路由器相关。所述概念由图2示出。
2.所述网关设备的MAC层地址所述MAC地址是与提供互联网的设备相关的预编程地址。例如，在图1中，所述路由器107是原籍网A的网关，且其具有特定MAC地址。所述膝上PC 118是原籍网络B的网关。图3示出了网络内的任何设备可通过将互联网地址分解协议(ARP)发送到所述网关，得到对应网关的MAC地址。然后，网络A的设备作为响应接收路由器107的MAC地址。网络B内的设备118的MAC地址显然不同于网络A的设备所接收的MAC地址。
3.轨迹路由网络A和B的每个设备可通过不同路径接入内容服务器119。当然，网络A的设备的路径或路由彼此类似，但不同于网络B的设备的路径，如图4所示。可使用若干不同技术定义和评估所述路径。
a.RTT网络A的每个设备共享的路由包括三个支路设备x-集线器106；集线器106-路由器107；路由器107-服务器119。因此，网络A的设备的三个支路中的两个相同。如果为网络A的每个设备计算RTT(往返时间)，则结果RTT将非常类似。另一方面，从网络B的设备到服务器119的路径或路由通常不必与网络A的设备共享任何路径，因此所述设备的RTT将会明显地不同。
b.到服务器的路由类似地，从每个设备到服务器119的实际路径与网络A的设备路径类似，但不同于网络B的设备路径。通过使用来自每个设备的“tracert”(轨迹路由)指令得到所述路径。所述轨迹路由指令返回对应设备与服务器119之间的所有中间路由器或网关的ID。
c.到若干指定服务器的路由所述内容拥有者(在这种情况下为通过卫星接收机发送内容的实体)提供若干(例如三个)类似于服务器119的互联网服务器的地址。然后，每个设备乒乓地发送脉冲和/或追踪到所有这些服务器的路由(通过轨迹路由)，并比较所述结果。
4.接收一个或多个公共RF信号如图5所示，网络A的每个设备都带有FM接收机。为了确定公共位置，每个设备都听取来自一个或多个已知本地FM无线电台站的信号，例如台站151、152和/或153。这种技术尤其在所述内容提供商仅许可内容在特定地理区域内消费时有用。例如，对于FM无线电台站而言，调制峰值之间的时间和幅度可被测量，和/或还可比较由使用RDS(无线电数据系统)的FM台站的RDS信道传送的数据。考虑到通过运用快速傅氏变换算法(FFT)或类似过程，并平均一些有用的时间间隔内的结果，所述频谱分析当前大多可以软件形式执行，对应FM参数包括窄带或宽带RF签名，例如通常在RF频谱分析器的输出端可见。作为选择，可使用许多更简单手段，其使用RF带通滤波器的时间平均吞吐量，以及关注形成所述签名的RF频率周围的截止频率。作为选择，签名单元可能是仅在提供可靠签名单元的一起使用的某些关键频率处的一组RF带通滤波器的输出之和。
5.一个或多个公共蜂窝电话基站的接收该参数类似上述FM参数，其中所述设备带有用于接收或交换由一个或多个蜂窝电话基站160使用的信号。然后，所述设备可“听见”或与某一蜂窝基站或基站组通信。该参数在内容限定在紧密的小地理区域时有用。例如，所述内容提供商可能希望阻止在太靠近于正进行比赛的大型体育场的具有视频显示器的蜂窝电话上观看到“信号消失(blacked out)”足球赛。信源和接收器接收公共蜂窝电话寻呼信道可被用作公共环境的指示。作为选择，环境的公共性可基于信源和接收器参与与蜂窝基站或蜂窝基站组的2路通信的能力。
6.到原籍媒体服务器的路径在原籍A 114中，每个设备确定到用作原籍媒体服务器的PC 108的路径。即使虚拟私人网用于连接原籍B[113]内的设备和原籍媒体服务器[108]，从原籍B[113]内的设备到原籍媒体服务器[108]的路径也不同，。
7.归因于分组分段的RTT步骤的存在或缺少此参数确定或监控在所述信源和接收器之间如何传送各种大小的分组。众所周知，长分组可由路由器分段为更小的单元。本地路由器可处理尺寸相对较大的分组，而诸如骨干路由器的长距离路由器通常将长分组分段为更小的一些用于传输。由于接收到更小的单元，需要一段计算时间来将其重新组装或去分段为原始的更长分组。这种概念在图6内示出。在图6内，纵轴表示分组大小，而横轴表示在互联网节点之间传送分组所需的时间。此外，R1表示在可处理每个分组的最多P1字节的本地网络上传送数据分组，R2表示在可处理P2字节的分组的更高容量网络上传送数据分组。为确定与分组传输相关的参数，分组被在两个设备之间，或设备与服务器之间传送(例如通过乒乓脉冲发送)。所述分组大小逐渐增加，分组的结果RTT被监控。如图6所示，随着分组大小增加，传输时间基本上直线增加。然而，当所述分组大小到达P1时，(互联网路由器的最大容量)，所述分组被分为多个更小单元，并必须被重新组装。因此，在P1之上，存在所述重新集合组装所需的延迟B1。类似的延迟发生在P1×2、P1×3等。然而，当经由本地网络传送相同分组时，所述延迟B2仅发生在分组大小P2之上。因此，通过检查数据分组的传输时间，确定网络的数据容量，并根据此信息，还可确定网络自身的特征(例如其是本地网络还是“长距离”网络，例如互联网)。例如，本地基于以太网的网络可能允许1500字节的最大传输单元(MTU)，而互联网路由器可能允许仅576字节的MTU大小。
