专利名称：Epon接入系统实现组播的装置和方法
技术领域：
本发明涉及EPON接入系统，特别是涉及一种EP0N接入系统实现组播的装 置和方法。
背景技术：
以太无源光网络(Ethernet Passive Optical System, EPON)是一种新型的光 纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种 业务，具有很高的性价比，能够为终端用户提供可靠的数据、话音和视频业务， 并能够提供高达1Gbit/s的上下行带宽，这一带宽能够适应现在及将来10年内 用户对带宽的需求。另外，EPON采用复用技术，支持更多的用户，每个用户 可以享受到更大的带宽。
近些年，随着接入网带宽的增加，交互式网络电视IPTV的应用成为可能， IPTV是一种利用宽带有线电视网，集互联网、多媒体、通讯等多种技术于一 体，向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术，而在 IPTV业务里，组播作为其关键技术越来越受到重视。IGMP(Intemet Group Management Protocol)协议是专门用于在网络中传输组播业务的协议。目前广泛 应用的是版本2; IGMP协议运行于主机和与主机直接相连的组播路由器之间， 主机通过此协议告诉本地路由器希望加入并接受某个特定组播组的信息，同时 组播路由器通过此协议周期性地查询局域网内某个已知组的成员是否处于活动状态(即该网段是否仍有属于某个组播组的成员)，实现所连网络组成员关 系的收集与维护。
IGMP通过査询器选举机制为所连网段选择唯一的查询器。查询器周期性 地发送普遍组查询消息进行成员关系査询，主机发送报告消息来应答查询。当 要加入组播组时，主机不必等待查询消息，主动发送报告消息。当要离开组播 组时，主机发送离开组消息；收到离开组消息后，査询器发送特定组査询消息 来确定是否所有组成员都已离开。通过上述IGMP机制，在组播路由器里建立 起一张表，其中包含路由器的各个端口以及在端口所对应的子网上都有哪些组 的成员。当路由器接收到某个组G的数据报文后，只向那些有G的成员的端 口上转发数据报文。至于数据报文在路由器之间如何转发则由路由协议决定， IGMP协议并不负责。
EPON设备属于二层的接入设备，而IGMP是三层的IP协议，网络二层组 播相关协议包括IGMP Snooping , IGMP Proxy和CGMP协议。
IGMP Snooping的实现机理是交换机通过侦听主机发向路由器的IGMP 成员报告消息的方式，形成组成员和交换机接口的对应关系；交换机根据该对 应关系将收到组播数据包只转给具有组成员的接口 。
IGMP Proxy与IGMP Snooping实现功能相同但机理相异IGMP Snooping 只是通过侦听IGMP的消息来获取有关信息，而IGMP Proxy则拦截了终端用 户的IGMP请求并进行相关处理后，再将它转发给上层路由器。
CGMP ( Cisco Group management protocol)全称Cisco组管理协议，采用 CGMP的路由器将主机加入或者退出组播组的IGMP消息通知交换机，交换机 则根据该消息将该主机所在端口从组播转发表中加入或者删除。EPON系统作为一个多级的接入系统，包括ONU、线卡(PON卡)和OLT 主控盘三个部分，由于这三个部分中既有需要交换的子系统如ONU和主控盘， 也有EPON特有的广播方式传输的线卡部分，但不管是IGMP PROXY还是 IGMP SNOOPING都是仅仅支持单层交换的设备的组播协议，因此在一个三级 系统中，上述介绍的多种组播方案都不能完全适合EPON系统的组播实现。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决EPON系统不能实现组播的问题。 为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种EPON接入 系统实现组播的装置，包括OLT主控盘和0NU，所述ONU经ODN连接在OLT主 控盘的线卡上，所述OLT主控盘上设有运行IGMP Proxy 二层组播协议的模块， 该协议中的组播地址表项包括组播端口、组播地址和组播VLAN;所述ONU 上设有运行IGMP Snooping 二层组播协议的模块，该协议中的组播地址表项包 括组播端口、组播地址和组播VLAN;组播报文通过上述协议在ONU和OLT 主控盘之间传输。
本发明还提供了一种EPON接入系统实现组播的方法，包括以下步骤
