專利名稱：異步傳輸模式數(shù)據(jù)流的轉發(fā)裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高速上網(wǎng)和專線業(yè)務中多播數(shù)據(jù)流的轉發(fā)裝置及方法，尤其是一種異步傳輸模式數(shù)字用戶線接入復用器(Asynchronous TransferMode Digital Subscriber Line Access Multiplexer，簡稱ATM DSLAM)對多播數(shù)據(jù)流高效率地進行轉發(fā)的方法及裝置。屬于通信技術領域。
背景技術：
目前，非對稱數(shù)字用戶環(huán)線(Asymmetrical Digital Subscriber Loop，簡稱ADSL)接入主要應用還是高速上網(wǎng)和專線業(yè)務，隨著網(wǎng)絡視頻、遠程教育、股票信息實時傳送等多點通信業(yè)務的出現(xiàn)，ADSL寬帶接入提供多播業(yè)務成為一個必然的趨勢。
多播技術實現(xiàn)網(wǎng)絡中點到多點的高效數(shù)據(jù)傳送，采用了多播技術后，源端服務器和骨干網(wǎng)只需要傳送一份多播數(shù)據(jù)，直到最貼近用戶的接入設備上才將多播數(shù)據(jù)復制多份給不同用戶，大大減少了網(wǎng)絡帶寬的占用，有效的降低網(wǎng)絡和源端服務器負載，是最為適合的點到多點通信業(yè)務支撐技術。
ATM DSLAM完成ADSL接入的匯接復用，上行通過異步傳輸模式(Asynchronous Transfer Mode，簡稱ATM)城域網(wǎng)進行收斂和匯聚，終結在寬帶接入服務器(Broadband Access Server，簡稱BAS)設備上，由于ATM接口和帶寬種類較多，底層可以通過同步數(shù)字系列/準同步數(shù)字系列(SDH/PDH)承載，組網(wǎng)適應性和擴展性強，是ADSL接入的主流設備。
由于ATM面向連接點對點的傳送，要實現(xiàn)點到多點的多播是比較困難的。現(xiàn)有解決ATM DSLAM多播的技術方案主要采用以下這種形式將ATMDSLAM作為一個多播服務器，在ATM DSLAM內(nèi)部通過點到多點連接實現(xiàn)多播復制。
如圖1所示，每個多播源1都建立一條虛連接(Virtual Connection，簡稱VC)連接到ATM DSLAM，每個用戶遠端終端設備(Remote Terminal Unit，簡稱RTU)上除了建立上網(wǎng)使用的VC·連接以外，還要建立專用的多播VC·(如果使用上網(wǎng)VC·傳送多播數(shù)據(jù)會造成多播信元和上網(wǎng)信元交錯在一起，造成信元亂序)，ATM DSLAM上需要配置多播轉發(fā)表，表里面的內(nèi)容指定了用戶多播VC·和多播源VC的對應關系，ATM DSLAM從多播源VC接收多播數(shù)據(jù)，然后根據(jù)多播轉發(fā)表將多播數(shù)據(jù)復制到指定的用戶多播VC·上。
具體而言，現(xiàn)有技術的不足之處為1、通過多播源連接的虛通道標志符/虛通路標志符(VPI/VCI)來標識多播源，不能實現(xiàn)一條VC連接承載多個多播組。多播轉發(fā)表需要使用連接的VPI/VCI來標識不同多播源，每個多播源都必須作為一個ATM節(jié)點，一方面造成連接資源和設備的浪費，降低了組網(wǎng)靈活性和簡便性，另一方面，增加新的多播源就要增加數(shù)據(jù)配置，網(wǎng)絡的擴展性比較差。
2、多播流和單播業(yè)務流需要經(jīng)過不同的VC下行到DSLAM。單播流和多播流在DSLAM的處理是不一樣的，單播流在DSLAM上只進行簡單的交叉連接；而多播流要根據(jù)VPI/VCI標識進行多播轉發(fā)，造成單播流和多播流下行不能使用同一條VC。
3、ATM DSLAM內(nèi)部通過點到多點連接實現(xiàn)多播復制，效率不高；DSLAM內(nèi)部要進行多播數(shù)據(jù)復制，增加了DSLAM設備的負載，多播數(shù)據(jù)過多時很容易變成性能瓶頸。
4、用戶RTU需要配置至少兩條VC，造成終端配置比較復雜。RTU的配置要求盡量簡單、固定。但是，DSLAM下行到RTU為了防止信元亂序，單播數(shù)據(jù)和多播數(shù)據(jù)需要在兩條VC分別承載，給配置RTU帶來一定的復雜性。
5、根據(jù)多播轉發(fā)表固定轉發(fā)，用戶無法動態(tài)加入或者離開某個多播組。用戶需要接收每個多播組數(shù)據(jù)，必需要向運營商提出開通業(yè)務申請。既使用戶關閉了計算機上多播終端軟件，不需要再接收該多播數(shù)據(jù)時，ATM DSLAM仍然會將該多播數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶RTU。而且，由于多播轉發(fā)表由網(wǎng)絡管理員負責管理配置，造成開展業(yè)務不靈活，增加了維護工作量，并且在用戶不需要時占用了用戶帶寬。