（系统工程专业论文）IP网络管理技术在IPTV中的应用研究.pdf

摘要 砭3 9 3 5 3 ( 网络管理是当今网络通信领域的全球性研究热点之一。网络管理系统负 责监视网络中的被管资源并采取措施以保证网络正常、高效、安全的运行， 使网 产物 对网络管理系统在i p t v 中的应用作了较为详细的研究 本文的研究重点是网络管理系统的实现基础和结合i p t v 系统的计费管 理、性能管理以及拓扑管理，尤其是系统的底层实现、性能管理和拓扑管理 三个方面。 论文首先概述了i p t v 系统的概念、发展概况、系统结构和实现原理， 综述了网络管理的定义、产生及发展和研究现状等，讨论了网络管理的意义 尤其是在i p t v 系统中应用的必要性。 然后详细比较了网络管理领域的三大解决方案：o s i 管理、t m n 和 s n m p ，确定了本系统的方案背景；分析和研究了s n m p 方案的核心s n m p 协议，包括它的最新版本s n m p v 2 、s n m p v 3 。 在此基础上详细分析了m i b 的访问方法并加以实现，同时讨论了这些变 量的实际意义及其用法，井研究了如何使用c i s e op r i v a t em m 实现计费管理； 同时结合i p t v 系统的特点。对网络的性能管理进行了分析与研究，提出了 适合于该系统的q o s 参数，并利用排队论的理论提出了获得平均传输时延 q o s 参数的监测模型；在网络的拓扑发现方面，对目前的算法加以改进，采 用通过路由表信息和i c m p 协议特性的方案获得了描述被管网络属性的拓扑 图。 在文章最后对c o r b a 技术在网络管理中的应用与研究作了初步探讨。 关键词 网络管理、i p t v 、s n m p 、m i b 、q o s 、c i s e op r i v a t em m a b s t r a c t t h en e t w o r km a n a g e m e n ti so n eo f t h eh o tt o p i c si nt h ef i e l do f n e t w o r ka n d c o m m u n i c a t i o na r o u n dt h ew o r l d t h en e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mi si nc h a r g e o fm o n i t o r i n gt h em a n a g e do b j e c t s ，t h u st a k i n gm e 醛t st op r o v i d ean o r m a l ， i l i g h - e f f i c i e n ta n ds e e u l tn e t w o r ks ”t e me n dm a k i n gf u l l e s tu s eo f t h en e t w o r k r e s o u r c e s n o w a d a y s ，t h er a p i d l y - d e v e l o p i n gn e t w o r kt e c h n o l o g y m a k e si t p o s s i b l e t oa p p l yd y n a m i cm u l t i m e d i ad a t as u c h s o u n da n dp i c t u r e a sa c o n s e q u e n c eo ft h i s i 州c o m e si n t ob e i n g t h en e t w o r km a n a g e m e n ti s o f g r e a t e ri m p o r t a n c et os e c l l r et h e s ea p p l i c a t i o n s b a s e do nt h i s ，t h et h e s i sp r e s e n t s t h er e a d e r sw i t ht h ed e 缸i l e dr e s e a r c hi n t ot h e a p p l i c a t i o n o ft h en e t w o r k m a n a g e m e n t i ni p t v i nt h i st h e s i s ，t h ee m p h a s i so ft h i sr e s e a r c hi st h er e a l i z a t i o no ft h en e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m a n dt h e a c c o u n t i n g m a n a g e m e n t , t h ep e r f o r m a n c e m a n a g e m e n te n dt h et o p o l o g ym a n a g e m e n t , a n de s p e c i