基于IMS的IPTV系統(tǒng)架構(gòu)研究進展

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的功能實體與系統(tǒng)架構(gòu)，并添加了與IPTV提供應用業(yè)務所要求的功能實體。

　　相關IPTV的功能實體

　　針對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特定的功能實體分別介紹如下：

　　會話用戶功能實體（SC-FE Session Client Function Entity）為標識和準備與內(nèi)容分發(fā)功能的連接，將經(jīng)過IMS核心與IPTV應用通信，例如視頻點播類將根據(jù)業(yè)務需求請求合適的內(nèi)容分發(fā)和存儲功能，直播業(yè)務當中請求直播應用的網(wǎng)絡參數(shù)等，并得到以上兩種情況的響應。SC-FE在SIP會話過程中也提供處理業(yè)務請求的功能。

　　在圖1所示的系統(tǒng)架構(gòu)當中，IMS核心功能實體代替了IPTV業(yè)務控制功能，將提供基于SIP的會話控制機制與基于IPTV應用業(yè)務用戶訂閱信息的鑒權(quán)和授權(quán)，并且通過與RACS交互進行資源預留。核心IMS在SIP會話期間為IPTV終端功能，IPTV應用和內(nèi)容分發(fā)功能之間提供交互功能。核心IMS能夠用作業(yè)務發(fā)現(xiàn)，并且諸如計費和漫游也被支持。

　　業(yè)務用戶清單功能實體（SUP-FE　Service User Profile　Function Entity）能被用作存儲用戶清單、用戶相關的位置信息和業(yè)務層的狀態(tài)數(shù)據(jù)。它將執(zhí)行基本數(shù)據(jù)管理和維護功能，并負責響應對用戶清單的查詢。

　　IPTV業(yè)務應用

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

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

　　系統(tǒng)還將提供額外的IPTV業(yè)務和內(nèi)容的分發(fā)和呈現(xiàn)，如：游戲、遠程學習等。通過和業(yè)務用戶清單交互獲得用戶的業(yè)務清單后，所有的業(yè)務都將支持IPTV業(yè)務的個性化服務。

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

　　ETSI TISPAN的R1階段對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)，并針對固定的特殊要求進行了相關的改進，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)，并適當加入與IPTV相關的網(wǎng)絡功能實體來實現(xiàn)對IPTV業(yè)務的擴展。（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的功能實體與系統(tǒng)架構(gòu)，并添加了與IPTV提供應用業(yè)務所要求的功能實體。

　　相關IPTV的功能實體

　　針對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特定的功能實體分別介紹如下：

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

　　IPTV業(yè)務控制功能（SCF）將提供在會話開始階段，以及會話修改過程中對業(yè)務進行鑒權(quán)，包括檢查IPTV用戶的簽約信息以允許或拒絕接入業(yè)務、額度限制和信用控制、選擇相關的IPTV媒體功能等�？梢哉fSCF是一個SIP應用服務器。對于第三方提供的IPTV SCF服務器，不能直接通過Sh接口接入到UPSF中；但是根據(jù)運營商的網(wǎng)絡現(xiàn)狀和網(wǎng)絡能力，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)來定制用戶的業(yè)務體驗。舉例而言，用戶定制的BC TV業(yè)務的清單可用來過濾向用戶發(fā)送的信息。與IPTV業(yè)務控制功能通信的用戶終端可以通過IMS進行會話管理，也可以通過Ut接口進行用戶簽約業(yè)務信息的配置。

　　IPTV的媒體功能主要負責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MDF的媒體流控制、管理MDF的媒體處理、監(jiān)測MDF的狀態(tài)、管理與用戶的交互、處理與SCF的交互、對它控制的不同MDF的狀態(tài)和內(nèi)容分布進行精確監(jiān)控、在一個MCF控制多個MDF的情況下選擇一個MDF、選擇MF，將選擇結(jié)果返回SCF，并將會話改向到選擇的MF、產(chǎn)生計費信息，如根據(jù)終端用戶所觀看的內(nèi)容進行計費等。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)務信息、特別的，MDF中可以存儲一些最常用的內(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、用戶生成的內(nèi)容等）。另外如果需要的話，MDF還可以將存儲的媒體進行編碼或轉(zhuǎn)換代碼，成為所需的不同媒體格式、可進行內(nèi)容保護、可支持IPTV媒體的內(nèi)容提取、對廣播業(yè)務而言，MDF可以看做是廣播流的媒體源、可收集服務感受（QoE）報告等。

