专利名称：用于控制组播服务的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制组播服务的系统和方法，该系统和方法能够确保组播服务的服务质量(QoS)。
背景技术：
传统的网络分类为有线/无线网络、语音/数据网络以及广播/通信网络。每一类网络都以不同的方式给用户提供服务。正积极研究有线/无线组合网络、语音/数据组合网络和广播/通信组合网络，并形成下一代网络(NGN)。预期NGN构建成基于互联网协议(IP)的高质量、大容量分组网络。随着NGN的到来，诸如数字视频服务、高清晰视频点播(VoD)和大容量网络游戏之类的由传统服务演变来的高质量多媒体服务将提供给用户。高清晰度多媒体服务包括交互式TV、点播TV、视频会议、数字TV和高清晰视频流服务，这些服务将提供给基于IP的用户。需要IP单播路由选择协议和IP组播协议来将多媒体服务提供给IP网络上的用户。IP组播协议的示例包括距离矢量组播路由选择协议(DVMRP)、组播开放最短路径优先(MOSPF)、核心树(CBT)、密集模式独立组播协议(PIM-DM)以及稀疏模式独立组播协议(PIM-SM)。已经报导过PIM-SM在可扩展性和互操作性方面展现出最佳的性能。多数当前可用的第3层交换机都支持PIM-SM。
由于如上所述，传统的PIM-SM组播协议容纳新的源，而不管网络资源的状态如何，所以它不能够确保现有服务的服务质量(QoS)。如果在汇聚点与作为服务终止路由器的第三和第四路由器之间形成共享树，则发送和接收组播数据，而不管网络资源状态如何。这使Qos下降。此外，由于即使在不存在组播组的接收终端时，也执行注册过程且发送和接收分组，所以浪费了路由器的网络资源。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于控制组播服务的系统和方法，该系统和方法能够检索至少一个路由器的网络资源状态，并根据剩余网络资源状态，来确定是否提供新的组播服务。
根据本发明的一个方面，一种组播服务网络包括至少一个接收终端，用于接收组播服务；至少一个路由器，用于将组播服务分组从组播源中继到接收终端；以及组播服务QoS控制器，用于收集路由器的网络资源状态，以识别剩余网络资源，并且确定路由器是否从新的组播源接收组播分组或者将组播分组发送到新的接收终端。
该组播服务网络使用距离矢量组播路由选择协议(DVMRP)、组播开放最短路径优先(MOSPF)、核心树(CBT)、密集模式独立组播协议(PIM-DM)以及稀疏模式独立组播协议(PIM-SM)中的至少一种，来发送组播分组。网络资源包括带宽、延迟时间和延迟变化信息中的至少一个。
组播服务QoS控制器将新组播分组的发送和接收所需的资源与剩余网络资源相比较，并控制具有不足的剩余网络资源的路由器丢弃新的多媒体分组。
此外，组播服务QoS控制器可以采用根据至少一个类别将组播服务分类、并给每一类分配最大网络资源的策略，所述最大网络资源是可用网络资源的最大量。根据该策略，组播服务QoS控制器可以以一种方式进行控制，以便当对于新组播分组的发送和接收存在不足的剩余资源时，减少分配给具有剩余网络资源的类别的最大网络资源，并增加分配给新组播分组所属的类别的最大网络资源。
更优选地，组播服务QoS控制器控制路由器丢弃组播分组，所述路由器包括输入/输出接口，所述输入/输出接口的组播分组传输状态是修剪状态。
优选地，当发生组播服务的接收终端的注册或离开、路由器的输入/输出接口的组播分组传输状态的切换以及预定更新时间的流逝或期满中的至少一个时，组播服务QoS控制器重新收集网络资源状态。
根据本发明的另一方面，一种组播服务QoS控制器系统包括路由器连接模块，用于与至少一个路由器通信；拓扑/资源管理器模块，用于使用路由器连接模块来收集路由器的网络资源，以识别剩余网络资源；以及呼叫许可控制管理器模块，用于从拓扑/资源管理器模块接收剩余网络资源，并确定路由器是否从新的组播源接收组播分组或者将组播分组发送到新的接收终端。
在这种情况下，该系统还包括策略管理器模块，用于根据网络资源状态来管理网络操作策略；以及策略配置模块，用于以路由器能够解释的语言，将网络操作策略转换为指令并传递。
此外，拓扑/资源管理器模块优选地包括资源管理表，该资源管理表可以存储路由器标识符(ID)、接口ID、总带宽、组播类别、类别带宽、总使用带宽以及未使用带宽信息中的至少一个。
根据本发明的另一方面，一种用于控制组播服务的方法包括步骤从至少一个路由器收集网络资源信息，以便识别每个路由器的剩余网络资源；由新的组播接收终端或新的组播源请求路由器之一提供组播服务；以及使用剩余网络资源来确定路由器是否从新的组播源接收组播分组或者将组播分组发送到新的接收终端。
