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基于網(wǎng)絡(luò)視訊框架的下一代IPTV

賈海剛 2009/03/03

引言

　　IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）作為下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)下的多媒體子系統(tǒng)，為固定軟交換網(wǎng)與移動(dòng)軟交換網(wǎng)提供了融合的體系架構(gòu)，是未來FMC的理想架構(gòu)之一。而IPTV業(yè)務(wù)集語音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為一體，能夠根據(jù)用戶需要提供諸如視頻點(diǎn)播、時(shí)移電視和網(wǎng)絡(luò)錄像以及互動(dòng)視頻業(yè)務(wù)，有很好的發(fā)展前景。

　　基于IMS/NGN網(wǎng)絡(luò)開展IPTV業(yè)務(wù)是近年來業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)課題。ITU-T IPTV-GSI、ETSI TISPAN和Open IPTV Forum等國際標(biāo)準(zhǔn)組織對(duì)IMS based IPTV的業(yè)務(wù)、需求與架構(gòu)等方面做了深入的研究，且取得了相當(dāng)?shù)难芯砍晒�。從目前IPTV標(biāo)準(zhǔn)的體系架構(gòu)來看，基本上可以分為兩大流派，一是自成一體的IPTV體系架構(gòu)，二是結(jié)合下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）體系的NGN-based IPTV體系架構(gòu)，對(duì)于基于NGN的IPTV架構(gòu)，又根據(jù)是否重用IMS相關(guān)功能部件而分成基于IMS的IPTV架構(gòu)（簡稱IMS based IPTV）和非基于IMS的IPTV架構(gòu)。

　　中興通訊不僅積極參與標(biāo)準(zhǔn)組織的研究活動(dòng)，而且結(jié)合自有的IMS解決方案和IPTV解決方案的特點(diǎn)，深入研究了基于網(wǎng)絡(luò)視訊框架的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、寬帶網(wǎng)絡(luò)和IMS/NGN網(wǎng)絡(luò)相融合的下一代IPTV架構(gòu)。

　　限于篇幅，本文僅對(duì)ETSI TISPAN（以下簡稱TISPAN）的IMS based IPTV架構(gòu)予以介紹，以使讀者窺豹一斑。

TISPANIMSbasedIPTV架構(gòu)

　　TISPAN的IMS based IPTV架構(gòu)至少支持四種業(yè)務(wù)形式，分別是點(diǎn)播業(yè)務(wù)（Content on Demand，簡稱CoD）、直播業(yè)務(wù)（Broadcast，簡稱BC）、個(gè)人網(wǎng)絡(luò)錄像業(yè)務(wù)（Network Personal Video Recorder，簡稱N-PVR）和呈現(xiàn)業(yè)務(wù)（Presence）。其中針對(duì)直播業(yè)務(wù)，TISPAN明確要求支持Trick Play模式的時(shí)移電視（Time-Shift TV）功能。

　　TISPAN根據(jù)功能屬性把IMS based IPTV架構(gòu)劃分為四個(gè)域，分別是用戶終端域（UE）、應(yīng)用與IPTV業(yè)務(wù)功能（Application and IPTV Service Functions）、媒體傳送、分發(fā)和存儲(chǔ)功能（Media Delivery，Distribution and Storing）、傳送功能（Transport Functions）和IMS核心網(wǎng)（Core IMS）。

　　用戶終端（UE）：作為IMS終端注冊(cè)到IMS網(wǎng)絡(luò)，與IPTV部件業(yè)務(wù)交互，接收來自承載網(wǎng)的媒體數(shù)據(jù)，展現(xiàn)給用戶。

　　應(yīng)用與IPTV業(yè)務(wù)功能（ApplicationandIPTVService Functions）為包括IPTV業(yè)務(wù)在內(nèi)的各種業(yè)務(wù)和應(yīng)用提供相應(yīng)的支持功能，同時(shí)為IPTV業(yè)務(wù)和應(yīng)用提供相應(yīng)的能力，如業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)、業(yè)務(wù)選擇和重定向等。

　　媒體分發(fā)、發(fā)布和存儲(chǔ)（MediaDelivery，DistributionandStoring），能接收和保存從內(nèi)容提供商進(jìn)入到IPTV系統(tǒng)中的直播信息和媒體流，主要提供媒體處理、分發(fā)、存儲(chǔ)和發(fā)布功能，所有的功能在IPTV業(yè)務(wù)以及相關(guān)的控制之下完成。

　　傳送功能（TransportFunctions）包含了NASS和RACS，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)附著、資源預(yù)留與控制，以及接入網(wǎng)和承載網(wǎng)的功能。

