CN1881888A

CN1881888A - 一种组播控制方法及系统

Info

Publication number: CN1881888A
Application number: CNA2006100780314A
Authority: CN
Inventors: 兰巨龙; 马祥杰; 李玉峰; 卜佑军; 王雨
Original assignee: NATIONAL DIGITAL SWITCH SYSTEM ENGINEERING TECHNOLOGY RESEARCH CENTER
Current assignee: NATIONAL DIGITAL SWITCH SYSTEM ENGINEERING TECHNOLOGY RESEARCH CENTER
Priority date: 2006-04-30
Filing date: 2006-04-30
Publication date: 2006-12-20

Abstract

本发明公开了一种组播控制的方法及系统，用于对网络电视组播业务进行控制。所述方法包括步骤：1)在组播复制单元集中保存组播组成员信息；2)用户发起请求后，根据所述信息对用户请求进行相应地处理。所述系统包括：用户终端，用于向接入网控制单元发起请求；接入网控制单元，用于集中保存组播组成员信息、接收用户终端的请求并根据所述信息对用户请求进行相应地处理。本发明可以提高用户在组播组之间切换的速度，同时也提高了频道组播组成员的可管理性。

Description

一种组播控制方法及系统

技术领域

本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种组播控制的方法及系统。

背景技术

网络电视(IPTV：Internet Protocol Television)是跨互联网技术、多媒体技术、通信技术多领域的崭新技术，它以家用电视机或者计算机为主要终端设备，利用基础网络设施通过互联网协议(IP：Internet Protocol)向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式数字媒体服务。网络电视采用IP机顶盒为主要终端，以电视机为主要显示设备，以遥控器为主要输入设备，以宽带IP网络为主要传输媒介，提供多媒体信息服务。

新兴的网络电视业务庞大的带宽需求对电信运营商的骨干网络性能提出了巨大挑战。组播技术以其独特的技术优势成为高效利用网络资源的理想方案。IP组播的基本思想是源IP主机只发送一份数据，一个或多个接收者可以接收相同的数据拷贝。组播技术可以有效地节约网络带宽和服务器资源。不同用户如果接收同一个组播流，服务器只需发送一份数据，网络只需在用户的分支节点进行复制，在分支点以上的网络只需传送一个数据流。

组播路由协议通过构造组播分布树描述IP组播在网络里经过的路径，指定路由器根据组播分布树可以得出转发数据包的唯一路径，由于成员动态地加入和退出，分布树也必须动态地更新。根据构造方法的不同，分布树分为共享分布树(Shared Distribution Tree)和源分布树(Source Distribution Tree)。

共享分布树的优点是路由器中所需存储的状态信息的数量很少，当组播组的规模较大而每个成员的数据发送率较低时，使用共享树比较适合。

源分布树的优点是能构造组播源和接收者之间的最短路径，使端到端的时延达到最小，有利于流量大、时延要求较高的实时媒体应用。

现有技术中一种组播控制的方法是建立共享分布树，组播组的成员信息存储在源节点，当有用户请求时，到源节点查询用户信息从而对用户请求进行处理。

但是，由于采用共享分布树，当通信量大时，将导致流量集中，对汇聚点(RP：Rendezvous Point)的可靠性和处理能力要求很高，所以单纯的共享分布树很难满足网络电视大容量的通信需求；

其次，由于组播组的成员信息存储在源节点，当有用户请求时都必须经过接入网和核心网访问源节点，所以申请过程很繁琐，而且会造成比较大的延迟。

现有技术中另一种组播控制的方法是建立源分布树，组播组的成员信息存储在源节点，当有用户请求时，到源节点查询用户信息从而对用户请求进行处理。

但是，由于采用源分布树，路由器必须为每个组播源保存路由信息，所以会占用大量的系统资源，路由表的规模也比较大；

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种组播控制的方法及系统，用于实现用户在频道组播组之间的快速切换。

