DE60108404T2

DE60108404T2 - Vorrichtung und Verfahren zum Ausrichten des Mehrfachdatenverkehrs in einem Ethernet-MAN

Info

Publication number: DE60108404T2
Application number: DE60108404T
Authority: DE
Inventors: Sven Ooghe; Christian Marie Adelin Hublet; Dirk Eugène Ida Ooms
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2021-12-11
Also published as: US8054835B2; DE60108404D1; CN1424833A; US20030123453A1; EP1318628B1; ATE287163T1; EP1318628A1; CN100444565C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Lenken von Multicast-Datenverkehr von verschiedenen Dienstanbietern und auf die Verbesserung der Bandbreiten-Effizienz, wenn zusätzlich zum Internetzugang in einem Ethernet-Stadtnetz (Ethernet Metropolitan Area Network, E-MAN) Multicast-Dienste angeboten werden, indem die Duplizierung von Multicast-Datenverkehr verhindert wird, wenn in Verbindung mit IGMP-(Internet Group Management Protocol)-Snooping ein Multicast-Router verwendet wird.
Lokale Netze (LANs) aller Typen sind zu IEEE 802 kompatibel und können über MAC-(Media Access Control)-Bridges miteinander verbunden werden. Verschiedene LANs können gruppiert werden, um virtuelle LANs (VLANs) zu bilden. VLAN-Gruppen bestehen aus logischen Arbeitsgruppen von Benutzern, die physisch voneinander getrennt sein können. Der Standard IEEE 802.1Q definiert den Betrieb von VLAN-Bridges, welche die Definition, den Betrieb und die Verwaltung von VLAN-Topologien mit einer gebrückten LAN-Infrastruktur erlauben. VLANs bieten den Mitgliedern der Arbeitsgruppen Privatsphäre und Sicherheit und bieten Rundsende-Bereiche, wobei der Rundsende-Verkehr innerhalb des VLAN gehalten wird.
Mit einem E-MAN erfährt der Teilnehmer Verbindungsmöglichkeiten mit hoher Datenrate zum Internet oder zu einem Firmennetz. Zusätzlich dazu hat ein MAN-Anbieter Möglichkeiten, seinen Kunden leicht neue Dienste anzubieten, wie transparente LAN-Dienste (auch bekannt als TLS). Wenn ein E-MAN dazu benutzt wird, Dienste bereitzustellen, wie Internetzugang für private Teilnehmer, ist die Verwendung von VLAN-Tags erforderlich, um eine Teilnehmer-Trennung bereitzustellen. Im E-MAN hat jeder Teilnehmer ein eindeutiges VLAN-Tag. Ein Ethernet-Paket wird nur an Teilnehmer verteilt, die diesem VLAN-Tag zugeordnet sind, d. h. das VLAN-Tag steuert die Menge des Datenverkehrs im Ethernet-Netzwerk.
VLAN-Tags werden dazu benutzt, die Sicherheit und Trennung der Teilnehmer bereitzustellen. Jedes VLAN kann durch einen Farbcode (d. h. rot, gelb usw.) gekennzeichnet werden.
Switches ordnen jedem internen Anschluss mindestens ein VLAN-Farb-Tag zu. Da alle an einem gegebenen LAN befindlichen Einheiten denselben Anschluss des entsprechenden Switch gemeinsam nutzen, ist jede dieser Einheiten auch mit dem VLAN-Ziel verbunden, das diesem Anschluss zugeordnet ist. Jeder externe Anschluss von Switches ist auf gleiche Weise mit einem oder mehreren VLAN-Zielen verbunden. Um die verschiedenen im Netz definierten VLAN-Ziele zu erkennen, benutzen Switches und Router typischerweise ein VLAN-Konfigurationsprotokoll.
Inhaltsadressierbare Speicher in Switches und Routern speichern den Tagging-Teil, der in die Rahmen eingefügt werden muss, um die VLAN-Funktionalität zu ermöglichen, und sie können auch Prioritäts-Information speichern. Die Tagging-Information und die Prioritäts-Information werden gemeinsam als Tag-Daten bezeichnet. Die Tagging-Information enthält auch Such-Daten, die den Tag-Daten zugeordnet sind. Vorzugsweise ist jeder Satz von Such-Daten eindeutig und entspricht einem Satz von Tag-Daten.