在这种情况下，优选地使用DVRMP、MOSPF、CBT、PIM-DM和PIM-SM中的至少一种来执行组播分组的发送和接收。收集网络资源的步骤可以包括收集路由器间的带宽、路由器间的延迟时间、路由器间的延迟变化信息中的至少一个。该方法还可以包括存储路由器ID、接口ID、总带宽、组播类别、类比带宽、总使用带宽和未使用带宽信息中的至少一个的步骤。
优选地，该方法还包括步骤将发送和接收新的组播分组所需的资源与剩余网络资源相比较，以及允许具有不足剩余网络资源的路由器丢弃该新的多媒体分组；根据至少一个类别将组播服务分类，并给每一类分配最大网络资源；当对于新组播分组的发送和接收存在不足的剩余资源时，减少分配给具有剩余网络资源的类别的最大网络资源，并增加分配给新组播分组所属的类别的最大网络资源；控制路由器丢弃组播分组，该路由器包括输入/输出接口，该输入/输出接口的组播分组传输状态是修剪状态；当发生组播服务的接收终端的注册或离开、路由器的输入/输出接口的组播分组传输状态的切换以及预定更新时间的流逝或期满中的至少一个时，控制以便重新收集至少一个路由器的网络资源状态。
根据本发明的另一方面，一种控制使用稀疏模式独立组播协议(PIM-SM)的组播服务的方法包括步骤由新的组播源请求任意路由器提供组播服务；收集路由器和汇聚点之间的链路的未使用带宽信息；以及当链路的未使用带宽小于使用新的组播服务所需的带宽时，控制路由器不从新的组播源接收组播分组。
根据本发明的另一方面，一种控制使用PIM-SM的组播服务的方法包括步骤收集路由器输入/输出接口和接收终端之间的链路的未使用带宽信息；以及当链路的未使用带宽小于使用新的组播服务所需的带宽时，操作路由器丢弃从组播源接收到的组播分组。
在这种情况下，控制使用PIM-SM的组播服务的该方法包括步骤由新的接收终端请求汇聚点通过处于修剪状态的路由器来提供组播服务；收集汇聚点和路由器之间的链路的未使用带宽信息；以及当链路的未使用带宽大于提供新的组播服务所需的带宽时，通过汇聚点和路由器来将组播分组发送到接收终端。
根据本发明的另一方面，一种控制使用PIM-SM的组播服务的方法包括步骤与汇聚点相连的至少一个接收终端离开组播服务组；以及当所有与汇聚点相连的接收终端都离开该组播服务组时，控制与向该组播服务组提供组播分组的源相连的路由器丢弃组播分组。
当结合附图，考虑以下详细描述时，可以更加完全地认识本发明，并且本发明的许多附加优点将变得显而易见，同时更加能够更好地理解本发明，在附图中，相似的参考符号表示相同或相似的组件，其中图1是使用PIM-SM的组播网络的操作的方框图；图2是包括根据本发明的示范性实施例的组播服务QoS控制器的组播网络的方框图；图3是根据本发明的示范性实施例的组播服务QoS控制器的内部结构的方框图；图4A是当在从源至汇聚点的路径上不存在资源时组播网络的方框图；
图4B是根据本发明的另一示范性实施例，在图4A的情况下应用的用于控制组播服务的方法的流程图；图5A是当在共享树上存在具有资源的链路和不具有资源的链路时组播网络的方框图；图5B是根据本发明另一实施例，在图5A的情况下应用的用于控制组播服务的方法的流程图；图6A是当汇聚点的输入/输出接口从修剪状态切换到转发状态时组播网络的方框图；图6B是根据本发明另一实施例，在图6A的情况下应用的用于控制组播服务的方法的流程图；图7A是当汇聚点的输入/输出接口从转发状态切换到修剪状态时组播网络的方框图；图7B是根据本发明另一实施例，在图7A的情况下应用的用于控制组播服务的方法的流程图；图8A是当在汇聚点上未形成组播组的共享树时组播网络的方框图；图8B是根据本发明另一实施例，在图8A的情况下应用的用于控制组播服务的方法的流程图；图9A是当在汇聚点上形成了组播组的共享树时组播网络的方框图；以及图9B是根据本发明另一实施例，在图9A的情况下应用的用于控制组播服务的方法的流程图。
具体实施例方式
现在参考附图，更充分地描述根据本发明的组播服务控制系统和方法，在附图中，示出了本发明的示范性实施例。
首先，描述在PIM-SM中使用的(S，G)状态。该符号用于标识组播组。会话业务由源S和组播组地址G标识。在(*，G)中，*表示指示出发送到组G的所有源的通配符，G表示组播组。因此，向任意路由器查询(*，G)状态意味着查询是否从所有源接收到属于组G的组播分组。
图1是使用PIM-SM的组播网络的操作的方框图。
参考图1，IP网络可以包括源11、路由器12A、12B、12C和12D、汇聚点13以及接收终端14A和14B。
