基于TR-069协议的IPTV机顶盒管理系统设计

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3.0 朱铭铭 2024-09-30 8 4 1.7MB 51 页 15积分

基于 TR-069 协议的 IPTV 机顶盒管理系统设计                                             目  录
基于 TR-069 协议的 IPTV 机顶盒管理系统设计
目  录
摘  要............................................................III
Abstract...........................................................IV
第一章 引 言........................................................1
1 IPTV 机顶盒管理系统发展现状..................................1
2 新天亚 IPTV 机顶盒管理存在的问题..............................3
3 本文的主要内容...............................................4
4 本文的篇章结构...............................................6
第二章 TR-069 协议技术基础..........................................7
1 TR-069 协议介绍..............................................7
2 TR-069 数据模型.............................................10
3 TR-069 通信过程.............................................11
第三章 新天亚 IPTV 机顶盒管理系统需求分析...........................12
1 IPTV 机顶盒远程管理功能分析.................................12
1.1 远程管理通用需求.......................................12
1.2 远程管理客户定制需求...................................15
1.3 网关穿越实现远程管理...................................16
2 TR-069 核心流程.............................................17
2.1 管理配置信息流程.......................................18
2.2 下载升级软件流程.......................................19
2.3 监控告警状态流程.......................................21
3 IPTV 机顶盒管理系统的安全需求...............................23
第四章 新天亚 IPTV 机顶盒管理系统设计...............................24
1 IPTV 机顶盒管理系统总体架构设计.............................24
2 机顶盒管理基础服务核心子系统................................28
2.1 获取机顶盒硬件信息.....................................31
2.2 SOAP 编码及解码........................................32
2.3 远程过程调用方法管理...................................34
3 机顶盒管理客户支持核心子系统................................35
3.1 客户支持插件...........................................36
3.2 数据模型插件...........................................37
4 网关穿越核心子系统..........................................39
4.1 STUN 绑定过程..........................................40
4.2 NAT 穿越系统实现.......................................42
5 与同类系统比较..............................................45
6 新天亚 IPTV 机顶盒管理系统应用效果...........................46
第五章 结 论.......................................................47
1 新天亚 IPTV 机顶盒管理系统的特点.............................47
2 不足与展望..................................................47
I

基于 TR-069 协议的 IPTV 机顶盒管理系统设计目录

参考文献...........................................................49

致谢.............................................................51

基于 TR-069 协议的 IPTV 机顶盒管理系统设计摘要

摘要

随着国内外 IPTV 市场的迅速发展，IPTV 机顶盒的市场正在呈现出高速增长

的趋势。新天亚 IPTV 机顶盒管理系统对机顶盒设备的部署、维护、诊断及升级

操作等功能，拥有一套专业、高效、科学的机顶盒管理模式和维护模式，但随

着机顶盒系统的功能日益增多，系统的维护越来越困难，另一方面机顶盒数量

的日益庞大，运维工程师上门管理和维护会极大地耗费人力成本且效率极低，

并增加运营商的运维成本及降低用户满意度。此外，用户家中 IPTV 机顶盒一般

处于防火墙或 NAT 设备之后，部署在公网上的服务器不能直接访问用户家庭内

网中的机顶盒，因此 IPTV 运营商迫切需要构建一个低成本高效率的机顶盒远程

管理维护并且支持 NAT 穿越的系统。

首先讨论了新天亚 IPTV 机顶盒管理系统的现状以及所面临的问题，明确了

基于 TR-069 协议对企业运营和维护庞大机顶盒设备具有重要的必要性。在此基

础上讨论了远程管理基础服务核心子系统、客户支持核心子系统、网关穿越核

心子系统等主要功能，分析了管理配置信息、下载升级软件、监控告警状态等

核心流程，然后给出系统整体架构设计，对 TR-069 客户插件子系统、数据模型

子系统详细设计。其中重点讨论如何采用插件模型根据用户配置分别支持 SNMP

或 TR-069 的网络管理、根据运营商需求支持不同数据模型，以及采用 STUN 协

议支持 ACS 穿越 NAT 设备对机顶盒设备发起主动访问的方案。最后，对系统的

可维护性和可扩展性进行了分析总结，以及对系统的未来发展进行展望。

关键词：网络电视机盒；远程管理；远程诊断；TR-069 协议；NAT 穿越；

III

基于 TR-069 协议的 IPTV 机顶盒管理系统设计 Abstract

Abstract

With the rapid development of IPTV technology, domestic IPTV

market is showing a rapid growth trend. SunTime IPTV STB management

system provides a set of professional and efficient management

framework that includes online deployment, maintenance, diagnostics

and management functions. With the increasing number of STB in the

IPTV network, it becomes more and more difficult to maintain for the

operator. On the other hand the on-site management and maintenance on

the increasingly large number of set-top boxes cost so much effort

and time with traditional way. In addition, some IPTV STBs are behind

the firewall or NAT device which results to ACS cannot access STB

directly, therefore the IPTV operator has pressing demand to build a

low cost high efficiency of maintenance and support of NAT through

set-top box remote management system.

