基于TR069協(xié)議實(shí)現(xiàn)IPTV盒端管理

齊少安，梅 斌 ，翟麗平(.中訊郵電咨詢設(shè)計(jì)院有限公司，北京00048；.華北水利水電學(xué)院，河南 鄭州 4500)

0 前言

隨著國內(nèi)三網(wǎng)融合進(jìn)程的實(shí)質(zhì)性推進(jìn)，IPTV業(yè)務(wù)作為電信運(yùn)營商和廣電運(yùn)營商業(yè)務(wù)雙向滲透的一個(gè)切入點(diǎn)，具有非常大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

IPTV的業(yè)務(wù)形式除了基本的直播、點(diǎn)播等基本的視頻業(yè)務(wù)外，還包括更多的時(shí)移回看、信息瀏覽、互動游戲、電視課堂等更多的增值業(yè)務(wù)，因此對機(jī)頂盒的智能性、功能的可擴(kuò)展性要求也越來越高。對于IPTV業(yè)務(wù)來講，終端是實(shí)現(xiàn)全部業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)，是用戶對業(yè)務(wù)體驗(yàn)的唯一媒介，是引導(dǎo)用戶消費(fèi)習(xí)慣的重要途徑之一。因此必要的終端管理是改善用戶體驗(yàn)、提高服務(wù)質(zhì)量、維系客戶的重要手段。

1 IPTV盒端管理需求分析

IPTV機(jī)頂盒是寬帶網(wǎng)環(huán)境中的一種典型的用戶端設(shè)備，相應(yīng)的遠(yuǎn)程管理維護(hù)的需求主要包括盒端能力信息管理、參數(shù)配置、固件升級、告警和日志上傳、Ping和TraceRoute測試等。

1.1 盒端能力信息的管理

盒端能力信息的獲取便于向用戶提供有針對性的業(yè)務(wù)和服務(wù)。盒端能力信息的獲得包括從終端廠商獲得，或接收盒端的自動信息上報(bào)兩種主要的渠道，通過對盒端能力信息的管理可以實(shí)現(xiàn)用戶的恰當(dāng)分組，給用戶提供個(gè)性化服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)分眾營銷。盒端能力信息主要包括:盒端廠商、盒端型號名稱、盒端硬件版本號、盒端軟件版本號、盒端當(dāng)前狀態(tài)、支持的流控制協(xié)議、支持的傳輸層協(xié)議、支持的傳輸層控制協(xié)議、支持的流封裝協(xié)議、支持的音頻編碼格式、支持的視頻編碼格式等。

1.2 盒端參數(shù)配置

盒端參數(shù)配置管理包括對盒端的參數(shù)模型進(jìn)行查詢和對盒端的參數(shù)進(jìn)行配置下發(fā)，實(shí)現(xiàn)盒端參數(shù)的遠(yuǎn)程管理，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)與管理，節(jié)省成本。配置的參數(shù)具體可以包括管理類參數(shù)(各類服務(wù)器的地址等信息)、網(wǎng)絡(luò)類參數(shù)(網(wǎng)關(guān)、DNS地址等)和服務(wù)類參數(shù)(告警門限、日志上報(bào)周期等)等。

1.3 盒端固件升級

當(dāng)盒端固件版本有更新時(shí)，需要對版本進(jìn)行自動升級。只需要對廠商提交過來的固件升級包進(jìn)行審核，審核后自動對一定范圍內(nèi)的機(jī)頂盒進(jìn)行升級。升級的策略應(yīng)該可以配置，如按照用戶范圍、盒端廠商型號、固件版本號等進(jìn)行選擇。

1.4 盒端告警和日志上報(bào)

為了統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)質(zhì)量等信息，需要盒端具有告警能力，能夠上報(bào)給盒端管理系統(tǒng)，比如對于超過門限值的丟包率、丟幀率等信息進(jìn)行告警上報(bào)。日志上報(bào)主要包括一定時(shí)間段內(nèi)的認(rèn)證總次數(shù)、認(rèn)證失敗的總次數(shù)、每次認(rèn)證失敗的詳細(xì)信息、加入組播的總次數(shù)、單播的申請次數(shù)、HTTP請求次數(shù)、丟包率發(fā)生在某個(gè)范圍內(nèi)的次數(shù)、丟幀在某個(gè)范圍內(nèi)次數(shù)等等。

