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    機頂盒與EMS

    Posted on 2010-06-11 09:11 幻海藍夢 閱讀(457) 評論(0)  編輯  收藏 所屬分類: 通信產品--相關知識

    原文:http://blog.chinaunix.net/u/12631/showart_235839.html

    /*這是一篇翻譯的文章,原文請看? http://www.iec.org/online/tutorials/ems/index.html

    Element Management Systems

    網元管理系統( EMS

    定義

    網元管理系統 (EMS) 是 管理特定類型的一個或多個電信網絡單元( NE )的系統。一般來說, EMS 管理著每個 NE 的功 能和容量,但并不理會網絡中不同 NE 之間的交流。為了支持 NE 間的 交流, EMS 需要與更高一級的網絡管理系統( NMS ) 進行通信, NMS 也是電信管理網絡( TMN ) 層次模型中的一元。 EMS 是基于 TMN 層次模型的運作支持系統( OSS )構架的基礎,這個構架使得服務提供商 (SP) 能 夠滿足客戶對高速發展著的服務的需求,同時也能滿足嚴厲的服務質量( QOS ) 要求。電信管理論壇 (TelManangement Forum) 公共對象請求代理結構( CORBA EMS NMS 接口的出現宣告以 TNM 為 構架的具有協同工作能力的 OSS 進入了實用時代。

    總覽

    這個教程提供了一個 EMS 在 電信網絡中所扮演角色的全面闡述; EMS 領域的功能、職責;不同的單元管理方法之間的區別。希望這些能增進讀者對這些不斷擴展中的多接口組 件的理解。

    主題

    1 EMS 在電信網絡構架中的位置

    2 EMS 在五層 TMN 中的作用

    3 OSS TMN FCAPS 模型

    4 、四功能 EMS 模型

    5 、服務提供

    6 、服務保障

    7 EMS NE 的運營支持

    8 、自動配置

    9 EMS 軟件的構架

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    1 EMS 在電信網絡構架中的位置

    在過去的十年中,電信網絡一直處在變遷之中。那些語音傳輸老網絡相當簡單,它們主要是基于銅環的客戶 電話交換網絡。這些網絡正在向集成有訪問、傳輸、語音交換、高速數據和視頻等設計的方向發展。這將需要采用眾多復雜的技術,因此每一個有著不同復雜技術的 網絡單元都有相應的 EMS 來管理,從而使技術的能力得以利用,技術的復雜性被屏蔽了。

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    1 是一個 EMS 在網絡中所處位置的概念性視圖。今天的網絡是由眾多供應商的 NE 組成的。不同于 NE NE NE EMS 之間的通信協議由供應商提供,比如 TL1,PDS Snyder, 信號網絡管理協議 SNMP, 通 用管理信息服務單元 CMISE 。如圖 1 所示, NE 與相對應的 EMS 通 信, EMS 通過私有的或可能是公共的規范化的北行接口與更高的 NMS 通信, NMS 負責集成不同供應商的網絡管 理。

    1. EMS 在電信網絡中所處的位置

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    一個 EMS 通常是用來配置一組相同類型 或系統的 NE ,比如數字交叉連接系統( DCS ), 通過光網絡環 (SONET) 添加丟棄多元編碼器 (ADMs) ,或者一個混合光纖 / 電纜( HFC )有線電話系統。 EMS 的扮演的角色是控制管理范圍內所有方面和確保資源的充分利用。 EMS 抽象出相關 NE 技術 細節的外貌,并把這些信息通過北行接口傳送到更高一級的管理系統中。

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    EMS 是電信管理解決總體方案中的關鍵部分。只有 EMS 是 需要對其所屬范圍內所有 NE 的管理內容負責。 EMS NE NMS 層交換控制和數據信息的唯一 媒介。因此, EMS 與特定網絡單元的類型密切相關,必須與這些 NE 一 起部署從而能夠激活和管理這些 NE 的功能。

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    2 EMS 在五層 TMN 中的作用

    TMN 構架是一個電信管理辦法的參考模型。它的目的是把各種的功能分配到不同的層次之中。國際電信聯盟-電 信標準部 (ITU-T) 1988 年定義了 TMN 構架,詳細說明在 M.3010 和其他文檔之中。

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    這個構架最大的作用是確定了電信管理中的五個功能水準:商務管理層( BMS ),服務管理層( SML ), 網絡管理層( NML ),網元管理層( EMS ) 和由日益職能化的網元組成的網元層( NEL )。 TMN 根據這些層次分離了管理職 責。這使得在不同的 SP OS 、數據庫和編程語言中分派功能 進而協同工作成為了可能。

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    TMN 要求每一層都要提供與相鄰層交互的接口,這個接口支持在應用程序之間通信,接口可以采用標準的計算機 技術。 TMN M.3010 文件允許使用多種協議。這意味著 SNMP CORBA 之類開放的協議也可以包含在 TMN 框 架之中。

    2. 五層 TMN 構架模型

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    如圖 2 所示, TMN 模型簡單而明了,它可以很有效的表示網絡管理構架中的那些復雜的關系。相對于起初的通用管理信息服務 單元( CMISE ),面向對象技術在 1988 年 獲得認可,在 CORBA 等采用它的技術中,面向對象技術顯示出了很強的適應性。 CORBA 的進步與 SNMP 在協議方面的進步很類 似。

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    TMN 模型中, EMS 需要被嚴格履行,它通過使用通用管理信息協議( CMIP ) 與 NE 通信。然而 CMIP 并 沒有得到公共認可,市場上大多數設備在使用 TL1,SNMP 和其他多種機制。一個高效 的 EMS 使用什么協議與 NE 通信 其實取決于 NE 。高效的 EMS 同 樣需要與其他高級管理系統通信,這時就需要使用最為節省成本的協議。因此,無論使用何種協議在 TMN 中 都是被允許的。

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    3 OSS TMN FCAPS 模型

    作為 TMN 層次結構的補充, ITU-T 同時劃分出了系統提供的五個通用的管理職能出錯、配置、計費、性能和安全( FCAPS . 這種分類并非專屬于電信網絡管 理系統的某一層中。 FCAPS 的想法來源于 ITU-T 的 建議,它描述了在管理系統所處理的五種不同的信息。 FCAPS TMN 的各個層次中被處理。例如 ,EML 的 出錯管理是記錄下每個警告或事件。 EMS 就過濾這些警告然后發送給 NMS NMS 通過各個節點警告的關聯性來判斷故障的原因。 FCAPS 的功能一部分子集列在表一中

    1. FCAPS 功能子集

    Fault Management

    Configuration Management

    Accounting Management

    Performance Management

    Security Management

    alarm handling

    system turn-up

    track service usage

    data collection

    control NE access

    trouble detection

    network provisioning

    bill for services

    report generation

    enable NE functions

    trouble correction

    autodiscovery

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    data analysis

    access logs

    test and acceptance

    back up and restore

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    network recovery

    database handling

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    如果要深入了解 FCAPS , 學習他們在 EMS 中的實際功用是很有必要的。

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    4 、四功能 EMS 模型

    介紹

    有了 EMS, 您不必了解電信管理網絡框 架中的任何細節。盡管網元管理層是 TMN 五級塔中的最有價值的部分,真正需要了解的是: EMS 總管著不同廠商的產品。

    Dan O'Shea,Supplements Editor

    "Taming the Elements,"Telephony, September 14.1998

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    TMN FCAPS 模型非常有用因而被經常 提及。但是,它過于抽象使得 EMS 難以操作和評價其經濟價值。

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    SP 認為工作(和其相關的開銷和時間)必須專著在為客戶提供服務上。 TeleManagement Forum (之前的網絡管理論壇 [NMF] ) 于 1997 年的研究就是個好例子。這份基于對 SP 充 分了解的研究確定了一系列的高水準的 TMN 構架中每一層需要完成的程序以及其支援子程序。