A、 在ONU上采用IGMP Snooping 二层组播协议对组播报文进行处理， IGMP Snooping 二层组播协议通过维护一张组播地址表进行组播复制，组播表 表项为组播端口 、组播地址和组播VLAN;
B、 在线卡上对所有组播报文，无论是协议报文还是业务报文都进行透 传，不对其进行任何操作；
C、 在主控盘上采用IGMP Proxy 二层组播协议对组播报文进行处理，IGMP Proxy 二层组播协议通过维护一张组播地址表进行组播复制，组播表表 项为组播端口 、组播地址和组播VLAN。
上述方案中，步骤A进一步细分为以下步骤
Al、当ONU收到加入报文时，在组播转发表中增加一条表项，地址为加 入报文所携带的组播地址转化后的MAC地址，端口为收到加入报文的端口， VLAN为预配置好的组播VLAN，同时将该加入报文透传到线卡；
A2、当ONU收到离开报文时，在当前组播中査找对应端口和组地址的表 项，如果找到表项，立即开启一个组最后成员查询定时器；等待主控盘发送的 组特定査询，如果定时器超时，该端口无加入报文进行响应，则在组播表删除 该端口；如果超时前收到该端口的加入报文，则不对该端口进行任何操作；同 时将该报文透传到线卡；
A3、 ONU收到查询报文，则将其转发到所有ONU端口；
A4、组播业务报文到达ONU时，按照组播表进行复制和转发。
所述步骤C进一步细分为以下步骤
Cl、当主控盘收到加入报文时，在组播转发表中增加一条表项，地址为加 入报文锁携带的组播地址转化后的MAC地址，端口为收到加入报文的槽位端 口， VLAN为预配置好的组播VLAN，如果该端口是组播组第一个用户，则由 运行IGMP Proxy 二层组播协议的模块产生一条加入报文，发往上联口 ；
C2、当收到离开报文时，在当前组播中査找对应端口和组地址的表项，如 果找到表项，立即开启一个组最后成员査询定时器，并向该槽位端口发送组特 定查询，同时将该组成员状态设置为Checking Member状态，在定时器超时前， 若该端口没有加入报文进行响应，则在组播表删除该端口，如果是组最后成员则产生一条离开报文发往上联口；如果超时前收到该端口的加入报文，则不对
该端口进行任何操作。
C3、主控盘收到査询报文，将响应査询报文，产生加入报文发往上联口； C4、组播业务报文到达主控盘时，按照组播表进行复制和转发。 进一步地，所述ONU具有成员老化机制，当某个端口超过老化时间没有
收到加入报文，将该端口从组播表删除。
主控盘上运行IGMP Proxy 二层组播协议的模块具有成员老化机制，当某
个端口超过老化时间没有收到加入报文，将该端口从组播表删除。
本发明，在EPON主控盘部分运行IGMP Proxy 二层组播协议，在线卡部
分对所有组播报文进行透传，然后在ONU上运行IGMP Snooping 二层组播协
议，于是该EPON系统既具备组播代理的代理和收敛能力，也同时具有
Snooping透传和高性能的特点，实现了 EPON接入系统的组播功能。
图1是本发明ONU组播协议处理流程图； 图2是本发明主控盘组播协议处理流程图； 图3是本发明对组播加入的处理流程； 图4是本发明对组播离开的处理流程； 图5是本发明对组播查询的处理流程。
具体实施例方式
本发明提供了一种EPON接入系统实现组播的装置，包括OLT主控盘和ONU，0NU经0DN连接在0LT主控盘的线卡上，0LT主控盘上设有运行IGMP Proxy 二 层组播协议的模块，该协议中的组播地址表项包括组播端口、组播地址和组播 VLAN; ONU上设有运行IGMP Snooping 二层组播协议的模块，该协议中的组 播地址表项包括组播端口、组播地址和组播VLAN;组播报文通过上述协议在 ONU和OLT主控盘之间传输。
本发明还提供了一种EPON接入系统实现组播的方法，该方法包括以下步
骤
A、 在ONU上采用IGMP Snooping 二层组播协议对组播报文进行处理， IGMP Snooping 二层组播协议通过维护一张组播地址表进行组播复制，组播表 表项为组播端口、组播地址和组播VLAN;
B、 在线卡上对所有组播报文，无论是协议报文还是业务报文都进行透 传，不对其进行任何操作；
C、 在主控盘上采用IGMP Proxy 二层组播协议对组播报文进行处理， IGMP Proxy 二层组播协议通过维护一张组播地址表进行组播复制，组播地址 表的表项为组播端口、组播地址和组播VLAN。
