针对省级数字家庭管理平台的设计与实现＊

罗红，朱婧宇，荣玉军，赵琰

（中移（杭州）信息技术有限公司/中国移动杭州研发中心，杭州 310000）

针对省级数字家庭管理平台的设计与实现＊

罗红，朱婧宇，荣玉军，赵琰

（中移（杭州）信息技术有限公司/中国移动杭州研发中心，杭州 310000）

本文设计实现了一种针对数字家庭不同终端、多种业务统一管理的平台，面向省公司提供完善的端到端数字家庭管理功能。主要介绍了平台的系统总体设计，包括了它的功能结构和系统架构。特别是介绍了平台的核心功能设计，主要包括终端管理系统（RMS）、网关插件管理、业务运营管理、软探针——业务质量保障系统和智能家居管理。省级数字家庭管理平台大量投入生产应用，有助于汇聚用户，以用户感知为出发点从而进一步提用户粘性，最终形成差异化竞争的家庭智能生态。

数字家庭；终端管理；插件管理；业务运营管理；软探针

1 引言

近年来，数字家庭市场的快速发展，已成为了行业热点，为抓住“宽带中国”的战略机遇，中国移动通信集团开始完善数字家庭布局，以手机/智能穿戴设备、魔百和、智能家庭网关为3个入口，通过31个省级数字家庭管理平台加1个一级家庭开放平台，进行统一汇聚管理，构建统一品牌形象的移动家庭业务全景视图，构建中国移动数字家庭生态聚合集团内外部家庭产品和服务，实现统一管理和合作共赢。

首先，据调研统计显示，省公司目前已有大量家庭领域的产品，家庭业务需求旺盛，但却缺少统一的终端及业务管理平台，不同平台支持的管理内容也存在差异，导致终端无法集中监控，管理效率不高。其次，在用户管理侧，也有很多典型的问题和需求，如上门安装和故障修复的服务时间长、产品单一、用户体验差、网络质量低且缺少闭环管控等。再次，从合作伙伴的角度来看，智能设备开发者既要专注于硬件开发中的各种难题，还必须面对软件层面上的新挑战，进一步加剧了智能硬件开发的难度，阻碍了智能产品大规模市场化的进程。因此，无论是从运营商还是用户的角度来看，都急需建设一个家庭终端统一管理平台，面向省公司提供完善的端到端数字家庭管理功能，为数字家庭业务的高起点、高品质、高价值发展提供有力的保障。

本文设计实现了一种针对数字家庭不同终端、多种业务统一管理的平台，遵循集中化和最小成本原则、可扩展原则、标准化和开放性原则、及安全可靠性原则，保证原有平台及资源不受影响的同时，为其它未来的家庭业务产品预留相应的接口，并通过提高系统性能、增加设计和控制流程等多种方式保障网络的安全性和可靠性。

2 系统总体设计

2.1 功能结构

省级数字家庭管理平台包含网关和机顶盒终端管理、智能网关插件管理、软探针前置机、业务运营管理、机顶盒业务管理五大模块。此外，以省公司的定制化需求、待落地业务为切入点，该平台还对业务运营管理平台增加设计实现了智能家居管理平台，集成了智能提速业务平台，且具备完全的系统扩展性和对外开放的能力，涵盖网关设备、插件、运维等综合支撑能力，如图1所示。

省级数字家庭管理平台通过北向与OSS/BSS、一级家庭开放平台、以及其它平台之间的接口，提供业务工单开通信息，用于业务自动配置；通过南向接口实现对家庭网关及魔百和等设备的管理，如设备配置、设备重启、设备软件版本升级、设备恢复出厂等标准RPC定义的、插件API权限管理等内容。

省级数字家庭管理平台以省为中心部署，在网络中的位置如图2所示。网关终端管理主要实现网关终端基础信息管理、网关注册发现、网关软件版本管理、设备维护及故障处理等功能；智能网关API权限管理属于网关终端管理中的智能化功能，实现对智能网关插件调用API的权限管理。机顶盒终端管理包括机顶盒开机、注册、关机、配置管理、重置用户账号和密码、固件升级和故障诊断等功能要求。智能网关插件管理：提供本地插件引入审核，插件的安装、升级、卸载、自动与停止、恢复和查询等操作管理，以及心跳保活等内容。软探针前置机，实现网关、机顶盒等终端设备内安装的软探针提取的数据的采集与分析。系统管理：系统管理功能指对管理平台系统本身的管理功能，包括安全管理、资源监控、数据管理、报表统计及业务管理等功能。业务运营管理：包括配置查询上报、本地统计分析、本地业务管理、本地产品管理、屏幕管理、机顶盒业务管理、应用管理、门户管理和合作伙伴管理等内容。

