專利名稱：地球空間網(wǎng)際協(xié)議編址的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，并更具體地涉及與移動部件的數(shù)據(jù)通信的改進(jìn)方法，尤其，本發(fā)明包括一種基于位置(地球空間)的動態(tài)網(wǎng)際編址方式，該方式是和現(xiàn)有網(wǎng)際協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)反向兼容的但對大量的移動部件提供改進(jìn)的數(shù)據(jù)通信。
背景技術(shù)：
網(wǎng)際我們今天所知的網(wǎng)際協(xié)議(IP)是在70年代后期設(shè)定的，其中32位(232或用4個8位消息，例如255.255.255.255，表達(dá)，后者稱為Ipv4)的消息允許大約42.5億個唯一地址。當(dāng)時認(rèn)為這會提供足足有余的地址空間以滿足未來的需要。當(dāng)時IP仍是試驗性的并由學(xué)術(shù)界所關(guān)注而且用于學(xué)術(shù)界。在當(dāng)時個人計算機(jī)只是一種預(yù)測。
大約在90年代已經(jīng)清楚Ipv4編址正被用盡，某些人早在1995年就認(rèn)識到這一點。結(jié)果是Ipv6的使用，盡管其研發(fā)班子被稱為網(wǎng)際工程特別工作組(IETF)。該特別工作組的一個關(guān)鍵規(guī)章是向前的以及向后的彼此可協(xié)作性。
該新編址方式的基本結(jié)構(gòu)是用8個用冒號隔開的16位消息表示的128位的消息，并在十六進(jìn)制下表達(dá)(例如十六進(jìn)制下的FFFF:FFFF:…，十進(jìn)制下的65535:65535:…，以及二進(jìn)制下的1111111111111111:1111111111111111:…)?？墒褂玫刂返慕M合約為3.4×1038個唯一地址，足以應(yīng)付下一千年(若不是不可預(yù)見的未來)的網(wǎng)絡(luò)編址。
作為IETF方式的一部分，還在旁邊設(shè)置一個二進(jìn)制前綴(100)，其代表可使用的網(wǎng)絡(luò)編址的1/8。這是設(shè)置在旁邊的并且可用于基于地理的編址。單播被定義為用于某單個接口的分辨或分配地址或是其唯一標(biāo)識符，即，發(fā)送到某單播地址的分組被傳送到由該地址標(biāo)識的接口上。
TCP/IP代表開放系統(tǒng)互連(OSI)參考模型中的連接/無連接協(xié)議。OSI是一個標(biāo)準(zhǔn)參考模型，用于網(wǎng)絡(luò)中二個最終用戶之間的通信。它用于開發(fā)產(chǎn)品和了解網(wǎng)絡(luò)。OSI參考模型描述七層相關(guān)的功能，當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)中從一方向另一方發(fā)送數(shù)據(jù)時在各端上需要知道這些功能。通過其歸入該分層結(jié)構(gòu)的何處可以部分地說明現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品或程序。例如，TCP/IP通常和別的因特網(wǎng)程序封裝在一起，以作為支持因特網(wǎng)上通信的一組產(chǎn)品。這種產(chǎn)品包括文件傳送協(xié)議(FTP)、遠(yuǎn)程登錄協(xié)議、超文本傳送協(xié)議(HTTP)、電子信函協(xié)議，并有時還包括其它。
OSI模型描述某網(wǎng)絡(luò)(任何IP網(wǎng)絡(luò))中從最低層(物理連接即蜂窩電話)上至包含著用戶應(yīng)用的層的數(shù)據(jù)流。到網(wǎng)絡(luò)中的和來自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)逐層通過。每層能和上一層以及下一層通信，OSI參考模型包括七層1．應(yīng)用層表示在其上應(yīng)用訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的層。該層代表直接支持應(yīng)用的各種服務(wù)。
2．表示層把來自應(yīng)用層的數(shù)據(jù)翻譯成中間格式。該層還通過提供諸如數(shù)據(jù)加密的服務(wù)管理安全問題，并且壓縮數(shù)據(jù)從而只需在網(wǎng)絡(luò)上傳送較少的位。
3．會話層允許不同系統(tǒng)上的二個應(yīng)用建立、使用和結(jié)束會話。該層建立會話中的二個計算機(jī)間的對話控制，調(diào)節(jié)哪一方發(fā)送以及何時發(fā)送和發(fā)送多長。
4．傳輸層處理錯誤識別以及差錯恢復(fù)。在需要時它還把長消息重新包裝成供傳輸?shù)娜舾尚》纸M并且在接收端把分組重構(gòu)成原始消息。接收傳輸層還發(fā)送接收確認(rèn)。
5．網(wǎng)絡(luò)層對消息定址并把邏輯地址和名字翻譯成物理地址。它還確定從源到目的地計算的路由并且管理交通問題，例如交換、路由選擇以及控制音頻信號或數(shù)據(jù)。
6．?dāng)?shù)據(jù)鏈路把來自物理層的原始位組封裝成幀(數(shù)據(jù)的邏輯的結(jié)構(gòu)化分組)。該層負(fù)責(zé)在不出錯把各幀從一臺計算機(jī)傳送到另一臺計算機(jī)。在發(fā)送一幀后，它等待來自接收計算機(jī)的確認(rèn)。
7．物理層把數(shù)據(jù)從一個系統(tǒng)發(fā)送到另一個系統(tǒng)并且調(diào)節(jié)物理介質(zhì)上的數(shù)據(jù)傳輸。該層定義如何把纜線連接到部件上以及為在系統(tǒng)上發(fā)送數(shù)據(jù)使用何種傳輸技術(shù)。
當(dāng)二個部件在網(wǎng)絡(luò)上通信時，一個系統(tǒng)上各層處的軟件假定它和另一個系統(tǒng)上的同一層通信。例如，一個系統(tǒng)的傳輸層和另一個系統(tǒng)的傳輸層通信。第一系統(tǒng)上的傳輸層不關(guān)心該通信實際上如何通過第一系統(tǒng)的各個低層、如何登上物理介質(zhì)并且如何接著向上穿過第二系統(tǒng)的各個低層。