以下结合附图详细说明EPON接入系统实现组播的方法。 图1为本发明ONU组播协议处理流程图，如图1所示，当ONU收到IGMP 组播协议报文时，首先判断协议报文的类型，对于加入报文，首先在组播转发 表中增加一条表项，地址为加入报文所携带的组播地址转化后的MAC地址， 端口为收到加入报文的端口， VLAN为预配置好的组播VLAN，将收到加入报 文的端口加入组播表中，然后将这个加入报文原封不动透传至线卡；如果ONU 收到的是离开报文，在当前组播地址中查找对应端口和组地址的表项，如果找到表项，立即开启一个组最后成员查询定时器；等待主控盘发送的组特定查询， 如果定时器超时，该端口无其他加入报文进行响应，则在组播表删除该端口； 如果超时前收到该端口的加入报文，则不对该端口进行任何操作，将该报文透 传到线卡；如果ONU收到的是查询报文时，则将其转发到所有ONU端口； 组播业务报文到达ONU时，按照组播表进行复制和转发。
图2本发明主控盘组播协议处理流程图，当主控盘收到IGMP组播协议报 文时，首先判断协议报文的类型，对于加入报文，首先将收到加入报文的端口 加入组播表中，即在组播地址表中增加一条表项，地址为加入报文锁携带的组 播地址转化后的MAC地址，端口为收到加入报文的槽位端口， VLAN为预配 置好的组播VLAN，并判断这个端口是否是组的第一个成员，如果是则由运行 IGMP Proxy 二层组播协议的模块产生一条新的加入报文发往主控盘上联口 ； 如果是离开报文，在当前组播中查找对应端口和组地址的表项，如果找到表项， 立即开启一个组最后成员査询定时器，并向该槽位端口发送组特定查询，同时 将该组成员状态设置为Checking Member状态，并向下行发出 LastMemberQueryCount个组特定查询，等待响应，如果定时器超时前从该端 口收到加入报文，则保留该端口的成员状态，不对该端口进行任何操作，否则 将该端口从组播表删除，同时，如果这个组播组没有其它成员了，还需要生成 一条离开报文发往上联口；当收到的是查询报文时，所有主控盘上存在的组 播组将响应一条加入报文发往上联口；组播业务报文到达主控盘时，按照组播 表进行复制和转发。
基于上述方法，即在ONU上实现Snooping和主控盘实现Proxy后，整个 EPON系统的组播就实现了 IGMP Proxy-Snooping方式，下面对这个组播系统的运行方式进行进一步的说明。
一、 报文加入过程，如图3所示，包括以下步骤
步骤1、 ONU收到用户1或用户2的一条加入报文，在ONU Snooping中 的当前组播表中査找该组地址，如果不存在，建立新表项，写入 该加入端口 ，否则只加入该组播端口 ；
步骤2、将这个加入报文透传到线卡；
步骤3、线卡对该报文不做处理，直接透传到主控盘上的IGMP Proxy; 步骤4、主控盘收到该加入报文，写入组播表，并判断是否是该组第一个
成员，如果是，由Proxy模块生产一条新的加入报文从上联口发出。
上述步骤完成后，主控盘上的IGMPProxy就可以将组播业务传递至用户1 和用户2.
二、 报文离开过程，如图4所示，包括以下步骤
步骤1、 ONU收到用户1或用户2的一条离开报文，在ONU Snooping中 的当前组播表中查找这个组地址，如果存在，则开启一个LMQ 定时器，并等待主控盘发来的离开报文；
步骤2、将这个离开报文发往线卡；
步骤3、线卡透传该离开报文到主控盘上的IGMP Proxy;
步骤4、主控盘收到离开报文后，设置接收端口的组成员状态为Checking Member State,并开始往下行法相发送组特定査询报文，如果定 时器超时前，收到了加入报文的响应，进入步骤5，否则进入步步骤5、主控盘Proxy恢复该槽位的成员状态，并结束处理过程；
步骤6、 ONU删除该用户端口，主控盘删除ONU所在线卡槽位端口，若
该槽位端口为最后组成员，还产生一条离开报文发往主控盘的上联口。
三、报文査询过程，如图5所示，主控盘上的IGMPProxy收到查询报文， 回应当前所有组的加入报文进行响应，同时Proxy模块自行定时向ONU发出 查询报文，线卡透传该查询报文，到达ONU后复制到每个用户端口发送到所 有用户。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作 出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保 护范围之内。
1权利要求
