專利名稱：衛(wèi)星ip組播系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種IP組播系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，涉及一種衛(wèi)星IP組播系統(tǒng)，其中衛(wèi)星組播網(wǎng)絡(luò)用來(lái)旁通ISP的主干網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與ISP的本地節(jié)點(diǎn)直接互相作用，涉及用于通過(guò)ISP的本地節(jié)點(diǎn)單元(即，通過(guò)具有用于用戶連接的路由器和交換機(jī)的互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)單元)來(lái)構(gòu)造IP組播網(wǎng)絡(luò)和用于經(jīng)由衛(wèi)星將從內(nèi)容提供商發(fā)送的組播分組發(fā)送給本地IP組播網(wǎng)絡(luò)的方法，和涉及用于使衛(wèi)星組播網(wǎng)絡(luò)與本地接入網(wǎng)互相作用的方法。
背景技術(shù)：
與組播協(xié)議相比，單播協(xié)議從網(wǎng)絡(luò)流量和傳輸費(fèi)用方便考慮效率較低，因?yàn)橄嗤臄?shù)據(jù)分組在源服務(wù)器上復(fù)制并分別發(fā)送給與源服務(wù)器連接的每個(gè)用戶，其致使網(wǎng)絡(luò)流量與并行連接器的數(shù)目成比例。
盡管有IP組播協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)，但是由于主干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性和在新配置過(guò)程期間可能發(fā)生異常情況及其影響，很難將這種解決方案體現(xiàn)在整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上。
如圖1所示，在當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)廣播中使用的解決方案一般使用單播系統(tǒng)，其中互聯(lián)網(wǎng)廣播站的服務(wù)器與觀察器交換數(shù)據(jù)。然而，并行連接器應(yīng)該共享在互聯(lián)網(wǎng)廣播站和單播系統(tǒng)中的連接器之間的傳輸網(wǎng)絡(luò)的有限容量。
假定互聯(lián)網(wǎng)廣播提供商以512K的傳輸速度經(jīng)由155Mbps的傳輸網(wǎng)絡(luò)提供互聯(lián)網(wǎng)廣播服務(wù)，在這種情況下，當(dāng)并行連接器超過(guò)300個(gè)時(shí)，傳輸網(wǎng)絡(luò)的容量達(dá)到極限。
如果連接器超過(guò)300個(gè)，則屏幕顯示停止或圖像質(zhì)量下降。結(jié)果，用戶不能看到正常的屏幕。
參考圖1，在諸如互聯(lián)網(wǎng)廣播提供商的內(nèi)容提供商(在下文中稱為“CP”)中，管理服務(wù)器14和媒體服務(wù)器12與路由器10連接，構(gòu)成主節(jié)點(diǎn)。路由器10與主干網(wǎng)20的路由器22連接。主干網(wǎng)20的另一終端路由器24與路由器30連接，構(gòu)成公司網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)吧(PC bang)。
當(dāng)CP提供512Kbps的動(dòng)畫傳輸服務(wù)且15個(gè)用戶同時(shí)與該服務(wù)連接時(shí)，單播協(xié)議中的CP的媒體服務(wù)器(主服務(wù)器)應(yīng)該分別發(fā)送數(shù)據(jù)給15個(gè)客戶機(jī)。結(jié)果，事實(shí)上需要的傳輸網(wǎng)絡(luò)容量為7.680Mbps(512Kbps×15)，與待發(fā)送的數(shù)據(jù)和并行連接器的數(shù)目成比例。
CP應(yīng)該確保(主干網(wǎng)20的路由器10和路由器22之間的)瓶頸區(qū)段的頻帶，以便并行連接器可以沒(méi)有延遲地接收該服務(wù)。然而，由于這花費(fèi)很多費(fèi)用來(lái)用于足夠頻帶的安全性，CP不得不限制并行連接器的數(shù)目或內(nèi)容傳輸速度。
在瓶頸區(qū)段的頻帶確保為8Mbps的情況中，如果并行連接器的數(shù)目超過(guò)15個(gè)，則所需的頻帶超過(guò)8Mbps。結(jié)果，用戶不能接收正常的動(dòng)畫服務(wù)。
當(dāng)諸如互聯(lián)網(wǎng)廣播的內(nèi)容用單播系統(tǒng)提供時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)的瓶頸現(xiàn)象而使頻道不能得到有效使用。瓶頸現(xiàn)象還致使CP的媒體服務(wù)器12或路由器10和22的CPU負(fù)荷的增加，其用于復(fù)制和客戶機(jī)的數(shù)目一樣多的數(shù)據(jù)。結(jié)果，單播系統(tǒng)在互聯(lián)網(wǎng)廣播具有許多客戶機(jī)的時(shí)候不適合。
所需的傳輸頻帶的安全性、用戶的限制和服務(wù)器容量的擴(kuò)容主要地降低了內(nèi)容提供商的收益性。當(dāng)超過(guò)傳輸頻帶的用戶被允許來(lái)改善收益性時(shí)，發(fā)生傳輸延遲，使得不能提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。另外，CP應(yīng)該降低內(nèi)容數(shù)據(jù)量，以用有限的傳輸線吸引盡可能多的用戶。結(jié)果，圖像的質(zhì)量降低了，且阻止了內(nèi)容和互聯(lián)網(wǎng)廣播業(yè)務(wù)的改善。
為了解決單播系統(tǒng)的問(wèn)題，提議了一種內(nèi)容發(fā)布網(wǎng)(在下文中稱為″CDN″)解決方案。
CDN包括分別設(shè)置在主干網(wǎng)的各本地節(jié)點(diǎn)28中的流服務(wù)器26，以及CP的媒體服務(wù)器(主服務(wù)器)12。CDN通過(guò)預(yù)先地將主內(nèi)容反映給本地節(jié)點(diǎn)28的流服務(wù)器26來(lái)從最近的本地節(jié)點(diǎn)提供內(nèi)容給用戶。CDN降低用戶與其連接且經(jīng)由的系統(tǒng)(服務(wù)器、交換機(jī)、路由器)路徑，從而降低了由網(wǎng)絡(luò)流量致使的傳輸延遲和分布CP的媒體服務(wù)器12的負(fù)載給用戶的同時(shí)連接。結(jié)果，傳輸速度和傳輸延遲的服務(wù)質(zhì)量或多或少得到改善。
