WO2007045142A1 - Procede d’ajout rapide de multicast pour le dispositif d’acces haut debit - Google Patents

Procede d’ajout rapide de multicast pour le dispositif d’acces haut debit Download PDF

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Hailin Zhang
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ZTE Corp
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    • H04L12/2801—Broadband local area networks

Definitions

  • the invention relates to an Ethernet multicast method in the field of computer network communication, and in particular relates to a multicast protocol message processing method on a user board in a large and medium-sized broadband access device.
  • the basic multicast access method is as follows: The user board in the device listens to the IGMP REPORT (Internet Protocol Management Protocol Report) packet and transparently transmits it to the main control board to maintain the group. Broadcast table.
  • the main working mode of the method is as follows: The user board detects the protocol type of the IP packet header in the Ethernet packet, and extracts the IGMP REPORT packet, and transmits the IGMP REPORT packet to the main control board.
  • the main control board uses the IGMP REPORT protocol packet sent by the user board.
  • the series judgment check (1) First check the legality of IGMP REPORT packets, if it is legal, make an admission judgment; (2) Whether it is allowed to join the multicast group, if it is allowed to join, proceed to the next step; (3) This multicast Whether the group already exists. If it does not exist, create a multicast group. (4) Then add the port to the forwarding list of the multicast group. (5) Then send the configuration command of the multicast group to the user board.
  • the multicast table forwards the multicast data, so that the port can receive the multicast address forwarded by the DSLAM (DSL Access Multiplexer, DSLAM) of the broadband access device digital subscriber line access multiplexer. data.
  • DSLAM DSL Access Multiplexer
  • This processing method has the characteristics of centralized management in implementation, but it also brings the following disadvantages:
  • the delay of joining members is too large.
  • the join delay is the delay from when the access device to be tested receives the join message of the specified multicast group to the time when it starts forwarding the multicast stream to the specified multicast group. It can be seen that the traditional processing method receives the REPORT message from the user board to the process of actually obtaining the multicast data, and has undergone multiple processing, and there are two messages between the main control board and the user board, which are manifested in actual
  • the use of multicast service on-demand is relatively slow, that is, the delay of joining is too large, and it is difficult to meet the current participation delay index proposed by most operators.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a multicast fast joining method for a broadband access device, which is directed to the problem that the multicast service of the prior art broadband access device is too late and the load is unbalanced.
  • the method directly parses the IGMP REPORT packet on the user board, thereby reducing the join delay and implementing load balancing.
  • the present invention provides a multicast fast join method for a broadband access device, which includes the following steps:
  • the user board listens to the Internet Protocol Management Protocol report message and parses the message on the user board.
  • the user is directly added to the multicast group maintained on the user board, and the Internet Protocol Management Protocol report packet is sent to the master.
  • the service layer on the main control board ensures that users who have the right to join the multicast group must join quickly.
  • the internetwork group management protocol includes a multicast address and a virtual local area network identification code information.
  • the method further includes:
  • the user board In the initialization phase of the system startup, the user board generates an empty multicast control table, which is used to store the multicast composed of the identifier of the multicast virtual local area network, the group IP representing the multicast group, and the port list of the record port authority.
  • Control table is used to store the multicast composed of the identifier of the multicast virtual local area network, the group IP representing the multicast group, and the port list of the record port authority.
  • the multicast control table generated by the multicast service module according to the configuration is downloaded to the user board, and each entry records a port in a multicast virtual local area network. Join permission of a certain multicast group;
  • the user board of the CU After receiving the message of the multicast control table, the user board of the CU generates a hash index according to the multicast virtual local area network identification code and the group IP in the multicast control table, and stores the hash index according to the index; After listening to the status of the Internet Group Management Protocol report message; After receiving the report of the Internet Protocol Management Protocol, the user board generates a hash index according to the identifier of the multicast virtual local area network and the group IP, and obtains the port with the flag authority in the multicast control table entry corresponding to the index.
  • the list according to the uplink port number in the Internet Group Management Protocol report, checks the permission value of the bit in the port list to determine whether the requested multicast group can be joined.
  • the method further includes: if the port is allowed to join the requested multicast group, determining whether the multicast group already exists, if not, creating the multicast group, and adding the port to the forwarding list of the multicast group. If the multicast group already exists, only the port list of the multicast group is modified.
  • the step C1 further includes: the operation of adding all the changed ports to the multicast group permission on the main control board side triggers the sending of the new multicast control table, and the user board receives the new one.
  • the multicast control table is overwritten, the original corresponding entry is overwritten.
