基于TR069的交互電視終端分組管理設(shè)計(jì)

趙嫚嫚，劉 學(xué)，戴瓊興

（1.中國(guó)科學(xué)院 聲學(xué)研究所南海研究站，海南 海口 570105；2.中國(guó)科學(xué)院 聲學(xué)研究所國(guó)家網(wǎng)絡(luò)新媒體工程技術(shù)研究中心，北京 100190）

0 引 言

作為擁有全球最大用戶群的我國(guó)廣播電視網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)和發(fā)展，已擁有較完整的各級(jí)網(wǎng)絡(luò)，基本完成了有線數(shù)字電視的整體轉(zhuǎn)換，為用戶提供豐富的交互業(yè)務(wù)已成為現(xiàn)實(shí)。隨著交互業(yè)務(wù)的多樣性發(fā)展，以及用戶的服務(wù)要求越來(lái)越高，運(yùn)營(yíng)商要能夠根據(jù)不同的用戶需求提供區(qū)分服務(wù)，以提高用戶體驗(yàn)，增加用戶的粘合度［1］。此外，由于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商在現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行中安全性和可靠性的要求，新業(yè)務(wù)的試驗(yàn)驗(yàn)證很難在現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)部署和運(yùn)營(yíng)，這嚴(yán)重影響了新業(yè)務(wù)的快速進(jìn)程和產(chǎn)業(yè)化，同時(shí)，運(yùn)營(yíng)商一些新的業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)模式也很難開展。新業(yè)務(wù)、新運(yùn)營(yíng)模式的測(cè)試是亟待解決的問(wèn)題。

針對(duì)以上的問(wèn)題，本文采用基于TR069的終端分組管理的方法來(lái)滿足該需求，設(shè)計(jì)了不同分組終端的個(gè)性化參數(shù)配置、升級(jí)及日志采集過(guò)程，其中終端分組按照不同類型、不同組織、不同區(qū)域等屬性進(jìn)行分組，系統(tǒng)為每組用戶提供個(gè)性化服務(wù)。

1 基于TR069的終端分組管理的系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

TR069是由DSL論壇發(fā)起開發(fā)的技術(shù)規(guī)范之一，也被稱為CWMP協(xié)議（CPE WAN Management Protocol，CPE廣域網(wǎng)管理協(xié)議）［2］，提供了管理終端設(shè)備的通用框架、消息規(guī)范、管理方法和數(shù)據(jù)模型［3］［4］，可實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)一端對(duì)終端設(shè)備的遠(yuǎn)程管理。

TR069協(xié)議描述了自動(dòng)配置服務(wù)器（auto－configuration server，ACS）和用戶終端設(shè)備（customer premise equipment，CPE）之間通信的一個(gè)公共平臺(tái)，為ACS對(duì)CPE 進(jìn)行的安全自動(dòng)化配置管理提供了一個(gè)框架。在本系統(tǒng)中，CPE對(duì)應(yīng)于交互電視機(jī)頂盒（set top box，STB）?；赥R069的終端分組管理系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 基于TR069的終端分組管理系統(tǒng)架構(gòu)

在系統(tǒng)架構(gòu)中，運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)（business ＆operation support system，BOSS）完成用戶信息管理、運(yùn)營(yíng)策略管理、賬務(wù)管理及繳費(fèi)管理。其中，用戶側(cè)信息主要包括：用戶類型（普通用戶、VIP用戶、測(cè)試用戶）、用戶地域等信息。終端管理系統(tǒng)（terminal management system，TMS）維護(hù)終端分組信息、終端組與業(yè)務(wù)配置項(xiàng)、日志采集項(xiàng)和運(yùn)營(yíng)策略實(shí)體關(guān)聯(lián)關(guān)系。認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)（Authentication，Authorization，Accounting，AAA）根據(jù)運(yùn)營(yíng)策略執(zhí)行對(duì)終端的認(rèn)證授權(quán)和計(jì)費(fèi)。ACS完成對(duì)終端的自動(dòng)配置及控制，是管理系統(tǒng)與終端之間的橋梁。

1.2 系統(tǒng)中的終端分組

根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)策略，在現(xiàn)網(wǎng)中不能直接把新開發(fā)的業(yè)務(wù)直接發(fā)布給真實(shí)用戶，需要在現(xiàn)網(wǎng)中進(jìn)行測(cè)試。同時(shí)，在測(cè)試中為了不影響真實(shí)用戶使用已經(jīng)發(fā)布或上線的業(yè)務(wù)，就需要限定一些特定的用戶，如測(cè)試用戶，可以看到待測(cè)試的業(yè)務(wù)，而其他用戶則看不到這些業(yè)務(wù)。同樣，在測(cè)試一種新的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，也需要做到這樣的效果，僅把特定的用戶配置到待測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)中。

