CN101924704A

CN101924704A - 二层组播链路切换方法及其装置

Info

Publication number: CN101924704A
Application number: CN201010274116.6A
Authority: CN
Inventors: 吕君
Original assignee: Hangzhou H3C Technologies Co Ltd
Current assignee: New H3C Technologies Co Ltd
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2030-09-07
Also published as: CN101924704B

Abstract

本发明公开了一种二层组播链路切换方法及其装置，应用于包括轨旁接入设备、车载接入设备和车载客户端的地铁系统，该方法包括：车载接入设备与轨旁接入设备间的活跃链路发生切换时，车载接入设备代理车载客户端，通过当前活跃链路向该当前活跃链路连接的轨旁接入设备发送组播加入报文；以及，将当前活跃链路的无线端口维护为二层组播路由器端口。采用本发明，可以保证地铁系统二层组播链路切换过程中，组播转发链路可及时切换，从而保证组播流的连续性。

Description

二层组播链路切换方法及其装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种应用于地铁系统的二层组播链路切换方法及其装置。

背景技术

WLAN(Wireless Local Area Networks，无线局域网)可以被用来扩展或替代某个现存的有线局域网，为无线用户提供入网连接和漫游服务。

WLAN Mesh网络是一种新的无线局域网类型。与传统的WLAN不同的是，WLAN Mesh网络中的AP(Access Point，接入点)是无线连接的，而且AP间可以建立多跳的无线链路。

WLAN Mesh技术主要应用于地铁隧道等区域，如图1所示，所有Rail MP(即轨旁MP，其中，MP是Mesh Point的英文缩写，表示Mesh网络接入点)与一个Switch(交换机)相连，如图中的Rail MP1-4与Switch连接。配置WLAN Mesh后，在一个时间点，一个Train MP(即车载MP)只有一条活跃链路(Active link)，可以有多条休止链路(Dormant link)，数据流量只在活跃链路上传递，如图中的Train MP-1有1条活跃链路和2条休止链路。随着列车的移动，活跃链路会不断切换。

其中，活跃链路用来传递来自或者到达车载MP的所有数据流量；休止链路不传递数据流量，但可允许发送协议报文，并具备成为活跃链路的所有条件。

二层组播是指运行在二层设备上的组播约束机制，用于管理和控制组播组，包括IGMP Snooping(互联网组管理协议窥探)和MLD Snooping(组播侦听者发现协议窥探)。运行了二层组播功能的设备上，已知组播组的组播数据不会在二层被广播，而在二层被组播给指定的接收者。通过二层组播将信息只转发给有需要的接收者，可以减少二层网络中的广播报文，节约网络带宽，增强组播信息的安全性。

随着组播技术的应用越来越广泛，地铁无线网络系统中，列车上可以使用组播技术从控制中心获取信息，通过车载显示终端为媒介向乘客提供各种信息服务。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：

使用二层组播技术，在地铁列车上与Train MP1相连的车载客户端可以通过组播方式点播与二层网络相连的组播数据源播放的信息数据。开始时数据流量沿Rail MP1转发到Train MP1，随着列车的运行，无线活跃链路发生切换。实际转发链路切换到Rail MP2时，目前技术实现中，由于列车上组播加入报文周期性发送(或收到上游的周期性查询报文时才发送)，组播转发链路无法立即进行相应的切换，导致组播流量中断，直至下一个查询周期才会恢复。