2.2 系统架构

考虑到该系统的并发量大、数据流量多，且网络管理员有统计分析、运维监控及信息安全性的需求，该系统采用业界主流的基于SOA分布式软件架构设计，具备高可用、高扩展、高性能、高可维护的系统能力。

图1 省级数字家庭管理平台功能结构

图2 省级数字家庭管理平台网络部署结构

系统架构如图3所示，系统采用分布式技术实现高性能高并发，单台支持50万级设备连接接入，系统可支持5 000万设备容量的接入；管理平台各个子系统间采用HTTP协议提供访问接口，采用JSON数据格式。负载均衡采用Nginx＋Keepalived技术，自动调度业务流量负载可保障系统平滑扩展，请求级故障恢复可保障系统高可用。缓存采用Redis集群方式，提供业务的响应时间和并发数，实现数据的高容量和高可用性。整个系统对网络可靠性依赖小，实现高性能高可靠，可靠性达到99.9%。

3 核心功能设计

3.1 终端管理

网关/机顶盒终端管理平台针对家庭网关、机顶盒的家庭宽带入口设备，提供网关/机顶盒信息管理、工单管理、远程操作、固件升级、故障诊断、告警管理等功能，为省公司的家庭宽带业务开展打造一个工单自动流转、网关/机顶盒快速放装、家宽/机顶盒可视化运维管理的综合管理平台。

首先，终端管理系统（RMS）需要符合智能家庭网关规范的要求，采用TR069的方式实现HGU、iHGU、机顶盒等设备终端的接入。支持TR069数据模型版本的管理，提供版本增加、修改和删除操作。家庭网关、机顶盒设备上线后系统自动发现，可在系统里查询和导出设备信息。提供设备的库存管理功能，可以新建、删除、修改终端信息，并且批量导入和导出。此外，系统还提供批量终端维护和监控功能，可以根据创建任务的参数机制自动执行终端升级和监控操作。

图3 省级数字家庭管理平台架构图

其次，业务下发流程图如图4所示，RMS系统通过南向接口提供对FTTH终端设备的统一管理和业务的远程配置、软件的远程升级、故障诊断等功能，通过北向接口同业务开通系统相连，以实现宽带业务的放装业务配置开通。系统支持业务开通流程包括新装开户、加装业务、业务退订、设备维修更换、拆机、用户撤单等。系统支持工单管理，可以对工单进行查询和手工执行工单，并对工单进行导出和手工新增工单。通过自动放装，一方面可以保护用户信息安全，另一方面解决了以往复杂流程导致效率低下的问题，从而降低人力成本。

再次，RMS还包括家庭网关、机顶盒远程故障诊断功能，通过故障诊断，提高故障定期处理效率。提供家庭网关、OTT机顶盒的软件版本管理，只有经过审核通过的版本才可以执行升级操作。报表管理包括终端状态统计、工单执行状况、服务器性能、套餐有效数据、异常终端统计、业务下发失败统计等报表。解决了过去故障定位难、响应修复时间长的问题，降低了用户投诉率，从而提高客户满意度。

最后，通过系统管理模块，提供分权分域的管理策略，通过安全管理提供统一的安全和审计机制，保证整个管理系统的可靠运行。系统提供操作日志管理功能及资源监控功能，当性能发生异常时能够以短信的方式发出预警。

3.2 网关插件管理

插件是指安装在终端上的增值服务应用或网络运维应用；智能插件业务能让用户在智能手机上如同安装APP一样安装使用各类插件应用，从而使智能家庭终端能够提供原来所不具备的应用功能，提升用户体验。

插件管理子系统的设计符合智能家庭网关规范的要求，采用TCP+JSON的方式实现智能家庭网关设备终端的接入。插件管理系统能够查询全网插件及省级插件信息，包括插件的名称、详细说明、版本、适用于及提供方等。系统根据规范提供了插件完整的生命周期管理，实现插件引入、插件管理、插件分发等管理，保证插件安装至智能家庭网关上能够为用户提供各类安全、可靠的服务。插件引入包括插件的引入审核及上下架审核，插件管理包括插件的安装、升级、卸载、启动与停止、回复默认、举报与投诉，插件运营包括统计分析、优化管理及偏差处理。

网关与插件管理平台建立TCP连接后，会定时发送心跳包至管理平台，管理平台对心跳包进行响应以维护心跳连接，使得平台能够方便的找到智能家庭网关并进行反向触发，对其进行配置查询、插件管理等操作。

