CN1996924A

CN1996924A - 在自组网与固定网络间实现跨域组播业务的方法及系统

Info

Publication number: CN1996924A
Application number: CNA2005101372125A
Authority: CN
Inventors: 张宏科; 刘晖; 朱道飞; 关建峰; 张晖
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd; Beijing Jiaotong University
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd; Beijing Jiaotong University
Priority date: 2005-12-31
Filing date: 2005-12-31
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2025-12-31
Also published as: CN100586095C; WO2007076660A1

Abstract

本发明公开了一种在自组网与固定网络间实现跨域组播业务的方法，该方法为，自组网(MANET)内的组播源发送组播路由发现消息，由MANET中接收到所述组播路由发现消息的组播边界网关(MBG)中的一个MBG将该消息转换为固定网络能够识别的组播路由发现消息，并发送到接入网络中的接入路由器(AR)，以及所述AR利用固定网络的组播路由协议在固定网络内转发所述组播路由发现消息，以构建组播转发结构。本发明还同时公开了一种通信系统。

Description

在自组网与固定网络间实现跨域组播业务的方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及在自组网(MANET)与固定网络间实现跨域组播业务的方法及系统。

背景技术

自组网(MANET)作为一种分布式无中心管理的无线移动网络，一直是业界研究的焦点。最初的研究集中在军用方面，以孤立的MANET为对象，用于集群通信环境。随着网络技术的飞速发展，MANET在民用上的需求目益增多。在MANET的许多应用(音频、视频等)中都需要节点通过群组协作来完成给定的任务，而组播作为一种节省带宽资源、能有效转发数据的技术很适合MANET的自身特点，因此组播在MANET中具有广阔的应用前景。MANET是后3G(B3G)网络中的重要组成部分，将MANET与现有的各种异构无线网络实现有效互联是现在的研究热点。在网络一体化的趋势下，实现MANET与固定网络之间的跨域组播交互是一个必不可少的环节。

目前传统固定网络的IP组播路由协议不能直接用于MANET，而现有的MANET组播协议只能用于孤立的MANET，这些协议不提供任何的异构域间组播交互。在单播情况下，MANET接入到固定网络中可以使用移动IP、子网移动NEMO(NEtwork MObility)等技术实现交互，但在组播的情况下相关的研究还比较少。

从IETF MANET工作组最近的研究情况来看，现在MANET研究的趋势是融合、交互、一体化。美国海军实验研究所的J.Macker和IETF SMF设计组共同提出了简单组播转发(Simplified Multicast Forwarding，SMF)。简单的组播转发协议为MANET提供基本的IP组播转发能力，能实现组播数据的高效转发，同时它也支持与传统的IP组播交互操作。但是，对于MANET中组播边界网关如何实现与固定网络中的组播业务的交互却仍在研究中。

2003年业界提出了在MANET和固定网络中实现IPv6组播方案—修订的组播监听发现M.MLD(Modified MLD)方案。该方案将MANET中的接入路由器AR看作是固网中的一个指定路由器DR，使用M.MLD来管理MANET域的组播成员，M.MLD消息封装在自组网的单播路由数据包中传播，AR和固定网络中其它DR一起运行组播路由协议。

M.MLD方案的组播交互结构如图1所示，针对MLD的三种报文在MANET中的应用，M.MLD做了如下修改：

在AR上，取消了周期性的一般组播查询消息，并且当AR收到一个组播监听完成消息时，不发送特定组播查询消息。

在移动节点MN(Mobile Node)上，当节点加入和离开时，组播监听报告和组播监听完成消息被封装在自组网的单播数据包中传给接入路由器AR。由于M.MLD取消了组播监听查询消息，所以在AR上新建一个保留各个组播组所有成员的列表。

M.MLD方案有如下缺点：

(1)在AR上增加了组成员列表，缺乏可扩展性，并增加了节点的控制开销。

(2)没有考虑多个接入点的情况，以及没有考虑接入点之间的组播业务的切换与优化。

(3)自组网的接入路由器负载过重，容易失效。

(4)架构简单，可行性不高。

另外，业界还提出了自组织网组播路由协议MMARP，它不仅能实现MANET的组播，还能实现与固定网络的组播交互。MMARP采用了类似于ODMRP的方式构建组播转发结构，并主动维护到组播边界网关MIG(MulticastInternet Gateway)的路由。此外MMARP还支持移动节点(或接入路由器)通过MANET实现与固定网络的交互。

MIG是MANET中的距离固定网络接入路由器AR一跳的节点，每个MMARP节点都能成为MIG节点。AR周期性的发送IGMP查询消息，接收到IGMP查询消息的节点自动成为组播边界网关，并激活MIG_FLAG标志位。MIG通过回复AR的IGMP查询来保持与AR的通信连接。AR和MIG之间使用IGMP协议可以屏蔽接入网和核心网的域内和域间组播路由协议。

MMARP架构如图2所示，MMARP把接入点AR看作是第一跳组播路由器FHMR(First Hop Multicast Router)，而MIG是与FHMR相连的一个主机，MIG和FHMR之间通过IGMP协议进行维护，利用MMARP进行组播交互，MMARP与固网中的域内和域间组播路由协议无关。