Virtuelle private Netze und Verfahren für ihren Betrieb werden auch in der europäischen Patentanmeldung 1 045 553 A (Nortel Networks LTD) mit dem Veröffentlichungsdatum 18.10.2000 beschrieben. Dieses Dokument beschreibt in Spalte 1 Abschnitt 0005 auch die Verwendung von VLAN-Tags entsprechend dem Standard IEEE 802.1, der erfordert, dass eine Kopfinformation jedes Datenrahmens ein VLAN-Tag enthält, welches das VLAN kennzeichnet, für das der Datenrahmen bestimmt ist. Auf diese Weise lesen Switches des LAN die Kopfinformation und leiten die Datenrahmen nur an die Anschlüsse, die gemäß der in den Switches gespeicherten Routing-Tabellen an diesem VLAN beteiligt sind. Durch die Kapazität der VLAN-Tags von 12 Bit, die vom Standard IEEE 802.1 spezifiziert wird, wird jedoch die Anzahl unterschiedlicher VLANs auf 4095 begrenzt, wobei NSPs viel mehr als 4095 unterschiedliche Teilnehmer an einem gemeinsamen Netzwerk unterstützen müssen. Dieses Problem wird von diesem Dokument dadurch gelöst, dass im Kommunikationsnetz jedem aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Sätzen virtueller Anschlüsse eine jeweils unterschiedliche Rundsende-Adresse zugeordnet wird. Kein virtueller Anschluss gehört zu mehr als einem der unterschiedlichen Sätze. Durch eine geeignete Zuordnung einer entsprechenden Ausgangs-Adresse, die einer geeigneten Zieladresse entspricht, und mittels Routing des Pakets gemäß dieser entsprechenden Ausgangs-Adresse definieren ein bestimmter Satz virtueller Anschlüsse und ihre zugeordneten Rundsende-Adressen isolierte virtuelle private Netze innerhalb des Netzwerks.
Multicast bezieht sich auf das Senden von Informationen an eine Gruppe von Empfängern (eine Multicast-Gruppe) mit einer einzigen Übertragung durch die Quelle. Der Server sendet eine individuelle Kopie jedes Datenpakets an alle Teilnehmer der Interessengruppe (d. h. des VLAN) oder einer anderen Multicast-Gruppe. Multicast-Dienste auf Netzwerk-Basis erlauben es Servern oder anderen Datenquellen, ein einziges Paket zu senden, das von Netzwerk-Einrichtungen, wie z. B. Routern oder Switches, automatisch kopiert und verteilt wird.
In einem herkömmlichen Ethernet-LAN wird Bandbreiten-Effizienz für Multicast-Datenverkehr erreicht, indem das so genannte IGMP-(Internet Group Management/Membership Protocol)-Snooping verwendet wird. Systeme nach dem bisherigen Stand der Technik holen die Daten vom individuellen Teilnehmer, um festzustellen, welche Teilnehmer zu einer bestimmten Multicast-Gruppe gehören, welche Dienstqualität von den Teilnehmern benötigt wird, sowie um andere Parameter abzurufen, um eine Multicast-Filterung einzurichten.
Das IGMP-Snooping wird unabhängig von der Verwendung von VLAN-Tags durchgeführt. Die Gruppen-Verwaltung für IP-(Internet Protocol)-Multicast-Datenverkehr wird durch Verwendung von IGMP und Protocol Independent Multicast (PIM) durchgeführt. Der Teilnehmer meldet sich bei der Gruppe an, indem er eine IGMP-Berichts-Nachricht sendet, und als Ziel-IP-Adresse die Multicast-Adresse für diese Gruppe verwendet. Diese Nachricht wird vom ersten Router oder Server in Aufwärtsrichtung empfangen und löst das PIM aus, um den Multicast-Router oder -Server in Aufwärtsrichtung zu informieren, wodurch ein Multicast-Baum aufgebaut wird.
Für ein E-MAN, wie in 1 gezeigt, senden während der Registrierung in Aufwärtsrichtung die Teilnehmer 1, 2 IGMP-Berichte 3, 4, bzw. Teilnahme-Nachrichten 3, 4 an den Breitband Fernzugangs-Server (BRAS) 9 oder an den Edge-Router 9, die einen Stadt-Zugangsknoten 5 und eine Anzahl von Ethernet-Switches 8 durchlaufen, bevor sie am Ziel ankommen. Um die Bandbreite des E-MAN beizubehalten, holen die Switches 8 IGMP-Pakete 6, 7 und benutzen die Information in diesen Paketen 6, 7, um festzustellen, welche Segmente Pakete empfangen müssen, die an die Gruppen-Adresse gerichtet sind. Hierdurch wird verhindert, dass ein Multicast-Paket in Abwärtsrichtung auf den Anschlüssen 1, 2 gesendet wird, die kein Interesse an diesem Multicast-Datenstrom haben.
Ein weiteres Problem, das bei Verwendung dieser bekannten VLAN-Tags auftritt, wird im Folgenden beschrieben.
