基於組播轉換的可控組播系統的網管系統及方法
2023-12-03 23:49:31
專利名稱：基於組播轉換的可控組播系統的網管系統及方法
技術領域：
本發明涉及網際網路技術領域，尤其涉及一種基於組播轉換的可控組播系統的網管系統及方法。
背景技術：
具有大數據量、低延時等技術特點的高性能視頻傳輸系統(包括視頻會議系統) 是下一代網際網路的典型應用，在安全性、實時性、端到端性能等方面對網絡、端系統以及應用系統本身提出了很高要求。目前流行的視頻應用系統包含DVTS系統、VLC系統和高清非壓縮視頻系統，解析度從標清(720X480)到高清(1920X1080)，傳輸帶寬從22Mbps到 800Mbps，具有不同的特性，為用戶不同需求提供不同服務。由於埠限速、網絡擁塞等原因，當前的網際網路不一定能滿足視頻傳輸系統對於帶寬的要求。在此之前，並沒有專門針對視頻傳輸系統的解決網絡問題的方法。因此，如果視頻應用的用戶之間的鏈路性能無法滿足要求，視頻傳輸系統則無法正常工作。在新一代IPv6網際網路體系結構的基礎上，任意源組播(Any Source Multicast, ASM)和特定源組播(Source Specific Multicast, SSM)技術用以在網絡層提供一種一對多和多對多的數據報文傳輸服務，以確保網際網路中的數據冗餘儘量降低。在原先發送數據報文的多個副本的鏈路上，ASM組播和SSM組播通過特定的路由方法，將該鏈路上發送的數據報文限制為僅單個數據報文，從而嚴格控制數據冗餘。基於IPv6的ASM組播和SSM組播雙向轉換技術及基於IPv6的單播和SSM組播雙向轉換技術，是實現不同的網際網路傳輸模型(單播、ASM組播和SSM組播)互相轉換的技術。在IPv6網絡中通過部署實現這兩種技術的轉換網關，可以實現不同傳輸模型間相互轉換的功能。然而，由於多種網際網路傳輸模型並存和網絡數據冗餘的存在，僅依靠一臺轉換網關進行轉換，在絕大多數應用場景下無法滿足轉換需求。在此之前，並沒有專門針對轉換網關的調度和管理技術。因此，如果用戶端到端間的網絡存在多種交替出現的傳輸方式，數據傳輸將無法正常工作，且即使部署若干臺轉換網關，各網關間仍無法協同工作。
發明內容
(一)要解決的技術問題本發明要解決的技術問題是提供一種基於組播轉換的可控組播系統的網管系統及方法，對轉換網關進行調度和管理，使得各轉換網關協同工作。( 二 )技術方案為解決上述問題，本發明提供了一種基於組播轉換的可控組播系統的網管系統， 所述可控組播系統包括至少一個基於IPv6的ASM和SSM組播雙向轉換網關，與至少一個用戶端通過ASM 組播網絡連接；至少一個基於IPv6的單播和SSM組播雙向轉換網關，與至少一個用戶端通過單播網絡連接，同時與所述ASM和SSM組播雙向轉換網關之間通過SSM組播網絡連接；網管系統，與所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關通信交互；以及與所述網管系統連接的網絡拓撲資料庫和信息統計資料庫；其特徵在於，所述網管系統包括網管配置模塊，用於接收和處理提交的網絡配置信息；轉發列表調度模塊，用於周期性調度和計算各ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關的轉發列表；網關通信模塊，用於與所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關交互網關註冊、網關轉發列表和網關運行狀態統計信息；歷史記錄操作模塊，用於將網關運行狀態、網關拓撲、頻道配置等信息分別寫入所述網關拓撲資料庫和信息統計資料庫。優選地，所述網管系統還包括網管顯示模塊，用於呈現所述各ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關的運行狀態信息和流量統計信息。另外，本發明還提供了一種基於上述網管系統的網管方法，包括以下步驟Sl 讀取配置文件中的配置信息；S2 啟動調度算法，等待各ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關的註冊申請；S3 接收所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關的註冊申請，並根據所述註冊申請，查詢網關拓撲資料庫中所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關的拓撲配置和頻道配置，為所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關生成轉發列表；
