專利名稱：一種組播業務引流方法及其網絡設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及通信網絡，尤其涉及一種通信網絡中組播業務引流方法及其網絡設備。
背景技術：
在使用以太網技術的通信網絡中，組播業務越來越成為一種普遍公眾的服務。
圖1是一種典型的IP組播體系結構示意，在本地組播路由器-遠程組播路由器之間使用組播路由協議，可以是DVMRP(距離向量組播路由選擇協議)、PIM-DM(協議無關組播-密集模式)等，所述組播路由協議根據加入組播組的接口拓撲結構形成組播的路由轉發表；在終端主機-本地組播路由器之間使用組成員關系協議，如IPV4環境下典型的IGMP(因特網組管理協議)協議、IPV6環境下典型的MLD(組播監聽發現)協議等，終端主機通過所述協議告訴本地路由器，希望加入并接收某個特定組播組的信息，同時本地組播路由器通過所述協議周期性地查詢局域網內某個已知組的成員是否處于活動狀態，以建立并且維護路由器直接聯網段的組成成員關系信息，同時，為了有效地抑制組播數據在鏈路層的擴散，在接入層網絡設備中引入了IGMP/MLD Snooping/Proxy(偵聽/代理)等組播協議功能。
我們以組播業務--IPTV(網絡電視)視頻業務應用為例，與傳統的視頻服務相比較(如有線電視)，其優勢在于其業務的多樣性和更強的交互性，IPTV視頻數據根據用戶請求予以分發，由于前述網絡自身動態特性，因此可能導致在用戶申請業務后較長時間才能獲得組播視頻數據。如此，在用戶即時響應方面，IPTV視頻業務受到傳統視頻的很大挑戰。如圖2所示網絡接入系統中，網絡接入設備DSLAM(數字用戶線接入復用器)實現了IGMP Proxy的功能，網絡側下行的視頻數據流通過DSLAM復制給多個用戶。當有用戶請求某視頻業務時，如果該視頻業務對應的組播組數據流在該網絡接入設備已經存在，DSLAM將該用戶加入其組播轉發表，該組播組數據流被復制給該用戶；如果所請求的視頻業務相應的組播組數據流在該網絡接入設備不存在，DSLAM會向其網絡側發送該組播業務請求。因此，當該用戶為該DSLAM上第一個請求該視頻業務的用戶時，從其發送組播業務請求，到相應的組播業務數據流下發，可能會有較大延遲，影響用戶感受。
隨著對接入網絡“光進銅退”的改造，未來的接入網絡設備很可能朝著中小型化，更靠近用戶的方向發展，一個網絡接入設備通常只有幾十個用戶線，某個用戶是該網絡接入設備某節目頻道(組播組)的第一個用戶的可能性比較大，為提高用戶體驗，直接將組播流靜態下發到邊緣網絡接入設備是一種簡單的方法，然而當規模開展IPTV業務時，隨著頻道數的增加，組播流靜態下發會占用大量帶寬，甚至超過小節點設備的上聯帶寬，因此從帶寬角度考慮，靜態下發不現實；即使采用部分組播流靜態下發，一定程度上也難以滿足不同用戶群的喜好。
發明內容
本發明通過對特定的組播業務進行引流，大大縮短了用戶組播請求延遲。
根據本發明的第一個方面，提供了一種組播業務引流方法，包括a)，在網絡設備中設置其需要引流的組播組；b)，網絡設備向其網絡側上級網絡設備報告需要引流的組播組，上級網絡設備基于所述報告提供所述組播組業務數據；c)，網絡設備接收所述組播組業務數據。
在上述方法步驟b)中，對設置需要引流的組播組，網絡設備主動向其上級網絡設備發送組播業務加入請求消息。
在上述方法步驟b)進一步包括網絡設備接收到來自網絡側的組查詢消息時，對設置需要引流的組播組，響應該查詢消息。
在上述方法步驟a)中，網絡設備可基于不同的時間段配置其需要引流的組播組。
在上述方法步驟a)中，網絡設備可基于當前網絡設備用戶的組播業務需求設置/更新需要引流的組播組。
根據本發明的第二個方面，提供了一種用于組播業務引流的網絡設備，其特征在于包括存儲裝置，用于保存組播源節目表，該表至少包括組播組地址、以及引流屬性；控制裝置，對所述存儲裝置中組播源節目表中相應組播組引流屬性進行設置，確定需要引流的組播組；處理裝置，根據所述存儲裝置中組播源節目表的引流屬性，向其上級網絡設備報告需要引流的組播組。
