CN101309163A - Pim sm协议支持组播流量自动平滑的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PIM SM协议支持组播流量自动平滑的方法，应用于包括多个网络设备的组播网络中，该方法包括：所述网络设备接收来自下游网络设备的加入消息，所述加入消息中携带所述下游网络设备支持的最大匀速组播流速率参数；所述网络设备根据所述下游网络设备支持的最大匀速组播流速率参数进行组播流量平滑处理；所述网络设备将本网络设备支持的最大匀速组播流速率参数通过新的组播加入消息中携带给上游网络设备。本发明保证组播流在从组播源的DR发出时就能够满足整个网络中所有设备的复制和转发要求，从而实现组播流量自动平滑技术，对于组播视频流和IPTV的实现和推广有着积极的意义。

Description

PIM SM协议支持组播流量自动平滑的方法及设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种PIM(Protocol IndependentMulticast，协议无关组播)SM(Sparse Mode，稀疏模式)协议支持组播流量自动平滑的方法及设备。

背景技术

组播在IP网络中应用广泛，主要用于点到多点的通信模式，与广播相比，组播在带宽占用、服务器负载及网络负载分担等方面有着明显的优势。其中，PIM用于网络设备之间转发组播消息，当在网络设备的接口上启用PIM之后，PIM就会和其它启用了PIM的网络设备建立邻居关系，启用PIM的接口通过周期地发送hello消息和其它网络设备建立PIM邻居关系。

PIM协议包括PIM-DM(密集模式)和PIM-SM(稀疏模式)。PIM-SM一般用于组播接收端较少、组播流量较少、以及组播接收端比较分散的情况。不同于PIM-DM的推(Push)模式，PIM-SM采用拉(Pull)模式，即需要组播接收端主动加入组播组来完成组播传输。

在PIM-SM中，组播接收端通过主动发送(*，G)加入消息到RP(Rendezvous Point，汇集点)，告知RP当前组播接收端需要加入的组播组，而组播源通过源注册机制告知RP组播源开始发送组播数据，以及组播源的位置，由RP将组播源发送的组播数据转发到相关的组播接收端。这样就形成了以组播源为根的组播源到RP和以RP为根的RP到组播接收端的RPT(RPTree，共享树)。

其中，组播源到RP的注册过程包括：

(1)组播源向关心的组播组G发送组播数据，该过程不考虑有没有组播接收端。

(2)与该组播源直连的DR接收到组播数据后，创建(S，G)表项，同时将接收到该组播数据的接口设置为该(S，G)表项的入接口。

(3)该与组播源直连的DR将接收到的组播数据封装在注册(Register)消息中，并单播到该组播组对应的RP。

(4)RP在收到封装的注册消息后，根据单播路由向组播源方向逐跳发送加入消息，沿途的中间网络设备在接收到加入消息后，将单播指向组播源的接口设置为(S，G)表项的入接口，同时向组播源发送(S，G)加入消息。

(5)组播源直连的DR在收到(S，G)的加入消息后，将收到加入消息的接口添加到(S，G)表项的出接口列表中。这样组播数据开始通过(S，G)表项进行转发。

(6)RP在(S，G)表项的入接口接收到组播数据后，表示注册已经建立，触发注册停止(Register-stop)消息，单播到与组播源直连的DR。

(7)与组播源直连的DR停止发送注册报文。组播数据由DR发送到RP，由RP将组播源发送的组播数据转发到相关的组播接收端。

其中，组播接收端到RP的共享树的建立过程包括：

(1)组播接收端通知与其直连的DR加入某个特定组播组。

(2)与组播接收端直连的DR创建关于组播组G的表项，DR根据单播路由向RP逐跳发送加入消息，设置组播地址为G，加入地址为RP地址。

(3)沿途中间网络设备收到加入消息后，相应的创建(*，G)表项，同时向RP发送加入消息。

(4)RP收到相应组的加入消息后，创建(*，G)表项，组播地址为G，RP地址为本身网络设备地址，将接收到该组播组加入消息的接口加入到出接口列表中，如果没有组播源注册，则入接口为空。

