CN101197821B - 一种iptv系统中接入网实现组播的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种IPTV系统中接入网实现组播的方法，包括步骤：机顶盒采用PPPoE方式与BRAS之间建立PPP链路，BRAS获取到机顶盒的账号密码信息后，鉴权判断，如通过则允许建立链路；用户请求使用某个媒体流信息时，机顶盒通过PPP链路向BRAS发送IGMP消息，要求加入该媒体流信息的组播组；BRAS截获此消息，从中取出要求加入的地址，判断已接收的组播码流中是否包含该地址；如不包含，则BRAS向汇聚层路由器发送IGMP消息，请求加入该组播组，汇聚层路由器接到消息，将对应组播组发给BRAS；BRAS复制该组播组信息，将机顶盒端口号与此组播组建立对应关系，并将组播码流按照机顶盒与BRAS建立链路发给机顶盒进行解码播放。本发明解决了现有基于宽带接入网系统的IPTV业务中实现组播传输问题。

Description

一种IPTV系统中接入网实现组播的方法

技术领域

本发明涉及IPTV(交互式网络电视)业务承载网络，尤其涉及一种IPTV系统中接入网实现组播的方法。

背景技术

IP(网际协议)组播是利用一种协议将IP数据包从一个源头传送到多个目的地，将信息的拷贝发送到一组地址，发送到达所有想要接收它的接收者。IP组播是将IP数据报“尽最大努力”传输到一个构成组播群组的主机集合，群组的各个成员可以分布于各个独立的物理网络上。IP组播群组中成员的关系是动态的，主机可以随时加入和退出群组，群组的成员关系决定了主机是否接收送给该群组的组播数据包，不是某群组的成员主机也能向该群组发送组播数据包。同单播(unicast)或广播(broadcast)相比，组播效率非常高，因为任何给定的链路至多用一次，可以节省网络带宽和资源。

根据《中国电信IPTV业务规范》定义，IPTV业务主要包括点播、广播、游戏、信息服务、广播节目预订(PVR)、通信服务、远程教育、音乐/卡拉OK、互动广告、机顶盒上网浏览等。根据功能操作特点，业务可分为4类：通信服务类、流媒体服务类、游戏服务类和信息服务类。

通信服务类包括视频通信和短信。IPTV视频通信基于中国电信公众视讯业务而提供，并由中国电信公众视讯网向用户提供集视频、音频和数据于一体的服务。IPTV机顶盒仅作为公众视讯业务的一个终端，通过互联网接入公众视讯网，使用公众视讯网提供的各种功能。

流媒体服务类分为点对点播放和点对多点播放两种。

点播、PVR、远程教育、音乐/卡拉OK是单个用户按需要进行音视频流播放，是一种点对点的播放。IPTV点对点播放业务基于中国电信内容传送网(CDN)提供，节目内容应尽可能推送到靠近用户的网络端，机顶盒通过宽带网就近访问CDN(Content Distribution Network，内容分发网络)节点，以提高业务的服务质量。

广播是节目源同时向多个用户主动推送相同音视频流的服务，是一种点对多点播放方式。IPTV广播业务适合采用组播方式向用户提供服务。节目内容通过CDN或数据网络推送到向用户服务的组播服务器，再通过组播方式向用户提供。

游戏包括单机游戏和联网游戏。业务发展初期，单机游戏以按场景下载然后分段分关使用的游戏为主，暂时不发展其他单机游戏。联网游戏要求能通过宽带网络同游戏服务器或其他客户互动。

