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近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，很多高帶寬的視頻應用逐步走進了人們的生活，如IPTV、視頻會議、網(wǎng)絡音視頻廣播、VoD、股市行情發(fā)布、遠程教育、遠程醫(yī)療等，引起了帶寬的急劇消耗和網(wǎng)絡擁擠等問題。IP組播技術有效地解決了單點發(fā)送多點接收、多點發(fā)送多點接收的問題，實現(xiàn)了IP網(wǎng)絡中點到多點的高效數(shù)據(jù)傳送，能夠有效地節(jié)約網(wǎng)絡帶寬，降低網(wǎng)絡負載。

采用EPON系統(tǒng)的FTTH寬帶接入網(wǎng)絡可以為每個用戶提供較高帶寬，可以滿足任何視頻壓縮格式的視頻業(yè)務傳送需要，能在傳輸過程中提供較高的QoS保障。同時，由于EPON點到多點的結構，并且支持組播協(xié)議，是視頻組播業(yè)務最好的用戶接入手段。因此，在EPON系統(tǒng)中實現(xiàn)視頻組播是非常有意義的，它可以利用網(wǎng)絡的組播特性方便地提供一些新的增值業(yè)務，包括在線直播、網(wǎng)絡電視、遠程醫(yī)療、遠程教育、網(wǎng)絡電臺、實時視頻會議等互聯(lián)網(wǎng)信息服務。

組播技術的三大基本特征

組播的概念最早于1988年出現(xiàn)在Steve Deering的博士論文中，1989年Deering又對標準IP網(wǎng)絡層協(xié)議進行了擴展，提出了IP組播規(guī)范，1992年3月第一次建立組播主干網(wǎng)（Mbone），IETF成功地在組播網(wǎng)上舉行了一次會議后引起了人們的廣泛關注。

組播業(yè)務的實施具有以下基本特征。

● 組播地址。組播地址使源不需要知道組播接收者的具體地址，只需要向組播地址發(fā)送數(shù)據(jù)即可。希望接收數(shù)據(jù)也只需按照組播地址加入組播組。IP地址方案專門為組播劃出一個地址范圍，在IPv4中為D類地址（224.0.0.0~239.255.255.255），并將D類地址劃分為局部鏈接組播地址、預留組播地址、管理權限組播地址，在IPv6中進一步為組播地址提供了許多新的標識功能。

● 組播路由。組播數(shù)據(jù)通過路由轉發(fā)樹發(fā)送到當前組中所有的成員。當有新的成員加入組播組時，一條到達該成員的路徑就被續(xù)接到當前的組播樹上。當成員退出組時，不再必要的路徑就被剪枝。構建組播樹有多種不同的組播路由協(xié)議，路由協(xié)議運行于組播路由器之間，負責將組播信息路由到每個接收者。

● 成員管理。組成員關系通過IGMP（互聯(lián)網(wǎng)組管理協(xié)議）進行管理。主機使用IGMP消息通知本地的邊緣組播路由器想加入的組，即告知組播路由器相應組的組播地址。組播路由器通過IGMP來維護一個組播成員列表，并且定期發(fā)送“成員詢問”消息來探尋表中的各個成員是否仍然存在。組成員利用IGMP的加入和離開消息來動態(tài)地加入或者退出組播組。目前，IGMP v2已經(jīng)廣泛地配置在路由器中。IGMP v3增加了允許主機指定它要接收通信流量的主機對象功能。來自網(wǎng)絡中其他主機的流量是被隔離的，IGMP v3也支持主機阻止那些來自于非要求的主機發(fā)送的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包。

EPON系統(tǒng)中組播的實現(xiàn)

在EPON系統(tǒng)中，采取SCB+IGMP的方式實現(xiàn)組播業(yè)務的分發(fā)，利用基于擴展OAM的組播控制報文實現(xiàn)組播業(yè)務的控制和管理功能。

目前EPON系統(tǒng)基本都采用IGMP Proxy/Snooping協(xié)議實現(xiàn)組播，這種方式下，OLT利用IGMP Proxy、ONU利用IGMP Snooping實現(xiàn)對組播組成員的管理，通過IGMP Join/Leave和Query消息實現(xiàn)組播成員的動態(tài)加入/退出和維持。另外，各個運營商為了更靈活地管理組成員，可能采用自己的企業(yè)標準，如動態(tài)可控組播協(xié)議以更好滿足IPTV的業(yè)務需求。