系統(tǒng)中將測(cè)試用戶與VIP 用戶、普通用戶區(qū)分開，進(jìn)而可以通過(guò)TR069協(xié)議根據(jù)不同終端用戶分組下發(fā)不同的業(yè)務(wù)訪問(wèn)地址；同時(shí)根據(jù)可配置的升級(jí)策略，管理不同終端用戶分組的升級(jí)；也可以根據(jù)不同的終端用戶分組下發(fā)采集多項(xiàng)配置、采集和預(yù)處理終端日志。這些功能的實(shí)現(xiàn)將有利于AAA 進(jìn)行分組計(jì)費(fèi)認(rèn)證，更便于整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的統(tǒng)籌規(guī)劃。

系統(tǒng)中的分組方式如下：groupName為普通用戶（CommonUser）、VIP用戶（VIPUser）、測(cè)試用戶（TestUser），分別為他們分配一個(gè)不同的groupID、groupType。不同groupID 中的終端編號(hào)為不同的tmlID，終端有其各自的終端狀態(tài)（tmlStatus）、上線時(shí)間（OnlineTime）、下線時(shí)間（OutlineTime）以及注冊(cè)時(shí)間（RegTime）。在VOD點(diǎn)播應(yīng)用中，通過(guò)groupID 參數(shù)進(jìn)行用戶定位，每個(gè)用戶發(fā)起點(diǎn)播時(shí)，必須向會(huì)話管理器傳送此參數(shù)，以便標(biāo)示用戶所在區(qū)域，控制視頻服務(wù)器向用戶所管理的IPQAM 進(jìn)行推流。

在IPQAM 上為每個(gè)輸出碼流配置碼流標(biāo)識(shí)號(hào)（TSid），其取值范圍為0至65535，TS－id值即為groupID 參數(shù)值；在每個(gè)groupID 下的所有QAM 信道中，設(shè)置若干頻點(diǎn)為主搜索頻點(diǎn)，要求互動(dòng)機(jī)頂盒每次開機(jī)搜索這些頻點(diǎn)對(duì)應(yīng)的TS－id，并從中解析groupID 參數(shù)，實(shí)現(xiàn)定位過(guò)程。

2 實(shí)體關(guān)系的設(shè)計(jì)

根據(jù)以上需求，為了達(dá)到靈活的分組，本文采用如圖2所示的 實(shí)體關(guān)系模型［4－6］。

圖2 實(shí)體關(guān)系模型

在實(shí)體關(guān)系模型中，包括終端、終端組、業(yè)務(wù)配置項(xiàng)、日志采集項(xiàng)及運(yùn)營(yíng)策略實(shí)體［7－8］，它們之間的關(guān)系如下：

（1）終端與終端組為多對(duì)一關(guān)系，即一個(gè)終端只能關(guān)聯(lián)一個(gè)終端組，一個(gè)終端組可以包括多個(gè)終端；

（2）終端組與業(yè)務(wù)配置項(xiàng)為多對(duì)多關(guān)系，即一個(gè)終端組可以關(guān)聯(lián)多個(gè)業(yè)務(wù)配置項(xiàng)，一個(gè)業(yè)務(wù)配置項(xiàng)可以關(guān)聯(lián)多個(gè)業(yè)務(wù)組；

（3）終端組與日志采集項(xiàng)為多對(duì)多關(guān)系，即一個(gè)終端組可以采集多種日志；

（4）運(yùn)營(yíng)策略與終端組為多對(duì)一關(guān)系，即一個(gè)終端組可以有多個(gè)運(yùn)營(yíng)策略。

3 基于TR069的終端分組管理業(yè)務(wù)流程

本節(jié)通過(guò)TR069實(shí)現(xiàn)用戶分組參數(shù)的下發(fā)，并描述了分組管理的業(yè)務(wù)流程［6］［9］，主要包括：業(yè)務(wù)配置信息的配置流程、日志采集項(xiàng)配置流程與終端個(gè)性化升級(jí)流程。按照分組權(quán)限的需要，給測(cè)試用戶下發(fā)不同的配置參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)分組的管理和維護(hù)。