第一和第二接收终端14A和14B分别加入组播组G以接收组播服务。为此，第一和第二接收终端14A和14B首先分别将因特网用户组管理协议(IGMP)加入消息发送到第三和第四路由器12C和12D，以便加入组播组G(S101)。第三和第四路由器12C和12D分别通过PIM加入消息，加入汇聚点13的组播组G(S102)。在完成向汇聚点13的注册之后，形成分别从汇聚点13至第三和第四路由器12C和12D的组播组G的共享树。
如上所述，提供组播服务的源11向第一路由器12A发送组播分组。响应于接收到该组播分组，第一路由器12A向汇聚点13发送注册消息(S103)，并且汇聚点13使用注册消息，开始形成组播组G的源树。汇聚点13向第二路由器12B发送PIM加入消息(S104)，请求加入组播组。第二路由器12B再次向第一路由器12A发送PIM加入消息(S105)，以完成第一路由器12A的组播组G的源树。
如果如上所述形成了从第一路由器12A至汇聚点13的源树，则汇聚点13向第一路由器12A发送注册停止消息，以终止注册过程(S106)。在注册过程之后，可以使用PIM-SM，将组播分组从源11发送到接收终端14A和14B(S107)。
图2是包括根据本发明示范性实施例的组播服务QoS控制器的组播网络的方框图。
参考图2，用于提供因特网服务的IP网络包括接收终端51至53、路由器41至45、汇聚点60、源30以及组播服务QoS控制器(MSQC)20。
接收终端51至53向用户提供组播服务。接收终端51至53从路由器41至45接收组播分组，并向用户提供基于分组的服务。组播源30输出组播服务的分组。
路由器41至45和汇聚点60将组播分组从组播源30中继到接收终端51至53。路由器41至45或汇聚点60分别包括输入/输出接口if1至if14。路由器41至45通过输入/输出接口if1至if14，将组播分组路由至其它路由器41至45，或者路由至接收终端51至53。
为了对分组进行组播，路由器41至45以及汇聚点60应该使用至少一种组播协议。如前面所述，组播协议包括DVMRP、MOSPF、CBT、PIM-DM以及PIM-SM。
操作员接口70根据来自操作员的指令，控制组播服务QoS控制器20，并且组播服务QoS控制器20显示各个网络组件的控制状态。
组播服务QoS控制器(MSQC)20用于控制组播服务的QoS，而这对应于本发明的核心技术思想。参考图2，组播服务QoS控制器20与提供组播服务的路由器41至45以及汇聚点60相连，用于收集和管理路由器之间的链路的网络资源状态、路由器和汇聚点之间的链路的网络资源状态以及路由器的输入/输出接口的状态。此外，组播服务QoS控制器20通过发送根据收集的网络资源状态所设置的策略，来控制路由器41至45以及汇聚点60。
图3是根据本发明的示范性实施例的组播服务QoS控制器的内部结构的方框图。
参考图3，组播服务QoS控制器20包括策略管理器模块(PM)21、策略配置模块(PDM)22、拓扑/资源管理器模块(TRM)23、呼叫许可控制(CAC)管理器模块24以及路由器连接模块(RCM)25。
策略管理器模块21执行控制/管理IP网络资源的策略功能。策略配置模块22从策略管理器模块21接收策略，并将策略翻译成例如路由器之类的网络组件能够解释的指令，并输出。拓扑/资源管理器模块23确定组播网络中包括的组件的拓扑以及资源的变化。呼叫许可控制管理器模块24控制与网络上的其它组件建立的呼叫，并且确定是否接受组播分组。路由器连接模块25使用简单网络管理协议(SNMP)、命令线路接口(CLI)、传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)等来命令路由器41至45或收集信息。
首先，组播服务QoS控制器20通过路由器连接模块25，收集要控制和管理的IP网络的拓扑和资源。可以通过拓扑/资源管理器模块23中包括的资源表来管理收集到的网络拓扑和资源。下表1是这种资源表的一个示例。
表1
如表1所示，资源表可以包括链路ID、路由器ID、接口ID、链路物理带宽(链路带宽/物理)、使用带宽(链路带宽/使用)、组播类别ID(类别ID)、分配带宽(类别BW/分配)以及剩余带宽信息(类别BW/未用)。
链路ID是指示组播网络中两个相邻路由器之间的连接的标识符。当在一个链路ID中存储了与两个路由器的ID以及接口ID有关的信息时，这意味着两个路由器连接在该链路的两端。另一方面，当存储了与一个路由器的ID以及接口ID有关的信息时，这意味着链路的一端连接到源或接收终端。
链路物理带宽是指每个链路物理上可支持的最大带宽。使用带宽是指最大可支持带宽内实际使用的带宽。此外，在表中，根据例如优先级的标准，将组播服务分类(类别0、1和3)。每一类别包括分配带宽和未用带宽信息。
