CN101030918A

CN101030918A - 一种基于ip网络提供组播业务的方法、设备和系统

Info

Publication number: CN101030918A
Application number: CNA2006100341444A
Authority: CN
Inventors: 吴向阳; 严军; 李金成
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2026-03-03
Also published as: CN101030918B

Abstract

本发明提供一种业务提供设备基于IP网络向业务接收方提供组播业务的方法、设备和系统。所述业务提供设备包括业务控制功能和业务流提供功能，所述方法包括：业务接收方向业务控制功能发出组播业务请求；在确定需要将组播业务转换到单播业务的情况下，业务控制功能请求组播/单播转换设备执行组播业务流向单播业务流的转换功能；组播/单播转换设备，通过组播路由协议建立从业务流提供功能到组播/单播转换设备的组播业务转发路径；组播/单播转换设备在从业务流提供功能接收到组播业务流的时候，将组播业务流转换为单播业务流；组播/单播转换设备将单播业务流发送给业务接收方。

Description

一种基于IP网络提供组播业务的方法、设备和系统

技术领域

本发明涉及IP组播领域，更具体地说涉及基于IP网络提供组播业务的方法、设备和系统。

背景技术

IP组播技术可以从一点向多点发送信息，适用于如多方会议、IP电视直播等业务的开展。对于多方会议而言，一方(如会议控制服务器)向多个与会方发送同一视频流或者音频流是一个常见的应用，这些视频流/音频流可能是与会方现场的合成，也可能是一个预先准备好的短片；对于这些内容使用组播技术同时向多方发送是适合的。另外对于IP电视直播而言，电视直播源向节目组播地址发送节目流；内容接收方(用户)可以通过带外机制(如通过网站公布的节目信息)获得节目发送的组播地址。

为了获取组播内容(如上述会议现场或者电视直播节目)，内容接收方(用户)通过加入节目组播组来要求邻接的路由器发送节目内容给自己，而路由器之间则通过组播路由协议(如PIM-SM(协议无关组播-稀疏模式)协议等)与其它路由器交互以建立组播转发路径。这样，组播信息就可以从组播源沿组播转发路径传递给内容接收方。

使用组播技术传送业务流，无论接收方有多少，业务发送方只需要发送一个数据流。组播数据在从业务发送点到接收方的传送路径上的传送点之间只产生单一的数据流。显而易见使用组播技术可以减轻发送者(业务提供方)的负荷，并且可以有效利用网络资源。

虽然IP组播技术有上述优点，但目前有些IP网络或者终端并不支持组播技术。图1是一种现有技术的不支持组播技术的网络体系。如图1所示，由组播流发送点(业务提供设备)到业务接收方(用户)存在IP组播不兼容网络或者用户自身就不支持组播接收，则以组播方式发送业务流就遇到了问题。这就使得那些使用组播技术提供服务的业务面临两个选择，要么不为这类网络、用户服务，要么使用单播方式提供服务。显然，为了提供良好的业务体验，后者成为优选的方式。

图2是一种现有技术的为不支持组播的网络或者终端提供组播业务流的技术方案的示意图。如图2所示，用户M1-Mn为支持组播用户，用户U1-Un为单播用户。为了向不支持组播的网络或者终端提供组播业务流，该方案考虑采用由业务提供方(业务提供设备)同时提供组播流和单播流的方式来满足用户需求。在用户和业务提供方的业务协商阶段(如会议参与方与会议服务器的协商)，业务提供方确认用户或者到达用户的部分网络无法支持组播传输，则业务提供方向这些用户提供单播传输地址，用户通过连接业务提供方的单播地址获取相应的业务流。当然，业务提供方也可以使用带外机制发布业务的组播、单播地址(如通过网站发布)，用户根据自身业务支持能力选择使用组播或者单播方式，如果不支持组播能力，用户可以以单播方式从业务提供方获取业务流。

然而，此方案由于需要在业务提供方同时提供组播和单播业务流，使得业务提供设备实现复杂。同时，由于从业务提供方到接收方(不支持组播)采用单播业务流，业务提供方的负荷比较大，无法充分利用组播技术的优势。

图3是另一种现有技术的为不支持组播的网络或者终端提供组播业务流的技术方案的示意图。如图3所示，该解决方案通过引入组播/单播转换网关，提供对组播不兼容网络或者不支持组播功能用户的支持。网络由组播流发送点(业务提供设备)、IP组播兼容网络、IP组播不兼容网络、组播/单播转换网关、业务接收方等组成。为了向业务接收方提供业务，业务接收方需要在使用业务前从业务提供设备获得<业务提供的组播地址/端口、组播/单播转换网关地址/端口>等信息。获得上述信息后，业务接收方通过控制信令向指定的组播/单播转换网关地址、端口发送业务请求，请求该网关提供组播/单播转换设备。该网关向业务接收方反馈一个会话标识用于后续请求。在获得网关的反馈信息后，业务接收方启动业务流接收应用程序并向该网关发出开始业务的指令。该网关获得指令后开始从组播流发送点获取组播业务流，并将其转换成单播流向业务接收方提供。

分析该方案可以看出，由于业务接收方直接和组播/单播转换网关进行信令交互，这样业务发送点(业务提供设备)对于业务的控制较弱；同时组播/单播转换网关和用户之间存在信令交互，其实现相对复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于IP网络提供组播业务的方法、设备和系统，使得组播业务可以支持组播不兼容网络或者不具备组播接收功能接收方(或业务终端)的使用，同时该机制可以增强网络侧(业务提供者)对于业务的控制功能。

根据第一方面，本发明提供一种业务提供设备基于IP网络向业务接收方提供组播业务的方法，所述业务提供设备包括业务控制功能和业务流提供功能，所述方法包括：业务接收方向业务控制功能发出组播业务请求；在确定需要将组播业务转换到单播业务的情况下，业务控制功能请求组播/单播转换设备执行组播业务流向单播业务流的转换功能；组播/单播转换设备通过组播路由协议建立从业务流提供功能到组播/单播转换设备的组播业务转发路径；组播/单播转换设备在从业务流提供功能接收到组播业务流的时候，将组播业务流转换为单播业务流；组播/单播转换设备将单播业务流发送给业务接收方。

根据第二方面，提供一种基于IP网络向业务接收方提供组播业务的业务提供设备，所述业务提供设备包括业务控制功能和业务流提供功能，所述业务控制功能包括：接收来自业务接收方的组播业务请求的装置；确定是否需要将组播业务流转换到单播业务流的确定装置；根据确定装置的确定结果，向组播/单播转换设备请求执行组播业务流向单播业务流的转换功能的装置；所述业务流提供功能包括按业务控制功能的指示发送组播业务流的装置；从而使得组播/单播转换设备将从业务流提供功能接收的组播业务流转换为单播业务流，并且发送给业务接收方。

根据第三方面，提供一种基于IP网络向业务接收方提供组播业务的组播/单播转换设备，所述组播/单播转换设备与一个业务提供设备通过网络相连，所述业务提供设备包括业务控制功能和业务流提供功能，所述组播/单播转换设备包括：接收来自业务控制功能的执行组播流向单播流的转换功能的请求的装置；通过组播路由协议从业务流提供功能接收组播业务流的装置；将接收到的组播业务流转换为单播业务流的装置；以及将单播业务流发送给业务接收方的装置。

根据第四方面，提供一种基于IP网络向业务接收方提供组播业务的系统，包括如第二方面所述的业务提供设备和如第三方面所述的组播/单播转换设备。

在采用本发明的技术方案中，对于组播不兼容网络或者不具备组播接收功能的接收方(或业务终端)，由组播/单播转换设备将业务提供设备的组播流转换为单播流，然后再发送给接收方。根据本发明，业务提供设备只需要提供组播流，因此可以有效的减轻业务提供设备的负载。另外，采用用户与业务控制功能协商业务提供方式、提供地址的方式进行业务提供，增强了业务提供设备对用户的控制能力。

