CN101184023A - 在gepon中实现组播vlan归并的方法及装置和光网络单元 - Google Patents
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Abstract
一种在GEPON中实现组播VLAN归并的方法及装置和光网络单元，所述方法包括：1)上行数据处理步骤：利用标签替换，将用户发送的组播请求报文中的VLAN标签，替换为统一的组播VLAN标签，然后再向上行发送；2)下行数据处理步骤：当组播VLAN中的组播流下行时，同样利用标签替换，根据连接到本ONU的用户申请的组播组，将对应的下行组播组数据中的组播VLAN标签值，替换为本终端用户所属VLAN的VLAN标签值。本发明在保证用户正常申请和获取组播流的前提下，将组播带宽限制在同一个VLAN中。避免了在接入控制路由器的端口上进行组播流在多个VLAN中复制，从而减少了接入控制路由器的组播复制工作负荷，减轻了接入控制路由器的组播性能压力。同时也大大节省了接入网的带宽和VLAN资源。
Description
技术领域
本发明属于千兆以太网无源光网络(GEPON)组播技术领域，特别涉及在千兆以太网无源光网络中实现组播VLAN归并的方法及装置。
背景技术
目前在基于GEPON技术组建的接入网中，如果需要对IP(Internet Protocol，网际协议)组播业务的支持，通常的做法是在光线路终端(OLT)上联的接入控制路由器端口上进行多个VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)的组播数据复制，即组播虚拟局域网注册技术(Multicast VLAN Registration，MVR)。而在GEPON中对组播报文直接进行透传。
在这种实现方案中，通过将GEPON的每个终端设备-光网络单元(ONU)的用户网络端口分配到一个单独的VLAN中，可以利用VLAN将组播业务用户进行隔离。当终端用户有组播业务请求到达位于接入网上联的接入控制路由器时，在接入控制路由器下行连接接入网的端口上，利用MVR技术将该用户请求组播组的IP组播数据复制到该用户所在的VLAN中，即将组播数据的VLAN标签值设置为该终端用户所在的VLAN，并通过接入网将该组播流向下推送给该终端用户。由于所有的终端用户通过VLAN进行了隔离，因此其他终端用户申请的组播组数据，由于不在本终端用户所属的VLAN中，因此不会被本终端用户所接收到。从而保证每个终端用户只接收到自己需要的组播组数据。
但是该方案由于在接入控制路由器端口上将一个组播流复制到多个VLAN中，形成多个组播流，即使两个不同的终端用户需要接收同一套组播流，在接入网中也会有两套内容相同的组播数据流在不同的VLAN中同时存在。这样会大量浪费接入网的带宽资源。这与采用组播技术可节省带宽资源的初衷背道而驰。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在GEPON中实现组播VLAN归并的方法及装置和光网络单元。将原本需要在多个VLAN中进行发送的组播数据，归并到统一的一个组播VLAN中进行发送，从而解决MVR技术浪费接入网带宽资源的缺陷。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种在千兆以太网无源光网络中实现组播VLAN归并的方法，包括以下步骤：
1)上行数据处理步骤：利用标签替换方法，将用户发送的组播请求报文中的VLAN标签，替换为统一的组播VLAN标签，然后再向上行发送；
2)下行数据处理步骤：当组播VLAN中的组播流下行到达ONU上时，利用标签替换方法，根据连接到本ONU的用户申请的组播组，将对应的下行组播组数据中的组播VLAN标签值，替换为本终端用户所属VLAN的VLAN标签值。
其中，所述步骤1)和步骤2)中的所述标签替换方法为802.1q VLAN标签的替换方法。
一种在千兆以太网无源光网络中实现组播VLAN归并的装置，包括：
上行IGMP/MLD协议包抓包引擎模块，在上行数据包进入UNI口后，用于捕捉上行数据中的IGMP/MLD协议报文，并据此建立和维护一组播组地址记录表，以记录本设备UNI口连接的终端用户申请加入的组播组，并将该报文传送给上行数据标签替换引擎模块；
上行数据标签替换引擎模块，用于将IGMP/MLD协议报文中的原来的UNI端口的VLAN标签值替换为统一的组播VLAN标签值，然后再通过上联端口将经过VLAN标签替换的IGMP/MLD协议报文向上转发；
下行数据分析引擎模块，用于分析下行的数据是否为具有组播VLAN标签值的组播数据，如果是，则将根据所述组播组地址记录表，过滤掉非本ONU的UNI口连接的终端用户申请的组播数据，将本ONU下终端用户申请的组播数据帧交给下行数据标签替换引擎模块；
