CN1839585B - 具有增强的可扩展性和可靠性的即插即用网络配置的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

在即插即用网络上发现设备的系统和方法提供了增强的网络性能。可以基于接入点的预定特性来相应改变初始发现消息，所述预定特性例如是接入点与到网络节点的高损连接相关联以及接入点与有关发现流量的拥塞环境相关联。在一种方法中，以单播方式通过无线连接发送初始发现消息，以便实现纠错。其他方法涉及将通知消息存储在接入点上，以最小化发现流量，并且以最低可用传输率来发送初始发现消息，以消除发送多份拷贝的需要。

Description

具有增强的可扩展性和可靠性的即插即用网络配置的方法和设备
技术领域
本发明的实施方案一般地涉及网络通信。更具体地说，实施方案涉及即插即用式连网。 
背景技术
随着计算机的不断普及，对增强功能的需求也不断增长。例如，非常需要即插即用(PnP)功能，它有助于实现外围设备与计算平台的连接。事实上，近来一直在努力扩展PnP功能，以包括向网络中的设备添加。例如，UPnP论坛是一个业界成员的组织，它承担了与众多厂商的大量设备类别的零配置、“不可见”连网和自动发现有关的开发工作。 
传统的PnP连网体系结构包括诸如设备和控制点一类的网络节点以及互连这些节点的主干部件。PnP网络中的设备提供诸如打印和播放压缩盘(CD)一类的服务，而控制点是能够发现并控制设备的控制器。因此，一个网络节点可以起到设备、控制点或它们二者的作用，其中每个网络节点一般经由接入点连接到网络，所述接入点例如是单独的网关或者起到网关作用的个人计算机(PC)。当一个节点宣告它在网络上的存在(作为一个设备)或者对先前未识别的设备发出搜索(作为一个控制点)时，生成初始发现消息并将其以多播形式发送到适当的PnP接入点。初始发现消息是以多播方式发送的，这是因为适当的接收者尚未被始发者“发现”。接入点接收初始发现消息并将其多播到网络上的其他设备/控制点。在初始发现消息定义了来自设备的通知消息的情况下，该通知消息被多播到网络上的控制点。结果，网络控制点可以确定所述设备是否提供感兴趣的服务。在初始发现消息定义了来自控制点的搜索消息的情况下，搜索消息被多播到网络上的设备。 
通常，初始发现消息不基于接入节点的特性而相应改变。结果，在某些环境下很难实现最优网络性能。例如，如果接入节点与到网络节点的高损连接相关联，则传统的系统不会出于可靠性考虑而相应改变初始发现消息。相反，无论接入点是否与高损连接相关联，通常都只是发送初始发现消息的多份拷贝。确实，典型的初始发现消息(以及其他PnP连网消息)使用简单服务发现协议(SSDP，版本1.0，因特网工程任务组/IETF，1999年10月)，该协议建立在用户数据报协议(UDP，状态转移图/STD 6，RFC 768，1980年8月)之上。UDP是在数据链路层(即，开放系统互连/OSI模型的第2层)不提供初始发现消息的纠错的通信协议。不幸的是，某些类型的连接，例如无线和拨号连接可能具有20-30％分组丢失量级上的损失。结果，多份拷贝的传输可能是无效的。虽然某些方法规定在数据丢失一旦达到预定的阈值(例如20％)时就会降低数据传输率，但是在降低之前发送的数据可能仍然会丢失。特别对于发现传输而言更是如此，它发生在PnP连网过程的相对早期。因此需要一种基于接入点的预定特性来相应改变初始发现消息的方法，所述接入点例如是 与到网络节点的高损连接相关联的接入节点。 
此外，如果接入点与高发现流量环境有关联，则传统的系统不会出于可扩展性的考虑而相应改变初始发现消息。例如，如果接入点被部署在设备和控制点频繁与网络连接、断开的无线企业网络环境中，那么初始发现消息不会基于该特性而相应改变。的确，如上所述，大多数方法因发送初始发现消息的多份拷贝而助长了网络拥塞。此外，响应于超过了数据丢失阈值而降低传输率一般无助于发现流量，因为它发生得太快。因此需要一种基于接入点的预定特性而对初始发现消息进行相应改变的方法，所述接入点例如是与高发现流量环境相关联的接入点。 
附图说明
通过参考附图，阅读以下说明书和所附的权利要求书，本领域的技术人员将会清楚本发明的实施方案的各种优点，在附图中： 
图1是根据本发明的一个实施方案，在网络接入点和网络节点之间的发现链路的一个实施例的框图； 
