總線服務接口的製作方法
2023-07-30 04:04:56
專利名稱：總線服務接口的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在至少一個第一和第二總線系統(即有線或無線通信系統)之間連接並通信的主幹網(superior network)。特別地，本發明涉及一種用於在網關設備之間通信的智能網關，所述網關設備分別把各自的總線系統與一個公共網絡層連接在一起，一個網關設備包括用於經由一公共網絡層通信的總線服務接口，以及一主幹網包括根據本發明的智能網關(優選地，在網關設備內)和網關設備。
背景技術：
在由多個設備組成的網絡中，每個設備對於外部連接和通信都具有一個總線系統或者有線或無線的通信系統，在下文中簡單地稱其為總線系統。
為了連接不同的所述總線系統，需要一個所謂的網關、網關設備或橋設備(以下簡單地稱為網關設備)來使交換數據流、控制數據和/或類似數據的格式和速率互相兼容。這些網關設備具有一個把輸入消息/數據流映射到輸出消息/數據流的專用結構，即至少兩個物理網絡適配器。照慣例，每個網關設備對於要被連接的總線系統具有固定的屬性。
因此，照慣例，當使用傳統的網關設備或橋設備時，在建造有變化結構的網絡時保證靈活性和可靠性是一個困難的任務。
因此，根據引入到此說明書中作為參考的、本申請人在2002年5月6日提交的歐洲專利申請02 010 086.3「Gateway Device」(網關設備)，一種網關設備或橋設備被提供，它以一種特定的靈活可靠的方式保證在不同總線系統之間的連接和通信。所建議的用於在至少一個第一和第二有線或無線通信系統之間連接和/或通信的網關設備是一個通用網關設備，該通用網關設備相對於至少一個有線或無線通信系統的增加和/或去除、協議轉換或協議轉換數據、數據流編碼器和/或解碼器數據、總線或設備表示數據和/或類似數據是動態的和/或可調的。
作為一通用網關設備的這個特性特別可以通過此網關設備相對於彼此連接的有線或無線通信系統的一些特性的動態和/或可調特性來實現。這些特性可以是增加和/或去掉一個或多個有線或無線通信系統的那些方面。另外或者可替代地，此網關設備相對於協議轉換和/或描述該協議轉換的各個協議轉換數據是動態的和/或可調的。更進一步，另外或可替代地，此通用網關設備相對於描述數據流編碼器和/或解碼器的數據是動態的和/或可調的。此外，總線和/或設備的呈現或表示以及更多方面以一種動態的和/或可調的方式被此網關設備管理。因此，該網關設備能夠實現到不同物理層的連接和/或通信(即，接口)並且以一種靈活可靠的方式映射命令和數據。
然而，存在一種需要來通過利用現有的基礎結構保證新的(在將來即將出現的)設備和總線系統的互操作性。此外，需要考慮並不是所有網關都如在上面有關於歐洲專利申請02 010 086.3」Gateway Device」(網關設備)而描述的那個網關那樣非常複雜。因此存在一種需要來通過確保高級別的未來保證(future-proof)的互操作性而把甚至便宜的(啞)網關設備合併到整個網絡拓撲中。
發明內容
通過如獨立權利要求1中定義的根據本發明的一種網關設備、如獨立權利要求7中定義的根據本發明的一種智能網關以及如獨立權利要求13中定義的根據本發明的一種主幹網絡來實現該目的。其優選實施例分別在各自隨後的從屬權利要求中被定義。
於是，根據本發明，一種用於把各自的總線系統與一公共網絡層連接在一起的網關設備，該公共網絡層被設計來通過經由至少一個另外的網關設備把至少一個另外的總線系統連接到所述公共網絡層從而構建一個主幹網絡，所述網關設備包括總線服務接口以便經由所述公共網絡層從所述主幹網絡內的智能網關訪問另外總線系統的所有功能性和命令。
另外，根據本發明，提供一種用於在網關設備之間通信的智能網關，該網關設備把包括至少一個物理設備的各自的總線系統分別與一公共網絡層連接，該智能網關包括一個靜態或動態的可能性來提供想要經由所述公共網絡層進行通信的至少一個物理設備的至少一個設備表示器(presenter)和/或至少一個設備仿真器。
另外，根據本發明，提供集成了至少兩個總線系統的一種主幹網絡，兩個總線系統的每一個包括各自的根據本發明的網關設備，並且該主幹網絡包括根據本發明的至少一個智能網關和一個公共網絡層，所述各自的網關設備和所述至少一個智能網關被連接到該公共網絡層。
因此，根據本發明，為了彼此連接不同的總線系統以便構造一個主幹網絡，提供一個公共網絡層，該總線系統連接到該公共網絡層用於數據和/或控制交換。
本發明允許併入便宜的(啞)網關設備，這樣的網關設備只是提供總線API，即一個與設備特定模塊(即，設備表示器和仿真器)通信的總線服務接口，並且最好給它們分別連接的總線系統提供相應的虛擬設備。與該設備特定模塊的通信可以被看作經由所述公共網絡層訪問所述公共網絡層的所有功能性和命令或者訪問另外一個總線系統的所有功能性和命令。設備特定(軟體)模塊可以在根據本發明的動態或靜態智能網關上或者在其它智能網關設備上分布式地運行。
根據本發明，還可能使該公共網絡層被實現用於「連接」在一個總線系統上執行的不同協議類型。在這種情況下，根據本發明的智能網關被用來經由所述公共網絡層的網關設備之間的通信，該網關設備分別把同一總線系統與至少一個物理設備連接，但是該網關設備是為不同的協議類型而設計的。在這種情況下，根據本發明的智能網關只需要一個物理網絡適配器。
另外，根據本發明的至少一個智能網關分布在主幹網絡中，即分布在根據本發明的網關設備所連接的公共網絡層上。因此，優選地被安排在一個網關設備中且然後構造一個動態或者靜態的智能網關設備的智能網關可以在所有其它網關設備上被訪問。
