CN101296153A - 一种组播保护方法、系统和设备 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开了一种组播保护方法、系统和设备。该方法应用于包括一个工作组播VLAN和至少一个保护组播VLAN的网络中，包括：从第一组播VLAN接收来自组播源的组播流，所述第一组播VLAN是当前的工作组播VIAN；所述第一组播VLAN发生故障时，从当前的所述保护组播VLAN中选择一个第二组播VLAN作为新的工作组播VLAN，从所述第二组播VLAN接收来自所述组播源的组播流。本发明提供的实施例中，通过对不同组播VLAN状态的检测，在组播VLAN发生故障时进行组播VLAN的快速切换，实现了基于组播VIAN的组播保护，具有节省带宽、方便运营商管理以及网络安全性高的优点。

Description

一种组播保护方法、系统和设备

技术领域

本发明涉及网络技术领域，尤其涉及一种组播保护方法、系统和设备。

背景技术

组播技术有效地解决了单点发送多点接收的问题，实现了IP网络中点到多点的高效数据传送，能够大量节约网络带宽、降低网络负载。利用网络的组播特性可以方便地提供一些新的增值业务。

典型的组播转发通常采用IGMP(Internet Group Membership Protocol，因特网组成员协议)建立和维护主机与路由器之间的组播成员关系。同时在组播路由器之间运行组播路由协议，组播路由协议用于建立和维护组播路由，并正确、高效地转发组播数据报文。这样，组播源就会把业务流会发送给加入组播组的所有用户。

随着组播技术在城域网中的应用变得越来越重要，对组播技术的要求越来越高，例如，组播流的延时、抖动、以及当网络发生故障时组播业务的可靠性保护的等方面。现在常见的与组播相关的保护中，对于MPLS(MultiProtocol Label Switching，多协议标记交换)和VPLS(Virtual Private LanService，虚拟专用局域网业务)组播网络，一般由发送端在业务通道上定时发送MPLS OAM(Operation and Maintenance，操作和维护)或BFD(Bidirectional Forwarding Detection，双向转发探测)探测报文，接收端对接收的MPLS OAM或BFD报文是否正常进行检测。如果接收端发现在几个周期都没有正常收到发送端发送的探测报文，则向发送端发送组播主链路发生故障的告警。探测报文发送端收到组播主链路发生故障的告警后，组播源通过组播转发路径生成协议，例如组播源发送IGMP Query报文、接收到该报文的用户终端发送IGMP Report报文进行响应的方法，从而生成新的组播路由转发树以实现保护倒换。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下缺点：

现有技术中组播保护方法需要通过组播转发树生成协议生成新的转发路径，将业务倒换到备隧道上，该方法的配置较为复杂，难以实现组播业务的要求。

发明内容

本发明的实施例要解决的问题是提供一种组播保护方法、系统和设备，用于实现网络发生故障时对组播业务的保护。

本发明的实施例提供一种组播保护方法，应用于包括一个工作组播VLAN和至少一个保护组播VLAN的网络中，所述方法包括：

从第一组播VLAN接收来自组播源的组播流，所述第一组播VLAN是当前的工作组播VLAN；

所述第一组播VLAN发生故障时，从当前的所述保护组播VLAN中选择一个第二组播VLAN作为新的工作组播VLAN，从所述第二组播VLAN接收来自所述组播源的组播流。

本发明的实施例还提供一种组播保护系统，包括组播源设备和接收端设备，所述组播源设备和接收端设备之间至少存在一个工作组播VLAN和至少一个保护组播VLAN，且

所述接收端设备从第一组播VLAN接收来自所述组播源设备的组播流，所述第一组播VLAN是当前的工作组播VLAN；所述第一组播VLAN发生故障时，所述接收端设备从当前的所述保护组播VLAN中选择一个第二组播VLAN作为新的工作组播VLAN，从所述第二组播VLAN接收来自所述组播源的组播流。

本发明的实施例还提供一种接收端设备，应用于包括一个工作组播VLAN和至少一个保护组播VLAN的网络中，包括：

接收单元，用于从第一组播VLAN或者第二组播VLAN接收来自组播源的组播流，所述第一组播VLAN是当前的工作组播VLAN，所述第二组播VLAN是当前的保护组播VLAN；