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于提供一種異步傳輸模式數(shù)據(jù)流的轉發(fā)裝置和方法，提高異步傳輸模式數(shù)字用戶線接入復用器(ATM DSLAM)多播數(shù)據(jù)流的轉發(fā)效率，網(wǎng)絡側多播數(shù)據(jù)流和多個用戶的單播數(shù)據(jù)流可以放在一條上行VC上承載，提高組網(wǎng)靈活性和簡便性，增強網(wǎng)絡的擴展性。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種異步傳輸模式數(shù)據(jù)流的轉發(fā)裝置和方法，用戶側的多播數(shù)據(jù)流和單播數(shù)據(jù)流可以放在一條接入VC上承載，用戶RTU的配置需求簡單固定。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種異步傳輸模式數(shù)據(jù)流的轉發(fā)裝置和方法，ATM DSLAM設備上的用戶可以根據(jù)需要動態(tài)地加入離開多播組，并且離開后不再發(fā)送多播數(shù)據(jù)到用戶端口，業(yè)務拓展靈活，并降低維護工作量。
本發(fā)明的目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的為了提高異步傳輸模式下ATM DSLAM多播數(shù)據(jù)流的轉發(fā)效率，將網(wǎng)絡側多播數(shù)據(jù)流和多個用戶的單播數(shù)據(jù)流放在一條上行VC上承載，本發(fā)明采用如下的裝置實現(xiàn)該裝置通過網(wǎng)絡側VC連接ATM網(wǎng)絡，通過用戶側VC連接RTU，其內(nèi)部設有多播主控模塊，該主控模塊接數(shù)據(jù)流轉發(fā)模塊以及用戶接口模塊；數(shù)據(jù)流轉發(fā)模塊包括多播轉發(fā)模塊以及單播轉發(fā)處理模塊，分別負責將多播或單播數(shù)據(jù)通過用戶接口模塊從用戶接入側到網(wǎng)絡側轉發(fā)和/或從網(wǎng)絡側到接入的用戶側轉發(fā)；協(xié)議轉換模塊用于進行ATM和以太網(wǎng)之間的協(xié)議轉換、從網(wǎng)絡側到用戶側的多播和單播數(shù)據(jù)的分流；用戶接口模塊用于接用戶VC，負責用戶ADSL線路的適配、接入、多播VC和單播VC的匯聚。如上所述的，本發(fā)明可以提高組網(wǎng)靈活性和簡便性，增強網(wǎng)絡的擴展性。
本發(fā)明的多播主控模塊和一個協(xié)議處理模塊進行連接和交互，用于將從用戶接口模塊區(qū)分并轉發(fā)的因特網(wǎng)組播管理協(xié)議(Internet GroupManagement Protocol，簡稱IGMP)申請報文進行轉發(fā)處理。
當數(shù)據(jù)流從網(wǎng)絡側向用戶側傳送時，所述的協(xié)議轉換模塊將信元組成以太網(wǎng)幀并打上相應虛擬局域網(wǎng)(Virtual Local Area Network，簡稱VLAN)頭，將多播數(shù)據(jù)和單播數(shù)據(jù)進行分流，按照多播組地址和多播VC的對應關系，將多播幀恢復成信元并發(fā)送到相應的多播VC上；或者，將單播數(shù)據(jù)幀根據(jù)VLAN和用戶VC的對應關系以及MAC和用戶VC的對應關系將幀分解成信元發(fā)送到對應的用戶VC上。
當數(shù)據(jù)流從用戶側向網(wǎng)絡側傳送時，所述的協(xié)議轉換模塊將用戶側VC信元按照連接信息交換的信元組成以太網(wǎng)幀，根據(jù)配置的連接信息打上相應的VLAN標記，并記錄源MAC地址和用戶VC對應關系，隨后再恢復成信元流，并交換到網(wǎng)絡側的VC。
上述的協(xié)議處理模塊中還設有IGMP申請報文的捕獲處理模塊、IGMP申請報文查詢器，或IGMP代理模塊，分別用于向協(xié)議處理模塊提供用戶加入或離開多播組的信息。
為了實現(xiàn)用戶側的多播數(shù)據(jù)流和單播數(shù)據(jù)流放在一條接入VC上承載，用戶RTU的配置需求簡單固定的要求，本發(fā)明所述的裝置，其網(wǎng)絡側VC為一條，連接一端終結在上層網(wǎng)絡的BAS設備，一端終結在協(xié)議處理模塊上，中間經(jīng)過ATM網(wǎng)絡、上行接口和ATM空間總線；一個用戶RTU接一條VC，一端終結在RTU上，另外一端終結在協(xié)議處理模塊上，中間經(jīng)過用戶RTU、ADSL接口板和ATM空間總線，各用戶端口根據(jù)自己所在多播組接收總線上的多播數(shù)據(jù)。
上述的裝置具體為DSLAM，
上述的裝置設置在用戶側和網(wǎng)絡側之間，并完成從用戶側到網(wǎng)絡側轉發(fā)和/或從網(wǎng)絡側到用戶側的轉發(fā)，其具體的轉發(fā)步驟包括步驟1，所述的轉發(fā)裝置在接收到數(shù)據(jù)流后，將ATM信元組成以太網(wǎng)幀；步驟2，對以太網(wǎng)幀進行分流，根據(jù)以太網(wǎng)幀的識別信息以及多播組與多播VC或用戶VC標識的對應表對應關系進行轉發(fā)處理；步驟3，將以太網(wǎng)幀轉換為ATM信元，發(fā)送到ATM交換通道上；步驟4，經(jīng)過轉發(fā)處理發(fā)送到網(wǎng)絡和/或用戶終端設備上。