Die Verwendung von VLAN-Tags beeinflusst jedoch den Multicast-Betrieb im E-MAN. Da jeder Teilnehmer 1, 2 ein eindeutiges VLAN-Tag hat, wird der Multicast-Verkehr 6, 7 am Eingangspunkt des E-MAN, d. h. im BRAS 9 oder Edge-Router 9, dupliziert. Wenn der am E-MAN angeschlossene Multicast-Router 9 oder Server 9 IGMP-Teilnahme-Nachrichten 3, 4 mit unterschiedlichen VLAN-Tags empfängt, sendet er somit Multicast-Datenverkehr für alle diese VLANs. Dies hat eine Duplizierung des Verkehrs zur Folge, d. h. mehrere Ethernet-Rahmen 10, 11 mit verschiedenen VLAN-Tags werden in Abwärtsrichtung vom BRAS 9 oder Server 9 über Switches 12 zum Stadt-Zugangsknoten 5 und zu Teilnehmern 1, 2 gesendet, was bandbreiten-ineffizient ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zusätzlich zum häuslichen Internetzugang Multicast-Dienste anzubieten, bei denen das oben beschriebene Problem mit der Bandbreiteneffizienz nicht auftritt.
Dieses Ziel wird durch die Verfahren und Einrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht und bezieht sich auf die Einführung eines getrennten VLAN-Tags für Multicast-Datenverkehr, Multicast-VLAN-Tag genannt, in einem Stadt-Zugangsknoten, das für jeden BRAS oder Edge-Router für seinen Multicast-Datenverkehr in Abwärtsrichtung benutzt werden muss und das für Bandbreiteneffizienz sorgt, indem es Multicast-Datenverkehr verschiedener Dienstanbieter trennt und die Duplizierung von Multicast-Datenverkehr verhindert, wenn es zusammen mit IGMP-Snooping verwendet wird.
In einer Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Leiten von Mehrfachdatenverkehr in einem Ethernet-Netzwerk die Zuweisung eines Multicast-VLAN-Tags in einem Stadt-Zugangsknoten des Ethernet-Netzwerks zu einer Multicast-Nachricht, die in Aufwärtsrichtung von einem Anschluss zu einem Zugangs-Server oder Edge-Router gesendet wird, so dass das Multicast-VLAN-Tag einem entsprechenden Zugangs-Server oder Edge-Router zugeordnet ist, sowie die Bestimmung eines Anschlusses, an den eine Multicast-Nachricht in Abwärtsrichtung vom Zugangs-Server oder Edge-Router zu senden ist, was auf der Multicast-Gruppen-Adresse und dem Multicast-VLAN-Tag für die Multicast-Gruppen-Adresse basiert.
In einer weiteren Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Zuweisungs-Schritt unter Verwendung von IGMP-Snooping durchgeführt.
In noch einer weiteren Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung wird das IGMP-Snooping auch in Zwischen-Switches durchgeführt, die vom Stadt-Zugangsknoten in Aufwärtsrichtung angeordnet sind, um festzustellen, welcher Anschluss für die Multicast-Nachricht zu benutzen ist, was auf der Multicast-Gruppen-Adresse und dem Multicast-VLAN-Tag basiert.
In noch einer weiteren Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Zugangs-Server oder Edge-Router in der Lage, nur jede Multicast-Nachricht anzurufen, die dem Multicast-VLAN-Tag zugeordnet ist, das direkt dem Zugangs-Server oder Edge-Router entspricht.
In noch einer weiteren Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Feststellungs-Schritt in Zwischen-Switches durchgeführt, die vom Zugangs-Server oder Edge-Router in Abwärtsrichtung angeordnet sind.
In noch einer weiteren Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Multicast-Nachricht vom Zugangs-Server oder Edge-Router in Abwärtsrichtung an den festgestellten Anschluss gesendet, ohne die Multicast-Nachricht zu duplizieren.
In noch einer weiteren Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten die Zwischen-Switches, die vom Zugangs-Server oder Edge-Router in Abwärtsrichtung angeordnet sind, Anmelde-Tabellen, die eine Liste von Multicast-Gruppen-Adressen und Multicast-VLAN-Tags enthalten.
In noch einer weiteren Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung ist jede Multicast-Nachricht von anderen Multicast-Nachrichten getrennt, die an unterschiedliche Zugangs-Server oder Edge-Router, die in Aufwärtsrichtung angeordnet sind, und an verschiedene Anschlüsse, die im Netzwerk in Abwärtsrichtung angeordnet sind, gerichtet sind.
In noch einer weiteren Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren des Mehrfachsendens von Datenpaketen in einem Ethernet-Netzwerk das Senden einer Multicast-Nachricht in Aufwärtsrichtung zu einem Zugangs-Server oder Edge-Router über einen Stadt-Zugangsknoten, um an einer Multicast-Sitzung teilzunehmen; die Speicherung von Informationen, welche die Multicast-Nachricht enthalten, bei Empfang der Multicast-Nachricht im Stadt-Zugangsknoten, wobei die Information einen Zusammenhang zwischen der Multicast- Nachricht und einer Multicast-Referenz, welche die Multicast-Sitzung kennzeichnet, und eine Kennung eines Anschlusses, über welchen die Multicast-Nachricht empfangen wird, enthält; die Definition eines Multicast-VLAN-Tags als Multicast-Referenz, des Multicast-VLAN-Tags, das einer Vielzahl von Teilnehmern zugeordnet ist, die den Stadt-Zugangsknoten benutzen und die Zuordnung des Multicast-VLAN-Tags zur Multicast-Nachricht; das Senden der Datenpakete der Multicast-Sitzung im Multicast in Abwärtsrichtung, wobei der Zugangs-Server oder Edge-Router die Datenpakete gemäß der gespeicherten Information empfängt und das zugeordnete Multicast-VLAN-Tag in eine Kopie der Datenpakete in Abwärtsrichtung einsetzt und eine Kopie der Multicast-Nachricht in Abwärtsrichtung an jeden Anschluss auf der Grundlage der Zieladresse jeder Gruppe und des zugeordneten Multicast-VLAN-Tags sendet.