信息服务类包括信息服务、互动广告和机顶盒上网浏览等。对于机顶盒上网浏览服务，初期必须提供用于机顶盒连接的客服网站，但不建议能浏览其他网站。

IPTV业务承载网络主要基于宽带网络构建。通常IPTV业务承载网络由业务层、汇聚层和接入层三部分组成，

业务层包括内容传送网(CDN)、运营支撑层承载网、业务应用层承载网，主要实现具体各业务相关的承载和控制。例如：信息服务和游戏服务网络等相关网络和设备。

汇聚层包括从业务接入控制点设备(BRAS/AR接入路由器)至业务层边缘节点间的相关网络和设备，主要实现各IPTV业务从具体业务网到用户接入间的网络承载。例如：汇聚层网络范围可包含城域网和骨干网两级网络，或仅包含城域网一级网络。

接入层是指从用户机顶盒到业务接入控制点(BRAS/AR接入路由器)间的相关网络及设备，主要实现IPTV业务的接入。例如：接入层由城域网的宽带接入网络实现。

在IPTV业务应用中，每个达到标清质量要求的媒体流信息需要占用大约1.5Mbps带宽，如果采用单播方式，每个用户在接入IPTV系统使用媒体流信息就需要占用1.5Mbps带宽，随着用户数目的增多，接入网的网络带宽占用将非常之高，这样对网络资源是极大的浪费，同样，如果采用广播方式，由于现有的技术条件不能对用户进行合法性检查，不能实现可运营，没有实际可用性，并且也占用太多带宽。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种IPTV系统中接入网实现组播的方法，以解决现有的基于宽带接入网系统的IPTV业务中无法实现组播传输，以及不能对用户进行合法性检查，不能实现可运营和实际可用性，并且IPTV业务也占用了太多带宽的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种IPTV系统中接入网实现组播的方法，应用于现有的基于宽带接入网系统的IPTV业务中，其特征在于，包括以下步骤：

(1)机顶盒采用PPPoE(PPP over Ethernet)方式与宽带接入服务器(BRAS，Broadband Network Access Server)之间建立点到点协议(PPP，Point to Point Protocol)链路，所述宽带接入服务器获取到机顶盒的账号密码信息后，进行鉴权判断，鉴权通过，则允许该机顶盒与宽带接入服务器建立点到点协议链路；

(2)当所述机顶盒上用户请求使用IPTV业务中某个的媒体流信息时，所述机顶盒通过点到点协议链路向所述宽带接入服务器发送Internet组管理协议(IGMP)消息，要求加入该媒体流信息的组播组；

(3)所述宽带接入服务器截获此消息，从中取出要求加入的组播组地址，并判断所述宽带接入服务器上已接收的组播码流中是否包含该组播组地址；

(4)如果所述宽带接入服务器不包含该组播组地址，则所述宽带接入服务器向汇聚层路由器发送Internet组管理协议消息，请求加入该媒体流信息的组播组，当所述汇聚层路由器接收到所述宽带接入服务器发送的Internet组管理协议消息，所述汇聚层路由器将对应的组播组发送给所述宽带接入服务器；

(5)所述宽带接入服务器复制该组播组信息，将所述机顶盒所连接的端口号与此组播组建立对应关系，并将组播码流按照所述机顶盒与宽带接入服务器建立的点到点协议链路发送给所述机顶盒进行解码播放。

本发明所述的方法，其中，所述步骤(1)进一步包括：

当鉴权未通过，则不允许该机顶盒与所述宽带接入服务器建立点到点协议链路。

本发明所述的方法，其中，所述步骤(4)进一步包括：

如果所述宽带接入服务器包含该组播组地址，则直接执行步骤(5)中的将所述机顶盒所连接的端口号与此组播组建立对应关系，并将组播码流按照所述机顶盒与宽带接入服务器建立的点到点协议链路发送给所述机顶盒进行解码播放。

本发明所述的方法，其中，所述步骤(1)进一步包括：

所述机顶盒为具有PPPoE方式和Internet组管理协议及接收处理组播码流的机顶盒；

所述宽带接入服务器为具有支持PPPoE方式及管理，Internet组管理协议及复制和传送组播码流的宽带接入服务器。

本发明所述的方法，其中，步骤(5)中所述宽带接入服务器将组播码流按照所述机顶盒与宽带接入服务器建立的点到点协议链路发送，进一步包括：根据建立的点到点协议链路，对组播码流进行包装后发送。

