专利名称：Ims网络和家庭网络间的协议转换模块及跨网调用方法
技术领域：
本发明涉及IMS网络领域和家庭网络领域，具体地说，本发明涉及一种IMS 网络的SIP协议和家庭网络协议间的协议转换模块及IMS网络和家庭网络间的跨网 调用方法。
背景技术：
随着智能家庭网络的发展，以及IMS网络在我国的迅速铺开，IMS (IP Multimedia Subsystem)网络中的移动设备和家庭网络设备的跨网互操作成为家庭网络智能化的一 个重要方向。这种跨网的互操作可以给人们的生活带来极大的便利。比如现在已经 较为成熟的门禁安防，智能抄表等。家庭网络设备本身的互联互通互操作性己经可 以由家庭网络协议提供，因此，可以在更大的范围内实现移动终端和家庭网络设备 的互操作，而不只是局限于特定的设备。这样移动终端的用户就可以随时随地的操 控家庭网络中的设备，而家庭网络用户也可以方面的调用IMS网络移动终端的功能。
而现有家庭网络协议纷繁复杂，多种主流的家庭网络协议并存，包括由微软首先 推出的UPnP协议；由联想等首先推出并已成功申请为我国首个3C国际标准的闪联标 准；由海尔依托其强大的家电市场基础推出的e家佳协议；还包括OGSi， HAVi， Jini， LnCP协议等等。各个协议采用各自不同的标准，规定了不同的技术细节，但是各个 协议都是以实现家庭网络内部设备的互联互通和互操作为基本目标。
目前针对智能家庭网络和IMS网络设备互操作的研究开展的较为普遍，较为典型 的有基于UPnP协议和SIP协议的转换，基于OGSi协议和SIP协议的转换，基于SIP协 议和X.IO协议组建的泛在智能空间(Ubiquitous smart space)以及基于SIP协议对UPnP 协议的改造等。然而这些研究或者是针对某个具体家庭网络协议，或者是抛开了已 有的主流家庭网络协议，或者是改变了已有的家庭网络协议。而目前家庭网络协议 的现状是多种主流协议将长期共存，因此迫切需要一种具备通用性的协议转换方式 以实现IMS网络和家庭网络间的互联。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于家庭网关的IMS网络SIP协议和家庭网络协议间的协议转换模块，并利用所述协议转换模块实现IMS移动网络和家庭网络设备的互 操作。所述协议转换模块对于用户，对于IMS移动终端，对于家庭网络设备都是透 明的。
为实现上述发明目的，本发明提供的IMS网络和家庭网络间的协议转换模块， 所述IMS网络是使用SIP协议的移动网络，其特征在于，所述协议转换模块包括移 动设备记录模块、家庭网络设备记录模块和映射转换模块；所述移动设备记录模块， 用于记录移动设备的ID、地址、所感兴趣的服务和所能提供的服务；所述家庭网络 设备记录模块，用于记录家庭网络设备的ID、地址、所感兴取的服务和所能提供的 服务；所述映射转换模块，用于在家庭网络的设备行为与SIP协议中的消息类型间 形成映射，并根据所述映射进行协议的转换。
其中，所述协议转换模块中，所述家庭网络的设备行为包括设备加入、设备 发现、设备发布、设备控制、事件订阅和设备离开。
其中，所述协议转换模块中，所述映射包括将家庭网络的设备发布映射为SIP 协议中的MESSAGE消息；将家庭网络的设备控制映射为SIP协议中的DO消息； 将家庭网络的事件订阅映射为SIP协议中的SUBSCRIBE消息；以及将家庭网络的 设备加入和设备离开均映射为SIP协议中的REGISTER消息，以REGISTER消息中 的Expire字段判定所述REGISTER消息是否为设备离开。
其中，家庭网络的设备发现映射为SIP协议中的REGISTER消息，所述 REGISTER消息的Contact字段包含所述设备发现发起设备所感兴趣服务的信息。
其中，所述协议转换模块中，对家庭网络的设备加入映射为空。
本发明还提供了一种基于所述协议转换模块的家庭网络设备跨网调用移动设备 的方法，所述协议转换模块安装于家庭网关中，包括如下步骤
