CN101702689B

CN101702689B - 组播业务数据负载均衡的传输控制方法及传输控制设备

Info

Publication number: CN101702689B
Application number: CN2009103106793A
Authority: CN
Inventors: 罗向征; 尹茂
Original assignee: Maipu Communication Technology Co Ltd
Current assignee: Maipu Communication Technology Co Ltd
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2029-11-30
Also published as: CN101702689A

Abstract

本发明涉及数据通信领域组播业务数据流负载均衡方法。本发明针对现有技术中组播业务数据流在传输过程中产生的负载不均的问题，公开了一种组播业务数据负载均衡的传输控制方法及接入设备。本发明的方法包括以下步骤：a、接收组播加入请求后，识别组播加入请求中组播组信息；b、根据组播组信息，将不同组播组的组播业务数据流分配到不同的VLAN内进行传输；c、在分配的VLAN内形成该请求组播转发表项，并转发组播加入请求控制协议报文。本发明的接入设备包括组播加入请求接收模块、VLAN分配模块、组播转发表维护模块、组播业务数据转发模块。本发明可以在多实例组网环境中实现负载的均衡，充分利用网络带宽资源。

Description

组播业务数据负载均衡的传输控制方法及传输控制设备

技术领域

本发明涉及数据通信领域组播业务数据流负载均衡方法，特别涉及二层以太网环境中组播数据流的负载均衡控制及数据转发方法。

背景技术

运营商或企业网络环境中，为了提高二层以太网络可靠性，通常选择双归属或是环形组网，同一台设备通过两条冗余链路与一台以上的设备连接，以便在出现链路或是设备故障时，业务能够快速倒换，避免造成长时间的网络中断，网络结构参见图1和图2(在不同的组网模式中，网络设备有不同的叫法)。组播数据流转发流程如下：组播业务数据流由组播源发起，依次经过三层转发设备、二层汇聚设备、接入设备，最后达到用户终端。这种组网模式中，在提高故障倒换性能同时，为了避免冗余链路造成环路，需要在网络中运行MSTP(多生成树协议)或是环网保护协议(典型地如EAPS-以太自动保护切换协议)，这些协议在正常情况下通过阻断冗余路径来消除环路，当网络出现故障时，控制协议重新开放冗余路径，快速恢复业务通信。为了充分利用网络资源，MSTP或是EAPS协议通过改进，在环路控制中引入多实例机制，通过该机制，协议对于冗余链路的阻断或开放基于实例而不是端口进行控制，使得不同实例的主用链路和冗余链路不同，达到不同实例的业务数据流更好的负载均衡的目的。

当前网络中使用组播方式进行业务通信的场合越来越多，典型应用包括视频点播、IPTV(网络电视)等，这些业务大都采用组播方式进行通信，以节约网络带宽。因此如何控制组播数据流的传输，在高可靠网络环境中，充分利用主、备用链路带宽资源，是网络设计及部署的重要内容。现有技术只能将所有组播业务划分到单一VLAN(虚拟局域网)，导致组播数据流不能在多实例组网环境中按照VLAN进行负载均衡，无法利用冗余路径的网络带宽分担组播业务数据流量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术中组播业务数据流在传输过程中产生的负载不均的问题，提供一种组播业务数据负载均衡的传输控制方法，对组播业务数据流进行控制和分配，在多实例组网环境中实现负载的均衡，充分利用网络带宽资源。

本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，组播业务数据负载均衡的传输控制方法，包括以下步骤：

a、接收组播加入请求后，识别组播加入请求中组播组信息；

b、根据组播组信息，将不同组播组的组播业务数据流分配到不同的VLAN内进行传输；

c、在分配的VLAN内形成该请求组播的组播转发表项，并转发组播加入请求；

d、接收到组播业务数据后根据组播转发表项中的VLAN信息，转发到相应的组播组成员；

进一步的，步骤b中，将不同组播组的组播业务数据流分配到不同的VLAN进行传输，是指按照一定的分配规则为该组播组分配业务数据传输所用的VLAN；

进一步的，所述一定的分配规则是采用手动静态配置为该组播组分配业务数据传输所用的VLAN；

进一步的，所述一定的分配规则是采用动态计算方式确定该组播组业务数据传输所用的VLAN；

具体的，所述动态计算方式是以组播组对应MAC地址作为键值进行哈希散列计算，确定该组播组业务数据传输所用的VLAN；

具体的，所述动态计算方式是以组播组对应IP地址作为键值进行哈希散列计算；

具体的，所述动态计算方式是以接收组播加入请求报文的源端口为键值进行哈希散列计算，确定该组播组业务数据传输所用的VLAN；

具体的，所述动态计算方式是以组播组对应MAC地址、组播组对应IP地址、接收组播加入请求报文的源端口三个参数的任意组合为键值进行哈希散列计算，确定该组播组业务数据传输所用的VLAN。