发明内容

本发明提供一种二层组播链路切换方法及其装置，用以解决现有地铁系统二层组播链路切换过程中，组播转发链路无法及时切换的问题。

本发明提供的二层组播链路切换方法，应用于包括轨旁接入设备、车载接入设备和车载客户端的地铁系统，该方法包括：

车载接入设备与轨旁接入设备间的活跃链路发生切换时，车载接入设备代理车载客户端，通过当前活跃链路向该当前活跃链路连接的轨旁接入设备发送组播加入报文。

上述方法中，所述车载接入设备发送组播加入报文，具体为：所述车载接入设备分别为本地所有组播组生成组播加入报文，并发送所生成的组播加入报文。

上述方法中，所述车载接入设备根据本设备的互联网组管理协议IGMP版本兼容模式，生成组播加入报文。

上述方法还包括：链路切换完成后，所述车载接入设备代理车载客户端，向原活跃链路连接的轨旁接入设备发送组播离开报文。

上述方法中，所述车载接入设备发送组播离开报文，具体为：所述车载接入设备根据本设备的IGMP版本兼容模式，生成并发送组播离开报文。

上述方法中，活跃链路发生切换时或者切换完成后，还包括：所述车载接入设备将当前活跃链路的无线端口维护为二层组播路由器端口。

本发明提供的车载接入设备，包括：

确定模块，用于确定所述车载接入设备与轨旁接入设备间的活跃链路是否发生切换；

发送模块，与所述确定模块连接，用于当所述确定模块确定出所述车载接入设备与轨旁接入设备间的活跃链路发生切换时，代理车载客户端，通过当前活跃链路向该当前活跃链路连接的轨旁接入设备发送组播加入报文。

上述车载接入设备中，所述发送模块，包括：

组播加入报文生成子模块，用于分别为本地所有组播组生成组播加入报文；

发送子模块，用于发送所述组播加入报文生成子模块所生成的组播加入报文。

上述车载接入设备中，所述组播加入报文生成子模块具体用于，根据本设备的互联网组管理协议IGMP版本兼容模式，生成组播加入报文。

上述车载接入设备中，所述发送模块，还用于在链路切换完成后，代理车载客户端向原活跃链路连接的轨旁接入设备发送组播离开报文。

上述车载接入设备中，所述发送模块还包括：组播离开报文生成子模块；

所述组播离开报文生成子模块，用于根据本设备的IGMP版本兼容模式，生成组播离开报文；

发送子模块，还用于发送所述组播离开报文生成子模块生成的组播离开报文。

上述车载接入设备，其特征在于，还包括：端口维护模块，用于在活跃链路发生切换时或者切换完成后，将当前活跃链路的无线端口维护为二层组播路由器端口。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

通过当车载接入设备与轨旁接入设备间的活跃链路发生切换时，车载接入设备代理车载客户端，通过当前活跃链路向该当前活跃链路连接的轨旁接入设备发送组播加入报文，从而在无线链路发生切换时，由车载接入设备代理客户端向新的活跃链路连接的轨旁接入设备发送相应的组播加入报文，保证无线链路切换后可以立即将组播流量从新的链路引下来，解决现有地铁系统二层组播链路切换过程中组播转发链路无法及时切换的问题，并可保证车载客户端的组播流的连续性。

附图说明

图1为现有技术中无线地铁系统组播应用组网示意图；

图2为本发明实施例中地线系统二层组播链路切换流程的示意图；

图3为本发明实施例提供的地铁系统中的车载接入设备的结构示意图。

具体实施方式

针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提出了一种可应用于地铁系统的二层组播链路切换的技术方案。该技术方案通过在无线Mesh链路发生切换时，由车载MP代理客户端向当前活跃链路发送组播加入报文以保证组播流量不中断，并进一步向原有链路发送组播离开报文来减少网络中的多余流量，从而实现了二层组播链路的及时切换，进而保证了二层组播流量不发生中断。

在本发明实施例中，一方面，当无线链路发生切换时，先由车载MP根据本地维护的组播组情况，代理客户端向新的链路连接的轨旁MP发送相应的组播加入报文，保证无线链路切换后可以立即将组播流量从新的链路引下来；另一方面，列车MP将新的链路的Mesh Link口维护为二层组播路由器端口，以便于切换后新的组播组用户的加入报文可以透传到上游设备，从而及时将流量引到本地。作为优化处理，车载MP在链路切换完成后，代理客户端向原有链路发送相应的组播离开报文，从而减少网络上的冗余流量。

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

结合图1，图2示出了本发明实施例提供的地铁系统二层组播链路切换流程的示意图，该流程以IPv4二层组播为例进行描述，具体场景为：沿列车运行方向设置有Rail MP1、Rail MP2、Rail MP3、Rail MP4，列车上设置有车载Train MP1。

当Train MP1接入无线网络后，运行了二层组播功能的Train MP1的无线端口(Mesh Link口)上收到上游组播源侧的IGMP查询报文，Rain MP1将该接口维护为二层组播路由器端口；列车上的客户端(或称车载客户端)进行点播时，Train MP1会维护相应的二层组播表项，并将IGMP加入报文从该路由器端口送至上游设备Rail MP1，从而引下组播流量。在列车运行过程中，随着无线链路发生变化，活跃链路将发生切换，这时，原来转发流量的链路变成了休止链路，而现有技术中由于列车上组播加入报文是周期性发送的，在没有达到发送组播加入报文的周期时，实际上数据流量无法转发，这将会导致流量中断。为了解决该问题，需要在链路切换时，及时触发生成新的组播转发路径来保持转发的连续性，其流程可如图2所示：

