专利名称:一种组播业务快速恢复方法及网络设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及IP组播控制技术，尤其涉及一种组播业务快速恢复的方法及网络设备。
背景技术：
在使用以太网技术的接入网络通信中，组播业务(如IPTV网络电视、IP会议电视业务、IP网上课程等)越来越成为一种普遍公众的服务。
图1是一种典型的IP组播体系结构示意，在用户主机与组播路由器之间使用组成员关系协议，如典型的IGMP(因特网组管理协议)，主机通过此协议告诉组播路由器，希望加入并接受某个特定组播组的信息，同时组播路由器通过此协议周期性地查询局域网内某个已知组的成员是否处于活动状态，以建立并且维护路由器直接联网段的组成员关系信息；同时为了有效地抑制组播业务流在链路层的扩散，在接入层的网络设备中引入了IGMP Snooping/Proxy(IGMP侦听/代理)等组播协议，上述网络设备可以是DSLAM(数字用户线复用装置)、SWITCH(交换机)等形式，它们通过监听或拦截用户主机向组播路由器的组播请求报文形成组播转发表并根据该表向用户主机提供组播业务复制、分发。
如图2所示，DSLAM通过一个上行链路接口Port1直接连到上级网络设备SWITCH1，当Port1故障、链路物理连接故障、SWITCH1对应端口故障等(统称为链路故障)导致链路失效、而在短时间内又得到恢复，这时SWITCH1可能会将其端口上的组播转发信息删除。如此，即使链路连接在很短的时间内得到恢复，但组播数据流并不会得到立即恢复。
通常，接入层的网络设备一般会有主、备份链路连接到上级网络设备；对于一些关键上级网络设备还会提供相应的备份设备，主、备份链路分别连接到相应的主、备份上级网络设备。在主链路发生故障时，网络接入设备可以切换到备份链路并进一步对主链路所承载的业务进行恢复。
如图3A所示，DSLAM通过两个上行链路接口Port1、Port2同时接连到同一个上级网络设备SWITCH1形成主、备份链路配置，如果两条链路配置为链路汇聚(LACP)工作方式，两条链路可以采用STP/RSTP(生成数协议/快速生成树协议)等方式互为备份工作，正常状况下主链路工作，备份链路或作单独备份、或作负载均衡也分担提供组播数据流，当主链路失效，例如Port1故障、主链路物理连接故障、SWITCH1对应端口故障等(统称为链路故障)而发生主、备份链路切换时，SWITCH1不会将其主链路对应端口上的组播转发信息复制到其备份链路对应端口。如此，即使备份链路在很短的时间内得到建立而使链路得以恢复，但主链路上承载的组播数据流并不会立即通过恢复后的链路得到提供。
如图3B所示，DSLAM通过两个上行链路接口Port1、Port2分别连接到两个上级网络设备SWITCH1和SWITCH2(备份设备)，在二层转发网络中，使用STP/RSTP协议使链路备份工作。正常状况下，对应Port1的主链路所连接的SWITCH1处于工作状态，对应Port2的备份链路所连接的SWITCH2处于备份状态或作单独备份、或作为负载均衡也分担提供组播数据流。当SWITCH1故障、主链路物理连接故障、或Port1故障时(统称为链路故障)，DSLAM将切换到由备份设备SWITCH2和Port2组成的备份链路进行工作，但SWITCH2并没有SWITCH1上的组播转发信息。如此，即使备份链路连接在很短的时间内得到建立而使链路得以恢复，但主链路上承载的组播数据流并不会立即通过恢复后的链路得到提供。
上述网络环境下，当链路故障发生后，即使链路在很短的时间得到恢复，如果需要恢复链路故障前的组播业务，DSLAM所接入的用户主机需要重新发送组播加入请求；或通过组播路由器周期发送的GMQ(通用组成员查询GeneralMember Query)查询报文、用户响应查询报文使组播业务得到恢复，其恢复过程如图4。但由于GMQ查询周期时间一般是125秒，并且下级设备或用户在10秒内发生响应报文，所以其组播业务恢复时间较长，该恢复时间一般在链路恢复或备份链路建立后135(125+10)秒内随即分布。
