IPTV系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)的深入解析

IPTV簡(jiǎn)單來說就是交互式網(wǎng)絡(luò)電視，它能為用戶提供電信級(jí)的服務(wù)和使用簡(jiǎn)便的電視式體驗(yàn)。

IPTV業(yè)務(wù)是伴隨著寬帶互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展而興起的一項(xiàng)新興的互聯(lián)網(wǎng)增值業(yè)務(wù)，它利用寬帶互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，以家用電視機(jī)和電腦作為主要終端，利用網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒(STB，Set-TopBox)，通過互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議來傳送電視信號(hào)，提供包括電視節(jié)目在內(nèi)的多種數(shù)字媒體服務(wù)。

IPTV系統(tǒng)概述
　　到目前為止，IPTV雖然還沒有一個(gè)十分明確的定義，但I(xiàn)PTV實(shí)現(xiàn)電視的網(wǎng)絡(luò)化卻是不容置疑的，它的具體表現(xiàn)形式一定是基于IP網(wǎng)的流媒體服務(wù)。整個(gè)IPTV系統(tǒng)的中心任務(wù)是如何為用戶提供流媒體服務(wù)。
　　圍繞這個(gè)問題，必須充分考慮電信級(jí)系統(tǒng)所必要的一些保證體系，如運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)等。一般認(rèn)為，IPTV系統(tǒng)在邏輯上可以劃分成五個(gè)部分：媒體處理子系統(tǒng)、媒體管理子系統(tǒng)、電子節(jié)目單服務(wù)子系統(tǒng)、運(yùn)營(yíng)支撐子系統(tǒng)、流服務(wù)子系統(tǒng)。
　　另外，為了更加直觀地展現(xiàn)系統(tǒng)的協(xié)同工作情況，還可以根據(jù)設(shè)備的功能，將系統(tǒng)的相關(guān)組件按照功能劃分為以下四個(gè)部分：媒體平臺(tái)層、服務(wù)支持層、運(yùn)營(yíng)支撐層、終端層。
　　實(shí)際上，完整的IPTV系統(tǒng)還應(yīng)該包括IP承載層。雖然IPTV系統(tǒng)的運(yùn)作和IP承載層息息相關(guān)，但I(xiàn)P承載層并非IPTV系統(tǒng)獨(dú)有的，只是IPTV系統(tǒng)對(duì)其有一些相對(duì)特殊的要求，例如對(duì)組播的支持、高帶寬的需求等，所以本文中將不對(duì)其做詳細(xì)介紹。
IPTV系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)
　　　
　　