检测单元，用于检测所述第一组播VLAN是否发生故障；

倒换单元，用于当所述检测单元检测到所述第一组播VLAN发生故障时，通知所述接收单元从第二组播VLAN接收来自所述组播源的组播流。

本发明的实施例还提供一种组播源设备，应用于包括一个工作组播VLAN和至少一个保护组播VLAN的网络中，包括：

组播流发送单元，用于向所述工作组播VLAN和保护组播VLAN发送组播流。

与现有技术相比，本发明的实施例具有以下优点：

通过对不同组播VLAN状态的检测对组播VLAN发生的故障进行快速切换，实现了基于组播VLAN的组播保护，具有节省带宽、方便运营商管理、网络安全性高的优点。

附图说明

图1A是发明实施例中涉及的普通组播数据转发的示意图；

图1 B是发明实施例中涉及的组播VLAN数据转发的示意图；

图2是本发明实施例中组播保护的实现方法流程图；

图3是本发明实施例中另一组播保护的实现方法流程图；

图4是本发明实施例中组播保护的示意图；

图5是本发明实施例中ETH-OAM方式的配置流程图；

图6是本发明实施例中对CC报文进行接收检测的流程图；

图7是本发明实施例中组播保护系统的结构示意图；

图8是本发明实施例中组播源设备的结构示意图；

图9是本发明实施例中接收端设备的结构示意图。

具体实施方式

对于组播组中的每一个组播成员，运营商会各用一个VLAN(Virtual LocalArea Network，虚拟局域网)来管理。如图1A所示，为普通组播数据转发的示意图，组播源A发送给不同用户VLAN的业务流都会经过A-B的通道。这样，就会导致带宽的浪费。而组播VLAN技术的出现解决了带宽浪费的问题。如图1B所示，为组播VLAN数据转发的示意图，组播VLAN是专门用于处理组播业务的VLAN，其将各用户VLAN内的IGMP报文向上层转发，并将下行的组播数据流发送到各用户VLAN内需要接收组播流的用户。而需要接收组播流的用户位于不同的用户VLAN中。组播VLAN实现了组播流的跨VLAN复制，避免了向不同的用户VLAN发送相同组播流时带来的A-B之间的带宽浪费。组播VLAN是由普通VLAN配置得到的，只有组播VLAN才能向其用户VLAN复制组播流，而用户VLAN内只能传输由组播VLAN复制到用户VLAN的业务流。

基于组播VLAN的方法，本发明的实施例提供了一种组播保护的实现方法，通过组播VLAN的多发选收对组播流进行保护，其应用于包括一个工作组播VLAN和至少一个保护组播VLAN的网络中，如图2所示，该方法包括：

步骤s201、从第一组播VLAN接收来自组播源的组播流，所述第一组播VLAN是当前的工作组播VLAN。

步骤s202、所述第一组播VLAN发生故障时，从当前的所述保护组播VLAN中选择一个第二组播VLAN作为新的工作组播VLAN，从所述第二组播VLAN接收来自所述组播源的组播流。

本发明的另一实施例中，以网络中存在一个工作组播VLAN和一个保护组播VLAN为例，说明本发明实施例的组播保护实现方法，假设当前的工作组播VLAN为第一工作组播VLAN，当前的保护组播VLAN为第二工作组播VLAN。如图3所示，该组播保护实现方法包括以下步骤：

步骤s301、在接收端与组播源之间存在第一组播VLAN和第二组播VLAN；组播源通过第一组播VLAN和第二组播VLAN向接收端发送相同的组播流，该第一组播VLAN和第二组播VLAN可以分别作为工作组播VLAN和保护组播VLAN。