综上所述，在上述网络环境下，虽然可以通过组播路由器周期发送GMQ查询报文使组播业务得到恢复，但是，恢复时间比较随机(135秒内随机分布)，而且恢复时间较长，将影响组播业务提供。
发明内容本发明目的之一在于提供一种组播业务快速恢复方法，第一网络设备具有至少一条链路与第二网络设备相连，并接收组播数据流，所述方法包括a)第一网络设备进行链路故障检测和链路恢复；b)第一网络设备通过恢复后的链路主动向第二网络设备发送组播请求报文以恢复组播数据流；c)第二网络设备解析所述组播请求报文，向第一网络设备提供组播数据流。
优选地，所述第一网络设备与第二网络设备之间链路以主、备份链路方式工作，步骤a)第一网络设备在主链路故障时，执行主、备份链路切换，步骤b)第一网络设备通过备份链路主动向上级网络设备发送组播请求报文以恢复主链路组播数据流。
前述方法中，组播请求报文为标准的因特网组管理协议IGMP组播加入请求报文。
前述方法中，组播请求报文为扩展的因特网组管理协议IGMP组播加入请求报文，一个报文包含多个组播组请求信息，并进一步包括该组播所在的虚拟局域网标识VLAN_ID信息。
本发明进一步目的在于提供一种网络设备，包括链路接口模块具有至少一个链路接口与上级网络设备相连并接收组播数据流；链路检测模块对所述链路接口进行故障和恢复检测并产生相应控制消息；组播协议控制模块根据链路检测模块所产生的链路恢复控制消息，通过恢复后的链路接口向上级网络设备发送组播请求报文以恢复组播数据流。
优选地，所述链路接口模块的链路接口以主、备份方式工作，并根据链路检测模块所产生的链路故障控制消息进行主、备份链路切换，组播协议控制模块进一步根据链路检测模块所产生的链路切换控制消息向上级网络设备发送组播请求报文以恢复故障链路组播数据流。
其中，组播请求报文可以为标准的因特网组管理协议IGMP组播加入请求报文。
其中，组播请求报文可以为扩展的因特网组管理协议IGMP组播加入请求报文，该报文包含多个组播组请求信息，并进一步包含该组播所在的虚拟局域网标识VLAN_ID信息。
根据本发明提供的方法或网络设备，在链路故障恢复后，网络设备主动发送组播请求报文，使组播业务得到快速恢复，提高了组播业务的可靠性，并且对现有网络设备影响小。
图1为一种典型的IP组播体系结构示意；图2为DSLAM具有一个上行链路接口的组播模型；图3A为DSLAM具有两个上行链路接口连接到同个上级网络设备的组播模型；图3B为DSLAM具有两个上行链路接口连接到不同上级网络设备的组播模型；图4为通过GMQ查询方式组播业务恢复示意图；图5为本发明提供的组播业务快速恢复流程示意图；图6A是本发明定义的一种组播请求报文；图6B是本发明定义的另外一种组播请求报文；图6C是本发明定义的另外一种组播请求报文；图7为本发明网络设备结构示意图。
具体实施方式下面结合附图，对本发明的优选实施方式进行详细的说明。
图5是本发明提供的组播业务快速恢复方法流程图结合前图2所示，网络设备DSLAM具有一条链路与上级网络设备SWITCH相连，并通过该链路获得组播数据流；结合前图3A，3B所示，DSLAM具有两条链路与同一个上级网络设备SWITCH1或不同的上级网络设备SWITCH1/SWITCH2相连形成主、备份链路，备份链路或作单独备份、或作负载均衡也分担提供组播数据流。此外，不排除DSLAM具有多条备份链路。
步骤S50，当链路发生故障时，例如该链路对应的DSLAM链路接口、链路物理连接、或该链路对应的SWITCH端口等发生故障导致组播数据流中断，DSLAM需要执行链路故障检测以尽快恢复链路；
对应图2所示仅仅存在一条链路的情况下，DSLAM可通过对该链路进行及时地恢复检测。
对应图3A、3B所示存在主、备份两条链路的情况下，通常DSLAM通过相关链路冗余备份手段，如执行STP/RSTP等协议。如此，DSLAM可在主链路发生故障时，切换到另外一条备份链路上。STP是一个链路层协议，提供路径冗余和阻止网络循环发生，它强令备用数据路径为阻塞状态，如果一条路径有故障，该拓扑结构能借助激活备用路径重新配置及链路重构。RSTP作为STP的升级，将网络中断恢复时间大大缩短。