当组播源到RP的注册，与组播接收端到RP的共享树同时存在时，整个共享树建立完成，组播数据可以沿该共享树转发。

当组播接收端的组播数据量达到阈值时，就会触发由RPT树到SPT树的切换，过程如下：

(1)与组播接收端直连的DR检测到接收到的组播数据量达到设定的阈值后，沿指向组播源方向的单播路由逐跳向上发送关于组播组G的加入消息，加入的地址为组播源S。

(2)沿途的中间网络设备相应的建立(S，G)表项，并向组播源S的方向发送组播组G的加入消息。

(3)与组播源直连的DR收到加入消息后，将接收到该消息的接口加入到组播组G的(S，G)表项的出接口列表中，这样组播数据开始沿该SPT树转发。

(4)当中间的某个网络设备同时收到来自SPT树和RPT树转发的该组播组G的组播数据时，该网络设备向RP的方向发送RP置位的加入消息。

(5)RP在收到该RP置位的加入消息后，创建相应的(S，G)表项，复制(*，G)表项，并从中将接收到该加入消息的接口从出接口列表中删除。

一般而言，组播数据的流量是均匀的，例如目前采用的组播视频流一般是1518Bytes的报文，传输速率为2M bit/s。下面图1是均匀的数据流在进入网络设备时的情况，而图2是数据流在网络设备上复制之后的分布情况。

但是在某些情况下，例如组播源发送报文不稳定，或者由于网络线路的问题，导致组播数据出现突发情况，如图3所示，此时报文是一簇一簇发送出来的，簇内部的报文间隔非常的小，而簇间的间隔则非常大，如图4所示。从长期的速率来看和均匀发送的情况没有差别，但是从更小的时间段看突发的速率很大，例如8M bit/s，对于网络设备复制的压力也会变大。

然而，由于组播技术是将一份报文复制成多份报文，因此对网络设备有着极高的要求，需要网络设备支持较大的报文缓存容量，较强的报文复制能力。在现有网络中，由于各种网络设备的转发和组播复制能力参差不齐，这样当组播流存在着较大的突发的流量时，下游网络设备无法承担报文的大量复制，就会造成报文丢失或者出现抖动，从而影响用户对于组播视频流的体验和满意度。

发明内容

本发明提供了一种PIM SM协议支持组播流量自动平滑的方法及设备，减少由于组播流量突发导致的网络丢包或抖动。

本发明提供了一种PIM SM协议支持组播流量自动平滑的方法，应用于包括多个网络设备的组播网络中，该方法包括：

所述网络设备接收来自下游网络设备的加入消息，所述加入消息中携带所述下游网络设备支持的最大匀速组播流速率参数；

所述网络设备根据所述下游网络设备支持的最大匀速组播流速率参数进行组播流量平滑处理；

所述网络设备将本网络设备支持的最大匀速组播流速率参数通过新的组播加入消息中携带给上游网络设备。

其中，所述进行组播流量平滑处理具体包括：

根据下游所有网络设备的最大入匀速组播流速率参数信息及本网络设备的组播转发能力确定出最大匀速组播流速率；

根据本网络设备的缓存和报文复制能力获取本网络设备需要的入最大匀速组播流速率。

其中，所述出最大匀速组播流速率为以下几种速率的最小值：下游所有网络设备的本组播表项的入最大匀速组播流速率参数，本网络设备保证本组播数据转发不丢包和服务质量的组播流速率的最大值。

其中，所述根据本网络设备的缓存和报文复制能力获取本网络设备需要的入最大匀速组播流速率具体包括：

入最大匀速组播流速率小于等于(本网络设备的缓存大小×设备复制能力/复制组播份数)/秒，其中所述设备复制能力是指设备每秒能够复制报文的数量，而所述复制组播份数是每一个入报文需要复制成的数量。

