基於igmp協議實現組播轉單播的乙太網交換設備及方法
2023-05-20 18:03:21
專利名稱：基於igmp協議實現組播轉單播的乙太網交換設備及方法
技術領域：
本發明涉及無線區域網技術領域，特別涉及無線區域網內組播與單播轉換技術領域，具體是指一種基於IGMP協議實現組播轉單播的乙太網交換設備及方法。
背景技術：
在無線區域網技術中，無線包在傳輸過程中易受到幹擾從而導致丟包，對於視頻而言，出現丟包時用戶的直觀感受就是馬賽克和停頓。在無線單播傳輸模式中，由於採用了接收包確認和重傳技術，使丟包率降到合理的水平以下，無線視頻單播時，用戶體驗很好， 幾乎無馬賽克或停頓現象。但是，由於組播是一對多的傳輸，丟包後無法進行確認和重傳， 導致馬賽克嚴重，視頻效果極差。為解決上述組播用戶體驗交差的問題，現有技術中所採取的技術方案是在無線驅動模塊進行處理，對所有組播包進行偵測，建立轉發表，把組播包轉換成單播包，再利用單播包的確認和重傳技術減少丟包率。這樣的解決方法固然可以從一定程度上解決組播中用戶體驗差的問題，但其缺點在於，實施這一技術方案首先需要無線驅動模塊自身的支持，另外，即使無線驅動模塊提供了無線組播轉單播的功能，但其實現複雜，易出問題，轉換效率不高。因此，現有技術中的這一解決方案的實際應用價值較低。
發明內容
本發明的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種通過擴展Iinux內核 bridge模塊的IGMP snooping子模塊功能，直接將無線組播包轉換為單播後，再送至無線驅動模塊處理，因此不需要無線驅動模塊對組播包進行額外的技術處理，提高了效率，同時大大減少了組播的丟包率，進一步地提供用戶更佳的體驗，且實現方式簡單，成本低廉，應用範圍較為廣泛的基於IGMP協議實現組播轉單播的乙太網交換設備及方法。為了實現上述的目的，本發明的無線區域網中的基於IGMP協議實現組播轉單播的乙太網交換設備具有如下構成該乙太網交換設備包括IGMP管理模塊、上行WAN接口和下行乙太網接口，所述的 IGMP管理模塊分別連接所述的上行WAN接口和下行乙太網接口，所述的下行乙太網接口包括一個無線接口，所述的IGMP管理模塊具有組播轉單播控制單元和組播轉發表存儲單元， 所述的組播轉單播控制單元連接於所述的組播轉發表存儲單元，所述的組播轉單播控制單元還連接所述的上行WAN接口和下行乙太網接口。該無線區域網中的基於IGMP協議實現組播轉單播的乙太網交換設備中，所述的組播轉單播控制單元為IGMP探聽單元，所述的IGMP探聽單元分別連接所述的組播轉發表存儲單元、上行WAN接口和下行乙太網接口。該無線區域網中的基於IGMP協議實現組播轉單播的乙太網交換設備中，所述的組播轉發表存儲單元還包括源MAC地址存儲子單元。本發明還提供一種利用所述的設備實現組播轉單播的方法，其包括以下步驟
(1)所述的IGMP管理模塊運行IGMP的snooping功能；(2)所述的IGMP管理模塊從所述的下行乙太網接口接收到IGMP的join數據包；(3)所述的IGMP管理模塊將所述的join數據包中的接口名稱、組播組和源MAC地址存入所述的組播轉發表存儲單元；(4)所述的IGMP管理模塊從所述的上行WAN接口接收到組播包；(5)所述的IGMP管理模塊的組播轉單播控制單元根據所述的組播轉發表存儲單元中存儲的信息，將所述的組播包的源MAC地址作為發送到無線接口的單播包的目標地址，並將所述的組播包的目標地址作為發送到其餘下行乙太網接口的單播包的目標地址。該實現組播轉單播的方法中，所述的組播轉單播控制單元為IGMP探聽單元，所述的IGMP探聽單元分別連接所述的組播轉發表存儲單元、上行WAN接口和下行乙太網接口， 所述的IGMP管理模塊運行IGMP的snooping功能，具體為所述的IGMP探聽單元運行IGMP 的snooping功能，探聽從所述的上行WAN接口和下行乙太網接口發來的IGMP數據包。