MMARP架构方案存在以下缺点：

(1)由于MMARP与固网中的域内和域间组播路由协议无关，因此，MMARP不能有效的管理跨域组播业务。

(2)MMARP没有负载均衡和优化机制，以及没有有效的跨域活动组播路由切换机制。

(3)MMARP体系架构简单，MIG与AR之间缺乏有效的交互机制。

发明内容

本发明提供一种在自组网与固定网络间实现跨域组播业务的方法及系统，以解决现有技术中存在无法对跨域的组播业务进行有效管理的问题；进一步的，解决现有技术中不能对均衡和优化负载，以不能有效切换跨域活动组播路由的问题。

本发明提供以下技术方案：

一种在自组网与固定网络间实现跨域组播业务的方法，包括如下步骤：

自组网(MANET)内的组播源发送组播路由发现消息；

由MANET中接收到所述组播路由发现消息的组播边界网关(MBG)中的一个MBG将该消息转换为固定网络能够识别的组播路由发现消息，并发送到接入网络中的接入路由器(AR)；以及

所述AR利用固定网络的组播路由协议在固定网络内转发所述组播路由发现消息，以构建组播转发结构。

所述方法进一步包括步骤：所述AR将固定网络中接收者的组播路由应答消息发送到所述MBG；所述MBG将所述组播路由应答消息转换为MANET中对应的组播路由协议的组播路由应答消息，并向所述组播源侧发送；以及所述组播源接收到组播路由应答消息后通过构建的组播转发结构向AR发送数据。

所述AR接收到同一个组播组的多次组播路由应答时，仅向所述MBG发送一次组播路由应答消息。

所述方法进一步包括步骤：接收到固定网络中的组播加入请求消息的AR将该消息发送到MANET网络中的MBG；由MANET网络中代理该组播业务的MBG将所述组播加入请求消息转换为MANET网络能够识别的组播加入请求消息，并向所述组播源侧发送以将所述AR加入构建的组播转发结构。

接收到所述组播路由发现消息或组播加入请求消息的MBG向认证中心(CA)请求代理该组播业务，由CA控制其中一个MBG代理一个组播业务。

所述CA中记录有所有跨域组播的代理信息；CA接收到MBG代理请求后查询该代理信息以确定所述组播业务是否已授权给MBG，若是，则丢弃所述代理请求，否则，向所述MBG授权并记录该组播的代理信息。

所述MBG中记录有经本MBG节点跨域的活动组播路由信息；MBG接收到所述组播路由发现消息后根据活动组播路由信息进一步判断是否接到过该组播组的路由发现消息，若是，则丢弃该消息，否则，向认证中心(CA)请求代理该组播业务。

所述组播源节点定期向MBG发送维护活动组播组信息的消息，所述MBG根据组播组标识更新活动组播组信息。

MBG周期性的向所述CA发送包含活动组播组信息的代理更新消息，由CA更新跨域组播的代理信息，以维护已代理的跨域组播业务。

自组网络中各节点记录有所有MBG的相关信息，MBG节点进行切换时根据记录的MBG相关信息选择目标MBG。

MBG节点在检测到与AR之间的链路存在断裂的可能性时，根据记录的MBG相关信息选择另外一个目标MBG，并将本MBG节点上的跨域组播业务切换到该目标MBG上。

MBG节点在检测到本节点的带宽利用率超过阈值时，根据记录的MBG相关信息选择带宽利用率比本MBG节点低的其他MBG作为切换对象，并将部分组播业务切换到该其他MBG上。

固定网络内的组播源在本网络中发送组播路由发现消息；

接收到所述组播路由发现消息的接入路由器(AR)向自组网(MANET)中的MBG发送组播路由发现消息；以及

由MANET中接收到所述组播路由发现消息的组播边界网关(MBG)中的一个MBG将该消息转换为MANET能够识别的组播路由发现消息，并利用MANET中的组播路由协议转发该组播路由发现消息，以构建组播转发结构。

所述方法进一步包括步骤：所述MBG将MANET中接收者的组播路由应答消息转换为固定网络能够识别的组播路由应答消息发送到所述AR；所述AR将MBG加入组播组中，并通过构建的组播转发结构向MBG发送数据。

所述MBG接收到同一个组播组的多次组播路由应答时，仅向所述AR发送一次组播路由应答消息。

所述方法进一步包括步骤：由代理组播业务的MBG将MANET中接收者发送的组播加入请求消息转换为固定网络能够识别的组播加入请求消息并发送到AR；所述AR接收到所述组播加入请求消息后加入到对应的组播组，并将组播路由应答消息通过MBG发送给请求节点。

一种加入组播组的方法，包括如下步骤：

自组网(MANET)中的节点发起组播加入请求消息；

由接收到所述组播加入请求消息的MBG中的一个MBG将该消息转换为固定网络能够识别的组播加入请求消息并发送到接入网的接入路由器(AR)；

所述AR收到所述组播加入请求消息后向MBG返回应答消息，或者AR利用固定网络的组播路由协议在固定网络内转发所组播加入请求消息并向MBG返回接收到的应答消息；以及

所述MBG将所述应答消息转换为MANET能够识别的应答消息转发给发起组播加入请求的节点。

其中：

接收到所述组播加入请求消息的MBG向认证中心(CA)请求代理该组播业务，由CA控制其中一个MBG代理一个组播业务。

所述MBG中记录有经本MBG节点跨域的活动组播路由信息；MBG周期性的向所述CA发送包含活动组播组信息的代理更新消息，由CA更新跨域组播的代理信息，以维护已代理的跨域组播业务。