1) 移动设备向家庭网关发送REGISTER消息，家庭网关为所述移动设备分配一 个家庭网络的看守地址，并更新所述移动设备记录模块；所述REGISTER消息中携 带所述移动设备所感兴趣服务的信息；
2) 移动设备以MESSAGE消息向家庭网关进行服务发布，家庭网关根据所述 MESSAGE消息更新所述移动设备记录模块，所述MESSAGE消息中携带所述移动 设备所能提供服务的信息；
3) 家庭网关捕捉到家庭网络设备的设备发现消息，遍历移动设备记录模块，找 到能够匹配家庭网络设备需求的移动设备；4) 家庭网关以所述移动设备的看守地址响应所述家庭网络设备的设备发现消
息；
5) 所述家庭网络设备向看守地址发出设备控制命令，由家庭网关捕获，并以 DO消息向移动设备转发。
所述家庭网络设备跨网调用移动设备的方法还包括如下步骤
6) 所述移动设备收到DO命令后，返回命令的执行结果，最后由家庭网关以事
件通知的方式向主控设备通知命令执行情况。
本发明还提供了一种基于所述协议转换模块的移动设备跨网调用家庭网络设备
的方法，所述协议转换模块安装于家庭网关中，包括如下步骤
1) 移动设备向家庭网关发送REGISTER消息，家庭网关为所述移动设备分配一 个家庭网络的看守地址，并更新所述移动设备记录模块；所述REGISTER消息中携 带所述移动设备所感兴趣服务的信息；
2) 家庭网络设备加入家庭网络后，进行设备发布，家庭网关更新所述家庭网络 设备记录模块，并根据所述移动设备记录模块中的信息，找到可能对所述家庭网络 设备感兴趣的移动设备；
3) 家庭网络设备以MESSAGE消息向所述移动设备通告该家庭网络设备所能提 供的服务；
4) 所述移动设备向网关发送SUBSCIRIBE消息，所述SUBSCIRIBE消息携带 所订阅的事件；
5) 家庭网关以所述移动设备的看守地址，在家庭网络内部发起事件订阅，在捕 捉到对应的事件通知后，用NOTIFY消息通知所述移动设备；
6) 移动设备在得到家庭网络设备的事件通知后，向家庭网关发送DO命令，指 定所述家庭网络设备完成指定的功能。
所述移动设备跨网调用家庭网络设备的方法还包括如下步骤
7) 所述家庭网关以移动设备的看守地址向指定的家庭网络设备发起设备控制， 并监听完成情况；
8) 所述家庭网关以ACK消息或错误响应消息向移动设备通知服务的完成情况。 与现有技术相比，本发明具有以下技术效果(1)对于已有家庭网络协议是透
明的，没有改变已有家庭网络协议，家庭设备不需要区分正在和自己进行互操作的 是家庭设备还是移动终端；(2)对于移动设备而言是透明的，本发明中的移动终端只需要知道自己正在和某个家庭网络设备进行互操作，而不需要知道该家庭设备使 用的是哪一种家庭网络协议。(3)向前兼容，本方法没有改变现有家庭网络协议， 而对于IMS网络中的SIP协议，本方法中使用的是SIP协议标准类型的消息，只需 要对消息中的某些头域进行扩展，这样SIP协议的可扩展性就保证了本方法不会影 响现有的SIP移动终端的正常使用。
图1本发明方案的协议转换示意图； 图2本发明方案的典型应用场景1; 图3本发明方案的典型应用场景2。
具体实施方案
实施例
本实施例提供一种IMS网络SIP协议和家庭网络协议间的协议转换模块，以及 利用所述协议转换模块进行双网间设备互操作的方法。
所述协议转换模块可以是家庭网关的一部分，该协议转换模块将家庭网络设备 行为分为设备寻址，设备加入/离开，设备发现，设备发布，设备控制和事件订阅(即 事件异步通知)。
所述协议转换模块包括移动设备记录模块、家庭网络设备记录模块和映射转换 模块。所述移动设备记录模块和家庭网络设备记录模块可以以数据库的方式实现。
所述移动设备记录模块维护一个移动设备链表。所述移动设备链表中，需要记 录设备ID，用以区分不同的设备；移动设备的SIP地址，移动设备在家庭网络中所 感兴趣的服务，移动设备所能提供的服务以及移动设备订阅的事件。
