CN109039702A - 专网集群系统中组播组网的实现方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种专网集群系统中组播组网的实现方法和装置，所述专网集群系统包括核心网和基站，核心网和基站通过一通信网络相连；该方法包括：确定所述通信网络的组网类型；根据预先针对所述通信网络的组网类型对应的组播组网策略，对所述通信网络进行组播组网配置，以使所述通信组网中的网络设备基于所述组播组网配置生成组播转发表，并根据组播转发表转发来自核心网的组播数据报文到基站成员。本发明能够减少基站的处理压力，避免空口资源浪费。

Description

专网集群系统中组播组网的实现方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种专网集群系统中组播组网的实现方法和装置。

背景技术

专网群组业务的复制分发，目前主要有两种实现方案：

1、采用单播组网实现专网群组。核心网在接收到群组业务报文后，本地进行报文复制，通过单播方式将复制后的报文分别发送给对应的基站。

2、采用组播组网实现专网群组。核心网和基站之间采用组播组网。核心网作为组播源，在接收到群组业务报文以后，封装组播IP地址，发送给组播路由器。群组业务在核心网和基站之间以组播的方式进行传播。

上述第2种实现方案可以减小核心网的报文复制压力，且由于采用了组播协议，还可以节省传输网络的带宽资源。

然而，3GPP标准和B-TrunC标准中都没有定义专网集群系统中组播组网的具体部署方案。并且由于组播协议本身的一些特点，使得其在专网群组中暴露出一些问题。

组播组网的传输路径依赖于组播路由树的收敛，该收敛时间取决于组播组的规模，以及组网中路由节点的规模。通常，组播组网的收敛时间能达到秒级。但是对于专网集群系统来说，群组的建立时延要求通常是在百毫秒级别。因此，组播组网的路由收敛时延，是无法满足专网群组建立需求的。

为了解决组播组网时延问题，通常会将所有的组播地址加入到静态组播网络。但是这样又会造成全量的群组流量发给所有基站，由基站或者终端来选收，使得基站的处理性能造成很大冲击，还会造成空口资源的浪费，而且群组的并发规格也会受到较大影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种专网集群系统中组播组网的实现方法和装置，能够减少基站的处理压力，避免空口资源浪费。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种专网集群系统中组播组网的实现方法，所述专网集群系统包括核心网和基站，核心网和基站通过一通信网络相连；该方法包括：

确定所述通信网络的组网类型；

根据预先针对所述通信网络的组网类型对应的组播组网策略，对所述通信网络进行组播组网配置，以使所述通信组网中的网络设备基于所述组播组网配置生成组播转发表，并根据组播转发表转发来自核心网的组播数据报文到基站成员。

一种专网集群系统中组播组网的实现装置，所述专网集群系统包括核心网和基站，核心网和基站通过一通信网络相连；该装置包括：确定单元、配置单元；

所述确定单元，用于确定所述通信网络的组网类型；

所述配置单元，用于针对每种组网类型设置对应的组播组网策略；用于根据预先针对所述通信网络的组网类型对应的组播组网策略，对所述通信网络进行组播组网配置，以使所述通信组网中的网络设备基于所述组播组网配置生成组播转发表，并根据组播转发表转发来自核心网的组播数据报文到基站成员。

由上面的技术方案可知，本发明中，预先为每种组网类型设置对应的组播组网策略，在专网集群系统中实施组播组网时，先确定连接核心网和基站的通信网络的组网类型，然后根据预先针对所述通信网络的组网类型对应的组播组网策略，对所述通信网络进行组播组网配置，从而所述通信组网中的网络设备可以基于所述组播组网配置生成组播转发表，并根据组播转发表转发来自核心网的组播数据报文到基站成员。本发明能够减少基站的处理压力，避免空口资源浪费。

附图说明

图1是本发明实施例专网集群系统中组播组网的实现方法流程图；

图2是本发明实施例简单三层组网的组播组网配置示意图；

图3是本发明实施例简单二层组网的组播组网配置示意图；

图4是现有技术复杂三层组网示意图；

图5是本发明实施例复杂三层组网的组播组网配置示意图；

图6是本发明实施例复杂三层组网实施组播组网配置后的组播报文转发示意图；

图7是本发明实施例专网集群系统中组播组网的实现装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图并据实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

