CN1798073A - 数字用户线路接入中采用从框实现组播的方法 - Google Patents

Abstract

一种数字用户线路接入中采用从框实现组播的方法，在数字用户线路接入的主框上级联若干个从框，主框和从框上分别连接远程用户终端，并通过远程用户终端接入用户数字线路用户，通过主框的网络接口上行；对所述的从框进行配置，使主框和从框都支持因特网组管理协议代理或因特网组管理协议侦听，主框和从框能独立实现组播功能。同时可以把主框和从框的配置数据都保存在主框，在主框与从框之间设置一个组播通道和一个单播通道进行通讯。本发明克服现有技术从框组播成员的操作放在主框上执行，导致主框负担过重，效率偏低、带宽浪费严重的缺点，不但提高了组播效率，而且节省了主框的带宽。

Description

数字用户线路接入中采用从框实现组播的方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种XDSL(数字用户环线)接入中采用从框实现组播的方法。

背景技术

DSL(数字用户线路，Digital Subscriber Line)是以铜质电话线为传输介质的传输技术组合，它包括HDSL(高比特率数字用户线路)、SDSL(对称数字用户线路)、VDSL(甚高比特率数字用户线路)、ADSL(非对称数字用户线路)和RADSL(速率自适应数字用户线路)等，一般称之为xDSL。XDSL接入密度越来越高，以ADSL为例进行说明。ADSL接入主要应用还是高速上网和专线业务，随着网络视频、远程教育、股票信息实时传送等多点通信业务的出现，ADSL宽带接入提供多播业务成为一个必然的趋势。另外，随着ADSL接入应用的普及，一个接入局点需要接入的用户越来越多，ADSL接入设备需要提高设备的接入密度，因此高密性将成为ADSL接入设备的一个趋势。

在多播业务中主要需要解决组播报文的捕获、识别、转发、组播用户管理和组播用户权限控制等问题。而在提高ADSL设备接入密度方面，主要方法是通过主框级联从框的方式实现，主框和从框都实现ADSL用户的接入功能。一个主框可以级联多个从框，从框的ADSL用户通过主框上行。级联从框是扩展ADSL接入容量的一种方法，主框通过级联接口板级联从框，实现对将从框的ADSL接入并对从框进行管理。因为从框上的ADSL用户需要支持组播业务，所以产生了从框组播的需求。如何方便地对组播配置数据进行管理，并能高效实时地完成组播功能是从框组播需要重点解决的问题。

如图1所示，现有技术主框(即主接入模块)和从框(即从接入模块)之间通过内部接口(这个接口是单播、多播、控制信息的综合通道)相连，分别通过RTU(远程用户终端)分别接入ADSL用户，通过主框的网络接口上行。从框接入的ADSL用户的组播报文通过VC(虚连接)到达主框并被主框捕获，主框会对报文进行识别、鉴别组播成员权限、将组播数据转发到组播成员的VC上。另外，组播的配置数据是直接保存在主框上，从框不保存组播配置数据。这种方案中，主框保存组播配置数据并完成组播功能，从框仅接入ADSL用户而不参与完成组播功能，与组播相关的所有工作由主框完成，如组播报文捕获、解释、鉴权、组播报文复制等，从框只提供VC通道使ADSL用户和主框的组播模块能够交互。对组播控制报文(如报告报文或离开报文)，其传送方向是从ADSL用户经主框或从框到组播服务器；对组播数据报文，其传送方向是从组播服务器经主框或从框到ADSL用户。

如图2所示，主框由协议处理模块、组播数据转发模块、权限管理模块、组播成员接口模块组成。协议处理模块负责处理IGMP组播协议和维护转发关系表；组播数据转发模块根据组播转发表将组播数据转发给组播成员；权限管理模块则对组播成员的权限进行管理和鉴别，组播成员接口模块管理组播成员接口。从框由组播数据转发模块、组播成员接口模块组成。主、从框的组播数据转发模块通过级联线相连接。

现有技术的缺点在于：

1)从框组播成员的操作放在主框上执行，导致主框负担过重，效率偏低。

2)带宽浪费严重。主框对从框的组播数据进行复制，对主框的带宽资源要求很高。组播是一种点到多点的交换技术，存在复制点问题，现有方案中的复制点在主框上，即如果从框上有100个ADSL用户申请加入同一个组，则主框会复制100份送给从框，这样主从框的内部接口、主框的内部总线需要消耗100份组播流带宽。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术从框组播成员的操作放在主框上执行，导致主框负担过重，效率偏低、带宽浪费严重的缺点，提供一种数字用户线路接入中采用从框实现组播的方法，从而提高组播效率，节省主框的带宽。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

