IPTV协议分析设备的制作方法

本申请涉及iptv技术领域，尤其涉及iptv协议分析设备。

背景技术

随着光网络技术的飞速发展，iptv在几大运营商的大力推进下已经走进了千家万户，目前家庭网络部署大部分都是g/epon网络+机顶盒+电视机，一旦用户现场的iptv环境遇到问题，列如：马赛克、黑屏、亮度不达标、频道切换反应慢等，现场维护人员无法确切的找到问题的根源，只能通过机械地更换onu、机顶盒、网线等来排查问题，大大增加了运维成本。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供iptv协议分析设备，解决现有技术的问题。

为实现上述目标及其他相关目标，本申请提供一种iptv协议分析设备，供通信接入iptv的光通信网络中，用于监控并解析所述光通信网络中的传输数据，并通过人机交互图形界面展示，以供定位光通信网络中的问题。

于本发明的一实施例中，所述iptv协议分析设备包括：链路接口模块，用于接收来自所述光通信网络中的光信号；协议解析模块，连接所述链路接口模块，用于对所述接收的光信号进行协议解析以转换为电信号的以太网数据帧；数据解析模块，连接所述协议解析模块，用于对协议解析模块传来的以太网数据帧抓取数据包并进行解析和/或重组得到报文数据，根据所述报文数据生成可视化图形格式数据并通过人机交互图形界面展示；以及/或者，用于控制协议解析模块通过所述链路接口模块进行以太网数据帧的转发。

于本发明的一实施例中，所述链路接口模块包括：终端光口，用于接收来自onu设备的光信号并传送给所述协议解析模块，或用于将来自所述协议解析模块的光信号通过所述光通信网络发送至所述onu设备；局端光口，用于接收来自olt设备的光信号并传送给所述协议解析模块，或用于将来自所述协议解析模块的光信号通过所述光通信网络发送至所述olt设备。

于本发明的一实施例中，所述链路接口模块还包括：光分路器，其一侧连接所述终端光口及局端光口，另一侧连接所述协议解析模块，以形成多条线路供所述协议解析模块和数据解析模块并行使用。

于本发明的一实施例中，所述链路接口模块还包括：以太网接口，用于接收所述光通信网络中光通信设备上以太网接口的以太网数据帧，并传送至所述协议解析模块。

于本发明的一实施例中，所述协议解析模块包括：一或多个光通信模块，通信连接所述链路接口模块；所述光通信模块的类型由对应业务所属的光通信网络类型和光网络设备类型，用于将对应类型光信号转换为电信号或将电信号转换为光信号；光线路芯片，连接所述一或多个光通信模块并耦接所述数据解析模块，用于从接收到的电信号得到以太网数据帧，并将其中的目标数据帧进行复制得到复制数据帧，将所述目标数据帧按其原业务选择对应类型的光通信模块来转发给链路接口模块，并将所述复制数据帧发送至数据解析模块以供分析。

于本发明的一实施例中，所述协议解析模块还包括：协议解析模块管理芯片，连接在光线路芯片与数据解析模块间，用于控制光线路芯片对以太网数据帧打上标签并转发。

于本发明的一实施例中，所述数据解析模块，包括：基础模块、抓包引擎模块及界面处理模块；所述基础模块，连接所述协议解析模块，用于接收以太网数据帧；所述抓包引擎模块，连接所述基础模块，用于从以太网数据帧抓取数据包并进行解析和/或重组以得到报文数据；所述界面处理模块，用于根据所述报文数据生成可视化图形格式数据并通过人机交互图形界面展示。

于本发明的一实施例中，所述基础模块包括：网络接口模块、存储模块及数据接口模块；所述网络接口模块，用于接收来自协议解析模块的以太网数据帧；所述数据接口模块，连接所述网络接口模块，以供对所述以太网数据帧抓包使用；所述存储模块，用于存储根据所抓取的数据包提取得到的报文数据。