　　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Xd接口發(fā)送QoE報告。IPTV業(yè)務控制服務器通過ISC接口與下一代網(wǎng)絡的IMS核心網(wǎng)進行通信。在3GPP的TS 23.228中規(guī)定，應用服務器可以不調(diào)用S-CSCF直接向被叫發(fā)送請求。SCF與媒體功能進行直接通信的時候，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Sh參考點通信，與IMS核心網(wǎng)設備通過Cx接口進行通信。

　　IPTV業(yè)務應用

　　針對圖2的IPIV系統(tǒng)架構(gòu)，將提供幾種IPTV業(yè)務應用：

　　內(nèi)容點播業(yè)務是IPTV業(yè)務功能。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)務控制部分之間，業(yè)務請求/響應消息通過核心IMS進行傳遞。媒體控制消息通過Xc參考點在用戶終端和內(nèi)容點播的業(yè)務控制處被交換，媒體數(shù)據(jù)通過Xd參考點在用戶終端和內(nèi)容點播的媒體分發(fā)功能之間傳遞。

　　廣播業(yè)務功能是IPTV的功能。廣播業(yè)務的業(yè)務控制和核心IMS網(wǎng)絡交換消息。通過核心IMS，業(yè)務請求/響應在用戶終端和廣播業(yè)務的業(yè)務控制之間進行傳遞，媒體數(shù)據(jù)通過Xd參考點在用戶終端和廣播業(yè)務媒體分發(fā)功能之間交換。

　　網(wǎng)絡個人視頻記錄機功能是IPTV的功能。網(wǎng)絡個人視頻記錄機與核心IMS交換消息，業(yè)務請求/響應消息通過核心IMS在用戶終端和網(wǎng)絡個人視頻記錄機業(yè)務控制部分間進行傳遞，通過Xc參考點，媒體控制消息在用戶終端和網(wǎng)絡個人視頻記錄機媒體控制部分間進行傳遞，通過Xd接口，媒體數(shù)據(jù)在用戶終端和網(wǎng)絡個人視頻記錄機媒體分發(fā)功能間進行傳遞。

　　融合IPTV系統(tǒng)架構(gòu)的異同點

　　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)既有共同點也有差異，共同點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：兩個標準組織都重用了IMS網(wǎng)絡中現(xiàn)有的網(wǎng)絡功能實體，各自加入了體現(xiàn)IPTV業(yè)務特色的網(wǎng)絡實體。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)相關的控制功能實體前者為IP應用（IPTV Application）功能實體，后者為業(yè)務發(fā)現(xiàn)和選擇功能實體（SD&S）。

　　差異主要體現(xiàn)在重用IMS核心控制提供的相關功能不一致方面：ITU FG IPTV在IPTV業(yè)務應用控制平臺能夠直接和IPTV中媒體分發(fā)網(wǎng)絡進行交互，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關于IPTV組播的研究在RACS子系統(tǒng)中體現(xiàn)。而在用戶業(yè)務清單方面：ITU FG IPTV針對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)務清單，但具體內(nèi)容還缺乏詳細的論述。而TISPAN采用了將UPSF已經(jīng)定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上進行直接擴展的方式。

　　IMS是解決固網(wǎng)與移動網(wǎng)絡融合的體系架構(gòu)，而傳統(tǒng)的IPTV是一種基于互聯(lián)網(wǎng)絡的網(wǎng)絡電視，因此本文談論的IPTV系統(tǒng)架構(gòu)將基于IMS的這種特性，最終建立一個融合的IPTV體系架構(gòu)，從而為客戶最終提供一種融合的網(wǎng)絡體驗。文章同時介紹了ITU FG IPTV和ETSI TISPAN對基于IMS的IPTV系統(tǒng)架構(gòu)的研究進展，并且分析了IMS與IPTV融合的基礎。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)絡融合日趨重要的發(fā)展之路上扮演重要角色。

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