IPTV架构最新技术及标准化进展.docx
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IPTV架构最新技术及标准化进展
IPTV架构最新技术及标准化进展
李海花
摘要：
本文主要从体系架构的角度，对ITU-TFGIPTV和ETSITISPAN关于IPTV系统架构的最新研究进展和标准化情况进行了介绍。
1概述
IPTV目前在全球范围内迅速发展。
据统计，截至2006年6月30日，全球IPTV用户数达到300万，是2005年同期的两倍，其中欧洲用户数最多，并且在2006年发展最快，其中法国电信、意大利电信、英国电信都提供了IPTV业务；另外从相关咨询机构对IPTV的预测来看，IPTV业务的发展前景非常乐观。
但是由于缺少标准方面的支持，IPTV在发展过程中受到了一定程度的限制，当然还包含用户的使用习惯和内容缺乏等方面的限制。
为了推进IPTV的标准化，适应IPTV快速推进迅速发展的需求，目前电信领域两大国际标准组织ITU-TFGIPTV和ETSITISPAN都在加紧对IPTV相关标准的研究工作。
本文主要从IPTV架构出发，对两个标准组织的最新研究情况进行了介绍。
对于IPTV的架构，两个标准组织都从两个方面进行了研究，一种是基于非NGN的IPTV架构（也称为non-NGN-basedIPTV），另一种是基于NGN的IPTV架构（也称为NGN-basedIPTV）。
对于基于NGN的IPTV架构，是根据是否重用IMS相关功能部件而分成基于IMS的IPTV架构（也称为IMS-basedIPTV）和基于非IMS的IPTV架构（也称为non-IMS-basedIPTV）。
2FGIPTV最新标准化进展
2.1概述
ITU-TIPTV焦点工作组（简称为FGIPTV）于2006年4月在瑞士日内瓦宣布成立，主要职责是协调和促进全球各标准化组织、论坛、协会以及ITU-T相关研究组的IPTV标准化活动，每三个月举行一次会议。
到目前为止已经召开了四次会议，目前FGIPTV下设六个工作组，具体组成和分工如表1所示。
IPTV的功能架构在WG1进行研究，根据FGIPTV第二次会议的讨论，确定了分别开发基于NGN（ITU-TRec.Y.2012）和非NGN环境下的IPTV体系架构工作思路。
NGN环境下的NGN又存在两种实现方式，即利用IMS（或其扩展）实现IPTV，以及利用其他非IMS的NGN业务组件实现IPTV。
目前相关的工作文档为“IPTVArchitecture”，下面针对该文档简单介绍一下FGIPTV上次会议的主要输出成果。
2.2FGIPTV关于IPTV架构方面的最新研究进展
2.2.1IPTV通用架构
FGIPTV在IPTV架构研究中，首先给出了IPTV通用架构，如图1所示：
■内容提供
负责提供与IPTV相关的内容，包括对IPTV进行一些预处理，如格式转换、根据版权管理的要求对内容加密等。
■IPTV控制
提供对IPTV业务的预处理和业务提供处理，预处理包括向内容提供请求内容、生成内容分发策略、通过EPG部件发布业务信息；业务提供处理包括向用户分发业务信息，根据用户的定制信息提供内容授权信息，同时至少维护三类信息，包括内容清单、业务清单和用户清单。
■内容分发
在提供IPTV业务之前或提供IPTV业务过程中，要将内容信息传送给内容分发部分，同时为了实现内容的有效传送，内容分发还提供对内容的存储/缓存功能。
当用户请求内容时，由IPTV控制指示内容分发功能获取相关的内容。
内容分发支持和用户之间的直接交互，如播放、暂停控制等，并控制IP承载网实现资源预留。
■端系统
对应IPTV业务用户终端需要提供的相关功能，包括采集用户的相关控制命令，和IPTV控制功能进行交互获得业务信息（如EPG）、内容授权信息和加密密钥。
还包括内容获取、内容解密和内容解码能力。
■IPTV系统管理和安全
负责对整个系统的状态监测、配置和安全。
2.2.2基于非NGN（Non-NGN-based）的IPTV架构
基于非NGN的IPTV架构如图2所示。
■用户端系统包含的功能
1）IPTV设备功能（IPTVDevice）
客户端控制功能（ControlClient）：
和IPTV网络控制部分进行交互，协商建立相关的IP连接。
