CN1756210A - 一种接入网中的组播接入控制方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在接入网中对组播接入进行控制的方法和局端设备。本发明是为了解决在现有的组播接入控制技术中，由于没有考虑带宽因素，可能造成过多的组播流流向接入设备，使得设备发生拥塞以至于影响正常业务流的技术问题。根据本发明的方法和设备的特征在于，根据在所述接入网局端设备处所存储的每个用户端口、网络上连端口和接入网局端设备本身的最大组播带宽和最大组播数、以及每个组播源的组播带宽，来确定是否为用户接入一个组播，从而可以避免网络拥塞问题。此外，还可以进一步为每个组播源制定组播接入权限，和为用户端口设定端口组播权限，从而可以根据所述组播源的组播接入权限和用户端口组播权限来为用户提供简单的用户鉴权，以及根据权限更合理地利用带宽。

Description

一种接入网中的组播接入控制方法和设备

技术领域

本发明涉及数据通信领域，尤其涉及接入网中的组播接入控制方法以及组播接入设备。

背景技术

在使用以太网技术(Ethernet)的接入网中(IP-DSLAM)，组播是其一种最基本的业务。它是一种允许一个或多个局端设备发送单一的数据包到多个用户的网络技术。当多个用户同时申请网上的某个服务时，相应的接入网局端设备要给每个用户发送同样内容的数据包。这时候，接入网局端设备可以把数据包发送到以特定组播地址标识的组播组，并且只有属于该组播组的用户才能接收到数据包。组播组中的成员用户是动态的，可以根据用户的意愿随时加入或退出。每一个用户可以同时加入到多个组播组中。对于每一个组播地址，可以在不同的端口或者不同的套接字(Socket)上有多个数据流。

视频业务，特别是面向普遍公众的视频业务，大都是基于组播来实现的，它们往往对带宽的要求比较高。然而，组播接入控制的协议(互连网组管理协议IGMP)本身并没有从带宽等方面来限制用户的接入。这样一来，很可能使得过多的组播流流向负责接入的接入网局端设备，以至使该设备发生拥塞而影响正常的业务流。

现有的组播接入控制方法是依靠限制接入网局端设备所能支持的最大组播流数来实现的。但是这样的控制方法存在明显的局限性。

首先，现有的组播接入控制方法不能对每个用户端口分别限制。因为在接入网中每个用户端口的带宽不一样，必须根据该端口的实际可用带宽来控制该端口用户的组播接入，才能达到接入控制的目的。

其次，现有的组播接入控制方法不能满足具有不同带宽要求的组播环境。在实际应用中，不同的组播业务(包括视频业务)对带宽的要求并不一样。因此，简单地限制设备所能够接受的最大组播流数在实际中显然难以起到预期的效果。

另外，现有的组播接入控制方法也没有提供简单有效的用户鉴权机制，不能设定用户的组播权限，并根据组播权限确定为用户提供相应的组播服务。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种接入网中的组播接入控制方法和设备，用以根据用户端口、网络上连端口、***本身的组播能力和目前网络资源信息来决定是否允许用户接入组播，从而避免网络拥塞以便在利用IGMP接入组播服务时，接入网局端设备在用户接入某组播时能够根据权限更加合理的利用带宽。

根据本发明的一个方面，提供一种在接入网中对组播接入进行控制的方法，该方法包括以下步骤：由接入网局端设备接收来自于用户的组播接入请求消息；所述接入网局端设备根据网络资源信息来确定是否允许所述用户接入该组播；和当确定能够允许接入该组播时，所述接入网局端设备通过网络端口接入来自于组播源的该组播并且将其分发给相应的用户。其中，所述网络资源信息包括：关于组播源的信息，表示端口对组播的支持能力的信息，表示接入网局端设备对组播的支持能力的信息；所述接入网局端设备根据用户上述组播接入请求是否满足以下条件来确定是否允许接入所请求接入的组播：该组播并未超出所述端口和所述接入网局端设备对组播的支持能力。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种在接入网中用于进行组播接入控制的局端设备，该接入网局端设备包括：一个网络端口，用于与IP网络互连，以通过IP网络接收来自组播源的组播流；多个用户端口，用于与用户端设备相连，以将用户所请求加入的组播组的组播流分发给用户；其特征在于，还包括：一个存储器，用于存储网络状态信息；一个控制器，用于根据所述网络状态信息来确定是否允许所述用户接入该组播，并且当确定能够允许接入该组播时，控制所述接入网局端设备通过网络接口接入该组播并且将其分发给相应的用户。其中，所述网络状态信息包括：关于组播源的信息，表示端口对组播的支持能力的信息，表示局端设备本身对组播的支持能力的信息，所述控制器还用于根据用户上述组播接入请求是否满足以下条件来确定是否允许接所请求接入的组播：该组播并未超出所述端口和接入网局端设备对组播的支持能力。

