[发明专利]用于实现网络故障时切换的方法及查询器

说明书

技术领域

本发明涉及组播技术，特别涉及用于实现网络故障时切换的方法及查询器。

背景技术

随着基于互联网协议的电视广播服务(Internet Protocol Television，IPTV)业务在全球的飞速发展，网络中的视频流量正在以极快的速度不断增长，组播已经成为数据通信网络中的最重要的技术之一。日益扩大的市场需求对网络提供商的视频业务传送质量提出了更高的要求，为了提升IPTV用户的业务体验，需要更高的传送质量、更快的频道切换能力，以及更好的网络故障规避能力。

从IPTV业务提供商到最终用户之间，组播流量需要流经业务供应商侧网关、核心网络、业务控制节点(Service Node，SN)和接入网络。从网络故障规避的角度来说，核心网络和接入网络的处理方式各有不同，原因是两种网络类型及采用的组播协议都不相同，核心网络是一个基于路由转发的网络，采用的是协议无关组播(Protocol Independent Multicast，PIM)协议，而接入网络通常是基于媒体访问控制(Media Access Control，MAC)地址进行转发的，组播点播采用的是因特网组管理协议(Internet GroupManagement Protocol，IGMP)协议，不同的网络结构和协议类型决定了网络故障时的快速切换方式各有不同。

请参阅图1，在接入网络中，目前广泛采用IGMP协议第二版本及IGMPv2(IGMP version 2)协议，IGMPv2协议是一个组播组(MulticastGroup)成员管理协议，通常一个组播组对应一套视频节目涉及三种类型的网元：一是组播主用查询器(Querier)负责查询和维护各组播组的成员状态，接收和处理组成员的加入和离开组播组的请求，并将组播流从有用户点播的接入发送出去；二是组播组成员(又称主机)，在用户点击和关闭组播节目时主机会发送加入和离开组播组请求，以及接收从查询器发来的组播流；三是备用查询器(Non-Querier)，同一网络中具备查询器功能的其它路由器，当一个网络中的主用查询器故障时，一个备用查询器会转变为主用查询器(若备用查询器多于一个，那么选举的方式与此前选举主用查询器相同)。当同一个接入网络中同时存在多个配置查询器功能的路由器时，路由器间会依据一定的规则(例如按照相互之间的IP地址大小关系)选择一个主用的查询器。非主用的查询器定期接收主用查询器发出的查询报文，当备用查询器收到一个从主用查询器发来的查询报文之后，启动一个定时器等待下一个查询报文的到来，如果该定时器超时，说明丢失了一个查询报文，当超时的情况出现的次数达到一定的门限值(称为健壮性变量，通常取值为2)时，备用查询器即认为主用查询器发生了故障，立即将自己的状态置为主用查询器，并向外发送查询报文。该报文的作用有两个，一是根据各个主机收到查询报文之后回复的消息来判断哪些组播组有成员加入，二是如果这次还存在一个以上的备用查询器的话，可以通过这个查询报文再次选择一个主用查询器。

上述方法有三个缺陷：一是备用查询器变成主用查询器周期过长，因为查询器的切换是依赖于主用查询器的查询消息发送频率的，而由于查询报文主要用于查询器和大量主机间的交互以维护组播组成员关系，所以查询器的查询周期设置一般较长(默认周期为125秒)，即备用查询器判断自己转变为主用查询器一般需要250秒以上时间(查询周期乘以健壮性变量)；二是备用查询器在变成主用查询器之后，还需要通过发送查询消息和接收从各个主机发回的回应消息才能确定哪些组播组是有用户点播的，这个时间依赖于发送查询消息之后收到响应消息的时间，通常这个时间的默认值为10秒；三是如果备用查询器与上层网络间运行的也是动态组播协议(如IGMP，PIM等)的话，那么在确认哪些组播组有用户点播之后，备用查询器才会向上层网络发起请求，将组播流从上层网络引下来，这个周期取决于上层网络的架构和上层设备处理组播接收请求并处理的速度，及处理发完之后发送数据流到查询器的时长。上述三个缺陷导致在原主用查询器故障或主用查询器下行链路故障后，到备用查询器变为主用查询器并最终按各组播组的成员关系将组播流发往各个主机，这个周期非常漫长。

发明内容

本发明的目的在于提供用于实现网络故障时切换的方法及查询器，当主用查询器或其下行链路发生故障时，完成查询器的快速切换和组播流量的快速下发，减少用户接收组播流的中断时间，实现组播业务的快速保护，提升用户的业务体验。

本发明提供一种实现网络故障时切换的方法，该方法包括：