基于IMS的IPTV系統(tǒng)架構(gòu)研究進(jìn)展

黃穎 2008/09/12

圖1　ITU FG IPTV基于IMS的IPTV系統(tǒng)架構(gòu)

　　從圖1可以看出，ITU FG IPTV重用了其研究的IMS的功能實(shí)體與系統(tǒng)架構(gòu)，并添加了與IPTV提供應(yīng)用業(yè)務(wù)所要求的功能實(shí)體。

　　相關(guān)IPTV的功能實(shí)體

　　針對(duì)ITU FG IPTV研究的基于IMS的IPTV系統(tǒng)架構(gòu)（圖1）中出現(xiàn)的與IPTV特定的功能實(shí)體分別介紹如下：

　　會(huì)話用戶功能實(shí)體（SC-FE Session Client Function Entity）為標(biāo)識(shí)和準(zhǔn)備與內(nèi)容分發(fā)功能的連接，將經(jīng)過(guò)IMS核心與IPTV應(yīng)用通信，例如視頻點(diǎn)播類將根據(jù)業(yè)務(wù)需求請(qǐng)求合適的內(nèi)容分發(fā)和存儲(chǔ)功能，直播業(yè)務(wù)當(dāng)中請(qǐng)求直播應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等，并得到以上兩種情況的響應(yīng)。SC-FE在SIP會(huì)話過(guò)程中也提供處理業(yè)務(wù)請(qǐng)求的功能。

　　在圖1所示的系統(tǒng)架構(gòu)當(dāng)中，IMS核心功能實(shí)體代替了IPTV業(yè)務(wù)控制功能，將提供基于SIP的會(huì)話控制機(jī)制與基于IPTV應(yīng)用業(yè)務(wù)用戶訂閱信息的鑒權(quán)和授權(quán)，并且通過(guò)與RACS交互進(jìn)行資源預(yù)留。核心IMS在SIP會(huì)話期間為IPTV終端功能，IPTV應(yīng)用和內(nèi)容分發(fā)功能之間提供交互功能。核心IMS能夠用作業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)，并且諸如計(jì)費(fèi)和漫游也被支持。

　　業(yè)務(wù)用戶清單功能實(shí)體（SUP-FE　Service User Profile　Function Entity）能被用作存儲(chǔ)用戶清單、用戶相關(guān)的位置信息和業(yè)務(wù)層的狀態(tài)數(shù)據(jù)。它將執(zhí)行基本數(shù)據(jù)管理和維護(hù)功能，并負(fù)責(zé)響應(yīng)對(duì)用戶清單的查詢。

　　IPTV業(yè)務(wù)應(yīng)用

　　系統(tǒng)將提供發(fā)現(xiàn)和選擇應(yīng)用的IPTV業(yè)務(wù)，可以從多個(gè)業(yè)務(wù)供應(yīng)商那里進(jìn)行這些操作。業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生并提供業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)信息給IPTV終端，并且業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)信息包括一個(gè)或多個(gè)到業(yè)務(wù)選擇應(yīng)用的接口點(diǎn)（如：URL）。業(yè)務(wù)選擇為便于用戶瀏覽和選擇將產(chǎn)生并提供包括直播、點(diǎn)播等可用業(yè)務(wù)的信息描述。

　　系統(tǒng)將執(zhí)行會(huì)話管理、業(yè)務(wù)授權(quán)、元數(shù)據(jù)內(nèi)容呈現(xiàn)和點(diǎn)播的業(yè)務(wù)邏輯，以及會(huì)話管理、業(yè)務(wù)授權(quán)、元數(shù)據(jù)內(nèi)容呈現(xiàn)和直播的業(yè)務(wù)邏輯。

　　系統(tǒng)還將提供額外的IPTV業(yè)務(wù)和內(nèi)容的分發(fā)和呈現(xiàn)，如：游戲、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)等。通過(guò)和業(yè)務(wù)用戶清單交互獲得用戶的業(yè)務(wù)清單后，所有的業(yè)務(wù)都將支持IPTV業(yè)務(wù)的個(gè)性化服務(wù)。

　　ETSI TISPAN基于IMS的IPTV系統(tǒng)架構(gòu)

　　ETSI TISPAN的R1階段對(duì)IMS的架構(gòu)的研究將直接基于3GPP版本7定義的IMS系統(tǒng)架構(gòu)，并針對(duì)固定的特殊要求進(jìn)行了相關(guān)的改進(jìn)，其所研究的基于IMS的IPTV系統(tǒng)架構(gòu)的研究將主要基于其IMS Release 1的研究成果上，其中包含了已有的NASS和RACS子系統(tǒng)，并適當(dāng)加入與IPTV相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)體來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)IPTV業(yè)務(wù)的擴(kuò)展。（如圖2所示）

圖2　ETSI TISPAN基于IMS的IPTV系統(tǒng)架構(gòu)

　　從圖2可以看出，ETSI TISPAN重用了Release 1階段研究的IMS的功能實(shí)體與系統(tǒng)架構(gòu)，并添加了與IPTV提供應(yīng)用業(yè)務(wù)所要求的功能實(shí)體。

