CN101079796A - 一种组播业务引流方法及其网络设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种组播业务引流方法及其网络设备，所述方法包括步骤：a)在网络设备中设置其需要引流的组播组；b)网络设备向其网络侧上级网络设备报告需要引流的组播组，上级网络设备基于所述报告提供所述组播组业务数据；c)网络设备接收所述组播组业务数据。本方法可进一步根据当前网络设备用户的组播业务需求设置/更新需要引流的组播组，根据本发明方法，网络设备实现了对特定组播组实现快速引流，进一步地实现动态引流，有效地克服了组播业务静态下发所带来的带宽浪费问题。

Description

一种组播业务引流方法及其网络设备

技术领域

本发明涉及通信网络，尤其涉及一种通信网络中组播业务引流方法及其网络设备。

背景技术

在使用以太网技术的通信网络中，组播业务越来越成为一种普遍公众的服务。

图1是一种典型的IP组播体系结构示意，在本地组播路由器-远程组播路由器之间使用组播路由协议，可以是DVMRP(距离向量组播路由选择协议)、PIM-DM(协议无关组播-密集模式)等，所述组播路由协议根据加入组播组的接口拓扑结构形成组播的路由转发表；在终端主机-本地组播路由器之间使用组成员关系协议，如IPV4环境下典型的IGMP(因特网组管理协议)协议、IPV6环境下典型的MLD(组播监听发现)协议等，终端主机通过所述协议告诉本地路由器，希望加入并接收某个特定组播组的信息，同时本地组播路由器通过所述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，以建立并且维护路由器直接联网段的组成成员关系信息，同时，为了有效地抑制组播数据在链路层的扩散，在接入层网络设备中引入了IGMP/MLD Snooping/Proxy(侦听/代理)等组播协议功能。

我们以组播业务--IPTV(网络电视)视频业务应用为例，与传统的视频服务相比较(如有线电视)，其优势在于其业务的多样性和更强的交互性，IPTV视频数据根据用户请求予以分发，由于前述网络自身动态特性，因此可能导致在用户申请业务后较长时间才能获得组播视频数据。如此，在用户即时响应方面，IPTV视频业务受到传统视频的很大挑战。如图2所示网络接入系统中，网络接入设备DSLAM(数字用户线接入复用器)实现了IGMP Proxy的功能，网络侧下行的视频数据流通过DSLAM复制给多个用户。当有用户请求某视频业务时，如果该视频业务对应的组播组数据流在该网络接入设备已经存在，DSLAM将该用户加入其组播转发表，该组播组数据流被复制给该用户；如果所请求的视频业务相应的组播组数据流在该网络接入设备不存在，DSLAM会向其网络侧发送该组播业务请求。因此，当该用户为该DSLAM上第一个请求该视频业务的用户时，从其发送组播业务请求，到相应的组播业务数据流下发，可能会有较大延迟，影响用户感受。

随着对接入网络“光进铜退”的改造，未来的接入网络设备很可能朝着中小型化，更靠近用户的方向发展，一个网络接入设备通常只有几十个用户线，某个用户是该网络接入设备某节目频道(组播组)的第一个用户的可能性比较大，为提高用户体验，直接将组播流静态下发到边缘网络接入设备是一种简单的方法，然而当规模开展IPTV业务时，随着频道数的增加，组播流静态下发会占用大量带宽，甚至超过小节点设备的上联带宽，因此从带宽角度考虑，静态下发不现实；即使采用部分组播流静态下发，一定程度上也难以满足不同用户群的喜好。

发明内容

本发明通过对特定的组播业务进行引流，大大缩短了用户组播请求延迟。

根据本发明的第一个方面，提供了一种组播业务引流方法，包括a)，在网络设备中设置其需要引流的组播组；b)，网络设备向其网络侧上级网络设备报告需要引流的组播组，上级网络设备基于所述报告提供所述组播组业务数据；c)，网络设备接收所述组播组业务数据。

