一种组播频道控制方法及装置

技术领域

本发明涉及数据通信领域，具体地讲本发明涉及到一种组播频道控制方 法及装置。

背景技术

目前随着IP视频(IP TeleVison，IPTV)业务在我国的蓬勃发展，越来越 多的宽带接入网络支持了互联网组管理协议(Internet Group Management Protocol，IGMP)和以IGMP协议为基础的组播业务。组播相对于单播来说， 可以有效的利用网络带宽，减少网络流量，提高数据传输的效率。目前，组 播技术成为许多网络应用的关键支撑技术，例如：网络多媒体会议、远程教 育、IPTV、网上实时转播、网络数据发布、分布式协同工作等。然而，在IPTV 应用中如何更好的实现对于用户的点播节目的可控性，保证用户视频流的质 量的同时还要实现节约带宽，一直是IPTV发展面临的一个问题。

现有技术主要采用了两种技术方案来实现IPTV业务中点播节目的可控 性：一种是传统的IGMP技术方案，另外一种是IGMP技术方案基础上增加组 播频道快速离开功能的快速离开方案。

图1是IPTV业务组网示意图。图中，组播路由器与IPTV网络相连，组播 用户通过组播代理接入，然后与组播路由器相连。对于组播用户来讲，组播 代理设备实现组播路由器的功能，即通过接收组播用户的加入、离开请求， 周期性下发查询报文，维护组播组成员关系；对于组播路由器来讲，组播代 理设备则是一个组播主机，通过发送加入或离开请求获取或取消多播路由器 上某个组播组的服务。组播用户与组播代理、组播代理与组播路由器之间通 过IGMP协议互相通信。

IGMP协议规定，当组播路由器接收到端口下组播用户的离开报文后，需 要发送特定组查询报文，等待该组播组下可能存在的其他用户的回应，以确 定此端口所连接的网络中是否还有其他组播用户在这个组中，当确认没有其 他用户在这个组播组后，才能将这个端口从该组播组的表项中删除，从而保 证了一个用户的离开不会干扰可能跟该用户同属于一个组播组的其他用户。

但是上述的组播特定组查询报文过程所产生的延时在实际地IPTV业务应 用中带来了问题。在由组播技术提供的IPTV业务中，用户的频道切换操作包 括：发送原频道的IGMP离开报文，发送新频道的IGMP加入报文。当组播接 入设备接收到IGMP离开报文后，不会立刻将原有视频流中断，而是要发送 IGMP特定组查询报文后，等待用户是否回应IGMP加入报文后，再决定是否 中断视频流。在组播接入设备等待响应报文的期间内，就不能及时的将原有 的频道删除，造成新旧视频流同时下发，浪费大量的带宽。例如，当用户快 速依次浏览多个频道，从频道1到频道10，这样就会在一段时间内有10个频道 的视频流同时发送到组播接入设备的一个组播业务端口上，可能大大超过该 业务端口的下行带宽，造成报文丢失、延迟，用户的视频节目质量急剧下降， 甚至无法观看。

为了解决上述问题，现有技术又采用了一种能够迅速中断离开组播用户 的视频流的组播用户快速离开方案。此方案仍然基于IGMP协议。如图2所示， 在上述的IPTV业务应用中，在一个用户切换频道时，当端口收到原频道的 IGMP离开报文后，组播接入设备立刻将该端口从所离开的组播组的表项中删 除，停止转发原频道的视频流，避免出现新旧两个频道同时下发，从而实现 任意时刻该端口只能转发一个频道的节目，节约设备带宽。

但是，上述的快速离开方案只适用于组播接入设备的一个业务端口下只 有一个组播用户的情况，对于一个业务端口下接入多个组播用户的情况，又 有着新的问题。

如图3所示，假设数字用户线接入复接器(Digital Subscriber Line Access Multiplexer，DSLAM)设备IPTV业务应用中采用了快速离开方案。可以看到 当机顶盒(Side Top Box，STB)STB1和STB2同时收看频道1的时候，DSLAM 只会向下发送一份频道1的视频流，然后通过集线器(HUB)复制成两份视频 流，分别给STB1和STB2；但是当STB1的用户切换频道到频道2的时候，STB1 就会发出频道1的离开报文、频道2的加入报文，由于DSLAM无法知道还有 STB2也正在接收频道1，而DSLAM启动了快速离开功能，DSLAM就会直接将 频道1的视频流删除，转发频道2的视频流，对于STB2的用户来说，就会出现 突然频道1的节目中断，直到STB2重新发起加入请求后，频道1的视频才能恢 复。这样，两个组播用户在频道切换的过程就产生了互相干扰的情况。