In noch einer weiteren Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Stadt-Zugangsknoten Mittel zur Zuordnung von Multicast-VLAN-Tags in Multicast-Nachrichten, die in Aufwärtsrichtung an einen Zugangs-Server oder Edge-Router gesendet werden, sowie Mittel zur Speicherung von Multicast-Gruppen-Adressen, Anschlusskennungen und der Multicast-VLAN-Tags.
In noch einer weiteren Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Zwischen-Switch des Ethernet-Netzes, der zwischen einem Teilnehmer und einem Zugangs-Server oder Edge-Router angeordnet ist, Mittel zur Feststellung eines Ziels einer Multicast-Nachricht auf der Grundlage einer Kombination einer Multicast-Gruppen-Adresse und eines Multicast-VLAN-Tags, das der Multicast-Nachricht zugeordnet ist, sowie Mittel zur Weiterleitung der Multicast-Nachricht zum Ziel auf der Grundlage der Kombination der Multicast-Gruppen-Adresse und des Multicast-VLAN-Tags.
In noch einer weiteren Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten die Feststellungs-Mittel des Zwischen-Switch des Ethernet-Netzes Mittel zum Speichern von Anmelde- Tabellen, die eine Liste von Multicast-Gruppen-Adressen und Multicast-VLAN-Tags enthalten.
In noch einer weiteren Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Vorrichtung, die Multicast-Verkehr in einem Ethernet-Netz leitet, einen Stadt-Zugangsknoten, der eine Multicast-Nachricht von einem Anschluss empfängt, das IGMP-Snooping durchführt und der Multicast-Nachricht ein Multicast-VLAN-Tag zuordnet; einen ersten Zwischen-Ethernet-Switch, der vom Stadt-Zugangsknoten in Aufwärtsrichtung angeordnet ist, und der jeden für eine entsprechende Multicast-Gruppen-Adresse benutzten Anschluss und jedes Multicast-VLAN-Tag für die Multicast-Gruppen-Adresse bestimmt, einen Zugangs-Server oder Edge-Router, der die Multicast-Nachricht empfängt und die Multicast-Nachricht in Abwärtsrichtung sendet, nachdem er das Multicast-VLAN-Tag zur Multicast-Gruppen-Adresse hinzugefügt hat; und einen zweiten Zwischen-Ethernet-Switch, der vom Zugangs-Server oder Edge-Router in Abwärtsrichtung angeordnet ist und der die Multicast-Nachricht auf der Grundlage der Multicast-Gruppen-Adresse und des Multicast-VLAN-Tags an einen Anschluss weiterleitet.
In noch einer weiteren Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Vorrichtung, die Multicast-Verkehr in einem Ethernet-Netz leitet, Mittel, um ein Multicast-VLAN-Tag in einem Stadt-Zugangsknoten des Ethernet-Netzes einer Multicast-Nachricht zuzuordnen, die von einem Anschluss in Aufwärtsrichtung zu einem Zugangs-Server oder Edge-Router gesendet wird, so dass das Multicast-VLAN-Tag dem entsprechenden Zugangs-Server oder Edge-Router zugeordnet ist; sowie Mittel zur Bestimmung eines Anschlusses, an den eine Nachricht in Abwärtsrichtung vom Zugangs-Server oder Edge-Router auf der Grundlage der Multicast-Gruppen-Adresse und des Multicast-VLAN-Tags für die Multicast-Gruppen-Adresse zu senden ist.
Es wurden ziemlich umfangreich einige Eigenschaften gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, damit die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden wird, und damit der vorliegende Beitrag zum Stand der Technik besser eingeschätzt werden kann. Es gibt natürlich zusätzliche Eigenschaften gemäß der vorliegenden Erfindung, die im Folgenden beschrieben werden und Thema der beigefügten Ansprüche sind.
Bevor mindestens eine Ausführung der vorliegenden Erfindung detailliert erklärt wird, muss verstanden werden, dass die Erfindung in dieser Anwendung nicht auf Konstruktionsdetails und Anordnungen der Komponenten begrenzt ist, wie in der folgenden Beschreibung angegeben oder in den Zeichnungen illustriert. Verfahren und Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung eignen sich für andere Ausführungen und zum praktischen Einsatz und zur Ausführung auf verschiedene Weisen. Es muss auch verstanden werden, dass die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie, sowie die unten angegebene Kurzfassung zum Zweck der Beschreibung dienen und nicht als Einschränkung betrachtet werden dürfen.