可以在一個適當的總線系統的基礎上實現該公共網絡層，該公共網絡層可以另外被提供給要被連接的總線系統或者它可以以這些總線系統中的一個或多個為基礎。
由於同步流數據可能不能容易地在通用網上分布，所以這種數據由一個不依賴於總線系統的流模塊在本地設備上提取並處理。
在根據本發明的網關設備中，倘若在所述各自的總線系統內的一個設備指示經由所述公共網絡層通信的可能性，則所述總線服務接口最好能夠在所述公共網絡層上寄送(post)總線事件。
在根據本發明的網關設備中，所述總線服務接口可替代地或者另外優選地由一個設備表示器使用，以便與連接到所述各自總線系統的相應的實際(即，物理)設備通信。
可替代地或者另外，在根據本發明的網關設備中，所述總線服務接口進一步可替代地或者另外優選地能夠基於設備仿真器而對於它各自的總線系統表現一個虛擬設備。
進一步可替代地或另外地，在根據本發明的網關設備中，所述總線服務接口最好按照通用即插即用協議組來經由所述公共網絡層進行通信。
優選地，根據本發明的網關設備包括根據本發明的智能網關。
在根據本發明的智能網關中，優選地，設備管理器為新設備監視總線事件(所述總線事件在所述公共網絡層上寄送)，並且查找、載入並指配相應的設備表示器和/或仿真器。
優選地，設備管理器從外部源設備(像網關設備)或者例如設備表示器和/或仿真器資料庫之類的任何網絡位置中載入設備表示器和/或仿真器。
在根據本發明的智能網關中，優選地，設備表示器將總線系統上的實際設備表示為通用抽象(abstract)設備或服務。
另外，在根據本發明的智能網關中，優選地，設備仿真器基於通用抽象設備或服務表示來仿真總線系統上的設備。
優選地，所述通用抽象設備或服務表示是根據通用即插即用協議組的表示。
在本發明的環境中處理設備表示器和/或仿真器是指這些設備表示器和/或仿真器被定位(即，被儲存和/或執行)在智能網關內或者在已連接到公共網絡層的任意網關設備內，並且被設備管理器管理。換言之，該公共網絡層、智能網關以及與公共網絡層通信的網關設備部分(即總線服務接口)為所連接的總線系統構造一個自己的「即插即用網絡」，即主幹網絡，以使各自的總線服務接口構造一個窗口給主幹網絡的各個其它部分的表示和仿真，所述各自的總線服務接口只是經由該公共網絡層連接到所述主幹網絡的各個其它部分。於是，根據本發明的網關設備可能具有(但是不必具有)完整的能力來表示並仿真其僅僅經由該公共網絡層連接到的主幹網絡的各個其它部分。
對於處理異步通信和同步流的能力，它遵循由智能網關(即設備表示器和/或仿真器)來管理異步通信和所述流的控制，同時該同步流數據在物理總線接口所處的設備中被提取。
當然，該公共網絡層可能不僅連接不同的網關設備和智能網關，而且那些能夠在提供所述公共網絡層的物理總線上通信的設備可能直接連接到該公共網絡層。在這種情況下，根據本發明的智能網關必須被包括到根據本發明的網關設備中，該網關設備只需要一個物理網絡適配器，即與提供所述公共網絡層的物理總線進行通信的一個物理網絡適配器。
於是，本發明的優點是消費者能夠結合根據本發明的至少一個智能網關來利用包括總線服務接口的便宜的(啞)網關設備，該智能網關也可以併入根據本發明的網關設備中，以便實現高級別的互操作性，即不會降低互操作性的級別。當然，也可以根據本發明和聯繫根據本發明的網絡來使用負雜的網關設備，特別是具有如上面參考的歐洲專利申請02010 086.3「Gateway Device」(網關設備)中所定義特徵的網關設備。這種網關設備特別適合於與根據本發明的智能網關合併。
根據本發明的結構還使得設計未來保證的網關設備變得簡單，並且它在規劃、設計和擴展網絡拓撲方面給予了更多靈活性。允許在不降低互操作性級別的情況下降低網關設備的成本和複雜性。
結合附圖，通過對本發明的示範實施例的下列詳細說明將更好地理解本發明，理解其目的、特徵和優點，附圖中圖1示範了根據本發明優選實施例的網關設備的整個結構的一個實施例，該網關設備合併了根據本發明的智能網關；圖2描述了根據本發明的網關設備和智能網關的類型以及各自的抽象符號；圖3示出了根據本發明的一個抽象網絡場景；
圖4是如圖3所示的網絡的一個更具體的形式；和圖5a-f說明了如圖3和4所示的網絡場景中的一個示例場景的通信流程圖。
在以下描述的本發明的示範實施例中，(靜態或動態的)智能網關設備也被稱為網關設備。這並不限制於根據本發明的網關設備合併了根據本發明的智能網關這樣的情況，而且也應該理解為獨立的智能網關(即，如果在沒有總線服務接口的情況下期望的)以及具有一個物理網絡適配器的(靜態或動態的)智能網關設備。
通用動態智能網關設備(即適合於許多不同目的的網關設備)的通信結構如圖1所示。如上所述，對於設計一個具有或者不具有總線服務模塊以及包括或者不包括智能網關的專用網關設備而言，不是所有示出以及描述的組件都是必需的。此動態智能網關設備以及它的功能性的大部分也在上面所參考的歐洲專利申請02 010 086.3「Gateway Device」(網關設備)中被顯示和描述。
從底部開始，這裡有包含總線驅動器和物理總線接口的一個總線驅動器和物理層100，例如i.LINK(IEEE 1394)接口101、MOST接口102、BT接口103以及其他接口104(例如802.11 802.2和GPRS)，接著是把總線系統的所有不同傳送機構帶到抽象級的一個適配層200。此抽象級由同步和異步部分來提供。異步部分由基於IP的協議300(如，UDP/TCP 301和UPnP 302)給出。流處理/轉換塊600處理同步部分，然而流數據由共享存儲器模塊602直接處理。
