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（IMS）作為下一代網(wǎng)絡(luò )（NGN）標準架構下的多媒體子系統，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，是未來(lái)FMC的理想架構之一。而IPTV業(yè)務(wù)集語(yǔ)音、視頻和數據業(yè)務(wù)為一體，能夠根據用戶(hù)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(kāi)展IPTV業(yè)務(wù)是近年來(lái)業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)課題。ITU-T IPTV-GSI、ETSI TISPAN和Open
IPTV Forum等國際標準組織對IMS based IPTV的業(yè)務(wù)、需求與架構等方面做了深入的研究，且取得了相當的研究成果。從目前IPTV標準的體系架構來(lái)看，基本上可以分為兩大流派，一是自成一體的IPTV體系架構，二是結合下一代網(wǎng)絡(luò )（NGN）體系的NGN-based
IPTV體系架構，對于基于NGN的IPTV架構，又根據是否重用IMS相關(guān)功能部件而分成基于IMS的IPTV架構（簡(jiǎn)稱(chēng)IMS
based IPTV）和非基于IMS的IPTV架構。
中興通訊不僅積極參與標準組織的研究活動(dòng)，而且結合自有的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。
限于篇幅，本文僅對ETSI TISPAN（以下簡(jiǎn)稱(chēng)TISPAN）的IMS based IPTV架構予以介紹，以使讀者窺豹一斑。
TISPANIMSbasedIPTV架構
TISPAN的IMS based IPTV架構至少支持四種業(yè)務(wù)形式，分別是點(diǎn)播業(yè)務(wù)（Content on Demand，簡(jiǎn)稱(chēng)CoD）、直播業(yè)務(wù)（Broadcast，簡(jiǎn)稱(chēng)BC）、個(gè)人網(wǎng)絡(luò )錄像業(yè)務(wù)（Network
Personal Video Recorder，簡(jiǎn)稱(chēng)N-PVR）和呈現業(yè)務(wù)（Presence）。其中針對直播業(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根據功能屬性把IMS based IPTV架構劃分為四個(gè)域，分別是用戶(hù)終端域（UE）、應用與IPTV業(yè)務(wù)功能（Application
and IPTV Service Functions）、媒體傳送、分發(fā)和存儲功能（Media Delivery，Distribution
and Storing）、傳送功能（Transport Functions）和IMS核心網(wǎng)（Core IMS）。
用戶(hù)終端（UE）：作為IMS終端注冊到IMS網(wǎng)絡(luò )，與IPTV部件業(yè)務(wù)交互，接收來(lái)自承載網(wǎng)的媒體數據，展現給用戶(hù)。
應用與IPTV業(yè)務(wù)功能（ApplicationandIPTVService Functions）為包括IPTV業(yè)務(wù)在內的各種業(yè)務(wù)和應用提供相應的支持功能，同時(shí)為IPTV業(yè)務(wù)和應用提供相應的能力，如業(yè)務(wù)發(fā)現、業(yè)務(wù)選擇和重定向等。
媒體分發(fā)、發(fā)布和存儲（MediaDelivery，DistributionandStoring），能接收和保存從內容提供商進(jìn)入到IPTV系統中的直播信息和媒體流，主要提供媒體處理、分發(fā)、存儲和發(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，負責網(wǎng)絡(luò )附著(zhù)、資源預留與控制，以及接入網(wǎng)和承載網(wǎng)的功能。
IMS核心網(wǎng)（CoreIMS）提供鑒權、授權，以及和業(yè)務(wù)提供和內容分發(fā)相關(guān)的信令處理。它負責將信令消息路由到相應的應用服務(wù)器，或根據UPSF中信息執行業(yè)務(wù)觸發(fā)，同時(shí)和RACS（資源接納控制子系統）進(jìn)行交互完成資源預留和接納控制。
下一代IPTV
中興通訊網(wǎng)絡(luò )視訊框架是基于IMS理念，提供統一系統平臺，支持機頂盒、PC機、智能終端等多種終端接入，融合了IPTV、視頻會(huì )議、視頻監控和可視電話(huà)等多種多媒體增值業(yè)務(wù)，配合運營(yíng)商向綜合信息服務(wù)提供商轉型的端到端、全業(yè)務(wù)多媒體運營(yíng)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架構堅持業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò )、信令與媒體相分離的設計思想，以IMS為交換核心網(wǎng)，以APP應用服務(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機頂盒、PC、智能終端，乃至3G終端（包含CS、PS域）等多樣化的類(lèi)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、視頻通信等內容豐富且無(wú)所不在的IPTV業(yè)務(wù)。