参见图1，图1是本发明实施例专网集群系统中组播组网的实现方法流程图，其中，所述专网集群系统包括核心网和基站，核心网和基站通过一通信网络相连；如图1所示，该方法主要包括以下步骤：

步骤101、确定所述通信网络的组网类型。

本发明实施例中，针对以下三种组网类型进行组播组网配置：

1、简单三层组网。

专网集群系统中，通常会采用光纤或者微波等传输方式，将拉远的基站连接到机房的路由器上。这样，核心网和基站都等同于直连到一台路由器上面。这种组网方式对于组播组网来说是较为简单的。另外，核心网和基站之间也可以通过由多台路由器组成的三层网络相连，只要该三层网络的收敛时延满足专网集群的收敛时延要求，其组播组网实现与一个路由器的组播组网实现基本相同，也较为简单。

本发明中，将上述由一台或多台路由设备组成的三层网络的组网类型称为简单三层组网，因此，简单三层组网是指：由一台或多台路由设备组成的三层网络，且该三层网络的收敛时延能够满足专网集群的收敛时延要求。

2、简单二层组网。

专网集群系统中，核心网和基站还可以被直连汇聚到一台二层交换机上，这样，核心网和基站都等同于直连到一台交换机上。这种组网方式对于组播组网实现来说也较为简单。另外，核心网和基站之间也可以通过由多台交换机组成的二层网络相连，只要该二层网络的收敛时延满足专网集群的收敛时延要求，其组播组网实现与一个交换机的组播组网实现基本相同，也较为简单。

本发明中，将上述由一台或多台交换设备组成的二层网络的组网类型成为简单二层组网，因此，简单二层组网是指：由一台或多台交换设备组成的二层网络，且该二层网络的收敛时延能够满足专网集群的收敛时延要求。

3、复杂三层组网。

专用集群系统中，拉远的基站也可以不通过直连的方式汇聚到核心机房，而是通过一个复杂的传输接入网络进行汇聚。这个传输接入网络，可以是用户自有网络，也可以是租用的第三方网络(如公共传输网)，在这种传输接入网络中，组播路由树的收敛时延无法得到有效的保障，无法很好的满足专网集群的时延要求。

本发明中，将上述用户自由网络和第三方网络的组网类型称为复杂三层组网。因此，复杂三层组网是指：用户自有网络或租用的第三方网络，该三层组网的收敛时延不能满足专网集群的收敛时延要求。

步骤102、根据预先针对所述通信网络的组网类型对应的组播组网策略，对所述通信网络进行组播组网配置，以使所述通信组网中的网络设备基于所述组播组网配置生成组播转发表，并根据组播转发表转发来自核心网的组播数据报文到基站成员。

本发明实施例中，预先针对每种组网类型设置对应的组播组网策略。

在确定所述通信网络的组网类型后，可以根据针对所述通信网络的组网类型对应的组播组网策略，对所述通信网络进行组播组网配置。

以下分别对每种组网类型的组播组网配置过程进行说明：

1、所述通信网络为简单三层组网：

所述通信网络为简单三层组网时，对其进行组播组网配置方法为：在在通信网络中的各路由设备上配置组播路由协议和组播组成员管理协议。这里的组播路由协议为指定信源组播(PIM-SSM)，组播组成员管理协议为IGMP协议，如IGMPv3。

参见图2，图2是本发明实施例简单三层组网的组播组网配置示意图，从图2可以看出，连接核心网和基站的通信网络为简单三层组网，简单三层组网中仅包括一台路由器，在该路由器上配置组播路由协议PIM-SSM和组播组成员管理协议IGMPv3，之后，基站成员可以通过IGMP协议加入或离开组播组。

具体地，基站成员可以通过向核心网侧发送组播加入请求报文和组播离开请求报文。该路由器接收到基站成员发来的组播加入请求报文后，可以生成相应的三层组播转发表项，并根据该三层组播转发表项发送组播数据报文到该基站；该路由器接收到接收到基站成员发来的组播离开请求报文后，可以删除相应的三层组播转发表项。