從網(wǎng)絡側到接入用戶側轉發(fā)時，上述的步驟1中進一步包括網(wǎng)絡側VC上承載的一個以上多播源將多播數(shù)據(jù)流以及單播數(shù)據(jù)流的ATM信元進入所述的轉發(fā)裝置后，先進行協(xié)議轉換，將ATM信元組成以太網(wǎng)幀；步驟4進一步包括用戶RTU通過用戶VC再將ATM信元恢復成以太網(wǎng)幀，送到用戶終端設備上。其中，網(wǎng)絡側的VC為一條。
上述的識別信息包括按照連接信息對以太網(wǎng)幀封裝虛擬局域網(wǎng)頭的識別信息或以太網(wǎng)幀目的MAC地址的識別信息。
在步驟2中，還進一步包括對以太網(wǎng)幀進行分流，區(qū)分單播幀或多播幀，如果為單播幀則進入單播轉發(fā)模塊進行轉發(fā)處理，如果為多播幀進入多播轉發(fā)模塊進行處理；多播轉發(fā)模塊按照多播組和多播VC的對應關系，將多播以太網(wǎng)幀轉換為ATM信元，發(fā)送到ATM交換通道上；單播轉發(fā)模塊根據(jù)單播以太網(wǎng)幀的目的MAC地址或標志信息，按照MAC地址或者VLAN和用戶VC標識的對應表，將以太網(wǎng)幀轉換為對應用戶VC的ATM信元發(fā)送到ATM交換通道上。這里所述的ATM交換通道具體可以為ATM總線。
在上述的步驟4中，所述的轉發(fā)裝置中包括多播接收表，用于接收屬于本端口多播信元，并接收該端口上屬于用戶VC的單播信元，同時，將單播信元和多播信元按順序復用到用戶VC上，一個用戶RTU VC為一條。
當數(shù)據(jù)流從用戶側轉發(fā)到網(wǎng)絡側時，上述的步驟1中進一步包括用戶計算機發(fā)出的以太網(wǎng)幀被RTU分解為ATM信元，并承載在用戶VC上，送到所述的轉發(fā)裝置；該轉發(fā)裝置將信元組成以太網(wǎng)幀，將源MAC地址和用戶VC標識的對應關系記錄下來。
當數(shù)據(jù)流從用戶側轉發(fā)到網(wǎng)絡側時，在步驟2中還進一步判斷是否為單播數(shù)據(jù)流或IGMP申請報文；如果是IGMP申請報文，則送到協(xié)議處理模塊，協(xié)議處理模塊對IGMP申請報文進行處理后，將結果送入多播主控模塊，多播主控模塊對用戶的權限進行鑒權，鑒權通過后發(fā)送響應給協(xié)議處理模塊，同時通知用戶接口模塊將通過鑒權的用戶端口加入到多播VC內(nèi)；其余單播報文則由協(xié)議轉換模塊恢復成ATM信元流轉發(fā)到網(wǎng)絡側VC。此時，一個用戶RTU VC為一條，承載從用戶接入側到網(wǎng)絡側轉發(fā)和/或從網(wǎng)絡側到接入用戶側轉發(fā)。
為了使ATM DSLAM設備上的用戶可以根據(jù)需要，動態(tài)地加入或離開多播組，并且在離開后不再發(fā)送多播數(shù)據(jù)到用戶端口，達到業(yè)務拓展靈活，并降低維護工作量的目的，本發(fā)明還包括用戶動態(tài)加入/離開多播組的處理步驟；其中，步驟1用戶開啟一個多播應用后，計算機發(fā)送一個請求加入某個多播組的報文，即IGMP申請報文；步驟2所述的轉發(fā)裝置通過用戶VC接收用戶側數(shù)據(jù)流，并檢查是否是加入多播組請求報文；如果是，則該轉發(fā)裝置將用戶VC標識和要加入的多播組記錄到用戶表中；步驟3針對這個多播組建立一條多播的VC連接，并發(fā)消息通知ADSL接口板，將該用戶端口加入到這一條多播VC內(nèi)；步驟4如果不是，則將這些報文經(jīng)由所述的轉發(fā)裝置恢復成ATM信元流，向網(wǎng)絡側轉發(fā)。
在步驟2中，還進一步包括DSLAM請求對用戶權限進行鑒權的處理，當鑒權通過后，才能發(fā)送響應，并進行后續(xù)的處理。
當用戶離開多播組時，主動或被動地發(fā)出離開多播組信息，所述的轉發(fā)裝置獲得該信息，將用戶端口從對應的多播VC刪除，用戶不再收到該多播組的報文。具體而言，被動發(fā)出離開多播組的信息是所述的轉發(fā)裝置設置IGMP查詢器，每隔一定時間通過用戶VC向所有ADSL用戶發(fā)送多播通用查詢，如果某個用戶在規(guī)定長的時間內(nèi)沒有發(fā)送響應報文，則認為用戶已經(jīng)離開所在的多播組。而主動發(fā)出離開多播組的信息是當用戶在離開多播組時，向所述的轉發(fā)裝置發(fā)送離開的信息，轉發(fā)裝置接收并進行鑒權判斷后，則認為用戶已經(jīng)離開所在的多播組。
根據(jù)上述技術方案可知，本發(fā)明具有如下明顯優(yōu)點1、網(wǎng)絡側多個多播組數(shù)據(jù)可以放在一條VC上承載。
網(wǎng)絡側多個多播組數(shù)據(jù)放在一條VC上承載，多個多播流可以由一臺多播服務器來提供，可以有效地節(jié)省上行連接資源和設備投資，也有利于組網(wǎng)的簡化。
2、網(wǎng)絡側多播數(shù)據(jù)流和單播數(shù)據(jù)流可以放在一條VC上承載。
多播數(shù)據(jù)流和單播數(shù)據(jù)流可以合二為一，節(jié)省了上行連接資源，減少了運營商維護人員的維護工作量。
3、用戶終端側多播數(shù)據(jù)流和單播數(shù)據(jù)流可以放在一條VC上承載。
