IPTV機上盒的智慧化設定和維護方案介紹【詳解】

　　IPTV機上盒的智慧化設定和維護方案設計

　　IPTV接收終端，即IPTV機上盒，是IPTV系統關鍵裝置之一，其主要功能包括：支援LAN或xDSL網路傳輸、接收及處理IP資料和視訊流;支援H.264、MPEG-2、MPEG-4、WMV和Real等視訊解碼;支援相應CA技術;支援HTML網頁瀏覽及網路遊戲等。

　　由於機上盒硬體資源有限，其作業系統一般採用WINCE、嵌入式Linux、RTOS等嵌入式作業系統。

　　由於IPTV基於網路傳輸，因此作為網路接入裝置的機上盒在使用前應進行IP地址、閘道器等網路引數的設定。如果在實際工程中採用人工逐臺進行設定，會大大增加運營商的人工成本，而且日後的維護費用也會相應增加。因此在IPTV機上盒的設計中應考慮實現隨插即用功能，即實現自動設定。

　　基於以上情況，本文設計了一種可網路化管理和設定機上盒的網路解決方案。該方案基於TCP/IP協定簇中的BOOTP(BOOT strapping Protocol)協定實現，利用網路伺服器實現機上盒網路引數的自動設定，整個過程無需使用者干預，真正實現隨插即用功能;配合通用的機上盒設計，還可實現機上盒視訊解碼等程式的自動升級;對使用者機上盒的監控和維護只需在遠端伺服器上進行。

　　總體方案設計

　　管理模式選擇與設計

　　客戶—伺服器模式(client-server model)的優點之一是具有很大的靈活性。採用客戶—伺服器模式後對網路節點的設定均可通過對伺服器端的設定來實現，因而能適應不同種類和不同環境下節點的需要。為了完成對機上盒的網路化自動設定，在IPTV底層網路上設定啟動設定伺服器，機上盒加電自檢後，通過固化在ROM中的登入程式登入啟動設定伺服器完成相關引數設定，從伺服器獲得相關設定後開始工作。

　　伺服器型別及協定選擇

　　本方案採用BOOTP伺服器及其協定進行管理和設定。BOOTP和RARP(Reverse Address Resolution Protocol)為TCP/IP協定簇中的兩個協定，均採用客戶—伺服器模式實現，並且都能實現現場裝置IP地址的網路化管理和設定，但相對於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資訊，功能比RARP強大得多。(2)基於傳輸協定UDP實現，不跟硬體直接打交道，易於實現且移植性好。(3)BOOTP伺服器是作為一個應用程式而存在的，這與RARP伺服器存在於核心中的方式不同，優點是易於修改和移植，而RARP核心伺服器的修改和移植都很困難。(4)協定傳輸效率高，交換資訊量大，可以充分利用硬體能力。(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，還可提供閘道器IP、伺服器主機名及128位元組的啟動檔名。

　　基於上述分析，選BOOTP實現機上盒的網路化設定管理。

　　BOOTP報文格式、傳輸及設定過程

　　BOOTP報文格式

　　BOOTP最早出現在Unix系統中，負責Unix終端的遠端啟動，直到目前仍是Unix及之後Linux系統中最常用的方式。BOOTP協定有兩種報文：BOOTP請求及BOOTP響應。為儘可能簡化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設定過程

　　(1)由ROM晶片中的BOOTP啟動程式碼啟動客戶機(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向網路發查詢請求，請求包含客戶機網路卡MAC地址。(2)BOOTP伺服器接收到請求幀，並根據幀中MAC地址在BOOTPTAB中查詢這個MAC記錄，並將資訊(客戶機IP、伺服器地址、閘道器IP及啟動檔名等)以FOUND的形式發回客戶機。(3)客戶機通過讀取FOUND中的資訊，再通過TFTP(Trivial File Transfer Protocol)伺服器下載所需啟動組態檔，並將此檔案在工作站記憶體模擬成磁碟，從這個模擬磁碟啟動。

　　基於BOOTP機上盒管理方案的實現

　　伺服器的設定

　　(1)在IPTV底層網路(小區網路)設定BOOTP伺服器。BOOTP支援多伺服器同時工作，並且可由客戶指定為其服務的伺服器(通過在BOOTP請求中填入伺服器IP地址)。如果某小區網路中機上盒較多，可設定多臺伺服器，以增加網路的可靠性。

　　(2)BOOTPTAB表的設定。在BOOTPTAB表建立終端裝置MAC地址、IP地址及對應的啟動組態檔表。對機上盒IP地址的日後維護可在BOOTP表中進行。

　　(3)啟動組態檔由TFTP下載。TFTP是一種簡化的檔案傳輸協定，具有短小實用的特點，可存放在ROM中，對終端裝置要求不高，易於實現。FTP雖然功能強大，但協定複雜，對硬體要求高，機上盒難以滿足，因而對機上盒並不實用。

　　機上盒自動登入實現

　　只需在機上盒ROM中加入BOOTP啟動程式碼，即可實現機上盒到伺服器的自動登入。

　　本方案在解決機上盒的網路化管理設定中引入伺服器後，雖然會增加IPTV網路初始建設中伺服器的成本，但由於機上盒採用網路化無盤啟動，不用安裝啟動組態檔，因而可節約機上盒硬體資源，降低機上盒成本。綜合考慮，初始建設成本增加不多。