適配層200包括用於到每一抽象傳送機構301、302、602的每一接口101-104的各自的適配器。
特別是對於到UDP/TCP 301(即被用作IP上傳送協議的TCP(RFC793-傳輸控制協議)和UDP(RFC 768-用戶數據報協議))的連接，有在i.LINK接口101和UDP/TCP 301之間的1394上的IP(IP over 1394)適配器201、在MOST接口102和UDP/TCP 301之間的MOST上的IP(IP over MOST)適配器204、在BT接口103和UDP/TCP 301之間的BT上的IP(IP over BT)適配器207、在其他接口104和UDP/TCP 301之間的IP適配器210。這些IP適配器201、204、207、210確保在不同的總線系統上的IP的實現。這樣的IP信道被用於網關設備之間的任何通信的隧道化。
另外，對於同步部分，在各自的接口101-104和共享存儲器602之間提供各自的ISO處理機203、206、209、212來處理流數據。共享存儲器602是用於處理流緩衝和同步所使用的共享存儲器訪問的一個模塊。ISO處理機203、206、209、212為總線系統分別處理同步流的提取和插入。它的操作由對應的總線接口控制。同步數據被直接寫到該共享存儲器模塊602以便緩衝。
在各自的接口101-104和UPnP 302(即通用即插即用協議組)之間提供了根據本發明的各自的總線服務接口202、205、208、211。這些總線服務接口202、205、208、211分別提供總線系統的UPnP表示，它們被根據本發明的設備表示器與設備仿真器使用。總線服務還控制ISO處理機對同步數據的處理。
用於一個總線系統的不同設備的、根據本發明的適配模塊401-410位於IP協議塊300之上。這些模塊提供總線特定的設備到一抽象設備/應用級的適配。此第二抽象層也由UPnP 302提供，其由UPnP 302和各自的適配模塊401-410之間的箭頭來指示。UPnP在這裡是用於傳送級上的總線系統與設備/應用級上的設備這兩者的一種中央集成點(centralintegration point)。在這裡使用如UPnP的技術的優點是UPnP是一個基於標準的協議，其不需要特定的軟體環境。模塊因此可以獨立於作業系統和軟體環境而在網絡中的任何網關處運行。
一般來說，基於其實現，有兩種不同類別的模塊專有模塊401、402和以用於分布式應用的公共平臺(如OSGI)為基礎的OSGI模塊403-410。一個OSGI模塊運行在提供如Java/OSGI 412的相應標準化軟體平臺的任意網關平臺上，並且不得不只被執行一次。反之，一個專有模塊可以對於任何作業系統、以任何語言實現。對於任意網關平臺，它不得不被分別提供，但是在軟體環境的選擇方面它是完全自由的。為了重用現有代碼，在該結構圖左手邊還有被稱為本地模塊414、415的第三種類別。這些模塊不具有傳送機構的抽象。它們直接使用相應的總線驅動器和物理層100並且因此不能在網絡內透明運行。
另外，基於其功能，也有兩種不同類別的模塊設備表示器403、405、407、409、401、414，它們分別將總線系統上的一個實際設備表示為一個同屬的(generic)UPnP設備/服務；以及設備仿真器404、406、408、410、402、415，它們基於一個設備/服務的同屬的UPnP表示來仿真總線系統上的一個設備。於是，根據本發明，優選地，每一設備或者它的功能在邏輯上被用於每一物理設備的一個設備表示器和用於每一總線系統的一個設備仿真器所代替。
根據本發明的設備管理器411被用於為該總線系統上找到的設備查找、載入並指配設備表示器和仿真器模塊，該設備管理器411也被連接到UPnP 302。
為了處理同步連接，除了流處理/轉換塊600內的共享存儲器602以外，還提供了用於在網關設備的網絡中的兩個設備之間建立流連接的流管理器601。流管理器601也被連接到UPnP 302。另外，流處理/轉換塊600還包括代碼轉換器603，代碼轉換器603進行音頻和視頻流的編碼、解碼及代碼轉換。代碼轉換器可以包括幾個編解碼器。
共享存儲器602還被連接到RTP 303(即實時傳送協議，例如根據RFC 1889-RTP實時應用的一個傳送協議)，後者在沒有同步傳送信道可用時用作網關設備之間的預設流機構。
另外，網關設備具有設備PE DB 413和編解碼器DB 604，設備PE DB 413就是提供設備仿真器和表示器模塊的外部或內部資料庫，編解碼器DB 604就是提供用於音頻和視頻的編碼、解碼以及代碼轉換的編解碼器的外部或內部資料庫。
網關設備的所有這些組件由資源管理器501控制，資源管理器501用於所有網關資源的處理和表示，網關資源包括存儲器、計算資源、總線系統上的同步信道數、帶寬、編解碼器可用率等等。
考慮到網關結構的要求，大體上有兩種不同規格的網關類型。它可以被區分為啞(dummy)網關設備和智能網關，所述啞網關設備包括總線服務但是沒有設備管理器，並且不必具有設備表示器和/或設備仿真器模塊，所述智能網關具有設備表示器和/或仿真器模塊，並且優選地包括設備管理器。智能網關可以被結合到根據本發明的網關設備中，然後也具有總線服務的選擇。
不同的網關設備和智能網關類型、用於其的連接器以及它們的組合與相應的抽象符號一起在圖2中顯示。
啞網關設備被顯示為一個大空圓，智能網關被顯示為具有一組填充矩形或一組小空圈在內的大圓，是填充矩形還是小空圈取決於所包括的模塊種類，即，設備表示器或設備仿真器的靜態模塊被描述為一組填充矩形而設備表示器或設備仿真器的動態模塊被描述為一組小空圈。到總線系統的連接被顯示為細線，總線上的IP連接被顯示為粗線，UPnP總線服務的可能性(即，根據本發明的總線服務接口)被顯示為中等尺寸的空圓，並且UPnP設備表示器或仿真器模塊去往/來自總線的通信方向被描述為箭頭，即，用於各自方向的箭頭或者用於在兩個方向上都通信的雙箭頭。