在上述方法步骤b)中，对设置需要引流的组播组，网络设备主动向其上级网络设备发送组播业务加入请求消息。

在上述方法步骤b)进一步包括：网络设备接收到来自网络侧的组查询消息时，对设置需要引流的组播组，响应该查询消息。

在上述方法步骤a)中，网络设备可基于不同的时间段配置其需要引流的组播组。

在上述方法步骤a)中，网络设备可基于当前网络设备用户的组播业务需求设置/更新需要引流的组播组。

根据本发明的第二个方面，提供了一种用于组播业务引流的网络设备，其特征在于包括：存储装置，用于保存组播源节目表，该表至少包括组播组地址、以及引流属性；控制装置，对所述存储装置中组播源节目表中相应组播组引流属性进行设置，确定需要引流的组播组；处理装置，根据所述存储装置中组播源节目表的引流属性，向其上级网络设备报告需要引流的组播组。

上述处理装置基于组播源节目表的引流属性，生成组播业务请求消息并主动报告给上级网络设备，请求加入需要引流的组播组。

上述处理装置接收来自网络侧的组查询消息，并根据所述存储装置中组播源节目表的引流属性，响应所述组查询消息。

上述组播源节目表引流属性为一时间段域，用于表示不同时间段内该组播组的引流属性，所述处理装置根据当前时间及引流属性向其上级网络设备报告需要引流的组播组。

上述控制装置可基于当前网络设备的用户组播业务需求确定/更新组播源节目表相应组播组引流属性。

根据本发明方法及其相应的装置，网络设备能对设置的特定组播组实现快速引流，进一步地可基于用户的组播业务需求实现动态引流，克服了组播业务静态下发所带来的带宽浪费问题。

以网络接入设备举例而言，本发明将有效提高用户组播业务请求的响应速度，尤其对于某些特定组播业务，在其业务开通时，网络接入设备即对该组播业务发送请求，这样，其组播数据流就能被引至网络接入设备，当有用户请求该组播业务时，网络接入设备即能以最快速度响应该用户请求，从而获得较好的用户感受；另外一方面，对组播业务采取合理的配置措施进行引流(例如：根据用户的组播业务需求设置/更新需要引流的组播组、在不同的时间段对不同的组播组进行引流……)将在提高用户感受的同时，迎合用户的喜好。

此外，本发明在现有的网络构架下，与目前的对应的网络设备来说成本几乎没有增加，只需要对软件做适当的修改。

附图说明

图1是一种典型的IP组播体系结构示意图；

图2是一种典型的网络接入系统结构示意图；

图3A是本发明在网络接入系统中的组播业务引流方法流程图；

图3B是本发明所示意的组播源节目表之一；

图3C是本发明所示意的组播源节目表之二；

图4是本发明组播业务引流所对应的网络接入设备实现结构框图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的优选实施方式进行详细的说明。

图3A是本发明在网络接入系统中的组播业务引流方法流程图，这里，我们结合图2所示网络接入系统结构做进一步说明。

在步骤S301中，网络接入设备DSLAM确定需要引流的组播组；

一种简单的实施方式，在DSLAM的组播源节目表中，为特定组播组设置一个“引流”属性栏，以简单的“是”或“否”状态来标记所述特定组播组需要引流(如图3B所示)。

接着，在步骤S302中，对需要引流的组播组，DSLAM向其上级网络设备报告需要引流的组播组；这意味着网络侧上级网络设备将基于所述组播业务请求负责提供相应的组播业务数据流(上级网络设备可以进一步向其上级网络设备请求该组播业务数据流直到其本地路由器相应的组播业务数据流下发)。

优选实施方式之一，主动报告机制：DSLAM主动向其上级网络设备发送组播业务请求消息，请求加入需要引流的组播组。在一种情况下，在DSLAM在启动IGMP Proxy功能时，它对于组播源表中已经配置为需要引流的组播组(“引流”属性状态“是”的组播组)，主动向网络侧发送组播请求；在另一种情况下，DSLAM还可以在设备做冗余切换时，或网络结构发生变化时，它对于组播源表中已经配置为需要引流的组播组，主动向网络侧发送组播请求；

