基于IMS的IPTV系統架構研究進(jìn)展

黃穎 2008/09/12

圖1　ITU FG IPTV基于IMS的IPTV系統架構

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

　　相關(guān)IPTV的功能實(shí)體

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

　　會(huì )話(huà)用戶(hù)功能實(shí)體（SC-FE Session Client Function Entity）為標識和準備與內容分發(fā)功能的連接，將經(jīng)過(guò)IMS核心與IPTV應用通信，例如視頻點(diǎn)播類(lèi)將根據業(yè)務(wù)需求請求合適的內容分發(fā)和存儲功能，直播業(yè)務(wù)當中請求直播應用的網(wǎng)絡(luò )參數等，并得到以上兩種情況的響應。SC-FE在SIP會(huì )話(huà)過(guò)程中也提供處理業(yè)務(wù)請求的功能。

　　在圖1所示的系統架構當中，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(huà)控制機制與基于IPTV應用業(yè)務(wù)用戶(hù)訂閱信息的鑒權和授權，并且通過(guò)與RACS交互進(jìn)行資源預留。核心IMS在SIP會(huì )話(huà)期間為IPTV終端功能，IPTV應用和內容分發(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，并且諸如計費和漫游也被支持。

　　業(yè)務(wù)用戶(hù)清單功能實(shí)體（SUP-FE　Service User Profile　Function Entity）能被用作存儲用戶(hù)清單、用戶(hù)相關(guān)的位置信息和業(yè)務(wù)層的狀態(tài)數據。它將執行基本數據管理和維護功能，并負責響應對用戶(hù)清單的查詢(xún)。

　　IPTV業(yè)務(wù)應用

　　系統將提供發(fā)現和選擇應用的IPTV業(yè)務(wù)，可以從多個(gè)業(yè)務(wù)供應商那里進(jìn)行這些操作。業(yè)務(wù)發(fā)現產(chǎn)生并提供業(yè)務(wù)發(fā)現信息給IPTV終端，并且業(yè)務(wù)發(fā)現信息包括一個(gè)或多個(gè)到業(yè)務(wù)選擇應用的接口點(diǎn)（如：URL）。業(yè)務(wù)選擇為便于用戶(hù)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。

　　系統將執行會(huì )話(huà)管理、業(yè)務(wù)授權、元數據內容呈現和點(diǎn)播的業(yè)務(wù)邏輯，以及會(huì )話(huà)管理、業(yè)務(wù)授權、元數據內容呈現和直播的業(yè)務(wù)邏輯。

　　系統還將提供額外的IPTV業(yè)務(wù)和內容的分發(fā)和呈現，如：游戲、遠程學(xué)習等。通過(guò)和業(yè)務(wù)用戶(hù)清單交互獲得用戶(hù)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系統架構

　　ETSI TISPAN的R1階段對IMS的架構的研究將直接基于3GPP版本7定義的IMS系統架構，并針對固定的特殊要求進(jìn)行了相關(guān)的改進(jìn)，其所研究的基于IMS的IPTV系統架構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，并適當加入與IPTV相關(guān)的網(wǎng)絡(luò )功能實(shí)體來(lái)實(shí)現對IPTV業(yè)務(wù)的擴展。（如圖2所示）

圖2　ETSI TISPAN基于IMS的IPTV系統架構

　　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)體與系統架構，并添加了與IPTV提供應用業(yè)務(wù)所要求的功能實(shí)體。

　　相關(guān)IPTV的功能實(shí)體

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

　　業(yè)務(wù)發(fā)現和選擇功能（SDF和SSF）是向用戶(hù)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(zhù)信息與提供個(gè)人化的業(yè)務(wù)發(fā)現；SSF提供業(yè)務(wù)選擇信息，例如用戶(hù)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求，例如下面所描述的一個(gè)關(guān)于網(wǎng)絡(luò )實(shí)現的個(gè)人視頻錄像捕獲請求。

　　IPTV業(yè)務(wù)控制功能（SCF）將提供在會(huì )話(huà)開(kāi)始階段，以及會(huì )話(huà)修改過(guò)程中對業(yè)務(wù)進(jìn)行鑒權，包括檢查IPTV用戶(hù)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。可以說(shuō)SCF是一個(gè)SIP應用服務(wù)器。對于第三方提供的IPTV SCF服務(wù)器，不能直接通過(guò)Sh接口接入到UPSF中；但是根據運營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò )現狀和網(wǎng)絡(luò )能力，允許存在其他方式獲取UPSF中的用戶(hù)簽約數據。SCF可以使用IPTV簽約數據來(lái)定制用戶(hù)的業(yè)務(wù)體驗。舉例而言，用戶(hù)定制的BC TV業(yè)務(wù)的清單可用來(lái)過(guò)濾向用戶(hù)發(fā)送的信息。與IPTV業(yè)務(wù)控制功能通信的用戶(hù)終端可以通過(guò)IMS進(jìn)行會(huì )話(huà)管理，也可以通過(guò)Ut接口進(jìn)行用戶(hù)簽約業(yè)務(wù)信息的配置。