終端配置的簡化意義非常重大，終端側單播數(shù)據(jù)和多播數(shù)據(jù)放在一條VC上承載，避免了增開多播業(yè)務時還需要重新配置大量的用戶終端，大大減少了維護人員的工作量。
4、ATM DSLAM內(nèi)部通過ATM空間總線實現(xiàn)多播，節(jié)省系統(tǒng)資源，提高效率。
不通過點到多點復制完成多播，而是使用內(nèi)部ATM空間總線實現(xiàn)多播，各用戶端口根據(jù)自己所在多播組接收總線上的多播數(shù)據(jù)，不需要CPU進行信元復制，也節(jié)省了設備內(nèi)部的帶寬占用。
5、ATM DSLAM設備上的用戶可以根據(jù)需要動態(tài)的加入離開多播組，并且離開后不再發(fā)送多播數(shù)據(jù)到用戶端口。
ATM DSLAM設備可以根據(jù)預先設置的權限控制用戶加入多播組，用戶離開多播組后就不發(fā)送多播數(shù)據(jù)到用戶端口，減小用戶端口帶寬占用，提高了轉發(fā)效率。


圖1為現(xiàn)有技術中基于ATM DSLAM設備構成的多個多播、廣域網(wǎng)絡、寬帶接入以及用戶RTU系統(tǒng)示意圖。
圖2為基于本發(fā)明的裝置構成的多個多播、廣域網(wǎng)絡、寬帶接入以及用戶RTU系統(tǒng)示意圖。
圖3為基于本發(fā)明網(wǎng)絡側下行多播和單播業(yè)務轉發(fā)過程流程圖。
圖4為基于本發(fā)明用戶側上行多播和單播業(yè)務轉發(fā)過程流程圖。
圖5為本發(fā)明的裝置在服務器中采用ATM總線的結構示意圖。
圖6為本發(fā)明用戶加入多播組的處理過程流程圖。
圖7為本發(fā)明用戶從多播組離開的處理過程流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的技術方案做進一步地詳細說明。
如圖2所示，圖中的虛線表示是各模塊之間的控制流傳遞關系，實線表示的是各個模塊之間的連接關系以及數(shù)據(jù)流的傳送方向；其中，協(xié)議處理模塊與協(xié)議轉換模塊之間進行多播控制報文(IGMP申請報文)的交互。其中，多播主控模塊負責控制協(xié)議處理模塊、多播轉發(fā)模塊和用戶接口模塊。本發(fā)明的設計思想在于在網(wǎng)絡側多個多播組數(shù)據(jù)可以放在一條VC上承載。如果網(wǎng)絡側多個多播組數(shù)據(jù)放在一條VC上承載，多個多播流可以由一臺多播服務器來提供，可以有效的節(jié)省上行連接資源和設備投資，也有利于組網(wǎng)的簡化。同時，網(wǎng)絡側多播數(shù)據(jù)流和單播數(shù)據(jù)流可以放在一條VC上承載。這樣多播數(shù)據(jù)流和單播數(shù)據(jù)流可以合二為一，節(jié)省了上行連接資源，減少了運營商維護人員的維護工作量。
再有，用戶終端側多播數(shù)據(jù)流和單播數(shù)據(jù)流可以放在一條VC上承載，對于終端配置的簡化意義非常重大。終端側單播數(shù)據(jù)和多播數(shù)據(jù)放在一條VC上承載，避免了增開多播業(yè)務時還需要重新配置大量的用戶終端，大大減少了維護人員的工作量。
結合圖3、4所示，針對上層多播數(shù)據(jù)的轉發(fā)，多播數(shù)據(jù)的轉發(fā)是單向的，方向是從網(wǎng)絡側到接入側。本發(fā)明下行或上行具體多播和單播業(yè)務轉發(fā)處理過程為一、下行多播和單播業(yè)務轉發(fā)過程網(wǎng)絡側VC上承載的ATM信元進入本發(fā)明的裝置(即DSLAM設備)后，先進行協(xié)議轉換(ATM到IP)，將信元組成以太網(wǎng)幀，按照連接信息對以太網(wǎng)幀打上VLAN頭，然后對以太網(wǎng)幀進行單播、多播分流，單播幀則進入單播轉發(fā)模塊進行轉發(fā)處理，多播幀進入多播轉發(fā)模塊進行處理；多播轉發(fā)模塊按照多播組(1、2、....)和多播VC(VC1、VC2...)的對應關系，將多播以太網(wǎng)幀轉換為ATM信元，并發(fā)送到ATM總線(ATMBUS)上。
單播轉發(fā)模塊根據(jù)單播以太網(wǎng)幀的目的MAC地址或者VLAN，按照MAC地址或者VLAN和用戶VC標識的對應表，將以太網(wǎng)幀轉換為對應用戶VC的ATM信元發(fā)送到總線上。
用戶接口模塊根據(jù)主控模塊設置的多播接收表接收屬于本端口多播信元，并接收該端口上屬于用戶VC的單播信元，將單播信元和多播信元按原信元順序復用到用戶線路上去；需要指出的是ATM上承載以太網(wǎng)幀時不能產(chǎn)生信元的亂序，一個以太網(wǎng)幀所分割成的信元沒有傳送完畢之前，線路上不能傳送其他幀的信元。例如一個多播的以太網(wǎng)幀，分割出4個信元A、B、C、D，一個單播的以太網(wǎng)幀分割出1、2、3、4四個信元，發(fā)送方按照以下順序發(fā)送ABCD1234，則經(jīng)過中間多次交換后，到了接收方后這個信元順序不能改變。因此需要按原信元順序進行復用。采用上述的方法就可以不通過點到多點復制完成多播，而是使用內(nèi)部ATM空間總線實現(xiàn)多播，各用戶端口根據(jù)自己所在多播組接收總線上的多播數(shù)據(jù)，不需要CPU進行信元復制，也就節(jié)省了設備內(nèi)部的帶寬占用。由于，網(wǎng)絡側多個多播組數(shù)據(jù)放在一條VC上承載，所以，多個多播流可以由一臺多播服務器來提供，可以有效的節(jié)省上行連接資源和設備投資，也有利于組網(wǎng)的簡化。
