专利名称：一种外部网络直接访问无线通信模块的方法
技术领域：
本发明公开一种外部网络直接访问无线通信模块的实现方法。
2.
背景技术：
随着无线技术的成熟和GPRS, CDMA公共无线数据网络的架设，无线通信模块被愈来愈广泛的应用 于监控、调度、车载、遥控、远程测量、智能无线固定台、定位和导航等系统和产品。无线通信模块 在这些系统和应中担负语音、SMS和数据传输的功能。另外，TCP/IP在Internet和无线网络得到了 完全的应用，成为了网络通信主流的协议。无线通信模块的数据传输功能也采用了 TCP/IP协议。
然而，由于人部分无线网络运营商的网络是独立于Internet,无线网络内的通信模块必须通过 NAT服务器和PROXY网关才能访问Internet。而Internet上的应用更是无法直接访问无线内部IP网 络。因此，目前的无线通信模块的通信模式是由无线通信模块发起TCP或者UDP连接到Internet 上或者无线IP网内的后台服务器，然后由后台服务器实现数据转发，存储等工作。应用客户端通过 后台服务器和无线通信模块进行信息交互。这种通信模式必须要求无线通信模块要时刻主动保持和维 护和与中心的通信。中心必须等待无线通信模块的连接后才能做配置，数据传输等工作。
附图l所示为传统的无线通信模块的应用方式和环境。当无线通信模块建立数据通信连接后，实 际是在无线通信is营商内部IP网内取得IP地址。相当丁-无线通信模组在无线运营商内部的局域网内， 后台服务器一般构建于Internet或专有IP网。应用客户端一般运行于家庭或者公司局域网内。此时 后台服务器是无线通信模块和应用客户端的桥梁。
在此提出一种外部网络直接访问无线通信模块的实现方法。任何时候，运行于Internet或无线 IP网内的应用客户端可以直接连接无线通信模块，无需通过后台服务器，把无线通信模块的主动通信 模式改变为被动通信模式，省去后台服务器系统。使得整个无线通信模块的应用环境完全改变。
这种新的方法采用P2P(Peer to Peer)技术，使得两个内部网的机器可以通过Internet相互通信， 而不需要服务器中转。在此，具体为运营商内部网中的无线通信模块和公司内部网(或家庭网络)的 应用客户端。3.
发明内容
本发明的核心是把P2P技术应用在无线通信模块上，使得两个内部网中的无线通信模块和应用客 户端可以通过Internet相互直接访问。从而改变了无线通信模块的使用模式，使得M2M (Machine To Machine,机器到机器)应用开发变得简单。附图1是传统的M2M应用中无线通信模块的使用模式， 无线通信模块作为客户端连接远端服务器，然后传送数据，此模式需要无线通信模块随时连接远端或 中心软件，数据流量大，也不利于控制。而且，每种应用都要开发单独的后台服务器软件，运作部署 时，还要架设服务器系统。附图2是采用本发明的方法后，无线通信模块的使用模式。从附图2中可 以看出，采用了本发明的方法后，通信数据流是直接在无线通信模块和应用客户端之间传输的。后台 服务器不再需要。
本发明采W UDP穿透NAT服务器的方法，需耍一个P2P服务器，然而不同T后台服务器，只是P2P 连接建立过程中的管理者，它不参与数据传输。和通常的业务后台服务器相比，P2P服务器是一个非 常轻量级的系统，并且可以服务于任何类别的业务，因为没有任何业务数据通过P2P服务器。
本发明的技术实现在第5部分具体实施方式
中描述。
4.
参见说明书附图
附图1传统的无线通信模块应用系统 附图2直接访问无线通信模块的应用系统 附图3直接访问无线通信模块的实现
5.
