专利名称：通信系统、对等消息过滤器计算机和用于处理对等消息的方法
技术领域：
本发明涉及一种通信系统、一种对等消息过滤器计算机和一种用于处理对等消息的方法。
众所周知，由借助于固定网-通信网彼此耦合的计算机提供对等业务。在不使用索引服务器计算机的纯对等业务的情况下，例如在对等体系结构Gnutella的情况下，在找到内容并将内容分配给经由固定网-通信网彼此耦合的计算机时在效率和缩放的范围中产生问题。
由于这个原因，在固定网-通信网中使用所谓的超级节点计算机(通常也称为“Search Hub”、“SuperNode”或者“UltraPeer”)，该超级节点计算机在其效率、即其计算容量方面以及在进行数据存储时在可存储的数据量方面优越于“普通的”对等计算机。在对等业务范围中使用超级节点计算机的体系结构也被称为混合的对等计算机体系结构。
众所周知，在混合的对等体系结构的范围中使用这样的机制，利用这些机制在混合的对等业务内借助于对等主机计算机、即安装有对等业务的计算机的特性数据来选择比超级节点计算机“更普通”的对等计算机。例如，中央处理单元(CPU)的计算容量、对等计算机所连接的通信接口或者通信连接的可供使用的带宽、以及对等计算机中可用的存储位置被用作特性数据。
按照现有技术，超级节点计算机仅仅在固定网-通信网中可用。通常，根据因特网协议(IP)和传输控制协议(TCP)或者也根据用户数据报协议(UDP)以及根据分配给分别所使用的对等业务的对等协议来实现在固定网-通信网中的通信。
如果在与移动无线电终端设备进行分组交换通信的范围中该移动无线电终端设备使用对等业务，那么由该移动无线电终端设备所使用的对等业务的性能基本上取决于在固定网-通信网内的哪个位置上布置有属于相应业务的超级节点计算机。在由移动无线电终端设备产生的对等业务数据通信时，例如在GPRS(通用分组无线业务)的情况下必须总是经由GGSN计算机(网关GPRS支持节点计算机)将该数据通信的数据分组引导到基于IP的固定网-通信网中，并且在最不利的情况下又将其引导回到移动无线电通信网中。
在这种实施方式中，不仅所涉及的计算机的计算效率而且固定网-通信网以及移动无线电通信网的可供使用的带宽都需要巨大的资源，这可能会导致影响移动无线电通信网内的其余的数据通信或者其余的语音通信。
在固定网-通信网中确定和布置超级节点计算机的基本原则例如在如FastTrack或者Gnutella反射器的体系结构中是已知的。
在FastTrack情况下，“普遍的”对等计算机基于其与其它对等计算机相比更好的至整个对等通信网的索引服务器计算机(超级节点计算机)的网络连接、即更高的可用带宽或者更大的可供使用的计算容量而动态地被选择。
根据Gnutella体系结构，所谓的反射器计算机被安装在到通常较差连接的调制解调器子通信网的入口处，所述反射器计算机组合来自基于因特网的剩余通信网的对于用户来说透明的请求消息，并且如果可能就直接应答。此外，该反射器计算机承担极其频繁被询问的数据、即受欢迎的内容的缓冲，因此减轻只具有低速率通信连接的对等计算机的负担。
这种反射器计算机通常被安装在网络过渡点、例如内部网/因特网网关计算机上。
本发明所基于的问题在于，改善基于因特网的对等业务在移动无线电通信网内的可用性。
该问题通过具有按照独立权利要求所述特征的通信系统、对等消息过滤器计算机、以及通过用于处理对等消息的方法来解决。