系統架構
下一代IPTV架構按功能屬性總體上劃分為UE、IPTV運營(yíng)與支撐子系統、IPTV業(yè)務(wù)與控制子系統、CDN內容分發(fā)網(wǎng)絡(luò )、IMS核心網(wǎng)和IP承載網(wǎng)五個(gè)子系統，如圖1。
IP承載網(wǎng)包括網(wǎng)絡(luò )附著(zhù)子系統（NASS）和資源控制子系統（RACS），在業(yè)務(wù)平臺和終端間轉發(fā)控制信令和媒體數據，負責網(wǎng)絡(luò )層面的資源控制、資源預留和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、認證與鑒權和業(yè)務(wù)觸發(fā)功能，并負責與傳統網(wǎng)絡(luò )互通。
IPTV業(yè)務(wù)與控制子系統是下一代IPTV架構的核心，DNS/DHCP負責IPTV的業(yè)務(wù)發(fā)現，EPG負責IPTV的業(yè)務(wù)選擇，IPTVAS負責IPTV業(yè)務(wù)的認證與邏輯控制。
IPTV運營(yíng)與支撐子系統除了提供計費和營(yíng)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。媒體調度器負責在不同的CDN節點(diǎn)間的內容分發(fā)與調度，媒體服務(wù)器集群負責本地CDN節點(diǎn)內部不同媒體單元的負載均衡、內容分發(fā)與調度和媒體流傳送，媒體單元已單播或組播的形式傳送媒體流到UE。
網(wǎng)絡(luò )結構
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)現信令轉發(fā)和媒體流傳送，具體功能如下：
接入層把各種類(lèi)型的用戶(hù)終端接入到IMS核心網(wǎng)。對于LAN/WLAN網(wǎng)絡(luò )，接入的終端有PC、WiFi無(wú)線(xiàn)終端、SIP終端、視頻會(huì )議終端和IPTV機頂盒；對于2G/3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )，可接入的終端有2G或3G移動(dòng)終端；對于PSTN電話(huà)網(wǎng)，接入終端指普通電話(huà)。
承載層在業(yè)務(wù)平臺和終端間轉發(fā)控制信令和媒體數據，負責網(wǎng)絡(luò )層面的資源控制、資源預留和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，負責接入、認證與鑒權和業(yè)務(wù)觸發(fā)等，HSS保留IMS用戶(hù)數據，MGCF/MGW負責與傳統網(wǎng)絡(luò )互通。
業(yè)務(wù)層是多業(yè)務(wù)平臺的一體化表現形式，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，擴展提供即時(shí)消息和呈現等互動(dòng)業(yè)務(wù)。IPTV應用服務(wù)器、EPG和CDN組成IPTV平臺，與視頻會(huì )議、IM和Presence等業(yè)務(wù)平臺配合，實(shí)現傳統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(kāi)機階段，活躍于業(yè)務(wù)使用階段，終止于UE關(guān)機階段，如圖3。其細分的業(yè)務(wù)流程包含以下6個(gè)子階段：
① UE開(kāi)機。
② UE自啟動(dòng)，包括IMS網(wǎng)絡(luò )注冊、業(yè)務(wù)發(fā)現和業(yè)務(wù)附著(zhù)三個(gè)子階段。其中業(yè)務(wù)發(fā)現是業(yè)務(wù)選擇的入口，業(yè)務(wù)附著(zhù)方式有Push和Pull兩種模式。
③ 業(yè)務(wù)選擇，是用戶(hù)瀏覽IPTV業(yè)務(wù)信息，選擇IPTV業(yè)務(wù)的過(guò)程。
④ 業(yè)務(wù)使用，用戶(hù)通過(guò)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)形式是絕對的并列關(guān)系。
⑤ UE關(guān)機，包括IPTV業(yè)務(wù)脫離和IMS網(wǎng)絡(luò )注銷(xiāo)兩個(gè)步驟。