RTU再將ATM信元恢復成以太網(wǎng)幀，送到用戶計算機或者機頂盒上。
參見圖3，當用戶離開一個多播組之后，為了不占用用戶帶寬，DSLAM應該停止向該用戶轉發(fā)這個多播組的報文。因此需要確定用戶是否離開一個多播組。具體確定的方法有1)一種是支持IGMPV2版本的用戶離開多播組時會發(fā)送一個多播組的離開報文，DSLAM收到該報文后，則停止向該用戶轉發(fā)這個多播組的報文；2)使用IGMP查詢網(wǎng)絡設備定時發(fā)送通用組查詢或者特定組查詢判斷用戶是否還在特定的多播組內(nèi)，利用通用組查詢報文查詢該用戶所在所有組的情況，用戶接收到通用組查詢后，上報用戶所在的所有多播組報告報文給網(wǎng)絡設備。如果用戶不在任何組，則什么事都不作。
特定組查詢報文查詢該用戶是否在特定多播組。用戶接收到后如果不在該組則不作任何事，如果在該組則上報該組的報告報文。
本發(fā)明的DSLAM設備定時會向多播表中的各個用戶發(fā)送通用組查詢，即進行IGMP查詢，然后通過協(xié)議處理模塊捕獲用戶回應的報告報文。如果多播表中某個用戶在某個多播組，但是長時間沒有收到該用戶多播組的報告報文，則會將此用戶從該多播組中去掉，不再向其轉發(fā)該多播組的報文。
二、上行業(yè)務轉發(fā)過程用戶發(fā)送的多播請求放在單播VC上傳送，上行無多播數(shù)據(jù)流，只有單播業(yè)務。用戶計算機發(fā)出的以太網(wǎng)幀被RTU分解為ATM信元，承載在用戶VC上送到用戶接口模塊，用戶接口模塊將信元組成以太網(wǎng)幀，將源MAC地址和用戶VC標識的對應關系記錄下來，由于DSLAM設備實現(xiàn)了IGMP申請報文的代理功能，用戶發(fā)出的IGMP申請報文會終結在DSLAM上，不會上傳到網(wǎng)絡側VC，因此，需要檢查上行數(shù)據(jù)流是否是IGMP申請報文，如果是IGMP請求報文，則送到協(xié)議處理模塊，由協(xié)議處理模塊對IGMP申請報文進行處理后，將結果送入多播主控模塊，多播主控模塊對用戶的權限進行鑒權，鑒權通過后發(fā)送響應給協(xié)議轉換模塊，同時通知用戶接口模塊將通過鑒權的用戶端口加入到多播VC內(nèi)；其余的單播報文，則送到單播轉發(fā)模塊進行處理，隨后再由協(xié)議轉換模塊恢復成ATM信元流轉發(fā)到網(wǎng)絡側VC。
在裝置中實現(xiàn)多播的技術方案如下參見圖5，本發(fā)明的主控模塊進行用戶多播權限的鑒權、用戶多播通道的管理、多播用戶管理、數(shù)據(jù)的配置、上行接口提供等功能。這樣在1條VC中，上行和下行數(shù)據(jù)走的是不同的物理通道，是空間隔離的。
協(xié)議處理模塊進行ATM和以太網(wǎng)之間的協(xié)議轉換、多播和單播數(shù)據(jù)的分流、IGMP請求報文的捕獲處理、IGMP查詢器、IGMP PROXY等功能。其中，IGMP請求是使用高速邏輯實現(xiàn)的模塊，工作在底層。主要是按照IGMP申請報文(請求報文、離開報文)的格式捕獲該報文，并上報給高層軟件；IGMP查詢器是高層軟件實現(xiàn)的一個功能，完成的功能主要是定時的向所有的ADSL用戶發(fā)送通用組查詢，確定用戶的多播組加入情況；另外在收到用戶發(fā)出的IGMP離開報文時，發(fā)送特定組查詢，確認該多播組是否還有其他用戶存在；IGMPPROXY模塊也是高層軟件實現(xiàn)的功能，主要是對用戶上報給多播路由器的請求和離開報文進行代理服務，并代ADSL用戶應答多播路由器發(fā)送下來的通用組查詢和特定組查詢。主要的目的是減少對多播路由器的流量沖擊，提高多播效率。ADSL接口板完成用戶ADSL線路的適配、接入、多播VC和單播VC的匯聚等功能。
上行VC連接一端終結在上層網(wǎng)絡的BAS設備，一端終結在協(xié)議處理模塊上，中間經(jīng)過ATM網(wǎng)絡、DSLAM上行接口和ATM空間總線；用戶VC存在多條，一端終結在各個RTU上，另外一端終結在協(xié)議處理模塊上，中間經(jīng)過用戶RTU、ADSL接口板和ATM空間總線。
網(wǎng)絡側VC將所有信元交換到協(xié)議處理模塊，協(xié)議處理模塊將信元組成以太網(wǎng)幀并打上相應VLAN頭，將多播數(shù)據(jù)和單播數(shù)據(jù)進行分流，按照多播組地址和多播VC的對應關系，將多播幀恢復成信元并發(fā)送到相應的多播VC上。
而對于單播數(shù)據(jù)的轉發(fā)單播數(shù)據(jù)的轉發(fā)有兩個方向，一個上行，一個下行，上行方向指的是從用戶接入側到網(wǎng)絡側，下行方向相反。
因此，上行時，用戶側的VC信元按照連接信息交換到協(xié)議處理模塊上(這里的連接信息是指DSLAM設備上預先配置的交換信息，主要是ADSL端口側VPI/VCI和以太網(wǎng)VLANID的對應關系等)，協(xié)議處理模塊再將信元組成以太網(wǎng)幀，根據(jù)配置的連接信息打上相應的VLAN標記，并進行源MAC地址和用戶VC對應關系的學習；隨后再恢復成信元流并交換到網(wǎng)絡側的VC。
