CN101436945A - 一种组播业务故障保护的方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

一种组播业务故障保护的方法、系统及装置，该方法涉及接入设备及其下联的用户网络，包括：为接入设备配置上联的至少两个组播源设备；该接入设备在转发用户网络的IGMP请求时，从至少两个组播源设备中选择一个作为转发目标；当接入设备检测到作为转发目标的组播源设备有异常时，切换到其它组播源设备作为转发目标。针对上述方法本发明还提出相应的系统和装置。本发明通过接入设备配置至少双上联的网络边缘设备，能够在其上联设备发生故障时自动切换组播源，以实现故障情况下组播数据流保护，且故障恢复时间很短。

Description

一种组播业务故障保护的方法、系统及装置

技术领域

本发明涉及多点通讯业务的组播技术，尤其涉及综合接入设备(IAD，Integrated Access Device)对组播业务的故障保护及恢复方法及装置。

背景技术

目前，组播业务成为IPTV业务的重要部分。到2007底，全球IPTV组播业务用户已从初期的73.4万，增长到1350万。如果说现阶段IPTV组播业务只是作为一种吸引用户入网、扩大网络规模的手段，那么，从2005年开始，它已成为重要的利润增长点。

IPTV组播业务离不开网络边缘设备，即指边缘网络(主要用于接入网与核心网之间的信息交换)中的交换机、路由器、路由交换机、综合接入设备IAD等，这些设备用于将一种类型的网络协议转换为另一种类型的网络协议，执行聚合、频道切换、边缘路由、拥塞管理和流量整形等功能，跟踪、管理流经网络边缘的多个信号流，优先响应来自接入网的互联网组管理协议(IGMP，Internet Group Management Protocol)消息请求，并安排这些消息请求在边缘设备上被处理的优先级，从而实现更快速的频道切换。

面对IPTV组播业务上述这种关键的电信级应用，故障保护和故障恢复机制很有必要。而现有的组播分发技术，在三层路由网络上一般通过独立组播协议(PIM，Protocol Independent Multicast)实现组播生成树的建立，当网络异常时，单播路由变化，会触发PIM重新计算组播分发树，实现故障情况下的自恢复。但在接入网络(AN，Access Network)中当组播路由变化，由于没有相应的组播路由协议，故不能实现故障情况下的自动恢复。

因此，需要对现有的组播分发技术加以改进，使AN设备能够在上联的网络边缘三层设备即三层路由器或宽带远程接入服务器(BRAS，BroadbandRemote Access Server)发生故障时自动切换组播源，并在短时间内能够为用户提供组播业务恢复。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种组播业务故障保护的方法、系统及装置，使AN设备能够在其上联设备发生故障时自动切换组播源，并在极短时间内提供组播业务恢复。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种组播业务故障保护的方法，涉及接入设备及其下联的用户网络；该方法包括：为接入设备配置上联的至少两个组播源设备；该接入设备在转发用户网络的互联网组管理协议IGMP请求时，从至少两个组播源设备中选择一个作为转发目标；当接入设备检测到作为转发目标的组播源设备有异常时，切换到其它组播源设备作为转发目标。

进一步地，在为接入设备配置所述至少两个组播源设备的同时，为每一个组播源设备配备多个上联端口，并为每一个组播源设备配备优先级权重参数。

进一步地，接入设备在转发IGMP请求时，选择具有优先级权重参数的最大值的组播源设备作为转发目标。

进一步地，当接入设备检测到组播源设备的上联端口出现异常时，将组播源设备的优先级权重参数的值置为最小值。

进一步地，该方法还包括：接入设备在转发IGMP请求后，将从作为转发目标的组播源设备的上联端口接收的组播流数据转发给用户网络。

进一步地，接入设备通过被动方式检测到上联端口出现异常时，将组播源设备的优先级权重参数的值置为最小值；或者，接入设备通过被动方式检测到上联端口出现异常时，再通过主动方式检测上联端口，当检测到有异常发生时，将组播源设备的优先级权重参数的值置为最小值。

进一步地，当接入设备检测到上联端口出现异常时，还向当前具有优先级权重参数的最大值的组播源设备重发所有已发过的IGMP请求。

进一步地，该方法还包括：当接入设备检测到组播源设备的上联端口恢复正常时，将组播源设备的优先级权重参数的值恢复为原值。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有故障保护功能的组播业务系统，包括：接入设备、与接入设备上联的至少两个组播源设备以及与接入设备下联的用户网络；其中：

接入设备，用于在转发用户网络发送的互联网组管理协议IGMP请求时，从至少两个组播源设备中选择一个作为转发目标；当检测到作为转发目标的组播源设备有异常时，切换到其它组播源设备作为转发目标；随后，将组播源设备返回的组播流数据转发给用户网络；