???????????????????????????????????????????????????????????? 圖1
　　圖1是IPTV系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)，它可以幫助大家更好地理解系統(tǒng)的架構(gòu)、主要功能和實(shí)現(xiàn)方案。
　　(1)流服務(wù)子系統(tǒng)
　　流服務(wù)子系統(tǒng)是為用戶直接提供流服務(wù)的子系統(tǒng)，是系統(tǒng)的核心。無論是視頻點(diǎn)播，還是直播電視，或者其他的增值業(yè)務(wù)，IPTV系統(tǒng)最終都將通過流服務(wù)子系統(tǒng)來提供服務(wù)，終端總是和流服務(wù)子系統(tǒng)進(jìn)行流媒體的交互。其他的子系統(tǒng)都是直接或間接地為流服務(wù)子系統(tǒng)提供服務(wù)的。流服務(wù)子系統(tǒng)對(duì)整個(gè)流媒體的服務(wù)提供保障，它是系統(tǒng)的關(guān)鍵邏輯組件，其他的相關(guān)子系統(tǒng)都是為其服務(wù)的，并圍繞其設(shè)計(jì)的。
　　(2)媒體處理子系統(tǒng)
　　媒體處理子系統(tǒng)的主要任務(wù)是將原始的節(jié)目源轉(zhuǎn)化成符合規(guī)定編碼格式的流媒體節(jié)目源。原始的節(jié)目源可能是電影的拷貝，也可能是DVD碟片，還可能是數(shù)字或者模擬的視音頻信號(hào)源(數(shù)字電視或者模擬電視信號(hào)源)，媒體處理子系統(tǒng)的任務(wù)是將它轉(zhuǎn)化成適合在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸?shù)囊曇纛l格式的文件，用的編碼格式必須是壓縮編碼方式，例如MEPG-4、WMV或者H.264等，今后的趨勢(shì)是采用統(tǒng)一的H.264編碼格式。當(dāng)然系統(tǒng)對(duì)于其他格式的媒體文件也都是可以兼容的，關(guān)鍵是終端要支持相應(yīng)的解碼程序。媒體處理子系統(tǒng)本質(zhì)上就是媒體進(jìn)入到IPTV系統(tǒng)的入口，無論是TV節(jié)目，還是電影節(jié)目，都需要通過這一子系統(tǒng)處理后方可進(jìn)入系統(tǒng)，之后才有可能為IPTV的用戶提供相關(guān)的流媒體服務(wù)的資源。
　　(3)媒體管理子系統(tǒng)
　　媒體管理子系統(tǒng)的主要任務(wù)是對(duì)媒體資源進(jìn)行管理，包括媒體的內(nèi)容管理、計(jì)劃的編排、EPG信息的采集與生成、報(bào)表信息的采集與生成。
　　媒體的內(nèi)容管理，包括媒體內(nèi)容通過什么策略來進(jìn)行存儲(chǔ)和分發(fā)，比如在系統(tǒng)中如何保存、存儲(chǔ)多少份拷貝、位置信息如何索引等，是關(guān)系到媒體存儲(chǔ)和分發(fā)效率的關(guān)鍵因素，也是設(shè)備廠家重點(diǎn)考慮的問題之一。
　　計(jì)劃的編排，一般和TV節(jié)目相關(guān)，如果系統(tǒng)要提供時(shí)移電視的功能，必然要對(duì)電視節(jié)目進(jìn)行錄制，那么計(jì)劃的編排目的就是為將來要進(jìn)入存儲(chǔ)區(qū)域的這些內(nèi)容按時(shí)間段進(jìn)行分割，時(shí)間段的劃分一般基于電視臺(tái)的節(jié)目表，這樣可以保證這些文件在時(shí)移電視點(diǎn)播的時(shí)候，可以按時(shí)段和節(jié)目名稱進(jìn)行點(diǎn)播，按時(shí)間收看電視節(jié)目。
　　EPG信息的采集和生成，一般是通過媒體內(nèi)容來定制EPG畫面，這樣可以控制哪些媒體節(jié)目出現(xiàn)在EPG界面，可以為用戶所使用，同時(shí)，它可以根據(jù)一些編排計(jì)劃，在界面中生成相關(guān)的節(jié)目單，這個(gè)就有點(diǎn)類似與傳統(tǒng)電視的電視節(jié)目預(yù)告，它是EPG畫面的資源。根據(jù)點(diǎn)播情況它可以生成熱門影片列表，根據(jù)節(jié)目導(dǎo)入系統(tǒng)的時(shí)間可以生成最新影片列表。
　　報(bào)表的信息采集與生成，可以理解成通過對(duì)媒體資源的狀態(tài)、使用情況等數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的一些情況，它的主要目的是通過查詢數(shù)據(jù)庫生成指定格式的報(bào)表文件，以供運(yùn)營(yíng)者進(jìn)行相關(guān)的分析。比如，它可以提供影片的點(diǎn)擊頻率從而可以制定策略，使點(diǎn)擊多的影片在系統(tǒng)中增加拷貝的數(shù)量，以保證為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，而點(diǎn)播次數(shù)少的，則可以減少系統(tǒng)的拷貝數(shù)量，提高磁盤空間的利用率。
　　(4)電子節(jié)目單服務(wù)子系統(tǒng)
　　電子節(jié)目單服務(wù)子系統(tǒng)的主要任務(wù)是為用戶提供業(yè)務(wù)的入口服務(wù)，是直接呈現(xiàn)給用戶的界面，是供用戶選擇的系統(tǒng)服務(wù)索引，它同時(shí)要協(xié)助完成用戶的接入請(qǐng)求。電子節(jié)目單子系統(tǒng)呈現(xiàn)給用戶的是在某些權(quán)級(jí)下，可以享受到的服務(wù)。比如，如果是包月用戶，那么電子節(jié)目單服務(wù)子系統(tǒng)將把所有的提供給包月用戶的媒體資源以頁面的方式呈現(xiàn)給該用戶，用戶也可以通過各種關(guān)鍵字進(jìn)行查詢。當(dāng)然，用戶也可以通過增加付費(fèi)的方式，選擇超出服務(wù)范圍的媒體或服務(wù)資源?；蛘?，在用戶的服務(wù)范圍內(nèi)，用戶還可以自行控制，對(duì)一些不適合兒童觀看的影片進(jìn)行密碼保護(hù)，阻止兒童觀看。
　　(5)運(yùn)營(yíng)支撐子系統(tǒng)
　　運(yùn)營(yíng)支撐子系統(tǒng)是為運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)管理服務(wù)的系統(tǒng)，包括用戶管理、計(jì)費(fèi)管理、定價(jià)策略管理、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理以及運(yùn)營(yíng)相關(guān)的一些管理工作。這部分無論是對(duì)增值業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商還是電信運(yùn)營(yíng)商都非常重要，一方面它管理著為用戶提供服務(wù)的這些服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)資源，另一方面它需要對(duì)相關(guān)服務(wù)的資費(fèi)策略進(jìn)行定制。資費(fèi)管理功能的強(qiáng)弱，通常對(duì)于運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)力有很大影響，支持的策略越多樣化，越能吸引更多的需要，同時(shí)適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)策略的變化，比如臨時(shí)打折、業(yè)務(wù)捆綁。與此同時(shí)，一般它還會(huì)管理用戶的資料，比如用戶的開戶、資料管理、狀態(tài)變更，能夠設(shè)定一些閥值來使系統(tǒng)自動(dòng)開關(guān)用戶的業(yè)務(wù)，避免用戶的惡意欠費(fèi)。在運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)中，運(yùn)營(yíng)商還希望能夠?qū)Φ谌降囊恍┚W(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行管理(一般來說，現(xiàn)在的系統(tǒng)是綜合的系統(tǒng)，多廠家設(shè)備的融合是非常普遍的現(xiàn)象)，還有可能要求和原有的一些前臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)和后臺(tái)營(yíng)賬系統(tǒng)進(jìn)行一些自動(dòng)數(shù)據(jù)傳遞的接口功能，從而實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的統(tǒng)一。運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)與客戶的一些使用習(xí)慣相關(guān)，與相關(guān)業(yè)務(wù)相關(guān)，正是因?yàn)閭€(gè)性化的原因，一般運(yùn)營(yíng)商會(huì)根據(jù)要求進(jìn)行一些定制，采用一些開放式的架構(gòu)，可以方便地進(jìn)行相關(guān)模塊的定制，滿足各種個(gè)性化的要求。