本发明提供的组播控制的方法，包括步骤：1)在组播复制单元集中保存组播组成员信息；2)用户发起请求后，根据所述信息对用户请求进行相应地处理。

优选地，所述步骤1)之前进一步包括：建立静态组播生成树。

优选地，所述建立包括：

101)在核心网入口节点选择所有转发节点到入口节点的最短路径组成静态组播生成树；

102)在核心网出口节点选择所有源节点到出口节点的最短路径组成静态组播生成树。

优选地，所述步骤1)之前进一步包括：在接入网部分，授权距离所有集群用户节点最近的边缘节点为组播复制节点。

优选地，所述步骤2)中请求是申请加入请求，或者是申请退出请求。

优选地，所述步骤2)中处理包括：

A1)接收用户加入请求；

A2)判断用户权限，若有权限，则转向步骤A3)；

A3)向所述用户复制频道节目。

优选地，所述步骤A3)之前进一步包括步骤：对组播组成员信息进行维护。

优选地，所述步骤2)中处理包括：

B1)接收用户失效或用户退出频道消息；

B2)停止向用户复制频道节目。

优选地，所述步骤B2)之前进一步包括步骤：对组播组成员信息进行维护。

本发明提供的组播控制的系统包括：用户终端，用于向接入网控制单元发起请求；接入网控制单元，用于集中保存组播组成员信息、接收用户终端的请求并根据所述信息对用户请求进行相应地处理。

优选地，所述系统还包括：网络电视内容提供单元，用于向组播组内用户提供频道节目；核心网控制单元，用于建立静态组播生成树从而将网络电视内容提供单元发出的频道节目消息传输至接入网控制单元。

优选地，所述接入网控制单元包括：大规模接入汇聚路由器，用于支持网络电视业务的高速连接和大规模用户终端的宽带接入、维护网络电视频道组播组成员的加入和退出；组播复制单元，用于保存并维护所有频道组播组成员信息、查询主机所属的组播组以及处理主机的加入或者退出频道组播组的请求消息。

优选地，所述组播复制单元包括：路由器收发单元，用于接收来自大规模接入汇聚路由器的网络电视频道组播数据包以及协议报文；用户管理单元，用于维护用户号码、用户权限等用户管理信息和频道组播组转发表项；终端用户收发单元，用于收发用户侧协议报文；终端用户地址单元，用于保存并维护所有用户的地址和端口号信息；路由器地址单元，用于保存并维护大规模接入汇聚路由器面向本组播复制单元的地址和端口号信息。

以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

首先，由于本发明采用在组播复制单元集中保存组播组成员信息的方式，相对于现有技术中将组播组成员信息保存于源节点的方式而言，对用户请求的处理不再需要通过复杂的路径访问源节点查询用户信息，所以降低了延迟，从而实现快速切换；

其次，由于本发明采用结合了源分布树与共享分布树各自优势的静态组播生成树，所以保证了从源节点到达目的节点的数据完整性，能够提供高质量的网络电视服务；

更进一步，由于本发明在收到用户加入组播组请求之后要先对其权限进行判断，所以运营商可以根据用户的不同情况给予不同的服务，可以提高网络电视服务的灵活性；

最后，由于本发明在组播组用户发生改变之后会对组播组成员信息进行维护，不再向已经离开组播组的用户复制频道消息，所以减少了系统资源的浪费，同时提高了服务质量。

附图说明

图1为本发明方法第一实施例流程图；

图2为本发明方法第二实施例流程图；

图3为本发明建立静态组播生成树网络拓扑图；

图4为本发明方法第三实施例流程图；

图5为本发明方法第四实施例流程图；

图6为本发明方法第五实施例流程图；

图7为本发明方法第六实施例流程图；

图8为本发明系统第一实施例示意图；

图9为本发明系统第二实施例示意图；

图10为本发明系统第三实施例示意图；

图11为本发明系统第四实施例示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种组播控制的方法及系统，其主要思想为在组播复制单元集中保存组播组成员信息。本发明可用于实现用户在组播组之间快速切换。