其中，当检测到下游网络设备的最大入匀速组播流速率小于预设门限时，将与所述下游网络设备连接的接口剪枝。

本发明提供了一种网络设备，应用于组播网络中，包括：

加入消息接收单元，用于接收来自下游网络设备的加入消息，所述加入消息中携带所述下游网络设备支持的最大匀速组播流速率参数；

平滑处理单元，用于根据所述下游网络设备支持的最大匀速组播流速率参数进行组播流量平滑处理；

加入消息转发单元，用于将本网络设备支持的最大匀速组播流速率参数通过新的组播加入消息中携带给上游网络设备。

其中，所述平滑处理单元具体包括：

出最大匀速组播流速率确定子单元，用于根据下游所有网络设备的最大入匀速组播流速率参数信息确定出最大匀速组播流速率；

入最大匀速组播流速率确定子单元，用于根据本网络设备的缓存和报文复制能力获取本网络设备需要的入最大匀速组播流速率。

其中，还包括：

接口剪枝单元，用于当检测到下游网络设备的最大匀速组播流速率小于预设门限时，将与所述下游网络设备连接的接口剪枝。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过PIM协议的加入消息等协议交互报文中，增加组播流速率参数等信息，在从组播源到组播接收端建立组播整个转发路径的过程中，将组播接收端能够支持的组播流量带宽反馈到组播源的DR设备上，从而保证组播流在从组播源的DR发出时就能够满足整个网络中所有设备的复制和转发要求，从而实现组播流量自动平滑技术，对于组播视频流和IPTV的实现和推广有着积极的意义。

附图说明

图1是现有技术中组播复制前均匀的入报文分布示意图；

图2是现有技术中组播复制后均匀的出报文分布示意图；

图3是现有技术中组播复制前突发的入报文分布示意图；

图4是现有技术中组播复制后突发的出报文分布示意图；

图5是本发明中支持组播流量平滑功能的网络设备示意图；

图6是本发明中一种PIM SM协议支持组播流量自动平滑的方法流程图；

图7是本发明中组播源根据从下游网络设备获取的最大匀速组播流速率发送组播数据示意图；

图8是本发明中组播源到RP的注册过程中，与组播源直连的网络设备获取下游网络设备的最大匀速组播流速率流程图；

图9是本发明中由RPT树到SPT树的切换示意图；

图10是本发明中实施例网络设备结构图。

具体实施方式

本发明主要提供了一种PIM SM协议支持组播流量自动平滑的方法和网络设备，核心思想为：通过在PIM协议的加入消息中，增加最大组播流速率参数，在从组播源到组播接收端建立组播整个转发路径的过程中，将组播接收端能够支持的最大匀速组播流速率参数反馈到组播源的DR设备上，从而保证组播流在从组播源的DR发出时能够满足整个网络中所有设备的复制和转发要求，从而实现组播流量自动平滑。

本发明第一实施例中，提供了一种PIM SM协议支持组播流量自动平滑的方法，应用于包括多个网络设备的组播网络中，该组播网络如图5所示，本网络设备能够根据下游网络设备在PIM SM加入消息中携带的支持的最大匀速组播流速率参数，在本网络设备上进行组播流量平滑处理，同时把本网络设备支持的入最大匀速组播流速率参数在新的组播加入消息中携带给本网络设备的上游网络设备。该方法如图6所示，包括：

步骤601，网络设备接收来自下游网络设备(可能包括多个下游网络设备)的加入消息，所述加入消息中携带所述下游网络设备支持的最大匀速组播流速率参数。

最大匀速组播流速率参数，是指网络设备在组播数据转发过程中能够保持匀速转发不丢包的最大转发速率。其中，匀速转发是指数据报文之间的间隔是均匀的(如图1)，不存在突发的情况(如图3)。例如，网络设备A是网络设备B的组播上游网络设备，网络设备B通知网络设备A自己的最大匀速组播流速率参数为2M bit/s，说明当网络设备A将组播数据发给网络设备B时，组播数据的匀速转发速率最大不能超过2M bit/s，如果超过了这个流量，那么在网络设备B上组播数据就会丢包或产生抖动。因此要求在网络设备A上，即使入报文速率超过了2M bit/s，当网络设备A将组播流发给网络设备B时，网络设备A必须通过流量平滑等方式将出报文的速率参数限制到2M bit/s之内。

由于网络设备可以缓存一定数量的报文，且网络设备可以对组播数据进行复制，需要占用网络设备较长的处理时间和资源，因此，进入网络设备的最大匀速组播流速率和流出该网络设备的最大匀速组播流速率可能不同。因此，最大匀速组播流速率参数分为入最大匀速组播流速率和出最大匀速组播流速率，入最大匀速组播流速率指进入到本网络设备的组播数据的速率，而出最大匀速组播流速率是指从本设备出去的组播数据的速率。其中，入最大匀速组播流速率约束上游网络设备发来的入报文速率，而出最大匀速组播流速率约束本网络设备发出的出报文速率。其中，每台网络设备上，入最大匀速组播流速率取决于不同组播表项的报文复制情况或优先级，该网络设备接收的组播数据满足该入最大匀速组播流速率时，可以保证组播数据转发不丢包，并且可以减少网络传输中的抖动。

