在分布式站点网络中设备活动检测的方法，以及执行该方法的网络站点的制作方法

专利名称：在分布式站点网络中设备活动检测的方法，以及执行该方法的网络站点的制作方法
技术领域：
本发明涉及局域网的技术领域，尤其是家庭网络。
背景技术：
各种家庭网络标准可用于家庭领域中设备的网络互联。由微软领导 的公司协会，尤其是计算机行业的公司，已经开始倡导基于现有因特网
协议(IP)上的网络控制软件的规范。该网络系统以缩写UPnP (通用即 插即用)而知名。该UPnP系统基于一系列标准化网络协议和数据格式， 并用于控制来自不同制造商的设备(包括计算机行业的典型设备(例如 PC，路由器、打印机和扫描机)，家庭娱乐电子设备，以及大型家用电 器和建筑管理系统领域的家庭设备)。在有或没有"驻地网关"中央监控 的情况下，通过基于IP的网络来将这些设备联网。在这种情况下，网络 系统是即插即用系统的形式，即在没有同用户进行任何交互的情况下配 置网络。与控制点相对应的控制点设备能在网络中自主地找到设备。支 持IP通信的所有类型的介质可以用作物理传输媒介，即例如以太网、火 线和无线传输系统(例如蓝牙和无线局域网等)。使用标准化技术，例如 IP、 UDP (对应于用户数据报协议)、多播、TCP (对应于传输控制协议)、 HTTP (对应于超文本传输协议)、XML (对应于扩展标记语言)、SOAP (对应于简单对象访问协议)和SSDP (简单服务发现协议)。
UPnP规范描述了如何设置基于UPnP标准的设备，以及如何监控这 些设备。该规范的基本思想之一是可以通过标准的网络浏览器操作任何 UPnP设备。为了达到这个目的，每个UPnP设备具有存储用于设备操作 的HTML页面(所谓的呈现页面)的网络服务器。
在UPnP网络系统中，执行确认过程，其中，网络中的新站点必须 登录，以及断开的站点必须从网络中注销。这通过根据SSDP协议的特定消息来完成。UPnP标准向各个网络站点提供有规律地通知它们的活 动(activity)。这通过SSDP消息，更具体地，"ssdp: alive"来完成，网 络站点必须至少每1800秒发送一次该消息。这和半小时的最少会话持续 时间相对应。当设备离开网络时，它们应该也发送"ssdp:byebye"类型的注销消 息。当注销消息发出时，控制点设备可以利用该消息快速地确认UPnP 设备已经离开网络。此外，控制点设备也可以在所定义的重复间隔之后 利用任何活动确认消息的缺乏来识别相应的网络站点己经切换至不活动 状态。实际上，当切断所述设备时，它们可以发送ssdp:byebye消息，这 样，原则上这些设备不再在网络中(即使所述设备仍与该网络连接)。然 而，如果所述设备通过拔出电缆的方式与网络断开，那么出于物理原因 而不再可能发送已经提及的注销消息。然而，由于要观察的最小时间段 是相当长的半个小时，所以对于用户来说，这可能有不可预料的反应。 尤其是如果用户希望使用已经有一段时间被切换到不再活跃的设备，但 活动确认消息在最大可允许时间段内还没有消失，那么理想地，网络不 响应。这是因为， 一旦访问了想象中存在的设备，就会发现该设备不再 活跃，并且该确认消息就会突然从用户菜单中消失，这就会困扰用户。发明内容本发明的目的是在未识别的设备注销消息出现时，提供更用户友好的 响应。根据本发明的解决方案是基于控制点设备有规律地以短时间间隔将 搜索请求发送至网络站点。根据UPnP规范，这是可允许的，并且对于这 种搜索请求没有最小时间间隔。例如，这样可以每5、 10或15秒发送搜索 请求。所寻址网络站点必须对这种搜索请求做出响应。如果各个设备没有 响应，那么控制点设备可以发现那些设备离开了网络。然而，在该上下文中，必须记住搜索请求和关联响应都是作为UDP 分组发送的，也就是说，不保证分组也将实际到达被访地址。UDP是不受 保护的数据传输协议。尤其是当各个设备通过无线链路同网络进行通信 时，这是个问题。无可否认地，该问题可以通过以下方法解决其中，对搜索请求的单个响应的缺失不会造成设备不活动的假设，只有在两个或更 多响应缺失时才会做出该假设。然而，这有以下缺点要花更长的时间来 识别设备是否实际上从网络注销。