互联网协议定义了3种IP数据包的传输：单播(unicast)、广播(broadcast)和组播(multicast)。组播通信中，发送服务器仅向组地址发送信息，主机只要加入组播组成为组播组成员就可以接收信息，所有的接收主机收到相同的数据流。

在网络电视业务中使用组播传输方式可以达到很好的效果。

所述网络电视业务，是指通过互联网协议(IP：Internet Protocol)向终端用户提供包括数字电视在内的多种交互式数字多媒体服务，它以用户端边界媒体网关(BMG：Border Media Gateway)为主要终端，以电视机为主要显示设备，以遥控器为主要输入设备，以宽带IP网络为主要承载媒体，提供多媒体信息服务。

所述数字多媒体服务是指多套标准清晰电视节目和多套高清晰电视节目频道，所有频道节目作为独立的组播组，分配独立的组播地址，网络电视用户通过频道组播组收看对应频道节目，用户切换频道的过程被认为是离开或者加入组播组的过程。

下面对本发明组播控制方法进行详细描述：

请参阅图1，本发明方法第一实施例包括：

P1)在组播复制单元集中保存组播组成员信息；

其中，采集到组播组成员信息之后保存在组播复制单元中。

P2)用户发起请求后，根据所述信息对用户请求进行相应地处理。

请参阅图2，本发明方法第二实施例包括：

Q1)建立静态组播生成树；

其中，建立的过程请参阅图3：该核心网模型中包含的设备有两个网络电视内容接入服务器M1和M2、十二台核心路由器N1～N12和一台接入路由器N13。网络电视内容接入服务器是频道组播组源节点，支持因特网组管理协议，为服务器提供的所有电视频道申请频道组播组及组播地址。利用源分布树生成原理，以入口核心路由器N1为源分布树根节点，选择从根节点N1到目的节点(出口核心路由器N10)之间的最短路径。对于网络电视内容接入服务器IPCAS节点M2来讲，可以得到L1-L2-L3-L4-L5(虚线表示)这条静态组播生成树。组播路径的建立和组播转发表的维护需要经过的路由器N1、N5、N9、N10都支持动态组播路由协议，静态组播生成树一旦建立成功，生成树上的转发路由器中就保留该生成树组播转发表的同一份拷贝，把M2产生的所有网络电视频道组播组数据实时、持续、稳定的传送到接入网的入口路由器N13中。

同样，对于网络电视内容接入服务器节点M1也采用相同的方法，建立静态组播生成树L6-L7-L8-L5，经过的转发路由器N2、N6、N10也要保留该组播生成树的同一份组播转发表。

对于出口路由器N10，因为需要所有的电视频道组播数据都要传输到该节点，它要利用共享分布树的生成方法，在核心网内建立起所有网络电视源节点到达出口路由器节点的最短路径。从图2可以看出，源分布树和共享分布树所产生的组播转发树具有相同的路径，所以各个组播转发路由器只需要保存较少数量的转发表信息即可完成组播数据的复制和转发。

Q3)确定组播复制单元；

其中，在接入网部分，授权距离所有集群用户节点最近的边缘节点为组播复制节点。对距离的判定可以采用多种方法，本实施例采用的是判定平均距离最小，还可以根据不同用户使用组播业务的情况为距离赋予不同的权值，组播复制单元靠近权值相对大的用户群。

