CN101102214B - 报告组播复制节点和业务调度节点之间的组播带宽消耗 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的组播复制网络节点(203)向业务调度网络节点(205)报告用于指示在耦合到组播复制网络节点(203)的线路上被组播服务消耗的带宽或可用于单播服务的带宽的信息(231)。这样，业务调度网络节点(205)可以在不严重影响其处理需求的情况下知道不同用户线和接入节点上行链路上的组播带宽占用。

Description

报告组播复制节点和业务调度节点之间的组播带宽消耗
技术领域
本发明一般涉及通信网络，在所述通信网络中同时部署了像高速因特网接入的单播服务和像广播TV的组播服务。换句话说，这些服务至少部分上利用相同的基础设施，例如相同的数字用户线(DSL)接入网络。组播服务在组播复制节点中被复制，该组播复制节点能够监听、代理或终止用户用于加入或离开组播服务的组播控制协议。因特网组管理协议(IGMP)是所述组播控制协议的一个例子。组播复制节点解释组播控制协议消息并且将组播流复制到去往加入组播服务的用户的通信线路上，或者从去往离开组播服务的用户的通信线路上删除该组播流。另外，例如第二层聚合设备或第三层边缘设备或所谓的宽带网络网关(BNG)的网络深处的一个或多个网络节点可以负责业务调度，以确保多个服务等级、多个服务和多个用户之间的公平性，并且改进网络资源利用率以及服务质量(QoS)体验。业务调度网络节点需要知道用户环路和接入节点上行链路上用于组播服务的带宽量，从而实现最优业务调度。在不具有对被组播服务消耗的带宽的知识的情况下，业务调度过程将是次最优的，其结果是，过多的业务可能被发送到下游而最终导致拥塞和数据丢失，或可选地，不足够的业务可能被发送到下游而致使网络资源的一部分未被充分利用。背景技术
一种确保业务调度过程与接入网络中组播服务使用的带宽保持同步的已知方法是基于在带宽网络网关(BNG)或更一般地在业务调度网络节点处的IGMP相关。IGMP相关可以通过以下操作来达到：在BNG截获基于PPPoE(基于以太网的点对点协议)会话被发送到该BNG的上行IGMP消息，或通过使用组播复制节点中的IGMP透明监听。例如在2006年4月由DSL论坛架构和传输工作组发表的标题为“Migration toEthernet-Based DSL Aggregation”的DSL论坛技术报告TR-101的小节6.3.2.3和小节1.6中，描述了在BNG的IGMP相关和IGMP透明监听。其中，例如接入节点和聚合交换机的组播复制节点透明地监听IGMP加入/离开消息，该消息还经过宽带网络网关(BNG)的上游，以在那里作为IPoE(基于以太网的因特网协议)分组而被截获。
在BNG的IGMP相关的缺点在于，该解决方案导致去往BNG的高IGMP业务量，并且从而导致对于必须处理高IGMP负载的BNG的高处理需求。
在BNG的IGMP相关、特别是基于组播复制节点中的透明监听的变型的另一缺点在于，BNG需要确定IGMP消息涉及哪个接入环路，以能够更新业务调度过程。这要求BNG执行IGMP消息的源MAC和/或IP地址与在PPP(点对点协议)或IP(因特网协议)会话建立时被发送到该BNG的接入环路标识符之间的相关过程。这使得BNG中的整个判定过程变得复杂。
在DSL论坛技术报告TR-101的小节2.9第2段中描述的一种同时实现单播和组播服务QoS感知部署的可选模型是基于分布式优先级和调度的。在该模型中，不同的服务按照优先级关系而被标记。在拥塞的情况下，属于较低优先等级的业务首先被丢弃。尽管该模型提供了相同优先等级之间的公平性，但它不能建立同一等级中的用户之间的公平性。
还应当指出，在现有技术解决方案中，即基于IGMP相关的解决方案或基于分布式优先级和调度的解决方案中，这些技术可以被实现在多BNG场景中，其中带宽在两个或更多宽带网络网关之间被划分，所述网关每个都控制其划分内的业务。尽管静态划分对组播和单播服务之间的资源动态共享带来限制，然而多BNG实现通常遭受到与其单BNG等价实现相类似的缺点：基于IGMP相关的多BNG解决方案对BNG施加较高的IGMP处理需求，并且需要合适的更复杂的相关过程；另一方面，基于分布式优先级和调度的多BNG解决方案不能建立相同服务等级的用户之间的公平性。由基于IGMP相关的多BNG解决方案带来的额外复杂性在于，必须在网络中采取措施以确保IGMP消息到达所有BNG。
