在gepon中實現組播vlan歸併的方法及裝置和光網絡單元的製作方法

2023-04-26 13:26:31

專利名稱：在gepon中實現組播vlan歸併的方法及裝置和光網絡單元的製作方法
技術領域：
本發明屬於千兆乙太網無源光網絡(GEPON)組播技術領域，特別涉及在千兆乙太網無源 光網絡中實現組播VLAN歸併的方法及裝置。
背景技術：
目前在基於GEPON技術組建的接入網中，如果需要對IP (Internet Protocol,網際協議) 組播業務的支持，通常的做法是在光線路終端(OLT)上聯的接入控制路由器埠上進行多個 VLAN (Virtual Local Area Network,虛擬區域網)的組播數據複製，即組播虛擬區域網注 冊技術(Multicast VLAN Registration, MVR)。而在GEPON中對組播報文直接進行透傳。
在這種實現方案中，通過將GEPON的每個終端設備一光網絡單元(ONU)的用戶網絡埠 分配到一個單獨的VLAN中，可以利用VLAN將組播業務用戶進行隔離。當終端用戶有組播業 務請求到達位於接入網上聯的接入控制路由器時，在接入控制路由器下行連接接入網的埠 上，利用MVR技術將該用戶請求組播組的IP組播數據複製到該用戶所在的VLAN中，即將組 播數據的VLAN標籤值設置為該終端用戶所在的VLAN，並通過接入網將該組播流向下推送給該 終端用戶。由於所有的終端用戶通過VLAN進行了隔離，因此其他終端用戶申請的組播組數據， 由於不在本終端用戶所屬的VLAN中，因此不會被本終端用戶所接收到。從而保證每個終端用 戶只接收到自己需要的組播組數據。
但是該方案由於在接入控制路由器埠上將一個組播流複製到多個VLAN中，形成多個組 播流，即使兩個不同的終端用戶需要接收同一套組播流，在接入網中也會有兩套內容相同的 組播數據流在不同的VLAN中同時存在。這樣會大量浪費接入網的帶寬資源。這與採用組播技 術可節省帶寬資源的初衷背道而馳。

發明內容
本發明的目的在於提供一種在GEPON中實現組播VLAN歸併的方法及裝置和光網絡單元。 將原本需要在多個VLAN中進行發送的組播數據，歸併到統一的一個組播VLAN中進行發送， 從而解決MVR技術浪費接入網帶寬資源的缺陷。
為達上述目的，本發明釆用如下技術方案
一種在千兆乙太網無源光網絡中實現組播VLAN歸併的方法，包括以下步驟1) 上行數據處理步驟利用標籤替換方法，將用戶發送的組播請求報文中的VLAN標籤， 替換為統一的組播VLAN標籤，然後再向上行發送；
2) 下行數據處理步驟當組播VLAN中的組播流下行到達ONU上時，利用標籤替換方法， 根據連接到本ONU的用戶申請的組播組，將對應的下行組播組數據中的組播VLAN標籤值，替 換為本終端用戶所屬VLAN的VLAN標籤值。
其中，所述步驟l)和步驟2)中的所述標籤替換方法為802.1q VLAN標籤的替換方法。 一種在千兆乙太網無源光網絡中實現組播VLAN歸併的裝置，包括 上行IGMP/MLD協議包抓包引擎模塊，在上行數據包進入UNI 口後，用於捕捉上行數據中
的IGMP/MLD協議報文，並據此建立和維護一組播組地址記錄表，以記錄本設備UNI 口連接的
終端用戶申請加入的組播組，並將該報文傳送給上行數據標籤替換引擎模塊；
上行數據標籤替換引擎模塊，用於將IGMP/MLD協議報文中的原來的UNI埠的VLAN標
籤值替換為統一的組播VLAN標籤值，然後再通過上聯埠將經過VLAN標籤替換的IGMP/MLD
協議報文向上轉發；
