基于IMS架构的IPTV业务解决方案

IMS是3GPP在Release5版本中提出的支持IP多媒体业务的子系统，它的核心特点是采用SIP协议和与接入的无关性。中兴通信凭借多年在IPTV通信领域的积累和业界的领先地位，成功地开发了基于IMS的IPTV业务系统。
　　
　　IMS在IPTV业务系统中的位置
　　
　　基于IMS的IPTV业务系统的分层依次为应用层、业务层、控制层、承载层。IPTV业务系统的承载层以IP作为基础的协议。它包括接入网、城域网和骨干网以及相关的控制管理功能。承载层要能保证足够的带宽和一定传送质量。而控制层的主要功能是，利用IMS核心网的控制能力来完成IPTV业务系统用户的鉴权认证、业务的触发等工作。业务层由一系列业务执行能力和业务控制能力组成。
　　
　　中兴通讯基于IMS的IPTV业务系统
　　
　　1.IPTV模块在IMS架构下的作用
　　
　　图1是基于IMS的IPTV业务系统的功能结构示意图，系统的主要模块由H-CSCF、SMS、USS、MLSS、APPServer和机顶盒组成。

图1 基于IMS的IPTV业务系统的功能结构示意图

H-CSCF包括EPG和SIP协议模块，一方面，它具有IPTV节目/频道展示及业务导航、节目/频道搜索、用户自服务等功能；另一方面，它还有以下功能
：
　　（1）可以根据用户签约情况选择用户仅注册到IMS域、仅注册到IPTV域还是两者都注册；
　　（2）作为SIPUA，代替IPTV终端在IMS域进行SIP注册及发起/接收SIP会话等功能；
　　（3）可实现SIP协议与其它协议之间的双向转换，例如，将HTTP协议转换成SIP协议以及将SIP协议转换成HTTP等，以完成IPTV终端接入IMS域的功能；
　　（4）具有向IMS域提供计费信息的功能。
　　
　　USS为通用媒体服务器，为IMS体系下提供各种IPTV业务所需的媒体资源的设备，例如，媒体存储、流服务和内容分发/传送以及放音、录音、DTMF收号、传真、会议、TTS及ASR、视频播放、视频录制、视频会议等功能。IMS架构下的MRF网元总体而言也是从媒体服务器演进而来。每个UMS至少包括以下各单板：

（1）MCU为媒体控制板，提供媒体资源管理、协议处理、媒体调度、文件分片定位服务，该板采用1+1备份；
　　（2）MSTU为媒体存储传输板，主要承担媒体存储和传输任务，该板采用N+1备份；
　　（3）MDU为直播媒体分发单元，主要实现在直播业务时产生单播/组播媒体流。
　　
　　MLSS具备CDN的功能，提供媒体定位、内容控制和服务控制等功能，负责全局内容控制、全局服务控制和VCDN管理等。其中，内容控制负责任务（例如内容发布、内容删除、内容调度）的生成、下发、监控等功能，服务控制的目标之一就是全局负载均衡。VCDN管理就是将网络运营商拥有的CDN资源划分成虚拟资源，拥有这样虚拟资源的节点组成一个虚拟CDN，给虚拟运营商自行开展IPTV业务独占使用。
　　
　　APPServer包括业务认证授权、计费话单生成、统计分析。IPTV用户通过认证后，IPTV业务系统根据用户的属性对用户访问IPTV业务提供授权，避免每次都需要进行授权的麻烦。另外，内容的授权通过数字版权管理系统实现。计费话单生成就是能够产生所有应用用户使用IPTV服务的记录。对于预付费用户实时批价、扣费。对于后付费用户，需要根据用户使用IPTV服务时产生的原始数据，支持多种计费方式。
　　
　　STB是机顶盒，是用户使用IPTV业务的终端。
　　
　　2.与业务系统的接口
　　
　　中兴通讯的IPTV业务系统已经实现了与自主研发的UP10业务平台的融合（如表所示）。

表 与业务系统的接口

3.业务流程
　　
　　由上面的分析得知，IPTV业务系统可以使用IMS核心网来完成用户鉴权认证及相关业务服务器的地址获取工作，也可以利用IMS核心网来完成终端和业务系统IPTVAS之间的消息转发传递工作等等。
　　
　　作为一个例子，下面给出了IPTV点播（VOD）业务流程。点播流程是指用户播放已订购节目的流程。用户通过EPG选择已订购的点播节目，向系统发出点播请求，并最终得到视频流，如图2所示。

图2 电视点播（VOD）流程

（1）用户根据EPG选择已订节目，通过H-CSCF向IMS核心网发出呼叫请求。
　　
　　（2）IMS核心网检查用户信息，IFC触发到IPTVAS进行处理。
　　
　　（3）IPTVAS通过和CDN网络交互，确定最终服务的视频服务器USS和视频流信息；并通过核心网返回给H-CSCF。
　　
　　（4）IPTVAS向APPServer发送计费信息。
　　
　　（5）H-CSCF将服务的视频服务器USS和视频流信息及相关授权信息返回给机顶盒。
　　
　　（6）机顶盒携身份证书和授权证书向选定的视频服务网络USS发送视频连接请求。
　　
　　（7）视频服务网络USS通过APPServer进行身份证书和授权证书的校验，同时在APPServer内生成业务统计信息。
　　
　　(8)校验通过后，视频服务网络USS允许建立视频连接并给机顶盒应答。
　　
　　(9）视频连接建立成功后，机顶盒与视频服务网络中的流媒体服务器USS进行视频流传输；如果视频内容受数字版权保护，则机顶盒解码视频之前还需要进行数字版权的使用流程；在视频流传输中，用户可以发起快进、快退、暂停等VCR操作，这些操作流程都是在机顶盒和流媒体服务器USS之间完成。