Epon接入系統實現組播的裝置和方法
2023-10-10 09:06:39
專利名稱：Epon接入系統實現組播的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及EPON接入系統，特別是涉及一種EP0N接入系統實現組播的裝 置和方法。
背景技術：
以太無源光網絡(Ethernet Passive Optical System, EPON)是一種新型的光 纖接入網技術，它採用點到多點結構、無源光纖傳輸，在乙太網之上提供多種 業務，具有很高的性價比，能夠為終端用戶提供可靠的數據、話音和視頻業務， 並能夠提供高達1Gbit/s的上下行帶寬，這一帶寬能夠適應現在及將來10年內 用戶對帶寬的需求。另外，EPON採用復用技術，支持更多的用戶，每個用戶 可以享受到更大的帶寬。
近些年，隨著接入網帶寬的增加，交互式網絡電視IPTV的應用成為可能， IPTV是一種利用寬帶有線電視網，集網際網路、多媒體、通訊等多種技術於一 體，向家庭用戶提供包括數位電視在內的多種交互式服務的嶄新技術，而在 IPTV業務裡，組播作為其關鍵技術越來越受到重視。IGMP(Intemet Group Management Protocol)協議是專門用於在網絡中傳輸組播業務的協議。目前廣泛 應用的是版本2; IGMP協議運行於主機和與主機直接相連的組播路由器之間， 主機通過此協議告訴本地路由器希望加入並接受某個特定組播組的信息，同時 組播路由器通過此協議周期性地查詢區域網內某個已知組的成員是否處於活動狀態(即該網段是否仍有屬於某個組播組的成員)，實現所連網絡組成員關 系的收集與維護。
IGMP通過査詢器選舉機制為所連網段選擇唯一的查詢器。查詢器周期性 地發送普遍組查詢消息進行成員關係査詢，主機發送報告消息來應答查詢。當 要加入組播組時，主機不必等待查詢消息，主動發送報告消息。當要離開組播 組時，主機發送離開組消息；收到離開組消息後，査詢器發送特定組査詢消息 來確定是否所有組成員都已離開。通過上述IGMP機制，在組播路由器裡建立 起一張表，其中包含路由器的各個埠以及在埠所對應的子網上都有哪些組 的成員。當路由器接收到某個組G的數據報文後，只向那些有G的成員的端 口上轉發數據報文。至於數據報文在路由器之間如何轉發則由路由協議決定， IGMP協議並不負責。
EPON設備屬於二層的接入設備，而IGMP是三層的IP協議，網絡二層組 播相關協議包括IGMP Snooping , IGMP Proxy和CGMP協議。
IGMP Snooping的實現機理是交換機通過偵聽主機發向路由器的IGMP 成員報告消息的方式，形成組成員和交換機接口的對應關係；交換機根據該對 應關係將收到組播數據包只轉給具有組成員的接口 。
IGMP Proxy與IGMP Snooping實現功能相同但機理相異IGMP Snooping 只是通過偵聽IGMP的消息來獲取有關信息，而IGMP Proxy則攔截了終端用 戶的IGMP請求並進行相關處理後，再將它轉發給上層路由器。
CGMP ( Cisco Group management protocol)全稱Cisco組管理協議，採用 CGMP的路由器將主機加入或者退出組播組的IGMP消息通知交換機，交換機 則根據該消息將該主機所在埠從組播轉發表中加入或者刪除。EPON系統作為一個多級的接入系統，包括ONU、線卡(PON卡)和OLT 主控盤三個部分，由於這三個部分中既有需要交換的子系統如ONU和主控盤， 也有EPON特有的廣播方式傳輸的線卡部分，但不管是IGMP PROXY還是 IGMP SNOOPING都是僅僅支持單層交換的設備的組播協議，因此在一個三級 系統中，上述介紹的多種組播方案都不能完全適合EPON系統的組播實現。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是解決EPON系統不能實現組播的問題。 為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是提供一種EPON接入 系統實現組播的裝置，包括OLT主控盤和0NU，所述ONU經ODN連接在OLT主 控盤的線卡上，所述OLT主控盤上設有運行IGMP Proxy 二層組播協議的模塊， 該協議中的組播地址表項包括組播埠、組播地址和組播VLAN;所述ONU 上設有運行IGMP Snooping 二層組播協議的模塊，該協議中的組播地址表項包 括組播埠、組播地址和組播VLAN;組播報文通過上述協議在ONU和OLT 主控盤之間傳輸。