尽管表1包括带宽信息，但是资源表也可以包括网络资源信息，例如延迟时间信息和延迟变化信息以及带宽信息。
拓扑/资源管理器模块23将收集且存储的数据传递给策略管理器模块21。为了根据使用数据的操作员所设置的策略来控制网络组件，策略管理器模块21将策略传递给策略配置模块22。策略配置模块22将从策略管理器模块21接收到的策略翻译成诸如路由器之类的网络组件能够解释的指令，并且通过路由器连接模块25，将指令传递给网络组件。当请求新的组播服务时，呼叫许可控制管理器模块24可以与拓扑/资源管理器模块21合作，来确定是否接受组播服务。
下面作为示例，描述在组播服务QoS控制器20处使用路由器之间的链路的带宽来控制组播网络的方法。
当第一链路具有100的带宽并且组播服务被分为四类时，操作员可以将带宽的30％、20％、15％和10％作为未使用的最大带宽分配给各个服务类别。应该认识到，带宽的分配可以取决于操作员的策略，但类别的未使用的最大带宽的总和必须等于链路的剩余资源的100％。
通过操作员接口70，将操作员的策略输入到组播服务QoS控制器20的策略管理器模块21。当从策略管理器模块21接收到每个类别的带宽的分配策略时，策略配置模块22通过路由器连接模块25，将带宽分配指令传递给路由器41至45。此外，路由器41至45控制其输入/输出接口if1至if14，以给每个类别分配带宽。即，类别0分配了30的最大带宽，类别1分配了20的最大带宽，类别2分配了15的最大带宽，而类别3分配了10的最大带宽。在完成带宽分配之后，拓扑/资源管理器模块23从策略管理器模块21接收带宽分配信息，或者通过路由器连接模块25收集每个链路的带宽分配信息。
当请求新的组播服务时，仅在剩余带宽大于新的组播服务所需的带宽时，呼叫许可控制管理器模块24才接受新的服务请求。将新的服务请求的确定结果和接受报告给操作员接口70。例如，当请求需要20带宽的类别0的第一组播服务时，由于剩余带宽是30，所以呼叫许可控制管理器模块接受该请求。当还请求了需要带宽25的类别0的第二组播服务时，由于当前的剩余带宽是10，所以呼叫许可控制管理器模块24不接受该请求。
图4A是当在从源至汇聚点的路径上不存在资源时组播网络的方框图，图4B是根据本发明的另一示范性实施例，在图4A的情况下应用的用于控制组播服务的方法的流程图。
第一源30向第一路由器41发送组播分组(S401)。响应于接收到组播分组，第一路由器41产生(S，G)状态(S402)，并通过组播服务QoS控制器20中的路由器连接模块25(图3)，向呼叫许可控制管理器模块24发送CAC请求消息(S403)。CAC请求消息可以包括诸如源30的IP地址、组播组地址、汇聚点60的IP地址、带宽以及服务类别之类的信息。第一路由器41应该知道组播数据的带宽或数据率以便发送CAC请求消息。例如，第一路由器41能够根据从源30接收到的IP分组中的服务类型/区分服务代码点(TOS/DSCP)字段，知道带宽或数据率。可选地，第一路由器41能够通过与源30的单独的消息交换，知道带宽或数据率。
响应于接收到CAC请求消息，呼叫许可控制管理器模块24确定在从第一路由器41至汇聚点60的链路上是否存在未使用的带宽。为此，呼叫许可控制管理器模块24请求拓扑/资源管理器模块23(图3)查询从第一路由器41至汇聚点60的链路和未使用的资源(S404)。拓扑/资源管理器模块23搜索从第一路由器41至汇聚点60的路径和路径上的资源，以确定是否接受需要预定带宽的服务的请求(S405)。可以通过查阅每个链路的未用带宽值，来确定是否接受这种请求。在图4的示例中，由于第一路由器41和第二路由器42之间的链路的资源不足，所以拓扑/资源管理器模块23向呼叫许可控制管理器模块24发送响应消息以指示不可能接受服务(S406)。当接收到该响应时，呼叫许可控制管理器模块24通知第一路由器41和组播服务QoS控制器20中的策略管理器模块21(图3)，通知在第一路由器41和汇聚点60之间的资源不足(S407)。该通知可以包括关于第一路由器41和汇聚点60之间具有不足资源的特定链路的信息。响应于接收到该通知，策略管理器模块21通过操作员接口26向操作员通知资源不足(S408)。操作员可以改变策略以解决该问题。策略可以包括调节每个类别的最大未使用带宽、停止其它的组播服务以及停止其它的数据分组传输。当然，可以预先将这种策略存储在策略管理器模块21中，并且在需要时不需要操作员的控制就可以应用。策略管理器模块21向策略配置模块22发送用于控制网络的策略(S409)。在该实施例中，操作员设置分组丢弃策略，以允许第一路由器41丢弃分组，在这种情况下，将这种策略发送到第一路由器41(S410)。最后，第一路由器41通过重复上述过程，检查预定次数或预定时间段，以检查是否可以接受该服务(S403至S410)。
