简化IP机顶盒软件更新的技术挑战和方案

摘要：IPTV和VOD供应商迫切希望实施最新的机顶盒(STB)功能。集中的、标准化有效STB更新系统对提高视频网络的管理效率及竞争性是非常关键的。本文介绍了更新STB软件的挑战和潜在方案。
机顶盒软件的迅速创新有利于不断向客户推出新服务。但为了推出这些服务，服务供应商必有确保所有订户的机顶盒(STB)已经用正确的软件更新。本文介绍了更新STB软件所面临的挑战，并比较了一些潜在方案。
IP STB软件更新挑战
视频播放系统的每个部分都有其运作问题，但在订户端管理机顶盒(STB)是最具挑战性的，必须克服五大问题：
·可升级性——STB有成千上万个，更新系统必须及时地完成所有STB而不造成分布网络超负荷。
·多样性——在单个网络内，用户使用的STB种类繁多，更新系统必须能跟踪STB状态，确保每个STB都用适当的软件完成更新。
·多软件架构——每个STB都有多种类型的软件需要更新，包括操作系统(固件)、中间件(用户接口和应用程序)、内容安全和数字版权管理(DRM)软件。
·多个更新系统——STB软件模块的每个供应商都有各自的更新系统。例如，中间件和加密供应商仅为相应产品的提供更新，而STB生产商仅提供操作系统更新。这样会导致形成多个STB数据库，因此很难统计网络中所有STB的情况。
·缺乏集成——STB的多个更新产品不能适当地集成到总体网络管理系统中。供应商必须使用多个不同产品，因此很难在指定时间跟踪哪些STB采用了何种版本的软件，而且这种跟踪过程非常耗时。
方案需求
理想情况下必须有一个可以管理所有STB更新的系统。该系统必须与网络管理总系统集成在一起，这样所有STB配置可以通过相同的接口和控制台管理。因此对这类方案有一些特定的要求：
·灵活性——该方案必须能向任意STB提供更新内容。
·便于集成——该方案必须能与任何VOD或IPTV系统共同使用，(有线电视，卫星电视，无线或电信网络)，很容易集成到网络管理总系统中。
·可量测性——该方案必须能在不影响网络或服务器容量的情况下容纳成千上万个STB。这就需要系统能在首端和所有区域服务器运行，并将管理交回中央控制台。
·可靠性——该方案必须保证能百分百地将软件内容传送到每个STB，确保更新成功。
·资源跟踪——该方案必须有一个单独的数据库，用以存储制造商信息、操作系统版本、中间件版本、存储器容量和网络中每个STB的功能。
STB更新备选方案
现在让我们用这些要求衡量一下STB更新的两个基本备选方案：
·机顶盒自动更新和下载，每个STB定期在服务器上检测，然后从中央机或区域服务器下载适当的更新。
·服务器发送更新，IPTV或VOD网络统一将更新发布到用户STB上。
自动更新和下载
机顶盒自动更新是很多供应商通常(如Tivo)使用的一种软件更新方法。如果使用这种系统，STB需要使用标准电话线连接或IP连接，这样在晚间与供应商的数据中心连接以请求并接收更新。这些更新通常在凌晨三点开始或其它晚间时段。
机顶盒自动更新是一种与多个远程端点通信的方法，多年来一起用于更新各种分布式服务器。但是，新用户或升级用户的STB则面临着诸多挑战：
·STB需要电话线或有效的IP连接进行更新。很多家庭并不想一直保持联系，而只想根据屏幕上的提示才进行更新。因此，由于STB不能一直与更新系统保持连续连接，供应商不能确保用户端一切正常。
·在很多情况下因为STB连接是采用拨号方式，因此连接速度非常低。随着更新文件大小的提高，更新会更耗时，因此，供应商必须不断改变检测时间，延长每组STB的发送窗。同时，检测系统无法在夜间完成所有STB的更新。
·用户数的增长也是一个挑战，因为用户数的提高需要供应商增加调制解调器以处理这些新连接。