通信系统具有固定网-通信网、移动无线电通信网以及被布置为这些通信网之间的连接节点的移动无线电网-固定网接口计算机，该移动无线电网-固定网接口计算机与所述固定网-通信网和所述移动无线电通信网耦合，其中所述移动无线电网-固定网接口计算机被设立为GGSN计算机(网关GPRS支持节点计算机)。该移动无线电网-固定网接口计算机被设立用于将从固定网-通信网进入的数据流映射为移动无线电通信网中所使用的通信协议，并且将从移动无线电通信网进入的数据流映射为固定网-通信网中所使用的通信协议。此外，设置有超级节点计算机，其与移动无线电网-固定网接口计算机耦合。在该移动无线电通信网中，此外还布置有对等消息过滤器，如此设立该对等消息过滤器，以致确定从移动无线电通信网输送给对等消息过滤器的对等消息并且输送给超级节点计算机。根据一种改进方案规定，也通过利用对等消息过滤器来实现来自固定网-通信网的通信，在这种情况下如此设立该对等消息过滤器，以致确定从该固定网-通信网输送给对等消息过滤器的对等消息并且输送给移动无线电通信网中的计算机。
如此设立布置在该移动无线电通信网中的对等消息过滤器计算机，以致能够确定从移动无线电通信网输送给该对等消息过滤器计算机的对等消息，并且能够输送给与该对等消息过滤器计算机耦合的超级节点计算机。
在用于处理对等消息的方法中，确定移动无线电对等消息，并且将该移动无线电对等消息传输给与移动无线电网-固定网接口计算机耦合的超级节点计算机，其中所述移动无线电对等消息由该超级节点计算机处理。根据本发明，借助于布置在移动无线电通信网中的对等消息过滤器计算机来确定移动无线电对等消息。
在以下方面可以清楚地理解本发明，即在移动无线电通信网中或者至少直接在移动无线电通信网处或者从消息流的角度看在非常接近移动无线电通信网处就已经确定基于因特网的对等消息，并且转送给在非常接近移动无线电网-固定网接口计算机处所布置的超级节点计算机。
在这方面，如此理解术语“接近”，使得超级节点计算机、即具有超级节点功能的计算机借助于具有大的可用带宽的通信连接、也即借助于优化的通信连接与移动无线电网-固定网接口计算机耦合，例如在移动无线电网-固定网接口计算机的直接附近优选地借助于直接耦合来与基于因特网的固定网-通信网上的专用端口耦合，而无需中间连接另一交换计算机。
对等消息过滤器计算机以及优选地还有超级节点计算机被布置在该移动无线电通信网中，并且由移动无线电通信网运营商来管理和运营。
超级节点计算机优选地被布置在移动无线电通信网中，在使用第三代移动无线电网的情况下例如被布置在移动无线电通信网的核心网(Core Network)中。
在使用例如按照GPRS或者UMTS的第三代移动无线电通信协议时，可以通过SGSN计算机(服务GPRS支持节点计算机)或者通过GGSN计算机(网关GPRS支持节点计算机)对超级节点计算机进行寻址。
按照本发明，通过提前终止对等数据通信来减轻由于经常经由大量对等计算机转送的对等消息而在移动无线电通信网的核心网中出现的数据通信的负担。提前终止尤其可以归因于超级节点计算机在移动无线电网-固定网接口计算机的直接附近。
此外，鉴于所需要的带宽以及所需要的超级节点计算机的计算容量，优化对不同对等业务的支持。
此外，缩短对对等检索询问消息的应答时间，并且所请求的数据可快速地供请求数据的移动无线电终端设备使用，由此针对移动通信终端设备的对等业务的用户来改善业务质量。
此外，通过选择性地提供自身的超级节点计算机的使用来提高吸引力以及增加移动无线电通信网运营商的附加收入可能性。
本发明的优选的扩展方案由从属权利要求得出。
下面所述的本发明的改进方案涉及通信系统、对等消息过滤器计算机以及用于处理对等消息的方法。
按照本发明的一种改进方案，固定网-通信网基于因特网协议，即尤其基于因特网协议(IP)和传输控制协议(TCP)或者也基于用户数据报协议(UDP)。
超级节点计算机优选地被布置在移动无线电通信网中。
通过本发明的这种改进方案，进一步缩短由移动无线电终端设备发送的对等请求消息的消息路径，并且防止将巨大的数据流传送到该固定网-通信网中，并且在那里只有在经由大量交换计算机和固定网对等计算机传输之后才确定固定网-通信网中的超级节点计算机，该超级节点计算机能够处理对等请求消息。
根据本发明的一种改进方案，该移动无线电通信网基于第三代或者下一代移动无线电系统，尤其基于以下移动无线电通信网之一●通用移动电信系统(UMTS)，●未来公共陆地移动电话系统(FPLMTS)。
