20131029 基于TR-069协议的终端管理系统设计与应用

基于TR-069协议的终端管理系统设计与应用摘要：为了实现对江苏有线60余万台云媒体电视终端设备进行统一管理、远程运维，以提高服务质量，我们设计并开发了基于TR-069协议的广电网络终端设备管理系统。

该系统采用TR-069作为管理通信协议构架，根据广电有线数字电视运营管理的需求，对原有的数据模型、功能方法、安全控制等进行了继承、扩展和创新，使其满足广电终端的软件远程升级、远程配置、状态监控、故障诊断及修复等需求，降低设备运维成本；同时, 该系统还可以采集全样本终端用户行为数据，为分析用户行为习惯，建立用户兴趣模型，提供个性化的服务提供了数据支持。

关键词：TR-069协议、终端管理、用户行为分析，用户兴趣模型 1 引言随着广电业务的发展，终端设备的数量、种类急剧增加，传统的SNMP(Simple Network Management Protocol,简单网络管理协议)已经不能完全满足需要。

1TR-069是由DSL(Digital Subscriber Line,数字用户专线)论坛开发的技术规范之一，其全称为“CPE(Customer Premise Equipment,用户端)广域网管理协议”。

它是2一种为宽带网关，机顶盒设备提供了一种新的管理标准。

本系统即采用TR-069作为基本通信协议，实现对江苏有线的云媒体机顶盒进行远程状态监控、设备维护、设备升级、用户行为采集等功能，其中，采集到3的用户收视行为数据，为进一步根据用户历史行为记录研究用户兴趣模型提供了一手的原始材料。

本文共有5部分，剩下的部分主要是简单阐述TR_069通信协议，系统的设计与实现，系统在实际运营中的改进与创新，最后是本文的结论。

2 TR-069协议简介TR-069定义了一套全新的网管体系结构，它的协议栈主要是基于SOAP（Simple Object Access Protocol, 简单对象访问协议）、SSL／TLS（Secure SocketsLayer/ Transport Layer Security, 安全套接层/传输层安全）、HTTP1.1 (Hyper Text Transfer Protocol 1.1 , 超文本传输协议 1.1)等成熟的网络通信协议，其协议栈构成如图1。

CPE/ACS管理程序RPC方法SOAP HTTP1.1 SSL/TLS TCP/IP 图1: TR-069协议栈TR-069的核心思想是通过定义一套ACS(Auto Configuration Server，动配置服务器)和CPE之间自动协商交互协议，实现终端的自动配置过程。

包括管理模[4]型、交互接口及基本的管理参数。

其中，ACS完成对CPE的管理，CPE就是用户设备，如机顶盒，调制解调器，网关设备，路由器等，其接口称南向接口；ACS与运营商的其他系统，如网管系统、业务管理系统、计费系统之间的接口称为北向接口，TR-069协议主要是定义南向接口的标准。

由于TR-069协议是基于TCP／IP之上的应用层协议，这使得该协议对接入方式没有限制，无论是对5称数字用户线以太网还是无源光网络等接入方式的CPE都可以使用此协议，其网络构架如图2。

计费系CPE统业务管理系统CPE北向接南向接ACS口口网管系……统CPE…… 图2 TR-069协议拓扑构架图2.1 CPE主动发起的连接CPE主动发起的连接场景包括开机启动、故障日志上传，以及文件上传结束和诊断结束后向HEMS通知执行结果的流程。

步骤如下：（1）CPE启动，向HEMS发送连接请求，携带摘要认证所需的用户名和密码；（2）HEMS对CPE进行认证鉴权；（3）如果HEMS通过对CPE的认证鉴权，则回复HTTP response，TCP连接建立；（4） CPE发送Inform包，并携带终端部分属性字段；（5）HEMS解析Inform包，为新设备进行注册或者更新数据库内的设备信息，并回复Inform response；（6）CPE回复空包，表明可以接收HEMS发来的指令；（7）HEMS回复HTTP response，表明终端可以关闭连接或进行管理方法调用；（8）CPE关闭本次连接或完成管理方法调用，之后结束会话。

2.2 HEMS主动发起的连接HEMS主动发起的连接场景主要是管理者需要对机顶盒的状态进行读取或改变时调用RPC 方法的流程。

以参数设置场景为例，步骤如下：（1）HEMS发送激活连接请求；（2）CPE对HEMS进行认证鉴权；（3）认证鉴权通过，CPE回复HTTP Response。

（4）CPE发送新的连接请求，带上认证所需用户名和密码；（5）HEMS对CPE进行认证鉴权；（6）HEMS通过对CPE的认证鉴权，并回复HTTP Response，TCP连接建立；（7）CPE发送Inform包，并携带终端部分属性字段；（8）前端解析Inform包，并回复Inform Response；（9）CPE 回复空包，表明可接收前端来的指令；（10）HEMS发送SetParameterValues命令，对CPE 侧数据模型参数值进行修改；（11）CPE向HEMS 回复SetParameterValuesResponse，并执行参数执行的后续操作；（12）HEMS回复HTTP Response，表明CPE可以关闭连接；（13）CPE关闭本次连接，结束会话。

3 系统设计与实现目前，江苏南京云媒体电视终端已经发展了60余万台，为了高效管理这些终端，系统由二十余台高性能服务器组成，采用分布式计算、集中管理的方式，分解了大批量终端设备通过南向接口向前端系统发起TR-069连接请求和被管终端UDP（User Datagram Protocol，用户数据包协议）数据上报产生的并发压力。