应用客户端（ApplicationClient）：
用户终端和IPTV应用服务器之间的接口。
媒体客户端（MediaClient）：
提供媒体流的接收和控制功能。
2）客户端系统传送功能（CustomerTransportFunctions）
提供客户端设备和外部网络之间的连通性。
包括对IP连通性的管理、获取IP地址、配置客户端IPTV设备。
■网络功能（NetworkFunctions）
包括接入网、边节点功能、核心传送、鉴权和IP地址分配、资源控制功能。
网络功能分成传送功能和控制功能。
■业务部件（ServiceComponent）
提供IPTV控制（IPTVControl），负责建立和维护网络资源，以便支持媒体流的传送。
包括：
1）分发、发布广播和VoD（Distribution&DeliveryBroadcast&VoD）：
提供对广播&VoD相关内容信息的分发及发布控制。
2）用户清单功能（UserProfileFunctions）：
提供用户清单的存储和管理。
3）IPTV控制（IPTVControl）：
提供建立和维护网络资源的相关控制功能。
■应用部件（ApplicationComponent）
包含各种IPTV应用部件，用户能够通过IPTV终端来选择或购买相关的内容，同时提供内容保护相关功能。
包括：
1）IPTV应用（IPTVApplication）：
通常提供IPTV业务选择、IPTV内容预览和选择功能。
例如：
向客户终端提供相关内容的URL信息。
2）IPTV用户管理（IPTVSubscriberManagement）：
提供对用户的应用级管理。
2.2.3基于NGN且基于非IMS（Non-IMS-based）的IPTV架构
基于非IMS的IPTV架构如图3所示：
NGN-BasedIPTV架构和Non-NGN-BasedIPTV之间的区别在于，在网络控制部分利用了NGN中定义的NACF（网络附着控制功能）和RACF（资源接纳控制功能）两个子系统。
2.2.4基于NGN且基于IMS（IMS-based）的IPTV架构
基于IMS的IPTV架构如图4所示。
除用了NGN中定义的NACF（网络附着控制功能）和RACF（资源接纳控制功能）两个子系统外，还基于IMS的IPTV架构在IPTV控制部分利用了IMS提供的会话控制功能，其中用户清单功能包含3GPP定义的HSS全部功能。
客户端系统和IMS核心控制部分利用SIP协议进行交互。
2.2.5基于NGN（NGN-based）的IPTV架构
两种基于NGN的架构可以共存，如图5所示，并且图5对上述架构进行了扩展，给出了内容提供商以及OSS/BSS相关的功能部件。
其中：
1）DRM客户端、DRM服务器和DRM&版权源：
主要用来提供对内容版权的描述和保护，通常情况下，内容提供商负责提供IPTV业务内容源，并定义相应的版权；DRM服务器对内容实施保护，DRM客户端必须获取相应的密钥才能够接入到相应的内容。
2）IPG客户端、IPG服务器和IPG数据源：
主要用来提供和分发描述IPTV业务和相关内容的元数据。
3）OSS/BSS：
运营支撑系统。
3TISPAN最新标准化进展
3.1概述
TISPAN全称是TelecommunicationandInternetconvergedServicesandProtocolsforAdvancedNetworking，于2003年9月成立，专门对NGN进行研究和标准化工作。
TISPAN分为八个工作组分别负责业务、体系、协议、号码与路由、家庭网络、测试、安全、网络管理方面的研究和标准化工作，IPTV是TISPANR2阶段研究热点之一，目前关于IPTV的需求分析快要进入尾声，有可能在2007年6月25日至29日在法国SophiaAntipolis召开的14bis会议上通过。
IPTV架构主要在TISPANWG2进行研究，由于最近两次会议研究进展不大，相关架构还不稳定，所以相关协议实现细节方面的研究还没有展开。
在TIPSAN，IPTV架构也分成三个项目展开研究，分别是：
■WI2047IPTV公共架构（IPTVarchitecture：
Commonarchitecturalaspects）；