該實現組播轉單播的方法中，所述的組播轉發表存儲單元還包括源MAC地址存儲子單元，所述的IGMP管理模塊將所述的join數據包中的源MAC地址存入所述的組播轉發表存儲單元，具體為所述的IGMP管理模塊將所述的join數據包中的源MAC地址存入所述的源MAC地址存儲子單元。該實現組播轉單播的方法中，所述的步驟( 具體包括以下步驟(51)所述的組播轉單播控制單元根據所述的組播轉發表存儲單元中存儲的接口名稱查找到無線接口；(52)所述的組播轉單播控制單元將所述的無線接口對應的源MAC地址作為發送到無線接口的單播包的目標地址；(53)根據所述的組播轉發表存儲單元中存儲的接口名稱，所述的組播轉單播控制單元將所述的組播包的目標地址作為發送到其餘下行乙太網接口的單播包的目標地址；(54)所述的組播轉單播控制單元根據所述的目標地址進行單播轉發。採用了該發明的無線區域網中的基於IGMP協議實現組播轉單播的乙太網交換設備，其包括IGMP管理模塊、上行WAN接口和下行乙太網接口，所述的IGMP管理模塊分別連接所述的上行WAN接口和下行乙太網接口，所述的下行乙太網接口包括一個無線接口，所述的IGMP管理模塊具有組播轉單播控制單元和組播轉發表存儲單元，所述的組播轉單播控制單元連接於所述的組播轉發表存儲單元，所述的組播轉單播控制單元還連接所述的上行WAN接口和下行乙太網接口。在利用該設備進行組播轉單播時，所述的IGMP管理模塊將下行乙太網接口的接口名稱、組播組和源MAC地址存入所述的組播轉發表存儲單元，然後根據組播轉發表存儲單元中存儲的信息，將所述的組播包的源MAC地址作為發送到無線接口的單播包的目標地址，並將所述的組播包的目標地址作為發送到其餘下行乙太網接口的單播包的目標地址，實現將組播轉換為單播的過程。利用本發明的設備及方法，不需要無線驅動模塊對組播包進行額外的技術處理，提高了效率，同時大大減少了組播的丟包率，進一步地提供用戶更佳的體驗，且實現方式簡單，成本低廉，應用範圍較為廣泛的基於IGMP協議實現組播轉單播的乙太網交換設備及方法。
圖1為本發明的無線區域網中的基於IGMP協議實現組播轉單播的乙太網交換設備的結構示意圖。圖2為利用本發明的設備實現組播轉單播的方法的步驟流程圖。圖3為採用本發明的設備實現組播轉單播的方法在實際應用中接收到join數據包並記錄源MAC地址的示意圖。圖4為採用本發明的設備實現組播轉單播的方法在實際應用中將組播轉為單播的示意圖。
具體實施例方式為了能夠更清楚地理解本發明的技術內容，特舉以下實施例詳細說明。請參閱圖1所示，為本發明的無線區域網中的基於IGMP協議實現組播轉單播的乙太網交換設備的結構示意圖。在一種實施方式中，所述的乙太網交換設備包括IGMP管理模塊、上行WAN接口和下行乙太網接口，所述的IGMP管理模塊分別連接所述的上行WAN接口和下行乙太網接口，所述的下行乙太網接口包括一個無線接口，所述的IGMP管理模塊具有組播轉單播控制單元和組播轉發表存儲單元，所述的組播轉單播控制單元連接於所述的組播轉發表存儲單元，所述的組播轉單播控制單元還連接所述的上行WAN接口和下行乙太網接口。利用該實施方式的設備實現組播轉單播的方法包括以下步驟(1)所述的IGMP管理模塊運行IGMP的snooping功能；(2)所述的IGMP管理模塊從所述的下行乙太網接口接收到IGMP的join數據包；(3)所述的IGMP管理模塊將所述的join數據包中的接口名稱、組播組和源MAC地址存入所述的組播轉發表存儲單元；(4)所述的IGMP管理模塊從所述的上行WAN接口接收到組播包；(5)所述的IGMP管理模塊的組播轉單播控制單元根據所述的組播轉發表存儲單元中存儲的信息，將所述的組播包的源MAC地址作為發送到無線接口的單播包的目標地址，並將所述的組播包的目標地址作為發送到其餘下行乙太網接口的單播包的目標地址。