本发明的目的是提供一种克服了上述现有技术解决方案的缺点的组播复制网络节点和业务调度网络节点。特别地，目的是定义一种组播复制网络节点和业务调度网络节点，其实现了考虑接入网络中组播服务所占用的带宽量的业务调度，但具有对业务调度网络节点的减小的处理需求。
发明内容
根据本发明，通过如权利要求1中定义的组播复制网络节点和如权利要求9中定义的业务调度网络节点，实现了上述目的并克服了上述现有技术解决方案的缺点。所述组播复制网络节点包括用于向所述业务调度网络节点报告用于指示在耦合到所述组播复制网络节点的线路上被组播服务消耗的带宽或可用于单播服务的带宽的信息的装置。所述业务调度网络节点另一方面包括用于接收和解释该信息以用于业务调度过程的装置。
因此，本发明引入了例如第2层控制机制的专用控制机制，其使得接入节点、聚合交换机和具有组播复制功能的其它节点能够向接入服务器、宽带网络网关或具有业务调度功能的其它节点通知特定线路上组播带宽利用率或单播带宽可用性的改变。这些线路可以是接入节点和各个用户端设备之间的用户线路，或者可以是接入节点上行链路、聚合交换机上行链路等。本发明在于向所述业务调度网络节点通知使该业务调度网络节点能够确定接入或聚合网络中不同通信线路(即用户线路、接入节点上行链路、聚合交换机上行链路等)上被组播服务使用或仍然可用于单播服务的带宽量的任何信息。
另外，本发明还涉及一种如由权利要求11所定义的、用于根据本发明操作的组播复制网络节点和业务调度网络节点之间的控制方法。
根据本发明的组播复制网络节点的第一可选特征在于，所产生的控制信息由此可以代表与其耦合的线路上被组播服务消耗的带宽量。该特征由权利要求2定义。
这样，由于所接收的信息明确指示了被组播服务消耗的带宽量，因此所述业务调度节点上的处理需求被最小化。不需要任何其它计算来从所共享的控制信息中导出组播带宽利用率。
根据本发明的组播复制节点的另一可选特征在于，所产生的控制信息由此可以代表与其耦合的线路上可用于单播服务的带宽量。该特征由权利要求3定义。
因此，作为被组播服务占用的带宽量的可选项，所述接入节点或更一般地所述组播复制节点可以保持所述业务调度节点知道未被组播服务占用并且因而仍可用于单播服务的带宽量。
根据本发明的组播复制网络节点的又另一可选特征在于，所产生的控制信息由此可以代表耦合到该组播复制网络节点的线路上被组播服务消耗的带宽的改变。该特征由权利要求4定义。
因此，当例如DSLAM的组播复制节点知道当前的带宽利用率以及接收到例如IGMP加入或离开消息时新的带宽利用率时，将该组播带宽占用的改变报告给所述业务调度网络节点就足够了。如果例如组播带宽占用由于用户从广播SDTV(标准清晰度电视)频道切换(zapping)至广播HDTV(高清晰度电视)频道而将从5Mbps变为9Mbps，则截获SDTV频道的IGMP离开请求和HDTV频道的IGMP加入请求的接入节点，可以向BNG通知4Mbps的预期组播带宽占用增长。
类似地，如权利要求5所指出的，本发明可以可选地通过报告代表耦合到所述组播复制网络节点的线路上可用于单播服务的带宽的改变的控制信息来被实现。
在前面段落的例子中，这通常意味着4Mbps的预期可用单播带宽减少是在去往从SDTV切换到HDTV频道的用户的用户线上被报告的。
根据本发明的组播复制网络节点的又另一可选特征在于，带宽的改变可以仅当不等于零时被报告，如权利要求6所指出的那样。
这样，所述业务调度网络节点上的处理负载被进一步减小。通过仅报告不等于零的组播带宽消耗或单播带宽可用性的改变，被发送到所述业务调度网络节点的控制消息的数量被大大减少。这是因为组播频道可以典型地被归类为消耗相等或类似带宽量的组：SDTV、HDTV、流式音频等。如果用户在两个SDTV频道间切换，则这将不导致被组播服务消耗的带宽量的显著改变，并且因此不应当被报告给BNG。
根据本发明的组播复制网络节点的又另一可选特征在于，所产生的控制消息由此被嵌入至少一个通用交换管理协议(GSMP)扩展中。该选项由权利要求7定义。