自动更新已经使用多年，但面临时间限制、文件不断变大和用户数增长的因素，这种方式很难使供应商维持这种更新系统。
服务器发送更新
IPTV和支持双向传输的有线电视系统可以向机顶盒透明地传送软件。由于该系统无需额外的电话连接，客户无需其它操作即可自动接收更新。此外，供应商还可将STB更新设备与整个视频内容分布和工作流系统集成在一起。
一般来说，这些系统使用FTP作为文件传输协议。但是，使用FTP会影响推更新系统的效率及可升级性：
·FTP是一个点到点协议，因此需要和每个STB建立单独传输，这样既耗时，又占用带宽，而且难于管理。
·由于文件容量的提高，传输时间相应延长了，整个用户群的更新时间也随之延长。这样整个更新过程可能会延长到凌晨才能结束。对此，供应商可以通过在数据中心增加应用程序服务器的方式缩短时间，但这是一种不经济的手段，增加了管理成本。
·FTP通过重启传输来管理故障。在一个容纳上万个STB的系统中，这样的重传输可能会发生成百上千次，从而会造成网络拥塞，延长更新过程。
·每个STB供应商都有自己的更新系统，如果供应商使用各个品牌的STB，必须使用各个供应商提供的特定更新系统。
对执行STB更新的视频供应商而言，只要系统符合所有要求，推技术更利于管理，成本更经济。很多供应商现在推出使用IP多点传送(multicast)技术的新系统，解决了系统的升级和效率管理问题。基于多点传送的STB更新系统有诸多好处：
·IP多点传送是一种点到多点协议。它并不是一次更新一个STB，而是将所有更新按照发送到特定组的上万个STB中(根据制造商、型号或软件版本)。这样，供应商仅需有限的传输即可完成更新，而无需发送上万次。这样避免了更新增长带来的超时问题，降低了网络拥塞。
·基于多点传送的系统可以在单个会话里使用高级纠错方案广播所有丢失的位。例如，如果10,000个STB中有100个STBs出现包丢失的问题，分布软件会在每次STB更新时记录哪些包丢失了，然后将将有错误的STB所丢失的包打包，并一次发送出去。这样可以将带宽和发送时间降至最低。
·基于多点传送的系统是非常经济的，它使用标准Windows/Linux服务器，每个STB上运用瘦客户程序。(现有STB可通过已有的更新方法更新。)
·因为这种系统可以更新任意数量的STB，因此系统的可升级性好。
·它们可以和整个视频管理系统集成在一起，因此所有STB状态记录和更新控制都从中央通过单个系统进行管理。IT工程师们无需受限于多个供应商的特定更新系统和数据库，只需一个数据库，即可访问所有信息。这样可以高效地实现STB选择、文件选择、发送规划及生成报告。

图1. 通过IP多点传送发送更新软件
随着基于IP视频系统的不断增长，STB供应商扩大了产品的多样性和功能。与此同时，IPTV和VOD供应商迫切地希望采纳STB最新功能，这样可以在确保内容和访问安全性的同时，提供更新、更具有竞争性的服务。标准化、中央化和高效的STB更新系统可以在所有STB上实现新的软件架构，这对视频网络的管理和发展是非常关键的。IP多点传送技术对新更新系统是至关重要的。
关于作者：
Filip Vandenbussche是Stratacache国际业务发展的执行副总裁。在加盟Stratacache之前，Filip是位于硅谷的比利时对外投资公司的技术和投资人员，他参与了很多向有线电视运营商提供的第三方播放方案的技术转让。此前，他还共同成立了位于美国的内容及视频缓存软硬件公司。Filip在信息技术和电信网络业从业20余年。来自比利时的Filip拥有计算机科学学士学位，他的电子邮件是fillip@stratacache.com