这种数字用户线路接入中采用从框实现组播的方法包括以下步骤：

在数字用户线路接入的主框上级联若干个从框，主框和从框上分别连接远程用户终端，并通过远程用户终端接入用户数字线路用户，通过主框的网络接口上行；对所述的从框进行配置，使主框和从框都支持因特网组管理协议代理或因特网组管理协议侦听，主框和从框能独立实现组播功能。所述的组播功能包括组播报文的捕获识别、组播报文的转发、组播转发表维护、组播成员状态维护。

主框与从框之间可以采用一个单播、多播、控制信息的综合通道进行通讯，也可以采用至少两个不同的通道进行通讯，使组播数据和控制报文走不同的通道。最好是在主框与从框之间设置两个通道，一个是单向的、从主框到从框、承载组播数据的组播通道；一个是双向的，用来承载单播数据、组播控制报文、主从框间控制管理信息的单播通道。

可以把主框和从框的配置数据都保存在主框，通过主框和从框之间的内部协议进行数据同步。在从框启动时，主框将从框的组播配置数据采用内部协议经单播通道发送到从框，从框根据获得的配置数据进行配置，从框组播进入工作状态。当修改从框的配置数据时，主框发消息通知从框进行同步修改，并且将数据保存在主框，实现集中式管理。从框加入某组播组时通过单播通道向主框发报告报文，主框把组播数据转发给从框；从框离开组播组时，通过单播通道向主框发离开报文，主框停止把组播数据转发给从框。

也可以将主框和从框的配置数据分别独立保存在主框和从框上，当从框启动时，从框直接获得配置数据进行配置，从框组播进入工作状态；当修改从框的配置数据时，从框直接修改并保存数据。从框加入某组播组时通过单播通道向主框发报告报文，主框把组播数据转发给从框；从框离开组播组时，通过单播通道向主框发离开报文，主框停止把组播数据转发给从框。

本发明的有益效果为：本发明采用组播功能分布式执行，由于主框和从框独立支持组播功能，主框只需要转发一份组播数据给从框，由从框独立转发给本框组播成员，而无需主框转发，大大节省了主框的带宽，提高了主框效率。

本发明可采用组播配置数据分散管理，也可以采用集中式管理。集中管理时，将主框和从框的配置数据统一在主框保存，通过内部协议进行数据同步，这种方式既方便管理又提高执行效率。本发明主框对从框进行按需转发，只需将从框需要的组播数据转发一份到从框，对系统带宽进行动态使用，解决了带宽浪费问题，降低了营运商的管理成本，并方便维护。同时，主、从框之间可采用单播通道和多播通道，组播数据与控制报文走不同的接口，方便保证不同业务的QoS。

附图说明

图1为现有技术主、从框级联结构示意图；

图2为现有技术工作原理示意图；

图3为本发明主、从框级联结构示意图；

图4为本发明工作原理示意图；

图5为从框组播成员加入流程图；

图6为从框组播成员主动离开流程图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明：

如图3所示，本发明除了主框支持IGMP proxy(因特网组管理协议代理)或IGMP Snooping(因特网组管理协议侦听)功能外，在从框上也进行与主框一样的配置，使从框也支持IGMP proxy或IGMP Snooping功能，即主框和从框都能够独立完成组播功能。从框没有连接网络的接口，不能从网络侧接入组播数据，组播数据是通过主从框之间接口传送到从框的。这样，本发明采用组播功能分布式执行，组播功能包括组播报文的捕获识别、组播报文的转发、组播转发表维护、组播成员状态维护，这些功能分别在主框和从框之间独立并行执行，从而可以提高组播效率。而且，由于主框和从框独立支持组播功能，主框只需要转发一份组播数据给从框，由从框独立转发给本框组播成员，而元需主框转发，大大节省了主框的带宽，提高了主框效率。

主框与从框之间采用内部协议进行通讯，可以采用一个单播、多播、控制信息的综合通道进行通讯，也可以采用两个不同的接口连接，使组播数据和控制报文走不同的接口，方便保证不同业务的Qos(服务质量)。如图3所示以采用两个通道为例，在主框与从框之间设置两个通道，一个是单向的、从主框到从框、承载组播数据的组播通道(图3中实线通道所示)；一个是双向的，用来承载单播数据、组播控制报文、主从框间控制管理信息的单播通道(图3中虚线通道所示)，单播数据指ADSL用户浏览网页、上传数据等单播业务数据；组播控制报文指IGMP组播的控制报文，分为报告报文、离开报文和查询报文；主从框间控制管理信息指主从框数据同步时使用到的内部协议。

如果主框和从框在网管上看成一个节点，则可以把主框和从框的配置数据都保存在主框，从框不保存数据，因为查询从框组播数据时可以直接从主框读取，而不需要通过内部协议到从框查询，这样可以实现组播数据的集中管理，将主框和从框的配置数据统一在主框保存，通过内部协议进行数据同步，在运营管理上组播数据表现为单独的数据配置节点，降低了营运商的管理成本，方便维护。如果主框和从框在网管上看成独立节点，则从框的配置数据也可以保存在从框。