Somit kann ein Fachmann einschätzen, dass die Konzeption, auf der diese Offenlegung basiert, leicht als Grundlage für die Konstruktion anderer Strukturen, Verfahren und Systeme zur Durchführung der mehreren Ziele der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Es ist daher wichtig, dass die Ansprüche so betrachtet werden, dass sie solche äquivalenten Konstruktionen enthalten, insoweit sie nicht vom Geist und vom Umfang der Verfahren und Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung abweichen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt das herkömmliche IGMP-Snooping und das Multicasting mit Duplizierung von Paketen in Abwärtsrichtung.
2 zeigt eine Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung, worin Multicast-Verkehr unter Verwendung eines Multicast-VLAN-Tags an Teilnehmer gesendet wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
Verfahren und Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen die Einführung eines separaten Multicast-VLAN-Tags für Multicast-Verkehr in einem Stadt-Zugangsknoten, das von jedem BRAS oder Edge-Router für seinen Multicast-Verkehr in Abwärtsrichtung verwendet wird und das die Duplizierung von Multicast-Verkehr verhindert, wenn es zusammen mit IGMP-Snooping verwendet wird.
Für normalen Unicast-Verkehr werden weiter die normalen VLAN-Tags verwendet, wodurch die Teilnehmer-Trennung und die Sicherheit garantiert werden. Daher werden die VLAN-Tags im Stadt-Zugangsknoten gemäß dem herkömmlichen Verfahren hinzugefügt und zum Zugangs-Server des Dienstanbieters oder zum BRAS gesendet.
Wie in 2 gezeigt, wird für Multicast-Verkehr jedoch für alle Teilnehmer oder Kunden 1, 2, die denselben an das MAN angeschlossenen Zugangs-Server 17 oder Edge-Router 17 benutzen, ein einziges Multicast-VLAN-Tag als Multicast-Referenz eingeführt. Das MAN-Management liefert an die verschiedenen Stadt-Zugangsknoten 13 das zu benutzende VLAN-Tag, und der E-MAN-Dienstanbieter vergibt ein VLAN-Tag pro angeschlossenem Dienstanbieter und installiert Regeln im Speicher der Stadt-Zugangsknoten 13 als Mittel zur Feststellung des Dienstanbieters des angeschlossenen Teilnehmers 1, 2 und zur Zuordnung des Dienstanbieters zum Multicast-VLAN-Tag, das für den Verkehr zu benutzen ist. Der Stadt-Zugangsknoten 13 kann vorkonfiguriert sein, um das VLAN-Tag einem Teilnehmer zuzuordnen, oder er kann so programmiert sein, dass er auf der Grundlage der Information in der Multicast-Nachricht 3, 4 feststellt, welches VLAN-Tag einem Teilnehmer zuzuordnen ist.
Während der Registrierung senden die Teilnehmer 1, 2 IGMP-Berichts-Nachrichten (Teilnahme-Nachrichten) 3, 4 in Aufwärtsrichtung, die mit einem Unicast-VLAN-Tag, das von diesen Teilnehmern 1, 2 benutzt wird, versehen sind oder nicht. Der Stadt-Zugangsknoten 13 enthält ein Speichermedium oder einen Speicher als Mittel zur Speicherung von Informationen, die von den Teilnehmern 1, 2 empfangen werden, einschließlich der Teilnahme-Nachrichten 3, 4 und einer Relation zwischen der IGMP-Berichts-Nachricht, der Multicast-Gruppen-Nachricht und einem Multicast-VLAN-Tag, welches die Multicast-Sitzung kennzeichnet und der Kennung des Anschlusses 1, 2, über welchen die Teilnahme-Nachrichten 3, 4 empfangen werden.
In den Stadt-Zugangsknoten 13 findet das IGMP-Snooping statt, wonach jede IGMP-Nachricht vom Stadt-Zugangsknoten 13 als Zuweisungs-Mittel (wieder) mit dem Multicast-VLAN-Tag versehen wird. Da die Nachrichten 14, 15 in Aufwärtsrichtung weitergeleitet werden, führt jeder Ethernet-Switch 16 als Weiterleitungs-Mittel das IGMP-Snooping und das Multicast-VLAN-Tag-Lernen durch, um es sich zu merken, und stellt als Feststellungs-Mittel fest, welche(r) Anschluss/Anschlüsse für eine entsprechende bestimmte Multicast-Gruppen-Adresse zu benutzen sind. Zusätzlich dazu hat der Switch 16 auch Feststellungs-Mittel, merkt sich und stellt fest, welches VLAN-Tag für die spezifizierte Multicast-Gruppen-Adresse benutzt wird. Auf diese Weise erreichen die IGMP-Nachrichten 14, 15 ihr Ziel über den Zugangs-Server 17 oder Edge-Router 17 des Dienstanbieters. Man beachte, dass, weil verschiedene VLAN-Tags für Multicast-Datenströme verschiedener Zugangs-Server 17 oder Edge-Router 17 benutzt werden, es sichergestellt ist, dass IGMP-Berichts-Nachrichten 14, 15, die an einen Dienstanbieter gerichtet sind, nicht von einem anderen Dienstanbieter gesehen werden.
