CN108111424B - 基于卫星通信系统的组播快速建立方法及系统 - Google Patents

基于卫星通信系统的组播快速建立方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种基于卫星通信系统的组播快速建立方法及系统，方法包括：远端站截获组播成员关系报告，获取当前与卫星网相连的地面网络中的组播组，实时更新目的组播组中的成员；将组播接收站地址与目的组播组封装成卫星网络组播成员关系报告描述符传送；主站收到后解析，根据描述符中是否出现新的组播组，以判断是否更新该组播组的成员列表；定期将维护的组播组信息封装成卫星网络组播组列表描述符发送；远端站根据描述符诱导生成组播成员关系报告；所述主站截获组播源发送的组播成员关系查询，生成由主站伪造的组播成员关系报告回复组播源。本发明提高了卫星通信系统下组播业务的时效性，有效地减小了卫星通信系统下组播业务的建立时间。

Description

基于卫星通信系统的组播快速建立方法及系统
技术领域
本发明属于卫星通信技术领域，涉及一种基于卫星通信系统的组播快速建立方法及系统。
背景技术
卫星通信具有与地域无关的特性，因而在如海上、偏远山区等特殊应用场景下有很大的市场需求。但由于卫星通信与传统通信方式的传输媒质不同，并且全球用户均在共同的环境下使用，因而有着传输时延大、卫星链路环境不稳定、频带资源有限的缺点。
IP网络传输技术中的组播技术结合单播传输与广播传输的优势，组播源仅需发送一次信息，而通过组播路由协议，该消息仅在有需要的路径上转发并投递至每一个组播接收站。组播技术在有效降低网络拥塞的同时，高效地实现了点对多点的消息传输。
由于卫星通信的内含的广播性质，使卫星通信与组播技术有着天然的可结合性，而组播技术的高效性与有限的卫星频带资源相适应。然而卫星通信的高传输时延与高误码特性对组播业务的建立过程有着较大的影响。考虑组播通信场景与传统卫星通信场景相结合，即组播源和组播接收站分属主站LAN侧与远端站LAN侧的场景，传统组播业务建立包含以下步骤：
步骤1：组播源发出组播成员关系查询(Query)询问当前网络中是否存在组播组成员；
步骤2：组播接收站接收到组播成员关系查询后，发出组播成员关系报告(Membership Report)；
步骤3：组播源接收到组播接收站的组播成员关系报告后即认为该组播接收站加入组播组，并向该接收站投递组播业务。
可见在卫星通信的场景下，自组播源发出组播成员关系查询起，至组播源收到组播成员关系报告为止，组播业务建立至少经历2跳卫星链路，由此产生的较大的时延。而一旦由于卫星链路环境恶化导致组播成员关系查询或组播成员关系报告丢包，组播业务的建立时间将会进一步加大，极大地影响用户体验。
发明内容
发明所要解决的课题是，如何减小卫星链路的高时延、高误码特性对组播业务流建立过程的影响，提高卫星通信系统下组播通信的时效性。
用于解决课题的技术手段是，提出一种基于卫星通信系统的组播快速建立方法及系统，针对组播源和组播接收站分属主站LAN侧与远端站LAN侧的组播业务，增加两种在卫星链路信令信道中传递的描述符，完成组播业务流的建立。
本发明提出的一种基于卫星通信系统的组播快速建立方法，包括如下步骤：
步骤(一)、已接入卫星网络的远端站截获来自LAN侧的组播接收站自发生成的组播成员关系报告，将该组播成员关系报告中组播接收站地址与目的组播组地址封装成卫星网络组播成员关系报告描述符(Membership Report via Satellite)，通过卫星网络的信令信道传送至主站；
步骤(二)、所述主站收到远端站传送的卫星网络组播成员关系报告描述符后，解析其中的目的组播组地址和组播接收站地址，并根据主站维护的组播组列表中是否记录该目的组播组地址及该组播组条目的成员列表中未记录该组播接收站地址，判断是否将组播接收站加入到该组播组条目的成员列表中；
步骤(三)、所述主站定期根据维护的组播组列表，将所有组播组条目中的组播组地址封装成卫星网络组播组列表描述符(Group Information via Satellite)通过卫星网络的信令信道下发给各个远端站；
步骤(四)、未接入卫星网络的远端站接入卫星网络后，根据主站下发的卫星网络组播组列表描述符生成远端站伪造的组播成员关系查询(False Query)并向LAN侧发送，诱导其LAN侧的组播接收站生成组播成员关系报告，并进行如步骤(一)所述的操作；
步骤(五)、所述主站截获来自LAN侧组播源发出的组播成员关系查询，根据主站维护的组播组列表中每个组播组条目的组播组地址与每个组播组条目成员列表中的组播接收站地址，生成由主站伪造的组播成员关系报告(False Membership Report)并回复至组播源。
