基于IMS基本架构的IPTV系统研究

IP多媒体子系统(IMS)作为下一代网络(NGN)标准架构下的多媒体子系统，为固定软交换网与移动软交换网提供了融合的体系架构；通过设置独立的归属用户服务器(HSS)数据库促进了控制层面与数据层面的分离，实现了运营商对用户数据和业务数据的统一管理等；更重要的是IMS系统架构实现了业务和控制层面的分离，运营商可以在这一架构下培育更多新业务。近期的标准研究表明，IMS的架构应用于交互式网络电视(IPTV)等流媒体业务正成为一个新的发展趋势。可以充分利用IMS的架构优势，如呼叫会话控制功能(CSCF)应用到IPTV的用户认证、业务触发等方面，而HSS则可以更好地管理IPTV的用户数据。随着IMS Based PES标准技术的日益成熟，已经形成了一种基于IMS核心网架构来解决公共交换电话网/综合业务数字网(PSTN/ISDN)业务提供的新型模式。同样，对应到IPTV系统，也可以采用类似基于IMS核心网的架构来解决IPTV业务提供的模式问题。

1  IPTV架构介绍

图1所示为IPTV系统架构。IPTV通用系统的逻辑结构由内容运营平台、业务运营平台、内容传送(CDN)业务网络、承载网络、家庭网络5部分所构成。

1.1 内容运营平台

内容运营平台主要包括内容运营商平台以及第三方业务提供商提供的应用服务。内容运营商平台主要负责相关视音频节目播放系统和监管系统的建设与管理。其功能包含业务逻辑处理、业务数据处理，视音频节目内容的组织、制作、审核、存储、转播、内容安全等。第三方业务提供商主要提供在线游戏、信息服务、电子商务、互动节目等应用服务，通过内容运营商平台发布，供用户订购后使用。

1.2 业务运营平台

业务运营平台是运营商有效管理IPTV用户、内容提供商、业务提供商等的多功能平台。包括业务管理、服务提供商/内容提供商(SP/CP)管理、用户管理、内容管理和内容计费等功能，并实现与外部的运营支持系统/商业支持系统(OSS/BSS)互连。业务运营平台主要由业务处理系统、内容管理系统、运营支撑系统、内容分发系统、电子节目指南(EPG)系统、机顶盒版本管理系统、话单服务系统、接口系统以及各种业务功能模块等组成。

1.3 CDN业务网络

业务网络的基本原理是把业务内容(视音频节目内容)推送到网络边缘，为用户就近提供服务，从而有效提高服务质量，降低骨干网络的传输压力。同时，通过灵活配置边缘视频服务器的部署方式，有效解决视频网络的伸缩性问题。

业务网络的核心技术是内容服务分发机制。内容传送业务网络性能特点如下：

(1)完备的内容分发功能。主要的分发技术主要包括：推(PUSH)分发、拉(PULL)分发、镜像分发。无论何种分发技术都能够支持多种媒体文件的分发播放。

(2)支持两级调度机制：面向运营商的节目内容调度机制、CDN网络节点间双向对等调度机制。

(3)独特的直播中继与转发功能。对直播业务，如果城域网组播能力比较弱，在暂时无法通过全网组播方式开展直播业务的情况下，可借助CDN分发网络实现直播业务的中继和转发。

(4)高性能计算，CDN中的服务器是一个典型的多线程体系结构的软件服务器，无论从内存预测调度，节目分盘存储，还是多并发视频流稳定输出，都采用了多线程技术。

(5)采用统一的视频泵支持多种流媒体格式。可解决支持多种流媒体文件格式并发困难以及实现全面负载均衡等问题。