Für den Multicast-Verkehr in Abwärtsrichtung fügt der an das E-MAN angeschlossene Zugangs-Server 17 oder Edge-Router 17 dieselbe Multicast-Gruppen-Adresse sowie das Multicast-VLAN-Tag in eine Kopie des Datenpaketes 18 in Abwärtsrichtung ein, wozu er die Information verwendet, die vom Stadt-Zugangsknoten 13 in Aufwärtsrichtung mit den Nachrichten 14, 15 gespeichert wurde, um die Multicast-Pakete 18 in Abwärtsrichtung mit den geeigneten Multicast-VLAN-Tags weiterzuleiten. Hierdurch wird sichergestellt, dass Multicast-Verkehr in Abwärtsrichtung eines Zugangs-Servers 17 oder Edge-Routers 17 nicht bei Teilnehmern ankommt, die mit einem anderen Zugangs-Server oder Edge-Router verbunden sind. Es findet keine Duplizierung von Datenpaketen 18 mit unterschiedlichen VLAN-Tags statt. Falls erforderlich, wird das ursprüngliche Unicast-VLAN-Tag zurück in die Multicast-Pakete 18 eingefügt, bevor sie an die Teilnehmer 1, 2 ausgeliefert werden.
Im Multicast-Verkehr in Abwärtsrichtung nutzt der Switch 16 eine Anmelde-Tabelle, die inhaltsadressierbare Speicher als Speichermittel enthalten kann und die eine aktuelle Liste aller Gruppen-Ziel-Adressen und der Multicast-VLAN-Tags der teilnehmenden Einheiten sowie der speziellen Anschlüsse, an die der Multicast-Verkehr gesendet werden muss, enthält. Obwohl nur ein einziger Switch 16 in 2 gezeigt ist, kann sowohl in Aufwärts-, als in Abwärtsrichtung eine Vielzahl von Switches 16 als Zwischen-Ethernet-Switches verwendet werden.
Wenn der Multicast-Verkehr im Stadt-Zugangsknoten 13 in Abwärtsrichtung von den Switches 16 eintrifft, sendet der Stadt-Zugangsknoten 13 eine Kopie der Datenpakete 18 an jeden Anschluss 1, 2 und für jedes Multicast-VLAN-Tag.
Der Vorteil davon, dass sichergestellt wird, dass keine Duplizierung von Datenpaketen an Teilnehmer mit verschiedenen VLAN-Tags stattfindet, ist die Beibehaltung der Teilnehmer-Trennung. Daher wird Multicast-Verkehr von verschiedenen Teilnehmern getrennt – auch wenn mehr als ein BRAS 17 oder Edge-Router 17 an das E-MAN angeschlossen sind, wird deren Multicast-Verkehr getrennt. Dies gilt nicht nur für den Multicast-Verkehrsstrom in Abwärtsrichtung 18, sondern auch für die IGMP-Berichts-Nachrichten 14, 15 in Aufwärtsrichtung.
Obwohl mehrere Teilnehmer eines Dienstanbieters in eine einzelne Gruppe für Multicast-Verkehr zusammengefasst werden, ist der Unicast-Verkehr natürlich noch pro Teilnehmer getrennt. Es ist einem Teilnehmer nicht möglich, Unicast-Verkehr zu einem anderen Teilnehmer zu senden, es sei denn sie haben dasselbe VLAN-Tag, d. h. für den Fall eines VPN-(Virtual Private Network)-Dienstes.
Weiterhin ist die Hinzufügung eines Multicast-VLAN-Tags im Stadt-Zugangsknoten 13 transparent für den Teilnehmer 1, 2.
Der Teilnehmer 1, 2 hat keine Kenntnis davon, dass Multicast-VLAN-Tags im Stadt-Zugangsknoten 13 hinzugefügt werden. Der Teilnehmer 1, 2 sendet einfach Berichte 3, 4 ohne Tag zum Netz.
Somit bieten die oben beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen Multicast-Dienste auf eine bandbreiteneffiziente Weise und erhalten gleichzeitig die Trennung der Teilnehmer.