根据本发明的另一改进方案规定，按照移动通信特别小组(GSM)标准设立移动无线电通信网。
针对网关支持节点计算机(GGSN计算机)在移动无线电网中被设置为移动无线电固定网接口计算机的情况、优选地针对移动无线电通信网被设立为UMTS通信网的情况，借助于GGSN计算机实现从移动无线电通信网到固定网-通信网中的通信并且相反地从固定网-通信网到移动无线电通信网的通信。
根据本发明的另一改进方案，规定安装机制，如果相应的对等业务已足够频繁地被移动无线电终端设备询问，那么利用该安装机制在超级节点计算机中安装对等业务。
可以利用针对分别所提供的对等业务而在超级节点计算机中或者在对等消息过滤器计算机中所设置的计数器来确定移动无线电终端设备询问对等业务的频度。对于比所设置的预定阈值更频繁地询问对等业务的情况，如果本来没有在超级节点计算机中安装相应的对等业务，那么在该超级节点计算机(下面也被称为超级节点主机计算机)中安装该相应的对等业务。在这方面应注意的是，多个超级节点能够被安装在相同的超级节点主机计算机上并且因此可以在那里运行。
在一个替代的实施形式中规定，在预定的持续时间之后将对等业务的相应的计数器复位，因此将询问率用作相应对等业务的安装准则，换句话说，如果在预定的时间间隔中由超级节点计算机比所设置的预定阈值更多地询问移动无线电通信网中的移动无线电终端设备的对等请求，那么在该超级节点计算机中安装对等业务。
在图中示出了本发明的实施例，并且下面将更详细地描述本发明的实施例。
该图示出具有固定网-通信网101和移动无线电通信网102的通信系统100。
在该固定网-通信网中，设置有大量计算机103、104、105、106、107、108、109、110，所述计算机借助于固定网-通信网101彼此耦合，并且为了进行通信，根据该实施例，所述计算机使用因特网协议(IP)和传输控制协议(TCP)，换句话说，该固定网-通信网101基于因特网协议。
此外，在固定网计算机103、104、105、106、107中以可自由预定的方式安装有对等业务，并且为了根据相应的对等通信协议进行通信，附加地设立有固定网计算机103、104、105，以便这些计算机能够提供和使用对等业务。
例如，在固定网计算机103、104、105中，设置有文件共享业务，或者也设置有用于提供文件、例如多媒体文件、尤其是音频文件和/或视频文件和/或图像文件、根据该实施例提供包含电话铃声的音频文件的业务。此外，在固定网计算机103、104、105中还存储有由相应的固定网计算机103、104、105提供给其它对等计算机的多媒体文件。
优选地使用按照对等通信协议Gnutella或者对等通信协议FastTrack的对等业务。如果作为对等通信协议FastTrack，那么例如提供基于该对等通信协议FastTrack的对等业务Imesh、Grokster或者KaZaA。
在一个替代的改进方案中，可以使用任意的对等业务和对等通信协议。
此外，在固定网-通信网101中设置有超级节点计算机106、107，其对于网络中可用的一些或者所有对等业务来说具有超级节点功能，也就是说，例如对于相应的对等业务来说用作索引服务器。
固定网计算机103、104、105和固定网超级节点计算机106、107构成所谓的通用对等网络111、也即计算机的虚拟网络，其中所述计算机能够根据相应的对等业务或者相应的对等通信协议彼此通信。
在移动无线电通信网102中设置有大量移动无线电终端设备112，所述无线电终端设备同样被设立用于提供或者使用对等业务。
移动无线电终端设备112经由无线电连接113与基站114耦合，并且借助于该基站114与SGSN计算机115耦合，并且经由该SGSN计算机与GGSN计算机116耦合，因此移动无线电终端设备112能够按照分别所使用的移动无线电协议与GGSN计算机116交换消息。
移动无线电通信网102是根据UMTS标准来设立的。