进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤(二)判
断是否将组播接收站加入到该组播组条目的成员列表中，包括：
若主站维护的组播组列表中未记录该目的组播组地址，则在组播组列表中增加对应的组播组条目并记录该组播组地址，及将组播接收站加入到该组播组条目的成员列表中；
若已记录该目的组播组地址，但该组播组条目的成员列表中未记录该组播接收站地址，则将该组播接收站加入到对应组播组条目的成员列表中。
进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤(四)卫星网络中的远端站和主站通过卫星网络组播成员关系报告描述符和卫星网络组播组列表描述符同步组播组信息。
本发明提出的一种基于卫星通信系统的组播快速建立系统，包括主站和远端站，其中主站和远端站之间面向卫星网络的一侧为由卫星链路连接的一侧，为WAN侧，及其面向地面网的一侧为LAN侧；
所述远端站，用于截获来自LAN侧的组播接收站自发生成的组播成员关系报告，或根据主站下发的卫星网络组播组列表描述符生成远端站伪造的组播成员关系查询(FalseQuery)并向LAN侧发送，诱导其LAN侧的组播接收站生成组播成员关系报告；并且将该组播成员关系报告中组播接收站地址与目的组播组地址封装成卫星网络组播成员关系报告描述符，通过卫星网络的信令信道传送至主站；
所述主站，用于收到远端站传送的卫星网络组播成员关系报告描述符后，解析其中的目的组播组地址和组播接收站地址，并根据主站维护的组播组列表中是否记录该目的组播组地址及该组播组条目的成员列表中未记录该组播接收站地址，判断是否将组播接收站加入到该组播组条目的成员列表中；定期根据维护的组播组列表，将所有组播组条目中的组播组地址封装成卫星网络组播组列表描述符通过卫星网络的信令信道下发给各个远端站；并截获来自LAN侧组播源发出的组播成员关系查询，根据主站维护的组播组列表中每个组播组条目的组播组地址与每个组播组条目成员列表中的组播接收站地址，生成由主站伪造的组播成员关系报告并回复至组播源。
进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述远端站包括远端站LAN侧数据收发模块、远端站WAN侧数据收发模块与第一组播处理模块。
进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述第一组播处理模块包括组播成员关系报告解析模块、组播成员关系查询生成模块、卫星网络组播成员关系报告描述符封装模块和卫星网络组播组列表描述符解析模块。
进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述主站包括主站LAN侧数据收发模块、主站WAN侧数据收发模块与第二组播处理模块。
进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述第二组播处理模块包括组播成员关系查询解析模块、组播成员关系报告生成模块、组播组信息维护模块、卫星网络组播成员关系报告描述符解析模块和卫星网络组播组列表描述符封装模块。
发明效果是，通过本发明的方法，可以在组播源发出组播成员关系查询后立即回复由主站伪造的组播成员关系报告，完成组播业务流的建立，有效地减小了卫星通信系统下组播业务的建立时间，有效地增强了信系统下组播通信的时效性，提高卫星通信系统下组播通信的时效性，极大地提高了用户体验。
附图说明
图1为本发明中组播快速建立系统的示意图。
图2为本发明中远端站工作原理流程图。
图3为本发明中主站工作原理流程图。
图4为本发明中组播业务典型建立方法的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图针对本发明进行详细地说明。
如图1所示，本发明提出了一种基于卫星通信系统的组播快速建立系统，卫星通信系统包括主站和远端站，主站和远端站面向卫星网络的一侧称为卫星网络WAN侧，面向地面网的一侧称为地面局域网络LAN侧；主站和远端站的WAN侧由卫星链路连接。组播源与主站LAN侧相连，组播业务接收站与远端站LAN侧相连。卫星链路包含业务信道和信令信道；业务信道用于转发主站与远端站LAN侧或远端站与远端站LAN侧间的地面网络业务数据，信令信道用于传递卫星网络信令；卫星网络信令由多种描述符构成。
如图2所示，给出了远端站的工作原理流程图。所远端站包含远端站LAN侧数据收发模块、远端站WAN侧数据收发模块与第一组播处理模块，其中第一组播处理模块又包含组播成员关系报告解析模块、组播成员关系查询生成模块、卫星网络组播成员关系报告描述符封装模块和卫星网络组播组列表群信息描述符解析模块。远端站处理流程包含两部分：