上述處理裝置基于組播源節目表的引流屬性，生成組播業務請求消息并主動報告給上級網絡設備，請求加入需要引流的組播組。
上述處理裝置接收來自網絡側的組查詢消息，并根據所述存儲裝置中組播源節目表的引流屬性，響應所述組查詢消息。
上述組播源節目表引流屬性為一時間段域，用于表示不同時間段內該組播組的引流屬性，所述處理裝置根據當前時間及引流屬性向其上級網絡設備報告需要引流的組播組。
上述控制裝置可基于當前網絡設備的用戶組播業務需求確定/更新組播源節目表相應組播組引流屬性。
根據本發明方法及其相應的裝置，網絡設備能對設置的特定組播組實現快速引流，進一步地可基于用戶的組播業務需求實現動態引流，克服了組播業務靜態下發所帶來的帶寬浪費問題。
以網絡接入設備舉例而言，本發明將有效提高用戶組播業務請求的響應速度，尤其對于某些特定組播業務，在其業務開通時，網絡接入設備即對該組播業務發送請求，這樣，其組播數據流就能被引至網絡接入設備，當有用戶請求該組播業務時，網絡接入設備即能以最快速度響應該用戶請求，從而獲得較好的用戶感受；另外一方面，對組播業務采取合理的配置措施進行引流(例如根據用戶的組播業務需求設置/更新需要引流的組播組、在不同的時間段對不同的組播組進行引流……)將在提高用戶感受的同時，迎合用戶的喜好。
此外，本發明在現有的網絡構架下，與目前的對應的網絡設備來說成本幾乎沒有增加，只需要對軟件做適當的修改。
圖1是一種典型的IP組播體系結構示意圖；圖2是一種典型的網絡接入系統結構示意圖；圖3A是本發明在網絡接入系統中的組播業務引流方法流程圖；圖3B是本發明所示意的組播源節目表之一；圖3C是本發明所示意的組播源節目表之二；圖4是本發明組播業務引流所對應的網絡接入設備實現結構框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖，對本發明的優選實施方式進行詳細的說明。
圖3A是本發明在網絡接入系統中的組播業務引流方法流程圖，這里，我們結合圖2所示網絡接入系統結構做進一步說明。
在步驟S301中，網絡接入設備DSLAM確定需要引流的組播組；一種簡單的實施方式，在DSLAM的組播源節目表中，為特定組播組設置一個“引流”屬性欄，以簡單的“是”或“否”狀態來標記所述特定組播組需要引流(如圖3B所示)。
接著，在步驟S302中，對需要引流的組播組，DSLAM向其上級網絡設備報告需要引流的組播組；這意味著網絡側上級網絡設備將基于所述組播業務請求負責提供相應的組播業務數據流(上級網絡設備可以進一步向其上級網絡設備請求該組播業務數據流直到其本地路由器相應的組播業務數據流下發)。
優選實施方式之一，主動報告機制DSLAM主動向其上級網絡設備發送組播業務請求消息，請求加入需要引流的組播組。在一種情況下，在DSLAM在啟動IGMP Proxy功能時，它對于組播源表中已經配置為需要引流的組播組(“引流”屬性狀態“是”的組播組)，主動向網絡側發送組播請求；在另一種情況下，DSLAM還可以在設備做冗余切換時，或網絡結構發生變化時，它對于組播源表中已經配置為需要引流的組播組，主動向網絡側發送組播請求；對于前述組播業務請求具體實現方式而言，在IPv4網絡環境下，發送的組播請求消息可以是標準的IGMPv1(因特網組管理協議第一版本)或IGMPv2(因特網組管理協議第二版本)的組播加入請求消息，其組地址為DSLAM所設置的需要引流的組播組地址，其相關規范可參考RFC1112和RFC2236。此外，當上級網絡設備支持IGMPv3(因特網組管理協議第三版本)時，DSLAM發送的組播請求消息可以是基于IGMPv3的組播加入請求消息，由于一個IGMPv3消息可以包含若干個組播組加入請求，從而可以減少DSLAM對需要引流的組播組加入請求消息發送的次數，IGMPv3相關規范可參考RFC3376。前述組播組加入請求消息請求上級網絡設備將組播地址為該消息中組地址對應的組播數據流轉發給自己。在IPv6網絡環境下，前述組播業務請求可利用MLD協議方式完成當DSLAM設備采用MLDv1(組播監聽發現協議第一版本)時，DSLAM對每個需要引流的組播組發送一個請求消息，當DSLAM設備采用MLDv2(組播監聽發現協議第二版本)時，DSLAM發送一個請求消息將多個需要引流的組播組信息給上級網絡設備。
