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基于網(wǎng)絡視訊框架的下一代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（NGN）標準架構下的多媒體子系統(tǒng)，為固定軟交換網(wǎng)與移動軟交換網(wǎng)提供了融合的體系架構，是未來FMC的理想架構之一。而IPTV業(yè)務集語音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務為一體，能夠根據(jù)用戶需要提供諸如視頻點播、時移電視和網(wǎng)絡錄像以及互動視頻業(yè)務，有很好的發(fā)展前景。

　　基于IMS/NGN網(wǎng)絡開展IPTV業(yè)務是近年來業(yè)界關注的焦點課題。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、需求與架構等方面做了深入的研究，且取得了相當?shù)难芯砍晒�。從目前IPTV標準的體系架構來看，基本上可以分為兩大流派，一是自成一體的IPTV體系架構，二是結合下一代網(wǎng)絡（NGN）體系的NGN-based IPTV體系架構，對于基于NGN的IPTV架構，又根據(jù)是否重用IMS相關功能部件而分成基于IMS的IPTV架構（簡稱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，而且結合自有的IMS解決方案和IPTV解決方案的特點，深入研究了基于網(wǎng)絡視訊框架的移動網(wǎng)絡、寬帶網(wǎng)絡和IMS/NGN網(wǎng)絡相融合的下一代IPTV架構。

　　限于篇幅，本文僅對ETSI TISPAN（以下簡稱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)務形式，分別是點播業(yè)務（Content on Demand，簡稱CoD）、直播業(yè)務（Broadcast，簡稱BC）、個人網(wǎng)絡錄像業(yè)務（Network Personal Video Recorder，簡稱N-PVR）和呈現(xiàn)業(yè)務（Presence）。其中針對直播業(yè)務，TISPAN明確要求支持Trick Play模式的時移電視（Time-Shift TV）功能。

　　TISPAN根據(jù)功能屬性把IMS based IPTV架構劃分為四個域，分別是用戶終端域（UE）、應用與IPTV業(yè)務功能（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）。

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

　　應用與IPTV業(yè)務功能（ApplicationandIPTVService Functions）為包括IPTV業(yè)務在內(nèi)的各種業(yè)務和應用提供相應的支持功能，同時為IPTV業(yè)務和應用提供相應的能力，如業(yè)務發(fā)現(xiàn)、業(yè)務選擇和重定向等。

　　媒體分發(fā)、發(fā)布和存儲（MediaDelivery，DistributionandStoring），能接收和保存從內(nèi)容提供商進入到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)、存儲和發(fā)布功能，所有的功能在IPTV業(yè)務以及相關的控制之下完成。

　　傳送功能（TransportFunctions）包含了NASS和RACS，負責網(wǎng)絡附著、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)務提供和內(nèi)容分發(fā)相關的信令處理。它負責將信令消息路由到相應的應用服務器，或根據(jù)UPSF中信息執(zhí)行業(yè)務觸發(fā)，同時和RACS（資源接納控制子系統(tǒng)）進行交互完成資源預留和接納控制。

下一代IPTV

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

　　基于網(wǎng)絡視訊框架的下一代IPTV架構堅持業(yè)務與網(wǎng)絡、信令與媒體相分離的設計思想，以IMS為交換核心網(wǎng)，以APP應用服務器為業(yè)務引擎，以CDN為媒體分發(fā)網(wǎng)絡，兼容移動網(wǎng)絡、寬帶網(wǎng)絡和IMS/NGN網(wǎng)絡，支持IPTV機頂盒、PC、智能終端，乃至3G終端（包含CS、PS域）等多樣化的類型終端，從而提供網(wǎng)絡電視、視頻點播、信息服務、PVR、TSTV、游戲、視頻通信等內(nèi)容豐富且無所不在的IPTV業(yè)務。

系統(tǒng)架構

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


　　IP承載網(wǎng)包括網(wǎng)絡附著子系統(tǒng)（NASS）和資源控制子系統(tǒng)（RACS），在業(yè)務平臺和終端間轉(zhuǎn)發(fā)控制信令和媒體數(shù)據(jù)，負責網(wǎng)絡層面的資源控制、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)務觸發(fā)功能，并負責與傳統(tǒng)網(wǎng)絡互通。