Q3)在组播复制单元集中保存组播组成员信息；

Q4)用户发起请求后，对用户请求进行相应地处理。

本实施例相对于本发明方法第一实施例而言，增加了建立静态组播生成树和确定组播复制单元位置的过程。

其中，建立组播生成树可以保证从源节点到目的节点的数据完整性；确定合适的组播复制单元可以进一步降低用户在组播组之间切换的延迟。

请参阅图4，本发明方法第三实施例包括：

R1)建立静态组播生成树；

R2)确定组播复制单元；

R3)在组播复制单元集中保存组播组成员信息；

R4)收到切换加入指令；

其中，当用户切换频道或者是打开终端收看节目时，终端会收到要求切换加入的指令。

R5)发送加入请求消息；

其中，终端收到要求切换加入的指令之后，会向组播复制单元发送加入请求消息。

R6)启动定时器；

其中，终端启动定时器已判断在预定超时时间内是否能收到反馈，若不能收到则判断超时。

R7)对用户请求进行相应地处理。

其中，组播复制单元对用户的加入请求进行处理。

请参阅图5，本发明方法第四实施例包括：

S1)建立静态组播生成树；

S2)确定组播复制单元；

S3)在组播复制单元集中保存组播组成员信息；

S4)收到切换加入指令；

S5)发送加入请求消息；

S6)启动定时器；

S7)查询用户权限；

其中，组播复制单元查询组播组成员信息以获取用户权限信息；

S8)判断用户是否有权限，若有，转向S10)，否则转向S9)；

其中，判断用户是否有权限有多种方式，本实施例采用的是判断在组播组成员信息中是否包含该用户的信息，若包含则认为该用户有权限，若不包含，则认为该用户没有权限，另外可以判断用户地址是否属于特定范围而确定其是否具有权限，同样还可以判断用户的权限标识，例如若标识为“1”则有权限，若标识为“0”则没有权限。

S9)向终端发送拒绝加入消息，并转向S14)；

S10)向终端发送确认加入消息；

S11)修改频道组播转发表；

其中，对频道组播转发表进行修改以使组播组内频道节目消息可以发送到确认加入的用户终端。

S12)向用户复制频道节目；

其中，修改频道组播转发表之后，频道节目即可以被复制给用户。

S13)上报加入消息；

其中，组播复制单元向大规模接入汇聚路由器(ACR：Access ConvergeRouter)上报已有新用户加入的消息。

S14)结束。

本实施例详细描述了组播复制单元对用户请求加入组播组的处理流程。这是当用户请求为申请加入时的处理，下面将描述用户请求为申请退出时的实施例。

请参阅图6，发明方法第五实施例包括：

T1)建立静态组播生成树；

T2)确定组播复制单元；

T3)在组播复制单元集中保存组播组成员信息；

T4)用户退出频道或失效；

其中，用户关闭终端或者从当前频道切换到另外一个频道时，会被检测到用户退出当前频道，当网络堵塞无法继续接收频道节目或者是服务到期时，用户会被检测到失效。

T5)发送退出请求消息；

其中，终端向组播复制单元发送退出组播组请求消息，请求从当前组播组中退出。

T6)对用户请求进行相应地处理。

其中，组播复制单元对用户的退出请求进行处理。

请参阅图7，发明方法第六实施例包括：

U1)建立静态组播生成树；

U2)确定组播复制单元；

U3)在组播复制单元集中保存组播组成员信息；

U4)用户退出频道或失效；

U5)发送退出请求消息；

U6)删除频道组播组中该用户的信息；

其中，组播复制单元接收到终端发送的退出请求之后，删除组播组成员信息中该用户的信息。

U7)停止向该用户复制频道消息；

其中，由于该用户信息已经从组播组成员信息中被删除，频道组播转发表中也相应修改对该用户的转发信息，所以当收到网络电视内容接入服务器发送的频道节目后，不再为该用户复制频道消息。

U8)上报用户退出频道消息；

其中，组播复制单元向大规模接入汇聚路由器上报该用户已经退出组播组的消息。

U9)结束。

本实施例详细描述了组播复制单元对用户请求退出组播组的处理流程。

下面对本发明组播控制的系统进行详细描述：

请参阅图8，本发明系统第一实施例包括：用户终端100，用于向接入网控制单元200发起请求；接入网控制单元200，用于集中保存组播组成员信息、接收用户终端100的请求并根据所述信息对用户请求进行相应地处理。