　　IMS核心網(wǎng)（CoreIMS）提供鑒權(quán)、授權(quán)，以及和業(yè)務(wù)提供和內(nèi)容分發(fā)相關(guān)的信令處理。它負(fù)責(zé)將信令消息路由到相應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)器，或根據(jù)UPSF中信息執(zhí)行業(yè)務(wù)觸發(fā)，同時(shí)和RACS（資源接納控制子系統(tǒng)）進(jìn)行交互完成資源預(yù)留和接納控制。

下一代IPTV

　　中興通訊網(wǎng)絡(luò)視訊框架是基于IMS理念，提供統(tǒng)一系統(tǒng)平臺(tái)，支持機(jī)頂盒、PC機(jī)、智能終端等多種終端接入，融合了IPTV、視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控和可視電話等多種多媒體增值業(yè)務(wù)，配合運(yùn)營商向綜合信息服務(wù)提供商轉(zhuǎn)型的端到端、全業(yè)務(wù)多媒體運(yùn)營解決方案，也是促進(jìn)寬帶網(wǎng)絡(luò)向IMS All IP Network業(yè)務(wù)體系演進(jìn)的整體解決方案。

　　基于網(wǎng)絡(luò)視訊框架的下一代IPTV架構(gòu)堅(jiān)持業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)、信令與媒體相分離的設(shè)計(jì)思想，以IMS為交換核心網(wǎng)，以APP應(yīng)用服務(wù)器為業(yè)務(wù)引擎，以CDN為媒體分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，兼容移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、寬帶網(wǎng)絡(luò)和IMS/NGN網(wǎng)絡(luò)，支持IPTV機(jī)頂盒、PC、智能終端，乃至3G終端（包含CS、PS域）等多樣化的類型終端，從而提供網(wǎng)絡(luò)電視、視頻點(diǎn)播、信息服務(wù)、PVR、TSTV、游戲、視頻通信等內(nèi)容豐富且無所不在的IPTV業(yè)務(wù)。

系統(tǒng)架構(gòu)

　　下一代IPTV架構(gòu)按功能屬性總體上劃分為UE、IPTV運(yùn)營與支撐子系統(tǒng)、IPTV業(yè)務(wù)與控制子系統(tǒng)、CDN內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)、IMS核心網(wǎng)和IP承載網(wǎng)五個(gè)子系統(tǒng)，如圖1。

　　IP承載網(wǎng)包括網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)（NASS）和資源控制子系統(tǒng)（RACS），在業(yè)務(wù)平臺(tái)和終端間轉(zhuǎn)發(fā)控制信令和媒體數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)層面的資源控制、資源預(yù)留和QoS保證等功能。

　　IMS核心網(wǎng)由P/S/I-CSCF和MGCF/MGW等部件組成，支持IMS終端的接入、注冊(cè)、認(rèn)證與鑒權(quán)和業(yè)務(wù)觸發(fā)功能，并負(fù)責(zé)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互通。

　　IPTV業(yè)務(wù)與控制子系統(tǒng)是下一代IPTV架構(gòu)的核心，DNS/DHCP負(fù)責(zé)IPTV的業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)，EPG負(fù)責(zé)IPTV的業(yè)務(wù)選擇，IPTVAS負(fù)責(zé)IPTV業(yè)務(wù)的認(rèn)證與邏輯控制。

　　IPTV運(yùn)營與支撐子系統(tǒng)除了提供計(jì)費(fèi)和營賬功能外，還為SP提供各種融合業(yè)務(wù)和第三方增值業(yè)務(wù)的接口。

　　CDN內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)在IPTVAS的控制下，完成媒體流的控制與傳送功能。媒體調(diào)度器負(fù)責(zé)在不同的CDN節(jié)點(diǎn)間的內(nèi)容分發(fā)與調(diào)度，媒體服務(wù)器集群負(fù)責(zé)本地CDN節(jié)點(diǎn)內(nèi)部不同媒體單元的負(fù)載均衡、內(nèi)容分發(fā)與調(diào)度和媒體流傳送，媒體單元已單播或組播的形式傳送媒體流到UE。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　下一代IPTV網(wǎng)絡(luò)按垂直關(guān)系分為業(yè)務(wù)層、控制層、承載層和接入層，如圖2。各層次間彼此接口，實(shí)現(xiàn)信令轉(zhuǎn)發(fā)和媒體流傳送，具體功能如下：

　　接入層把各種類型的用戶終端接入到IMS核心網(wǎng)。對(duì)于LAN/WLAN網(wǎng)絡(luò)，接入的終端有PC、WiFi無線終端、SIP終端、視頻會(huì)議終端和IPTV機(jī)頂盒；對(duì)于2G/3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，可接入的終端有2G或3G移動(dòng)終端；對(duì)于PSTN電話網(wǎng)，接入終端指普通電話。