图5A是当在共享树上存在具有资源的链路和不具有资源的链路时组播网络的方框图，图5B是根据本发明另一实施例，在图5A的情况下应用的用于控制组播服务的方法的流程图。
当向汇聚点60注册了共享树(*，G)，并且当汇聚点60中的接口if8从资源不足状态切换到资源充足状态时，可以应用图5的控制方法。
当从呼叫许可控制管理器模块24(图3)接收到请求时，拓扑/资源管理器模块23检索第一路由器41和汇聚点60之间的未使用资源。由于存在组播服务的请求的未使用资源，拓扑/资源管理器模块23向呼叫许可控制管理器模块24发送响应消息，指示可以接受该服务(S501)。
当接收到可以接受第一路由器41和汇聚点60之间的服务的通知时，呼叫许可控制管理器模块24请求汇聚点60查询组播组G的状态(S502)。该状态查询是确定汇聚点60是否输出了组播组G的分组。在这种情况下，当请求查询组播状态时，呼叫许可控制管理器模块24还可以发送组播组的地址信息以标识被请求查询其状态的组播组。响应于这种查询请求，汇聚点60向呼叫许可控制管理器模块24发送响应消息(S503)，该消息包括与输入/输出接口中处于转发状态的接口相关的信息。响应消息包括诸如组播组地址和处于转发状态的接口列表之类的信息。在图5中，由于仅有汇聚点60的接口if5、if6、if8和if10中的if6和if8处于转发状态，所以响应消息包含if6和if8。
呼叫许可控制管理器模块24请求拓扑/资源管理器模块23查询处于转发状态的if6和if8的资源状态(S504)。拓扑/资源管理器模块23检索if6和if8的资源状态以及下一跳路由器(S505)。拓扑/资源管理器模块23将检索到的结果发送到呼叫许可控制管理器模块24(S506)。如图5A和5B所示，将响应消息发送到呼叫许可控制管理器模块24，所述响应消息指示在if6中有未使用资源而在if8中没有(S506)。呼叫许可控制管理器模块24然后请求作为具有未使用资源的if6的下一跳路由器的第三路由器43查询组播状态(S507)。响应于该请求，第三路由器43类似地向呼叫许可控制管理器模块24发送处于转发状态的接口列表(S508)。如图5A和5B所示，第三路由器43将if12处于转发状态的事实通知呼叫许可控制管理器模块24。响应于该通知，呼叫许可控制管理器模块24还请求查询if12的资源(S509)，并且拓扑/资源管理器模块23检索if12和下一跳路由器，并向呼叫许可控制管理器模块24发送检索结果(S510和S511)。该过程继续，直到下一跳路由器直接与接收终端相连为止。
同时，呼叫许可控制管理器模块24将if8的未使用资源不足通知策略管理器模块21(S512)。策略管理器模块21通过操作员接口26，将该事实通知操作员(S513)，并且将从操作员接收到的策略发送到策略配置模块22(S514)。策略配置模块22根据操作员的策略，向汇聚点60发送组播丢弃指令(S515)。呼叫许可控制管理器模块24向第一路由器41发送注册修改消息，以根据修改的网络拓扑，重新设置组播服务环境(S516)。
在完成上述呼叫接受确定过程之后，组播服务QoS控制器20可以使用与在典型的PIM-SM中相同的方法，发送组播数据。
也即，呼叫许可控制管理器模块24将资源信息更新指令传递给拓扑/资源管理器模块23，以便反映改变的策略(S517)，并且拓扑/资源管理器模块23更新资源信息(S518)。
即使在接收终端与汇聚点60的if8相连时，也尚不提供服务。呼叫许可控制管理器模块24继续请求拓扑/资源管理器模块23查询if8的资源(S519)。当执行了操作员的策略并且产生了未使用的资源时，呼叫许可控制管理器模块24就如上述过程一样(S520至S526)，确定路由器接口的未使用资源是否充足。
呼叫许可控制管理器模块24将可以接受该树的服务通知策略管理器模块21(S527)，相应地，策略管理器模块21将分组丢弃解除指令传递给策略配置模块22(S528)。策略配置模块22然后将if8的组播组的分组丢弃解除指令传递给汇聚点60(S529)。
在执行分组丢弃解除指令之后，呼叫许可控制管理器模块24将资源更新指令传递给拓扑/资源管理器模块23(S530)，拓扑/资源管理器模块23然后更新链路的资源状态(S531)。
上述控制方法应用于汇聚点60，但是也可以应用于共享树上的所有路由器。
图6A是当汇聚点的输入/输出接口从修剪(prune)状态切换到转发状态时组播网络的方框图，图6B是根据本发明另一实施例，在图6A的情况下应用的用于控制组播服务的方法的流程图。