本实施例中，接入网控制单元200将组播组成员信息集中存储，当用户终端100发起请求时，接入网控制单元200接收该请求并根据存储的组播组成员信息对请求进行相应地处理。

请参阅图9，本发明系统第二实施例包括：用户终端100，用于向接入网控制单元200发起请求；接入网控制单元200，用于集中保存组播组成员信息、接收用户终端100的请求并根据所述信息对用户请求进行相应地处理；核心网控制单元300，用于建立静态组播生成树从而将网络电视内容提供单元400发出的频道节目消息传输至接入网控制单元200；网络电视内容提供单元400，用于向组播组内用户提供频道节目。

本实施例中，核心网控制单元300建立静态组播生成树，网络电视内容提供单元400通过所述静态组播生成树将频道节目发送至接入网控制单元200，当用户终端100发起请求时，接入网控制单元200接收该请求并根据存储的组播组成员信息对请求进行相应地处理。

请参阅图10，本发明系统第三实施例包括：用户终端100，用于向接入网控制单元200发起请求；接入网控制单元200，用于集中保存组播组成员信息、接收用户终端100的请求并根据所述信息对用户请求进行相应地处理；核心网控制单元300，用于建立静态组播生成树从而将网络电视内容提供单元400发出的频道节目消息传输至接入网控制单元200；网络电视内容提供单元400，用于向组播组内用户提供频道节目。

其中，所述接入网控制单元200包括：组播复制单元210，用于保存并维护所有频道组播组成员信息、查询主机所属的组播组以及处理主机的加入或者退出频道组播组的请求消息；大规模接入汇聚路由器220，用于支持网络电视业务的高速连接和大规模用户终端的宽带接入、维护网络电视频道组播组成员的加入和退出。

其中，大规模接入汇聚路由器220介于核心网控制单元300和接入网控制单元200之间，支持网络电视业务的高速连接和大规模终端用户的宽带接入。其支持多种速率的线路接口，如622/155Mbps、1000Mbps、2.5Gbps、10Gpbs等；多种标准的线路接口，如局域网(LAN：Local Area Network)接口、广域网(WAN：WideAreaNetwork)接口等。同时，大规模接入汇聚路由器220配置双协议栈，采用IGMP协议和IGMPv6和MLD协议维护网络电视频道组播组成员的加入与退出。

本实施例中，核心网控制单元300建立静态组播生成树，网络电视内容提供单元400通过所述静态组播生成树将频道节目发送至大规模接入汇聚路由器220，当用户终端100发起请求时，组播复制单元210接收该请求并根据存储的组播组成员信息对请求进行相应地处理。

请参阅图11，本发明系统第四实施例包括：用户终端100，用于向接入网控制单元200发起请求；接入网控制单元200，用于集中保存组播组成员信息、接收用户终端100的请求并根据所述信息对用户请求进行相应地处理；核心网控制单元300，用于建立静态组播生成树从而将网络电视内容提供单元400发出的频道节目消息传输至接入网控制单元200；网络电视内容提供单元400，用于向组播组内用户提供频道节目。

其中，所述组播复制单元210包括：用户管理单元211，用于维护用户号码、用户权限等用户管理信息和频道组播组转发表项；路由器收发单元212，用于接收来自大规模接入汇聚路由器220的网络电视频道组播数据包以及协议报文；终端用户收发单元213，用于收发用户侧协议报文；路由器地址单元214，用于保存并维护大规模接入汇聚路由器220面向本组播复制单元210的地址和端口号信息；终端用户地址单元215，用于保存并维护所有用户节点的地址和端口号信息。

其中，用户管理单元211负责维护用户号码、用户权限等用户管理信息和频道组播组转发表项。用户ID号码、用户权限等用户管理信息通过网络电视内容提供单元400下发的协议报文进行建立和维护；频道组播组转发表通过用户加入或退出频道组播组IGMP协议报文建立和维护；

