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基于3G網(wǎng)絡(luò)的HFC監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

作者: 時(shí)間:2011-11-08 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  1 網(wǎng)絡(luò)介紹

  隨著三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)的不斷開展。監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的安全性及穩(wěn)定性,防止非法信號(hào)切入、提高服務(wù)質(zhì)量、滿足三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)的開展變得越來越重要。目前網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控設(shè)備具有以下特點(diǎn):

  (1)單向HFC網(wǎng)絡(luò)與雙向網(wǎng)絡(luò)同時(shí)并存目前國內(nèi)絕大部份網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)還是以單向網(wǎng)絡(luò)為主。

  雙向網(wǎng)主要集中在有一定經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)且對(duì)數(shù)字業(yè)務(wù)有強(qiáng)烈需求的區(qū)域,例如高檔小區(qū)、寫字樓、賓館等。而擁有大量用戶的城中村和城鄉(xiāng)結(jié)合部等區(qū)域的HFC網(wǎng)設(shè)計(jì),還是以普及數(shù)字電視的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為中心。

  (2)采用HFC網(wǎng)的雙向通道無法提高監(jiān)測可靠性由于雙向網(wǎng)本身依賴于HFC網(wǎng)作為傳輸介質(zhì)。一旦網(wǎng)絡(luò)異常,采用HFC網(wǎng)本身雙向通道的將失去回傳信道,無法將監(jiān)測點(diǎn)的準(zhǔn)確信息傳送回前端。前端僅能判斷失效,而無法判斷網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),影響系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的判斷精度。

 ?。?)目前采用的無線接入方式存在帶寬瓶頸目前采用Wi-Fi等大帶寬的無線方式覆蓋率低,無法形成規(guī)模效應(yīng)。而采用GPRS方式由于帶寬問題,無法實(shí)時(shí)傳送大量播放截圖,無法有效判斷網(wǎng)絡(luò)是否受到非法信號(hào)入侵。

  2 HFC網(wǎng)絡(luò)解決方案

  2.1 系統(tǒng)拓?fù)?/P>

  圖1為本系統(tǒng)解決方案拓?fù)鋱D。系統(tǒng)由前端的中心服務(wù)器集群和終端的HFC網(wǎng)組成。中心服務(wù)器集群安裝在前端機(jī)房,HFC網(wǎng)監(jiān)測器安裝在HFC網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),如光機(jī)、樓放、干放處。兩者采用網(wǎng)絡(luò)的IP(互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)信道進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

  基于3G網(wǎng)絡(luò)的HFC監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  圖1 HFC網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/P>

  圖2 為前端中心服務(wù)器集群架構(gòu),平臺(tái)分為Web(互聯(lián)網(wǎng)站)操作平臺(tái)及中心平臺(tái)模塊。Web操作平臺(tái)提供用戶與系統(tǒng)內(nèi)核的圖形化接口,根據(jù)功能要求分為權(quán)限管理、內(nèi)容管理、業(yè)務(wù)管理以及日志管理四大功能模塊。用戶可通過登陸Web平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作管理。系統(tǒng)中心平臺(tái)提供數(shù)據(jù)管理、集群均衡管理、交換管理、終端特性管理以及接口管理。

  基于3G網(wǎng)絡(luò)的HFC監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  圖2 HFC網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

  2.2 監(jiān)測器設(shè)計(jì)方案

  圖3為本系統(tǒng)監(jiān)測器設(shè)計(jì)原理圖。監(jiān)測器通過高頻頭接收HFC網(wǎng)的信號(hào),并獲取信號(hào)質(zhì)量以及信號(hào)源的數(shù)字信息。CPU(中央處理器)通過USB模塊與模塊連接,監(jiān)測器獲取到的HFC信號(hào)質(zhì)量數(shù)據(jù)以及HFC在播的節(jié)目圖像通過模塊發(fā)送至3G網(wǎng)絡(luò),并通過其回傳至中心服務(wù)器。

  基于3G網(wǎng)絡(luò)的HFC監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  圖3 監(jiān)測器設(shè)計(jì)方案

  圖4為監(jiān)測器3G模塊開啟軟件流程。監(jiān)測器采用多線程設(shè)計(jì)模式。系統(tǒng)初始化CPU的USB硬件接口后。

  USB監(jiān)測線程將不斷訪問CPU的USB狀態(tài)寄存器,檢測是否有USB硬件變更事件。若USB狀態(tài)寄存器中發(fā)現(xiàn)有3G模塊硬件接入事件。系統(tǒng)將尋找3G模塊的驅(qū)動(dòng)程序并打開3G通信的應(yīng)用程序線程。系統(tǒng)可通過該線程啟動(dòng)3G通信,并開啟HFC網(wǎng)監(jiān)測線程。當(dāng)USB狀態(tài)寄存器顯示事件為3G通信移除,系統(tǒng)將刪除HFC網(wǎng)監(jiān)測線程。

  基于3G網(wǎng)絡(luò)的HFC監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  圖4 監(jiān)測器3G模塊開啟軟件流程

  2.3 數(shù)據(jù)包穿透方案

  基于3G網(wǎng)絡(luò)為第三方接入網(wǎng)絡(luò)以及全球IPv4資源枯竭等問題,例如目前使用聯(lián)通的3G上網(wǎng),終端獲得的IP地址均為私網(wǎng)IP地址,所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,必須考慮到NAT穿透等問題。監(jiān)測器定時(shí)向中心服務(wù)器集群發(fā)送注冊包,并且在兩個(gè)注冊包之間,設(shè)計(jì)發(fā)送用于穿透的小數(shù)據(jù)包,保持服務(wù)器與監(jiān)測器的會(huì)話通道。在此過程中,必須保持服務(wù)端的發(fā)送與接收端口一致,以及監(jiān)測器的發(fā)送與接收端口一致。服務(wù)器可通過該通道向監(jiān)測器下發(fā)監(jiān)測指定,解決數(shù)據(jù)包穿透問題。