如图4所示，下面以主框和从框按集中式管理、分布式执行，且主框和从框采用两条通道为例进行说明，从框也由协议处理模块、组播数据转发模块、权限管理模块、组播成员接口模块、主从通讯模块组成。主框和从框的主从通讯模块之间连接，形成单播通道；主框和从框的组播数据转发模块之间连接，形成组播通道。从框协议处理模块负责处理IGMP组播协议和维护转发关系表，从框组播数据转发模块根据组播转发表将组播数据转发给组播成员，从框权限管理模块则对从框组播成员的权限进行管理和鉴别，从框组播成员接口模块管理从框组播成员接口，而从框主从通讯模块则负责主从框组播信息通讯交互。

下面对主框和从框的工作过程进行具体说明：

从框组播的数据集中保存在主框中，不同的数据保存在不同模块中，组播组数据和组播协议参数保存在主框协议处理模块，组播成员数据保存在主框权限管理模块，所以在从框启动和修改从框组播数据时主框需要将数据同步到从框。在从框启动时，主框将从框的组播配置数据采用内部协议经单播通道发送到从框。下发的内容包括：组播组数据、组播成员属性数据、组播协议数据等；从框根据获得配置数据配置器件恢复软件表项，从框组播进入工作状态。恢复配置过程如下：

1)恢复组播组数据

包括组播组对应的IP、描述和其它属性，需要对软硬件表项进行恢复。配置时主框找出对应从框的数据，按内部定义的协议进行封装，采用消息方式通过单播通道发送到从框。

2)恢复组播成员属性数据

主要内容包括组播成员对应的ADSL接口、组播成员的权限、组播成员的其它属性。属于软件表恢复，将主框下发的数据写到从框对应的软件表即可。

3)恢复组播协议数据

包括IGMP组播功能开关、通用组查询间隔、通用组查询响应时间、健壮性系数等。IGMP组播功能开关属于硬件恢复，如果打开，则从框打开硬件捕获IGMP报文的功能，否则关闭；其它参数属于软件表项恢复，写到相应软件表项即可。

当修改从框的配置数据时，主框发消息通知从框进行同步修改，并且将数据保存在主框，实现集中式管理。

主框向从框转发组播数据时，主框是把从框看作一个组播成员处理的。主从框之间的控制报文是以内部消息方式通过单播通道进行通讯的。主框与从框之间的控制报文包括报告报文、离开报文、查询报文。从框加入某组播组时通过单播通道向主框发报告报文，主框把组播数据转发给从框；从框离开组播组时，通过单播通道向主框发离开报文，主框停止把组播数据转发给从框。而主框为了维护组播转发表需要向从框发查询报文。

如图5所示，从框组播成员加入组播流程如下：

1、ADSL用户(如计算机或机顶盒)发出的IGMP报文被从框协议处理模块捕获，如果是IGMP报文则送到协议处理模块进行协议解释处理，识别IGMP报文，提取协议中的参数，比如是报告报文还是离开报文、加入或离开哪个组等信息；

2、权限鉴别模块对组播成员鉴别权限。在鉴权之前需要对组播成员配置权限表，权限表中规定组播成员允许加入那些组、不允许加入那些组，权限鉴别时将组播成员申请加入的组与权限表比较，即可判断组播成员是否有权限；

3、通过鉴权后则调用组播数据转发模块向组播成员转发组播数据，记录转发表项。

4、从框的协议处理模块判断从框是否接收到该组播组的数据，如果没有则通过从框主从通信模块向主框发送报告报文。从框的协议处理模块会记录组播组对应的成员个数，如果组播组对应的成员数非零，说明已经接收到该组播组的数据；如果为零，则说明没有收到数据。

5、主框的主从通讯模块收到从框的报告报文后，通过主框的组播数据转发模块向从框转发组播数据。

6、组播数据进入从框后，从框的组播数据转发模块根据组播成员转发表将组播数据转发到组播成员接口模块(主框的组播成员转发表由主框维护，主框根据主框ADSL用户加入、退出组播组而改变；从框的组播成员转发表由从框维护，该从框根据从框ADSL用户加入、退出组播组而改变)。组播成员接口模块将组播数据转换成ATM信元，按顺序复用到组播成员对应的VC上。