一种加入组播组的方法，包括如下步骤：

固定网络中的接入路由器(AR)将本网络中节点发起的组播加入请求消息发送到MANET中的组播边界网关(MBG)；

由接收到所述组播加入请求消息的MBG中的一个MBG将该消息转换为MANET能够识别的组播加入请求消息，并在MANET内转发；以及

所述一个MBG将接收到的应答消息转换为固定网络能够识别的应答消息发送所述AR，由AR转发给发起组播加入请求的节点。

一种跨域组播业务切换方法，包括如下步骤：

MANET中代理跨域组播业务的源MBG根据负载情况选择目标MBG并发送组播组切换请求消息，其中MANET中的跨域组播业务仅由一个MBG代理；

所述目标MBG在MANET中发送组播加入请求消息，并向关联的AR发送组播监听报告消息以加入组播组；以及

所述目标MBG加入指定组播组后激活组播路由，并向所述源MBG发送切换成功消息，由源MBG删除记录的该组播组的相关信息，使所述组播业务仅由目标MBG代理。

其中：

所述源MBG在检测到与AR之间的链路将断裂时进行跨域组播业务切换，并将本源MBG上的所有跨域组播业务切换到目标MBG上。

所述源MBG在确定带宽利率超过设置的阈值时进行跨域组播业务切换，并将本源MBG上的部分跨域组播业务切换到目标MBG上。

所述源MBG将组播组切换请求消息发送到认证中心(CA)，由CA向目标MBG发送请求代理消息；并且所述目标MBG仅在接收到该请求代理消息后发送组播加入请求消息。

在完成切换前，待切换的组播组数据由源MBG转发。

一种通信系统，包括自组网(MANET)和固定网络；所述MANET包括组播边界网关(MBG)，所述固定网络包括与所述MBG连接的接入路由器(AR)；所述MBG完成MANET中组播协议消息与固定网络中组播协议消息之间的转换，并且，一个组播业务在MANET中仅由一个MBG代理。

所述MANET中还包括认证中心(CA)，由该CA控制一个组播业务仅由一个MBG代理。

所述CA在MANET中为独立的物理设备；或者，所述CA设置在MANET中的节点内。

本发明有益效果如下：

1、本发明在现有的组播协议的基础上，实现MANET与固网的跨域组播交互，具有很好的应用价值，适应未来网络的发展趋势。

2、本发明实现跨域组播业务的交互，并且提供了MBG切换、优化的方案，对现有的基础网络变动不大，易于跨域组播业务的部署。

3、本发明引入CA实现了对跨域组播业务的管理，存在很好的安全扩展。

4、由于本发明构建在IP层之上，该方案可以用于异构无线网络诸如WLAN、无线WANs(如1G、2G、2.5G、3G、IEEE802.20等)、WPANS(如蓝牙、802.15.1/3/4)以及无线MAN(如IEEE802.16)之间的开展组播交互，有着很强的扩展性。

附图说明

图1为现有技术中M.MLD技术方案的示意图；

图2为现有技术中MMARP组播框架的示意图；

图3A为本发明中组播源在MANET时，MANET与固定网络进行组播交互示的意图；

图3B为本发明中组播源在MANET时，MANET与固定网络进行组播交互示的流程图；

图4为本发明中组播源在固定网络时，MANET与固定网络进行组播交互示的流程图；

图5为本发明中组播源在固定网络内，MANET中的节点请求加入组播组的流程图；

图6为本发明中组播源在MANET内，固定网络中的节点请求加入组播组的流程图；

图7A为本发明中MBG切换的示意图；

图7B为本发明中MBG切换的流程图；

图8A为本发明中MBG优化负载的示意图；

图8B为本发明中MBG优化负载的流程图。

具体实施方式

本发明通过自组网(MANET)和固定网络交互框架(Multicast Architecturebetween MANET and Fixed network，MAMF)来实现MANET和固定网络之间组播业务平滑交互，实现固定网络与ad hoc网络中的组播业务无缝连接，使得组播业务可以跨越不同网络。

MAMF是基于MANET与固定网络的互联而建立的，组播边界网关(MBG)默认的选取边界网关节点作为组播业务的交互代理，在边界网关原有的基础上，增加了对跨域(或称跨网络)的组播业务的支持。

为了实现对跨网络的组播业务交互的支持，在本发明中，MANET能够实现IPv6地址的自动配置，可以通过MBG和AR实现与固定网络的连接，MANET支持认证中心CA；并且，MBG与AR之间为双向链路，MBG支持组播监听发现协议(MLD协议)。

为了对MANET与固定网络之间的跨域组播业务进行有效管理，在MANET中，一个跨域组播业务只能由一个MBG代理，由该MBG与AR交互完成跨域的组播业务交互。

在本发明的MAMF中，包括AM表、MBG表和All_Multicast表，其中：

(1)AM表由MBG节点保存，该AM表中记录了通过该MBG节点跨网络的活动组播路由信息。MBG接收到跨网络组播数据后就查询自己的AM表，根据表中的路由信息来确定对数据的处理方式。AM表中的主要表项有：组播组ID、组播源IP地址、AR地址组播、组播路由生存时间、组播源位置等。

(2)MBG表由MANET中的每个节点保存，该MBG表记录了MBG的相关信息，用于MBG的切换和优化。当某个MBG出现链路断裂情形下，就需要对通过该MBG的活动组播路由进行切换，切换对象就根据MBG表中的记录表项来寻新的MBG节点。MBG表的主要表项有：MBG的IP地址、MBG生存时间、相连的AR地址、MBG带宽利用率等。