First of all, the status and issues of the SunTime IPTV STB

management system are analyzed, and the significance of TR-069-based

STB remote management system on large scale equipment is illustrated.

On this basis, the main features of remote management infrastructure

service module, client support module and NAT traversal module are

discussed, and core process of equipment information retrieving,

remote diagnosis & fault analysis and status monitoring & alarm are

analyzed, and the overall structure is designed. Then the key

subsystems, such as TR-069 client plug-in subsystem, data model

subsystem and NAT Traversal subsystem are designed in detail.

Meanwhile, the implements on how to use the plug-in model supports

different network management based on user configuration, supports

different data models based on the requirement of operators, and

supports NAT traversal based on STUN protocol are discussed

especially. Finally, the maintainability and scalability of the

system are summarized, and the prospect of the system is discussed.

Key words: IPTV, Remote Management, Remote Diagnostics, TR-069

Protocol, NAT traversal

基于 TR-069 协议的 IPTV 机顶盒管理系统设计第一章引言

第一章引言

近年来，随着宽带技术的迅速发展以及光纤覆盖家庭逐渐普及，人们不再

仅仅满足于网上冲浪，电子邮件等单一的网络需求，对交互式视频多媒体业务

也产生了新的需求。多媒体业务给宽带市场带来了新的业务机会的同时，也对

互联网的带宽及稳定性也提出了比以往更高的要求。

基于人们对网络多媒体多样化和个性化的需求， IPTV（网络电视）有效融

合了电信、广电和计算机三个领域的技术，将机顶盒作为音视频信号接收装置

及电视机作为显示输出装置，通过互联网络协议以单播或组播节目的形式，向

家庭或企业用户提供多种交互式数字多媒体的服务内容[1]。IPTV 作为电视展现

形态的数字新媒体，具有交互性和实时性等传统媒体无法具备的优点，日益为

普通家庭用户所接受。我国 IPTV 近年来保持了稳定快速增长的趋势，并且业务

也趋多样化复杂化，使得传统网络管理技术已经力不从心，因此 IPTV 运营商迫

切需要一种能高效管理和维护大量终端设备的远程管理技术，使运营商得以快

速部署机顶盒设备并最终实现业务的迅速发展。

1.1 IPTV 机顶盒管理系统发展现状

随着 IPTV 技术的快速发展以及机顶盒芯片运算能力逐渐增强，IPTV 运营商

为了满足消费者更高层次的消费需求，让用户真正体验IPTV 在互动方面较之传

统电视的优势，推出了大量的增值服务，如：网络游戏，电视股票，视频通话，

在线教育，卡拉 OK等应用，给用户带来极致体验的同时，也增加了机顶盒设备

内部系统框架和功能的复杂度，同时也给 IPTV 网络中机顶盒设备维护和升级的

带来更多困难。

（1）我国 IPTV 机顶盒管理系统的发展情况

根据工信部统计数据显示，2014 年上半年国内互联网宽带用户总数已接近

2亿户，光纤到户覆盖家庭已超过 1 亿户，宽带速度得到了较大提升，其中约

25%的宽带用户带宽超过 8Mbps，约5%的宽带用户带宽超过 20Mbps。巨大的宽带

用户数量促进了国内 IPTV 的快速发展，自从 2005 年上海文广领取第一张IPTV

牌照以来，截至 2013 年9月底中国大陆地区已有接近300 个地区开通了IPTV 业

务，用户规模接近2700 万户，预计 2014 年将达到 3500 万户[2]。

如此数量庞大的机顶盒分散在千万级用户家中，当IPTV 运营商需要对机顶

盒设备进行批量配置，监视性能，诊断维护和系统升级等操作时，因为目前国

内人工成本相对较低，传统方法就是运营商安排运维人员挨家挨户地上门安装

配置机顶盒，当用户报告机顶盒故障时，运营商再安排维修人员预约上门查看