对于前述组播业务请求具体实现方式而言，在IPv4网络环境下，发送的组播请求消息可以是标准的IGMPv1(因特网组管理协议第一版本)或IGMPv2(因特网组管理协议第二版本)的组播加入请求消息，其组地址为DSLAM所设置的需要引流的组播组地址，其相关规范可参考RFC1112和RFC2236。此外，当上级网络设备支持IGMPv3(因特网组管理协议第三版本)时，DSLAM发送的组播请求消息可以是基于IGMPv3的组播加入请求消息，由于一个IGMPv3消息可以包含若干个组播组加入请求，从而可以减少DSLAM对需要引流的组播组加入请求消息发送的次数，IGMPv3相关规范可参考RFC3376。前述组播组加入请求消息请求上级网络设备将组播地址为该消息中组地址对应的组播数据流转发给自己。在IPv6网络环境下，前述组播业务请求可利用MLD协议方式完成：当DSLAM设备采用MLDv1(组播监听发现协议第一版本)时，DSLAM对每个需要引流的组播组发送一个请求消息，当DSLAM设备采用MLDv2(组播监听发现协议第二版本)时，DSLAM发送一个请求消息将多个需要引流的组播组信息给上级网络设备。

优选实施方式之二，查询-响应报告机制：DSLAM接收到来自网络侧的组播组查询消息时，对设置需要快速引流的组播组，响应该查询消息。

IPv4网络环境下，上级网络设备定期发送IGMP GMQ(通用组查询)消息查询是否有设备加入某个组播组，当DSLAM收到IGMP GMQ消息时，对于组播源表中已经配置为需要引流的组播组，它生成并发送所述组播组的IGMP加入消息给上级网络设备，这样上级网络设备能够将要求引流的组播数据发送给该DSLAM。

IPv6网络环境下，MLD协议有一个查询消息，用于询问相连的链路上哪个组播地址正在被监听，对于组播源表中已经配置为需要引流的组播组，DSLAM可以通过响应该请求消息，表明其需要该组播数据流。

最后，步骤S303中，DSLAM接收组播业务数据并进一步进行组播业务转发。

通常，DSLAM中生成组播转发表，如果当前还没有用户加入，组播转发表为空，因此该组播业务不会复制给任何用户。一旦有用户请求加入该组播组，对于那些“引流”状态设置为“是”的组播组，其组播数据流已经为该DSLAM所接收，DSLAM仅仅需要将该用户添加进组播转发表，即可将相应的组播数据流复制给用户。而对于“引流”状态设置为“否”的组播组，用户请求加入该组播组，将基于常规的请求方式向上级网络设备请求该组播业务数据流。

根据本发明前述方法，在步骤S301中，我们可以为组播组在不同时间段内配置其组播源节目表的“引流”属性，我们可以将其设置为一个时间段属性，如图3C所示，DSLAM中组播源节目表组播组“225.0.1.2”对应的“引流”属性为“19:00-19:30，每天”，组播组“225.0.1.3”对应的“引流”属性为“20:00-21:30，周一”，DSLAM将在其组播组起始时间到来时，准时向网络侧发送组播请求，或在该时间段内的第一个组查询报告消息中报告/响应当前配置的组播引流状态，该方式将更加符合不同用户群的收视习惯或国内节目安排惯例，例如每天19:00-19:30时间段为新闻节目，每周一20:00-21:30为某强档节目固定时间……。

根据本发明前述方法，在步骤S301中，网络管理员可对某些正在热播的视频节目等组播业务所对应的组播组设置该“引流”属性为“是”或设置该“引流”属性为某一时间段；

根据本发明前述方法，在步骤S301中，DSLAM也可以基于当前网络接入设备的用户组播业务需求确定需要引流的组播组，并对其相应“引流”属性进行更新处理，例如：它可以基于跟踪用户Cookie的方式，对于该DSLAM下用户近期收视较多的视频节目动态更新组播源节目表的“引流”属性，将其对应组播组“引流”属性设置为“是”或设置该“引流”属性为某一时间段。