IPTV系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)
　　前面介紹過，IPTV系統(tǒng)按照功能結(jié)構(gòu)可以分為媒體平臺(tái)層、服務(wù)支撐層、運(yùn)營(yíng)支撐層和終端層。但實(shí)際上，系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)根據(jù)對(duì)業(yè)務(wù)模型的構(gòu)建的不同和實(shí)現(xiàn)方式的不同，會(huì)有所不同，平臺(tái)之間的功能只有模糊的差異，并沒有清晰的界限，比如說，內(nèi)容編碼服務(wù)器到底屬于媒體平臺(tái)層還是服務(wù)支持層，就存在分歧;而網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)屬于運(yùn)營(yíng)支撐層還是屬于服務(wù)支持層，也會(huì)有不同的聲音。明確地界定這些層所包含的設(shè)備，依賴于系統(tǒng)架構(gòu)工程師，并和系統(tǒng)的相關(guān)業(yè)務(wù)流程息息相關(guān)，在這里只做了一些共性的探討。
　　
　　

????????????????????????????????????????????????????????????? 圖2
　　圖2是一種實(shí)現(xiàn)方案的結(jié)構(gòu)，大家可以對(duì)整個(gè)IPTV系統(tǒng)有個(gè)大致的了解。在后面則將分別介紹各層的一些詳細(xì)內(nèi)容。

