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IPTV技術(shù)中的終端管理現狀及分析

孟建庭 沈昕 施唯佳 2008/06/30

  摘要 終端管理是IPTV技術(shù)中一個(gè)重要的研究領(lǐng)域,本文對IPTV終端管理的技術(shù)進(jìn)行了全面的研究和探討。首先介紹了IPTV終端管理中的主要功能和關(guān)鍵技術(shù),對比分析了目前國內外主要標準化組織對終端管理技術(shù)的建議,以及幾項主流的不同終端管理技術(shù)的差異和發(fā)展趨勢。

1、前言

  IPTV業(yè)務(wù)是基于電信寬帶網(wǎng)絡(luò ),以電視機加機頂盒為主要終端設備,為用戶(hù)提供多媒體服務(wù)的寬帶增值業(yè)務(wù)。IPTV是電信運營(yíng)商拓展寬帶應用,提高用戶(hù)ARPU值的有效方式,近年來(lái)發(fā)展迅速,至2007年底,中國IPTV用戶(hù)數量已達到114.2萬(wàn)。

  由于IPTV是一項基于互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù),因此其終端形式多樣并且具備很高的智能性,不僅有基于SOC架構的機頂盒,基于智能芯片的智能終端,還有基于X86架構的類(lèi)似于個(gè)人電腦的機頂盒。同時(shí),IPTV業(yè)務(wù)是一項智能性、互動(dòng)性很高的業(yè)務(wù),種類(lèi)多樣,邏輯復雜,由于其采用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),對私密性、安全性有很高的要求。IPTV終端和業(yè)務(wù)的復雜性使得對IPTV終端的有效管理成為保障IPTV業(yè)務(wù)質(zhì)量的一個(gè)必備條件,但是也對終端管理提出了很高的要求,因此IPTV終端管理從一開(kāi)始就是業(yè)界一個(gè)重要的研究課題。

2、IPTV終端管理的結構及研究?jì)热?/b>

  2.1 IPTV終端管理的結構

  IPTV終端管理的主要功能是完成對IPTV終端的統一管理,實(shí)現終端的網(wǎng)絡(luò )配置、狀態(tài)和性能監測、系統和業(yè)務(wù)配置、軟件版本和升級管理、故障診斷等功能。IPTV終端、網(wǎng)絡(luò )接口、管理服務(wù)器是組成IPTV終端管理的3個(gè)必備元素,如圖1所示。

圖1 IPTV終端管理結構

  IPTV終端管理的基本實(shí)現方式是管理服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接口協(xié)議,調用終端上的相應功能,實(shí)現終端管理的具體功能。

  2.2 IPTV終端管理的研究?jì)热?/b>

  在IPTV終端管理的不斷研發(fā)和實(shí)踐中,其關(guān)鍵技術(shù)主要涉及以下幾個(gè)方面。

  (1)北向接口

  該接口存在于IPTV終端管理系統與IPTV平臺側的其他功能實(shí)體之間。由于IPTV終端是IPTV網(wǎng)絡(luò )中的一部分,因此IPTV終端管理具有網(wǎng)絡(luò )管理和業(yè)務(wù)管理的雙重特性。北向接口則包括了IPTV終端管理系統與網(wǎng)絡(luò )管理系統、業(yè)務(wù)管理系統的兩個(gè)接口。其中,網(wǎng)絡(luò )管理負責網(wǎng)絡(luò )配置信息傳遞、故障診斷、失敗告警等功能,業(yè)務(wù)管理負責統計信息傳遞、業(yè)務(wù)管理和配置。

  (2)南向接口

  該接口存在于IPTV終端和管理系統之間,也是終端管理中最重要、使用最頻繁、論證最充分的技術(shù)。該接口直接承載終端管理的狀態(tài)監控、參數設置、異常告警、日志上傳、軟件升級、故障診斷等各種功能調用。在IPTV的實(shí)際應用中,該接口的協(xié)議有SNMP[1]和TR069[2]兩種形式。