为了解决该附加问题，本发明提供在对搜索请求的响应缺失的情况 下，另外地使用差错保护传输协议来检査该设备是否仍然活跃。SSDP协议和根据UPnP规范关于设备识别的整个章节不可否认地不支持该措施， 但能够在UPnP规范内以简单的方式检査设备的存在。根据该规范，每个 UPnP设备具有网络服务器，通过该网络服务器可以访问与该设备相关的 信息。例如，该信息包括所谓的设备描述和服务描述。这两者都是XML 文件。通过HTTP协议专有地访问这些文件。由于HTTP协议基于TCP协议， 所以HTTP协议是差错保护协议。因为当设备登录时，将URL(对应于UPnP 设备的设备描述的统一资源定位符)传输至所有的网络站点，所以在任何 情况下控制点设备均知道URL。因此，控制点设备可以在已经描述的对搜 索请求的响应缺失的情况下，利用对设备描述或某个其它现有文件的 HTTP访问来确定该设备在网络中是否还活跃。可选地，也可以将控制请 求发送至要控制的设备，并且这也是通过HTTP进行发送。如果可以建立 HTTP链路，那么该设备仍然是活跃的，但如果不再可以建立HTTP链路， 那么就从网络中移除该设备。因此，这克服了上述用户不友好的响应。通过在从属权利要求中所描述的措施，可以有根据本发明的方法和根 据本发明的装置的有利发展和改进。如果使用HTTP头访问(HTTPhead access)进行数据访问，那么其所 具有的优势在于只需要转移最少数量的数据。当通过发送控制请求来执行 活动检测时，使用HTTP邮递访问(HTTPpost access)是有利的。在这种 情况下，对于控制请求来说，不改变被寻址设备的状态也是有利的。


在下面的描述中，将详细描述本发明的示例性实施例，并

，g巾图1示出了具有两个网络连接切换单元的网络示例的结构；图2示出了根据本发明用于网络站点的软件协议的概观；图3示出了在UPnP/AV结构0.8.3的基础上两个网络站点之间用于 AV数据传输的轮廓图；图4示出了根据本发明的网络站点的重要软件组件；以及 图5示出了可以通过其检査网络站点活动的程序的流程图。
具体实施方式
图1示出了具有五个网络站点12-16和两个网络连接切换单元10、 11的家庭网络的示例。网络连接切换单元10、 11和网络站点12到15 之间的总线连接是基于以太网技术(特别是100 Base/TX以太网)的。 根据IEEE802.11b，不使用电线(例如通过无线LAN)，将网络站点16 与网络连接切换单元10相连接。两个网络连接切换单元10和11之间的二^r+血山曰甘工"l+r^t"ti-J^r^>^^^>^:>^[771々々；^:怯一77说|￥|芬in11 ^山[TU比:r文Lii疋巫J w,、r。]乂/i、口'j o下i力'j w i m^xtjc vj-j:tc干乂u i"、丄i /」、山^|个网络连接点(也称为端口)。该图没有示出在各个网络站点中的以太网 接口、或网络连接切换单元中的以太网接口。已经在引言中提到的以太网总线系统的100 Base/TX变体被用作网 络中数据传输的传输系统。虽然可以使用不同的变体作为其它应用中的 传输系统，但是对所选择的应用来说，认为该变体是合适的。例如，所 谓的1000 Base/T或1000 Base/SX或1000 Base/LX是可用于更高的数据 率。在这种情况下，最后两个变体是基于光学玻璃纤维技术的。图l中 所示出的网络是基于UPnP的，即各个网络站点都是根据UPnP标准而 设计的。由于传输帧可能丢失，所以以太网总线系统不为更高的协议层提供 受到保护的链路。这不适于大量的用户数据传输，因此经常通过更高协 议层来保护该传输。对于UPnP网络系统，将IP协议(对应于用于数据 通信的OSI层模型的网络层层级处的因特网协议)设置为下一更高协议 层级。仅通过建立在数据链路层上的TCP协议来实现该数据链路层。对 于不再是以太网标准的组成部分的两个协议层级来说存在特定的标准， 对于本发明的公开，应当参考该标准。各个网络站点需要升级的协议栈用于使用UPnP网络的通信。该协议栈在图2中示出。在最低的层级设置两个以太网协议层级以太网PHY和以太网MAC。