Obwohl Verfahren und Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere mit Bezug auf die oben angegebenen Ausführungen beschrieben wurden, ist es einem Fachmann klar, dass verschiedene Änderungen in Form und Details vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Ein Verfahren zum Lenken von Multicast-Datenverkehr in einem Ethernet-Netzwerk, das folgende Schritte umfasst: Zuweisung eines Multicast-VLAN-Tags in einem Stadt-Zugangsknoten (13) des Ethernet-Netzwerks zu einer Multicast-Nachricht (3, 4, 14, 15), die in Aufwärtsrichtung von einem Anschluss an einen beliebigen der Zugangs-Server und der Edge-Router (17) gesendet wird, so dass das Multicast-VLAN-Tag dem entsprechenden der Zugangs-Server und Edge-Router zugeordnet ist; Feststellung eines Anschlusses, an den eine Multicast-Nachricht in Abwärtsrichtung (18) von dem beliebigen der Zugangs-Server und der Edge-Router (17) zu senden ist, was auf einer Multicast-Gruppen-Adresse und dem Multicast-VLAN-Tag für die Multicast-Gruppen-Adresse basiert; und wobei der Zuweisungs-Schritt unter Verwendung von IGMP-Snooping durchgeführt wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das IGMP-Snooping auch in Zwischen-Switches (16) durchgeführt wird, die von dem Stadt-Zugangsknoten in Aufwärtsrichtung angeordnet sind, um festzustellen, welcher Anschluss für die Multicast-Nachricht zu verwenden ist, was auf der Multicast-Gruppen-Adresse und dem Multicast-VLAN-Tag basiert.
Das Verfahren gemäß Anspruch 2, worin der beliebige der Zugangs-Server und Edge-Router (17) in der Lage ist, nur jede Multicast-Nachricht abzurufen, die dem Multicast-VLAN-Tag zugeordnet ist, das direkt dem beliebigen der Zugangs-Server und Edge-Router (17) entspricht.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, worin der Feststellungs-Schritt in Zwischen-Switches (16) durchgeführt wird, die von dem beliebigen der Zugangs-Server und Edge-Router (17) in Abwärtsrichtung angeordnet sind.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, worin die Multicast-Nachricht (18) von einem beliebigen der Zugangs-Server und Edge-Router (17) in Abwärtsrichtung ohne Duplizierung der Multicast-Nachricht zu dem festgestellten Anschluss gesendet wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, worin die Zwischen-Switches, die von dem beliebigen der Zugangs-Server und Edge-Router (17) in Abwärtsrichtung angeordnet sind, Anmelde-Tabellen enthalten, die eine Liste von Multicast-Gruppen-Adressen und Multicast-VLAN-Tags enthalten.
Das Verfahren gemäß Anspruch 3, worin jede Multicast-Nachricht von anderen Multicast-Nachrichten getrennt ist, die an andere in Aufwärtsrichtung angeordnete Zugangs-Server und Edge-Router und an andere in Abwärtsrichtung im Netzwerk angeordnete Anschlüsse gerichtet sind.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die Multicast-Nachricht (3, 4, 14, 15) in Aufwärtsrichtung an den Stadt-Zugangsknoten geliefert wird und worin der Zuordnungs-Schritt unter Verwendung von IGMP-Snooping in dem Stadt-Zugangsknoten durchgeführt wird, und weiterhin Durchführung des IGMP-Snooping in jedem von mindestens einem Ethernet-Switch, der von dem Stadt-Zugangsknoten in Aufwärtsrichtung angeordnet ist, um jeden Anschluss festzustellen, der für eine entsprechende Multicast-Gruppen-Adresse und ein Multicast-VLAN-Tag, das der Multicast-Gruppen-Adresse zugeordnet ist, verwendet wird; Empfang der Multicast-Nachricht an jedem der Zugangs-Server und Edge-Router, der von mindestens einem Ethernet-Switch in Aufwärtsrichtung angeordnet ist; Senden der Multicast-Nachricht (18) in Abwärtsrichtung von dem beliebigen der Zugangs-Server und Edge-Router, wobei der beliebige der Zugangs-Server und Edge-Router die Multicast-Gruppen-Adresse und das Multicast-VLAN-Tag in die Multicast-Nachricht aufnimmt; und Lieferung der Multicast-Nachricht an einen Anschluss in Abwärtsrichtung von einem beliebigen der Zugangs-Server und Edge-Router auf der Grundlage der Multicast-Gruppen-Adresse und des Multicast-VLAN-Tags; wobei die Duplizierung der Multicast-Nachricht (18) an einen anderen Anschluss, der sich von dem Anschluss in Abwärtsrichtung von einem beliebigen der Zugangs-Server und Edge-Router unterscheidet, auf der Grundlage von Informationen verhindert wird, die in dem Stadt-Zugangsknoten festgestellt werden und welche die Multicast-Gruppen-Adresse und das Multicast-VLAN-Tag betreffen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 8, worin das Multicast-VLAN-Tag einen beliebigen eines vorgegebenen Zugangs-Servers und Edge-Routers kennzeichnet.