  • the multicast fast join method for the broadband access device provided by the present invention can directly reduce the IGMP REPORT packet on the user board, thereby greatly reducing the number of joining the multicast group when the load balancing is implemented. Time can fully meet the current delay index proposed by most operators.
  • Figure 1 is a flow chart showing the implementation of the method of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a process of creating and maintaining a multicast control table on a user board in the method of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram of a multicast control table of the method of the present invention.
  • the core idea of the multicast fast join method for the broadband access device of the present invention is: listening to the IGMP REPORT packet on the user board, and parsing the packet on the user board, if the parsing result indicates that the packet is the packet If the applied multicast group is allowed to join quickly, the user will be added directly. Enter the multicast group maintained on the user board and continue to transfer the IGMP REPORT protocol to the main control board. Otherwise, do other processing.
  • the service layer on the main control board side ensures that users who have the right to join the multicast group must be added quickly.
  • FIG. 1 The flowchart of the implementation of the method of the present invention is shown in FIG. 1 , and it should be noted that:
  • the information of the obtained IGMP REPORT packet which includes multiple aspects, such as a multicast address and a VLAN ID (virtual local area network identification code);
  • the multicast control table and multicast table are two different concepts.
  • the former function is to perform the admission control of the multicast table.
  • the creation and maintenance of the multicast table are delivered by the main control board.
  • the processing flow on the user board side is shown in Figure 2.
  • the latter is the multicast service. Published, maintained a list of user ports belonging to the multicast group on the user board;
  • the method of the present invention designs a table with a VLAN ID and a GROUP IP as a key and a corresponding search method.
  • the structure of the multicast control table is as shown in FIG. 3, and the efficiency of table lookup is taken into account when writing the table.
  • the MVID Multicast VLAN ID, ie, the multicast virtual local area network identification code
  • the GROUP IP Group IP
  • the hash algorithm is used to generate a multicast control table index, and the MVID, GROUP IP and port permission lists are respectively written into the multicast control table entries.
  • the MVID and GROUP IP are also used as keywords to generate the multicast control table index, and it is not necessary to traverse the entire multicast control table, thus saving the check time.
  • the hash algorithm to generate the same index four entries are created under each index to solve this problem.
  • the user board In the initialization phase of system startup, as shown in the first phase of Figure 2, the user board should generate an empty multicast control table.
  • the data format is shown in Figure 3. It is a two-dimensional array supporting 512 indexes, each index. It consists of 4 entries, each consisting of three elements, namely the MVID representing MVLAN (Multicast VLAN), the GROUP IP representing the multicast group, and the PORT LIST (Port List) for recording port permissions. If there is a REPORT packet upstream, the multicast control table will be discarded because it is empty.
  • the multicast control table generated by the multicast configuration must be downloaded to the user board.
  • the structure of the table is as shown in Figure 3.
  • Each entry indicates that a certain port is in a certain port.
  • the join permission of a multicast group in the MVLAN After receiving the message from the multicast control table, the user board does not sequentially write the table to the empty multicast control table, but is as shown in FIG. 2, according to the delivered multicast control table.
  • the MVID and GROUP IP generate a hash index, which is stored according to the index.
  • all the operations of changing the port to the multicast group on the main control board will trigger the delivery of a new multicast control table, such as adding and deleting multicast groups, previewing permissions and time changes, etc.
  • the new multicast control table When the new multicast control table is reached, the original entry is overwritten.
  • the hash algorithm can be used to quickly get an index based on the MVID and GROUP IP in the REPORT message. Since there are 4 entries under each index, you need to match the MVID and GROUP IP to find the correct multicast control table entry.
  • the PORT LIST of the flag authority can be obtained in the multicast control table entry.
  • the IGMP REPORT message is sent to the main control board through the control channel, which is used to complete the state maintenance on the main control board side, and maintain data consistency between the upper and lower layers.
  • the method of the present invention requires that the user board can listen to the IGMP REPORT message according to the protocol field, and can be adapted to most large and medium-sized broadband access devices, and the method for quickly joining the multicast group on the user board is greatly reduced. The delay for users to join a multicast group.
  • the present invention discloses a multicast fast joining method for a broadband access device, which is related to the problem that the multicast service in the prior art broadband access device has too large delay and load imbalance.
  • the user board listens to the Internet Protocol Management Protocol report message and parses the message on the user board.
  • the user joins the multicast group maintained on the user board and sends the Internet Protocol Management Protocol to the main control board.