实际上，本发明可以通过例如通用交换管理协议(GSMP)的用于第2层控制的协议来被实现，假设该协议被扩展以一个或几个TLV(保留的类型长度值代码点)。作为GSMP的备选，本发明可以通过SNMP(简单网络管理协议)或Radius(远程认证拨入用户服务)协议的当前或将来变型、或通过假设网络中的组播复制节点和业务调度节点二者都知道该私有协议的私有协议来被实现。
如权利要求8所指出的，所述组播复制网络节点可以是第2层接入节点，例如DSLAM(数字用户线路接入多路复用器)的接入多路复用器、DLC(数字环路载波)、CMTS(电缆调制解调器端接系统)、PON LT(无源光网络线路端接)、例如以太网交换机的聚合交换机、边缘路由器，或具有组播复制功能的组播分配链中的任意其它网络节点。
类似地，如权利要求10所指出的，根据本发明的业务调度网络节点可以是以太网交换机、宽带网络网关(BNG)、第3层边缘设备、宽带远程接入服务器(BRAS)，或是具有业务调度功能或更高级的QoS和策略管理功能的任意其它网络节点。
附图说明
图1示出了包括根据现有技术操作的组播复制网络节点和业务调度网络节点的网络结构；和
图2示出了包括根据本发明操作的组播复制网络节点和业务调度网络节点的网络结构。
具体实施方式
在图1所示的网络结构中，DSL CPE调制解调器101和102经由用户线耦到DSLAM 103中各自的线路端接。DSLAM 103上行连接到以太网交换机104，该以太网交换机104又上行耦合到BRAS 105。从用户端设备上至BRAS 105的网络称为接入网络。BRAS 105又经由构成所谓的区域网络的一个或多个IP路由器106而耦合到组播内容服务器107。
图1中的虚线箭头111示出了组播流。从组播内容服务器107下至用户调制解调器，建立了可由用户动态加入或离开的组播树。为加入或离开所述组播树，用户发送上行IGMP消息。这些IGMP消息被DSLAM 103代理或监听，如由点线箭头所示。DSLAM解释该IGMP消息，并最终复制已经在DSLAM 103可用的组播流，以便下行递送给新加入的用户。类似地，当从用户接收了IGMP离开消息时，所述DSLAM终止组播流的下行递送。同样，以太网交换机121具有组播复制功能，并且因此也执行IGMP监听或代理。然而，在DSLAM 103或以太网交换机104中不端接任何IGMP消息。图1现有技术结构中的所有IGMP消息被上行转发至BRAS，在此处，所述IGMP消息可以被IGMP服务器端接，并且所述IGMP消息的内容可以被解释以适配于BRAS 105中的业务调度过程。在图1中，所有IGMP消息必须被BRAS处理，该BRAS于是必须满足高IGMP处理需求。
在图2所示的结构中，CPE调制解调器201和202再次经由用户环路连接到DSLAM 203中各自的线路端接。DSLAM 203上行耦合到以太网交换机204，该以太网交换机204又上行连接到BRAS 205。从容纳CPE调制解调器201和202的用户端设备上至BRAS 205的网络称为接入网络。所述BRAS还经由构成所谓的区域网络的一个或多个IP路由器206而耦合到组播内容服务器207。
虚线箭头211再次指示从组播内容服务器207到用户调制解调器201和202的组播流。在处理IGMP消息的方式上，根据本发明基本原理操作的图2的结构不同于图1中的结构。
如果假设例如第一用户从SDTV频道切换至HDTV频道，其中该HDTV频道将占用DSLAM 203和CPE调制解调器201之间用户环路上的额外5Mbps下行带宽，则IGMP消息从CPE调制解调器201被发送到DSLAM 203。所述IGMP消息流再次由图2中的点线箭头指示。在所给出的例子中，IGMP离开消息将对于SDTV频道而被发出，随后紧接着是对于HDTV频道的IGMP加入消息。在新请求的HDTV频道在DSLAM203中可用的情况下，DSLAM 203开始在去往CPE调制解调器201的用户线路上复制HDTV频道。另外，DSLAM 203将向BRAS 205发送用于指示在去往第一用户的接入环路上组播服务将消耗额外的5Mbps带宽的GSMP消息。