CN101009620A - 光接入网络系统及其组播通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实现了在光接入网络中用于执行组播业务的OLT，而不会对单播数据分组的通信带宽和通信质量产生有害影响。OLT包括组播控制单元，该单元控制专用于组播业务的连接，以及多个用于容纳用户终端的PON接口，并且每一个PON接口具有用于单播通信的单播专用端口。当在组播控制单元接收到组播数据分组时，OLT参照预定义的表来将每个PON端口识别为这些分组的分发目的地，并将第一复制分组分发到各个已识别的PON接口。在每一个PON接口内，OLT参照另一个预定义的表来将每一个用户终端识别为已分发的组播数据分组的传送目的地，以及多路复用第二复制组播数据分组和单播数据分组，并将其发送到用户终端。

Description

光接入网络系统及其组播通信方法
技术领域
本发明涉及一种光接入网络系统及其组播通信方法，尤其是涉及在光接入网络系统中作为中心侧网络元件的OLT(光线路终端)和用在光接入网络系统中的组播通信的方法，其中，组播业务的质量得到了改善。
背景技术
xDSL(x-数字用户线路)是ADSL(非对称数字用户线路)，HDSL(高速率DSL)，RADSL(速率自适应DAL)，SDSL(对称DSL)和VDSL(甚高速率DSL)的通称。这种xDSL是利用现有的用户线路(由铜线制作的普通电话线)作为传输线路的调制解调技术，其最高允许数十兆bits/s的高速分组通信。由于引用了采用xDSL技术的通信业务，高速以及永久连接的互联网接入网深受欢迎并得到了广泛的推广。
然而，由于xDSL技术涉及到利用电话线的分组通信，其传输特性和数据传输速率受到电话线的长度、电话线的特性、以及从电话交换局到用户的电话线的配线路径的周边环境条件的影响。
因此，使用光技术的接入网络得到了广泛的推广，取代了使用xDSL技术的接入网络。使用光技术的接入网络是一种被称为EPON(以太网无源光网络)的光接入网络，它采用以太网技术，并通过连接到用户建筑物的光缆实现分组通信。在IEEE(电气和电子工程师协会)802.3ah中介绍了PON(无源光网络)技术。
EPON光接入网络由设置在通信公司的交换中心作为中心侧网络元件的OLT(光线路终端)，和设置在用户建筑物内作为用户侧网络终端的ONU(光网络单元)构成。该光接入网络的结构是，在安置有多个用户建筑物的地区铺设一条光纤电缆，将一个作为光耦合器的光分离器连接到光纤电缆以用于将一条光路径分支为多条光路径，以及将各个分离的光路径连接到相应的用户建筑物。光接入网络可以为用户提供比采用诸如电话线缆的金属线缆接入网络更宽频带和更高质量的分组通信。尤其是光接入网十分适于诸如运动图像内容发送业务的应用。
在运动图像内容发送业务中，实时地为多个用户发送相对大量的数据。因此，从有效地使用网络的观点来看，实现点对多点通信的组播业务适合于诸如图像分发业务的应用。这种作为组播业务被广泛推广的业务是通过IP(互联网协议)通信实现的业务。在IPv4(互联网协议第4版本)中，路由器利用IGMP(互联网组管理协议：版本1和2)来控制子网中是否有主机加入组播业务。在IPv6(互联网协议第6版本)中，在路由器和主机之间使用MLD(组播侦听发现协议)，即组播组管理协议。IGMP或MLD是管理或控制IP组播组的协议，并为支持组播业务的组播路由器和接收组播数据的客户终端所使用。
公开号为2004-343243的日本专利公开了一种通过IP通信实现组播的协议。其中，组播路由器周期性地将表示处理要求的查询消息分组当做字符串组播到终端。接收到该查询消息分组的终端向组播路由器返回报告消息分组。该报告消息分组包含该终端加入的组播组的组播地址。
接收到报告消息分组的组播路由器识别声明加入组播组的终端，并将报告消息分组的信息反映到路由过程。由此，从组播路由器将组播数据分组分发到多个终端。
另一方面，当终端想要离开它加入的组播组时，就发送离开消息分组。接收到离开消息分组的组播路由器停止向声明离开的终端分发组播数据分组。
在上述公开的技术中，组播业务是依照上述协议程序提供的。此外，组播业务的实现无需在用户侧提供路由功能块，而是通过在组播时侦听(监视)各个协议数据分组，并结合侦听结果执行逻辑链路控制。
用样，公开号为2004-214758的日本专利提出了一种通信系统，其中，将组播数据分组分发给每一个终端，而无需考虑组播分发目的地的数量，并且不用根据分发目的地的数量对其进行复制。
图8为传统的典型光接入网络系统的系统框图。在传统光接入网络系统100中，作为中心侧网络元件的OLT(光线路终端)101包括控制所有设备的控制板102和多个PON接口板(PON I/F)1031，1032，…103n。具备OLT 101的这种传统光接入网络系统100由用户侧网络终端部分和网络侧设备部分组成。用户侧网络终端部分包括连接到各自的PON接口板1031，1032，…103n的光纤电缆1041，1042，…104n，将光纤电缆1041，1042，…104n分支为与用户(未示出)相应的n×N条路径的1×N个分离器1051，1052，…105n，以及多个作为用户侧网络终端与各自由1×N分离器1051，1052，…和105n分支出的光路径连接的ONU(光网络单元)10611至1061N，10621至1062N，…106n1至106nN。并且配置网络侧设备部分以便SNI(业务节点接口)端口1081，1082，…108n连接到L2交换机109，这些SNI端口为指向OLT 101的PON接口板1031，1032，…103n上的网络侧的接口端口。
配置传统的OLT 101以便向各个PON接口板103提供SNI端口108，该SNI端口108连接到作为网络(未示出)的一部分的L2交换机109。因此，例如，当OLT 101容纳(accommodate)PON接口板1031，1032，…103n时，相应的SNI端口1081，1082，…108就连接到L2交换机109。并且这n个SNI端口1081，1082，…108n确保各自的PON接口与网络的连接。