本发明所述的方法，其中，步骤(1)中所述机顶盒采用PPPoE方式与宽带接入服务器之间建立点到点协议链路，进一步包括：所述机顶盒采用PPPoE方式通过ADSL(Asymmetric Digital Subscriber line，不对称数字用户线路)调制解调器与宽带接入服务器之间建立点到点协议链路；

步骤(1)中所述机顶盒采用PPPoE方式与宽带接入服务器之间建立点到点协议链路，还进一步包括：所述机顶盒采用PPPoE方式通过ADSL调制解调器上连到局端的DSLAM(Digital Subscriber Line AccessMultiplexer，数字用户线路接入服务器)设备，再经二层传输网与宽带接入服务器之间建立点到点协议链路；

步骤(1)中所述机顶盒采用PPPoE方式与宽带接入服务器之间建立点到点协议链路，还可以进一步包括：所述机顶盒采用PPPoE方式通过以太网接口连接到以太网(LAN)交换机，再经二层传输网与宽带接入服务器之间建立点到点协议链路。

因此，本发明所述的组播方式是最适合视频流传送的一种方式，在现有的基于宽带接入网系统的IPTV业务中实现组播传输是本发明的主要内容；本发明实现了在现有的技术条件下，既能对用户进行合法性检查，又能实现可运营和实际可用性，并且也不占用太多带宽。

附图说明

图1是本发明现有技术所述的现有宽带接入层网络图；

图2是本发明实施例所述的IPTV系统中接入网实现组播的方法的具体流程图。

具体实施方式

本发明为了解决传统技术方案存在的弊端，通过以下具体实施例进一步阐述本发明所述的一种IPTV系统中接入网实现组播的方法，以下对具体实施方式进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明现有技术所述的现有宽带接入层网络系统，包括：机顶盒、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber line，不对称数字用户线路)调制解调器(modem)和BRAS设备。其中BRAS设备与现有宽带网络中的汇聚层路由器相连接。

在现有的宽带接入网络系统的整个接入网中，所述机顶盒与ADSLmodem采用以太网相连，ADSL modem采用电话线连接到位于局端的宽带接入服务器(BRAS)，机顶盒通过ADSL采用PPPoE方式拨号连接到BRAS(Broadband Network Access Server，宽带接入服务器)。

在现有接入网的结构及技术特性多种多样，本发明实施例选择目前典型的接入网承载结构，对其实现组播承载。但在接入层实际组网部署和优化中，应结合当地的接入网情况，因地制宜选取合理的实现方式。在同一城域网内尽可能使用一种实现方式，如果其中任何一种都不能满足所有要求时再考虑混合组网实现。

结合图1所示，本发明的实现方法在机顶盒采用PPPoE方式与BRAS之间建立PPP链路，由BRAS设备实现组播复制，由BRAS设备也采用PPPoE方式把组播内容复制到PPP链路上，所有的单播、组播、控制数据流都在PPP链路里传送；

当用户观看IPTV直播业务时的接入层网络系统的工作流程如下：

1、机顶盒开机，使用PPPoE方式进行用户认证，同时机顶盒拨号时提供账号密码信息；

2、用户选择某个频道，机顶盒终端通过ADSL modem向BRAS设备发起IGMP请求，加入对应的组播组；

3、BRAS设备侦听IGMP报文，根据端口识别用户，并由组播业务控制功能判断用户是否有加入这个组播组的权限，如果有，则设定相应用户端口与组播组的建立映射关系，如果没有，则丢弃该IGMP报文；