其中，路由器收发单元212负责接收来自大规模接入汇聚路由器220的网络电视频道组播数据包和网络电视内容提供单元400向组播复制单元210传递的协议报文，组播数据包送到终端用户收发单元213等待组播端口复制，协议报文送至用户管理单元211处理；

其中，终端用户收发单元213负责复制频道组播数据包和收发用户侧的IGMP协议报文，需要送大规模接入汇聚路由器220和网络电视内容提供单元400的协议报文经过路由器收发单元212送出，需要组播复制单元210处理的协议报文送至用户管理单元211；

其中，路由器地址单元214负责保存并维护大规模接入汇聚路由器220面向本组播复制单元210的IP地址和端口号信息；

其中，终端用户地址单元215负责保存并维护所有用户的IP地址和端口号信息。

以上对本发明所提供的一种组播控制的方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1、一种组播控制的方法，其特征在于，包括步骤：

1)在组播复制单元集中保存组播组成员信息；

2)用户发起请求后，根据所述信息对用户请求进行相应地处理。

2、根据权利要求1所述的组播控制的方法，其特征在于，所述步骤1)之前进一步包括：建立静态组播生成树。

3、根据权利要求2所述的组播控制的方法，其特征在于，所述建立包括：

4、根据权利要求1、2或3所述的组播控制的方法，其特征在于，所述步骤1)之前进一步包括：在接入网部分，授权距离所有集群用户节点最近的边缘节点为组播复制节点。

5、根据权利要求4所述的组播控制的方法，其特征在于：所述步骤2)中请求是申请加入请求，或者是申请退出请求。

6、根据权利要求5所述的组播控制的方法，其特征在于，所述步骤2)中处理包括：

A1)接收用户加入请求；

A2)判断用户权限，若有权限，则转向步骤A3)；

A3)向所述用户复制频道节目。

7、根据权利要求6所述的组播控制的方法，其特征在于，所述步骤A3)之前进一步包括步骤：对组播组成员信息进行维护。

8、根据权利要求5所述的组播控制的方法，其特征在于，所述步骤2)中处理包括：

B1)接收用户失效或用户退出频道消息；

B2)停止向用户复制频道节目。

9、根据权利要求8所述的组播控制的方法，其特征在于，所述步骤B2)之前进一步包括步骤：对组播组成员信息进行维护。

10、一种组播控制的系统，其特征在于，包括：用户终端，用于向接入网控制单元发起请求；接入网控制单元，用于集中保存组播组成员信息、接收用户终端的请求并根据所述信息对用户请求进行相应地处理。

11、根据权利要求10所述的组播控制的系统，其特征在于，所述系统还包括：网络电视内容提供单元，用于向组播组内用户提供频道节目；核心网控制单元，用于建立静态组播生成树从而将网络电视内容提供单元发出的频道节目消息传输至接入网控制单元。

12、根据权利要求10或11所述的组播控制的系统，其特征在于，所述接入网控制单元包括：大规模接入汇聚路由器，用于支持网络电视业务的高速连接和大规模用户终端的宽带接入、维护网络电视频道组播组成员的加入和退出；组播复制单元，用于保存并维护所有频道组播组成员信息、查询主机所属的组播组以及处理主机的加入或者退出频道组播组的请求消息。

13、根据权利要求12所述的组播控制的系统，其特征在于，所述组播复制单元包括：路由器收发单元，用于接收来自大规模接入汇聚路由器的网络电视频道组播数据包以及协议报文；用户管理单元，用于维护用户号码、用户权限等用户管理信息和频道组播组转发表项；终端用户收发单元，用于收发用户侧协议报文；终端用户地址单元，用于保存并维护所有用户的地址和端口号信息；路由器地址单元，用于保存并维护大规模接入汇聚路由器面向本组播复制单元的地址和端口号信息。