专利名称：基于组播转换的可控组播系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及互联网技术领域，尤其涉及一种基于组播转换的可控组播系统。
背景技术：
具有大数据量、低延时等技术特点的高性能视频传输系统(包括视频会议系统和网络电视系统)是下一代互联网的典型应用，该应用对网络带宽和实时性等方面对网络、 端系统以及应用系统本身提出了很高要求。目前流行的视频应用系统包含DVTS系统、VLC 系统和高清非压缩视频系统，分辨率从标清(720X480)到高清(1920 X 1080)，传输带宽从 22Mbps到800Mbps，具有不同的特性，为用户不同的需求提供不同服务。高性能视频传输系统一般具有一点到多点或多点到多点的并发传输特性，由于端口限速、网络拥塞等原因，当前的互联网不一定能满足视频传输系统在并发多路传输场景下对于带宽的要求。在此之前，并没有专门针对视频传输系统的解决网络问题的方法，传统的基于单播的传输方法，在并发多路传输场景下，严重地消耗网络带宽，并可能因为并发数过大导致网络拥塞和丢包， 每一路传输性能都受到影响。在新一代IPv6互联网体系结构的基础上，任意源组播(Any Source Multicast, ASM)和特定源组播(Source Specific Multicast, SSM)技术用以在网络层提供一种一对多和多对多的数据报文传输服务，以确保互联网中的数据冗余尽量降低。在原先发送数据报文的多个副本的链路上，ASM组播和SSM组播通过特定的路由方法，将该链路上发送的数据报文限制为仅单个数据报文，从而严格控制数据冗余。然而，由于模型、协议和路由方式不同，ASM组播和SSM组播不能互相兼容，且单播和组播也不能互相兼容。在ASM组播和SSM组播技术中，组播的源、接收者和带宽都不可控制，另外当用户节点频繁地加入和退出时，组播路由的状态将频繁地发生变化，引发极大的状态维护开销， 严重地影响组播服务的可扩展性。因此，如何保证组播服务的可控性和安全性，以及如何减少组播状态变化以提高组播服务的可扩展性是组播服务得到广泛应用的关键技术之一。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是如何在支持不同的组播协议的网络间实现组播服务的共享，对组播转换服务进行统一的调度和控制。( 二 )技术方案为解决上述问题，本发明提供了一种基于组播转换的可控组播系统，包括至少一个基于IPv6的ASM和SSM组播双向转换网关，与至少一个用户端通过ASM 组播网络连接，用于实现IPv6ASM和SSM组播双向转换；至少一个基于IPv6的单播和SSM组播双向转换网关，与至少一个用户端通过单播网络连接，同时与所述ASM和SSM组播双向转换网关之间通过SSM组播网络连接，用于实现 IPv6单播和SSM组播双向转换；
网管系统，与所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关通信交互，用于调度所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关进行组播转换、监测所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关的工作状态、以及提供配置和监测界面；网络拓扑数据库，与所述网管系统连接，用于记录频道信息、所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关的信息、网络管理员信息以及频道接收者信息并供所述网管系统查询；信息统计数据库，与所述网管系统连接，用于记录所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关的运行状态信息和流量统计信息并供所述网管系统查询。优选地，所述基于IPv6的ASM和SSM组播双向转换网关与若干用户端通过ASM组播网络连接，通过源区分的方式实现若干用户端的若干ASM组播源与一个SSM组播组地址之间的数据转发。优选地，所述基于IPv6的单播和SSM组播双向转换网关与若干用户端通过单播网络连接，通过源区分的方式实现若干用户端的若干单播源与一个SSM组播组地址之间的数据转发。优选地，所述ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关以静态加入的方式长期保持在相应的组播组中，仅在启动时发送一次加入组播组信令。优选地，所述网管系统与所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关之间通过web服务传递参数来进行通信交互。优选地，所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关设有流量控制模块，用于在进行转发时对接收的数据进行流量控制。(三)有益效果本发明使得组播服务从ASM组播或SSM组播单一网络支持，扩展到跨ASM组播、 SSM组播和单播网络同时支持；并通过对组播源、组播组和组播带宽的控制，实现对各个组播组的严格控制；转换网关长期保持在特定的组播组内，转换网关间的组播路由器没有组播状态变化，长期保持较低的状态维护开销，提高组播服务的可扩展性；通过网管系统，将大规模可控组播系统中的各个组播组的运行状态和流量等信息呈现，使得网络管理员通过网管系统可以实时和直观地掌握大规模可控组播系统的运行状态。
