CN1863187B - 提高组播业务可运营性的实现方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高组播业务可运营性的实现方法及装置。本发明的核心是：提供组播业务的网络侧根据用户终端申请开展组播业务情况构造组播业务通知报文，并将所述的通知报文发送给用户终端设备；所述的组播业务通知报文包括用于响应用户申请加入组播组的回执报文，和用于通知用户组播业务异常或加入组播组失败的原因的异常通知报文。本发明这样，可以有效提高用户针对运营商提供的组播视频业务的满意度，以及组播视频网络的可运营和可管理性。

Description

提高组播业务可运营性的实现方法及装置
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种提高组播业务可运营性的实现方法及装置。
背景技术
目前，在数据网络上开展组播业务普遍采用图1所示的组网模型。图1所示的组播视频网络包播：视频头端系统、IP城域网(即核心设备)、接入网(边缘设备)和家庭网络四个组成部分。
所述的视频头端系统实现视频用户管理、CA(条件接入)/DRM(数字版权管理)、视频编码功能，然后，将视频业务流送入IP城域网。每一个TV和广播频道采用MPEG-2编码成一路码流封装到UDP/IP报文中。IP城域网通过IP组播功能将视频业务流送到宽带接入网。接入网实现视频组加入离开控制功能，并将用户需要的视频流发送给用户。
所述的接入网可以包含二层交换机和DSLAM设备，所述的二层交换机为ATM(异步传输模式)交换机或以太网交换机，接入网与用户之间采用FE(快速以太网)或者xDSL(数字用户线)等物理线路连接。视频流从IP城域网发送到组播路由器或者二层交换机或者DSLAM(数字用户线接入复用器)等直接接入用户的边缘设备，根据用户的IGMP(互联网组管理协议)控制报文将视频流发送给需要的用户。
目前，PC或者STB点播组播节目，一般采用IGMP协议(V1、V2或者V3)的组播协议，IGMP协议是承载在IP协议上的一种协议，其实是和IP协议并列的，在协议上定义了客户端和组播路由器两个实体，这两个实体对应上述的网络就是视频终端和接入设备。
基于所述的IGMP协议，主机可以通知子网组播路由器其希望加入或离开组播组。例如，当某个主机加入某一个组播组时，它通过“成员资格报告”消息通知它所在的IP子网的组播路由器，同时将自己的IP模块做相应的准备，以便开始接收来自该组播组传来的数据。
在用户开展组播业务之前，首先需要在DSLAM设备上，配置基于端口的不同的组播权限。用户只能访问自己权限列表内的组播内容，如果访问其他内容，会被拒绝，终端接受不到任何内容。如图2所示，在于接入设备AN上的组播权限列表中配置了用户1和用户2的组播权项，接入设备根据所述列表中的信息控制用户的观看视频业务的权限。
目前，在图2中，用户开展组播视频业务的处理流程如图3所示，具体包括以下步骤：
步骤31：用户1选择观看频道1时，用户设备即机顶盒STB1发送IGMPJoin(IGMP加入)消息加入组播组1，即Group1；
为防止报文丢失引起异常，通常发送2次IGMP Join消息。
步骤32：DSLAM作为IGMP Proxy(IGMP代理)，收到用户的IGMPJoin报文后，检查该用户是否有权限，或者该物理端口是否有足够的带宽支持，如果可以，检查该组是否已经有成员加入，如是该组第一个成员，则向上层的组播路由器发送IGMP Join消息，加入组播组1。
步骤33：上层的组播路由器收到来自DSLAM的IGMP Join报文，向DSLAM发送组播组1的组播流；DSLAM收到组播流，并将其组播到用户端口(支持跨VLAN/PVC组播转发)；根据网络情况和用户访问情况不同，组播路由器可能需要通过PIM(独立组播协议)/IGMP与上层设备交换组播路由信息。
步骤34：用户2也选择观看频道1，用户设备即机顶盒STB2发送IGMPJoin消息加入组播组1。
步骤35：DSLAM收到IGMP Join消息后，发现该组已有成员加入该组，向用户发送组播流1。
步骤36：用户1切换频道或停止收看，STB1发送IGMP Leave(IGMP离开)消息离开组播组1。
步骤37：DSLAM收到IGMP Leave消息后，发送特定组查询报文以确定该端口下是否还有其它STB在收看频道1，若没有，则停止向该端口发送组播流1；如果采用IGMP Quick Leave(IGMP快速离开)，则DSLAM不发送特定组查询报文，而是直接停止向该端口转发组播流。