作為最小的網關配置，啞網關設備(即具有總線服務接口(即附加的中等尺寸的空圓)和相應總線(即附到該中等尺寸圓上的粗線)的大空圓)和靜態智能網關(即一個大圓，具有一組填充矩形在內以及相應的總線，即，附加的粗線)被示出。總線服務接口可能不一定被安排在總線上的IP連接這側，即啞網關設備到公共網絡層的連接，而是也可能被安排在啞網關設備到其總線系統的連接處。同時，正如在上面所提及的，啞或智能網關設備所連接到的總線系統形成該公共網絡層的基礎是可能的。
作為網關示例，具有總線服務接口與去往/來自兩個總線的設備表示器/仿真器模塊的靜態智能網關設備被示出，即具有直接附接的粗線並具有一組填充矩形在內的一個大圓，和附接一條細線的直接附接的中等尺寸的圓，在此各自的雙箭頭被排列在各個線的附接點之上。
作為另外一個網關示例，具有總線服務接口的動態智能網關設備被示出，即具有一條直接附接的粗線並具有一組小空圈在內的大圓和附接了一條細線的直接附接的中等尺寸的圓。
從最小的網關配置中可以看出兩種網關類型都必須含有到它們總線的連接，在此， IP傳送是可用的。這種所謂的IP連接被用來建立所有網關之間的抽象通信和設備雲圖。這對於所有網關類型是最低要求。在啞網關設備的情況下，必須有至少一個總線服務接口可用。此特徵對於智能網關是可選的。也可構造一個模塊網關，即包括根據本發明的智能網關，而沒有一個把總線/網絡的所有設備表示給抽象UPnP層的總線服務接口，但是它包括為新設備監視總線事件的設備管理器，所述的總線事件在所述公共網絡層上發送，並且設備管理器查找、載入並指配相應的設備表示器和/或仿真器。在這種情況下，智能網關不需要被包括在網關設備中，而是可以被實現為「獨立設備」，因為沒有總線系統被連接到那裡(除了公共網絡層基於其實現的那個總線以外，但是在這裡從智能網關一側不需要總線服務)。
圖3示出了一個抽象網絡場景，即採用如圖2所示的符號表示的一種網絡場景。通常，根據本發明的網關結構允許非常靈活的方案，例如具有僅僅一些啞網關設備以及至少一個智能網關，該結構允許在位於不同總線/網絡系統中的設備之間互相通信。
圖3示出了一個動態智能網關1，其具有到車輛總線(car bus)2(即，公共網絡層)的IP連接，並且沒有本地連接，即沒有連接到總線系統。此「網關」可以被實現為獨立的智能網關，即，最好包括設備管理器並且因為它是一個動態設備，所以具有載入並執行設備表示器和/或仿真器的可能性。連接到車輛總線2的是具有總線服務接口的兩個啞網關設備，即具有總線服務接口的第一啞網關設備3和具有總線服務接口的第二啞網關設備4，第一啞網關設備3經由IEEE 1394總線7(即，第一總線系統)把IEEE 1394頭單元5(headunit)(即，音頻渲染器(audiorenderer))連接到車輛總線2，第二啞網關設備4經由藍牙網絡(即，第二總線系統8)把BT播放器(即，音頻伺服器)連接到車輛總線2。
圖4更詳細地示出了如圖3所示的網絡方案，即聚焦到網關設備和智能網關中。兩個啞網關設備3、4隻是提供總線服務，即，第一啞網關3經由IEEE 1394總線服務接口31提供總線服務，而第二啞網關4經由藍牙總線服務接口41提供總線服務。利用此總線服務，給出了對所有總線功能性和命令的訪問。此總線服務通過UPnP技術來發現。在模塊網關，即根據本發明的動態智能網關1中，可以查找設備管理器11，它從各自的總線服務中獲得新設備的總線事件。在接收到事件之後，設備管理器11為相應的設備載入設備表示器。此設備表示器也使用啞網關的總線服務接口來與實際的設備通信。UPnP也發現這些設備表示器和它們的服務。在這個狀態下，有一個UPnP雲圖，其包括所有不同總線/網絡的所有設備。在所示出的情況中，IEEE 1394頭單元5包括控制面板和放大器，此二者都提供自己的設備表示器，即為控制面板提供第一設備表示器12，並且為放大器提供第二設備表示器13，兩個設備表示器均被載入到動態智能網關1中並連接到設備管理器11。BT播放器6包括A2DP協定(A2DP profile)和AVRCP協定(AVRCPprofile)，它們為A2DP協定和AVRCP協定提供一個公共的設備表示器，即，第三設備表示器14，該設備表示器被載入到動態智能網關1中並被連接到設備管理器11。另外，動態智能網關1包括仿真BT播放器6的第一設備仿真器15和仿真頭單元5(即，放大器及其控制面板)的第二設備仿真器16。此第一設備仿真器15把相應的第一虛擬設備32提供到第一啞網關設備3中，即提供到IEEE 1394總線7，並且此第二設備仿真器16把相應的第二虛擬設備42提供到第二啞網關設備4中，即，提供到藍牙總線8。第一和第二虛擬設備32、42被顯示在各自的啞網關設備中並通過各自的虛線雙箭頭而連接到各自相應的設備仿真器，但是這僅僅表示一個邏輯狀態，因為虛擬設備實際上在各自的總線服務接口31、41之上表示。
總線服務通常也偵聽雲圖的新UPnP設備並為所有未知設備請求設備仿真器。這一次，對於不同的總線/網絡，設備管理器載入適合的設備仿真器。這些設備仿真器在總線服務上代表進入它們的總線/網絡中的虛擬設備。