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    TeleManagement Forum 所定義的 EML 必 須提供的基礎數據和操作高水準程序為:

    0 服務提供

    1 網絡開發與規劃

    2 網絡目錄管理

    3 網絡提供

    4 服務保障

    5 網絡維護和恢復

    6 網絡監視和控制

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    理解 EMS 有與 NML 的連接是很重要的,這種連接用來交換比如集成的出錯管理和流量規范等信息。 EMS 也經常用大數據傳輸協議接口直接對更高的 SML BML 提供計劃和分析數據。基本上, NML 有 三個主要功能:

    對基于不同客戶和技術的網絡進行集成化的出錯管理和故障分析

    對基于不同客戶和技術的網絡,能夠有集成化的單屏幕端到端的服務規范

    EML SML 中間的集成層;從眾多 EML 中 收集信息,然后集成之、聯系之,對信息歸納,從而能夠把相關的信息傳給 SML; 這 些通常是與相應網絡技術相關聯的端到端信息,當然這些技術是為了滿足顧客的特定需求而導入的;相反方向 NML SML 接收信息,處理后把相關命令 和數據傳給相應的 EMS ;再由 EMS 把命令發送給 NE

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    有一個開放、標準、北行接口的 EMS SP 開發 TeleManagement Forum 所定義的高水準 TMN 框架 NML SML BML 應用的堅強基礎。 EMS 也在 TeleManagement Forum 所定義的成本效益開發中有重要意義。

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    本教程整理了四功能 EMS 模 型,這個模型合并了 EMS 的所有任務,它包括 :

    功能 1 :服務提供

    功能 2 :服務保障

    功能 3 EMS NE 運營支持

    功能 4 :自動開關

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    從主題 5 8 將描述這四個功能領域的典型任務。這些任務對 SP 的 減耗和增收有著潛在意義。 EMS 已經成為了一個很有價值的部分而不僅僅是 NE 接 口的擴展。并非所有的 EMS 都將完成這些任務,有些可能會更多有些可能根據特定的 NE 只完成其中的一個。

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    本四功能模型僅給 SP 為自 己的 NE 決定管理功能時提供一個參考。在 EMS 圖 形用戶接口( GUI )前的用戶可以完成一些或全部四任務模型 EMS 所 提供的任務。 EMS GUI 的某個特定功能是否完成取決于更高級的管理系統中是否已經包含了這個任務。

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    5 、服務提供

    服務提供是使電信網能夠被網絡客戶或用戶所使用的所有過程。這些過程是多面的,包含有與安裝設備、規 劃容量、提供容量、升級和保護 NE 數據庫的完整性相關的任務。 EMS NML SML BML 能否達到 TeleManangement Forum 所規定的高水準流程的關鍵。下面是三個由 EMS 服務提供所支持的高水準流程:

    網絡開發與規劃

    網絡目錄管理

    網絡提供

    這些高水準流程由下面這些支撐 EMS 的 塊完成:

    目錄管理支持

    包括維護一個在子網中安裝的 NE 資源 的目錄來支持服務提供,包括地址收集、設備數、模塊數、序列號、版本、安裝日期等等。 ?

    配置管理支持

    子網資源、拓撲圖、冗余等的總量控制;包括安裝和開啟新的設備資源; 可能包括資源的分派比如路由和服務區域、設備的控制和子網防護開關;可能也包括為共享而分割物理子網資源成虛擬私網。

    ※服務供應支持

    包括網絡的創建或者子網功能的激活以及在客戶需求擴展時如何完成。這些連接或功能可能納入計費系統或 者向客戶許諾的 QoS 水平來決定。

    服務使用支持

    包括客戶子網資源使用情況的度量,這是計費的基礎,只在申請有付費功能的 NE 時才會調用,比如連接或者設置。

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    EMS 中的任務

    下面這些例子是在 EMS 中 所要完成的任務

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    安裝 NE

    加 載表格和參數來安裝新 NE

    自 動發現 NE 設備并更新 EMS 數 據庫。

    構 造一個基于自動發現結果的圖形來報告新 NE 情況。

    建 立和核查與高級 OSS 的連接。

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    提供和計劃容量

    自動發現已有設備的環組件,比如交叉連接。

    EMS GUI 或者 NML 的流通道輸入一個新的環組 件。

    提 供給 SML 目錄系統如下信息: NE 的模 式數、序列號、未使用的設備等。

    提供比如交叉連接等環組件的可用容量信息。

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    升級 NE

    自動發現新設備

    下 載 NE 軟件包

    下 載 NE 升級包

    維 護不斷發布的 EMS NE 軟硬件

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    保護 NE EMS 數據庫的完整性

    備 份和恢復 NE 運作數據庫。

    校 驗 NE EMS 連接狀態,如果連接失敗了, 當重新建立連接時 EMS 重新同步數據到當前 NE 狀 態。

    確 保當前運作的完整性, EMS 周期性的用 NE 自動 發現機制同步數據庫。

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    現代 EMS 經常用自動發現機制來增進準 確度和減少乏味的數據勞動造成的消耗。圖 3 表明 EMS 有如下能力:

    自動發現所有設備并自動在倉架槽上繪制圖形。

    自動上傳所有明顯的警報和事件到出錯窗口(在屏幕的底部)。

    自動發現所有交叉連接并創建相應的圖形表示。

    3. 自動發現設備和交叉連接

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    不顯示自動發現的提供有參數的設備,這些設備存在 EMS 數據庫之中,是在其他的服務提供、服務保障、自動配置開關和操作部分之中使用。

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    大多數技術員、專家和商務人士都很熟悉建立在窗口平臺下的程序,點擊圖形,下拉菜單和對話框等使的 EMS 接口更加直觀。

    4 用圖形界面和下拉菜單簡化操作和配置

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    一個經過良好設計的用戶接口能在一個屏幕中顯示那些技術無關聯但邏輯 上有關系的功能。

    這個屏幕中有簡單的工作流程并包含了一些默認值和可選項來節省時間和減少錯誤。圖 5 是一個 HFC 電話系統。它提供了在客戶房 間的遠程服務單元( RSU )和位于電話 SP 中心 的主機數據終端( HDT )聯合多點 RF 收發 器( MRF )信息。

    5. 在同一個屏幕中顯示邏輯相關功能

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    完成配置和提供 RSU 和 相關支持 MRF 的下一步是激活用戶的服務。圖 6 顯示的 是激活家中的電話服務和 SP 的語音交換連接的畫面。

    6. 在單屏幕中顯示客戶激活和服務事件

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    6 、服務保障

    QoS 水平下提供服務給客戶后, SP 必須確保出售的服務已經到貨了。在 EMS 領 域,這包括網絡資源的出錯管理和性能管理。

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    EMS 在維護 NE 和傳輸設備的完善中是關鍵角 色。它聯合 NML SML 中的其他系統來完成這個任 務。 NE 錯誤、事件、技術員的動作和性能數據等都主要存在 EMS 中。 EMS NML SML 去完成 Telemanagement Forum 所定義的高水準流程的關鍵程序。下面是由 EMS 服 務保障所支持五級模型中的兩個功能。

    網絡維護和恢復

    網絡監視和控制

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    這些高水準流程由一下這些支撐 EMS 的 塊完成。

    出錯管理支持

    包括監視網路資源以發現故障、搶占錯誤和探測錯誤。錯誤發現之后,操 作員必須盡快研究問題、修理和恢復網絡。再出錯管理確認服務已經可用。

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    性能數據收集支持

    包括周期性收集質量信息用以刻畫服務時網絡資源的性能。它也能增進對 網絡趨勢的了解,指出物理資源的周期性逐步降級等情況。

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    資源利用和數據收集支持

    包括收集分配給客戶的網絡資源利用水平。這些數據可以用來判斷服務產品是否與客戶的使用特征相吻合。 也可以用來在 QoS 遭到困難之前給出服務升級的建議。

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    QoS 保障支持

    包括確保網絡性能中有多少保留。這需要預先監控網絡的錯誤、性能和利 用率參數并在服務質量下降之前搶先給出警示。

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    EMS 中的任務

    以下例子是在 EMS 中 的所需要完成的任務:

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    錯誤隔離

    高 級的 NML 出錯管理和 SML 故 障處理規劃提供第一層預警,并指出的問題的源頭。技術人員進而使用 EMS 數 據庫和 EMS 工具做精確的診斷。

    很 多 EMS 提供有一個簡單的方法來調用和顯示 NE 診 斷工具的結果進而隔離錯誤。

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    EMS 提供了一個或更多的錯誤窗口來顯示領域內 NE 的 警報和事件的詳細信息。警報是一個特殊問題的指示器,它使用預先定義好的動作來觸發一個警報。事件被觸發時發送一條與錯誤一起顯示在警告窗口的訊息。事件 機制的一個比較常見的用途是偵測正在不斷惡化的傳輸設備的狀態并在影響到客戶之前對其作出預警。比如位錯誤( BER )和 SLPS 。圖 7 顯示的是一個高級的 troubleshooting 功能,點擊警報將描述所受影響的設備信息。這種機制使得在網絡運營中心( NOC )的專家指導遠程設備側操作員到正確的倉架槽中更換問題卡板成為了可能。

    7. 一個報警窗口,有能夠找到到所受影響的設備信息的鏈接

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    根據 SP 的各自不同的方法、手續和組 織, NOC 中的專家可能會在服務保障中被分配不同的任務。圖 8 顯示的是一張警報過濾的屏幕,它使得專家能夠從職責最優化的角度去觀察和管理警報事件。

    8. 配置警報過濾機制的窗口

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    服務質量

    EMS 通 過偵測 SLIPS BER 之類的錯誤獲取性能信息并把 它發送到 NML 的出錯管理。這些數據可以在性能影響到客戶使用之前分析惡化的原因。

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    EMS 能 夠存儲從 NE 來的性能度量( PM )數 據并提供給 EMS 的報告生成器和 SML 的 性能管理和 QoS 系統使用。

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    NE EMS 的支持下, EMS 有時提供了 NE 設備 和通信設備的性能診斷能力,這種診斷可以是按照日程表來的,也可以是有要求時才提供。

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    QoS 組件的一個關鍵能力是能夠快速精確地指出問題的原因,從而能夠迅速修復,獲得可能的最短修復時間( MTTR )。有些情況下,修復功能可以在 NOC 處 修復,或者客戶在 NOC 專家的指導下修復。圖 9 顯示的 電話程序能夠遠程的對在客戶房間的 RSU 進行診斷和測試從而判斷問題出在客戶電話設備上還是內部配線上。

    9. 電話系統的 EMS 爭端屏幕

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    7 EMS NE 運營支持

    競爭使得 SP 不斷降低網絡運營成本,同時 新服務的復雜程度卻成指數增長,因此 SP 必須用更少的錢做更多的事情。其中最為有意義的一項是需要多少訓練有素的專家來完成工作,因為如下 原因使得這種情況更為復雜:

    越 來越多來自不同廠商的 NE 出現在市場上。

    NE 正 在飛速發展者

    訓練有素的專家總是短缺的

    勞動指出不許保持在低水平,同時能夠保證提供高質量創新性的服務

    SP 知 道必須對效率不高的員工進行 NE 培訓

    以上這些總是缺乏有力的支持,盡管如此還是需要大量有著 NE EMS 知識的員工。沒有訓練有素的 員工時 SP 需要一個更敏銳的系統管理流程。

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    要戰勝這些挑戰就需要一些以完成任務為最終目標而且能夠使效率和適應性最大化的工具支持。因而, EMS 需要有如下這些特性:

    易用

    需要一個直觀的、面向任務的 GUI 來 在最短的時間內顯示出運營的各種功能。

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    上下文相關的幫助

    使得專家能夠完成那些遇到的頻率不高或者他們從未接觸到的任務。

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    統一的桌面

    允許工作在 NML SML 或者 BML 的用戶直接打開任何 EMS 的窗口,允許 EMS 直 接打開其所管理的 NE 的管理窗口。

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    低成本運營平臺

    目標是使用總成本(獲取、運行)最低化的 EMS 運 行平臺。計算平臺比如 Windows NT 等能夠滿足電信的健壯性、可量測性和性能的要求。

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    遠程訪問

    運行運營人員從任何地方訪問管理信息;這種分布式工作模式大大提高了出錯時的反映速度。在今天的互聯 網世界中,這意味著瘦客戶端工作站可通過 Internet SP Intranets 來操作。

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    3 9 提供了一個有效的人機界面設計,它減少了訓練和技能的要求、增進了正確性、節省了時間和成本。圖 10 顯示的是上下文相關幫助更加明顯的減少了技能和訓練需求,它可以引導用戶一步一步的完成復雜任務。

    10. 任務向導引導專家完成復雜任務

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    EMS 的數據庫中存有豐富的信息,這些信息可以改進服務、節省時間和成本。大多數 EMS 都提供有一個標準報告庫和報告生成器,并可以將數據導出到其他專業的分析程序中(圖 11 )。

    11. 一個 EMS 所提供的報告例子

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    8 、自動開關

    12.. 如果 TMN EML 停止工作, NOC 將會編程測樣子

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    EMS 扮演者其所屬范圍內所有管理信息負責人的角色。就像命令和控制信息等一樣,它還通過北行接口提供給 NML 這些信息的摘要。因而, MES 有 如下功能 :

    信息存儲

    要求 EMS 把所有從 NE 收集來的信息存儲下來

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    模 擬 EMS

    包括創建相應的信息模型,用來組織管理信息的存儲,這些信息可以提供 子網的控制能力。

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    EML 的 標準化

    包括把 EML 的專業信息模型映射成能夠為 NML 識別的通用子網模型,這種映射能夠有效的隱藏起 NE 層 的細節而突出那些與特定技術無關的子網模型。

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    北行接口

    包括對用來在 EMS NMS 之間通訊的協議和機制的支持;這種接口用來開啟管理系統自動機制,這也是為何 NE 資源能夠在不需要 EMS 干 涉的情況下由 NMS GUI 間接控制的原因。

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    單屏幕多廠商交叉域的管理

    需要 EMS 能夠通過北行接口發送 NMS 所需要的信息,需要 EMS NE 供應商們各自獨立的人機接口或某種技術中實現集成化的端到端管理; EMS 最好提供一個切入機制,通過這個機制能夠允許 NOC 中 的專家在 NMS 工作站屏幕上直接打開相應的 EMS 的 窗口,這個窗口也能同時在其他相關 NMS 屏幕上顯示。

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    典型的北行接口

    TL1

    一個可以用來發送過濾后的警報信息到 NML 出 錯管理系統的接口。

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    開 放數據庫連接( ODBC

    EMS 報告生成器或其他分析和報告程序所使用的大數據傳輸接口。

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    SNMP

    見到 NE-EMS 接口系統,用來發送陷 阱(錯誤)到 NML 出錯管理系統。

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    Q3/CMISE

    TeleManagement Forum 為高級 NE 發送過濾后警報到 NML 出錯管理系統的而制定的雙向 CORBA 接 口。

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    開放 EML NML 接口的突破

    TeleManagement Forum CORBA " 為管理 SONET/ 同步數據層次( SDH )網絡的 NML-EML 接口 " 項目宣告了 OSS 實 用時代的來臨。開發一種能夠使 SP 從單個終端就能更容易的管理來自不同廠商的網絡的接口(圖 13 ),這個在重重困難中的努力。