优选地，所述关于组播源的信息包括组播源的组播带宽；所述表示端口对组播的支持能力的信息包括所述用户和网络端口的最大组播带宽；所述表示接入网局端设备对组播的支持能力的信息包括所述接入网局端设备的最大组播带宽。

另外，所述表示端口对组播的支持能力的信息还包括所述用户和网络端口的最大组播数；所述表示接入网局端设备对组播的支持能力的信息还包括所述接入网局端设备的最大组播数。

此外，本发明所提供的方法和设备还可根据为每个组播源制定组播接入权限和为用户端口设定端口组播权限，来为用户提供简单的用户鉴权，以及根据权限更合理地利用带宽。在一个优选实施例中，所述网络状态信息还包括组播源的优先级信息，本发明的方法和设备还可以根据组播源的优先级来对组播接入进行控制。

在本发明所提供的方法和设备中，接入网局端设备依据目前网络资源信息来进行组播接入控制，避免了网络拥塞并且充分利用了***以及端口的资源。而且，使得接入网局端接入设备能够有效的控制业务队列，例如，重要组播流在高优先级的队列中排队，普通组播流在底优先级的对列中排队，更高QoS要求的业务在最高优先级队列中排队。这样，减少了普通组播流对其它业务的影响，使得各种业务都能够在网络中正常传输。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描述：

图1为根据本发明的一个优选实施例的支持组播业务的网络的拓扑图；

图2为根据本发明的一个优选实施例的接入网局端设备的示意图；

图3是根据本发明的一个优选实施例的组播接入控制方法的流程图。

具体实施方式

图1为根据本发明的一个支持组播业务的优选实施例的网络拓扑图。其中，视频服务器14是作为组播源的网络设备，它连接到IP网络。IP网络13用来连接不同二层网络，并且在支持组播业务时，应要实现组播路由协议。IP网络13中的路由器130是用来实现对二层网络的终结并实现IP报文的转发和路由功能，它应该支持组播业务、组播路由协议和组播管理协议(IGMP)，一般来说，应支持IGMPRouter功能。接入网的局端设备10用于汇集来自用户端设备的通信流量以及分发流向用户端设备的通信流量，并且可以对用户的接入和上述通信流量进行控制，在图1所示的网络中，所述接入网局端设备支持组播业务、IGMP和组播控制功能，一般来说，应支持IGMPProxy。用户端设备151和152分别与局端设备10的用户端口U1和U2相互连，用于发送组播接入请求，接收来自于局端设备10的组播流以及播放组播流，它应该支持组播业务和组播管理协议。所述用户端设备可以包括用于实现与接入网局端设备之间的通信的设备(如：ADSL(非对称数据用户环路)Modem，在组播业务中，可以认为它是透明的)以及用于播放组播流的媒体播放设备(例如计算机，机顶盒与电视机等)。由于组播流的播放不在本发明的范围以内，为简化起见，我们将在本文中仅提及用户端设备的发送组播请求和接收组播流的功能。

如图1所示，视频服务器14向IP网络13发送视频组播流。IP网络13通过组播路由将视频组播流传送到路由器130的端口1。路由器130将从其端口1收到的视频组播流经由端口2发送到接入网局端设备10的网络端口N1。接入网局端设备10将收到的视频组播流分别经由用户端口U1和U2发送给媒体播放设备151和媒体播放设备152。另一方面，位于接入网局端设备10中的控制器(优选可为IGMP代理服务器)11在网络方向与路由器交换IGMP消息，并且在用户方向分别通过用户端口U1和U2与媒体播放设备151和152交换IGMP消息，以便实现组播接入控制。