图2是根据本发明的一个实施方案，具有到网络节点的高损连接的接入点和高发现流量环境的实施例的框图； 
图3是根据本发明的一个实施方案，向即插即用网络的接入点传送发现信息的方法的实施例的流程图； 
图4是根据本发明的一个实施方案，相应改变初始发现消息以改进网络性能的过程的实施例的流程图； 
图5是根据本发明的一个实施方案，相应改变初始发现消息以增大网络可靠性的过程的实施例的流程图； 
图6是根据本发明的一个实施方案，相应改变初始发现消息以增大网络可扩展性的过程的实施例的流程图； 
图7是根据本发明的一个替换实施方案，相应改变初始发现以增大网络可扩展性的过程的实施例的流程图； 
图8是根据本发明的一个实施方案，支持即插即用网络上的发现信息的方法的实施例的流程图； 
图9是根据本发明的一个实施方案接收初始发现消息的过程的实施例的流程图； 
图10是根据本发明的一个实施方案，在高发现流量环境中接收初始发现消息的实施例的流程图；以及 
图11是根据本发明的一个替换实施方案，在高发现流量环境中接收初始发现消息的过程的实施例的流程图。 
具体实施方式
本发明的实施方案通过提供基于接收接入点的预定特性而相应改变的初始发现消息， 而提供增强的可扩展性和可靠性。通过基于接收接入点的特性来相应改变初始发现消息，可以实现最优的网络性能。根据环境不同，可以以多种不同的方式实现对初始发现消息的相应改变。 
图1示出了一个连网体系结构20，其中PnP网络接入点22被配置为从网络节点24接收初始发现消息26。接入点22和节点24之间的连接的类型可以包括WiFi(电子电气工程师学会/IEEE 801.11a和801.11b无线)、电源线网络、电话线和火线(IEEE 1394)等多种。接入点22也可以使用多种局域网(LAN)介质连接到其他网络节点(未示出)。除了将节点24桥接到PnP网络外，由接入点22提供的服务还可以包括因特网接入。接入点22还可以起到动态主机配置协议(DHCP，征求意见版/RFC 2131，1997年3月)服务器、域名系统(DNS)代理、存储设备等的作用。初始发现消息26基于接入点22的预定特性而相应改变，并使得网络性能在诸如可扩展性和可靠性等参数方面可得到改进。 
虽然关于接入点和网络节点之间的无线连接来描述某些实施例，但是应当注意，本发明的实施方案并不局限于此。实际上，这里所讨论的原理在任何需要考虑如可扩展性和可靠性等性能参数的连网环境中都可能是有用的。尽管如此，无线连网中还是有多个方面是所图示的实施方案非常适用的。 
现在看图3，示出了向PnP网络的接入点传送发现信息的方法38。可以使用任意数量的商业上可获得的硬件和/或软件程序设计技术在网络节点24(图1)中实现方法38。例如，方法38可以实现在机器可读介质中，例如只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、磁盘等，这些介质包括一组能够由处理器执行的存储指令。通常，方法38在处理块40处初始化网络节点。初始化操作可以包括为将参与到网络中的节点获得必要的地址信息。例如，在UPnP协议下，每个设备都具有一个DHCP客户端，其中当该设备最初连接到网络时，该设备搜索DHCP服务器。如果DHCP服务器是可用的，则该设备使用被分配给所述服务器的因特网协议(IP)地址。如果没有DHCP服务器是可用的，则该设备使用Auto-IP(在自组织IPv4网络中自动选择IP地址，IETF草案，1999年4月)，其定义了一个设备如何从一组保留的私有地址中智能地选择一个IP地址。框42用于为网络节点生成初始发现消息，而框44基于接入节点的预定特性来相应改变初始发现消息。这种预定特性的例子包括但不限于接入点与到网络节点的高损连接相关联以及接入点与有关发现流量的拥塞环境相关联。 
图4在框44′更详细地示出了相应改变初始发现消息的方法。具体地说，如果在框46确定接入点与到网络节点的高损连接相关联，则框48相应改变初始发现消息以增大网络可靠性。如果在框50确定接入点与有关发现流量的拥塞环境相关联，则框52相应改变初始发现消息以增大网络可扩展性。因此，可以相对于接收初始发现消息的接入点的具体特性来“定制”初始发现消息，无论它是来自设备的通知消息还是来自控制点的搜索消息。应当注意，可以基于预期的网络配置“离线地”做出框46和50处的判断。例如，如果节点和接入点之间的连接是无线连接或拨号连接，则接入点可以被确认为与高损连接相关 联，因为已知这些类型的连接具有20％或更高量级的分组丢失。此外，如果接入点预计使用在诸如企业场所、大学校园或机场一类的环境中，那么接入点可以被确认为与有关发现流量的拥塞环境相关联，因为已知这些类型的环境具有频繁与网络连接、断开的设备和控制点。 