    13. 全球 EML NML 接口標準的突破

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    開發第一版草案的公司有 Fujitsu Lucent Technologies Tellabs 。這些公司組成的小組將主要精力放在了網元管理層到網絡管理層上( EML-NML )的以 CORBA 為基礎的開放式接口上。 并在 Orlando Florida 舉行的 NFOEC(1998.9) 大會 和 TeleManangement World Conference(1998.10) 大會 上做了演示。 NML 是一個運行于 UNIX 平 臺上的 Lucent ITM-NM 網絡管理系統(圖 14 ), 它通過 CORBA 接口與以下部分通訊:

    運 行于 Sun Solaris 平臺下的 Java 編 寫的 Fujitsu NETSMART EMS 程序,它管理著有 FLM 150 ADM OC-3 UPSR

    基 于 Windows NT 平臺采用了 Euristix RACEMAN 技術的 Tellabs TITAN 5500 EME 系統,它管理著一臺 TITAN 5500 SONET 款待數字交叉連接系統

    基 于 UNIX 平臺的 Lucent ITM-SNC EMS, 它管理一臺有著 Lucent DDM-2000 ADM OC-3 UPSR 環。

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    演示表明, Lucent ITM-NM 網絡管理系統提供了從 Fujitsu DS-3 ADM A 點通過 TITAN 5500 DCS 到達 Lucent 上的 Z 點的機制。這是工業界首次主導這種基于標準、易管理、多廠商網絡的應用。

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    1999 8 月,草案工作小組在原來三家公司 的基礎上又加入了 Nortel Networks, Siemens AG Telcordia Technologies( 從前的 Bellcore) 。草案小組把 它推薦到 TM Forum 審議。最終在 1999 8 月,由來自 MCI WorldCom Tellabs Fujitsu ADA Ciena DSC ECI Telecom Lucent Technologies Nortel Networks Siemens AG Telcordia Technologies TTI-Telecom Vertel 的代表組成了 TM Forum Information Modeling(SSIM) 小組。

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    注意 : 1999 9 NFOEC'99 會議上,圖 14 所示 的演示已經被擴張到包含了 Nortel Networks Siemens AG Telcordia Technologies NE EMS 的系統。

    14. The NFOEC TeleManagement World Multivendor CORBA Configuration

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    最初 TM Forum 通過的 CORBA 模型是 1999 9 月的 TM Forum 509 TM Forum 已經批準了 SONET/SDH 模型的擴展,包含有對異步傳輸模式( ATM )和高密度多工分波器 (DWDM) 技術的支持。可以預見,集成化、開放式的標準 CORBA EML NML 模型接口將能夠支持不斷發展著的 NE 技 術。

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    為什么重要?

    越來越復雜的 NE 使得 電信設備供應商必須提供一個能適應 TMN 構架的 EML-EMS 應用來支持各自不 同的 NE 類型。早期版本的 EMS 只 提供一種 TL1 EML NML 的出錯管理接口。之所以使用 TL1 是因為它是一種能夠為 NML 所 管理的不同廠商所提供的 NMS 系統所接受的標準。

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    因為競爭, SP 必須 盡快把新服務推向市場。這要求 SP 能夠快速的獲得下一代 NE 并創 造性的用他們滿足客戶的需求。新 NE 必須能夠很容易的集成進現有網絡管理結構的集成出錯管理、流服務、 QoS/ 性能管理、計費、安全和能夠適應終端用戶的網絡管理。

    ?

    與上面的四層 TMN 互 連

    經典的 TMN 層次結構模型是金字塔型上下 垂直的圖示,它容易使人覺得所有通訊都是從相鄰層向上或下流動的;因為以下這些原因使得這種想法并不完成正確:

    比 如對 EMS 收集來的數據進行分析和報告的程序,它們可能直接由 SML 程序通過 ODBC 之類的協議接口來傳輸。

    并 不是所有 TMN 層程序都術語同一個團體;比如:一個 SP 可 能擁有一個網絡并把產品和服務賣給客戶;同時它可能還把自己的帶寬資源賣給其他 SP ,這 時每個 SP 都由自己單獨的 SML BML

    大 客戶日益需要購置自己的網絡能力并利用一種客戶網絡管理( CNM )的系統來提供網絡服務。

    從 其他 SP 處購買服務的 SP 們都 在合同種對 QoS 有約定,這要求 OSS OSS 端的通訊接口,與 1988 ITU-T 所開發的 TMN 構架所謂的“上下 TMN 棧”式完全不同。

    ?

    15 描述的是基于特定任務的 OSS OSS 的通訊必須在 TMN 的每個層都得到支持。

    15. 使用適當的接口標準來滿足工作流程

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    ?

    9 、網絡 EMS 軟件構架

    EMS 構架需要滿足以下基本要求:

    它應能根據設備和管理環境提供相適應的管理功能水平

    它應能通過升級來滿足不斷增長著的需求和日趨復雜的網絡

    它應能分布部署來獲得更高的可用性和可量度性

    ?

    數據庫技術是所有可信賴 EMS 中 的關鍵部分。圖 16 是一個能夠滿足以上要求的網元管理軟件構架的例子。客戶端的服務器接口從前是遠程過程調用( RPC )現在演化到 CORBA DCOM Java/Web Server 、 或其他適當的接口。

    16 網元管理軟件構架的層次視圖

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    ? 機頂盒與EMS

    1、 機頂盒(Set Top Box)的定義

    對于機頂盒(Set Top Box ),目前沒有標準的定義,從廣義上說,凡是與電視機連接的網絡終端設備都可稱之為機頂盒。從過去基于有線電視網絡的模擬頻道增補器、模擬頻道解碼器, 到將電話線與電視機連接在一起的“維拉斯”上網機頂盒、數字衛星的綜合接收解碼器(IRD,Integrated Receive Decoder)、數字地面機頂盒以及有線電視數字機頂盒都可稱為機頂盒。從狹義上說,如果 只說數字設備的話,按主要功能可將機頂盒分為上網機頂盒、 數字衛星機頂盒(DVB-S)、數字地面機頂盒(DVB-T)、有線電視數字機頂盒(DVB-C)以及最新出現的IPTV機頂盒等。 數字電視機頂盒信息家電之 一,它是一種能夠讓用戶在現有模擬電視上,觀看數字電視 節目,進行交互式數字化娛樂、教育和商業化活動的消費業電子產品數字視頻變換盒(英語:Set Top Box,簡稱STB),通常稱作機頂盒或機上盒,是一個連接電視機與外部信號源的設備。它可以將壓縮的數字信號轉成電視內容,并在電視機上顯示出來。信號 可以來自有線電纜、衛星天線、寬帶網絡以及地面廣播。機頂盒接收的內容除了模擬電視可以提供的圖像、聲音之外,更在于能夠接收數據內容,包括電子節目指 南、因特網網頁、字幕等等。

    2、數字機頂盒的功能

    功能

    數字機頂盒的基本功能是接 收數字電視廣播節目,同時具有所有廣播和交互式多媒體應用 功能,如: (1)電子節目指南(EPG)。給用戶提供一個容易使用、界面友好、可以快速訪問 想看節目的一種方式,用戶可以通過該功能看到一個或多個頻道甚至所有頻道上近期將播放的電視節目; (2)高速數據廣播。能給用戶提供股市行情、票務信息、電子報紙、熱門網站等 各種消息; (3)軟件在線升級。軟件在線升級可看成是數據廣播的應用之一。數據廣播服務 器按DVB數據廣播標準將升級軟件廣播下來,機頂盒能識別該軟件的版本號,在版本不同時接收該軟件,并對保存在存儲器中的軟件進行更新; (4)因特網接入和電子郵件。數字機頂盒 可通過內置的電纜調制解調器方便地實現因特網接入功能。用 戶可以通過機頂盒內置的瀏覽器上網,發送電子郵件。同時機頂盒也可以提供各種接口與PC相連,用PC與因特網連接; (5) 有條件接收。有條件接收的核心是加擾和加密,數字機頂盒應具有解擾和解密功能。總之,到 目前為止,圍繞數字機頂盒的數字視頻、數字信息與交互式應用三大核心功能開發了多種增值業務。具體見下表:

    項 目 內容

    基本業務 模擬電視廣播、FM廣播,模擬付費(加擾)電視 數字視頻 衛星數字視頻廣播(DVB-S); 地面數字視頻廣播(DVB-T); 有線數字視頻廣播(DVB-C); MMDS數字視頻廣播; 數字付費(加擾)電視 數字音頻 IP電話/傳真; 音樂(MOD); 實時音頻卡拉OK點播(KOD) 數字數據 信息點播(IOD); 數據廣播(BIS); 股市證券信息廣播(SIS); VBI圖文電視; 應用程序下載; 遠程數據庫流向; 電子商務; 家居銀行 交互式多媒體 互聯網接入服務(IAS); 遠程教育; 遠程醫療; 網上購物; 網上收費; 電子廣告; 股市證券服務(SES); 網上(音、視頻)廣播業務; 可視電話與電視會議; 社區多功能服務

    數字機頂盒的輸入輸出接口

    1、 信號輸入 2、信號環路輸出 3、RCA 4、YPbPr 5、S-VIDEO 6、SPDIF 7、USB 8、網絡接口 9、VGA 10、RS232 11、SCART 12、HDMI

    3、數字機頂盒的分類與應用

    不同的運營商和不同的機頂盒廠商按照不同的應用 習慣將STB分成基本型、增強型、交互型等幾種,運營商對數字電視理解和應用水平的不同對STB的劃分也有所不同。大多數的運營商將基本型定義成僅支持視 音頻服務和接收EPG信息,不支持數據瀏覽和其他應用,而將這些應用放在所謂的增強型中;把具有雙向功能的STB定義為交互型。實際上從功能上很難區分什 么是基本型什么是交互型,不同的商業目的就會有不同的劃分,所謂的基本型和增強型往往都是使用同一個硬件平臺,不同的只是軟件而已,雖然也有廠商宣稱他們 的STB是交互型的或者可以開展交互式服務,但由于網絡上的原因,在國內還沒有一種成熟的交互式應用,目前所謂的交互式應用基本上都還停留在本地交互的基 礎上。 選用的芯片不同,構成的硬件平臺就不同,配備的其他設備和接口也不同,這就組成了多種多樣的 STB。例如,在STB中加上調制解調器或網卡,就構成了一個具有雙向功能的機頂盒;加上硬盤就構成了個人視頻錄制器(PVR:Personal Video Recorder),當然這些都需要軟件的配合。在同一個硬件平臺上通過駐留不同的軟件也可以構成不同應用的機頂盒,而多樣化的STB滿足了不同層次的需 求。

    STB的發展趨勢

    龐大的市場空間,數百億的產值吸引了眾多的商家從事STB的生產制造, 據估計國內大約有300余家企業都在從事STB的生產,而截至到2004年底,全國有線數字用戶大約在80萬戶左右,除去以前累計發展的30多萬戶,實際 去年一年新增用戶不會超過50萬戶,市場競爭的殘酷性使全行業處于一種虧損狀態。 雖然目前運營商在大規模推廣數字電視,搞全網的整體平移,向用戶免費發放STB,為此也創立了 諸如青島模式、佛山經驗以及杭州模式等,但這一切并沒有帶來STB行業的繁榮,也沒有促進STB技術的發展,反而給數字電視行業造成了很多的困惑。如何順 應技術的發展,把握技術發展的方向,可能不再僅僅是制造商需要關注的問題,也許更應當引起行業主管部門和運營商的關注,需要各方協同努力盡快為數字電視創 造一個良好的可持續發展的空間。

    數字電視一體機

    目前國內使用的機頂盒大多都屬于基本型的范 疇,它們可以接收數字電視節目,也可以提供一些諸如電子政務服務類的應用。隨著數字電視機技術的發展,帶數字解碼功能的新型電視機已經面世,目前正在處于 投產前的大規模測試階段。這種將最基本的STB和電視機的功能結合在一起的新型一體化電視機,將對STB的制造業和數字電視的運營產生重大影響,面對家電 巨頭們龐大的生產能力和新的技術產品,大多數STB生產商將面臨重新洗牌的風險。 對運營商而言,一體機的出現也使運營發生了改變。過去運營商不僅要為節目傳輸操心,也要為用戶 的STB投入大量的精力,甚至為此背上沉重的包袱,特別是在整體平移的過程中,由于發送STB而背負了龐大的債務,而這一切都可能因為一體機的出現而得到 很好的解決。在未來的2~3年內,按照國家產業的規劃,國內生產的35%以上的電視機將帶有STB功能,這意味著每年將有1 500臺以上的一體機投放市場,以后這個數字還將會不斷攀升。

    機卡分離

    機卡分離和一體機幾乎 是天生的一對。電視機的大規模制造不僅提高了產品的可靠性,也降低生產的成本,而大規模制造的基礎就是所生產的產品具有一致性,這不僅表現在硬件上也表現 在軟件上。由于軟件的差異性使得制造商無法像生產電視機一樣大規模地生產機頂盒。所以實現規模制造,CA是首先要解決的問題。 機卡分離技術的含義在于讓數字電視的接收設備(機)和CA智能卡及其軟件(卡)無關,兩者通過 一個接口產品(大卡或CAM卡)來連接,電視機和STB預留這個通用的接口。在插入CA智能卡之前,所有的電視機和STB的軟硬件都是相同的,而智能卡首 先要插到一個與之適應的CAM卡中才能插到電視機或機頂盒上,解出相應的節目。雖然從表面上看由于使用了CAM卡增加了用戶的接入成本,但由于脫離了CA 的束縛給運營商和制造商都帶來了使用和制造成本的降低,最終也帶來了用戶接入成本的降低。諸多的優點使機卡分離成為一種產業發展的趨勢,美國已經把機卡分 離作為數字電視機的標準,并為此定義了強制性的時間表。對中國這樣一個電視機生產大國而言,機卡分離也將成為中國產業發展的趨勢和標準。隨著產品的批量投 放市場,數字電視機的普及將有助于帶動數字電視用戶的發展。

    交互式STB

    雖然一體機可能代替 普及型STB,但在數字電視發展中,由于業務的不斷擴展,STB的軟件也將不斷完善,特別是在交互式領域,隨著中間件的完善和應用,STB就成為一個價格 低廉的硬件平臺,可以通過更換不同的軟件來實現多種應用。對運營商而言,交互式應用有著龐大的商業利益,是未來最重要的利潤來源, 而交互式STB的使用可以幫助實現這一目標。交互式STB也代表著機頂盒技術發展的最高水平,有著十分巨大的發展空間。

    PVR STB

    在STB中加上存儲設備就可以將自己喜歡的節目存儲起來,這種STB就是PVR。雖然目前 PVR STB在國內還沒有形成一定的市場,但國外每年幾百萬臺銷量的強勁增長就預示著國內未來市場的龐大,隨著時間的推移,這種需求將會越來越大。

    雙解碼或多解碼STB

    對國內的運營商而言,特別是在整體平移的過程中,如何解決用戶兩臺以上的電視機收看 數字電視節目是一個令開發人員十分頭疼的問題,雖然可以通過強制性的行政行為達到一機一卡,提高收視費,但無法讓用戶理解這種運營模式,也使數字電視的推 廣面臨很大的阻力。 雙解碼STB是在一個STB中采用雙解碼芯片或在一個芯片中嵌入兩個以上的解碼電路,并配以兩 個解調器,進而使一個STB輸出兩路不同的節目,而STB的成本僅僅增加了30%~50%。這種新產品的出現,無疑對那些擁有兩臺以上電視機的用戶是一個 福音,當然對那些寄希望于用戶購買兩臺以上的STB以及交納兩份以上的節目費的運營商而言,這并不是一個好消息。

    DVB 和IP合二為一

    IP技術的飛速發展給數字電視帶來了巨大威脅,但在短期內由于網絡成本的原因使兩者只能共存而無法替代。雖然目前國內市場上 有所謂的帶IP功能的STB,但這些機頂盒只是集成了網卡或帶回傳通道,由于它們無法滿足流媒體等服務,因此還不完全是一個將DVB和IP合二為一的 STB。隨著具有MPEG-II和MPEG-IV雙解碼功能芯片的推出和完善,國外已經有此類STB投放市場,它可適應于不同的網絡環境,有著廣闊的發展 前景。另外,這種技術的發展和整合可能會給人們帶來一些意想不到的變化,也許在不久的將來,隨著網絡技術的發展,一個集DVB和IP于一體的終端產品將會 成為家庭的一員,它連接著家庭的顯示設備、計算機甚至其他的智能化設備,滿足家庭信息化的需求。

    4、有線電視數字機頂盒的關鍵技術

    機頂盒的硬件結構

    從 數字電視機頂盒的構成上看,主要包括硬件和軟件兩大部分。 從結構上看,機頂盒一般由主芯片、內存、調諧解調器、回傳通道、CA(Conditional Access)接口、外部存儲控制器以及視音頻輸出等幾大部分構成。 調諧解調器 調諧解調器部分的作用是將傳輸過來的調制數字信號解調還原成傳輸流,調諧解調器的不同就構成了 不同的數字機頂盒,例如用于QPSK解調的衛星機頂盒(DVB-S),用于QAM解調的有線數字機頂盒(DVB-C)以及用于OFDM解調的地面傳輸數字 機頂盒(DVB-T)。目前市場上比較流行的調諧解調器的生產廠商有Thomson、Sharp等,國內雖然也有一些廠商生產調諧解調器,但市場份額很 小。 主芯片 隨著芯片技術的發展,越來越多的廠家將機頂盒的功能更多地集成在一個主芯片里,例如現在大部分 廠商都將CPU、解碼器、解復用器、圖形處理器與視音頻處理器集成在芯片中,甚至一些以Philips為代表的芯片廠商將調諧解調器也集成在芯片中,形成 一體化的芯片解決方案,有效地降低了器件成本并提高了可靠性。 在主芯片中,首先根據傳輸流所傳遞的標志信息對接收到的傳輸流進行解復用,然后根據CA智能卡 所傳遞的解擾信息對節目流進行解擾,解擾后的TS流送到視音頻解碼器中分別對其進行解碼,還原成AV信號進行輸出,同時,也分離出復用在TS流中的各類系 統數據表,送給機頂盒處理器分別輸出。 另外,由于在主芯片中集成了CPU和圖形管理器,使機頂盒可以完成更多的功能,它可以運行各種 軟件完成諸多任務,例如股票接收、網頁瀏覽等,也可以通過圖形管理器實現2D甚至3D的圖形處理,為用戶提供更美觀的界面,實現交互式游戲等各種高畫質應 用。 由于CPU是主芯片的核心,因此通常情況下CPU的性能就決定了主芯片的性能。CPU的性能一 般是由主頻決定的,主頻越高則CPU的性能也越高。目前最快的CPU主頻已經超過了400 MIPS,即使是目前市場上流行、最基本的機頂盒中CPU的主頻也超過了50 MIPS。CPU速度同運行其上的業務系統有著必然的聯系,如果需要在一個STB中運行一個HTML瀏覽器,100 MIPS可能就是對CPU的最低要求,當然這還需要內存的配合。 內存 在某些方面,機頂盒同PC機有很多相似之處,甚至可以說是一臺簡化了的PC機,兩者最相似之處 就是內存。對機頂盒而言,內存主要分為Flash內存和SDRAM內存。Flash用來存貯機頂盒的系統軟件、驅動軟件、應用程序以及一些用戶信息,在系 統斷電時內容還可保留,同時Flash可以通過在線的方式對其上所載的軟件進行更新,達到機頂盒軟件升級的目的。SDRAM主要是用來存儲應用數據。機頂 盒的許多功能都需要內存來實現,例如圖形處理、視音頻解碼和解復用等,不同的應用需求,內存的大小配置也各不相同。容量大的Flash和SDRAM的配置 雖然可以為將來的業務系統預留足夠的內存空間,但內存并不是決定軟件能否運行的因素,它需要配合CPU來工作,不切合實際的高配置只會造成資源浪費,而無 助于STB性能的提高。 外部存儲設備 外部存儲設備一般指外掛式硬盤,大容量的硬盤可以用于存儲節目流以滿足用戶的個性化需求。一個 STB中能否外掛硬盤一般都是由主芯片所決定的,只有CPU的處理能力達到一定程度時才有可能支持硬盤的讀寫,而硬盤的讀寫也需要更多的內存空間。 智能卡接口 通過讀卡器讀取CA智能卡中的數據用于數字電視節目的解擾,特別是在付費電視發展的今天,這是 大多數STB必不可少的部件。除了標準的讀卡器外,在有些STB中也采用通用接口CI(Common Interface)來完成對CA智能卡的讀取。CI是一個由DVB組織為機頂盒和分離的硬件模塊之間定義的標準接口。這種起源于PCMCIA的技術應 用,使機頂盒可以批量生產,也為機頂盒帶來了變化,有著廣泛的應用前景。 回傳通信接口 隨著機頂盒應用的擴展,使用戶對機頂盒的需求已經不單單停留在簡單地收看視音頻節目上了,交互 式的需求使機頂盒中內嵌了回傳設備,這些設備可以包括網絡適配器、調制解調器等通信接口,用于滿足用戶將信息回傳到前端。 其他設備接口 新技術的發展使機頂盒的物理接口也不斷地增加,如RS232接口、紅外遙控器接口、無線鍵盤接 口、Wi-Fi接口等等,使STB可以同攝像機、DVD、PDA等眾多設備進行連接。 機頂盒的軟件系統 機頂盒作為一個客戶端系統,除了要具有良好的硬件平臺外還需要配備不同的軟件系統才能使其完成 各種任務。機頂盒中的軟件可以分成三個主要的層:應用層、中間解釋層和驅動層,每一層都包含了諸多的程序或接口等。 驅動層 驅動層包括機頂盒硬件的驅動程序和API接口,它主要用于完成對硬件設備的操作。 中間解釋層 中間解釋層將STB的應用程序指令翻譯成CPU能識別的指令,從而通過驅動層去調動硬件設備完 成相應的操作。該層包括嵌入式操作系統、中間件、CA駐留軟件等。雖然中間件的使用可以給STB軟件的設計和應用帶來極大好處,但高昂的使用費用,對硬件 需求的增加以及技術上的不成熟使中間件在國內鮮有應用。目前許多軟件設計者采用直接調用驅動層的軟件來編寫應用程序,這雖然可以滿足一時的需求,但隨著應 用需求的增加,在STB中使用中間件才是一個很好的解決方案。 應用層 應用層可以分成駐留應用程序和可下載應用程序兩部分,不同的STB軟件設計理念使這兩個部分包 含的應用程序也不盡相同,合理規劃這兩部分的組成將有助于提高STB的可靠性和相應時間。目前國內機頂盒中的應用較少,主要以EPG、數據廣播、股票、簡 單的下載游戲等為主,而數字電視的魅力并不在于看電視,而在于這種基于數字電視平臺的業務應用,這些應用將會改善人們的一些日常生活習俗。隨著雙向網絡的 建設,交互式應用的普及,基于交互式的應用軟件也將越來越多,這也會給運營商帶來難以預料的增值收入。 有線電視數字機頂盒的技術含量非常高,它集中反映了多媒體、計算機、數字壓縮編碼、 加解擾算法、加解密算法、通信技術和網絡技術發展水平。 ※加解擾技術 加解擾技術用于對數字節目進行加密解密,其基本原理是采用加擾控制字加密傳輸的方法,用戶端利 用IC卡解密。在MPEG傳輸流中,與控制字傳輸相關的有兩個數據流:授權控制信息 (ECMs)和授權管理信息(EMMs),由業務密鑰(SK)加密處理后的控制字在ECMs中傳送,其中還包括節目來源、時間、內容分類和節目價格等節目 信息。對控制字加密的業務密鑰在授權管理 中傳送,并且業務密鑰在傳送前要經過用戶個人分配密鑰( PDK)的加密處理,EMMs中還包括地址、用戶授權信息,如用戶可以看的節目或時間段,用戶付的收視費等。用戶個人分配密鑰(PDK)存放在用戶的智能 卡(Smart Card)中。 在用戶端,機頂盒根據PMT和CAT表中的CA-descriptor,獲得EMM和ECM的PID值,然后從TS流中過濾出ECMs和EMMs,并通過 Smard Card接口送給Smart Card。Smart Card首先讀取用戶個人分 配密鑰(PDK),用PDK對EMM解密,取出SK,然后利用SK對ECM進行解密,取出CW,并將CW通過 Smart Card接口送給解擾引擎,解擾引擎利用CW就可以將擾的傳輸流進行解擾。 加解擾技術分為同密和多密技術。 同密技術是將兩家或兩家以上的條件接收(CA)系統應用于同一網絡平臺之中,從有線電視臺角度是實現技術的選擇和競爭的環境。 多密技術要求機頂盒采用CI技術,實現同一機頂盒可接收不同CA系統加密節目。從用戶角度 來講,不會因購買是一家CA的機頂盒而受到限制,用戶還有選擇其CA服務的可能性。

    5、結束語

    數字機頂盒不僅是用戶終端,還是網絡終端,它能使模擬電視機從被 動接收模擬電視轉向交互式數字電視(如視頻點播等),并能接入因特網,使用戶享受電視、 數據、語言等全方位的信 息服務。目前,有些人認為機頂盒就是用來使電視機上網,這是一種認識上的誤區。實際上,數字機頂盒是在走普及數字電視機之前寬帶綜合信息網的組成成員這 一。隨著數字技術、多媒體技 術和網絡技術的發展,將促使數字機頂盒內置和整個成本下降,讓大多數用戶在普通模擬電視機上實現既能娛樂,又能上網等多種服務。 總之,機頂盒作為數字電視標志性的產品,有著廣闊的發展空間。隨著數字電視應用、芯片技術和軟 件技術的發展,STB的功能也必將越來越強大,可以為運營商和用戶開展更多的服務,滿足不同層次的需求。

    機頂盒行業發展現狀

    進入2008年,中國數字電視產業特別 是有線數字電視產業持續了快速發展的勢頭,數字電視機頂盒市場與數字電視整體轉換同步發展,市場規模不斷增長。2008年前三季度中國機頂盒市場銷量迎來 井噴,數據顯示,前三季度中國市場共銷售機頂盒1666.7萬臺,同比增長了83.4%。 機頂盒銷量的猛增,主要由以下幾個因素推動:有線數字電視經過幾年的發展,積累了大量的成功經 驗,廣電在推廣上有多個區域和城市可作為參考的典型,因此各地的數字電視整體平移進程越來越快;中國的機頂盒制造產業已經具備了很大的規模,中國從事機頂 盒生產的企業達到了200多家,九洲、長虹和同洲等企業的產能早已達到數百萬臺。如此眾 多的企業,使得中國機頂盒市場的競爭十分激烈,價格下降速度很快,有線數字電視運營商的機頂盒采購壓力也相對減輕很多;更多數字電視行業內的企業參與到了 數字電視的轉換工作,進行了很多聯合運營的業務模式創新,從而加快了模擬轉數字的進程,刺激了機頂盒銷量的增加。 2008年,各地區有線數字電視運營商加大了奧運前的平移力度,以確保更多的用戶能夠通過數字 電視的方式收看節目,特別是3月份CCBN展會在北京成功召開,給機頂盒企業帶來了大量的訂單。2008年前三季度中國市場共完成機頂盒銷售收入58.7 億元,同比增長了53.1%,高清、雙向等高端機頂盒的銷量增加,減緩了機頂盒價格的降低幅度,使得中國市場機頂盒銷售額得以與銷量同時高速增長。 2008年,機頂盒廠商之間的競爭愈加激烈,且競爭模式已經從單純的產品、技術、服務競爭了轉 向合作模式的創新競爭。數字機頂盒廠商跨越了單純的生產制造范疇,向更深層次的商務合作領域邁進,機頂盒廠商與運營商的合作模式已經從單純的買賣關系向共 同承擔風險共同享受利潤的合作模式轉變。

    機頂盒產業的發展

    近年來,中國機頂盒發展迅速。由于機頂盒產業的資源供給或產品需求正在發生一系列的變化,導 致這一產業正逐漸從其他國家或地區梯度轉移到中國生產和制造。中國已經成為全球最大的機頂盒生產制造中心。2007年,中國機頂盒市場中以有線機頂盒為 主。機頂盒市場出貨量達到了6500萬臺以上,相比2006年增長41.3%。其中國內機頂盒出貨量超過3000萬臺,相比2006年增長49.32%, 國內市場機頂盒出貨量首次超出國外市場;有線機頂盒市場保有量在2007年底突破了2500萬臺,相比2006年增長了近60%。2008年中國數字電視 進入了蓬勃發展期,除有線數字電視仍舊表現出強勁增長勢頭外,地面數字電視隨著2008年奧運會的契機也有 了突破性的發展。2008年,雖然受到雪災、地震以及全球金融危機等客觀因素的影響,但中國機頂盒市場依然處于景氣周期。 根據《廣播影視科技“十五”計劃和2010年遠景規劃》,2010年中國將全面實現數字廣播電 視,2015年將停止模擬廣播電視的播出。毋庸置疑,數字電視節目的普及已成為必然趨勢,而中國現行的“模擬電視+機頂盒”的轉換形式使機頂盒市場蘊藏了 巨大商機。 面對潛力巨大的機頂盒市場,國內廠家早已未雨綢繆,而且他們更看好相對成熟的發達國家市場,其 產品已經出口美國、歐洲、中東等國家和地區。也正是看到了機頂盒產業的巨大機會,國內外廠商紛紛涌入這一行業。目前終端設備制造商不僅包括家電巨頭海爾、 長虹、TCL、康佳、創維,還有IT企業清華同方、浪潮、中興通訊、實達等,甚至包括跨國巨頭摩托羅拉、飛利浦等。而在機頂盒產業鏈中,除了機頂盒生產廠 商,還包括上游芯片廠商、操作系統供應商、內容提供商等。

    數字電視機頂盒的主要技術

    信道解碼、信源解碼、上行數據的調制編碼、嵌入式CPU、MPEG-2解壓縮、機頂 盒軟件、顯示控制和加解擾技術是數字電視機頂盒的主要技術。

    (1)信道解碼

    數字電視機頂盒中 的信道解碼電路相當于模擬電視機中的高頻頭和中頻放大器。在數字電視機頂盒中,高頻頭是必須的,不過調諧范圍包含衛星頻道、地面電視接收頻道、有線電視增 補頻道。根據DTV目前已有的調制方式,信道解碼應包括QPSK、QAM、OFDM、VSB解調功能。