3.1 硬件网络构架web服数据库应用服在线磁阵务器服务器务器接口服务器系统运HEMS行监控管理服服务器务器离线磁阵HEMS服务器群负载均衡器交换机交换机负载均衡器...CMTS、二级站CMTS、二级站......被管终端被管终端被管终端被管终端图3机顶盒终端管理硬件架构示意图被管终端通过互动双向通道发送TR-069请求和UDP行为数据至前端系统，同时接收前端系统下发的TR-069请求。

负载均衡设备将南向接口接收到的TR-069连接请求和UDP行为数据分散到HEMS服务器群。

服务器群实现UDP 数据包接收、解析、转发以及TR-069连接请求和任务执行，同时还肩负了实时行为统计分析功能。

系统运行监控服务器完成管理系统内部各服务器运行状态的监控。

管理服务器接收HEMS服务器群转发的UDP行为数据，并进行相应的历史数据统计分析。

应用服务器主要用于处理TR-069相关任务下发，记录任务执行结果。

接口服务器将系统内部功能模块封装为接口供北向业务系统的调用，为其它业务系统提供管理能力和用户行为数据支持。

服务器承载了管理系统所有UI界面。

数据库存储系统运行所需数据表以及历史统计分析数据，并定期将数据备份至磁阵；离线磁阵用户备份全样用户行为原始数据； 3.1 功能软件构架业务终端终端性能终端收视率统计分析精准BOSS系统管理状态展现及行为展现报表展现投放应用SDP平台综合网管北业务性能故障拓扑采集任务用户行日志监控向运维系统管理管理管理管理管理为分析管理管理逻辑接客服系统口如加系统统一任务代理终端用户参数状态用户行为中间件系统数据库管理分发管理资源管理同步管理统计管理其它系统采集认证参数参数故障用户行为数据文件紧急应用服务注册配置采集检测数据采集处理备份广播启动扩展配置广电接入网被管互动机顶盒智能终端其它终端终端图4 机顶盒终端管理软件架构示意图系统的软件模块主要有采集配置、统一管理、业务逻辑、业务应用和北向接口等五个模块；系统以层级结构进行向上收敛，每一层都是其下层的应用封装，其功能在任一层均可以横向扩展，易于系统后期进行平滑扩容和升级。

其功能模块的关系如示意图。

采集配置层提供符合南京广电终端管理规范的TR-069的各类南向接口，实现对终端设备的认证注册，接收并实时处理终端上报的行为数据，以及其他TR-069协议的RPC方法；统一管理层对HEMS服务器及终端任务进行统一调度管理，具备管理审核与发布功能；业务逻辑层负责整个系统的逻辑功能的实现和接口发布；业务应用层负责系统具体应用的实现和界面呈现；数据库负责统一存储系统的配置信息、终端信息数据、终端任务记录及用户行为数据；北向接口向外提供系统功能接口，同时实现和其他业务系统进行对接和数据交互，为第三方业务系统提供能力和数据调用功能。

4 实际应用与创新TR069管理协议对终端设备的管理配置主要是通过参数配置来实现的，系统根据云媒体机顶盒的特性，专门为其定制了一套参数模型，覆盖了包括终端机顶盒静态配置信息、高频头调谐信息、网络信息、广播信号质量信息、广播电视业务状态信息、机顶盒端运行应用等在内的终端参数模型，通过读写这些参数，实现对机顶盒状态数据的读取和改变。

4.1 扩展的RPC方法在采用部分标准RPC方法的同时，根据TR069管理协议的交互流程，新增了多个RPC方法和INFORM EventCode，用于广电特定的应用场景。

增加startAPP方法，通过该方法下发前端或机顶盒本地内置的一个页面，控制机顶盒启动该页面。

从而可以实现多个远程控制功能，比如：监测TS升级流信息以实现远程软件升级控制，跳转至推荐业务页面以向用户进行定点推送或者向用户发送通知信息等。

增加EmergencyRadio方法，通过该方法控制机顶盒从任意界面跳转至最近收看的电视广播频道，用在发生重大灾难时以最快最有效地方式通知到广电用户。

增加X ErrorLog Upload EventCode，用于机顶盒在开机时主动通知前端服务器，要求主动上传故障日志，便于故障终端诊断。

4.2 终端用户数据采集全面覆盖用户行为的数据模型：本系统结合江苏有线南京广电业务运营的实际情况，将用户可能触发的所有操作行为抽象成具有特定属性的数据结构30多个，其基本定义如，全面覆盖了所有操作行为及云媒体业务。

truct MSG_Order S { Int nMsgID ; EventType EventType; unsigned char unRCCode[20]; unsigned char smcID[20]; unsigned char sn[20]; unsigned char Time[24]; NMProgramInfo_S sProgramInfo; }; 序号参数参数名称 1 nMsgId 消息ID 2 EventType 事件类型，结构EVENTTYPE 3 RCCode 校验码（随机序列） 4 smcID 机顶盒CA卡号 5 sn 机顶盒序列号 6 Time 事件发出时间 7 sProgramInfo 事件所属信息高效分布式内存计算：上述数据结构使用户与其观看的节目关联起来，并以UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）数据包的形式进行传送，数据量数以亿计，面对如此的海量数据，本系统采用的是分布式计算服务器集群模式，提高了海量数据回传处理、统计分析的效率。