本發明還提供了一種EPON接入系統實現組播的方法，包括以下步驟
A、 在ONU上採用IGMP Snooping 二層組播協議對組播報文進行處理， IGMP Snooping 二層組播協議通過維護一張組播地址表進行組播複製，組播表 表項為組播埠 、組播地址和組播VLAN;
B、 在線卡上對所有組播報文，無論是協議報文還是業務報文都進行透 傳，不對其進行任何操作；
C、 在主控盤上採用IGMP Proxy 二層組播協議對組播報文進行處理，IGMP Proxy 二層組播協議通過維護一張組播地址表進行組播複製，組播表表 項為組播埠 、組播地址和組播VLAN。
上述方案中，步驟A進一步細分為以下步驟
Al、當ONU收到加入報文時，在組播轉發表中增加一條表項，地址為加 入報文所攜帶的組播地址轉化後的MAC地址，埠為收到加入報文的埠， VLAN為預配置好的組播VLAN，同時將該加入報文透傳到線卡；
A2、當ONU收到離開報文時，在當前組播中査找對應埠和組地址的表 項，如果找到表項，立即開啟一個組最後成員查詢定時器；等待主控盤發送的 組特定査詢，如果定時器超時，該埠無加入報文進行響應，則在組播表刪除 該埠；如果超時前收到該埠的加入報文，則不對該埠進行任何操作；同 時將該報文透傳到線卡；
A3、 ONU收到查詢報文，則將其轉發到所有ONU埠；
A4、組播業務報文到達ONU時，按照組播表進行複製和轉發。
所述步驟C進一步細分為以下步驟
Cl、當主控盤收到加入報文時，在組播轉發表中增加一條表項，地址為加 入報文鎖攜帶的組播地址轉化後的MAC地址，埠為收到加入報文的槽位端 口， VLAN為預配置好的組播VLAN，如果該埠是組播組第一個用戶，則由 運行IGMP Proxy 二層組播協議的模塊產生一條加入報文，發往上聯口 ；
C2、當收到離開報文時，在當前組播中査找對應埠和組地址的表項，如 果找到表項，立即開啟一個組最後成員査詢定時器，並向該槽位埠發送組特 定查詢，同時將該組成員狀態設置為Checking Member狀態，在定時器超時前， 若該埠沒有加入報文進行響應，則在組播表刪除該埠，如果是組最後成員則產生一條離開報文發往上聯口；如果超時前收到該埠的加入報文，則不對
該埠進行任何操作。
C3、主控盤收到査詢報文，將響應査詢報文，產生加入報文發往上聯口； C4、組播業務報文到達主控盤時，按照組播表進行複製和轉發。 進一步地，所述ONU具有成員老化機制，當某個埠超過老化時間沒有
收到加入報文，將該埠從組播表刪除。
主控盤上運行IGMP Proxy 二層組播協議的模塊具有成員老化機制，當某
個埠超過老化時間沒有收到加入報文，將該埠從組播表刪除。
本發明，在EPON主控盤部分運行IGMP Proxy 二層組播協議，在線卡部
分對所有組播報文進行透傳，然後在ONU上運行IGMP Snooping 二層組播協
議，於是該EPON系統既具備組播代理的代理和收斂能力，也同時具有
Snooping透傳和高性能的特點，實現了 EPON接入系統的組播功能。
圖1是本發明ONU組播協議處理流程圖； 圖2是本發明主控盤組播協議處理流程圖； 圖3是本發明對組播加入的處理流程； 圖4是本發明對組播離開的處理流程； 圖5是本發明對組播查詢的處理流程。
具體實施例方式