前面提到的协议层级IP位于这两个层级之上。然后也 将UDP协议设置在传输层层级上，并用于与设备标识(设备发现)相关 联的所有消息的传输。HTTP协议的特定版本位于UDP协议之上。这是 HTTPMU协议(基于UDP的HTTP多播)。经由较低的UDP和IP协议 层级，继续传递诸如此类的HTTP消息，并在按比例的基础上进行寻址。SSDP协议也设置在HTTPMU协议层级之上。除了 UDP协议之外， 也使用TCP协议，该TCP协议意欲用于所有其他UPnP消息传输(尤其 是针对设备和服务描述的)、用于设备控制、以及用于事件信令。HTTP 协议位于TCP协议之上，位于HTTP协议之上的SOAP协议处于SSDP 协议层级，SOAP协议先前被称为简单对象访问协议。可以使用SOAP 协议来执行针对其它设备的与远程程序呼叫(PRC)相对应的功能呼叫。 此外，也可以实现GENA协议(对应于一般事件通知结构)，该协议允 许在其它站点中登记事件消息。可以在UPnP规范中找到UPnP网络系统中使用的完整的协议结构 (可以通过www.up叩.org获得)。在UPnP标准化的过程中，也制定出用于网络用户站点之间的AV 数据(音频/视频数据)传输的规范，并在2002年六月完成。该规范的 确切标题是UPnP-AV-Architecture: 0.83，日期2002年6月12日。在 该规范中定义了3种不同类型的设备用于AV数据的传输。第一，所谓 的媒体服务器，即选作AV数据源的设备。第二，存在媒介再现器设备 类型，该类型表示用作AV数据的数据接收器的设备。第三，也将控制 点设备提供作为特定设备类型，并在下文中称作控制点设备。通常地， 例如，将用于AV设备的通用远程控制器用作控制点设备。然而，可选 地，个人计算机也可以在网络中执行该任务，或具有遥控器的TV也可 适于用作控制设备。控制点设备与另外两个UPnP设备进行通信，这两个设备可以用作 所期望数据链路的数据源和数据接收器。控制点设备将针对AV链路的 两个设备进行初始化和配置，从而也可以将所期望的数据流应用其中。 这样，典型地，控制点设备的任务是在两个网络用户之间建立AV链路，有可能改变这两个设备的设置，并且一旦传输了所期望的AV数据流来 再次覆盖链路，即在AV链路中请求两个设备删除表征该链路的数据。图3示出了 AV链路所需要的网络站点的基本细目表。媒体服务器 设备包含或访问AV数据流，例如在本地存储或从外界接收该AV数据 流。媒体服务器设备访问AV数据，并能够经由网络将相关联的AV数 据流传输至另一个网络站点。在这种情况下，使用适于在网络中使用的 传输介质的传送协议来传输AV数据流。针对每个可能的资源，在内容 目录服务中明确定义由媒体服务器支持的数据传输格式。典型地，可以 将媒体服务器设备类型与下列设备之一相关联数字录影机、CD/DVD 播放器、照相机、可携式摄像机、PC、机顶盒、卫星接收器、盒式录音 机等。通常地，，根据媒体服务器中的UPnP标准来执行用于内容目录的 模块，以选择特定的AV内容。此外，也存在被称作连接管理器的模块， 并且通过该模块，控制点设备与媒体再现器进行通信，同时建立链路。媒体再现器设备接收从媒体服务器处传输的AV数据流，并将其作 为视频信息或音频信息输出。同样，当建立链路时，媒体再现器设备也 包含用于与控制点设备进行通信的连接管理器模块的实现。在媒体再现 器设备中实现模块再现控制。该模块接收命令，用于调整再现特征(例 如音量、音调、图片清晰度、对比度、亮度、颜色等)，并实现该命令。 在家庭网络中，应该将媒体再现器设备类型分配到作为设备示例所提及 的电视、立体声放大器和MP3播放器。取决于所实现的传输格式，媒体 服务器或媒体再现器也具有AV传送服务，用于控制数据传输和再现(例 如播放、停止和快进等)。控制点设备协调媒体服务器和媒体再现器之间 的数据传输。该控制点设备也通常用于实现操作者的控制命令，并将控 制命令传送至AV链路上合适的设备。具体地，这种示例包括命令播 放、停止、暂停、快进和快速返回。正如引言中所提到的，设计控制点 设备用于找到和控制标准UPnP设备。这将在下文中详细地描述。首先， 将参照图4解释UPnP设备的标准软件组件。