(一)、已接入卫星网络的远端站中，截获来自LAN侧的组播接收站自发生成的组播成员关系报告，将该组播成员关系报告中组播接收站地址与目的组播组地址封装成卫星网络组播成员关系报告描述符，通过卫星网络的信令信道传送至主站。即当LAN接收模块从LAN侧收到组播成员关系报告后，经过组播成员关系报告解析模块提取出提取组播源地址和目的组播组信息，传递至卫星网络组播成员关系报告描述符封装模块生成卫星网络组播组播成员关系，经由WAN侧发送模块发向主站。
(二)、当WAN接收模块从WAN侧收到卫星网络组播组列表描述符后，经过卫星网络组播组列表描述符解析模块解析，并由组播成员关系查询生成模块生成由远端站伪造的组播成员关系查询(False Query)，经由LAN发送模块发向LAN侧。
如图3所示，给出了主站的工作原理流程图。主站包含主站LAN侧数据收发模块、主站WAN侧数据收发模块与第二组播处理模块，其中第二组播处理模块又包含组播成员关系查询解析模块、组播成员关系报告生成模块、组播组信息维护模块、卫星网络组播组列表描述符封装模块和卫星网络组播成员关系报告描述符解析模块。主站处理流程包含三部分：
(一)、当WAN接收模块从WAN侧收到卫星网络组播成员关系报告描述符后，经过卫星网络组播成员关系报告描述符解析模块解析出组播源地址和目的组播组信息，并传递给组播组信息维护模块更新当前的组播组信息。
(二)、当LAN接收模块从LAN侧收到组播成员关系查询后，经过组播成员关系查询解析模块传递至组播成员关系报告生成模块，组播成员关系报告生成模块根据组播组信息维护模块维护的组播组信息生成由主站伪造的组播成员关系报告，经由LAN发送模块发向LAN侧。
(三)、组播组信息维护模块根据定时器或终端接入状态变化，将组播组信息传递至卫星网络组播组列表描述符封装模块生成卫星网络组播组列表描述符，经由WAN发送模块发向远端站，其中还包括根据主站维护的组播组列表中是否记录该目的组播组地址及该组播组条目的成员列表中未记录该组播接收站地址，判断是否将组播接收站加入到该组播组条目的成员列表中。
本系统，通过新增一种卫星网络组播成员关系报告描述符，其方向为由远端站发向主站，其内容为一系列由组播接收站地址和目的组播组构成的条目；新增一种卫星网络组播组列表描述符，其方向为由主站发向远端站，其内容为一系列由目的组播组构成的条目。卫星网络中的远端站和主站通过上述卫星网络组播成员关系报告描述符(MembershipReport via Satellite)和卫星网络组播组列表描述符同步组播组信息。
如图4示，给出了本发明基于卫星通信系统的组播快速建立方法的工作流程图，具体步骤如下：
步骤(一)、首先，已接入卫星网络的远端站截获来自地面局域网络LAN侧的组播接收站自发生成的组播成员关系报告，将上述报文中组播接收站地址与目的组播组地址封装成卫星网络组播成员关系报告描述符，通过卫星网络的信令信道传送至主站；
步骤(二)、主站收到远端站的卫星网络组播成员关系报告描述符后进行解析，解析其中的目的组播组地址和组播接收站地址，若主站维护的组播组列表中未记录该目的组播组地址，则在上述组播组列表中增加对应的组播组条目，记录该组播组地址，并将组播接收站加入到该组播组条目的成员列表中；若已记录该目的组播组地址，但该组播组条目的成员列表中未记录该组播接收站地址，则将该组播接收站加入到对应组播组条目的成员列表中。
步骤(三)、所述主站定期根据维护的组播组列表，将所有组播组条目中的组播组地址封装成卫星网络组播组列表描述符通过卫星网络的信令信道下发给各个远端站。
步骤(四)、未接入卫星网络的上述远端站接入卫星网络后，根据主站下发的卫星网络组播组列表描述符，生成远端站伪造的组播成员关系查询(False Query)，并向地面局域网LAN侧发送，诱导其地面局域网LAN侧的组播接收站生成组播成员关系报告，并进行如步骤(一)所述的操作；
步骤(五)所述主站截获来自地面局域网侧组播源发出的组播成员关系查询，根据其维护的组播组列表中每个组播组条目的组播组地址与每个组播组条目成员列表中的接收站地址，生成由主站伪造的组播成员关系报告，并回复上述组播源。
所述方法中，卫星网络中的远端站和主站通过卫星成员报告描述符和卫星群信息描述符同步组播组信息。
综上，本发明可以有效减小卫星链路的高时延、高误码特性对组播业务流建立过程的影响，提高了卫星通信系统下组播业务的时效性，有效地减小了卫星通信系统下组播业务的建立时间，提高了用户体验。