盡管TCP和OSI的傳輸層良好匹配并且IP和網(wǎng)絡(luò)層良好匹配，但其它程序相當(dāng)松散地(而不是精致地)和會話層、表示層及應(yīng)用層匹配。在該模型下，我們只包括網(wǎng)絡(luò)層以及更高層中的因特網(wǎng)相關(guān)程序。OSI還可應(yīng)用于其它網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以包括語音。完整遵循OSI參考模型的一組通信產(chǎn)品應(yīng)精巧地和每層相配。
借助Ipv6和Ipng的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)量可越過網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到各個部件上。本質(zhì)上可把實時、安全的單播點通過概念上稱為任一播(anycast)的被定義為單個發(fā)送方和一組多個接收方的最近一方之間的通信延伸到各個用戶上。該術(shù)語任一播不同于多播(單個發(fā)送方和多個接收方之間的通信)和單播(網(wǎng)絡(luò)中單個發(fā)送方和單個接收方之間的通信)。任一播是為了讓單個主機(jī)對一組主機(jī)啟動高效的路由選擇表更新而設(shè)計的。Ipv6可判定那個網(wǎng)關(guān)主機(jī)最靠近并且向該主機(jī)仿佛通過單播通信那樣發(fā)送各分組。而該主機(jī)本身又可對組內(nèi)的另一個主機(jī)進(jìn)行任一播，直至更新所有的路由選擇表。
任一播允許單播接口現(xiàn)在充當(dāng)至部件的一條單播鏈路，部件的地址是唯一的并且其接口對于因特網(wǎng)基干是虛擬的。通過把該概念擴(kuò)展到傳統(tǒng)接口部件如計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)之外的部件并且還通過擴(kuò)充編址方式，我們?yōu)樗幸庀蚝陀猛窘⒘私鼘崟r地和安全地傳送數(shù)據(jù)的能力。Ipv6、單播鏈路和任一播是隧道效應(yīng)協(xié)議(減小數(shù)據(jù)傳送的網(wǎng)絡(luò)等待時間的所需協(xié)議)的關(guān)鍵要素。
和因特網(wǎng)相關(guān)，隧道效應(yīng)把因特網(wǎng)用為部分專用安全網(wǎng)絡(luò)?！八淼馈笔悄辰o定消息或文件可穿過因特網(wǎng)的具體路徑。已經(jīng)提出稱為點對點隧道效應(yīng)協(xié)議(PPIP)的一個協(xié)議或一組通信規(guī)則，它使得有可能在因特網(wǎng)上通過“多個隧道”建立一個虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。這應(yīng)意味著為了廣域通信各部件不再需要獨立服務(wù)提供者(ISP)支持而是可以在近產(chǎn)時下安全地使用各公用網(wǎng)絡(luò)。由微軟以及其它公司贊助的PPTP以及由思科系統(tǒng)公司提議的Layer 2 Forwarding在為一個新網(wǎng)際工程特別工作組(IETF)標(biāo)準(zhǔn)提出的主要建議之中。借助作為網(wǎng)際點對點協(xié)議(PPP)的一種擴(kuò)充的PPTP，帶有PPP客戶支持的通信部件的任何用戶能使用ISP安全地和域內(nèi)別處的部件連接。
PPP是一個用于二個部件間的通信的協(xié)議并且是一個可用在不同物理介質(zhì)，例如雙絞線或光纖線或衛(wèi)星傳輸，上的全雙工協(xié)議。它對分組封裝采用高速數(shù)據(jù)鏈路控制(HDLC)的一種變型。PPP通常優(yōu)于早期事實上的串行線路網(wǎng)際協(xié)議(SLIP)，因為它能處理同步以及異步通信。PPP可和其它用戶共享一條線路并具有SLIP不具備的差錯檢測。在可選擇時，PPP是優(yōu)先的。
虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(VPN)是一種專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，它使用公用電信基礎(chǔ)設(shè)施并通過使用隧道效應(yīng)協(xié)議以及安全程序保持專用。虛擬專用網(wǎng)絡(luò)可以和僅可由一個公司使用的自有線路或租用線路系統(tǒng)大不相同。VPN的思路是通過共享公用基礎(chǔ)設(shè)施在低得多的成本下賦于用戶相同的能力。電話公司已為語音消息提供安全的共享資源。
虛擬專用網(wǎng)絡(luò)使得有可能在相同的安全性下為數(shù)據(jù)共享公用資源。當(dāng)今的用戶為外部網(wǎng)(extranet)和廣域外聯(lián)網(wǎng)尋求使用虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。使用虛擬專用網(wǎng)絡(luò)涉及在通過公用網(wǎng)絡(luò)發(fā)送前加密數(shù)據(jù)和在接收端處解密數(shù)據(jù)。進(jìn)一步的安全級別涉及不僅加密數(shù)據(jù)而且加密起始以及接收網(wǎng)絡(luò)地址。雖然迄今尚不存在標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，微軟、3Com和幾個其它公司已提出一種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議即點對點隧道效應(yīng)協(xié)議(PPTP)而且微軟已把該協(xié)議建立到它的視窗NT服務(wù)器中。應(yīng)會使用諸如微軟的PPTP支持的VPN軟件和安全軟件。
