CN100391202C - 在共享媒体网络中实现组播的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在共享媒体网络中实现组播的方法，所述共享媒体网络包括网络侧设备和用户侧设备，所述方法包括步骤：记录步骤，所述网络侧设备和用户侧设备记录组播地址和物理地址的对应关系；发送组播包步骤，所述网络侧设备通过广播包向所述用户侧设备发送其接收的组播包；识别步骤，所述用户侧设备通过其包括的状态位标识，识别在发送组播包步骤发出的广播包为组播包；以及过滤步骤，所述用户侧设备利用在记录步骤得到的组播地址和物理地址的对应关系，对在识别步骤识别出的组播包进行过滤，以将组播包转发给相应端口。根据本发明，能够很简单地在共享媒体网络中实现组播。

Description

在共享媒体网络中实现组播的方法和设备
技术领域
本发明涉及实现组播的方法和设备，尤其涉及在共享媒体网络中实现组播的方法和设备。
背景技术
作为一种与单播和广播并列的通信方式，组播技术有效地解决了单点发送多点接收的问题，能够大量节约网络带宽，降低网络负担。更重要的是，可以利用网络的组播特性方便地提供一些新的增值业务，例如在线直播、网络电视、远程教育、远程医疗、网络电台、实时视频会议等。
本发明主要涉及在例如卫星，本地多点分布服务(LocalMultipoint Distribution Service，LMDS)，通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunication System，UMTS)，有线电视系统以及无源光网络(Passive Optical Network，PON)等之类的共享媒体网络中实现组播的方法和设备。
为了简洁，以下的所有描述都基于PON。然而，本领域的技术人员应当理解，本发明同样适用于所有的共享媒体网络。
图1显示了一个典型的PON网络。它包括一个网络侧设备光线路终端(OLT)11，N个用户侧设备光网络单元(ONU)，分别为ONU 141，ONU 142...ONU 14N，以及分支器12，一点对多点树形光分布网(ODN)13。其中，OLT通过一点对多点的树形ODN 13与多个ONU进行通信。
在通信方式上，下行采用的是广播方式，ONU根据数据分组的标识，例如逻辑链路标识(LLID)，接收OLT发出的，属于自己的数据分组。然而，上行采用时分复用(TDMA)方式共享带宽。
鉴于PON网络下行广播的特性，ITU-T以及IEEE制定的有关PON的标准中只定义了如何在PON网络中实现广播和单播，但是并没有涉及到组播的实现方法。
考虑利用单播实现组播功能，如果N个ONU要求相同的组播业务，OLT需要向下行方向发送N次相同的数据包。如果ONU数量较多时，OLT传送信息的次数也就随着增大，将占用大量的下行带宽。单播主要用于每个ONU独有数据的传递。
当利用广播方式实现组播，同样的情况，相同数据包OLT只需发送一次，但是无论ONU是否愿意或者需要接收，所有的ONU都能收到。引起网络的安全性问题。广播主要用于传递OLT到ONU的公共的管理信息、维护信息。
在已知的现有技术中，采用在以太无源光网络(EPON)的调和子层(RS)进行组播地址到逻辑链路标识(LLID)直接映射来实现组播。该方案的显著技术缺点是：同EPON的标准不相符，不具备网络必须的兼容性。因为根据IEEE Draft P802.ahTM/D2.0的规定，LLID用于实现ONU到OLT点到点的仿真，区分广播业务和单播业务。
发明内容
本发明的目的是提供一种在共享媒体网络中实现组播的方法和装置。
为了实现上述目的，本发明提出了一种在共享媒体网络中实现组播的方法，所述共享媒体网络包括网络侧设备和用户侧设备，所述方法包括步骤：记录步骤，所述网络侧设备和用户侧设备记录组播地址和物理地址的对应关系；发送组播包步骤，所述网络侧设备通过广播包向所述用户侧设备发送其接收的组播包；识别步骤，所述用户侧设备通过在所述发送组播包步骤发出的广播包包括的状态位标识，识别在发送组播包步骤发出的广播包为组播包；以及过滤步骤，所述用户侧设备利用在记录步骤得到的组播地址和物理地址的对应关系，对在识别步骤识别出的组播包进行过滤，以将组播包转发给相应端口。