图9显示了在传统光接入网络系统中如何传输组播数据的系统框图。相同的部分在图8和图9中具有相同的数字标识，并且适当地省略了相同部分的说明。
在图9中，路由器121与第一和第二L2交换机组成了将与光接入网络系统100相连的网络的一部分，并且路由器121连接到第一和第二L2交换机109A和109B。第一L2交换机109A通过第一OLT101A和1×N个分离器1051A，1052A，…105nA连接到多个ONU10611A至1061NA，10621A至1062NA，…106n1A至106nNA。第一OLT101A以及各个ONU10611A至1061NA，10621A至1062NA，…106n1A至106nNA的电路排列分别与图8所示的排列相同。第二L2交换机109B，第二OLT101B以及连接到第二OLT101B的设备的电路部分基本上与第一L2交换机109A、第一OLT101A以及各个ONU的电路部分相同，并适当地省略了电路部分的图解和说明。
在图9中，路由器121将组播数据分组复制并分发到第一和第二L2交换机109A和109B。下面代表性地对第一L2交换机109A进行说明。
正如线路131所指出的，第一L2交换机109A向第一OLT101A的相应的SNI端口1081，1082，…108n复制和分发组播数据分组。正如线路1311至132n所指出的，各个PON的接口板1031，1032，…103n把从相应的SNI端口1081，1082，…108n接收的组播数据分组分发到各自的ONU10611至1061N，10621至1062N，…106n1至106nN。
在公开号为2004-343243或者公开号为2004-214758的日本专利描述的传统组播通信方法中存在着问题，例如，图8中的OLT101和多个ONU10611至1061N，10621至1062N，…106n1至106nN之间的PON部分内的非组播数据分组的通信频带和通信质量受到组播数据分组的不利影响。
导致这种情况的原因是，由于使用如公开号为2004-343243以及公开号为2004-214758的日本专利所述的传统技术来对OLT101和多个ONU10611至1061N，10621至1062N，…106n1至106nN中的每一个之间的数据分组进行组播。即，将通过每一个PON接口板1031，1032，…103n传送的所有组播数据分组广播并分发到相同PON部分内的所有用户。因此，组播数据分组达到所有的用户终端。从而，用户终端(未示出)执行只捕获指向其自身的相应的数据分组、并丢弃其他数据的过滤处理。
由于PON部分的特性，也像组播数据分组一样来广播数据分组而不是组播数据分组(以下简称单播数据分组)。因此，各个用户终端通过滤处理来丢弃没有指向其自身的数据分组。而后，如果由OLT101的PON接口板103容纳的多个用户加入不同的组播组，分发到PON段的组播数据会根据组播组的数目而相应增加。结果，产生了非组播数据分组的通信频带被压缩的问题。
第二个问题是，组播数据分组对SNI端口1081，1082，…108n中的单播数据分组的通信频带和通信质量造成不利影响。这是因为，如果由OLT101的PON接口板103容纳的多个用户加入了不同的组播组，从L2交换机109分发到SNI端口108的组播数据分组的数量也相应增加，因此单播数据分组的通信带宽受到压缩。
第三个问题是，连接到光接入网络系统100的L2交换机109上的负载增加，这会限制或降低所提供的组播数据业务的数据频带或质量。
原因如下。即，在传统的OLT101中，以非集中的方式来处理组播数据分组或单播数据分组，该非集中的处理方式通过各个PON的接口板1031，1032，…103n单独地实现分组处理。由此，出现一个问题，即OLT101中与多个SNI端口1081，1082，…108n相连的L2交换机109必须根据SNI端口1081，1082，…108n数量来复制和分发组播数据分组。由于组播业务的数据频带和质量取决于L2交换机109的处理性能，L2交换机109的过载会导致基于光接入网络系统的组播业务扩展性能受到限制，或者会引起组播业务质量的下降。
发明内容
本发明的一个典型特征是在光接入网络系统中提供一个作为中心侧网络元件的OLT(光线路终端)，以用于在不损害单播数据分组的通信频带和通信质量的情况下实现组播业务，并且提供一种用于光接入网络系统的组播通信方法。
依照本发明的OLT包括组播控制单元和多个分组数据发送和接收控制单元。组播控制单元配备有与网络连接的用于组播通信业务的组播通信专用端口。分组数据发送和接收控制单元容纳多个用户终端，并配备连接到网络的用于单播通信业务的单播通信专用端口。
组播控制单元包括第一分发控制部分。当在组播控制单元接收到组播数据分组时，第一分发控制部分参照第一预定义表确认每一个为分发组播数据分组所必需的分组数据发送和接收控制单元，并把组播数据分组分发到各自己确认的分组数据发送和接收控制单元。
分组数据发送和接收控制单元包括第二分发控制部分。当从组播控制单元分发组播数据分组时，第二分发控制部分参照第二预定义表确认每一个为传输组播数据分组所必需的用户终端，多路复用组播数据分组和通过单播通信专用端口接收的单播数据分组，并把多路复用的数据分组发送到用户终端。
依照本发明的组播通信的方法包括以下步骤。
接收步骤，该步骤通过连接到网络的组播通信专用端口在组播控制单元接收组播数据分组，第一分发步骤，该步骤参照第一预定义表确认每一个为分发组播数据分组所必需的分组数据发送和接收控制单元，并把组播数据分组分发到各个已确认的分组数据发送和接收控制单元，以及第二分发步骤，该步骤在分组数据发送和接收控制单元接收分发的组播数据分组，参照第二预定义表确认每一个为传输组播数据分组所必需的用户终端，多路复用组播数据分组和从网络接收的单播数据分组，并把多路复用的数据分组发送到用户终端。