GPS全球定位系統(tǒng)或“GPS”是作為美國陸軍在越戰(zhàn)中所經(jīng)歷的問題的后果而產(chǎn)生的。地面部隊的主要困難之一是如何彼此保持聯(lián)系，尤其是在苛刻叢林地形下。曾使用過局域化的羅蘭系統(tǒng)，但它遭受所有無線電系統(tǒng)的共同錯誤，例如地面波折射以及夜間和壞天氣下的劣質(zhì)無線電接收。接著美國試驗由4個衛(wèi)星組成的一個系統(tǒng)，最初命名為TRANSIT。它們處于地球上方的高軌道，可由海軍用戶以及陸軍使用。然而，該系統(tǒng)很不準(zhǔn)確，由于最好只能每二小時一次得到位置固定。
接著開發(fā)導(dǎo)航星系統(tǒng)并從1986年以一種有限方式運行，但是由于軌道上的衛(wèi)星數(shù)量少每天只能覆蓋3-4個小時。1990年海灣戰(zhàn)爭開始時GPS系統(tǒng)開始“部分運行”。此時，實驗性集團(tuán)1衛(wèi)星組和已建立的集團(tuán)2衛(wèi)星組一起使用，從而產(chǎn)生21個衛(wèi)星的可使用星座。1990年國防部(美國)使該系統(tǒng)為平民用戶運行，它和我們今天使用的GPS系統(tǒng)是一樣的。
各GPS衛(wèi)星每天繞地球飛行二次，高度為11,000英里，并發(fā)射它們的準(zhǔn)確位置和高度。GPS接收機(jī)捕獲信號，然后測量信號發(fā)送和接收之間的間隔以確定接收機(jī)和衛(wèi)星之間的距離。一旦接收機(jī)至少對三個衛(wèi)星計算該數(shù)據(jù)，就可確定它在地址表面上的位置。
每個衛(wèi)星發(fā)射年鑒數(shù)據(jù)和歷表數(shù)據(jù)。年鑒數(shù)據(jù)是中從任何衛(wèi)星接收的有關(guān)該星座中各個衛(wèi)星的位置和高度的普通信息。在其存儲器中具有準(zhǔn)確年鑒的接收機(jī)在給出最近已知位置和時間下知道在天空中的何處尋找衛(wèi)星。歷表數(shù)據(jù)是精確衛(wèi)星定位信息，其由GPS接收機(jī)用于計算位置。每個衛(wèi)星發(fā)射它自己的歷表數(shù)據(jù)。
從衛(wèi)星上還發(fā)射二種不同的信息類型；CA(粗獲取)和PPS(精確定位系統(tǒng))。CA編碼信號可給出15米RMS(均方根)精度。然而，美國國防部在該系統(tǒng)中引入一種隨機(jī)誤差，稱為供選利用性(SelectiveAvailability)。這意味著各衛(wèi)星會隨機(jī)給出一個誤差信號，官方上其把信號精度降低到100米，盡管通常精度為50米。租用用戶(主要是陸軍)才可使用PPS，它可給出1米之內(nèi)的精度。
隨著該技術(shù)的出現(xiàn)、其足夠商業(yè)化以及其在尺寸、成本和精度上的進(jìn)展，作為一種傳統(tǒng)上被認(rèn)為是不兼容的、不能使用的或近期前被認(rèn)為是不必要的但現(xiàn)在對系統(tǒng)是已使用的技術(shù)的GPS正在浮出水面。
無線通信在過去幾年內(nèi)蜂窩(無線)通信已從模擬式進(jìn)展到數(shù)字式。利用電信工業(yè)中標(biāo)準(zhǔn)化的各種協(xié)議發(fā)送這些數(shù)據(jù)流。它們稱為GSM,CDMA,TDMA等等，每個協(xié)議是唯一性的但是是在數(shù)據(jù)概念下作為話音發(fā)展的。一些協(xié)議已進(jìn)展成純數(shù)字式的，但在電信網(wǎng)絡(luò)整體上仍然是話音網(wǎng)絡(luò)上的話音。這些高速數(shù)字通信具有在純數(shù)字環(huán)境下由TCP/IP支持的能力。
迄今技術(shù)上這三個不同的領(lǐng)域-網(wǎng)際數(shù)據(jù)通信、全球定位系統(tǒng)以及無線通信基本上獨立地發(fā)展；每一個解決它自己的挑戰(zhàn)和商業(yè)市場。本申請來自于在一個更寬的環(huán)境下對這些技術(shù)的反思并開拓它們重疊或應(yīng)該重疊的方式，從而提供新的功能和效率。這種需要確定要對從這些不同技術(shù)中選出的各方面施以影響并融合到一起。更具體地，需要容納大量的日益增加的移動用戶，同時提供更高層次的數(shù)據(jù)通信服務(wù)。
一種具體要求是至和從移動計算部件通信數(shù)據(jù)的方式。盡管計算機(jī)或其它移動部件可能以不可預(yù)測的方式在地球上移動，數(shù)據(jù)通信必須是快速的和可靠的。移動數(shù)據(jù)通信還必須和現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議兼容一對范例的大改變在商業(yè)上是沒有生命力的。
本發(fā)明總體地包括用于和諸如膝上計算機(jī)或無線電話的移動部件進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的方法和設(shè)備。本發(fā)明提供一種對移動部件編址的新方法，它可容納大量的移動部件并且所有地址都是唯一的。同一方法還可有益地用于靜止部件。(事實上，移動部件是間歇性靜止的，就象大多數(shù)靜止部件可重新定位那樣)。全球定位系統(tǒng)為任何部件提供地球上的一個唯一格式和參考點。地球上的任何二個地點都不具有相同位置。以0.6英尺分辨率按緯度和經(jīng)度(例如，-122 30.1255,4528.3478)計算唯一地址的總數(shù)量，大約可得到2.16×1016個唯一地址。本發(fā)明的一個關(guān)鍵方面是利用全球位置生成一種全球唯一的、和網(wǎng)際協(xié)議(IPv4,IPv6)兼容的編址方式。借助無線電信手機(jī)供應(yīng)商最近宣布它們的產(chǎn)品中包括GPS接收機(jī)，在無線電話中已能得到所需的全球位置數(shù)據(jù)，并且以類似方式最終可把全球定位數(shù)據(jù)集成到任何電子設(shè)備中。本發(fā)明能把各唯一應(yīng)用加入到系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層中。