具体的，第一组播VLAN作为工作组播VLAN，第二组播VLAN作为保护组播VLAN，组播流的接收端所在的VLAN作为用户VLAN加入第一组播VLAN和第二组播VLAN。其中，第二组播VLAN作为第一组播VLAN的备份镜像，第一组播VLAN内静态配置的组播组表项和动态学习的组播组表项都同步到第二组播VLAN。倒换发生时，业务流倒换到第二组播VLAN上传输，同时将第一组播VLAN下保存的用户VLAN映射到第二组播VLAN，不用在第二组播VLAN上再创建、保存用户VLAN。第一组播VLAN和第二组播VLAN不可以跨VLAN相互转发组播流。另外需要说明的是，对于组播源，所有的组播VLAN都是相同的，并不存在工作组播VLAN和保护组播VLAN的差别，组播源只要同时向所有的组播VLAN发送组播流即可。

步骤s302、接收端接收组播源通过第一组播VLAN发送的组播流。

具体的，仍然以第一组播VLAN为工作组播VLAN，第二组播VLAN为保护组播VLAN为例，选择从第一组播VLAN还是第二组播VLAN接收组播流是在接收端决定的。在组播源与接收端间配置第一组播VLAN和第二组播VLAN后，可以在接收端配置缺省的工作组播VLAN，如本实施例中配置第一组播VLAN为缺省的工作组播VLAN。接收端开始运行后，首先检测第一组播VLAN和第二组播VLAN的状态，当二者都正常时，发现第一组播VLAN为缺省的工作组播VLAN，则接收端确定选收第一组播VLAN的组播流；若二者中的任一个组播VLAN存在故障，则使用正常的一个组播VLAN作为工作组播VLAN。这里假设在正常情况下，接收端从第一组播VLAN即缺省的工作组播VLAN接收组播流。上述对组播VLAN的状态的检测方法，可以通过CC报文的检测实现，细节在下文进行详细描述。

步骤s303、接收端检测到第一组播VLAN发生故障时，进行组播VLAN倒换，接收组播源通过第二组播VLAN发送的相同组播流。

具体的，当接收端检测到第一组播VLAN即工作组播VLAN发生故障时，接收端进行组播倒换，接收组播源通过第二组播VLAN发送的组播流。

本发明的另一实施例中，以图4所示的组网环境为例说明组播保护方法的具体实施方式。图4中，假设PE1为组播源，PE2为组播目的并作为接收端。在PE1和PE2之间配置第一组播VLAN以及第二组播VLAN，其中第一组播VLAN为工作组播VLAN，第二组播VALN为保护组播VLAN。PE1从上层设备接收需要向PE2发送的组播业务流，之后在工作VLAN和保护VLAN上同时发送完全相同的组播流。假设正常情况下，PE2选收工作VLAN发送的组播流，而直接丢弃保护VLAN发送的组播流。当PE2检测到工作VLAN发生故障且保护VIAN无故障时，PE2改为对保护VLAN发送的流进行选收，而工作VLAN发送的流被认为是无效流而直接丢弃。

上述实施例步骤303中的接收端检测第一组播VLAN发生故障的方法可以通过配置绑定ETH-OAM的方式实现。仍以图4所示的组网环境为例，本发明的实施例中，该ETH-OAM方式的配置流程如图5所示，包括：

步骤s501、分别在PE1上创建工作VLAN和保护VLAN所对应的MD(Maintenance Domain，维护域)和MA(Maintenance Association，维护联盟)。所谓MD是由网管对全网规划出来的多个不同级别的区域。MD内可能有多种业务，每一个业务可以关联一个MA。在PE1上所配置的MA的区别在于：VLAN ID不同，分别是工作和保护VLAN的VLAN ID，可将工作和保护VLAN所配置的MD、MA分别定义为MD-W/MA-W和MD-P/MA-P。

步骤s502、在PE1的MA-W和MA-P下分别配置MEP(MA Edge Point，MA的边界节点)-W和MEP-P，然后分别创建对于工作VLAN和保护VLAN的CC发送状态机。这样，PE1侧的工作VLAN和保护VLAN都会以10ms/个的速度发送802.1ag的CC报文，CC报文中携带发送CC端设备的桥MAC、CC发送频率、MD和MA的名称、MEP-ID等信息。