優選實施方式之二，查詢-響應報告機制DSLAM接收到來自網絡側的組播組查詢消息時，對設置需要快速引流的組播組，響應該查詢消息。
IPv4網絡環境下，上級網絡設備定期發送IGMP GMQ(通用組查詢)消息查詢是否有設備加入某個組播組，當DSLAM收到IGMP GMQ消息時，對于組播源表中已經配置為需要引流的組播組，它生成并發送所述組播組的IGMP加入消息給上級網絡設備，這樣上級網絡設備能夠將要求引流的組播數據發送給該DSLAM。
IPv6網絡環境下，MLD協議有一個查詢消息，用于詢問相連的鏈路上哪個組播地址正在被監聽，對于組播源表中已經配置為需要引流的組播組，DSLAM可以通過響應該請求消息，表明其需要該組播數據流。
最后，步驟S303中，DSLAM接收組播業務數據并進一步進行組播業務轉發。
通常，DSLAM中生成組播轉發表，如果當前還沒有用戶加入，組播轉發表為空，因此該組播業務不會復制給任何用戶。一旦有用戶請求加入該組播組，對于那些“引流”狀態設置為“是”的組播組，其組播數據流已經為該DSLAM所接收，DSLAM僅僅需要將該用戶添加進組播轉發表，即可將相應的組播數據流復制給用戶。而對于“引流”狀態設置為“否”的組播組，用戶請求加入該組播組，將基于常規的請求方式向上級網絡設備請求該組播業務數據流。
根據本發明前述方法，在步驟S301中，我們可以為組播組在不同時間段內配置其組播源節目表的“引流”屬性，我們可以將其設置為一個時間段屬性，如圖3C所示，DSLAM中組播源節目表組播組“225.0.1.2”對應的“引流”屬性為“19:00-19:30，每天”，組播組“225.0.1.3”對應的“引流”屬性為“20:00-21:30，周一”，DSLAM將在其組播組起始時間到來時，準時向網絡側發送組播請求，或在該時間段內的第一個組查詢報告消息中報告/響應當前配置的組播引流狀態，該方式將更加符合不同用戶群的收視習慣或國內節目安排慣例，例如每天19:00-19:30時間段為新聞節目，每周一20:00-21:30為某強檔節目固定時間……。
根據本發明前述方法，在步驟S301中，網絡管理員可對某些正在熱播的視頻節目等組播業務所對應的組播組設置該“引流”屬性為“是”或設置該“引流”屬性為某一時間段；根據本發明前述方法，在步驟S301中，DSLAM也可以基于當前網絡接入設備的用戶組播業務需求確定需要引流的組播組，并對其相應“引流”屬性進行更新處理，例如它可以基于跟蹤用戶Cookie的方式，對于該DSLAM下用戶近期收視較多的視頻節目動態更新組播源節目表的“引流”屬性，將其對應組播組“引流”屬性設置為“是”或設置該“引流”屬性為某一時間段。
值得說明的是，對于步驟S302第一實施方式，盡管DSLAM主動報告其引流屬性，但是，當本地組播路由器通過IGMP/MLD協議查詢局域網內某個已知組的成員是否處于活動狀態，DSLAM在收到網絡側發送來的組查詢消息時，對于已配置為需要引流的組播組，無論當前是否已經有用戶加入，仍然需要發送響應消息，表明網絡接入設備明該需要該組播數據流。
圖4是本發明所對應的網絡接入設備實現結構框圖；它至少包括存儲裝置41、控制裝置42、處理裝置43，其中存儲裝置41，用于保存組播源節目表，參照圖3B所示，該表至少包括組播組地址及其“引流”屬性，這里，我們可以簡單地使用“是”或“否”狀態來標記所述特定組播組需要引流。
控制裝置42用于對組播源節目表中相應組播組引流屬性進行設置，確定需要引流的組播組；參照圖4B所示，該網絡接入設備存在多個組播組，我們可以選擇其中部分組播組“225.0.1.2”、“225.0.1.3”的引流屬性設置為“是”。
