基於組播轉換的可控組播系統的製作方法
2023-12-03 23:45:16 2
專利名稱：基於組播轉換的可控組播系統的製作方法
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。
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(包括視頻會議系統和網絡電視系統)是下一代網際網路的典型應用，該應用對網絡帶寬和實時性等方面對網絡、 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(1920 X 1080)，傳輸帶寬從 22Mbps到800Mbps，具有不同的特性，為用戶不同的需求提供不同服務。高性能視頻傳輸系統一般具有一點到多點或多點到多點的並發傳輸特性，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在並發多路傳輸場景下對於帶寬的要求。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，傳統的基於單播的傳輸方法，在並發多路傳輸場景下，嚴重地消耗網絡帶寬，並可能因為並發數過大導致網絡擁塞和丟包， 每一路傳輸性能都受到影響。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。然而，由於模型、協議和路由方式不同，ASM組播和SSM組播不能互相兼容，且單播和組播也不能互相兼容。在ASM組播和SSM組播技術中，組播的源、接收者和帶寬都不可控制，另外當用戶節點頻繁地加入和退出時，組播路由的狀態將頻繁地發生變化，引發極大的狀態維護開銷， 嚴重地影響組播服務的可擴展性。因此，如何保證組播服務的可控性和安全性，以及如何減少組播狀態變化以提高組播服務的可擴展性是組播服務得到廣泛應用的關鍵技術之一。
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如何在支持不同的組播協議的網絡間實現組播服務的共享，對組播轉換服務進行統一的調度和控制。( 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，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，用於實現IPv6ASM和SSM組播雙向轉換；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，用於實現 IPv6單播和SSM組播雙向轉換；
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，用於調度所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關進行組播轉換、監測所述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工作狀態、以及提供配置和監測界面；網絡拓撲資料庫，與所述網管系統連接，用於記錄頻道信息、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信息、網絡管理員信息以及頻道接收者信息並供所述網管系統查詢；信息統計資料庫，與所述網管系統連接，用於記錄所述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運行狀態信息和流量統計信息並供所述網管系統查詢。優選地，所述基於IPv6的ASM和SSM組播雙向轉換網關與若干用戶端通過ASM組播網絡連接，通過源區分的方式實現若干用戶端的若干ASM組播源與一個SSM組播組地址之間的數據轉發。優選地，所述基於IPv6的單播和SSM組播雙向轉換網關與若干用戶端通過單播網絡連接，通過源區分的方式實現若干用戶端的若干單播源與一個SSM組播組地址之間的數據轉發。優選地，所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關以靜態加入的方式長期保持在相應的組播組中，僅在啟動時發送一次加入組播組信令。優選地，所述網管系統與所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關之間通過web服務傳遞參數來進行通信交互。優選地，所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關設有流量控制模塊，用於在進行轉發時對接收的數據進行流量控制。(三)有益效果本發明使得組播服務從ASM組播或SSM組播單一網絡支持，擴展到跨ASM組播、 SSM組播和單播網絡同時支持；並通過對組播源、組播組和組播帶寬的控制，實現對各個組播組的嚴格控制；轉換網關長期保持在特定的組播組內，轉換網關間的組播路由器沒有組播狀態變化，長期保持較低的狀態維護開銷，提高組播服務的可擴展性；通過網管系統，將大規模可控組播系統中的各個組播組的運行狀態和流量等信息呈現，使得網絡管理員通過網管系統可以實時和直觀地掌握大規模可控組播系統的運行狀態。
