SI22941A

SI22941A - Postopek za izvedbo večponudniškega multikast članstva

Info

Publication number: SI22941A
Application number: SI200800315A
Authority: SI
Inventors: ČIMŽAR@Simon
Original assignee: ISKRATEL@@d@o@o@@@Kranj
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-06-30
Also published as: UA105355C2; RU2534950C2; RU2009146940A

Abstract

Funkcionalnost večponudniškega multikast članstva po izumu rešuje problem zagotavljanja multikast vsebin uporabnikom v večponudniških metro okoljih kjer se za prenos video vsebin uporablja multikast prenosni način Izum pomembno razširi funkcionalnost IGMP vohljanja do te mere da je uporabniku ki pripada enemu ponudniku možno zagotoviti vse kombinacije video vsebin mnogih ponudnikov storitev čeravno uporabnik pripada enemu ponudniku

Description

POSTOPEK ZA IZVEDBO VEČPONUDNIŠKEGA MULTIKAST ČLANSTVA

Predmet izuma je postopek za izvedbo funkcionalnega večponudniškega multikast članstva (ang. Multi Provider Multikast Membership, krajše MPMM), ki je prednostno namenjeno ponudnikom multimedijskih storitev v večponudniških metropolitanskih omrežjih (ang. ONA, open networks access), ki za zagotavljanje video vsebin več uporabnikom hkrati uporabljajo uveljavljen protokol IGMP (ang. Internet Group Management Protocol). Izum sodi v razred G01R 31/08 mednarodne patentne klasifikacije.

Tehnični problem, ki ga predložen izum uspešno rešuje, omogoča zagotovitev poljubnih video vsebin končnemu uporabniku. Rešitev razširi is funkcionalnost IGMP-vohljanja (ang. IGMP snooping) do te mere, da je možno sestaviti poljubno kombinacij video podatkovnih tokov do uporabnika, kljub dejstvu, da je uporabnik pripadnik zgolj enega ponudnika storitev (ang. Service provider).

Znanih rešitev IGMP-vohljanja z možnostjo kombiniranj video vsebin

2o od več ponudnikov storitev ni. Koncepti večponudniških omrežij, kjer mora nacionalni operater telekomunikacij (v skladu z zakonodajo) ponuditi svojo telekomunikacijsko infrastrukturo tudi alternativnim ponudnikom storitev in omogočiti končnim uporabnikom, da izbirajo storitve neodvisno od operaterja infrastrukture, se šele uveljavljajo.

Pri opisovanju znanega stanja je pomembna zahteva za večponudniška metropolitanska omrežja onemogočanje direktne komunikacije med dvema uporabnikoma na drugem sloju OSI-modela (ang. Layer2, krajše L2), ne da bi pri tem obstajala možnost filtracije prometa na tretjem ali višjem sloju. Operaterji omrežja imajo več možnosti, kako zajeziti promet (filtri, dostopne liste, izolacijske liste). Komunikacijo med dvema uporabnikoma operater praviloma dopusti zgolj preko naprave, ki omogoča filtracijo na tretjem ali višjem nivoju OSI-sklada.

Kljub temu lahko uporabniki na napravi ki deluje zgolj na drugem nivoju

OSI-sklada, komunicirajo med seboj zgolj zaradi dejstva, da so vidni po L2-povezavi. Stikala in dostopovna oprema, ki so navedena v pričujočem izumu, podpirajo opcijo izolacije uporabniških L2-portov. Ko je opcija is aktivirana, se onemogoči multikast, unikast in broadkast komunikacija med dvema L2-portoma.

Specifika IP multikast prenosnega načina z IGMP-protokolom je definirana v IETF RFC 1112.

Protokol IGMP je uporabljen kot mehanizem dinamičnega vključevanja 20 posameznih uporabnikov v multikast skupine v pripadajočem logičnem podomrežju (ang. VLAN-u). IGMP različica 2 uporablja sporočila tipa: povpraševanje (ang. Query), včlanitev (ang. Join) in zapustitev (ang.

Leave).

V kolikor se želi uporabnik vključiti v prejemanje multikast vsebine, pošlje proti omrežju sporočilo Join, s katerim izkaže svojo željo po prejemanju medijske vsebine.

V kolikor uporabnik ne želi več prejemati določene multimedijske multikast vsebine, se odjavi z sporočilom Leave.

Privzeto stanje L2-naprav po prejetju prometa z multikast naslovom je razpošiljanje (ang. broadkast) prometa na vse porte, ki so včlanjeni v isto logično podomrežje. Za učinkovito razpošiljanje multikast prometnega toka na L2 napravah uporabimo funkcijo IGMP vohljanja.

