专利名称：一种支持多频道iptv服务的宽带家庭网关的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字家庭中网络通讯的技术领域。具体来说，涉及了一 种支持多频道IPTV服务的宽带家庭网关的实现及工作原理。
背景技术：
传统的家庭网关既负责家庭内部对公网的访问和交互，又负责用户 从公网上对家庭网络的访问和控制。随着数字家庭网络的发展，家庭网 关的作用也日益重要，家庭网关不仅是把个人家庭网络设备连接到外部 公共网络的设备，家庭网关还可以实现不同家庭设备互联。基于IP家庭 网络系统有很多不同类型的数字家庭服务，如数据服务、娱乐服务、安 全服务和家庭自动化操作等。在这些家庭网络服务中，与服务特别是IPTV服务有关的多媒体最吸引消费者。因此，能够支持多频道IPTV服务的家 庭网关设计很重要。尽管目前有关家庭网关设计方案很多，但是由于系 统处理器性能等原因，还没有一种家庭网关能够很有效的支持多频道 IPTV服务。发明内容针对以上的不足，本发明通过IGMP代理服务器和IGMP侦听管理 器来减轻家庭网关处理器负载，从而使家庭网关有能力转发足够的IP通 信量，实现支持家庭网络的IPTV广播流，较好地补充了这方面的空白。一种支持多频道IPTV服务的宽带家庭网关，它包括2端口以太网接 口的系统处理机、L2以太网交换机、接入网络接口、以太网端口和家庭 网络接口。本发明在系统处理机中增加了 IGMP代理服务器和IGMP侦 听管理器，而且系统处理机的两个MII接口直接连接到L2以太网交换机， 接入网络接口通过GMII和L2以太网交换机相连，太网交换机通过 MII/MDI连接到以太网端口，通过MII连接到家庭网络接口。所述接入网络和家庭网络采用基于VLAN的伪硬件的VLAN端口来 分开，在同一个L2以太网交换机中，VLAN 'A'表示接入网络接口， VLAN 'B，表示家庭网络。所述IGMP代理服务器代替多点传送路由协议来登记和释放多点传 送成员，实现基于IP多点传送机制的IPTV广播服务。所述IGMP侦听管理器负责转发多点传送包到家庭网络的多点传送 成员端口 。所述IPTV服务的IP多点传送数据包根据L2多点传送的MAC转发 表直接转发到目标端口。 本发明的有益效果为本发明可以有效的减少带宽消耗和网关负载，从而有效的实现支持 多频道IPTV服务的家庭网关。
图1为本发明家庭网管的系统结构图；图2为本发明家庭网管的组件和接口的功能作用示意图3为本发明的IPTV数据和控制包流示意图； 图4为本发明家庭网络端口示意图；图5为IGMP侦听管理器图表。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步阐述。如图1所示为本发明家庭网管的系统结构图，本发明具有两个Mil 接口的系统处理器，传统网关一个MII接口连接到L2以太网交换机，另 一个MII接口连接到接入网络，但是，本发明的两个MII接口都直接连 接到L2以太网交换机，这样网络过来的数据包可以经过交换机处理而不 用直接通过系统处理器，减轻系统处理器负载，而EPON中的0NT(0ptical Network Terminnation)的接入网络接口通过GMII(Gigabit Medium Ind印endent Interface)和L2以太网交换机相连，接入网络接口通过 GMII和L2以太网交换机相连，太网交换机通过MII/MDI连接到以太网端 口，通过MII连接到家庭网络接口， WLAN模块(IEEE802.il)通过PCI 总线和网络处理机相连。在基于本发明的FTTH，我们用基于VLAN的伪硬件的VLAN端口 来分开和隔离接入网络和家庭网络。在同一个L2以太网交换机中，VLAN 'A，表示接入网络接口， VLAN'B'表示家庭网络。如图2所示为本发明家庭网管的组件和接口的功能作用示意图，系 统处理机主要基于以下功能设计參NAT (L3+处理)參安全性(基于VPN的IPSec)