附图说明

下面将以举例的方式参照附图对本发明进行更详细的说明，附图中：

图1是一种不支持组播技术的网络体系的示意图；

图2是一种现有技术的为不支持组播的网络或者终端提供组播业务流的技术方案的示意图；

图3是另一种现有技术的为不支持组播的网络或者终端提供组播业务流的技术方案的示意图。

图4是根据本发明的为不支持组播的网络或者终端提供组播业务流的系统的结构示意图。

图5是根据本发明的一个实施方案的信令流程示意图；

图6是根据本发明的另一个实施方案的信令流程示意图。

具体实施方式

图4是根据本发明的一个实施方案的提供组播业务流的系统的结构示意图。在该系统中，存在不支持组播的网络或者终端。

如图4所示，本发明的系统包括业务提供设备，组播/单播转换设备和业务接收方。

业务提供设备划分为两个逻辑功能：业务控制功能和业务流提供功能。其中，业务控制功能用于与业务接收方进行业务协商、处理用户请求，根据用户请求结果对业务流提供功能施加控制(如业务流发送、停止)，另外，根据与用户的协商结果，它可以根据需要对组播/单播转换设备进行控制；业务流提供功能提供具体的业务流(组播或者单播)。

组播/单播转换设备负责从业务提供设备获取组播业务流并根据业务控制功能的请求执行组播向单播流的转换功能。

业务提供设备和组播/单播转换设备之间的网络是组播兼容网络，组播/单播转换设备和业务接收方之间的网络可以是组播兼容网络、也可以是组播不兼容网络。另外，业务接收方可以是支持组播功能客户或者是不支持组播功能客户。如果上述网络和终端都支持组播功能，则不需要使用所述方案进行业务提供；否则，只要一个条件不具备，都可以采用本发明的方案提供业务。

根据本发明，用户与业务控制功能使用业务信令(如SIP)进行业务协商，在协商过程中确定业务提供方式(这里具体讨论单播/组播方式，其它协商不在讨论范围之内)。如果协商的结果是需要以组播方式进行业务提供，但需要对业务流进行组播到单播的转换，则业务控制功能进行以后的动作。

若业务控制功能确定需要向用户以组播方式提供业务，但需要对业务流进行组播到单播的转换，则它与组播/单播转换设备进行交互，请求其进行组播流到单播流的转换操作。这一过程中由业务控制功能提供业务接收方的业务流接收地址、端口给组播/单播转换设备，组播/单播转换设备分配UDP端口号并使用自身IP地址进行组播/单播的转换操作。组播/单播转换设备从业务提供设备获得组播业务流，对该组播流进行转换操作：以自身源地址作为数据报文源地址，以所分配端口为源端口；以业务接收方地址为目的地址，以业务接收方端口为目的端口，把组播流转换成单播UDP数据流发送给业务接收方。

图5是根据本发明的一个实施方案的信令流程示意图。

如图5所示，在步骤1，用户(业务接收方)和业务提供设备的业务控制功能进行业务协商(如使用SIP信令，但不限于SIP)。业务控制功能可以基于以下方式判断以何种方式向用户提供业务：

用户在业务协商信令中携带自身能力描述，指出自身不支持组播能力，或者；

用户使用业务前通过其它方式(如开户时登记)向网络注册了自身能力，或者；

业务控制功能通过查询网络部署信息获得用户路径上存在不支持组播能力的网络段；

也可能用户在业务协商中不携带明确的业务能力描述，但其向网络侧提供设备标识或者软件标识，业务控制功能可以基于该标识判断业务接收方的组播支持能力；

只要上述情况中有一项成立(不限于所述情况)，则业务控制功能可以判断需要向该用户提供组播业务流，但需要进行组播业务流到单播业务流的转换。

若基于上述方式无法判断业务接收方的组播业务能力，业务控制功能可以默认采取下述方法向用户提供业务。

在步骤2，在作出上述判断后，业务控制功能向用户反馈该结果，并要求用户提供接收业务流的单播地址和端口号(UDP)。

在步骤3，收到业务控制功能的请求后，用户分配一个用于接收业务流的端口，并在向业务控制功能反馈的结果中携带自身单播IP地址和所分配的端口号。

在步骤4，业务控制功能收到上述单播IP地址和端口号之后向组播/单播转换设备发送请求，要求组播/单播转换设备准备执行组播流向单播流的转换功能。该请求至少携带<业务流组播地址、业务流组播端口、用户单播地址、用户业务接收端口号>等信息。