a l l yt h er e a l i z a t i o no f t h e s y s t e m ，p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t e n dt h et o p o l o g ym a n a g e m e n t t h et h e s i s f i r s t l ! ig i v e s a s u m m a r yo f t h e c o n c e p t i o n ，d e v e l o p m e n t ， c o n s t r u c t i o na n dt h e o r yo ft h ei p t vs y s t e m i ts u m m a r i z e st h en e t w o r k m a n a g e m e n t , i n c l u d i n gi t sc o n c e p t i o n ，d e v e l o p m e n ta n d c u r r e n tr e s e a r c hs t a t u s ； t h e s i g n i f i c a n c eo f t h en e t w o r km a n a g e m e n ti sb e i n gd i s c u s s e dh e r ee s p t h e n e e e s s i t yo fa p p l i c a t i o ni ni p t vs e c o n d l y t h et h e s i sg i v e sac o m p a r i s o no f t h e t h r e em a i nn e t w o r km a n a g e m e n ts o l u t i o n s i s o t f ss n m pa n dt m na n d h a ss o t t h e d e s i g n i n g b a c k g r o u n d f o r t h i ss y s t e m i t a n a l y s e s a n ds t u d i e s s n m p v l s n m p v 2a n ds n m p v 3 t m r a l y ，i ta n a l y s e st h em e t h o de n dt h er e a l i z a t i o no f a c c e s st om i b ，t h es i g n i f i c a n c eo fr e a l i z a t i o na n du s a g eo ft h e s ev a r i a b l e sa r e b e i n gd i s c u s s e dh e r e ；i ts t u d i e sh o w t or e a l i z et h ea c c o u n t i n gm a n a g e m e n tb yt h e c i s c op r i v a t e m i b ；t h e t h e s i s a n a l y s e s a n d r e s e a r c h e st h e p e r f o r m a n c e m a n a g e m e n tb yc o n s i d e r i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c s o ft h ei p t vs y s t e m ，a n dp u t s f o r w a r dt h ep a r a m e t e r sw h i c hs u i tt h ei p t vs y s t e m i td e s i g n st h em o d e lt og e t i i t h et r a n s f e rd e l a yo ft h en e t w o r kb yt h eq u e u et h e o r y i nt h ef i n d i n g so ft h e n e t w o r k t o p o l o g y , t h et h e s i si m p r o v e st h ec u r r e n ta l g o r i t h m , a n di ti l l u s t r a t e sh o w t oo b t a i nt h et o p o l o g yd i s c o v e r yb yt h ei n f o r m a t i o no ft h er o u t i n gt a b l ea n dt h e i c m p f i n a l l yt h et h e s i sp r o v i d e sar o u g hi n v e s t i g a t i o ni n t ot h ea p p l i c a t i o na n d s t u d yo f c o r b a t e c h n o l o g yi nt h en e t w o r km a n a g e m e n t k e y w e r d s n e t w o r km a n a g e m e n t , t v s n m p , m i b ，q o s ，c i s o o p r i v a t em i b 1 1 1 北方交通大学硕士学位论文 l p 网络管理技术在i p t v 中的应用研究 第一章绪论 1 1 网络管理技术综述 1 1 1 网络管理的概念及意义 网络管理负责监视网络中的被管资源并采取措施以保证网络正常、高 效、安全的运行。