4、BRAS设备根据用户加入组播组的端口映射关系，向相应的用户通过PPP链路复制IPTV业务流。

虽然，附图1所示的现有宽带接入层网络系统中包括的是ADSL调制解调器设备，但本发明的实现方法还可以应用于现有宽带接入层网络系统中基于DSLAM设备的接入层，在使用IP DSLAM的宽带接入网络中，用户的机顶盒通过10/100Mbps以太网接口接到ADSL Modem，ADSLModem经ADSL链路上连接到局端的DSLAM设备，再经二层(ETHERNET/MSTP)传输网连接到业务接入控制点(BRAS/AR)。

本发明的实现方法也可以应用于现有宽带接入层网络系统中基于ATM DSLAM设备的接入层，与IP DSLAM接入组网实现方式类似，用户的机顶盒通过10/100Mbps以太网接口接到ADSL Modem，ADSL Modem经ADSL链路上联到局端的DSLAM设备，再经二层(ATM/MSTP)传输网连接到业务接入控制点(BRAS)。

本发明的实现方法也可以应用于现有宽带接入层网络系统中基于LAN设备的接入层，接入用户的机顶盒通过10/100Mbps以太网接口接入末端以太网交换机，再经二层(ETHERNET/MSTP)传输网络连接到业务接入控制点(BRAS/AR)。

其中，二层(ETHERNET/MSTP)传输网络也是现有城域网的接入和汇聚网络。EHTERNET网络由二层以太网交换机和三层以太网交换机级连或互连组成。IPTV业务要求二层(ETHERNET/MSTP)传输网络满足现有城域网业务的功能和性能要求的前提下，具有足够的冗余带宽用于IPTV业务的使用。IPTV业务对ETHERNET网络的带宽需求要根据业务发展的规模来决定，如果现有ETHERNET网络不能满足IPTV的业务需求，需要根据具体业务需求情况进行新建或扩容。

结合附图2，本发明所述方法的具体实施例为，当机顶盒拨号时提供账号密码信息，由BRAS设备对用户的账号密码信息进行鉴权，防止用户非法接入；机顶盒完成PPPoE方式会话后，建立与BRAS设备的PPP连接，并且机顶盒被BRAS设备分配一个IP地址；在机顶盒需要使用某个媒体流节目时，机顶盒发送IGMP消息要求加入某个组播组，BRAS设备拦截此消息，取得机顶盒需要加入的组播组地址，BRAS检查机顶盒所使用的账号是否具备加入此组播组的权限，如果不具备，则丢弃该IGMP消息；如果具备，则BRAS设备检查是否已存在这样的组播组，如果存在，则将此机顶盒加入组播组中，BRAS接收到此组播组的数据后，复制一份向机顶盒所连接的端口发送；如果没有对应的组播组存在，则BRAS设备将IGMP消息向汇聚层的路由器发送此IGMP消息，请求该组播信息发送到此BRAS设备上，完成机顶盒加入组播的功能。

同时，为了实现本发明实施例所提出的接入网组播功能，需要机顶盒具有PPPoE方式和IGMP协议功能及接收处理组播流的功能，在BRAS设备上需要支持PPPoE方式及管理，IGMP协议及组播码流的复制。如图2所示，本发明实施例所述的加入组播的具体流程如下：

步骤201、机顶盒采用PPPoE方式建立与BRAS之间的PPP链路，BRAS设备获取机顶盒的账号密码信息，并进行鉴权，鉴权未通过，则不允许机顶盒建立PPP链路，否则，允许该机顶盒建立PPP链路；

步骤202、机顶盒通过PPP通道发送IGMP消息，要求加入某个组播组；

步骤203、BRAS设备截获此消息，取出该组播组地址，并判断BRAS设备上已接收的组播码流是否包含该组播组地址，如果包括，则转到步骤205，否则继续后续步骤；

步骤204、BRAS向汇聚层路由器发送IGMP消息，要求加入机顶盒指定的组播组，汇聚层接收BRAS设备请求，将对应的组播码流发送到BRAS设备；BRAS设备复制该组播组信息，并将机顶盒所连端口号与此组播组建立对应关系；