如果用戶與CDN中的CP主機(jī)的管理服務(wù)器14連接，以選擇動(dòng)畫觀看，則CP的管理服務(wù)器14將主節(jié)點(diǎn)管理系統(tǒng)(未示出)中的相應(yīng)內(nèi)容的URL(統(tǒng)一資源定位器)發(fā)送給該用戶，并且用戶用發(fā)送的URL來(lái)向CDN的主節(jié)點(diǎn)管理系統(tǒng)要求相應(yīng)的內(nèi)容。
CDN的主節(jié)點(diǎn)管理系統(tǒng)探測(cè)用戶的位置，以發(fā)送最佳本地節(jié)點(diǎn)路由器24的URL。如果用戶向?qū)?yīng)于從CDN管理系統(tǒng)發(fā)送的URL的本地節(jié)點(diǎn)路由器24請(qǐng)求內(nèi)容，則本地節(jié)點(diǎn)路由器24的流服務(wù)器26發(fā)送移動(dòng)圖像給請(qǐng)求該內(nèi)容的用戶。
然而，上述CDN沒(méi)有解決單播傳輸系統(tǒng)的問(wèn)題。雖然CP的媒體服務(wù)器12可以加載流量，以通過(guò)使用租用頻道來(lái)將多媒體內(nèi)容推向本地節(jié)點(diǎn)(即例如11個(gè)本地節(jié)點(diǎn))，連接器應(yīng)該共享從本地節(jié)點(diǎn)路由器24的流服務(wù)器26到用戶的網(wǎng)絡(luò)的有限線路容量，如同上述圖1的單播傳輸系統(tǒng)的問(wèn)題。
另外，與傳輸速度和并行連接器的數(shù)目成比例，主服務(wù)器和各本地節(jié)點(diǎn)流服務(wù)器之間所需的傳輸頻帶應(yīng)該從內(nèi)部服務(wù)提供商或CDN提供商租借。
盡管存在諸如傳統(tǒng)單播傳輸系統(tǒng)和CDN解決方案中的網(wǎng)絡(luò)流量、并行連接器的數(shù)目受限和由于租用頻道容量的擴(kuò)容導(dǎo)致的花費(fèi)的問(wèn)題，但是從技術(shù)、時(shí)間和成本方面上考慮，在整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上體現(xiàn)IP組播解決方案很難。
結(jié)果，難以平滑地提供內(nèi)容服務(wù)用于教育中的內(nèi)部廣播或互聯(lián)網(wǎng)，其中經(jīng)由傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行多路訪問(wèn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是體現(xiàn)一種從內(nèi)容提供商到終端用戶的IP組播網(wǎng)絡(luò)，其通過(guò)將地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)與用于旁通主干網(wǎng)的衛(wèi)星組播網(wǎng)絡(luò)互相作用，其中主干網(wǎng)由于網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性和網(wǎng)絡(luò)異常的高度可能性而很難體現(xiàn)組播協(xié)議。
本發(fā)明的另一目的是體現(xiàn)一種衛(wèi)星IP組播網(wǎng)絡(luò)，以克服內(nèi)容提供商的傳播路徑、服務(wù)器的容量擴(kuò)容和并行連接器的數(shù)目的局限性。
本發(fā)明的另一目的是體現(xiàn)一種從內(nèi)容提供商到終端用戶的IP組播網(wǎng)絡(luò)，其通過(guò)體現(xiàn)本地IP組播網(wǎng)絡(luò)和將本地IP組播網(wǎng)絡(luò)與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)互相作用。
在一個(gè)實(shí)施例中，衛(wèi)星IP(網(wǎng)際協(xié)議)組播系統(tǒng)包括主干網(wǎng)、內(nèi)容提供商、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和本地網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)容提供商提供多媒體內(nèi)容。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)以組播分組的形式將從內(nèi)容提供商提供的內(nèi)容發(fā)送到ISP的本地節(jié)點(diǎn)。與主干網(wǎng)互相作用的本地網(wǎng)絡(luò)被配置成組播在路由器或交換機(jī)上的協(xié)議，通過(guò)在經(jīng)由以太網(wǎng)與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)連接的路由器上和在用戶路由器上的靜態(tài)組播路由設(shè)置或者通過(guò)指定與組播分組的IP報(bào)頭的源地址相同的子網(wǎng)給衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的輸出端口和連接到衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的路由器的端口來(lái)執(zhí)行反向路徑轉(zhuǎn)發(fā)，和發(fā)送組播分組給終端客戶機(jī)。
優(yōu)選地，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)包括衛(wèi)星中心系統(tǒng)(hub system)、衛(wèi)星和衛(wèi)星接收系統(tǒng)。衛(wèi)星中心系統(tǒng)包括用于指定組播群地址給多媒體分組的多媒體服務(wù)器、用于將多媒體分組轉(zhuǎn)換為傳輸流數(shù)據(jù)的IP網(wǎng)關(guān)、用于調(diào)制傳輸流數(shù)據(jù)的調(diào)制器和用于無(wú)線發(fā)送數(shù)據(jù)的衛(wèi)星發(fā)射機(jī)。衛(wèi)星接收系統(tǒng)包括用于接收來(lái)自衛(wèi)星的衛(wèi)星調(diào)制信號(hào)的衛(wèi)星接收器和用于解調(diào)來(lái)自衛(wèi)星調(diào)制信號(hào)的多媒體服務(wù)器中的組播分組和發(fā)送組播分組到預(yù)定目的地的衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器。