本发明还提出了一种共享媒体网络中的用户侧设备，包括：记录装置，用于记录组播地址和物理地址的对应关系；识别装置，用于根据广播包中的状态位标识，从广播包中识别出组播包；过滤装置，用于根据记录装置记录的组播地址和物理地址的对应关系，过滤识别装置识别的组播包，以将组播包转发给相应端口。
本发明还提出了一种共享媒体网络中的网络侧设备，包括：记录装置，用于记录组播地址和物理地址的对应关系；过滤装置，用于根据记录装置记录的组播地址和物理地址的对应关系，过滤其接收的组播包，以将组播包传送给属于其的用户侧设备；发送装置，用于将从过滤装置来的组播包封装在广播包中，并设置状态位标识后发送给用户侧设备。
根据本发明，能够很简单地在共享媒体网络中实现组播。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明的优选实施方式，其中：
图1显示了一个典型的无源光接入网；
图2是流程图，示出了根据本发明的实施方式，在无源光网络中实现组播的过程；
图3A是框图，示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的ONU；
图3B是框图，示意性地示出了根据本发明的另一个实施方式的ONU；
图4A是框图，示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的OLT；
图4B是框图，示意性地示出了根据本发明的另一个实施方式的OLT。
具体实施方式
如前面所述，图1显示了一个典型的无源光接入网。它包括OLT11，分支器12，一点对多点树形光分布网13和N个ONU，分别为ONU 141，ONU 142...ONU 14N。其中，OLT通过一点对多点的树形ODN 13与多个ONU进行通信。
一般地，各个ONU分别连接到含有多个例如PC的用户终端的局域网(LAN)，OLT连接到例如路由器等之类的网络设备(图中未示出)。
一般地，从OLT到ONU的方向称为下行方向，从ONU到OLT的方向称为上行方向。
图2是流程图，示出了根据本发明的实施方式，在无源光网络中实现组播的过程。
首先，在步骤S21，当与ONU相连的例如PC之类的终端想参加组播时，ONU记录组播地址和该终端的物理地址，例如媒体接入控制层(MAC)之间的对应关系。
ONU可以例如通过实现互联网组管理协议(IGMP)的侦听(SNOOP)或者代理(Proxy)协议，记录组播地址和该终端的物理地址之间的对应关系。
其中，IGMP协议运行于ONU，OLT以及同OLT相连的组播路由器之间，主机通过此协议告诉本地路由器希望加入并接受某个特定组组播的信息，同时路由器通过此协议周期性地查询局域网内某个已知组的成员是否处于活动状态，实现所连网络组成员的收集与维护。
IGMP SNOOP协议的基本原理是：交换机，例如集成于ONU，通过侦听主机发向路由器的IGMP成员报告消息的方式，形成主机MAC地址和组播IP地址的对应关系；交换机根据该对应关系将收到组播数据包只转给组成员。
IGMP Proxy协议实现与IGMP SNOOP协议相同功能，但机理不同：IGMP SNOOP只是通过侦听IGMP的消息来获取有关信息，而IGMPProxy则拦截了终端用户的IGMP请求并进行相关处理后，再将它转发给路由器。
接下来，在步骤S22，ONU向OLT发送其相连的例如PC之类的终端想参加组播的信息。
OLT通过例如实现互联网组管理协议(IGMP)的侦听(SNOOP)或者代理(Proxy)协议，记录组播地址和该终端的物理地址之间的对应关系。
接下来，在步骤S23，当OLT接收到组播包时，通过其记录的组播地址和该终端的物理地址之间的对应关系，过滤其接收的组播包，并且当发现是属于其网络内的组播包时，将该组播包发送给属于其的ONU。
由于PON网络在下行物理上是一种广播网络，即每个ONU均可以收到所有下行的业务。并且，ITU-T以及IEEE制定的有关PON的标准中定义了用于广播的ID标识，例如LLID。