　　承載層在業(yè)務(wù)平臺(tái)和終端間轉(zhuǎn)發(fā)控制信令和媒體數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)層面的資源控制、資源預(yù)留和QoS保證等功能。

　　控制層即IMS核心網(wǎng)，包括P/I/S-CSCF、HSS和MGCF/MGW。P/I/S-CSCF是IMS的核心部件，負(fù)責(zé)接入、認(rèn)證與鑒權(quán)和業(yè)務(wù)觸發(fā)等，HSS保留IMS用戶數(shù)據(jù)，MGCF/MGW負(fù)責(zé)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互通。

　　業(yè)務(wù)層是多業(yè)務(wù)平臺(tái)的一體化表現(xiàn)形式，除了提供IPTV和視頻會(huì)議等視頻業(yè)務(wù)外，與IMS網(wǎng)絡(luò)配合，擴(kuò)展提供即時(shí)消息和呈現(xiàn)等互動(dòng)業(yè)務(wù)。IPTV應(yīng)用服務(wù)器、EPG和CDN組成IPTV平臺(tái)，與視頻會(huì)議、IM和Presence等業(yè)務(wù)平臺(tái)配合，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)IPTV業(yè)務(wù)和多樣化的融合業(yè)務(wù)。

生命周期

　　基于網(wǎng)絡(luò)視訊框架的下一代IPTV的業(yè)務(wù)流程具有完整的生命周期，其生命周期始于UE開機(jī)階段，活躍于業(yè)務(wù)使用階段，終止于UE關(guān)機(jī)階段，如圖3。其細(xì)分的業(yè)務(wù)流程包含以下6個(gè)子階段：

　�、� UE開機(jī)。

　�、� UE自啟動(dòng)，包括IMS網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)、業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)和業(yè)務(wù)附著三個(gè)子階段。其中業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)是業(yè)務(wù)選擇的入口，業(yè)務(wù)附著方式有Push和Pull兩種模式。

　　③ 業(yè)務(wù)選擇，是用戶瀏覽IPTV業(yè)務(wù)信息，選擇IPTV業(yè)務(wù)的過程。

　�、� 業(yè)務(wù)使用，用戶通過業(yè)務(wù)選擇流程選中某個(gè)具體的IPTV業(yè)務(wù)形式，這些業(yè)務(wù)形式至少包括VoD、Live、N-PVR和Presence，且這些業(yè)務(wù)形式是絕對(duì)的并列關(guān)系。

　�、� UE關(guān)機(jī)，包括IPTV業(yè)務(wù)脫離和IMS網(wǎng)絡(luò)注銷兩個(gè)步驟。

　�、� UE斷電。

業(yè)務(wù)模式

　　在下一代IPTV網(wǎng)絡(luò)中，IPTV業(yè)務(wù)的開展表現(xiàn)為三種業(yè)務(wù)模式：一是傳統(tǒng)的IPTV業(yè)務(wù)，提供網(wǎng)絡(luò)電視、VoD和時(shí)移電視等基本IPTV業(yè)務(wù)；二是移動(dòng)IPTV業(yè)務(wù)，用戶在移動(dòng)狀態(tài)下，使用與固網(wǎng)IPTV業(yè)務(wù)相同或類似的移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)；三是融合的IPTV業(yè)務(wù)，在繼承傳統(tǒng)IPTV業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，以IMS網(wǎng)絡(luò)為核心交換網(wǎng)，IPTV平臺(tái)與其他業(yè)務(wù)平臺(tái)相互配合，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)層面的互通，實(shí)現(xiàn)視頻共享、即時(shí)消息和呈現(xiàn)等滿足用戶多樣化需求的融合業(yè)務(wù)。

　　對(duì)于傳統(tǒng)IPTV業(yè)務(wù)模式，針對(duì)現(xiàn)網(wǎng)已存在的不具備IMS網(wǎng)絡(luò)接入能力的IPTV機(jī)頂盒，他們經(jīng)Internet或?qū)拵P網(wǎng)絡(luò)直接與IPTV平臺(tái)交互，從EPG取得IPTV業(yè)務(wù)信息，接受IPTV應(yīng)用服務(wù)器的業(yè)務(wù)控制，接收來自CDN的媒體流。

　　對(duì)于移動(dòng)IPTV業(yè)務(wù)模式，針對(duì)已定購為IPTV業(yè)務(wù)的移動(dòng)終端，他們經(jīng)2G或3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)寬帶網(wǎng)絡(luò)或IMS網(wǎng)絡(luò)與IPTV平臺(tái)交互，與IPTV機(jī)頂盒同步接收媒體流，實(shí)現(xiàn)媒體流在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和固網(wǎng)的共享與無縫切換。