使网络资源得到最大限度的利用。 网络管理的目的可以用一句话来概括：网络管理的目的是保证网络正 常、经济、可靠和安全地运行其核心可以用四个词来表示：“正常”、“经 济”、“可靠”和“安全”【”。网络管理包括对网络的规划、组织、监凋、 统计以及对网络行为和资源的控制。 近几年来，计算机网络的发展十分迅速，是全球性的热点，特别是随 着国际互联网i n t e r e n t 的不断推广和应用计算机网络在人类社会中的地 位将越来越重要。计算机网络的特点是网络规模不断扩大复杂性不断 增加，网络的异构性越来越高。当前一个典型的网络中往往由若干个大大 小小的子网组成，继承了多种n o s 平台，会有各种来自不同厂家公司的网 络设备和通信设备等；网络中还有根多网络应用软件提供各种各样的服务。 对于这样一个典型的网络系统，一个良好的网络管理系统是必不可少的。 如果没有一个高效的网络管理系统来对网络系统进行管理，这样的网络系 统很难保证为广大用户提供令人满意的服务。因为上述原因，网络管理已 成为现代信息网络中的个重要的组成之一。翻 目前，迅速发展的网络管理己成为阿络研究领域的一个热点，网络最 关键的技术之一。 第1 页 北方交通大学硕士学位论文i p 网络管理技术在i p t v 中的应用研究 1 1 2 网络管理的产生与发展 广义上讲，网络管理实际上是伴随着网络系统的诞生丽出现的计算 机网络管理是伴随着1 9 6 9 年世界上第一个计算机网络a r p a n e t 的产 生而产生的。当时的a r p a n e t 以及随后出现的一些网络结构，如：m m 的s n a d e c 的d n a ，a p p l e 的a p p l e t a l k 都有一个相应的管理系统【3 j 。 但是，虽然网络管理很早就出现了。却一直没有受到应有的重视。这是因 为当时的网络规模小，复杂性不高，一个简单的专用网络管理系统就可以 满足网络正常工作的需要。因而对其研究较少。但是随着网络的发展，规 模的增大，复杂性的增加，以前的网络管理技术已不能适应网络的迅速发 展，特别是以往的网络管理系统往往是设备厂商在自己的系统中开发的专 用系统，很难对其它厂商的网络系统、通信设备等进行管理川。这种状况 很不适应网络异构互联的发展趋势。 8 0 年代初期i n t e m e t 的出现和发展更使人们意识到这一点。研究开发 者们迅速开展了对网络管理的研究，并提出了多种阿络管理方案包括 h e m s ( h i g h l e v e le n t i t ym a n a g e m e n ts y s t e m s ) ，s g m p ( t h es i m p l eg a t e w a y m o n i t o r i n gp r o t o c 0 1 ) c m i s c m i p ( t h ec o m m o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s e r v i c e p r o t o c 0 1 ) ，n e t v i e w ，l a n m a n a g e r 等等1 5 。到1 9 8 7 年底 i n t e r n e t 的核心机构i a b ( i n t e r n e t a c t i v i t i e sb o a r d ) 意识到需要在众多的网 络管理方案中进行选择，以便集中对网络管理的研究。i a b 需要选择适合 于t c p i p 网络，特别是i n t e r e n t 的管理方案。在1 9 8 8 年3 月的会议上，i a b 制定了i n t e m e t 管理的发展策略，即采用了s g m p 作为短期的i n t o r a e t 解决 方案，并在适当的时候转向c m i s c m i p 。同时! i a b 还分别成立了相应的 工作组对这些方案进行适当的修改，使它们更适用于i n t e m e t 管理。这些 工作组随后推出了s n m p ( s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o l ，简单网 第2 页 北方交通大学硕士学位论文i p 网络管理技术在i p t v 中的应用研究 络管理协议) ( 1 9 8 8 ) 和c m o t ( c m o p t c m i so n t c p i p ) ( 1 9 8 9 ) 1 6 j 。