專利名稱：在局域網(wǎng)中傳送多點流的方法及實現(xiàn)該方法的連接設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡上的多點流的傳送，更具體地，涉及一種其中在將針對該流的多點分配的機制在局域網(wǎng)上變?yōu)椴豢煽康那闆r下，可以增強該流在局域網(wǎng)上的分配可靠性的方法。
背景技術：
例如，在諸如因特網(wǎng)、IP局域網(wǎng)等基于分組的信息傳輸網(wǎng)絡上，存在信息傳輸?shù)膸讉€模式。可以按照該傳輸中所涉及的發(fā)送者和接收者的數(shù)量的函數(shù)將這些模式分為三類。首先，存在點對點傳送(或“單播”)，允許發(fā)送者發(fā)送去往由其在網(wǎng)絡上的地址識別的單個接收者的信息分組。這是由因特網(wǎng)上最普及的協(xié)議，如HTTP網(wǎng)頁傳輸協(xié)議(“超文本傳輸協(xié)議”)或文件傳送協(xié)議(FTP)使用的傳輸模式。另一傳輸模式涉及發(fā)送者以廣播方式傳送分組。在此模式下，將由發(fā)送者發(fā)送的分組發(fā)送到網(wǎng)絡的所有節(jié)點。此模式在因特網(wǎng)上不可用，但在局域網(wǎng)上可以找到。第三種模式涉及發(fā)送者或一組發(fā)送者以多點模式傳送(或“組播”)向一組接收者傳送分組。在此模式下，將分組發(fā)送到被稱為組播地址的地址，并轉發(fā)到屬于該傳輸組的所有接收者。加入傳輸組的客戶端被認為訂閱了該組，而離開該組的客戶端被認為從該組解除訂閱。
實際上，在數(shù)據(jù)源向一組接收者發(fā)送數(shù)據(jù)時，使用組播模式以節(jié)省網(wǎng)絡中的中間帶寬。具體地，在此情況下，使用單播傳輸模式表示按照與存在的接收者相同的次數(shù)來發(fā)送數(shù)據(jù)。此模式引起了對于源和多個接收者之間的路徑公共的網(wǎng)絡部分上的分組的復制。另一方面，組播能夠使數(shù)據(jù)只發(fā)送一次，這些數(shù)據(jù)作為通向屬于傳輸組的接收者的路徑的函數(shù)，在網(wǎng)絡的路由器上進行復制。
圖1a示出了將由節(jié)點“S”(信息源)向節(jié)點“A”、“B”和“C”發(fā)送的數(shù)據(jù)分組(P)的傳輸。可以看到，在單播傳輸?shù)那闆r下，分組“P”在節(jié)點“S”和路由器“R1”之間被復制了三次，在路由器“R1”和“R2”之間被復制了兩次，而在由圖1b所示的組播傳輸?shù)那闆r下，并未進行復制。在此情況下，通過源“S”發(fā)送單個分組“P”，路由器“R1”知道必須在三個分支中的兩個分支上向節(jié)點A和路由器“R2”重傳該分組，所述節(jié)點“A”和路由器“R2”自身將其傳送到作為組中的成員的客戶端“B”和“C”。并未向非傳輸組成員的節(jié)點“D”和“E”發(fā)送該分組。
通常，局域網(wǎng)包括網(wǎng)關，用于適當鏈接局域網(wǎng)和外部網(wǎng)絡(通常為因特網(wǎng))。根據(jù)諸如以太網(wǎng)、IEEE 1394或針對通過無線電的無線連接的技術等多種可能技術，將多個本地設備連接到網(wǎng)關。這些設備可以經由作為在局域網(wǎng)和外部網(wǎng)之間的路由器進行操作的網(wǎng)關來訪問外部網(wǎng)。當本地設備(客戶端)希望加入多點數(shù)據(jù)傳輸組時，其訂閱組播地址，例如，根據(jù)IGMP因特網(wǎng)組管理協(xié)議，在IETF(因特網(wǎng)工程任務組)處的參考資料“RFC 3376”中公開了此協(xié)議。在此訂閱之后，該節(jié)點被識別為傳輸組的成員，并將以多點模式傳輸?shù)?、且與此流相對應的分組通過網(wǎng)關從因特網(wǎng)路由到此客戶端。