步骤S51，一旦链路得到恢复建立，DSLAM通过恢复后的链路向上级网络设备发送组播请求报文以恢复组播数据流。
DSLAM发送的组播请求报文可以是标准的IGMPv1(因特网组管理协议第一版本)或IGMPv2(因特网组管理协议第二版本)的组播加入请求报文，IGMP报文通过IP数据包进行传输，以IP数据包首部中协议字段值为2来指明。图6A示意出长度为8字节的IGMPv1报文格式，IGMP版本字段为1指示协议版本号，IGMP类型字段为2说明是主机发出的报告报文，32位组地址为该报告报文中主机参加的组播组地址。这里，组播加入请求报文代表DSLAM请求SWITCH1/SWITCH2将组播地址为该报文中的32位组地址的组播数据流转发给自己。其相关规范可参考RFC1112和RFC2236。
优选地，当上级网络设备SWITCH1/SWITCH2支持IGMPv3协议时，DSLAM发送的组播请求报文可以是基于IGMPv3的组播加入请求报文(如图6B)，由于一个IGMPv3报文可以包含M个组加入请求，从而可以减少组播加入请求报文发送的次数。IGMPv3相关规范可参考RFC3376。
优选地，DSLAM发送的组播请求报文也可以通过对IGMPv1或IGMPv2协议报文予以扩展后生成，在一个扩展后的IGMP报文中包含M个组播组请求信息，并且将各组播所在的虚拟局域网标识(VLAN_ID)信息也包含在组播组请求信息中，从而一个扩展后的协议报文可以请求多个不同VLAN的组播请求信息。扩展后的协议报文如图6C所示，每个组播组IP地址为4字节，VLAN_ID为2个字节，保留2个字节，每个组信息使用8个字节。如果每个扩展IGMP报文可以包含150个组播组请求信息，一个DSLAM仅需要两个扩展IGMP报文即可容纳256个组播组请求信息。
步骤S52，SWITCH1/SWITCH2在收到DSLAMD发送的组播请求报文后，执行报文解析如果请求的组播数据流已经在该设备上存在，它将更新其组播转发表并将组播数据流通过恢复后的链路直接转发给DSLAM；否则它会向组播路由器请求该组播数据流，然后将该组播数据流转发给DSLAM。
优选地，DSLAM发送的组播请求报文基于IGMPv1或IGMPv2协议报文，扩展后的IGMP报文包括VLAN_ID信息，SWITCH1/SWITCH2在收到组播请求报文，相当于在对应虚拟局域网中收到若干个单独的组播请求信息，对每个组播请求信息处理如上述步骤所述。
因为上述过程是DSLAM在链路恢复后立即向上级网络设备主动请求组播组播数据流，所以该组播数据流可以在SWITCH1/SWITCH2处理完该组播请求报文后立即得到恢复，并且该时间是可以预知和控制的。
图7为本发明网络设备-DSLAM相关结构示意图。它包括链路接口模块70、链路检测模块71、组播协议控制模块72，其中链路接口模块70具有至少一个链路接口与上级网络设备相连并接收组播数据流。
结合图2所示，该链路接口模块70具有一个链路接口Port1与上级网络设备SWITCH1相连，并通过该链路获得组播数据流。
结合图3A所示，该链路接口模块70具有两个链路接口Port1、Port2与同一个上级网络设备SWITCH1形成主、备份链路；结合图3B所示，该链路接口模块70具有两个链路接口Port1、Port2与不同的上级网络设备SWITCH1、SWITCH2相连形成主、备份链路，其中Port2或作单独备份使用、或作负载均衡分担使用。
进一步地，不排除特定情况下，链路接口模块70具有多个链路接口形成多条备份链路。
链路检测模块71对链路接口模块70中的链路进行故障和恢复检测并根据链路状况产生相应控制消息。
当链路接口模块70仅仅存在一个链路接口的情况下，链路检测模块71可通过对该链路接口进行故障检测，并在该链路故障得到排除恢复时，产生恢复控制消息给组播协议控制模块72。
