CN102027711A - 多播组管理的方法与设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多播组管理方法。该设备确定加入多播服务的请求，该请求是在第一设备和第二设备之间建立用于传输多播服务的连接的过程中获得的，如果多播服务不存在于所述网络设备中，则基于所述加入请求发送一个用于指示加入所述多播服务的消息。因此，它减少了在不可靠无线连接中交换的消息以此降低服务中断的可能性。

Description

多播组管理的方法与设备

技术领域

本发明涉及数据通信，尤其涉及多播组管理。

背景技术

互联网组管理协议(IGMP)是一种用于管理互联网协议多播组成员身份的通信协议。IP主机和邻近的多播路由器使用互联网组管理协议(IGMP)建立多播组成员身份。例如，当IP主机要加入到一个与一个多播组对应的多播服务时，IP主机就使用IGMP加入到该多播组上。此外，IP主机使用IGMP向任意紧邻的多播路由器报告其多播组成员身份。组播侦听发现协议(multicast listener discovery，MLD)是IPv6中主机-路由器部分的等效协议。

报告消息在两种情况下触发。当主机意欲接收一个多播流，它就会发送一个用于将那个组加入到本地路由器的非请求成员身份报告消息。另一种情况是主机响应于查询消息生成一个相关组的报告消息。

当主机与多播组断开时发出的断开报告消息由IGMPv2指定。这样组成员身份终止情况能快速地报告给路由器。

多播路由器使用IGMP获知其连接的物理网络上的哪个组具有成员。路由器为每一连接的网络保存一个多播组成员列表，并通过将主机成员身份查询信息周期性地发送到所有主机组地址224.0.0.1来维护该列表。如果在预定时间内没有收到响应于所发送的查询消息的特定多播组的成员身份报告消息，路由器则假定没有主机正在接收与多播组相关联的多播服务。所以，多播组的记录将被删除，相应的多播信息包将不能被发送到子网络中。此处，“多播组成员身份”是指多播组中至少有一个成员存在。路由器不需要保存没有在接收多播服务的主机的列表。

无线通信网络，如IEEE 802.16(WiMAX，全球微波接入互操作性)，能使用IGMP来管理多播组。但是，由于时变衰落和突发错误等因素，接收装置如移动站(mobile station，MS)与接入装置如基站(base station，BS)之间的空中接口通常是不可靠的。所以，IGMP的相关信息或丢失或没有被正确地接收，这可能导致服务中断。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种在网络设备中的多播组管理方法。该方法包括下列步骤：确定一个加入多播服务的请求，该请求是在建立第一设备和第二设备之间用于传输多播服务的连接的过程中获得的；如果该多播服务不存在于所述网络设备中，则基于所述加入请求发送一个指示加入该多播服务的消息。

根据本发明的另一方面，提供了一种多播组管理设备。该设备包括传送模块(803)和处理模块(802)，配置用于确定一个加入多播服务的请求，该请求是在第一设备和第二设备之间建立用于发送多播服务的连接的过程中获得的；所述处理模块(802)还被配置用于，如果所述多播服务不存在于所述网络设备中，则基于所述加入请求通过所述传送模块(803)发送一个指示加入到多播服务的消息。