步骤38：用户2切换频道或停止收看，STB2发送IGMP Leave消息离开组播组1。
步骤39：DSLAM收到IGMP Leave消息后，发送特定组查询报文以确定该端口下是否还有其它STB在收看频道1，若没有，则停止向该端口发送组播流1。如果采用IGMP Quick Leave，则DSLAM不发送特定组查询报文，而是直接停止向该端口转发组播流。
步骤310：DSLAM等待最后成员查询间隔后，没有收到Report(上报)消息，认为该组已经没有成员，向DSLAM发送Leave(离开)报文。
在基于DSL线路的IPTV(互联网协议电视)业务中，由于DSL的线路带宽会随机的变化，当线路受到瞬间的外来干扰时，会出现带宽降低或者掉线情况，此时根据组播动态的带宽控制中，当某个接入设备上的带宽申请已经超过了宽带接入设备的下行带宽，就会使得所有的节目视频出现随机丢包，使得用户观看的节目受到影响。
从上述图3所示的用户终端开展组播业务的处理流程可以看出，由于目前的IGMP组播协议是一个用户发起的单向过程，服务器端没有基于IGMP协议向用户回馈信息的通道。
因此，目前针对异常情况的出现，网络侧仅选择简单拒绝用户的请求或随机丢弃发给用户终端的组播包，此时，用户的视频终端将会出现黑屏情况。也就是说，网络侧无法将用户无法观看视频节目或者观看到的视频节目质量下降的原因告知用户，导致用户针对组播视频业务的满意度下降。
发明内容
鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种提高组播业务可运营性的实现方法及装置，从而使得终端加入组播组过程中，终端设备可以明确获知加入过程是否成功，以及在视频业务质量下降时告知相应的原因，从而提高了组播业务开展的可靠性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种提高组播业务可运营性的实现方法，包括：
提供组播业务的网络侧根据用户终端申请开展组播业务情况构造组播业务通知报文，并将所述的组播业务通知报文发送给用户终端设备；
所述的方法具体包括：
A、当用户终端向提供组播业务的网络申请加入组播组，且网络侧确定无法将其加入到组播组中时，确定不能加入组播组的原因；
B、将所述的原因承载于异常通知报文中，并作为组播业务通知报文发送给用户终端设备；
并且，在用户开展组播业务的过程中，如果提供给用户的组播业务服务质量下降时，在网络侧确定组播业务出现异常的原因，并通过异常通知报文将出现组播业务服务质量下降的原因通知用户。
所述的步骤A包括：
当网络侧无法将申请加入组播组的用户加入组播组时，则确定用户终端不具备相应的权限，或者将网络侧的物理端口没有足够的带宽支持用户终端开展组播业务作为其不能加入组播组的原因。
本发明所述的方法具体包括：
当提供组播业务的网络侧接收到用户终端设备发来的申请加入组播组的报文时，构造相应的回执报文作为组播业务通知报文发送给相应的用户终端设备。
且所述的异常通知报文和回执报文可以为同一种类型或两种不同类型报文。
本发明所述的方法还包括：
在向用户终端提供组播业务的网络侧设备中，当接收到用户终端发来的申请加入组播组的报文时，提取报文中的源地址信息，
将待发送的组播业务通知报文的目的地址添写为所述提取的源地址信息，并发送；
或者，
在向用户终端提供组播业务的网络侧设备中，当接收到用户终端发来的申请加入组播组的报文时，记录用户的端口，
将待发送的组播业务通知报文采用组播报文承载，指定发送到记录的用户端口。
所述的组播业务通知报文是通过针对互联网组管理协议IGMP报文的扩展获得。
所述的源地址信息为：
用户终端设备的媒体接入控制MAC地址信息。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明由于在网络侧收到终端申请加入组播组的报文后，向终端设备返回响应报文，从而使得终端能够及时获知其加入过程是否成功，以及加入失败的原因，同时，还可以在用户终端收看到的组播视频业务质量下降时获知相应的原因。这样，可以有效提高用户针对运营商提供的组播视频业务的满意度。
本发明具体是通过扩展IGMP协议提供回执和通知功能，以提高组播协议的稳定性，提高组播视频网络的可运营和可管理性。
附图说明
图1为组播网络的组网模型示意图；
图2为组播网络结构示意图；
图3为现有技术中组播业务开展过程中示意图；
图4为现有的IGMP报文的格式结构示意图；