通過簡單地尋址在把各自總線系統連接到該公共網絡層的網關設備的總線服務接口上表示的相應虛擬設備，連接到各自總線系統的物理設備因而能夠與連接到另外一個總線系統的設備通信。圖4中，頭單元5隻是訪問第一虛擬設備32以便與BT播放器6通信，並且BT播放器6隻是訪問第二虛擬設備42以便與頭單元5通信。物理設備5、6並不知道這樣的一次通信不是與另外一個物理設備6、5直接執行的。
現在一個透明的互操作通信網被建立。
圖5中的序列圖示出了一個靜態網關設備和一個動態智能網關設備合併一1394總線和一藍牙微微網的場景中所涉及的各個階段。該序列圖描述了這樣一個場景，其中，用戶想要在放大器上(它是1394整合(ensemble)的一部分)播放來自他的可攜式藍牙播放器的一段音樂。因為放大器不具有藍牙接口，所以網關設備需要允許此操作。此網絡場景或多或少是如圖3和4所示的一個場景，差別為動態智能網關1不是一個獨立的設備，而是被合併到連接IEEE 1394總線7和車輛總線2的第一啞網關設備3中。因此，在下文中，此網關將被稱為第二動態智能網關設備3A。另外，如圖3和4所示的第二啞網關設備現在是靜態智能網關設備，即具有靜態地存儲並執行由一個設備管理器處理的設備表示器和/或仿真器的可能性，但是不能找到並載入它們。因此，在下文中，此網關設備將被稱為靜態網關設備4A。
圖5a到f的序列圖顯示了在第二動態智能網關設備3A合併IEEE1394總線和藍牙微微網的場景中所涉及的各個階段，第二動態智能網關設備3A被連接到該IEEE 1394總線，而該藍牙微微網包括靜態網關設備4A。第二動態智能網關設備3A和靜態網關設備4A二者都連接到一個公共網絡層，任意載體上的IP2(稱為…之上的IP)。該序列圖描述了這樣一個場景，其中，用戶10想要在一個頭單元的放大器上(在這裡也稱為IEEE 1394音頻渲染器或音頻渲染器5)播放來自他的可攜式藍牙MP3播放器(在這裡也稱為藍牙或BT音頻伺服器6)中的一段音樂，該放大器是連接到第二動態智能網關設備3A上的一個IEEE 1394整合的一部分。因為放大器沒有藍牙接口，所以需要第二動態智能網關設備3A允許此操作。
正如在圖5a到f中可以看到的，在第一步S51中，用戶10接通靜態網關設備4A。在隨後的步驟S31中，靜態網關設備4A啟動所有本地總線系統的總線服務作為UPnP服務，並且其後在步驟S32中靜態網關設備4A的設備管理器對所有總線服務處的所有「設備改變」事件進行登記。然後，第二動態智能網關設備3A被用戶10接通並且發生相同的過程，即在隨後的步驟S21中第二動態智能網關設備3A啟動所有本地總線系統的總線服務作為UPnP服務，並且其後在步驟S22中，該第二動態智能網關設備3A對所有總線服務處的所有「設備改變」事件進行登記。
然後，在步驟S501中，用戶接通可攜式藍牙音頻伺服器6並且在藍牙微微網上開始一個查詢，該查詢在隨後的步驟S502中被導向到藍牙音頻伺服器6並且其後在步驟S401中從此設備重新定向到靜態網關設備4A。其後，在步驟S301中靜態網關設備4A用一個友好的名字應答藍牙音頻伺服器6，並且隨後在步驟402中由藍牙音頻伺服器6把藍牙設備列表表示給用戶10，在步驟S503中用戶10經由藍牙空中接口開始藍牙音頻伺服器6到靜態網關設備4A的連接。其後，在步驟S302、S303、S304和S403中，在藍牙音頻伺服器6和靜態網關設備4A之間、具有用於SDP、SDP查詢和響應的ACL連接、L2CAP連接的藍牙微微網被建立。
靜態網關設備4A識別藍牙音頻伺服器6的音頻功能，並且其後在步驟S305中在其存儲器中查找可獲得的相應設備表示器並且(如果可獲得)在步驟S307中從內部存儲器中載入BT音頻伺服器表示器，其在步驟S308中從音頻伺服器中讀取數據和狀態並且在步驟S309中向UPnP通告該媒體伺服器設備(即藍牙音頻伺服器6)。
在靜態網關設備4A的這種情況下，設備表示器不能從外部源中載入。這將從相應的動態智能網關設備中完成。
在步驟S305中模塊(表示器或仿真器)不能被網關設備載入，在這裡是不能被靜態網關設備4A載入時，在步驟S306中一個事件被寄送給所有其他網關設備，其中這些網關設備被要求載入那個模塊，在這種情況下是載入相應的設備表示器(如果可獲得)的事件。在該情況下只有第二動態智能網關設備3A被請求，因為這是唯一的其它網關設備。第二動態智能網關設備3A識別該事件，並且其後在步驟S201中在其存儲器中查找可獲得的相應設備表示器並且(如果可獲得)在步驟S202中從內部存儲器中載入BT音頻伺服器表示器。如果在步驟S201中相應的設備表示器不可獲得，則在隨後的步驟S203中檢查設備表示器是否可以從外部源(例如其它網關、設備、網際網路)中載入，如果可能，就在隨後的步驟S204中執行載入。在步驟S205中，內部或外部載入的BT音頻伺服器表示器從音頻伺服器中讀取數據和狀態，並且在步驟S206向UPnP通告該媒體伺服器設備(即，藍牙音頻伺服器6)。其後，在步驟S207通告所有其它網關以停止載入相應的BT音頻伺服器表示器。
如果在步驟S203從外部源載入設備表示器也不可能，則該操作在不進行隨後描述的為特定總線系統載入設備仿真器的情況下繼續，即，在步驟S213之後繼續，在步驟213中，如果設備仿真器將被載入，則用於IEEE 1394的內部或外部載入的音頻播放器仿真器將通告該媒體伺服器設備。
現在，新的音頻播放器設備需要在所有網絡中被映射。因此，所有網關設備檢查該新設備是否已經存在於分別連接的總線系統中。如果為否，則開始為那個特定總線系統載入設備仿真器。