圖1為根據本發明實施例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基於組播轉換的可控組播系統的運行方法流程圖。
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。圖1為本發明實施例基於組播轉換的可控組播系統的網絡邏輯拓撲結構圖。如圖 1所示，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、至少一個基於IPv6的單播和SSM組播雙向轉換網關、網管系統、網絡拓撲資料庫和信息統計資料庫。其中所述至少一個基於IPv6的ASM和SSM組播雙向轉換網關部署在用戶子網內，與至少一個用戶端通過ASM組播網絡連接，用於實現IPv6 ASM和SSM組播雙向轉換。所述至少一個基於Ipv6的單播和SSM組播雙向轉換網關部署在用戶子網內，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，用於實現IPv6單播和SSM組播雙向轉換。所述兩種轉換網關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。所述基於IPv6的ASM和SSM組播雙向轉換網關和基於Ipv6的單播和SSM組播雙向轉換網關以靜態加入的方式長期保持在相應的組播組中，僅在啟動時發送一次加入組播組信令；使得轉換網關間的組播路由器沒有組播狀態變化，長期保持較低的狀態維護開銷， 提高組播服務的可擴展性。如圖1所示，在本實施例中，僅給出系統中設有一個單播和SSM組播雙向轉換網關連接一個用戶端ul，一個ASM和SSM組播雙向轉換網關連接一個用戶端u2的情況。此外，各轉換網關還可以與若干用戶端連接當所述基於IPv6的ASM和SSM組播雙向轉換網關與若干用戶端通過ASM組播網絡連接時，通過源區分的方式實現若干用戶端的若干ASM組播源與一個SSM組播組地址之間的數據轉發；當所述基於IPv6的單播和SSM組播雙向轉換網關與若干用戶端通過單播網絡連接時，通過源區分的方式實現若干用戶端的若干單播源與一個SSM組播組地址之間的數據轉發。所述網管系統與所述轉換網關通信交互，用於調度所述轉換網關進行組播轉換、 監測所述轉換網關的工作狀態、以及向網絡管理員提供配置和監測界面；所述網管系統與所述轉換網關之間通過web服務傳遞參數來進行通信交互。即轉換網關和網管系統都部署web服務，當網管系統需要通知轉換網關進行某種操作時，只需訪問相應的服務，將信息通過網頁參數以XML格式通過HTTP協議發給轉換網關，轉換網關收到HTTP請求後，根據傳遞的信息執行相應操作。本實施例中使用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，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網關，執行相關操作；否則拒絕此次請求。所述網絡拓撲資料庫與所述網管系統連接，用於記錄頻道信息、轉換網關信息、網絡管理員信息以及頻道接收者信息並供所述網管系統查詢。所述信息統計資料庫與所述網管系統連接，用於記錄所述轉換網關的運行狀態信息和流量統計信息並供所述網管系統查詢。圖2為本發明實施例基於組播轉換的可控組播系統的運行方法流程圖。如圖2所示，所述運行方法包括以下步驟Sl 網絡管理員在網絡拓撲資料庫中配置轉換網關信息和頻道信息；
其中轉換網關信息的配置包括配置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名稱；配置上級網關將上級網關置為默認值，表明所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關為頂級網關，互相以SSM組播相通，配置組播支持將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組播支持分別配置為ASM組播和單播支持，標識兩臺轉換網關各自的網絡支持類型。所述頻道信息的配置包括網絡管理員在網關拓撲資料庫中配置頻道1和頻道2， 分別將源地址置為用戶端Ul和用戶端u2的地址，並填寫兩個頻道對應的組地址和帶寬、名稱和簡介信息。S2 分別啟動各轉換網關並向網管系統註冊；具體為ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關分別啟動， 向網管系統申請註冊，網管系統提供轉發需要佔用的埠號，ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關檢查自身的空閒埠後，提交網關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完成註冊，網管系統確定網關上線。S3:網管系統分別為各轉換網關計算轉發列表並將轉發列表發送給對應的轉換網關；具體為網管系統為在線的ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關分別計算轉發列表，並將所述轉發列表對應發送給ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關；其中單播和SSM組播雙向轉換網關的轉發列表包括 和〈(ASM和SSM組播雙向轉換網關地址，頻道2的組地址)，ul的地址，埠號2，頻道2的帶寬> ；ASM和SSM組播雙向轉換網關的轉發列表包括 和 < (單播和SSM組播雙向轉換網關地址，頻道1的組地址)，ASM地址1，埠號1，頻道1的帶寬〉。