3.1 業(yè)務(wù)配置信息的配置流程

（1）業(yè)務(wù)配置信息參數(shù)說(shuō)明

業(yè)務(wù)配置項(xiàng)包括：configID、configType、configName和configValue。其中configType分為終端能力信息和個(gè)性化參數(shù)。configValue為configName的參數(shù)取值。config－Name為終端能力信息和個(gè)性化參數(shù)中的各個(gè)參數(shù)名稱，具體如下：

1）終端能力信息

終端能力信息包括：終端廠商（Manufacturer）、終端型號(hào)名稱（ModelName）、終端硬件版本號(hào)（HardwareVersion）、終端軟件版本號(hào)（SoftwareVersion）、終端當(dāng)前狀態(tài)（tmlStatus）及所支持的傳輸層協(xié)議（TranseferProtocol）、流封裝協(xié)議（MultiplexTypes）、音頻編碼格式（AudioStandards）、視頻編碼格式（VideoStandards）等。

2）個(gè)性化參數(shù)

個(gè)性配置的參數(shù)包括業(yè)務(wù)訪問(wèn)地址、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、告警門限、日志上報(bào)周期等。目前所提供的服務(wù)器業(yè)務(wù)訪問(wèn)地址有：應(yīng)用門戶地址（AppPortal）、應(yīng)用文件傳輸服務(wù)器地址（AppFTP）、TV點(diǎn)播門戶地址（TVPortal）、圖片服務(wù)器門戶地址（PicPortal）、系統(tǒng)升級(jí)服務(wù)器地址（SUSURL）、在線管理系統(tǒng)服務(wù)器地址（OLS）、業(yè)務(wù)提供設(shè)備列表中的各服務(wù)器地址（SPElist）、機(jī)頂盒操作日志更新系統(tǒng)服務(wù)器地址（STBlogUpdateSystemURL）。

根據(jù)不同的groupID配置不同的前端服務(wù)器地址或URL，并有全局的默認(rèn)配置；待配置的前端服務(wù)器地址可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)增加或修改。ACS可以根據(jù)終端用戶的不同分組，向TMS請(qǐng)求不同的地址，然后下發(fā)給用戶終端。

（2）業(yè)務(wù)配置信息的配置流程如圖3所示。

1）STB 開機(jī)與ACS 建立連接后，調(diào)用Inform 方法，上報(bào)終端能力信息的各個(gè)參數(shù)給ACS。

2）ACS得到這些參數(shù)后，把參數(shù)上報(bào)給AAA，發(fā)起Auth Request。

3）AAA 收到這些參數(shù)來(lái)匹配不同的groupID，并根據(jù)不同的運(yùn)營(yíng)策略opID 對(duì)機(jī)頂盒進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)，并返回Auth Response。

4）ACS得到認(rèn)證信息后，返回Inform Response。

5）STB發(fā)起一條空的HTTP Post請(qǐng)求。

圖3 業(yè)務(wù)配置信息的配置流程

6）TMS判斷是否有適合該型號(hào)終端的軟件升級(jí)，并進(jìn)行更新，升級(jí)流程可參見(jiàn)圖5。

7）ACS向TMS請(qǐng)求需要查詢參數(shù)的終端的分組情況。

8）TMS把分組詳情返回給ACS，并告知ACS該終端是否有參數(shù)配置。

9）如果該終端有參數(shù)配置，ACS就向STB 發(fā)起Get－ParameterValues的請(qǐng)求，要求查詢指定的終端能力信息參數(shù)或個(gè)性化參數(shù)。

10）STB 返回GetParameterValues Response，攜帶著指定參數(shù)的值。

11）如果需要重新配置指定參數(shù)的值，ACS就向STB發(fā)起SetParameterValues的請(qǐng)求，配置相應(yīng)的參數(shù)。

12）STB返回SetParameterValues Response，攜帶參數(shù)值設(shè)定的結(jié)果。

13）ACS不需要進(jìn)行其他操作時(shí)，就返回空的HTTP Post Response，并斷開連接。

3.2 日志采集項(xiàng)配置流程

（1）日志采集項(xiàng)參數(shù)說(shuō)明

日志采集主要包括終端業(yè)務(wù)使用記錄和維護(hù)記錄，不同的分組可以采集到不同類型的日志，不同類型的日志都有一個(gè)不同的itemID。日志類型分為故障日志和日常日志。