根据本发明的所述方面，由于该设备代表接收器装置执行代理服务器的功能，减少了该设备与接收器装置之间交换的消息，所以降低了服务中断的可能性。

应理解本发明在上文中的整体描述及下文中的详细描述仅作为说明和示例。

附图说明

附图有助于进一步理解本发明，是本申请的组成部分，附图示出了本发明的实施例并描述了本发明原理。因而，本发明并不局限于这些实施例。附图中：

图1示出了多播服务的移动WiMAX网络的框图。

图2示出了管理多播组的常规方法的消息序列图。

图3根据本发明的实施例示出了一种管理多播组方法的消息序列图。

图4根据本发明的实施例示出了当请求加入到多播服务时IGMP代理服务器的工作流程图。

图5根据本发明的实施例示出了当处理来自上行多播路由器的IGMP查询消息时的工作流程图。

图6根据本发明的实施例示出了当请求与多播服务断开时IGMP代理服务器的工作流程图。

图7根据实施例的变体实施例示出了另一种管理多播组的方法的消息序列图。

图8根据本发明的实施例示出了IGMP代理服务器的框图。

具体实施方式

现在结合附图详细说明本发明的实施例。为了清楚和简洁起见，以下的说明中将省略一些已知的功能和构造的详细说明。

所述实施例是在无线通信环境中阐述的。例如，文件IEEE标准802.16e-2005-局域和城域网的IEEE标准修正案——第16部分：固定宽带无线接入系统的空中接口——许可带宽中固定和移动操作结合的物理和媒体接入控制层，该文档存在于IEEE网站中，其规定了这种无线环境的特定方面。下文描述的实施例是置于这一环境框架中的，并且同时指出了对系统和方法做出的修改。但是，本发明不局限于所描述的实施例。

图1示出了多播服务的常规移动WiMAX网络。移动站(MS)和基站(BS)间的空中接口由IEEE 802.16标准规定。多个基站通过R6参照点与接入路由器(AR)连接起来。接入路由器(access router，AR)是接入到互联网的网关。在网络登录过程中，MS在MAC层与BS建立起三种连接：双向基本连接、初级连接和次级连接，这些连接分别用于传送紧急MAC层管理消息、非紧急MAC层管理消息和IP协议。当MS请求加入到由电视多播服务器提供的多播服务时，它会向多播服务的多播组发送一个IGMP报告(加入)消息。

移动WiMAX网络中的IP多播包含MAC层和会话层的多播管理。如图2所示，消息序列图示出了提供多播服务时管理多播组的一种常规方法。为了接收电视节目，除了发送IGMP报告(加入)消息，MS应首先在MAC层通过三向动态服务添加(DSA)程序建立一个由特定的连接ID(CID)确定的MBS(多播和广播服务)连接。因为WiMAX网络是面向连接的，所以必须建立MAC层连接。这个不同于硬件MAC地址的特定CID用于IEEE802.16 MACPDU消息头来区分MAC层的服务流。通过动态服务添加(DSA)、动态服务改变(DSC)和动态服务删除(DSD)等管理消息来建立、修改和删除连接。

除了由MS与BS间的空中接口中的不可靠传送导致的服务中断问题，使用IGMP提供多播服务的常规移动WiMAX通信系统中还存在两个缺点。

(1)MS休眠模式的中断：

因为成员身份查询消息针对所有MS侦听的所有主机组地址224.0.0.1，所以通过广播连接发送它。因此，那些不属于被查询多播组的MS被迫从休眠模式唤醒来接收广播连接上的数据。如果MS以节电方式在相应的多播连接中接收感兴趣的多播流，同样的中断也会发生在属于被查询组成员的MS。

(2)来自MS的大量IGMP成员身份报告消息的开销信息

带宽是无线网络中尤为重要的资源。不管在IGMPv1/2中执行报告抑制机制还是在IGMPv3中删除报告抑制机制，响应于查询消息的成员身份报告消息将消耗带宽中不可忽略的一部分。

图3根据本发明的实施例示出了一种管理多播组方法的消息序列图。AR中配置的IGMP，在MS要加入多播服务、响应查询消息或断开多播服务的时候，代表连接到AR的MS执行代理服务器的功能。加入多播服务、处理IGMP查询消息和断开多播服务的程序如下所述。

1.加入多播服务：

请求加入多播服务的MS发出建立MAC层连接的DSA/DSC请求，并获得流量传输的多播CID。通过DSA程序建立MAC层连接的过程中，一些指示MS意欲与哪个多播服务连接的信息从MS传送到BS。建立连接之后，BS向IGMP代理服务器发送包含连接信息的消息，该连接信息是在通过DSA程序建立MS与BS间的连接的过程中获取的。此处，IGMP代理服务器基于从BS接收的连接信息维护多播组成员身份列表。如果所请求的多播服务不能从AR中获得，IGMP代理服务器直接将IGMP报告(加入)发送给上行多播路由器。如果所请求的多播服务能够从AR中获得，IGMP代理服务器不需要发送IGMP报告(加入)。因此，由于MS请求加入多播服务的指令在MAC层隐性地传送，这个传送过程比在上层传送更可靠、速度更快。此外，IGMP代理服务器最初产生并代表MS发送IGMP加入消息到上行路由器，以此降低由于在不可靠的无线连接上交换IGMP加入消息导致服务中断的可能性。