(3)All_multicast表由CA保存，该表记录MANET中所有跨域的活动组播路由信息及跨域组播的代理信息，用于实现对跨网络的组播业务的有效管理。CA将跨网络的组播组授权给某个MBG，并将该组播组记录在All_multicast中。主要表项有：组播组ID、组播活动状态、MBG的IP地址、组播源的IP、组播生存时间等。

由于MBG是MANET中距离AR一跳的活动边界网关节点，而MANET中的MBG是移动的，因此MANET中的任何一个节点都有可能成为MBG。MBG候选节点通过链路检测机制来识别和判断与AR的连接性。当该节点判断自己与AR存在连接的情况下(AR和候选的MBG都在对方的传输覆盖范围之内)，同时该候选节点为非MBG节点，该候选节点则向MANET广播一个MBG通知报文，该通知报文包含该MBG地址、相连的AR地址、带宽利用率等信息。网络中的节点接收到该报文后将该信息添加到MBG表中，此时该候选节点就成为MANET中的一个正式MBG节点。

在多个MBG情形下，同一个跨域的组播会话可能被多个MBG代理，这就造成了组播数据的重复发送，无法保证跨域的组播业务在某个特定网络的唯一性。因此为了保证对跨域组播业务的有效管理，在MANET中引入CA。当MBG收到跨域的组播路由发现请求时，该MBG首先要将该跨域组播业务在CA注册，并由CA给予该MBG授权—只有该MBG节点可以处理该组播组的跨域业务。而其它的活动MBG节点稍后向CA注册时，发现该组播组已经被CA授权另外的MBG代理，则自动丢弃处理MBG的注册，从而保证跨域的组播在任何一个网络内的唯一性。

CA可以协助MBG完成组播业务的切换和优化，能够有效地对跨域组播业务的管理。MBG根据IPv6组播地址和组播源地址区分组播业务是否跨域，MBG会根据组播组的更新报文去更新CA中的All_Multicast表中该组播组的表项。

CA可以分布式的在MANET中实现，该CA可以是独立的物理设备，也可以设置在MANET中的节点内，作为该节点的功能实体。

当MBG和AR实现跨网络互联后，当有跨域的组播业务出现时，MBG将在AR的协助下完成组播交互。MBG节点起关键作用，它能对MANET和固定网络的组播路由协议进行识别，并实现MANET与固网的组播报文消息的转换，完成两个不同网络之间的组播互连。

组播组初始化时，由源节点发送组播路由请求，此时组播源存在以下三种情形：固定网络中的节点，MBG节点和MANET中非MBG节点，下面结合附图分别进行说明。

当组播源为MANET中的非MBG节点时，组播源可以采取MANET中的任何组播路由协议来构建组播转发结构，其交互示意图如图3A所示，其构建组播转发结构的流程如图3B所示，其主要过程如下：

步骤300、MANET中的组播源发送组播路由发现消息，开始构建组播转发结构。可以采用ODMRP、MAODV、AMRIS等MANET组播路由协议。

步骤305、MBG接收到该组播路由发现消息后，检查是否接收到过同样的该组播组的路由发现消息，若有，则丢弃该消息并结束处理，否则，进行步骤310。

步骤310、MBG向CA发送组播代理请求。

步骤315、CA收到MBG发送的代理请求后，将检查是否已经有其它的MBG代理该组播组，若是，则向MBG发送已代理报文，MBG丢弃该组播路由发现消息；否则，进行步骤320。

步骤320、CA向MBG授权，并将组播组ID、MBG地址、组播源IP、组播活动状态、组播组生存时间等信息存入All_Multicast表中；其中组播活动状态此时为0(未激活)；当超过组播组生存时间仍没有收到组播组的更新信息，则该表项自动失效，CA会自动删除该表项。

步骤325、MBG收到CA的授权后，将在AM表中添加该组播组信息，并将该信息转换成固定网络能识别的组播路由发现消息，发送给AR，该消息将通过MLD协议转送。

步骤330、AR接收到MBG发送的组播路由发现消息后，利用固定网络的组播路由协议在全网内转发，来构建组播转发结构。

步骤335、固定网络中的接收者收到该组播路由发现消息后，将发送组播路由应答消息给AR，加入到该组播组中，并将该信息添加到自己的组播路由表中。

步骤340、AR接收到固定网络的超过一个组播路由应答消息时(说明固定网络中存在组播接收者)，AR向MBG发送路由请求应答消息，此时MBG向CA激活刚刚注册的组播组的信息，即组播活动状态此时为1(激活状态)。

AR对于多个来自同一个组播组的组播路由应答予以屏蔽，只给MBG发送一次应答消息，从而节省MBG与AR之间的带宽。如果MBG在一定时间间隔内接收不到某个组播组的组播应答消息，会删除在AM表中的信息，CA的All_multicast表项超时会自动删除该组播组信息。

步骤345、MBG将该组播路由应答消息转换成MANET中对应的组播路由协议的组播路由应答消息，向组播转发结构上游节点发送并加入到该组播组。

步骤350、组播源收到组播路由应答后，组播数据就可以在刚刚建立好的组播转发结构上转发。MBG与AR将MANET与固网的该组播组转发结构互连起来，从而实现组播业务的自由交互。

当组播源为MBG节点时，则对MANET中的节点采用组播路由发现消息泛洪来建立组播转发结构，同时向CA注册该组播组，获得授权后才可以向其连接的AR发送组播路由发现消息，其处理过程与组播源为非MBG节点一致，不再赘述。

