广电综合业务网络集成网管系统的设计与实现

北京朝歌宽带网络信息技术有限公司
1　概　述




　　随着人类将全面进入以信息为特征的知识经济时代，传递信息的广播电视网、电信网、计算机信息网正向着宽带化(高速化)、综合化、智能化、个人化方向前进，新技术、新系统、新业务不断涌现，各种技术互相结合与渗透，极大地推动着网络技术的进步。




　　随着网络建设的高速发展，网络管理的重要性将越来越突出。主要有以下几方面原因：



　　1)网络的经济效益将越来越依赖网络的有效管理。现代网络是一个庞大而复杂的系统，其运营、组织、维护和开通越来越成为一个专门的学问；



　　2)网络在业务能力上的潜力也需要依靠有效的网络管理来挖掘；



　　3)网络用户要求有先进可靠的网络管理，同时要求网络有很高的安全性。



　　随着全国范围内有线电视光缆干线网的相续联通，有线电视即将进入新的历史阶段。以条块为主、大规模的集约式的运作方式将逐步取代以块为主、粗放式的运作方式。集约式运作将以服务内容的多样性及服务方式的商业化为主要特点，同时必须以功能强大的网络性能、网络用户以及网络业务管理系统作支撑。然而，目前我国有线电视的网管水平从整体上说仍处于比较低的层次，就有线电视用户收费管理的现状来看，全国已实现计算机化管理的有线台不在少数，各种收费系统软件也确实为提高管理水平发挥了作用，但同时我们也看到，这些收费系统大多是基于Forbase、Foxpro、Access等小型数据库平台开发，随着管理要求不断提高，其局限性也日益显现；部分有线电视台虽采用了大型数据库开发平台，但距离综合网管目标的实现还有较大差距。




　　从根本上逐步解决有线电视网络业务的快速发展与传统管理手段之间的矛盾目前已成为有线电视管理工作的当务之急。加快集成化网管平台的规划与建设能够将已经建好的网充分发挥其应有的效益，一方面是不断开发有特色的业务和良好的服务，一方面加强网络运营维护管理。集成化网管平台能够为充分合理利用网络资源提供有力的工具。




　　朝歌公司为国内有线电视宽带网络建设及增值业务开发领域专业的系统集成商和应用服务提供商，在近年来自主开发的有线电视用户管理系统、付费电视可寻址加解扰系统、VOD系统、数字有线电视机顶盒等相关技术、产品储备和用户服务经验基础上，紧紧把握宽带网络发展的脉搏，结合有线电视网络视频业务和数据业务的特点，为广电宽带综合业务网络集成网管系统提供全面解决方案。




2　需求分析



　　广电网在层次上分为国家级干级网、省级干线网、地市网和用户网。其中地市级用户网负责本地用户接入网(主要是HFC网)的运行管理维护以及对用户的直接管理。广电本地综合业务网络的典型网络结构由以下三部分组成：业务综合(数据、视频、话音)、前端设备、接入网(传输＋分配)。




　　从网络运营商的角度来说，其目标是通过开展网络业务吸引网络用户，网络仅仅是实现这个目标的桥梁，而业务才是整个网络的核心。因此网络、用户和业务是网络运营商生存的三大要素，也是其发展的根本保障与基础。




　　网络：广电总局根据有线电视HFC网发展特征而制订的体制标准有两个传输平台，一个是广播传输平台(A平台)，一个是数据传输平台(B平台)；作为网络服务提供者，有线电视网络公司的责任是建立并管理好A/B传输平台，为信息进入用户提供通道和连接。




　　用户：包括消费者(集体用户、个人用户)、信息/内容/节目提供商、代理服务商…。



　　业务：分为基本业务(传输广播电视节目)、扩展业务(图文电视、付费电视、数据广播…)、增值业务(数据带宽出租、Internet接入、VOD…)。基本业务属于公益性的，实行固定金额的低收费；扩展业务属于有偿服务，根据用户需要，实行计次、计时或计量收费。




　　有线电视产业走向市场化运营是大势所趋，网络经营管理也必须立足于市场服务，立足于综合业务的开展，并建立以用户为中心的服务机制。基于此，广电宽带综合业务信息网络管理平台的建设目标是：




　　以有线电视管线、设施、网络终端接入设备信息、网络用户信息、以及城市地理信息(资料)为基础，综合运用计算机科学、通信技术、宽带IP网络技术、地理信息系统的理论和方法、系统工程学，对有线电视网络的规划设计、工程施工、故障检测、用户信息查询、用户缴费管理、用户服务、用户发展及市场开拓以及提供网上增值服务等，提供多专业、多层次、多目标的信息处理和知识获取服务。在此基础上，采用标准化接口技术，为实现有线电视台综合业务、网络设备实时监控以及办公自动化的计算机系统管理一体化集成奠定基础。