但 实际情况的发展却并非l a b 所计划的那样s n m p 一推出就得到了广泛的 应用和支持，而c m i p c m i s 的实现却由于其复杂性和实现代价高而遇到 了困难。当i s o 不断修改c m i p ，c h 皿s 使之不断趋于成熟时s n m p 却在 实际应用环境中得到了检验和发展。1 9 9 0 年i e t f ( i n t e m e t 工程任务组) 在r f c l l 5 7 中正式公布了s n m p ，1 9 9 3 年4 月又发布了s n m p v 2 ( r f c l 4 4 1 ) 们，1 9 9 9 年，r f c 2 5 7 0 - r f c 2 5 7 5 定义了s n m p v 3 t “。s n m p v 3 在s n m p v l 和s n m p v 2 的基础上。加入了新的安全特性。目前s n m p 已 成为网络管理领域中事实的工业标准，并被广泛支持和应用。大多数网络 管理系统和平台都是基于s n m p 的。 1 1 3 网络管理领域的主要组织及其研究 在过去的十几年里，已经有许多组织为网络管理开发了相应的服务、 协议和体系结构。其中最重要的三个组织是： 国际标准化组织( i s o ) 国际电信联盟电信标准化部( i t u t ) ，其前身为国际电报电话咨 询委员会( c c i t t ) i n t e r n e t 工程任务组( i e t f ，i n t e m e t e n g r t e e r i n g t a s kf o r c e ) 这三个组织分别提出了自己的网络管理解决方案。 i s o 是这三个组织中第一个开始开发网络体系结构的组织，该体系结 构已经成为开放系统互连的一部分在网络管理方面，i s o 最初的目的是 为数据通信网制定管理标准；1 9 8 5 年，当时的国际电报电话咨询委员会 c c i t t 开始开发电信网络管理标准，并在1 9 8 8 1 9 9 2 年的研究期间进行了 重写，包含了o s i 的管理思想；o s i 制定方案十分完美但由于时间过长， 第3 页 北方交通大学硕士学位论文 i p 网络管理技术在r 中的应用研究 在i n t e m e t 的规模达到了非进行管理不可的时候，o s i 管理组织仍然忙于讨 论o s i 管理框架因此，i n t e m e t 体系结构委员会i a b ( i n t e m e t a r c h i t e c t u r e b o a r d ) 便要求i n t e m e t 工程任务组i e t f 制定一种特殊标准，于是s n m p 便在一年之后诞生了脚。 除了i s o 、c c i t t 和i e t f ，还有一些组织在网络管理方面也作了不少 研究。 国际电气和电子工程师学会i e e e ( i n s t i t u t eo fe l e c t r i c a l e l e c t r o n i c e n g i n 哪) ，在网络领域主要定义局域网l a n 和城域网w a n 的标准，如 大家熟知的i e e e s 0 2 标准。其中的i e e e 8 0 2 1 b 、i e e e 8 0 2 1 e 和i e e e s 0 2 i f 定义了在l a n 和m a n 环境下的管理。i e e e 管理标准是基于 s oc m i p 标准的，但与i s o 不同之处在于，i e e e 不是在应用层而是在数据链路层 使用c m i p 的，称为c m o l ( c o m m o n m a n a g e m e n t o v e r l l c ) 。 1 9 8 8 年成立的网络管理论坛n m f ( n e t 帅r k m a n a g e m e n t f o r u m ) 最 初名为o s i n m f ，这个组织本身并不制定网络管理标准，它只是定义i s o 和i t u t 标准的功能面，蛆推动这些网络管理方案的应用。n m f 将其建 议在o m n l p o i n t 中公布【”i 。n m f 的w e b 主页地址是h t t p ：w w w n m f o 唱， 其中可以找到许多o m i p o i n t 文档。 欧洲高级通信技术研究与开发计划r a c e ( r e s e a r c hi n t oa d v a n c 酣 c o m m u n i c a t i o ni ne u r o p e ) 是欧共体的一项意在推动欧洲在高级通信技术 领域内研究和发展的计划，其目标是在欧共体内实现综合宽带通信网络 i b c n ，其中许多项目涉及到了i b c n 网络管理。 1 1 4 当前网络管理系统主要产品 目前，国内外的网络管理系统很多，就其产品的技术先进性和实用性 第4 页 北方交通大学硕士学位论文i p 网络管理技术在j p t v 中的应用研究 而言，以i b mn e t v i e w 、h po p e n v i e w 、s u n n e tm a n a g e r 和c i s c ow o r k s 等最具有代表性，其中，前三个网管系统为网络管理平台，提供公菸的网 络管理功能，并提供编程接口。