　　IPTV的媒體功能主要負責控制和向用戶(hù)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MDF的媒體流控制、管理MDF的媒體處理、監測MDF的狀態(tài)、管理與用戶(hù)的交互、處理與SCF的交互、對它控制的不同MDF的狀態(tài)和內容分布進(jìn)行精確監控、在一個(gè)MCF控制多個(gè)MDF的情況下選擇一個(gè)MDF、選擇MF，將選擇結果返回SCF，并將會(huì )話(huà)改向到選擇的MF、產(chǎn)生計費信息，如根據終端用戶(hù)所觀(guān)看的內容進(jìn)行計費等。MDF功能包括處理媒體流的傳送、向MCF報告狀態(tài)（如報告已建立的IPTV媒體流）、存儲媒體，也可以存一些業(yè)務(wù)信息、特別的，MDF中可以存儲一些最常用的內容和用戶(hù)特定的內容（如記錄的視頻錄像、Trick模式的BC業(yè)務(wù)、用戶(hù)生成的內容等）。另外如果需要的話(huà)，MDF還可以將存儲的媒體進(jìn)行編碼或轉換代碼，成為所需的不同媒體格式、可進(jìn)行內容保護、可支持IPTV媒體的內容提取、對廣播業(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）報告等。

　　為了支持QoE功能，用戶(hù)可以根據接收到的IPTV媒體數據質(zhì)量，通過(guò)Xd接口發(fā)送QoE報告。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中規定，應用服務(wù)器可以不調用S-CSCF直接向被叫發(fā)送請求。SCF與媒體功能進(jìn)行直接通信的時(shí)候，可以不調用IMS核心網(wǎng)的功能。

　　UPSF中保存有IMS用戶(hù)的簽約數據和IPTV特定的簽約數據。UPSF與IPTV控制功能通過(guò)Sh參考點(diǎn)通信，與IMS核心網(wǎng)設備通過(guò)Cx接口進(jìn)行通信。

　　IPTV業(yè)務(wù)應用

　　針對圖2的IPIV系統架構，將提供幾種IPTV業(yè)務(wù)應用：

　　內容點(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交換數據，在用戶(hù)終端與業(yè)務(wù)控制部分之間，業(yè)務(wù)請求/響應消息通過(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(hù)終端和內容點(diǎn)播的業(yè)務(wù)控制處被交換，媒體數據通過(guò)Xd參考點(diǎn)在用戶(hù)終端和內容點(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)請求/響應在用戶(hù)終端和廣播業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)控制之間進(jìn)行傳遞，媒體數據通過(guò)Xd參考點(diǎn)在用戶(hù)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)人視頻記錄機功能是IPTV的功能。網(wǎng)絡(luò )個(gè)人視頻記錄機與核心IMS交換消息，業(yè)務(wù)請求/響應消息通過(guò)核心IMS在用戶(hù)終端和網(wǎng)絡(luò )個(gè)人視頻記錄機業(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(hù)終端和網(wǎng)絡(luò )個(gè)人視頻記錄機媒體控制部分間進(jìn)行傳遞，通過(guò)Xd接口，媒體數據在用戶(hù)終端和網(wǎng)絡(luò )個(gè)人視頻記錄機媒體分發(fā)功能間進(jìn)行傳遞。

　　融合IPTV系統架構的異同點(diǎn)

　　從以上章節介紹的IPTV系統架構可以看出，兩種融合的IPTV系統架構既有共同點(diǎn)也有差異，共同點(diǎn)主要體現在以下幾個(gè)方面：兩個(gè)標準組織都重用了IMS網(wǎng)絡(luò )中現有的網(wǎng)絡(luò )功能實(shí)體，各自加入了體現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系統架構中都提出了內容發(fā)現相關(guān)的控制功能實(shí)體前者為IP應用（IPTV Application）功能實(shí)體，后者為業(yè)務(wù)發(fā)現和選擇功能實(shí)體（SD&S）。

　　差異主要體現在重用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)應用控制平臺能夠直接和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（IPTV Multicast Frameworks）的專(zhuān)門(mén)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合，TISPAN關(guān)于IPTV組播的研究在RACS子系統中體現。而在用戶(hù)業(yè)務(wù)清單方面：ITU FG IPTV針對IPTV提出了三種清單的概念，包括內容清單、用戶(hù)清單和業(yè)務(wù)清單，但具體內容還缺乏詳細的論述。而TISPAN采用了將UPSF已經(jīng)定義的數據結構上進(jìn)行直接擴展的方式。

　　IMS是解決固網(wǎng)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )融合的體系架構，而傳統的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系統架構將基于IMS的這種特性，最終建立一個(gè)融合的IPTV體系架構，從而為客戶(hù)最終提供一種融合的網(wǎng)絡(luò )體驗。文章同時(shí)介紹了ITU FG IPTV和ETSI TISPAN對基于IMS的IPTV系統架構的研究進(jìn)展，并且分析了IMS與IPTV融合的基礎。這種融合的IPTV系統架構是視頻媒體類(lèi)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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