因此，根据本发明的一个实施方式，利用PON网络下行数据广播的特性，采用广播包承载组播信息，其中使用不同的状态位标识来区别是管理信息还是组播信息。
接下来，在步骤24，ONU进行组播包和广播包的识别。
当接收到广播包时，首先对接收的广播包进行业务分拣，以区分是管理信息还是组播信息。
当是管理信息时，将管理维护信息送往ONU的运行管理维护(OAM)处理部分处理。
对于组播信息，则进入步骤S25。
在步骤S25，ONU进一步通过其记录的组播地址和终端的物理地址之间的对应关系，对组播包进行过滤，以将组播包转发给相应端口。
由于PON网络下行是物理的广播网络，必然会引起安全问题。ITU-T以及IEEE制定的PON标准中均提供了单播业务的加密方案，这样从OLT到ONU可以建立安全的点对点连接。
但是，标准中规定对广播业务不进行加密。因此，根据本发明的一个利用广播包承载组播业务的实施方式无法直接利用现有的PON加密方案。
因此，在步骤S21，ONU最好也向OLT发送其ID标识，例如LLID。并且在步骤S22，在ONU向OLT发送了其ID标识的情况下，OLT记录该标识，并通过单播方式，向该ONU发送密钥，该密钥是OLT随机产生的。并且，在步骤S23，当OLT收到需要组播的数据包时，对其进行相应的加密后再通过广播包发送给ONU。以及在步骤S24，ONU在收到广播发送的组播数据后，对于组播数据利用密钥进行解密。
由于单播加密通过对物理层进行加密，可以保证OLT到ONU的连接的安全性。因此，上述密钥的传送是安全的。
为了保证加密的安全，OLT应该隔一定时间，例如5秒，更新密钥。
图3A是框图，示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的ONU。
如图3A所示，该ONU包括记录装置31，用于记录组播地址和想参加组播的终端的物理地址的对应关系；识别装置32，用于根据广播包中的状态位标识，从由OLT发送的广播包中识别出组播包；过滤装置33，用于根据记录装置31记录的组播地址和想参加组播的终端的物理地址的对应关系，过滤识别装置32识别的组播包，以将组播包转发给相应端口。
上述记录装置31通过例如互联网组管理协议(IGMP)的侦听(SNOOP)或者代理(Proxy)协议功能，记录组播地址和该终端的物理地址之间的对应关系。其中该终端的物理地址可以是例如MAC地址等之类的地址。
图3A所示的ONU还包括解密装置34，用于根据由OLT随机产生的，并通过单播方式，向该ONU发送的密钥，解密由识别装置32识别的组播包，并把解密后的组播包提供给过滤装置33。
图3B是框图，示意性地示出了根据本发明的另一个实施方式的ONU。
如图3B所示，图3B和图3A的区别在于，在图3B中，记录装置31和过滤装置33在同一装置35内，或者记录装置31和过滤装置33是同一装置，只是执行不同的功能。图3B中的ONU的其它部分与图3A中的ONU一样。
图4A是框图，示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的OLT。
如图4A所示，该OLT包括记录装置41，用于记录组播地址和想参加组播的终端的物理地址的对应关系；过滤装置42，用于根据记录装置记录的组播地址和物理地址的对应关系，过滤其接收的组播包，以将组播包传送给属于其的光网络单元；发送装置45，用于将从过滤装置42来的组播包封装在广播包中，并设置状态位标识后发送给光网络单元。
上述记录装置41通过例如互联网组管理协议(IGMP)的侦听(SNOOP)或者代理(Proxy)协议功能，记录组播地址和该终端的物理地址之间的对应关系。其中该终端的物理地址可以是例如MAC地址等之类的地址。
图4A所示的OLT还包括密钥生成装置43，用于当记录装置41记录到组播地址和物理地址的对应关系和参加组播的光网络单元的标识时，生成密钥并发送给光网络单元；加密装置44，用于根据密钥生成装置43的密钥，加密所述过滤装置42过滤后的组播包，并将加密后的组播包提供给发送装置45。