供用户二次开发，c i s c ow o r k s 是面向特定 厂商的网络设计而开发的专用网络系统。 以上产品都是基于s n m p 网管体系结构的，都在不同程度上实现了配 置管理故障管理和性能管理等功能。 1 1 5 网络管理的研究现状 对网络管理的研究通常从以下四个模型来进行。 信息模型( i n f o r m a t i o nm o d e l ) 研究如何以一致的方式描述网络中的被管资源。这是网络管理所面对 的一个基本问题。目前公认的两个信息模型标准时o s is m l t l l 】【1 2 1 f 1 3 1 u 4 1 。5 1 i 。6 】段s n m ps m i t l 8 1 1 1 9 i 口”，所采取的方式都是i s o 所提出的被管对 象m o ( m a n a g e do b j e c t ) 的概念。c c i t t 采用的是1 s o 的s m i 方案。在 实际应用中大都采用s n m p 的s m i 。在网络管理信息模型方面展开的研究 包括s n m ps m i 的应用研究( i e t f 制定的大量的m i b p 1 ) 、o s is m i 的应 用研究1 2 2 l b 目以及一些其他信息模型的提出【2 4 j 嘲。 目前存在的一些主要问题包括： 1 ) 尚无一个统一的对网络系统( 包括计算机网络及电信网络) 被管资 源的描述，因此对这些资源的管理不一致。 2 ) o s is m i 和s n m ps m i 都是面向代理的使网络管理者对网络资 源的管理是被动的，在实际应用中造成了许多问题。 3 ) 上述两个标准信息模型的结构性不好。 功能模型( f u n c t i o n a lm o d e l ) 第5 页 北方交通大学硕士学位论文砰网络管理技术在i p t v 中的应用研究 研究实现网络管理任务所需的功能。研究方向是从i s o 所提出的五大 网络管理功能领域：故障管理、性能管理、配置管理、计费管理、安全管 理【2 6 j ，主要研究这些阿络管理功能的实现，这些研究通常与具体的网络应 用领域或技术有密切的关系，其中比较引人注目的一个方向是a i p ( a d v a n c e di n f r o m a t i o np r o c e s s ) 技术，特别是人工智能技术在其中的应用 研究o ”。 通信模型( c o m m u n i c a t i o nm o d e l ) 研究网络管理各实体之间的通信方式，包括所用的协议。目前两个主 要的协议是i s o 的c m p 瑚】和i e t f 的s n m p ”i 3 “，其中s n m p 得到了更 为广泛的应用。当前的研究主要集中于对支持q o s 的协议p 2 】p 3 1 及协议 的安全性方面的研究【“肛】。 组织模型( o r g a n i z a t i o nm o d e l ) 组织模型是研究网络管理系统的组织结构。目前s n m p 的组织模型是 单管理者结构，而 s o 虽然提出了域的概念，但未进一步发展，不过这一 概念得到了许多其他研究者的研究。 目前在网络管理领域的两个代表性的协议是s n m p 与c m i p c m i s ， 都对网络管理的发展做出了许多贡献，但也部有各自的缺点。o s i 管理的 价值在于它的思想，它的概念，实现与否已不是很重要。由于o s l 管理的 许多杰出的思想，它不会被淘汰。而s n m p 的主要贡献在于它在实际中的 应用。但是s n m p 也有许多需要改进之处只有将两者有机的结合，才能 将网络管理的发展推向一个更高的层次。 第6 页 北方交通大学硕士学位论文l p 网络管理技术在i p t v 中的应用研究 1 2i p 1 3 技术简介 1 2 1i p t v 的概念 i p l v 是多媒体信息点播业务的一种，是一种多媒体信息检索业务，但 是它要求提供的是宽带、实时的多媒体信息。 信息点播业务有多种：视频点播业务( v o d ) 、准视频点播业务 ( n v o d ) 、交互式电视( i t v ) 等。 v o d ( v i d e oo nd e m a n d ) 可以根据人们的需要随时提供视频节目服 务，不同用户与服务器之间是完全独立的通信信道，即使看的是同一套节 目的同一瞬间也是不能进行共享。 n v o d ( n e a rv i d e oo i ld e m a n d ) 是一种实时宽带的分配业务，它以广 播的方式播放视频节目，用户对节目的播放无交互能力，仍然是以被动的 方式接收节目m j 。 交互式电视( i n t e r a c t i o n ) 的终端一定是电视机+ 机顶盒口“。 我们认为i p t v 实际上是上述方式的融合，播放方式分为两种：排定 节目和点播节目。排定节目是m u l t i e a s t 类的节目，可在指定时间里播放， 客户端不能控制节目的进度。点播节目是u t t i e a s t 节目。在终端形式上既 可以使电视机+ 机顶盒的形式又可咀是计算机+ 播放软件( i p t v v i e w e r ) 的 形式刚。 i p l v 利用宽带网络，集互联网技术、多媒体技术、通讯技术于一体， 向用户提供多种交互式服务。 