另外，本发明的另一个目的是，提供一种组播业务数据负载均衡的传输控制设备，包括：

组播加入请求接收模块：接收组播加入请求后，识别组播加入请求中组播组信息；VLAN分配模块：根据组播组信息，将不同组播组的组播业务数据流分配到不同的VLAN内进行传输；组播转发表维护模块：在分配的VLAN内形成该组播组的组播转发表项，并转发组播加入请求；组播业务数据转发模块：接收到组播业务数据后根据组播转发表项中的VLAN信息，转发到相应的组播组成员。

更进一步的，所述VLAN分配模块采用手动静态配置或者是采用动态计算方式将不同组播组的组播业务数据流分配到不同的VLAN内进行传输。

本发明的有益效果是，将组播数据流分配在不同VLAN上传输，通过配置MSTP、EAPS多实例机制，进而将不同VLAN上的数据流指派到不同实例，通过实例分配到不同的以太链路，达到使能链路备份的基础上，不降低网络可靠性的前提下，同时使用主、备链路传输组播数据流，在组播业务传输过程中提高了链路带宽利用率。由于当前网络上基于组播方式传输的业务种类越来越多，组播数据流所占网络带宽比例也越来越高，本发明可以在高可靠性网络中传输组播数据流时充分利用网络带宽，提高带宽资源利用率。

附图说明

图1是组播业务组网中的双归属网络拓扑示意图；

图2是组播业务组播中的环形网络拓扑示意图；

图3是实施例组播控制协议及组播数据流转发处理流程示意图；

图4是接入设备模块结构示意图。

具体实施方式

本发明针对组播数据流传输控制方法进行改进，根据用户需要加入的组播组，确定该组播组对应业务数据传输所在的VLAN，使得不同组播组的业务数据流能够分配到不同VLAN，进而被分配到不同的MSTP或EAPS实例，达到不同组播组的数据流能够在主、备用链路上同时传输，充分利用网络带宽的目的。

本发明采用的技术方案是，提供一种组播业务通信负载的方法，在用户设备上启用二层组播控制协议，通过该控制协议，一方面在接入设备上形成二层组播转发表，另一方面根据用户需要加入的组播组，接入设备在组播组分配的组播VLAN中向上端三层转发设备发送组播加入请求报文，使得不同组播组对应的组播数据流能够从不同的VLAN中由三层转发设备向接入设备传输，通过MSTP或EAPS多实例机制，即可让不同VLAN上承载的组播数据流在不同的二层链路上传输，达到充分利用网络带宽的目的。

实施例

如图3所示，本例以双归属组网为例，说明控制协议及组播数据转发处理流程。

(1)设备启用功能及配置说明

接入设备B上启用MSTP多实例，接入设备B连接用户终端A1的端口加入到VLAN10中，连接用户终端A2的端口加入到VLAN20中，连接设备C、D的端口同时加入到VLAN50、VLAN60中，其中VLAN50分配到MSTP实例1，VLAN60分配到MSTP实例2中；

二层汇聚设备C、D上启用IGMP Snooping协议、MSTP多实例；

二层汇聚设备C、D连接接入设备B的端口同时加入VLAN50、VLAN60中；

二层汇聚设备C、D连接设备E的端口同时加入VLAN50、60中；

二层汇聚设备C、D间互连的端口同时加入VLAN50、60中；

二层汇聚设备C、D上VLAN50分配到生成树实例1中，VLAN60分配到生成树实例2中；

三层转发设备E上对下连的二层汇聚设备C、D启用MSTP多实例、PIM协议、对组播数据源F启用PIM协议；

三层转发设备E连接设备C、D的端口同时加入到VLAN50、VLAN60，VLAN50、VLAN 60启用三层路由接口；

三层转发设备E连接组播数据源F的端口加入VLAN40，VLAN40启用三层路由接口。

(2)控制协议处理流程

接入设备B从VLAN10或VLAN20中接收到用户终端A1或A2发送的IGMP加入请求，识别请求加入的组播组，根据组播组信息与用户配置，确定将该组播请求分配到VLAN50或VLAN60中；