下行方向的信元從網(wǎng)絡側VC交換到協(xié)議處理模塊之后進行組幀、加VLAN頭、多播和單播的分流等處理，然后單播數(shù)據(jù)幀再根據(jù)VLAN和用戶VC的對應關系以及MAC和用戶VC的對應關系將幀分解成信元發(fā)送到對應的用戶VC上。
上行通道中的數(shù)據(jù)復用由ATM備板總線和總線接口芯片共同完成，總線上有多個總線接口芯片，其中一個作為仲裁器，各個接口芯片需要發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上時必須獲得仲裁器給予的令牌；當完整的一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，才能將令牌移交出去。這樣就保證了多個ADSL接口板的業(yè)務匯聚到協(xié)議處理模塊中的嚴格分幀，不會產(chǎn)生信元亂序。協(xié)議處理模塊到上行接口板之間為點對點通道，不存在多個數(shù)據(jù)流復用的問題。
同一塊ADSL接口板的不同端口的發(fā)送數(shù)據(jù)的復用方式還是統(tǒng)計復用。總線接口芯片采用輪訓方式發(fā)送各個ADSL端口的信元，每個端口發(fā)送完整的一幀后，才會發(fā)送下一個端口的數(shù)據(jù)。這樣就保證了一塊ADSL接口板發(fā)送到總線上時也按幀發(fā)送，不會產(chǎn)生信元亂序。
下行的數(shù)據(jù)到協(xié)議處理模塊上先進行組幀，然后按照MAC地址和PVC(ADSL框槽端口)的對應關系將各幀發(fā)送到各個ADSL端口上。
另外，ATM DSLAM內(nèi)部通過ATM空間總線實現(xiàn)多播，節(jié)省系統(tǒng)資源，提高效率。當不通過點到多點復制完成多播，而是使用內(nèi)部ATM空間總線實現(xiàn)多播，各用戶端口根據(jù)自己所在多播組接收總線上的多播數(shù)據(jù)，不需要CPU進行信元復制，也節(jié)省了設備內(nèi)部的帶寬占用。
結合圖6、7所示，本發(fā)明再一內(nèi)容是ATM DSLAM設備上的用戶可以根據(jù)需要動態(tài)的加入離開多播組，并且離開后不再發(fā)送多播數(shù)據(jù)到用戶端口。
具體地，用戶加入多播組的處理為當用戶打開一個多播應用后，計算機發(fā)送一個請求加入某個組播組的報文，該報文在RTU上被分解為ATM信元，通過相應的用戶VC交換到協(xié)議處理模塊，協(xié)議處理模塊將ATM信元組成以太網(wǎng)幀，即按照，以太網(wǎng)幀承載在ATM上的協(xié)議RFC1483B，將1483B的幀恢復成以太網(wǎng)幀；底層硬件邏輯根據(jù)標準IGMP協(xié)議識別此報文并將其捕獲給協(xié)議處理模塊的軟件，軟件根據(jù)此請求報文將用戶VC標識和要加入的多播組記錄到用戶表中，同時通過消息通道發(fā)送一個高層消息到主控模塊，請求對此用戶的權限進行鑒權，主控模塊鑒權通過后，發(fā)送響應給協(xié)議處理模塊，同時針對這個多播組建立一條多播的VC連接，并發(fā)消息通知ADSL接口板，將該用戶端口加入到這一條多播VC內(nèi)。
對于用戶離開多播組的處理確定用戶離開某個多播組有兩種方法一個是協(xié)議處理模塊提供IGMP查詢器的功能，每隔一定時間通過用戶VC向所有ADSL用戶發(fā)送多播通用查詢，如果某個用戶長時間沒有發(fā)送響應報文，則認為用戶已經(jīng)離開所在的多播組；另外，支持IGMPV2協(xié)議的用戶計算機在離開某個多播組時會發(fā)送離開多播組報文給上層網(wǎng)絡，這個報文被協(xié)議處理模塊捕獲到后也認為用戶離開了特定多播組。
發(fā)現(xiàn)用戶離開某個多播組后，協(xié)議處理模塊發(fā)送高層消息給主控模塊，主控模塊再發(fā)送消息到用戶接口板，將用戶端口從對應的多播VC刪除，用戶就不會再收到該多播組的報文了。
因此，ATM DSLAM設備上的用戶可以根據(jù)需要動態(tài)的加入離開多播組，離開后不再發(fā)送多播數(shù)據(jù)到用戶端口。而且ATM DSLAM設備可以根據(jù)預先設置的權限控制用戶加入多播組，用戶離開多播組后就不發(fā)送多播數(shù)據(jù)到用戶端口，減小用戶端口帶寬占用，提高轉發(fā)效率。
最后所應說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種異步傳輸模式數(shù)據(jù)流的轉發(fā)裝置，所述裝置通過網(wǎng)絡側VC連接ATM網(wǎng)絡，通過用戶側VC連接RTU，其特征在于所述裝置內(nèi)部設有多播主控模塊，該主控模塊接數(shù)據(jù)流轉發(fā)模塊以及用戶接口模塊；數(shù)據(jù)流轉發(fā)模塊包括多播轉發(fā)模塊以及單播轉發(fā)處理模塊，分別負責將多播或單播數(shù)據(jù)通過用戶接口模塊從用戶接入側到網(wǎng)絡側轉發(fā)和/或從網(wǎng)絡側到接入的用戶側轉發(fā)；協(xié)議轉換模塊用于進行ATM和以太網(wǎng)之間的協(xié)議轉換、從網(wǎng)絡側到用戶側的多播和單播數(shù)據(jù)的分流；用戶接口模塊用于接用戶VC，負責用戶ADSL線路的適配、接入、多播VC和單播VC的匯聚。