于是，针对一个业务端口下接入多个组播用户的情况，现有技术又采用 了一种技术，综合了上面所述的IGMP技术方案的特定组查询特性和快速离开 方案的快速切断视频流的特性。

在该技术的应用中，组播接入设备对一个业务端口下的多个组播用户启 动快速离开功能，同时还设置一个快速离开响应时间。当组播接入设备的一 个业务端口接收到一个组播用户的切换频道请求的组播离开报文后，向该端 口下的组播用户发送该请求离开频道的特定组查询报文，以确定是否还存在 其它组播用户在收看该频道，如果在给定的快速离开响应时间内没有收到其 它组播用户发送该频道的加入报文，则认为没有其他用户在收看该频道，因 此立即切断该频道的组播流，如果在给定的快速离开响应时间内接收到其它 组播用户发送该频道的加入报文，则不切断该频道的组播流，继续转发。

在这个技术方案中，由于可以将快速离开响应时间控制在一个合理的并 且足够短的时间内，因此该技术方案能够实现在足够短的时间内迅速切断组 播用户离开的报文，避免了申请离开的组播频道滞留时间太长影响了带宽的 使用，同时又能够保证对离开的组播用户不会对其他的组播用户产生干扰。

但是，在受控组播业务应用中，上述方案确不能很好地实现。受控组播 业务要求控制一个业务端口下最多可以点播的组播频道数，在这种前提下， 上述的技术方案可能导致频道切换不成功的情况。假设一个业务端口的最大 点播频道数为2，该业务端口下的两个组播用户分别点播组播频道A和B。当点 播频道A的组播用户想切换到频道C，该组播用户会向组播接入设备发送频道 A的离开报文和频道C的加入报文。组播接入设备接收到该组播用户发出的组 播频道A的离开报文后，向该端口下发频道A的特定组播查询报文，在快速离 开响应时间超时之前，该端口下还存在两个频道正在转发，这次组播接入设 备又接收到频道C的加入报文，由于此时该端口下同时在线的组播频道数目已 经达到2，所以根据受控组播的原理，组播接入设备会拒绝频道C的加入，从 而造成频道切换的失败。当然，如果在快速离开响应报文超时之后，如果组 播用户再发出频道C的加入报文，则可以点播成功。也即，在当前正在转发的 组播频道数目已经达到端口允许接入的最大组播频道数时，组播用户必须要 等待快速离开响应时间超时才能够切换到要加入的组播频道C中，这样的频道 切换时延对于组播用户来说是不符合要求的，甚至是无法接收的。

发明内容

本发明解决的技术问题是提出一种组播频道切换控制方法及装置，以避 免现有技术在单端口多用户接入的情况下频道切换的时延给用户的业务质量 带来的影响。

为解决上述问题，本发明提出了一种组播频道控制方法，包括：

当组播接入设备接收到组播频道离开报文，向接收到所述组播频道离开 报文的业务端口发送所述申请离开的组播频道特定组查询报文，特定组查询 响应时间超时后，停止申请离开的组播频道的转发；

a)当接收到组播频道加入报文，判断是否允许当前业务端口加入所述 申请加入的组播频道，如果是，转发该申请加入的组播频道，否则， 执行步骤b)；

b)在所述业务端口当前正在转发的频道中查询是否存在申请离开后在 特定组查询响应时间超时之前还未接收到响应的组播频道，如果存 在，停止转发所述申请离开的一个组播频道，并转发该申请加入的 组播频道，否则，拒绝该组播频道的加入。

其中，所述的停止转发所述申请离开的一个组播频道为停止转发响应时 间将最早超时的申请离开的组播频道。

其中，当接收到组播频道离开报文，还包括步骤：将申请离开后在特定 组查询响应时间超时之前还未接收到响应的组播频道设置为即将离开状态；

当接收到组播频道离开报文，所述在当前正在转发的频道中查询是否存 在申请离开后在特定组查询响应时间超时之前还未接收到响应的组播频道 为：在当前正在转发的频道中查询是否存在处于即将离开状态的组播频道。