3.3 业务运营管理

图4 终端设备业务下发流程

新的市场环境下，各省数字家庭产品结构主要以宽带+OTT机顶盒为主，但应用型产品缺失，逐渐管道化带来的市场规模和市场效益弊端愈加明显，对差异化需求趋势的精准响应能力不足，无法充分发挥用户的数据价值。基于上述问题，本文设计并实现了可管可控可运营、业务可聚合沉淀的一站式平台，提供产品管理、业务管理、订购管理、合作伙伴管理、统计分析等功能。

业务运营管理平台支持对业务类型及具体业务的管理，支持多种业务来源，包括运营商自有业务、合作伙伴业务等。提供业务及其产品生命周期的统一管理功能，加快运营商自有业务和合作伙伴业务的部署上线。业务类型管理支持运营管理员对自有业务或第三方合作业务的类型进行新增、修改和删除管理，便于家庭业务类型的扩展，如互联网电视、电商、音乐等。合作伙伴可在自有服务门户选择合作业务类型，便于后续业务对接和操作。业务生命周期管理支持业务从注册申请到注销期间内完整的生命周期管理，管理员可以分角色地对业务生命周期中的过程进行控制，如提交审核、审批、测试、注销等。一个业务可以有多重不同的具体资费方案，产品就是具体的资费方案，产品管理支持运营管理员新增、修改和删除产品。在此基础上，平台还支持用户通过机顶盒、APP、第三方页面等方式进行业务订购操作，并实现对订单进行全生命周期的管理。此外，平台对第三档伙伴及合同、考核也进行统一管理，运营管理员可以对合作伙伴的合同进行签署版本、签约状态及到期提醒，并对其运营数据和投诉数据进行统计分析。

机顶盒业务管理平台包括两个模块：机顶盒Launcher、机顶盒业务管理后台。业务流程如下所述：第一步，牌照方提供视频内容到机顶盒业务管理平台。第二步，机顶盒业务管理平台利用移动宽带渠道给牌照方带来消费内容的用户。第三步，消费内容的用户在机顶盒端进行视频的购买点播。第四步，机顶盒业务管理平台针对业务进行缴费，并和牌照方进行分成带动双方收入。第五步， 牌照方为更大提高收入效益，定期更新高质量视频内容。

针对业务运营管理平台扩展了智能家居云平台新业务，面向物联网和智能家居领域，为客户提供全方位的服务。针对合作厂商，提供智能硬件接入、管理与运营大数据分析，从M2M通信连接、智能云平台等多个层面入手，提供完善的一体化智慧互联服务，满足智能设备从连接迈向智能的全方位需求，真正缩短智能设备的研发周期，帮助企业从物联网大数据中挖掘商业价值。针对省公司运营人员，提供运营数据统计分析能力、号码资源、机卡管理，通过移动家庭业务生态体系建设为用户提供品类丰富、符合需求的产品和服务，提升用户满意度，形成移动、厂商、用户多方共赢的良好发展态势。

智能家居云平台南向对接智能硬件设备或第三方云，北向可对接家庭开放平台及其它智能家居服务，在省公司内部可对接省级数字家庭管理平台的业务运营管理平台，实现智能家居业务的订购和计费。智能家居云平台的整体建设方案和功能架构图如图5所示。

智能家居平台面向智能硬件合作厂商，提供多维度的智能连接服务。

智能家居平台提供设备接入SDK、设备接入协议及开发文档，实现设备快速接入云端，家居类设备也可通过中国移动家庭网关接入，其中最快可在2天内完成设备与平台的对接。同时，智能家居平台同时提供标准的开放API 接口，此接口可与中国移动一级家开平台及第三方物联云平台实现对接。智能家居平台提供产品功能配置、虚拟设备调试、数据订阅规则、设备镜像、固件版本管理等产品开发所需的全部功能需求，为当前使用实体SIM卡和eSIM芯片/模组的智能硬件提供码号、流量管理能力，并支持NB-IoT网络。在设备管理功能中，智能家居平台可提供设备列表管理、分布式数据存储、设备状态监控、开放API接口等全生命周期的设备管理功能，实现设备在云端的可视化管理和各项状态数据监控。

3.4 软探针——业务质量保障系统

软探针监测平台包括魔百和软探针及智能网关软探针这两个部分，将采集的网络、用户感知等数据进行存储分析，并向其它系统提供数据接口。平台包括数据收集、数据分析、数据展现这三大功能，主要由接口模块、仓库模块、计算模块及接收模块4个部分组成。

图5 智能家居平台架构图

智能网关软探针可以收集到网关基本信息、WAN口上下行流量信息、网关运行状态信息及家庭网络拓扑信息这4个部分数据。平台可通过智能家庭网关软探针采集的网络、用户感知等数据进行存储分析，数据分析包括网关性能检测数据和家庭网络检测数据，提供网关下挂设备分析统计能力和家庭终端流量分析统计能力，并提供友好的界面展示及交互操作方式。