图5为本发明中开展组播业务的处理过程示意图；
图6为图5中回执报文的格式结构示意图；
图7为图5中异常通知报文的格式结构示意图；
图8为本发明所述的装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是实现提供组播业务的网络侧能够向用户终端提供开展组播业务过程中的情况信息，具体为根据用户终端申请开展组播业务情况构造组播业务通知报文，并将所述的组播业务通知报文发送给用户终端设备；所述的组播业务通知报文包括用于响应用户申请加入组播组的回执报文，和用于通知用户组播业务异常或加入组播组失败的原因的异常通知报文。
也就是说，当网络资源或者用户权限无法满足用户的视频组播业务时，能够主动切换到用户提供说明原因或者免费的单独已存在视频频道，并向用户终端发送组播业务通知报文，避免出现黑屏现象且用户无法获知黑屏原因，提高客户满意度。所述的无法满足用户的视频组播业务的时候包括：用户终端申请加入过程中无法满足加入条件的情况，以及在用户终端接收组播视频业务过程中出现组播视频业务质量下降或无法接收的情况。
为便于说明本发明，下面首先对现有技术中用户开展组播业务的处理过程中承载在以太网接口上的IGMP报文格式进行说明，以IGMP V2 RFC2236标准为例，相应的IGMP报文的格式如图4所示，所述报文包括：
首先是以太网报文头，其中源MAC地址为单播MAC地址，目的MAC地址为组播MAC地址，以太网协议类型Ethertype为IP协议，表明承载的报文为IP报文；
其次是IP报文头，IP报文头中源IP地址为发送者的单播IP地址，目的IP地址为组播组IP地址，该组播IP地址通过通用的规则映射到以太网报文头中的组MAC地址。对于IGMP协议，IP头中的协议类型为IGMP协议，表明承载的数据为IGMP协议数据。
然后是IGMP报文头，IGMP报文根据IGMP v2标准的定义，首先是Type表明本IGMP控制报文的类型，主要有以下几个类型：
0x11＝Membership Query，组查询报文；
0x16＝Version 2 Membership Report，组报告报文，用于加入组播组等功能；
0x17＝Leave Group，组离开报文，用于离开指定的组播组；
0x12＝Version 1 Membership Report，兼容IGMP V1的报文类型；
其次是最大响应时间，最后是校验值Checksum用于对报文的完整性进行校验，最后是组播组号。
本发明的一种实现方式可以通过扩充目前的IGMP协议和流程实现，下面将以扩展IGMP协议和流程实现本发明为例，对本发明所述的方法的具体实现方式进行描述。本发明在具体实现过程中包括两方面考虑：
一方面为提高协议报文的可靠性，设备在收到报文以后，发出回执报文，这样可以减少盲目的多次发送IGMP报文；
另一方面实现在用户点播请求失败的时候，将失败的原因传送给用户，需要扩展IGMP协议，增加一种报文类型，如果用户申请的带宽不够的时候，向用户发出IGMP组播通知信息报文。
首先，对本发明修改后的用户加入组播组开展组播业务的处理过程进行说明，如图5所示，具体包括以下步骤：
步骤51：用户1选择观看频道1，STB1发送IGMP Join消息加入组播组1，启动定时器1，时间2S。
步骤52：DSLAM作为IGMP Proxy，收到用户的IGMP Join报文后，记录下STB1的源MAC地址，同时根据该报文的MAC地址构造一个IGMP报文，作为回执报文，作为组播业务通知报文，采用STB1的源MAC地址作为目的，采用单播以太网报文发送给STB1；或者，DSLAM设备采用IGMP组播封装，根据该用户申请报文进入的端口，指定端口将该IGMP回执报文发送到指定用户终端；
同时，DSLAM还需要检查该用户是否有权限，或者该物理端口是否有足够的带宽支持，如果可以，则判断该组是否已经有成员加入，如是该组第一个成员，则向上层的组播路由器发送IGMP Join消息，加入组播组1。
步骤53：STB1收到回执报文以后，确认DSLAM已经收到IGMP申请报文，则不发送备份的IGMP报文；
如果STB1定时器1超时仍然没有收到回执，则再次发出IGMP申请报文。
步骤54：上层的组播路由器收到来自DSLAM的IGMP Join报文，向DSLAM发送组播组1的组播流。DSLAM收到组播流，并将其组播到用户端口(支持跨VLAN/PVC组播转发)。根据网络情况和用户访问情况不同，组播路由器可能需要通过PIM/IGMP与上层设备交换组播路由信息。