　　应特别注意到，综合网络管理平台的建设是一个持续时间较长的过程，所以，综合网管理系统的建设应当配合网络工程建设以及新业务的开展，分阶段、有步骤地实施。在这个较长的时间内，为保证已有的投资得到保护和回报，为了保证网管系统持续地采用先进技术，为了保证网管系统的不断变化与网管系统的用户无关，网管系统需要进行可持续建设。




　　为达成网管系统可持续建设的目标，网管平台开发应遵循以下原则：



　　·开放性：尽量采用国际标准化组织及工业界广泛接受的有关标准；系统的集成尽可能采用基于标准的通用软硬件平台。

　　·适应性：系统的结构应该可以有效地容纳和支持网络规模的不断扩大和复杂、业务种类的增多；

　　·灵活性：系统可适应软硬件平台的变化，系统的修改、维护、更新和升级换代简单易行。

　　·稳定可靠性、安全性：系统没有足够的稳定可靠性和安全性可能会对网络的运行带来灾难性的后果，如网络不断正常运行、计费数据的混乱、计费数据的丢失；


　　·准确性：保护计费数据的准确、保护计费规则的正确执行，这是整个有偿服务管理平台运行的基础。

　　·实用性：良好的用户界面，丰富的联机帮助，使系统操作简单易学；

　　·通用性：充分考虑国情，系统除可用于广电城域网综合管理外，适当裁减后，也可适用于智能小区或其他行业的综合业务管理。



3　系统设计



　　(1)系统结构



　　采用了基于Client/Server(客户机/服务器)星型拓扑结构，此结构适合大数据量系统的资源管理。中心局域网采用高速以太网卡和网线连接。对于远程工作站点，一种方式是采用Modem，通过定期拨号与CATV网络前端中心服务器实现远程登录，完成与服务器的数据交换；另一种方式是通过光收发机、光纤与中心局域网连接，实时地进行数据交换。




　　(2)　数据库平台的选型



　　采用大型关系数据库SQL Server7.0,SQLServer提供了功能强大的Transact SQL语言，优秀的工具(触发器、存储过程等)能实现数据的海量存储，加上其和NT
Server的高速集成，给系统的稳定性、安全性以有力的保障。



　　(3)　数据库设计



　　系统包括用户信息数据库、计费核算数据库、网络属性数据库、地理信息数据库、故障报告数据库等基础数据库，整套系统以用户基本信息为基础，全面实现用户信息管理、用户缴费管理、用户服务管理、网络信息管理以及系统管理、经营者决策支持管理、网络增值业务支待系统等模块的一体化集成。




　　该系统特点：数据量大，关系复杂，因此特别要求在用户基本信息表的设计上能够有充分的扩展性。



　　用户静态信息包括：用户端口、设备、地理、通信联络、特征、付费、权限、业务类别(视频、数据)…



　　用户动态信息包括：服务请求、服务响应、接收服务、服务反馈、付费…



　　例如，对于个人数据用户，可以同时拥有多个IP地址、EMAIL地址、拨号帐号、如何标识该用户，而且又能避免重复，这里采用了数据库提供的序列号，并建立用户的基本信息表。对于一个用户名下的所有帐号、地址的开户、服务、流量费要统一计费和管理，所有这些表和用户的基本信息表具有依赖关系。同时通过采用GIS技术，实现了有线电视网络工程设计图形和用户数据之间的关联，使用户数据能够以图形的方式迅速直观地反映给管理员；




　　此外，由于广电网是一个综合业务网，具有多种接入设备和多种应用接口协议。在网上开展因特网业务，应当有IP地址；开展有条件接收付费电视业务和数据广播业务，需在用户接入终端安装机顶盒和数据广播接收卡，也应当具有可寻址的网络设备地址；当构筑话音业务网络时，用户必须具备可唯一识别的电话号码地址等等。




　　(4)数据存储



　　对于矢量图形数据，一律采用工业标准的GIS矢量格式，同时对原有的设计图纸，使用CAD电子格式进行归档；表格数据大部分放入关系数据库中，部分直接存放在GIS数据库中。