在示出的示例中，在步驟S208中檢查IEEE 1394的音頻播放器仿真器在第二動態智能網關設備3A的內部存儲器中是否可獲得，並且(如果可獲得)在步驟S209中IEEE 1394的音頻播放器仿真器從內部存儲器中載入。如果在步驟S208中IEEE 1394的音頻播放器仿真器不可獲得，則在隨後的步驟S210中檢查IEEE 1394的音頻播放器仿真器是否可以從外部源中載入，如果可能，則在隨後的步驟S212中執行載入。在步驟S213中，內部或外部載入的IEEE 1394的音頻播放器仿真器向IEEE1394通告該媒體伺服器設備(即，藍牙音頻伺服器6)並且在相應設備表示器處對事件進行登記，在這裡，相應的設備表示器是BT音頻伺服器表示器。
由於在步驟S210中時模塊(表示器或仿真器)不能由網關設備載入，在這裡不能被第二動態智能網關設備3A載入，所以在步驟S211中一事件被寄送給所有其他網關設備，其中這些網關設備被要求載入那個模塊，在這種情況下是載入IEEE 1394的音頻播放器仿真器的事件，如果該模塊可獲得的話。在這種情況下只有靜態網關設備4A被要求，因為這是唯一的其它網關設備。
因此，在步驟S311中檢查IEEE 1394的音頻播放器仿真器在靜態網關設備4A的內部存儲器中是否可獲得，並且(如果可獲得)在步驟S312中IEEE 1394的音頻播放器仿真器從內部存儲器中載入。如果在步驟S311中IEEE 1394的音頻播放器仿真器不可獲得，則不能從外部源中載入IEEE 1394的音頻播放器仿真器，因為這個動作僅僅對於動態智能網關設備才是可能的。在步驟S313中，內部載入的IEEE 1394的音頻播放器仿真器向IEEE 1394通告該媒體伺服器設備(即，藍牙音頻伺服器6)並且在相應設備表示器處對事件進行登記，在這裡，相應的設備表示器是BT音頻伺服器表示器。其後，在步驟S314向所有其它網關設備通告以停止載入IEEE 1394的相應的音頻播放器仿真器。
現在，在步驟S504，用戶接通IEEE 1394音頻渲染器5，這將導致在步驟S101中隨後的總線復位以及其後在步驟S102中連接設備對IEEE 1394總線的通告。現在，載入設備表示器(S215…S222，S315…S319)以及載入BT微微網的設備仿真器(S223…S228，S320…S325)的相同的過程啟動。這些模塊也能夠運行於任何網關設備上。
因此，在步驟S215中，識別IEEE 1394音頻渲染器5的第二動態智能網關設備3A在其存儲器中查找可獲得的相應設備表示器，並且(如果可獲得)在步驟S216從內部存儲器中載入該音頻渲染器表示器。如果在步驟S215中相應的設備表示器不可獲得，則在隨後的步驟S217中檢查設備表示器是否可以從外部源中載入，如果可能，在隨後的步驟S219中執行載入。在步驟S220，內部或外部載入的音頻渲染器表示器從IEEE 1394音頻渲染器5中讀取描述符和狀態並且在步驟321向UPnP通告該IEEE 1394音頻渲染器5。
由於在步驟S217中時模塊(表示器或仿真器)不能由網關設備載入，在這裡是不能由第二動態智能網關設備3A載入，所以在步驟S218中一個事件被寄送給所有其他網關設備，其中，這些網關設備被要求載入那個模塊，在這種情況下是載入該相應的設備表示器的一個事件，如果該模塊可獲得的話。在這種情況下只有靜態網關設備4A被請求，因為這是唯一的其它網關設備。
靜態網關設備4A識別該事件，並且其後在步驟S315中在其存儲器中查找可獲得的相應設備表示器並且(如果可獲得)在步驟S316中從內部存儲器中載入該音頻渲染器表示器。在步驟S317，內部載入的音頻渲染器表示器從音頻渲染器中讀取描述符和狀態並且在步驟S318向UPnP通告該IEEE 1394音頻渲染器5。其後，在步驟S319向所有其它網關通告以停止載入相應的音頻渲染器表示器。
在靜態網關設備4A的這種情況下，設備表示器不能從外部源中載入。因此，也是在步驟S315中沒有音頻渲染器表示器存在於它的內部存儲器中的情況下，該操作在不進行隨後描述的為那個特定總線系統載入設備仿真器的情況下繼續，即在步驟S324之後繼續，在步驟324中，如果設備仿真器將被載入，則內部載入的BT的音頻渲染器仿真器將通告該音頻渲染器設備。
現在，新的音頻渲染器設備需要在所有網絡中被映射。因此，所有網關設備檢查該新設備是否已經存在於分別連接的總線系統中。如果為否，則開始為那個特定總線系統載入設備仿真器。
在示出的示例中，在步驟S320檢查BT的音頻渲染器仿真器在靜態網關設備4A的內部存儲器中是否可獲得並且(如果可獲得)在步驟S322從內部存儲器中載入BT的音頻渲染器仿真器。如果在步驟S320中BT的音頻渲染器仿真器不可獲得，則它不能從外部源中載入，因為此處理是由靜態網關設備4A執行的。內部載入的BT的音頻渲染器仿真器向BT通告IEEE 1394音頻渲染器5並且在步驟S324在相應音頻渲染器表示器處對事件進行登記。
由於在步驟S320中時模塊(表示器或仿真器)不能被網關設備載入，在這裡是不能被靜態網關設備4A載入，所以在步驟S321中一事件被寄送給所有其他網關設備，其中，這些網關設備被要求載入那個模塊，在這種情況下是載入BT的音頻渲染器仿真器的事件，如果該模塊可獲得的話。在這種情況下只有第二動態智能網關設備3A被請求，因為這是唯一的其它網關設備。
因此，在步驟S223檢查BT的音頻渲染器仿真器在第二動態智能網關設備3A的內部存儲器中是否可獲得，並且(如果可獲得)在步驟S224從內部存儲器中載入BT的音頻渲染器仿真器。如果在步驟S223中BT的音頻渲染器仿真器不可獲得，則在隨後的步驟S225中檢查BT的音頻渲染器仿真器是否可以從外部源中載入，如果可能，則在隨後的步驟S226中執行此載入。內部或外部載入的BT的設備渲染器仿真器向BT通告IEEE 1394設備渲染器5並且在步驟S227在相應設備表示器(在這裡是音頻渲染器設備表示器)處對事件進行登記。其後，在步驟S228向所有其它網關設備通告以停止載入BT的相應音頻渲染器仿真器。如果在步驟S225中BT的音頻渲染器仿真器也不可以從外部源中載入，則其後處理仍然繼續，類似於外部或內部載入是可能的那種情況一樣，即在步驟228之後繼續。