输入/输出接口的修剪状态是不存在通过输入/输出接口来路由分组的接收终端或路由器的状态。另一方面，输入/输出接口的转发状态与修剪状态相反，是存在通过输入/输出接口来接收分组的终端或路由器的状态。对于PIM-SM，修剪状态可以表示为修剪/稀疏，而转发状态可以表示为转发/稀疏。对于PIM-DM，修剪状态可以表示为修剪/密集，而转发状态可以表示为转发/密集。
如果新的第三接收终端53与第五路由器45相连，则第三接收终端53向第五路由器45发送IGMP加入消息，以便加入组播组G(S601)。第五路由器45针对组播组G产生(*，G)状态(S602)，并且向汇聚点60发送PIM加入消息，以便加入共享树(S603)。在这种情况下，汇聚点60将if10从修剪状态切换到转发状态(S604)。
汇聚点60向组播服务QoS控制器20的呼叫许可控制管理器模块24(图3)发送if10的状态切换消息(S605)。在这种情况下，状态切换消息可以包含诸如组播组地址和切换到转发状态的接口列表之类的信息。响应于接收到该消息，呼叫许可控制管理器模块24请求拓扑/资源管理器模块23查询if10的资源(S606)，拓扑/资源管理器模块23则根据上述方法，检索if10的资源状态和下一跳路由器(S607)。在本实施例中，拓扑/资源管理器模块23向呼叫许可控制管理器模块24发送指示存在资源的响应消息(S608)。即，呼叫许可控制管理器模块24向作为if10的下一跳路由器的第五路由器45查询(*，G)状态(S609)。第五路由器45做出响应，向呼叫许可控制管理器24发送if14处于转发状态的信息(S610)。当接收到该响应时，呼叫许可控制管理器模块24再次请求拓扑/资源管理器模块23查询if14的资源(S611)。拓扑/资源管理器模块23检索if14的资源信息和下一跳路由器(S612)，并将资源信息和下一跳路由器通知呼叫许可控制管理器模块24(S613)。如图5所示，在直接与接收终端53相连的路由器45上执行这种资源检索过程。在图6的示例中，由于第五路由器45直接与第三接收终端53相连，所有再没有资源搜索过程。
其后，呼叫许可控制管理器模块24允许if10向策略管理器模块21传递分组转发指令(S614)，策略配置模块22发送指令，以通过if10将分组转发至汇聚点60(S615)。呼叫许可控制管理器模块24发送指令以允许拓扑/资源管理器模块23更新网络的资源状态(S616)，相应地，拓扑/资源管理器模块23执行资源更新(S617)。
显然，上述过程同样可以应用于共享树上的所有路由器以及汇聚点60。
图7A是当汇聚点的输入/输出接口从转发状态切换到修剪状态时组播网络的方框图，图7B是根据本发明另一实施例，在图7A的情况下应用的用于控制组播服务的方法的流程图。
希望离开组播组的第一接收终端51向第三路由器43发送IGMP离开消息(S701)。由于接收到该消息的第三路由器43必须通过if12接口来发送组播分组，所以它将if12的分组传输状态切换至修剪状态(S702)，并向汇聚点60发送PIM修剪消息(S703)。
当接收到PIM修剪消息时，由于与第三路由器43中相同的原因，汇聚点60将if6从(*，G)状态切换到修剪状态(S704)。汇聚点60然后向组播服务QoS控制器20的呼叫许可控制管理器模块24(图3)发送if6的修剪状态切换消息。响应于接收到该消息，呼叫许可控制管理器模块24向拓扑/资源管理器模块23传递资源信息更新指令(S706)，相应地，拓扑/资源管理器模块23检索且更新网络中每个链路的资源信息(S707)。在这种情况下，拓扑/资源管理器模块23对均处于修剪状态的汇聚点60的if6和第三路由器43的if12执行资源更新。
按照与上述第一接收终端51的离开过程相同的方式，可以分别执行第二和第三接收终端52和53的离开过程(S708至S721)。
由于所有的接收终端51、52和53离开组播组G，汇聚点60本身切换到修剪状态。即，汇聚点60仅包括处于修剪状态的接口。如果从第一路由器器41向汇聚点60发送组播数据，则由于这种数据没有目的地，所以浪费了网络资源。现在来描述用于控制组播服务以解决这种问题的方法。
汇聚点60通过呼叫许可控制管理器模块24，通知策略管理器模块21(图3)所有接口都从(*，G)状态切换到修剪状态(S722和S723)。策略管理器模块21然后将这种状态的策略传递给策略配置模块22(S724)，策略配置模块22将该策略传递给第一路由器41(S725)。在图7中，如果汇聚点60的所有接口都切换到修剪状态了，则应用允许直接与组播源30相连的第一路由器起41丢弃属于组播组G的分组的策略。这么做的原因是通过不将分组从第一路由器41发送到组播源30，来避免由于在没有接收终端时执行的分组传输而导致的资源浪费。