图2所示组网中，由于通信网络中只有一台路由设备，所以组播路由的收敛能达到毫秒级，可以满足专网集群系统的收敛时延要求。同时，由于在该路由设备上采用了IGMP动态加入，所以组播数据报文可以发送到指定的基站成员，而不是无差别的复制给所有基站，这样也能减少基站的性能压力。

2、所述通信网络为简单二层组网：

所述通信网络为简单二层组网时，对其进行组播组网配置方法为：在通信网络中的各交换设备上使能IGMP-Snooping功能，并在其中一个交换设备上配置IGMP查询器。

参见图3，图3是本发明实施例简单二层组网的组播组网配置示意图，从图3可以看出，连接核心网和基站的通信网络为简单二层组网，该简单二层组网中仅包括一台交换机，在该交换机上使能IGMP-Snooping功能，同时还在该交换机上配置IGMP查询器，之后，基站成员通过IGMP协议加入和离开组播组，交换机通过监听IGMP报文生成组播二层转发表。

具体地，IGMP查询器可以定期发送普遍组查询消息进行成员关系查询，基站成员通过发送报告消息来响应查询。基站发往IGMP查询器的报告消息经过交换机时，交换机对这个消息进行监听并记录下来，为端口和组播MAC地址建立起映射关系，从而生成二层组播转发表。当交换机收到组播数据报文，可以根据这样的二层组播转发表，只向连有组成员的端口转发组播数据报文。另外，当基站要加入组播组时，不必等待查询消息，而是主动发送报告消息，当基站成员要离开组播组时，也会主动发送离开组消息，IGMP查询器收到离开组消息后，会发送特定组查询消息来确定该组的所有组成员是否都已离开。

图3所示组网中，为了更快的收敛时延，简单二层组网中仅包括一台交换机，收敛时延较小，可以满足专网集群系统的收敛时延要求。另外，核心网的组播数据报文无差别的发送给交换机，二层交换机则通过二层组播转发表，只将组播数据报文发送给对应的基站成员，这样可以减少群组报文对基站的转发性能压力。

3、所述通信网络为复杂三层组网：

所述通信网络为复杂三层组网时，对其进行组播组网配置方法为：

在所述通信网络和基站之间设置一个二层接入网络，在二层接入网络中的各交换设备上使能IGMP-Snooping功能，并在其中一个交换设备上配置IGMP查询器；

在所述通信网络的各路由设备上配置组播路由协议，并在边缘路由设备的边缘端口上将所有组播IP加入到IGMP组播组；其中，所述边缘路由设备为所述通信网络中连接到所述二层接入网络的路由设备，所述边缘端口为边缘路由设备上连接到所述二层接入网络中的交换设备的端口。

参见图4，图4是现有技术复杂三层组网示意图，在图4中，连接核心网和基站的通信网络为复杂三层组网，该复杂三层组网可能是用户自有网络(用户私有网络)，也有可能是租用的第三方网络(公共传输网)，其组播路由树的收敛时延无法得到有效的保障，无法很好的满足专网集群的时延要求。

针对图4所示组网，按照针对复杂三层组网的组播组网策略，对复杂三层组网进行组播组网配置，包括：在复杂三层组网和基站之间部署二层接入网络，并在复杂三层组网中预建立三层组播网络。

参加图5，图5是本发明实施例复杂三层组网的组播组网配置示意图，从图5可以看出，复杂三层组网和基站之间部署了一个由两台交换机组成的二层接入网络，该二层接入网络中的交换机使能了IGMP-Snooping功能，并且配置一个IGMP查询器。基站成员动态的向该二层接入网络发送IGMP的加入和离开请求来加入和离开组播组，同时查询器也会周期性地查询基站成员，并且动态刷新二层组播转发表。

对于图5中的复杂三层组网，则需要对组播进行预建立，具体包括：在该复杂三层组网的路由器中配置组播路由协议PIM-SSM，同时在组播的边缘路由器(DR)上配置静态IGMP加入。这里组播的边缘路由器即复杂三层组网中连接到上述二层接入网络的路由器。