步骤55：用户2也选择观看频道1，STB2发送IGMP Join消息加入组播组，记录下STB2的源MAC地址。DSLAM检查该用户是否有权限，或者该物理端口是否有足够的带宽支持，如果可以，则执行步骤57，如果没有权限，则执行步骤56。
步骤56：根据STB2的源MAC地址，构造IGMP信息异常通知报文，采用STB2的MAC地址为目的MAC，单播方式向STB2发送消息；
或者DSLAM设备采用IGMP组播封装，根据该用户申请报文进入的端口，指定端口将该IGMP信息异常通知报文发送到指定用户。
当用户接收到所述的异常通知报文，确定自身无权限观看相应的视频组播业务，则不再向网络侧发送IGMP Join消息，即结束其申请加入组播组的处理过程。
步骤57：DSLAM收到IGMP Join消息后，如果检查发现该组已有成员加入该组，向用户发送组播流1。
步骤58：用户1切换频道或停止收看，STB1发送IGMP Leave消息离开组播组1。
步骤59：DSLAM收到IGMP Leave消息后，发送特定组查询报文以确定该端口下是否还有其它STB在收看频道1，若没有，则停止向该端口发送组播流1。如果采用IGMP Quick Leave，则DSLAM不发送特定组查询报文，而是直接停止向该端口转发组播流。
从上述本发明提供的处理流程可以看出，本发明一方面可以在用户申请加入组播组的过程向用户发送回执报文通知用户网络侧已经接收到所述的申请加入报文；另一方面，还可以在网络侧拒绝用户的加入组播组申请时，通过异常通知报文将拒绝加入的原因告知用户。所述的回执报文与异常通知报文可以合并为一种类型报文实现相应功能，在一种类型报文中可以采用不同的字段标示报文为异常通知报文或回执报文，当然，也可以通过两种类型报文实现。
除此之外，本发明中，还可以在用户开展组播业务的过程中，如果提供给用户的组播业务服务质量下降时，即网络侧无法为用户提供其期望的组播业务时，首先在网络侧确定组播业务出现异常的原因，之后，通过异常通知报文将出现组播业务服务质量下降的原因通知用户，以便用户可以获知无法正常观看组播业务的原因。
针对本发明所述的组播业务处理过程涉及组播业务通知报文包括的回执报文和异常通知报文，本发明是通过扩展和修改现有的IGMP协议报文实现，可以只扩展一种报文实现相应功能，当然，也可以通过两种报文实现。
如果采用两种报文：具体为扩展了IGMP的协议定义，增加两种IGMP控制报文类型：
(1)第一种为：0x46＝Report Receipt，回执报文，用于0x16报文收到后的确认报文，该回执报文的格式如图6所示，包括：报文类型0x46，最大响应时间Max Resp Time，校验值和加入的组播组号Group Address；
(2)第二种为：0x48＝Report Inform，信息报文，或者称为异常通知报文，用于0x16报文处理结果的异常通知报文，比如用户组申请加入失败以后，反馈给用户告知失败，在用户开展组播业务过程中，当组播业务出现异常时，通知用户出现异常的原因；
所述信息报文的格式如图7所示，具体包括：报文类型0x48，最大响应时间，校验值，加入的组播组号和失败的原因，针对所述原因具体可以以字符串方式或者原因ID表示；
通常，加入组播组失败或者组播业务出现异常的原因ID可以包括：
0x0001，骨干带宽不够；
0x0002，线路带宽不够；
0x0003，线路恶化，等等；
如果采用字符串方式，则直接在该位置放入原因字符串，如：“Backbone bandwidth is not enough”。当然，根据网络侧可以确定的故障类型还可以设置新的编码，并对应新的故障或异常的具体原因。
另外，现有协议中规定采用二层组播报文来传递IGMP报文，即二层目的MAC地址为组播地址，如果本发明扩展的回执报文和异常通知报文仍采用组播报文进行传递的话，会将导致所有的该组的用户都会收到该报文，而不是有针对性地只通知真正需要通知的用户。
为此，本发明采用两种方法：
方法一：将回执报文中的目的MAC地址修改为单播MAC地址，利用用户的IGMP申请的源MAC地址作为相应的目的MAC地址，这样，根据该MAC地址相应的回执报文和异常通知报文就会被转发到指定的用户终端，从而实现有针对性的只通知到指定的需要通知的用户，这样，还可以有效节约网络中的带宽资源。
方法二：DSLAM设备根据用户组播申请报文加入的端口或者异常发生的端口，将回执报文和异常通知报文指定发送到该用户端口，不采用组播发送到其它端口，这样也只有有需要的用户才会收到流量。