終端具有告警能力，能夠?qū)⒔K端業(yè)務(wù)質(zhì)量等信息上報(bào)給ACS 或TMS，如對(duì)超過(guò)閾值的丟包率（PacketsLost）、業(yè)務(wù)訪問(wèn)失?。˙usinessaccessFailure）等信息進(jìn)行告警上報(bào)。在機(jī)頂盒發(fā)生系統(tǒng)、業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)等故障時(shí)，由ACS進(jìn)行平臺(tái)側(cè)診斷，可以滿足終端遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程排障的需求。當(dāng)發(fā)生的事件達(dá)到設(shè)置的上限時(shí)，終端會(huì)立即與ACS建立連接，并發(fā)送故障日志，攜帶告警的參數(shù)，將告警主動(dòng)上報(bào)給ACS。同時(shí)，終端會(huì)定時(shí)采集認(rèn)證次數(shù)、認(rèn)證失敗詳細(xì)信息等日常日志參數(shù)，上報(bào)給ACS或TMS。

（2）日志采集項(xiàng)的配置流程

日志可以由STB主動(dòng)實(shí)時(shí)上報(bào)，也可以由ACS定期向STB采集。由于實(shí)時(shí)采集大量終端的日志會(huì)造成服務(wù)器的負(fù)擔(dān)過(guò)重，故使用ACS定期采集。日志定期采集流程如圖4所示。

圖4 日志定期采集流程

1）STB 開機(jī)與ACS 建立連接后，調(diào)用Inform 方法，獲取事件類型。

2）ACS返回Inform Response。

3）STB發(fā)起一條空的HTTP Post請(qǐng)求。

4）ACS通過(guò)調(diào)用STB的SetParameterValues方法設(shè)置STB日志定時(shí)上報(bào)周期及服務(wù)器地址。

5）STB 返回SetParameterValues Response，攜帶設(shè)定的結(jié)果。

6）ACS不需要進(jìn)行其他操作時(shí)，就返回空的HTTP Post Response，并斷開本次連接。

7）STB進(jìn)行其他事務(wù)處理。當(dāng)STB本地時(shí)間相對(duì)于本次開機(jī)時(shí)間的間隔到達(dá)設(shè)定的日志上報(bào)周期則生成日志文件，上報(bào)周期為PeriodicLogReportInterval。

8）STB通過(guò)設(shè)置的日志服務(wù)器地址，采用HTTP 或FTP的方式［10］進(jìn)行日志上傳。如果上傳失敗，則要求保存數(shù)據(jù)并合并下個(gè)統(tǒng)計(jì)周期，生成新的日志文件，至上傳成功；上傳成功后，原統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)的數(shù)清空。

3.3 終端個(gè)性化升級(jí)流程

（1）終端個(gè)性化升級(jí)說(shuō)明

ACS的升級(jí)策略可以根據(jù)用戶分組、終端廠商型號(hào)、固件版本號(hào)等信息進(jìn)行選擇性配置，如分別給不同用戶分組的終端升級(jí)到不同的軟件版本。開發(fā)的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，需要上傳到TMS，供終端下載使用。TMS需要對(duì)開發(fā)者上傳的軟件進(jìn)行完整性和安全性驗(yàn)證，并進(jìn)行功能和性能的測(cè)試，測(cè)試通過(guò)的軟件才允許上線，供終端下載使用。

（2）終端個(gè)性化升級(jí)的流程如圖5所示。

圖5 終端個(gè)性化升級(jí)流程

1）STB發(fā)送內(nèi)容為空的HTTP請(qǐng)求。

2）ACS向TMS請(qǐng)求需要查詢參數(shù)的終端的分組情況。

3）TMS把該分組詳情返回給ACS，并告知ACS該分組的軟件是否有新版本，并把下載升級(jí)的URL給ACS。

4）如果有新版本，ACS先通過(guò)GetParameterValues請(qǐng)求來(lái)查詢終端的軟件版本號(hào)。

5）STB通過(guò)GetParameterValues Response攜帶軟件版本號(hào)給ACS。

6）如果STB的版本不是最新的，ACS就會(huì)向STB 發(fā)起Download請(qǐng)求。

7）STB返回Download Response，隨后打開該文件的URL，采用HTTP或FTP的方式下載文件［10］。當(dāng)文件下載完成后就會(huì)進(jìn)行軟件升級(jí)，如果升級(jí)成功后需要重啟，則終端會(huì)在Inform 方法的Eventcode 中至少包含“1 BOOT”和“4 VALUECHANGE”，表明STB 加電啟動(dòng)，同時(shí)STB的軟件版本有變化。