图1为根据本发明实施例基于组播转换的可控组播系统的网络逻辑拓扑结构图；图2为根据本发明实施例基于组播转换的可控组播系统的运行方法流程图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。图1为本发明实施例基于组播转换的可控组播系统的网络逻辑拓扑结构图。如图 1所示，所述可控组播系统包括至少一个基于IPv6的ASM和SSM组播双向转换网关、至少一个基于IPv6的单播和SSM组播双向转换网关、网管系统、网络拓扑数据库和信息统计数据库。其中所述至少一个基于IPv6的ASM和SSM组播双向转换网关部署在用户子网内，与至少一个用户端通过ASM组播网络连接，用于实现IPv6 ASM和SSM组播双向转换。所述至少一个基于Ipv6的单播和SSM组播双向转换网关部署在用户子网内，与至少一个用户端通过单播网络连接，同时与所述ASM和SSM组播双向转换网关之间通过SSM 组播网络连接，用于实现IPv6单播和SSM组播双向转换。所述两种转换网关启动后向网管系统注册，并定期更新自身的转发列表和提供转发流量统计数据，完成转发服务。所述基于IPv6的ASM和SSM组播双向转换网关和基于Ipv6的单播和SSM组播双向转换网关以静态加入的方式长期保持在相应的组播组中，仅在启动时发送一次加入组播组信令；使得转换网关间的组播路由器没有组播状态变化，长期保持较低的状态维护开销， 提高组播服务的可扩展性。如图1所示，在本实施例中，仅给出系统中设有一个单播和SSM组播双向转换网关连接一个用户端ul，一个ASM和SSM组播双向转换网关连接一个用户端u2的情况。此外，各转换网关还可以与若干用户端连接当所述基于IPv6的ASM和SSM组播双向转换网关与若干用户端通过ASM组播网络连接时，通过源区分的方式实现若干用户端的若干ASM组播源与一个SSM组播组地址之间的数据转发；当所述基于IPv6的单播和SSM组播双向转换网关与若干用户端通过单播网络连接时，通过源区分的方式实现若干用户端的若干单播源与一个SSM组播组地址之间的数据转发。所述网管系统与所述转换网关通信交互，用于调度所述转换网关进行组播转换、 监测所述转换网关的工作状态、以及向网络管理员提供配置和监测界面；所述网管系统与所述转换网关之间通过web服务传递参数来进行通信交互。即转换网关和网管系统都部署web服务，当网管系统需要通知转换网关进行某种操作时，只需访问相应的服务，将信息通过网页参数以XML格式通过HTTP协议发给转换网关，转换网关收到HTTP请求后，根据传递的信息执行相应操作。本实施例中使用JSP编写动态网页。网管系统在收到连接请求时，需要验证请求是否来自网关，网管系统采用用户名和密码的方法进行验证。使用网关拓扑数据库中保存的网关名和密码比对收到的连接请求时，校验请求中的用户名和密码，如果和网关拓扑数据库中的配置一致，说明此请求来自相应的网关，执行相关操作；否则拒绝此次请求。所述网络拓扑数据库与所述网管系统连接，用于记录频道信息、转换网关信息、网络管理员信息以及频道接收者信息并供所述网管系统查询。所述信息统计数据库与所述网管系统连接，用于记录所述转换网关的运行状态信息和流量统计信息并供所述网管系统查询。图2为本发明实施例基于组播转换的可控组播系统的运行方法流程图。如图2所示，所述运行方法包括以下步骤Sl 网络管理员在网络拓扑数据库中配置转换网关信息和频道信息；
其中转换网关信息的配置包括配置ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM 组播双向转换网关的名称；配置上级网关将上级网关置为默认值，表明所述ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关为顶级网关，互相以SSM组播相通，配置组播支持将ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关的组播支持分别配置为ASM组播和单播支持，标识两台转换网关各自的网络支持类型。所述频道信息的配置包括网络管理员在网关拓扑数据库中配置频道1和频道2， 分别将源地址置为用户端Ul和用户端u2的地址，并填写两个频道对应的组地址和带宽、名称和简介信息。S2 分别启动各转换网关并向网管系统注册；具体为ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关分别启动， 向网管系统申请注册，网管系统提供转发需要占用的端口号，ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关检查自身的空闲端口后，提交网关自身的全局唯一的网关名称、IP地址、可用转发地址和端口列表完成注册，网管系统确定网关上线。S3:网管系统分别为各转换网关计算转发列表并将转发列表发送给对应的转换网关；具体为网管系统为在线的ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关分别计算转发列表，并将所述转发列表对应发送给ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关；其中单播和SSM组播双向转换网关的转发列表包括< (ul地址，单播和SSM组播双向转换网关地址)，频道1的组地址，端口号1，频道1的带宽 > 和〈(ASM和SSM组播双向转换网关地址，频道2的组地址)，ul的地址，端口号2，频道2的带宽> ；ASM和SSM组播双向转换网关的转发列表包括< (u2地址，ASM地址2)，频道2的组地址，端口号2，频道2的带宽 > 和 < (单播和SSM组播双向转换网关地址，频道1的组地址)，ASM地址1，端口号1，频道1的带宽〉。