■WI2048IMS-basedIPTV架构（IPTVArchitecture；IPTVfunctionssupportedbytheIMSsubsystem）；
■WI2049IPTV架构特定子系统（IPTVarchitecture：
DedicatedsubsystemforIPTVfunctionsinNGN）。
也可以分别对应到ITUFGIPTV提出的三种架构，即基于非NGN的架构、基于IMS的架构和基于非IMS的架构。
下面简单介绍一下这三个方面的最新研究情况。
3.2TISPAN关于IPTV架构方面的最新研究进展
3.2.1IPTV公共架构
IPTV公共架构拟包含的主要研究内容有：
IPTV应包含的功能以及所提供的能力、IPTV公共功能部件（包括和已有公共NGN部件之间的交互，和RACS之间的交互，和NASS之间的交互，公共传送功能，公共的用户终端部分，其他IPTV特定的公共部件）、安全、计费、管理、信息交互流程、和其他网络之间的交互。
目前对IPTV公共架构的研究还处于刚刚起步阶段，目前该项目最新输出文
档只给出了IPTV需要提供的公共部件，包括：
■计费和记账功能：
负责管理用户的计费和业务定制；
■用户业务清单功能（UPSF，UserProfileServingFunction）；
■业务策略决策功能（SPDF，ServicePolicyDecisionFunction）；
■接入—资源接纳控制功能（A-RACF，Access-ResourceAdmissionControlFunction）；
■资源控制执行功能（RCEF，ResourceControlEnforcementFunction）；
■边界网关功能（BGF，BorderGatewayFunction）。
3.2.2基于IMS的IPTV架构
基于IMS的IPTV架构将重用NGNIMS架构和相关特征，可能重用的IMS
特征包括：
■用户和网络双向鉴权；
■IMS信任模型；
■能力交互；
■多媒体会话控制；
■计费；
■用户清单；
■和其他NGN业务之间的交互。
3.2.2.1基于IMS的IPTV高级功能架构
该研究项目给出了基于IMS的IPTV高级功能架构图，如图6所示。
其中：
■用户设备（UE）
终止IPTV控制和媒体信令，将相应的详细信息显示给用户，用户通过UE可以选择节目、内容、业务描述。
■IPTV业务支持功能（IPTVServiceSupportingFunction）
为各种IPTV业务和应用提供相应的支持功能，并为IPTV业务和应用提供相应的能力，如内容管理、业务选择和发现、EPG等。
■IPTV应用（IPTVApplication）
执行IPTV业务控制功能，向用户提供各种IPTV业务。
■用户业务清单功能（UPSF）
存储和提供与用户相关的业务清单功能。
■计费（Charging）
提供计费相关功能
■TISPANIMS核心（TISPANCore-IMS）
提供鉴权、授权，以及与业务提供和内容分发相关的信令处理。
它负责将信令消息路由到相应的应用服务器，或根据UPSF中信息执行业务触发，同时和RACS（资源接纳控制子系统）进行交互完成资源预留和接纳控制。
■传送控制（TransportControl）
主要包括RACS和NASS相关功能。
■传送处理功能（TransportProcessFunctions）
指接入网和IP承载网。
■媒体分发、发布和存储（MediaDelivery,DistributionandStoring）
媒体分发和发布功能接收和保存从内容提供商进入到IPTV系统中的直播信息和媒体流，主要提供媒体处理、分发、存储和发布功能，所有的功能在IPTV业务以及相关的控制之下完成。
3.2.2.2基于IMS的IPTV功能架构
基于IMS的IPTV功能架构如图7所示：
每类IPTV业务都包含一对IPTV业务控制和IPTV媒体功能。
其中IPTV业务控制功能（SCF—ServiceControlFunction）主要提供会话初始阶段的业务认证、根据用户的IPTV业务清单确定是否允许用户使用相关的业务、信用控制、选择相应的IPTV媒体功能，可以看作是NGN架构中的SIP应用服务器，SCF和IMS核心之间通过ISC接口进行交互。
