CN103152636A - 一种具有交互业务监测功能的机顶盒及交互业务监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有交互业务监测功能的机顶盒，所述机顶盒内置中间件，在所述中间件平台上搭载有业务数据提取模块，业务分析模块，监测系统通讯模块，所述监测系统通讯模块外接可视化业务监测系统。本发明基于机顶盒中间件技术实现对互动电视业务的监测，能够跟踪用户终端的机顶盒与互动电视业务平台交互的全过程，有效解决有线互动电视运营商所关心的业务运行情况、用户体验、平台服务质量以及平台的性能瓶颈或薄弱环节。

Description

一种具有交互业务监测功能的机顶盒及交互业务监测方法

技术领域

本发明涉及一种具有交互业务监测功能的机顶盒，具体涉及有线互动电视系统的交互业务监测技术，属于有线数字电视监测技术领域。本发明还涉及应用于机顶盒中的交互业务监测方法。

背景技术

互动电视是在模拟电视到数字电视转换完成后逐渐兴起的电视业务，在2010年国家发布“三网融合”政策后得到较快发展。有线数字电视经历了由单向广播发展到双向互动的传输及运营方式，数字电视的监测对象也发生着相应的变化。传统的监测面向广播方式，仅监测信道传输指标、码流指标、内容指标，此种监测方式一般采用专用的监测设备，集中采集有线网络中的部分或全部传输频率及码流，完成上述指标监测。双向互动电视是在单向广播业务基础上的扩展，在以上监测要求之外，增加了对于互动电视业务的监测要求。互动电视的监测，更强调用户体验的监测，即需要监测用户的交互指令响应时间、每次交互是否成功、收看体验如何等。

互动电视的收看过程是由用户通过机顶盒发起的，收看过程涉及到机顶盒与互动电视前端系统的双向交互过程、前端系统进行推流资源调度、通过单向链路推流到用户机顶盒等复杂的过程，这一过程是否成功、每一环节的延迟情况、最终用户收看到的画面质量如何，都是互动电视监测系统需要监测的内容。有线互动电视的机顶盒是用于用户终端接收的通用设备，用于满足用户的收视要求。在有线互动电视机顶盒中，通过采用中间件平台技术，可以有效的支持不同的机顶盒硬件平台、异构的前端系统、多种多样的机顶盒应用扩展。目前，机顶盒已经普遍采用中间件技术。

现有的互动电视监测主要采用专用设备、面向前端系统的数据采集、网管监测；面向末端业务及服务质量监测的技术和设备尚在探索阶段。目前已有的面向末端环节的监测，主要集中在对机顶盒工作状态的监测、面向机顶盒本身工作异常的捕获；面向业务和服务质量的监测，仍是以接收单向数字广播电视数据为主，尚没有通用技术或设备实现面向互动电视末端的双向业务交互过程的监测。

现有的技术一般是从互动电视业务平台系统获取交互信息及业务量等数据，虽然也能够展示宏观的诸如活动用户数、热点节目、并发访问量等运营数据，但当某用户报告互动业务出现无法访问或响应异常等情况时，这样的技术或系统很难准确定位问题的故障节点，因此也就无法快速响应用户投诉、有针对性的解决服务质量和用户体验问题。

现有的监测方法中还涉及到在机顶盒中集成机顶盒异常诊断程序的做法，但该方法针对的是定位机顶盒本身的软硬件故障，无法反映机顶盒与互动业务平台的交互过程，也就无法定位某次访问异常的非机顶盒本身故障的系统故障原因。

 

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有交互业务监测功能的机顶盒，在现有的采用中间件平台技术的机顶盒中，实现面向互动电视末端的双向业务和服务质量的监测。本发明同时还提供了一种应用于机顶盒中的交互业务监测方法。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案实现：

应用于机顶盒中的交互业务监测方法，所述方法包括：

1）基于机顶盒内置驱动层进行监测所需业务数据的捕获和提取，所述业务数据包括：互动电视交互信令、视音频业务数据；

2）对步骤1）中所捕获和提取的业务数据进行分析，基于信令分析、信令交互与视音频业务关联、视音频内容分析，实现交互信令监测、交互业务响应时间监测、视音频内容指标监测，实现从用户请求到收看到实际内容的整个业务流程的服务质量监测；