8）之后STB 通過(guò)TransferComplete通知ACS 此次升級(jí)是否成功應(yīng)用。

9）ACS 返回TransferCompleteResponse，隨后可進(jìn)行其他請(qǐng)求的處理。

3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本文中的設(shè)計(jì)在支持跨區(qū)域、多運(yùn)營(yíng)商的新一代廣播電視服務(wù)系統(tǒng)中進(jìn)行了部署和使用，將終端分成了三個(gè)組：普通用戶、VIP用戶和測(cè)試用戶。為了測(cè)試需要，并根據(jù)個(gè)性化參數(shù)的配置，分別給三組終端用戶提供了不同的業(yè)務(wù)訪問(wèn)地址，最終達(dá)到了以下效果：普通用戶只能使用直播及部分第三方應(yīng)用的體驗(yàn)業(yè)務(wù)；VIP 用戶可以使用點(diǎn)播、直播、時(shí)移、回看及淘寶、科協(xié)等多種第三方應(yīng)用的業(yè)務(wù)；測(cè)試用戶可以使用點(diǎn)播、直播、時(shí)移、回看、多種第三方應(yīng)用及融合通道網(wǎng)關(guān)加速業(yè)務(wù)。

3.5 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

基于TR069終端分組管理的設(shè)計(jì)具備以下特點(diǎn)：

（1）安全性：TR069 協(xié)議中的加密認(rèn)證采用了SSL／TLS、HTTP basic或HTTP digest等方法［10］，使得設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)安全可靠；

（2）普適性：TR069協(xié)議是一個(gè)位于IP之上的應(yīng)用層協(xié)議，采用HTTP 協(xié)議，可以有效地穿越復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，這使得該協(xié)議的適用性很廣，對(duì)接入方式?jīng)]有限制；另外，用Web中成熟的技術(shù)，使本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，開發(fā)難度??；

（3）標(biāo)準(zhǔn)化和開放性：TR069協(xié)議是由DSL 論壇所開發(fā)的技術(shù)規(guī)范之一，提供了通用框架和協(xié)議，并制定了數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)，大大提高了本系統(tǒng)的互操作性。

（4）高效性：TR069 協(xié)議允許ACS和CPE 任意一個(gè)發(fā)起連接請(qǐng)求，且不需要長(zhǎng)期的連接，沒(méi)有會(huì)話請(qǐng)求時(shí)就斷開連接，使得系統(tǒng)所需帶寬減少，可以節(jié)省系統(tǒng)的成本；通過(guò)以上的流程及參數(shù)設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)可以軟件自動(dòng)升級(jí)以及業(yè)務(wù)自動(dòng)推送，比使用其他傳統(tǒng)協(xié)議進(jìn)行管理更高效。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合終端分組管理的需要，即對(duì)測(cè)試用戶進(jìn)行獨(dú)立管理，對(duì)其下發(fā)個(gè)性的業(yè)務(wù)配置信息、日志采集信息及運(yùn)營(yíng)策略，基于TR069協(xié)議設(shè)計(jì)了終端分組管理。TR069對(duì)終端分組進(jìn)行自動(dòng)配置和動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)提供，可以對(duì)分組進(jìn)行管理和統(tǒng)一維護(hù)；同時(shí)可以根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展進(jìn)一步的需求，增加或刪除需要獲取的業(yè)務(wù)信息的參數(shù)。本文對(duì)運(yùn)營(yíng)商在業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)時(shí)開展業(yè)務(wù)測(cè)試、提高區(qū)分服務(wù)等方面具有一定的參考價(jià)值。

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［2］MENG Jing.Implementation of STB’s management function using TR069protocol［J］.Video Engineering，2009，33（12）：49－51（in Chinese）.［孟靜.采用TR069協(xié)議實(shí)現(xiàn)機(jī)頂盒的管理功能［J］.電視技術(shù)，2009，33（12）：49－51.］

［3］DSLForum.TR－069 ＿Amendment－3［S］.http：／／www.broadband－forum.org／technical／download／TR－069 ＿Amendment－3.pdf，2011.

［4］DSLForum.TR－135 ＿Amendment－1［S］.http：／／www.broadband－forum.org／technical／download／TR－135 ＿Amendment－1.pdf，2010.

［5］CHEN Yiwen.Design and implementation of CPE management system based on TR069［J］.Computer Engineering and Design，2008，29（5）：1108－1111（in Chinese）.［陳毅文.基于TR069的終端管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2008，29（5）：1108－1111.］

［6］WU Chunmin.Research and implementation of remote configuration management terminal base in TR－069 protocol［D］.Chengdu：Southwest Jiaotong University，2009（in Chinese）.［吳春敏.基于TR－069協(xié)議的遠(yuǎn)程配置管理終端的研究與實(shí)現(xiàn)［D］.成都：西南交通大學(xué)，2009.］

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