  (3)家庭網(wǎng)關(guān)

  目前家庭網(wǎng)關(guān)的應用已經(jīng)極為普遍,IPTV業(yè)務(wù)與家庭網(wǎng)關(guān)的協(xié)同工作也是業(yè)界討論的熱點(diǎn)。從終端管理的角度而言,最關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題是NAT(network address translator)穿越和捆綁性的接入認證。IPTV終端在NAT環(huán)境下,一般通過(guò)定時(shí)心跳等機制穿越家庭網(wǎng)關(guān)[3],通過(guò)DHCP(dynamic host configuration protocol)擴展、管理協(xié)議認證等方式解決在路由方式下的接入認證問(wèn)題[3,4]。

  (4)配置和升級

  IPTV終端中軟件系統業(yè)務(wù)功能模塊的切分與終端管理的軟件升級、系統和業(yè)務(wù)配置息息相關(guān)。在完備的IPTV終端管理功能要求下,IPTV終端需要具備按照系統不同功能、不同業(yè)務(wù)的軟件模塊設計,同時(shí)可以根據管理要求,自行下載和配置業(yè)務(wù)功能。

3、IPTV終端管理標準化情況

  IPTV終端管理技術(shù)在IPTV業(yè)界是一個(gè)非常熱門(mén)的話(huà)題,目前已有多個(gè)國際標準化組織對IPTV終端管理進(jìn)行了研究和規范。

  (1)DSL Forum

  DSL Forum(DSL論壇)成立于1994年下半年,最初的宗旨是致力于開(kāi)發(fā)基于DSL技術(shù)的系統結構、協(xié)議、接口等,隨著(zhù)DSL技術(shù)和業(yè)務(wù)的發(fā)展,DSL Forum也從定義DSL的核心技術(shù)轉移到定義和推廣基于DSL技術(shù)的業(yè)務(wù)和應用。因此,DSL Forum對終端管理的研究非常具體透徹,它從寬帶接入技術(shù)入手,制訂了多種基于寬帶接入的終端管理相關(guān)標準,并關(guān)注應用層的終端管理和業(yè)務(wù)管理,其中就包括IPTV的終端管理。

  DSL Forum的終端管理模型如圖2所示,它確定了BOSS、ACS、DSLAM、家庭網(wǎng)關(guān)、終端設備的整體模型,被業(yè)界廣泛引用。

圖2 DSL Forum終端管理結構

  DSL Forum制訂了TR069等標準對終端管理技術(shù)做出了規定。其中TR069規定了ACS與終端之間的管理協(xié)議,基于TCP/IP,規定了多個(gè)RPC Method用于管理應用;TR111[3]規定了應用TR069進(jìn)行遠程管理的方法,并給出了設備和網(wǎng)關(guān)采用DHCP關(guān)聯(lián)方式和穿越NAT網(wǎng)關(guān)進(jìn)行管理的方式;TR106[5]規定了終端設備的TR069典型數據模型;正在制訂中的WT135規定了STB的TR069典型數據模型,確定STB至少包括SP信息、觀(guān)眾狀態(tài)、VoD三部分應用信息,并詳細描述了視/音頻業(yè)務(wù)能力相關(guān)的數據參數。

  (2)HGI

  HGI(home gateway initiative)成立于2004年,由多個(gè)運營(yíng)商主導,主要通過(guò)研究家庭網(wǎng)關(guān)來(lái)拓展家庭寬帶通信業(yè)務(wù)和市場(chǎng)。HGI對終端管理的研究繼承了DSL Forum的參考模型,加入了服務(wù)提供商,形成了服務(wù)提供商、BOSS、ACS、家庭網(wǎng)關(guān)、終端的整體管理架構(如圖3所示),并著(zhù)重研究RMS/ACS與HG之間接口、HG與ED之間接口[6]。