優(yōu)選地，本地網(wǎng)絡(luò)的路由器宣稱(declare)將被靜態(tài)組播路由至用于正確RPF檢驗(yàn)的啟動(dòng)源IP的組播分組以及組播協(xié)議，或指定與組播分組的IP報(bào)頭的源地址相同的子網(wǎng)的IP給衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的輸出端口和連接到衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的路由器的端口。
在一個(gè)實(shí)施例中，一種與主干網(wǎng)互相作用的本地網(wǎng)絡(luò)中的路由器的組播分組的IP組播方法包括執(zhí)行單邊反向路徑轉(zhuǎn)發(fā)，對(duì)組播分組進(jìn)行路由器的靜態(tài)組播路由宣稱或?qū)πl(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的輸出端口和連接到衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的路由器的端口進(jìn)行與組播分組的IP報(bào)頭的源地址相同的子網(wǎng)的IP指定，其中所說(shuō)宣稱或指定包括組播分組的目的地媒體服務(wù)器的源IP。


本發(fā)明的上述和進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)參考下面的描述以及結(jié)合附圖將變得更容易理解。在附圖中
圖1示出了一種傳統(tǒng)單播傳輸方法；圖2示出了傳統(tǒng)CDN型服務(wù)；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的衛(wèi)星IP組播系統(tǒng)；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的組播分組傳輸操作；圖5a至5d示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的組播群鑒權(quán)過(guò)程；和圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流量狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式
在一個(gè)實(shí)施例中，待從CP流式傳輸?shù)叫l(wèi)星傳輸系統(tǒng)的多媒體內(nèi)容被用多媒體分組發(fā)送。衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)經(jīng)由衛(wèi)星將對(duì)應(yīng)于多媒體分組的衛(wèi)星調(diào)制信號(hào)發(fā)送給衛(wèi)星接收系統(tǒng)。衛(wèi)星接收系統(tǒng)將衛(wèi)星調(diào)制信號(hào)解調(diào)為多媒體分組，以發(fā)送已解調(diào)信號(hào)給本地IP組播網(wǎng)絡(luò)。本地IP組播網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)多媒體分組給終端路由器。
參考圖3，諸如互聯(lián)網(wǎng)廣播站或網(wǎng)絡(luò)大學(xué)的連接到主干網(wǎng)200的內(nèi)容提供商100a和100b包含管理服務(wù)器102、流服務(wù)器104和路由器106。
管理服務(wù)器102控制網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)連接、鑒權(quán)和流式傳輸。流服務(wù)器104提供多媒體內(nèi)容，與管理服務(wù)器102的控制互相作用。在此，多媒體分組優(yōu)選地為用單播或組播協(xié)議發(fā)送。
主干網(wǎng)200包括多個(gè)交換機(jī)202和多個(gè)路由器204。終端路由器204構(gòu)成連接到路由器106的主節(jié)點(diǎn)。主干網(wǎng)200的終端路由器206與本地網(wǎng)絡(luò)600連接。
用單播協(xié)議從CP 100a和100b發(fā)送的多媒體分組被經(jīng)由主干網(wǎng)200的主節(jié)點(diǎn)發(fā)送給衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)300的路由器310。在此，主干網(wǎng)200識(shí)別多媒體分組的目的地址，以發(fā)送該多媒體分組給目的地路由器310。
上述多媒體分組在衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)300中被轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星調(diào)制信號(hào)。衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)300包括多媒體服務(wù)器312、IP網(wǎng)關(guān)313、調(diào)制器316和衛(wèi)星發(fā)射機(jī)318，其經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)與路由器310互相連接。衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)300執(zhí)行到本地網(wǎng)絡(luò)600的單邊傳輸。
多媒體服務(wù)器312指定組播群地址，以將用單播協(xié)議發(fā)送的多媒體分組轉(zhuǎn)換為組播分組，和根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的分組剩余時(shí)間(即TTL值)和所需的服務(wù)質(zhì)量來(lái)確定內(nèi)容的傳輸速度。
IP網(wǎng)關(guān)314對(duì)從多媒體服務(wù)器312發(fā)送的組播數(shù)據(jù)執(zhí)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能和CAS(條件訪問(wèn)系統(tǒng))功能。IP網(wǎng)關(guān)314還將程序識(shí)別器連接到各組播數(shù)據(jù)，以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為MPEG-2傳輸流信號(hào)，然后發(fā)送流信號(hào)給調(diào)制器316。