接入设备B根据第一步的分配结果，作两个处理，一是形成本机的二层组播转发表，组播转发表项对应的VLAN即为第一步分配的结果(VLAN50或VLAN60)，第二是根据分配的结果将IGMP请求报文在对应VLAN内转发，并由与之相连的二层汇聚设备接收处理。图3中，对于分配为VLAN50的加入请求，转发给二层汇聚设备C，对于分配为VLAN60的加入请求，则转发给二层汇聚设备D；

二层汇聚设备C或二层汇聚设备D根据接收到的加入请求，一方面在本地形成二层组播转发表，另一方面将加入请求在接收报文所在VLAN内转发，交给与之相连的三层转发设备E处理；

三层转发设备E在VLAN50或VLAN5060对应的三层接口上接收到IGMP请求报文后，形成三层组播转发表，允许所请求加入组播组的数据流向下端二层汇聚设备发送。

(3)组播数据流转发流程

参见图3。组播业务数据流由组播源发起，依次经过三层转发设备、二层汇聚设备、接入设备，最后达到用户终端。其中从三层转发设备到二层汇聚设备间选路、二层汇聚设备到接入设备间选路使用控制协议发送使用的相同路径。采用上述控制协议处理及转发流程设计，不同组播组对应的业务数据流沿不同的通道从组播源到达用户终端，实现多条通路同时传输组播数据，提高带宽利用率。

步骤一：接入设备B从VLAN10中接收到来自于用户终端A1发送的IGMP加入请求报文，请求报文中指示需要加入到组播组224.0.1.1(组播组J，对应的MAC地址为：01:00:5e:00:01:01)

步骤二：接入设备B根据加入请求报文中组播组224.0.1.1，根据组播组J与VLAN间的分配规则，将该请求报文分配到对应VLAN中，在该实施例中，加入到组播组J的请求报文被分配到VLAN50中；

步骤三：接入设备B根据分配结果，作两个处理，一是形成本地的组播转发表项(01:00:5e:00:01:01，VLAN50，port1)，二是将IGMP加入请求报文在VLAN50中进行转发，该实施例中由于接入设备与二层汇聚设备间启用了VLAN多实例，VLAN50内传输的请求报文分配从接入设备B-＞二层汇聚设备C-＞三层转发设备E的路径，达到三层转发设备E；

步骤四：接入设备B从VLAN20中接收到来自于用户终端A2发送的IGMP加入请求报文，请求报文中指示需要加入到组播组224.0.1.2(组播组K，对应的MAC地址为：01:00:5e:00:01:02)；

步骤五：接入设备B根据加入请求报文中组播组K，根据组播组K与VLAN间的分配规则，将该请求报文分配到对应VLAN中，在该实施例中，加入到组播组K的请求报文被分配到VLAN60中；

步骤六：接入设备B根据分配结果，作两个处理，一是形成本地的组播转发表项(01:00:5e:00:01:02，VLAN60，port2)，二是将IGMP加入请求报文在VLAN60中进行转发，该实施例中由于接入设备与二层汇聚设备间启用了VLAN多实例，VLAN50内传输的请求报文分配从接入设备B-＞二层汇聚设备D-＞三层转发设备E的路径，达到三层转发设备E；

步骤七：三层转发设备E分别在VLAN50、VLAN60对应的三层接口上接收到IGMP加入请求报文，形成三层组播转发表项，并允许IGMP加入请求报文所指示的组播组数据流向下端二层汇聚设备转发；

步骤八：三层转发设备E将组播组J、K的业务数据流分别通过VLAN50、VLAN60对应的接口发送到下端二层汇聚设备C、二层汇聚设备D；

步骤九：二层汇聚设备C、二层汇聚设备D根据本地形成二层组播转发表项，将组播组J、K的数据流发送到下端接入设备；

步骤十：接入设备B在接收到组播业务数据流时，根据步骤三、步骤六中所形成的二层组播转发表项进行转发，发送到port-A1、port-A2，同时根据VLAN分配规则，将VLAN50、VLAN60对应的组播数据流重新翻译成VLAN10、VLAN20。

接入设备实施例

结合图3对本发明提供的支持组播业务数据负载均衡的接入设备B做更进一步的说明。根据本发明的实施例，本发明提供的支持组播业务数据负载均衡的接入设备B的方框图，如图4所示。