根据本发明的该实施例，GGSN计算机116用作移动无线电网-固定网接口计算机，并且被设立用于一方面将从固定网-通信网101进入的数据流映射为在移动无线电通信网102中所使用的通信协议并且另一方面将从移动无线电通信网102进入的数据流映射为在固定网-通信网101中所使用的通信协议或者其数据格式。此外，在GGSN计算机116中设置有对等消息过滤器117，其能够在进入该GGSN计算机116的消息流中确定对等消息。
这例如以下列方式来实现，即以UMTS协议格式、一般以分别所使用的3GPP协议格式输送并且解包、即解码由移动无线电终端设备112输送给GGSN计算机116的对等询问消息118，因此在该GGSN计算机116中，在OSI第7层、即应用层的协议层面上根据分别所使用的对等通信协议格式来确定对等请求消息。
替代地，因为通常端口号被明确分配给对等业务，所以端口的说明可以被用作标识准则，其中GGSN计算机116经由所述端口接收了对等询问消息118。
如果对等询问消息118被解码，那么GGSN计算机116使用映射表，在该映射表中说明对等消息过滤器117所考虑的所有对等协议格式，以便借助于协议格式的比较来确定，在该消息中是否使用了对等协议格式或者必要时使用了哪种对等协议格式，并且在该对等请求消息118中询问了哪种对等业务。
如果GGSN计算机116能够确定相应的对等业务，那么该GGSN计算机116将所解码的对等请求消息119转发给与该GGSN计算机116耦合的超级节点主机服务器计算机120。该超级节点主机服务器计算机120同样也被布置在移动无线电通信网120中。该超级节点主机服务器计算机120接收所解码的对等请求消息119，并且确定，该超级节点主机服务器计算机是否能够自身提供在对等请求消息119中所请求的对等业务。根据该实施例，由移动无线电终端设备112在请求消息119中请求确定的电话铃声。
在最简单的情况下规定，请求消息118完全不被改变，而只是被解包，这本来在GGSN计算机116中进行。这意味着，在这种情况下，对等请求消息119是具有任何一个相邻节点的目标地址的以IP发送的消息。
在这种情况下，超级节点主机服务器计算机120只是简单的IP路由器计算机，其不同点在于，如上所述运行一种计数机制，该计数机制导致，从业务的确定的受欢迎性起，将相应对等业务的超级节点实例安装在超级节点主机服务器计算机120上。
如果将对等文件共享程序的未修改的版本安装在移动通信终端设备上，那么在没有如此设置对等消息过滤器117或者超级节点主机服务器计算机120，使得该对等消息过滤器117或者超级节点主机服务器计算机120理解所使用的对等通信协议的基本变型、即能够对该对等通信协议进行处理的情况下，几乎不能有意义地实现在该对等消息过滤器117或者超级节点主机服务器计算机120中有效地处理这些请求消息。在这种情况下，应该根据所使用的对等通信协议设法，1.安装相应对等业务的超级节点实例(参见上述)，以及2.使这个超级节点了解超级节点主机服务器计算机120和/或移动终端设备112的IP地址。在这种情况下，这种实施方式依赖于协议。
假定确定的对等通信协议的超级节点选择算法是足够智能的，则在一定时间之后在该超级节点主机服务器计算机120中自动找到超级节点，并且通知移动用户112。从这个时刻起，请求消息119总是向超级节点主机服务器计算机120寻址。
因此，概括地讲，对于对等消息过滤器117来说存在下列任务1.确定对等业务的受欢迎性；2.从对等业务的确定的受欢迎性起，开始在超级节点主机计算机120上安装该对等业务的超级节点实例；3.必要时丢弃不是向自身网络中的超级节点实例寻址的所有消息，如下详述。
如上所述，对等协议消息已经向对等业务的“已知”节点的“任何”IP地址寻址。该已知的节点或者借助于所谓的聚集服务器计算机、或者根据预置的地址(配置文件)、或者根据用户的手动输入来确定对等软件，其中所述聚集服务器计算机提供“有效”节点的清单。