故障情况并解决问题，这种模式的缺点是，维护效率极低且工作量非常大，当

机顶盒故障得不到及时解决时非常容易降低用户的满意度，最终导致用户流失

并限制 IPTV 市场的发展速度和规模，这些都不是运营商所希望看到的。

随着网络的进一步发展，采用基于简单网络管理协议（Simple Network

Management Protocol，简称 SNMP）的网络管理方法被逐渐应用到国内 IPTV 机

顶盒远程管理系统中。一个使用 SNMP进行网络管理的网络包括三个关键部分：

基于 TR-069 协议的 IPTV 机顶盒管理系统设计第一章引言

管理服务器、管理代理及被管理设备。管理服务器通常是一个独立的设备，向

网络管理员提供用于网络管理的用户接口，负责发出管理命令进行网络管理。

管理代理是运行在被管理设备上的软件模块，负责收集网络通信信息和有关网

络设备的统计数据，例如所收到的字节数、丢包数等，并在管理信息库

（Management Information Base，简称 MIB）中保存这些统计数据，管理服务

器通过轮询方法向 MIB发出查询信号并得到这些统计数据[3]。SNMP 最大的特点

是实现方法相对简单且维护成本较低，同时具有较强的可扩展性。

当网络规模较小时，SNMP 管理服务器能够胜任对网络中统计数据信息的搜

集和记录工作；在大型网络中，SNMP轮询会产生大量的通信数据并可能造成网

络拥堵，服务器就难以承担起收集和记录庞大数据的巨大负担，极端情况甚至

导致服务器崩溃。随着 IPTV 网络中机顶盒设备数量快速增加，传统的基于 SNMP

的管理方法中效率低下性能不足的弱点逐渐显现出来[4]，而且 SNMP v1和v2 在

网络安全方面保护较弱，在网络管理中存在一定的安全风险。虽然SNMP v3 在

安全方面已经有了较大的改进，但是目前支持 SNMP v3 的设备在实际环境中尚

未普及[5]，因此运营商迫切需要一套高效安全的管理网络中庞大终端设备的方

法。

（2）国外 IPTV 机顶盒管理系统的发展情况

国外 IPTV 市场近年来也发展迅速，预计全球IPTV 用户数到2014 年将超过

1亿，年增长率超过 20%[6]。目前国外 IPTV 运营商对机顶盒的管理和维护有人工

上门、基于 SNMP 协议的网络管理、基于 TR-069 协议的网络管理模式，虽然

IPTV 用户数量不如国内，但是国外的发展水平要高于国内，已经有很多公司在

运营 IPTV 业务，用户数量也在高速增长。国外一些优秀的 IPTV 机顶盒管理系

统在内容上没有照搬传统的网络管理模式，而是针对互联网用户进行了优化，

而且大部分都有一定的可扩展性，在 IPTV 机顶盒远程管理方面各有特色。

目前国外能提供成熟的 IPTV 机顶盒管理系统解决方案的公司代表有思科，

爱立信，阿尔卡特等，这几家公司推出的 IPTV 机顶盒管理系统主要的用户来自

于本国 IPTV 市场。国外 IPTV 业务由于管制政策的宽松以及自由的市场竞争促

进了 IPTV 用户规模的快速发展，每家 IPTV 运营商除了提供给用户普通的视频

广播和点播业务外，都推出了各有特色的增值业务以用来吸引客户购买他们的

服务，例如：美国的 ATA&T 主推的以音乐和运动高清类节目为特色的 U-verse

业务，法国电信推出的与数字电视差异化的 IPTV 业务。国外 IPTV 机顶盒用户

总体数量不大分布较为分散，并且人工服务成本远高于国内，所以目前国内通

用的安排运维人员上门实施的做法在国外不可行。同时不同的 IPTV 运营商之间

同质化竞争非常激烈，在机顶盒远程管理需求方面存在较大的差异，无法形成

一个行业共同认可的统一性标准，导致每家 IPTV 机顶盒管理系统公司需要针对

不同的运营商设立多个产品部门实现不同的业务管理系统，随着业务系统日趋

复杂，对多种不同的业务的组合变得日益困难，给机顶盒管理系统公司带来了

额外的开发成本和经济负担[7]。

因此，机顶盒设备的维护和管理需要采用更高效集中自动远程管理的方式

对IPTV 机顶盒进行监视、诊断和维护工作，只有在极特别的情形下才需要维护

人员上门进行服务。

（3）新天亚 IPTV 机顶盒管理系统目前的情况

新天亚 IPTV 机顶盒管理系统是从 2008 年开始发布的，是从国内 IPTV 市场

起步阶段开始，在系统运行过程中，从基于 SNMP 协议的网络管理开始，逐渐实

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摘要：

基于TR-069协议的IPTV机顶盒管理系统设计目录基于TR-069协议的IPTV机顶盒管理系统设计目录摘要............................................................IIIAbstract...........................................................IV第一章引言........................................................11.1IPTV机顶盒管理系统发展现状.....................................

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