可能地，在局域網(wǎng)上，根據(jù)所使用的技術，未必總是可靠地進行組播。例如，在局域網(wǎng)是根據(jù)版本a、b或g的802.11家族中的協(xié)議操作的無線網(wǎng)絡的情況下，對傳輸?shù)姆纸M進行測試以觀察其是否完整，并且丟棄不完整的分組而無需重傳。這些分組將丟失。

發(fā)明內容
本發(fā)明能夠提高局域網(wǎng)上，在網(wǎng)關和接收這些分組的終端客戶端之間的多點分組的傳輸?shù)目煽啃?。通過在將分組發(fā)送到其接收者之前，將這些組播分組即時地轉換為單播傳輸分組，來確保該可靠性。具體地，在相同網(wǎng)絡上，使根據(jù)單播方法傳送分組是安全的，且提供了一種機制，用于在網(wǎng)關和客戶端之間重傳不完整分組。為此，網(wǎng)關截取客戶端對組播地址的訂閱請求，從而保持在所述這些地址和訂戶客戶端之間的關聯(lián)。隨后，網(wǎng)關截取以多點模式向這些地址傳輸?shù)姆纸M，并將其以單播模式發(fā)送到訂戶客戶端。
通過在第一網(wǎng)絡和第二網(wǎng)絡之間的連接設備以組播模式來傳輸分組的方法解決了上述問題，多點分組來源于第二網(wǎng)絡，去往第一網(wǎng)絡的客戶端，其特征在于所述方法包括以下步驟接收組播分組；并且根據(jù)單播傳輸模式向作為傳輸組的訂戶的第一網(wǎng)絡的至少一個客戶端發(fā)送以組播模式傳輸?shù)闹辽偬囟ǖ姆纸M。
根據(jù)本發(fā)明的特定實施例，本方法包括以下步驟通過使用與針對其第一網(wǎng)絡的至少一個客戶端作為訂戶的每一個組播地址、作為針對此地址的訂戶的客戶端的地址相關聯(lián)的關聯(lián)裝置，來確定作為傳輸組的訂戶的第一網(wǎng)絡的客戶端的地址。
本方法包括通過分析由第一網(wǎng)絡中的客戶端傳送到第二網(wǎng)絡的訂閱消息，更新關聯(lián)裝置的信息的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的特定實施例，第一網(wǎng)絡僅包括一個客戶端，將以組播模式傳輸?shù)姆纸M以單播模式直接傳送到此單個客戶端。
根據(jù)本發(fā)明的特定實施例，第一網(wǎng)絡是實現(xiàn)802.11家族中的至少一個協(xié)議的無線網(wǎng)絡，且其中連接設備是此無線網(wǎng)絡的接入點。
通過具有用于傳送從去往作為傳輸組的訂戶的第一網(wǎng)絡的客戶端的第二網(wǎng)絡中以組播模式接收的分組的裝置的、第二網(wǎng)絡和第一網(wǎng)絡之間的連接設備也解決了該問題，其特征在于這些傳送裝置包括用于以單播模式向訂戶客戶端傳送所述分組的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的特定實施例，該連接設備包括在組播地址和訂戶客戶端的地址之間的關聯(lián)裝置。
根據(jù)本發(fā)明的特定實施例，該關聯(lián)裝置包括對由客戶端發(fā)送的消息進行分析以管理其對組播組的訂閱的裝置。


通過閱讀參考附圖給出的以下描述，將更好地理解本發(fā)明，且本發(fā)明的其它特點和優(yōu)點將變得顯而易見，其中圖1a示出了以公知的方式向三個接收者單播傳輸分組的操作的方式。
圖1b示出了以公知的方式在組播模式下的相同分配的操作方式。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的典型實施例操作的網(wǎng)絡。
圖3詳細說明了根據(jù)本發(fā)明的典型實施例，在組播傳輸時客戶端的IGMP報告的網(wǎng)關的處理步驟。