上述静态IGMP加入的配置方法是：在边缘路由连接上述二层接入网络的交换机的网口上，配置所有使用到的组播IP加入IGMP组播组。

组播路由收敛慢的关键是在三层组播网络复杂或者是第三方网络时延不确定。图5所示组播组网配置方案中，通过配置静态IGMP加入，在复杂三层组网中预建立三层组播网络，从而可以解决复杂三层组网存在的收敛时延过长的问题。同时，通过在复杂三层组网和基站之间部署二层接入网络，从而可以利用二层的动态组播转发表，将组播报文发送给匹配的基站成员，解决了静态IGMP加入造成组播数据报文被无差别的发送给所有基站的问题，减少了基站和空口转发性能的压力。因此，复杂三层组网的组播组网配置方法，可以使全网的群组并发性能规格大大提升。

通过在复杂三层组网和基站之间部署二层接入网络和在复杂三层组网中预建立三层组播网络后，网络中组播报文的转发示意图可以如图6所示，其中带箭头的实线表示群组1的组播数据报文的转发方向，带箭头的虚线表示群组2的组播数据报文的转发方向。

以上对本发明实施例专网集群系统中组播组网的实现方法进行了详细说明，本发明还提供了一种专网集群系统中组播组网的实现装置，以下结婚图7进行详细说明。

参见图7，图7是本发明实施例专网集群系统中组播组网的实现装置的结构示意图，所述专网集群系统包括核心网和基站，核心网和基站通过一通信网络相连；如图7所示，该装置包括：确定单元701、配置单元702；其中，

确定单元701，用于确定所述通信网络的组网类型；

配置单元702，用于针对每种组网类型设置对应的组播组网策略；用于根据预先针对所述通信网络的组网类型对应的组播组网策略，对所述通信网络进行组播组网配置，以使所述通信组网中的网络设备基于所述组播组网配置生成组播转发表，并根据组播转发表转发来自核心网的组播数据报文到基站成员。

图7所示装置中，

所述通信网络为简单三层组网，所述简单三层组网为包括一台或多台路由设备组成的三层网络，且该三层网络的收敛时延满足专网集群的收敛时延要求；

所述配置单元702，根据预先针对所述通信网络的组网类型对应的组播组网策略，对所述通信网络进行组播组网配置时，用于：在通信网络中的各路由设备上配置组播路由协议和组播组成员管理协议。

图7所示装置中，

所述通信网络为简单二层组网，所述简单二层组网为包括一台或多台交换设备组成的二层网络，且该二层网络的收敛时延满足专网集群的收敛时延要求；

所述配置单元702，根据预先针对所述通信网络的组网类型对应的组播组网策略，对所述通信网络进行组播组网配置时，用于：在通信网络中的各交换设备上使能IGMP-Snooping功能，并在其中一个交换设备上配置IGMP查询器。

图7所示装置中，

所述通信网络为复杂三层组网，所述复杂三层组网为用户自有网络或租用的第三方网络，且该三层组网的收敛时延不满足专网集群的收敛时延要求；

所述配置单元702，根据预先针对所述通信网络的组网类型对应的组播组网策略，对所述通信网络进行组播组网配置时，用于：

在所述通信网络和基站之间设置一个二层接入网络，在二层接入网络中的各交换设备上使能IGMP-Snooping功能，并在其中一个交换设备上配置IGMP查询器；

在所述通信网络的各路由设备上配置组播路由协议，并在边缘路由设备的边缘端口上配置所有使用到的组播IP加入IGMP组播组；其中，所述边缘路由设备为所述通信网络中连接到所述二层接入网络的路由设备，所述边缘端口为边缘路由设备上连接到所述二层接入网络中的交换设备的端口。

图7所示装置中，

所述组播路由协议为指定信源组播PIM-SSM。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种专网集群系统中组播组网的实现方法，其特征在于，所述专网集群系统包括核心网和基站，核心网和基站通过一通信网络相连；该方法包括：