4 系统优势

结合使用人员的反馈，本文设计的省级数字家庭管理平台，具有如下创新点。

第一，平台功能体系全面。省级数字家庭管理平台的设计提供了家庭业务端到端的核心能力，此外，该平台还增加设计实现了智能家居管理平台，并集成了智能提速业务平台，以满足省公司的定制化需求，实现对数字家庭宽带、视频、话音业务的终端、网络、业务、质量的综合性管理。集“入口+平台+应用”于一体的数字家庭业务体系，实现从业务域到网络域，从产品研发到全网运营的全流程业务支撑。

第二，平台性能优异。平台采用分布式技术提供高性能并发可扩展能力。根据业务需求可平滑扩展，适应未来发展趋势，可全力支撑其它智能家居设备、高清视频通话、宽带提速等未来的家庭业务重点产品。平台建设采用集中化、可扩展、最小性能影响和最小成本建设原则，采用经济实用的技术和设备，充分利用现有设备和资源，综合考虑系统的建设、升级和维护费用，不盲目投入。该平台在测试环境及试商用环境下的各项测试指标均100%通过。

第三，融合互联网思维。借鉴互联网的开放式创新，提供统一开放能力，打造省级数字家庭的能力开放体系，面向合作伙伴提供网关管理类、业务支撑类、运维监测类等共计百余种数字家庭开放接口，发挥宽带入户的带动效应，实现各类智能设备、智能服务、智能应用在省级家庭平台的融合创新，推动中国移动家宽业务从单一型宽带业务向丰富型数字业务的全面升级。

5 系统应用情况

省级数字家庭管理平台集成不同业务模块，多种通信协议，实现一套平台管理多类终端设备，并通过丰富的插件化应用、软探针大数据分析和集成化业务运营管理系统，实现“一点聚合，全面覆盖”的数字家庭服务体系，为家宽业务提供全流程的保障，为家庭用户及合作伙伴提供丰富便捷的数字家庭服务。

目前，省级数字家庭管理平台已通过2轮北京实验室测试，3轮集采测试，并完成与7款集采厂家的网关、2款集采厂家的机顶盒的互联互通测试；V2.0版本已形成了家庭宽带的数字管理能力。借鉴互联网的开放式创新，打造省级数字家庭的能力开放体系，省级数字家庭管理平台目前已在广东、浙江、甘肃等15个省落地部署，面向合作伙伴提供网关管理类、业务支撑类、运维监测类等共计百余种数字家庭开放接口，发挥宽带入户的带动效应，实现各类智能设备、智能服务、智能应用在省级家庭平台的融合创新，推动中国移动家宽业务从单一型宽带业务向丰富型数字业务的全面升级。

6 总结展望

省级数字家庭管理平台投入生产应用，将省公司运维人员从频繁重复的业务放装流程、故障定位响应工作中彻底解放，并有效缩短了省公司多个业务产品上线时多个平台对接开发的周期，有助于汇聚用户，以用户感知为出发点，多业务协同发展，创造最大价值，从而进一步提高用户粘性，最终形成差异化竞争的家庭智能生态。

基于该平台，各省公司可围绕智能网关，向机顶盒、视频、游戏、音乐、购物、智能家居等主题的各类业务积极拓展，实现家庭场景下多类业务的智能联动服务，通过开放合作，数据共享，整合资源，为中国亿万家庭提供数以万计的智能生态服务。

[1] 郭朝峰. 运营商如何布局智能家居市场[J]. 中国电信业, 2015 (10):80-82.

[2] 顾星. 电信运营商物联网运营管理平台架构分析[J]. 中国新通信, 2012,14(24):20-21.

Design and implementation about provincial digital home management platform

LUO Hong, ZHU Jing-yu, Rong Yu-jun, ZHAO Yan
(China Mobile (Hangzhou) Information Technology Co., Ltd./ China Mobile Hangzhou R & D Center, Hangzhou 310000, China)

This paper designed a platform for unified management of different terminals and multiple services for digital home, and provide perfect end-to-end digital home management function for provincial companies. It mainly introduces the overall design of the platform system, including its functional structure and system architecture. In particular, it introduces the core functions of the platform, including remote terminal management system, gateway plug-in management, business operation and management, soft probe-service quality assurance system and intelligent home management. After it was put into use, the provincial digital home management platform helps to bring together users to user perception as the starting point to further improve the user sticky, and ultimately the formation of differentiated competition in the family of intelligent ecology.

digital home; remote terminal management; gateway plugin management; business operation management; soft probe - service quality assurance system

TN913.7

B

1008-5599（2017）08-0008-07

2017-07-03

* 中国移动集团级一类科技创新成果，原成果名称为《省级数字家庭管理平台》。