当组播源为固定网络中的节点时，其构建组播转发结构的流程如图4所示，其主要过程如下：

步骤400、固定网络中的组播源发送组播路由发现消息，开始构建组播转发结构。

步骤405、AR接收到组播路由发现消息后，向MANET中的MBG转发组播路由发现消息。

步骤410、MBG收到AR发送的组播路由发现消息后，向CA请求代理权。

步骤415、CA收到MBG发送的代理请求后，将检查是否已经有其它的MBG代理该组播组，若是，则向MBG发送已代理报文，MBG丢弃该组播路由发现消息；否则，进行步骤420。

步骤420、CA向MBG授权，并将组播组ID、MBG地址、组播源IP、组播活动状态、组播组生存时间等信息存入All_Multicast表中，其中组播活动状态此时为0(未激活)。

步骤425、MBG在获得代理权之后，将组播路由发现消息转换成MANET中的组播路由发现消息，并在MANET中转发，从而在MANET中构建组播转发结构。

步骤430、MANET中的接收者收到该组播路由发现消息后，将发送组播路由应答消息给MBG，加入到该组播组中。

步骤435、MBG在接收到MANET中节点的组播路由应答消息后，MBG向CA激活该组播组信息，同时更新自己的AM表，然后，将该消息转换成AR识别的组播路由应答消息。

对于该组播路由应答，MBG只向AR发送一次，以节省带宽。

步骤440、AR收到组播路由应答消息后，将其发送给固定网络中的组播源以加入到该组播组中，组播数据将在该组播转发结构上转发。

在上述图3B和图4所示的流程是组播路由消息扩散后有接收者的情况，对于没有接收者的情况，则MBG或AR接收不到后续的应答消息。

在组播转发结构建立完成后，需要进行组播维护，主要维护跨域组成员的加入和退出以及表结构。

节点加入跨域的组播组存在两种情况，其一是在该节点所在网络中存在该组播组转发结构；其二是该节点的网络中不存在该组播组的转发结构。

在第一种情形下，要加入组播组的节点主动发送组播加入请求消息，该组播组的转发结构上的节点接收到这个消息后，就对该请求消息应答，当加入节点收到组播应答后，说明组播嫁接成功，就可以接收组播数据。

在第二种情形下，出现这种情况的原因可能是组播路由发现消息没有扩散到另外的网络；或者扩散没有接受者，但是后来又有节点想加入该跨域的组播组(图3B和图4是扩散后有接收者的情况)。不管加入节点处于那个网络，都主动发起加入请求。MBG收到后，先向CA注册，并获得授权后，向另外的网络转发组播加入请求，直到MBG和加入节点收到组播路由应答。

参阅图5所示，以组播源在固定网络为例，当组播源发出的组播路由发现消息没有传播到AR，并且其组播转发结构在固网中已经建立好的情况下，MANET中的节点若要加入到该组播组，则其加入过程如下：

步骤500、MANET中的节点利用某个MANET组播路由协议发送组播加入请求。

步骤510、MBG收到该消息后向CA发送注册消息。

步骤520、CA收到后在All_Multicast表中查询是否已经存在另外的MBG节点代理该组播组业务。如果已经存在，则该MBG对该消息丢弃处理。如果不存在，CA将该组播组的代理权授予该MBG节点，并将组播组ID、MBG地址、组播活动状态、组播组生存时间存入All_Multicast表中。

步骤530、MBG节点获得CA的授权后，将该组播组的信息添加到AM表中，MBG将该请求信息转换后，向AR发送组播加入请求加入到该组播组。

步骤540、AR收到后主动嫁接到该组播组的转发结构上。如果AR为该组播组的汇聚点，则直接向MBG返回应答消息，否则，AR利用固定网络的组播路由协议在固定网络内转发所组播加入请求消息并接收应答消息返回组MBG。

步骤550、MBG将AR发送的应答消息转换为MANET能够识别的应答消息并转发，直到MANET节点收到路由应答消息后建立到AR的组播路由。在组播路由建立好之后MANET节点可以通过AR接受来自固网中的该组播组的数据。

参阅图6所示，以组播源在MANET网络为例，当组播源发出的组播路由发现消息没有传播到AR，并且其组播转发结构在MANET中已经建立好的情况下，固定网络中的节点若要加入到该组播组，则其加入过程如下：

步骤600、固定网络中的节点利用组播路由协议发送组播加入请求消息。

步骤610、AR收到组播加入请求消息后发送到MANET中的MBG。

步骤620、MBG收到该组播加入请求消息后向CA发送注册消息。

步骤630、CA收到后在All_Multicast表中查询是否已经存在另外的MBG节点代理该组播组业务。如果已经存在，则该MBG对该消息丢弃处理；如果不存在，则进行步骤640。

步骤640、CA将该组播组的代理权授予该MBG节点，并将组播组ID、MBG地址、组播活动状态、组播组生存时间存入All_Multicast表中。

步骤650、MBG节点获得CA的授权后，将该组播组的信息添加到AM表中，MBG将该请求信息转换后在MANET中转发。

步骤660、MANET中的源接点接收到组播加入请求消息后向MBG返回应答消息。

步骤670、MBG收到应答后主动嫁接到该组播组的转发结构上，并将应答消息转换为固定网络可识别的应答消息并发送给AR。

步骤680、AR收到应答消息后转发给发起加入请求消息的节点，以完成组播路由的建立。在组播路由建立好之后固定网络的节点可以通过MBG和AR接受来自MANET中的该组播组的数据。