為了與衛(wèi)星400通信，調(diào)制器316將MPEG-2傳輸流信號(hào)調(diào)制為DVB-S信號(hào)和發(fā)送DVB-S信號(hào)給衛(wèi)星發(fā)射機(jī)318。
衛(wèi)星發(fā)射機(jī)318通過(guò)預(yù)定載波頻率信號(hào)發(fā)送數(shù)據(jù)給衛(wèi)星400。
多媒體服務(wù)器312指定組播群地址給用單播協(xié)議從衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)300發(fā)送的多媒體分組。IP網(wǎng)關(guān)314將多媒體分組轉(zhuǎn)換為傳輸流數(shù)據(jù)。傳輸流數(shù)據(jù)在調(diào)制器316中調(diào)制，然后從衛(wèi)星發(fā)射機(jī)318發(fā)送出。
對(duì)于與衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)300上行鏈接和與衛(wèi)星接收系統(tǒng)500下行鏈接的衛(wèi)星400所使用的是具有L/S頻帶的頻段的INMARSAT(向上1.5Ghz，向下1.5Ghz/2.5Ghz)、C頻帶的INTELSAT(向上6Ghz，向下4Ghz)，Ku頻帶的Koreasat Mugunghwa No.1和2(向上14Ghz，向下12Ghz)或Ka頻帶的koreasat mugunghwa No.3(向上30Ghz，向下20Ghz)。具有最佳頻段的衛(wèi)星還可以根據(jù)廠商的意圖考慮到對(duì)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效率和適用性而選擇。
衛(wèi)星接收系統(tǒng)500包括衛(wèi)星接收器510和衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器520。衛(wèi)星接收器510發(fā)送從衛(wèi)星400接收的信號(hào)給指定的衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器520。衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器520解調(diào)來(lái)自衛(wèi)星調(diào)制信號(hào)的多媒體服務(wù)器312中的組播分組，以發(fā)送解調(diào)的分組給本地網(wǎng)絡(luò)600。
本地網(wǎng)絡(luò)600包括互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)610、子網(wǎng)絡(luò)650和670、路由器630和640和用戶終端設(shè)備635和645?；ヂ?lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)610包括路由器或交換機(jī)，用于ISP的本地節(jié)點(diǎn)，即，用于用戶連接。子網(wǎng)絡(luò)650和670與連接到互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)610的光學(xué)終端站620連接。路由器630和640包括在連接到互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)610的網(wǎng)吧(PC bang)內(nèi)。在此，子網(wǎng)絡(luò)650包括連接到光學(xué)終端站620的光學(xué)終端站652和子網(wǎng)絡(luò)670包括連接到光學(xué)終端站620的光學(xué)終端站672。光學(xué)終端站652與路由器654、交換機(jī)656交換式集線器658和LAN卡660連接。光學(xué)終端站672與路由器674、交換機(jī)676、集中器678、調(diào)制解調(diào)器680和LAN卡682連接。
互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)610包括連接到主干網(wǎng)200的路由器206、多個(gè)交換機(jī)612和618和連接到用戶的路由器614和616。
上述本地網(wǎng)絡(luò)600中，在衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器520中解調(diào)的組播分組被通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)610的交換機(jī)612和618和路由器614和616組播至相應(yīng)用戶的終端。
在本地網(wǎng)絡(luò)600中，本地網(wǎng)絡(luò)的路由器宣稱(declare)待靜態(tài)組播路由至源地址的組播分組，或指定與組播分組的IP報(bào)頭的源地址相同的子網(wǎng)給衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的輸出端口和連接到衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的路由器的端口。
具體地說(shuō)，互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)610的路由器614和616和低級(jí)網(wǎng)絡(luò)的路由器630，640、654和674判斷數(shù)據(jù)是否是組播分組。在數(shù)據(jù)是組播分組時(shí)，路由器宣稱待靜態(tài)組播路由至源地址的IP的組播分組，或指定與組播分組的IP報(bào)頭的源地址相同的子網(wǎng)的IP給衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的輸出端口和連接到衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的路由器的端口。
參考圖4，路由器R1相應(yīng)于圖3的第一路由器614和616，和路由器R2相應(yīng)于圖1第二路由器630、640、654和674。