　　(5)界面设计



　　系统界面包括管理界面、财务界面、工作人员查询界面、用户查询界面。



　　管理界面、财务界面、工作人员查询界面采用Power Builder开发，用户查询界面采用电话语音自动应答以及Web的形式。



　　在界面的设计上，为记录的定位和查询提供了各种手段。同时采用“所见即所得”的打印技术，利用报表自定义功能，实时输出操作所需数据资料



4　系统功能描述与模块划分



　　该系统采用模块化设计。目前系统由用户管理(用户信息管理、用户缴费管理、用户服务管理)、网络性能管理、网络增值业务支持系统、经营者决策支持管理系统、系统管理等五个子系统组成。各子系统及子模块之间即可独立运行，又可以集成在一起，相互协调工作。采用模块化设计思想，一方面，配置灵活，可以根据用户需求，方便地增加或减少业务模块，具有良好的可伸缩性，且系统便于维护和升级。另一方面，该系统网络化、模块化的设计，通过计算机网络把有线电视经营管理的各个业务部门有机地结合在一起，可大大提高有线电视台综合管理水平。




　　(1)用户信息管理

　　—用户注册操作(开户、更改、报停、销户、过户)

　　—查询、统计报表



　　(2)用户缴费管理

　　—智能的原始计费数据采集：IP流量、拨号流量、E－mail流量

　　—计费核算：IP流量统计、流量转换、流量入库及费用统计…

　　—用户权限认证(基本用户、付费电视用户、数据用户)

　　—费率模型管理：收费标准自定义

　　—票据管理：格式自定义

　　—查询、统计报表



　　(3)用户服务管理

　　—综合语音服务系统

　　＊咨询服务：与用户信息管理系统相衔接，使用户通过电话就能实时查询了解自己的缴费情况

　　＊欠费催缴：由计算机对欠费的用户进行电话催缴，自动完成以下一系列过程：根据设定条件提取欠费用户记录；逐条拨打并播放语音提示；对打通电话的用户进行记录等。高效的欠费催缴系统是有线电视收费管理系统的得力助手。


　　＊语音报障：完成用户来电的自动接入、提示输入、查询信息及记录打印等功能。提供提示语音重录音模块，留有用户投诉语音信箱，实时接收用户的各种投诉及咨询处理，并能在无人值守时自动传呼维护人员，避免语言冲突，提高服务质量。


　　—基于WEB的用户查询系统



　　(4)网络性能管理

　　—网络资源信息的登记：网络拓扑结构、通信管线、线路设施配置

　　—网络的故障及性能状态监控：故障、性能数据的采集及存储

　　—辅助设计：制图

　　—网络分析：网络连通性分析、网络覆盖分析、网络故障分析等

　　—查询、统计报表：报告网络的运行质量、运行效率

　　—故障修复管理：派工单管理…



　　(5)网络增值业务支持系统

　　—通用接口：参照TMN的架构，采用开放的网络管理接口；同时建立基于网管系统的通用数据接口。

　　＊建立用户管理系统与寻址授权控制系统、播控系统等网络管理层设备的通用数据接口，即通过各种有条件接收、VOD系统，实现对用户网上接入设备—机顶盒的管理，从而适应开展各项增值业务的需要(付费电视、VOD、数据广播服务、软件下载…)


　　＊建立用户管理系统与银行计算机网络的通用数据接口，借助银行的营业网点和收费窗口方便有线电视网络用户的交费实现；

　　＊建立网络性能配置管理模块与网络管理层设备的通用数据接口可以提高业务内容与性能。

　　—信息流管理



　　(6)经营者决策支持系统

　　—运营统计分析、预测与决策支持



　　(7)系统管理

　　—系统本身的维护及安全性管理：操作员管理、密码设置、权限设置、参数设置、数据备份、数据转换…



5　关键技术与系统特点



　　本项目涉及的关键技术包括：CORBA技术、TMN技术、数据库技术、GIS技术、网管协议分析和实现技术、IP协议分析和实现技术、宽带接入技术等。其中：CORBA技术、TMN技术是构建该网络集成管理系统的重要基础：




　　CORBA(Common Object Request Broker Architecture,通用对象代理结构)是用于分布式目标计算的软件标准，为目标建立客户/服务的请求代理关系，用于解决面向对象的异构应用之间的互操作问题。它很好地结合了面向对象和分布处理技术，而这两者的结合是当今软件产业的发展方向。CORBA的基本思想是软件总线，它强调对象的互操作性、可重用性、可移植性三方面的特征。




　　TMN(Telecommunication Management Network)是一个在概念上与被管理的电信网络分离的网络，它提供了电信网管理的框架及一组标准接口，从而使网络操作、组织、维护管理功能及对网络设备单元管理变得容易实现。