下行数据标签替换引擎模块，将组播数据中的组播VLAN标签值替换为UNI端口的VLAN标签值，然后通过UNI端口将经过VLAN标签替换的组播数据向下转发。
其中，所述上行数据标签替换引擎模块为上行数据802.1q VLAN标签替换引擎模块，所述下行数据标签替换引擎模块为下行数据802.1qVLAN标签替换引擎模块。
一种光网络单元，包括一个内设有IGMP/MLD处理模块和CPU端口的以太网交换芯片和一个具有内嵌CPU和VLAN处理模块的ONU芯片，当上行数据进入所述以太网交换芯片后，所述IGMP/MLD处理模块捕捉数据中的IGMP/MLD协议包，并通过所述CPU端口发送给所述ONU芯片的内嵌CPU，所述ONU芯片的内嵌CPU将IGMP/MLD协议包中的UNI端口VLAN标签替换为组播VLAN标签，再通过上联端口发送出去，当下行的组播流通过上联端口进入所述ONU芯片后，所述ONU芯片的VLAN处理模块将连接本ONU的用户申请的组播流的组播VLAN替换为UNI端口的VLAN标签，再发送给所述以太网交换芯片，由所述太网交换芯片将组播流从UNI口发送出去。
本发明在保证用户正常申请和获取组播流的前提下，将组播带宽限制在同一个VLAN中。避免了在接入控制路由器的端口上进行组播流在多个VLAN中复制，从而减少了接入控制路由器的组播复制工作负荷，减轻了接入控制路由器的组播性能压力。同时也大大节省了接入网的带宽资源和VLAN资源。
以下结合附图及实施例进一步说明本发明。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图；
图2为本发明在接入网中支持组播业务的实现示意图。
图3为本发明光网络单元结构示意图。
具体实施方式
一种在千兆以太网无源光网络中实现组播VLAN归并的方法，包括以下步骤：
1)上行数据处理步骤：通过在ONU上，利用802.1q VLAN标签的替换方法，将用户发送的组播请求报文中的VLAN标签，替换为统一的组播VLAN标签，然后再向上行发送，这样可将在不同VLAN中的用户组播请求归并到统一的一个组播VLAN中。在GEPON局端设备OLT上联的接入控制路由器上，由于只会收到终端用户位于组播VLAN中的组播请求，因此只需要将组播数据复制到组播VLAN中，推送给终端用户。
2)下行数据处理步骤：当组播VLAN中的组播流下行到达ONU上时，同样利用802.1q VLAN标签的替换技术，结合IGMP/MLD Snooping的技术，根据连接到本ONU的用户申请的组播组，将对应的下行组播组数据中的组播VLAN标签值，替换为本终端用户所属VLAN的VLAN标签值。这样就可以保证本ONU上连接的用户正确接收到自己申请的组播组数据。
另外，在利用本方案进行接入网组网时，终端用户的VLAN不能设置为与组播VLAN相同的值。
一种在千兆以太网无源光网络中实现组播VLAN归并的装置，如图2所示，在ONU上，上行数据方向有两个数据处理引擎模块：一是上行IGMP/MLD协议包抓包引擎模块，二是上行数据802.1qVLAN标签替换引擎模块。其中，
上行IGMP/MLD协议包抓包引擎模块，终端用户(例如：IPTV机顶盒)的上行数据包进入UNI口后，用于捕捉上行数据中的IGMP/MLD协议报文，并据此建立和维护一张组播组地址记录表，已记录本设备UNI口连接的终端用户申请加入的组播组。同时将这些报文传送给“上行数据802.1qVLAN标签替换引擎”，此时IGMP/MLD协议报文仍然具有UNI端口的VLAN标签值；
上行数据802.1qVLAN标签替换引擎模块，用于将IGMP/MLD协议报文中的原来的UNI端口的VLAN标签值替换为统一的组播VLAN标签值，然后再通过上联端口(UPLINK)将已经经过VLAN标签替换的IGMP/MLD协议报文向上转发。由于接入网上行的IGMP/MLD协议报文全部具有统一的组播VLAN标签值，因此在接入控制路由器上下发的组播数据也全部在组播VLAN中。
在ONU上，下行数据方向也有两个数据处理引擎模块：一是下行数据分析引擎模块，二是下行数据802.1qVLAN标签替换引擎模块。其中，
下行数据分析引擎模块，用于分析下行的数据中哪些是具有组播VLAN标签值的组播数据，当发现具有组播VLAN标签值的组播数据时，将根据本ONU上的组播组地址记录表，过滤掉非本ONU的UNI口连接的终端用户申请的组播数据。同时将本ONU下终端用户申请的组播数据帧交给下行数据802.1qVLAN标签替换引擎模块处理；
下行数据802.1qVLAN标签替换引擎模块，将组播数据中的组播VLAN标签值替换为UNI端口的VLAN标签值，然后再通过UNI端口将经过VLAN标签替换的组播数据向下转发。
采用本发明后在GEPON中支持组播业务的实现如图3所示。例如，用户A和用户B分别连接在两个ONU的UNI端口，用户A连接的UNI端口VLAN设置为VLAN2，用户B连接的UNI端口VLAN设置为VLAN3。设置接入网采用的统一组播VLAN为VLAN999。