在組播分組的情況中，路由器R1宣稱到衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器520的輸出端口的IP的靜態(tài)組播路由。路由器R2宣稱到源地址的組播路由，源地址將被靜態(tài)組播路由至路由器R1的串行接口IP，或指定與組播分組的IP報(bào)頭的源地址相同的子網(wǎng)的IP給衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的輸出端口和連接到衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的路由器的端口。
路由器R2不是通過(guò)重復(fù)的分組復(fù)制而是通過(guò)路由器R1和R2之間的一次分組復(fù)制(即順序間隔)來(lái)設(shè)置待發(fā)送的預(yù)定流量。
換句話說(shuō)，即使當(dāng)所有的客戶機(jī)與路由器R2的e0中的相同多媒體內(nèi)容連接的時(shí)候，也只有一個(gè)分組被復(fù)制。
組播路由的源地址用來(lái)發(fā)送流量給組播群地址所代表的群。組播路由器確定朝向源和客戶機(jī)的方向。
在此，到接收器的傳輸是RPF(反向路徑轉(zhuǎn)發(fā))。
RPF幫助路由器正確地分配向接收器的流量。如果組播分組被輸入，則路由器檢驗(yàn)RPF。如果該檢驗(yàn)結(jié)果正常，則分組被轉(zhuǎn)發(fā)。否則，該分組被丟棄。
衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器520發(fā)送來(lái)自媒體服務(wù)器312的組播分組給路由器R1。沒(méi)有特定的路由設(shè)置時(shí)，路由器R1不能執(zhí)行對(duì)多媒體分組的正常RPF校驗(yàn)。
由于IP網(wǎng)關(guān)314和衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器520之間的間隔是經(jīng)由衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的單邊間隔，所以路由器R1和媒體服務(wù)器312之間的網(wǎng)絡(luò)被斷開。因而，即使當(dāng)組播分組到達(dá)路由器R1的時(shí)候，路由器R1也沒(méi)有執(zhí)行正確的RPF處理，因?yàn)槁酚善鱎1不具有到該源的單播路由表。結(jié)果，當(dāng)路由器R1配置為組播協(xié)議時(shí)，路由器R1不轉(zhuǎn)發(fā)而是丟棄該多媒體分組。
在一個(gè)實(shí)施例中，路由器R1和R2中的濾波和到媒體服務(wù)器312中的群所代表的頻道地址的TTL值的正確設(shè)置阻止了所有主機(jī)作為發(fā)送器。因此，來(lái)自用戶終端的組播分組的流入被截?cái)唷?br> 單邊組播路由通過(guò)在路由器R1和R2中的用于正確RPF檢驗(yàn)的靜態(tài)組播路由或指定與組播分組的IP報(bào)頭的源地址相同的子網(wǎng)的IP給衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的輸出端口和連接到衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的路由器的端口的IP指定來(lái)設(shè)置。結(jié)果，能夠阻止由于衛(wèi)星間隔的單邊特征而導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)斷開所引起的RPF丟棄。
在路由器R1[思科路由器]的情況中，IP組播設(shè)置如下所示ip multicastingint e0ip pim sparse-modeint e1ip pim sparse-modeint s0ip pim sparse-mode
ip mroute[源ip地址][到衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的路由器R1的以太網(wǎng)連接端口的ip地址]否則，與組播分組的IP報(bào)頭的源地址相同的子網(wǎng)的IP能夠被指定給衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的輸出端口和連接到衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的路由器的端口。
雖然在此以思科路由器作為該路由器設(shè)置的示例，但是該設(shè)置可以根據(jù)設(shè)備而變化和應(yīng)用相同的原理。
參考圖5a，內(nèi)容被通過(guò)圖5a的路徑A發(fā)送給本地網(wǎng)絡(luò)的終端用戶客戶機(jī)。
被鑒權(quán)為預(yù)定組播群的用戶通過(guò)圖5b的路徑B且經(jīng)由廣域網(wǎng)610和主干網(wǎng)200與CP 100a的管理服務(wù)器102連接，以請(qǐng)求IGMP(互聯(lián)網(wǎng)群管理協(xié)議)。當(dāng)用戶被證明是合法的時(shí)候，CP 100a的管理服務(wù)器102執(zhí)行鑒權(quán)和授權(quán)組播群。通過(guò)上述鑒權(quán)過(guò)程被證明是合法的用戶可以通過(guò)圖5d的路徑D接收發(fā)送給本地網(wǎng)絡(luò)600的LAN的組播分組。
如圖6所示，例如512K的動(dòng)畫的對(duì)應(yīng)于頻道的內(nèi)容能夠被通過(guò)主干網(wǎng)200的路由器106和終端路由器且根據(jù)單播協(xié)議從CP的流服務(wù)器104發(fā)送到衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)300。衛(wèi)星信號(hào)被在衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)300和衛(wèi)星接收系統(tǒng)500之間單邊地發(fā)送。512K的流量被通過(guò)包括在本地網(wǎng)絡(luò)600內(nèi)的每個(gè)路徑發(fā)送給終端客戶機(jī)。
由于只有組播分組被發(fā)送給終端客戶機(jī)，所以并行連接器的數(shù)目不是有限的，且由從CP到互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的大量并行連接器所引起的或本地網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)區(qū)間中的瓶頸現(xiàn)象沒(méi)有發(fā)生。結(jié)果，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的流量可以得到改善。