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于多播主控模塊接有協(xié)議處理模塊，用于將從用戶接口模塊區(qū)分并轉發(fā)的IGMP申請報文進行轉發(fā)處理。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的協(xié)議轉換模塊將信元組成以太網(wǎng)幀并打上相應VLAN頭，將多播數(shù)據(jù)和單播數(shù)據(jù)進行分流，按照多播組地址和多播VC的對應關系，將多播幀恢復成信元并發(fā)送到相應的多播VC上。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的裝置，其特征在于所述的協(xié)議轉換模塊將信元組成以太網(wǎng)幀并打上相應VLAN頭，將多播數(shù)據(jù)和單播數(shù)據(jù)進行分流，將單播數(shù)據(jù)幀根據(jù)VLAN和用戶VC的對應關系以及MAC和用戶VC的對應關系將幀分解成信元發(fā)送到對應的用戶VC上。
5.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的協(xié)議轉換模塊將用戶側VC信元按照連接信息交換的信元組成以太網(wǎng)幀，根據(jù)配置的連接信息打上相應的VLAN標記，并記錄源MAC地址和用戶VC對應關系，隨后再恢復成信元流，并交換到網(wǎng)絡側的VC。
6.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于協(xié)議處理模塊還設有IGMP申請報文的捕獲處理模塊、IGMP申請報文查詢器，或IGMP PROXY模塊，分別用于向協(xié)議處理模塊提供用戶加入或離開多播組的信息。
7.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于該裝置的網(wǎng)絡側VC為一條，連接一端終結在上層網(wǎng)絡的BAS設備，一端終結在協(xié)議處理模塊上，中間經(jīng)過ATM網(wǎng)絡、上行接口和ATM空間總線；一個用戶RTU接一條VC，一端終結在RTU上，另外一端終結在協(xié)議處理模塊上，中間經(jīng)過用戶RTU、ADSL接口板和ATM空間總線，各用戶端口根據(jù)自己所在多播組接收總線上的多播數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權利要求1-7所述的裝置，其特征在于所述的裝置為DSLAM。
9.一種異步傳輸模式數(shù)據(jù)流業(yè)務的轉發(fā)方法，其特征在于，權利要求1-7所述的任一異步傳輸模式數(shù)據(jù)流的轉發(fā)裝置設置在用戶側和網(wǎng)絡側之間，并完成從用戶側到網(wǎng)絡側轉發(fā)和/或從網(wǎng)絡側到用戶側的轉發(fā)，具體的轉發(fā)包括步驟1，所述的轉發(fā)裝置在接收到數(shù)據(jù)流后，將ATM信元組成以太網(wǎng)幀；步驟2，對以太網(wǎng)幀進行分流，根據(jù)以太網(wǎng)幀的識別信息以及多播組與多播VC或用戶VC標識的對應表對應關系進行轉發(fā)處理；步驟3，將以太網(wǎng)幀轉換為ATM信元，發(fā)送到ATM交換通道上；步驟4，經(jīng)過轉發(fā)處理發(fā)送到網(wǎng)絡和/或用戶終端設備上。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于從網(wǎng)絡側到接入用戶側轉發(fā)，步驟1中進一步包括網(wǎng)絡側VC上承載的一個以上多播源將多播數(shù)據(jù)流以及單播數(shù)據(jù)流的ATM信元進入所述的轉發(fā)裝置后，先進行協(xié)議轉換，將ATM信元組成以太網(wǎng)幀；步驟4進一步包括用戶RTU通過用戶VC再將ATM信元恢復成以太網(wǎng)幀，送到用戶終端設備上。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于網(wǎng)絡側的VC為一條。
12.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于步驟2中的識別信息包括按照連接信息對以太網(wǎng)幀封裝虛擬局域網(wǎng)頭的識別信息或以太網(wǎng)幀目的MAC地址的識別信息。
13.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于步驟2進一步包括對以太網(wǎng)幀進行分流，區(qū)分單播幀或多播幀，如果為單播幀則進入單播轉發(fā)模塊進行轉發(fā)處理，如果為多播幀進入多播轉發(fā)模塊進行處理；多播轉發(fā)模塊按照多播組和多播VC的對應關系，將多播以太網(wǎng)幀轉換為ATM信元，發(fā)送到ATM交換通道上；單播轉發(fā)模塊根據(jù)單播以太網(wǎng)幀的目的MAC地址或標志信息，按照MAC地址或者VLAN和用戶VC標識的對應表，將以太網(wǎng)幀轉換為對應用戶VC的ATM信元發(fā)送到ATM交換通道上。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于ATM交換通道為ATM總線。