UE和SCF通过IMS核心网进行会话相关的信息交互，UE也可以通过Ut接口进行业务清单配置。
IPTV媒体功能负责控制和分发媒体流，包括媒体控制功能（MCF—MediaControlFunctions）和媒体分发功能（MDF—MediaDeliveryFunctions）。
MCF提供媒体流的控制功能，对MDF的状态进行监控，管理和UE之间的交互（如IGMP命令或播放等控制命令），当MCF控制多个MDF时负责选择一个MDF，跟踪不同MDF的状态和内容发布情况，产生计费信息；MDF提供媒体流的分发，向MCF发送状态报告（如：
报告IPTV媒体流的建立）。
MCF和UE通过Xc’接口执行媒体控制，MDF和UE通过Xc’接口执行媒体分发。
UPSF保存IMS用户清单以及IPTV特定的用户清单数据，并通过Sh接口和SCF进行交互，通过Cx接口和IMS核心交互。
当有多个UPSF时，IMS核心和SCF也可以使用SLF（SubscriptionLocatorFunction，签约定位器功能）获取UPSF的地址。
SISF（ServicediscoveryandselectionInformationServingFunction，业务发现和选择信息服务功能）向UE提供相应的信息以便选择IPTV业务。
SISF支持的程序包含两步：
首先SISF向UE提供业务附着信息，包括地址信息（如：
URI或IP地址），如EPG服务器地址、CoDSCP地址。
随后向UE提供可用业务的列表，UE预览或进行业务选择。
3.2.3IPTV特定子系统的功能架构
IPTV特定子系统的功能架构如图8所示：
■NGN应用（NGNApplications）
向用户提供多媒体应用，同时还向运营商提供集中的NGN管理接口，以便进行内容管理、计费、和IMS业务的交互等等。
■IPTV应用（IPTVApplications）
提供各种IPTV应用，使用户能够获得IPTV应用，和其他NGN应用进行交互，以及管理IPTV子系统。
其中面向客户的IPTV应用（CustomerfacingIPTVapplications）提供业务提供、业务选择和鉴权功能；面向运营商的IPTV应用（OperatorfacingIPTVapplications）提供对NGN中IPTV子系统的运营控制和管理、内容预处理、内容授权管理、用户管理、IPTV分发管理、用户清单管理功能；面向业务的IPTV应用（ServersideIPTVapplications）和NGN业务进行交互。
■IPTV业务控制和分发（IPTVServicedeliveryandcontrol）
主要功能包括媒体获取和发布、媒体分发单元的选择、证书和版权管理、IPTV会话控制和管理、与其他NGN部件之间的交互（如接纳控制和资源分配）。
■传送（Transport）
包含NGN公共部件RACS和NASS，提供策略控制、资源预留、接纳控制以及IP地址提供、网络级用户鉴权、接入网配置等功能。
■用户传送（Customertransport）
提供到接入网和家庭网络的连接。
■媒体管理（MediaManagement）
使NGN运营商能够通过集中管理点管理NGN中的多媒体，多媒体管理可以包括工作流管理、版权获取和发布、元数据的获取和发布等。
■计费（Charging）
■用户终端UE
提供和用户的交互功能，以及对IPTV和其他NGN业务的控制。
IPTV终端处理业务相关的多媒体信息，并转换成适当的格式呈现给用户。
用户交互包括业务发现、选择和授权。
4综述
本文介绍了ITUFGIPTV和TISPAN对IPTV功能架构方面的最新研究进展，
从目前的研究进度看，最晚在2007年底之前有可能形成较稳定的IPTV架构。
两大标准组织都同时从三个角度开展了对IPTV架构的研究，从FGIPTV
的情况来看，三种架构基本在同步推进，但从会议讨论情况来看，基于IMS的
IPTV架构讨论得相对激烈一些，TISPAN参会代表对三种架构的热衷程度表现的
比较明显，大部分文稿都针对基于IMS的IPTV。
这三种架构针对不同的适用场
景和应用部署，三种架构的关系和发展还有待深入探讨。
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