在步骤5，组播/单播功能收到上述信息后采取如下步骤：

根据业务流组播地址和业务流组播端口从业务流提供功能处获取组播业务流。其获取实质是通过组播路由协议(如PIM-SM)建立从业务流提供功能到组播/单播转换设备的组播流转发路径。此处业务流可能还未开始发送，但可以预先建立转发路径。

分配一个用于发送单播流的UDP端口号。

向业务控制功能反馈操作结果，该结果携带自身准备发送单播业务流的地址和UDP端口号(上面分配的端口号)。另外，也可以携带一个标识用于表示<业务流组播地址、业务流组播端口、用户单播地址、用户业务接收端口号>和<组播/单播转换设备IP地址、单播UDP端口号>之间的绑定关系，以方便用户后续请求的处理。

在步骤6，业务控制功能收到组播/单播转发功能的响应后生成向用户的响应信息。该信息可以携带准备发送业务流的单播地址和端口号(由组播/单播转发功能提供)；也可以不携带上述信息，仅指出网络侧完成业务发送准备。

在步骤7，用户在收到上述响应信息后准备在自身所分配的端口上接收网络侧的业务流，并向业务控制功能发出响应信息指出网络侧可以发送业务流。

在步骤8，完成上述步骤后，业务控制功能向组播/单播转换设备发出指示，指示其开始组播/单播转换功能，这个请求可以携带<组播/单播转换设备IP地址、单播UDP端口号>，也可以携带步骤4所述的标识以用于组播/单播转换设备区分操作所施加的对象。

在步骤9，组播/单播转换设备收到上述指示后，按指示进行组播/单播数据流的转换工作。该处理的结果是单播流的源地址是组播/单播转换设备的IP地址，源端口号是步骤5中所分配的端口号；目的地址是用户的单播IP地址，目的端口号是用户的业务接收端口号。最后组播/单播转换设备向业务控制功能反馈操作结果。

在步骤10，业务控制功能收到组播/单播转换设备的响应后，它检查业务流提供功能是否已经开始提供业务。若业务没有开始提供，则它通过控制信令要求业务流提供功能开始提供业务流；业务流提供功能向业务控制功能反馈操作结果。

在步骤11，收到组播/单播转换设备的成功响应后，业务控制功能向业务接收方反馈操作结果。

这样，组播业务流就经过组播/单播转换设备的转换最终以单播方式提供给了用户，而业务流提供功能只需要发送组播业务流就可以了。

需要说明，上述方案流程仅属举例。其中有些步骤在实际的实施过程中可以与其它步骤结合在一起。另外，为了完成一次业务协商可能需要多次的交互过程。这里对相应的交互过程进行了必要简化，这种简化并不影响本发明思想的阐述和实施。

另外，本发明要点与特定业务结合时可能存在多种变化，基于此流程的多种合理变化是可能的。作为例子，这里给出一些可能的变化：

1.步骤10可以在步骤1之后进行，因为业务提供功能发送的是组播业务，不需要了解接收方的地址信息。这种模式适用于如以组播提供实时转播的业务，这时候用户的加入并不会影响业务流的发送进度，因此可以采取先发送业务流的方式。

2.业务控制功能也可以要求组播/单播转换设备完成端口分配后如果接收到组播流可以直接向用户开始发送业务流，而不需要再次控制交互；组播/单播转换设备完成所述请求并向业务控制功能反馈操作结果就可以。这样可以得到更优化的流程，如图6所示的流程是一个例子。下文将对此予以详细讨论。

3.另外，业务控制功能也可能先要求组播/单播转换设备分配端口号，然后携带该信息再与用户进行后续业务协商。

4.在步骤4中，如果网络中存在多个组播/单播转换设备或功能实体，则业务控制功能可以根据多种条件选择一个组播/单播转换设备或功能实体。比如，可以根据用户位置信息、组播/单播转换设备的负载信息等进行选择。