下行數據分析引擎模塊，用於分析下行的數據是否為具有組播VLAN標籤值的組播數據， 如果是，則將根據所述組播組地址記錄表，過濾掉非本ONU的UNI 口連接的終端用戶申請的 組播數據，將本ONU下終端用戶申請的組播數據幀交給下行數據標籤替換引擎模塊；
下行數據標籤替換引擎模塊，將組播數據中的組播VLAN標籤值替換為UNI埠的VLAN 標籤值，然後通過UNI埠將經過VLAN標籤替換的組播數據向下轉發。
其中，所述上行數據標籤替換引擎模塊為上行數據802. lq VLAN標籤替換引擎模塊，所 述下行數據標籤替換引擎模塊為下行數據802. lqVLAN標籤替換引擎模塊。
一種光網絡單元，包括一個內設有IGMP/MLD處理模塊和CPU埠的乙太網交換晶片和一 個具有內嵌CPU和VLAN處理模塊的ONU晶片，當上行數據進入所述乙太網交換晶片後，所述 IGMP/MLD處理模塊捕捉數據中的IGMP/MLD協議包，並通過所述CPU埠發送給所述ONU晶片 的內嵌CPU，所述ONU晶片的內嵌CPU將IGMP/MLD協議包中的UNI埠 VLAN標籤替換為組播 VLAN標籤，再通過上聯埠發送出去，當下行的組播流通過上聯埠進入所述ONU晶片後， 所述ONU晶片的VLAN處理模塊將連接本ONU的用戶申請的組播流的組播VLAN替換為UNI端 口的VLAN標籤，再發送給所述乙太網交換晶片，由所述太網交換晶片將組播流從UNI 口發送 出去。
本發明在保證用戶正常申請和獲取組播流的前提下，將組播帶寬限制在同一個VLAN中。 避免了在接入控制路由器的埠上進行組播流在多個VLAN中複製，從而減少了接入控制路由
器的組播複製工作負荷，減輕了接入控制路由器的組播性能壓力。同時也大大節省了接入網 的帶寬資源和VLAN資源。
以下結合附圖及實施例進一步說明本發明。


圖l為本發明裝置結構示意圖2為本發明在接入網中支持組播業務的實現示意圖。 圖3為本發明光網絡單元結構示意圖。
具體實施例方式
一種在千兆乙太網無源光網絡中實現組播VLAN歸併的方法，包括以下步驟
1) 上行數據處理步驟通過在0NU上，利用802. lq VLAN標籤的替換方法，將用戶發送 的組播請求報文中的VLAN標籤，替換為統一的組播VLAN標籤，然後再向上行發送，這樣可 將在不同VLAN中的用戶組播請求歸併到統一的一個組播VLAN中。在GEP0N局端設備0LT上 聯的接入控制路由器上，由於只會收到終端用戶位於組播VLAN中的組播請求，因此只需要將 組播數據複製到組播VLAN中，推送給終端用戶。
2) 下行數據處理步驟當組播VLAN中的組播流下行到達ONU上時，同樣利用802. lq VLAN 標籤的替換技術，結合IGMP/MLD Sno叩ing的技術，根據連接到本0NU的用戶申請的組播組， 將對應的下行組播組數據中的組播VLAN標籤值，替換為本終端用戶所屬VLAN的VLAN標籤值。 這樣就可以保證本0NU上連接的用戶正確接收到自己申請的組播組數據。
另外，在利用本方案進行接入網組網時，終端用戶的VLAN不能設置為與組播VLAN相同 的值。
一種在千兆乙太網無源光網絡中實現組播VLAN歸併的裝置，如圖2所示，在0NU上，上 行數據方向有兩個數據處理引擎模塊 一是上行IGMP/MLD協議包抓包引擎模塊，二是上行數 據802. lqVLAN標籤替換引擎模塊。其中，
上行IGMP/MLD協議包抓包引擎模塊，終端用戶(例如IPTV機頂盒)的上行數據包進入 UNI 口後，用於捕捉上行數據中的IGMP/MLD協議報文，並據此建立和維護一張組播組地址記 錄表，已記錄本設備UNI 口連接的終端用戶申請加入的組播組。同時將這些報文傳送給"上 行數據802. lqVLAN標籤替換引擎"，此時IGMP/MLD協議報文仍然具有UNI埠的VLAN標籤 值；