　　相關(guān)IPTV的功能實(shí)體

　　針對(duì)ETSI TISPAN研究的基于IMS的IPTV系統(tǒng)架構(gòu)（圖2）中出現(xiàn)的與IPTV特定的功能實(shí)體分別介紹如下：

　　業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)和選擇功能（SDF和SSF）是向用戶提供IPTV業(yè)務(wù)選擇所須的相關(guān)信息。其中SDF的主要功能是產(chǎn)生或提供業(yè)務(wù)附著信息與提供個(gè)人化的業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)；SSF提供業(yè)務(wù)選擇信息，例如用戶可瀏覽和選擇的業(yè)務(wù)清單。SSF可以產(chǎn)生這些業(yè)務(wù)選擇信息，也可以獲取和轉(zhuǎn)發(fā)這些業(yè)務(wù)選擇信息。SSF還可提供業(yè)務(wù)選擇的描述信息。在單播模式下，這些描述信息可以是個(gè)性化的。也可以從終端接收選擇請(qǐng)求，例如下面所描述的一個(gè)關(guān)于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的個(gè)人視頻錄像捕獲請(qǐng)求。

　　IPTV業(yè)務(wù)控制功能（SCF）將提供在會(huì)話開(kāi)始階段，以及會(huì)話修改過(guò)程中對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行鑒權(quán)，包括檢查IPTV用戶的簽約信息以允許或拒絕接入業(yè)務(wù)、額度限制和信用控制、選擇相關(guān)的IPTV媒體功能等�？梢哉f(shuō)SCF是一個(gè)SIP應(yīng)用服務(wù)器。對(duì)于第三方提供的IPTV SCF服務(wù)器，不能直接通過(guò)Sh接口接入到UPSF中；但是根據(jù)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀和網(wǎng)絡(luò)能力，允許存在其他方式獲取UPSF中的用戶簽約數(shù)據(jù)。SCF可以使用IPTV簽約數(shù)據(jù)來(lái)定制用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。舉例而言，用戶定制的BC TV業(yè)務(wù)的清單可用來(lái)過(guò)濾向用戶發(fā)送的信息。與IPTV業(yè)務(wù)控制功能通信的用戶終端可以通過(guò)IMS進(jìn)行會(huì)話管理，也可以通過(guò)Ut接口進(jìn)行用戶簽約業(yè)務(wù)信息的配置。

　　IPTV的媒體功能主要負(fù)責(zé)控制和向用戶傳送媒體流，可以分成兩部分功能：媒體控制功能（MCF）和媒體傳送功能（MDF）。MCF功能包括處理對(duì)MDF的媒體流控制、管理MDF的媒體處理、監(jiān)測(cè)MDF的狀態(tài)、管理與用戶的交互、處理與SCF的交互、對(duì)它控制的不同MDF的狀態(tài)和內(nèi)容分布進(jìn)行精確監(jiān)控、在一個(gè)MCF控制多個(gè)MDF的情況下選擇一個(gè)MDF、選擇MF，將選擇結(jié)果返回SCF，并將會(huì)話改向到選擇的MF、產(chǎn)生計(jì)費(fèi)信息，如根據(jù)終端用戶所觀看的內(nèi)容進(jìn)行計(jì)費(fèi)等。MDF功能包括處理媒體流的傳送、向MCF報(bào)告狀態(tài)（如報(bào)告已建立的IPTV媒體流）、存儲(chǔ)媒體，也可以存一些業(yè)務(wù)信息、特別的，MDF中可以存儲(chǔ)一些最常用的內(nèi)容和用戶特定的內(nèi)容（如記錄的視頻錄像、Trick模式的BC業(yè)務(wù)、用戶生成的內(nèi)容等）。另外如果需要的話，MDF還可以將存儲(chǔ)的媒體進(jìn)行編碼或轉(zhuǎn)換代碼，成為所需的不同媒體格式、可進(jìn)行內(nèi)容保護(hù)、可支持IPTV媒體的內(nèi)容提取、對(duì)廣播業(yè)務(wù)而言，MDF可以看做是廣播流的媒體源、可收集服務(wù)感受（QoE）報(bào)告等。

　　為了支持QoE功能，用戶可以根據(jù)接收到的IPTV媒體數(shù)據(jù)質(zhì)量，通過(guò)Xd接口發(fā)送QoE報(bào)告。IPTV業(yè)務(wù)控制服務(wù)器通過(guò)ISC接口與下一代網(wǎng)絡(luò)的IMS核心網(wǎng)進(jìn)行通信。在3GPP的TS 23.228中規(guī)定，應(yīng)用服務(wù)器可以不調(diào)用S-CSCF直接向被叫發(fā)送請(qǐng)求。SCF與媒體功能進(jìn)行直接通信的時(shí)候，可以不調(diào)用IMS核心網(wǎng)的功能。

　　UPSF中保存有IMS用戶的簽約數(shù)據(jù)和IPTV特定的簽約數(shù)據(jù)。UPSF與IPTV控制功能通過(guò)Sh參考點(diǎn)通信，與IMS核心網(wǎng)設(shè)備通過(guò)Cx接口進(jìn)行通信。