1.SCB

按照PON協(xié)議，雖然OLT和ONU之間的下行通道采用廣播方式傳遞數(shù)據(jù)，但每條數(shù)據(jù)傳輸邏輯通道（EPON中的LLID）僅屬于某一個0NU，當0NU接收到標識為其他ONU的數(shù)據(jù)時應丟棄該數(shù)據(jù)，從而保證了用戶數(shù)據(jù)的正確轉發(fā)和安全隔離。在單播傳輸方式下，OLT會把下行廣播報文復制N份并分發(fā)到多個數(shù)據(jù)傳輸邏輯通道傳送到 ONU。但為了更高效地傳輸組播業(yè)務，節(jié)省系統(tǒng)帶寬，PON系統(tǒng)提供了一種特有的數(shù)據(jù)傳輸方式，即SCB （SingleCopyBroadcast，單拷貝廣播）。

SCB技術是在OLT和ONU之間建立一條特殊的允許所有ONU從中合法接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸邏輯通道。在轉發(fā)組播業(yè)務時，即使多個ONU點播了同一節(jié)目，OLT仍然只發(fā)送一份組播媒體流數(shù)據(jù)拷貝進入 SCB邏輯通道，所有ONU均接收同一份數(shù)據(jù)，即l份業(yè)務帶寬可為N個用戶提供服務，由此節(jié)省了大量的系統(tǒng)帶寬。對于高清視頻等高帶寬需求的業(yè)務來說， SCB技術帶來的帶寬節(jié)省效果愈加顯著。為了便于管理，PON系統(tǒng)要求在每個PON口下僅有惟一的一個 SCB數(shù)據(jù)傳輸邏輯通道，所有組播媒體流數(shù)據(jù)均在同一個邏輯通道中傳輸，如果需要區(qū)分隔離，可通過使用不同的VLANID來標識和區(qū)分。此外，需要注意的是，SCB數(shù)據(jù)傳輸邏輯通道是一條單向（僅下行）通道，僅用于傳輸下行組播媒體流，上行組播協(xié)議報文仍然利用單播通道進行傳輸。

2.IGMP Proxy/Snooping

IGMP Proxy的實現(xiàn)原理：OLT靠攔截用戶和路由器之間的IGMP報文建立組播表，Proxy設備的上聯(lián)端口執(zhí)行主機的角色，下聯(lián)端口執(zhí)行路由器的角色。

IGMP Snooping的實現(xiàn)原理：OLT以偵聽主機發(fā)向路由器IGMP成員報告消息的方式，形成組成員和交換機端口的對應關系，并根據(jù)該對應關系，將收到的組播數(shù)據(jù)包轉發(fā)到組成員的端口。

組播系統(tǒng)由視頻組播業(yè)務系統(tǒng)、IP城域網(wǎng)、接入網(wǎng)絡和家庭網(wǎng)絡4部分組成。

EPON系統(tǒng)實現(xiàn)視頻組播的一般流程如下。

第1步：機頂盒（STB）或PC機通過發(fā)送DHCP報文從DHCP服務器獲得一個IP地址。

第2步：BRAS對STB上報的用戶名和密碼進行驗證，獲得電子節(jié)目表。

第3步：用戶在電子節(jié)目表進行節(jié)目選擇。

第4步：選中節(jié)目后，STB就發(fā)送一個IGMP加入的請求報文。

第5步：在組播路由器上建立組播映射表（組和VLAN相對應）。

第6步：OLT上建立組播轉發(fā)表，為每個加入組的用戶復制視頻流。

第7步：用戶觀看組播節(jié)目。

其中關鍵的是要在組播路由器中建立組播映射表和OLT上建立組播轉發(fā)表并復制視頻流。主要是通過IGMP Join/Leave和Query消息實現(xiàn)組播組成員的動態(tài)加入/退出和維持。具體實現(xiàn)因IGMP Proxy和IGMP Snooping的不同而不同。

在IGMP Proxy模式下，當OLT收到IGMP申請加入報文后，OLT啟動IGMP Proxy功能，截獲這個申請報文，然后是鑒權，鑒權通過后進行以下邏輯檢查：若申請的組是OLT中還沒有的，那么OLT就向上層路由器發(fā)送一個IGMP加入請求，并建立組播轉發(fā)表；如果在OLT內(nèi)已經(jīng)存在一個這樣的組播組，則直接將該用戶加入OLT上的組播轉發(fā)表，不再向上層路由器發(fā)送IGMP加入報文，同時建立組播業(yè)務和用戶的對應表。

在IGMP Snooping模式下，當OLT收到IGMP加入報文后，通過偵聽獲得組播轉發(fā)表消息，但對IGMP報文而言，它是透傳經(jīng)過OLT的。在實際應用中，EPON系統(tǒng)通過UNI端口的組播VLAN配置實現(xiàn)簡單的用戶組播權限控制，更復雜的業(yè)務權限控制（如預覽、禁止等）由IPTV業(yè)務平臺實現(xiàn)。