当跨域的组播接收者要退出该组播组时，采用软状态方式，无须向该组播组中的节点发送任何退出消息。如果组播转发结构中的相关转发组节点没有收到某个接收者的应答，则自动认为该接收者退出该组播组，自动剪枝，即删除该节点的组播信息。域内成员的加入和离开由各自网络的组播路由协议来完成，不再赘述。

为了维护MBG表和MBG与AR的连接，MBG节点周期性向AR发送Hello消息；MBG在接收到连接的AR的应答时，向MANET中广播一个MBG更新消息，MANET中的节点会根据更新消息对自己的MBG表中的表项进行更新。如果MBG节点接收不到AR的应答，则说明MBG与AR的链路断裂，MBG节点已经失效，为了保证该MBG节点上活动跨网络的组播业务不受影响，必须将这些组播业务切换到别的MBG上。当MANET中的节点在一定时间内没有接收到某个MBG的更新消息，将会将自身节点的MBG表中关于该MBG的表项删除。

MBG和AR之间的交互信息可以通过扩展MLD协议来实现，用于实现MBG与AR的维护和业务交互。

对于AM表和All_Multicast表，由组播源周期性发Hello消息以维护组播路由，当MBG节点接收到该Hello消息后，会根据组播组ID来对AM表中的表项进行更新，同时向CA发送更新报文，CA会更新All_Multicast表中的该组播组的信息。当MBG节点在一定的时间间隔内都没有接收到某个组播组ID的组播源的更新报文，会自动删除AM表中有关该组播组ID的表项，同时CA节点也会因没有收到更新报文，而删除该组播组ID的表项，接收者和中间转发节点也会因某个组播路由失效而删除各自路由表中的该组播组信息。

MBG节点随着自身的移动，存在与AR链路断裂的可能性，为了使得通过MBG的活动跨网络的组播业务能够平滑过渡到其它的MBG节点上，采用链路预测机制。该机制通过MBG节点的移动速度和MBG与AR之间信号的强弱来预测链路断裂的时间，若该MBG上存在活动跨域组播路由，则在MBG与AR的链路断裂之前就启动MBG切换，将该MBG节点上的活动跨域组播路由动态调整到别的MBG节点上，从而保证组播业务的连续性和稳定性，最大限度地减少丢包率。在进行切换的同时，该MBG节点将不接收新的跨域组播业务，若没有活动组播路由则无须进行组播业务的切换。

当MBG切换时，通过该MBG的跨域的组播路由需要切换到别的MBG节点上，以单个跨域组播路由切换为例。如图7A所示，由于MANET的移动，MBG1节点即将与AR1链路断裂，MBG1将通过该节点的跨域组播业务切换到MBG2上，参阅图7B所示，单个跨域组播路由的切换过程如下：

步骤700、MBG1查询MBG表，选择负荷小的MBG2节点作为切换对象。

步骤710、MBG1向CA发送切换报文消息，包含组播组ID、组播源位置和切换对象MBG2地址等信息。

步骤720、CA收到后，将All_multicast表中的该组播组ID的表项的组播活动状态修改为未激活状态，代理MBG表项设置为MBG2，同时向切换对象MBG2发送请求代理报文。

步骤730、MBG2收到报文后，将该组播组信息写入到自己的AM表中，并立即向MANET发送组播加入请求，同时向AR2发送MLD组播监听报告消息来加入到代理报文中指定的组播组。

步骤740、MBG2加入到指定的组播组后，此时MBG2为该组播组的唯一跨网络的授权MBG，此时向MBG1发送切换成功报文，并向CA发送该组播路由激活消息，MBG1会将该切换成功的组播路由信息从自己的AM表中删除。

在切换完成之前，切换组播组的数据仍然由MBG1转发，这个缓冲时间能够保证组播业务的连续性，最大限度的减少丢包率，从而降低切换对组播的影响。

MBG可以同时进行多个跨域组播业务的切换，直到所有的活动组播路由全都切换到其它的MBG节点上，从而实现链路即将断裂的MBG节点的切换。

由于MANET是一个拓扑动态变化的网络，带宽、电量等资源受限，跨域组播业务主要由MBG来完成，MBG的负载相对而言比较重。因此，当MANET中存在多个MBG节点时，需要对MBG进行优化选择，实现负载均衡。MBG的优化是建立在跨域组播路由切换基础之上的，在本实施例中，只考虑在多个MBG之间进行域组播业务的均衡。

MBG的优化如图8A所示，有四个组播源在MANET中的跨域组播业务(图中略去了MANET网络中的组成员，组播源与MBG之间线条粗细表示其所占带宽大小)，MBG1上代理了三个跨域组播业务，其负载过重，带宽利用率超过预先设定的门限。参阅图8B所示，对MBG1节点上的跨域活动组播路由进行调整的过程如下：

步骤800、MBG1根据自己的MBG表，选择负荷轻的MBG2节点(MBG2没有代理组播业务)作为切换对象。

步骤810、MBG1节点选择带宽占用小的跨域组播路由作为调整对象，在MBG1中，组播源3所处的组播业务占用带宽最小。

步骤820、MBG1向CA发送切换报文消息，该消息包含组播源3所述在组播组ID、组播源位置和切换对象MBG2地址等信息。

步骤830、CA收到后，将All_multicast表中的该组播组ID的表项的组播活动状态修改为未激活状态，代理MBG表项设置为MBG2，同时向切换对象MBG2发送请求代理报文。