1 2 2i p t v 的工作原理 i p t v 系统主要由服务器、传输网络和用户终端组成。 服务器是系统的核心，包括主服务器和视频服务器等。主服务器负责 验证用户信息、协调用户与视频传送服务器之间的关系、同时负责组织、 编排节目。视频服务器主要完成节目的存储和回放控制，是沟通用户和节 第7 页 北方交通大学硕士学位论文 i p 网络管理技术在i p t v 中的应用研究 目的桥梁。 用于i p l v 业务的用户接入网由三种：非对称数字用户环路a d s l ， 混合光纤同轴h f c 和局域网l a n 接入。本系统采用l a n 接八方式。 用户终端有两种形式：电视+ 机顶盒s t b 和计算机。采用配有机项盒 的电视作为终端收看节目时，s t b 完成对码流的分解复用和解压缩以及上 行信号的处理。计算机则使用播放软件( i p t v v i e w e r ) 来完成这一功能。 i p r v 的原理结构如图1 1 所示： 图i - 1i p t v 的原理结构 在上图1 - 1 中，所显示的是一个小区的解决方案，可以再扩展为多个 小区、城市。扩展方案只需在目前的方案之上在添加主服务器( m a s t e r s e r v e r ) 和控制中心( c o n t r o lc e n t e r ) 。 节目源采用磁盘阵列( r a i d ) 中存放，所有的传送服务器均可以访问， 从中读取节目。 用户的申请通过w e bs e r v e r 送到主服务器由主服务器分析用户索要 的是哪一种应用、那一个节目，然后通知相应的视频传送服务器从节目源 上调取相应的节目内容将它与其它点播的节目作复用后，再从视频服务 器的串行1 ：3 ( a s i ) 输出。作为视频服务器需要满足有巨大的输出带宽和 能够实时连续地传送节目这两个条件。 第8 页 北方交通大学硕士学位论文i p 网络管理技术在i p r v 中的应用研究 1 2 3i p t v 的图像编码 为便于对图像和声音信息进行处理必须对其进行数字化。然而，数 字化后的图像、声音信息的数据量非常之大。如，一幅6 4 0 4 8 0 中等分辨 率的彩色图像( 2 4 比特朦素) ，其数据量约为7 0 3 m 比特，如果以每秒3 0 帧的速度播放则数码率高达2 1 l m b p s 。如果存放在6 5 0 m b 的c d - r o m 中，即使不考虑音频信号，也只能播放2 4 秒。因此要高效实时地处理这些 信息，对视频进行压缩编码就显得非常重要而且必不可少。 - 数据压缩的算法包括非变换的和变换的。著名的非变换过程包括：差 分脉冲编码调制( d p c m ) ，自适应d p c m 、游程长度编码，自适应游程长度 编码、向量量化等。著名的变换过程包括：离散余弦变换( d c 呐，自适应 d c t 、快速傅里叶变换、l a p l a c e 变换、小波变换等。p 8 】 变换编码是一种有效的编码方法，它是将原图像分割成许多子像块， 对每个子模块进行某种形式的正交变换，将子像块中的各个像素从一种空 间变换到另一个空间然后进行量化和编码。变换编码的关键是能产生一 系列更加有效的子像块系数，对这些系数再进行编码所需的总比特数比原 图像直接进行编码所需的比特数要少得多，从而有效地进行数据压缩。 i p t v 图像的传输是存储读出系统，这一点有别于会议电视或可视电话 点对点实时通信，因此对编码有如下一些要求： 随机访问性 能进行倒放及前后向搜索 音频和视频同步的能力 容错能力 编解码时延 用于i p t v 的图像编码都是有运动图像专家组( m p e g 一一m o v e p i c t u r ee x p e r tg r o u p ) 研究制定的，目前一共有三个标准：m p e g 1 m p e g 2 ，m p e g - 4 p 7 i m p e g 1 用于传输1 5 m b p s 数据传输率的数字存储媒体运动图像及其 伴音的编码经过m p e g - 1 标准压缩后视频数据压缩率为1 1 0 0 一1 ，2 0 0 第9 页 北方交通大学硕士学位论文l p 网络管理技术在i p 中的应用研究 音频压缩翠为1 f 6 5 。m p e g - 1 提供每秒3 0 帧3 5 2 x 2 4 0 分辨率的图像当 使用合适的压缩技术时，具有接近家用视频制式( v h s ) 录像带的质量。 m p e g 1 允许超过7 0 分钟的高质量的视频和音频存储在一张c d r o m 盘 上。v c d 采用的就是m p e g 1 的标准，该标准是一个面向家庭电视质量级 的视频、音频压缩标准。 m p e g 2 主要针对高清晰度电视( h d t v ) 的需要，传输速率为l o m b p s ，与m p e g 1 兼容，适用于1 5 6 0 m b p s 甚至更高的编码范围。m p e g - 2 有每秒3 0 帧7 0 4 4 8 0 的分辨率，是m p e g 1 播放速度的四倍。它适用于 高要求的广播和娱乐应用程序，如：d $ s 卫星广播和d v d ，m p e g - 2 是家 用视频制式( v h s ) 录像带分辨率的两倍。 