依照本发明，利用上述结构，OLT可以与单播数据分组分开接收和处理组播数据分组，由此可以在对单播数据分组的通信频带和通信质量没有损害的情况下实现组播业务。
附图说明
结合附图进行详细的描述，从以下的详细说明中本发明的上述和其他典型特征以及发明优点将会更加明显，其中：
图1是描述根据本发明的第一典型实施方式的光接入网络结构的示意性系统框图；
图2是描述根据实施方式的OLT和其外围设备的具体结构的框图；
图3是根据实施方式的组播管理表结构的说明性示图；
图4是根据实施方式的过滤信息表结构的说明性示图；
图5是描述根据本发明的第二典型实施方式的OLT和其外围设备的具体结构的框图；
图6是描述根据本发明的第三典型实施方式的OLT和其外围设备的具体结构的框图；
图7是描述根据本发明的第三典型实施方式的如何在光接入网络系统中传输组播和单播数据的说明图；
图8是描述传统典型光接入网络系统的本质的系统框图；以及
图9是描述如何在传统光接入网络系统中传输组播数据的系统框图。
具体实施方式
下面，基于典型实施方式对本发明进行描述。
(典型实施方式1)
图1是描述根据本发明第一实施方式的光接入网络系统结构的示意性系统框图。该实施方式的光接入网络系统200包括作为中心侧网络元件的OLT(光线路终端)203，OLT203通过路由器201和L2(第二层)交换机202来终止从网络(未示出)传输的数据分组。OLT203包括用于控制全部设备(OLT)的OLT控制板211，用于控制组播通信的组播(MC)控制板212，以及多个PON接口板(PON I/F)2131，2132，…213n。各个光纤电缆2141，2142，…214n的一端相应地连接到各个PON接口板2131，2132，…213n，各个光线光缆2141，2142，…214n的另一端连接到相应的1×N个分离器2151，2152，…215n的多路复用侧。1×N个分离器2151，2152，…215n将一条光路径分支为N条光路径，而N条光纤电缆21611至2161N，21621至2162N，…或216n1至216nN的一端连接到分离器的分支侧。作为用户侧网络终端21711至2171N，21721至2172N，…或217n1至217nN的多个N ONU(光网络单元)相应地连接到光纤电缆21611至2161N，21621至2162N，…或216n1至216nN的另一端。
这里，光接入网络系统200由用户侧网络终端部分和网络侧设备部分组成。用户侧网络终端部分包括OLT 203的PON接口板2131，2132，…213n，光纤电缆2141，2142，…214n，1×N个分离器2151，2152，…215n，光纤电缆21611至2161N，21621至2162N，…216n1至216nN，以及多个ONU21711至2171N，21721至2172N，…217n1至217nN。
同样，配置网络侧设备部分以便SNI端口221成为组播控制板212的网络侧上的接口，而SNI端口2211，2212，…221n成为PON接口板2131，2132，…213n的网络侧上的接口。这些SNI端口222，2221，2222，…222n连接到L2交换机202，而L2交换机202通过路径301连接到组播路由器的路由器201。这里，L2交换机202和路由器201是网络的一部分。
虽然图1中没有示出用于接收组播业务的带有电视或者个人电脑的STB(机顶盒)，或者诸如VoIP(IP语音技术)业务终端的用户终端连接到相应的ONU，21711至2171N，21721至2172N，…217n1至217nN。图1中，为了方便解释，光纤电缆2141，2142，…214n，1×N个分离器2151，2152，…215n，光纤电缆21611至2161N，21621至2162N，…216n1至216nN通常作为PON部件来标识。假设本实施方式的光接入网络系统200是GEPON(千兆位以太网无源光网络)系统。
图2是描述根据本实施方式的OLT及其外围设备的具体构造的框图。OLT203的OLT控制板211包括OLT控制部件241。OLT控制部件241具有未示出的CPU(中央处理器)，以及具有工作存储区的存储器，该存储器不但临时存储用于执行控制程序的各种类型的数据，还存储由CPU执行的控制程序。
组播控制板212具有连接到SNI端口221的组播通信部件251。组播通信部件251从网络接收组播数据分组，或者发送和接收用来控制IP组播组的组播控制消息分组。
MC控制消息/数据多路分解部件252将从组播通信部件251接收的数据多路分解为组播控制消息分组和组播数据分组。然后，组播控制消息分组被传输到IGMP/MLD侦听部件253，而组播数据分组被发送到复制部件254。同样，MC控制消息/数据多路分解部件252从IGMP/MLD侦听部件253接收组播控制消息分组。MC控制消息/数据多路分解部件252将接收到的组播控制消息分组发送到MC通信部件251。
另一方面，如果复制部件254从MC控制消息/数据多路分解部件252接收组播数据分组，复制部件254将参照过滤信息部件255将该组播数据分组复制到PON接口板2131，2132，…213n中相应的一个，并通过内部设备组播数据路径257在设备内部对其进行分发。
过滤信息部件255存储过滤信息表258。如后面的详细描述，过滤信息表258包括有关组播数据分组复制过程的信息。同样，组播信息部件261存储组播管理表264。如后面的详细描述，组播管理表264包括用于OLT203的组播业务的分发信息。
IGMP/MLD侦听部件253分析通过内部设备组播控制消息路径259从各个PON接口板2131，2132，…213n或网络接收到的组播控制消息分组，并更新组播信息部件261的数据，同时把结果通知给业务管理部件262。组播控制消息分组为IGMP或MLD的组播控制消息分组，IGMP或MLD是用来控制IP组播组的协议。