  • the method of the present invention can be applied to most large and medium-sized broadband access devices, and directly resolves IGMP REPORT packets on the user board to quickly join the multicast group, which greatly reduces the delay of users joining the multicast group, and can meet the current large
  • the joining delay indicator proposed by some operators; the invention also implements load balancing by the above method on the user board.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Description

一种用于宽带接入设备的组播快速加入方法
技术领域
本发明涉及一种计算机网络通信领域中的以太网组播方法， '尤其是涉及. 一种大中型宽带接入设备内用户板上的组播协议报文处理方法。
背景技术
在目前的大部分大中型接入设备中，基本的组播接入方法是： 利用设备 中的用户板侦听 IGMP REPORT (互连网组管理协议报告）报文， 透传到主 控板来维护组播表。 该方法的主要工作方式是： 用户板探测以太网包中 IP 包头的协议类型， 提取 IGMP REPORT报文， 透传到主控板； 主控板利用用 户板发到的 IGMP REPORT协议报文进行一系列判断检查： （ 1 ) 首先检查 IGMP REPORT协议报文的合法性， 如果合法则进行准入判断； （2 )是否 允许加入组播组， 如果允许加入则进行下一步； （3 )此组播组是否已经存 在， 如果不存在则创建组播组； （4 )然后将端口加入此组播组的转发列表； ( 5 ) 然后再将组播组的配置命令下发到用户板， 用户板根据组播表转发组 播数据， 这样， 此端口就可以接收到宽带接入设备数字用户线路接入复用器 DSLAM (DSL Access Multiplexer, 以下筒称： DSLAM)转发的 MAC地址为 该组的组播数据。
这种处理方法在实现上具有集中管理的特点， 但是也带来了以下缺点：
1 )组成员加入的时延太大。 加入时延是指从待测接入设备收到指定组 播组的加入消息到它开始向该指定组播组转发组播流的时延。可以看到，传 统的处理方法从用户板收到 REPORT报文到真正得到组播数据的过程， 经 过了多重处理， 并且还有两次主控板和用户板之间的消息传递，表现在实际 使用当中组播业务点播的反应比较慢， 即加入的时延太大，难以满足当前大 部分运营商所提出的加入时延指标。
2 ) 负载不均衡。 所有的协议 文解析和用户端口的状态转换都在主控 板上进行，给主控板运行压力极大，同时用户板上只是简单的透传协议报文， 导致了资源的浪费。
因此， 现有技术存在缺陷， 有待于改进和发展。 发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于宽带接入设备的组播快 速加入方法，针对现有技术的宽带接入设备中组播业务加入时延太大和负载 不均衡的问题，本发明方法在用户板上直接解析 IGMP REPORT报文，从而 减少加入时延， 实现负载均衡。
本发明提供一种用于宽带接入设备的組播快速加入方法， 包括如下步 :
A、 在用户板侦听互连网組管理协议报告报文， 并在用户板上解析该报 文；
B、 如果解析结果表明该报文申请的组播组是允许快速加入的， 则直接 将该用户加入用户板上维护的组播组中，并将该互连网组管理协议报告报文 传送给主控板；所述主控板侧的业务层保证只要是有权限加入组播组的用户 必然是可以快速加入的。
所述的方法， 其中， 所述互连网组管理协议才艮告报文中包括组播地址和 虚拟局域网标识码信息。
所述的方法， 其中， 还包括：
Al、 在系统启动的初始化阶段， 所述用户板生成一空的组播控制表， 用于存储由组播虚拟局域网的标识、 代表组播组的组 IP和记录端口权限的 端口列表组成的组播控制表；
Bl、所述主控板的配置数据初始化之后，向所述用户板下载由组播业务 模块根据配置生成的组播控制表，其每一个表项记录某一端口在某一组播虚 拟局域网中的某一组播组的加入权限；
CU所述用户板在收到组播控制表的消息后，根据下发的组播控制表中 的组播虚拟局域网标识码和组 IP生成哈希索引， 按照索引存放； 所述用户 板启动完成后处于侦听互连网组管理协议报告报文的状态； Dl、 所述用户板在收到互连网组管理协议报告后， 根据其中的组播虛 拟局域网的标识和组 IP,生成哈希索引，在该索引对应的组播控制表条目中 得到标志权限的端口列表，根据互连网组管理协议报告中上行的端口号， 查 看所述端口列表当中的该位的权限值， 用以判断是否可以加入请求的组播 组。