本发明主要涉及接入网局端设备和用户端设备之间的组播接入过程。组播流在IP网络中的分发和路由不在本发明的范围之内。以下假定组播流已经到达路由器130上。

图2为本发明一个优选实施例的用于对组播接入进行控制的接入网局端设备的示意图。所述接入网局端设备包括：用于与IP网络互连的网络端口N1，与用户端设备互连的用户端口U1和U2(可以有多个网络和用户端口，为了简化起见，在图中仅示出一个网络端口和两个用户端口)，一个控制器11和一个存储器12，其中存储器和控制器可以集成在一个芯片上，或用一个CPU来实现。存储器12中包含有表示组播源的信息，表示端口对组播的支持能力的信息以及表示局端设备对组播的支持能力的信息等，这些信息分别存储在组播源表120，端口组播能力表121，***组播能力表122中，其中图中所示普通组播源表123是可选的。为了根据实际网络资源状况来实现有效的组播接入控制，在上述各表中存储组播源的IP地址，以及分别为每个用户和网络端口和所述局端设备本身设定的最大组播带宽等。当接入网局端设备10由一个用户端口U1接收到来自于用户端设备的组播接入请求是，局端设备中的控制器11首先查询与该组播接入请求相关的网络资源信息。具体地，在组播源表120中查询所述组播接入请求中所含IP地址的组播源的组播带宽，由端口组播能力表121中查询接收所述用户端口U1的最大组播带宽，以及在***组播能力表122中查询局端设备本身的最大组播带宽。控制器11根据上述查询到的网络资源信息以及***已经接入的组播来判断，网络端口、用户端口以及局端设备本身是否仍有支持该组播的带宽。如果是，则对所述组播进行接入，否则，拒绝接入这一组播。

在更优选的实施例中，存储器中还包含普通组播源表123用于与组播源表一起来区分组播源的不同优先级。具体的，所述各表中的主要参数和作用如表1所示。

                     表1

名称	主要参数	作用
			组播源表	组播地址	表示组播源信息
组播源所在VLAN
	组播带宽
组播源掩码
	其它
普通组播参数表		组播带宽		表示普通组播流信息
	组播源掩码
		其它
	端口组播能力表		端口号		表示用户端口对组播的支持能力
最大组播数
		最大组播带宽
组播掩码
		其它
***组播能力表			最大组播数	表示接入网局端设备对组播的支持能力
	最大普通组播数
		最大组播带宽
	其它

如表1所示，组播源表120表示组播源信息。所有出现在组播源表120中出现的组播源比其它普通组播源具有较高的优先级，它们一般是由重要内容提供商提供并且对大众服务。其中，组播地址用于表示该组播组的组播IP地址；组播源所在VLAN用于表示该组播源所在VLAN；组播带宽用于表示该组播流需要占用的带宽，可以包括最大带宽和平均带宽；组播源掩码用于表示用户加入该组播组所需要的权限，可以理解为该组播源是哪个内容提供商的某个频道，类似于如CCTV-1、CCTV-2等。上述面向大众的业务参数，对于NSP来说，都是已知的，所以可以预先在接入局端设备10的存储器12中设置包含这些参数的组播源表120。

凡是没有列入组播源表120的组播源都称为普通组播源。对于用户和接入网局端设备来说，这些组播源的一些参数并不知道。因此，在普通组播参数表123中统一对普通组播源的普通组播流进行定义。其中，组播带宽用于表示每个普通组播流需要占用的带宽，可以包括最大带宽和平均带宽，由于每个普通组播流实际需要占用的带宽并不一致，所以在选取这一参数时可以以常用的组播流带宽来近似表示；组播源掩码用于表示用户加入普通组播组所需要的权限，也可以理解为一个特殊的频道。

由于每个用户或网络端口的带宽不一样，其对组播的支持能力并不相同，因此必须根据每一用户或网络端口对组播的支持能力来控制该端口的组播接入。为了分别对所述用户或网络端口进行控制，根据所述用户或网络端口对组播的支持能力，在端口组播能力表121中对其进行定义。其中，端口号用于表示一个用户或网络端口的标识；最大组播数用于表示该用户或网络端口能够同时支持最大组播流的数目；最大组播带宽用于表示该用户或网络端口可以允许用于组播流的最大带宽；组播掩码用于表示该用户或网络端口的权限，即可以接收哪些内容提供商的哪些频道，通常，网络端口的组播权限应保证可以接入任何组播，而用户端口的组播权限只保证用户能接入某些ICP提供的组播，端口组播能力表121中的组播掩码与组播源表120中的组播源掩码以及普通组播参数表123中的组播源掩码一起用来判断用户是否有加入某个组播组的权限。