通过反应从IGMP/MLD侦听部件253接收到的组播业务信息，经由内部设备过滤信息控制路径265，业务管理部件262在PON接口板2131，2132，…213n中更新过滤信息部件255的过滤信息表258，并更新过滤信息部件2711至271n的过滤信息表272。
各个PON接口板2131，2132，…213n具有相同的电路结构。因此，下面使用PON接口板213n作为代表对其结构进行描述。PON接口板213n除了包括上述过滤信息部件271n，还包括数据分组输入/输出部件273n，PON通信部件274n，MC控制消息/数据多路分解部件275n，MC分组分发部件276n，以及复制部件277n。数据分组输入/输出部件273n通过SNI端口222n与网络进行单播数据分组通信。PON通信部件274n按照IEEE802.3ah与通过PON部件相连的ONU271n1至271nN进行数据通信。
过滤信息部件271n具有由组播控制板212的业务管理部件262进行更新的过滤信息表272。同样，MC控制消息/数据多路分解部件275n将数据分组多路分解为组播控制消息分组和组播数据分组以及单播数据分组。通过组播控制板212在网络和用户之间发送和接收组播控制消息分组和组播数据分组，由分组输入/输出部件273n通过SNI端口222n在网络和用户之间发送和接收单播数据分组。
MC分组分发部件276n具有以下三个功能。第一个功能是通过内部设备组播数据路径257把从组播控制板212接收到的组播数据分组发送到复制部件277n。第二功能是把通过组播控制板212的内部设备组播控制消息路径259接收的控制消息分组发送到MC控制消息/数据多路分解部件275n。第三功能是把通过内部设备组播控制消息路径259从MC控制消息/数据多路分解部件275n输入的组播控制消息分组发送到组播控制板212。复制部件277n根据过滤信息部件271n的内容复制从MC分组分发部件276n接收的组播数据分组，并把复制的结果分发到各个用户。
图3是组播管理表结构的典型视图。组播管理表264具有组播地址，也就是IP组地址，以及相应的组播组标识符。该组播管理表264存储在组播控制板212内的组播信息部件261中，并由OLT203使用以控制组播业务的分发。
图4是过滤信息表结构的视图。过滤信息表258存储在组播控制板212内的过滤信息部件255中，并具有关组播数据分组复制过程的信息，后面将对此进行说明。过滤信息表258包括卡号281，ONU号282，ONU MAC(媒体接入控制)地址283，逻辑链路标识符284和组播组标识符285。这里，术语“卡”意味着各个PON接口板2131，2132，…213n像卡一样安置在OLT203上。
下面将对具有上述结构的光接入网络系统的运行进行说明。
首先，以下将说明用户加入到组播业务的过程。在这种情况下，如图2所示，与用户相对应的PON接口板213n中的PON通信部件274n从用户接收报告消息分组。接着，PON通信部件274n将接收到的报告消息分组发送到MC控制消息/数据多路分解部件275n。
如果接收到报告消息分组，MC控制消息/数据多路分解部件275n将该分组识别成用来控制IP组播组的协议的控制消息分组，并将其发送到MC分组分发部件276n。MC分组分发部件276n把报告消息分组发送到组播控制板212的IGMP/MLD侦听部件253。IGMP/MLD侦听部件253接收报告消息分组，并通过参照组播信息部件261的组播管理表264(图3所示)确定其是否已经作为组播业务提供给OLT203。
下面将介绍确认结果为组播组没有登记在组播管理表264中的情况。
IGMP/MLD侦听部件253在组播管理表264中登记组播组地址和组播组标识符。同时，IGMP/MLD侦听部件253通知业务管理部件262由于用户加入到组播业务从而更新组播管理表264。业务管理部件262更新过滤信息部件255的过滤信息表258，并通过内部设备过滤信息控制路径265来更新PON接口板213n的过滤信息部件271n。即，为新加入到组播业务的用户注册卡号281，ONU号282，ONU MAC(媒体接入控制)地址283，逻辑链路标识符284和组播组标识符285。
在图4所示的过滤信息表258中，ONU号282，ONU MAC(媒体接入控制)地址283和逻辑链路标识符284与使用IEEE802.3ah的PON通信部件274n的操作相关联，并且OLT203使用这些信息进行控制。如图1所示，在采用EPON的接入网络系统中，通过使用LLID(逻辑链路标识符)在一个OLT203和多个ONU21711至2171N，21721至2172N，…217n1至217nN之间建立点到多点的以太网连接。
逻辑链路标识符284与两个字节结合形成传统的以太网的MAC(媒体接入控制)帧的首部，并且用于OLT203和各个ONU21711至2171N，21721至2172N，…217n1至217nN之间的PON部件。在PON部件中，分离器把发射的光分为N路。因此，OLT203发送到特定ONU217的帧也被相同分支内的其他ONU217接收。
从而，通过参考由OLT203发出的帧的首部，ONU217将它与分配给自己的LLID进行比较。结果，如果两者相同，ONU217认为该帧的地址指向自己，并且该将被ONU217接收。相反，如果从OLT203发出的帧的首部与分配给自己的LLID不同，该帧被丢弃。这样，OLT203和ONU21711至2171N，21721至2172N，…217n1至217nN利用LLID来模仿点到多点通信。
OLT203识别基于卡号281、ONU号282、ONU MAC(媒体接入控制)地址283、逻辑链路标识符284进行通信的ONU217，并监视和控制用户。
业务管理部件262管理过滤信息表258，用于通过将用户加入的组播组的组播组标识符添加到它的信息，来识别哪个用户加入到哪个组播组。