具体实施例方式
本发明使用P2P技术，实现上使用UDP或TCP技术穿透无线运营商和公司网络的NAT服务。下面UDP P2P 的具体实施步骤
A) 建立P2P服务器
此P2P服务器架设在Internet之上。使用Internet公网IP或域名。
B) 无线通信模块取得运营商内部网络IP
在无线通信模块内部使用PPP协议，连接移动运营商的数据网络。如中国移动的CMNET或CMWAP。连
4接成功后，无线通信模块获得IP地址。
C) 无线通信模块连接P2P服务器
此时无线运营商的NAT服务器会建立一个内外的UDP端口映射。P2P服务器接收到的UDP协议中IP和 端口都是NAT的外部IP和端口，如附图3中的的外部IP l和端口 1。
在无线通信模块连接P2P服务器时，P2P服务器会记住对应的外部IP和端口。
D) 应用客户端连接P2P服务器 同无线通信模块连接P2P服务器
E) 无线通信模块和应用客户端直接通信
NAT服务器为每一个Session分配一个NAT服务器自己的端口号，依据此端口号来判断将收到的公网 IP主机返回的TCP/IP数据包转发给那台内网IP地址的计算机。在这里Session是虚拟的，UDP通讯 并不需要建立连接，但是对于NAT服务器而言，的确要有一个Session的概念存在。
有了各自的外部NAT端口，应用客户端和无线通信模块就可以连接对应的外部端口，模仿外部网络连 接内部网络，使得各自的NAT上为直接的连接建立Session,从而建立直接的连接。这个过程成为P2P "打洞"。根据NAT服务器的类型不同，发送到不同外部IP对应的外部端口可能会变，在外部端口变 化的情况，使用测算法，取得连接使用的外部端口。只要TCP/UDP包通过外部IP和端口通过NAT服务 器进入内部网络，两台机器就可以直接通信了。
(1) Full Cone NAT:
内网主机建立一个UDP socket (LocalIP:LocalPort)第一次使用这个socket给外部主机发送数据时 NAT会给其分配一个公网(PublicIP:PublicPort),以后用这个socket向外面任何主机发送数据都将使 用这对(PublicIP:PublicPort)。此外，任何外部主机只要知道这个(PublicIP:PublicPort)就可以发 送数据给(PublicIP:PublicPort)，内网的主机就能收到这个数据包。
(2) Restricted Cone NAT:
内网主机建立一个UDP socket (Local IP :LocalPort)第一次使用这个socket给外部主机发送数据时 NAT会给其分配一个公网(PublicIP:PublicPort),以后用这个socket向外面任何主机发送数据都将使 用这对(PublicIP:PublicPort)。此外，如果任何外部主机想要发送数据给这个内网主机，只要知道这 个(PublicIP:PublicPort)并且内网主机之前用这个socket曾向这个外部主机IP发送过数据。只要 满足这两个条件，这个外部主机就可以用自己的(IP,任何端口 )发送数据给(Publ icIP: Publ icPort), 内网的主机就能收到这个数据包。(3) Port Restricted Cone NAT:
内网主机建立一个UDP socket(LocalIP:LocalPort)第一次使用这个socket给外部主机发送数据时 NAT会给其分配一个公网(PublicIP:PublicPort),以后用这个socket向外面任何主机发送数据都将使 用这对(PublicIP:PublicPort)。此外，如果任何外部主机想要发送数据给这个内网主机，只要知道这 个(PublicIP:PublicPort)并且内网主机之前用这个socket曾向这个外部主机(IP, Port)发送过数 据。只要满足这两个条件，这个外部主机就可以用自己的(IP, Port)发送数据给 (PublicIP:PublicPort)，内网的主机就能收到这个数据包。
(4) Symmetric NAT:
内网主机建立一个UDP socket (LocalIP， LocalPort)，当用这个socket第一次发数据给外部主机1 时，NAT为其映射一个(PublicIP-l， Port-1),以后内网主机发送给外部主机1的所有数据都是用这个 (PublicIP-l,Port-l)，如果内网主机同时用这个socket给外部主机2发送数据，第一次发送时，NAT 会为其分配一个(PublicIP-2，Port-2)，以后内网主机发送给外部主机2的所有数据都是用这个 (PublicIP-2,Port-2).如果NAT有多于一个公网IP，则PublicIP-1和PublicIP-2可能不同，如果 NAT只有一个公网IP,则Port-l和Port-2肯定不同，也就是说一定不能是PublicIP-l等于PublicIP-2 且Port-1等于Port-2。此外，如果任何外部主机想要发送数据给这个内网主机，那么它首先应该收 到内网主机发给他的数据，然后才能往回发送，否则即使他知道内网主机的一个(PublicIP，Port)也不 能发送数据给内网主机，这种NAT无法必须是预测法来探测后续分配的外部UDP端口实现P2P通信。
权利要求
1.一种无线通信模块的数据传输方法，其特征是无线网外部IP设备直接和无线通信模块通信而传输数据，而不需要服务器中转。
2. —种配置无线通信模块的方法，其特征数据没有通过服务器中转，配置直接在客户端实现。
3. —种M2M系统运营的方法，其特征没有业务服务器，业务全部在客户端实现。
全文摘要
本发明的核心是把P2P技术应用在无线通信模块上，使得两个内部网中的无线通信模块和应用客户端可以通过Internet相互直接访问。从而改变了无线通信模块的使用模式，使得M2M(Machine To Machine，机器到机器)应用环境变得简单。传统的M2M应用中，无线通信模块作为客户端连接远端服务器，然后传送数据，此模式需要无线通信模块随时连接远端或中心软件，数据流量大，也不利于控制。而且，每种应用都要开发单独的后台服务器软件，运作部署时，还要架设服务器系统。采用本发明的方法后，通信数据流是直接在无线通信模块和应用客户端之间传输的。后台服务器不再需要。
文档编号H04L29/08GK101635735SQ200810133778
公开日2010年1月27日 申请日期2008年7月27日 优先权日2008年7月27日
发明者童 陈 申请人:童 陈