本发明还包括：当用户在开展组播业务过程中，如果视频组播业务的质量下降，例如，由于带宽限制导致丢包等情况出现时，则网络侧还可以通过图7所示的格式构造异常通知报文通知用户终端设备出现组播视频业务质量下降的原因，以便于用户可以实时获知组播业务出现异常的原因，这样，一方面可以提高用户针对运营商提供的组播业务的满意度，另一方面也便于用户在可能的情况下及时排除导致组播业务质量下降的原因，改善组播业务质量。
本发明所述的方法在具体实现过程中可以通过一个提高组播业务可靠性的实现装置来实现，所述的装置可以设置于宽带接入设备中，如DSLAM设备等，当然，也可以独立设置。
下而将结合附图对本发明所述的装置进行说明，如图8所示，本发明所述的装置包括组播业务通知报文构造模块，该模块用于根据用户终端申请开展组播业务情况构造组播业务通知报文，并将所述的通知报文发送给用户终端设备，该模块具体包括：
确定故障原因处理模块：当向用户提供的组播业务出现异常时，则确定故障原因信息，如线路恶化，带宽不足等；
异常通知报文构造模块：根据确定故障原因处理模块确定的原因信息构造异常通知报文，并发送给用户终端，以便于用户根据异常通知报文获知组播业务出现异常的原因；
回执报文构造模块：当接收到用户终端发来的申请加入组播组的报文后构造相应的回执报文，并发送给用户。
在具体实现过程中，可以仅包括回执报文构造模块，或者，仅包括确定故障原因处理模块和异常通知报文构造模块。
本发明提供的提高组播业务可运营性的用户终端如图8所示，具体包括组播业务请求发送控制和异常通知报文处理模块，其中：
组播业务请求发送控制模块：当用户终端设备向网络侧发送组播业务请求报文后，如果判断确定在预定的时间内未收到网络侧返回的响应报文，则控制再次进行组播业务请求报文的发送。
异常通知报文处理模块：用于接收网络侧发来的异常通知报文，并将异常通知报文承载的异常原因信息通过显示界面显示。
综上所述，本发明通过扩展IGMP协议，提供回执和通知功能，从而提高了组播协议的稳定性，提高了组播视频网络的可运营性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种提高组播业务可运营性的实现方法，其特征在于，包括：
提供组播业务的网络侧根据用户终端申请开展组播业务情况构造组播业务通知报文，并将所述的组播业务通知报文发送给用户终端设备；其中，
A、当用户终端向提供组播业务的网络申请加入组播组，且网络侧确定无法将其加入到组播组中时，确定不能加入组播组的原因；
B、将所述的原因承载于异常通知报文中，并作为组播业务通知报文发送给用户终端设备；
并且，在用户开展组播业务的过程中，如果提供给用户的组播业务服务质量下降时，在网络侧确定组播业务出现异常的原因，并通过异常通知报文将出现组播业务服务质量下降的原因通知用户。
2.根据权利要求1所述的提高组播业务可运营性的实现方法，其特征在于，所述的步骤A包括：
当网络侧无法将申请加入组播组的用户加入组播组时，则确定用户终端不具备相应的权限，或者将网络侧的物理端口没有足够的带宽支持用户终端开展组播业务作为其不能加入组播组的原因。
3.根据权利要求1所述的提高组播业务可运营性的实现方法，其特征在于，该方法具体包括：
当提供组播业务的网络侧接收到用户终端设备发来的申请加入组播组的报文时，构造相应的回执报文作为组播业务通知报文发送给相应的用户终端设备。
4.根据权利要求3所述的提高组播业务可运营性的实现方法，其特征在于，所述的异常通知报文和回执报文可以为同一种类型或两种不同类型报文。
5.根据权利要求1至4任一项所述的提高组播业务可运营性的实现方法，其特征在于，该方法还包括：
在向用户终端提供组播业务的网络侧设备中，当接收到用户终端发来的申请加入组播组的报文时，提取报文中的源地址信息，
将待发送的组播业务通知报文的目的地址添写为所述提取的源地址信息，并发送；
或者，
在向用户终端提供组播业务的网络侧设备中，当接收到用户终端发来的申请加入组播组的报文时，记录用户的端口，
将待发送的组播业务通知报文采用组播报文承载，指定发送到记录的用户端口。
6.根据权利要求5所述的提高组播业务可运营性的实现方法，其特征在于，所述的组播业务通知报文是通过针对互联网组管理协议IGMP报文的扩展获得。
7.根据权利要求5所述提高组播业务可运营性的实现方法，其特征在于，所述的源地址信息为：
用户终端设备的媒体接入控制MAC地址信息。
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