专利名称：在基于802.1q VLAN技术的接入网中实现组播优化的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于VLAN组播技术领域，特别涉及在基于802. lq VLAN技术的接入网中实现组播 的方法及装置。
背景技术：
在基于以太网技术组建的接入网中，例如采用千兆以太网光纤到楼+百兆交换机端口到 户的接入方式，或者采用千兆以太无源光网络(GEPON)光纤到户的接入方式，如果需要对IP (Internet Protocol,网际协议)组播业务的支持，通常的做法是在局端的接入控制路由器 端口上进行多个VLAN (Virtual Local Area Network,虚拟局域网)的组播数据复制，即组 播虚拟局域网注册技术(Multicast VLAN Registration, MVR)。
在这种实现方案中，通过将每个终端设备的用户网络端口分配到一个单独的VLAN中，可 以利用VLAN将组播业务用户进行隔离。当终端用户有组播业务请求到达位于接入网上联的接 入控制路由器时，在接入控制路由器下行连接的接入网端口上，利用MVR技术将该用户请求 组播组的IP组播数据复制到该用户所在的VLAN中，即将组播数据的VLAN标签值设置为该终 端用户所在的VLAN，并通过接入网将该组播流向下推送给该终端用户。由于所有的终端用户 通过VLAN进行了隔离，因此其他终端用户申请的组播组数据，由于不在本终端用户所属的VLAN 中，因此不会被本终端用户所接收到。从而保证每个终端用户只接收到自己需要的组播组数 据。
但是该方案由于在接入控制路由器端口上将一个组播流复制到多个VLAN中，形成多个组
播流，即使两个不同的终端用户需要接收同一套组播流，在接入网中也会有两套内容相同的 组播数据流在不同的VLAN中同时存在。这样会大量浪费接入网的带宽资源。这与采用组播技 术可节省带宽资源的初衷背道而驰。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种在IEEE (基于电气和电子工程师协会)802. lq VLAN技术 的接入网中实现组播优化的方法和装置。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案
一种在基于802.1q VLAN技术的接入网中实现组播优化的方法，包括以下步骤
1) 上行数据处理步骤终端用户的上行数据包进入接入网终端设备的UNI 口后，终端设
备首先捕捉上行数据中的IGMP/MLD协议报文，并据此建立和维护一张组播组地址记录表，以 记录本设备UNI 口连接的终端用户申请加入的组播组；然后将IGMP/MLD协议报文中的原来具 有的UNI端口的VLAN标签值替换为统一的组播VLAN标签值，然后将经过VLAN标签替换的 IGMP/MLD协议报文继续向上转发；
2) 下行数据处理步骤首先分析下行的数据中哪些是具有组播VLAN标签值的组播数据， 当发现具有组播VLAN标签值的组播数据时，根据所述组播组地址记录表，过滤掉非本设备UNI 口连接的终端用户申请的组播数据；然后将组播数据中的组播VLAN标签值替换为UNI端口的 VLAN标签值，再通过UNI端口将经过VLAN标签替换的组播数据向下转发。
一种在基于802.1q VLAN技术的接入网中实现组播优化的装置，包括
上行IGMP/MLD协议包抓包引擎模块用于捕捉上行数据中的IGMP/MLD协议报文，并据
此建立和维护一张组播组地址记录表，以记录本设备UNI 口连接的终端用户申请加入的组播
组；
上行数据802. lqVLAN标签替换引擎模块用于将所述捕捉的IGMP/MLD协议报文中的原 来具有的UNI端口的VLAN标签值替换为统一的组播VLAN标签值，然后将经过VLAN标签替换 的IGMP/MLD协议报文向上转发；
下行数据分析引擎模块:用于分析下行的数据中哪些是具有组播VLAN标签值的组播数据；
下行数据802. lqVLAN标签替换引擎模块当发现具有组播VLAN标签值的组播数据时， 根据所述组播组地址记录表，过滤掉非本设备UNI 口连接的终端用户申请的组播数据；再将 需要的组播数据中的组播VLAN标签替换为UNI端口的VLAN标签值，并通过UNI端口将经过 VLAN标签替换的组播数据向下转发。
本发明利用802. lq VLAN标签的替换技术，将原本需要在多个VLAN中进行发送的组播数 据，归并到统一的一个组播VLAN中进行发送，从而解决了 MVR技术浪费接入网带宽资源的缺 陷。