本段给出了连接信息的实例。通过DSA程序建立连接的过程中，DSA消息中包含了一组CS(汇集子层)参数(也就是分级规则)。CS参数可包含IP源地址、IP源端口、IP目的地址、IP目的端口、优先级、以太网地址和IP协议等等。如本实施例中，多播组IP地址包含在DSA消息中。多播组IP地址能够唯一识别出一个多播服务。此实施例中的连接信息包括多播组IP地址和用于唯一识别MS的MS标识符。例如，当MS执行网络登录程序时BS会知晓MS识别信息是MS的IP地址还是MS的MAC地址。为方便起见，下列描述中多播组IP地址被称为“组址”(GroupAddr)。一旦在MAC层中建立起具有唯一CID的多播连接，用于MS请求加入到多播服务的MS标识符与组址之间的映射就建立起来了。映射信息也是由IGMP代理服务器存储在成员管理表中。比如说，成员管理表包括的域名为组址和MS标识符。

图4根据本发明的实施例示出了当请求加入到多播服务时IGMP代理服务器的工作流程图。

步骤401：装配于AR中的IGMP代理服务器接收到要求加入到由MAC层加入事件(如用DSA/DSC激活一个MBS服务流)触发的多播服务的消息，在事件中该消息包括连接信息。在此“触发”表示：一旦有MAC层加入事件发生，组址将在DSA/DSC的相关消息中从MS传送给BS，然后BS取得连接信息并将它发送给IGMP代理服务器。

步骤402：IGMP代理服务器通过确定成员管理表的条目中是否有从连接信息中得到的组址，来确定所请求的多播服务是否可从AR中获得。如果表中存在组址，那么将进入步骤405，否则，进入步骤403。

步骤403：IGMP代理服务器在成员管理表中为组址(GroupAddr)创建一个记录。

步骤404：IGMP代理服务器向上行多播路由器发送包含指示加入到所请求的多播服务的组址的一个IGMP加入消息。

步骤405：IGMP代理服务器更新成员管理表。所请求的多播服务是可获取的，这意味着至少另一个MS正在接收所请求的多播服务，所以IGMP代理服务器应该更新成员管理表以添加关于MS标识符的信息、以及关于MS标识符和所请求的多播服务的组址之间关系的信息。

2.处理IGMP查询消息：

当从上行多播路由器中接收到一个IGMP查询消息时，IGMP代理服务器不会像常规处理方法一样将消息传送给无线子网络，而是基于成员管理表直接作出回应。所以，IGMP代理服务器最初产生并代表MS发送IGMP响应消息，以此降低由于在不可靠的无线连接上在MS和BS之间交换IGMP消息息导致的服务中断的可能性。此外，由于IGMP查询消息在IGMP代理服务器中被终止而没有传送给MS，这不会引起任何节电模式的不必要中断并将节省无线资源。

图5根据本发明的实施例示出了当处理来源于上行多播路由器的IGMP查询消息时的工作流程图。

步骤501：IGMP代理服务器从上行路由器接收到一个包含组址的IGMP查询消息。该查询消息用于查询是否存在任何MS接收由查询消息中的组址识别的多播服务。

步骤502：IGMP代理服务器确定在成员管理表的条目中是否有从IGMP查询消息中得到的组址。如果表中存在从IGMP查询消息中得到的组址，那么就进入步骤503，否则，进入步骤504。

步骤503：IGMP代理服务器向上行多播路由器发送一个指示与组址相关联的多播服务正被至少一个MS接收的IGMP报告消息。

步骤504：IGMP代理服务器在没有将IGMP查询消息传送给子网络的情况下终止其工作流程。

3.断开多播服务：

当MS与多播服务断开时，会发启一个解除相应多播连接的DSD/DSC请求。在连接解除的过程中，组址在MAC层中从MS传送到BS。如图3所示，AR中装配IGMP代理服务器，包含组址的连接信息及与多播服务断开的MS的MS标识符信息将从BS发送到AR。所以IGMP代理服务器维护的成员管理表基于所接收的连接信息得到更新。如果有必要，IGMP代理服务器代表MS基于成员管理表发送一个IGMP断开消息。因而，由于MS要求与多播服务断开的指令在MAC层隐性地传送，这个传送过程比在上层传送更可靠、速度更快。此外，IGMP代理服务器最初产生并代表MS发送IGMP断开消息到上行路由器，以此降低由于在不可靠的无线连接上交换IGMP断开消息导致的服务中断的可能性。