處理裝置43根據所述存儲裝置41中組播源節目表的引流屬性設置，向其網絡側上級網絡設備報告需要引流的組播組，這意味著上級網絡設備將基于所述報告負責提供相應的組播業務數據流(上級網絡設備如果當前不存在該組播業務數據流，它可以進一步向其上級網絡設備請求該組播業務數據流直到相應的組播業務數據流下發)。
處理裝置43優選實施方式之一，它采用主動報告機制主動向其上級網絡設備發送組播業務請求消息；當某個組播組引流屬性設置為“是”時，該處理裝置將生成一個對應該組播組的加入請求消息，并通過其網絡接口(圖中未示意出)向上級網絡設備轉發。
對于前述組播業務請求消息方式而言，在IPv4環境下，發送的組播請求消息可以是標準的IGMPv1(因特網組管理協議第一版本)或IGMPv2(因特網組管理協議第二版本)的組播加入消息，其組地址為該報告消息中網絡接入設備所設置的需要引流的組播組地址“225.0.1.2”、“225.0.1.3”，其相關規范可參考RFC1112和RFC2236。當網絡設備支持IGMPv3時，將設備設置成v3模式，用IGMPv3協議批量發送請求消息，即在一個加入消息中將多個“引流”屬性為“是”的組播組報告給上級網絡設備。
處理裝置43優選實施方式之二，查詢-響應報告機制DSLAM接收到來自網絡側的組播組查詢消息時，對設置需要快速引流的組播組，響應該查詢消息。
IPv4網絡環境下，上級網絡設備定期發送IGMP GMQ消息查詢是否有設備加入某個組播組，當處理裝置43收到IGMP GMQ消息時，對于組播源表中已經配置為需要引流的組播組，它生成并發送所述組播組的IGMP加入消息給上級網絡設備，這樣上級網絡設備能夠將要求引流的組播數據發送到該接入設備。如前所述，處理裝置43可以用IGMPv1、IGMPv2或者IGMPv3協議方式發送加入請求，當采用IGMPv1或IGMPv2協議方式時，處理裝置43對每個需要引流的組播組將生成并發送一個加入消息，而采用IGMPv3協議方式時，處理裝置43在一個加入消息中將所有需要引流的組播組信息發送給上級網絡設備。
IPv6網絡環境下，當前通常采用的組播協議為MLD協議，其機制與IGMP協議類似MLD協議有一個查詢消息，用于詢問相連的鏈路上哪個組播地址正在被監聽，對“引流”屬性狀態“是”的組播組，處理裝置43可執行相應的MLDv1或MLDv2協議，將所有需要引流的組播組信息發送給上級網絡設備。
值得說明的是，前述處理裝置43優選實施方式之一，由于組播路由器通過IGMP協議周期性地查詢局域網內某個已知組的成員是否處于活動狀態，當網絡接入設備的處理裝置42通過其網絡接口(圖中未示意出)收到網絡側發送來的組查詢消息—GMQ/GQ消息時，它根據所述存儲裝置41中組播源節目表的引流屬性，對于已配置為需要引流的組播組的查詢消息，無論當前是否已經有用戶加入，都發送相應的加入消息，表明該網絡接入設備明該需要組播流。
進一步地，對于存儲裝置41中的組播源節目表的“引流”屬性配置，我們可以將其設置為一個時間段屬性，如圖3C所示，組播組“225.0.1.2”對應的“引流”屬性為“19:00-19:30，每天”，組播組“225.0.1.3”對應的“引流”屬性為“20:00-21:30，周一”，處理裝置43將在其組播組起始時間到來時，準時向網絡側發送組播請求，或在該時間段內的第一個組查詢報告消息中報告/響應當前配置的組播引流狀態，該方式將更加符合不同用戶群的收視習慣或國內節目安排慣例，例如每天19:00-19:30時間段為新聞節目，每周一20:00-21:30為某強檔節目固定時間……。
根據本發明網絡接入設備實現結構，所述控制裝置42可基于網管指令配置對某些正在熱播的視頻節目等組播業務所對應的組播組設置該“引流”屬性為“是”或設置該“引流”屬性為某一時間段。