于本发明的一实施例中，所述抓包引擎模块包括：抓包引擎接口模块、存储读写模块、及数据处理模块；所述抓包引擎接口模块，连接所述数据接口模块，以接收抓包引擎模块抓取的数据包；数据解析模块，用于对抓取的数据包进行解析和/或重组以得到报文数据；存储读写模块，连接所述存储模块及抓包引擎接口模块，用于将所提取的报文数据写入所述存储模块，或从所述存储模块读取报文数据；功能交互模块，连接所述抓包引擎接口模块、存储读写模块、及数据处理模块，还连接所述界面处理模块，用于实现与其连接的各个模块间的协同交互。

于本发明的一实施例中，所述界面处理模块，包括：数据模块、控制模块及界面模块；所述数据模块，连接所述抓包引擎模块，用于维护缓存中的所提取的报文数据；所述控制模块，连接所述数据模块，用于从所述数据模块获取报文数据，并转化为可视化图形格式数据；界面模块，连接所述控制模块，用于生成人机交互图形界面以展示所述可视化图形格式数据。

于本发明的一实施例中，所述数据处理模块包括：协议信息保存模块、协议解析器、及过滤器引擎中的一种或多种组合；所述协议信息保存模块，用于保存报文数据的协议信息数据；所述协议解析器，用于支持对一或多种协议的以太网数据帧的解析和/或重组；所述过滤器引擎，用于过滤出所需的以太网数据帧。

于本发明的一实施例中，所述iptv协议分析设备串接在光通信设备之间，所述光通信设备包括：olt设备、onu设备、网关设备、stb设备及hub设备中的一种或多种。

于本发明的一实施例中，所述iptv协议分析设备根据协议分析模板来评价所提取的报文数据，以判断及定位所述光通信网络中出现的网络问题；或者，将所述报文数据发送至外部，以供进行统计分析，以判断及定位所述光通信网络中出现的网络问题。

于本发明的一实施例中，所述iptv协议分析设备为便携式设备。

如上所述，本申请的iptv协议分析设备，供通信接入iptv的光通信网络中，用于监控并解析所述光通信网络中的传输数据，并通过人机交互图形界面展示，以供定位光通信网络中的问题，实现对iptv光通信网络的网络质量的即时、直观、精准且便捷的监控，解决现有技术的问题。

附图说明

图1显示为本申请实施例中iptv协议分析设备应用的iptv光通信网络结构示意图。

图2显示为本申请实施例中iptv协议分析设备的功能模块结构示意图。

图3显示为本申请实施例中iptv协议分析设备的数据解析模块的功能模块结构示意图。

图4显示为本申请实施例中通过协议树查看报文数据细节的人机交互图形界面示意图。

图5显示为本申请实施例中查看报文数据时延和抖动的人机交互图形界面示意图。

图6显示为本申请实施例中查看ts视频流的人机交互图形界面示意图。

图7显示为本申请实施例中查看频道流量的人机交互图形界面示意图。

图8显示为本申请实施例中频道监测的人机交互图形界面示意图。

图9显示为本申请实施例中频道切换的交互过程的时序图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本申请提供iptv协议分析设备，其可供通信接入iptv的光通信网络中，用于监控并解析所述光通信网络中的传输数据，并通过人机交互图形界面展示，以供定位光通信网络中的问题。

所述光通信网络可以是epon或gpon网络。

epon(ethernetpassiveopticalnetwork，以太网无源光网络)，顾名思义，是基于以太网的pon技术。它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。

gpon(gigabit-capablepon)技术是基于itu-tg.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准，具有高带宽，高效率，大覆盖范围，用户接口丰富等众多优点，被大多数运营商视为实现接入网业务宽带化，综合化改造的理想技术gpon的技术特点是在二层借鉴了itu-t定义的gfp(genericframingprocedure，通用成帧规程)技术，扩展支持gem(generalencapsulationmethods)封装格式，将任何类型和任何速率的业务经过重组后由pon传输，而且gfm帧头包含帧长度指示字节，可用于可变长度数据包的传递，提高了传输效率，因此能更简单、通用、高效地支持全业务。

如图1所示，所述iptv协议分析设备101可以串接在各光通信设备之间，所述光通信设备包括：olt设备(光线路终端设备)、onu设备(光网络单元设备)、网关设备(例如交换机)、stb设备(即机顶盒)及hub设备(即集线器)中的一种或多种。

举例来说，在本实施例中，所述iptv协议分析设备101可以接在交换机102和olt设备103之间，还可以连接在olt设备103和onu设备104之间，也还可以连接在onu设备104及stb设备105之间，所述stb设备105连接tv106。

需说明的是，本实施例中所示的iptv网络结构只是例举，所述iptv协议分析设备的数量及连接方式也只是例举，均非以本实施例为限。

如图2所示，展示实施例中所述iptv协议分析设备200的功能模块示意图。

所述iptv协议分析设备200包括：链路接口模块201、协议解析模块202及数据解析模块203。

所述链路接口模块201，用于接收来自所述光通信网络中的光信号。于本发明的一实施例中，所述链路接口模块201包括：终端光口204及局端光口205。

所述终端光口204，用于接收来自onu设备的光信号并传送给所述协议解析模块202，或用于将来自所述协议解析模块202的光信号通过所述光通信网络发送至所述onu设备。

所述局端光口205，用于接收来自olt设备的光信号并传送给所述协议解析模块202，或用于将来自所述协议解析模块202的光信号通过所述光通信网络发送至所述olt设备。

于本发明的一实施例中，所述链路接口模块201还包括：光分路器206，其一侧连接所述终端光口204及局端光口205，另一侧连接所述协议解析模块202，以形成多条线路供所述协议解析模块202和数据解析模块203并行使用。可选的，所述光分路器206可以为2分2的光分路器206，形成两条线路供协议解析模块202和数据解析模块203并行使用。

于本发明的一实施例中，所述链路接口模块201还可包括：以太网接口，用于接收所述光通信网络中光通信设备上以太网接口的以太网数据帧，并传送至所述协议解析模块202。这样，所述iptv协议分析设备200既能对g/epon网路中设备的光口进行监控，又能对g/epon网路中设备的网口进行监控。

所述协议解析模块202，连接所述链路接口模块201，用于对所述接收的光信号进行协议解析以转换为电信号的以太网数据帧，或者，也可以直接接收所述链路接口模块201的以太网接口直接接收到的以太网数据帧。

于本发明的一实施例中，所述协议解析模块202包括：一或多个光通信模块及光线路芯片210。

所述一或多个光通信模块，通信连接所述链路接口模块201。具体的，所述光通信模块的类型由对应业务所属的光通信网络类型和光网络设备类型，用于将对应类型光信号转换为电信号或将电信号转换为光信号。

在本实施例中，所述一或多个光通信模块包括g/epononu光模块207、gponolt光模块208、及eponolt光模块209。

所述光线路芯片210(即olt芯片)，连接所述一或多个光通信模块并耦接所述数据解析模块203，用于从接收到的电信号得到以太网数据帧，并将其中的目标数据帧进行复制得到复制数据帧，将所述目标数据帧按其原业务选择对应类型的光通信模块来转发给链路接口模块201，并将所述复制数据帧发送至数据解析模块203以供分析。

于本发明的一实施例中，所述协议解析模块202还包括：协议解析模块管理芯片211，连接在光线路芯片210与数据解析模块203间的线路中，用于控制光线路芯片210对以太网数据帧中打上标签(tag)并转发，标签用于区分所属流量。当然，所述协议解析模块管理芯片211并非必须，所转换的以太网数据帧中本身带有标签的情况下，即可不用再打标签而直接转发。

所述数据解析模块203，连接所述协议解析模块202，用于将协议解析模块202传来的以太网数据帧通过抓包引擎抓取数据包并进行解析和/或重组得到报文数据，根据所述报文数据生成可视化图形格式数据并通过人机交互图形界面展示；以及/或者，用于控制协议解析模块202通过所述链路接口模块201进行报文数据的转发。

抓包(packetcapture)就是将网络传输发送与接收的数据包进行截获，从链路层的数据帧(frame)中可以捕获数据包(packet)，并可进一步解析和/或重组得到报文数据，所述报文数据可以来自数据报文和/或协议报文，所述报文数据可以是一个数据段，也可以是多个数据段重组而成的数据流。

如图3所示，展示本发明的实施例中数据解析模块的功能模块示意图。

所述数据解析模块，包括：基础模块301、抓包引擎模块302及界面处理模块303。

所述基础模块301，连接所述协议解析模块，用于接收以太网数据帧。于本发明的一实施例中，所述基础模块301包括：网络接口模块304、存储模块305及数据接口模块306。

所述网络接口模块304，用于接收来自协议解析模块的以太网数据帧。于本发明的一实施例中，所述网络接口模块304包括以太网端口。

所述数据接口模块306，连接所述网络接口模块304，以供对所述以太网数据帧抓包使用。所述数据接口模块306可以由数据库、缓存等实现实现。

所述存储模块305，用于存储根据所抓取的数据包提取得到的报文数据。于本发明的一实施例中，所述存储模块305可以由存储介质实现，例如机械或固态硬盘，闪存等。

所述抓包引擎模块302，连接所述基础模块301，用于从以太网数据帧抓取数据包并进行解析和/或重组以得到报文数据。

具体的，iptv业务包主要分为协议包和数据包，协议包控制频道切换，主要有igmpv1/v2/v3、mldv1/v2，数据包主要是视频码流。两者都是封装在ip包中发送，并且以固定目的mac(01:00:5e)表示属于组播报文。目前现网中主要以igmpv2为主，下面以igmpv2为例说明解析规则。

igmpv2的解析规则包括：

1)检查目的mac：是否以01:00:5e开头，不是则非组播报文。

2)检查igmp包类型：检查包类型，按此记录协议行为，0x16表示v2加入包；0x17表示v2离开包；0x11表示查询包。

3)检查组播组地址：记录该组播组地址的行为，用以计算加入、离开时延，及比对组播流通断情况。

于本发明的一实施例中，所述抓包引擎模块302包括：抓包引擎接口模块307、存储读写模块308、数据处理模块309、及功能交互模块310。

所述抓包引擎接口模块307，连接所述数据接口模块306，以接收抓包引擎模块302抓取的数据包。

数据处理模块309，用于对抓取的数据包进行解析和/或重组以得到报文数据。于本发明的一实施例中，所述数据处理模块309包括：协议信息保存模块311、协议解析器312、及过滤器引擎313中的一种或多种组合。

所述协议信息保存模块311，用于保存报文数据的协议信息数据。

所述协议解析器312，用于支持对一或多种协议的以太网数据帧的解析和/或重组。所述协议解析器可以是集成和/或插件形式的，其所支持解析的协议例如igmp、mld、tcp、udp等。

所述过滤器引擎313，用于过滤出所需的以太网数据帧。

存储读写模块308，连接所述存储模块305及抓包引擎接口模块307，用于将所提取的报文数据写入所述存储模块305，或从所述存储模块305读取报文数据。

功能交互模块310，连接所述抓包引擎接口模块307、存储读写模块308、及数据处理模块309，还连接所述界面处理模块303，用于实现与其连接的各个模块间的协同交互。于本发明的一实施例中，所述功能交互模块310可以包括处理器，如cpu、mcu等，用于控制管理各个模块的功能及协同运作。