值得说明的是，对于步骤S302第一实施方式，尽管DSLAM主动报告其引流属性，但是，当本地组播路由器通过IGMP/MLD协议查询局域网内某个已知组的成员是否处于活动状态，DSLAM在收到网络侧发送来的组查询消息时，对于已配置为需要引流的组播组，无论当前是否已经有用户加入，仍然需要发送响应消息，表明网络接入设备明该需要该组播数据流。

图4是本发明所对应的网络接入设备实现结构框图；它至少包括存储装置41、控制装置42、处理装置43，其中：

存储装置41，用于保存组播源节目表，参照图3B所示，该表至少包括组播组地址及其“引流”属性，这里，我们可以简单地使用“是”或“否”状态来标记所述特定组播组需要引流。

控制装置42：用于对组播源节目表中相应组播组引流属性进行设置，确定需要引流的组播组；参照图4B所示，该网络接入设备存在多个组播组，我们可以选择其中部分组播组“225.0.1.2”、“225.0.1.3”的引流属性设置为“是”。

处理装置43：根据所述存储装置41中组播源节目表的引流属性设置，向其网络侧上级网络设备报告需要引流的组播组，这意味着上级网络设备将基于所述报告负责提供相应的组播业务数据流(上级网络设备如果当前不存在该组播业务数据流，它可以进一步向其上级网络设备请求该组播业务数据流直到相应的组播业务数据流下发)。

处理装置43优选实施方式之一，它采用主动报告机制：主动向其上级网络设备发送组播业务请求消息；当某个组播组引流属性设置为“是”时，该处理装置将生成一个对应该组播组的加入请求消息，并通过其网络接口(图中未示意出)向上级网络设备转发。

对于前述组播业务请求消息方式而言，在IPv4环境下，发送的组播请求消息可以是标准的IGMPv1(因特网组管理协议第一版本)或IGMPv2(因特网组管理协议第二版本)的组播加入消息，其组地址为该报告消息中网络接入设备所设置的需要引流的组播组地址“225.0.1.2”、“225.0.1.3”，其相关规范可参考RFC1112和RFC2236。当网络设备支持IGMPv3时，将设备设置成v3模式，用IGMPv3协议批量发送请求消息，即在一个加入消息中将多个“引流”属性为“是”的组播组报告给上级网络设备。

处理装置43优选实施方式之二，查询-响应报告机制：DSLAM接收到来自网络侧的组播组查询消息时，对设置需要快速引流的组播组，响应该查询消息。

IPv4网络环境下，上级网络设备定期发送IGMP GMQ消息查询是否有设备加入某个组播组，当处理装置43收到IGMP GMQ消息时，对于组播源表中已经配置为需要引流的组播组，它生成并发送所述组播组的IGMP加入消息给上级网络设备，这样上级网络设备能够将要求引流的组播数据发送到该接入设备。如前所述，处理装置43可以用IGMPv1、IGMPv2或者IGMPv3协议方式发送加入请求，当采用IGMPv1或IGMPv2协议方式时，处理装置43对每个需要引流的组播组将生成并发送一个加入消息，而采用IGMPv3协议方式时，处理装置43在一个加入消息中将所有需要引流的组播组信息发送给上级网络设备。

IPv6网络环境下，当前通常采用的组播协议为MLD协议，其机制与IGMP协议类似：MLD协议有一个查询消息，用于询问相连的链路上哪个组播地址正在被监听，对“引流”属性状态“是”的组播组，处理装置43可执行相应的MLDv1或MLDv2协议，将所有需要引流的组播组信息发送给上级网络设备。

值得说明的是，前述处理装置43优选实施方式之一，由于组播路由器通过IGMP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，当网络接入设备的处理装置42通过其网络接口(图中未示意出)收到网络侧发送来的组查询消息—GMQ/GQ消息时，它根据所述存储装置41中组播源节目表的引流属性，对于已配置为需要引流的组播组的查询消息，无论当前是否已经有用户加入，都发送相应的加入消息，表明该网络接入设备明该需要组播流。