上行數據802. lqVLAN標籤替換引擎模塊，用於將IGMP/MLD協議報文中的原來的UNI端 口的VLAN標籤值替換為統一的組播VLAN標籤值，然後再通過上聯埠 (UPLINK)將已經經 過VLAN標籤替換的IGMP/MLD協議報文向上轉發。由於接入網上行的IGMP/MLD協議報文全部 具有統一的組播VLAN標籤值，因此在接入控制路由器上下發的組播數據也全部在組播VLAN 中。
在ONU上，下行數據方向也有兩個數據處理引擎模塊 一是下行數據分析引擎模塊，二 是下行數據802. lqVLAN標籤替換引擎模塊。其中，
下行數據分析引擎模塊，用於分析下行的數據中哪些是具有組播VLAN標籤值的組播數據， 當發現具有組播VLAN標籤值的組播數據時，將根據本ONU上的組播組地址記錄表，過濾掉非 本ONU的UNI 口連接的終端用戶申請的組播數據。同時將本ONU下終端用戶申請的組播數據 幀交給下行數據802. lqVLAN標籤替換引擎模塊處理；
下行數據802. lqVLAN標籤替換引擎模塊，將組播數據中的組播VLAN標籤值替換為UNI 埠的VLAN標籤值，然後再通過UNI埠將經過VLAN標籤替換的組播數據向下轉發。
採用本發明後在GEP0N中支持組播業務的實現如圖3所示。例如，用戶A和用戶B分別 連接在兩個ONU的UNI埠 ，用戶A連接的UNI埠 VLAN設置為VLAN2，用戶B連接的UNI 埠 VLAN設置為VLAN3。設置接入網採用的統一組播VLAN為VLAN999。
假設用戶A和用戶B申請相同的組播流1，原本用戶A和用戶B的組播請求會在VLAN2和 VLAN3中分別上行到接入控制路由器，而接入控制路由器會在VLAN2和VLAN3中分別複製組播 流l的數據，推送給用戶A和用戶B。採用本發明的ONU能夠將不同VLAN用戶的組播請求歸 併到同一個組播VLAN,即VLAN999中，並將下行VLAN999中組播數據的VLAN標籤還原為用戶 連接的UNI埠的VLAN標籤，從而保證在用戶正常申請和獲取組播流的前提下，將組播帶寬 限制在同一個VLAN中。
通過以上描述的組播VLAN歸併方法，避免了在接入控制路由器的埠上進行組播流在多 個VLAN中複製，從而減少了接入控制路由器的組播複製工作負荷，減輕了接入控制路由器的 組播性能壓力。同時也大大節省了接入網的帶寬資源和VLAN資源。
一種光網絡單元，如圖4所示，包括一個內設有IGMP/MLD處理模塊和CPU埠的乙太網 交換晶片(例如Marvel16061)和一個具有內嵌CPU和VLAN處理模塊的ONU晶片(例如 PAS6201)。
當用戶的上行數據進入所述乙太網交換晶片後，交換晶片的所述IGMP/MLD處理模塊捕捉 數據中的IGMP/MLD協議包，並通過所述CPU埠發送給所述ONU晶片的內嵌CPU,所述ONU 晶片的內嵌CPU將IGMP/MLD協議包中的UNI埠 VLAN標籤替換為組播VLAN標籤，再通過上 聯埠 (UPLINK)發送出去。
當從接入控制路由器下行的組播流通過上聯埠進入ONU晶片後，所述ONU晶片的VLAN 處理模塊將連接本ONU的用戶申請的組播流的組播VLAN替換為UNI埠的VLAN標籤，並發 送給交換晶片，由於經過替換的組播流的VLAN標籤為UNI 口的VLAN值，因此組播流進入交 換晶片後，能夠從UNI 口發送出去達到終端用戶。
權利要求
1、一種在千兆乙太網無源光網絡中實現組播VLAN歸併的方法，其特徵在於包括以下步驟1)上行數據處理步驟利用標籤替換方法，將用戶發送的組播請求報文中的VLAN標籤，替換為統一的組播VLAN標籤，然後再向上行發送；2)下行數據處理步驟當組播VLAN中的組播流下行到達ONU上時，利用標籤替換方法，根據連接到本ONU的用戶申請的組播組，將對應的下行組播組數據中的組播VLAN標籤值，替換為本終端用戶所屬VLAN的VLAN標籤值。