所述GSMP消息可以包含第一接入环路上被组播服务消耗的新的总带宽，或可选地可以涉及去往第一用户的接入环路上仍然可用于单播服务的带宽量，或者又可选地可以涉及由于频道改变而要被组播服务占用的5Mbps的剩余。当接收和解释所述GSMP消息时，BRAS 205调整其业务调度过程，例如其分层调度算法，从而考虑去往第一用户的用户线路中的新情况。业务调度器将例如减少用于第一用户的因特网接入带宽，以防止第一用户线路上的拥塞和业务丢失。如果新请求的HDTV频道已经在DSLAM 203不可用，则DSLAM 203首先向网络中较高层具有复制功能的网络节点发送用于请求HDTV频道的递送的IGMP报告。此后，DSLAM 203将向BRAS 205发送用于指示在去往第一用户的接入环路上组播服务消耗了额外的5Mbps带宽的GSMP消息。图2结构中的BRAS
205因而仅必须处理针对还不能被靠近用户的节点处理和复制的组播流的有限量的IGMP消息。
尽管已参考指定实施例说明了本发明，然而本发明不限于前述说明性实施例的细节并且本发明可以用不脱离其精神和范围的各种改变和修改来实现，对于本领域的技术人员是显而易见的。因此认为本实施例在各方面中都是说明性的，并且不限制由所附权利要求而非由前面的描述所指示的本发明的范围，并且落在权利要求等价体的意义和范围内的所有改变因而旨在包含于其中。换句话说，设想覆盖了落在本发明基本原理的精神和范围内的所有修改、变型或等价体，并且在本专利申请中主张其基本属性的权利。还应当理解，“包括”一词不排除其它单元或步骤，“一个”一词不排除多个，以及例如计算机系统、处理器或另一集成单元的单个单元可以实现权利要求中述及的几个装置的功能。权利要求中的任何标记不应当被看作是限制各个相关的权利要求。

Claims (9)

1.一种组播复制网络节点(203)，
其特征在于，所述组播复制网络节点(203)包括用于向业务调度网络节点(205)报告用于代表在耦合到所述组播复制网络节点(203)的线路上被组播服务消耗的带宽或代表在耦合到所述组播复制网络节点的所述线路上可用于单播服务的带宽的信息(231)的装置。
2.根据权利要求1的组播复制网络节点(203)，
其特征在于，所述信息(231)代表在耦合到所述组播复制网络节点(203)的所述线路上被组播服务消耗的带宽的改变。
3.根据权利要求1的组播复制网络节点(203)，
其特征在于，所述信息(231)代表在耦合到所述组播复制网络节点(203)的所述线路上可用于单播服务的带宽的改变。
4.根据权利要求2或权利要求3的组播复制网络节点(203)，
其特征在于，所述带宽的改变不等于零。
5.根据权利要求1的组播复制网络节点(203)，
其特征在于，所述组播复制网络节点(203)包括用于将所述信息嵌入至少一个通用交换管理协议扩展中的装置。
6.根据权利要求1的组播复制网络节点(203)，
其特征在于，所述组播复制网络节点(203)是下列中的任意一个：
-第二层接入节点；
-接入多路复用器；
-聚合交换机；
-边缘路由器。
7.一种业务调度网络节点(205)，
其特征在于，所述业务调度网络节点(205)包括用于从组播复制网络节点(203)接收并解释用于代表在耦合到所述组播复制网络节点(203)的线路上被组播服务消耗的带宽或代表在耦合到所述组播复制网络节点的所述线路上可用于单播服务的带宽的信息(231)的装置。
8.根据权利要求7的业务调度网络节点(205)，
其特征在于，所述业务调度网络节点(205)是下列中的任意一个：
-聚合交换机；
-宽带网络网关；
-第三层边缘设备；
-宽带远程接入服务器。
9.一种组播复制网络节点(203)和业务调度网络节点(205)之间的控制方法，包括：
从所述组播复制网络节点(203)向所述业务调度网络节点(205)报告用于代表在耦合到所述组播复制网络节点(203)的线路上被组播服务消耗的带宽或代表在耦合到所述组播复制网络节点的所述线路上可用于单播服务的带宽的信息(231)，并且在所述业务调度网络节点(205)中接收并解释所述信息(231)。
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