在***组播能力表122中对接入网局端设备10对组播的支持能力进行定义。其中，最大组播数用于表示接入网局端设备10能够同时支持的最大组播流的数目，以便避免接入过多的组播流不易管理，而实际中最大组播数还与接入网局端设备10所支持的带宽和组播流本身的带宽有关，并且最大组播数包括列入组播源表120中的组播流的数目和包含于普通组播参数表123中的普通组播流的数目；最大普通组播数用于表示接入网局端设备10可同时支持的普通组播流的最大数目，以便保证接入网局端设备10的组播能力不会被普通组播流完全占用，以确保包含于组播源表120的组播流能向用户提供服务。

图3为本发明的一个优选实施例的组播接入控制方法的流程图。接入网局端设备10的控制器11按照如图3所示处理流程对组播接入进行控制。

首先，在步骤301，接入网局端设备10的控制器11接收来自于用户端口的用于请求加入某组播的IGMP JOIN消息，随后进到步骤302。在步骤302，接入网局端设备10的控制器11查询端口组播能力表121，判断该用户端口支持的最大组播数是否为零。如果判断结果为“是”，则执行步骤313，结束本次操作；否则，执行步骤303。

在步骤303，接入网局端设备10的控制器11查询组播源表120，确定该组播源类型，也即根据组播地址判断该组播源是否包含于组播源表120。如果判断结果为“是”，说明该组播源为重要组播源，则执行步骤304，否则，说明该组播源为普通组播源，则执行步骤305。在步骤304，接入网局端控制设备10使用组播源表120中的参数以及其它表中相关的参数完成以后步骤的判断；在步骤305接入网局端设备10的控制器11使用普通组播参数表113中的参数以及其它表中相关的参数来完成以后步骤的判断。

接着，在步骤306，接入网局端设备10的控制器11查询端口组播能力表121中的组播掩码以及组播源表120或普通组播参数表123中的组播源掩码，根据这两个参数判断该用户端口是否有加入该组播的权限。如果判断结果为“否”，则执行步骤313，结束本次操作；否则，执行步骤307。

在步骤307，接入网局端设备10的控制器11判断该用户端口是否已经有该组播组成员。如果判断结果为“是”，说明该组部流已经分发到该用户端口，则执行步骤313，结束本次操作；否则，执行步骤308。

在步骤308，接入网局端控制设备10查询端口组播能力表121的最大组播数和最大组播带宽，判断该用户端口是否还有支持该组播流的能力，也即该用户端口是否还有足够的资源。如果判断结果为“否”，则执行步骤313，结束本次操作；否则，执行步骤309。

在步骤309，接入网局端设备10的控制器11判断在其所有的用户端口中是否还有其它用户是该组播组的成员。如果判断结果为“是”，说明该组播流已分发到该接入网局端设备因此不必重新接入，则执行步骤313，结束本次操作；否则，执行步骤310。

在步骤310，接入网局端设备10的控制器11查询***组播能力表122中的最大组播数、最大普通组播数(当请求接入的组播为普通组播时使用该参数)和最大组播带宽，判断其网络端口是否有足够的能力支持该组播流，也即判断***是否有足够的资源。如果判断结果为“否”，则执行步骤313，结束本次操作；否则，执行步骤311。

在步骤311，接入网局端设备10向路由器12发送IGMP JOIN消息，报告对该组播的接入请求。同时，如果该组播源为重要组播源，即包含于组播源表120中，则使用组播源表120中的组播源所在VLAN，以实现跨VLAN的组播；如果组播源是普通组播源，即包含于普通组播参数表123中，则使用来自用户以太网帧中的VLAN(如果用户的以太网帧不支持VLAN，就使用用户端口的默认VLAN)，以实现正常的VLAN内组播。此时，路由器12会把接入网局端设备10作为该组播组的成员，并把组播流分发下来，所使用的VLAN与路由器130收到IGMP JOIN消息的VLAN一致。

在步骤312，接入网局端设备10把用户端口加入该组播组，并且把组播流分发到该端口。当组播流从用户端口U1和/或U2流出接入网局端设备10时，如果媒体播放设备151和/或152发出的以太网帧不支持VLAN，则将原VLAN剥离；或者，如果媒体播放设备151或152发出的以太网帧支持VLAN，则换成用户的VLAN。

最后，在步骤313，结束本次操作。

以上对本发明的实施例进行了描述。根据本实施例，上述***是指使用以太Ethernet技术的接入网，接入网局端设备10是IP-DSLAM，并且是基于现有的IGMP来实现消息控制。但是本发明并不局限于特定的***、设备以及具体协议，本领域内熟练的技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (14)

