基于IMS的IPTV系統(tǒng)架構研究進展

黃穎 2008/09/12

圖1　ITU FG IPTV基于IMS的IPTV系統(tǒng)架構

　　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，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（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）為標識和準備與內容分發(fā)功能的連接，將經過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容分發(fā)和存儲功能，直播業(yè)務當中請求直播應用的網絡參數(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和授權，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、元數(shù)據(jù)內容呈現(xiàn)和點播的業(yè)務邏輯，以及會話管理、業(yè)務授權、元數(shù)據(jù)內容呈現(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

　　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(tǒng)架構，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

　　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，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（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可以產生這些業(yè)務選擇信息，也可以獲取和轉發(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，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)運營商的網絡現(xiàn)狀和網絡能力，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，將選擇結果返回SCF，并將會話改向到選擇的MF、產生計費信息，如根據(jù)終端用戶所觀看的內容進行計費等。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容和用戶特定的內容（如記錄的視頻錄像、Trick模式的BC業(yè)務、用戶生成的內容等）。另外如果需要的話，MDF還可以將存儲的媒體進行編碼或轉換代碼，成為所需的不同媒體格式、可進行內容保護、可支持IPTV媒體的內容提取、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接口與下一代網絡的IMS核心網進行通信。在3GPP的TS 23.228中規(guī)定，應用服務器可以不調用S-CSCF直接向被叫發(fā)送請求。SCF與媒體功能進行直接通信的時候，可以不調用IMS核心網的功能。

　　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，將提供幾種IPTV業(yè)務應用：

　　內容點播業(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。

　　網絡個人視頻記錄機功能是IPTV的功能。網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)架構的異同點

　　從以上章節(jié)介紹的IPTV系統(tǒng)架構可以看出，兩種融合的IPTV系統(tǒng)架構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網絡中現(xiàn)有的網絡功能實體，各自加入了體現(xiàn)IPTV業(yè)務特色的網絡實體。ITU FG IPTV和TISPAN在研究的IPTV系統(tǒng)架構中都提出了內容發(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)網絡進行交互，而TISPAN經由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，包括內容清單、用戶清單和業(yè)務清單，但具體內容還缺乏詳細的論述。而TISPAN采用了將UPSF已經定義的數(shù)據(jù)結構上進行直接擴展的方式。

　　IMS是解決固網與移動網絡融合的體系架構，而傳統(tǒng)的IPTV是一種基于互聯(lián)網絡的網絡電視，因此本文談論的IPTV系統(tǒng)架構將基于IMS的這種特性，最終建立一個融合的IPTV體系架構，從而為客戶最終提供一種融合的網絡體驗。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)架構是視頻媒體類融合到電信網中最佳的解決方案之一，也將在網絡融合日趨重要的發(fā)展之路上扮演重要角色。

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