　　(1)媒體平臺(tái)層
　　媒體平臺(tái)層一般主要由一些和媒體相關(guān)的服務(wù)器組成。就目前提供的相關(guān)服務(wù)，主要包括媒體存儲(chǔ)和分發(fā)的媒體工作站(有些廠家也稱之為流媒體服務(wù)器)，媒體編碼加密和導(dǎo)入的內(nèi)容工作站?？紤]到今后的業(yè)務(wù)擴(kuò)展，還會(huì)增加更多的內(nèi)容，比如說如果增加網(wǎng)絡(luò)可視電話業(yè)務(wù)，必然還要增加相關(guān)的服務(wù)器來負(fù)責(zé)可視電話業(yè)務(wù)的媒體流處理;如果增加網(wǎng)絡(luò)游戲服務(wù)，還需要相關(guān)的游戲服務(wù)器來處理相關(guān)事務(wù)。
　　(2)服務(wù)支持層
　　服務(wù)支持層，也稱作在線業(yè)務(wù)支持層，一般可以采用分布式結(jié)構(gòu)位于中心機(jī)房和城域網(wǎng)機(jī)房。其主要的任務(wù)是對(duì)IPTV相關(guān)服務(wù)進(jìn)行控制：一方面是保證合法用戶可以通過正常的渠道得到相關(guān)的服務(wù)，對(duì)用戶進(jìn)行認(rèn)證和授權(quán);另一方面，通過認(rèn)證和授權(quán)措施來防止非法用戶接入系統(tǒng)。
　　一般來說，服務(wù)支持層包括所有的和媒體服務(wù)相關(guān)的一些服務(wù)器，主要包括DRM系統(tǒng)(包括許可服務(wù)器和其他的對(duì)密鑰進(jìn)行引用和控制的組件)、客戶自服務(wù)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器、媒體引入系統(tǒng)的一些內(nèi)容編碼服務(wù)器、認(rèn)證服務(wù)器、EPG服務(wù)器等。DRM系統(tǒng)主要用于流媒體的數(shù)字版權(quán)管理，許可服務(wù)器主要用于License的分發(fā)，認(rèn)證服務(wù)器主要用于用戶的業(yè)務(wù)接入認(rèn)證，其他的服務(wù)器都是為用戶的媒體服務(wù)提供在線的支持。
　　(3)運(yùn)營(yíng)支撐層
　　運(yùn)營(yíng)支撐層，也稱作后臺(tái)服務(wù)支持層，一般位于用戶的數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)管理中心，它是為業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)和網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)的，是運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)管理和控制的核心平臺(tái)，要適應(yīng)不同的運(yùn)營(yíng)模式和管理風(fēng)格，通常情況下要考慮更多的業(yè)務(wù)模型、管理模型等方面，運(yùn)營(yíng)商一般還會(huì)提出很多定制性的要求。一般主要包括客戶管理、計(jì)費(fèi)賬務(wù)管理和媒體資產(chǎn)管理這幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊。一般來說，這三部分都是OSS的功能模塊。
　　OSS是一個(gè)為運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行節(jié)目管理、工作流管理、用戶管理、計(jì)費(fèi)及賬務(wù)、用戶自助服務(wù)的可伸縮、可擴(kuò)展的業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)。同時(shí)，它提供各種后臺(tái)解決方案，如用戶管理、業(yè)務(wù)管理、資費(fèi)政策管理、銷賬處理、營(yíng)收管理、結(jié)算分?jǐn)?、?shù)據(jù)分析等功能。
　　(4)終端層
　　EPG的客戶端軟件、解碼設(shè)備(支持MPEG-1/2/4、WMV、REAL、H.264等格式)、媒體播放器與系統(tǒng)中的服務(wù)器進(jìn)行交互從而控制媒體服務(wù)的進(jìn)程，并且通過STB將媒體流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為TV終端支持的視頻信號(hào)。未來還將包括3G手機(jī)等終端。
　　終端層是整個(gè)系統(tǒng)用于和用戶交互的平臺(tái)，也是呈現(xiàn)在用戶側(cè)的惟一設(shè)備，其設(shè)計(jì)除了考慮技術(shù)層面，還要考慮很多因素，比如經(jīng)濟(jì)性、美觀性等。
　　終端層的主要設(shè)備一般是機(jī)頂盒。當(dāng)然，如果是PC用戶，只需要一套支持解碼和播放技術(shù)的軟件就可以了，可以認(rèn)為它是一個(gè)軟件機(jī)頂盒。
結(jié)語
　　IPTV系統(tǒng)是構(gòu)建在現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)上的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，它必須適應(yīng)現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，這樣才能保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。一般來說，IPTV的網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分為骨干網(wǎng)層、城域網(wǎng)層和接入網(wǎng)層，IPTV系統(tǒng)的部署一般也和這種分層結(jié)構(gòu)相吻合。
　　(1)數(shù)據(jù)中心位于骨干層，部署相應(yīng)的OSS和網(wǎng)管系統(tǒng)，同時(shí)一些內(nèi)容編碼服務(wù)器、中心媒體服務(wù)器以及相應(yīng)的服務(wù)支持層功能實(shí)體可以集中部署在這里。如果網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大，也可以將部分組件分布式部署延伸到城域網(wǎng)。
　　(2)分布式的媒體工作站可以位于城域網(wǎng)層或者接入網(wǎng)層，取決于網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，初期可以位于城域網(wǎng)，后期可以在城域網(wǎng)和接入網(wǎng)分層部署。
　　(3)終端設(shè)備位于接入網(wǎng)中。
　　這樣的結(jié)構(gòu)可以有效利用現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡(luò)資源，加快部署的速度，保證低成本地部署系統(tǒng)的同時(shí)還可以確保系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。
　　IPTV系統(tǒng)是一種基于寬帶網(wǎng)絡(luò)的新型增值業(yè)務(wù)平臺(tái)，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，必然會(huì)不斷發(fā)展，雖然其邏輯結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生大的改變，除非互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)發(fā)生大的改變，但邏輯架構(gòu)下的功能模塊必然會(huì)隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展而改變，適應(yīng)用戶需求的功能會(huì)不斷被開發(fā)出來，IPTV業(yè)務(wù)也將在不斷的業(yè)務(wù)創(chuàng)新中不斷發(fā)展，在個(gè)性化的家庭娛樂中占據(jù)一席之地，為用戶打造一個(gè)全新的娛樂甚至商務(wù)平臺(tái)。