1.5 采用Ping和TraceRoute測試

為了診斷網(wǎng)絡(luò)故障等原因，盒端可以在管理平臺的指令下對網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)名或IP地址進(jìn)行Ping/TraceRoute測試。盒端管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)制定任務(wù)，并初始化盒端Ping/TraceRoute測試參數(shù)，同時(shí)在測試結(jié)束后統(tǒng)計(jì)盒端測試結(jié)果信息。

除了以上IPTV盒端管理的功能需求外，IPTV機(jī)頂盒還具有廣泛分布于廣域網(wǎng)內(nèi)、數(shù)量眾多等特點(diǎn)。因此IPTV機(jī)頂盒管理協(xié)議還要具有更可靠的安全性、簡單易實(shí)現(xiàn)以及穿越復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等特點(diǎn)。

2 TR069管理協(xié)議簡介

TR069協(xié)議是由DSL論壇所開發(fā)的技術(shù)規(guī)范之一，其全稱為“CPE廣域網(wǎng)管理協(xié)議”。其提供了對下一代網(wǎng)絡(luò)中家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行管理配置的通用框架和協(xié)議，用于從網(wǎng)絡(luò)側(cè)對家庭網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)、路由器、機(jī)頂盒等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程集中管理。

在TR069協(xié)議定義的網(wǎng)管模型中管理服務(wù)器稱為自動配置服務(wù)器(ACS)，負(fù)責(zé)完成對用戶終端設(shè)備(CPE)的管理。ACS與CPE之間的接口稱為南向接口，ACS與運(yùn)營商的其他網(wǎng)管系統(tǒng)、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)之間的接口稱為北向接口，TR069協(xié)議主要定義南向接口的標(biāo)準(zhǔn)。

TR069協(xié)議是一個(gè)位于IP之上的應(yīng)用層協(xié)議，其在設(shè)計(jì)上充分借鑒了Web技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，傳輸基于傳輸控制協(xié)議(TCP)。ACS與CPE之間的交互采用超文本傳輸協(xié)議(HTTP)方式，其中ACS作為HTTP服務(wù)器，CPE作為客戶機(jī)。通信的兩端(ACS和用戶設(shè)備)都可以通過RPC調(diào)用來完成某個(gè)特定功能的執(zhí)行和得到返回的結(jié)果。依照TR069協(xié)議，CPE與ACS之間采用SSL/TLS、HTTP basic或者 HTTP digest進(jìn) 行 認(rèn)證。TR069協(xié)議中，在CPE和ACS之間定義了一系列RPC Methods，其中由ACS調(diào)用CPE響應(yīng)的方法主要包括 GetRPCMethods、SetParameterValues、GetParameterValues、GetParameterNames、SetParameterAttributes、GetParameterAttributes、AddObject、DeleteObject、Reboot、Download、Upload( 可 選 )、FactoryReset( 可 選 )、GetQueuedTransfers(可選)、ScheduleInform(可選)、SetVouchers(可選)、GetOptions(可選)。 用于 CPE 調(diào)用ACS響應(yīng)的方法主要包括GetRPCMethods(可選)、Inform、TransferComplete、RequestDownload(可選)、Kicked(可選)。

對于用戶設(shè)備來講，TR069協(xié)議主要完成以下功能，可以滿足IPTV業(yè)務(wù)盒端管理的需求。

a)用戶設(shè)備自動配置和動態(tài)的業(yè)務(wù)配置。

b)對用戶設(shè)備的軟件、固件的管理。

c)對用戶設(shè)備的狀態(tài)和性能進(jìn)行監(jiān)測。

d)通信故障的診斷。

與 SNMP協(xié)議相比，TR069協(xié)議采用 SSL/TLS、HTTP basic或者HTTP digest等加密認(rèn)證方式可以保證數(shù)據(jù)的安全性；采用較多Web中成熟的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)簡單，降低了開發(fā)難度；采用HTTP協(xié)議，可以有效地穿越復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。因此，TR069協(xié)議比較適合對廣域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行管理。