3）通过监测应用接口，连接可视化的外部监测系统，完成监测任务执行、监测结果打包及上报。

进一步，所述步骤1）中，对互动电视交互信令业务数据的提取通过PR_RING技术实现，对视音频业务数据的提取通过机顶盒内置驱动程序中的TS流接口实现。

进一步，所述步骤2）中，在交互信令分析过程中，互动电视的交互业务通讯的网络层采用TCP协议进行，应用层采用HTTP和RTSP协议进行。

进一步，所述步骤2）中，在视音频TS流的关联监测过程中，在接收到推流配置信息之后，业务分析模块需要通过TS流的驱动程序接口接收并识别所获取的TS流，进而完成整个交互业务响应时间的监测。

进一步，所述步骤3）中，在监测应用接口中，采用XML协议进行通信，通过自定义XML协议内容完成与外部业务监测系统的通信。

一种具有交互业务监测功能的机顶盒，所述机顶盒内置中间件，在所述中间件平台上搭载有业务数据提取模块，所述业务数据提取模块基于机顶盒内置驱动层进行监测所需业务数据的捕获和提取，与所述业务数据提取模块相配合还设置有业务分析模块，所述业务分析模块对所捕获和提取的业务数据进行分析，与所述业务分析模块相配合还设置有监测系统通讯模块，所述监测系统通讯模块外接可视化业务监测系统，所述监测系统通讯模块完成监测任务执行、监测结果打包及上报。

所述业务数据提取模块、业务分析模块和监测系统通讯模块均是搭载在所述中间件平台上。

进一步，所述业务数据提取模块中，设置有提取交互信令监测所需业务数据的PR_RING抓包模块，所述业务数据提取接口还连接机顶盒内置驱动程序的TS流接口。

进一步，所述业务分析模块中，设置有TCP重组子模块、协议识别子模块、协议分析处理子模块。

进一步，所述协议分析处理子模块包括HTTP协议分析模块和RTSP协议分析模块。

进一步，所述监测系统通讯模块中，包括监测管理模块、监测业务配置模块、监测结果上报模块。

本发明一种具有交互业务监测功能的机顶盒，具有以下优点：

本发明能够跟踪用户终端的机顶盒与互动电视业务平台交互的全过程，有效解决有线互动电视运营商所关心的业务运行情况、用户体验、平台服务质量以及平台的性能瓶颈或薄弱环节。

通过使用本发明中的监测模块，运营商可以方便地进行用户终端反馈问题的故障定位，同时通过采集全部机顶盒中的交互数据，运营商也可以掌握互动业务平台的业务整体运行情况，诸如某区域系统整体运行情况、系统在线用户总数、点播并发量、热点节目、互动业务高峰时段以及用户偏好等等用户想要获取的信息。

本发明基于机顶盒中间件技术实现对互动电视业务的监测，既可以有效利用机顶盒中间件已经实现的应用交互接口、前端交互接口、机顶盒硬件交互接口，也可以避免由于采用专用监测手段带来的监测结果与实际用户体验不符的问题。该发明不需要运营商在用户终端额外部署大量的设备，能够有效降低成本、提高效率，有极大应用价值。

 

附图说明

图1为现有的基于中间件平台的机顶盒系统结构图；

图2为本发明具有交互业务监测功能的机顶盒系统结构图；

图3 为本发明机顶盒中实现互动电视业务监测功能的原理图；

图4 为本发明机顶盒中PF_RING抓包流程图；

图5 为本发明机顶盒中协议识别模块工作流程图；

图6 为本发明机顶盒中HTTP协议分析模块流程图；

图7为本发明机顶盒中RTSP协议分析模块流程图。

 

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达到预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图和较佳实施例，对本发明的特征以及功效做详细说明。

如图1、图2所示，图1为现有的基于中间件平台的机顶盒系统结构图，图2为本发明具有交互业务监测功能的机顶盒系统结构图。

监测功能的实现基于资源共享原则，在现有基于中间件平台实现的机顶盒系统中，随着机顶盒系统硬件资源的不断升级，监测功能的实现可以做到不影响原有机顶盒的各种应用实现、各层软件的运行以及资源调度。本发明中实现的监测功能，直接与机顶盒操作系统及硬件驱动程序交互，并实现独立的业务分析模块和监测应用接口程序。本发明可以在使用中间件平台技术的机顶盒中集成，与机顶盒所采用的中间件平台有关，但不局限于特定的机顶盒硬件。