步骤201，当Train MP1与Rail MP间的活跃链路发生切换时，Train MP1代理客户端向当前的活跃链路发送组播加入报文。

具体的，当活跃链路发生切换时(从Train MP1-Rail MP1切换到Train MP1-Rail MP2)，Train MP1可根据本地存储的二层组播表项，为本地所有组播组分别构造相应的组播加入报文，并通过当前活跃链路向Rail MP2发送该组播加入报文，从而将组播数据报文引到Rail MP2。一旦链路切换完成，组播流量便可沿Rail MP2与Train MP1之间的活跃链路传输至点播了相应媒体或节目的车载客户端。

由于Train MP1可能支持多种IGMP版本兼容模式，本实施例针对这种情况，可为本地所有组播组针对不同的IGMP版本兼容模式分别构造相应的组播加入报文。具体的，可包括如下情况：

(a)如果是IGMPv1兼容模式，Train MP1生成并发送IGMP v1版本的组播加入报文；

(b)如果是IGMPv2兼容模式，Train MP1生成并发送IGMP v2版本的组播加入报文；

(c)如果是IGMPv3兼容模式，则可进一步包括以下两种分情况：

若存在(*，G)表项，Train MP1生成并发送To_Exclude(NULL)的IGMPv3版本的组播加入报文；

若不存在(*，G)表项，Train MP1根据本地(S，G)表项的存在情况，生成并发送ALLOW(S)的IGMPv3版本的组播加入报文。

步骤202，Train MP1感知到活跃链路切换时，将当前活跃链路的Mesh Link口维护为二层组播路由器端口。

通常，上游设备的组播查询报文是定期发送的，Train MP1可在收到上游设备的组播查询报文后将相应的无线端口(Mesh link口)维护为二层组播路由器端口。当车载客户端点播时，Train MP1会将相应的组播加入报文通过其所维护的二次组播路由器端口送至上游设备，从而引下相应的组播流量。

但是当活跃链路发生切换时，与上游设备相连的Mesh link口也会随之变化，但新接口在没有收到上游设备的组播查询报文时还无法被维护为二层组播路由器端口，这样在新一轮查询报文未到达Train MP1前，车载客户端的组播加入报文无法送至上游设备，从而会导致无法立即点播成功。而通过步骤202，可在感知到活跃链路切换时或者在活跃链路切换完成后，立即将新链路Mesh link口维护为二层组播路由器端口，从而避免了活跃链路切换后车载客户端无法立即点播成功的问题。优选的，可以在感知到活跃链路切换时立即新链路Mesh link口维护为二层组播路由器端口，这样可以尽可能保证车载客户端点播成功。

车载MP可以根据其与不同轨旁MP之间的无线信号强度来决定哪条链路作为活跃链路，具体的，车载MP主要使用下面几个参数之一或任意组合来决定是否进行活跃链路切换：

链路建立RSSI(Received Signal Strength Indicator，接收信号强度)/链路保持RSSI：用于建立和保持一条链路的最小RSSI值。一条链路的RSSI值不小于该值时，才能被建立和保持；

链路切换阈值：如果一条新链路的RSSI值比当前活跃链路的RSSI高出的部分大于链路切换阈值时，则进行链路切换。这种机制可用来避免频繁的链路切换；

链路保持时间：一条活跃链路在链路保持时间内始终保持活跃状态，即便在此期间，链路切换阈值已经到达。这种机制可用来避免频繁的链路切换。

步骤203，Train MP1代理客户端向原活跃链路(即切换前的活跃链路)发送组播离开报文。

由于数据流量只允许从活跃链路转发，无线链路发生切换后，虽然流量不会再从原来的活跃链路(切换后已变为休止链路)转发到Train MP1，但是组播流量还是继续被发送到原有的Rail MP1上。

为了减少网络中的这些冗余流量，活跃链路切换后，Train MP1可以代理客户端向原活跃链路连接的Rail MP1发送组播离开报文。Rail MP1收到该离开报文后，向上游交换机透传，以剪掉发往Rail MP1的组播流量。