本發(fā)明的實(shí)施例在需要實(shí)時(shí)傳輸?shù)亩嗝襟w內(nèi)容的情況中可以有選擇地應(yīng)用，且還可以在無(wú)實(shí)時(shí)傳輸?shù)那闆r中應(yīng)用于單播傳輸系統(tǒng)。
可以不同地提供根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例。具體地說(shuō)，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的本地網(wǎng)絡(luò)的情況被應(yīng)用于CDN。換句話說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如果應(yīng)用于CDN的靜態(tài)組播路由宣稱在本地網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行，則經(jīng)由傳統(tǒng)單播協(xié)議發(fā)送的內(nèi)容可以經(jīng)由組播協(xié)議發(fā)送。
因此，由于在用于通信運(yùn)營(yíng)商的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的多媒體流量的降低，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的IP組播系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)有效的和穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)操作。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該網(wǎng)絡(luò)環(huán)境滿足那些需要傳輸諸如互聯(lián)網(wǎng)廣播、遠(yuǎn)程教育或多用戶互聯(lián)網(wǎng)游戲的大容量多媒體數(shù)據(jù)的內(nèi)容提供商。
雖然本發(fā)明可進(jìn)行各種修改和替換形式，但是在附圖和詳細(xì)描述以示例的方式示出具體的實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不局限于所公開的具體形式。反之，本發(fā)明覆蓋所有的在所附權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的修改、等同和替換。
權(quán)利要求
1.一種衛(wèi)星IP(網(wǎng)際協(xié)議)組播系統(tǒng)，包括主干網(wǎng)；內(nèi)容提供商，用于提供多媒體內(nèi)容；衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，用于經(jīng)由衛(wèi)星發(fā)送從內(nèi)容提供商提供的內(nèi)容和用于用組播分組提供內(nèi)容；本地網(wǎng)絡(luò)，與主干網(wǎng)互相作用，用于配置來(lái)自路由器的作為組播協(xié)議的組播分組，通過(guò)在經(jīng)由以太網(wǎng)連接到衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的路由器上和用戶路由器上的靜態(tài)組播路由設(shè)置來(lái)執(zhí)行反向路徑轉(zhuǎn)發(fā)，和發(fā)送組播分組給終端客戶機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中內(nèi)容提供商經(jīng)由單播協(xié)議發(fā)送多媒體分組給衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)包括衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)包括用于指定組播群地址給多媒體分組的多媒體服務(wù)器、用于將多媒體分組轉(zhuǎn)換為傳輸流數(shù)據(jù)的IP網(wǎng)關(guān)、用于調(diào)制傳輸流數(shù)據(jù)的調(diào)制器和用于無(wú)線發(fā)送數(shù)據(jù)的衛(wèi)星發(fā)射機(jī)。衛(wèi)星；和衛(wèi)星接收系統(tǒng)包括用于接收來(lái)自衛(wèi)星的衛(wèi)星調(diào)制信號(hào)的衛(wèi)星接收器和用于解調(diào)來(lái)自衛(wèi)星調(diào)制信號(hào)的多媒體服務(wù)器中的組播分組和發(fā)送所述分組給預(yù)定目的地的衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中內(nèi)容提供商經(jīng)由組播協(xié)議發(fā)送多媒體分組給衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)包括衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)包括用于指定組播群地址給多媒體分組的多媒體服務(wù)器、用于將多媒體分組轉(zhuǎn)換為傳輸流數(shù)據(jù)的IP網(wǎng)關(guān)、用于調(diào)制傳輸流數(shù)據(jù)的調(diào)制器和用于無(wú)線發(fā)送數(shù)據(jù)的衛(wèi)星發(fā)射機(jī)；衛(wèi)星；和衛(wèi)星接收系統(tǒng)包括用于接收來(lái)自衛(wèi)星的衛(wèi)星調(diào)制信號(hào)的衛(wèi)星接收器和用于解調(diào)來(lái)自衛(wèi)星調(diào)制信號(hào)的多媒體服務(wù)器中的組播分組和發(fā)送所述分組給預(yù)定目的地的衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中本地網(wǎng)絡(luò)的路由器宣稱待靜態(tài)組播路由至啟動(dòng)源IP的組播分組。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中本地網(wǎng)絡(luò)的路由器指定與組播分組的IP報(bào)頭的源地址相同的子網(wǎng)的IP給衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的輸出端口和連接到衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的路由器的端口。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中實(shí)時(shí)多媒體分組經(jīng)由衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給本地網(wǎng)絡(luò)，和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)由主干網(wǎng)發(fā)送給本地網(wǎng)絡(luò)。
