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

　　摘 要：文章首先簡單介紹HTC網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，然后提出一種基于3G的HFC網(wǎng)絡(luò)（光纖同軸電纜混合網(wǎng)絡(luò)）監(jiān)控系統(tǒng)解決方案，該方案可以解決由3G帶來的NAT（網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）穿透，最后詳細(xì)闡述基于GOOGLE（谷歌）電子地圖開發(fā)的四種HFC系統(tǒng)應(yīng)用。該設(shè)計(jì)對(duì)于低成本防范非法信號(hào)切入、保障播出順利進(jìn)行有無法替代的作用。

　　1 HFC網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)介紹

　　隨著三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)的不斷開展。HFC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HFC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)本身雙向通道的監(jiān)測器將失去回傳信道，無法將監(jiān)測點(diǎn)的準(zhǔn)確信息傳送回前端。前端僅能判斷監(jiān)測器失效，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。

　�。�3）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)監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

　　2.1 系統(tǒng)拓?fù)?/strong>

　　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)監(jiān)測器組成。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3G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。

　　圖1 HFC網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)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。

　　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3G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3G模塊發(fā)送至3G網(wǎng)絡(luò)，并通過其回傳至中心服務(wù)器。

　　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。

　　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。