进一步地，对于存储装置41中的组播源节目表的“引流”属性配置，我们可以将其设置为一个时间段属性，如图3C所示，组播组“225.0.1.2”对应的“引流”属性为“19:00-19:30，每天”，组播组“225.0.1.3”对应的“引流”属性为“20:00-21:30，周一”，处理装置43将在其组播组起始时间到来时，准时向网络侧发送组播请求，或在该时间段内的第一个组查询报告消息中报告/响应当前配置的组播引流状态，该方式将更加符合不同用户群的收视习惯或国内节目安排惯例，例如每天19:00-19:30时间段为新闻节目，每周一20:00-21:30为某强档节目固定时间……。

根据本发明网络接入设备实现结构，所述控制装置42可基于网管指令配置对某些正在热播的视频节目等组播业务所对应的组播组设置该“引流”属性为“是”或设置该“引流”属性为某一时间段。

所述控制装置42也可以基于当前网络接入设备的用户组播业务需求确定需要引流的组播组，并对其相应“引流”属性进行更新处理，例如：它可以基于跟踪用户Cookie的方式，对于该DSLAM下用户近期收视较多的视频节目动态更新组播源节目表的“引流”属性，将其对应组播组“引流”属性设置为“是”或设置该“引流”属性为某一时间段。

尽管前述本发明方法及网络接入设备实施方式，本发明不仅仅可基于IPv4网络环境下利用IGMP协议开展组播、或基于IPv6网络环境下利用MLD协议开展组播，本发明思想对其他组成员关系协议可同样适用。具体的网络接入设备不限于DSLAM，还可以用在其他类型的网络接入设备上，如LAN-Switch(局域网交换机)、PON(无源光网络)系统中的OLT(光纤线路终端)设备上，应用范围还可以不局限于网络接入设备，在路由器中也可以得到同样应用，不同之处在于所运用的组播协议不同。

因此，本发明提供的实施方式并非用来限定本发明的保护范围，本技术领域的专业人员可以在不脱离本发明的范围和精神的前提下，对实施例进行各种修改，这种修改均属于本发明的范围内。

Claims (10)

1、一种组播业务引流方法，包括：

a)，在网络设备中设置其需要引流的组播组；

b)，网络设备向其网络侧上级网络设备报告需要引流的组播组，上级网络设备基于所述报告提供所述组播组业务数据；

c)，网络设备接收所述组播组业务数据。

2、如权利要求1所述的组播业务引流方法，其特征在于所述方法步骤b)中，对设置需要引流的组播组，网络设备主动向其上级网络设备发送组播业务加入请求消息。

3、如权利要求1或2所述的组播业务引流方法，其特征在于所述方法步骤b)进一步包括：网络设备接收到来自网络侧的组查询消息时，对设置需要引流的组播组，响应该查询消息。

4，如权利要求1至3所述的组播业务引流方法，其特征在于所述方法步骤a)中，网络设备可基于不同的时间段配置其需要引流的组播组。

5，如权利要求1至4所述的组播业务引流方法，其特征在于所述方法步骤a)中，网络设备可基于当前网络设备用户的组播业务需求设置/更新需要引流的组播组。

6、一种用于组播业务引流的网络设备，其特征在于包括：

存储装置：用于保存组播源节目表，该表至少包括组播组地址、以及引流属性；

控制装置：对所述存储装置中组播源节目表中相应组播组引流属性进行设置，确定需要引流的组播组；

处理装置：根据所述存储装置中组播源节目表的引流属性，向其上级网络设备报告需要引流的组播组。

7、如权利要求6所述的网络设备，其特征在于所述处理装置基于组播源节目表的引流属性，生成组播业务请求消息并主动报告给上级网络设备，请求加入需要引流的组播组。

8、如权利要求6或7所述的网络设备，其特征在于所述处理装置接收来自网络侧的组查询消息，并根据所述存储装置中组播源节目表的引流属性，响应所述组查询消息。

9、如权利要求6至8所述的网络设备，其特征在于所述组播源节目表引流属性为一时间段域，用于表示不同时间段内该组播组的引流属性，所述处理装置根据当前时间及引流属性向其上级网络设备报告需要引流的组播组。

10、如权利要求6至9所述组播业务引流的网络设备，其特征在于所述控制装置可基于当前网络设备的用户组播业务需求确定/更新组播源节目表相应组播组引流属性。

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