所述至少两个组播源设备，其中作为转发目标的组播源设备用于在收到IGMP请求后，向接入设备返回组播流数据。

进一步地，接入设备还用于在配置上联的所述至少两个组播源设备时，为每一个组播源设备配备一个上联端口，并为每一个组播源设备配备优先级权重参数；在转发IGMP请求时，选择具有优先级权重参数的最大值的组播源设备作为转发目标。

进一步地，接入设备通过被动方式检测到上联端口出现异常时，将组播源设备的优先级权重参数的值置为最小值；或者，接入设备通过被动方式检测到上联端口出现异常时，再通过主动方式检测上联端口，当检测到上联端口有异常发生时，将组播源设备的所述优先级权重参数的值置为最小值。

进一步地，接入设备还用于在检测到上联端口出现异常时，向当前具有优先级权重参数的最大值的组播源设备重发所有IGMP请求。

进一步地，接入设备还用于在检测到组播源设备的上联端口恢复正常时，将组播源设备的所述优先级权重参数的值恢复为原值。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有组播业务故障保护及恢复功能的接入装置，包括组播源维护模块、互联网组管理协议即IGMP模块以及检测模块，其中：

组播源维护模块，分别与IGMP模块以及检测模块连接，用于为接入装置配置至少两个组播源设备及其相应的上联端口、以及为组播源设备配备的优先级权重参数指示给IGMP模块；并将具有优先级权重参数最大值的组播源设备的上联端口号指示给检测模块；当收到检测模块的异常检测结果时，将组播源设备的优先级权重参数的值置为最小值，并将该优先级权重参数和上联端口号指示给所述IGMP模块，同时将当前具有优先级权重参数的最大值的组播源设备的上联端口号指示给检测模块；

IGMP模块，与所述至少两个组播源设备连接，用于根据组播源维护模块的指示，将至少两个组播源的优先级权重参数的值进行比较，并将具有优先级权重参数的最大值的组播源设备的上联端口作为主端口来转发用户的IGMP请求；或者，向主端口重发所有已发过的IGMP请求；

检测模块，与所述至少两个组播源设备连接，用于根据组播源维护模块指示，对具有优先级权重参数的最大值的所述上联端口进行检测，并当检测到有异常状态时，向组播源维护模块返回异常检测结果。

进一步地，组播源维护模块当收到检测模块的异常恢复检测结果时，则将与上联端口连接的组播源的优先级权重系数恢复为原值，并该优先级权重参数和上联端口号指示给IGMP模块。

采用本发明提供的方法和装置，通过AN设备配置至少双上联的网络边缘设备，能够在其上联设备发生故障时自动切换组播源，以实现故障情况下组播数据流保护，且用户组播业务的故障恢复时间很短，小于10s。

附图说明

图1为本发明的能够提供组播业务故障保护的系统网络拓扑图；

图2为本发明的接入设备及其双上联网络边缘设备在正常业务状况下的组播流图；

图3为本发明的本发明的AN设备及其双上联网络边缘设备在异常业务状况下组播流切换示意图；

图4为本发明的具有组播业务故障保护功能的接入装置实施例的结构框图。

具体实施方式

本发明提供的组播业务故障保护的方法，其核心要点是，将宽带接入设备上联到两种不同的IP网络边缘设备，一种为配置有高优先级权重的主设备，另一种为配置有低优先级权重的从设备；在宽带接入设备转发用户网络的IGMP请求时，选择主设备的组播源端口转发；当宽带接入设备检测到对端主设备的组播源端口有异常情况发生时，切换到相应的从设备的组播源端口重发所有的IGMP请求。

以下结合附图和优选实施例对本发明的上述技术方案进行详细地解释和说明。

如图1所示，为本发明的能够提供组播业务故障保护及恢复的系统网络拓扑结构。为了降低组网成本，通常是N台接入设备与N台路由器互为保护，譬如图1中示出3台接入设备与3台路由器互为保护。

如图2所示，正常情况下，用户网络发起的IGMP请求被接入设备送到优先级权重系数为3的路由器2，接入设备将从路由器2收到的组播流转发给用户网络。

当接入设备检测到路由器2端口发生故障时，如图3所示，将路由器2的优先级权重系数置为0，则来自用户网络的IGMP请求便被转发到优先级权重系数为2的路由器1，或者接入设备向路由器1重发已经记录的IGMP请求。路由器1处理IGMP请求，并将组播数据流复制到与接入设备相连的端口上。