组播加入请求接收模块41：用于接收来自组播成员加入组播组的IGMP加入请求报文，并记录该请求报文中所请求接收组播数据的组播组地址；当组播加入请求接收模块接收到来自用户终端A1的IGMP加入报文时，记录该请求报文中的组播组地址01:00:5e:00:01:01；

VLAN分配模块42：根据模块41记录的组播组地址01:00:5e:00:01:01和设定的采用组播组对应的MAC地址，分配该组播成员接收组播数据的VLAN ID50；

组播转发表维护模块43：根据分配的VLAN10建立收发该组播组数据的组播转发表项(01:00:5e:00:01:01，VLAN50，port1)；

组播业务数据转发模块44：该模块从VLAN50接收到的组播组数据通过相应的组播转发表项从端口port1转发出去。

上述实施例中的关键技术在于接入设备根据请求报文中所需加入的组播组，经过设定的分配方法，可以采用手动静态配置的方法，也可以采用采用动态计算方法，如以组播组对应的MAC地址、IP地址、接收组播加入请求报文的接入设备的源端口之一或任意组合作为键值进行哈希散列计算确定一个组播业务传输的VLAN，并在该VLAN中形成组播转发表项、向上端设备转发组播加入请求报文。使用不同的键值计算，所导致的哈希冲突概率有所不同。使用IP地址对于用户而言更易于理解。在实现中，可以将MAC地址、IP地址、接收组播加入请求报文的源端口一起作为键值进行哈希散列计算，这样的好处是能够进一步减少不同组播组被分配到同一个VLAN的机率，负载均衡的效果更好。

通过上述分配方法及控制协议报文转发，达到根据组播组信息确定组播业务数据转发VLAN，进而实现组播数据基于VLAN负载均衡转发的目的。

Claims

1.组播业务数据负载均衡的传输控制方法，包括以下步骤：

a、接收组播加入请求后，识别组播加入请求中组播组信息；

c、在分配的VLAN内形成该组播组的组播转发表项，并转发组播加入请求；

d、接收到组播业务数据后根据组播转发表项中的VLAN信息，转发到相应的组播组成员。

2.根据权利要求1所述的组播业务数据负载均衡的传输控制方法，其特征在于，步骤b中，将不同组播组的组播业务数据流分配到不同的VLAN进行传输，是指按照一定的分配规则为该组播组分配业务数据传输所用的VLAN。

3.根据权利要求2所述的组播业务数据负载均衡的传输控制方法，其特征在于，所述一定的分配规则是采用手动静态配置为该组播组分配业务数据传输所用的VLAN。

4.根据权利要求2所述的组播业务数据负载均衡的传输控制方法，其特征在于，所述一定的分配规则是采用动态计算方式确定该组播组业务数据传输所用的VLAN。

5.根据权利要求4所述的组播业务数据负载均衡的传输控制方法，其特征在于，所述动态计算方式是以组播组对应MAC地址作为键值进行哈希散列计算，确定该组播组业务数据传输所用的VLAN。

6.根据权利要求4所述的组播业务数据负载均衡的传输控制方法，其特征在于，所述动态计算方式是以组播组对应IP地址作为键值进行哈希散列计算，确定该组播组业务数据传输所用的VLAN。

7.根据权利要求4所述的组播业务数据负载均衡的传输控制方法，其特征在于，所述动态计算方式是以接收组播加入请求报文的源端口为键值进行哈希散列计算，确定该组播组业务数据传输所用的VLAN。

8.根据权利要求4所述的组播业务数据负载均衡的传输控制方法，其特征在于，所述动态计算方式是以组播组对应MAC地址、组播组对应IP地址、接收组播加入请求报文的源端口三个参数的任意组合为键值进行哈希散列计算，确定该组播组业务数据传输所用的VLAN。

9.组播业务数据负载均衡的传输控制设备，包括

组播加入请求接收模块：接收组播加入请求后，识别组播加入请求中组播组信息；

VLAN分配模块：根据组播组信息，将不同组播组的组播业务数据流分配到不同的VLAN内进行传输；

组播转发表维护模块：在分配的VLAN内形成该组播组的组播转发表项，并转发组播加入请求；

组播业务数据转发模块：接收到组播业务数据后根据组播转发表项中的VLAN信息，转发到相应的组播组成员。

10.如权利要求9所述的组播业务数据负载均衡的传输控制设备，其特征在于，所述VLAN分配模块采用手动静态配置或者是采用动态计算方式将不同组播组的组播业务数据流分配到不同的VLAN内进行传输。