图6根据本发明的实施例示出了当请求与多播服务断开时IGMP代理服务器的工作流程图。

步骤601：IGMP代理服务器接收到请求与MAC层断开事件(如DSD/DSC解除或删除MBS服务流)触发的多播服务断开的消息。

步骤602：基于成员管理表，IGMP代理服务器确定除了请求与多播服务断开的MS之外是否有任何其他的MS正在接收该多播服务。例如，IGMP代理服务器首先从在步骤601接收到的消息中获取组址，然后使用所获取的组址找到成员管理表中的条目，最后确定是否存在与组址相关联的任何其他的MS。如果任何其他的MS存在的话，那么进入步骤605，否则进入步骤603。

步骤603：IGMP代理服务器从成员管理表中删除组址记录。

步骤604：IGMP代理服务器发送一个含有组址的IGMP断开消息到上行多播路由器。

步骤605：IGMP代理服务器更新成员管理表。此处，IGMP代理服务器应该更新成员管理表以去除关于MS标识符的信息以及关于MS标识符与唯一识别被请求断开的多播服务的组址之间关系的信息，但是应该把组址留在表中。

根据本实施例，成员管理表包括两个域。组址为一个域，另外一个域包括接收同一多播服务的MS的一个或多个MS标识符。因此，组址与MS标识符的结合构成了一个记录。但是，根据本实施例的一个变体实施例，另一个域仅仅包括一个单一MS标识符。所以一个记录由一个组址和一个单一MS标识符构成。根据本实施例的另一个变体实施例，另一个域用于记录接收同一多播服务的MS的数量而不是MS标识符。

再者，MS在MAC层的上层例如应用层通过探测UDP套接器的情况定期地探测多播服务的状况。如果在没有触发中断BS和MS间的多播连接的消息时应用层的应用异常终止，MS能够探测到这一点并通过发送DSC/DSD_REQ消息在MAC层启动连接删除程序。

此外，BS通过周期性使用测距技术并请求IGMP代理服务器相应地更新成员管理表来探测MS的异常电源中断。

根据本实施例的一个变体实施例，IGMP代理服务器装配于BS而不是AR中。因此，BS没有必要把连接信息传送到AR。如图7所示，如果IGMP代理服务器装配在BS中，那么将连接信息从BS传送给IGMP代理服务器就是多余的。而且，步骤401和601中请求加入/断开多播服务的消息不应该局限于从其他设备显性接收的消息。例如，与DSA/DSC/DSD相关的用于获取连接信息的消息可以被视为隐性请求加入/断开多播服务的消息。

根据本实施例的一个变体实施例，成员管理表上的操作步骤如创建步骤403、更新步骤405、605和删除步骤603不是由IGMP代理服务器执行的，而是由与IGMP代理服务器的进行信号通信的另一个设备执行的。例如，如果AR中配有IGMP代理服务器，成员管理表的操作就由BS来执行。

根据本实施例的一个变体实施例，所述方法/设备不局限于WiMAX。该方法可应用于其他面临同样或相似问题的通信系统。

根据本实施例的一个变体实施例，IPv6中的MLD可以使用此方法解决相似的问题。

根据本发明的实施例，如图8所示，IGMP代理服务器800包括一个接收模块801、一个处理模块802、一个传送模块803和一个搜索模块804。

接收模块801配置用于接收消息；

传送模块803配置用于发送消息；

搜索模块804配置用于使用至少一个输入搜索标准或关键字来搜索映射信息数据库；

处理模块802被配置用于，基于将从接收模块801接收的消息中获取的信息输入到搜索模块得到的搜索结果，通过处理与IGMP相关的消息来执行代理服务器的功能。具体而言，其配置用于：

(1)从请求加入到接收模块801接收的多播服务的消息中获取组址，把组址输入搜索模块804取得搜索结果，然后基于搜索结果通过确定组址是否是映射信息数据库中一个条目来确定所请求的多播服务在装配IGMP代理服务器的设备中是否可获得，如果不可获取，处理模块802将调用传送模块803发送另一个包含指示加入多播服务组址的消息。