组播控制板212具有过滤信息表258的全部项目信息，其中，以下面的方式来使用各个项目以控制组播业务。即，卡号281和组播组标识符285在组播控制板212执行复制过程时被当作过滤信息，下面将对此进行说明。下面将介绍在PON接口板213n执行复制过程时被当作过滤信息的ONU号282，ONUMAC地址283，逻辑链路标识符284和组播组标识符285。图4中，组播控制板过滤信息286或PON接口板过滤信息287中，可用的项目由圆形符号(o)标记。而在PON接口板的过滤信息部271中，与各个PON接口板对应的PON接口板过滤信息287存储在过滤信息表272内。
IGMP/MLD侦听部件253把用户发送的报告消息分组发送到MC控制消息/数据多路分解部件252。MC控制消息/数据多路分解部件252可以使组播通信部件251将该报告消息分组发送到网络。
如图1所示，路由器201通过L2交换机202接收该报告消息分组。基于接受到的报告消息分组，作为组播路由器的路由器201开始发出组播数据分组。
经由OLT203内的组播控制板212中的组播通信部件251和MC控制消息/数据多路分解部件251将由路由器201发出的组播数据分组传输到复制部件254。复制部件254识别接收到的组播数据分组，并通过参照过滤信息部件255的过滤信息表258，区别应该将该组播数据分组复制到PON接口板2131，2132，…213n中的哪一个。
例如，假设复制部件254接收组播组标识符为“001”的组播数据分组。在这种情况下，可以获得图4中所示的过滤信息表258中的组播组标识符285为“001”的卡号281。此实例中，可以获得卡号“1”，“M”和“N”。从而为卡号为“1”，“M”和“N”的卡来复制组播数据分组，并且通过内部设备组播数据路径257将复制的组播数据分组传送到各个卡。对于卡号为“2”的卡，由于没有用户加入该组播业务，其复制过程不被执行。
同样，假设复制部件254接收具有组播组标识符为“002”的组播数据分组。在这种情况下，执行卡号为“1”和“2”的卡的复制处理，并且通过内部设备组播路径257来发送复制的组播数据分组。由于没有用户加入该组播业务，因此不执行卡号为“M”和“N”的卡复制过程。
同样地，当组播组标识符285为“003”时，就执行卡号为“2”，“M”，“N”的卡的复制处理，并通过内部设备组播数据路径257来发送复制的组播数据分组。在这种情况下，由于没有用户加入到该组播业务，不执行卡号为“1”的卡的复制过程。
对于卡号“1”，具有两个组播组标识符285为“002”的入口。这意味着具有两个用户。然而，由于可以参照各个PON接口板213来执行组播控制板212中的复制处理，即使相同的卡具有多个用户，由复制部件254执行的复制过程的数量也不会增加。
如果PON接口板213n中的MC分组分发部件276n接收组播数据分组，并把该组播数据分组识别为数据分组，MC分组分发部件276n就把组播数据分组发送到复制部件277n。为与组播数据分组的组播组标识符相应的各个用户来执行PON接口板213中的复制处理。因此，复制部件277n以下面的方式通过参照过滤信息部件271n的过滤信息表272来确定具有与组播组标识符相应的逻辑链路标识符的用户。
参照图4所示的用于卡号“N”的过滤信息表，例如，为逻辑链路标识符为“n1”的用户来复制组播组标识符285为“001”的组播数据分组。同样，为逻辑链路标识符为“n2”的用户来复制组播组标识符285为“003”的组播数据分组。
复制的组播数据分组被递送给MC控制消息/数据多路分解部件275n，并同通过分组输入/输出部件273接收的单播数据分组一起复用，然后通过PON通信部件274n分发到已定用户。
PON通信部件274n通过将IEEE802.3ah所定义的LLID添加到复制组播数据分组的帧的首部来发送组播数据分组。此外，由QoS处理部件(未示出)来保证组播数据分组的QoS(服务质量)处理。
下面介绍发送报告消息分组的用户属于已经在组播管理表264中登记的组播组的情况。
如果通过参照组播管理表264确定组播组已经登记，IGMP/MLD侦听部件253不会把报告消息分组发送到网络。并且IGMP/MLD侦听部件253通知业务管理部件262存在从用户到组播组的加入请求。
业务管理部件262通过内部设备过滤信息控制路径265来更新PON接口板213n上的过滤信息部件271n。由此，更新组播控制板212以及各个PON接口板213n上的过滤信息表258，272，并且添加由组播控制板上的复制部件254和PON接口板上的复制部件277n来执行的复制处理。如果存在任何其他已加入到PON接口板213n的用户，则不添加由组播控制板212执行的复制处理，并且由PON接口板213n的复制部件277n执行的组播数据分组的复制目的地的数量也增多。
下面，将介绍用户离开其加入的组播组的情况。
在这种情况下，用户发送离开消息分组。然后，容纳该用户的PON接口板213n的PON通信部件274n接收来自用户的离开消息分组，并将其发送到MC控制消息/数据多路分解部件275n。
如果MC控制消息/数据多路分解部件275n接收离开消息分组，并把该分组识别为用来控制IP组播组的协议的控制消息分组，它就将控制消息分组传送到的MC分组分发部件276n。MC分组分发部件276n将离开消息分组发送到组播控制板212的IGMP/MLD侦听部件253。
如果IGMP/MLD侦听部件253接收离开消息分组，它就通过参照组播信息部件261的组播管理表264来确定是否已提供组播业务。此外，IGMP/MLD侦听部件253询问业务管理部件262与离开消息分组相应的组播组内是否有其他用户。结果，如果组播组内还有其他的用户，IGMP/MLD侦听部件253不会将离开消息分组发送到网络。同样，IGMP/MLD侦听部件253并不会在组播管理表264中清除组播地址登记以及组播组标识符。