步骤602，网络设备根据下游网络设备支持的最大匀速组播流速率参数进行组播流量平滑处理。其中，进行组播流量平滑处理具体包括：根据下游所有网络设备的最大匀速组播流速率参数确定出最大匀速组播流速率，根据本网络设备的缓存和报文复制能力获取本网络设备需要的入最大匀速组播流速率。

组播表项的出最大匀速组播流速率＝min{下游所有网络设备的本组播表项的入最大匀速组播流速率参数，本网络设备保证本组播数据转发不丢包和服务质量的组播流速率的最大值}；

组播表项的入最大匀速组播流速率小于等于(本网络设备的缓存大小×设备复制能力/复制组播份数)/秒(其中，设备复制能力是指设备每秒能够复制报文的数量，而复制组播份数是每一个入报文需要复制成的数量，例如一个报文进来在需要复制成5份，那么这个值就是5)。其中，由于普通网络设备，即使缓存再大，但是对于长时间的报文转发而言，如果出匀速组播流速率一直小于入匀速组播流速率，那么缓存也会溢出，因此，需要使入最大匀速组播流速率＜＝本组播表项的出最大匀速组播流速率。

其中，在本网络设备上进行组播流量平滑处理的方式包括但不限于以下几种：

1、如果本网络设备根据下游所有网络设备的入最大匀速组播流速率参数，能够在本网络设备上保证组播数据转发不丢包，则根据下游所有网络设备中最大匀速组播流速率参数中的最小值作为本网络设备的出最大匀速组播流速率进行流量平滑(即如果来自上游网络设备的组播数据速率大于该出最大匀速组播流速率，则通过缓存等方式按该出最大匀速组播流速率向下游网络设备发送给组播数据)。同时根据本网络设备的缓存大小和报文复制能力(复制份数)计算出本网络设备需要的入最大匀速组播流速率(即接收该入最大匀速组播流速率的组播数据，保证不丢包)，在新的组播加入消息中携带该入最大匀速组播流速率给上游网络设备。

例如两个下游网络设备所能支持的最大匀速组播流速率参数分别是2Mbit/s和3M bit/s，本网络设备在这两个参数下都能够保证组播数据转发不丢包和服务质量，那么本网络设备根据这两者的最小值2M bit/s进行流量平滑(使从本网络设备向下游网络设备发出的组播数据为2M bit/s)；同时计算出本网络设备需要的入最大匀速组播流速率也是2M bit/s，则在新的组播加入消息中携带这个2M bit/s给上游网络设备。

2、如果本网络设备根据下游所有网络设备的最大匀速组播流速率参数，都不能够保证组播数据转发不丢包和服务质量，则不建立此组播表项，从而这个组播数据转发不通。

例如两个下游网络设备所能支持的最大匀速组播流速率参数分别是4Mbit/s和3M bit/s，本网络设备在这两个参数下都不能够保证组播数据转发不丢包和服务质量，本网络设备只能保证2M bit/s的匀速组播流速率参数，则本网络设备根据2M bit/s进行流量平滑，同时在新的组播加入消息中携带这个2Mbit/s给上游网络设备。

3、当某一个或几个下游网络设备的能力特别弱，导致最大匀速组播流速率参数极小(低于预设门限)，如果取下游所有网络设备中最大匀速组播流速率参数中的最小值作为本网络设备的出最大匀速组播流速率，则会导致整个组播网络都按照这个最小值传递，组播网络传输效率太低，此时网络设备可以不选择这个下游网络设备作为本网络设备的出接口，排除掉这个下游网络设备，从而提高整个网络的转发性能。

例如，现在组播视频流的常用播放速度是2Mbit/s，如果传输的速度偏小过长时间，那么服务器的缓存就会无报文缓存，导致画面停顿。所以此时就要排除掉最大匀速组播流速率参数较低的下游网络设备，保证其他网络设备的组播数据传输性能。

本发明中，网络设备支持组播的流量平滑功能包括但不限于上面的几种方式，每一个网络设备对带宽预留是一个独立的行为，可以根据本网络设备的策略和配置选择自己的流量平滑实现方式，只要能够保证组播数据转发不丢包和服务质量即可。其中，网络设备可以通过流量整形实现流量平滑，不在本发明的范围之内。