在隨後的步驟S103中IEEE 1394音頻渲染器5簡單地通過尋址第二動態網關設備3A(在其總線服務接口內的相應設備仿真器的基礎上表示BT音頻伺服器6的虛擬設備)，而已經從BT音頻源設備(即，BT音頻伺服器6)中讀取基本子單元信息之後，在步驟S104中IEEE 1394音頻渲染器5現在能夠把BT音頻伺服器6表示給用戶10。如果在隨後的步驟S505中BT音頻伺服器6被用戶選擇，則在步驟S105中IEEE 1394音頻渲染器5從例如在第二動態智能網關設備3A上被管理的設備仿真器模塊中讀取BT音頻伺服器6的目錄數據，並且在步驟S230中BT音頻伺服器6的目錄數據被從第二動態智能網關設備3A傳送到IEEE1394音頻渲染器5。在這種環境中的被管理是指設備仿真器模塊能夠在連接到公共的…之上的IP總線的每個網關上被載入並被執行，但是可以通過簡單地與第二動態智能網關3A通信來尋址。其後，在步驟S106中，BT音頻伺服器6的目錄數據被表示給用戶10。
接著上面的描述，倘若不能為設備載入設備表示器，則將不會為那個設備載入設備仿真器。例如，倘若在步驟S305中靜態網關4A認識到BT音頻伺服器表示器不能內部載入以及隨後在步驟S203中第二動態網關3A認識到BT音頻伺服器表示器也不能被外部載入的情況下，則不開始該相應設備仿真器的載入。在沒有用於其它總線系統的設備仿真器可獲得的這種情況下，該相應的設備將不被看作這些其它總線系統中的虛擬設備，或者將不被根據本發明的智能網關看作虛擬設備。因此，如上所述，在給出的例子中，在步驟S505中用戶將不能選擇BT音頻伺服器6。當然，沒有設備選擇的可能性，在下文中描述的音頻選擇和音頻渲染也將是不可能的。
在隨後的步驟S506中用戶作出音頻選擇之後，在步驟S107中AV/C目標號碼選擇命令(ONS)被發給1394音頻伺服器仿真器。在步驟S231中，音頻伺服器仿真器進而把相應的UPnP命令發送給BT音頻伺服器表示器模塊，其可以運行在相同的第二動態智能網關設備3A上。BT音頻伺服器仿真器經由可以運行於靜態網關設備4A上的BT總線服務來與BT音頻伺服器設備通話以便發現流端點和流端點的容量。因此，在步驟S232中它訪問靜態網關設備4A，靜態網關設備4A然後在第一步驟S326中為AVDTP建立與BT音頻伺服器6的L2CAP連接，在第二步驟S327中為了找到流端點而向BT音頻伺服器6寄送AVDTP DISCOVER CMD命令，在第三步驟S404中接收來自BT音頻伺服器6的AVDTP DISCOVER RSP響應，在第四步驟S328中為了獲得流端點的容量而向BT音頻伺服器6寄送AVDTP GET CAPABILITIES CMD命令，然後在第五步驟S405中接收來自BT音頻伺服器6的AVDTP GET CAPABILITIES RSP響應。
然後，在步驟S329中靜態網關設備4A中的流管理器經由第二動態智能網關設備3A向設備表示器(即，音頻伺服器表示器)和音頻渲染器表示器詢問它們所支持的流格式，然後在步驟S233接收來自兩個設備表示器的可能流格式，並且通過經由UPnP與其它網關設備中的流管理器通信而為這個傳輸進行流格式和編解碼器的協商，在這裡是與第二動態智能網關設備3A中的一個流管理器通信。因此，在最初的步驟S330和S234中，兩個流管理器就某種編解碼器達成一致意見，其後在步驟S331和S236檢查適當的編解碼器在它們各自的內部存儲器中是否可獲得，然後在步驟S332和S238分別從各自的內部存儲器中載入它們，或者如果不可獲得則在步驟S333和S237從外部源中載入它們。在最後的步驟S334和S239中，分別判斷各自的流管理器是不是可以成功載入各自的編解碼器。倘若一個或兩個編解碼器不能被成功載入，則各自的流管理器設法協商其它格式或者設法在其它的網關設備上載入該編解碼器，即處理流程再繼續最初的步驟S330和S234以便繼續進行到最後的步驟S334和S239。如果這也是不可能的，則在步驟S235中，第二動態智能網關設備3A的流管理器向IEEE 1394音頻渲染器5拒絕該AV/CONS命令。
如果所有編解碼器都被成功地載入，則在步驟S240中藍牙音頻伺服器表示器經由BT總線服務與BT音頻伺服器通話，並且在步驟S335中經由總線服務發送AVDTP SET CONFIGURATION CMD命令給藍牙音頻伺服器6，藍牙音頻伺服器6然後在步驟S406中通過經由總線服務發送AVDTP SET CONFIGURATION RSP響應來確認該配置設定。
在步驟S241中，IEEE 1394音頻渲染器表示器然後通過使用CCM(連接和兼容性管理)命令來建立與音頻渲染器的連接。
隨後，在步驟S336和S242中，兩個流管理器協商在各自的網絡中是不是有足夠的資源可獲得。如果沒有足夠的資源來執行該音頻流，則在步驟S336中向IEEE 1394音頻渲染器5拒絕該AV/C ONS命令。
如果有足夠的資源，則在步驟S244中BT音頻伺服器表示器發送「播放」事件給BT音頻伺服器仿真器，然後在步驟S245中BT音頻伺服器仿真器發送「已接受」響應和「播放」狀態給音頻渲染器。