本發明提供了一種EPON接入系統實現組播的裝置，包括OLT主控盤和ONU，0NU經0DN連接在0LT主控盤的線卡上，0LT主控盤上設有運行IGMP Proxy 二 層組播協議的模塊，該協議中的組播地址表項包括組播埠、組播地址和組播 VLAN; ONU上設有運行IGMP Snooping 二層組播協議的模塊，該協議中的組 播地址表項包括組播埠、組播地址和組播VLAN;組播報文通過上述協議在 ONU和OLT主控盤之間傳輸。
本發明還提供了一種EPON接入系統實現組播的方法，該方法包括以下步
驟
A、 在ONU上採用IGMP Snooping 二層組播協議對組播報文進行處理， IGMP Snooping 二層組播協議通過維護一張組播地址表進行組播複製，組播表 表項為組播埠、組播地址和組播VLAN;
B、 在線卡上對所有組播報文，無論是協議報文還是業務報文都進行透 傳，不對其進行任何操作；
C、 在主控盤上採用IGMP Proxy 二層組播協議對組播報文進行處理， IGMP Proxy 二層組播協議通過維護一張組播地址表進行組播複製，組播地址 表的表項為組播埠、組播地址和組播VLAN。
以下結合附圖詳細說明EPON接入系統實現組播的方法。 圖1為本發明ONU組播協議處理流程圖，如圖1所示，當ONU收到IGMP 組播協議報文時，首先判斷協議報文的類型，對於加入報文，首先在組播轉發 表中增加一條表項，地址為加入報文所攜帶的組播地址轉化後的MAC地址， 埠為收到加入報文的埠， VLAN為預配置好的組播VLAN，將收到加入報 文的埠加入組播表中，然後將這個加入報文原封不動透傳至線卡；如果ONU 收到的是離開報文，在當前組播地址中查找對應埠和組地址的表項，如果找到表項，立即開啟一個組最後成員查詢定時器；等待主控盤發送的組特定查詢， 如果定時器超時，該埠無其他加入報文進行響應，則在組播表刪除該埠； 如果超時前收到該埠的加入報文，則不對該埠進行任何操作，將該報文透 傳到線卡；如果ONU收到的是查詢報文時，則將其轉發到所有ONU埠； 組播業務報文到達ONU時，按照組播表進行複製和轉發。
圖2本發明主控盤組播協議處理流程圖，當主控盤收到IGMP組播協議報 文時，首先判斷協議報文的類型，對於加入報文，首先將收到加入報文的埠 加入組播表中，即在組播地址表中增加一條表項，地址為加入報文鎖攜帶的組 播地址轉化後的MAC地址，埠為收到加入報文的槽位埠， VLAN為預配 置好的組播VLAN，並判斷這個埠是否是組的第一個成員，如果是則由運行 IGMP Proxy 二層組播協議的模塊產生一條新的加入報文發往主控盤上聯口 ； 如果是離開報文，在當前組播中查找對應埠和組地址的表項，如果找到表項， 立即開啟一個組最後成員査詢定時器，並向該槽位埠發送組特定查詢，同時 將該組成員狀態設置為Checking Member狀態，並向下行發出 LastMemberQueryCount個組特定查詢，等待響應，如果定時器超時前從該端 口收到加入報文，則保留該埠的成員狀態，不對該埠進行任何操作，否則 將該埠從組播表刪除，同時，如果這個組播組沒有其它成員了，還需要生成 一條離開報文發往上聯口；當收到的是查詢報文時，所有主控盤上存在的組 播組將響應一條加入報文發往上聯口；組播業務報文到達主控盤時，按照組播 表進行複製和轉發。
基於上述方法，即在ONU上實現Snooping和主控盤實現Proxy後，整個 EPON系統的組播就實現了 IGMP Proxy-Snooping方式，下面對這個組播系統的運行方式進行進一步的說明。
一、 報文加入過程，如圖3所示，包括以下步驟
步驟1、 ONU收到用戶1或用戶2的一條加入報文，在ONU Snooping中 的當前組播表中査找該組地址，如果不存在，建立新表項，寫入 該加入埠 ，否則只加入該組播埠 ；
步驟2、將這個加入報文透傳到線卡；
步驟3、線卡對該報文不做處理，直接透傳到主控盤上的IGMP Proxy; 步驟4、主控盤收到該加入報文，寫入組播表，並判斷是否是該組第一個
成員，如果是，由Proxy模塊生產一條新的加入報文從上聯口發出。
上述步驟完成後，主控盤上的IGMPProxy就可以將組播業務傳遞至用戶1 和用戶2.