所述家庭网络设备记录模块维护一个家庭网络设备链表。所述家庭网络设备链 表中，需要记录设备所使用的家庭网络协议，设备所感兴趣的服务以及设备所能提 供的服务。设备所感兴趣的服务和设备所能提供的服务种类繁多，以典型的家庭网 络设备机顶盒为例，机顶盒能提供的服务包括有线电视和视频点播等；而机顶盒 所感兴趣的服务包括客厅照明灯的开关以及客厅低音炮的开关等与机顶盒视频播 放相关的服务。
所述映射转换模块用于把家庭网络的设备行为与SIP协议中的消息类型作映射，并进一步根据消息类型映射以及设备属性进行协议的转换。
参考图l，在具体实现上，本实施例的所述移动设备记录模块和所述家庭网络设 备记录模块均由设备数据库中实现。而所述映射转换模块包含映射规则库和协议转 换器。所述映射规则库用于存储家庭网络的设备行为与SIP协议中的消息类型间的 映射规则；所述协议转换器用于根据所述映射规则实现协议转换。 家庭网络协议的设备行为和SIP协议消息的映射方法具体如下
设备寻址。家庭网络中的设备在加入家庭网络需要利用DHCP或Auto-IP得 到一个家庭网络中可用的内网IP，而移动终端不需关心家庭设备的具体寻址过程。 同理家庭设备也不需要关心移动终端在家庭网络中的定位过程。因此，家庭设备的 寻址动作不需映射为SIP协议。
设备发现。设备发现是控制点寻找其所感兴趣服务的设备动作。在家庭网络 协议中的设备发现动作是通过将消息多播到一个标准地址和端口来实现的，消息体 采用的是SSDP协议，SSDP扩展协议等协议。本方法中移动终端利用SIP协议中的 REGISTER消息向家庭网关通告所感兴趣的服务或设备。方法如下在REGISTER 消息的Contact字段中加入对所感兴趣的服务的描述，描述包括服务名称和服务类型。 移动终端在所需服务发生变化时需再次发送REGISTER消息给家庭网关，通告需求 变化，进行设备发现。在接到移动终端的设备发现报文后，根据所掌握的家庭网络 设备信息，以MESSAGE消息对移动终端进行服务发布。
*设备发布。设备新加入网络时需要主动向控制点发布所能提供的服务，家庭 网络设备的服务发布动作是通过将消息多播到一个标准地址和端口来实现的，消息 体采用的是SSDP协议，GENA协议等协议。本实施例中移动终端利用SIP协议中的 MESSAGE消息向家庭网关进行服务发布。对MESSAGE消息扩展如下设置 Content-Type头域为HomeService/xml ，说明消息的内容以及消息格式。设置 MESSAGE消息体为服务的具体描述，采用xml格式，具体描述包括服务列表，每 个服务的名称(actioriName)以及对应的参数列表(argumentList)和服务状态表 (serviceStateTable)。
，设备控制。控制点通过设备控制动作控制设备完成所需功能，家庭网络中的 设备控制信息都是通过SOAP协议进行描述，并由HTTP进行传输。本实施例中家 庭网关向移动终端发送DO消息，向移动终端转发家庭设备的设备控制命令；移动 终端也通过向家庭网关发送DO消息，并由家庭网关向目标家庭设备转发设备控制
8消息。对DO消息扩展如下设置Content-Type头域为HomeControl/xml，说明消息 的内容以及消息格式。设置DO消息体为服务的具体描述，采用SOAP协议格式， SOAP Body指明控制设备完成的服务名称actionName以及涉及到的参数名称 argumentName。*事件订阅为设备之间提供了一种事件的异步通知机制，在SIP协议中也定义了 类似的功能，SUBSCRIBE/NOTIFY。为了和设备发现，设备控制格式保持一致，对 SUBSCRIBE消息进行扩展 ■设置Content-Type头域为Content-Type : HomeSubscribe/xml;设置Contact头域为所订阅服务在家庭网络中的URL地址或者 为移动终端在移动网络中的SIP地址；Allow-Events和Event头域为订阅的事件状态。 