然後，在步驟S246中藍牙音頻伺服器表示器經由BT總線服務來發送與BT音頻伺服器的通話，並因而經由BT總線服務傳送命令給藍牙音頻伺服器6以便打開並啟動該流。這些命令分別被音頻伺服器應答和確認。特別地，在步驟S337中BT音頻伺服器表示器首先發送AVDTP OPEN CMD命令到BT音頻伺服器6，並且在步驟S407中接收來自BT音頻伺服器6的AVDTP OPEN RSP響應。然後，在步驟S338中用於流數據的L2CAP連接由音頻伺服器表示器建立，在此之後，在步驟S339中BT音頻伺服器表示器發送AVDTP START CMD命令給BT音頻伺服器6，並且在步驟S408中接收來自BT音頻伺服器6中的一個AVDTP START RSP向應。最後，在步驟S340中BT音頻伺服器表示器經由AVCTP命令發送AV/C啟動命令到BT音頻伺服器6，並且在步驟S409中經由來自BT音頻伺服器6的AVCTP響應接收AV/C啟動響應。
然後，在步驟S410中音頻伺服器開始經由RTP/L2CAP發送音頻流數據給靜態網關設備4A。靜態網關設備4A的編解碼器經由…上的IP而把接收到的音頻流編碼到RTP中，並且把它傳送給第二動態智能網關設備3A，第二動態智能網關設備3A的編解碼器將接收到的SBC音頻數據解碼為PCM音頻數據，在步驟S247中PCM音頻數據將在IEEE 1394上以IEC61883格式被發送給音頻渲染器。
在步驟S108中，音頻渲染器然後基於接收到的數據執行音頻渲染。
因此，一般來說，根據本發明提供了公共網絡層，它用於把不同的總線系統彼此連接來構造一個主幹網絡，總線系統被連接到該公共網絡層上用於經由網關設備來進行數據和/或控制交換。另外，根據本發明的智能網關分布在網絡中，即分布在根據本發明的網關設備所連接的公共網絡層上。因此，此智能網關可以在所有網關設備上被訪問。這允許便宜的(啞)網關設備的併入，該啞網關設備僅僅提供總線API，即總線服務接口。設備特定(軟體)模塊可以分布在其它智能網關設備上或分布在智能網關上運行。
權利要求
1.用於把各自的總線系統(7；8)與一公共網絡層(300)連接起來的網關設備(3；4)，該公共網絡層被設計來通過經由至少一個另外的網關設備(4；3)把至少一個另外的總線系統(8；7)連接到所述公共網絡層(300)從而構建一個主幹網絡，所述網關設備(3；4)包括總線服務接口(31；41)，以經由所述公共網絡層(300)從所述主幹網絡內的智能網關(1)訪問另外總線系統(8；7)的所有功能性和命令。
2.根據權利要求1的網關設備，其特徵在於倘若在所述各自總線系統(7；8)內的設備(5；6)指示經由所述公共網絡層(300)進行通信的可能性，所述總線服務接口(31；41)能夠在所述公共網絡層(300)上寄送總線事件。
3.根據權利要求1或2的網關設備，其特徵在於所述總線服務接口(31；41)可被設備表示器(12；13；14)用來與連接到所述各自總線系統(7；8)的相應的實際設備(5；6)通信。
4.根據權利要求1到3中任一項的網關設備，其特徵在於所述總線服務接口(31；41)能夠基於相應的設備仿真器(15；16)向它各自的總線系統(7；8)表現一虛擬設備(32；42)。
5.根據權利要求1到4中任一項的網關設備，其特徵在於所述總線服務接口(31；41)按照通用即插即用協議組、經由所述公共網絡層(300)進行通信。
6.根據權利要求1到5中任一項的網關設備，其特徵在於根據權利要求7到12中任一個的智能網關。
7.用於在網關設備(3；4)之間通信的智能網關(1)，該網關設備(3；4)分別連接各自的一個總線系統(7；8)與一個公共網絡層(300)，該總線系統包括至少一個物理設備(5；6)，該智能網關(1)包括靜態或動態的可能性，來為所述公共網絡層(300)提供至少一個物理設備(5；6)的至少一個設備表示器(12；13；14)和/或至少一個設備仿真器(16；15)。
8.根據權利要求7的智能網關，其特徵在於設備管理器(11)，該設備管理器(11)為新設備監視在所述公共網絡層(300)上發送的總線事件，並且查找、載入和指配相應的設備表示器和/或仿真器。
9.根據權利要求8的智能網關，其特徵在於所述設備管理器(11)從外部源載入設備表示器和/或仿真器。
10.根據權利要求7到9中任一項的智能網關，其特徵在於設備表示器把總線系統上的實際設備表示為同屬的抽象設備或服務。
11.根據權利要求7到10中任一項的智能網關，其特徵在於設備仿真器基於同屬的抽象設備或服務表示來仿真總線系統上的設備。
12.根據權利要求10或11的智能網關，其特徵在於所述同屬的抽象設備或服務表示是按照通用即插即用協議組的表示。
13.集成至少兩個總線系統的主幹網絡，兩個總線系統中的每一個都包括根據權利要求1到6之一的各自的網關設備，該主幹網絡包括至少一個根據權利要求7到12中任一項的智能網關，以及公共網絡層(300)，該各自的網關和所述至少一個智能網關連接到所述公共網絡層。
全文摘要
按照本發明，為了使不同的總線系統彼此連接以便構造主幹網絡，公共網絡層被提供，該總線系統經由網關設備而被連接到該公共網絡層用於數據和/或控制交換。另外，根據本發明的智能網關被分布在網絡中，即分布在根據本發明的網關設備所連接的公共網絡層上。因此，此智能網關可以在所有網關設備上被訪問。這允許便宜的(啞)網關設備的併入，該啞網關設備僅僅提供總線API，即總線服務接口。設備特定(軟體)模塊可以分布在其它智能網關設備上或智能網關上運行。
文檔編號H04L12/64GK1495625SQ0315840
公開日2004年5月12日 申請日期2003年8月5日 優先權日2002年8月5日
發明者W·哈爾格, A·克魯舍, R·莫斯格, M·維爾德, W 哈爾格, 垢, 成 申請人:索尼國際(歐洲)股份有限公司