1、EPON接入系统实现组播的装置，包括OLT主控盘和ONU，所述ONU经ODN连接在OLT主控盘的线卡上，其特征在于所述OLT主控盘上设有运行IGMPProxy二层组播协议的模块，该协议中的组播地址表项包括组播端口、组播地址和组播VLAN；所述ONU上设有运行IGMP Snooping二层组播协议的模块，该协议中的组播地址表项包括组播端口、组播地址和组播VLAN；组播报文通过上述协议在ONU和OLT主控盘之间传输。2、EPON接入系统的实现组播的方法，其特征在于包括以下步骤A、在ONU上采用IGMP Snooping二层组播协议对组播报文进行处理，IGMP Snooping二层组播协议通过维护一张组播地址表进行组播复制，组播表表项为组播端口、组播地址和组播VLAN；B、在线卡上对所有组播报文，无论是协议报文还是业务报文都进行透传，不对其进行任何操作；C、在主控盘上采用IGMP Proxy二层组播协议对组播报文进行处理，IGMP Proxy二层组播协议通过维护一张组播地址表进行组播复制，组播表表项为组播端口、组播地址和组播VLAN。
2、 EPON接入系统的实现组播的方法，其特征在于包括以下步骤-A、 在ONU上采用IGMP Snooping 二层组播协议对组播报文进行处理， IGMP Snooping 二层组播协议通过维护一张组播地址表进行组播复制，组播表 表项为组播端口 、组播地址和组播VLAN;B、 在线卡上对所有组播报文，无论是协议报文还是业务报文都进行透 传，不对其进行任何操作；C、 在主控盘上采用IGMP Proxy 二层组播协议对组播报文进行处理， IGMP Proxy 二层组播协议通过维护一张组播地址表进行组播复制，组播表表 项为组播端口、组播地址和组播VLAN。
3、 如权利要求2所述的EPON接入系统实现组播的方法，其特征在于所 述步骤A进一步细分为以下步骤Al、当ONU收到加入报文时，在组播转发表中增加一条表项，地址为加 入报文所携带的组播地址转化后的MAC地址，端口为收到加入报文的端口， VLAN为预配置好的组播VLAN,同时将该加入报文透传到线卡；A2、当ONU收到离开报文时，在当前组播中查找对应端口和组地址的表项，如果找到表项，立即开启一个组最后成员查询定时器；等待主控盘发送的 组特定查询，如果定时器超时，该端口无加入报文进行响应，则在组播表删除 该端口；如果超时前收到该端口的加入报文，则不对该端口进行任何操作；同 时将该报文透传到线卡；A3、 ONU收到査询报文，则将其转发到所有ONU端口；A4、组播业务报文到达ONU时，按照组播表进行复制和转发。
4、 如权利要求3所述的EP0N接入系统实现组播的方法，其特征在于所 述ONU具有成员老化机制，当某个端口超过老化时间没有收到加入报文，将 该端口从组播表删除。
5、 如权利要求2所述的EP0N接入系统实现组播的方法，其特征在于所 述步骤C进一步细分为以下步骤Cl、当主控盘收到加入报文时，在组播转发表中增加一条表项，地址为加 入报文锁携带的组播地址转化后的MAC地址，端口为收到加入报文的槽位端 口， VLAN为预配置好的组播VLAN，如果该端口是组播组第一个用户，则由 运行IGMPProxy 二层组播协议的模块产生一条加入报文，发往上联口 ；C2、当收到离开报文时，在当前组播中査找对应端口和组地址的表项，如 果找到表项，立即开启一个组最后成员查询定时器，并向该槽位端口发送组特 定查询，同时将该组成员状态设置为Checking Member状态，在定时器超时前， 若该端口没有加入报文进行响应，则在组播表删除该端口，如果是组最后成员， 则产生一条离开报文发往上联口；如果超时前收到该端口的加入报文，则不对 该端口进行任何操作。C3、主控盘收到查询报文，将响应査询报文，产生加入报文发往上联口；C4、组播业务报文到达主控盘时，按照组播表进行复制和转发。
6、如权利要求5所述的EP0N接入系统实现组播的方法，其特征在于主 控盘上运行IGMP Proxy 二层组播协议的模块具有成员老化机制，当某个端口 超过老化时间没有收到加入报文，将该端口从组播表删除。
全文摘要
本发明公开了一种EPON接入系统实现组播的装置和方法。该装置包括OLT、ODN和ONU，OLT主控盘上设有运行IGMP Proxy二层组播协议的模块，该协议中的组播地址表项包括组播端口、组播地址和组播VLAN；ONU上设有运行IGMP Snooping二层组播协议的模块，该协议中的组播地址表项包括组播端口、组播地址和组播VLAN。本发明还提供了利用上述装置实现组播报文的方法，本方法在ONU上采用IGMP Snooping二层组播协议对组播报文进行处理，线卡上对所有组播报文透传，在主控盘上采用IGMP Proxy二层组播协议对组播报文进行处理，从而实现了EPON接入系统的组播功能。
文档编号H04L29/06GK101510891SQ20091013112
公开日2009年8月19日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者吴红青, 滨 艾 申请人:烽火通信科技股份有限公司