步骤840、MBG2收到报文后，将该组播组信息写入到自己的AM表中，并立即向MANET发送组播加入请求，同时向AR2发送MLD组播监听报告消息来加入到代理报文中指定的组播组。

步骤850、MBG2加入到指定的组播组后，此时MBG2为该组播组的唯一跨网络的授权MBG，此时向MBG1发送切换成功报文，并向CA发送该组播路由激活消息，MBG1会将该切换成功的组播路由信息从自己的AM表中删除。

在组播路由调整后，MBG1上代理两个跨域组播业务(即组播源1、组播源2)，MBG2上代理一个跨域组播业务(即组播源3)。

在经过跨域组播路由调整后，负载过重的MBG1节点的状况仍没有得到改善，再次执行步骤800续调整，直至负载重的MBG1节点的状况得到明显改善为止。

MBG的优化能够使得跨域的组播路由在多个MBG节点上实现负载均衡，网络能够获得最大的性能，MBG节点也可以获得最大的使用时间。

在本发明中，对CA进行扩展可以在一定程度上保证了跨网络的组播业务的安全。因为对于MAMF中所有的跨网络组播，MBG都要到CA中注册，获得授权后才可以对支持跨网络的组播，因此CA可以充当跨网络组播的安全验证中心，对于每个跨网络的组播只有获得CA安全验证之后才可以进行跨网络的组播业务。移动终端节点要加入MANET网络中，必须获得CA的安全验证之后才可以与MANET中的合法节点进行通信，没有获得安全验证的节点将无法与MANET中的合法节点进行通信，因此MAMF具有很好的安全扩展。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1、一种在自组网与固定网络间实现跨域组播业务的方法，其特征在于，包括如下步骤：

自组网(MANET)内的组播源发送组播路由发现消息；

由MANET中接收到所述组播路由发现消息的组播边界网关(MBG)中的其中一个MBG将该消息转换为固定网络能够识别的组播路由发现消息，并发送到接入网络中的接入路由器(AR)；以及

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括如下步骤：

所述AR将固定网络中接收者的组播路由应答消息发送到所述MBG；

所述MBG将所述组播路由应答消息转换为MANET中对应的组播路由协议的组播路由应答消息，并向所述组播源侧发送；以及

所述组播源接收到组播路由应答消息后通过构建的组播转发结构向AR发送数据。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述AR接收到同一个组播组的多次组播路由应答时，仅向所述MBG发送一次组播路由应答消息。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括如下步骤：

接收到固定网络中的组播加入请求消息的AR将该消息发送到MANET网络中的MBG；

由MANET网络中代理该组播业务的MBG将所述组播加入请求消息转换为MANET网络能够识别的组播加入请求消息，并向所述组播源侧发送以将所述AR加入构建的组播转发结构。

5、如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，接收到所述组播路由发现消息或组播加入请求消息的MBG向认证中心(CA)请求代理该组播业务，由CA控制其中一个MBG代理一个组播业务。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述CA中记录有所有跨域组播的代理信息；CA接收到MBG代理请求后查询该代理信息以确定所述组播业务是否已授权给MBG，若是，则丢弃所述代理请求，否则，向所述MBG授权并记录该组播的代理信息。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述MBG中记录有经本MBG节点跨域的活动组播路由信息；MBG接收到所述组播路由发现消息后根据活动组播路由信息进一步判断是否接到过该组播组的路由发现消息，若是，则丢弃该消息，否则，向认证中心(CA)请求代理该组播业务。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述组播源节点定期向MBG发送维护活动组播组信息的消息，所述MBG根据组播组标识更新活动组播组信息。

9、如权利要求7所述的方法，其特征在于，MBG周期性的向所述CA发送包含活动组播组信息的代理更新消息，由CA更新跨域组播的代理信息，以维护已代理的跨域组播业务。

10、如权利要求5所述的方法，其特征在于，自组网络中各节点记录有所有MBG的相关信息，MBG节点进行切换时根据记录的MBG相关信息选择目标MBG。

11、如权利要求10所述的方法，其特征在于，MBG节点在检测到与AR之间的链路存在断裂的可能性时，根据记录的MBG相关信息选择另外一个目标MBG，并将本MBG节点上的跨域组播业务切换到该目标MBG上。

12、如权利要求11所述的方法，其特征在于，MBG节点在检测到本节点的带宽利用率超过阈值时，根据记录的MBG相关信息选择带宽利用率比本MBG节点低的其他MBG作为切换对象，并将部分组播业务切换到该其他MBG上。

13、一种在自组网与固定网络间实现跨域组播业务的方法，其特征在于，包括如下步骤：

固定网络内的组播源在本网络中发送组播路由发现消息；

由MANET中接收到所述组播路由发现消息的组播边界网关(MBG)中的其中一个MBG将该消息转换为MANET能够识别的组播路由发现消息，并利用MANET中的组播路由协议转发该组播路由发现消息，以构建组播转发结构。

14、如权利要求13所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括如下步骤：

所述MBG将MANET中接收者的组播路由应答消息转换为固定网络能够识别的组播路由应答消息发送到所述AR；

所述AR将MBG加入组播组中，并通过构建的组播转发结构向MBG发送数据。

15、如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述MBG接收到同一个组播组的多次组播路由应答时，仅向所述AR发送一次组播路由应答消息。