結(jié)合IPTV機(jī)頂盒管理的主要需求和TR069協(xié)議的特點(diǎn)及其定義的方法集，下文對采用TR069協(xié)議實(shí)現(xiàn)IPTV機(jī)頂盒管理的關(guān)鍵流程進(jìn)行實(shí)例化說明。

3 實(shí)現(xiàn)機(jī)頂盒管理的關(guān)鍵流程

3.1 安全建立連接流程

3.1.1 盒端主動發(fā)起的連接

圖1示出的是盒端主動發(fā)起的連接。機(jī)頂盒通過HTTP Digest Authentication發(fā)起與終端管理系統(tǒng)的認(rèn)證連接，本文中連接方式遵循RFC 2617的規(guī)定。機(jī)頂盒主動向終端管理系統(tǒng)發(fā)起一個(gè)HTTP連接請求，終端管理系統(tǒng)會要求進(jìn)行HTTP Digest Authentication認(rèn)證(本文以采用HTTP Digest安全認(rèn)證方式為例)。

圖1 盒端主動發(fā)起的連接

3.1.2 管理系統(tǒng)主動發(fā)起的連接

圖2示出的是管理系統(tǒng)主動發(fā)起的連接。

圖2 管理系統(tǒng)主動發(fā)起的連接

a)在盒端管理系統(tǒng)主動發(fā)起對盒端的連接請求之前，通過“心跳”，已獲得盒端的連接地址(本文以UDP的方式保持心跳連接為例)。

b)盒端在收到UDP請求后，應(yīng)主動返回相應(yīng)數(shù)據(jù)包。

c)盒端與盒端管理系統(tǒng)進(jìn)行交互后，由盒端作為客戶端打開TCP連接，進(jìn)行正常的PRC交換，并在Inform方法的EventCode代碼中填寫6 CONNECTION REQUEST。

d)打開連接，建立HTTP摘要認(rèn)證鏈接。

以上為盒端與盒端管理系統(tǒng)安全連接的建立過程，本文中后續(xù)所有流程均采用此連接方式。

3.2 開機(jī)注冊與信息上報(bào)

圖3示出的是開機(jī)信息注冊與上報(bào)流程。

①盒端開機(jī)后，調(diào)用Inform方法，上報(bào)盒端信息及參數(shù)。

②盒端管理系統(tǒng)返回Inform Response。

圖3 開機(jī)信息注冊與上報(bào)流程

③盒端發(fā)起一條空的HTTP Post請求。

④盒端管理系統(tǒng)根據(jù)盒端信息判斷是否需要更新固件。

⑤如果需要更新固件，參考軟件下載和固件更新流程。

⑥如果需要參數(shù)配置，由盒端管理系統(tǒng)發(fā)起參數(shù)配置(參見圖4)。

3.3 參數(shù)配置流程

圖4 參數(shù)配置流程

①發(fā)起Inform請求，如果是盒端管理系統(tǒng)發(fā)起的配置請求Eventcode為6 CONNECTIONREQUEST。

②盒端管理系統(tǒng)返回Inform Response。

③盒端發(fā)起一條空的Http Post請求。

④盒端管理系統(tǒng)發(fā)起GetParameterValues要求，查詢盒端上指定的參數(shù)值。

⑤盒端響應(yīng)GetParameterValuesResponse，攜帶盒端管理系統(tǒng)指定查詢的參數(shù)值。

⑥盒端管理系統(tǒng)發(fā)起SetParameterValues要求，配置盒端管理系統(tǒng)指定的參數(shù)模型參數(shù)值；(如果參數(shù)值不需要配置，⑥、⑦兩步可省略)。