当链路接口模块70存在两个链路接口的情况下，所述链路接口工作于主、备份方式，链路检测模块71可通过相关链路冗余备份手段，如执行STP/RSTP协议，对上述链路接口进行故障检测1)、当备份链路作单独备份使用，链路检测模块71可通过对主链路进行检测，并在主链路发生故障时，产生切换控制消息给链路接口模块70以切换到备份链路接口，并且在备份链路建立后，它进一步产生恢复控制消息给组播协议控制模块72，该恢复控制消息包括故障链路对应的链路接口信息；2)、当备份链路作负载均衡分担使用，链路检测模块71可通过对主、备份链路进行检测，并在其中一条链路发生故障时，产生切换控制消息给链路接口模块70以切换到另外一条链路接口，并进一步产生恢复控制消息给组播协议控制模块72，该恢复控制消息包括故障链路对应的链路接口信息。
组播协议控制模块72根据链路检测模块所产生的链路恢复控制消息，通过重新建立后的链路向上级网络设备SWITCH1/SWITCH2发送组播请求报文以恢复故障链路的组播数据流。
组播请求报文的实现方式可参照前述方法描述实现，不再累述。
尽管上述说明为本发明提供了一些实施例，并非用来限定本发明的保护范围，本技术领域：
的专业人员可以在不脱离本发明的范围和精神的前提下，对实施例进行各种修改，这种修改均属于本发明的范围内。
权利要求
1.一种组播业务快速恢复方法，第一网络设备具有至少一条链路与第二网络设备相连，并接收组播数据流，所述方法包括a)第一网络设备进行链路故障检测和链路恢复；b)第一网络设备通过恢复后的链路主动向第二网络设备发送组播请求报文以恢复组播数据流；c)第二网络设备解析所述组播请求报文，向第一网络设备提供组播数据流。
2.如权利要求
1所述的组播业务快速恢复方法，其特征在于所述第一网络设备与第二网络设备之间链路以主、备份链路方式工作，步骤a)第一网络设备在主链路故障时，执行主、备份链路切换，步骤b)第一网络设备通过备份链路主动向第二网络设备发送组播请求报文以恢复主链路组播数据流。
3.如权利要求
1或2所述的组播业务快速恢复方法，其特征在于所述组播请求报文为标准的因特网组管理协议IGMP组播加入请求报文。
4.如权利要求
1或2所述的组播业务快速恢复方法，其特征在于所述组播请求报文为扩展的因特网组管理协议IGMP组播加入请求报文，一个报文包含多个组播组请求信息，并进一步包括该组播所在的虚拟局域网标识VLAN_ID信息。
5.一种网络设备，包括链路接口模块具有至少一个链路接口与上级网络设备相连并接收组播数据流；链路检测模块对所述链路接口进行故障和恢复检测并产生相应控制消息；组播协议控制模块根据链路检测模块所产生的链路恢复控制消息，通过恢复后的链路接口向上级网络设备发送组播请求报文以恢复组播数据流。
6.如权利要求
5所述的一种网络设备，其特征在于所述链路接口模块的链路接口以主、备份方式工作，并根据链路检测模块所产生的链路故障控制消息进行主、备份链路切换，组播协议控制模块进一步根据链路检测模块所产生的链路切换控制消息向上级网络设备发送组播请求报文以恢复故障链路组播数据流。
7.如权利要求
5或6所述的一种网络设备，其特征在于所述组播请求报文为标准的因特网组管理协议IGMP组播加入请求报文。
8.如权利要求
5或6所述的一种网络设备，其特征在于所述组播请求报文为扩展的因特网组管理协议IGMP组播加入请求报文，该报文包含多个组播组请求信息，并进一步包含该组播所在的虚拟局域网标识VLAN_ID信息。
专利摘要
本发明公开了一种组播业务快速恢复方法及其网络设备，第一网络设备具有至少一条链路与第二网络设备相连，并接收组播数据流，方法包括a)第一网络设备进行链路故障检测和链路恢复；b)第一网络设备通过恢复后的链路主动向第二网络设备发送组播请求报文以恢复组播数据流；c)第二网络设备解析所述组播请求报文，向第一网络设备提供组播数据流。根据上述实现，在链路故障恢复后，组播业务能得到快速恢复，从而提高了组播业务的可靠性，并且对现有网络设备影响小。
文档编号H04L12/24GK1992707SQ200510112294
公开日2007年7月4日 申请日期2005年12月29日
发明者郑大勇, 鲁林丽, 朱建华, 徐悦 申请人:上海贝尔阿尔卡特股份有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan