CN106301942B - 一种机顶盒WiFi远程控制客户端的数据处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机顶盒WiFi远程控制客户端的数据处理方法，包括以下步骤：（A）互动DHCP服务器负责向所有高清互动一体化机顶盒派发互动IP地址；（B）Wi‑Fi信息采集服务器负责接收高清互动一体化机顶盒发送的心跳包；（C）网管数据库服务器分析处理Wi‑Fi信息采集服务器的数据；（D）在网管Web服务器页面输入宽带终端的MAC地址，网管Web服务器则根据数据库查询结果向该用户机顶盒的互动IP发出SNMP查询指令并将查询Wi‑Fi设备的状态结果返回至服务器；（E）网管Web服务器将根据实时获取的Wi‑Fi设备的状态数据，进行故障分析并提供具体的故障原因。
Description
技术领域
本发明涉及广播电视领域，尤其是一种机顶盒WiFi远程控制客户端的数据处理方法。
背景技术
随着高清互动、互联网宽带快速普及，广电运营企业推出高清互动一体化机顶盒，该盒子集成了Wi-Fi设备，通过该盒子用户可以实现高清互动、宽带上网等业务。由于Wi-Fi设备属于高清互动一体化机顶盒的重要组成部分，因此，广电运营商必需承担机顶盒Wi-Fi的日常运维管理，传统上Wi-Fi设备属于用户家庭终端设备，广电运营商缺少对家庭终端设备（Wi-Fi）的运维管理经验。在此背景下，传统的广电运营企业需要找到一种有效保障有线电视宽带业务的运维管理质量，快速提高宽带故障处理时效的途径。
目前，广电运营企业对高清互动一体化机顶盒终端设备的运维管理的主要手段包括：
1）宽带终端的管理
高清互动一体化机顶盒集成了宽带终端（EoC或CM），目前广电运营企业均通过宽带终端网管系统对用户则的宽带终端（EoC或CM）进行管理，可以实现查看终端链路状态、重启终端设备和修改终端参数等功能。
2）智能卡的管理
当前广电运营企业通过后台管理系统负责智能卡的授权和管理，然后通过高清互动一体化机顶盒的条件接收系统管理用户的权限并确保用户的正常收看节目。
3）上门处理宽带故障
用户报障宽带无法上网、上网慢、无法连接Wi-Fi等，运维人员只能上门进行故障检查和故障处理。
但是，上述目前广电运营企业对高清互动一体化机顶盒终端设备运维管理存在的缺点：
1）目前广电运营企业的专业网管系统只能对宽带终端、智能卡进行管理，无法对高清互动一体化机顶盒Wi-Fi设备进行管理。
2）传统的宽带故障运维方式在故障处理时效方面效率不高，缺乏远程监控和故障定位的手段。当用户报障生成故障工单，运维人员根据故障工单联系用户询问故障情况，并与用户预约时间上门检查，故障排除后回到办公室填写故障原因和处理过程等信息并返单。整个过程花费比较长的时间，无法大幅提高故障时效管理效率。
3）传统的宽带故障运维方式导致宽带故障定位不清。运维人员根据故障工单联系用户了解故障情况，在无法实现清晰准确的故障定位就联系用户上门检查，部分无需上门处理的故障也按上门检查的方式处理，导致广电运营企业维护成本高居不下。
4）缺少宽带业务相关的运维支撑管理系统，难以调动运维人员的主动性和积极性。运维人员对宽带故障处理存在一定心理障碍，担心自己无法独立处理宽带故障。运维人员宽带业务支撑能力不强是部分广电运营企业的宽带业务流失率较高的原因之一。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种机顶盒WiFi远程控制客户端的数据处理方法。
本发明采用的技术方案是：
一种机顶盒WiFi远程控制客户端的数据处理方法，基于部署在中心机房的后台服务器所包括的互动DHCP服务器、Wi-Fi信息采集服务器、网管数据库服务器和网管Web服务器；该数据处理方法包括以下步骤：
（A）互动DHCP服务器负责向所有高清互动一体化机顶盒派发互动IP地址；
（B）Wi-Fi信息采集服务器负责接收高清互动一体化机顶盒发送的心跳包，心跳包的信息包含机顶盒互动IP地址、机顶盒Eth0网卡MAC地址信息；同时Wi-Fi信息采集服务器对心跳包提取EOC/CM终端的源MAC地址，并将数据一并发送到网管数据库服务器；
（C）网管数据库服务器分析处理Wi-Fi信息采集服务器的数据，在数据库里面形成EOC/CM终端的MAC地址、互动IP地址、机顶盒Eth0网卡MAC地址的对应关系；
（D）在网管Web服务器页面输入宽带终端的MAC地址，网管Web服务器则根据数据库查询结果向该用户机顶盒的互动IP发出SNMP查询指令并将查询Wi-Fi设备的状态结果返回至服务器；
（E）网管Web服务器将根据实时获取的Wi-Fi设备的状态数据，进行故障分析并提供具体的故障原因。
所述步骤（C）中网管数据库服务器对于超过互动IP租约的记录自动进行清除，确保宽带终端MAC、互动IP地址、机顶盒网卡MAC地址对应关系的准确性。
所述故障原因包括账号密码错误、账号欠费到期、无法连入Wi-Fi设备、Wi-Fi设备设置错误以及DNS服务器错误。该方法能够快速处理这些故障（无需上门处理），可以通过远程在线处理，缩短故障处理时间，提升宽带业务服务质量。
所述高清互动一体化机顶盒启动时包括以下步骤：（1）获取Wi-Fi信息采集服务器的地址；（2）发送心跳包；（3）实现NAT转换：后台服务器向机顶盒互动IP发出SNMP的GET和SET命令，机顶盒完成端口为161的数据包转换功能，将SNMP的数据包指令全部转向路由器IP，实现远程读写机顶盒内置Wi-Fi设备的SNMP节点。
所述数据处理方法还包括预先对机顶盒Wi-Fi设备的OID节点进行定义，即根据标准的SNMP协议编制机顶盒Wi-Fi设备MIB库规范。
本发明的有益效果：
1.对比广电运营企业现有的宽带业务运维管理，本发明有效实现了全市范围内高清互动一体化机顶盒Wi-Fi的远程管理，改变了广电运营企业处理宽带故障必需上门检查分析的现状，减少上门次数，减少车辆使用、节约燃油开支和车辆维修开支等费用，在农村地区用户分散距离较远的情况下尤为明显。
2.在广电运营企业由单向电视广播业务向宽带业务运营转变过程中，大部份老一辈广电运维人员未接触未处理过宽带业务故障，在该群体中容易蔓延宽带故障处理的心理障碍、担心自己无法独立处理宽带故障，因此造成广电运营企业宽带业务运维服务质量上不去，宽带业务流失率居高不下。本发明 在运维人员缺少宽带维护经验的情况下，为运维人员提供远程故障判断和远程故障处理，可在短时间内缩短广电运营企业宽带故障处理时间；同时能够充分调动老一辈广电运维人员宽带业务运维的积极性和能动性，不断提升宽带业务的服务质量。
3.本发明能够为广电运营企业提供强大的宽带业务运维支撑，随着宽带业务的普及，在短时间内广电运营企业的宽带业务群体将会越来越大，在无需额外增加网络资源的情况下，本发明能够支撑广电运营企业宽带业务快速发展的需要。
术语解释：
IP：Internet Protocol，网络之间互连的协议。为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。
SNMP ：Simple Network Management Protocol 简单网络管理协议。
EoC：Ethernet Over Cable。是基于有线电视同轴电缆网使用以太网协议的接入技术。
Vlan：Virtual Local Area Network虚拟局域网。
NAT：Network Address Translation，网络地址转换。
CM：Cable Modem 电缆调制解调器。
Wi-Fi：Wireless Fi-delity，一种允许电子设备连接到一个无线局域网（WLAN）的技术。
DHCP：Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议，是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，主要有两个用途：给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址。
DHCP OPTION：DHCP报文中的一个选项。
MAC：Media Access Control，计算机网卡设备的硬件地址。
WEB：是基于XML和HTTPS的一种服务。
DataBase：数据库。
ETH0：LINUX系统下网卡的名称
MIB：Management Information Base，管理信息库，是TCP/IP网络管理协议标准框架的内容之一，MIB定义了受管设备必须保存的数据项、允许对每个数据项进行的操作及其含义，即管理系统可访问的受管设备的控制和状态信息等数据变量都保存在MIB中。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
图1是本发明运维管理系统的系统架构图。
具体实施方式
本发明基于一种高清互动一体化机顶盒Wi-Fi远程运维管理系统，其目的是在用户端机顶盒的Wi-Fi设备无法正常拨号情况下，建立一套能够实时访问用户则Wi-Fi状态的数据处理方法。该系统利用广电运营企业现有的互动业务信令通道，采用SNMP协议实现对一体化机顶盒Wi-Fi模块的远程访问和管理。
如图1所示，本发明所应用的系统主要由五个部分组成：
1.后台服务器
后台服务器部署在中心机房，主要包括互动DHCP服务器、Wi-Fi信息采集服务器、网管数据库服务器和网管Web服务器。主要作用包括：
1）互动DHCP服务器负责向所有高清互动一体化机顶盒派发互动IP地址；
2）Wi-Fi信息采集服务器负责接收高清互动一体化机顶盒发送的心跳包，心跳包的信息包含机顶盒互动IP地址、机顶盒Eth0网卡MAC地址信息；同时Wi-Fi信息采集服务器对心跳包提取源MAC地址（EoC或CM终端设备），并将数据一并发送到网管数据库服务器；
3）网管数据库服务器分析处理Wi-Fi信息采集服务器的数据，在数据库里面形成宽带终端（EoC或CM终端设备）MAC地址、互动IP地址、机顶盒Eth0网卡MAC地址的对应关系。对于超过互动IP租约的记录自动进行清除，确保宽带终端MAC、互动IP地址、机顶盒网卡MAC地址对应关系的准确性。
4）运维人员根据故障工单，需要主动查询某个用户机顶盒的Wi-Fi路由器状态信息，只需在网管Web服务器页面输入宽带终端的MAC地址，网管Web服务器则根据数据库查询结果向该用户机顶盒的互动IP发出SNMP查询指令并将查询结果返回至服务器，运维人员即可在几秒内实时获取用户则的Wi-Fi设备的状态。
5）网管Web服务器将根据实时获取的Wi-Fi设备的状态数据，进行故障分析并提供具体的故障原因，部分故障如账号密码错误、账号欠费到期、无法连入Wi-Fi设备、Wi-Fi设备设置错误以及DNS服务器错误等，运维运维人员可以在线快速处理故障，缩短故障处理的时间，提供宽带故障处理效率。
2.高清互动一体化机顶盒
高清一体化机顶盒还包括STB主板、EOC/CM终端，该STB主板、EOC/CM终端与所述Wi-Fi设备互联，该EOC/CM终端通过所述网络通道与后台服务器互联；在确保中间件不变情况下（中间件不变可以确保全省直播电视、互动电视业务界面和管理的一致性），对高清互动一体化机顶盒的底层操作系统（LINUX）需要增加部分功能，主要包括：
1）获取Wi-Fi信息采集服务器的地址
高清互动一体化机顶盒开机后分析DHCP服务器的数据包，获取互动IP的同时获取Wi-Fi信息采集服务器的地址，具体服务器IP地址存放在固定的DHCP option里面；
2）发送心跳包，心跳包包括以下信息：
高清互动一体化机顶盒获取互动IP地址，发送心跳包前要对互动IP进行校验，确保IP地址的正确性；心跳包内容包括机顶盒ETH0的MAC地址（即互动IP对应网卡的MAC地址）、互动IP地址等信息；
3）机顶盒厂家的标识（如厂家A机顶盒用00表示、厂家B的机顶盒用01表示、厂家C的机顶盒用02表示）；
4）实现NAT转换功能
后台服务器向机顶盒互动IP发出SNMP的GET和SET命令，机顶盒必须完成端口为161的数据包转换功能，将SNMP的数据包指令全部转向路由器IP （192.168.1.254），实现远程读写机顶盒内置Wi-Fi模块的SNMP节点。因此需要在机顶盒启动文件自动运行IPTABLE命令实现NAT转换。
3.高清互动一体化机顶盒Wi-Fi设备MIB库规范
实现远程机顶盒Wi-Fi设备控制管理，主要对约100个OID节点进行定义，因此我们根据标准的SNMP协议编制机顶盒Wi-Fi设备MIB库规范。
1）定义WAN口的节点，包括宽带账号密码、WAN口IP、DNS、网关和连接时间等；
2）定义LAN口的节点，包括客户端IP、客户端名称、IP租约、使用时间等；
3）定义无线功能的节点，包括使用频率、无线加密方式、加密密码、SSID名称等；
4）定义Wi-Fi设备管理功能节点，包括重启设备、设备开机时间、工作模式、日志记录等；
5）定义远程工具管理功能，包括Ping操作的目标地址、返回结果；TRACE操作的目标地址、返回结果；HTTP/FTP下载的目标地址、返回结果等。
4.机顶盒Wi-Fi设备
机顶盒Wi-Fi设备作为远端被管理的设备，其芯片运行的底层软件一般来讲是LINUX，因此非常容易支持SNMP协议，只需在Wi-Fi芯片的系统进程需增加SNMPD进程即可（该进程是LINUX系统的一部分占用很少系统资源），同时按照高清互动一体化机顶盒Wi-Fi设备MIB库规范逐一定义OID节点。当后台服务器向某个节点发出SNMP GET/SET指令时，将对应的OID节点信息返回后台服务器，实现远程管理、远程排障和远程分析等操作。
5.网络资源及网络通道
在网络资源方面，随着互动业务的快速推广，互动业务用户群体越来越大，因此对IP资源的要求越来越高。本系统实现远程管理机顶盒Wi-Fi设备，在网络资源方面是利用广电运营企业原有互动业务的网络资源(包括DHCP服务、IP资源划分等等)，系统的实现无需增加任何网络资源，只要用户开通互动业务即可实现对机顶盒Wi-Fi设备的管理。
在网络通道方面，基于IPQAM方式的互动信令通道的数据流量是非常低（主要是互动信令的平均包长约为120Byte），另外SNMP协议对于获取单个OID节点的包长约为100-200Byte，对于获取多个OID节点时的包长少于1024Byte。另外，当用户产生宽带故障运维人员才主动使用该系统进行故障分析，多人同一瞬间使用系统产生较大上行流量的几率极低，因此本系统实现远程管理机顶盒Wi-Fi设备在网络方面，占用的网络通道资源是非常少，对网络通道的流量压力很小，完全可以利用互动信令通道实现对机顶盒Wi-Fi设备的管理。
本发明还包括以下应用实例：
实例1.运用SNMP和NAT实现管理Wi-Fi设备
本发明运用SNMP协议实现对机顶盒Wi-Fi设备的管理。SNMP协议包含管理端、代理端、网络管理协议与管理信息库（MIB），管理信息库定义了代理端设备（Wi-Fi）各个OID节点，每个OID节点拥有一个唯一的键值，这些OID节点分别记录了代理端运行的状态信息。代理端正常运行同时维护着各个节点的状态，这些OID节点由管理端来进行读写操作，代理端根据管理端具体指向的OID键值和操作命令，将结果返回给管理端，从而实现具体的网络管理和网络监控。Wi-Fi设备的管理信息库MIB。
另外，本发明运用NAT网络地址转换功能，对端口为161的数据包进行地址转换，从管理端向高清互动一体化机顶盒的互动IP发送SNMP指令（端口为161），经过NAT网络地址转换，转发到机顶盒的Wi-Fi设备，无论WAN口是否拨号成功均能实时获取Wi-Fi设备的状态信息。
本实施例的有益效果是：
（1）简化了宽带业务运维管理流程降低宽带业务故障处理的难度,运维人员通过后台服务器，快速、实时获取报障用户机顶盒终端Wi-Fi设备的信息，包括宽带账号密码、拨号返回错误代码、SSID名称及密码、连接终端数量、拨号断线的情况统计等，通过该支撑系统能够实现详细的故障分类，为运维人员的故障处理提供准确的判断依据。
（2）能够缩短宽带故障处理的时间，运维人员接收到故障工单通过支撑系统进行远程查询，对于宽带账号到期、密码错误、无法连接Wi-Fi、DNS服务器设置错误等原因导致无法上网的故障，可以通过远程操作能够快速处理故障。在广电运维人员缺少宽带业务运维经验的情况下，该系统能够缩短故障处理时间，达到快速提升宽带服务质量的效果。
（3）通过该系统处理，能够远程处理一部分故障，在提升故障处理时效的同时，可以减少上门检查次数，同时减少车辆使用、减少燃油费用和车辆维修费用等，在农村地区用户分散距离较远的情况下尤为明显。本发明能够为广电运营企业节约客观的日常运维成本。
实例2通过系统接口实现宽带业务自动开通和管理
本发明可通过系统接口实现BOSS、OSS系统的实时通信。主要功能是BOSS系统可以将用户开通宽带业务的相关信息，如宽带账号、宽带密码、Wi-Fi的SSID名称和密码等信息自动传输到本系统的数据服务器，当用户一体化机顶盒终端上线并正常收看互动业务（即机顶盒能够正常获取互动IP地址），后台服务器收到机顶盒终端发送的心跳包后马上下发宽带业务的账号密码等信息，机顶盒Wi-Fi设备自动重启后马上可以拨号上网，整个过程无需运维人员上门进行安装调试。对于叠加开通宽带业务、宽带业务续费或者变更宽带业务套餐等的业务，本系统能够自动实现开通，运维人员只需电话回访用户是否正常使用宽带套餐即可返单。
本实施例的有益效果是：
1）实现宽带业务的运营管理，改变运维人员上门为用户设置宽带账号密码、设置开通Wi-Fi信号等传统方式；
2）安装宽带业务方面，可减少一部分预约用户上门安装，通过系统实现自动安装，快速提高宽带业务安装效率，提升服务质量的同时，不断提高广电宽带业务的品牌效应；
3）可为广电运营企业节省宽带业务开通的费用开支，为企业产生效益。
实例3：远程工具管理
本发明，提供远程故障分析工具，为运维人员精确分析用户宽带故障提供准确可靠的依据。远程工具包括路由跟踪、远程下载等，具体实现方法是将PING、TRACE、HTTP下载和FTP下载等本地化操作的目标地址、包长和数量、路由跟踪数量、返回结果等，定义具体的节点，通过后台管理端发送具体的远程工具指令，在机顶盒Wi-Fi设备本地执行后，通过SNMP协议将工具执行后的结果返回到后台管理端，从而轻松实现对用户则网络质量的检查和评估。
该功能对于解决用户反映上网慢、访问个别网站无法到达、下载速率慢等故障提供远程分析途径。
本实施例的有益效果是：
1）创新性地为运维人员提供了丰富的远程宽带业务分析工具，实现中心远程控制用户Wi-Fi设备，有利于及时发现故障现象、定位故障原因，辅助运维；
2）能够为部分缺少宽带运维经验的广电运维人员提供有效的宽带业务故障判断支撑，通过远程工具分析结果，全面快速收集终端设备质量、线路质量和互联网出口质量等，通过反馈分析明确定位，促进整个广电运营企业自我完善综合网络质量，有助于快速判断上网慢、无法访问个别网站等故障问题。
本发明 技术充分利用原有网络设备和机顶盒终端设备，系统的实现无需大规模增加网络接入能力、无需为用户更换全新的机顶盒终端等硬件设备。
系统的实现包括两个步骤，第一步建设开发后台服务器系统，同时进行机顶盒终端底层软件（确保中间件不变）开发调试、Wi-Fi设备软件按照MIB库节点定义增加SNMPD进程，并与后台系统进行调试。第二步对全市高清互动一体化机顶盒终端设备进行软件升级（OTA升级），升级完成后即可实现后台管理端到全市任一用户高清互动机顶盒Wi-Fi设备的管理。
在扩展性方面，本发明 具有丰富扩展性能，只要厂家的高清互动一体化机顶盒底层软件实现发送心跳包和161端口NAT的转换功能，同时其Wi-Fi设备软件符合规定的MIB库规范，即可实现后台对任一厂家高清互动机顶盒Wi-Fi设备的远程管理功能。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种机顶盒WiFi远程控制客户端的数据处理方法，基于部署在中心机房的后台服务器所包括的互动DHCP服务器、Wi-Fi信息采集服务器、网管数据库服务器和网管Web服务器；其特征在于，该数据处理方法包括以下步骤：
(A)互动DHCP服务器负责向所有高清互动一体化机顶盒派发互动IP地址；高清一体化机顶盒包括STB主板、EOC/CM终端，该STB主板、EOC/CM终端与Wi-Fi设备互联；
(B)Wi-Fi信息采集服务器负责接收高清互动一体化机顶盒发送的心跳包，心跳包的信息包含机顶盒互动IP地址、机顶盒Eth0网卡MAC地址信息；同时Wi-Fi信息采集服务器对心跳包提取EOC/CM终端的源MAC地址，并将数据一并发送到网管数据库服务器；
(C)网管数据库服务器分析处理Wi-Fi信息采集服务器的数据，在数据库里面形成EOC/CM终端的MAC地址、互动IP地址、机顶盒Eth0网卡MAC地址的对应关系；
(D)在网管Web服务器页面输入EOC/CM终端的MAC地址，网管Web服务器则根据数据库查询结果向用户机顶盒的互动IP发出SNMP查询指令并将查询Wi-Fi设备的状态结果返回至服务器；所述高清互动一体化机顶盒启动时包括以下步骤：(1)获取Wi-Fi信息采集服务器的地址；(2)发送心跳包；(3)实现NAT转换：后台服务器向机顶盒互动IP发出SNMP的GET和SET命令，机顶盒完成端口为161的数据包转换功能，将SNMP的数据包指令全部转向路由器IP，实现远程读写机顶盒内置Wi-Fi设备的SNMP节点；还包括预先对机顶盒Wi-Fi设备的OID节点进行定义，即根据标准的SNMP协议编制机顶盒Wi-Fi设备MIB库规范；
(E)网管Web服务器将根据实时获取的Wi-Fi设备的状态数据，进行故障分析并提供具体的故障原因。
2.根据权利要求1所述的一种机顶盒WiFi远程控制客户端的数据处理方法，其特征在于：所述步骤(C)中网管数据库服务器对于超过互动IP租约的记录自动进行清除，确保EOC/CM终端MAC、互动IP地址、机顶盒网卡MAC地址对应关系的准确性。
3.根据权利要求1所述的一种机顶盒WiFi远程控制客户端的数据处理方法，其特征在于：所述故障原因包括账号密码错误、账号欠费到期、无法连入Wi-Fi设备、Wi-Fi设备设置错误以及DNS服务器错误。
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