16、如权利要求13所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括如下步骤：

由代理组播业务的MBG将MANET中接收者发送的组播加入请求消息转换为固定网络能够识别的组播加入请求消息并发送到AR；

所述AR接收到所述组播加入请求消息后加入到对应的组播组，并将组播路由应答消息通过MBG发送给请求节点。

17、如权利要求13至16任一项所述的方法，其特征在于，接收到所述组播路由发现消息或组播加入请求消息的MBG向认证中心(CA)请求代理该组播业务，由CA控制其中一个MBG代理一个组播业务。

18、如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述CA中记录有所有跨域组播的代理信息；CA接收到MBG代理请求后查询该代理信息以确定所述组播业务是否已授权给MBG，若是，则丢弃所述代理请求，否则，向所述MBG授权并记录该组播的代理信息。

19、如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述MBG中记录有经本MBG节点跨域的活动组播路由信息；MBG接收到所述组播路由发现消息后根据活动组播路由信息进一步判断是否接到过该组播组的路由发现消息，若是，则丢弃该消息，否则，向认证中心(CA)请求代理该组播业务。

20、如权利要求19所述的方法，其特征在于，MANET中接收组播数据的节点定期向MBG发送维护活动组播组信息的消息，所述MBG根据组播组标识更新活动组播组信息。

21、如权利要求7所述的方法，其特征在于，MBG周期性的向所述CA发送包含活动组播组信息的代理更新消息，由CA更新跨域组播的代理信息，以维护已代理的跨域组播业务。

22、如权利要求17所述的方法，其特征在于，自组网络中各节点记录有所有MBG的相关信息，MBG节点进行切换时根据记录的MBG相关信息选择目标MBG。

23、如权利要求22所述的方法，其特征在于，MBG节点在检测到与AR之间的链路存在断裂的可能性时，根据记录的MBG相关信息选择另外一个目标MBG，并将本MBG节点上的跨域组播业务切换到该目标MBG上。

24、如权利要求22所述的方法，其特征在于，MBG节点在检测到本节点的带宽利用率超过阈值时，根据记录的MBG相关信息选择带宽利用率比本MBG节点低的其他MBG作为切换对象，并将部分组播业务切换到该其他MBG上。

25、一种加入组播组的方法，其特征在于，包括如下步骤：

自组网(MANET)中的节点发起组播加入请求消息；

26、如权利要求25所述的方法，其特征在于，接收到所述组播加入请求消息的MBG向认证中心(CA)请求代理该组播业务，由CA控制其中一个MBG代理一个组播业务。

27、如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述CA中记录有所有跨域组播的代理信息；CA接收到MBG代理请求后查询该代理信息以确定所述组播业务是否已授权给MBG，若是，则丢弃所述代理请求，否则，向所述MBG授权并记录该组播的代理信息。

28、如权利要求26或27所述的方法，其特征在于，所述MBG中记录有经本MBG节点跨域的活动组播路由信息；MBG周期性的向所述CA发送包含活动组播组信息的代理更新消息，由CA更新跨域组播的代理信息，以维护已代理的跨域组播业务。

29、一种加入组播组的方法，其特征在于，包括如下步骤：

30、如权利要求29所述的方法，其特征在于，接收到所述组播加入请求消息的MBG向认证中心(CA)请求代理该组播业务，由CA控制其中一个MBG代理一个组播业务。

31、如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述CA中记录有所有跨域组播的代理信息；CA接收到MBG代理请求后查询该代理信息以确定所述组播业务是否已授权给MBG，若是，则丢弃所述代理请求，否则，向所述MBG授权并记录该组播的代理信息。

32、如权利要求30或31所述的方法，其特征在于，所述MBG中记录有经本MBG节点跨域的活动组播路由信息；MBG周期性的向所述CA发送包含活动组播组信息的代理更新消息，由CA更新跨域组播的代理信息，以维护已代理的跨域组播业务。

33、一种跨域组播业务切换方法，其特征在于，包括如下步骤：

34、如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述源MBG在检测到与AR之间的链路将断裂时进行跨域组播业务切换，并将本源MBG上的所有跨域组播业务切换到目标MBG上。

35、如权利要求34所述的方法，其特征在于，所述源MBG在确定带宽利率超过设置的阈值时进行跨域组播业务切换，并将本源MBG上的部分跨域组播业务切换到目标MBG上。

36、如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述源MBG将组播组切换请求消息发送到认证中心(CA)，由CA向目标MBG发送请求代理消息；并且所述目标MBG仅在接收到该请求代理消息后发送组播加入请求消息。

37、如权利要求33至36任一项所述的方法，其特征在于，在完成切换前，待切换的组播组数据由源MBG转发。

38、一种通信系统，包括自组网(MANET)和固定网络；其特征在于，所述MANET包括组播边界网关(MBG)，所述固定网络包括与所述MBG连接的接入路由器(AR)；所述MBG完成MANET中组播协议消息与固定网络中组播协议消息之间的转换，并且，一个组播业务在MANET中仅由一个MBG代理。

39、如权利要求38所述的通信系统，其特征在于，所述MANET中还包括认证中心(CA)，由该CA控制一个组播业务仅由一个MBG代理。

40、如权利要求38或39所述的通信系统，其特征在于，所述CA在MANET中为独立的物理设备；或者，所述CA设置在MANET中的节点内。