步骤s503、在PE2同样配置工作VLAN和保护VLAN所对应的MD和MA，分别为MD-W/MA-W和MD-P/MA-P。

步骤s504、在PE2的MA-W和MA-P下分别配置MEP-W和MEP-P，最后分别创建对于工作VLAN和保护VLAN下的CC接收状态机。这样，PE2就可以对PE1通过工作VLAN和保护VLAN发送过来的CC报文进行接收检测处理。

通过上述步骤s501～s504，实现了PE1和PE2间通过工作VLAN和保护VLAN进行CC报文收发的配置。根据该CC报文，PE2则可以对工作VLAN或保护VLAN的状态进行检测。

以PE1通过工作VLAN每隔10ms向PE2发送CC报文为例，PE2对CC报文进行接收检测的过程如图6所示，包括：

步骤s601、CC接收检测开始。

步骤s602、判断是否接收到CC报文，是则继续步骤s603，否则进行步骤s610。

步骤s603、判断CC报文中的桥MAC与本地设备的桥MAC是否相等。是则继续步骤s605，否则进行步骤s604。

步骤s604、发送桥MAC错的告警，并进行步骤s610。

步骤s605、判断CC报文中的发送频率和本地CC的接收频率是否相等，是则继续步骤s607，否则进行步骤s606。

步骤s606、发送CC频率失配的告警，并进行步骤s610。

步骤s607、判断CC报文中的MD/MA名称和本地配置的MD/MA名称是否相等，是则继续步骤s609，否则进行步骤s608。

步骤s608、发送MD/MA名称错的告警，并进行步骤s610。

步骤s609、判断时间是否到达下一个10ms，是则进行步骤s601，否则等待下一个10ms的到来并继续进行检测。

步骤s610、将CC计数器加1。

步骤s611、判断CC计数器是否大于预先设定的阈值，不大于则不进行任何处理，否则进行步骤s612。

步骤s612、判断CC计数器超过阈值，有故障发生，将CC计数器清零。

上述流程中，如果从工作VLAN接收到的CC报文没有出现桥MAC错、MD或MA的名称错、CC频率失配等错误，则PE2认为收到的CC报文正确。如果收不到CC报文，或收到的CC报文存在上述错误，则PE2上的CC计数器会加1。当此计数器加到3时，会认为工作VLAN出现故障。进而进行组播VLAN的自动保护倒换。该CC计数器预先设定的阈值建议设置为2，这样既可以保证倒换时间满足运营商的组播业务出现中断发生倒换时业务恢复的时间不超过50ms的要求，也不至于因阈值设计过小而使CC报文一出现错误就切换。

与上述图5所示的CC接收检测的流程类似，如果PE2在若干个CC检测周期内从工作VLAN收到了一定数目的正确的CC报文，如在8个CC检测周期(80ms)内接收到7个正确的CC报文，则认为工作VLAN的链路恢复正常并进行后续处理。上述对于工作VLAN的检测同样可以应用与保护VLAN的检测中。

在PE2检测到工作VLAN故障、或工作VLAN从故障中恢复时，所进行的保护倒换方法可以有很多。例如可以按照现有技术中G8031自动保护倒换协议的要求所进行的保护倒换进行倒换。

此外，由于实施例本发明所采用的组播VLAN1+1保护是基于VLAN的保护。不同的VLAN内走相同的业务流，可以方便的实现保护。一个VLAN可配置多个MEP，由于CC报文是广播报文，所以这些MEP所对应的CC报文都会传送到被保护端(也就是组播流接收端)。只要被保护端收到此VLAN中的任意一个MEP发送过来的CCM报文并检测正确，就会认为此VLAN是好的。

上述各实施例中，以包括两个组播VLAN为例描述了本发明实施例中组播保护的具体实现方法，其中第一组播VLAN为工作组播VLAN，第二组播VLAN为保护组播VLAN。在实际应用中，也可以使用三个或三个以上的组播VLAN实施本发明实施例所示的方法，以三个组播VLAN为例，可以将其中一个组播VLAN配置为工作组播VLAN，另外两个组播VLAN配置为保护组播VLAN，当接收端检测到工作组播VLAN发生故障时，根据一定的规则从两个保护组播VLAN中选择一个作为新的工作组播VLAN接收组播流，该规则可以包括随机选取、或根据预先设定的倒换顺序选取、或预先设定的策略选取等。对于该三个或三个以上的组播VLAN的情况，与两个组播VLAN的实施方式相似，在此不进行重复描述。