Klasična funkcija IGMP-vohljanja potrebuje za svoje delovanje nekatere informacije, ki se nahajajo v tretjem sloju OSI-sklada. IGMP vohljanje jih primerno obdela in prilagodi tabelo razpošiljanja (ang. MAC table).

Še najbliže delovanju pričujočemu izumu je znana rešitev, ki je opisana is v patentnem dokumentu US 20070116014, z naslovom »Enhanced Multikast VLAN Registration (krajše eMVR), ki pa ni namenjena večponudniškim omrežjem in se ukvarja predvsem z razlikovanjem uporabniškega multikast prometa od mrežnega prometu. Skupna značilnost navedene rešitve (eMVR) in rešitev funkcionalnosti MVR (ang.

Multikast Vlan Registration) je v oblikovanju oddvojenega logičnega podomrežja (ang. Virtual LAN, kr. VLAN), ki se uporabi za razširjanje multikast prometnega toka. Problem, ki pa je ostal nerešen, je razmeroma oteženo zagotavljanje kombinacij prometnih tokov v mnogo logičnih podomrežjih uporabniku.

Po izumu je problem rešen s postopkom, ki omogoča s funkcionalnostjo MPMM razširitev obstoječega IGMP-vohljanja z možnostjo izbire logičnega podomrežja (VLAN-a).

Izum bom pojasnil na osnovi izvedbenega primera in pripadajočih slik, od katerih kaže:

slika 1 blokovno shemo ethernet omrežja v obročni postavitvi;

slika 2 blokovno shemo ethernet omrežja v obročni postavitvi, kjer io se uporabi izum;

slika 3 blokovno shemo delovanja L2 stikala.

Na sliki 1 je prikazana blok shema omrežja v obročni postavitvi. Slika nakazuje z črtkanim elementom možno priključitev naprave po izumu.

is Slika 2 prikazuje priključevanje uporabnikov v omrežje preko DSL (ang. Digital subscriber line) tehnologije. L3-naprava 6 in gruča omrežnih L2 stikal 5 tvorijo preko fizičnih povezav 7 omrežje v obročni topologiji. DSLAM (ang. DSL Access Multiplexer) 3 je preko povezave 7 spojen na priključni port L2-stikala 5. Uporabnik 1, ki pripada ponudniku storitev A, je preko DSL-modema (ta ni prikazan na sliki 2) in priključitvenega porta na DSLAM-u 3 povezan v omrežje. Enako je v omrežje priključen uporabnik 2, s to razliko, da pripada ponudniku B.

Slika 3 prikazuje osnovne bloke dostopovne naprave DSLAM 3. Sestavljajo jo centralna procesna enota 10 (ang. CPU), kodni postopek 9 (ang. Code), posredovalna tabela CAM 11 (ang. CAM forwarding table) in mehanizem 12 posredovanja 12 (ang. forwarding engine).

Postopek po izumu bosta pojasnjena s pomočjo priloženih slik. V nadaljevanju bo opisanih veliko tehničnih detajlov s pomočjo referenčne postavitve elementov. Potrebno pa se je zavedati, da se funkcija lahko uporabi v vseh možnih različicah večponudniškega metro omrežja ali zgolj za zagotavljanje varnosti v metro omrežjih.

io Mrežna postavitev po sliki 2 prikazuje priključevanje uporabnikov v omrežje preko DSL (ang. Digital subscriber line) tehnologije. Tu gre izpostaviti, da se izum ne omeji na tip dostopa, DSL je zgolj en izmed možnih načinov. Primer nakazuje na dejstvo, da so uporabniki preko delovnih postaj spojeni na DSL-modeme.

is Mrežna postavitev predvideva, da so vsi uporabniški porti na DSLAM-u 3 pripadniki različnih VLAN-ov (t.i. access port). Ker uporabnik na enem VLAN-u ne more komunicirati z uporabnikom, ki je pripadnik drugega VLAN-a brez uporabe L3 naprave 6, se tako doseže želena izolacija. Vsak priključitveni port na dostopovnih L2 stikalih 5 pa je član vseh VLANOV (tip TRUNK), saj se nanj priključujejo DSLAM-i z več VLAN-i.

Ponudnika storitev priskrbita multimedijsko (video) vsebino, ki bo preko

DSL-modemov posredovana uporabnikom. Tako ponudnik A poskrbi za video vsebine uporabniku 1 in ponudnik B uporabniku 2. Del video vsebin je posredovan v multikast načinu razširjanja. Izum predvideva, da so multikast multimedijske vsebine obeh ponudnikov ločene z uporabljenimi multikast IP (ang. Internet protocol) naslovi.

Glede na opisan postopek za izvedbo funkcionalnega večponudniškega multikast članstva je jasno, da je poskrbljeno za enoumno označevanje multikast skupin (ponudnika storitev se dogovorita o multikast naslovnem prostoru).