　　IPTV業(yè)務與控制子系統(tǒng)是下一代IPTV架構的核心，DNS/DHCP負責IPTV的業(yè)務發(fā)現(xiàn)，EPG負責IPTV的業(yè)務選擇，IPTVAS負責IPTV業(yè)務的認證與邏輯控制。

　　IPTV運營與支撐子系統(tǒng)除了提供計費和營賬功能外，還為SP提供各種融合業(yè)務和第三方增值業(yè)務的接口。

　　CDN內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡在IPTVAS的控制下，完成媒體流的控制與傳送功能。媒體調(diào)度器負責在不同的CDN節(jié)點間的內(nèi)容分發(fā)與調(diào)度，媒體服務器集群負責本地CDN節(jié)點內(nèi)部不同媒體單元的負載均衡、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)絡結構

　　下一代IPTV網(wǎng)絡按垂直關系分為業(yè)務層、控制層、承載層和接入層，如圖2。各層次間彼此接口，實現(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)。對于LAN/WLAN網(wǎng)絡，接入的終端有PC、WiFi無線終端、SIP終端、視頻會議終端和IPTV機頂盒；對于2G/3G移動網(wǎng)絡，可接入的終端有2G或3G移動終端；對于PSTN電話網(wǎng)，接入終端指普通電話。

　　承載層在業(yè)務平臺和終端間轉(zhuǎn)發(fā)控制信令和媒體數(shù)據(jù)，負責網(wǎng)絡層面的資源控制、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)務觸發(fā)等，HSS保留IMS用戶數(shù)據(jù)，MGCF/MGW負責與傳統(tǒng)網(wǎng)絡互通。

　　業(yè)務層是多業(yè)務平臺的一體化表現(xiàn)形式，除了提供IPTV和視頻會議等視頻業(yè)務外，與IMS網(wǎng)絡配合，擴展提供即時消息和呈現(xiàn)等互動業(yè)務。IPTV應用服務器、EPG和CDN組成IPTV平臺，與視頻會議、IM和Presence等業(yè)務平臺配合，實現(xiàn)傳統(tǒng)IPTV業(yè)務和多樣化的融合業(yè)務。

生命周期

　　基于網(wǎng)絡視訊框架的下一代IPTV的業(yè)務流程具有完整的生命周期，其生命周期始于UE開機階段，活躍于業(yè)務使用階段，終止于UE關機階段，如圖3。其細分的業(yè)務流程包含以下6個子階段：


　�、� UE開機。

　　② UE自啟動，包括IMS網(wǎng)絡注冊、業(yè)務發(fā)現(xiàn)和業(yè)務附著三個子階段。其中業(yè)務發(fā)現(xiàn)是業(yè)務選擇的入口，業(yè)務附著方式有Push和Pull兩種模式。

　�、� 業(yè)務選擇，是用戶瀏覽IPTV業(yè)務信息，選擇IPTV業(yè)務的過程。

　�、� 業(yè)務使用，用戶通過業(yè)務選擇流程選中某個具體的IPTV業(yè)務形式，這些業(yè)務形式至少包括VoD、Live、N-PVR和Presence，且這些業(yè)務形式是絕對的并列關系。

　�、� UE關機，包括IPTV業(yè)務脫離和IMS網(wǎng)絡注銷兩個步驟。

　　⑥ UE斷電。

業(yè)務模式

　　在下一代IPTV網(wǎng)絡中，IPTV業(yè)務的開展表現(xiàn)為三種業(yè)務模式：一是傳統(tǒng)的IPTV業(yè)務，提供網(wǎng)絡電視、VoD和時移電視等基本IPTV業(yè)務；二是移動IPTV業(yè)務，用戶在移動狀態(tài)下，使用與固網(wǎng)IPTV業(yè)務相同或類似的移動流媒體業(yè)務；三是融合的IPTV業(yè)務，在繼承傳統(tǒng)IPTV業(yè)務的基礎上，以IMS網(wǎng)絡為核心交換網(wǎng)，IPTV平臺與其他業(yè)務平臺相互配合，實現(xiàn)業(yè)務層面的互通，實現(xiàn)視頻共享、即時消息和呈現(xiàn)等滿足用戶多樣化需求的融合業(yè)務。