这三种可能性也提供插入点，以便连接自身的超级节点。
不是向自身的超级节点寻址的消息的分析和操作是耗费非常大的，并且只有在例外情况下才有意义。
所谓的“转向器”实例提供这种例外情况。该“转向器”实例是协议特定的，并且大体上可以与聚集服务器计算机相比较。该“转向器”实例同样也直接由终端设备上的对等软件进行寻址，但是能够通过确定的消息(协议特定)促使节点考虑超级节点。
因此，按照本发明，此外得出用于连接自身的超级节点的以下可能性
1.(自动地)信任协议的智能。
2.给聚集服务器计算机提供自身的超级节点的IP。
3.提供对等软件的修改版本，其已经包含自身的超级节点的地址。
4.在自身的网页上提供自身的超级节点的地址，用以手动配置对等软件，以便下载。
5.借助于对等业务的转向器实例或者利用允许转向的对等协议消息促使对等软件注意自身的超级节点。
6.过滤器丢弃所有不是向超级节点寻址的消息。当然，这只有在与上述用于在终端设备中通知自身超级节点的已知方法结合时才起作用。
如果相应的对等业务被安装在超级节点主机服务器计算机120中，那么该超级节点主机服务器计算机提供所请求的对等业务，并且以对等应答消息121将所请求的对等业务的结果传输给GGSN计算机112。该对等应答消息121被传输给发送对等请求消息119的移动无线电终端设备112。随后，在对等请求消息中所说明的、根据该实施例具有所期望的电话铃声的多媒体文件可以从节点-超级节点主机服务器计算机120的存储器中读出，并且被发送给移动无线电终端设备112，或者也可以由相应的对等服务器装载。
在这种情况下假定，已经安装和建立的超级节点支持所谓的“缓存”功能，并且所期望的电话铃声已经被询问了一次并因此被缓存、即暂存在超级节点上。因此，可以进行数据传输。能够分别在请求/应答消息和真正的数据交换之间进行区分。在数据不被缓存的情况下，超级节点主机服务器计算机120只给出关于在对等网络中的什么地方能够找到数据的信息。然后，从那里进行下载。
通过这种方式，在上述情况下避免数据流完全到达固定网-通信网101中，并且在那里束缚资源。
因此，所请求的对等业务被提供给移动无线电终端设备112。
在这一点上，应指出的是，根据一种替代的实施形式，在另一通信方向上、也即在请求消息从固定网-通信网到移动无线电通信网中时也设置有上述实施方式。
然而，如果所请求的对等业务没有被安装在超级节点主机服务器计算机120中，那么超级节点主机服务器计算机120将请求消息119转送到固定网-通信网101中(没有示出)，也即转送到因特网或者对等网络111中的其它固定网超级节点计算机106、107或者其它固定网对等计算机103、104、105上，并且通过这种方式为移动无线电终端设备109向固定网计算机103、104、105、106、107请求对等业务。在这种情况下，超级节点主机服务器计算机120显然是附加的IP路由器计算机。
此外，如果相应的对等业务迄今还没有被安装在超级节点主机服务器计算机120上，那么在超级节点主机服务器计算机120中针对其完全知道的每个对等业务设置有计数器，在接收到对相应对等业务的对等请求时使该计数器增加值1。
如果计数器值超过预定的阈值，那么在超级节点主机服务器计算机120上借助于安装机制手动地、优选自动地安装并且配置因此达到足够受欢迎性的对等业务。
在将相应对等业务安装在超级节点主机服务器计算机120上时，要安装的业务通过以下方式来进行配置，并且配备有资源、例如配备有足够的计算容量、足够快的、即配备有足够大的带宽的到固定网-通信网中的通信连接、以及配备有足够的存储器，即在整个对等网络内相应对等业务的实例升级为超级节点计算机。
在这一点上，在将对等业务安装在超级节点主机服务器计算机120上时，在对等业务的相应设置的万维网网页上发布所述业务，或者在所谓的“聚集”服务器计算机上或者在主机缓存器中进行登记。