5.流程中<步骤7请求业务开始>和<步骤11请求业务响应>只是示意，实际业务流程中该步骤可能隐含在业务请求和业务响应过程中了。

另外可能存在其它合理的步骤变化，这里不一一列举。

在实际网络部署中，组播/单播转换设备可以置于组播兼容网络的边界网关中，也可以实现为独立的物理设备。若该组播/单播转换设备实现在组播兼容网络的边界网关中，则从业务流提供功能到组播/单播转换设备的组播流可以有效减少组播兼容网络内的流量负载。

图6是根据本发明的另一个实施方案的信令流程示意图。

如图6所示，在步骤1，业务接收方向业务控制功能发起业务协商过程，其业务请求中携带业务接收单播地址和端口。

业务控制功能可以基于以下方式判断以何种方式向用户提供业务：

在步骤2，在作出上述判断后，业务控制功能请求组播/单播转换设备执行组播流向单播流的转换功能。该请求至少携带<业务流组播地址、业务流组播端口、用户单播地址、用户业务接收端口号>等信息，并且要求该转换功能一旦收到相应的组播业务流就要自动开始进行业务流转换。

在步骤3，收到业务控制功能的请求后，组播/单播转换设备采取如下步骤：

根据业务流组播地址和业务流组播端口从业务流提供功能处获取组播业务流，其获取实质是通过组播路由协议(如PIM-SM)建立从业务流提供功能到组播/单播转换设备的组播流转发路径。此处业务流可能还未开始发送，但可以预先建立转发路径。

分配一个用于发送单播流的UDP端口号。

另外，组播/单播转换设备必须准备进行组播/单播数据流的转换工作，该转换处理的结果是单播流的源地址是组播/单播转换设备的IP地址，源端口号是上述步骤中所分配的端口号；目的地址是用户的单播IP地址，目的端口号是用户的业务接收端口号。这个转换操作在收到组播业务流之后应当自动开始进行。

向业务控制功能反馈操作结果，该结果携带自身准备发送单播业务流的地址和UDP端口号(上面分配的端口号)，另外，也可以携带一个标识用于表示<业务流组播地址、业务流组播端口、用户单播地址、用户业务接收端口号>和<组播/单播转换设备IP地址、单播UDP端口号>之间的绑定关系，以方便用户后续请求的处理。

在步骤4，业务控制功能向业务接收方发送业务请求响应，该响应中可能携带准备提供业务的单播地址和端口，但不限于这些信息。

在步骤5，业务接收方向业务控制功能发送确认信息，双方完成业务协商过程。

在步骤6，业务控制功能指示业务流提供功能发送业务流，业务流提供功能可能向业务控制功能反馈操作结果。

到这里，业务流从业务流提供功能处以组播方式开始发送，组播/单播转换设备收到组播业务流之后把业务流按步骤3中所述的方法转换成单播业务流，转换后的结果—单播业务流被发送给业务接收方。

由于在采用本发明的技术方案后业务提供设备只需要提供组播流，因此可以有效的减轻业务提供设备的负载。另外，采用用户与业务控制点协商业务提供方式、提供地址的方式进行业务提供，增强了业务提供设备对用户的控制能力。若组播/单播转换设备位于组播兼容网络的边界上并物理上靠近用户，则从业务流提供功能到组播/单播转换设备的组播流可以有效的减少组播兼容网络内的流量负载。

需要指出，业务提供设备可以是能够实现业务提供的任何服务器，比如媒体服务器。另外，除业务组播地址、业务组播端口、业务接收方单播地址和业务接收方业务接收端口号以及组播/单播转换设备地址和单播端口号的配置关系外，组播/单播业务流还可以采用其它形式的配置关系。