　　對于傳統(tǒng)IPTV業(yè)務模式，針對現(xiàn)網(wǎng)已存在的不具備IMS網(wǎng)絡接入能力的IPTV機頂盒，他們經(jīng)Internet或?qū)拵P網(wǎng)絡直接與IPTV平臺交互，從EPG取得IPTV業(yè)務信息，接受IPTV應用服務器的業(yè)務控制，接收來自CDN的媒體流。

　　對于移動IPTV業(yè)務模式，針對已定購為IPTV業(yè)務的移動終端，他們經(jīng)2G或3G移動網(wǎng)絡經(jīng)寬帶網(wǎng)絡或IMS網(wǎng)絡與IPTV平臺交互，與IPTV機頂盒同步接收媒體流，實現(xiàn)媒體流在移動網(wǎng)絡和固網(wǎng)的共享與無縫切換。

　　對于融合IPTV業(yè)務模式，針對已具備IMS網(wǎng)絡接入能力的IPTV機頂盒，集語音、視頻和數(shù)據(jù)于一體，不但具有IPTV業(yè)務的媒體播放能力，而且具備可視電話和視頻會議等通信能力。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應用服務器交互，實現(xiàn)IPTV業(yè)務，同時與其他業(yè)務平臺的應用服務器進行交互，實現(xiàn)IPTV機頂盒與多種通信終端互通。

設計理念

　　兼容現(xiàn)網(wǎng)，平滑演進，遵循國際標準，開放的下一代IPTV架構

　　中興通訊下一代IPTV研發(fā)團隊多年來一直積極參與國際IPTV技術研究活動，深入研究了ITU-TIPTV-GSI、ETSITISPAN和OpenIPTV Forum等國際標準組織的技術規(guī)范，提煉精華，擯棄不足，設計了獨有的兼容現(xiàn)有網(wǎng)絡、平滑演進、遵循國際標準、適應未來通信生態(tài)環(huán)境的開放的下一代 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(tǒng)IPTV系統(tǒng)向IMS網(wǎng)絡的平滑演進；以IMS為核心交換網(wǎng)，與通信網(wǎng)充分融合，建設開放的下一代IPTV網(wǎng)絡；以SIP協(xié)議作為核心通信協(xié)議，與平行通信業(yè)務平臺無縫連接，建設充分融合的業(yè)務平臺；以IPTV業(yè)務為中心，融合平行通信業(yè)務，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，破解運營商多網(wǎng)絡融合迷題

　　中興通訊下一代IPTV解決方案是一個包括核心控制網(wǎng)絡、多媒體業(yè)務平臺、綜合用戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、綜合接入網(wǎng)絡、多媒體固定和移動終端在內(nèi)的全系統(tǒng)、端到端的一站式解決方案。橫向跨移動網(wǎng)絡、寬帶互聯(lián)網(wǎng)絡和IMS/NGN網(wǎng)絡，縱向貫通接入層、承載層、控制層和業(yè)務層。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)務形式，滿足未來用戶的多樣化業(yè)務需求

　　在保留傳統(tǒng)IPTV的直播、點播、時移電視、電視回看、輪播視頻、個人電視錄播等TV視音頻業(yè)務的基礎上，中興通訊下一代IPTV業(yè)務的發(fā)展方向是向縱深地帶細分業(yè)務，向融合地帶拓展業(yè)務。用戶使用IPTV業(yè)務的場景不再局限于家庭娛樂，通過移動終端與IPTV機頂盒經(jīng)IMS網(wǎng)絡與IPTV業(yè)務平臺及相關通信平臺的緊密融合，IPTV業(yè)務將無處不在。如，可使用移動終端定購IPTV節(jié)目，移動終端可與IPTV機頂盒同步接收媒體內(nèi)容，可在移動終端和IPTV機頂盒間無縫切換，可使用IPTV機頂盒進行可視電話或視頻會議，等等。

結束語

　　中興通訊將長期致力于下一代IPTV架構的研究，未來將進一步探索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)務模型，使之成為未來通信生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。

通信世界網(wǎng)


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