当上联路由器2及其链路故障恢复后，接入设备为其配备的优先级权重系数根据需要又恢复原来的权重值3。此时，接入设备又恢复从路由器2上接收组播流数据。

本发明的组播业务故障保护及恢复的方法，包括如下步骤：

步骤1：将每一宽带接入设备均上联到两个不同的IP网络边缘路由器，并对这两个路由器端口配置不同的优先级权重系数；

在组播虚拟局域网(MVLAN，Multicast Virtual Local Area Network)的配置中，除了为宽带接入设备配置组播源端口外，再为该端口增配一个优先级权重系数。

步骤2：宽带接入设备在转发用户网络的IGMP请求时，比较路由器端口的优先级权重系数，并将高优先级权重系数的路由器作为主路由器转发IGMP请求；

步骤3：宽带接入设备检测到主路由器组播源端口异常时，则将这个组播源端口的优先级权重置为0；

上述检测可以通过被动方式检测，譬如启用组播流量统计功能，统计从上联端口下来的组播数据流量；亦可以通过主动检测方式检测对端设备的状态，譬如宽带接入设备作为BFD(Bidirectional Forwarding Detection)主动发起端，主动探测对端设备的状态。

步骤4：当宽带接入设备通过主动检测确认主路由器异常发生时，将来自用户网络的IGMP请求转发到从路由器，或向从路由器重发所有的IGMP请求；

步骤5：待所有组播流都下来后，用户网络便能够重新收到组播数据流；

步骤6：当宽带接入设备检测到上联设备(主路由器)及其链路故障恢复后，将为其配备的优先级权重系数根据需要又恢复会原来的权重值，此时接入设备又恢复从该上联设备上接收组播流数据。

如图4所示，为本发明为实施上述方法而提供的一种具有组播业务故障保护及恢复功能的宽带接入装置改进的实施例的结构框图。该装置400包括组播源维护模块410、IGMP模块420以及检测模块430，其中：

组播源维护模块410，分别与IGMP模块420以及检测模块430连接，用于将为接入装置400配置的多个相互保护的组播源(即路由器)及其优先级权重系数以及相应的上联端口号，指示给IGMP模块420；并将优先级权重系数最高的组播源的上联端口号指示给检测模块430；当收到检测模块430关于上联端口的异常检测结果时，将与该上联端口连接的组播源的优先级权重系数配置为0，并将其指示给IGMP模块420，同时将当前优先级权重系数最高的的组播源的上联端口号指示给检测模块430；当收到检测模块430关于上联端口的恢复检测结果时，则将与该上联端口连接的组播源的优先级权重系数恢复，并指示给IGMP模块420。

在此，为了降低组网成本，通常是N台接入装置与N台路由器(组播源)互为保护。每台接入装置配置两个组播源端口，且其优先级权重系数范围譬如为0～5。

IGMP模块420，用于根据组播源维护模块410的指示，将多个组播源的优先级权重系数进行比较，并将其中优先级权重系数较高的组播源的上联端口作为主端口来转发用户网络的IGMP请求。

组播数据流的下发，通常是自下而上发出IGMP请求(即从用户向组播服务器申请)，再自上而下下发的。要实现组播源1:1的保护，接入设备必须能够在故障时，首先实现IGMP数据流的切换。

检测模块430，与多个组播源(即路由器)上联端口连接，用于根据组播源维护模块410指示的优先级权重系数最高的组播源的上联端口号，对该上联端口进行检测，当检测到有异常状态时，向组播源维护模块410返回检测结果。

检测模块430可以先采用被动方式检测，譬如启用组播流量统计功能，统计从上联端口下来的组播流量。当某个上联端口组播流量突然中断，可认为是上联设备或上联线路出现异常，则向组播源维护模块410返回异常检测结果；或者，检测模块430再启动主动检测机制，即在所有上联端口配置及启用BFD机制，定期检测上联设备及其链路运行状态。如果检测出有异常，则组播源维护模块410返回异常检测结果。

当检测模块430检测到上联组播源及其链路故障恢复后，则向组播源维护模块410返回恢复检测结果。

应当指出的是，本发明方法对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其有益效果进行改变或替换，而所有这些改变或替换都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (15)

1、一种组播业务故障保护的方法，涉及接入设备及其下联的用户网络；所述方法包括：为所述接入设备配置上联的至少两个组播源设备；所述接入设备在转发所述用户网络的互联网组管理协议IGMP请求时，从所述至少两个组播源设备中选择一个作为转发目标；当所述接入设备检测到作为所述转发目标的所述组播源设备有异常时，切换到其它组播源设备作为转发目标。

2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在为所述接入设备配置所述至少两个组播源设备的同时，为每一个所述组播源设备配备多个上联端口，并为每一个所述组播源设备配备优先级权重参数。

3、按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接入设备在转发所述IGMP请求时，选择具有所述优先级权重参数的最大值的组播源设备作为所述转发目标。