圖4詳細說明了通過此網(wǎng)關對以組播模式傳輸?shù)姆纸M的處理步驟。
圖5詳細說明了根據(jù)本發(fā)明的典型實施例操作的網(wǎng)關的結構。
圖6示出了在本發(fā)明的典型實施例的框架內，具有多個接入點的局域網(wǎng)。
圖7示出了實現(xiàn)本發(fā)明的典型實施例的軟件體系結構。
具體實施例方式
因此，本發(fā)明是一種在傳輸時將到達局域網(wǎng)的網(wǎng)關并去往局域網(wǎng)的客戶端的組播流轉換為單播流的方法。該轉換通常發(fā)生在諸如網(wǎng)關上，通常，在任何情況下，發(fā)生在通過其傳播去往局域網(wǎng)設備的IP業(yè)務量的設備上。以下典型實施例的立場為所述網(wǎng)絡是根據(jù)802.11家族中的無線網(wǎng)絡的情況。此實例并非限定性的，而可以將本發(fā)明與其它類型局域網(wǎng)一起使用。
圖2示出了本發(fā)明的典型實施例的網(wǎng)絡。首先，在其中找到表示為2.10、2.11和2.12的數(shù)據(jù)源S1、S2、和S3，其為內容服務器。這些服務器與外部網(wǎng)絡(這里為因特網(wǎng)，表示為2.9)相連。在用戶側上，將發(fā)現(xiàn)鏈接表示為2.6、2.7和2.8的客戶端A、B和C的無線局域網(wǎng)(表示為2.4)和將局域網(wǎng)與因特網(wǎng)相連的、用作網(wǎng)關的接入點(表示為2.5)。該無線局域網(wǎng)是根據(jù)802.11家族中的協(xié)議的網(wǎng)絡，但也可以基于一些其它技術。已知的是，與在諸如以太網(wǎng)網(wǎng)絡等有線網(wǎng)絡的情況相比，在無線網(wǎng)絡的情況下，可靠性的問題將會以更嚴重的方式發(fā)生。因此，客戶端A、B和C是針對由服務器S1、S2和S3傳輸?shù)男畔⒌臐撛诳蛻舳?。例如，這些客戶端通過利用IGMP協(xié)議與這些傳輸相連。因此，客戶端將以IGMP報告(或“IGMP記錄消息”)形式來信號通知其對傳輸?shù)挠嗛啞．斊浣邮沾藞蟾鏁r，網(wǎng)關自身將發(fā)送去往與之相連的路由器的、相同類型的報告。按照此方式，能夠將組播流路由到接收者的信息將在路由器之間傳播。通過將維護一方面與在IGMP報告的“源地址”字段中存在的組播地址相關聯(lián)而另一方面與報告來源的MAC地址(“介質接入控制”)相關聯(lián)的表格的接入點，來截取這些IGMP報告。本發(fā)明的典型實施例描述了一種表，但是用于管理組播地址和局域網(wǎng)的客戶端的地址之間的關聯(lián)的任何方式均是適當?shù)模缌斜?、散列表等，這對于本領域的技術人員來說是顯而易見的。適當?shù)膱蟾娴姆治瞿軌虼_定客戶端是否加入或離開傳輸組，以對表進行相應地修改。此后，在接入點的IP層中實現(xiàn)的濾波器將即時地對組播IP分組進行處理，從而在MAC級處將其轉換為單播分組。因此，在其正在穿過網(wǎng)關的同時，根據(jù)典型實施例，通過濾波器對分組進行截取和處理。將對表示為2.1的組播分組進行檢測，并轉換為表示為2.2和2.3的兩個單播分組，將其發(fā)送到屬于傳輸組的客戶端A和B。
圖3中詳細說明了表示由IGMP報告的接入點處理的主要步驟的圖。在所描述的典型實施例的情況下，網(wǎng)關是客戶端將與之相連(在無線網(wǎng)絡的情況下，將其稱為關聯(lián))的無線網(wǎng)絡的接入點。在MAC層級處以表示為5.12的濾波器的形式來實現(xiàn)該處理，其中將檢測與來源于與接入點相連的客戶端的IGMP報告相對應的IP分組。對這些報告的分析能夠從其提取組播地址和作為該報告來源的客戶端的MAC地址。任一IGMP報告均包含組記錄，用于表示由與MAC地址識別的接口的當前狀態(tài)或狀態(tài)改變，與組播組的成員關系有關。在組記錄的“記錄類型”字段對此信息進行編碼。此信息將能夠維護在與組播地址、和與屬于此傳輸組的客戶端的接口相對應的MAC地址集合相關聯(lián)的網(wǎng)關上的、表示為5.10的表格。除了在發(fā)送通知客戶端正在離開組播組的IGMP報告時、該機制能夠清除該表中的關聯(lián)之外，也可以進行設置以便清除與接入點去關聯(lián)的客戶端相對應的條目。具體地，因此，正在離開網(wǎng)絡的客戶端會離開該組。