图7示出了图1-5任何设备中用于接收内容的部分200的框图。此部分可由硬件或软件实施，用于基于上述的一些或所有参数得到位置签名。为此目的，所述设备部分具有若干参数检测器模块(为清晰起见，仅示出三个模块202、204、206)，每个模块都被设计为得到其中一个所述对应参数。例如，模块202可被用于检测本地FM信号，和/或蜂窝电话基本信号。模块204可专用于根据图6确定不同大小的分组的传输时间。模块206可专用于使用上述三种技术的一个或多个，确定到互联网服务器的路径。
所述模块得到的参数由签名编译器208每隔一定时间，或响应于远程位置的需要编译。所述控制器210控制所述模块和编译器的操作。
诸如通过天线105下载内容的卫星信源的内容源，或内容服务器119可用于推或拉内容，或使用其他任何技术来使网络A和/或B的设备可得到内容。根据本发明，在下载所述内容之前，所述信源可请求签名，以确认设备满足与其位置相关的某些需要。如果签名可得到，则所述控制器将所述签名发送到所述内容源。如果签名不可用，则所述控制器激活各个模块来得到所述签名。作为选择，所述内容源下载所述设备接收和播放对应内容所需的签名。然后，所述控制器从编译器得到实际的签名，将其与所需的签名比较，如果满足一组预定需求，则所述编译器继续得到并播放内容。例如，签名匹配(所需和实际的签名之间)无需所述源设备和接收器设备的签名相同。在比较每个单元和整个签名时，可计算分数，从而使得在足够分数相当于门限值时，认为所述签名匹配。
为参数3或6确定的路径可容许路径开始处的一个或两个额外跳跃，从而例如使得具有三个路由器的原籍仍可在可接受门限内得分。
可根据需要加权其他因数，例如接收公共FM无线电台站。例如，如果其中一个所述设备，例如金属箱内的接收机无法接收任何RF信号，则在整个签名中，不会赋予FM无线电接收签名单元任何权重。在其他情况下，大于“无”但小于“全部”的权重可被赋予签名单元，其中更高权重被指配给更可靠的签名单元。
如上所述，不同签名可用于不同目的。通过将不同权重赋予以上定义的各个参数，计算每个签名。下表示出了如何为四个不同位置定义四个不同签名家、本地邻居、城市和整个国家

应当理解的是，上表被作为一种说明被指配给各种环境或位置参数的关系和权重，以定义对应签名的方法。可使用其他参数，而其他权重可根据需要被指配给不同签名。
此外，可在一段时期内计算签名，并且为每个单元周期性更新。因此，设备可能有时间确定可根据两个设备之间的最小往返时间来定义诸如RTT的单元。在无线网络中，可存在最小、平均和最大往返时间之间的有效范围，例如每100次尝试仅可见一次最小RTT。
在另一个实施例中，用于参数3的乒乓脉冲信号被作为鉴权协议部分的消息所替代，所述信源和接收器需要在来自所述服务器的对应回答中得到相同结果。这允许所述内容拥有者执行地理定位，并例如将内容限制在美国。
在并不背离如所附权利要求书定义的范围下，可对本发明做出许多修改。
权利要求
1.一种用于在预定地理区域内传送内容的系统，所述系统包括内容源，其生成控制信号，所述控制信号包括所请求的签名；以及接收所述内容的接收器，所述接收器包括生成用于指示所述接收器位置的实际的签名的部分，其中所述接收器仅在所述请求签名在所述实际的签名的预定范围内时才能够使用所述内容。
2.根据权利要求1的系统，其中所述签名由多个与所述接收器的网络连接的特征相关的参数定义。
3.根据权利要求2的系统，其中所述接收器包括多个用于计算所述参数的模块，以及用于根据所述参数编译所述签名的编译器。
4.根据权利要求2的系统，其中所述参数包括IP子网地址、MAC地址、到互联网服务器的路径、FM信号、蜂窝电话基站信号、到原籍网络服务器的路径和相对于传送分组大小简表的RTT中的至少一个。
5.一种用于传送内容的系统，包括传送所请求的签名的信源；以及接收器，其接收所述请求签名，生成实际的签名，并比较所需的和实际的签名，所述接收器仅在所述实际的签名满足预定准则时才能够使用所述内容。
6.根据权利要求5的系统，其中所述接收器生成多个信号来确定所述实际的签名。
7.一种分配来自信源的内容的方法，所述方法包括步骤从所述信源传送对于签名的请求；借助接收器接收所述请求；响应于所述请求返回响应信号，所述响应包括取决于指示所述接收器位置的至少一个参数的签名；确定所述签名是否满足一组准则；以及如果所述签名满足所述准则，则作为响应将所述内容传送到所述接收器。
8.一种分配内容的方法，所述方法包括步骤经由互联网传送所需的签名；借助接收器接收所述所需的签名；将所述所需的签名与实际的签名相比较；如果所述实际的签名类似于所述所需的签名，则传送所述内容。
9.根据权利要求8的方法，还包括通过所述接收器响应于所述请求发送确认，其中响应于所述确认而传送所述内容。
全文摘要
仅在所述接收器在预定地理位置时才将内容从信源分配到接收器。在一个实施例中，签名请求被发送到所述接收器。所述接收器得到实际的签名，将其与请求的签名比较，且如果所请求的签名与所述实际的签名彼此相当地类似，则将所述内容发送到所述接收器。根据从适当参数检测器得到的参数编译所述签名。所述参数检测器生成、检测和监控确定所述接收器位置所需的各个信号。
文档编号H04K1/00GK101032122SQ200580009968
公开日2007年9月5日 申请日期2005年3月31日 优先权日2004年3月31日
发明者斯潘塞·斯蒂芬斯, 肯尼斯·W·龙, 柯瑞格·D·卡特纳, 科纳·P·卡希尔 申请人:时代华纳公司