m p e g 4 标准是超低码率运动图像和语言的压缩标准，用于传输速率 低于6 4m b p s 的实时图像传输，它不仅可覆盏低频带，也向高频带发展。 较之前两个标准而言，m p e g - 4 为多媒体数据压缩提供了一个更为广阔的 平台。它更多定义的是一种格式、一种架构，而不是具体的算法。它可以 将各种各样的多媒体技术充分用进来包括压缩本身的一些工具、算法， 也包括图像合成、语音合成等技术。 目前本实验系统所采用的是技术是基于m p e g - 2 标准的。 1 2 4i p t v 的通信协议 i p l v 是基于t c p ：i p 通信协议的基础之上的。在i p 网中对于实时信 息，是采用实时性好的的数据报形式传送，它是没有传输的可靠保证的 它的协议栈结构如图i - 2 所示： 实时信息流( 音频、视频) r t pl c p u d p i p 链路层 物理层 图1 2 实时信息传送所使用的协议栈 第l o 页 北方交通大学硕士学位论文 i p 网络管理技术在i p t v 中的应用研究 对于非实时信息，它将采用有可靠传输保证的通信协议栈，其协议栈 结构如图1 - 3 所示： 非实时信息流( 数据、呼叫、控制信息) t c p i p 链路层 物理层 图1 3 非实时信息所使用的协议栈 1 3i p i v 的网络管理系统 1 3 1i p t v 实验系统结构 i p t v 具有非常好的市场前景，因此在系统建设时应该充分考虑器扩展 性，目前在我们校园内实施的信息化社区实验系统也充分考虑了这一点。 小区的网络为交换式以太网络结构，传输设备为网络交换机和带有路由功 能的三层网络交换机，用户接入设备可以是计算机或者机顶盒+ 电视。以 此为基础构成的i p l v 网络系统结构如图1 - 4 所示。 图i - 4 r r v 网络系统结构 第1 1 页 北方交通大学硕士学位论文m 网络管理技术在i p t v 中的应用研究 目前的系统分为以下几个部分：网络管理系统、用户管理系统、收费 系统和节目源管理系统 1 3 2i p t v 系统的技术构成 i p t v 是一个非常复杂的系统它涵盖了许多技术我们认为其中比较 关键的技术有：编解码技术、传输复用技术、宽带网络技术、接入论证与 授权技术、服务质量( q o s ) 保证技术、网络安全技术、专家系统、网络 协议以及编程规范等技术。 其中，编解码技术、传输复用技术、宽带网络技术都是针对系统中高 效的视频传输而言。而后面的技术几乎都是属于网络管理的内容，接入论 证与授权技术属于用户管理，服务质量保证属于性能管理，网络安全属于 安全管理，专家系统主要用于网络的故障管理而网络协议及其编程则涉 及了网络系统的实现途径。 1 3 2i p r i v 网络管理系统 网络管理的目的是保证网络正常、经济、可靠和安全地运行，从而为 整个系统的良好运行提供可靠的保证。 i p t v 试验网络管理系统目前负责完成所在小区网络的管理功能。它包 含通用网络管理系统的五大功能：配置管理、性能管理、故障管理、计费 管理、安全管理。 赊此之外，作为m t v 系统的网络管理系统，除了网络管理系统自身 的特点外，还有它自己的特点：计费管理应包括计费、结算及收费等多方 面问题；同时由于系统所采用的是i p 阿是一种基于( i p 包) 交换的网， 而在i p 网上运行多媒体业务目前尚无法提供服务质量( q o s ) 保证。因此 网络计费管理和性能管理是该系统的一个重点。 第1 2 页 北方交通大学硕士学位论文i p 网络管理技术在i p t v 中的应用研究 1 4 本文的主要工作 本文以信息化小区实验系统为背景，针对i p t v 系统的特点，目标是 建立一套适合i f t v 信息化小区的网络管理系统。本文的研究重点是网络 管理系统的实现基础和结合i p t v 系统的计费管理、性能管理以及拓扑管 理，尤其是系统的底层实现、性能管理和拓扑管理三个方面。 本文概述了i p t v 系统的概念、发展概况、系统结构和实现原理，综 述了网络管理的定义、产生等，对当前的i p 网络管理技术及其发展现状作 了整体研究与分析，讨论了网络管理的意义尤其是在i p t v 系统中应用的 必要性。对当前流行的网络解决方案进行了分析和讨论，着重研究了基于 s n m p 的i p 网络管理技术尤其是在提高服务质量和网络计费方面的应用； 并结合i p t v 信息化社区试验网络系统实现了网络管理系统中的一些关键 技术，如m i b 访问、性能参数研究和拓扑发现等；最后对c o r b a 技术在 网络管理中的应用提出自己的构想，并进行了一些概要设计。 本文研究的内容主要有以下几个方面： 网络领域的方案分析 s n h 伊的协议研究 m i b 及c i s c op r i v a t em i b 的研究及其实现，尤其是这些变量的使 用以及在计费方面的应用 结合i p t v 系统提出了针对宽带应用的q o s 管理，并利用捧队论 理论提出了获得平均传输时延q o s 参数的监测模型。 网络的拓扑发现方面对目前的算法进行分析实现，并在发现边 界设置方面对算法提出了改进取得了良好的效果。采用通过路由 表信息和i c m p 协议特性的方案获得了描述被管网络属性的拓扑 图。 