(2)从接收模块801接收的IGMP查询消息中获取组址，使用搜索模块804通过将组址作为输入来确定组址是否是映射信息数据库中的条目。如果条目存在，处理模块802调用传送模块响应于查询消息发送一个响应消息而不是向MS传送查询消息。如果条目不存在，处理模块802就丢弃查询消息。

(3)从请求断开接收模块801接收的多播服务的消息中获取组址，把组址输入搜索模块804取得搜索结果，然后基于搜索结果，通过确定除了请求在映射信息数据库中断开的MS相关联的条目外组址是否有至少另外一个条目，来确定除了请求断开的MS外是否有任何其他的MS正在接收多播服务。如果不存在，处理模块802将调用传送模块803发送另一个包含指示断开多播服务组址的消息。

(4)代理服务器还包括一个更新模块(附图未示出)，配置用于当接收设备加入、断开或改变多播服务时更新映射信息数据库。

此外，映射信息数据库是IGMP代理服务器的一部分，或存储在一个与IGMP代理服务器进行信号通信中的设备中。例如，映射信息数据库如上所述采用表格的形式。

以上描述了一些实施方式。但是，应该了解到可以对其做各种各样的修改。例如，不同的实施方式中的元件可以被合并、补充、修改或删除以生成其他的实施方式。另外，一般技术人员应理解那些已描述出的结构和步骤可以用其他结构和步骤替代，而且由此生成的实施方式将至少具有大致相同的功能，以大致相同的方式取得与描述出的实施方式所具有的大致相同的结果。因此，本申请涉及的这些及其他实施方式均在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种在网络设备中的多播组管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

-确定一个加入多播服务的请求，该请求是在第一设备和第二设备之间建立用于传输多播服务的连接的过程中获得的；和

-如果所述多播服务不存在于所述网络设备中，则基于所述加入请求发送一个指示加入所述多播服务的消息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：

-确定断开所述多播服务的请求，该请求是在解除在所述第一设备和所述第二设备间用于传输多播服务的所述连接的过程中获得的；和

-如果所述第一设备是唯一一个通过所述网络设备接收所述多播服务的设备，则基于所述断开请求，发送一个指示断开所述多播服务的消息。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于还包括：

-维护一个表示至少一个第一设备和至少一个多播服务间关系的数据库，其中，当在建立或解除过程中获得的加入或断开请求被确定时，所述数据库得到更新；和

-基于所述数据库的内容代表所述至少一个第一设备执行代理功能。

4.根据权利要求1至3中的任何一个所述的方法，其特征在于，如果所述网络设备和所述第二设备是不同的设备，所述方法还包括：

-从所述第二设备中接收加入或断开所述多播服务的所述请求，该请求是所述第二设备在建立或解除所述连接过程中获得的。

5.根据权利要求1至4中的任何一个所述的方法，其特征在于，所述指示加入或断开的消息为IGMP消息。

6.根据权利要求1至5中的任何一个所述的方法，其特征在于，所述第一设备为移动站，所述第二设备为基站。

7.一种多播组管理设备，包括传送模块(803)，其特征在于，还包括，

-处理模块(802)，配置用于确定加入多播服务的请求，该请求是在第一设备和第二设备之间建立用于发送多播服务的加入的过程中获得的，而且如果所述多播服务不存在于所述网络设备中，则基于所述加入请求通过所述传送模块(803)发送一个指示加入所述多播服务的消息。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述处理模块(802)还配置用于确定断开所述多播服务的请求，该请求是在所述第一设备和所述第二设备间解除用于传送的多播服务的所述连接的过程中获得的；而且如果所述第一设备为通过所述网络设备接收所述多播服务的唯一设备，则基于所述断开请求发送一个指示断开所述多播服务的消息。

9.根据权利要求7或8所述的设备，其特征在于，还包括

-用于指示至少一个第一设备和至少一个多播服务间关系的数据库；并且，所述处理模块(802)还被配置用于，当建立或解除过程中获得的加入或断开请求被确定时更新所述数据库。

10.根据权利要求7至9的任何一个所述的设备，其特征在于，如果所述设备和所述第二设备为不同的设备，所述设备还包括一个接收模块，配置用于从所述第二设备中接收加入或断开所述多播服务的所述请求，该请求是由所述第二设备在建立或断开所述连接的过程中获得的。

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