S4 定期從各ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關獲得運行狀態信息和流量統計信息，並進行相應的處理。優選地，所述網管方法還包括周期性地更新已註冊的各ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關的配置列表。優選地，所述網管方法還包括讀取並顯示信息統計資料庫中的流量統計信息數據。優選地，所述步驟Sl中的配置文件通過將配置信息寫入到網關拓撲資料庫中形成。優選地，所述步驟Sl中的配置信息包括資料庫地址、用戶名和密碼，與所述ASM和 SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關的通信周期，以及所述ASM和 SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關空閒的埠號。優選地，所述步驟S3中的轉發列表包括多個 < 需要轉發的單播或ASM組播來源， 轉發到的SSM組地址，埠，帶寬〉元組和 < 需要轉發的SSM組播來源，轉發到的單播或ASM 組播地址，埠，帶寬〉元組，且以XML格式傳遞。優選地，所述步驟S4中的運行狀態信息和流量統計信息包括各ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關的內存、CPU和網卡使用信息、以及各ASM和 SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關轉發的各個頻道的帶寬使用信息。
優選地，所述網關拓撲資料庫包括各ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM 組播雙向轉換網關的連接信息記錄表、各頻道的發送者和接收者信息記錄表、以及網絡管理員的身份信息記錄表。(三)有益效果本發明根據網絡管理員提供的配置文件和資料庫配置，對構成基於組播轉換的可控組播系統的各個轉發網關進行統一的管理和控制；使用分布式運行狀態和流量監測技術，將各個組件的運行信息集中到網管平臺；對外提供配置接口，網絡管理員可以通過將配置信息寫入到網關拓撲資料庫中來對網管平臺進行多項配置。
圖1為根據本發明實施例的基於組播轉換的可控組播系統的網絡邏輯拓撲結構圖；圖2為根據本發明實施例的基於組播轉換的可控組播系統的網管方法流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明如下。實施例一一種上述基於組播轉換的可控組播系統的網管系統，包括網管配置模塊，用於接收和處理提交的網絡配置信息；轉發列表調度模塊，用於周期性調度和計算各所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關的轉發列表；網關通信模塊，用於和所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關交互網關註冊、網關轉發列表和網關運行狀態統計信息；歷史記錄操作模塊，用於將網關運行狀態、網關拓撲、頻道配置等信息分別寫入所述網關拓撲資料庫和信息統計資料庫。如圖1所示，上述基於組播轉換的可控組播系統包括至少一個基於IPv6的ASM和SSM組播雙向轉換網關，與至少一個用戶端u2通過 ASM組播網絡連接；所述用戶端u2發送一路ASM信號，並以ASM組播方式接收用戶端ul發送的信號；至少一個基於Ipv6的單播和SSM組播雙向轉換網關，與至少一個用戶端ul通過單播網絡連接，同時與所述ASM和SSM組播雙向轉換網關之間通過SSM組播網絡連接；所述用戶端ul發送一路單播信號，並以單播方式接收用戶端u2發送的信號；網管系統，與所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關通信交互；以及與所述網管系統連接的網絡拓撲資料庫和信息統計資料庫。其中所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關部署在用戶子網內，部署後M小時運行，在啟動後向網管系統註冊，並定期更新自身的轉發列表和提供轉發流量統計數據，完成轉發服務，主要功能如下
向網管系統註冊，提供自身的全局唯一的網關名稱、IP位址、可用轉發地址和埠列表；向網管系統申請轉發列表，從網管系統獲得需要並發進行的各路轉發信息，包括多個 < 需要轉發的單播或ASM組播來源，轉發到的SSM組地址，埠，帶寬〉元組和 < 需要轉發的SSM組播來源，轉發到的單播或ASM組播地址，埠，帶寬〉元組，每個元組對應一個轉發頻道；實現轉發服務，加入轉發列表中所述的各個ASM組播組或SSM組播組，接收數據並轉發到相應的目的地址，並對接收的數據採取流量控制策略；等待網管系統的監控請求，向網管系統報告過去時間內的平均CPU佔用、平均內存佔用、平均帶寬佔用，和各個轉發元組對應的頻道平均帶寬。兩種轉換網關需要與網管系統通信以實現初始化註冊、獲得轉發列表、統計流量等命令，本實施例使用web服務傳遞參數的方法進行通信。兩種轉換網關和網管系統都部署web服務，當網管系統需要通知網關進行某種操作時，只需訪問相應的web服務，將信息通過網頁參數以XML格式通過HTTP協議發給網關，網關收到HTTP請求後，根據傳遞的信息執行相應操作，本實施例使用JSP編寫動態網頁。網管系統在收到連接請求時，需要驗證請求是否來自網關。本實施例中網管系統採用用戶名和密碼的方法進行驗證。