例如，根據(jù)圖4所示的圖，可以對以組播模式從外部網(wǎng)絡到達網(wǎng)關的分組進行處理。例如，在網(wǎng)關的IP層處實現(xiàn)表示為5.11的濾波器。此濾波器將檢測以組播模式到達網(wǎng)關的所有分組。針對此到達類型的每個分組，將提取組播地址。將在表示為5.10的關聯(lián)表中搜索此地址。在未找到與此地址相對應的記錄的情況下，這表示沒有無線網(wǎng)絡的客戶端屬于該傳輸組，因此，可以忽略該分組并且將不傳送該分組。如果找到記錄，將組播IP分組或其片段封裝入至少一個MAC分組，將該MAC分組發(fā)送到表中指示的所有MAC地址。此MAC分組的傳輸模式為單播模式。因此，將按照與存在的接收者同樣多的次數(shù)發(fā)送MAC分組。按照該方式，這些分組將從用于在MAC級處校正傳輸模式的差錯的機制中獲益。802協(xié)議的家族中的MAC層的參考為“IEEE Std 802.11，1999Edition(Reaff 2003)”。因此，這些分組將由客戶端的MAC層接收，所述客戶端的MAC層將通從中提取組播IP分組并傳遞到IP層。因此，可以看到，該方法不需要對客戶端進行修改。具體地，單播模式僅涉及MAC層。在MAC分組中傳送的IP分組按照IP層和作為連接來源的應用所期待的那樣，保持為組播IP分組。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的典型實施例操作的網(wǎng)關的結構。表示為5.1的網(wǎng)關包括表示為5.3的處理器，能夠在將程序傳送到表示為5.4的隨機存取存儲器之后，執(zhí)行存儲在表示為5.2的設備的只讀存儲器中的程序。該設備處理至少兩個網(wǎng)絡接口。一個表示為5.5，允許該設備與表示為5.9的外部網(wǎng)絡例如因特網(wǎng)的連接。另一個表示為5.6，驅動表示為5.7的無線傳送裝置，允許與局域網(wǎng)的客戶端的連接。這些組件通過表示為5.8的總線進行通信。特別地，根據(jù)本發(fā)明的典型實施例，處理器5.3允許執(zhí)行包括MAC層和包含表示為5.11和5.12的濾波器的IP層的網(wǎng)絡層。在客戶端的MAC地址和組播地址之間的關聯(lián)裝置由隨機存取存儲器中的關聯(lián)表(表示為5.10)來表示。
圖7詳細說明了這些網(wǎng)絡層的軟件結構。表示為7.1的網(wǎng)絡層包括表示為7.5的物理層，用于與無線的通信介質和到外部網(wǎng)絡的連接(可以是以太網(wǎng)或ADSL連接)的通信介質直接接口。剛好在物理層之上的是表示為7.4的MAC層，用于提供對實際使用的物理層的抽象。在此層次處，實現(xiàn)了針對IGMP報告的濾波器(表示為7.7)。表示為7.3的IP棧位于MAC層上方。這里，將找到針對組播IP分組的濾波器(表示為7.6)。表示為7.2的應用會使用此IP棧來進行通信。
一個可選方案可能在于向客戶端以組播模式傳送所接收的、且與表中任何關聯(lián)均未對應的組播分組。在相反的情況中，可以使局域網(wǎng)上的MAC級的組播傳送無效。