　　尝试参照TMN分层管理模式实现有线电视网络管理层(NML)和业务管理层(SML)的主要功能，同时综合TMN与CORBA的技术优势是当前有线电视集成网管的研究方向，引入CORBA技术来解决TMN在分布异构环境下的问题，是基于HFC网络管理并适合于多媒体信息综合业务的一种通用性较强的管理模型。它可求得较小的系统开发以及系统升级的代价。




　　用户管理是集成网络管理的重要内容，一般认为，用户管理属于网络级管理之上的业务管理层，信息来源于网络层管理中的计费管理信息，管理对象是用户。用户管理中所需要的计费信息、网络性能等数据是从网络层通过CORBA接口提取完成。TMN在网络层以下的Q3接口已趋于成熟，其通信协议、管理协议和通用的信息模型已经标准化。




　　这样的网络管理信息模型更注重网络应用和服务的拓展。广电网是一个以传输广播电视节目为主兼有各种信息传输的综合网，所开展的应用不是固定的，而是不断增长的，因此网管平台的开发应能够适应不断增加新业务的网络管理需要。




　　Sunniwell网管系统的特点体现在以下几方面：



　　(1)可视化的综合管理

　　利用先进的地理信息系统(GIS)技术将地下有线广播电视信息及用户信息与城市道路、楼栋的地理信息等有机地统一起来进行可视化的综合管理。

　　可以帮助网络管理人员直观地查询网络现状、帮助设计人员对网络进行规划。大幅度降低了网络设计、维护成本。



　　(2)支持面向数据业务用户的宽带网络综合计费管理

　　系统管理平台能够实现对CATV综合业务网络上采用不同接入方案的所有数据用户以及传统视频用户的统一缴费管理。



　　在数据业务方面，网络宽带化已成为必然的发展趋势，目前国内的数据业务管理系统局限于窄带业务管理，Sunniwell系统管理平台中的用户缴费管理子系统能够支持对IP流量(千兆带宽)、拨号流量、EMAIL流量的计费，根据流量的不同类型采取不同的计费系统价格。对于既有IP地址，又有拨号帐号、EMAIL帐号的用户，系统可以对用户的各种费用统一计算、统一管理。费用项目包括：IP流量费、拨号流量费、EMAIL流量费、月租费、开户费、域名管理费、服务费。所有的流量费均按照IP地址表区分国内、国际流量。




　　对于数据用户，系统有很强的自动化程度，并支持“先交费后使用，提前通知用户交费、自动暂停/恢复用户使用权”的模式，对于个人用户，系统可以采取预交费政策。系统在用户费用余额小于某个值时通知用户，在用户透支一定数额后自动暂停用户的使用权，并在用户交足使用费后自动恢复用户的使用权。从而保证用户费用的透支在一定限额之内。




　　为了测试原始数据采集的准确性，我们选择了一台计算机定时做ping操作，并根据返回的总包数和计费服务器采集到的数据字节数计算数据的准确率。经测试在目前的情况下(带宽100M)数据采集准确率为99％。




　　系统结构及工作原理：

　　

　　IP计费服务器在网络入口网段上监听所有进出网络的IP包，并将原始的流量信息写入文件。



　　采集到的原始数据经IP流量统计模块归并处理后，形成关于IP的日流量数据。

　　拨号用户计费系统对Radius协议进行了扩展，首先，在Radius服务器和IP计费服务器之间建立socket连接，当检测到有一个拨号用户成功登录时，Radius服务器将该用户的用户名和本次连接所分配给用户的IP通知给IP计费服务器。IP流量到用户流量转换模块根据用户的登录退出信息和IP地址以及IP流量信息计算用户的流量信息。




　　EMAIL计费系统根据sendmail产生的syslog中的from〈……〉信息，与IP地址表比较，分别计算每个用户的邮件摘要。经处理后的数据传输到数据库服务器上，由流量入库及费用统计模块入库并计算IP、单位、拨号的流量及费用。


　　

6　小　结



　　将用户的管理、网络和业务的计费、网络性能及网上设备的管理、资源的分配和经营者的决策支持系统融为一体，以网络管理地理信息系统为基础进行一体化集成，有利于帮助网络的管理者和经营者及时、迅速、准确地获取网络运行报告和经营信息，提高服务质量，掌握市场的主动权，具有重要意义。




　　同时，一体化集成将有线电视网络经营各个部门的工作有机地联系在一起，大大缩短了信息在各个部门间流动的时间，降低了数据获取与维护的成本，可进一步提高有线电视台各部门的工作效率。




　　作为一个先进、统一、业务完整的运营平台，一体化集成可支持开展付费电视、TVOD、NVOD、信息服务等多种业务，并可进一步拓展，为用户提供全业务的宽带服务解决方案。






摘自《广播电视信息》