使用網關拓撲資料庫中保存的網關名和密碼比對收到的連接請求時，校驗請求中的用戶名和密碼，如果和網關拓撲資料庫中的配置一致，說明此請求來自相應的轉換網關，執行相關操作；否則不是來自相應的轉換網關，拒絕此次請求。本實施例中所述網關拓撲資料庫採用開源MySQL資料庫搭建。網管系統根據網絡管理員的配置添加新條目或修改現有網關拓撲資料庫內容。網關拓撲資料庫的主要功能有頻道信息的保存，包括頻道的源地址、組播組地址、帶寬、發送子網、註冊時間、頻道名稱和簡介。被佔用的頻道和未使用的頻道都會在此資料庫中保存；網關信息的保存，包括網關的全局唯一名稱、上聯網關、兩端網絡狀況、當前在線情況；網絡管理員信息的保存，包括多套網絡管理員用戶名、密碼、權限標識、可管理的網關、可管理的頻道、網絡管理員文字介紹和聯繫方式；頻道接收者信息的保存，包括接收者希望接收的頻道、所在子網、帶寬、接收者地址。本實施例中所述信息統計資料庫採用開源rrdtool (Round Robin Database Tool)庫搭建和維護。網管系統根據系統運行狀態周期性統計各網關運行狀態，並在信息統計資料庫中增加新條目。信息統計資料庫的主要功能有網關系統資源佔用歷史信息的保存，包括時間戳、網關號、CPU佔用、內存佔用、網卡佔用；網關頻道轉髮帶寬的保存，包括時間戳、網關號、頻道號、帶寬數據。由於本實施例中信息統計資料庫採用開源rrdtool維護，該工具既能記錄對應各個時間戳的統計信息，又能定期計算過去任意時間長度中的平均值。在本例中，分別計算過去5分鐘、過去1小時、過去1天和過去1周的平均值，並以「帶寬-時間」圖呈現給網絡管理員。實施例二 圖2為本發明實施例基於組播轉換的可控組播系統的網管方法流程圖，如圖2所示，所述網管方法包括以下步驟Sl 讀取網絡管理員提供的配置文件中的配置信息；所述配置文件通過網絡管理員將配置信息寫入到網關拓撲資料庫中形成；所述配置信息包括資料庫地址、用戶名和密碼，與轉換網關的通信周期，以及轉換網關空閒的埠號等；所述網關拓撲資料庫包括各臺轉換網關的連接信息記錄表、各頻道的發送者和接收者信息記錄表、以及網絡管理員的身份信息記錄表。S2:啟動調度算法，等待基於組播轉換的可控組播系統中的各臺轉換網關的註冊申請；所述轉換網關為基於IPv6的ASM組播和SSM組播轉換網關和/或基於IPv6的單播和SSM組播轉換網關；其中等待轉換網關的註冊申請時，向網關拓撲資料庫進行查詢，確定網關的組播支持情況和連接情況，並反饋給網關，同時記錄網關在線狀態；S3:接收轉換網關的註冊申請，根據所述轉換網關的註冊申請，查詢網關拓撲資料庫中所述轉換網關的拓撲配置和頻道配置，為所述轉換網關生成轉發列表，以確保網關協同工作；所述轉發列表包括多個 < 需要轉發的單播或ASM組播來源，轉發到的SSM組地址， 埠，帶寬〉元組和 元組，且以XML格式傳遞；由於轉發列表中包含各個頻道的來源信息，所以所述轉換網關生成轉發列表的步驟還包括自動將各轉換網關的對應地址填入轉發列表相應的欄位中。S4 定期從各臺轉換網關獲得運行狀態信息和流量統計信息，並進行相應的處理。網絡管理員訪問網管系統，查詢轉換網關的在線情況、轉發流量歷史記錄，兩個頻道的流量歷史記錄等信息，掌握基於組播轉換的可控組播系統的運行狀態。通過得到的信息對可控組播系統的配置進行調整，並且當出現網關下線、頻道發送失敗等異常時，可以查找到問題的原因並進行相應的處理。所述運行狀態信息和流量統計信息包括各臺轉換網關的內存、CPU和網卡使用信息、以及各臺轉換網關轉發的各個頻道的帶寬使用信息；所述信息統計資料庫包括各臺轉換網關的內存、CPU和網卡使用信息記錄表、以及各臺轉換網關轉發的各個頻道的帶寬使用信息記錄表。此外，本實施例所述的網管方法還包括隨著各臺轉換網關的逐步加入和更新，周期性地更新已註冊的各轉換網關的配置列表，以向轉換網關通知最新的轉發列表；查看流量統計信息時，讀取並顯示信息統計資料庫中的流量統計信息數據。其中顯示流量統計信息數據具體的為通過網管界面，向用戶呈現各頻道在基於組播轉換的可控組播系統中各節點內的接收情況和帶寬信息，各節點的上線情況和資源佔用，各頻道的配置完成度信息等。由上可知，本發明完成了基於組播轉換的可控組播系統的網管方法平臺設計；提出了基於組播轉換的可控組播系統的網管系統，支持對多臺組播轉換網關的調度和管理， 本發明在一個框架下解決了轉換網關的配置、調度、管理和監測問題，將組播服務延伸到不同的組播網絡，使得各轉換網關協同工作。以上實施方式僅用於說明本發明，而並非對本發明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬於本發明的範疇，本發明的專利保護範圍應由權利要求限定。
權利要求