在一種較優選的實施方式中，所述的組播轉單播控制單元為IGMP探聽單元，所述的IGMP探聽單元分別連接所述的組播轉發表存儲單元、上行WAN接口和下行乙太網接口。在利用該實施方式的設備實現組播轉單播的方法中，所述的IGMP管理模塊運行 IGMP的snooping功能，具體為所述的IGMP探聽單元運行IGMP的snooping功能，探聽從所述的上行WAN接口和下行乙太網接口發來的IGMP數據包。在進一步優選的實施方式中，所述的組播轉發表存儲單元還包括源MAC地址存儲子單元。在利用該實施方式的設備實現組播轉單播的方法中，所述的IGMP管理模塊將所述的join數據包中的源MAC地址存入所述的組播轉發表存儲單元，具體為所述的IGMP管理模塊將所述的join數據包中的源MAC地址存入所述的源MAC地址存儲子單元。在更優選的實施方式中，所述的步驟( 具體包括以下步驟(51)所述的組播轉單播控制單元根據所述的組播轉發表存儲單元中存儲的接口名稱查找到無線接口；CN 102447567 A
說明書
4/8頁(52)所述的組播轉單播控制單元將所述的無線接口對應的源MAC地址作為發送到無線接口的單播包的目標地址；(53)根據所述的組播轉發表存儲單元中存儲的接口名稱，所述的組播轉單播控制單元將所述的組播包的目標地址作為發送到其餘下行乙太網接口的單播包的目標地址；(54)所述的組播轉單播控制單元根據所述的目標地址進行單播轉發。本發明的總體思路是，在乙太網交換機(或其它任意橋接，路由設備)轉發組播包的過程中，為提高效率和帶寬的利用率，通常會採用IGMP(Internet Group Management Protocol-Internet組管理協議)snooping,偵聽IGMP join/leave包，建立轉發表，記錄從哪個接口收到IGMP包。根據轉發表，只把組播數據包轉發到加入某個組播組的接口。如果在轉發表中擴展一項，記錄發IGMP包設備的源MAC地址，就能在轉發過程中把組播包的目的MAC替換成表項中設備的源MAC地址，實現組播轉單播功能。僅在IGMP snooping模塊上做微小的改動，就實現了和無線驅動模塊用大量代碼實現的同樣功能。通過區別乙太網有線接口和無線接口並進行分別處理，如果是無線接口，做目的MAC地址的替換(替換為記錄的源MAC地址)，如果是乙太網有線接口，不替換，這樣原有的IGMP snooping功能不受任何影響。在實際應用中，開發者不需要了解無線協議即可使用，以使用Iinux作業系統為例，開發者僅需修改Iinux內核bridge的IGMP snooping的少量代碼，易實現。在組播轉為單播包後，直接發送到連接無線接口的設備，開發者不再需要了解無線接口設備中的任何實現細節，就完成了組播轉單播的開發。經過大量驗證，無論無線驅動模塊本身是否支持/開啟無線組播轉單播，都能正常地完成此功能，而且效率優於在無線驅動模塊內部的實現。因為從已公開的無線模塊驅動源碼或者從理論上分析，無線驅動模塊在其內部實現組播轉單播時，也必然在其內部做一個類似IGMP snooping功能的模塊，現在把這兩個類似功能的模塊合二為一，並且在易實現的地方實現。由於無線協議本身複雜，處理效率比有線低，因此在Iinux內核bridge的 IGMP snooping處理優於在無線驅動模塊內部處理，實際測試情況也是如此。如圖3所示，ethO為設備上行的WAN接口，ethl，eth2為用戶側的乙太網接口，wlO 為用戶側無線接口。設備分別從ethl和wlO接口收到IGMP join包，組播轉發表記錄收到 IGMP包的接口名稱，組播組，源MAC地址，其中，源MAC地址是為了支持組播轉單播在原來組播轉發表項中增加的條目。所產生的組播轉發表如下表所示
權利要求