确定用户离开某个多播组有两种方法：一个是协议处理模块提供IGMP查询器的功能，每隔一定时间通过用户VC向所有ADSL用户发送组播通用查询，如果某个用户长时间没有发送响应报文，则认为用户已经离开所在的组播组；另外如图6所示为组播成员主动离开的流程图，支持IGMP V2协议的用户计算机在离开某个组播组时会发送离开组播组报文给上层网络，这个报文被协议处理模块识别后也认为用户离开了特定组播组。发现用户离开某个组播组后，组播数据转发模块停止向组播成员转发组播数据，用户就收不到该组播组的数据了。然后，协议处理模块会判断该组播组是否还有其它成员，如果没有，则通过主从通讯模块向主框发送离开报文；主框主从通讯模块收到从框的离开报文，则主框组播数据转发模块停止转发组播数据，从框就收不到该组播组的数据了。

本发明采用组播功能分布式执行，组播功能包括组播报文的捕获识别、组播报文的转发、组播转发表维护、组播成员状态维护，这些功能分别在主框和从框之间独立并行执行，大大提高了效率。本发明主框对从框组播实行按需转发，例如一个主框级联两个从框---从框A、从框B，如果只有从框A需要加入组播组G1，而从框B不需要，则主框把组播组G1的数据只转发给从框A而不转发给从框B。与按需转发相对的现有技术采用广播转发，即主框会把自己收到的所有组播组都转发给从框，即使从框不需要，这样会浪费从框的带宽。本发明中从框有复制点，主框只需要复制一份给从框，从框自己再复制成所需的份数，则主从框的内部接口、主框内部总线只需要消耗1份组播流带宽。

本发明同时可采用组播数据集中式管理，将主框和从框的配置数据统一在主框保存，通过内部协议进行数据同步，在运营管理上组播数据表现为单独的数据配置节点，降低了营运商的管理成本，方便维护。由于主框和从框独立支持组播功能，主框只需要转发一份组播数据给从框，由从框独立转发给本框组播成员，而无需主框转发，大大节省了主框的带宽，提高了主框效率。同时，主、从框之间可采用单播通道和多播通道，组播数据与控制报文走不同的接口，方便保证不同业务的QoS。

当然，主框和从框的配置也可以独立保存，这样，主框和从框自己处理自己的组播数据，从框启动和配置数据修改时就不需要进行数据的同步了，从框加入和离开流程与上述由主框集中保存时的流程一样。本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1、一种数字用户线路接入中采用从框实现组播的方法，其特征在于，包括以下步骤：

在数字用户线路接入的主框上级联若干个从框，主框和从框上分别连接远程用户终端，并通过远程用户终端接入用户数字线路用户，通过主框的网络接口上行；

对所述的从框进行配置，使主框和从框都支持因特网组管理协议代理或因特网组管理协议侦听，主框和从框能独立实现组播功能。

2、根据权利要求1所述的数字用户线路接入中采用从框实现组播的方法，其特征在于：所述的组播功能包括组播报文的捕获识别、组播报文的转发、组播转发表维护、组播成员状态维护。

3、根据权利要求1或2所述的数字用户线路接入中采用从框实现组播的方法，其特征在于：主框与从框之间采用一个单播、多播、控制信息的综合通道进行通讯，或采用至少两个不同的通道进行通讯，使组播数据和控制报文走不同的通道。

4、根据权利要求3所述的数字用户线路接入中采用从框实现组播的方法，其特征在于：在主框与从框之间设置两个通道，一个是单向的、从主框到从框、承载组播数据的组播通道；一个是双向的，用来承载单播数据、组播控制报文、主从框间控制管理信息的单播通道。

5、根据权利要求3所述的数字用户线路接入中采用从框实现组播的方法，其特征在于：把主框和从框的配置数据都保存在主框，通过主框和从框之间的内部协议进行数据同步。

6、根据权利要求5所述的数字用户线路接入中采用从框实现组播的方法，其特征在于：在从框启动时，主框将从框的组播配置数据采用内部协议经单播通道发送到从框，从框根据获得的配置数据进行配置，从框组播进入工作状态。

7、根据权利要求5所述的数字用户线路接入中采用从框实现组播的方法，其特征在于：当修改从框的配置数据时，主框发消息通知从框进行同步修改，并且将数据保存在主框，实现集中式管理。

8、根据权利要求5所述的数字用户线路接入中采用从框实现组播的方法，其特征在于：从框加入某组播组时通过单播通道向主框发报告报文，主框把组播数据转发给从框；从框离开组播组时，通过单播通道向主框发离开报文，主框停止把组播数据转发给从框。

9、根据权利要求3所述的数字用户线路接入中采用从框实现组播的方法，其特征在于：主框和从框的配置数据分别独立保存在主框和从框上，当从框启动时，从框直接获得配置数据进行配置，从框组播进入工作状态；当修改从框的配置数据时，从框直接修改并保存数据。

10、根据权利要求9所述的数字用户线路接入中采用从框实现组播的方法，其特征在于：从框加入某组播组时通过单播通道向主框发报告报文，主框把组播数据转发给从框；从框离开组播组时，通过单播通道向主框发离开报文，主框停止把组播数据转发给从框。

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