举例来说明报文数据解析的过程，以iptv串接在gpon链路分析为例：

例如图1所示，连接在olt设备和onu设备之间的iptv协议分析设备，其链路接口模块的局端光口和olt设备相连，可以根据具体情况适当加衰减保证入光在-8～-26之间，终端光口和onu设备相连，可以根据适当情况加衰减保证onu设备处的入光为-8～-26之间，以gpon光通信网络为例子：

gpon下行方向，olt设备的上行gpon光信号，经过局端光口到gpononu模块，g/epononu模块将gpon的光信号转换成电信号发给光线路芯片，光线路芯片将gpon电信号拷贝一份并转换为以太网数据帧，根据数据解析模块的需求将其中的目标以太网数据帧送到数据解析模块，且将原始数据即原始的gpon电信号通过gponolt模块发送出去，gponolt模块将电信号转换成光信号并从终端光口发送给onu设备。

gpon上行方向，onu设备的上行gpon光信号，经过终端光口到gponolt模块，gponolt模块将上行的gpon光信号转换成gpon电信号发送给光线路芯片，光线路芯片将gpon电信号拷贝一份转换成以太网数据帧并根据需求发送其中的目标以太网数据帧到数据解析模块，将原始数据的gpon电信号通过g/epononu模块转换成gpon光信号从局端光口发送到olt设备。

在epon网络中，其是通过以太网数据帧的光信号进行传输，在协议解析模块转化为电信号再在iptv协议分析设备设备内传输，只是epon网络的以太网数据帧和一般的以太网数据帧在内容上略有不同，因此，光线路芯片在进行epon网络的协议分析时，其根据电信号处理得到以太网数据帧的速度会更快，此处不以epon网络为例再作展开举例。

所述界面处理模块303，用于根据所述报文数据生成可视化图形格式数据并通过人机交互图形界面展示。

于本发明的一实施例中，所述界面处理模块303，包括：数据模块314、控制模块315及界面模块316；

所述数据模块314，连接所述抓包引擎模块(本实施例中即连接功能交互模块310)，用于维护缓存中的所提取的报文数据。具体的，所述数据模块314提供get，set，add，del，append等命令进行维护操作。

所述控制模块315，连接所述数据模块314，用于从所述数据模块314获取报文数据，并转化为可视化图形格式数据。具体的，所述可视化图形格式数据包括：图片，树形结构或者视频等格式的数据。

界面模块316，连接所述控制模块315，用于生成人机交互图形界面以展示所述可视化图形格式数据，所述人机交互界面可以显示于电子设备的显示屏，所述电子设备例如为电脑、笔记本电脑、智能手机及平板等。

举一实例来说明数据解析模块的工作过程。

在一实施例中，所述数据解析模块的网络接口模块收到光线路芯片传送过来的上/下行以太网数据帧的电信号，抓包引擎模块通过抓包引擎接口模块(例如winpcap软件为抓包引擎，其api接口)将网络接口模块的以太网数据帧抓取过来，通过数据处理模块将数据帧分析及重组得到报文数据，优选的，可以根据用户设置询问是否保存报文数据为文件，再据以决定是否通过存储读写模块将数据报文数据保存到存储模块，缓存的报文数据在数据模块进行维护，控制模块将通过对数据处理将报文数据数据以协议树、图片或者视频等格式通过界面模块显示，供用户进行iptv故障的定位和跟踪，用户可通过查看协议树来查看报文数据细节，如图4所示；查看报文数据的时延和抖动，如图5所示；将报文数据直接转成ts通过观看视频来定位问题，如图6所示；监控指定频道和onu，如图7所示；同时可导入协议分析模板在抓取iptv协议时可自动定位故障点，例如根据报文数据中协议信息分析是否存在不符合协议分析模板中协议要求的情况，从而判定出现网络问题、故障等；亦可将抓取的报文数据上传到外部(例如云端服务器)进行自动解析来定位故障点。