参考号35表示协议栈，包 括协议层级以太网、IP和TCP。参考号31与根据UPnP设备描述存储 UPnP设备描述的软件组件相对应。参考号32表示与UPnP事件相对应 的管理事件消息的软件组件。UPnP设备的一个标准组件也是网络服务器33。参考号34表示UPnP发现单元。正如更详细地所描述的，这允 许UPnP控制点设备识别网络中的其它设备。在这些块上，UPnP应用程 序也由参考号30来表示。所有这些单元是UPnP设备中的标准组件，并 在UPnP规范中详细地描述。UPnP发现单元用于允许UPnP设备在网络中被发现一因为一旦发 现这些UPnP设备才能控制它们。原理上，该单元操作如下设备发送"发现消息"作为所谓的多播UDP分组。已经提到的 HTTPPMU协议用于该目的。原理上，多播数据分组的不同之处是将它 们传输到网络中的所有设备。各个网络站点可以登记它们特定的地址以 用于接收这样的多播分组。原理上，存在两种类型的发现消息1. 所谓的广告消息。 一旦设备连接至网络，它应该发送广告消息。 根据SSDP协议，这是"ssdp: alive"消息。该消息通知网络中的其它设 备该设备现在在网络中是活跃的。然而， 一旦该设备在网络中使它自 己为其它设备所知，它应该有规律地发送这些广告消息。该控制点设备 可以利用广告消息的缺乏来识别该设备已经从网络中移出。针对广告消 息的重复传输的最大会话持续时间是1800秒，即半个小时。2. 搜索消息为了搜索设备，控制点设备可以发送搜索请求。根据 SSDP协议，"ssdp: discover"消息用于该目的。接收诸如此消息的UPnP 设备必须对该消息做出响应，因而通知发送方它存在。3. 最后，还提到第三种广告消息一所谓的注销消息，该消息根据 SSDP协议被称作"ssdp:byebye"。当从网络中移除设备时，该设备要发 送这些消息。实际上，当这些设备以正常方式关闭时，它们可以这样做。 只有当通过拔出网络电缆使它们从网络中分离时，因为物理原因才不能 发送注销消息。下面将参照图5解释在分布式站点网络中用于检测设备活动的根据 本发明的方法的一个示例性实施例。图5示出了在控制点设备中为了该目的运行的程序的流程图。该程 序开始具有参考号50。参考号51标记了检查，其中执行关于ssdp:byebye 消息是否己经到达要测试的设备的检查。如果是这种情况，那么不需要 执行进一步的处理步骤52至55，程序直接跳到步骤56，其中将所述设备划分为已经从网络中注销。该程序将以程序步骤58结束。如果在检査51中没有发现所述设备的注销消息，那么在程序步骤52之后执行针对 所述设备的搜索请求。为了这个目的，控制点设备将ssdp: discover消息 发送至所述设备。然后，问题53检査该搜索请求是否在特定时间段内由 所寻址的网络站点所应答。如果是，则在程序步骤57中宣布该网络站点 为活跃的网络站点。在这种情况下，可以在网络站点表中设置适合的条 目。然后该程序再次以程序步骤58结束。如果在问题53中发现没有接收到对于搜索请求的响应，那么在程 序步骤54中，利用针对所述网络站点的设备描述来做出对XML文件的 HTTP访问。当该网络站点登录时，通知用于该文件的URL，从而控制 点设备可以仅从关联表中得到该信息。HTTP头呼叫的示例表示如下头/upnp/device一description.xml HTTP/1 1主机本地IP地址站点3可选地，也可以做出HTTP获取呼叫。例如，可以将UPnP命令获取状态作为控制请求通过HTTP邮递访 问发送至网络站点。问题55检查是否发送回所期望的文件。如果所述站点不活动，就 不可能与之建立任何TCP链路。所述网络站点将仅据此来识别HTTP访 问已经失败。然后在程序步骤56中，跟随了针对网络站点的表中条目， 以便通知网络站点已经从网络注销或者在网络中不活动的事实。之后， 程序又一次在程序步骤58中结束。
权利要求