二、 報文離開過程，如圖4所示，包括以下步驟
步驟1、 ONU收到用戶1或用戶2的一條離開報文，在ONU Snooping中 的當前組播表中查找這個組地址，如果存在，則開啟一個LMQ 定時器，並等待主控盤發來的離開報文；
步驟2、將這個離開報文發往線卡；
步驟3、線卡透傳該離開報文到主控盤上的IGMP Proxy;
步驟4、主控盤收到離開報文後，設置接收埠的組成員狀態為Checking Member State,並開始往下行法相發送組特定査詢報文，如果定 時器超時前，收到了加入報文的響應，進入步驟5，否則進入步步驟5、主控盤Proxy恢復該槽位的成員狀態，並結束處理過程；
步驟6、 ONU刪除該用戶埠，主控盤刪除ONU所在線卡槽位埠，若
該槽位埠為最後組成員，還產生一條離開報文發往主控盤的上聯口。
三、報文査詢過程，如圖5所示，主控盤上的IGMPProxy收到查詢報文， 回應當前所有組的加入報文進行響應，同時Proxy模塊自行定時向ONU發出 查詢報文，線卡透傳該查詢報文，到達ONU後複製到每個用戶埠發送到所 有用戶。
本發明不局限於上述最佳實施方式，任何人應該得知在本發明的啟示下作 出的結構變化，凡是與本發明具有相同或相近的技術方案，均落入本發明的保 護範圍之內。
1權利要求
1、EPON接入系統實現組播的裝置，包括OLT主控盤和ONU，所述ONU經ODN連接在OLT主控盤的線卡上，其特徵在於所述OLT主控盤上設有運行IGMPProxy二層組播協議的模塊，該協議中的組播地址表項包括組播埠、組播地址和組播VLAN；所述ONU上設有運行IGMP Snooping二層組播協議的模塊，該協議中的組播地址表項包括組播埠、組播地址和組播VLAN；組播報文通過上述協議在ONU和OLT主控盤之間傳輸。2、EPON接入系統的實現組播的方法，其特徵在於包括以下步驟A、在ONU上採用IGMP Snooping二層組播協議對組播報文進行處理，IGMP Snooping二層組播協議通過維護一張組播地址表進行組播複製，組播表表項為組播埠、組播地址和組播VLAN；B、在線卡上對所有組播報文，無論是協議報文還是業務報文都進行透傳，不對其進行任何操作；C、在主控盤上採用IGMP Proxy二層組播協議對組播報文進行處理，IGMP Proxy二層組播協議通過維護一張組播地址表進行組播複製，組播表表項為組播埠、組播地址和組播VLAN。
2、 EPON接入系統的實現組播的方法，其特徵在於包括以下步驟-A、 在ONU上採用IGMP Snooping 二層組播協議對組播報文進行處理， IGMP Snooping 二層組播協議通過維護一張組播地址表進行組播複製，組播表 表項為組播埠 、組播地址和組播VLAN;B、 在線卡上對所有組播報文，無論是協議報文還是業務報文都進行透 傳，不對其進行任何操作；C、 在主控盤上採用IGMP Proxy 二層組播協議對組播報文進行處理， IGMP Proxy 二層組播協議通過維護一張組播地址表進行組播複製，組播表表 項為組播埠、組播地址和組播VLAN。