通过使用本发明实施例提供的上述方法，通过对不同组播VLAN状态的检测，在组播VLAN发生故障时进行组播VLAN的快速切换，实现了基于组播VLAN的组播保护，具有节省带宽、方便运营商管理、网络安全性高的优点。另外，在基于组播VLAN的保护中，可方便的使用802.1ag的CC报文实现对工作和保护VLAN的ETH-0AM检测。由于CC报文发送的很快，所以可严格保证50ms电信级的倒换时间。此组播VLAN 1+1保护组还支持G8031自动保护倒换协议所支持的各种手工倒换。另外，由于本发明实施例所采用的是基于组播VLAN的多发选收保护，不同的VLAN内走相同的业务流。与基于业务流的保护比较起来，既在软件的实现上简单很多，而且CC的配置上也非常方便。

本发明的实施例还提供一种组播保护系统，如图7所示，包括组播源设备10和接收端设备20，其中组播源设备10和接收端设备20之间存在一个工作组播VLAN和至少一个保护组播VLAN，具体的：

接收端设备20从第一组播VLAN接收来自组播源设备10的组播流，所述第一组播VLAN是当前的工作组播VLAN；第一组播VLAN发生故障时，接收端设备20从当前的保护组播VLAN中选择一个第二组播VLAN作为新的工作组播VLAN，从第二组播VLAN接收来自组播源设备10的组播流。该接收端可以是组播目的节点，也可以是中间接点。

具体的，如图8所示，组播源设备10进一步包括：

组播流发送单元11，用于通过工作组播VLAN和保护组播VLAN向接收端设备20发送组播流。

报文发送单元12，用于通过工作组播VLAN和保护组播VLAN定时向接收端设备20发送CC报文。

具体的，如图9所示，接收端设备20进一步包括：

接收单元21，用于从第一组播VLAN或者第二组播VLAN接收来自组播源设备10的组播流，所述第一组播VLAN是当前的工作组播VLAN，所述第二组播VLAN是当前的保护组播VLAN。

检测单元22，用于检测所述第一组播VLAN是否发生故障。

倒换单元23，用于当检测单元22检测到所述第一组播VLAN发生故障时，通知接收单元21从第二组播VLAN接收来自组播源设备10的组播流。

另外，本发明的另一实施例中，接收单元21还用于接收组播源设备10通过第一组播VLAN发送的CC报文；相应地，

检测单元22包括：第一检测子单元221，用于对接收单元21接收的CC报文进行统计，当未能接收到所述CC报文的次数与接收的所述CC报文发生错误的次数的累计值超过预先设定的阈值时，判断为所述第一组播VLAN发生故障并通知倒换单元23。

另外，检测单元22包括：第二检测子单元222，用于对所述报文接收单元接收的CC报文进行统计，当在特定时间内接收到正常CC报文的次数超过预先设定的阈值时，判断为所述第一组播VLAN从故障中恢复并通知倒换单元23；相应地，

所述倒换单元，还用于当检测单元22检测到所述第一组播VLAN从故障中恢复时，通知接收单元21从所述第一组播VLAN接收来自所述组播源的组播流。

通过使用本发明实施例提供的上述系统和设备，通过对不同组播VLAN状态的检测，在组播VLAN发生故障时进行组播VLAN的快速切换，实现了基于组播VLAN的组播保护，具有节省带宽、方便运营商管理、网络安全性高的优点。另外，在采用基于组播VLAN的保护中，可方便的使用802.1ag的CC报文实现对工作和保护VLAN的ETH-0AM检测。由于CC报文发送的很快，所以可严格保证50ms电信级的倒换时间。此组播VLAN1+1保护组还支持G8031自动保护倒换协议所支持的各种手工倒换。手工和自动倒换的优先级严格遵从G8031协议。另外，由于本发明实施例所采用的是基于组播VLAN的多发选收保护，不同的VLAN内走相同的业务流。与基于业务流的保护比较起来，既在软件的实现上简单很多，而且CC的配置上也非常方便。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以可借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1、一种组播保护方法，其特征在于，应用于包括一个工作组播VLAN和至少一个保护组播VLAN的网络中，所述方法包括：