本發(fā)明第二個關(guān)鍵方面是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的范例改變。本發(fā)明向后和現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議兼容，但它以新方式影響它們。常規(guī)下，諸如無線電話或膝上計算機(jī)的移動部件被認(rèn)為是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的“客戶”，并且相應(yīng)地設(shè)置通信軟件或“棧組”。客戶要和并通過服務(wù)器通信。初始時服務(wù)器或主機(jī)應(yīng)對客戶分配IP地址(典型地利用DHCP-動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議)。然后客戶通過服務(wù)器利用分配的地址與它者通信。充當(dāng)網(wǎng)關(guān)的服務(wù)器會從客戶接收分組、重新包裝它們(封裝)并把它們發(fā)送到更廣大的網(wǎng)絡(luò)上。
本發(fā)明顛倒這種常規(guī)設(shè)置。依據(jù)本發(fā)明，由“客戶”或最終用戶部件，例如移動電話或膝上計算機(jī)，分配自己的IP地址，而不是去查找服務(wù)器或主機(jī)。從而我們定義一個新的DCCP動態(tài)客戶配置協(xié)議?，F(xiàn)在客戶充當(dāng)一個服務(wù)器，即它可直接在更大的網(wǎng)絡(luò)上甚至在網(wǎng)際上通信，這減少了中間機(jī)器的數(shù)量。這樣，這種新型的分配著它自己的IP地址(基于全球位置)的獨立客戶可以模擬網(wǎng)關(guān)或路由器，根據(jù)它的選擇封裝它自己的各分組。在客戶上解出地址，而不是如現(xiàn)有技術(shù)要下到主機(jī)上才能得到。這種范例具有比現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)快得多地橫貫網(wǎng)際的明顯潛力，并使通信等待時間和開銷大大小于現(xiàn)有水平。
通過和無線載波網(wǎng)中的基站相反把協(xié)議棧組驅(qū)趕到最終用戶，話音可進(jìn)展到“數(shù)據(jù)上的話音”運輸狀態(tài)。本發(fā)明概念的基礎(chǔ)是小型無線部件的集成，從而它可產(chǎn)生唯一IP編址方式，并進(jìn)而支持用于任一播和單播分散的SLIP或PPP、諸如PPTP的支持VRN的隧道效應(yīng)協(xié)議并且支持用于從會話到網(wǎng)絡(luò)的運輸?shù)拿嫦蜻B接的協(xié)議(TCP)。我們確定出的關(guān)鍵性缺少要素是一種以唯一方式支持上述各方面的編址方式，從而要解決的沖突地址是例外而不是一種規(guī)律。智能和控制必須驅(qū)趕到通信部件上，以達(dá)到有效路由選擇的實時數(shù)據(jù)傳送。從下述從參照附圖開始的對優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明中，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點會顯而易見。


圖1是一個屏幕照片，示出依據(jù)本發(fā)明的利用從位置數(shù)據(jù)得到的動態(tài)IP編址的地球空間路由選擇方法的操作。
圖2是一個類似圖1的屏幕照片，示出第一位置數(shù)據(jù)和從該位置數(shù)據(jù)得到的IPv4依從格式下的未分辨的動態(tài)IP(UDIP)地址，并且示出物理網(wǎng)關(guān)地址以及動態(tài)虛擬網(wǎng)關(guān)(DVG)地址。
圖3是另一張類似圖1的屏幕照片，表示移動部件的新位置(緯度和經(jīng)度)。
圖4示出通過VUL的請求以便為建立數(shù)據(jù)傳送分辨地址；DCCP向網(wǎng)絡(luò)傳遞唯一地址。
圖5示出手機(jī)提供的GeoIP的改變。
圖6示出已對網(wǎng)絡(luò)分辨出的GeoIP中的改變。
圖7是一個流程圖，示出依據(jù)本發(fā)明的地球空間編址方法和數(shù)據(jù)通信。
圖8是一個流程圖，表示一種轉(zhuǎn)換位置數(shù)據(jù)的方法從而形成未分辨的動態(tài)網(wǎng)際協(xié)議(UDIP)地址。
傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議(TCP/IP)已被傳統(tǒng)地定義為或者至少被認(rèn)為是只用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的連接和無連接數(shù)據(jù)傳送協(xié)議。本發(fā)明的一個方面是把該對分配著某地址(IP地址)的可尋址接口部件的定義擴(kuò)充到包括進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送但不限于計算應(yīng)用的硬件、軟件和固件平臺上。計算之外的使用包括并不限于話音及視頻數(shù)據(jù)。話音數(shù)據(jù)是通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器、CODEC、VOCODER等轉(zhuǎn)換成數(shù)字流的模擬信號。
在基于衛(wèi)星的通信系統(tǒng)中，對于通信體系結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一組獨特的問題。宿留用戶(主叫用戶)的“塔架”不再是靜止的，它以16,000 MPH的速度移動；而用戶和其網(wǎng)絡(luò)部件是靜止的。這種相對于當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)的對傳統(tǒng)規(guī)則的顛倒需要非常規(guī)意識下的網(wǎng)絡(luò)管理。
網(wǎng)絡(luò)管理智能需要分散到用戶。需要唯一性編址方式以支持顛倒的規(guī)則。GeoIP通過稱為動態(tài)客戶配置協(xié)議(DCCP)的協(xié)議棧工作，其中把IP地址作為唯一節(jié)點地址傳遞給主機(jī)。由于極接近產(chǎn)生的沖突作為例外解決。