  3 系統(tǒng)應(yīng)用

  本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)地理信息化管理,以下是本系統(tǒng)基于Google(谷歌)電子地圖開發(fā)的HFC系統(tǒng)應(yīng)用。

  3.1 在線預(yù)警

  圖5 為本系統(tǒng)與Google 電子地圖進(jìn)行在線預(yù)警示例。圖中標(biāo)注了幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測器在Google地圖中的位置及其在線狀態(tài)。通過標(biāo)注的顏色顯示當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測器或其它設(shè)備的狀態(tài),如本示例所示,當(dāng)監(jiān)測器無法解擾電視節(jié)目、偵測信號(hào)有異常波動(dòng)時(shí),監(jiān)測器通過3G網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)器發(fā)送異常信息,服務(wù)器將地圖標(biāo)注顏色更改為黃色;當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí),標(biāo)注更改為紅色;當(dāng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行正常時(shí),標(biāo)注為綠色。操作員可在電子地圖上標(biāo)注各電節(jié)點(diǎn)以及光節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息,描繪網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?。更重要的是,監(jiān)控平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息標(biāo)注,顯示突發(fā)事件,如安全播出故障、非法信號(hào)切入等。地理信息化有利與給操作人員帶來更直觀的系統(tǒng)狀態(tài),更便捷的操作方式,極大地壓縮初級(jí)維修人員的地理信息培訓(xùn)時(shí)間。維修人員可從地圖上直接了解故障所在地點(diǎn),安排適當(dāng)?shù)慕煌üぞ摺?/P>

  基于3G網(wǎng)絡(luò)的HFC監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  圖5 Google電子地圖在線預(yù)警示例

  3.2 圖像監(jiān)測

  目前國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)異常的偵測,采用偵測信號(hào)強(qiáng)度方式或是識(shí)別碼方式判斷網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)。這兩種識(shí)別手段均以模擬電視偵測技術(shù)發(fā)展而來。

  由于信號(hào)強(qiáng)度由信號(hào)功率和噪聲功率累加,因此網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的突發(fā)噪聲往往引起監(jiān)測器的大量誤判。采用GPRS通道會(huì)由于帶寬瓶頸無法大量傳輸網(wǎng)絡(luò)的節(jié)目播放截圖,采用3G接入則可解決帶寬瓶頸問題。圖6為通過Google地圖平臺(tái)操作的監(jiān)測點(diǎn)電視節(jié)目播放截圖。節(jié)目圖像通過3G網(wǎng)絡(luò)回傳發(fā)布,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測節(jié)目播放圖像。

  基于3G網(wǎng)絡(luò)的HFC監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  圖6 Google電子地圖監(jiān)測器節(jié)目播放狀態(tài)測量示例

  3.3 信號(hào)測量

  HFC網(wǎng)絡(luò)受到干擾來源,主要為突發(fā)噪聲。噪聲持續(xù)一段時(shí)間后,將會(huì)減弱。采用現(xiàn)場測試手段,往往會(huì)發(fā)生測試人員到達(dá)現(xiàn)場后觀察不到噪聲現(xiàn)象,而當(dāng)測試人員不在場時(shí)現(xiàn)象反而明顯的情況。圖7為系統(tǒng)通過監(jiān)測器遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)采集網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的星座圖,通過星座圖的噪聲模型,定性、定量、定時(shí)對(duì)噪聲進(jìn)行分析,達(dá)到智能化、遠(yuǎn)程化檢測網(wǎng)絡(luò)的目的。

  基于3G網(wǎng)絡(luò)的HFC監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  圖7 單頻點(diǎn)信號(hào)質(zhì)量測量示例

  3.4 頻譜掃描

  圖8為Google電子地圖模式下進(jìn)行頻譜掃描操作。

  頻譜掃描通常用于HFC網(wǎng)絡(luò)安裝及維修,它是信號(hào)在線路傳輸穩(wěn)定性的重要依據(jù)。通過頻譜調(diào)整有源器件的增益及均衡,可有效提高HFC傳輸線路的穩(wěn)定性。

  基于3G網(wǎng)絡(luò)的HFC監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  圖8 Google電子地圖頻譜掃描操作

  4 結(jié)束語

  本系統(tǒng)采用3G技術(shù)進(jìn)行HFC網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測,特點(diǎn)如下:

 ?。?)解決單向HFC網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測,目前3G網(wǎng)已大量覆蓋。

 ?。?)提高網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測可靠性,采用第三方網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測可有效提高網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測可靠性。

  (3)接入便利,3G網(wǎng)采用無線接入方式,解決回傳網(wǎng)絡(luò)布線問題。

 ?。?)解決網(wǎng)絡(luò)回傳帶寬,3G網(wǎng)較GPRS等接入方式,具有更大的帶寬反饋監(jiān)測器所檢測到的節(jié)目安全播出圖像。

  本文方案HFC網(wǎng)監(jiān)控監(jiān)測器可通過3G網(wǎng)絡(luò)將HFC網(wǎng)的信號(hào)質(zhì)量及數(shù)字電視圖像反饋到前端服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)單向HFC低成本安全播出監(jiān)測。不僅可以提高HFC網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商對(duì)HFC網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控能力,降低HFC網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的運(yùn)維成本,還可提高HFC網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的運(yùn)維效率。



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