S4 用户端通过对应转换网关的转发服务向另一个用户端发送数据；具体为用户端Ul向单播和SSM组播双向转换网关发送单播数据，用户端u2向 ASM和SSM组播双向转换网关发送ASM组播数据，单播和SSM组播双向转换网关和ASM和 SSM组播双向转换网关分别进行转发操作，用户端ul和用户端u2分别接收到对方的数据。S5:网管系统从转换网关获得该转换网关的运行状态信息和流量统计信息并写入信息统计数据库中；具体为网管系统向转换网关发出流量统计命令，接收到该命令后转换网关向网管系统报告转换网关最新的CPU、内存和网关占用情况，以及网关各转发频道的实时带宽信息等，如过去时间内的平均CPU占用、平均内存占用、平均带宽占用，和各个转发元组对应的频道平均带宽。S6 管理员通过网管系统查看所述信息统计数据库中的统计结果；具体为网络管理员访问网管系统的web服务，查询单播和SSM组播双向转换网关和ASM和SSM组播双向转换网关的在线情况和转发流量历史记录，两个频道的流量历史记录等信息，掌握大规模可控组播系统的运行状态。如果出现网关下线、频道发送失败等异常，通过该web服务可以查找到问题的原因。所述转换网关的转发服务包括接收数据并转发到相应的目的地址，以及对接收的数据进行流量控制。本发明通过多台组播转换网关的协同工作，支持复杂的网络环境和组播支持情况。端到端间的组播传输方式可以反复变化，由网管系统负责协调各台转换网关进行接力转换。可以实现大规模可控组播系统，支持多种组播模型的协同工作，在一个框架下解决了组播可管可控和可扩展性问题。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种基于组播转换的可控组播系统，其特征在于，包括至少一个基于IPv6的ASM和SSM组播双向转换网关，与至少一个用户端通过ASM组播网络连接，用于实现IPv6ASM和SSM组播双向转换；至少一个基于IPv6的单播和SSM组播双向转换网关，与至少一个用户端通过单播网络连接，同时与所述ASM和SSM组播双向转换网关之间通过SSM组播网络连接，用于实现IPv6 单播和SSM组播双向转换；网管系统，与所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关通信交互，用于调度所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关进行组播转换、监测所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关的工作状态、以及提供配置和监测界面；网络拓扑数据库，与所述网管系统连接，用于记录频道信息、所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关的信息、网络管理员信息以及频道接收者信息并供所述网管系统查询；信息统计数据库，与所述网管系统连接，用于记录所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关的运行状态信息和流量统计信息并供所述网管系统查询。
2.如权利要求1所述的基于组播转换的可控组播系统，其特征在于，所述基于IPv6的 ASM和SSM组播双向转换网关与若干用户端通过ASM组播网络连接，通过源区分的方式实现若干用户端的若干ASM组播源与一个SSM组播组地址之间的数据转发。
3.如权利要求1所述的基于组播转换的可控组播系统，其特征在于，所述基于IPv6的单播和SSM组播双向转换网关与若干用户端通过单播网络连接，通过源区分的方式实现若干用户端的若干单播源与一个SSM组播组地址之间的数据转发。
4.如权利要求1所述的基于组播转换的可控组播系统，其特征在于，所述ASM和SSM组播双向转换网关和单播和SSM组播双向转换网关以静态加入的方式长期保持在相应的组播组中，仅在启动时发送一次加入组播组信令。
5.如权利要求1所述的基于组播转换的可控组播系统，其特征在于，所述网管系统与所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关之间通过web服务传递参数来进行通信交互。
6.如权利要求1所述的基于组播转换的可控组播系统，其特征在于，所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关设有流量控制模块，用于在进行转发时对接收的数据进行流量控制。
全文摘要
本发明公开了一种基于组播转换的可控组播系统，包括至少一个基于IPv6的ASM和SSM组播双向转换网关，与至少一个用户端通过ASM组播网络连接；至少一个基于IPv6的单播和SSM组播双向转换网关，与至少一个用户端通过单播网络连接，同时与所述ASM和SSM组播双向转换网关之间通过SSM组播网络连接；网管系统，与所述ASM和SSM组播双向转换网关和所述单播和SSM组播双向转换网关通信交互；以及与所述网管系统连接的网络拓扑数据库和信息统计数据库。本发明的可控组播系统实现了在支持不同的组播协议的网络间的组播服务共享，并对组播转换服务进行统一的调度和控制。
文档编号H04L12/18GK102263649SQ20111024969
公开日2011年11月30日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者余坤, 傅必振, 包丛笑, 李星, 王伟才 申请人:清华大学