3G的HFC监控系统设计

1、【Word版本下载可任意编辑】 G的HFC监控系统设计 摘 要：文章首先简单介绍HTC网络监控系统，然后提出一种基于3G的HFC网络（光纤同轴电缆混合网络）监控系统解决方案，该方案可以解决由3G带来的NAT（网络地址转换）穿透，详细阐述基于GOOGLE（谷歌）电子地图开发的四种HFC系统应用。该设计对于低成本防范非法信号切入、保障播出顺利开展有无法替代的作用。 1 HFC网络监控系统介绍 随着三网融合业务的不断开展。HFC监控网络的安全性及稳定性，防止非法信号切入、提高服务质量、满足三网融合业务的开展变得越来越重要。目前HFC网络的监控设备具有以下特点： （1）单向HFC网络与双向网络同时并存

2、目前国内绝大部份网络设计还是以单向网络为主。 双向网主要集中在有一定经济根底且对数字业务有强烈需求的区域，例如小区、写字楼、宾馆等。而拥有大量用户的城中村和城乡结合部等区域的HFC网设计，还是以普及数字电视的网络建设为中心。 （2）采用HFC网的双向通道无法提高监测可靠性由于双向网本身依赖于HFC网作为传输介质。一旦网络异常，采用HFC网本身双向通道的监测器将失去回传信道，无法将监测点的准确信息传送回前端。前端仅能判断监测器失效，而无法判断网络状态，影响系统对网络安全及网络状态的判断精度。 （3）目前采用的无线接入方式存在带宽瓶颈目前采用Wi-Fi等大带宽的无线方式覆盖率低，无法形成规模效应。

3、而采用GPRS方式由于带宽问题，无法实时传送大量播放截图，无法有效判断网络是否受到非法信号入侵。 2 HFC网络监控系统解决方案 2.1 系统拓扑 图1为本系统解决方案拓扑图。系统由前端的中心服务器集群和终端的HFC网监测器组成。中心服务器集群安装在前端机房，HFC网监测器安装在HFC网的关键节点，如光机、楼放、干放处。两者采用3G网络的IP（互联网协议）信道开展数据交互。 图1 HFC网络监控系统拓扑 图2 为前端中心服务器集群架构，平台分为Web（互联网站）操作平台及中心平台模块。Web操作平台提供用户与系统内核的图形化接口，根据功能要求分为权限管理、内容管理、业务管理以及日志管理四大功能

4、模块。用户可通过登陆Web平台对系统开展操作管理。系统中心平台提供数据管理、集群均衡管理、交换管理、终端特性管理以及接口管理。 图2 HFC网络监控系统架构 2.2 监测器设计方案 图3为本系统监测器设计原理图。监测器通过高频头接收HFC网的信号，并获取信号质量以及信号源的数字信息。CPU（中央处理器）通过USB模块与3G模块连接，监测器获取到的HFC信号质量数据以及HFC在播的节目图像通过3G模块发送至3G网络，并通过其回传至中心服务器。 图3 监测器设计方案 图4为监测器3G模块开启软件流程。监测器采用多线程设计模式。系统初始化CPU的USB硬件接口后。 USB监测线程将不断访问CPU的U

5、SB状态存放器，检测是否有USB硬件变更事件。若USB状态存放器中发现有3G模块硬件接入事件。系统将寻找3G模块的驱动程序并打开3G通信的应用程序线程。系统可通过该线程启动3G通信，并开启HFC网监测线程。当USB状态存放器显示事件为3G通信移除，系统将删除HFC网监测线程。 图4 监测器3G模块开启软件流程 2.3 数据包穿透方案 基于3G网络为第三方接入网络以及IPv4资源枯竭等问题，例如目前使用联通的3G上网，终端获得的IP地址均为私网IP地址，所以在系统设计中，必须考虑到NAT穿透等问题。监测器定时向中心服务器集群发送注册包，并且在两个注册包之间，设计发送用于穿透的小数据包，保持服务器

6、与监测器的会话通道。在此过程中，必须保持服务端的发送与接收端口一致，以及监测器的发送与接收端口一致。服务器可通过该通道向监测器下发监测指定，解决数据包穿透问题。 3 系统应用 本系统可实现地理信息化管理，以下是本系统基于Google（谷歌）电子地图开发的HFC系统应用。 3.1 在线预警 图5 为本系统与Google 电子地图开展在线预警例如。图中标注了几个网络监测器在Google地图中的位置及其在线状态。通过标注的颜色显示当前网络监测器或其它设备的状态，如本例如所示，当监测器无法解扰电视节目、侦测信号有异常波动时，监测器通过3G网络向服务器发送异常信息，服务器将地图标注颜色更改为黄色；当网络

7、中断时，标注更改为红色；当网络运行正常时，标注为绿色。操作员可在电子地图上标注各电节点以及光节点的节点信息，描绘网络拓扑信息。更重要的是，监控平台可实现智能化、自动化的网络状态信息标注，显示突发事件，如安全播出故障、非法信号切入等。地理信息化有利与给操作人员带来更直观的系统状态，更便捷的操作方式，极大地压缩初级维修人员的地理信息培训时间。维修人员可从地图上直接了解故障所在地点，安排适当的交通工具。 图5 Google电子地图在线预警例如 3.2 图像监测 目前国内外现有技术对于网络异常的侦测，采用侦测信号强度方式或是识别码方式判断网络运行状态。这两种识别手段均以模拟电视侦测技术发展而来。 由于

8、信号强度由信号功率和噪声功率累加，因此网络产生的突发噪声往往引起监测器的大量误判。采用GPRS通道会由于带宽瓶颈无法大量传输网络的节目播放截图，采用3G接入则可解决带宽瓶颈问题。图6为通过Google地图平台操作的监测点电视节目播放截图。节目图像通过3G网络回传发布，实现远程监测节目播放图像。 图6 Google电子地图监测器节目播放状态测量例如 3.3 信号测量 HFC网络受到干扰，主要为突发噪声。噪声持续一段时间后，将会减弱。采用现场测试手段，往往会发生测试人员到达现场后观察不到噪声现象，而当测试人员不在场时现象反而明显的情况。图7为系统通过监测器远程实时采集网络节点的星座图，通过星座图的

9、噪声模型，定性、定量、定时对噪声开展分析，到达智能化、远程化检测网络的目的。 图7 单频点信号质量测量例如 3.4 频谱扫描 图8为Google电子地图模式下开展频谱扫描操作。 频谱扫描通常用于HFC网络安装及维修，它是信号在线路传输稳定性的重要依据。通过频谱调整有源器件的增益及均衡，可有效提高HFC传输线路的稳定性。 图8 Google电子地图频谱扫描操作 4 结束语 本系统采用3G技术开展HFC网络监测，特点如下： （1）解决单向HFC网的网络监测，目前3G网已大量覆盖。 （2）提高网络监测可靠性，采用第三方网络开展监测可有效提高网络监测可靠性。 （3）接入便利，3G网采用无线接入方式，解决回传网络布线问题。 （4）解决网络回传带宽，3G网较GPRS等接入方式，具有更大的带