其中，步骤a)所述判断是否允许当前业务端口加入申请加入的组播频道 的步骤为：

判断申请加入的组播频道是否是当前正在转发的组播频道，如果是，则 允许所述申请加入的组频道的加入；否则，判断是否允许当前业务端口加入 新的组播频道，如果是，则允许所述申请加入的组频道的加入，否则，则不 允许所述申请加入的组频道的加入。

其中，所述的判断是否允许当前业务端口加入新的组播频道的步骤为：

判断所述业务端口当前正在转发的组播频道数是否小于所述的业务端口 能够接入的组播频道数，如果是，则允许新的组播频道的加入，否则，则不 允许新的组播频道的加入。

相应地，本发明还提出了一种组播频道控制装置，其包括频道离开处理 单元和频道加入处理单元，其中，

频道离开处理单元，用于在接收到组播频道离开报文后，向接收到所述 组播频道的业务端口发送所述申请离开的组播频道特定组查询报文，在特定 组查询响应时间超时后，停止申请离开的组播频道的转发；

而所述的频道加入处理单元包括组播转发单元、第一控制单元和第二控 制单元，其中：

组播转发单元，用于控制组播频道的转发；

第一控制单元，用于在接收到组播频道加入报文后，判断是否允许当前 业务端口加入该申请加入的组播频道，如果是，通知组播转发单元转发该申 请加入的组播频道，否则，交给第二判断单元进行处理；

第二控制单元，用于在当前正在转发的频道中查询是否存在申请离开后 在特定组查询响应时间超时之前还未接收到响应的组播频道，如果存在，通 知组播转发单元停止转发所述申请离开的一个组播频道，并转发该申请加入 的组播频道，否则，拒绝该组播频道的加入。

其中，所述第二判断单元中停止转发所示申请离开的一个组播频道为停 止转发响应时间将最早超时的组播频道。

所述的频道离开处理单元还包括状态设定单元，用于将申请离开后在特 定组查询响应时间超时之前还未接收到响应的组播频道设置为即将离开状 态；

所述的第二控制单元查询是否存在申请离开后在特定组查询响应时间超 时之前还未接收到响应的组播频道为：查询是否存在处于即将离开状态的组 播频道。

其中，所述的第一控制单元进一步包括：

第一判断单元，判断申请加入的组播频道是否是当前正在转发的组播频 道，如果是，则允许所述申请加入的组频道的加入，否则，通知第二判断子 单元进行判断；

第二判断单元，判断是否允许当前业务端口加入新的组播频道，如果是， 则允许所述申请加入的组频道的加入，否则，则不允许所述申请加入的组频 道的加入。

其中，所述第二判断单元判断是否允许当前业务端口加入新的组播频道 的步骤为：判断所述业务端口当前正在转发的组播频道数是否小于所述的业 务端口能够接入的组播频道数；如果是，则允许新的组播频道的加入，否则， 则不允许新的组播频道的加入。

与现有技术相比，本发明在受控的单端口多用户接入的情况下实现了在 快速响应时间内也能合理有效地控制组播频道的切换，减少了频道切换的时 延，保证了组播业务的质量。

附图说明

图1是现有技术IPTV业务组网图；

图2是现有技术组播频道快速离开技术原理图；

图3是快速离开技术方案技术问题示意图；

图4是本发明组播频道控制方法执行步骤示意图；

图5是本发明实施例IPTV业务组网图；

图6是本发明组播频道控制方法实施例组播离开处理流程图；

图7是本发明组播频道控制方法实施例组播加入处理流程图；

图8是本发明组播频道控制装置结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图对本发明的实施例作出详细的说明。

本发明的主要思想是在现有技术的基础上，对组播接入设备接收到组播 加入报文的处理加以改进，以实现对申请离开和加入的组播频道的合理有效 控制。

在现有技术中，当组播接入设备接收到组播频道离开报文后，向接收到 所述组播频道的业务端口发送所述申请离开的组播频道特定组查询报文，并 启动特定组查询快速响应时间计时器，计时器超时后，立即停止申请离开的 组播频道的转发。

而在接收到组播频道加入报文时，如图4所示，本发明采用以下步骤：

01)接收组播接入报文。

02)判断是否允许当前业务端口加入申请加入的组播频道，如果是，执 行步骤50)，否则，执行步骤30)。

03)在当前正在转发的频道中查询是否存在申请离开后在特定组查询响 应时间超时之前还未接收到响应的组播频道，如果是，执行步骤40)，否则， 拒绝该组播频道的加入，操作结束。