1.一種無線區域網中的基於IGMP協議實現組播轉單播的乙太網交換設備，其特徵在於，所述的乙太網交換設備包括IGMP管理模塊、上行WAN接口和下行乙太網接口，所述的 IGMP管理模塊分別連接所述的上行WAN接口和下行乙太網接口，所述的下行乙太網接口包括一個無線接口，所述的IGMP管理模塊具有組播轉單播控制單元和組播轉發表存儲單元， 所述的組播轉單播控制單元連接於所述的組播轉發表存儲單元，所述的組播轉單播控制單元還連接所述的上行WAN接口和下行乙太網接口。
2.根據權利要求1所述的無線區域網中的基於IGMP協議實現組播轉單播的乙太網交換設備，其特徵在於，所述的組播轉單播控制單元為IGMP探聽單元，所述的IGMP探聽單元分別連接所述的組播轉發表存儲單元、上行WAN接口和下行乙太網接口。
3.根據權利要求1或2所述的無線區域網中的基於IGMP協議實現組播轉單播的乙太網交換設備，其特徵在於，所述的組播轉發表存儲單元還包括源MAC地址存儲子單元。
4.一種利用權利要求1所述的設備實現組播轉單播的方法，其特徵在於，所述的方法包括以下步驟(1)所述的IGMP管理模塊運行IGMP的snooping功能；(2)所述的IGMP管理模塊從所述的下行乙太網接口接收到IGMP的join數據包；(3)所述的IGMP管理模塊將所述的join數據包中的接口名稱、組播組和源MAC地址存入所述的組播轉發表存儲單元；(4)所述的IGMP管理模塊從所述的上行WAN接口接收到組播包；(5)所述的IGMP管理模塊的組播轉單播控制單元根據所述的組播轉發表存儲單元中存儲的信息，將所述的組播包的源MAC地址作為發送到無線接口的單播包的目標地址，並將所述的組播包的目標地址作為發送到其餘下行乙太網接口的單播包的目標地址。
5.根據權利要求4所述的實現組播轉單播的方法，其特徵在於，所述的組播轉單播控制單元為IGMP探聽單元，所述的IGMP探聽單元分別連接所述的組播轉發表存儲單元、上行 WAN接口和下行乙太網接口，所述的IGMP管理模塊運行IGMP的snooping功能，具體為所述的IGMP探聽單元運行IGMP的snooping功能，探聽從所述的上行WAN接口和下行乙太網接口發來的IGMP數據包。
6.根據權利要求4或5所述的實現組播轉單播的方法，其特徵在於，所述的組播轉發表存儲單元還包括源MAC地址存儲子單元，所述的IGMP管理模塊將所述的join數據包中的源MAC地址存入所述的組播轉發表存儲單元，具體為所述的IGMP管理模塊將所述的join數據包中的源MAC地址存入所述的源MAC地址存儲子單元。
7.根據權利要求6所述的實現組播轉單播的方法，其特徵在於，所述的步驟(5)具體包括以下步驟(51)所述的組播轉單播控制單元根據所述的組播轉發表存儲單元中存儲的接口名稱查找到無線接口；(52)所述的組播轉單播控制單元將所述的無線接口對應的源MAC地址作為發送到無線接口的單播包的目標地址；(53)根據所述的組播轉發表存儲單元中存儲的接口名稱，所述的組播轉單播控制單元將所述的組播包的目標地址作為發送到其餘下行乙太網接口的單播包的目標地址；(54)所述的組播轉單播控制單元根據所述的目標地址進行單播轉發。
全文摘要
本發明涉及一種無線區域網中的基於IGMP協議實現組播轉單播的乙太網交換設備，其包括IGMP管理模塊、上行WAN接口和下行乙太網接口，IGMP管理模塊分別連接上行WAN接口和下行乙太網接口，下行乙太網接口包括一個無線接口，IGMP管理模塊具有相互連接的組播轉單播控制單元和組播轉發表存儲單元，組播轉單播控制單元還連接上行WAN接口和下行乙太網接口。本發明還涉及利用該設備實現組播轉單播的方法。採用本發明所提供的設備和方法，其不需要無線驅動模塊對組播包進行額外的技術處理，提高了效率，同時大大減少了組播的丟包率，進一步地提供用戶更佳的體驗，且本發明的實現方式簡單，成本低廉，應用範圍較為廣泛。
文檔編號H04L12/18GK102447567SQ201110364020
公開日2012年5月9日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者徐正偉, 牛友武, 陳曦 申請人:上海大亞科技有限公司