1.一種基於組播轉換的可控組播系統的網管系統，所述可控組播系統包括至少一個基於IPv6的ASM和SSM組播雙向轉換網關，與至少一個用戶端通過ASM組播網絡連接；至少一個基於IPv6的單播和SSM組播雙向轉換網關，與至少一個用戶端通過單播網絡連接，同時與所述ASM和SSM組播雙向轉換網關之間通過SSM組播網絡連接；網管系統，與所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關通信交互；以及與所述網管系統連接的網絡拓撲資料庫和信息統計資料庫；其特徵在於，所述網管系統包括網管配置模塊，用於接收和處理提交的網絡配置信息；轉發列表調度模塊，用於周期性調度和計算各ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和 SSM組播雙向轉換網關的轉發列表；網關通信模塊，用於與所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關交互網關註冊、網關轉發列表和網關運行狀態統計信息；歷史記錄操作模塊，用於將網關運行狀態、網關拓撲、頻道配置等信息分別寫入所述網關拓撲資料庫和信息統計資料庫。
2.根據權利要求1所述的網管系統，其特徵在於，所述網管系統還包括網管顯示模塊， 用於呈現所述各ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關的運行狀態信息和流量統計信息。
3.一種基於權利要求1或2所述網管系統的網管方法，其特徵在於，包括以下步驟S1讀取配置文件中的配置信息；S2啟動調度算法，等待各ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關的註冊申請；S3接收所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關的註冊申請，並根據所述註冊申請，查詢網關拓撲資料庫中所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關的拓撲配置和頻道配置，為所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關生成轉發列表；S4定期從各ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關獲得運行狀態信息和流量統計信息，並進行相應的處理。
4.根據權利要求3所述的網管方法，其特徵在於，所述網管方法還包括周期性地更新已註冊的各ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關的配置列表。
5.根據權利要求4所述的網管方法，其特徵在於，所述網管方法還包括讀取並顯示信息統計資料庫中的流量統計信息數據。
6.根據權利要求3所述的網管方法，其特徵在於，所述步驟Sl中的配置文件通過將配置信息寫入到網關拓撲資料庫中形成。
7.根據權利要求3所述的網管方法，其特徵在於，所述步驟Sl中的配置信息包括資料庫地址、用戶名和密碼，與所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關的通信周期，以及所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關空閒的埠號。
8.根據權利要求3所述的網管方法，其特徵在於，所述步驟S3中的轉發列表包括多個 <需要轉發的單播或ASM組播來源，轉發到的SSM組地址，埠，帶寬〉元組和 < 需要轉發的 SSM組播來源，轉發到的單播或ASM組播地址，埠，帶寬〉元組，且以XML格式傳遞。
9.根據權利要求3所述的網管方法，其特徵在於，所述步驟S4中的運行狀態信息和流量統計信息包括各ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關的內存、 CPU和網卡使用信息、以及各ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關轉發的各個頻道的帶寬使用信息。
10.根據權利要求6所述的網管方法，其特徵在於，所述網關拓撲資料庫包括各ASM和 SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關的連接信息記錄表、各頻道的發送者和接收者信息記錄表、以及網絡管理員的身份信息記錄表。
全文摘要
本發明公開了一種基於組播轉換的可控組播系統的網管系統及方法，所述系統包括網管配置模塊、轉發列表調度模塊、網關通信模塊以及歷史記錄操作模塊；所述方法包括S1讀取網絡管理員提供的配置文件中的配置信息；S2啟動調度算法，等待各臺轉換網關的註冊申請；S3接收轉換網關的註冊申請，根據所述轉換網關的註冊申請，查詢網關拓撲資料庫中所述轉換網關的拓撲配置和頻道配置，為所述轉換網關生成轉發列表；S4定期從各臺轉換網關獲得運行狀態信息和流量統計信息，並進行相應的處理。本發明在一個框架下解決了轉換網關的配置、調度、管理和監測問題，將組播服務延伸到不同的組播網絡，使得各轉換網關協同工作。
文檔編號H04L12/24GK102263669SQ20111024979
公開日2011年11月30日 申請日期2011年8月26日 優先權日2011年8月26日
發明者餘坤, 傅必振, 包叢笑, 李星, 王偉才 申請人:清華大學