在这种情况下，业务管理部262通过内部设备过滤信息控制路径265来更新PON接口板213n上的过滤信息部件271n以便为仅要求离开组播组的用户消除登记。由此，更新组播控制板212和PON接口板213n的过滤信息表258、272，并且改变由组播控制板的复制部件254和PON接口板的复制部件277n执行的复制处理。然而，如果还有加入到相同组播组的其他用户存在于PON接口板213n中，组播控制板212的复制过程则不会改变，但是，PON接口板213n的复制部件277n中组播数据数据分组的复制目的地的数量会减少。
如果OLT203中没有其他与离开消息分组相应的组播组的用户，IGMP/MLD侦听部件253将离开消息分组发送到MC控制消息/数据多路分解部件252，并将其从组播通信部件251发送到网络。作为通过L2交换机202接收离开消息分组的组播路由器的路由器201停止发出组播数据分组。同样，IGMP/MLD侦听部件253在组播管理表264中取消与组播地址和组播组标识符相应的登记。
另一方面，组播控制板212上的业务管理部件262通过内部设备过滤信息控制路径265来更新过滤信息部件255中的过滤信息表258，以及更新PON接口板213n中的过滤信息部件271n，从而消除要求离开组播组的用户的登记。由此，更新组播控制板212和PON接口板213n的过滤信息表258和272，并终止复制部件254、277n的复制处理。
参照图1，下面将说明依照本实施方式的具有OLT203的光接入网络系统的结构中用户终端和网络之间的数据通信。
从上述实施方式可以明显看出，通过下面从网络到用户终端的数据路径来传送组播控制消息分组或组播数据分组。该数据通信路径经过路由器201，L2交换机202，组播控制板212的SNI端口221，组播组控制板212，PON接口板2131、2132、…和213n，，PON部件，以及由相应的PON接口板容纳的ONU21711到2171N，21721到2172N，…217n1到217nN。该数据路径通过图1所示的路径231通向OLT203，并通过路径2911至291n通向用户终端。
另一方面，通过下面的网络和用户终端之间的数据路径来发送和接收单播数据分组。数据通信路径经过路由器201，L2交换机202，PON接口板2131，2132，...213n上的SNI端口2221，2222，…222n，PON接口板2131，2132，…213n’，PON部件，以及由相应的PON接口板2131，2132，…213n容纳的ONU21711至2171N，21721至2172N，…217n1至217nN。由此，通过图1所示的路径301在路由器201和L2交换机202之间进行通信，并通过路径3021，3022，…302n，利用在OLT203内提供的PON接口板2131，2132，…213n的SNI端口在L2交换机202和OLT203之间进行通信。
这样，在依照本实施方式的光接入网络系统中，通过专用于组播的SNI端口221从网络接收组播控制消息分组和组播数据分组，并将其与通过PON接口板2131，2132，…213n经由其他SNI端口222接收的单播数据进行分组复用，并且将其发送给用户。另一方面，从用户终端发送到网络的单播数据分组通过PON接口板213与组播数据分组(multicast related packets)分离，并通过与PON接口板213相应的SNI端口222将其发送到网络。
对于依照上述实施方式的光接入网络系统200，由于通过使用组播控制板212来控制组播业务，组播数据可以被有效地分发到用户。而且，即使加入到组播组的用户数量增加，或者组播组的数量增加，单播数据分组的频带和通信质量也可以得到保障。
(第二实施方式)
图5是描述依照本发明第二实施方式的OLT及其外围的具体结构的系统框图。在图2和图5中相同的部件具有相同的数字标识，并适当地省略了相同部件说明。
在第二实施方式的OLT203A中，将图2所示的组播控制板212当作组播控制部件401合并到OLT控制板211A中。虽然在前面的实施方式中，将专用于组播的SNI端口221安置在组播控制板212内，而现在它存在的位置从组播控制板212改变到组播控制部件401内。
这样，第二实施方式在电路结构上具有以上两点不同。从而，第二实施方式中，OLT203A和光接入网络系统200A的操作与前面所述的实施方式相同。
因而，在本发明的第二实施方式中，OLT203A的结构是把组播控制部件401合并到OLT控制板211A。因此，如果在开始OLT203A运行的时刻没有提供组播业务，组播控制部件401就无需合并到OLT控制板211A内，并且在实际提供组播业务时，可以添加组播控制部件401。由此，OLT可以根据提供组播业务的时间进行扩展，这就是为什么可以对业务基础设施的投资进行有效的计划。
(第三实施方式)
图6是描述依照本发明第三实施方式的OLT及其外围的具体结构的框图。在图2和图6中相同的部件具有相同的数字标识，并适当地省略了对相同部件的介绍。
第三实施方式的OLT203B包括OLT控制多路复用板501。OLT控制多路复用板501与第一实施方式的不同处在于，在OLT控制多路复用板501提供二层交换机部件502，该交换机具有通用L2交换机和本发明的第二实施方式中所述的组播控制部件401的功能。另外，第三实施方式与第一实施方式不同之处在于，如图1所示的在网络中安置的连接到L2交换机202的SNI端口222被集成到OLT控制多路复用板501中，专用于组播的SNI端口221设置在组播控制部件401内并与组播通信部件251连接。
在此，二层交换机部件502的通用L2交换功能是，执行数据分发控制以便依照由L2交换机自身控制(未示出)的普通FDB(前向数据库)将数据发送到适当的ONU217，以及将数据发送到PON接口板2131，2132，…213n。通用L2交换机的详细操作为本领域技术人员所熟知，并省略了对二层交换机部件502的说明。