确定所述通信网络的组网类型；

根据预先针对所述通信网络的组网类型对应的组播组网策略，对所述通信网络进行组播组网配置，以使所述通信组网中的网络设备基于所述组播组网配置生成组播转发表，并根据组播转发表转发来自核心网的组播数据报文到基站成员。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述通信网络为简单三层组网，所述简单三层组网为由一台或多台路由设备组成的三层网络，且该三层网络的收敛时延满足专网集群的收敛时延要求；

根据预先针对所述通信网络的组网类型对应的组播组网策略，对所述通信网络进行组播组网配置的方法为：在通信网络中的各路由设备上配置组播路由协议和组播组成员管理协议。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述通信网络为简单二层组网，所述简单二层组网为由一台或多台交换设备组成的二层网络，且该二层网络的收敛时延满足专网集群的收敛时延要求；

根据预先针对所述通信网络的组网类型对应的组播组网策略，对所述通信网络进行组播组网配置的方法为：在通信网络中的各交换设备上使能IGMP-Snooping功能，并在其中一个交换设备上配置IGMP查询器。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述通信网络为复杂三层组网，所述复杂三层网络为用户自有网络或租用的第三方网络，且该三层组网的收敛时延不满足专网集群的收敛时延要求；

根据预先针对所述通信网络的组网类型对应的组播组网策略，对所述通信网络进行组播组网配置的方法为：

在所述通信网络和基站之间设置一个二层接入网络，在二层接入网络中的各交换设备上使能IGMP-Snooping功能，并在其中一个交换设备上配置IGMP查询器；

在所述通信网络的各路由设备上配置组播路由协议，并在边缘路由设备的边缘端口上配置所有使用到的组播IP静态加入IGMP组播组；其中，所述边缘路由设备为所述通信网络中连接到所述二层接入网络的路由设备，所述边缘端口为边缘路由设备上连接到所述二层接入网络中的交换设备的端口。

5.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，

所述组播路由协议为指定信源组播PIM-SSM。

6.一种专网集群系统中组播组网的实现装置，其特征在于，所述专网集群系统包括核心网和基站，核心网和基站通过一通信网络相连；该装置包括：确定单元、配置单元；

所述确定单元，用于确定所述通信网络的组网类型；

所述配置单元，用于针对每种组网类型设置对应的组播组网策略；用于根据预先针对所述通信网络的组网类型对应的组播组网策略，对所述通信网络进行组播组网配置，以使所述通信组网中的网络设备基于所述组播组网配置生成组播转发表，并根据组播转发表转发来自核心网的组播数据报文到基站成员。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述通信网络为简单三层组网，所述简单三层组网为由一台或多台路由设备组成的三层网络，且该三层网络的收敛时延满足专网集群的收敛时延要求；

所述配置单元，根据预先针对所述通信网络的组网类型对应的组播组网策略，对所述通信网络进行组播组网配置时，用于：在通信网络中的各路由设备上配置组播路由协议和组播组成员管理协议。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述通信网络为简单二层组网，所述简单二层组网为由一台或多台交换设备组成的二层网络，且该二层网络的收敛时延满足专网集群的收敛时延要求；

所述配置单元，根据预先针对所述通信网络的组网类型对应的组播组网策略，对所述通信网络进行组播组网配置时，用于：在通信网络中的各交换设备上使能IGMP-Snooping功能，并在其中一个交换设备上配置IGMP查询器。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述通信网络为复杂三层组网，所述复杂三层组网为用户自有网络或租用的第三方网络，且该三层组网的收敛时延不满足专网集群的收敛时延要求；

所述配置单元，根据预先针对所述通信网络的组网类型对应的组播组网策略，对所述通信网络进行组播组网配置时，用于：

在所述通信网络和基站之间设置一个二层接入网络，在二层接入网络中的各交换设备上使能IGMP-Snooping功能，并在其中一个交换设备上配置IGMP查询器；

在所述通信网络的各路由设备上配置组播路由协议，并在边缘路由设备的边缘端口上配置所有使用到的组播IP静态加入IGMP组播组；其中，所述边缘路由设备为所述通信网络中连接到所述二层接入网络的路由设备，所述边缘端口为边缘路由设备上连接到所述二层接入网络中的交换设备的端口。

10.根据权利要求7或9所述的装置，其特征在于，

所述组播路由协议为指定信源组播PIM-SSM。