由于Train MP1可支持多种IGMP版本兼容模式，本实施例针对各种IGMP版本兼容模式，可采用对应的处理方式，具体可包括：

(a)如果是IGMPv1兼容模式，Train MP1不发送组播离开报文；

(b)如果是IGMPv2兼容模式，Train MP1发送IGMP Leave报文；

(c)如果是IGMPv3兼容模式，则可进一步包括以下两种分情况：

若存在(*，G)表项，Train MP1发送To_Include(NULL)的IGMPv3版本的组播离开报文；

若不存在(*，G)表项，根据本地(S，G)表项存在情况，Train MP1发送BLOCK(S)的IGMPv3版本的组播离开报文。

上述流程中，步骤202和步骤203是可选步骤。其中，步骤202中将新链路Mesh link口维护为二层组播路由器端口，是为了尽可能保证当有车载客户端点播节目以便加入组播组时，该组播加入请求能够即时上送到网络侧，以保证车载客户端点播成功。

以上仅描述了在列车在运行方向上，活跃链路从Rail MP1-Train MP1切换到Rail MP2-Train MP1的过程，其他Rail MP与Train MP间的活跃链路切换过程与此类似，在此不再赘述。

图2所示流程是IPv4二层组播为例进行描述的，对于MLD Snooping具体应用，也可以进行类似的实现，来满足流量转发不中断的要求，其实现过程在此不再赘述。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种车载接入设备，可应用于上述地铁系统。

如图3所示，该车载接入设备可包括：

确定模块31，用于确定所述车载接入设备与轨旁接入设备间的活跃链路是否发生切换；

发送模块32，与确定模块31连接，用于当确定模块31确定出所述车载接入设备与轨旁接入设备间的活跃链路发生切换时，代理车载客户端，通过当前活跃链路向该当前活跃链路连接的轨旁接入设备发送组播加入报文。

上述车载接入设备中，发送模块32可包括：

组播加入报文生成子模块321，用于分别为本地所有组播组生成组播加入报文；进一步的，该模块可根据本设备的互联网组管理协议IGMP版本兼容模式生成组播加入报文；

发送子模块322，用于发送组播加入报文生成子模块321所生成的组播加入报文。

发送模块32还可在链路切换完成后，代理车载客户端向原活跃链路连接的轨旁接入设备发送组播离开报文。相应的，发送模块32还可包括：

组播离开报文生成子模块323，用于根据本设备的IGMP版本兼容模式，生成组播离开报文；

相应的，发送子模块322还可发送组播离开报文生成子模块323生成的组播离开报文。

上述车载接入设备还可包括端口维护模块33，用于在活跃链路发生切换时(此种情况下可与确定模块31连接)或者切换完成后，将当前活跃链路的无线端口维护为二层组播路由器端口。

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终端设备(可以是手机，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。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims

1.一种二层组播链路切换方法，应用于包括轨旁接入设备、车载接入设备和车载客户端的地铁系统，其特征在于，该方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车载接入设备发送组播加入报文，具体为：所述车载接入设备分别为本地所有组播组生成组播加入报文，并发送所生成的组播加入报文。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述车载接入设备根据本设备的互联网组管理协议IGMP版本兼容模式，生成组播加入报文。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：链路切换完成后，所述车载接入设备代理车载客户端，向原活跃链路连接的轨旁接入设备发送组播离开报文。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述车载接入设备发送组播离开报文，具体为：所述车载接入设备根据本设备的IGMP版本兼容模式，生成并发送组播离开报文。

6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，活跃链路发生切换时或者切换完成后，还包括：所述车载接入设备将当前活跃链路的无线端口维护为二层组播路由器端口。

7.一种车载接入设备，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的车载接入设备，其特征在于，所述发送模块，包括：

9.如权利要求8所述的车载接入设备，其特征在于，所述组播加入报文生成子模块具体用于，根据本设备的互联网组管理协议IGMP版本兼容模式，生成组播加入报文。

10.如权利要求7所述的车载接入设备，其特征在于，所述发送模块，还用于在链路切换完成后，代理车载客户端向原活跃链路连接的轨旁接入设备发送组播离开报文。

11.如权利要求10所述的车载接入设备，其特征在于，所述发送模块还包括：组播离开报文生成子模块；

12.如权利要求7-11任一项所述的车载接入设备，其特征在于，还包括：

端口维护模块，用于在活跃链路发生切换时或者切换完成后，将当前活跃链路的无线端口维护为二层组播路由器端口。