1、一种用于检测分布式站点网络中设备的活动的方法，其中通过不受保护的传输协议，由对网络站点(12到16)的搜索请求来检查一个网络站点的活动，至少一个安全传输协议可用于数据访问和/或控制网络站点，其特征在于如果所寻找的网络站点不对搜索请求做出响应，则通过安全传输协议附加地做出对该网络站点的数据访问和/或控制请求，以及当通过安全传输协议用信号通知数据访问和/或控制请求已经失败的事实时，确认所寻址的网络站点不活动。
2、 如权利要求1所述的方法，其中，以一个或多个信息文件的形式使要被控制的网络站点的功能可用，以及对该网络站点可用的信 息文件进行数据访问。
3、 如权利要求1所述的方法，其中，通过数据提供服务使所述 信息文件可用。
4、 如权利要求1或2所述的方法，其中，所述信息文件与描述语音所生成的信息页面有关。
5、 如权利要求2或3所述的方法，其中，所述数据提供服务以网络服务器的形式存在。
6、 如权利要求3或4所述的方法，其中，所述描述语音与信息 页面超文本标识语言HTML或扩展标记语言XML的生成相对应。
7、 如前述权利要求之一所述的方法，其中，差错保护数据传输协议用于数据访问。
8、 如权利要求6所述的方法，其中对应于超文本传输协议的HTTP协议用作差错保护数据传输协议。
9、 如权利要求8所述的方法，其中，通过HTTP头访问进行数 据访问，和/或通过HTTP邮递访问做出控制请求。
10、 如前述权利要求之一所述的方法，其中，对应于简单服务发 现协议的SSDP协议用于搜索请求。
11、 如前述权利要求之一所述的方法，其中，分布式站点的网络是基于通用即插即用UPnP的网络。
12、 一种用于执行如前述权利要求之一所述的方法的网络站点， 具有通信接口，具有活动检査装置(36)，用于检查在分布式站点网络 中网络站点(12到16)的活动，所述活动检査装置(36)具有用于产 生针对分布式站点网络中网络站点的搜索请求、以及通过不受保护的 传输协议来传输所述搜索请求的搜索请求装置，通信装置提供用于使 针对数据访问和/或用于控制网络站点的至少一个安全传输协议可用， 其特征在于如果没有对搜索请求进行响应，则所述活动检查装置(36) 使用所述通信装置，并尝试针对所述网络站点的数据访问和/或控制请 求；所述活动检查装置(36)具有评估装置(55)，用来评估数据访问 和/或对控制请求的反应，以及当通过安全传输协议用信号通知数据访 问和/或控制请求已经失败的事实时，确认所寻址的网络站点不活动。
13、 如权利要求14所述的网络站点，其中，所述安全数据传输 协议与超文本传输协议HTTP协议相对应。
14、 如权利要求13所述的网络站点，其中，通过HTTP头访问 进行数据访问，和/或通过HTTP邮递访问做出控制请求。
15、 如权利要求10到15之一所述的网络站点，其中，所述搜索 请求装置(52)使用对应于简单服务发现协议的SSDP协议，用于所 述搜索请求。
16、 如权利要求10到16之一所述的网络站点，其中，根据对应 于通用即插即用的UPnP标准来配置所述网络站点。
17、 如权利要求10到17之一所述的网络站点，其中，所述通信 接口是以太网接口。
全文摘要
本发明涉及本地数据传输网络、尤其是家庭网络技术领域。在诸如此类的网路中，网络站点登录与网络连接。一旦断开连接，离开网络的网络站点以合适的方式注销。在用户仅通过拔出网络电缆而将网络站点从网络中断开的情况下，物理上不可以传输注销消息。现在本发明考虑到如何可靠地识别不活动的网络站点的问题，也考虑到仅通过拔出网网络插头而断开网络站点的情况。本发明通过有规律地向网络中的站点传输搜索请求解决了该问题。如果一个网络站点保持不应答搜索请求(53)，那么另外地尝试对例如所述网络站点的设备描述或控制请求的HTTP访问(54)。只有在该访问/控制请求也失败的时候，才标识该网络站点不活动(56)。在UPnP网络的情况下，使用不受保护的SSDP协议做出搜索请求，从而对搜索请求任何响应的缺乏不会客观可靠地指示网络站点已经注销。通过发生在差错保护基础上的HTTP访问的方式来确认没有响应搜索请求的站点是不活动的推测。
文档编号H04L29/08GK101218805SQ200680024916
公开日2008年7月9日 申请日期2006年6月2日 优先权日2005年7月13日
发明者英戈·许特尔, 迈克尔·韦伯 申请人:汤姆森许可贸易公司