依照第三实施方式的光接入网络系统200B中的OLT203B的运行与第一实施方式相同。然而，组播数据分组，组播控制消息分组和单播数据分组在OLT203B中通过不同的路径传输。即，通过两个端口，专用于组播的SNI端口221和SNI端口222来实现网络侧的L2交换机202和OLT203B之间的连接。在图1所示的实施方式中，采用与SNI端口222相应的SNI端口2221至222n。在第三实施方式中，通过OLT控制多路复用板501中的二层交换机部件502的SNI端口222来发送和接收单播数据分组。通过二层交换机部件502将经由SNI端口222接收的单播数据分组作为数据503分离和分发到各个PON接口板2131，2132，…213n。同样，由二层交换机部件502多路复用从PON接口板2131，2132，…213n发出的单播数据分组，并通过SNI端口222将其发送。
另一方面，第三实施方式的SNI端口221与第一和第二实施方式中相似，被用于发送或接收组播控制消息分组和组播数据分组。
图7是依照第三实施方式在接入网络系统中如何发送组播和单播数据的系统框图。组播控制消息分组或者组播数据分组经由路由器201和L2交换机202通过路径231通向OLT203B的OLT控制多路复用板501，并通过路径2911，2912，…291n通向各个用户终端(未示出)。这与第一实施方式相同。
单播数据分组通过路径301在路由器201和L2交换机202之间进行通信。在L2交换机202和OLT203B之间，通过SNI端口222在OLT203B内的二层交换机部件502和L2交换机202之间发送和接收单播数据分组。
这样，根据第三实施方式的OLT203B与组播控制部件401结合。因此，当光接入网络系统200B开始运行时，光接入网络系统200B无需组播控制部件401就可以运行，并且如第二实施方式所述，在实际提供组播业务时，可以增加组播控制部件401。因此，OLT203B可以基于提供组播业务的时间进行扩展。结果，可以对业务基础结构的投资进行有效的计划。
同样，在该实施方式中，一个SNI端口222用来发送或接收单播数据分组，并集成在OLT203B中。因此，可以减少L2交换机202所需的连接到OLT203B的端口数量，从而网络的结构成本可以降低。
在本实施方式中当从路由器201发出组播数据分组时，任何其他的设备(例如，安置在路由器和OLT之间用于提供组播业务的设备)可以自然承担这一责任。
尽管结合某些示范性实施方式对本发明进行了说明，但是需要理解的是本发明所包含的主题并不限于这些特定的实施方式。相反，本发明的主旨在于包含在所附权利要求的精神和范围内所有的可替代、改进和等效的产品。此外，即使在实现过程中进行了改正，发明者的发明保留所要求的发明的全部等价方案。

Claims (20)

1、一种光线路终端，在将多个用户终端连接到网络的光接入网络系统中，用作中心侧网络元件，包括：
组播控制单元，具有与网络连接的用于组播通信业务的组播通信专用端口；以及
多个分组数据发送和接收控制单元，容纳多个用户终端，每一个单元都具有与网络连接的用于单播通信服务的单播通信专用端口，
其中组播控制单元包括第一分发控制部件，该部件用于识别为分发从网络接收的组播数据分组所必需的每一个分组数据发送和接收控制单元，并将组播数据分组分发到各个已识别的分组数据发送和接收控制单元，并且
其中分组数据发送和接收控制单元包括第二分发控制部件，该部件识别为传送从组播控制单元分发的组播数据分组所必需的每一个用户端，将组播数据分组与从单播通信专用端口接收的单播数据分组多路复用，并将多路复用的数据分组传送到用户端。
2、依照权利要求1的光线路终端，其中，组播控制单元还包括：
第一过滤信息表，该表将每一个分组数据发送和接收控制单元指定为所接收的组播数据分组的分发目的地，并且
其中，各个分组数据发送和接收控制单元还包括：
第二过滤信息表，该表将每一个用户终端指定为从组播控制单元分发的组播数据分组的分发目的地。
3、依照权利要求2的光线路终端，其中，对于每一个分组数据发送和控制单元，第一过滤信息表包括，与多个分组数据发送和接收控制单元的每一个容纳的各个用户终端相应的组播组标识符，而第二过滤信息表包括组播组标识符和与分组数据发送和接收控制单元容纳的各个用户终端相关联的逻辑链路标识符。
4、依照权利要求3的光线路终端，其中，第一分发控制部件还包括：
第一复制控制部件，该部件提取包含在从网络接收的组播数据分组中的组播组标识符，将提取的组播组标识符与包含在第一过滤信息表中的组播组标识符进行比较，当第一过滤信息表中与分组数据发送和接收控制单元相应的组播组标识符和所提取的组播组标识符一致时，将每一个分组数据发送和接收控制单元指定为组播数据分组的分发目的地，为各个指定的分组数据发送和接收控制单元复制接收到的组播数据分组。
5、依照权利要求4的光线路终端，其中，第二分发控制部件还包括：
第二复制控制部分，该部件提取包含在从组播控制单元接收的组播数据分组中的组播组标识符，将提取出的组播组标识符与包含在第二过滤信息表中的组播组标识符进行比较，当与第二过滤信息表中的用户终端相应的组播组标识符同提取出的组播组标识符一致时，将每一个用户终端指定为组播数据分组的分发目的地，为各个指定的用户终端复制接收到的组播数据分组。
6、依照权利要求5的光线路终端还包括：
通信控制部件，该部件将与指定用户终端相应的逻辑链路标识符添加到被第二复制控制部分复制的组播数据分组中，把复制的组播数据分组与通过单播通信专用端口从网络接收的单播数据分组进行多路复用，并将多路复用的数据分组发送到用户终端。
7、依照权利要求6的光线路终端，其中，通信控制部件还包括：
分组分发部件，该部件识别从用户终端接收的分组的类型，如果该分组为数据分组，则通过单播通信专用端口把该分组发送到网络，如果该分组为与组播业务相关的组播控制消息，则将该分组发送到组播控制单元，并且
其中，组播控制单元还包括：
组播管理表，该表包括拥有组播业务的用户终端组的组播地址和与每一个组播业务的组播地址相应的组播组标识符；以及
表控制部件，该部件通过参照从分组分发部分发送的组播控制消息中的信息来控制每一个组播管理表、第一过滤信息表和第二过滤信息表内的内容的更新。