在传递策略指令之后，呼叫许可控制管理器模块24控制拓扑/资源管理器模块23更新第一路由器41和汇聚点60之间的资源(S726)。在这种控制之下，拓扑/资源管理器模块23执行资源更新(S727)。
如上所述用于控制组播服务的方法不仅可以应用于汇聚点60的接口切换到修剪状态的情况，而且可以应用于共享树上的路由器的接口切换到修剪状态的情况。此外，尽管基于IGMP v2描述了图7中接收终端的组播组离开操作，该操作同样可以应用于IGMP v1。
图8A是当在汇聚点上未形成组播组的共享树时组播网络的方框图，图8B是根据本发明另一实施例，在图8A的情况下应用的用于控制组播服务的方法的流程图。
响应于呼叫许可控制管理器模块24查询第一路由器41和汇聚点60之间链路资源的请求，拓扑/资源管理器模块23检索链路的未使用资源。如果存在第一路由器41和汇聚点60之间的链路的未使用资源，则拓扑/资源管理器模块23向呼叫许可控制管理器模块24发送指示可以接受新的组播服务的响应消息(S801)。响应于该响应消息，呼叫许可控制管理器模块24向汇聚点60发送(*，G)状态查询请求消息(S802)。由于在接收到该消息的汇聚点60中不存在属于组播组G的服务接收终端，所以汇聚点60发送指示(*，G)状态不存在的响应消息(S803)。通过呼叫许可控制管理器模块24，将该响应消息传递给策略管理器模块21(S804)。策略管理器模块21向策略配置模块22发送预设策略(S805)。该策略被传递给第一路由器41(S806)。在这种状态下可应用的策略可以包括在第一路由器41处丢弃组播组分组的策略。
图9A是当在汇聚点上形成了组播组的共享树时组播网络的方框图，图9B是根据本发明另一实施例，在图9A的情况下应用的用于控制组播服务的方法的流程图。
希望加入组播组G的第一接收终端51向第三路由器43发送IGMP加入消息(S901)。响应于该消息，第三路由器43产生(*，G)状态(S902)，并向汇聚点60发送PIM加入消息，向汇聚点60要求加入共享树(S903)。由于汇聚点60尚未给组播组G提供服务，所以它产生新的(*，G)状态(S904)。汇聚点60然后向组播服务QoS控制器20的呼叫许可控制管理器模块24发送指示状态产生的通知消息(S905)。由于上面已经描述了该过程(S906至S918)，在此将省略有关这些过程的描述。在完成了新组播服务的接受之后，策略管理器模块21通过策略配置模块22，将分组丢弃解除指令和注册执行指令传递给第一路由器41(S919、S920和S921)。在呼叫许可控制管理器模块24的控制之下(S922)，拓扑/资源管理器模块23更新网络资源(S923)。
尽管作为示例描述了主要使用PIM-SM协议来控制组播服务的系统和方法，本领域技术人员可以容易地将此处描述的方案应用于其它组播协议，例如DVRMP、MOSPF、CBT、PIM-DM和PIM-SM。
如上所述，根据本发明用于控制组播服务的系统和方法，当新注册组播源或接收终端，或者接收终端离开现有组播组时，检索网络的拓扑和资源状态，并且根据检索的网络资源状态，确定是否提供新的组播服务。因此，可以给用户提供基于组播的高质量多媒体服务。
尽管参考本发明的示范性实施例描述了本发明，本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以在形式和细节上进行多种改变。
权利要求
1.一种组播服务网络，包括至少一个接收终端，用于接收组播服务；至少一个路由器，用于将组播服务分组从组播源中继到所述至少一个接收终端；以及组播服务服务质量控制器，用于收集所述至少一个路由器的网络资源状态，以识别剩余网络资源，并且确定所述至少一个路由器是否从新的组播源接收组播分组或者将组播分组发送到新的接收终端。
2.根据权利要求1所述的网络，其中，所述组播服务网络使用距离矢量组播路由选择协议、组播开放最短路径优先、核心树、密集模式独立组播协议以及稀疏模式独立组播协议中的至少一种，来发送组播分组。
3.根据权利要求1所述的网络，其中，所述网络资源包括带宽、延迟时间和延迟变化信息中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的网络，其中，所述组播服务服务质量控制器将新组播分组的发送和接收所需的资源与剩余网络资源相比较，并控制具有不足的剩余网络资源的路由器丢弃新的多媒体分组。