步骤603，网络设备将本网络设备支持的最大匀速组播流速率参数通过新的组播加入消息中携带给上游网络设备。

本发明第二实施例中，组播接收端和下游网络设备在组播加入消息中，携带自己支持的最大匀速组播流速率参数。该组播加入消息主要用于PIM SM网络建立组播转发路径时，从将组播接收端和下游网络设备能够支持的最大匀速组播流速率参数一直反馈到组播源的DR设备上，从而保证组播流在整个网络转发过程中满足所有设备的复制和转发要求，实现不丢包以及减少抖动。如果组播接收端或者下游网络设备不支持此参数，则可以按照一个默认的最大匀速组播流速率参数进行处理。

本发明第三实施例中，由于组播源的多样性，不能够保证组播数据的匀速发送，此时需要连接组播源的DR具有较强的能力，该DR称为流媒体网络设备。流媒体网络设备具备下面的功能：连接组播源的DR具有很大的缓存容量，较强的复制和转发能力；连接组播源的DR能够根据下游网络设备的最大匀速组播流速率，通过将组播源的突发数据流进行数据平滑，保证下游网络设备的组播数据传输质量。在网络组网质量较好的情况下，组播数据主要的突发就来源于组播源的突发流量，因此如果流媒体网络设备能够对于组播数据进行很好的平滑，下游网络设备的压力很轻。

本发明实施例四，如图7所示，组播源根据从下游网络设备获取的最大匀速组播流速率发送组播数据，使该组播数据沿源树SPT流向RP，再从RP沿共享树RPT流向组播接收端，保证所有网络设备可以在不影响通信质量的情况下正常接收组播数据。

其中，组播源到RP的注册过程中，与组播源直连的网络设备A可以获取下游网络设备B及RP的最大匀速组播流速率，具体过程如图8所示，包括：

步骤801，组播源向组播组G发送组播数据。

步骤802，与该组播源直连的网络设备A接收到组播数据后，创建(S，G)表项，同时将接收到该组播数据的接口设置为该(S，G)表项的入接口。

步骤803，网络设备A将接收到的组播数据封装在(S，G)注册(Register)消息中，并单播到该组播组对应的RP。

步骤804，RP在收到封装的(S，G)注册消息后，根据单播路由向组播源方向逐跳发送(S，G)加入消息，在(S，G)加入消息中携带自己支持的最大匀速组播流速率信息。沿途的中间网络设备B在接收到加入消息后，将单播指向组播源的接口设置为(S，G)表项的入接口，同时向组播源发送(S，G)加入消息，在(S，G)加入消息中携带自己支持的最大匀速组播流速率信息。如果RP没有对应的组播表项，那么不会向组播源方向逐跳发送(S，G)加入消息。

步骤805，组播源直连的网络设备A在收到(S，G)加入消息后，根据网络设备B和RP的最大匀速组播流速率信息，自动平滑自己发送组播数据的最大匀速组播流速率，这样组播数据开始通过(S，G)表项进行转发。

步骤806，RP在(S，G)表项的入接口接收到组播数据后，表示注册已经完成，触发注册停止(Register-stop)消息，单播到组播源的网络设备A。与组播源直连的网络设备A停止发送注册报文。

当RP由于下游设备动态的加入/剪枝，导致自己支持的最大匀速组播流速率信息发生变化时，重复执行步骤804到步骤806的流程。

其中，从组播接收端到RP之间的共享树的建立过程中，RP会获取下游网络设备C和D的最大匀速组播流速率，具体过程包括：

组播接收端通知与组播接收端直连的网络设备D加入某个特定组播组；

与组播接收端直连的网络设备D创建关于组播组G的组播表项，计算出保证组播数据转发不丢包的组播表项的最大匀速组播流速率，同时和触发由RPT树到SPT树的切换阈值进行比较，取组播表项中最大匀速组播流速率和切换阈值之间的最小者作为往RP注册的最大匀速组播流速率。

根据BSR(选举RP)的消息确定RP地址，网络设备D根据单播路由向RP逐跳发送(S，G)加入消息，在(S，G)加入消息中携带自己支持的最大匀速组播流速率信息。

沿途中间网络设备C收到(S，G)加入消息后，计算出保证组播数据转发不丢包的组播表项的最大匀速组播流速率，相应的创建(*，G)表项，同时向RP发送(S，G)加入消息，在(S，G)加入消息中携带自己支持的最大匀速组播流速率信息。