特定無線局域網(wǎng)可以包含多個接入點。在圖6中示出了此結構。該圖示出了與外部網(wǎng)絡(這里為因特網(wǎng)，表示為6.1)相連的第一接入點AP1(表示為6.2)。此第一接入點覆蓋被稱為BSS1(“基本服務組”)的第一接入?yún)^(qū)域(表示為6.5)。在BSS1中，表示為6.7和6.8的兩個客戶端A和B與接入點AP1相連。表示為6.3的第二接入點AP2還處理覆蓋區(qū)域BSS2(表示為6.6)。表示為6.9和6.10的兩個客戶端C和D與此第二接入點AP2相連。這兩個接入點通過網(wǎng)絡6.4連接在一起。此網(wǎng)絡可以是諸如以太網(wǎng)等有線網(wǎng)絡、不同于由接入點和其客戶端構成的網(wǎng)絡的無線電無線鏈路。此外，可以設想其中第二接入點AP2是屬于第一接入點的區(qū)域BSS1的客戶端的方案。
在包括多個接入點的局域網(wǎng)的框架內的本發(fā)明的操作方式將取決于該第二接入點的操作方式和取決于在網(wǎng)絡中路由分組的方式。應當區(qū)別這兩種情況，在第一種情況中，接入點AP2將作為IP層的路由器來操作。在這種情況下，AP2相對于接入點AP1將作為其客戶端之一出現(xiàn)。AP2的客戶端的組播的訂閱將表示為AP1向AP2針對該傳輸?shù)挠嗛?。因此，由AP1接收到的、去往AP2的組播分組將通過單播傳輸在MAC級處傳送到其。如通常的組播分組那樣，將由AP2在IP級處接收這些分組。因此，需要也在接入點AP2上來實現(xiàn)本發(fā)明，從而以單播模式將其傳送到AP2的客戶端。
在第二方案中，如標準802.1d中所描述的那樣，接入點AP2將作為MAC級上的網(wǎng)橋來操作。在此情況下，在AP1后構建的網(wǎng)絡在IP級處被看作單個網(wǎng)絡，由AP1將分組分配到終端客戶端，如同位于AP2之后的網(wǎng)絡將在MAC級處所操作的那樣。在此情況下，AP1將從外部網(wǎng)絡到達的組播IP分組轉換為單播分組，所述單播分組將直接或通過AP2，直接傳送到終端客戶端，而無需退回到IP級。因此，客戶端將以單播模式來接收這些分組，不管其是否與AP1或AP2相連。在此情況下，本發(fā)明將進行操作，而不一定必須由AP2來實現(xiàn)本發(fā)明。
在實現(xiàn)諸如標準802.11f中所描述的漫游功能的情況下，允許與接入點相連的客戶端斷開連接和與新接入點重新連接，而不會丟失其IP連接。這是第二種情況，其中第二接入點在MAC級處實現(xiàn)網(wǎng)橋功能。因此，本發(fā)明將在第二接入點級處以透明的方式進行操作。
在此情況下，將在每個接入點上實現(xiàn)本發(fā)明。從接入點去關聯(lián)以與另一接入點相關聯(lián)的客戶端將從其當前所有IP連接中斷開連接。在其與新接入點關聯(lián)之后客戶端重建其連接時，新接入點將自然地裝載去往該客戶端的組播業(yè)務。在局域網(wǎng)的情況下，接入點可以實現(xiàn)漫游功能。在此情況下，改變接入點的客戶端將能夠保持其IP連接。這在客戶端從一個點移動到另一點時通過接入點之間的數(shù)據(jù)的改變而發(fā)生。因此，能夠將與其相關的關聯(lián)表的數(shù)據(jù)包括在移動期間由接入點交換的數(shù)據(jù)之內。按此方式，客戶端的新接入點可以裝載此客戶端所需的組播分組的處理。
在最小網(wǎng)絡的情況下，其中單個客戶端與網(wǎng)關相連，能夠設計簡化方案，其中將不需要在網(wǎng)關的MAC層中的針對IGMP報告的濾波器。在此情況下，關聯(lián)表變得并非必須的。在簡化其操作方式的同時，將僅保留在IP層中存在的針對組播IP分組的濾波器。網(wǎng)關僅通過MAC層的單播模式來發(fā)送所接收到的、去往網(wǎng)絡上的單個客戶端的組播IP分組。