显而易见，在此描述的本发明可以有许多变化，这种变化不能认为偏离本发明的精神和范围。因此，所有对本领域技术人员显而易见的改变，都包括在本权利要求书的涵盖范围之内。

Claims

1.一种业务提供设备基于IP网络向业务接收方提供组播业务的方法，所述业务提供设备包括业务控制功能和业务流提供功能，所述方法包括：

业务接收方向业务控制功能发出组播业务请求；

在确定需要将组播业务转换到单播业务的情况下，业务控制功能请求组播/单播转换设备执行组播业务流向单播业务流的转换功能；

组播/单播转换设备通过组播路由协议建立从业务流提供功能到组播/单播转换设备的组播业务转发路径；

组播/单播转换设备在从业务流提供功能接收到组播业务流的时候，将组播业务流转换为单播业务流；

组播/单播转换设备将单播业务流发送给业务接收方。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于包括业务接收方和业务控制功能就组播业务提供方式协商的步骤。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述协商步骤包括业务控制功能检索来自业务接收方的业务协商信令中携带的自身能力描述的步骤，或者包括业务控制功能检索业务接收方关于自身能力的网络注册的步骤，或者包括业务控制功能查询网络部署信息，以便获得业务接收路径上存在不支持组播能力的网络段的步骤，或者包括业务控制功能接收来自业务提供方的设备标识或者软件标识，所述标识表明业务接收方的组播支持能力的步骤。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于包括业务控制功能将协商结果反馈给业务接收方的步骤。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于包括业务控制功能请求业务接收方提供业务接收方单播地址和业务接收方业务接收端口号的步骤；以及，响应于该请求，业务接收方向业务控制功能提供业务接收方单播地址和业务接收方业务接收端口号的步骤。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述组播业务请求携带业务接收方单播地址和业务接收方业务接收端口号。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于所述业务控制功能请求组播/单播转换设备执行组播业务流向单播业务流的转换功能的步骤包括所述业务控制功能向组播/单播转换设备提供业务组播地址、业务组播端口、业务接收方单播地址和业务接收方业务接收端口号。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于包括分配单播端口号的步骤。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述组播/单播转换设备建立组播业务转发路径的步骤包括向业务控制功能反馈操作结果的步骤。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于所述操作结果包括组播/单播转换设备的地址和单播端口号，或者一个标识，该标识表示业务组播地址、业务组播端口、业务接收方单播地址和业务接收方业务接收端口号，以及组播/单播转换设备地址和单播端口号之间的绑定关系。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于包括业务控制功能指示业务流提供功能发送组播业务流。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于包括从网络中的多个组播/单播转换设备选择一个组播/单播转换设备。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于包括将组播/单播转换设备置于组播兼容网络的边界网关中或者作为独立的物理设备。

14.一种基于IP网络向业务接收方提供组播业务的业务提供设备，所述业务提供设备包括业务控制功能和业务流提供功能，所述业务控制功能包括：

接收来自业务接收方的组播业务请求的装置；

确定是否需要将组播业务流转换到单播业务流的确定装置；

根据所述确定装置的确定结果，向组播/单播转换设备请求执行组播业务流向单播业务流的转换功能的装置；

所述业务流提供功能包括按业务控制功能的指示发送组播业务流的装置；

从而使得组播/单播转换设备将从业务流提供功能接收的组播业务流转换为单播业务流，并且发送给业务接收方。

15.如权利要求14所述的业务提供设备，其特征在于包括请求业务接收方提供业务接收方单播地址和业务接收方接收端口号的装置。

16.如权利要求14所述的业务提供设备，其特征在于包括从网络中的多个组播/单播转换设备选择一个组播/单播转换设备的装置。

17.一种基于IP网络向业务接收方提供组播业务的组播/单播转换设备，所述组播/单播转换设备与一个业务提供设备通过网络相连，所述业务提供设备包括业务控制功能和业务流提供功能，所述组播/单播转换设备包括：

接收来自业务控制功能的执行组播流向单播流的转换功能的请求的装置；

通过组播路由协议从业务流提供功能接收组播业务流的装置；

将接收到的组播业务流转换为单播业务流的装置；以及

将单播业务流发送给业务接收方的装置。

18.如权利要求17所述的组播/单播转换设备，其特征在于包括向业务控制功能反馈操作结果的装置，所述操作结果包括组播/单播转换设备的地址和单播端口号，或者一个标识，该标识表示业务组播地址、业务组播端口、业务接收方单播地址和业务接收方业务接收端口号，以及组播/单播转换设备地址和单播端口号之间的绑定关系。

19.一种基于IP网络向业务接收方提供组播业务的系统，其特征在于包括如权利要求14所述的业务提供设备和如权利要求1 7所述的组播/单播转换设备。