⑦盒端響應(yīng)SetParameterValuesResponse，攜帶參數(shù)值設(shè)置結(jié)果。

⑧盒端管理系統(tǒng)向盒端發(fā)送一條空的Http Post響應(yīng)。

⑨斷開連接。

3.4 軟件下載和固件更新流程

圖5示出的是軟件下載和固件升級流程。

圖5 軟件下載和固件升級流程

①盒端發(fā)起Inform請求，Event code為6 CONNECTIONREQUEST，說明該會話是由盒端管理系統(tǒng)要求而建立的。

②盒端管理系統(tǒng)返回Inform Response。

③盒端發(fā)起一條空的Http Post請求。

④盒端管理系統(tǒng)發(fā)起GetParameterValues，要求查看盒端的軟件版本。

⑤盒端響應(yīng)GetParameterValuesResponse，要求攜帶軟件版本號。

⑥盒端管理系統(tǒng)經(jīng)檢查確定盒端的軟件版本需要升級，向盒端發(fā)起Download要求。

⑦盒端重新打開一個(gè)文件連接(FTP或HTTP)執(zhí)行文件下載操作。下載完成后，進(jìn)行本地軟件升級。盒端升級完成后，若會話斷開，則開始步驟⑧，若會話仍在進(jìn)行或新會話已開始，則跳過步驟⑧和⑨，從步驟⑩開始執(zhí)行。

⑧盒端發(fā)起Inform請求，若下載應(yīng)用中沒有重啟，則Event code為7 TRANSFERCOMPLETE和M DOWNLOAD；若下載應(yīng)用中伴隨著重啟，則Event code為 1 BOOT、7 TRANSFERCOMPLETE和 M DOWNLOAD。

⑨盒端管理系統(tǒng)對盒端進(jìn)行設(shè)備認(rèn)證，合法則盒端管理系統(tǒng)返回Inform Response。

⑩盒端發(fā)送TransferComplete，上報(bào)軟件升級詳細(xì)信息。

?盒端管理系統(tǒng)響應(yīng)TransferCompleteResponse。

?盒端發(fā)送一條空的Http Post請求。

?盒端管理系統(tǒng)沒有別的請求時(shí)，向盒端發(fā)送一條空的Http Post響應(yīng)。

3.5 盒端發(fā)起故障上報(bào)流程

圖6示出的是故障上報(bào)流程。

圖6 故障上報(bào)流程

①當(dāng)發(fā)生的事件達(dá)到設(shè)置的上報(bào)規(guī)則時(shí)，則盒端立即發(fā)送Inform消息建立與盒端管理系統(tǒng)的會話，并攜帶告警相關(guān)參數(shù)，將告警主動上報(bào)給盒端管理系統(tǒng)。

②盒端管理系統(tǒng)返回Inform Response。

③當(dāng)盒端管理系統(tǒng)沒有其他請求時(shí)，向盒端發(fā)送一條空的Http Post響應(yīng)。

④盒端斷開連接，會話結(jié)束。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合IPTV機(jī)頂盒管理的需求和TR069協(xié)議的特點(diǎn)，指出了TR069協(xié)議比較適合對廣域網(wǎng)內(nèi)IPTV機(jī)頂盒之類的設(shè)備進(jìn)行管理，并且給出了TR069協(xié)議在IPTV機(jī)頂盒管理中的應(yīng)用實(shí)例流程，此應(yīng)用流程目前已經(jīng)在實(shí)踐中得到了應(yīng)用，對運(yùn)營商開展IPTV業(yè)務(wù)運(yùn)營過程中的機(jī)頂盒管理具有一定的參考價(jià)值。

[1]陳燾.TR-069與 SNMP網(wǎng)管協(xié)議比較與研究[EB/OL].[2011-11-10].http://www.shangxueba.com/share/p1829469.html#down.

[2]TR-069 Amendment 3 CPE WAN Management Protocol[EB/S].[2011-11-10].http://wenku.baidu.com/view/cf60d441336c1eb91a375d13.html.

[3]李晶.IPTV 技術(shù)中的終端管理[J].科協(xié)論壇(下半月)，2009(2).

[4]郭先會，曾浩，李致興.TR069協(xié)議在IPTV終端管理系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用[J].電視技術(shù)，2011(5).