1.一种在接入网中对组播接入进行控制的方法，该方法包括以下步骤：

由接入网局端设备接收来自于用户的组播接入请求消息；

所述接入网局端设备根据网络资源信息来确定是否允许所述用户接入该组播；和

当确定能够允许接入该组播时，所述接入网局端设备通过网络端口接入来自组播源的该组播，并且通过用户端口将该组播分发给相应的用户。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述网络资源信息包括：关于组播源的信息，表示端口对组播的支持能力的信息，表示接入网局端设备对组播的支持能力的信息；

所述接入网局端设备根据网络资源信息来确定是否允许所述用户接入该组播的步骤还包括：根据用户上述组播接入请求是否满足以下条件来确定是否允许接所请求接入的组播：

所述端口和接入网局端设备仍有支持该组播的支持能力。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述关于组播源的信息包括组播源的组播带宽；所述表示端口对组播的支持能力的信息包括所有用户和网络端口的最大组播带宽；所述表示接入网局端设备对组播的支持能力的信息包括所述接入网局端设备的最大组播带宽。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述表示端口对组播的支持能力的信息还包括所述用户和网络端口的最大组播数；所述表示所述接入网局端设备对组播的支持能力的信息还包括所述接入网局端设备的最大组播数。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：所述关于组播源的信息还包括为组播源制定的组播接入权限；所述表示端口对组播的支持能力的信息还包括为所述用户设定的端口组播权限，该方法还包括根据以下条件来确定是否允许所请求接入的组播的步骤：

所述对用户设定的端口组播接入权限符合所述组播源的组播接入权限。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述网络状态信息还包括组播源的优先级信息；

所述方法还包括根据组播源的优先级来对组播接入进行控制的步骤。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述将组播源按优先级高低进行分类，并根据组播源的优先级对组播接入进行控制的步骤还包括：

将组播源分为高优先级和低优先级组播源；

对于高优先级组播源，使用对应的VLAN来实现跨VLAN的组播；

对于低优先级组播源，使用用户以太网帧中的VLAN，以实现正常的VLAN内组播。

8.一种在接入网中用于对组播接入进行控制的接入网局端设备，包括：

网络端口，用于与IP网络互连，以通过IP网络接收来自组播源的组播流；

多个用户端口，用于与用户端设备相连，以将用户所请求加入的组播组的组播流分发给用户；

其特征在于，还包括：

一个存储器，用于存储网络状态信息；

一个控制器，用于根据所述网络状态信息来确定是否允许所述用户接入该组播，并且当确定能够允许接入该组播时，控制所述局端设备通过网络接口接入该组播并且将其分发给相应的用户。

9.根据权利要求8所述的接入网局端设备，其特征在于，所述网络状态信息包括：关于组播源的信息，表示端口对组播的支持能力的信息，表示所述接入网局端设备对组播的支持能力的信息；所述控制器还用于根据用户上述组播接入请求是否满足以下条件来确定是否允许接所请求接入的组播：

所述端口和所述接入网局端设备仍有支持该组播的支持能力。

10.根据权利要求9所述的接入网局端设备，其特征在于，所述关于组播源的信息包括组播源的组播带宽；所述表示端口对组播的支持能力的信息包括所有用户和网络端口的最大组播带宽；所述表示所述接入网局端设备对组播的支持能力的信息包括所述接入网局端设备的最大组播带宽。

11.根据权利要求10所述的接入网局端设备，其特征在于，所述表示端口对组播的支持能力的信息还包括所述用户和网络端口的最大组播数；所述表示所述接入网局端设备对组播的支持能力的信息还包括所述接入网局端设备的最大组播数。

12.根据权利要求10或11所述的接入网局端设备，其特征在于：所述关于组播源的信息还包括为组播源制定的组播接入权限；所述表示端口对组播的支持能力的信息还包括为所述用户设定的端口组播权限，

所述局端设备还用于根据以下条件来确定是否允许接所请求接入的组播：

所述对用户设定的端口组播接入权限符合所述组播源的组播接入权限。

13.根据权利要求8-12中任一项所述的接入网局端设备，其特征在于，所述网络状态信息还包括组播源的优先级信息；和

所述控制器还用于根据组播源的优先级来对组播接入进行控制。

14.根据权利要求13所述的接入网局端设备，其特征在于，

所述控制器还用于根据组播源的优先级使用不同的VLAN来实现组播，其中，对于高优先级组播源，使用用对应的VLAN来实现跨VLAN的组播；对于低优先级组播源，使用用户以太网帧中的VLAN，以实现正常的VLAN内组播。

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