RP收到该组播组的(S，G)加入消息后，计算出保证组播转发不丢包的组播表项的最大匀速组播流速率，创建(*，G)表项，组播地址为G，RP地址为本身网络设备地址，将接收到该组播组加入消息的接口加入到出接口列表中，如果没有组播源注册，则入接口为空。如果有组播源注册，则根据单播路由向组播源方向逐跳发送(S，G)加入消息，在(S，G)加入消息中携带自己支持的最大匀速组播流速率信息。沿途的中间网络设备B在接收到(S，G)加入消息后，将单播指向组播源的接口设置为(S，G)表项的入接口，同时向组播源发送(S，G)加入消息，在(S，G)加入消息中携带自己支持的最大匀速组播流速率信息。

当检测到有别的组播接收端通知DR加入某个特定组时，重复上面的流程。

本发明第六实施例中，如图9所示，组播源通过共享分发树向组播接收端发送数据过程中，当组播接收端的组播流量达到一定阈值时，就会触发由RPT树到SPT树的切换，包括：

1，与组播接收端直连的网络设备D检测到组播流量达到设定的阈值后，计算出保证组播转发不丢包的单个组播表项的最大匀速组播流速率，沿指向组播源方向的单播路由逐跳向上发送(S，G)加入消息，(S，G)加入消息的地址为组播源S，在(S，G)加入消息中携带网络设备D自己支持的最大匀速组播流速率信息。

2，沿途的中间网络设备C和网络设备E相应的建立(S，G)表项，并向组播源S的方向发送组播组的(S，G)加入消息，在(S，G)加入消息中携带自己支持的最大匀速组播流速率信息。

3，组播源直连的网络设备A收到(S，G)加入消息后，根据下游网络设备的最大匀速组播流速率信息，自动平滑发送组播报文的速率，将接收到该消息的接口加入到组G的(S，G)表项的出接口列表中，这样组播数据开始沿该SPT树转发。

4，当中间的某个网络设备(例如网络设备C)同时收到来自SPT树和RPT树转发的该组G的组播数据时，该网络设备向RP的方向发送RP置位的剪枝消息。

5，RP在收到该RP置位的加入消息后，创建相应的(S，G)表项，复制(*，G)表项，并从中将接收到该加入消息的接口从出接口列表中删除，完成RPT树到SPT树的切换。

本发明提供了一种网络设备，应用于组播网络中，如图9所示，包括：加入消息接收单元10，用于接收来自下游网络设备的加入消息，所述加入消息中携带所述下游网络设备支持的最大匀速组播流速率参数；平滑处理单元20，用于根据所述下游网络设备支持的最大匀速组播流速率参数进行组播流量平滑处理；加入消息转发单元30，用于将本网络设备支持的最大匀速组播流速率参数通过新的组播加入消息中携带给上游网络设备。

该网络设备还包括：接口剪枝单元40，用于当检测到下游网络设备的最大匀速组播流速率小于预设门限时，将与所述下游网络设备连接的接口剪枝，例如，有4个下游网络设备A、B、C、D，A和B的组播流速率为4M bit/s，C的组播流速率为3M bit/s，D的组播流速率为1M bit/s；若预设门限为2Mbit/s，则将下游网络设备D剪枝。

所述平滑处理单元20具体包括：出最大匀速组播流速率确定子单元21，用于根据下游所有网络设备的最大入匀速组播流速率参数信息确定出最大匀速组播流速率；入最大匀速组播流速率确定子单元22，用于根据本网络设备的缓存和报文复制能力获取本网络设备需要的入最大匀速组播流速率。

网络传输质量指标包括：延迟，抖动和丢包。其中，抖动是组播流速率的变化，产生有多种原因：视频编码器/组播源服务器性能变化，网络线路出现拥挤，网络设备性能变化都可以导致视频流的抖动变化；丢包在没有适当的视频解码补偿或者丢包重传机制下，视频播放质量都会出现不同程度的下降，例如出现马赛克以及画面停顿等现象。由此可见，组播数据对丢包率指标要求非常严格，主要是由于IP组播是UDP报文，目前没有丢包重传机制，同时对于抖动的指标要求较高。组播视频流传输的速度不能长时间的大幅度的偏离播放速度，如果传输的速度偏大过长时间，那么服务器的缓存就会溢出，导致报文丢失；如果传输的速度偏小过长时间，那么服务器的缓存就会无报文缓存，导致画面停顿。其实本发明通过数据平滑，实际上是将流量进行了延迟的处理，因为网络节点和视频解码器往往对视频流进行缓冲。实验数据表明，视频播放延迟不影响视频观看的质量，通过增加延迟减少了丢包和抖动。

