IPTV架构最新技术及标准化进展.docx

1、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-T FG IPTV和ETSI TISPAN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

2、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-T FG IPTV和ETSI TISPAN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-based IPTV），另一种是基于NGN的IPTV架构（也称为NGN-based IPTV）。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IM

3、S-based IPTV）和基于非IMS的IPTV架构（也称为non-IMS-based IPTV）。 2 FG IPTV最新标准化进展 2.1 概述 ITU-T IPTV焦点工作组（简称为FG IPTV）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FG IPTV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FG IPTV第二次会议的讨论，确定了分别开发基于NGN（ITU-T Rec.Y.2012）和非NGN环境

4、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“IPTV Architecture”，下面针对该文档简单介绍一下FG IPTV上次会议的主要输出成果。 2.2 FG IPTV 关于IPTV 架构方面的最新研究进展2.2.1 IPTV 通用架构FG IPTV 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IP

5、TV 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

6、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（IPTV Device）客户端控制功能（Control Client）：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（Application Client）：用户终端和IPTV 应用服务器之间的接口

7、。媒体客户端（Media Client）：提供媒体流的接收和控制功能。2）客户端系统传送功能（Customer Transport Functions）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（Network Functions）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（Service Component）提供IPTV 控制（IPTV Control），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（Distribu

8、tion & Delivery Broadcast & 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（User Profile Functions）：提供用户清单的存储和管理。3）IPTV 控制（IPTV Control）：提供建立和维护网络资源的相关控制功能。 应用部件（Application Component）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（IPTV Application）：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

9、容的URL 信息。2）IPTV 用户管理（IPTV Subscriber Management）：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-Based IPTV 架构和Non-NGN-Based IPTV 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

10、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

11、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。 3 TISPAN最新标准化进展 3.1 概述 TISPAN全称是Telecommunication and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking，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

12、方面的研究和标准化工作，IPTV是TISPAN R2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Sophia Antipolis召开的14bis会议上通过。 IPTV架构主要在TISPAN WG2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： WI2047 IPTV公共架构（IPTV architecture：Common architectural aspects）； WI2048 IMS-based IPTV架构（IPT

13、V Architecture；IPTV functions supported by the IMS subsystem）； WI2049 IPTV架构特定子系统（IPTV architecture：Dedicated subsystem for IPTV functions in NGN）。也可以分别对应到ITU FG IPTV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。 3.2 TISPAN关于IPTV架构方面的最新研究进展 3.2.1 IPTV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

14、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，User Profile Serving Function）； 业务策略决策功能（SPDF，Service Policy Decision Function）； 接入资源

15、接纳控制功能（A-RACF，Access - Resource Admission Control Function）； 资源控制执行功能（RCEF，Resource Control Enforcement Function）； 边界网关功能（BGF，Border Gateway Function）。 3.2.2 基于IMS的 IPTV架构 基于IMS的IPTV架构将重用NGN IMS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

16、 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（IPTV Service Supporting Function）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（IPTV Application） 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

17、） 提供计费相关功能 TISPAN IMS核心（TISPAN Core-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（Transport Control） 主要包括RACS和NASS相关功能。 传送处理功能（Transport Process Functions） 指接入网和IP承载网。 媒体分发、发布和存储（Media Delivery, Distribution and Storing） 媒体分发和发布功能接收和保存从

18、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（SCFService Control Function）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

19、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（MCFMedia Control Functions）和媒体分发功能（MDFMedia Delivery Functions）。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

20、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（Subscription Locator Function，签约定位器功能）获取UPSF的地址。 SISF(Service discovery and selection Information Serving Function，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）

21、，如EPG服务器地址、CoD SCP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。 3.2.3 IPTV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（NGN Applications） 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（IPTV Applications） 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（Customer facing IPTV applications）提供业务提

22、供、业务选择和鉴权功能；面向运营商的IPTV应用（Operator facing IPTV applications）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（Server side IPTV applications）和NGN业务进行交互。 IPTV业务控制和分发（IPTV Service delivery and control） 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（Transpo

23、rt） 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（Customer transport） 提供到接入网和家庭网络的连接。 媒体管理（Media Management） 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ITU FG IPTV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FG IPTV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。