步骤205、BRAS设备依据该组播组地址和机顶盒在BRAS设备上所连接的端口号的对应关系，将组播码流按照机顶盒与BRAS设备协商好的PPP连接包装；

步骤206、BRAS设备将组播码流发送给机顶盒，机顶盒进行解码播放。

本发明的实现方法不需对现有网络系统做太大改造，只要求对宽带计费后台进行少量的改动即可。本发明的实现方法中，BRAS设备面向PPPoE方式的用户复制音视频广播流量，面向用户的组播复制点是BRAS设备。本发明所述的方法具体应用的现有设备规范条件可以参照《中国电信IPTV平台机顶盒技术规范》的定义。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种IPTV系统中接入网实现组播的方法，应用于现有的基于宽带接入网系统的IPTV业务中，其特征在于，包括以下步骤：

(1)机顶盒采用PPPoE方式与宽带接入服务器之间建立点到点协议链路，所述宽带接入服务器获取到机顶盒的账号密码信息后，进行鉴权判断，鉴权通过，则允许该机顶盒与宽带接入服务器建立点到点协议链路；

(2)当所述机顶盒上用户请求使用IPTV业务中某个的媒体流信息时，所述机顶盒通过点到点协议链路向所述宽带接入服务器发送Internet组管理协议消息，要求加入该媒体流信息的组播组；

(3)所述宽带接入服务器截获此消息，从中取出要求加入的组播组地址，并判断所述宽带接入服务器上已接收的组播码流中是否包含该组播组地址；

(4)如果所述宽带接入服务器不包含该组播组地址，则所述宽带接入服务器向汇聚层路由器发送Internet组管理协议消息，请求加入该媒体流信息的组播组，当所述汇聚层路由器接收到所述宽带接入服务器发送的Internet组管理协议消息，所述汇聚层路由器将对应的组播组发送给所述宽带接入服务器；

(5)所述宽带接入服务器复制该组播组信息，将所述机顶盒所连接的端口号与此组播组建立对应关系，并将组播码流按照所述机顶盒与宽带接入服务器建立的点到点协议链路发送给所述机顶盒进行解码播放。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)进一步包括：

当鉴权未通过，则不允许该机顶盒与所述宽带接入服务器建立点到点协议链路。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)进一步包括：

如果所述宽带接入服务器包含该组播组地址，则直接执行步骤(5)中的将所述机顶盒所连接的端口号与此组播组建立对应关系，并将组播码流按照所述机顶盒与宽带接入服务器建立的点到点协议链路发送给所述机顶盒进行解码播放。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)进一步包括：

所述机顶盒为具有PPPoE方式和Internet组管理协议及接收处理组播码流的机顶盒；

所述宽带接入服务器为具有支持PPPoE方式及管理，Internet组管理协议及复制和传送组播码流的宽带接入服务器。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中所述宽带接入服务器将组播码流按照所述机顶盒与宽带接入服务器建立的点到点协议链路发送，进一步包括：根据建立的点到点协议链路，对组播码流进行包装后发送。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述机顶盒采用PPPoE方式与宽带接入服务器之间建立点到点协议链路，进一步包括：所述机顶盒采用PPPoE方式通过ADSL调制解调器与宽带接入服务器之间建立点到点协议链路。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述机顶盒采用PPPoE方式与宽带接入服务器之间建立点到点协议链路，进一步包括：所述机顶盒采用PPPoE方式通过ADSL调制解调器上连到局端的DSLAM设备，再经二层传输网与宽带接入服务器之间建立点到点协议链路。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述机顶盒采用PPPoE方式与宽带接入服务器之间建立点到点协议链路，进一步包括：所述机顶盒采用PPPoE方式通过以太网接口连接到以太网交换机，再经二层传输网与宽带接入服务器之间建立点到点协议链路。

Images