关于所述界面模块的界面设计，以频道监测为例提供实施例：

如图8所示，展示实施例中频道监测的人机交互图形界面示意图。

通过增加一个页面类canalyzerpage，用于在一定时域范围内监测频道的通断情况。

t形图：每个像素对应一个采样记录，最右边表示当前时刻的采样值，采样过程中图形向左移动。

标尺：最右边为零，根据选择的采样周期不同而动态改变。

标线：两条(绿色)。用于界定两时刻之间的时间差，以ms为单位。，用户由cctv9切换至cctv8，标线显示55ms即是频道切换时间。

采样频道：左侧青色按钮指明监测的频道，点击按钮将弹出对话框，用以设置频道名称及对应的组播组地址(不同运营商为同一频道规划的组播组地址会不同)。

采样间隔：左上角指明了采样间隔，图8所示为20ms。点击该按钮将弹出对话框，用以设置采样间隔。采样间隔是全局生效的，不针对某个频道。

另外，在定时器中设置报文数据采样周期(支持20ms、100ms、1s、10s)，由于频道切换时延的容忍范围是[10ms,200ms]，因此1s及10s主要是针对长时间监测运行情况的场景。

界面更新设置为每200ms一次，当页面加载时使能刷新定时器，页面未显示时禁止；200ms是人眼观测到线条变化连续平稳的一个经验值。

此外，所述iptv协议分析设备可用于通过协议分析来评价iptv网络的质量，iptv网络的质量评价是对于图像质量及传输质量的综合评价，其所对应的分析内容包括：例如视频质量分析、mpeg流质量分析、ip传输质量分析、及交互质量分析等中的一或多个；所述视频质量分析包括：视频评价意见分(mos)测量、实时音视频回放、mpegpesi、p、b帧率、及mpeg图片组(gop)模式分析等中的一或多种；mpeg流质量分析包括：etsitr-101290告警测量、带宽利用率及比特率、pcr抖动和精准测量、基于pid的监测和分析、及psi表格创建分析中的一或多种；ip传输质量分析包括：rfc媒体传输指标(mdi)分析、rtp/rtcpqos测量：丢包、抖动、乱序及延迟中的一或多种；交互质量分析包括：iptv频道切换分析(支持igmpv1/v2/v3和mldv1/v2)及vodrstp命令响应时延分析等中的一或多种。

优选的，所述iptv协议分析设备具备iptv频道切换分析能力，进一步的，所述iptv协议分析设备就可以实现电视点播等功能。

具体的，在iptv网络的质量评价中，目前用于iptv测试的评价指标主要有传送码流告警(tr101-290)、mdi(rfc4445)、mos(主动或被动式流对比评价)、实时传输流分析(rfc3550)、控制协议分析(igmp/mld)等。根据监测igmp/mld协议包交互及码流的变化，可满足大多数iptv故障的定位，进一步的，还可以支持线路和码流质量的评价指标，这些指标能够提供更为全面的性能数据做为参考。

以频道切换分析为例来说明，如图9所示的频道切换的交互过程：

其中，

“加入/离开”：用户使用遥控器进行频道切换时，机顶盒一般先向上联设备发出leave报文数据，离开当前频道，再发出report报文数据，加入新的频道。

“交互时延”：机顶盒设备从发出leave报文数据到发出report报文数据之间的间隔。如果交互时延过大，会影响用户的使用体验，这个数值一般由机顶盒控制。

“离开时延”：从机顶盒发出leave报文数据到当前频道断流之间的间隔。如果上联的onu和olt设备采用proxy模式，且快速离开功能关闭，上联设备会下发特殊查询报文数据确认离开事实，这将加大离开时延，因此，分析仪在计算该数值时需要将查询包考虑进来。

“加入时延”：从机顶盒发出report报文数据到收到下一频道的码流之间的间隔。

“频道切换时延”：从机顶盒发出leave报文数据到收到下一频道的码流之间的间隔。这个数值真实反映了用户的实际体验。

优选的，以上数值需要计算至少三份数据，首先是最新样本值，其次是样本均值，最后是样本分布。均值应该符合正态分布，它指明在一段时间内频道切换性能的稳定区，反映了用户的大部分操作的体验值。

综上所述，本申请的iptv协议分析设备，供通信接入iptv的光通信网络中，用于监控并解析所述光通信网络中的传输数据，并通过人机交互图形界面展示，以供定位光通信网络中的问题，实现对iptv光通信网络的网络质量的即时、直观、精准且便捷的监控，解决现有技术的问题。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。