以下结合附图及实施例进一步说明本发明。
图l为本发明装置结构示意图2为本发明在接入网中支持组播业务的实现示意图。
具体实施例方式
一种在基于802.1q VLAN技术的接入网中实现组播优化的方法，包括以下步骤
1) 上行数据处理步骤终端用户的上行数据包进入接入网终端设备的UNI 口后，终端设 备首先捕捉上行数据中的IGMP/MLD协议报文，并据此建立和维护一张组播组地址记录表，以 记录本设备UNI 口连接的终端用户申请加入的组播组；然后将IGMP/MLD协议报文中的原来具 有的UNI端口的VLAN标签值替换为统一的组播VLAN标签值，然后将经过VLAN标签替换的 IGMP/MLD协议报文继续向上转发；
2) 下行数据处理步骤首先分析下行的数据中哪些是具有组播VLAN标签值的组播数据， 当发现具有组播VLAN标签值的组播数据时，根据所述组播组地址记录表，过滤掉非本设备UNI 口连接的终端用户申请的组播数据；然后将组播数据中的组播VLAN标签值替换为UNI端口的 VLAN标签值，再通过UNI端口将经过VLAN标签替换的组播数据向下转发。
—种在基于802.1qVLAN技术的接入网中实现组播优化的装置，如图1所示，位于终端 设备上，其包括上行数据方向的两个数据处理引擎模块 一是上行IGMP/MLD协议包抓包引 擎模块，二是上行数据802.1qVLAN标签替换引擎模块；下行数据方向的两个数据处理引擎模 块 一是下行数据分析引擎模块，二是下行数据802.1qVLAN标签替换引擎模块，其中，
上行IGMP/MLD协议包抓包引擎模块，用于当终端用户(例如IPTV机顶盒)的上行数据 包(原始的上行以太网数据)进入用户网络接口 (UNI)后，捕捉所有上行数据中的IGMP/MLD 协议报文，并据此建立和维护一张组播组地址记录表，已记录本设备UNI 口连接的终端用户 申请加入的组播组。同时将这些上行数据(具有UNI端口 VLAN标签的IGMP/MLD协议包)，传 送给所述上行数据802. lqVLAN标签替换引擎模块，此时IGMP/MLD协议报文仍然具有UNI端 口的VLAN标签值；
上行数据802. lqVLAN标签替换引擎模块，用于将IGMP/MLD协议报文中的原来的UNI端 口的VLAN标签值替换为统一的组播VLAN标签值，然后再通过上联端口 (UPLINK)将已经经 过VLAN标签替换的IGMP/MLD协议报文(具有组播VLAN标签的IGMP/MLD协议包)向上转发； 由于接入网上行的IGMP/MLD协议报文(即经过处理后的上行以太网数据)全部具有统一的组 播VLAN标签值，因此在接入控制路由器上下发的组播数据也全部在组播VLAN中；
下行数据分析引擎模块，用于分析下行的数据(原始的上行以太网数据)中哪些是具有 组播VLAN标签值的组播数据，当发现具有组播VLAN标签值的组播数据时，将根据本设备上 的所述组播组地址记录表，过滤掉非本设备UNI 口连接的终端用户申请的组播数据。只保留 该设备下终端用户申请的组播数据，同时将这些组播数据交给所述下行数据802. lqVLAN标签
替换引擎模块进行进一步处理；
下行数据802. lqVLAN标签替换引擎模块，用于将组播数据中的组播VLAN标签值替换为 UNI端口的VLAN标签值，然后再通过UNI端口将经过VLAN标签替换的组播数据(具有UNI端 口 VLAN标签的组播数据)向下转发。因为经过VLAN标签替换的组播数据，只具有UNI端口 上的VLAN标签值，因此这些组播数据只会通过UNI端口到达终端用户，而不会通过终端设备 上的其他端口再转发出去。
本发明利用802.1q VLAN标签的替换技术，将用户发送的组播请求报文中的VLAN标签， 替换为统一的组播VLAN标签，然后再向上行发送，这样可将在不同VLAN中的用户组播请求 归并到统一的一个组播VLAN中。在接入网上联的接入控制路由器上，由于只会收到终端用户 位于组播VLAN中的组播请求，因此只需要将组播数据复制到组播VLAN中，推送给终端用户。 当组播VLAN中的组播流下行到达接入网的终端设备上时，同样利用802. lq VLAN标签的替换 技术，结合IGMP/MLD Snooping的技术(IGMP snooping,互连网组管理协议侦听，IPv4组播 侦听的技术，MLD snooping, IPv6组播协议侦听，它们为现有技术，用于解决二层设备在端 口上过滤该端口不需要的组播数据包，防止组播包泛滥，以节省端口有效带宽问题。)，根据 本终端设备上的用户申请的组播组，将对应的下行组播组数据中的组播VLAN标签值，替换为 本终端用户所属VLAN的VLAN标签值。这样就可以保证在该终端设备上连接的用户正确接收 到自己申请的组播组数据。另外，在利用本方案进行接入网组网时，终端用户的VLAN不能设 置为与组播VLAN相同的值。