业务数据提取接口：基于驱动层完成监测所需业务数据的捕获和提取；这里需要提取的业务数据主要有两类：互动电视交互信令以及视音频业务数据。

业务分析模块：基于信令分析、信令交互与视音频业务关联、视音频内容分析等，实现交互信令监测、交互业务响应时间监测、视音频内容指标监测，实现从用户请求到收看到实际内容的整个业务流程的服务质量监测。

监测应用接口：实现与外部监测系统的通讯接口，完成监测任务管理、下发、监测结果获取及打包传输等功能。

外部监测系统完成对分布式监测设备（指具有交互业务监测功能的机顶盒）的集中管理，汇聚监测数据，完成各项指标或告警的处理、集中展示和管理功能；同时也完成系统权限管理、对监测任务的设置和管理等功能。外部业务监测系统是由有线数字电视运营商进行使用、管理的软件。

机顶盒中实现互动电视业务监测功能的原理框图如图3所示，结合图2，本发明中所包括的各个功能模块的详细工作原理说明如下：

业务数据提取模块：

一、对交互信令监测所需的业务数据的提取通过PR_RING技术实现：PR_RING是一种以DMA方式直接获取网卡（NIC）数据的网络接口技术，该技术在Linux系统内核中已经实现，不需要设备驱动程序的专门支持；同时PF_RING使用零拷贝技术，处于用户空间的应用程序可通过PF_RING的环形buffer直接读取数据；PF_RING还支持包解析和包过滤，特别适用于指定数据的提取或过滤场合；最重要的，PF_RING可以工作在透明模式下，即不影响已有网络应用程序的正常工作。

PF_RING抓包流程如图4所示。

二、对视音频业务数据的提取通过驱动程序中的TS流接口实现：无论是广播业务还是交互业务，有线互动电视中的视音频业务传输均是将业务打包成MPEG2-TS包、以QAM调制的方式传输到用户机顶盒，机顶盒驱动程序提供了TS流接口。通过关联交互信令与TS流，程序可以跟踪每次交互业务的执行全过程，以完成互动业务响应时间的分析，从而实现互动业务的服务质量监测。

业务分析模块：业务分析模块完成互动电视的交互信令分析、与视音频TS流的关联监测。

一、交互信令分析：互动电视的交互业务通讯的网络层采用TCP协议，应用层采用HTTP和RTSP协议，因此交互信令分析模块包含以下子模块：TCP重组子模块、协议识别子模块、协议分析子模块。1）TCP重组子模块：根据tcp协议，对以太网数据包进行重组，形成有序的TCP段，并把TCP段传送给协议识别模块。2）协议识别子模块：根据TCP段，判断是HTTP协议、RTSP协议还是其它协议，如果是其它协议，直接丢弃数据，如是HTTP协议或RTSP协议，则存储数据并提交协议分析子模块。3）协议分析处理子模块：对HTTP协议与RTSP协议进行协议分析，提取推流配置信息，以进行交互信令与视音频TS流的关联监测，同时完成交互响应时间计算。

二、视音频TS流的关联监测：在接收到推流配置信息之后，业务分析模块需要通过TS流的驱动程序接口接收并识别所获取的TS流，进而完成整个交互业务响应时间的监测。通过对TS流进行抖动、丢包等关键指标分析，可以提供进一步的用户体验数据。

TCP重组模块工作流程：根据ip帧所含tcp信息进行重组，主要处理以下情况：1）确定TCP建立连接的第一次握手数据包，完成初始化；2）确定已经经历过第一次握手后、确定TCP建立连接的第二次握手数据包，修改状态；3）TCP建立连接第三次握手数据包状态判断（确定已经经历过第一、二次握手），修改相应状态，连接建立，回调用户程序。4）识别TCP断开连接请求：修改相应状态，如果在一定时间内没有收到确认断开数据包，同样认为是断开，回调应用程序；5）TCP断开连接确认：修改相应状态，回调应用程序，清理相应数据；6）重组TCP流数据包：按照sequence number进行排序等操作，直到整个TCP流数据包重组完成，通知协议识别子模块。

协议识别模块工作流程如图5所示。

协议分析处理模块：

HTTP协议分析模块功能流程如图6所示：

1、分析HTTP协议URL

2、分析HTTP协议头所有字段(目前只关注浏览器字段与Host字段)