04)停止转发所述申请离开的一个组播频道。

05)转发该申请加入的组播频道；操作结束。

下面根据实施例对上述描述进行具体说明。

如图5所示，在IPTV接入网络中，DSLAM设备为组播接入设备，担任组 播路由器的功能，DSLAM设备向用户提供xDSL业务端口；在用户侧，两台 STB设备通过HUB与同一个xDSL调制解调器(MOdulation and DEModulation， MODEM)连接，两台STB分别连接有一台电视机。

每台STB的操作可分为三种类型：开机，切换频道，和关机。其中，STB 开机时会发出组播加入报文，切换频道会先发出当前频道的组播离开报文， 然后发出新频道的组播加入报文，而关机则会发出当前频道的组播离开报文。 因此，对客户端STB的请求的处理也可以归纳为对组播离开请求和组播加入请 求的处理。

在本实施例种，对于组播离开报文的处理过程如图6所示：

11)接收组播离开报文；

12)向接收到组播离开报文的xDSL端口发送申请离开的频道的特定组查 询报文，将频道的状态设置为即将离开状态，并启动快速响应时间计时器；

13)判断超时器是否超时，如果是，停止该申请离开的频道数据的转发， 操作结束，否则，执行步骤14)；

14)判断是否接收到特定组查询的响应报文，如果是，将频道的状态改 为正常状态，并将计时器清零，操作结束，否则，继续执行步骤13)。

相应地，对于组播加入报文的处理过程如图7所示：

21)接收组播接入报文；

22)判断是否允许当前xDSL端口接受申请加入的组播频道的加入，如果 是，执行步骤25)，否则，执行步骤23)；

23)在当前正在转发的频道中查询是否存在处于即将离开状态的组播频 道，如果是，执行步骤24)，否则，拒绝该组播频道的加入，操作结束；

24)停止转发所述处于即将离开状态的、最早申请离开的组播频道；

25)转发该申请加入的组播频道；操作结束。

根据上述的处理步骤，下面结合上述的三种操作对本实施里的原理及应 用作具体描述。

假设STB用户进行关机操作或者频道切换操作向DSLAM发出组播离开报 文，DSLAM接收到该STB发出的组播离开报文后，向该STB的xDSL端口发送 申请离开的频道的特定组查询报文，同时将频道的状态设置为即将离开状态， 并启动快速响应计时器。

在快速响应时间内，也即计时器超时之前，可能出现以下三种情况：

1)没有接收到任何加入报文。

当一个STB用户关机后可能会出现这种情况。

在这种情况下，计时器超时，该STB用户申请离开的频道的数据会停止转 发。

2)接收到该xDSL端口当前正在转发的频道的加入报文。

当一个STB用户正关机、另外STB用户正开机加入到一个正在转发的频 道，或者一个STB用户正关机、另外一个STB用户在切换频道到一个正在转发 的频道，或者一个STB用户切换频道到一个正在转发的频道，都可能出现这种 情况。

在这种情况下，由于申请加入的频道已经被当前的xDSL端口正在转发， 不需要增加或者删除组播频道的转发数据。

这种情况又包括两种情形：申请加入的频道为即将离开状态的当前正在 转发频道和申请加入的频道为正常状态的当前正在转发的频道。

对于前面一种情形，将该处于即将离开状态的频道的状态修改为正常状 态，清零计时器，正常转发该频道。

对于后面一种情况，不需作任何处理。

3)接收到新频道的加入报文。

当一个STB用户正关机、另外STB用户正开机加入到一个新的频道，或者 一个STB用户正关机、另外一个STB用户在切换频道到一个新的频道，或者一 个STB用户切换频道到新的频道，都可能出现这种情况。

在这种情况下，首先判断当前xDSL业务端口是否还允许该新的频道的加 入，如果是，直接向该端口转发新申请加入的频道数据，否则，查询当前是 否存在处于即将离开状态的频道，如果是，则中止该处于即将离开状态的频 道的转发，转发该新加入的组播频道，否则，无法加入该新的组播频道。

在实际应用中，一个xDSL业务端口都设置一个最大允许接入的组播频道 数，该最大接入组播频道数根据xDSL端口的带宽或者管理的需要进行设置。 判断当前xDSL业务端口是否允许新的频道的加入即是判断该端口当前正在转 发的频道数是否小于该端口设定的最大允许接入频道数，如果小于，则允许 该新加入频道的接入，否则，不允许其接入。