圖3 HGI終端管理結構

  HGI規定的技術(shù)實(shí)現方式特點(diǎn)是,在架構和遠程管理協(xié)議方面全面采用DSL Forum技術(shù)體制,同時(shí)對家庭網(wǎng)關(guān)的功能進(jìn)行了額外的規定,增加了本地管理的使用場(chǎng)景,并定義該接口在本地采用HTTP+HTML方式,遠程采用DSL Forum規定的方式(如圖4所示)。

圖4 HGI終端管理功能分布

  (3)ATIS IIF

  ATIS在2005年10月成立了IPTV合作論壇(IIF)對新IPTV技術(shù)進(jìn)行探討,ATIS IIF已經(jīng)對IPTV的需求、架構、終端做出了詳細的規定。在終端管理方面,ATIS IIF同樣定義了終端管理應用層需求和管理架構[7](如圖5所示),它建議基于TR069協(xié)議進(jìn)行IPTV客戶(hù)端設備的管理,同時(shí)也要求業(yè)務(wù)層、家庭網(wǎng)關(guān)進(jìn)行終端管理協(xié)議的轉譯,以兼容其他協(xié)議的設備。

圖5 ATIS終端管理結構

  (4)CEA

  CEA(消費電子協(xié)會(huì ))是互聯(lián)網(wǎng)界最強大的終端定義組織之一,但是CEA對終端管理并不熱心,它規定了終端管理的簡(jiǎn)要說(shuō)明,要求至少能覆蓋HG錯誤、網(wǎng)絡(luò )錯誤、故障診斷等功能,并不打算做進(jìn)一步的研究[8]。
  
  (5)ITU-T

  ITU-T的FG IPTV(IPTV焦點(diǎn)組)目前已經(jīng)完成了IPTV終端管理功能需求性的定義,已經(jīng)進(jìn)入到IPTV GSI(IPTV全球標準舉措)階段。FG IPTV基本采用了HGI的終端管理和家庭網(wǎng)絡(luò )的架構,這里就不再贅述。

  (6)CCSA

  CCSA(中國通信標準化協(xié)會(huì ))主要根據中國IPTV業(yè)務(wù)的發(fā)展情況,對IPTV終端管理的研究主要基于CCSA IPTV特別任務(wù)組所定義的IPTV行業(yè)標準總體架構,規范了終端管理平臺功能和相關(guān)接口的應用層要求,終端側相關(guān)功能未作規定,同時(shí)給出了IPTV終端管理中系統和業(yè)務(wù)配置、軟件升級、監測、故障診斷等的具體流程,目前已進(jìn)入報批階段。

4、發(fā)展趨勢和面臨的問(wèn)題

  盡管目前已有多個(gè)組織對IPTV終端管理技術(shù)進(jìn)行了研究,但IPTV終端管理卻是IPTV整體技術(shù)架構中發(fā)展較為緩慢的一部分,在實(shí)踐中仍存在著(zhù)很多問(wèn)題需要進(jìn)一步論證并解決。

  4.1 管理協(xié)議問(wèn)題

  IPTV終端管理究竟采用何種協(xié)議,目前業(yè)界主要有兩種觀(guān)點(diǎn),一種是直接沿用在網(wǎng)管領(lǐng)域很成功的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議(SNMP),另外一種則是采用DSL Forum定義的TR069。

  SNMP發(fā)源于互聯(lián)網(wǎng)設備管理,采用UDP協(xié)議承載。其優(yōu)點(diǎn)是:簡(jiǎn)單靈活、易于開(kāi)發(fā)使用,并且由于其發(fā)展周期較長(cháng),可在各種智能較低、非傳統設備上運行,但是其缺點(diǎn)是過(guò)于死板,效率低,無(wú)法有效支持變化多端的設備和業(yè)務(wù),同時(shí)大規模組網(wǎng)時(shí)存在障礙,比如傳送不可靠、響應不可控、安全性較低等。