3、判断是 Request与Response对应。

4、过滤掉如gif, css, jpg与业务无关的url。

5、上报分析数据。

RTSP协议分析模块功能流程如图7所示：

1、分析RTSP协议的URL。

2、分析Session。

3、获取RTSP信令类型。

4、上报分析数据。

监测系统通讯模块：采用XML协议，通过自定义XML协议内容完成与外部业务监测系统的通信，主要包括根据监测业务配置执行监测任务、监测数据打包、监测分析结果上报等接口模块。

综上所述，该发明提供了合理的手段、能够解决各地有线互动电视运营商迫切希望解决的问题，因此是有广泛应用前景的。该发明不需要运营商在用户终端额外部署大量的监测终端设备，能够有效降低成本、提高效率，有极大应用价值。

有线互动电视机顶盒是由运营商采购、统一提供给用户使用的终端接收设备；目前机顶盒已普遍采用中间件技术，因此运营商有条件也有意愿通过在机顶盒中集成或部署业务监测模块。通过使用该监测模块，运营商可以方便的用户终端反馈问题的故障定位，同时通过采集全部机顶盒中的交互数据，运营商也可以掌握互动业务平台的业务整体运行情况，诸如某区域系统整体运行情况、系统在线用户总数、点播并发量、热点节目、互动业务高峰时段以及用户偏好等等用户想要获取的信息。

 

上面所述只是为了说明本发明，应该理解为本发明并不局限于以上实施例，符合本发明思想的各种变通形式均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.应用于机顶盒中的交互业务监测方法，所述方法包括：

1）基于机顶盒内置驱动层进行监测所需业务数据的捕获和提取，所述业务数据包括：互动电视交互信令、视音频业务数据；

2）对步骤1）中所捕获和提取的业务数据进行分析，基于信令分析、信令交互与视音频业务关联、视音频内容分析，实现交互信令监测、交互业务响应时间监测、视音频内容指标监测，实现从用户请求到收看到实际内容的整个业务流程的服务质量监测；

3）通过监测应用接口，连接可视化的外部监测系统，完成监测任务执行、监测结果打包及上报。

2.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述步骤1）中，对互动电视交互信令业务数据的提取通过PR_RING技术实现，对视音频业务数据的提取通过机顶盒内置驱动程序中的TS流接口实现。

3.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述步骤2）中，在交互信令分析过程中，互动电视的交互业务通讯的网络层采用TCP协议进行，应用层采用HTTP和RTSP协议进行。

4.如权利要求2所述的监测方法，其特征在于，所述步骤2）中，在视音频TS流的关联监测过程中，在接收到推流配置信息之后，业务分析模块需要通过TS流的驱动程序接口接收并识别所获取的TS流，进而完成整个交互业务响应时间的监测。

5.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述步骤3）中，在监测应用接口中，采用XML协议进行通信，通过自定义XML协议内容完成与外部业务监测系统的通信。

6.一种具有交互业务监测功能的机顶盒，所述机顶盒内置中间件，其特征在于，在所述中间件平台上搭载有业务数据提取模块，所述业务数据提取模块基于机顶盒内置驱动层进行监测所需业务数据的捕获和提取，与所述业务数据提取模块相配合还设置有业务分析模块，所述业务分析模块对所捕获和提取的业务数据进行分析，与所述业务分析模块相配合还设置有监测系统通讯模块，所述监测系统通讯模块外接可视化业务监测系统，所述监测系统通讯模块完成监测任务执行、监测结果打包及上报。

7.如权利要求6所述的机顶盒，其特征在于，所述业务数据提取模块中，设置有提取交互信令监测所需业务数据的PR_RING抓包模块，所述业务数据提取接口还连接机顶盒内置驱动程序的TS流接口。

8.如权利要求6所述的机顶盒，其特征在于，所述业务分析模块中，设置有TCP重组子模块、协议识别子模块、协议分析处理子模块。

9.如权利要求8所述的机顶盒，其特征在于，所述协议分析处理子模块包括HTTP协议分析模块和RTSP协议分析模块。

10.如权利要求6所述的机顶盒，其特征在于，所述监测系统通讯模块中，包括监测管理模块、监测业务配置模块、监测结果上报模块。

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