所述的方法， 其中， 还包括： 如果端口被允许加入请求的组播组则判断 此组播组是否已经存在， 如果不存在则创建该组播组， 将端口加入此组播组 的转发列表； 如果该组播组已经存在， 则只修改该组播组的端口列表。
所述的方法， 其中， 所述步骤 C1还包括： 所述主控板侧所有的改变端 口加入组播组权限的操作都触发新的组播控制表下发，所述用户板在收到新 的组播控制表时， 则覆盖原来的对应表项。
所述的方法， 其中， 在所述步骤 A1中， 如果有互连网组管理协议 4艮告 ' 艮文上行， 则全部被丟弃。
本发明所提供的一种用于宽带接入设备的组播快速加入方法，通过在用 户板上直接解析 IGMP REPORT报文，在实现负载均衡的情况下，极大的减 少了加入组播组的时间，完全可以满足当前大部分运营商所提出的加入时延 指标。 附图概述
图 1是本发明方法的实现流程图；
图 2是本发明方法中用户板上的组播控制表创建和维护的过程示意图； 图 3是本发明方法的组播控制表的结构示意图。 本发明的较佳实施方式
以下结合附图， 将对本发明的各较佳实施例进行较为详细的说明。 本发明的用于宽带接入设备的组播快速加入方法， 其核心思想是： 在用户板上侦听 IGMP REPORT报文， 并在用户板上解析该报文， 如果 解析结果表明是该报文申请的组播组是允许快速加入的，则直接将该用户加 入用户板上维护的组播组中，并且继续将 IGMP REPORT协议^ =艮文传送给主 控板， 否则， 做其它处理。 在这里， 所述主控板侧的业务层保证了只要是有 权限加入组播组的用户必然是可以快速加入的。
本发明方法的实现流程图如图 1所示， 需要说明的是：
1 )所获取的 IGMP REPORT包的信息， 其中包含了多个方面， 比如组 播地址和 VLAN ID (虚拟局域网标识码）；
2 )所述组播控制表和组播表是两个不同的概念。 前者的作用是进行組 播表的准入控制，它的创建和维护都是通过所述主控板下发的，在用户板侧 的处理流程见图 2所示；后者是组播业务转发表， 维护了用户板上属于该组 播组的用户端口列表；
3 )向所述主控板传送的 IGMP REPORT包没有进行任何修改， 因此需 要保证用户板侧和主控板侧进行的处理步骤是一致的。
为了实现快速查找组播控制表， 本发明方法设计了一种以 VLAN ID和 GROUP IP (组 IP )为关键字的表以及相应的查找方法。 所述组播控制表的 结构如图 3所示，在写表的时候兼顾了查表的效率，写表的时候以 MVID (组 播 VLAN ID,即组播虚拟局域网标识码）和 GROUP IP (组 IP )做为关键字， 利用哈希算法， 生成组播控制表索引， 将 MVID， GROUP IP和端口权限列 表分别写入组播控制表条目。查找的时候同样以 MVID和 GROUP IP做为关 键字生成组播控制表索引， 而不需要遍历整个组播控制表，这样就节省了查 表时间。 同时为了解决哈希算法产生相同的索引，在每个索引下创建了 4个 条目来解决这种问题。
本发明方法的详细步驟描述如下：
系统启动的初始化阶段，如图 2所示的第一阶段， 用户板应该生成一个 空的组播控制表，数据格式如图 3所示，是一个二维数组，支持 512个索引， 每个索引包括 4个条目，每个奈目由三个元素组成，分别是代表 MVLAN(组 播 VLAN )的 MVID,代表组播组的 GROUP IP和记录端口权限的 PORT LIST (端口列表）。 此时如果有 REPORT报文上行， 由于组播控制表为空， 将 会全部被丟弃； 主控板的配置数据初始化之后 ,必须向所述用户板下载由组播配置生成 的组播控制表，该表结构如图 3所示，其中的每一个表项说明了某一端口在 某一 MVLAN中的某一组播组的加入权限。所述用户板在收到组播控制表下 发消息后， 不是将该表顺序写入空的组播控制表， 而是如图 2所示的， 根据 下发的組播接控制表中的 MVID和 GROUP IP生成哈希索引，按照索引存放。 同时，所述主控板侧所有的改变端口加入组播组权限的操作都会触发新的组 播控制表下发， 比如增加删除组播组， 预览权限和时间的改动等等， 用户板 一旦收到新的组播控制表， 则覆盖原来的表项。 取到 IGMP REPORT报文，首先获取报文中的相关信息， 包括 GROUP IP和 MVIDo
接下来如图 1所示， 根据获取的信息判断是否可以加入请求的组播组。 和创建組播控制表一样， 根据 REPORT报文中的 MVID和 GROUP IP利用 哈希算法可以很快得到索引。 由于每条索引下有 4个条目， 所以需要再匹配 MVID和 GROUP IP, 才能找到正确的组播控制表条目。