9.一種衛(wèi)星IP(網(wǎng)際協(xié)議)組播系統(tǒng)，包括主干網(wǎng)；內(nèi)容提供商，用于提供多媒體內(nèi)容；衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，用于經(jīng)由衛(wèi)星發(fā)送從內(nèi)容提供商提供的內(nèi)容和用于用組播分組提供內(nèi)容；本地網(wǎng)絡(luò)，與主干網(wǎng)互相作用，用于配置來(lái)自路由器的作為組播協(xié)議的組播分組，通過(guò)指定與組播分組的IP報(bào)頭的源地址相同的子網(wǎng)的IP給衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的輸出端口和連接到衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的路由器的端口的IP指定來(lái)執(zhí)行反向路徑轉(zhuǎn)發(fā)，和發(fā)送組播分組給終端客戶機(jī)。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中內(nèi)容提供商經(jīng)由單播協(xié)議發(fā)送多媒體分組給衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)包括衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)包括用于指定組播群地址給多媒體分組的多媒體服務(wù)器、用于將多媒體分組轉(zhuǎn)換為傳輸流數(shù)據(jù)的IP網(wǎng)關(guān)、用于調(diào)制傳輸流數(shù)據(jù)的調(diào)制器和用于無(wú)線發(fā)送數(shù)據(jù)的衛(wèi)星發(fā)射機(jī)。衛(wèi)星；和衛(wèi)星接收系統(tǒng)包括用于接收來(lái)自衛(wèi)星的衛(wèi)星調(diào)制信號(hào)的衛(wèi)星接收器和用于解調(diào)來(lái)自衛(wèi)星調(diào)制信號(hào)的多媒體服務(wù)器中的組播分組和發(fā)送所述分組給預(yù)定目的地的衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器。
12.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中內(nèi)容提供商經(jīng)由組播協(xié)議發(fā)送多媒體分組給衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)包括衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)包括用于指定組播群地址給多媒體分組的多媒體服務(wù)器、用于將多媒體分組轉(zhuǎn)換為傳輸流數(shù)據(jù)的IP網(wǎng)關(guān)、用于調(diào)制傳輸流數(shù)據(jù)的調(diào)制器和用于無(wú)線發(fā)送數(shù)據(jù)的衛(wèi)星發(fā)射機(jī)。衛(wèi)星；和衛(wèi)星接收系統(tǒng)包括用于接收來(lái)自衛(wèi)星的衛(wèi)星調(diào)制信號(hào)的衛(wèi)星接收器和用于解調(diào)來(lái)自衛(wèi)星調(diào)制信號(hào)的多媒體服務(wù)器中的組播分組和發(fā)送所述分組給預(yù)定目的地的衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器。
14.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中本地網(wǎng)絡(luò)的路由器宣稱待靜態(tài)組播路由至啟動(dòng)源IP的組播分組。
15.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，本地網(wǎng)絡(luò)的路由器指定與組播分組的IP報(bào)頭的源地址相同的子網(wǎng)的IP給衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的輸出端口和連接到衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的路由器的端口。
16.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中實(shí)時(shí)多媒體分組經(jīng)由衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給本地網(wǎng)絡(luò)，和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)由主干網(wǎng)發(fā)送給本地網(wǎng)絡(luò)。
17.一種與主干網(wǎng)互相作用的本地網(wǎng)絡(luò)中的路由器的組播分組的IP組播方法，包括通過(guò)對(duì)組播分組進(jìn)行路由器的靜態(tài)多址路由宣稱來(lái)執(zhí)行單邊反向路徑轉(zhuǎn)發(fā)，其中該宣稱由組播分組的目的地媒體服務(wù)器的源IP構(gòu)成。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中通過(guò)對(duì)路由器設(shè)置濾波和隨機(jī)TTL值給被標(biāo)記為預(yù)定群的頻道地址，主機(jī)被制止作為發(fā)送器進(jìn)行操作。
19.一種與主干網(wǎng)互相作用的本地網(wǎng)絡(luò)中的路由器的組播分組的IP組播方法，包括通過(guò)指定與組播分組的IP報(bào)頭的源地址相同的子網(wǎng)的IP給衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的輸出端口和連接到衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的路由器的端口的IP指定，執(zhí)行單邊反向路徑轉(zhuǎn)發(fā)，其中所述指定由組播分組的目的地媒體服務(wù)器的源IP構(gòu)成。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中通過(guò)對(duì)路由器設(shè)置濾波和隨機(jī)TTL值給被標(biāo)記為預(yù)定群的頻道地址，主機(jī)被制止作為發(fā)送器進(jìn)行操作。