所述控制裝置42也可以基于當前網絡接入設備的用戶組播業務需求確定需要引流的組播組，并對其相應“引流”屬性進行更新處理，例如它可以基于跟蹤用戶Cookie的方式，對于該DSLAM下用戶近期收視較多的視頻節目動態更新組播源節目表的“引流”屬性，將其對應組播組“引流”屬性設置為“是”或設置該“引流”屬性為某一時間段。
盡管前述本發明方法及網絡接入設備實施方式，本發明不僅僅可基于IPv4網絡環境下利用IGMP協議開展組播、或基于IPv6網絡環境下利用MLD協議開展組播，本發明思想對其他組成員關系協議可同樣適用。具體的網絡接入設備不限于DSLAM，還可以用在其他類型的網絡接入設備上，如LAN-Switch(局域網交換機)、PON(無源光網絡)系統中的OLT(光纖線路終端)設備上，應用范圍還可以不局限于網絡接入設備，在路由器中也可以得到同樣應用，不同之處在于所運用的組播協議不同。
因此，本發明提供的實施方式并非用來限定本發明的保護范圍，本技術領域的專業人員可以在不脫離本發明的范圍和精神的前提下，對實施例進行各種修改，這種修改均屬于本發明的范圍內。
權利要求
1.一種組播業務引流方法，包括a)，在網絡設備中設置其需要引流的組播組；b)，網絡設備向其網絡側上級網絡設備報告需要引流的組播組，上級網絡設備基于所述報告提供所述組播組業務數據；c)，網絡設備接收所述組播組業務數據。
2.如權利要求1所述的組播業務引流方法，其特征在于所述方法步驟b)中，對設置需要引流的組播組，網絡設備主動向其上級網絡設備發送組播業務加入請求消息。
3.如權利要求1或2所述的組播業務引流方法，其特征在于所述方法步驟b)進一步包括網絡設備接收到來自網絡側的組查詢消息時，對設置需要引流的組播組，響應該查詢消息。
4，如權利要求1至3所述的組播業務引流方法，其特征在于所述方法步驟a)中，網絡設備可基于不同的時間段配置其需要引流的組播組。
5，如權利要求1至4所述的組播業務引流方法，其特征在于所述方法步驟a)中，網絡設備可基于當前網絡設備用戶的組播業務需求設置/更新需要引流的組播組。
6.一種用于組播業務引流的網絡設備，其特征在于包括存儲裝置用于保存組播源節目表，該表至少包括組播組地址、以及引流屬性；控制裝置對所述存儲裝置中組播源節目表中相應組播組引流屬性進行設置，確定需要引流的組播組；處理裝置根據所述存儲裝置中組播源節目表的引流屬性，向其上級網絡設備報告需要引流的組播組。
7.如權利要求6所述的網絡設備，其特征在于所述處理裝置基于組播源節目表的引流屬性，生成組播業務請求消息并主動報告給上級網絡設備，請求加入需要引流的組播組。
8.如權利要求6或7所述的網絡設備，其特征在于所述處理裝置接收來自網絡側的組查詢消息，并根據所述存儲裝置中組播源節目表的引流屬性，響應所述組查詢消息。
9.如權利要求6至8所述的網絡設備，其特征在于所述組播源節目表引流屬性為一時間段域，用于表示不同時間段內該組播組的引流屬性，所述處理裝置根據當前時間及引流屬性向其上級網絡設備報告需要引流的組播組。
10.如權利要求6至9所述組播業務引流的網絡設備，其特征在于所述控制裝置可基于當前網絡設備的用戶組播業務需求確定/更新組播源節目表相應組播組引流屬性。
全文摘要
本發明提供了一種組播業務引流方法及其網絡設備，所述方法包括步驟a)在網絡設備中設置其需要引流的組播組；b)網絡設備向其網絡側上級網絡設備報告需要引流的組播組，上級網絡設備基于所述報告提供所述組播組業務數據；c)網絡設備接收所述組播組業務數據。本方法可進一步根據當前網絡設備用戶的組播業務需求設置/更新需要引流的組播組，根據本發明方法，網絡設備實現了對特定組播組實現快速引流，進一步地實現動態引流，有效地克服了組播業務靜態下發所帶來的帶寬浪費問題。
文檔編號H04N7/173GK101079796SQ200610026879
公開日2007年11月28日 申請日期2006年5月25日 優先權日2006年5月25日
發明者魯林麗, 姚亦峰, 于洪斌, 張西利 申請人:上海貝爾阿爾卡特股份有限公司