    (2) 信源解碼

    模擬信號數字化后,信息量激增,必須采用相應的數據壓縮標準。數字電視廣播采用MPEG-2視頻壓縮標準,適用多種清晰度圖像質 量。音頻目前則有AC-3和MPEG-2兩種標準。信源解碼器必須適應不同編碼策略,正確還原原始音、視頻數據。

    (3) 上行數據的調制編碼

    開展交互式應用,需要考慮上行數據的調制編碼問題。目前普遍采用的有3種方式,采用電話線傳送上行數據,采用以太網卡傳 送上行數據和通過有線網絡傳送上行數據。 [1]

    (4)嵌入式CPU

    嵌入式CPU是數字電視機頂盒的 心臟,當數據完成信道解碼以后,首先要解復用,把傳輸流分成視頻、音頻,使視頻、音頻和數據分離開,在數字電視機頂盒專用的CPU中集成了32個以上可編 程PID濾波器,其中兩個用于視頻和音頻濾波,其余的用于PSI、SI和Private數據濾波。CPU是嵌入式操作系統的運行平臺,它要和操作系統一起 完成網絡管理,顯示管理、有條件接收管理(IC卡和Smart卡)、圖文電視解碼、數據解碼、OSD、視頻信號的上下變換等功能。為了達到這些功能,必須 在普通32~64位CPU上擴展許多新的功能,并不斷提高速度,以適應高速網絡和三維游戲的要求。

    (5)MPEG-2 解碼

    MPEG-2是數字電視中的關鍵技術之一,目前實用的視頻數字處理技術基本上是建立在MPEG-2技術基礎上,MPEG-2是包括從網 絡傳輸到高清晰度電視的全部規范。MP@LL用于VCD,可視電話會議和可視電話用的H.263和H.261是它的子集。MP@ML用于DVD、 SDTV,MP@MH用于HDTV。 MPEG-2圖像信號處理方法分運動預測、DCT、量化、可變長編碼4步完成,電路是由 RISC處理器為核心的ASIC電路組成。 MPEG-2解壓縮電路包含視頻、音頻解壓縮和其它功能。在視頻處理上要完成主畫面、子畫面解 碼,最好具有分層解碼功能。圖文電視可用APHA迭顯功能選加在主畫面上,這就要求解碼器能同時解調主畫面圖像和圖文電視數據,要有很高的速度和處理能 力。OSD是一層單色或偽彩色字幕,主要用于用戶操作提示。 在音頻方面,由于歐洲DVB采用MPEG-2伴音,美國的ATSC采用杜比AC-3, 因而音頻解碼要具有以上兩種功能。

    (6)數字電視機頂盒軟件

    電視數字化后,數字電視技術中軟 件技術占有更為重要的位置。除了音視頻的解碼由硬件實現外,包括電視內容的重現、操作界面的實現、數據廣播業務的實現,直至機頂盒和個人計算機的互聯以及 和Internet的互聯都需要由軟件來實現,具體如下: 1 硬件驅動層軟件: 驅動程序驅動硬件功能,如射頻解調器、傳輸解復用器、A/V解碼器、OSD、視頻編碼器等。 2 嵌入式實時多任務操作系統:嵌入式實時操作系統是相對于桌面計算機操作系統而言的,它不裝在硬盤中,系統結構緊湊,功能相對簡單,資源開資較小,便于固化 在存儲器中。嵌入式操作系統的作用與PC機上的DOS和Windows相似,用戶通過它進行人機對話,完成用戶下達的指定。指定接收采用多種方式如:鍵 盤、鼠標、語音、觸摸屏、紅外遙控器等。 3 中間件: 開放的業務平臺上的特點在于產品的開發和生產以一個業務平臺為基礎,開放的業務平臺為每個環節提供獨立的運行模式,每個環節擁有自身的利潤,能產生多個供 應商。只有采用開放式業務平臺才能保證機頂盒的擴展性,保證投資的有效回收。 4 上層應用軟件: 執行服務商提供的各種服務功能,如:電子節目指南、準視頻點播、視頻點播、數據廣播、IP電話和可視電話等。上層應用軟件獨立于STB的硬件,它可以用于 各種STB硬件平臺,消除應用軟件對硬件的依賴。

    (7)顯示技術

    就電視和計算機顯示器而 言,CRT顯示是一種成熟的技術,但是用低分辨率的電視機顯示文字,尤其是小于24×24的小字,問題就變得復雜了。電視機的顯像管是大節距的低分辨率 管,只適合顯示720×576或640×480的圖像,它的偏轉系統是固定不變的,是為525行60Hz或625行50Hz設計的,而數字電視的顯示格式 有18種以上。上網則要符合VESA格式,顯然,電視機的顯示系統無法適應這么多格式。另外,電視采用低幀頻的隔行掃描方式,當顯示圖形和文字時,亮度信 號存在背景閃爍,水平直線存在行間閃爍。如果把逐行掃描的計算機圖文轉換到電視機上,水平邊沿就 會僅出現在奇場或偶場,屏顯時間接近人眼的視覺暫留,會產生厲害的邊緣閃爍現象,因而要用電視機上網,必須要補救電視機顯示的缺陷。 根據技術難度和成本,目前用兩種方法進行改進,一種是抗閃爍濾波器,把相鄰三行的圖像按比例相 加成一行,使僅出現在單場的圖像重現在每場中,這種方式叫三行濾波法。三行濾波法簡單易實現。但降低了圖像的清晰度,適用于隔行掃描方式的電視機。另一種 方法是把隔行掃描變成逐行掃描,并適當提高幀頻,這種方式要成倍地增加掃描的行數和場數,為了使增加的像數不是無中生有,保證活動畫面的連續性,必須要作 行、場內插運算和運動補償,必須用專用的芯片和復雜的技術才能實現,這種方式在電視機上顯示計算機圖文的質量非常好,但必須在有逐行和倍掃描功能的電視機 上才能實現。另外把分辨率高于模擬電視機的HDTV和VESA信號在電視機上播放,只能顯示部分畫面,必須進行縮小這就像PIP方式,要丟行和丟場。同樣 為保證圖像的連續性,也要進行內插運算。

    (8)加解擾技術

    加解擾技術用于對數字節目進行加密 和解密。其基本原理是采用加擾控制字加密傳輸的方法,用戶端利用IC卡解密。在MPEG傳輸流中,與控制字傳輸相關的有2個數據流:授權控制信息 (ECMs)和授權管理信息(EMMs)。由業務密鑰(SK)加密處理后的控制字在ECMs中傳送,其中包括節目來源、時間、內容分類和節目價格等節目信 息。對控制字加密的業務密鑰在授權管理信息中傳送,并且業務密鑰在傳送前要經過用戶個人分配密鑰(PDE)的加密處理。EMMs中還包括地址、用戶授權信 息,如用戶可以看的節目或時間段,用戶付的收視費等。 用戶個人分配密鑰(PDK)存放在用戶的智能卡(Smart Card)中,在用戶端,機頂盒根據PMT和CAT表中的CA-descriptor,獲得EMM和ECM的PID值,然后從TS流中過濾出ECMs和 EMMs,并通過Smart Card接口送給Smart Card。Smart Card首先讀取用戶個人分配密鑰(PDK),用PDK對EMM解密,取出SK,然后利用SK對ECM進行解密,取出CW,并將CW通過Smart Card接口送給解擾引擎,解擾引擎利用CW就可以將已加擾的傳輸流進行解擾。

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