15.根據(jù)權利要求9或10所述的方法，其特征在于步驟4還包括所述的轉發(fā)裝置的多播接收表接收屬于本端口多播信元，并接收該端口上屬于用戶VC的單播信元，將單播信元和多播信元復用到用戶VC上，一個用戶RTU VC為一條。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于所述的復用為按順序復用。
17.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于從接入用戶側轉發(fā)到網(wǎng)絡側，步驟1中進一步包括用戶計算機發(fā)出的以太網(wǎng)幀被RTU分解為ATM信元，承載在用戶VC上，送到所述的轉發(fā)裝置；該轉發(fā)裝置將信元組成以太網(wǎng)幀，將源MAC地址和用戶VC標識的對應關系記錄下來。
18.根據(jù)權利要求17所述的方法，其特征在于步驟2進一步包括判斷是否為單播數(shù)據(jù)流或IGMP申請報文；如果是IGMP申請報文，則送到協(xié)議處理模塊，協(xié)議處理模塊對IGMP申請報文進行處理后，將結果送入多播主控模塊，多播主控模塊對用戶的權限進行鑒權，鑒權通過后發(fā)送響應給協(xié)議處理模塊，同時通知用戶接口模塊將通過鑒權的用戶端口加入到多播VC內(nèi)；其余單播報文則由協(xié)議轉換模塊恢復成ATM信元流轉發(fā)到網(wǎng)絡側VC。
19.根據(jù)權利要求17或18所述的方法，其特征在于一個用戶RTU VC為一條，承載從用戶接入側到網(wǎng)絡側轉發(fā)和/或從網(wǎng)絡側到接入用戶側轉發(fā)。
20.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于它還包括一用戶動態(tài)加入/離開多播組的步驟，其中，步驟1用戶開啟一個多播應用后，計算機發(fā)送一個請求加入某個多播組的報文；步驟2所述的轉發(fā)裝置通過用戶VC接收用戶側數(shù)據(jù)流，并檢查是否是加入多播組請求報文；如果是，則該轉發(fā)裝置將用戶VC標識和要加入的多播組記錄到用戶表中；步驟3針對這個多播組建立一條多播的VC連接，并發(fā)消息通知ADSL接口板，將該用戶端口加入到這一條多播VC內(nèi)；步驟4如果不是，則將這些報文經(jīng)由所述的轉發(fā)裝置恢復成ATM信元流，向網(wǎng)絡側轉發(fā)。
21.根據(jù)權利要求20所述的方法，其特征在于加入多播組請求報文為IGMP申請報文。
22.根據(jù)權利要求20所述的方法，其特征在于步驟2中還進一步包括DSLAM請求對此用戶的權限進行鑒權，鑒權通過后，發(fā)送響應，進行處理。
23.根據(jù)權利要求20所述的方法，其特征在于用戶離開多播組時，主動或被動地發(fā)出離開多播組信息，所述的轉發(fā)裝置獲得該信息，將用戶端口從對應的多播VC刪除，用戶不再收到該多播組的報文。
24.根據(jù)權利要求23所述的方法，其特征在于被動發(fā)出離開多播組信息為所述的轉發(fā)裝置設置IGMP查詢器，每隔一定時間通過用戶VC向所有ADSL用戶發(fā)送多播通用查詢，如果某個用戶在規(guī)定長的時間內(nèi)沒有發(fā)送響應報文，則認為用戶已經(jīng)離開所在的多播組。
25.根據(jù)權利要求23所述的方法，其特征在于主動發(fā)出離開多播組信息為用戶在離開多播組時，向所述的轉發(fā)裝置發(fā)送離開信息，所述的轉發(fā)裝置接收并鑒權判斷后，則認為用戶已經(jīng)離開所在的多播組。
全文摘要
一種異步傳輸模式數(shù)字用戶線接入復用器數(shù)據(jù)流業(yè)務的轉發(fā)裝置及方法，DSLAM在接收到數(shù)據(jù)流后，將ATM信元組成以太網(wǎng)幀，根據(jù)以太網(wǎng)幀的識別信息及多播組與多播VC或用戶VC標識的對應關系轉發(fā)處理；將以太網(wǎng)幀轉換為ATM信元，發(fā)送到ATM交換通道上；經(jīng)過轉發(fā)處理發(fā)送到網(wǎng)絡和/或用戶終端設備上。本發(fā)明網(wǎng)絡側多個多播組數(shù)據(jù)放在一條VC上，節(jié)省了上行連接資源和設備投資，有利于簡化組網(wǎng)。用戶終端側多播數(shù)據(jù)流和單播數(shù)據(jù)流放在一條VC上承載，避免了增開多播業(yè)務時還需要重新配置大量的用戶終端，減少了維護工作量，提高了效率。各用戶端口根據(jù)自己所在多播組接收總線上的多播數(shù)據(jù)，節(jié)省了設備內(nèi)部的帶寬占用。
文檔編號H04L12/26GK1585367SQ0315429
公開日2005年2月23日 申請日期2003年8月19日 優(yōu)先權日2003年8月19日
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