參基于VoIP的SIP參基于来宾检查和视频传送的SIP 基于MGT的SOAP/SNMP參Ipv4/Ipv6双栈參IGMP代理服务器參IGMP侦听管理器L2以太网交换机中主要基于以下方式设计 參基于VLAN的端口一WAN/私有家庭网络隔离 參基于转发的L2MAC 參IGMP侦听參L2基于多点传送转发的多点传送 參IEEE802.1p优先队列图3为本发明的IPTV数据和控制包流示意图，IPTV服务的IP多点 传送数据包根据L2多点传送的MAC转发表直接转发到目标端口 。基于 L2多点传送MAC表的直接转发机制改进了家庭网关的性能，减轻了系 统处理器的负载。L2多点传送MAC表受基于L2以太网交换机的IGMP 侦听功能的IGMP侦听管理器控制。为了支持多频道IPTV服务，本发明有能力转发(多于lOOmbps的 宽带)足够的IP通信量(包括家庭网络的IPTV广播流)，特别是可以用 最小的转发延时把它们传送到家庭网络。图4显示了支持多频道高清晰 类型IPTV服务的家庭网关架构。通常，需要多点传送路由协议来支持基于IP多点传送机制的IPTV 广播服务。利用多点传送路由协议传送请求信息，从IPSTB到上部的多 点传送路由器，来登记和释放成员频道，以及管理特定IP多点传送数据 流的多点传送转发到家庭网关成员端口。但是，不能应用多点传送路由 软件到家庭网关，因为对家庭网关处理多点传送相关机制来说，多点传送协议是一个负担。因此，我们使用IGMP代理服务器是代替IP STB来 接收和传送IGMP信息，代替多点传送协议来登记和释放多点传送成员， 从而减轻家庭网关处理器工作负载。IGMP代理服务器功能如下參IGMP路由器功能* IGMP主机功能*多点传送成员数据库的管理功能*管理多点传送主机成员的计时器功能 在家庭网关中，接入网络的IP包流直接转发到已连接L2以太网交 换机的多点传送组的客户端(如图4)。当目标是PCI总线接口时，IP多 点传送包通过操作系统多点转发缓冲器(MFC)的家庭网关处理器，转 发到与WLAN或IEEE1394相连的多点传送组的客户端。为了传输IP多 点传送包流到只是连接到L2以太网交换机的相关多点传送成员端口，需 要IGMP侦听管理器，我们用IGMP侦听功能来减少家庭网关的处理器 工作负载。IGMP侦听管理器如图4和图5要求只是转发多点传送包到家庭网络 的多点传送成员端口。利用这种功能，我们可以阻止多点传送包传送到 不希望得到达的端口。同时，由于IGMP侦听管理器管理L2多点传送 MAC转发，以及被管理多点传送MAC表在处理家庭网关的L2以太网 交换机有优先权，可以通过不转发到处理器而是直接转发到特定的主机 来减少CPU工作负载。IGMP侦听管理器管理L2交换机的L2多点传送MAC表，以及为多点传送成员管理计时器c
权利要求
1、一种支持多频道IPTV服务的宽带家庭网关，它包括2端口以太网接口的系统处理机、L2以太网交换机、接入网络接口、以太网端口和家庭网络接口，其特征在于，在系统处理机中增加了IGMP代理服务器和IGMP侦听管理器，而且系统处理机的两个MII接口直接连接到L2以太网交换机，接入网络接口通过GMII和L2以太网交换机相连，太网交换机通过MII/MDI连接到以太网端口，通过MII连接到家庭网络接口，WLAN模块(IEEE802.11)通过PCI总线和网络处理机相连。
2、 根据权利要求1所述的支持多频道IPTV服务的宽带家庭网关， 其特征在于，所述接入网络和家庭网络采用基于VLAN的伪硬件的 VLAN端口来分开，在同一个L2以太网交换机中，VLAN 'A，表示接 入网络接口， VLAN 'B，表示家庭网络。
3、 根据权利要求1所述的支持多频道IPTV服务的宽带家庭网关， 其特征在于，所述IGMP代理服务器代替多点传送路由协议来登记和释 放多点传送成员，实现基于IP多点传送机制的IPTV广播服务。
4、 根据权利要求1所述的支持多频道IPTV服务的宽带家庭网关， 其特征在于，所述IGMP侦听管理器负责转发多点传送包到家庭网络的 多点传送成员端口。
5、 根据权利要求1所述的支持多频道IPTV服务的宽带家庭网关， 其特征在于，所述IPTV服务的IP多点传送数据包根据L2多点传送的 MAC转发表直接转发到目标端口 。
全文摘要
本发明公开了一种支持多频道IPTV服务的宽带家庭网关，它涉及数字家庭中网络通讯的技术领域。该宽带家庭网关包括2端口以太网接口的系统处理机、L2以太网交换机、接入网络接口、以太网端口和家庭网络接口。本发明在系统处理机中增加了IGMP代理服务器和IGMP侦听管理器，而且系统处理机的两个MII接口直接连接到L2以太网交换机，接入网络接口通过GMII和L2以太网交换机相连，太网交换机通过MII/MDI连接到以太网端口，通过MII连接到家庭网络接口，WLAN模块(IEEE802.11)通过PCI总线和网络处理机相连。
文档编号H04N7/24GK101115032SQ20071002997
公开日2008年1月30日 申请日期2007年8月29日 优先权日2007年8月29日
发明者杨志伟, 罗笑南 申请人:中山大学