4、按照权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述接入设备检测到所述组播源设备的所述上联端口出现异常时，将所述组播源设备的所述优先级权重参数的值置为最小值。

5、按照权利要求2至4任一项所述的方法，其特征在于，还包括：所述接入设备在转发所述IGMP请求后，将从作为转发目标的所述组播源设备的上联端口接收的组播流数据转发给所述用户网络。

6、按照权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接入设备通过被动方式检测到所述上联端口出现异常时，将所述组播源设备的所述优先级权重参数的值置为最小值；或者，所述接入设备通过被动方式检测到所述上联端口出现异常时，再通过主动方式检测所述上联端口，当检测到有异常发生时，将所述组播源设备的所述优先级权重参数的值置为所述最小值。

7、按照权利要求4或6所述的方法，其特征在于，当所述接入设备检测到所述上联端口出现异常时，还向当前具有所述优先级权重参数的最大值的组播源设备重发所有已发过的所述IGMP请求。

8、按照权利要求4或6所述的方法，其特征在于，还包括：当所述接入设备检测到所述组播源设备的上联端口恢复正常时，将所述组播源设备的所述优先级权重参数的值恢复为原值。

9、一种具有故障保护功能的组播业务系统，其特征在于，该系统包括：接入设备、与接入设备上联的至少两个组播源设备以及与接入设备下联的用户网络；其中：

所述接入设备，用于在转发所述用户网络发送的互联网组管理协议IGMP请求时，从所述至少两个组播源设备中选择一个作为转发目标；当检测到作为所述转发目标的所述组播源设备有异常时，切换到其它组播源设备作为转发目标；随后，将所述组播源设备返回的组播流数据转发给所述用户网络；

所述至少两个组播源设备，其中作为所述转发目标的组播源设备用于在收到所述IGMP请求后，向所述接入设备返回所述组播流数据。

10、按照权利要求9所述的系统，其特征在于，所述接入设备还用于在配置所述上联的至少两个组播源设备时，为每一个所述组播源设备配备一个上联端口，并为每一个所述组播源设备配备优先级权重参数；在转发所述IGMP请求时，选择具有所述优先级权重参数的最大值的组播源设备作为所述转发目标。

11、按照权利要求10所述的系统，其特征在于，所述接入设备通过被动方式检测到所述上联端口出现异常时，将所述组播源设备的所述优先级权重参数的值置为最小值；或者，所述接入设备通过被动方式检测到所述上联端口出现异常时，再通过主动方式检测所述上联端口，当检测到所述上联端口有异常发生时，将所述组播源设备的所述优先级权重参数的值置为最小值。

12、按照权利要求11所述的系统，其特征在于，所述接入设备还用于在检测到所述上联端口出现异常时，向当前具有所述优先级权重参数的最大值的组播源设备重发所有所述IGMP请求。

13、按照权利要求11所述的系统，其特征在于，所述接入设备还用于在检测到所述组播源设备的上联端口恢复正常时，将所述组播源设备的所述优先级权重参数的值恢复为原值。

14、一种具有组播业务故障保护及恢复功能的接入装置，其特征在于，所述装置包括组播源维护模块、互联网组管理协议即IGMP模块以及检测模块，其中：

所述组播源维护模块，分别与所述IGMP模块以及所述检测模块连接，用于为所述接入装置配置至少两个组播源设备及其相应的上联端口、以及为所述组播源设备配备的优先级权重参数指示给所述IGMP模块；并将具有优先级权重参数最大值的所述组播源设备的上联端口号指示给所述检测模块；当收到所述检测模块的异常检测结果时，将所述组播源设备的优先级权重参数的值置为最小值，并将该优先级权重参数和上联端口号指示给所述IGMP模块，同时将当前具有优先级权重参数的最大值的组播源设备的上联端口号指示给所述检测模块；

所述IGMP模块，与所述至少两个组播源设备连接，用于根据所述组播源维护模块的指示，将所述至少两个组播源的优先级权重参数的值进行比较，并将具有优先级权重参数的最大值的组播源设备的上联端口作为主端口来转发用户的IGMP请求；或者，向所述主端口重发所有已发过的所述IGMP请求；

所述检测模块，与所述至少两个组播源设备连接，用于根据所述组播源维护模块指示，对所述具有优先级权重参数的最大值的所述上联端口进行检测，并当检测到有异常状态时，向所述组播源维护模块返回所述异常检测结果。

15、按照权利要求14所述的装置，其特征在于，所述组播源维护模块当收到所述检测模块的异常恢复检测结果时，则将与所述上联端口连接的组播源的优先级权重系数恢复为原值，并该优先级权重参数和上联端口号指示给所述IGMP模块。

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