另外，在上述判断当前是否存在处于即将离开状态的频道的过程中，如 果当前存在有不止一个处于即将离开状态的频道，则最先中止最应该离开的 频道的转发，其中最应该离开在实际应用中可以采用两种方式来判断，一是 其中最早申请离开的频道，二是离超时时刻最接近的频道。

这样，在这种情况下，如果端口当前转发频道数已经等于最大允许接入 频道数，新申请加入的频道根据接入控制的条件无法被接受，于是就寻是 否存在有处于即将离开状态但仍然被转发的频道，如果存在，就中止处于即 将离开状态的其中一个最应该离开的频道的转发，转发该新加入的组播频道， 否则，无法加入该新的组播频道。

下面对可能产生这种情况的STB几种操作进行分析：

当一个STB用户正关机、另外STB用户正开机加入到一个新的频道时，需 要两个STB用户的动作恰好在快速响应时间内才可能出现这种情况，所以这种 情况的概率比较低。

当一个STB用户正关机、另外一个STB用户在切换频道时，同样需要两个 STB用户的动作恰好在快速响应时间内才可能出现这种情况，所以这种情况的 概率也比较低。

当一个STB用户在切换频道到一个新的频道时，由于一个STB用户在切换 频道的时候在很短的时间内向DSLAM设备先后发送现有频道的组播离开报 文和新频道的组播加入报文，这种情况的概率要高得多。所以该实施例对STB 用户在切换频道时对组播频道的控制有更大的意义。

相应地，本发明也提供了组播频道控制装置，该装置采用上面的方法实 现对组播频道的加入和离开的有效控制。下面对其实施例进行描述。

如图8所示，DSLAM设备包括频道离开处理单元和频道加入处理单元， 其中频道离开处理单元在接收到组播频道离开报文后，向接收到组播离开报 文的xDSL端口发送申请离开的频道的特定组查询报文，将频道的状态设置为 即将离开状态，并启动快速响应时间计时器。计时器超时后，立即停止申请 离开的组播频道的转发。

其中频道加入处理单元又包括组播转发单元、第一控制单元和第二控制 单元，其中：

组播转发单元根据来自于其他单元的指令控制组播频道的转发，主要包 括两个操作：停止转发一个指定的组播频道和开始转发一个指定的组播频道。

第一控制单元在接收到STB用户发出的组播频道加入报文后，判断当前 xDSL端口是否允许申请加入的组播频道的加入，如果是，通知组播转发单元 转发该申请加入的组播频道，否则，交给第二控制单元进一步处理；

在实际应用中，一个xDSL业务端口都设置一个最大允许接入的组播频道 数，该最大接入组播频道数根据xDSL端口的带宽或者管理的需要进行设置。 判断当前xDSL业务端口是否允许新的频道的加入即是判断该端口当前正在转 发的频道数是否小于该端口设定的最大允许接入频道数，如果小于，则允许 该新加入频道的接入，否则，不允许其接入。

第一控制单元又包括频道判断单元和频道数比较单元。在上述接入控制 判断单元判断的过程中，首先频道判断单元判断该STB用户申请加入的组播频 道是否是当前xDSL端口已经正在转发的组播频道，如果是，不作任何处理， 否则，由频道数比较单元继续判断当前xDSL端口正在转发的频道数是否小于 该端口设定的最大允许接入频道数，如果小于，则通知组播转发单元开始转 发该新加入频道的数据，否则，初步判断为不允许该频道的接入。

第二控制单元在第一控制单元初步判断已经无法接受一个新申请加入的 组播频道后开始工作。第二控制单元在接收到第一控制单元的通知后，在xDSL 端口当前转发的组播频道中查询是否存在处于即将离开状态的组播频道，如 果有，则通知组播转发单元中止该处于即将离开状态的频道的转发，开始转 发该新加入的组播频道，否则，最终确认无法加入该新的组播频道。

同样，在上述判断是否存在处于即将离开状态的频道的过程中，如果当 前存在有不止一个处于即将离开状态的频道，则最先中止最应该离开的频道 的转发，其中最应该离开在实际应用中可以采用两种方式来判断，一是其中 最早申请离开的频道，二是离超时时刻最接近的频道。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普 通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润 饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。