8、依照权利要求7的光线路终端，其中，当从分组分发部件发送的组播控制消息包含加入组播业务的请求时，如未登记，表控制部分就将组播地址和与组播业务相应的组播组标识符登记在组播管理表内，并对第一过滤信息表和第二过滤信息表的各自的内容进行更新。
9、依照权利要求7的光线路终端，其中，当从分组分发部件发送的组播控制消息包含加入组播业务的请求时，如果与组播业务相应的组播地址已经登记在组播管理表中，表控制部件就更新第一过滤信息表和第二过滤信息表各自的内容。
10、依照权利要求7的光线路终端，其中，当从分组分发部件发送的组播控制消息包含离开所加入的组播业务的请求时，表控制部件就确定是否还有其他任何用户终端属于与该组播业务相应的组播组，如果没有其他的用户属于与该组播业务相应的组播组，就从组播管理表中删除与来自组播管理表的组播组相应的组播地址和组播组标识符，并更新第一过滤信息表和第二过滤信息表中各自的内容。
11、依照权利要求7的光线路终端，其中，当从分组分发部件发送的组播控制消息包含离开所加入的组播业务的请求时，表控制部件就确定是否还有其他任何用户终端属于与该组播业务相应的组播组，如果还有其他的用户终端属于与该组播业务相应的组播组，就更新第一过滤信息表和第二过滤信息表中各自的内容。
12、依照权利要求7的光线路终端，还包括二层交换机部件，该部件一端与各个单播通信专用端口连接，另一端连接到网络，并且多路复用从各个分组数据发送和接收控制单元接收的用于发送到网络的单播数据分组，并把将从网络接收到的单播数据分组分发到各个分组数据发送和接收控制单元。
13、一种组播通信方法，用于将多个用户终端连接到网络的光接入网络系统中，它包括：
接收步骤，该步骤在组播控制单元，通过连接到网络的组播通信专用端口从网络接收组播数据分组；
第一分发步骤，该步骤识别作为组播数据分组的分发目的地的容纳有多个用户终端的多个分组数据发送和接收控制单元的每一个，并把组播数据分组分发到各个已识别的分组数据发送和接收单元；以及
第二分发步骤，该步骤在分组数据发送和接收控制单元接收分发的组播数据分组，识别每一个作为发送目的地的用户终端，多路复用分发的组播数据分组和通过单播通信专用端口接收到的单播数据分组，并把复用的数据分组发送到用户终端。
14、依照权利要求13的组播通信方法，其中，第一分发步骤还包括：
第一参照步骤，该步骤参照用于将各个分组数据发送和接收控制单元指定为接收的组播数据分组的分发目的地的第一过滤信息表，并且
其中，第二分发步骤还包括：
第二参照步骤，该步骤参照用于将各个用户终端指定为组播数据分组的发送目的地的第二过滤信息表。
15、依照权利要求14的组播通信方法，其中，对于每一个分组数据发送和控制单元，第一过滤信息表包括，与多个分组数据发送和接收控制单元的每一个容纳的各个用户终端相应的组播组标识符，而第二过滤信息表包括组播组标识符和与分组数据发送和接收控制单元容纳的各个用户终端相关联的逻辑链路标识符，并且，
其中，第一参照步骤还包括：
第一提取步骤，它提取包含在从网络接收的组播数据分组中的组播组标识符；
第一比较步骤，它将提取出的组播组标识符与包含在第一过滤信息表中的组播组标识符进行比较；以及
第一指定步骤，当第一过滤信息表中与分组数据发送和接收控制单元相应的组播组标识符与提取出的组播组标识符一致时，将每一个分组数据发送和接收控制单元指定为组播数据分组的分发目的地，并且
其中，第二参照步骤还包括：
第二提取步骤，该步骤提取包含在从分组数据发送和接收控制单元接收的组播数据分组中的组播组标识符；
第二比较步骤，该步骤将提取出的组播组标识符与第二过滤信息表中的组播组标识符进行比较；以及
第二指定步骤，当第二过滤信息表中与用户终端相应的组播组标识符与提取出的组播组标识符一致时，将每一个用户终端指定为组播数据分组的分发目的地。
16、依照权利要求15的组播通信方法，其中，第一分发步骤还包括：
第一复制步骤，该步骤复制接收到的组播数据分组，并把复制的组播数据分组分发到每一个指定的分组数据发送和接收控制单元，并且
其中，第二分发步骤还包括：
第二复制步骤，该步骤在分组数据发送和接收控制单元复制接收到的组播数据分组；以及
发送步骤，该步骤将与指定用户终端相应的逻辑链路标识符添加到复制的组播数据分组，用于复制的组播数据分组的发送。
17、依照权利要求16的组播通信方法，还包括：
分组分发步骤，该步骤在分组数据发送和接收控制单元识别从用户终端接收的分组的类型，如果该分组的类型为数据分组，则通过分组数据发送和接收控制单元的单播通信专用端口把该分组传送到网络，如果该分组类型为有关组播业务的组播控制消息，则将该分组传送到组播控制单元；以及
表更新步骤，该步骤通过参照包含在分组分发步骤传送的组播控制消息内的信息，控制组播管理表、第一过滤信息表和第二过滤信息表中的内容的更新，控制组播管理表包括：拥有组播业务的用户终端组的组播地址和与用于每一个组播业务的组播地址相应的组播组标识符。
18、依照权利要求17的组播通信方法，其中，表更新步骤包括第一更新步骤，当组播控制消息包含加入组播业务的请求时，如果未登记，则该步骤通过登记与组播业务相应的组播地址和组播组标识符来更新组播管理表，并对第一过滤信息表和第二过滤信息表各自的内容进行更新。
19、依照权利要求17的组播通信方法，其中，表更新步骤包括第二更新步骤，当组播控制消息包含加入组播业务的请求时，如果与组播业务相应的组播地址已经登记在组播管理表中，则该步骤对第一过滤信息表和第二过滤信息表各自的内容进行更新。
20、依照权利要求17的组播通信方法，其中，表更新步骤包括第三更新步骤，当组播控制消息包含离开所加入的组播业务的请求时，该步骤判断是否还有其他的用户终端属于与组播业务相应的组播组，如果没有其他的用户终端属于与组播业务相应的组播组，则从组播管理表中删除与组播组相应的组播地址和组播组标识符，并更新第一过滤信息表和第二过滤信息表中各自的内容。
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