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IPTV机顶盒的智能化配置和维护方案设计

2009年05月07日14:21:52 本网站 我要评论(2)字号:T | T | T
关键字:应用 可靠性 
IPTV接收终端,即IPTV机顶盒,是IPTV系统关键设备之一,其主要功能包括:支持LAN或xDSL网路传输、接收及处理IP数据和视频流;支持H.264、MPEG-2、MPEG-4、WMV和Real等视频解码;支持相应CA技术;支持HTML网页浏览及网络游戏等。

由于机顶盒硬件资源有限,其操作系统一般采用WINCE、嵌入式Linux、RTOS等嵌入式操作系统。

由于IPTV基于网络传输,因此作为网络接入设备的机顶盒在使用前应进行IP地址、网关等网络参数的设置。如果在实际工程中采用人工逐台进行设置,会大大增加运营商的人工成本,而且日后的维护费用也会相应增加。因此在IPTV机顶盒的设计中应考虑实现即插即用功能,即实现自动配置。

基于以上情况,本文设计了一种可网络化管理和配置机顶盒的网络解决方案。该方案基于TCP/IP协议簇中的BOOTP(BOOT strapping Protocol)协议实现,利用网络服务器实现机顶盒网络参数的自动配置,整个过程无需用户干预,真正实现即插即用功能;配合通用的机顶盒设计,还可实现机顶盒视频解码等程序的自动升级;对用户机顶盒的监控和维护只需在远程服务器上进行。

总体方案设计
          
管理模式选择与设计

客户—服务器模式(client-server model)的优点之一是具有很大的灵活性。采用客户—服务器模式后对网络节点的设置均可通过对服务器端的设置来实现,因而能适应不同种类和不同环境下节点的需要。为了完成对机顶盒的网络化自动配置,在IPTV底层网络上设置启动配置服务器,机顶盒加电自检后,通过固化在ROM中的登录程序登录启动配置服务器完成相关参数配置,从服务器获得相关设置后开始工作。

服务器类型及协议选择

本方案采用BOOTP服务器及其协议进行管理和配置。BOOTP和RARP(Reverse Address Resolution Protocol)为TCP/IP协议簇中的两个协议,均采用客户—服务器模式实现,并且都能实现现场设备IP地址的网络化管理和配置,但相对于RARP来说,BOOTP主要具有以下优点:(1)能为节点获取其启动所需的所有信息,功能比RARP强大得多。(2)基于传输协议UDP实现,不跟硬件直接打交道,易于实现且移植性好。(3)BOOTP服务器是作为一个应用程序而存在的,这与RARP服务器存在于内核中的方式不同,优点是易于修改和移植,而RARP内核服务器的修改和移植都很困难。(4)协议传输效率高,交换信息量大,可以充分利用硬件能力。(5)RARP一次只交换一个IP地址,而BOOTP报文除了可交换IP地址外,还可提供网关IP、服务器主机名及128字节的启动文件名。

基于上述分析,选BOOTP实现机顶盒的网络化配置管理。
          
BOOTP报文格式、传输及配置过程

BOOTP报文格式

BOOTP最早出现在Unix系统中,负责Unix终端的远程启动,直到目前仍是Unix及之后Linux系统中最常用的方式。BOOTP协议有两种报文:BOOTP请求及BOOTP响应。为尽可能简化BOOTP实现,BOOTP报文各域均为定长域,而且两种报文格式完全相同。

BOOTP配置过程

(1)由ROM芯片中的BOOTP启动代码启动客户机(此时客户机还没有IP地址),它就用广播形式以IP地址0.0.0.0向网络发查询请求,请求包含客户机网卡MAC地址。

(2)BOOTP服务器接收到请求帧,并根据帧中MAC地址在BOOTPTAB中查找这个MAC记录,并将信息(客户机IP、服务器地址、网关IP及启动文件名等)以FOUND的形式发回客户机。

(3)客户机通过读取FOUND中的信息,再通过TFTP(Trivial File Transfer Protocol)服务器下载所需启动配置文件,并将此文件在工作站内存模拟成磁盘,从这个模拟磁盘启动。

基于BOOTP机顶盒管理方案的实现

服务器的配置

(1)在IPTV底层网络(小区网络)设置BOOTP服务器。BOOTP支持多服务器同时工作,并且可由客户指定为其服务的服务器(通过在BOOTP请求中填入服务器IP地址)。如果某小区网络中机顶盒较多,可设置多台服务器,以增加网络的可靠性。

(2)BOOTPTAB表的配置。在BOOTPTAB表建立终端设备MAC地址、IP地址及对应的启动配置文件表。对机顶盒IP地址的日后维护可在BOOTP表中进行。

(3)启动配置文件由TFTP下载。TFTP是一种简化的文件传输协议,具有短小实用的特点,可存放在ROM中,对终端设备要求不高,易于实现。FTP虽然功能强大,但协议复杂,对硬件要求高,机顶盒难以满足,因而对机顶盒并不实用。

机顶盒自动登录实现

只需在机顶盒ROM中加入BOOTP启动代码,即可实现机顶盒到服务器的自动登录。

本方案在解决机顶盒的网络化管理配置中引入服务器后,虽然会增加IPTV网络初始建设中服务器的成本,但由于机顶盒采用网络化无盘启动,不用安装启动配置文件,因而可节约机顶盒硬件资源,降低机顶盒成本。综合考虑,初始建设成本增加不多。
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