SUBSCRIBE消息体详细说明所订阅事件，以xml格式描述事件，包括服务事件(actionName)，事件发生时的参数状态(argumentList)以及服务状态表(serviceStateTable)。 设备加入/离开。设备加入网络时，需要向网络中的所有设备进行设备加入的 宣告，具体实现是采用多播设备加入消息到特定的地址和端口实现的。对于移动设 备加入网络，采用向家庭网关发送SIP协议中标准的REGISTER消息实现的。设备 离开家庭网络时需要向网络中的控制点进行设备离开的宣告。具体实现是多播设备 离线消息到特定的地址和端口实现的，消息体是采用的是SSDP或SSDP扩展协议。 本方法中移动设备使用SIP协议中的REGISTER消息向家庭网关通告设备离线。具 体方法如下把REGISTER消息中的Expire字段的值设为0，表示移动终端离开家 庭网络。本实施例所提供的IMS网络和家庭网络协议的转换模块，较好的解决了 IMS移 动终端和家庭网络设备互操作的问题，并且做到了协议转换对于移动终端，对于家 庭网络设备的透明性，并且保证SIP协议的前向兼容。本实施例的协议转换示意图如图l所示，在家庭网关的协议转换模块，负责接收 来自IMS网络和家庭网络的消息，并根据数据库和协议的映射规则进行协议转换。数 据库中包含了移动终端和家庭网络终端的相关属性。包括移动终端的设备ID、移动 地址、看守地址、感兴趣的服务、所能提供的服务和订阅的事件；家庭网络设备的 设备描述和服务描述。映射规则规定了家庭网络协议和IMS网络协议的映射关系。具 体而言，设备发现对应于SIP的REGISTER消息；服务发布对应于SIP的MESSAGE消 息；设备控制对应于SIP的DO消息；设备的事件异步通知对应于SIP的SUBSCRIBE 和NOTIFY消息；设备离开，对应于SIP的REGISTER消息(expire: 0)。家庭网关根 据移动终端和家庭网络设备的属性，以及家庭网络协议动作和SIP消息的映射关系进行协议转换。
结合协议转换示意图，将协议转换的典型应用场景说明如下 场景一家庭网络设备跨网调用移动设备功能(参考图2)
(1) 移动设备向家庭网关发送REGISTER消息，并携带其所感兴趣的服务，
家庭网关为其申请一个家庭网络的看守地址，设置该移动设备的设备
ID、设备的移动地址和设备的看守地址，并将其加入移动设备链表； 所述移动地址是指所述移动设备在IMS网络中的SIP地址，所述看守
地址是家庭网关为移动设备分配的一个虚拟地址，家庭网关用所述虚 拟地址代替移动设备响应其它家庭网络设备的设备消息，对于其他设 备而言该虚拟地址就是一个设备。
(2) 移动设备以MESSAGE消息向家庭网关进行服务发布，家庭网关设置 移动设备链表中的移动设备属性(这里移动设备属性是指该移动设备 所能提供的服务)。
(3) 网关捕捉到家庭网络设备的设备发现消息，遍历移动设备链表，找到 能够匹配家庭网络设备需求的移动终端。
(4) 网关以该移动设备的看守地址响应家庭网络设备的设备发现消息。
(5) 家庭网络设备向看守地址发出设备控制命令，由家庭网关捕获，并以 DO消息向移动终端转发。
(6) 移动终端收到DO命令后，返回命令的执行结果，最后由家庭网关以 事件通知的方式向家庭网络的主控设备通知命令执行情况。
场景二移动设备跨网调用家庭网络设备的功能(参考图3)
(1) 移动设备向家庭网关发送REGISTER消息，并携带其所感兴趣的服务， 家庭网关为其申请一个家庭网络的看守地址，设置该移动终端的属性(设 备ID、设备的移动地址，设备的看守地址)，并将其加入移动设备属性 链表；