如前面所定義Ipv4采用4個8位的消息。下述各圖說明一個對Ipv4的轉(zhuǎn)換處理的軟件平臺實施例。圖1表示一些用于數(shù)據(jù)輸入和輸出的字段。該圖中的各項代表利用GeoIP支持地理編址定義的各新項。圖2示出用戶當(dāng)前緯度和經(jīng)度，以及未分辨的動態(tài)IP(UDIP)、所看到的動態(tài)虛擬網(wǎng)關(guān)(DVG)以及下個網(wǎng)關(guān)。DVG是虛擬單播鏈路(VUL)，具有唯一名字和一個分配地址。它是基干的子網(wǎng)或子屏蔽。在運行中，用戶和其部件經(jīng)過VUL到DVG對因特網(wǎng)“說話”對用戶顯示的點是主機(jī)或VUL。越區(qū)切換期間所看到的下個網(wǎng)關(guān)假定規(guī)則是VUL。解出的節(jié)點和用戶不知道DVG已經(jīng)改變，該節(jié)點仍通過VUL傳送數(shù)據(jù)。
UDIP是GPS緯度和經(jīng)度的函數(shù)。UDIP會不斷改變直到通過VUL其被解出。圖3示出用戶地址的動態(tài)改變。用戶的位置已改變，他的UDIP已改變，并且他向網(wǎng)絡(luò)報告這一點并報告他的域和域名。
在常規(guī)無線系統(tǒng)中，蜂窩電話向網(wǎng)絡(luò)報告設(shè)備序列號、移動標(biāo)識號或其它唯一命名約定。通過把移動標(biāo)識號和信元點、信元段組合起來，網(wǎng)絡(luò)知道在何處可達(dá)到用戶。依據(jù)本發(fā)明，動態(tài)移動標(biāo)識號或UDIP是從位置數(shù)據(jù)，例如由GPS提供，導(dǎo)出的用戶位置。
一旦通過VUL請求解出地址以便建立數(shù)據(jù)傳送時，DCCP向網(wǎng)絡(luò)傳遞唯一地址，見圖4。事先已分配好DNS名字和DNS,DCCP得到GPS緯度和經(jīng)度，把其轉(zhuǎn)換成GeoIP并且解出地址作為單播節(jié)點?，F(xiàn)在可出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。若用戶位置改變，網(wǎng)絡(luò)或DCCP可重新解出GeoIP，見圖5。圖5表示由手機(jī)提供的GeoIP的改變。圖6表示已對網(wǎng)絡(luò)重新解出的GeoIP中的改變。
解出GeoIP中的改變的這種動態(tài)能力滿足一些網(wǎng)絡(luò)管理問題，例如對于緊急呼叫(如911)該呼叫應(yīng)到何處。這導(dǎo)致需要開發(fā)出地理空間路由器或者對基于位置的呼叫敏感的路由器。
除了緊急應(yīng)用之外，在特定地區(qū)(GeoFence，地理圍墻)內(nèi)解出的DUIP可編程為響應(yīng)對用戶有意義的數(shù)據(jù)交換，例如廣告消息。若用戶下了高速公路并越入網(wǎng)絡(luò)設(shè)立的GeoFence，解出他在該GeoFence內(nèi)的新GeoIP，可從網(wǎng)絡(luò)向該用戶發(fā)送一條數(shù)據(jù)消息以對該用戶呈現(xiàn)該位置處的有意義信息。在一種商業(yè)應(yīng)用中可以在低價格下向用戶發(fā)出產(chǎn)品或服務(wù)的廣告消息。若許多用戶通過同一點，該任一播可包括多播消息或地理空間多播。若該GeoFence定義1平方哩的地區(qū)，可向該定義區(qū)域內(nèi)的帶有解出地址的任何用戶發(fā)送該消息。
在本發(fā)明的第二實施例中，數(shù)據(jù)流可包含視頻和音頻。利用本地理空間任一播概念，可根據(jù)已知位置建立預(yù)定路由。在固定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的情況下，可分配靜態(tài)分配值而不是由GPS部件動態(tài)分配。在任一播模型的情況下，靜態(tài)分配的編址可幫助確定網(wǎng)絡(luò)中的最近節(jié)點或網(wǎng)關(guān)。更新路由選擇選擇表將是例外，其根據(jù)交通而不是根據(jù)規(guī)則。
圖7是一個流程圖，說明依據(jù)本發(fā)明的通信方法。步驟70，初始化，取決于特定實現(xiàn)可包括幾個步驟。通常，通過清除緩沖器、設(shè)定寄存器等初始化存儲器寄存器、緩沖器或位置確定技術(shù)部件(例如GPS,SPS)。該處理開始于正在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接并需要協(xié)商處理。
接著，獲取位置72包括從位置確定源或部件，例如GPS接收機(jī)，請求當(dāng)前緯度、經(jīng)度、高度和時間。
步驟74如下面參照圖8進(jìn)一步說明的那樣把位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成地理IP地址。在步驟76選擇IP版本或協(xié)議(盡管這可預(yù)先確定)，并根據(jù)選定的協(xié)議采用對應(yīng)的轉(zhuǎn)換算法78、80。接著步驟82如后面詳述那樣裝配IP地址。利用從72收集的信息以及移動標(biāo)識號(MIN)裝配地理IP地址，從而得4個16位的唯一的加密字段。
若來自76的地址要求是Ipv6，建立包含MIN的8個16位的字段(二進(jìn)制)。一個字段的前3個二進(jìn)制字符為000后13個字符是一個加密密碼，后面跟著其余7個含有加密的緯度、經(jīng)度、時間、移動ID的字段。若請求V4地址，則從框80檢索按4個8位二進(jìn)制字段表示的Ipv4。在這二種情況(Ipv4、6)下完成二進(jìn)制字段的十六進(jìn)制和十進(jìn)制表達(dá)。
在步驟84，在RAM中存儲得到的UDIP，按三種(十六進(jìn)制、十進(jìn)制、二進(jìn)制)IP地址表達(dá)中的一種。判定86表示一個循環(huán)計時器，其中每五秒獲取一個新位置(步驟72)并在84中把新的未解出的動態(tài)因特網(wǎng)協(xié)議存儲起來。參考號88標(biāo)識定時器循環(huán)路徑。