这样， 在组播控制表条目中可以得到标志权限的 PORT LIST。 根据 REPORT包上行的端口号，查看 PORT LIST当中的该位的值。 1表示可以加 入， 否则进行其它处理。 如果允许加入， 则判断此组播組是否已经存在， 如 果不存在则创建组播组， 然后将端口加入此组播组的转发列表；如果组播组 已经存在， 则只需要修改该组播组的端口列表即可。
最后，将 IGMP REPORT报文通过控制通道发送给所述主控板， 用于完 成主控板侧的状态维护， 保持上下层数据一致性。
本发明方法要求所述用户板可以侦听根据协议字段 IGMP REPORT报 文，可以适合于大部分大中型宽带接入设备，通过上述在用户板上实现快速 加入组播组的方法， 极大的减少了用户加入组播组的延迟。
需要说明的是,'本发明方法的组播接入控制表包含的组的个数以及 PORT LIST中的数据表示方法，仅为说明本发明方法的一个实例，不能因此 用来限制本发明的专利保护范围。 应当指出的是， 本发明方法对本领域普通技术人员来说， 可以根据本发 明的技术方案及其有益效果进行改变或替换，而所有这些改变或替换都应属 于本发明的权利要求的保护范围。 工业实用 生 本发明公开了一种用于宽带接入设备的组播快速加入方法 ,针对现有技 术的宽带接入设备中組播业务加入时延太大和负载不均衡的问题，相比于现 有技术， 本发明在用户板侦听互连网组管理协议报告报文， 并在用户板上解 析该报文； 如果解析结果表明该报文申请的组播组是允许快速加入的， 则直 接将该用户加入用户板上维护的组播组中，并将该互连网组管理协议 4艮告^ =艮 文传送给主控板。本发明方法可以适合于大部分大中型宽带接入设备， 在用 户板上直接解析 IGMP REPORT报文、 实现快速加入组播组，极大的减少了 用户加入组播组的延迟， 可以满足当前大部分运营商所提出的加入时延指 标； 通过上述在用户板上的方法， 本发明还实现了负载均衡。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种用于宽带接入设备的组播快速加入方法， 其特征在于， 包括如 下步骤：
A、 在用户板侦听互连网组管理协议^ =艮告报文， 并在用户板上解析该报 文；
B、 如果解析结果表明该报文申请的组播组是允许快速加入的， 则直接 将该用户加入用户板上维护的组播组中，并将该互连网组管理协议报告报文 传送给主控板；所述主控板侧的业务层保证只要是有权限加入组播组的用户 必然是可以快速加入的。
2、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述互连网组管理协议 报告^ =艮文中包括组播地址和虚拟局域网标识码信息。
3、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 还包括：
Al、 在系统启动的初始化阶段， 所述用户板生成一空的组播控制表， 用于存储由组播虚拟局域网的标识、 代表组播组的组 IP和记录端口权限的 端口列表组成的组播控制表；
Bl、所述主控板的配置数据初始化之后，向所述用户板下载由组播业务 模块根据配置生成的组播控制表，其每一个表项记录某一端口在某一组播虚 拟局域网中的某一组播组的加入权限；
Cl、所述用户板在收到组播控制表的消息后，根据下发的组播控制表中 的组播虚拟局域网标识码和组 IP生成哈希索引， 按照索引存放； 所述用户 板启动完成后处于侦听互连网组管理协议报告报文的状态；
Dl、 .所述用户板在收到互连网组管理协议报告后， 根据其中的组播虚 拟局域网的标识和组 IP,生成哈希索引，在该索引对应的组播控制表条目中 得到标志权限的端口列表，根据互连网组管理协议报告中上行的端口号， 查 看所述端口列表当中的该位的权限值， 用以判断是否可以加入请求的组播 组。 .
4、 根据权利要求 3所述的方法， 其特征在于， 还包括：
如果端口被允许加入请求的组播组则判断此组播组是否已经存在，如果 不存在则创建该组播组，将端口加入此组播组的转发列表； 如果该组播组已 经存在， 则只修改该组播组的端口列表。
5、 根据权利要求 3所述的方法， 其特征在于， 在所述步骤 A1中， 如 果有互连网组管理协议报告报文上行， 则全部被丢弃。
6、 根据权利要求 3所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 C1还包括： 所述主控板侧所有的改变端口加入组播组权限的操作都触发新的组播 控制表下发，所述用户板在收到新的组播控制表时，则覆盖原来的对应表项。
PCT/CN2006/002025 2005-10-21 2006-08-10 Procede d’ajout rapide de multicast pour le dispositif d’acces haut debit Ceased WO2007045142A1 (fr)

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