　　IPTV業(yè)務(wù)應(yīng)用

　　針對(duì)圖2的IPIV系統(tǒng)架構(gòu)，將提供幾種IPTV業(yè)務(wù)應(yīng)用：

　　內(nèi)容點(diǎn)播業(yè)務(wù)是IPTV業(yè)務(wù)功能。媒體分發(fā)功能與核心IMS交換數(shù)據(jù)，在用戶終端與業(yè)務(wù)控制部分之間，業(yè)務(wù)請(qǐng)求/響應(yīng)消息通過(guò)核心IMS進(jìn)行傳遞。媒體控制消息通過(guò)Xc參考點(diǎn)在用戶終端和內(nèi)容點(diǎn)播的業(yè)務(wù)控制處被交換，媒體數(shù)據(jù)通過(guò)Xd參考點(diǎn)在用戶終端和內(nèi)容點(diǎn)播的媒體分發(fā)功能之間傳遞。

　　廣播業(yè)務(wù)功能是IPTV的功能。廣播業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)控制和核心IMS網(wǎng)絡(luò)交換消息。通過(guò)核心IMS，業(yè)務(wù)請(qǐng)求/響應(yīng)在用戶終端和廣播業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)控制之間進(jìn)行傳遞，媒體數(shù)據(jù)通過(guò)Xd參考點(diǎn)在用戶終端和廣播業(yè)務(wù)媒體分發(fā)功能之間交換。

　　網(wǎng)絡(luò)個(gè)人視頻記錄機(jī)功能是IPTV的功能。網(wǎng)絡(luò)個(gè)人視頻記錄機(jī)與核心IMS交換消息，業(yè)務(wù)請(qǐng)求/響應(yīng)消息通過(guò)核心IMS在用戶終端和網(wǎng)絡(luò)個(gè)人視頻記錄機(jī)業(yè)務(wù)控制部分間進(jìn)行傳遞，通過(guò)Xc參考點(diǎn)，媒體控制消息在用戶終端和網(wǎng)絡(luò)個(gè)人視頻記錄機(jī)媒體控制部分間進(jìn)行傳遞，通過(guò)Xd接口，媒體數(shù)據(jù)在用戶終端和網(wǎng)絡(luò)個(gè)人視頻記錄機(jī)媒體分發(fā)功能間進(jìn)行傳遞。

　　融合IPTV系統(tǒng)架構(gòu)的異同點(diǎn)

　　從以上章節(jié)介紹的IPTV系統(tǒng)架構(gòu)可以看出，兩種融合的IPTV系統(tǒng)架構(gòu)既有共同點(diǎn)也有差異，共同點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織都重用了IMS網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)體，各自加入了體現(xiàn)IPTV業(yè)務(wù)特色的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體。ITU FG IPTV和TISPAN在研究的IPTV系統(tǒng)架構(gòu)中都提出了內(nèi)容發(fā)現(xiàn)相關(guān)的控制功能實(shí)體前者為IP應(yīng)用（IPTV Application）功能實(shí)體，后者為業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)和選擇功能實(shí)體（SD&S）。

　　差異主要體現(xiàn)在重用IMS核心控制提供的相關(guān)功能不一致方面：ITU FG IPTV在IPTV業(yè)務(wù)應(yīng)用控制平臺(tái)能夠直接和IPTV中媒體分發(fā)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互，而TISPAN經(jīng)由IMS核心控制間接交互的方式。在組播控制方面：ITU FG IPTV有研究IPTV組播架構(gòu)（IPTV Multicast Frameworks）的專門文檔，組播控制可以采用CDN，P2P和Overlay控制方式，或者采用不同控制方式相結(jié)合，TISPAN關(guān)于IPTV組播的研究在RACS子系統(tǒng)中體現(xiàn)。而在用戶業(yè)務(wù)清單方面：ITU FG IPTV針對(duì)IPTV提出了三種清單的概念，包括內(nèi)容清單、用戶清單和業(yè)務(wù)清單，但具體內(nèi)容還缺乏詳細(xì)的論述。而TISPAN采用了將UPSF已經(jīng)定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行直接擴(kuò)展的方式。

　　IMS是解決固網(wǎng)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合的體系架構(gòu)，而傳統(tǒng)的IPTV是一種基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)電視，因此本文談?wù)摰腎PTV系統(tǒng)架構(gòu)將基于IMS的這種特性，最終建立一個(gè)融合的IPTV體系架構(gòu)，從而為客戶最終提供一種融合的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。文章同時(shí)介紹了ITU FG IPTV和ETSI TISPAN對(duì)基于IMS的IPTV系統(tǒng)架構(gòu)的研究進(jìn)展，并且分析了IMS與IPTV融合的基礎(chǔ)。這種融合的IPTV系統(tǒng)架構(gòu)是視頻媒體類融合到電信網(wǎng)中最佳的解決方案之一，也將在網(wǎng)絡(luò)融合日趨重要的發(fā)展之路上扮演重要角色。

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