Mrežna postavitev glede na sliko 2 predvideva, da je uporabnik 1, (ta pripada operaterju A) član multikast VLAN-a X, in je priključen na port dsl1 io na DSLAM-u, ta pa je preko navzgornje povezave 7 priključen na L2 stikalo. Uporabnik 1 želeno video vsebino (ponudnika storitev A) pridobi preko naslova v multikast naslovnem prostoru. Primer predvidi, da se multikast promet (ponudnika storitev A) v oz. iz omrežja označi z VLANom McA.

is Primer delovanja na mrežnem nivoju:

Ko uporabnik 1 izbere multikast video, se v navzgornji smeri (od uporabnika proti omrežju) pošlje zahteva za včlanitev v multikast video vsebino preko sporočila IGMP Join. To zahtevo DSLAM 3 prestreže, ustrezno zapiše v tabele in obdela, ter odpošlje proti omrežju. DSLAM 3 na podlagi v naprej določenih pravil v prestreženo informacijo doda McA VLAN. Enako postori za vse IGMP sporočila, ki so poslana od tega uporabnika.

Primer delovanja algoritma:

Procesorska enota 10 na podlagi pravil, ki jih predpiše kodni mehanizem 9, označi prihajajoče zahteve IGMP iz uporabniškega VLAN-a v omrežni VLAN Mc. Označevanje se izvaja na podlagi prejetih informacij v glavi IGMP IP-paketa. Podatek, na katerega se naveže označevanje je ciljni IP-naslov (ang. destination IP address). CPU 10 doda v CAM tabelo 11 zapis o ciljnem naslovu za multikast vsebino ponudnika z pripadajočim

VLAN-id Mc.

CPU 9 nastavi mehanizem 12 odpošiljanja s pravili VLAN označevanja io multikast paketov na posameznih portih na podlagi pravil odpošiljanja, zapisanih v kodnem mehanizmu 9. Mehanizem 12 odpošiljanja odpošlje preko povezav 7 ustrezno prirejen (z omrežnem VLAN-idjem) uporabniški

IGMP promet.

Ko uporabnik ne želi več prejemati video vsebine ponudnika, pošlje 15 sporočilo IGMP Leave, ki ga prestreže CPU 9. V primeru, da ni vključenih drugih uporabnikov, ki še želijo prejemati isto video vsebino kot ta uporabnik se sporočilo IGMP Leave označeno z mrežnim VLAN-on in pošlje proti L3 napravi 6. Istočasno se na DSLAM-u pobriše tudi zapis o multikast skupini.

Claims

PATENTNI ZAHTEVKI

1. Postopek za izvedbo funkcionalnega večponudniškega multikast članstva, kjer da mrežna postavitev predvideva, da so vsi uporabniški

5 porti na DSLAM-u (3) pripadniki različnih VLAN-ov, pri čemer uporabnik na enem VLAN-u ne more komunicirati z uporabnikom, ki je pripadnik drugega VLAN-a brez uporabe L3 naprave (6), ter je na ta način dosežena želena izolacija; vsak priključitveni port na dostopovnih L2 stikalih (5) pa je član vseh VLANOV-ov in se nanj priključujejo io DSLAM-i z več VLAN-i.

označen s tem, da uporabnik (1) izbere multikast video, ki pošlje zahtevo v navzgornji smeri (od uporabnika proti omrežju) za včlanitev v multikast video vsebino preko sporočila IGMP Join, da zahtevo prestreže DSLAM (3), is ustrezno zapiše v tabele in obdela, ter odpošlje proti omrežju in na podlagi v naprej določenih pravil v prestreženo informacijo doda McA

VLAN, kar stori enako za vsa IGMP sporočila, ki so poslana od tega uporabnika, da procesorska enota (10) na podlagi pravil, ki jih predpiše kodni mehanizem (9), označi na podlagi prejetih informacij v glavi IGMP

20 IP-paketa prihajajoče zahteve IGMP iz uporabniškega VLAN-a v omrežni VLAN Mc in je podatek, na katerega se naveže označevanje ciljni IP-naslov, nakar CPU (10) doda v CAM tabelo (11) zapis o ciljnem naslovu za multikast vsebino ponudnika s pripadajočim VLAN-id Mc in da CPU (9) nastavi mehanizem (12) odpošiljanja s pravili VLAN označevanja multikast paketov na posameznih portih na podlagi pravil odpošiljanja, zapisanih v kodnem mehanizmu (9) in da mehanizem (12) odpošiljanja odpošlje preko povezav (7) ustrezno prirejen (z omrežnem VLAN-idjem) uporabniški IGMP promet.