(2) 家庭网络设备加入家庭网络后，进行服务发布，家庭网关将该家庭网络设 备加入到家庭网络设备链表，并检索移动设备链表，找到可能对该家庭网 络设备感兴趣的移动终端。(如家庭网络设备为热水器时，移动设备手机 可能对热水器的加热功能感兴趣，并通过服务调用控制其加热)(3) 所述家庭网络设备以MESSAGE消息向移动终端通告该家庭网络设备所 能提供的服务。(如智能家庭中门禁的开关、照明灯的开关、PC机数据 下载等都可以理解为所能提供的服务)
(4) 移动终端向网关发送SUBSCIRIBE消息，说明订阅的事件。
(5) 家庭网关以该移动终端的看守地址，在家庭网络内部发起事件订阅，在捕 捉到对应的事件通知后，用NOTIFY消息在IMS网络向移动终端通知。
(6) 移动终端在得到家庭网络设备的事件通知后，向网关发送DO命令，指定 家庭网络设备完成指定的功能。
(7) 家庭网关以移动终端的看守地址向指定的家庭网络设备发起设备控制，并 监听完成情况。
(8) 以ACK或错误响应消息向移动终端通知服务的完成情况。 上述应用场景中，所述移动设备主要是指移动终端。 本实施例的软件架构如下
If (数据包来自家庭网络){ Switch包类型 case设备发现
遍历移动设备属性链表，找到相应的移动设备，并应答设备发现消息；break; case设备发布
根据移动设备的属性，有选择的以MESSAGE消息向移动设备报告设备发布 情况； break; case事件订阅
根据映射规则，向对应的移动终端发送SUBSCRIBE命令；break; case设备控制
根据映射规则，向对应的移动终端发送DO命令；break; case事件通知
根据映射规则，向对应的移动终端发送NOTIFY消息；break; case设备离开
把该家庭网络设备从数据库中移除，并以错误消息应答来自IMS网络的与该 设备相关 的消息和命令；break;
default: break;
elseif (数据包来自IMS网络){ Switch包类型
11case REGISTER:
从消息中解析得到移动设备的相关属性，并为其申请一个家庭网络看守地 址，把移 动设备的相关信息存入数据库；break;
case MESSAGE:
从消息中解析得到设备所能提供的服务。记入数据库；break; case SUBSCRIBE:
根据映射规则向家庭网络中的对应设备发送事件订阅消息；break; cas6 DO:
根据映射规则向家庭网络中的对应设备发送设备控制命令；break; case NOTIFY:
根据映射规则向家庭网络中的对应设备发送事件通知或命令完成情况； break;case BYE:
将该移动设备的相关属性从数据库中移除。break; default; break;}。
权利要求
1、一种IMS网络和家庭网络间的协议转换模块，所述IMS网络是使用SIP协议的移动网络，其特征在于，所述协议转换模块包括移动设备记录模块、家庭网络设备记录模块和映射转换模块；所述移动设备记录模块，用于记录移动设备的ID、地址、所感兴趣的服务和所能提供的服务；所述家庭网络设备记录模块，用于记录家庭网络设备的ID、地址、所感兴取的服务和所能提供的服务；所述映射转换模块，用于在家庭网络的设备行为与SIP协议中的消息类型间形成映射，并根据所述映射进行协议的转换。
2、 根据权利要求1所述的IMS网络和家庭网络间的协议转换模块，其特征在于， 所述协议转换模块中，所述家庭网络的设备行为包括设备加入、设备发现、设备 发布、设备控制、事件订阅和设备离开。
3、 根据权利要求2所述的IMS网络和家庭网络间的协议转换模块，其特征在于， 所述协议转换模块中，所述映射包括将家庭网络的设备发布映射为SIP协议中的 MESSAGE消息；将家庭网络的设备控制映射为SIP协议中的DO消息；将家庭网络 的事件订阅映射为SIP协议中的SUBSCRIBE消息；以及将家庭网络的设备加入和 设备离开均映射为SIP协议中的REGISTER消息，以REGISTER消息中的Expire字 段判定所述REGISTER消息是否为设备离开。