5.根据权利要求1所述的网络，其中，所述组播服务服务质量控制器根据至少一个类别将组播服务分类，并给所述至少一个类别中每个类别分配最大网络资源，所述最大网络资源是可用网络资源的最大量。
6.根据权利要求5所述的网络，其中，当对于新组播分组的发送和接收存在不足的剩余资源时，所述组播服务服务质量控制器减少分配给具有剩余网络资源的类别的最大网络资源，并增加分配给新组播分组所属的类别的最大网络资源。
7.根据权利要求1所述的网络，其中，所述组播服务服务质量控制器控制所述至少一个路由器丢弃组播分组，所述至少一个路由器包括输入/输出接口，所述输入/输出接口具有包含修剪状态的组播分组传输状态。
8.根据权利要求1所述的网络，其中，当发生组播服务的接收终端的注册或离开、路由器的输入/输出接口的组播分组传输状态的切换以及预定更新时间的流逝或期满中的至少一个事件时，所述组播服务服务质量控制器重新收集网络资源状态。
9.一种组播服务服务质量控制器系统，包括路由器连接模块，用于与至少一个路由器通信；拓扑/资源管理器模块，用于使用所述路由器连接模块来收集所述至少一个路由器的网络资源，以识别剩余网络资源；以及呼叫许可控制管理器模块，用于从所述拓扑/资源管理器模块接收剩余网络资源，并确定所述至少一个路由器是否从新的组播源接收组播分组或者将组播分组发送到新的接收终端。
10.根据权利要求9所述的系统，还包括策略管理器模块，用于根据网络资源状态来管理网络操作策略；以及策略配置模块，用于以所述至少一个路由器能够解释的语言，将网络操作策略转换为指令并传递。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述网络资源包括路由器间的带宽、延迟时间和延迟变化信息中的至少一种。
12.根据权利要求9所述的系统，其中，所述拓扑/资源管理器模块包括资源管理表，该资源管理表存储路由器标识符、接口标识符、总带宽、组播类别、类别带宽、总使用带宽以及未使用带宽信息中的至少一种。
13.一种用于控制组播服务的方法，所述方法包括步骤从至少一个路由器收集网络资源信息，以便识别所述至少一个路由器中每一个的剩余网络资源；由新的组播接收终端和新的组播源之一请求所述至少一个路由器之一提供组播服务；以及使用剩余网络资源来确定所述至少一个路由器是否从新的组播源接收组播分组或者将组播分组发送到新的接收终端。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，收集网络资源的步骤包括收集路由器间的带宽、路由器间的延迟时间、路由器间的延迟变化信息中的至少一种的步骤。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括步骤将发送和接收新的组播分组所需的资源与剩余网络资源相比较，以及允许具有不足剩余网络资源的路由器丢弃新的多媒体分组。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括步骤根据至少一个类别将组播服务分类，并给所述至少一个类别中每个类别分配最大网络资源。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括步骤当对于新组播分组的发送和接收存在不足的剩余资源时，减少分配给具有剩余网络资源的类别的最大网络资源，并增加分配给新组播分组所属的类别的最大网络资源。
18.根据权利要求13所述的方法，还包括步骤控制所述至少一个路由器丢弃组播分组，所述至少一个路由器包括输入/输出接口，所述输入/输出接口具有包含修剪状态的组播分组传输状态。
19.根据权利要求13所述的方法，还包括步骤当发生组播服务的接收终端的注册或离开、路由器的输入/输出接口的组播分组传输状态的切换以及预定更新时间的流逝或期满中的至少一个事件时，控制以便重新收集所述至少一个路由器的网络资源状态。
20.一种控制使用稀疏模式独立组播协议的组播服务的方法，所述方法包括步骤由新的组播源请求任意路由器提供组播服务；收集所述任意路由器和汇聚点之间的链路的未使用带宽信息；以及当链路的未使用带宽小于使用新的组播服务所需的带宽时，控制所述任意路由器不从新的组播源接收组播分组。
全文摘要
在确保组播服务的服务质量(QoS)的系统和方法中，当新注册组播源或接收终端，或者路由器或接收终端离开现有组播组时，检索网络的拓扑和资源状态，并根据检索到的网络资源状态，确定是否提供新的组播服务。因此，可以给用户提供基于组播的高质量多媒体服务。
文档编号H04L29/06GK1992627SQ20061016372
公开日2007年7月4日 申请日期2006年12月4日 优先权日2005年12月27日
发明者李基喆, 南基性 申请人:三星电子株式会社