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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(gòu)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(gòu),是未來FMC的理想架構(gòu)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(guān)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(gòu)等方面做了深入的研究,且取得了相當?shù)难芯砍晒哪壳癐PTV標準的體系架構(gòu)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(gòu),二是結(jié)合下一代網(wǎng)絡(NGN)體系的NGN-based IPTV體系架構(gòu),對于基于NGN的IPTV架構(gòu),又根據(jù)是否重用IMS相關(guān)功能部件而分成基于IMS的IPTV架構(gòu)(簡稱IMS based IPTV)和非基于IMS的IPTV架構(gòu)。

  中興通訊不僅積極參與標準組織的研究活動,而且結(jié)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(gòu)。

  限于篇幅,本文僅對ETSI TISPAN(以下簡稱TISPAN)的IMS based IPTV架構(gòu)予以介紹,以使讀者窺豹一斑。

TISPANIMSbasedIPTV架構(gòu)

  TISPAN的IMS based IPTV架構(gòu)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(gòu)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(guān)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(quán)、授權(quán),以及和業(yè)務提供和內(nèi)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(gòu)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(gòu)

  下一代IPTV架構(gòu)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(quán)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(gòu)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(jié)構(gòu)

  下一代IPTV網(wǎng)絡按垂直關(guān)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(quán)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(guān)機階段,如圖3。其細分的業(yè)務流程包含以下6個子階段:


  ① 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。

  ③ 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。

  ④ 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(guān)系。

  ⑤ UE關(guān)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(chǔ)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(gòu)

  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(shù)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(shù)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(gòu)。

  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(chǔ)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(guān)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(jié)束語

  中興通訊將長期致力于下一代IPTV架構(gòu)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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