在图5中在框48′处示出了相应改变初始发现消息以增大网络可靠性的一种方法。具体地说，在框54处根据规定了单播消息的纠错的协议来格式化初始发现消息。一种这样的协议是IEEE 802.11a、802.11b无线协议，它规定了在OSI模型第2层上的单播分组的检查和重发。由于多播分组不进行检错，所以框56规定了以单播方式，通过高损连接向接入点发送初始发现消息。 
图6在框52′处更详细地示出了相应改变初始发现消息以增大网络可扩展性的一种方法。具体地说，框58规定将初始发现消息配置为通知消息，其包括由接入点代表设备响应搜索消息的指令，其中通知消息使得该设备能够宣告该设备在网络上的存在。在框60处该通知消息被发往接入点。因此，接入点可以将该通知消息多播到当前与网络相连的控制点，并且为接下来将添加到网络中的控制点存储通知消息。当接入点从这些控制点之一接收到搜索消息时，接入点可以用所存储的通知消息以单播方式做出响应。这样一来，因为后面的搜索消息不需要一路被发送到所述设备，所以在框52′中示出的方法通过减少设备和接入点之间的流量的数量而增大了网络可扩展性。当接入点必须支持大量节点的发现时(即，在有关发现流量的拥塞环境中)，这样一种方法是特别有用的。 
现在看图7，在框52″中更详细地示出了相应改变初始发现消息以增大网络可扩展性的另一种方法。具体地说，在框62处向初始发现消息指定最低可用传输率。例如，在具有11MB/秒、5.5MB/秒、2.5MB/秒和1MB/秒传输率的无线系统中，可以指定1MB/秒的速率。框64规定了以最低可用传输率向接入点发送初始发现消息的单份拷贝。发送初始发现消息的单份拷贝减少了节点和接入点之间的发现流量的数量，并且以最低可用传输率发送初始发现消息抵消了与发送初始发现消息的单份拷贝相关联的潜在数据丢失。 
现在看图8，示出了一种支持在PnP网络上的发现传送的方法66。方法66可以被实现在接入点22(图1)中以改进网络性能。方法66可以使用任何商业上可获得的硬件和/或软件程序设计技术来实现。例如，方法66可被实现为机器可读介质，例如ROM、RAM、磁盘等，该介质包括一组能够由处理器执行的存储指令。处理框68规定了初始化接入点。初始化操作可以包括以上讨论的选择接入点的地址。在框70处从网络节点接收到初始发现消息，其中该初始发现消息是基于接入点的预定特性而相应改变的。 
图9在框70′处更详细地示出了一种接收初始发现消息的方法。具体地说，如果在框72处确定接入点与到网络节点的高损连接相关联，则接入点通过在框76处以单播方式接收初始发现消息，并且在框78处对该初始发现消息进行检错，从而在框74处增大网络可靠性。在这方面，已经根据规定单播消息纠错的协议对初始发现消息进行了格式化。这种 协议的一个例子是IEEE 802.11a、802.11b无线协议，但其他协议也是可用的。因此，在框78处根据所述协议对初始发现消息进行检错代表了与接收多播的初始发现消息的多份拷贝的传统技术之间的很大偏差，从而提高可靠性。如果在框80处确定接入点与有关发现流量的拥塞环境相关联，则接入点在框82处增大网络可扩展性。可以基于接入点的预期部署离线地做出框72和80处的判断，或者可以基于所接收的初始发现消息的条件而在线做出以上判断。 
图10在框82′处更详细地示出了一种增大网络可扩展性的方法。具体地说，框84规定了将初始发现消息作为通知消息存储到接入点的内部缓存中。如上所述，通知消息使得设备能够宣告它们在网络上的存在。在框86处从网络控制点接收到搜索消息，并且响应于该搜索消息，代表设备在框88处以单播格式将通知消息转发到控制。因而，搜索消息不需要被发送到设备。这种方法减少了发现流量的数量并且增大了网络可扩展性。图11示出了增大网络稳定性的一种替换方法，其中在框82″处以最低可用传输率接收到初始发现消息的单份拷贝。 