  TR069是為終端管理定制的協(xié)議,采用TCP協(xié)議承載。其優(yōu)點(diǎn)是:面向設備、面向業(yè)務(wù)支持能力高,有完整的設備、業(yè)務(wù)數據模型;定義了完整的發(fā)現、通知方法以及與家庭網(wǎng)關(guān)的協(xié)作方式,智能性高,傳輸效率和可擴展性也較高,但是由于其協(xié)議的復雜性,也存在一定缺點(diǎn),比如實(shí)現難度較大,智能化要求較高,對終端增加了要求,無(wú)法在所有終端中應用。同時(shí),TR069數據模型并未提供IPTV業(yè)務(wù)運營(yíng)方最關(guān)心的業(yè)務(wù)質(zhì)量等關(guān)鍵信息,因此必須在具體實(shí)施中根據需要進(jìn)行擴展。

  4.2 IPTV終端功能問(wèn)題

  從目前的終端發(fā)展趨勢來(lái)看,實(shí)現越來(lái)越復雜的業(yè)務(wù)功能已經(jīng)成為一個(gè)必然,因此對于終端智能化程度和業(yè)務(wù)能力的要求也在不斷地提高,然而對IPTV終端的管理功能,要求高優(yōu)先級、高可用性、高有效性,要求管理內容復雜,如業(yè)務(wù)、應用、網(wǎng)絡(luò )、故障,終端的管理要求和業(yè)務(wù)復雜性形成了一對矛盾。

  由于系統和業(yè)務(wù)配置、終端軟件升級的要求,必須對IPTV終端的軟件系統和業(yè)務(wù)軟件進(jìn)行一個(gè)合理的劃分,這對終端軟件開(kāi)發(fā)和IPTV業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)提出了新的要求,同時(shí),IPTV終端系統和功能,仍缺乏有效的規范和標準指導。

  4.3 安全性問(wèn)題

  由于IPTV終端管理的高優(yōu)先級、配置和診斷等特殊功能,因此終端管理必須具備很高的安全性保障。而終端管理系統由于終端規模巨大,導致必須分層組網(wǎng),為保證系統性能、支持大規模升級,必須簡(jiǎn)化交互過(guò)程、降低協(xié)議復雜度,以減輕系統負擔,同時(shí)IPTV使用基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的IP網(wǎng)絡(luò ),終端具備很高智能和復雜性,對安全性的保障,如使用安全協(xié)議、加密算法等業(yè)務(wù)安全措施,勢必造成管理協(xié)議復雜度的進(jìn)一步提高,如何在降低負擔與安全保障之間尋找平衡點(diǎn)一直是IPTV終端管理的難題。

  4.4 中間件問(wèn)題

  IPTV終端管理的中間件技術(shù)是一個(gè)飽受爭議的話(huà)題。中間件技術(shù)在IPTV中,尤其是終端側,應用廣泛,IPTV中間件也具備了部分終端管理的功能,但是對于完整的終端功能和過(guò)程,中間件仍然存在較大的問(wèn)題,依賴(lài)于中間件研究和規范的進(jìn)展。

5、結束語(yǔ)

  IPTV終端管理是IPTV業(yè)務(wù)系統中不可缺少的一部分,對IPTV終端管理技術(shù)的研究也在不斷深入。隨著(zhù)IPTV業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展和用戶(hù)規模的不斷擴大。對IPTV終端管理技術(shù)也提出了新的要求,后續對于IPTV終端管理技術(shù)的研究,將面向實(shí)際的部署和實(shí)施,包括安全性、大規模組網(wǎng)、業(yè)務(wù)配置等方面。

參考文獻

  1 IETF,RFC1157.A simple network management protocol(SNMP),1990
  2 DSL Forum,TR-069.CPE WAN management protocol v1.1,2007
  3 DSL Forum,TR-111.Applying TR-069 to remote management of home networking devices,2005
  4 ITU-T,FG IPTV-DOC-0189,Appendix I.IPTV network control aspects,2007
  5 DSL Forum,TR-106.DSL home data model template for TR-069-enabled devices,2005
  6 HGI.Home gateway technical requirements:release 1,2006

泰爾網(wǎng)



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