　　對(duì)于融合IPTV業(yè)務(wù)模式，針對(duì)已具備IMS網(wǎng)絡(luò)接入能力的IPTV機(jī)頂盒，集語音、視頻和數(shù)據(jù)于一體，不但具有IPTV業(yè)務(wù)的媒體播放能力，而且具備可視電話和視頻會(huì)議等通信能力。他們經(jīng)P-CSCF注冊(cè)到IMS核心網(wǎng)，接受IMS的接入、控制和認(rèn)證管理，經(jīng)S-CSCF與IPTV平臺(tái)的IPTV應(yīng)用服務(wù)器交互，實(shí)現(xiàn)IPTV業(yè)務(wù)，同時(shí)與其他業(yè)務(wù)平臺(tái)的應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)IPTV機(jī)頂盒與多種通信終端互通。

設(shè)計(jì)理念

　　兼容現(xiàn)網(wǎng)，平滑演進(jìn)，遵循國際標(biāo)準(zhǔn)，開放的下一代IPTV架構(gòu)

　　中興通訊下一代IPTV研發(fā)團(tuán)隊(duì)多年來一直積極參與國際IPTV技術(shù)研究活動(dòng)，深入研究了ITU-TIPTV-GSI、ETSITISPAN和OpenIPTV Forum等國際標(biāo)準(zhǔn)組織的技術(shù)規(guī)范，提煉精華，擯棄不足，設(shè)計(jì)了獨(dú)有的兼容現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)、平滑演進(jìn)、遵循國際標(biāo)準(zhǔn)、適應(yīng)未來通信生態(tài)環(huán)境的開放的下一代 IPTV架構(gòu)。

　　中興通訊下一代IPTV的設(shè)計(jì)目標(biāo)是充分發(fā)揮自有IMS解決方案和IPTV解決方案的優(yōu)勢(shì)，支持傳統(tǒng)IPTV系統(tǒng)向IMS網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)；以IMS為核心交換網(wǎng)，與通信網(wǎng)充分融合，建設(shè)開放的下一代IPTV網(wǎng)絡(luò)；以SIP協(xié)議作為核心通信協(xié)議，與平行通信業(yè)務(wù)平臺(tái)無縫連接，建設(shè)充分融合的業(yè)務(wù)平臺(tái)；以IPTV業(yè)務(wù)為中心，融合平行通信業(yè)務(wù)，滿足多層次多樣化的用戶需求。

　　全系統(tǒng)，端到端的解決方案，破解運(yùn)營商多網(wǎng)絡(luò)融合迷題

　　中興通訊下一代IPTV解決方案是一個(gè)包括核心控制網(wǎng)絡(luò)、多媒體業(yè)務(wù)平臺(tái)、綜合用戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、綜合接入網(wǎng)絡(luò)、多媒體固定和移動(dòng)終端在內(nèi)的全系統(tǒng)、端到端的一站式解決方案。橫向跨移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、寬帶互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和IMS/NGN網(wǎng)絡(luò)，縱向貫通接入層、承載層、控制層和業(yè)務(wù)層。多樣化的終端支持能力和豐富的接入手段能全面覆蓋各種用戶群體。

　　豐富的融合業(yè)務(wù)形式，滿足未來用戶的多樣化業(yè)務(wù)需求

　　在保留傳統(tǒng)IPTV的直播、點(diǎn)播、時(shí)移電視、電視回看、輪播視頻、個(gè)人電視錄播等TV視音頻業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，中興通訊下一代IPTV業(yè)務(wù)的發(fā)展方向是向縱深地帶細(xì)分業(yè)務(wù)，向融合地帶拓展業(yè)務(wù)。用戶使用IPTV業(yè)務(wù)的場(chǎng)景不再局限于家庭娛樂，通過移動(dòng)終端與IPTV機(jī)頂盒經(jīng)IMS網(wǎng)絡(luò)與IPTV業(yè)務(wù)平臺(tái)及相關(guān)通信平臺(tái)的緊密融合，IPTV業(yè)務(wù)將無處不在。如，可使用移動(dòng)終端定購IPTV節(jié)目，移動(dòng)終端可與IPTV機(jī)頂盒同步接收媒體內(nèi)容，可在移動(dòng)終端和IPTV機(jī)頂盒間無縫切換，可使用IPTV機(jī)頂盒進(jìn)行可視電話或視頻會(huì)議，等等。

結(jié)束語

　　中興通訊將長期致力于下一代IPTV架構(gòu)的研究，未來將進(jìn)一步探索IPTV與IMS的深度融合，化IPTV系統(tǒng)于無形，提煉IPTV為純粹的業(yè)務(wù)模型，使之成為未來通信生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。

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