从第一组播VLAN接收来自组播源的组播流，所述第一组播VLAN是当前的工作组播VLAN；

所述第一组播VLAN发生故障时，从当前的所述保护组播VLAN中选择一个第二组播VLAN作为新的工作组播VLAN，从所述第二组播VLAN接收来自所述组播源的组播流。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作组播VLAN和保护组播VLAN具有相同的组播组表项。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括检测所述第一组播VLAN发生故障，具体为：

对组播源通过所述第一组播VLAN发送的连通性检测CC报文进行统计，当未能接收到所述CC报文的次数和接收的所述CC报文发生错误的次数的累计值超过阈值时，检测出所述第一组播VLAN发生故障。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述第一组播VLAN从故障中恢复时，将所述第一组播VLAN作为新的工作组播VLAN，从所述第一组播VLAN接收来自所述组播源的组播流。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括检测所述第一组播VLAN从故障中恢复，具体为：

对组播源通过所述第一组播VLAN发送的连通性检测CC报文进行统计，当在特定时间内接收到正常CC报文的次数超过预先设定的阈值时，判断为所述第一组播VLAN从故障中恢复。

6、一种组播保护系统，包括组播源设备和接收端设备，其特征在于，所述组播源设备和接收端设备之间至少存在一个工作组播VLAN和至少一个保护组播VLAN，且

所述接收端设备从第一组播VLAN接收来自所述组播源设备的组播流，所述第一组播VLAN是当前的工作组播VLAN；所述第一组播VLAN发生故障时，所述接收端设备从当前的所述保护组播VLAN中选择一个第二组播VLAN作为新的工作组播VLAN，从所述第二组播VLAN接收来自所述组播源的组播流。

7、一种接收端设备，其特征在于，应用于包括一个工作组播VLAN和至少一个保护组播VLAN的网络中，包括：

接收单元，用于从第一组播VLAN或者第二组播VLAN接收来自组播源的组播流，所述第一组播VLAN是当前的工作组播VLAN，所述第二组播VLAN是当前的保护组播VLAN；

检测单元，用于检测所述第一组播VLAN是否发生故障；

倒换单元，用于当所述检测单元检测到所述第一组播VLAN发生故障时，通知所述接收单元从第二组播VLAN接收来自所述组播源的组播流。

8、如权利要求7所述接收端设备，其特征在于，接收单元还用于接收所述组播源设备通过第一组播VLAN发送的CC报文；相应地，

所述检测单元包括：第一检测子单元，用于对所述接收单元接收的CC报文进行统计，当未能接收到所述CC报文的次数与接收的所述CC报文发生错误的次数的累计值超过预先设定的阈值时，判断为所述第一组播VLAN发生故障并通知所述倒换单元。

9、如权利要求8所述接收端设备，其特征在于，所述检测单元包括：第二检测子单元，用于对所述报文接收单元接收的CC报文进行统计，当在特定时间内接收到正常CC报文的次数超过预先设定的阈值时，判断为所述第一组播VLAN从故障中恢复并通知所述倒换单元；相应地，

所述倒换单元，还用于当所述检测单元检测到所述第一组播VLAN从故障中恢复时，通知所述接收单元从所述第一组播VLAN接收来自所述组播源的组播流。

10、一种组播源设备，应用于包括一个工作组播VLAN和至少一个保护组播VLAN的网络中，其特征在于，包括：

组播流发送单元，用于向所述工作组播VLAN和保护组播VLAN发送组播流。

11、如权利要求10所述组播源设备，其特征在于，还包括：

报文发送单元，用于通过所述工作组播VLAN和保护组播VLAN定时向所述接收端设备发送CC报文。

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