盡管這里在無線網(wǎng)絡的框架內描述了本發(fā)明，但本發(fā)明可以適用于任何類型的局域網(wǎng)，以至于局域網(wǎng)具有由自身支配的免于分組丟失的單播模式，而組播模式不是這樣，這對本領域的技術人員是顯而易見的。同樣，在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下，本領域的技術人員能夠對實現(xiàn)傳輸?shù)刂泛涂蛻舳酥g的關聯(lián)的方式，以及濾波器中所使用的方法或其位置進行修改。
權利要求
1.一種通過在第一網(wǎng)絡(2.4)和第二網(wǎng)絡(2.9)之間的連接設備(2.5)傳送以組播模式傳輸來的分組(2.1)的方法，所述組播分組(2.1)來源于第二網(wǎng)絡(2.9)，去往第一網(wǎng)絡(2.4)的客戶端(2.6、2.7)，其特征在于所述方法包括以下步驟-接收組播分組(4.1)，以及-根據(jù)單播傳輸模式向作為傳輸組(4.7)的訂戶的第一網(wǎng)絡的客戶端(2.6、2.7)中的至少一個，發(fā)送以組播模式傳輸來的至少特定的分組。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于包括以下步驟(4.2、4.3、4.5)通過使用與針對其第一網(wǎng)絡的至少一個客戶端作為訂戶的每一個組播地址、作為針對此地址的訂戶的客戶端的地址相關聯(lián)的關聯(lián)裝置(5.10)，來確定作為傳輸組的訂戶的第一網(wǎng)絡的客戶端的地址。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于包括通過分析由第一網(wǎng)絡中的客戶端傳送到第二網(wǎng)絡的訂閱消息，更新關聯(lián)裝置的信息的步驟(圖3)。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述第一網(wǎng)絡僅包括一個客戶端，將以組播模式傳輸?shù)姆纸M以單播模式直接傳送到此單個客戶端。
5.根據(jù)權利要求1到4之一所述的方法，其特征在于其中所述第一網(wǎng)絡是實現(xiàn)802.11家族中的至少一個協(xié)議的無線網(wǎng)絡，且所述連接設備是此無線網(wǎng)絡的接入點。
6.一種在第二網(wǎng)絡(2.9)和第一網(wǎng)絡(2.4)之間的連接設備，具有用于傳送從去往作為傳輸組的訂戶的第一網(wǎng)絡的客戶端(2.6、2.7)的第二網(wǎng)絡中以組播模式接收到的分組的裝置，其特征在于這些傳送裝置包括用于以單播模式向訂戶客戶端傳送所述分組的裝置。
7.根據(jù)權利要求6所述的連接設備，其特征在于包括在組播地址和訂戶客戶端的地址之間的關聯(lián)裝置(5.10)。
8.根據(jù)權利要求7所述的連接設備，其特征在于所述關聯(lián)裝置包括對由客戶端發(fā)送的消息進行分析以管理其對組播組的訂閱的裝置(5.3、5.12)。
全文摘要
在無線局域網(wǎng)的框架內，通過接收機制的確認不會增強組播流的傳送可靠性。為了改善可靠性，本發(fā)明提出了一種通過在第一網(wǎng)絡和第二網(wǎng)絡之間的連接設備來傳送以組播模式傳輸來的分組的方法，該組播分組來源于第二網(wǎng)絡，去往第一網(wǎng)絡的客戶端，其特征在于該方法包括以下步驟接收組播分組；以及根據(jù)單播傳輸模式，將以組播模式傳輸?shù)闹辽偬囟ǚ纸M發(fā)送到作為傳輸組的訂戶的第一網(wǎng)絡的至少一個客戶端。
文檔編號H04L12/56GK1661988SQ200510007900
公開日2005年8月31日 申請日期2005年2月6日 優(yōu)先權日2004年2月17日
發(fā)明者塞巴斯蒂安·佩羅, 吉勒·斯特勞布 申請人:湯姆森許可貿易公司