优选地，同样也能够自动地将提供商自身的移动无线电通信网中的相应对等业务的超级节点实例的存在通知给想使用确定的对等业务的移动无线电终端设备112，并且相应地进行配置。
在以下方面可以清楚地理解本发明，即尽可能优化地将超级节点计算机连接到移动无线电通信网上，或者超级节点计算机已经布置在移动无线电通信网102本身中，并且由移动无线电网提供商运营，因此不是将由移动无线电终端设备109所发送的对等请求消息传输到整个、首先基于固定网的对等网络111中，而是尽可能早地就终结该消息，由此减少出现的数据通信。
在这一点上应注意的是，本发明不仅可以应用于具有两个分级层面的对等体系结构，而且可以应用于配备有任意的附加的分级层面的混合对等体系结构。
权利要求
1.一种通信系统(100)，●具有固定网-通信网(101)，●具有移动无线电通信网(102)，●具有移动无线电网-固定网接口计算机(116)，其与所述固定网-通信网(101)和所述移动无线电通信网(102)耦合，用于在所述固定网-通信网(101)和所述移动无线电通信网(102)之间映射数据流，●具有超级节点主机计算机(120)，其与所述移动无线电网-固定网接口计算机(116)耦合，和●具有布置在所述移动无线电通信网(101)中的对等消息过滤器(117)，其中如此设立该对等消息过滤器，以致能够确定从所述移动无线电通信网(101)输送给所述对等消息过滤器(117)的对等消息(119)并且能够输送给所述超级节点主机计算机(120)。
2.按照权利要求1所述的通信系统(100)，其中所述固定网-通信网(101)基于因特网协议。
3.按照权利要求1或者2所述的通信系统(100)，其中所述超级节点主机计算机(120)被布置在所述移动无线电通信网(102)中。
4.按照权利要求1至3之一所述的通信系统(100)，其中所述移动无线电通信网(102)基于第三代或者下一代移动无线电系统。
5.按照权利要求4所述的通信系统(100)，其中所述移动无线电通信网(102)基于以下移动无线电通信网之一●通用移动电信系统(UMTS)，●未来公共陆地移动电话系统(FPLMTS)。
6.按照权利要求1至3之一所述的通信系统(100)，其中所述移动无线电通信网(102)基于按照移动通信特别小组(GSM)的移动无线电通信网。
7.按照权利要求5所述的通信系统(100)，●其中所述移动无线电通信网(102)基于通用移动电信系统(UMTS)，以及●其中所述移动无线电网-固定网接口计算机(116)是网关GPRS支持节点计算机。
8.按照权利要求1至7之一所述的通信系统(100)，具有安装机制，如此设立该安装机制，以致如果足够频繁地询问对等业务，那么在所述超级节点计算机(120)中安装该对等业务。
9.一种对等消息过滤器计算机(117)，其中如此设立该对等消息过滤器计算机，以致能够确定从移动无线电通信网(102)输送给所述对等消息过滤器计算机(117)的对等消息(119)，并且能够输送给超级节点计算机(120)。
10.用于处理对等消息的方法，●其中由布置在移动无线电通信网(101)中的对等消息过滤器计算机(116，117)确定移动无线电对等消息(118)，●其中将所述移动无线电对等消息(118)传输给与移动无线电网-固定网接口计算机(116)耦合的超级节点计算机(120)，以及●其中由所述超级节点计算机(120)处理所述移动无线电对等消息(119)。
全文摘要
确定从移动无线电通信网(102)输送给对等消息过滤器(117)的对等消息，并且输送给超级节点计算机(120)，所述超级节点计算机与移动无线电网－固定网接口计算机(116)耦合。所述对等消息过滤器(117)被布置在该移动无线电通信网(102)中。
文档编号H04L29/06GK1823515SQ200480019835
公开日2006年8月23日 申请日期2004年6月30日 优先权日2003年7月10日
发明者F·-U·安德森, M·芬肯策勒, J·格林明格 申请人:西门子公司