3、 如權利要求2所述的EPON接入系統實現組播的方法，其特徵在於所 述步驟A進一步細分為以下步驟Al、當ONU收到加入報文時，在組播轉發表中增加一條表項，地址為加 入報文所攜帶的組播地址轉化後的MAC地址，埠為收到加入報文的埠， VLAN為預配置好的組播VLAN,同時將該加入報文透傳到線卡；A2、當ONU收到離開報文時，在當前組播中查找對應埠和組地址的表項，如果找到表項，立即開啟一個組最後成員查詢定時器；等待主控盤發送的 組特定查詢，如果定時器超時，該埠無加入報文進行響應，則在組播表刪除 該埠；如果超時前收到該埠的加入報文，則不對該埠進行任何操作；同 時將該報文透傳到線卡；A3、 ONU收到査詢報文，則將其轉發到所有ONU埠；A4、組播業務報文到達ONU時，按照組播表進行複製和轉發。
4、 如權利要求3所述的EP0N接入系統實現組播的方法，其特徵在於所 述ONU具有成員老化機制，當某個埠超過老化時間沒有收到加入報文，將 該埠從組播表刪除。
5、 如權利要求2所述的EP0N接入系統實現組播的方法，其特徵在於所 述步驟C進一步細分為以下步驟Cl、當主控盤收到加入報文時，在組播轉發表中增加一條表項，地址為加 入報文鎖攜帶的組播地址轉化後的MAC地址，埠為收到加入報文的槽位端 口， VLAN為預配置好的組播VLAN，如果該埠是組播組第一個用戶，則由 運行IGMPProxy 二層組播協議的模塊產生一條加入報文，發往上聯口 ；C2、當收到離開報文時，在當前組播中査找對應埠和組地址的表項，如 果找到表項，立即開啟一個組最後成員查詢定時器，並向該槽位埠發送組特 定查詢，同時將該組成員狀態設置為Checking Member狀態，在定時器超時前， 若該埠沒有加入報文進行響應，則在組播表刪除該埠，如果是組最後成員， 則產生一條離開報文發往上聯口；如果超時前收到該埠的加入報文，則不對 該埠進行任何操作。C3、主控盤收到查詢報文，將響應査詢報文，產生加入報文發往上聯口；C4、組播業務報文到達主控盤時，按照組播表進行複製和轉發。
6、如權利要求5所述的EP0N接入系統實現組播的方法，其特徵在於主 控盤上運行IGMP Proxy 二層組播協議的模塊具有成員老化機制，當某個埠 超過老化時間沒有收到加入報文，將該埠從組播表刪除。
全文摘要
本發明公開了一種EPON接入系統實現組播的裝置和方法。該裝置包括OLT、ODN和ONU，OLT主控盤上設有運行IGMP Proxy二層組播協議的模塊，該協議中的組播地址表項包括組播埠、組播地址和組播VLAN；ONU上設有運行IGMP Snooping二層組播協議的模塊，該協議中的組播地址表項包括組播埠、組播地址和組播VLAN。本發明還提供了利用上述裝置實現組播報文的方法，本方法在ONU上採用IGMP Snooping二層組播協議對組播報文進行處理，線卡上對所有組播報文透傳，在主控盤上採用IGMP Proxy二層組播協議對組播報文進行處理，從而實現了EPON接入系統的組播功能。
文檔編號H04L29/06GK101510891SQ20091013112
公開日2009年8月19日 申請日期2009年4月3日 優先權日2009年4月3日
發明者吳紅青, 濱 艾 申請人:烽火通信科技股份有限公司