⑥ 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(kāi)展表現為三種業(yè)務(wù)模式：一是傳統的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(hù)在移動(dòng)狀態(tài)下，使用與固網(wǎng)IPTV業(yè)務(wù)相同或類(lèi)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IPTV業(yè)務(wù)的基礎上，以IMS網(wǎng)絡(luò )為核心交換網(wǎng)，IPTV平臺與其他業(yè)務(wù)平臺相互配合，實(shí)現業(yè)務(wù)層面的互通，實(shí)現視頻共享、即時(shí)消息和呈現等滿(mǎn)足用戶(hù)多樣化需求的融合業(yè)務(wù)。
對于傳統IPTV業(yè)務(wù)模式，針對現網(wǎng)已存在的不具備IMS網(wǎng)絡(luò )接入能力的IPTV機頂盒，他們經(jīng)Internet或寬帶IP網(wǎng)絡(luò )直接與IPTV平臺交互，從EPG取得IPTV業(yè)務(wù)信息，接受IPTV應用服務(wù)器的業(yè)務(wù)控制，接收來(lái)自CDN的媒體流。
對于移動(dòng)IPTV業(yè)務(wù)模式，針對已定購為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平臺交互，與IPTV機頂盒同步接收媒體流，實(shí)現媒體流在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )和固網(wǎng)的共享與無(wú)縫切換。
對于融合IPTV業(yè)務(wù)模式，針對已具備IMS網(wǎng)絡(luò )接入能力的IPTV機頂盒，集語(yǔ)音、視頻和數據于一體，不但具有IPTV業(yè)務(wù)的媒體播放能力，而且具備可視電話(huà)和視頻會(huì )議等通信能力。他們經(jīng)P-CSCF注冊到IMS核心網(wǎng)，接受IMS的接入、控制和認證管理，經(jīng)S-CSCF與IPTV平臺的IPTV應用服務(wù)器交互，實(shí)現IPTV業(yè)務(wù)，同時(shí)與其他業(yè)務(wù)平臺的應用服務(wù)器進(jìn)行交互，實(shí)現IPTV機頂盒與多種通信終端互通。
設計理念
兼容現網(wǎng)，平滑演進(jìn)，遵循國際標準，開(kāi)放的下一代IPTV架構
中興通訊下一代IPTV研發(fā)團隊多年來(lái)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等國際標準組織的技術(shù)規范，提煉精華，擯棄不足，設計了獨有的兼容現有網(wǎng)絡(luò )、平滑演進(jìn)、遵循國際標準、適應未來(lái)通信生態(tài)環(huán)境的開(kāi)放的下一代
IPTV架構。
中興通訊下一代IPTV的設計目標是充分發(fā)揮自有IMS解決方案和IPTV解決方案的優(yōu)勢，支持傳統IPTV系統向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，建設開(kāi)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)平臺無(wú)縫連接，建設充分融合的業(yè)務(wù)平臺；以IPTV業(yè)務(wù)為中心，融合平行通信業(yè)務(wù)，滿(mǎn)足多層次多樣化的用戶(hù)需求。
全系統，端到端的解決方案，破解運營(yíng)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、綜合用戶(hù)數據庫系統、綜合接入網(wǎng)絡(luò )、多媒體固定和移動(dòng)終端在內的全系統、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(hù)群體。
豐富的融合業(yè)務(wù)形式，滿(mǎn)足未來(lái)用戶(hù)的多樣化業(yè)務(wù)需求
在保留傳統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分業(yè)務(wù)，向融合地帶拓展業(yè)務(wù)。用戶(hù)使用IPTV業(yè)務(wù)的場(chǎng)景不再局限于家庭娛樂(lè )，通過(guò)移動(dòng)終端與IPTV機頂盒經(jīng)IMS網(wǎng)絡(luò )與IPTV業(yè)務(wù)平臺及相關(guān)通信平臺的緊密融合，IPTV業(yè)務(wù)將無(wú)處不在。如，可使用移動(dòng)終端定購IPTV節目，移動(dòng)終端可與IPTV機頂盒同步接收媒體內容，可在移動(dòng)終端和IPTV機頂盒間無(wú)縫切換，可使用IPTV機頂盒進(jìn)行可視電話(huà)或視頻會(huì )議，等等。
結束語(yǔ)
中興通訊將長(cháng)期致力于下一代IPTV架構的研究，未來(lái)將進(jìn)一步探索IPTV與IMS的深度融合，化IPTV系統于無(wú)形，提煉IPTV為純粹的業(yè)務(wù)模型，使之成為未來(lái)通信生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。
通信世界網(wǎng)
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