4、 根据权利要求2所述的IMS网络和家庭网络间的协议转换模块，其特征在于， 家庭网络的设备发现映射为SIP协议中的REGISTER消息，所述REGISTER消息的 Contact字段包含所述设备发现发起设备所感兴趣服务的信息。
5、 根据权利要求2所述的IMS网络和家庭网络间的协议转换模块，其特征在于， 所述协议转换模块中，对家庭网络的设备加入映射为空。
6、 一种基于权利要求1所述协议转换模块的家庭网络设备跨网调用移动设备的 方法，所述协议转换模块安装于家庭网关中，其特征在于，包括如下步骤1) 移动设备向家庭网关发送REGISTER消息，家庭网关为所述移动设备分配一 个家庭网络的看守地址，并更新所述移动设备记录模块；所述REGISTER消息中携 带所述移动设备所感兴趣服务的信息；2) 移动设备以MESSAGE消息向家庭网关进行服务发布，家庭网关根据所述 MESSAGE消息更新所述移动设备记录模块，所述MESSAGE消息中携带所述移动 设备所能提供服务的信息；3) 家庭网关捕捉到家庭网络设备的设备发现消息，遍历移动设备记录模块，找到能够匹配家庭网络设备需求的移动设备；4) 家庭网关以所述移动设备的看守地址响应所述家庭网络设备的设备发现消息；5) 所述家庭网络设备向看守地址发出设备控制命令，由家庭网关捕获，并以 DO消息向移动设备转发。
7、 根据权利要求6所述的家庭网络设备跨网调用移动设备的方法，其特征在于， 还包括如下步骤6) 所述移动设备收到DO命令后，返回命令的执行结果，最后由家庭网关以事 件通知的方式向主控设备通知命令执行情况。
8、 一种基于权利要求1所述协议转换模块的移动设备跨网调用家庭网络设备的 方法，所述协议转换模块安装于家庭网关中，其特征在于，包括如下步骤1) 移动设备向家庭网关发送REGISTER消息，家庭网关为所述移动设备分配一 个家庭网络的看守地址，并更新所述移动设备记录模块；所述REGISTER消息中携 带所述移动设备所感兴趣服务的信息；2) 家庭网络设备加入家庭网络后，进行设备发布，家庭网关更新所述家庭网络 设备记录模块，并根据所述移动设备记录模块中的信息，找到可能对所述家庭网络 设备感兴趣的移动设备；3) 家庭网络设备以MESSAGE消息向所述移动设备通告该家庭网络设备所能提 供的服务；4) 所述移动设备向网关发送SUBSCIRIBE消息，所述SUBSCIRIBE消息携带 所订阅的事件；5) 家庭网关以所述移动设备的看守地址，在家庭网络内部发起事件订阅，在捕 捉到对应的事件通知后，用NOTIFY消息通知所述移动设备；6) 移动设备在得到家庭网络设备的事件通知后，向家庭网关发送DO命令，指 定所述家庭网络设备完成指定的功能。
9、 根据权利要求8所述的移动设备跨网调用家庭网络设备的方法，其特征在于， 还包括如下步骤7) 所述家庭网关以移动设备的看守地址向指定的家庭网络设备发起设备控制， 并监听完成情况；8) 所述家庭网关以ACK消息或错误响应消息向移动设备通知服务的完成情况。
全文摘要
本发明提供了一种IMS网络和家庭网络间的协议转换模块，所述IMS网络是使用SIP协议的移动网络，所述协议转换模块包括移动设备记录模块、家庭网络设备记录模块和映射转换模块；所述移动设备记录模块，用于记录移动设备的ID、地址、所感兴趣的服务和所能提供的服务；所述家庭网络设备记录模块，用于记录家庭网络设备的ID、地址、所感兴取的服务和所能提供的服务；所述映射转换模块，用于在家庭网络的设备行为与SIP协议中的消息类型间形成映射，并根据所述映射进行协议的转换。本发明还提供了相应的IMS网络和家庭网络间的跨网调用方法。本发明的协议转换模块和调用方法对于已有家庭网络协议和移动设备都是透明的，并且向前兼容。
文档编号H04L29/06GK101645887SQ20091008266
公开日2010年2月10日 申请日期2009年4月23日 优先权日2009年4月23日
发明者刚 么, 武 张, 王劲林 申请人:中国科学院声学研究所