图2示出了PnP接入点22′与到网络节点24′(24a′-24i′)的多个高损连接以及有关发现流量的拥塞环境相关联的体系结构28。具体地说，所述高损连接是运行于诸如IEEE802.11a和802.11b无线协议一类的协议下的无线连接。节点24′可以是设备、控制点或它们二者，这取决于具体节点的配置。在这方面，接入点22′可以具有一个或多个天线30、处理器32和有效耦合到天线30和处理器32的机器可读介质。介质34可以是任何可接受的介质，例如只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、磁盘等，该介质包括一组能够由处理器32执行的存储指令。指令可被执行来初始化接入点22′并接收初始发现消息26′(26a′-26i′)，其中初始发现消息26′是基于接入点22′的特性而相应改变的。 
下面将更详细地讨论，接入点22′还可以包括内部缓存36，其中存储在介质34中的指令还能够被执行来将初始发现消息26′中的一个或多个作为通知消息存储到内部缓存36中。通知消息使得节点能够宣告它们在网络上的存在。当从网络控制点接收到搜索消息时，接入点22′可以从内部缓存36中取出通知消息，并代表始发该通知消息的设备以单播格式将它转发到控制点。因为搜索消息不必通过无线链路来发送，并且通知消息可以以单播格式，而不是以多播格式，来发送，所以这一方法使得接入点22′可以提高可扩展性。简而言之，为了增强可扩展性，可以减少在无线连接以及PnP网络的剩余部分上的流量的数量。 
本领域的技术人员可以从以上描述中认识到：可以以多种形式来实现本发明的实施方案的宽广技术。因此，虽然已结合具体的实施例描述了本发明的实施方案，但是本发明的实施方案的真实范围不应当受限于此，因为本领域的技术人员在研究了附图、说明书和所附权利要求书后将会清楚其他的修改方案。 

Claims (8)

1.一种传送发现信息的方法，包括：
通过获得即插即用网络设备的地址来初始化该即插即用网络设备；
为所述即插即用网络设备生成通知消息，所述通知消息使得所述设备能够宣告该即插即用设备在网络上的存在；
基于网络的接入点与到所述即插即用网络设备的无线连接相关联，通过根据规定了单播消息的纠错的协议来格式化所述通知消息，并且以单播方式通过所述无线连接向所述接入点发送所述通知消息的单份拷贝，从而相应改变所述通知消息以增大网络可靠性；以及
基于所述接入点与有关发现流量的拥塞环境相关联，通过配置所述通知消息以包括由所述接入点代表所述即插即用网络设备来响应搜索消息的指令，从而相应改变所述通知消息以增大网络可扩展性。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述拥塞环境包括企业连网环境。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述无线连接是高损连接，其中所述高损连接具有20%或更高量级的分组丢失。
4.如权利要求1所述的方法，还包括：
向所述通知消息指定最低可用传输率；以及
以所述最低可用传输率以单播方式通过所述无线连接向所述接入点发送所述通知消息的单份拷贝。
5.一种传送发现信息的设备，包括：
用于通过获得即插即用网络设备的地址来初始化该即插即用网络设备的装置；
用于为所述即插即用网络设备生成通知消息的装置，所述通知消息使得所述设备能够宣告该即插即用设备在网络上的存在；
用于基于网络的接入点与到所述即插即用网络设备的无线连接相关联，通过根据规定了单播消息的纠错的协议来格式化所述通知消息，并且以单播方式通过所述无线连接向所述接入点发送所述通知消息的单份拷贝，从而相应改变所述通知消息以增大网络可靠性的装置；以及
用于基于所述接入点与有关发现流量的拥塞环境相关联，通过配置所述通知消息以包括由所述接入点代表所述即插即用网络设备来响应搜索消息的指令，从而相应改变所述通知消息以增大网络可扩展性的装置。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述拥塞环境包括企业连网环境。
7.如权利要求5所述的设备，其中所述无线连接是高损连接，其中所述高损连接具有20%或更高量级的分组丢失。
8.如权利要求5所述的设备，还包括：
用于向所述通知消息指定最低可用传输率的装置；以及
用于以所述最低可用传输率以单播方式通过所述无线连接向所述接入点发送所述通知消息的单份拷贝的装置。
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