Das Verfahren gemäß Anspruch 9, worin der Stadt-Zugangsknoten (13) einer von vorkonfigurierten ist, um das Multicast-VLAN-Tag einem Teilnehmer zuzuordnen, und wobei auf der Grundlage von Informationen in der Multicast-Nachricht festgestellt wird, welches Multicast-VLAN-Tag einem Teilnehmer zuzuordnen ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 8, worin der Stadt-Zugangsknoten (13) ein Speichermedium enthält, um Informationen über eine Multicast-Sitzung, auf die sich die Multicast-Nachricht bezieht, sowie eine Kennung eines Anschlusses, von dem die Multicast-Nachricht empfangen wird, zu speichern.
Das Verfahren gemäß Anspruch 8, worin der Bereitstellungs-Schritt von mindestens einem Ethernet-Switch ausgeführt wird, der von einem beliebigen der Zugangs-Server und Edge-Router in Abwärtsrichtung angeordnet ist, und worin der Switch auf der Grundlage der Multicast-Gruppen-Adresse und des Multicast-VLAN-Tags den Anschluss feststellt, an den die Multicast-Nachricht zu senden ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 9, worin der beliebige der Zugangs-Server und Edge-Router (17) in der Lage ist, nur jede Multicast-Nachricht abzurufen, die dem Multicast-VLAN-Tag zugeordnet ist, das direkt dem beliebigen der Zugangs-Server und Edge-Router (17) entspricht.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin folgende Schritte umfasst: – Senden der Multicast-Nachricht in Aufwärtsrichtung (3, 4, 14, 15) an den beliebigen der Zugangs-Server und Edge-Router über den Stadt-Zugangsknoten, um an einer Multicast-Sitzung teilzunehmen; – Speichern von Informationen, welche die Multicast-Nachricht enthalten, bei Empfang der Multicast-Nachricht durch den Stadt-Zugangsknoten (13), wobei die Informationen eine Relation zwischen der Multicast-Nachricht und einer Multicast-Referenz, welche die Multicast-Sitzung kennzeichnet, sowie eine Kennung eines Anschlusses, über den die Multicast-Nachricht empfangen wurde, enthalten; – Definition des Multicast-Tags als Multicast-Referenz, wobei das Multicast-VLAN-Tag einer Vielzahl von Teilnehmern zugeordnet ist, die den Stadt-Zugangsknoten benutzen, und Zuordnung des Multicast-VLAN-Tags zur Multicast-Nachricht; – Multicast-Senden in Abwärtsrichtung der Datenpakete der Multicast-Sitzung (18), worin jeder der Zugangs-Server und der Edge-Router die Datenpakete entsprechend der gespeicherten Information empfängt und das Multicast-VLAN-Tag in eine Kopie der Datenpakete in Abwärtsrichtung einfügt und auf der Grundlage jeder Gruppen-Zieladresse und des zugeordneten Multicast-VLAN-Tags eine Kopie der Multicast-Nachricht in Abwärtsrichtung zu jedem Anschluss sendet.
Ein Stadt-Zugangsknoten, dadurch gekennzeichnet, dass der Stadt-Zugangsknoten (13) Folgendes umfasst: Mittel, um unter Verwendung von IGMP-Snooping ein Multicast-VLAN-Tag in jeder Multicast-Nachricht zuzuweisen, die in Aufwärtsrichtung zu einem beliebigen Zugangs-Server und Edge-Router gesendet wird; und Mittel zur Speicherung von Multicast-Gruppen-Adressen, Anschlusskennungen und einer Vielzahl von Multicast-VLAN-Tags.
Der Stadt-Zugangsknoten aus Anspruch 15, wobei jeder Stadt-Zugangsknoten in einem Ethernet-Netzwerk enthalten ist und wobei das Multicast-VLAN-Tag dem entsprechenden Zugangs-Server und Edge-Router zugeordnet ist.
Der Stadt-Zugangsknoten aus Anspruch 15, wobei der Stadt-Zugangsknoten so angepasst ist, dass er die Multicast-Nachricht von einem Anschluss empfängt und IGMP-Snooping durchführt.
Ein Zwischen-Ethernet-Netzwerk-Switch, der zwischen einem Teilnehmer und einem beliebigen Zugangs-Server und Edge-Router angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Switch (16) Folgendes umfasst: Mittel zur Feststellung eines Ziels einer Multicast-Nachricht auf der Grundlage einer Kombination einer Multicast-Gruppen-Adresse und eines Multicast-VLAN-Tags, das der Multicast-Nachricht durch Verwendung von IGMP-Snooping zugeordnet wird; und Mittel zur Weiterleitung der Multicast-Nachricht an das Ziel auf der Grundlage der Kombination der Multicast-Gruppen-Adresse und des Multicast-VLAN-Tags.
Der Zwischen-Ethernet-Netzwerk-Switch (16) gemäß Anspruch 18, worin die Feststellungs-Mittel Mittel zur Speicherung einer Anmelde-Tabelle enthalten, die eine Liste von Multicast-Gruppen-Adressen und Multicast-VLAN-Tags enthält.