2、 根據權利要求1所述的在千兆乙太網無源光網絡中實現組播VLAN歸併的方法，其特徵在 於所述步驟l)和步驟2)中的所述標籤替換方法為802.1q VLAN標籤的替換方法。
3、 一種在千兆乙太網無源光網絡中實現組播VLAN歸併的裝置，其特徵在於包括上行IGMP/MLD協議包抓包引擎模塊，在上行數據包進入UNI 口後，用於捕捉上行數據中 的IGMP/MLD協議報文，並據此建立和維護一組播組地址記錄表，以記錄本設備UNI 口連接的終端用戶申請加入的組播組，並將該報文傳送給上行數據標籤替換引擎模塊； 上行數據標籤替換引擎模塊，用於將IGMP/MLD協議報文中的原來的UNI埠的VLAN標籤 值替換為統一的組播VLAN標籤值，然後再通過上聯埠將經過VLAN標籤替換的IGMP/MLD 協議報文向上轉發；下行數據分析引擎模塊，用於分析下行的數據是否為具有組播VLAN標籤值的組播數據， 如果是，則將根據所述組播組地址記錄表，過濾掉非本ONU的UNI 口連接的終端用戶申請 的組播數據，將本ONU下終端用戶申請的組播數據幀交給下行數據標籤替換引擎模塊； 下行數據標籤替換引擎模塊，將組播數據中的組播VLAN標籤值替換為UNI埠的VLAN標 籤值，然後通過UNI埠將經過VLAN標籤替換的組播數據向下轉發。
4、 根據權利要求3所述的在千兆乙太網無源光網絡中實現組播VLAN歸併的裝置，其特徵在 於包括所述上行數據標籤替換引擎模塊為上行數據802. lq VLAN標籤替換引擎模塊，所 述下行數據標籤替換引擎模塊為下行數據802. lqVLAN標籤替換引擎模塊。
5、 一種光網絡單元，其特徵在於包括一個內設有IGMP/MLD處理模塊、CPU埠的乙太網交 換晶片和一個具有內嵌CPU、 VLAN處理模塊的ONU晶片，當上行數據進入所述乙太網交換 晶片後，所述IGMP/MLD處理模塊捕捉數據中的IGMP/MLD協議包，並通過所述CPU埠發 送給所述ONU晶片的內嵌CPU,所述ONU晶片的內嵌CPU將IGMP/MLD協議包中的UNI埠 VLAN標籤替換為組播VLAN標籤，再通過上聯埠發送出去，當下行的組播流通過上聯端 口進入所述ONU晶片後，所述ONU晶片的VLAN處理模塊將連接本ONU的用戶申請的組播 流的組播VLAN替換為UNI埠的VLAN標籤，再發送給所述乙太網交換晶片並由其送出。
全文摘要
一種在GEPON中實現組播VLAN歸併的方法及裝置和光網絡單元，所述方法包括1)上行數據處理步驟利用標籤替換，將用戶發送的組播請求報文中的VLAN標籤，替換為統一的組播VLAN標籤，然後再向上行發送；2)下行數據處理步驟當組播VLAN中的組播流下行時，同樣利用標籤替換，根據連接到本ONU的用戶申請的組播組，將對應的下行組播組數據中的組播VLAN標籤值，替換為本終端用戶所屬VLAN的VLAN標籤值。本發明在保證用戶正常申請和獲取組播流的前提下，將組播帶寬限制在同一個VLAN中。避免了在接入控制路由器的埠上進行組播流在多個VLAN中複製，從而減少了接入控制路由器的組播複製工作負荷，減輕了接入控制路由器的組播性能壓力。同時也大大節省了接入網的帶寬和VLAN資源。
文檔編號H04L12/56GK101184023SQ20061011833
公開日2008年5月21日 申請日期2006年11月14日 優先權日2006年11月14日
發明者進 李, 楊永鋒 申請人:上海未來寬帶技術及應用工程研究中心有限公司