步驟90是來自會話管理程序的對UDIP(未解出的動態(tài)IP)地址的請求。這是在步驟92從RAM檢索的。參照步驟94，在協(xié)商處理期間，動態(tài)客戶配置協(xié)議(DCCP)通過虛擬單播鏈路(無線部件)向動態(tài)虛擬網(wǎng)關(guān)發(fā)送UDIP。該客戶告訴服務(wù)器其動態(tài)“電話號碼”或本情況下其IP地址的處理完全和服務(wù)器向請求客戶分配IP地址的現(xiàn)有方法不同。
協(xié)商處理96是借助協(xié)商對例外沖突接收唯一地址。換言之，若存在沖突，服務(wù)器將協(xié)商新地址。一旦完成96，則在步驟98建立會話并交換數(shù)據(jù)。步驟100分配動態(tài)虛擬網(wǎng)關(guān)-即把用戶(或無線部件)插入通信插座。在步驟102，服務(wù)器說明未分辨的動態(tài)IP現(xiàn)在是解出的網(wǎng)絡(luò)連接(RDIP)。
判定104表示一個帶有未說明變量Y的循環(huán)計時器，Y取決于服務(wù)器希望以什么頻率根據(jù)物體的地理運動建立和重新解出新的IP。變量，換言之即循環(huán)間隔，可以按游歷速度和方向的函數(shù)得以確定。若時間不等于時間加變量Y，則解出的動態(tài)IP繼續(xù)有效(參考號“C”)。若時間等于時間加Y，循環(huán)通過路徑106回到72以建立新地址，即通過至102的處理根據(jù)變化和位置重新解出新IP。
步驟108是DVG越區(qū)切換。本發(fā)明的另一個重要方面在于在移動環(huán)境下網(wǎng)關(guān)可能必須重新協(xié)商連接，以和請求重新協(xié)商的連接的客戶相對。這在會話期間無縫地發(fā)生。根據(jù)需要動態(tài)虛擬網(wǎng)關(guān)交給另一個服務(wù)器。步驟110表示網(wǎng)關(guān)和該新服務(wù)器協(xié)商虛擬單播鏈路。
從而在112中重新無縫地建立網(wǎng)關(guān)。步驟114返回98(數(shù)據(jù)交換)繼續(xù)會話完成，接著退出116并在118處結(jié)束。
下面以偽代碼示出一個轉(zhuǎn)換緯度和經(jīng)度以形成地理IP地址的示意算法。
可取舍Dim a為雙精度的緯度Dim b為雙精度的緯分Dim c為雙精度的經(jīng)度Dim d為雙精度的經(jīng)分Dim e為整數(shù)Dim f為整數(shù)Dim g為整數(shù)Dim h為整數(shù)Dim I為整數(shù)Dim j為整數(shù)Dim k為整數(shù)Dim i_1為字符串Dim j_1為字符串Dim k_1為字符串Dim i_2為字符串Dim j_2為字符串Dim k_2為字符串Dim l為字符串Dim m為字符串Dim n為字符串Dim p為字符串Dim q為字符串Dim r為字符串Dim s為字符串Dim u為字符串
Dim v為字符串Dim w為字符串Dim x為字符串Private Sub Commandl_Click()x=Text6.Textw=xText7.Text=wText5.Text="503.819.7491@airtouch.net"End SubPrivate Sub Command2_Click()a=45b=30.345c=122d=30.678I=9j=268k=77e=(a+45)*1.417f=(b*4.25)g=(c*1.417)h=(d*4.25)l=em=fn=gp=hText6.Text=1+"."+m+"."″+n+"."+p
Text9.Text=kText10.Text=IText11.Text=jText1.Text=aText2.Text=bText3.Text=cText4.Text=dIfI<=255 Theni_1=Ii_2=IElse:i_1=255i_2=I-255End IfIfj<=255 Thenj_1=jj_2=jElse:j_1=255j_2=j-255End IfText8.Text=i_1+"."+i_2+"."+j_1+"."+j_2k=55I=268j=77IfI<=255 Theni_1=I
i_2=IElse:i_1=255i_2=I-255End IfIfj<=255 Thenj_1=jj_2=jElse:j_1=255j_2=j_255End IfText12.Text=i_1+"."+i_2+"."+j_1+"."+j_2End SubPrivate Sub Command 3_Click()a=35b=32.345c=111d=50.678e=(a+45)*1.417f=(b*4.25)g=(c*1.417)h=(d*4.25)I=268I=77k=55
l=em=fn=gp=hText6.Text=1+"."+m+"."+n+"."+pText9.Text=kText10.Text=IText11.Text=jText1.Text=aText2.Text=bText3.Text=cText4.Text=dIfI<=255 Theni_1=Ii_2=IElse:i_1=255i_2=I-255End IfIfj<=255 Thenj_1=jj_2=jElse:j_1=255j-2=j_255End IfText8.Text=i_1+"."+i_2+"."+j_1+"."+j_2k=112
I=77j=55IfI<=255 Theni_1=Ii_2=IElse:i_1=255i_2=I_255End IfIfj<=255 Thenj_1=jj_2=jElse:j_1=255j_2=j-255End IfText12.Text=i_1+"."+i_2+"."+j_1+"."+j_2End SubPrivate Sub Command4_Click()Text1.Text=＂＂Text2.Text=＂＂Text3.Text=＂＂Text4.Text=＂＂Text5.Text=＂＂Text6.Text=＂＂