图4B是框图，示意性地示出了根据本发明的另一个实施方式的OLT。
如图4B所示，图4B和图4A的区别在于，在图4B中，记录装置41和过滤装置42在同一装置46内，或者记录装置41和过滤装置42是同一装置，只是执行不同的功能。图4B中的OLT的其它部分与图4A中的OLT一样。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其它改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (16)

1.一种在共享媒体网络中实现组播的方法，所述共享媒体网络包括网络侧设备和用户侧设备，所述方法包括步骤：
记录步骤，所述网络侧设备和用户侧设备记录组播地址和物理地址的对应关系；
发送组播包步骤，所述网络侧设备通过广播包向所述用户侧设备发送其接收的组播包；
识别步骤，所述用户侧设备通过在所述发送组播包步骤发出的广播包包括的状态位标识，识别在发送组播包步骤发出的广播包为组播包；以及
过滤步骤，所述用户侧设备利用在记录步骤得到的组播地址和物理地址的对应关系，对在识别步骤识别出的组播包进行过滤，以将组播包转发给相应端口。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在记录步骤，所述网络侧设备还记录参加组播的该用户侧设备的标识。
3.根据权利要求2所述的方法，其中还包括：
发送密钥步骤，所述网络侧设备利用记录的该用户侧设备标识，通过单播方式向该用户侧设备发送密钥。
4.根据权利要求3所述的方法，其中：
所述网络侧设备加密所述组播包后才向所述用户侧设备发送，以及
所述用户侧设备通过所述密钥对识别的组播包进行解密。
5.根据权利要求3所述的方法，其中隔一定时间更新所述密钥。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在记录步骤，所述网络侧设备和用户侧设备通过互联网组管理协议侦听或代理功能记录组播地址和物理地址的对应关系。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述物理地址是媒体接入控制层地址。
8.一种共享媒体网络中的用户侧设备，包括：
记录装置，用于记录组播地址和物理地址的对应关系；
识别装置，用于根据广播包中的状态位标识，从广播包中识别出组播包；
过滤装置，用于根据记录装置记录的组播地址和物理地址的对应关系，过滤识别装置识别的组播包，以将组播包转发给相应端口。
9.根据权利要求8所述的用户侧设备，还包括：
解密装置，用于解密由识别装置识别的组播包，并把解密后的组播包提供给过滤装置。
10.根据权利要求8所述的用户侧设备，其中所述记录装置通过互联网组管理协议侦听或代理功能记录组播地址和物理地址的对应关系。
11.根据权利要求8所述的用户侧设备，其中所述物理地址是媒体接入控制层地址。
12.一种共享媒体网络中的网络侧设备，包括：
记录装置，用于记录组播地址和物理地址的对应关系；
过滤装置，用于根据记录装置记录的组播地址和物理地址的对应关系，过滤其接收的组播包，以将组播包传送给属于其的用户侧设备；
发送装置，用于将从过滤装置来的组播包封装在广播包中，并设置状态位标识后发送给用户侧设备。
13.根据权利要求12的网络侧设备，还包括：
密钥生成装置，用于当记录装置记录到组播地址和物理地址的对应关系和参加组播的用户侧设备的标识时，生成密钥发送给用户侧设备；以及
加密装置，用于根据密钥生成装置的密钥，加密所述过滤装置过滤后的组播包，并将加密后的组播包提供给发送装置。
14.根据权利要求13的网络侧设备，其中密钥生成装置定期更新密钥，并发送给用户侧设备。
15.根据权利要求12的网络侧设备，其中所述记录装置通过互联网组管理协议侦听或代理功能记录组播地址和物理地址的对应关系。
16.根据权利要求12的网络侧设备，其中所述物理地址是媒体接入控制层地址。
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