21.一種IP組播系統(tǒng)，包括內(nèi)容提供商，連接到主干網(wǎng)的終端路由器，用于提供預(yù)定多媒體內(nèi)容流；本地網(wǎng)絡(luò)，與主干網(wǎng)互相作用，用于配置來(lái)自路由器的作為組播協(xié)議的組播分組，通過(guò)在經(jīng)由以太網(wǎng)連接到內(nèi)容提供商的路由器上和在用戶路由器上的靜態(tài)組播路由設(shè)置來(lái)執(zhí)行反向路徑轉(zhuǎn)發(fā)，和發(fā)送組播分組給終端客戶機(jī)。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中內(nèi)容提供商支持來(lái)自衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的多媒體內(nèi)容。
23.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中內(nèi)容提供商支持來(lái)自主干網(wǎng)的多媒體內(nèi)容。
24.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中本地網(wǎng)絡(luò)的路由器宣稱待靜態(tài)組播路由至啟動(dòng)源IP的組播分組。
25.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中本地網(wǎng)絡(luò)的路由器指定與組播分組的IP報(bào)頭的源地址相同的子網(wǎng)的IP給衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的輸出端口和連接到衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的路由器的端口。
26.一種IP組播系統(tǒng)，包括內(nèi)容提供商，連接到主干網(wǎng)的終端路由器，用于提供預(yù)定多媒體內(nèi)容流；本地網(wǎng)絡(luò)，與主干網(wǎng)互相作用，用于配置來(lái)自路由器的作為組播協(xié)議的組播分組，通過(guò)指定與組播分組的IP報(bào)頭的源地址相同的子網(wǎng)的IP給衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的輸出端口和連接到衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的路由器的端口的IP指定，執(zhí)行反向路徑轉(zhuǎn)發(fā)，和發(fā)送組播分組給終端客戶機(jī)。
27.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中內(nèi)容提供商支持來(lái)自衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的多媒體內(nèi)容。
28.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中內(nèi)容提供商支持來(lái)自主干網(wǎng)的多媒體內(nèi)容。
29.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中本地網(wǎng)絡(luò)的路由器宣稱待靜態(tài)多址路由至啟動(dòng)源IP的組播分組。
30.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中本地網(wǎng)絡(luò)的路由器指定與組播分組的IP報(bào)頭的源地址相同的子網(wǎng)的IP給衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的輸出端口和連接到衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的路由器的端口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星IP組播系統(tǒng)和方法，用于通過(guò)具有用于用戶連接的路由器或交換機(jī)的互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)單元來(lái)構(gòu)造IP組播網(wǎng)絡(luò)和用于經(jīng)由衛(wèi)星發(fā)送從內(nèi)容提供商發(fā)送的組播分組給本地IP組播網(wǎng)絡(luò)。衛(wèi)星IP組播系統(tǒng)包括主干網(wǎng)、內(nèi)容提供商、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和本地網(wǎng)絡(luò)。與主干網(wǎng)相關(guān)作用的本地網(wǎng)絡(luò)被配置成組播路由器或交換機(jī)上的協(xié)議，通過(guò)在經(jīng)由以太網(wǎng)連接到衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的路由器或交換機(jī)上和在用戶路由器上的靜態(tài)組播路由設(shè)置和通過(guò)指定與組播分組的IP報(bào)頭的源地址相同的子網(wǎng)的IP給衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的輸出端口和連接到衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器的路由器的端口的IP指定，執(zhí)行反向路徑轉(zhuǎn)發(fā)，和發(fā)送組播分組給終端客戶機(jī)。
文檔編號(hào)H04L12/18GK1675882SQ03819516
公開日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2003年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月17日
發(fā)明者徐光柱, 尹龍重, 金徹佑, 柳圭泰, 張鐘云 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Kt