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IPTV機頂盒的智能化配置和維護方案設計

中國視聽網資訊 更新時間:2010-1-18 10:39:01  編輯:白云  [ ]     手機訪問

  IPTV接收終端,即IPTV機頂盒,是IPTV系統關鍵設備之一,其主要功能包括:支持LAN或xDSL網路傳輸、接收及處理IP數據和視頻流;支持H.264、MPEG-2、MPEG-4、WMV和Real等視頻解碼;支持相應CA技術;支持HTML網頁瀏覽及網路游戲等。

  由于機頂盒硬件資源有限,其操作系統一般采用WINCE、嵌入式Linux、RTOS等嵌入式操作系統。

  由于IPTV基于網絡傳輸,因此作為網絡接入設備的機頂盒在使用前應進行IP地址、網關等網絡參數的設置。如果在實際工程中采用人工逐臺進行設置,會大大增加運營商的人工成本,而且日后的維護費用也會相應增加。因此在IPTV機頂盒的設計中應考慮實現即插即用功能,即實現自動配置。

  基于以上情況,本文設計了一種可網絡化管理和配置機頂盒的網絡解決方案。該方案基于TCP/IP協議簇中的BOOTP(BOOT strapping Protocol)協議實現,利用網絡服務器實現機頂盒網絡參數的自動配置,整個過程無需用戶干預,真正實現即插即用功能;配合通用的機頂盒設計,還可實現機頂盒視頻解碼等程序的自動升級;對用戶機頂盒的監控和維護只需在遠程服務器上進行。

  總體方案設計

  管理模式選擇與設計

  客戶—服務器模式(client-server model)的優點之一是具有很大的靈活性。采用客戶—服務器模式后對網絡節點的設置均可通過對服務器端的設置來實現,因而能適應不同種類和不同環境下節點的需要。為了完成對機頂盒的網絡化自動配置,在IPTV底層網絡上設置啟動配置服務器,機頂盒加電自檢后,通過固化在ROM中的登錄程序登錄啟動配置服務器完成相關參數配置,從服務器獲得相關設置后開始工作。

  服務器類型及協議選擇

  本方案采用BOOTP服務器及其協議進行管理和配置。BOOTP和RARP(Reverse Address Resolution Protocol)為TCP/IP協議簇中的兩個協議,均采用客戶—服務器模式實現,并且都能實現現場設備IP地址的網絡化管理和配置,但相對于RARP來說,BOOTP主要具有以下優點:(1)能為節點獲取其啟動所需的所有信息,功能比RARP強大得多。(2)基于傳輸協議UDP實現,不跟硬件直接打交道,易于實現且移植性好。(3)BOOTP服務器是作為一個應用程序而存在的,這與RARP服務器存在于內核中的方式不同,優點是易于修改和移植,而RARP內核服務器的修改和移植都很困難。(4)協議傳輸效率高,交換信息量大,可以充分利用硬件能力。(5)RARP一次只交換一個IP地址,而BOOTP報文除了可交換IP地址外,還可提供網關IP、服務器主機名及128字節的啟動文件名。

  基于上述分析,選BOOTP實現機頂盒的網絡化配置管理。

  BOOTP報文格式、傳輸及配置過程

  BOOTP報文格式

  BOOTP最早出現在Unix系統中,負責Unix終端的遠程啟動,直到目前仍是Unix及之后Linux系統中最常用的方式。BOOTP協議有兩種報文:BOOTP請求及BOOTP響應。為盡可能簡化BOOTP實現,BOOTP報文各域均為定長域,而且兩種報文格式完全相同。

  BOOTP配置過程

  (1)由ROM芯片中的BOOTP啟動代碼啟動客戶機(此時客戶機還沒有IP地址),它就用廣播形式以IP地址0.0.0.0向網絡發查詢請求,請求包含客戶機網卡MAC地址。(2)BOOTP服務器接收到請求幀,并根據幀中MAC地址在BOOTPTAB中查找這個MAC記錄,并將信息(客戶機IP、服務器地址、網關IP及啟動文件名等)以FOUND的形式發回客戶機。(3)客戶機通過讀取FOUND中的信息,再通過TFTP(Trivial File Transfer Protocol)服務器下載所需啟動配置文件,并將此文件在工作站內存模擬成磁盤,從這個模擬磁盤啟動。

  基于BOOTP機頂盒管理方案的實現

  服務器的配置

  (1)在IPTV底層網絡(小區網絡)設置BOOTP服務器。BOOTP支持多服務器同時工作,并且可由客戶指定為其服務的服務器(通過在BOOTP請求中填入服務器IP地址)。如果某小區網絡中機頂盒較多,可設置多臺服務器,以增加網絡的可靠性。

  (2)BOOTPTAB表的配置。在BOOTPTAB表建立終端設備MAC地址、IP地址及對應的啟動配置文件表。對機頂盒IP地址的日后維護可在BOOTP表中進行。

  (3)啟動配置文件由TFTP下載。TFTP是一種簡化的文件傳輸協議,具有短小實用的特點,可存放在ROM中,對終端設備要求不高,易于實現。FTP雖然功能強大,但協議復雜,對硬件要求高,機頂盒難以滿足,因而對機頂盒并不實用。

  機頂盒自動登錄實現

  只需在機頂盒ROM中加入BOOTP啟動代碼,即可實現機頂盒到服務器的自動登錄。

  本方案在解決機頂盒的網絡化管理配置中引入服務器后,雖然會增加IPTV網絡初始建設中服務器的成本,但由于機頂盒采用網絡化無盤啟動,不用安裝啟動配置文件,因而可節約機頂盒硬件資源,降低機頂盒成本。綜合考慮,初始建設成本增加不多。

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