本发明通过PIM协议报文中增加组播流速率参数，提升了PIM协议在资源预留和带宽保证的能力，保证组播流在从组播源的DR发出时能够满足整个网络中所有设备的复制和转发要求，减少了丢包和抖动，保证了组播转发质量。

本发明中，网络设备支持组播流量速率计算功能，能够根据设备本身的缓存容量和报文复制能力，同时根据当前建立的组播表项数量和出接口的数量，计算出保证组播转发不丢包的单个组播表项的最大匀速组播流速率。使网络设备支持组播流量自动平滑功能，能够根据下游设备针对具体组播表项的最大匀速组播流速率能力，在有突发流量不丢包的情况下自动平滑自己发送组播报文的带宽。

本发明只需要连接组播源的DR支持具有较大的缓存容量，较强的复制和转发能力，而对其他设备要求极低，只需要支持组播流量转发速率计算和流量平滑功能即可，在保证组播流的转发带宽的情况下，可以大大降低组网的成本。

由于从组播源的DR到组播接收端逐级按照自己的最大缓存容量，进行了组播流量带宽的保证，那么实际上是充分利用了网络中所有设备的缓存容量，实现了组播流的在整个网络分布式复制，减少了单台网络设备的压力。

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借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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 (8)

1、一种PIM SM协议支持组播流量自动平滑的方法，应用于包括多个网络设备的组播网络中，其特征在于，该方法包括：

所述网络设备接收来自下游网络设备的加入消息，所述加入消息中携带所述下游网络设备支持的最大匀速组播流速率参数；

所述网络设备根据所述下游网络设备支持的最大匀速组播流速率参数进行组播流量平滑处理；

所述网络设备将本网络设备支持的最大匀速组播流速率参数通过新的组播加入消息中携带给上游网络设备。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进行组播流量平滑处理具体包括：

根据下游所有网络设备的最大入匀速组播流速率参数信息及本网络设备的组播转发能力确定出最大匀速组播流速率；

根据本网络设备的缓存和报文复制能力获取本网络设备需要的入最大匀速组播流速率。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述出最大匀速组播流速率为以下几种速率的最小值：下游所有网络设备的本组播表项的入最大匀速组播流速率参数，本网络设备保证本组播数据转发不丢包和服务质量的组播流速率的最大值。

4、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据本网络设备的缓存和报文复制能力获取本网络设备需要的入最大匀速组播流速率具体包括：

入最大匀速组播流速率小于等于(本网络设备的缓存大小×设备复制能力/复制组播份数)/秒，其中所述设备复制能力是指设备每秒能够复制报文的数量，而所述复制组播份数是每一个入报文需要复制成的数量。

5、如权利要求3所述的方法，其特征在于，当检测到下游网络设备的最大入匀速组播流速率小于预设门限时，将与所述下游网络设备连接的接口剪枝。

6、一种网络设备，应用于组播网络中，其特征在于，包括：

加入消息接收单元，用于接收来自下游网络设备的加入消息，所述加入消息中携带所述下游网络设备支持的最大匀速组播流速率参数；

平滑处理单元，用于根据所述下游网络设备支持的最大匀速组播流速率参数进行组播流量平滑处理；

加入消息转发单元，用于将本网络设备支持的最大匀速组播流速率参数通过新的组播加入消息中携带给上游网络设备。

7、如权利要求6所述的网络设备，其特征在于，所述平滑处理单元具体包括：

出最大匀速组播流速率确定子单元，用于根据下游所有网络设备的最大入匀速组播流速率参数信息确定出最大匀速组播流速率；

入最大匀速组播流速率确定子单元，用于根据本网络设备的缓存和报文复制能力获取本网络设备需要的入最大匀速组播流速率。

8、如权利要求6所述的网络设备，其特征在于，还包括：

接口剪枝单元，用于当检测到下游网络设备的最大匀速组播流速率小于预设门限时，将与所述下游网络设备连接的接口剪枝。

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