Text7.Text=＂＂Text8.Text=＂＂Text9.Text=＂＂Text10.Text=＂＂End SubPrivate Sub Command5_Click()EndEnd SubEnd Sub參照圖8的流程圖可以更容易說明上述處理。圖8是一個流圖，說明一種變換位置數(shù)據(jù)以形成未分辨的動態(tài)網(wǎng)際協(xié)議(UDIP)地址的方法。在該圖示中，UDIP地址是依從IPv4的?？砂阉纬蔀樽裱渌鼌f(xié)議。該處理代表圖7的框80、82的展開?，F(xiàn)參照圖8，“從緩沖器得到字符串”步驟42從緩沖存儲器讀取位置數(shù)據(jù)。在步驟44分析該數(shù)據(jù)串以識別和恢復(fù)至少四個數(shù)據(jù)元素，如步驟46中所示這些數(shù)據(jù)元素是(1)緯度度數(shù)；(2)緯度分?jǐn)?shù)；(3)經(jīng)度度數(shù)和(4)經(jīng)度分?jǐn)?shù)。這些元素通過對應(yīng)的變量名，例如X1、X2、Y1和Y2，分別標(biāo)識，其中這些變量名是任意的并僅出于方便。各緯度變量值用于步驟48中示出的公式以計算新值F1和F2，而各經(jīng)度變量值代入步驟50中示出的計算，從而形成四個值F1至F4，它們的范圍都在0-255之內(nèi)。接著四舍五入所有小數(shù)值以得到最接近的整數(shù)，步驟52。然后步驟54用句點字段定界符串接F1至F4形成IPv4格式地址。圖8中流圖的下面示出轉(zhuǎn)換的一個例子56。
可使用基于位置數(shù)據(jù)的許多其它轉(zhuǎn)換；上述只是一個常用的易于計算的例子。應(yīng)把所有其它基于位置數(shù)據(jù)形成依從IP協(xié)議地址的變換等同于上面示出的方式。本發(fā)明的范圍中還包含把高度作為用來確定唯一地址的位置數(shù)據(jù)的一部分。使用高度例如避免同一建筑物中但不同樓層的部件之間的沖突。
轉(zhuǎn)換成IPv6應(yīng)看成是地理IP編址方法的第二實施例。在IPv6情況下，如前面所解釋可使用128位的消息。把常規(guī)格式下的緯度和經(jīng)度轉(zhuǎn)換成地理IPv6可通過改變一個圓周中的度數(shù)數(shù)量的定義來實現(xiàn)。一種適當(dāng)?shù)乃惴砂紤]到十六進(jìn)制值或16的乘積的最小公分母以及作為45的乘積的弧度測量。對于該實施例，在算法中把720度作為一個圓周中的度數(shù)的數(shù)量。該概念使地理IP編址方式的十六進(jìn)制表達(dá)為最大。若不需要最大化，可使用的編址數(shù)量既支持常規(guī)的又支持非常規(guī)的編址方式。
當(dāng)在編址方式中采用對地理編址取消的保留前綴100時，產(chǎn)生用于地理IP的FFF(4095)個唯一區(qū)段。4F5B的地址產(chǎn)生二進(jìn)制地址(100111101011011:)。這代表(十六進(jìn)制4F5B-4000=5B5或十進(jìn)制下的3931)。這可表示IP球上的區(qū)段3931。后面的2-16位元素可直接表示該區(qū)段內(nèi)的度數(shù)和分?jǐn)?shù)，或者可用從GPS部件導(dǎo)出的各變量加密。
業(yè)內(nèi)人士清楚在不背離本發(fā)明的基礎(chǔ)原理下可對本發(fā)明的上述實施案的各細(xì)節(jié)做出許多改變。從而本發(fā)明的范圍應(yīng)只由下述權(quán)利要求書確定。
權(quán)利要求
1．一種為移動計算應(yīng)用生成全球唯一地址的方法，包括步驟接收全球定位信息；處理所接收的全球定位信息以確定由當(dāng)前緯度、當(dāng)前經(jīng)度和當(dāng)前高度構(gòu)成的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)；轉(zhuǎn)換該當(dāng)前位置數(shù)據(jù)以形成供傳送控制使用的未分辨的動態(tài)網(wǎng)際協(xié)議(UDIP)地址，并在位于當(dāng)前位置處的移動部件和服務(wù)器之間路由數(shù)據(jù)。
2．依據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中UDIP地址依從IPv4網(wǎng)際協(xié)議。
3．依據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中UDIP地址依從IPv6網(wǎng)際協(xié)議。
4．依據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中全球定位信息由和移動部件連接的GPS接收機(jī)提供。
5．依據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中數(shù)據(jù)包括音頻數(shù)據(jù)和/或視頻數(shù)據(jù)。
6．依據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中數(shù)據(jù)包括電子郵件。
7．依據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中數(shù)據(jù)包括遠(yuǎn)程信息處理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。
8．一種在主機(jī)和移動設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)的方法，包括步驟在移動設(shè)備中根據(jù)該移動設(shè)備的當(dāng)前物理位置生成UDIP地址；從移動設(shè)備向主機(jī)發(fā)送UDIP地址；以及在主機(jī)中登記并解出該UDIP地址以作為對該移動設(shè)備指定的IP地址供隨后的主機(jī)和移動設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送使用。