第1 3 页 北方交通大学硬士学位论文i p 网络管理技术在l p t v 中的应用研究 第二章网络管理解决方案分析 在研究设计自己的网络管理系统前非常有必要对目前流行的一些网 络管理解决方案进行分析和讨论。由此来决定网络管理系统的设计方案。 2 1 l s 0 的网络管理解决方案 i s o 最早开展了网络管理的标准化工作，是o s i r m 的一部分。第一 个有关网络管理体系结构的提案出现于八十年代中期。现在，i s o 已经提 交了大量关于网络管理的文档如大家熟知的o s i 管理框架( f r a m e w o r k ) 、 c m l p c m i s 等。o s i 管理的许多思想在网络管理领域有很大的影响。i s o 所公布的部分o s i 管理标准见 i s o7 4 9 8 4 】【i s 0 1 0 1 6 5 - 6 】。 i s o 的网络管理标准可用以下五个模型进行分析：功能模型、结构模 型、通信模型、信息模型和组织模型。 2 1 1 功能模型 i s o 在i s o i e c 7 4 9 8 - 4 文档中定义了网络管理的五大功能，并被广泛 接受。这五大功能是：故障管理、计费管理、配置管理、性能管理和安全 管理。 1 故障管理( f a u l t m a n a g e m e n t ) 包括故障监测、定位、校正、通告和分析。 2 配置管理( c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ) 配置管理初始化网络并配置网络，以使其提供网络服务。配置管理提 供对被管对象进行的控制、鉴别、从中收集数据和向它提供数据。 3 性能管理( p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t ) 性能管理估计系统资源的运行状况及通信效率等系统性能。其功能包 括监视和分析被管网络及其所提供服务的性能机制 4 计费管理( a c c o u n t i n gm a n a g e m e n t ) 第1 4 页 北方交通大学硕士学位论文i p 网络管理技术在i p 丁v 中的应用研究 计费管理记录网络资源的使用，目的是控伟4 和检涌网络操作的费用和 代价。 5 安全管理( s u r i t ym a n a g e m e n t ) 安全管理有两层含义，一方面，网络安全管理保证网络用户和网络资 源不被非法使用，另一方面，网络安全管理也要确保网络管理系统本身不 被未经授权访问。 2 1 2 结构模型 i s o 最先提出了管理者代理( m a n a g e r - a g e n t ) 结构的管理模式忙q 。 在这种模式下，网络管理系统呈现出一个管理者对多个代理的结构。每个 网络元素上都有一个负责执行管理任务的管理代理，整个网络有一至几个 对网络实施集中式管理的管理进程。如下图2 - l 所示： 图2 - 1 网络管理的结构模型 图2 1 中还引入了外部代理( p r o x y a g e n t ) 。它与管理代理的不同在于： 管理代理仅仅是网络管理系统中管理动作的执行机构，是网络元素的一部 分：而外部代理则是在网络元素外附加的专为那些不符合管理协议标准 的网络元素而设，完成协议转换和管理信息过滤操作。外部代理相当于一 个“管理桥”，一边用管理协议与管理机构通信另一边则与被管理的设备 通信。 第1 5 页 北方交通大学硕士学位论文l p 网络管理技术在i p t v 中的应用研究 2 1 3 信息模型 信息模型是网络管理中一个很重要的部分。它是研究网络被管资源的 数据描述，目的是结构化系统管理协议所传递的管理信息。信息模型的基 本思想是描述被管对象、对象的属性和对象之间的关系这三个方面的内容。 所谓网络被管资源包括网络系统中的物理通信设备( 如路由器、交换机等) 。 要实现对网络的管理首先就要对其进行描述 1 被管对象( m a n a g e d0 b j e c t ) 与管理信息结构 i s o 首先提出用被管对象m o 的形式描述o s i 环境下的被管资源。i s o 定义被管对象是“从o s i 管理的角度所看到的o s i 环境中的资源。即一个 被管对象是o s i 环境中这样一个资源的一个抽象。被表示为从管理角度( 和 为了管理的目的) 所看到的特性”。这些外部特性可包括属性( a t t r i b u t e ) 、 操作( o p e r a t i o n ) 、通知( n o t i f i c a t i o n ) 和行为( b e h a v i o r ) 等 1 1 1 。 其中，每个m o 有若干属性、通知、行为等管理参数。属性用于描述 m o 相应资源的性质，如数据类型、是否可写等；可以对属性进行取属性 值( g e t ) 、置属性值( s e t ) 等操作，对属性进行的操作就相当于对相应 资源进行管理：通知用来在m o 对应的资源发生变化时上报网管系统( o s ) 的有关信息，m o 对应的资源发生包括配置变化、性能变化、产生故障等： 行为是网管系统要求网络设备执行的一种原子操作。 i s o 在其网络管理信息模型的定义中应用了面向对象的思想以更好地 模型化网络被管资源被管对象在概念上的集合被称为管理信