采用本发明后在接入网中支持组播业务的实现如图2所示。例如，用户A和用户B分别 连接在两个终端设备的UNI端口，用户A连接的UNI端口VLAN设置为VLAN2，用户B连接的 UNI端口 VLAN设置为VLAN3。设置接入网采用的统一组播VLAN为VLAN999。
假设用户A和用户B申请相同的组播流1，原本用户A和用户B的组播请求会在VLAN2和 VLAN3中分别上行到接入控制路由器，而接入控制路由器会在VLAN2和VLAN3中分别复制组播 流1的数据，推送给用户A和用户B。采用本发明技术方案的终端设备能够将不同VLAN用户 的组播请求归并到同一个组播VLAN,即VLAN999中，并将下行VLAN999中组播数据的VLAN标 签还原为用户连接的UNI端口的VLAN标签，从而保证在用户正常申请和获取组播流的前提下， 将组播带宽限制在同一个VLAN中。
通过以上描述的组播VLAN归并方法和装置，避免了在接入控制路由器的端口上进行组播 流在多个VLAN中复制，从而减少了接入控制路由器的组播复制工作负荷，减轻了接入控制路 由器的组播性能压力。同时也大大节省了接入网的带宽资源和VLAN资源。
权利要求
1、一种在基于802.1q VLAN技术的接入网中实现组播优化的方法，其特征在于包括以下步骤1)上行数据处理步骤终端用户的上行数据包进入接入网终端设备的UNI口后，终端设备首先捕捉上行数据中的IGMP/MLD协议报文，并据此建立和维护一张组播组地址记录表，以记录本设备UNI口连接的终端用户申请加入的组播组；然后将IGMP/MLD协议报文中的原来具有的UNI端口的VLAN标签值替换为统一的组播VLAN标签值，然后将经过VLAN标签替换的IGMP/MLD协议报文继续向上转发；2)下行数据处理步骤首先分析下行的数据中哪些是具有组播VLAN标签值的组播数据，当发现具有组播VLAN标签值的组播数据时，根据所述组播组地址记录表，过滤掉非本设备UNI口连接的终端用户申请的组播数据；然后将组播数据中的组播VLAN标签值替换为UNI端口的VLAN标签值，再通过UNI端口将经过VLAN标签替换的组播数据向下转发。
2、 一种在基于802.1qVLAN技术的接入网中实现组播优化的装置，其特征在于包括-上行IGMP/MLD协议包抓包引擎模块用于捕捉上行数据中的IGMP/MLD协议报文，并据此 建立和维护一张组播组地址记录表，以记录本设备UNI 口连接的终端用户申请加入的组播 组；上行数据802. lqVLAN标签替换引擎模块用于将所述捕捉的IGMP/MLD协议报文中的原来 具有的UNI端口的VLAN标签值替换为统一的组播VLAN标签值，然后将经过VLAN标签替 换的IGMP/MLD协议报文向上转发；下行数据分析引擎模块用于分析下行的数据中哪些是具有组播VLAN标签值的组播数据; 下行数据802.1qVLAN标签替换引擎模块当发现具有组播VLAN标签值的组播数据时，根 据所述组播组地址记录表，过滤掉非本设备UNI 口连接的终端用户申请的组播数据；再将 需要的组播数据中的组播VLAN标签替换为UNI端口的VLAN标签值，并通过UNI端口将经 过VLAN标签替换的组播数据向下转发。
全文摘要
本发明提供一种在基于802.1q VLAN技术的接入网中实现组播优化的方法及装置，利用802.1q VLAN标签的替换技术，将用户发送的组播请求报文中的VLAN标签，替换为统一的组播VLAN标签，然后再向上行发送，这样可将在不同VLAN中的用户组播请求归并到统一的一个组播VLAN中。在接入网上联的接入控制路由器上，由于只会收到终端用户位于组播VLAN中的组播请求，因此只需要将组播数据复制到组播VLAN中，推送给终端用户。本发明将原本需要在多个VLAN中进行发送的组播数据，归并到统一的一个组播VLAN中进行发送，从而解决了原来组播VLAN复制技术浪费接入网带宽资源的缺陷。
文档编号H04L12/28GK101170464SQ20061011753
公开日2008年4月30日 申请日期2006年10月25日 优先权日2006年10月25日
发明者舜 朱, 进 李 申请人:上海未来宽带技术及应用工程研究中心有限公司