9．依據(jù)權(quán)利要求8的方法還包括在移動設(shè)備中響應(yīng)其新的當(dāng)前位置周期性地更新UDIP地址；從移動設(shè)備向主機(jī)發(fā)送更新的UDIP地址；以及在主機(jī)中登記并解出更新的UDIP地址以作為該移動設(shè)備的分配IP地址。
10．依據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述根據(jù)移動設(shè)備的當(dāng)前物理位置生成UDIP地址包括根據(jù)移動設(shè)備的緯度和經(jīng)度生成UDIP地址。
11．依據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中根據(jù)移動設(shè)備的當(dāng)前物理位置生成UDIP地址包括根據(jù)移動設(shè)備的緯度、經(jīng)度和高度生成UDIP地址。
12．依據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中通過使用集成到移動設(shè)備中的GPS接收機(jī)確定移動設(shè)備的當(dāng)前物理位置。
13．依據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中通過物理上和移動設(shè)備連接的GPS接收機(jī)確定移動設(shè)備的當(dāng)前物理位置。
14．一種用于數(shù)據(jù)通信借助無線通信部件的動態(tài)地理空間路由選擇方法，包括步驟在無線通信部件中接收GPS衛(wèi)星傳輸；響應(yīng)GPS衛(wèi)星傳輸獲取當(dāng)前位置數(shù)據(jù)，當(dāng)前位置數(shù)據(jù)至少包括無線通信部件的緯度和經(jīng)度；生成作為當(dāng)前位置數(shù)據(jù)的函數(shù)的未分辨的動態(tài)IP(UDIP)地址；以及把UDIP地址發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器以用于和該無線通信部件的數(shù)據(jù)通信的路由選擇，從而部件的當(dāng)前位置確定一個用于數(shù)據(jù)通信的動態(tài)但唯一性的標(biāo)識符。
15．依據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中UDIP地址依從IPv4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。
16．依據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中UDIP地址依從IPv4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。
17．依據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在網(wǎng)際上識別具有唯一名字以及預(yù)定的IP分配地址的第一網(wǎng)關(guān)；把選定的網(wǎng)關(guān)指定成供暫時使用的動態(tài)虛擬網(wǎng)關(guān)DVG；把指定的DVG作為虛擬主機(jī)呈現(xiàn)給無線通信部件；在網(wǎng)際上識別具有唯一名字以及預(yù)定的IP分配地址的第二網(wǎng)關(guān)；把第二網(wǎng)關(guān)指定成下個網(wǎng)關(guān)；以及解出UDIP以形成一個已解出的動態(tài)IP地址，用于無線部件和第一、第二網(wǎng)關(guān)中選取的一個之間的數(shù)據(jù)通信。
18．一種和移動部件數(shù)據(jù)通信的方法，包括步驟在移動部件中，獲取位置數(shù)據(jù)；在移動部件中，轉(zhuǎn)換已獲取的位置數(shù)據(jù)以形成地理IP地址；把地理IP地址格式化成遵從預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)IP協(xié)議從而形成未分辨的動態(tài)IP(UDIP)地址；并把UDIP存儲在移動部件中的存儲器里；以及周期性地重復(fù)上述步驟，從而響應(yīng)新獲取的位置數(shù)據(jù)更新UDIP；請求地址分辨，包括向主機(jī)發(fā)送存儲的UDIP；對UDIP指定動態(tài)虛擬網(wǎng)關(guān)DVG；把指定的DVG地址和UDIP組合起來從而形成已解出的動態(tài)IP地址(RDIP)；以及利用RDIP作為移動部件的IP分配地址以用于數(shù)據(jù)傳送。
19．依據(jù)權(quán)利要求18的方法，還包括監(jiān)視位置數(shù)據(jù)最近更新過后的消逝時間；若消逝時間超過預(yù)定的時限，重新獲取位置數(shù)據(jù)；并接著根據(jù)新獲取的位置數(shù)據(jù)重復(fù)上述步驟。
20．依據(jù)權(quán)利要求18的方法，包括響應(yīng)新獲取的位置數(shù)據(jù)指定新的DVG。
全文摘要
本發(fā)明提供支持當(dāng)前TCP/IP(v4)以及未來編址(v6/ng)要求的從緯度和經(jīng)度到編址方式的轉(zhuǎn)換。更具體地,它允許在帶主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)上把單播點分散到部件上。地理空間網(wǎng)際協(xié)議(地理IP)編址將便利任一播(其中最近的節(jié)點具有靜態(tài)分配的地理IP)路由選擇方式。地理路由選擇以及網(wǎng)絡(luò)管理變?yōu)榈乩鞩P地址的函數(shù)。
文檔編號H04L29/08GK1316151SQ99810014
公開日2001年10月3日 申請日期1999年11月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月2日
發(fā)明者丹·A·普雷斯頓, 約瑟夫·普雷斯頓, 詹姆斯·A·弗羅曼, 丹尼·A·艾倫 申請人:綜合數(shù)據(jù)通信公司