假设用户A和用户B申请相同的组播流1，原本用户A和用户B的组播请求会在VLAN2和VLAN3中分别上行到接入控制路由器，而接入控制路由器会在VLAN2和VLAN3中分别复制组播流1的数据，推送给用户A和用户B。采用本发明的ONU能够将不同VLAN用户的组播请求归并到同一个组播VLAN，即VLAN999中，并将下行VLAN999中组播数据的VLAN标签还原为用户连接的UNI端口的VLAN标签，从而保证在用户正常申请和获取组播流的前提下，将组播带宽限制在同一个VLAN中。
通过以上描述的组播VLAN归并方法，避免了在接入控制路由器的端口上进行组播流在多个VLAN中复制，从而减少了接入控制路由器的组播复制工作负荷，减轻了接入控制路由器的组播性能压力。同时也大大节省了接入网的带宽资源和VLAN资源。
一种光网络单元，如图4所示，包括一个内设有IGMP/MLD处理模块和CPU端口的以太网交换芯片(例如Marvell6061)和一个具有内嵌CPU和VLAN处理模块的ONU芯片(例如PAS6201)。
当用户的上行数据进入所述以太网交换芯片后，交换芯片的所述IGMP/MLD处理模块捕捉数据中的IGMP/MLD协议包，并通过所述CPU端口发送给所述ONU芯片的内嵌CPU，所述ONU芯片的内嵌CPU将IGMP/MLD协议包中的UNI端口VLAN标签替换为组播VLAN标签，再通过上联端口(UPLINK)发送出去。
当从接入控制路由器下行的组播流通过上联端口进入ONU芯片后，所述ONU芯片的VLAN处理模块将连接本ONU的用户申请的组播流的组播VLAN替换为UNI端口的VLAN标签，并发送给交换芯片，由于经过替换的组播流的VLAN标签为UNI口的VLAN值，因此组播流进入交换芯片后，能够从UNI口发送出去达到终端用户。
Claims (5)
1.一种在千兆以太网无源光网络中实现组播VLAN归并的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)上行数据处理步骤：利用标签替换方法，将用户发送的组播请求报文中的VLAN标签，替换为统一的组播VLAN标签，然后再向上行发送；
2)下行数据处理步骤：当组播VLAN中的组播流下行到达ONU上时，利用标签替换方法，根据连接到本ONU的用户申请的组播组，将对应的下行组播组数据中的组播VLAN标签值，替换为本终端用户所属VLAN的VLAN标签值。
2.根据权利要求1所述的在千兆以太网无源光网络中实现组播VLAN归并的方法，其特征在于：所述步骤1)和步骤2)中的所述标签替换方法为802.1q VLAN标签的替换方法。
3.一种在千兆以太网无源光网络中实现组播VLAN归并的装置，其特征在于包括：
上行IGMP/MLD协议包抓包引擎模块，在上行数据包进入UNI口后，用于捕捉上行数据中的IGMP/MLD协议报文，并据此建立和维护一组播组地址记录表，以记录本设备UNI口连接的终端用户申请加入的组播组，并将该报文传送给上行数据标签替换引擎模块；
上行数据标签替换引擎模块，用于将IGMP/MLD协议报文中的原来的UNI端口的VLAN标签值替换为统一的组播VLAN标签值，然后再通过上联端口将经过VLAN标签替换的IGMP/MLD协议报文向上转发；
下行数据分析引擎模块，用于分析下行的数据是否为具有组播VLAN标签值的组播数据，如果是，则将根据所述组播组地址记录表，过滤掉非本ONU的UNI口连接的终端用户申请的组播数据，将本ONU下终端用户申请的组播数据帧交给下行数据标签替换引擎模块；
下行数据标签替换引擎模块，将组播数据中的组播VLAN标签值替换为UNI端口的VLAN标签值，然后通过UNI端口将经过VLAN标签替换的组播数据向下转发。
4.根据权利要求3所述的在千兆以太网无源光网络中实现组播VLAN归并的装置，其特征在于包括：所述上行数据标签替换引擎模块为上行数据802.1q VLAN标签替换引擎模块，所述下行数据标签替换引擎模块为下行数据802.1qVLAN标签替换引擎模块。
5.一种光网络单元，其特征在于：包括一个内设有IGMP/MLD处理模块、CPU端口的以太网交换芯片和一个具有内嵌CPU、VLAN处理模块的ONU芯片，当上行数据进入所述以太网交换芯片后，所述IGMP/MLD处理模块捕捉数据中的IGMP/MLD协议包，并通过所述CPU端口发送给所述ONU芯片的内嵌CPU，所述ONU芯片的内嵌CPU将IGMP/MLD协议包中的UNI端口VLAN标签替换为组播VLAN标签，再通过上联端口发送出去，当下行的组播流通过上联端口进入所述ONU芯片后，所述ONU芯片的VLAN处理模块将连接本ONU的用户申请的组播流的组播VLAN替换为UNI端口的VLAN标签，再发送给所述以太网交换芯片并由其送出。
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