S4 用戶端通過對應轉換網關的轉發服務向另一個用戶端發送數據；具體為用戶端Ul向單播和SSM組播雙向轉換網關發送單播數據，用戶端u2向 ASM和SSM組播雙向轉換網關發送ASM組播數據，單播和SSM組播雙向轉換網關和ASM和 SSM組播雙向轉換網關分別進行轉發操作，用戶端ul和用戶端u2分別接收到對方的數據。S5:網管系統從轉換網關獲得該轉換網關的運行狀態信息和流量統計信息並寫入信息統計資料庫中；具體為網管系統向轉換網關發出流量統計命令，接收到該命令後轉換網關向網管系統報告轉換網關最新的CPU、內存和網關佔用情況，以及網關各轉發頻道的實時帶寬信息等，如過去時間內的平均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。S6 管理員通過網管系統查看所述信息統計資料庫中的統計結果；具體為網絡管理員訪問網管系統的web服務，查詢單播和SSM組播雙向轉換網關和ASM和SSM組播雙向轉換網關的在線情況和轉發流量歷史記錄，兩個頻道的流量歷史記錄等信息，掌握大規模可控組播系統的運行狀態。如果出現網關下線、頻道發送失敗等異常，通過該web服務可以查找到問題的原因。所述轉換網關的轉發服務包括接收數據並轉發到相應的目的地址，以及對接收的數據進行流量控制。本發明通過多臺組播轉換網關的協同工作，支持複雜的網絡環境和組播支持情況。端到端間的組播傳輸方式可以反覆變化，由網管系統負責協調各臺轉換網關進行接力轉換。可以實現大規模可控組播系統，支持多種組播模型的協同工作，在一個框架下解決了組播可管可控和可擴展性問題。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，其特徵在於，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，用於實現IPv6ASM和SSM組播雙向轉換；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，用於實現IPv6 單播和SSM組播雙向轉換；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，用於調度所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關進行組播轉換、監測所述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工作狀態、以及提供配置和監測界面；網絡拓撲資料庫，與所述網管系統連接，用於記錄頻道信息、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信息、網絡管理員信息以及頻道接收者信息並供所述網管系統查詢；信息統計資料庫，與所述網管系統連接，用於記錄所述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運行狀態信息和流量統計信息並供所述網管系統查詢。
2.如權利要求1所述的基於組播轉換的可控組播系統，其特徵在於，所述基於IPv6的 ASM和SSM組播雙向轉換網關與若干用戶端通過ASM組播網絡連接，通過源區分的方式實現若干用戶端的若干ASM組播源與一個SSM組播組地址之間的數據轉發。
3.如權利要求1所述的基於組播轉換的可控組播系統，其特徵在於，所述基於IPv6的單播和SSM組播雙向轉換網關與若干用戶端通過單播網絡連接，通過源區分的方式實現若干用戶端的若干單播源與一個SSM組播組地址之間的數據轉發。
4.如權利要求1所述的基於組播轉換的可控組播系統，其特徵在於，所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和單播和SSM組播雙向轉換網關以靜態加入的方式長期保持在相應的組播組中，僅在啟動時發送一次加入組播組信令。
5.如權利要求1所述的基於組播轉換的可控組播系統，其特徵在於，所述網管系統與所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關之間通過web服務傳遞參數來進行通信交互。
6.如權利要求1所述的基於組播轉換的可控組播系統，其特徵在於，所述ASM和SSM組播雙向轉換網關和所述單播和SSM組播雙向轉換網關設有流量控制模塊，用於在進行轉發時對接收的數據進行流量控制。
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，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。本發明的可控組播系統實現了在支持不同的組播協議的網絡間的組播服務共享，並對組播轉換服務進行統一的調度和控制。
文檔編號H04L12/18GK102263649SQ20111024969
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