需要说明的是，以上说明仅是本发明的优选实施方式，应当理解，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明技术构思的前提下还可以做出若干改变和改进，这些都包括在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于卫星通信系统的组播快速建立方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(一)、已接入卫星网络的远端站截获来自LAN侧的组播接收站自发生成的组播成员关系报告，将该组播成员关系报告中组播接收站地址与目的组播组地址封装成卫星网络组播成员关系报告描述符，通过卫星网络的信令信道传送至主站；
步骤(二)、所述主站收到远端站传送的卫星网络组播成员关系报告描述符后，解析其中的目的组播组地址和组播接收站地址，并根据主站维护的组播组列表中是否记录该目的组播组地址及该组播组条目的成员列表中未记录该组播接收站地址，判断是否将组播接收站加入到该组播组条目的成员列表中；
步骤(三)、所述主站定期根据维护的组播组列表，将所有组播组条目中的组播组地址封装成卫星网络组播组列表描述符通过卫星网络的信令信道下发给各个远端站；
步骤(四)、未接入卫星网络的远端站接入卫星网络后，根据主站下发的卫星网络组播组列表描述符生成远端站伪造的组播成员关系查询并向LAN侧发送，诱导其LAN侧的组播接收站生成组播成员关系报告，并进行如步骤(一)所述的操作；
步骤(五)、所述主站截获来自LAN侧组播源发出的组播成员关系查询，根据主站维护的组播组列表中每个组播组条目的组播组地址与每个组播组条目成员列表中的组播接收站地址，生成由主站伪造的组播成员关系报告并回复至组播源。
2.根据权利要求1所述的基于卫星通信系统的组播快速建立方法，其特征在于，所述步骤(二)判断是否将组播接收站加入到该组播组条目的成员列表中，包括：
若主站维护的组播组列表中未记录该目的组播组地址，则在组播组列表中增加对应的组播组条目并记录该组播组地址，及将组播接收站加入到该组播组条目的成员列表中；
若已记录该目的组播组地址，但该组播组条目的成员列表中未记录该组播接收站地址，则将该组播接收站加入到对应组播组条目的成员列表中。
3.根据权利要求1所述的基于卫星通信系统的组播快速建立方法，其特征在于，所述步骤(四)卫星网络中的远端站和主站通过卫星网络组播成员关系报告描述符和卫星网络组播组列表描述符同步组播组信息。
4.一种基于卫星通信系统的组播快速建立系统，其特征在于，包括主站和远端站，其中主站和远端站之间面向卫星网络的一侧为由卫星链路连接的一侧，为WAN侧，及其面向地面局域网络的一侧为LAN侧；
所述远端站，用于截获来自LAN侧的组播接收站自发生成的组播成员关系报告，或根据主站下发的卫星网络组播组列表描述符生成远端站伪造的组播成员关系查询并向LAN侧发送，诱导其LAN侧的组播接收站生成组播成员关系报告；并且将该组播成员关系报告中组播接收站地址与目的组播组地址封装成卫星网络组播成员关系报告描述符，通过卫星网络的信令信道传送至主站；
所述主站，用于收到远端站传送的卫星网络组播成员关系报告描述符后，解析其中的目的组播组地址和组播接收站地址，并根据主站维护的组播组列表中是否记录该目的组播组地址及该组播组条目的成员列表中未记录该组播接收站地址，判断是否将组播接收站加入到该组播组条目的成员列表中；定期根据维护的组播组列表，将所有组播组条目中的组播组地址封装成卫星网络组播组列表描述符通过卫星网络的信令信道下发给各个远端站；并截获来自LAN侧组播源发出的组播成员关系查询，根据主站维护的组播组列表中每个组播组条目的组播组地址与每个组播组条目成员列表中的组播接收站地址，生成由主站伪造的组播成员关系报告并回复至组播源。
5.根据权利要求4所述的基于卫星通信系统的组播快速建立系统，其特征在于，所述远端站包括远端站LAN侧数据收发模块、远端站WAN侧数据收发模块与第一组播处理模块。
6.根据权利要求5所述的基于卫星通信系统的组播快速建立系统，其特征在于，所述第一组播处理模块包括组播成员关系报告解析模块、组播成员关系查询生成模块、卫星网络组播成员关系报告描述符封装模块和卫星网络组播组列表描述符解析模块。
7.根据权利要求4所述的基于卫星通信系统的组播快速建立系统，其特征在于，所述主站包括主站LAN侧数据收发模块、主站WAN侧数据收发模块与第二组播处理模块。
8.根据权利要求7所述的基于卫星通信系统的组播快速建立系统，其特征在于，所述第二组播处理模块包括组播成员关系查询解析模块、组播成员关系报告生成模块、组播组信息维护模块、卫星网络组播成员关系报告描述符解析模块和卫星网络组播组列表描述符封装模块。
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