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IPTV的开放性综述

　　IPTV是电信运营商在宽带业务领域的一项重要且关键的持续性投资。IPTV肩负了提高固网宽带价值和运营商业务转型的战略使命，并因此提供了宽带业务和家庭用户需求的下一发展阶段的改进特性。全球电信运营商纷纷部署IPTV系统，希望能够在业务上承前启后，由此引发了对IPTV标准化和开放性的各种需求和思考。

　　导致IPTV的开放性需求变得复杂的一个重要原因是IPTV产业中的不同角色对IPTV的业务需求和定位不一致。业务运营人员着眼于IPTV业务如何运营，并认为IPTV业务运营的核心包括管理用户的认证、鉴权、计费，记录和管理用户的IPTV收视行为，执行运营商的营销策略和定价策略，支持运营商提供个性化业务、进行市场营销。媒体从业人员把IPTV业务定位成新媒体，既区别于数字电视，有区别于互联网。快速精准的广告和个性化收费内容业务成为他们对IPTV业务的主要需求。宽带业务部门则把IPTV业务定位成宽带增值业务，IPTV是互联网宽带内容和业务的载体，如何面对电视用户提供宽带业务从而提高ARPU值是宽带运营者的首要问题。网络设计人员更多考虑的是如何合理部署IPTV网络。最终用户的需求相对单纯，主要关心业务体验和费用。

　　总的来说，IPTV业务需求和业务模式的不确定性是IPTV系统开放性的巨大挑战。IPTV天生具备的业务差异化竞争模式打破了传统电信网络节点设备业务能力的一致性和同质化的网络和业务的基本准则。传统电信设备标准化方法不再适用于IPTV业务和满足未来电信网络和业务的发展需求。基于消息会话字段一致的标准化方法直接导致了接口的脆弱性和控制的复杂。一个不可避免的原因在于，消息会话字段一致的标准化方法严格规定了数据结构的定义。IPTV的业务数据交换通常以各种数据结构的形式、音视频流、图形图像文件、其他特定多媒体文件等形式交换的。在随需应变的实时业务中，IPTV系统随时可能需要增加新的业务与应用，而这些新业务往往是定义这些数据结构的制定者不会事先考虑到的，因此这将形成矛盾。数据中任何一个的不匹配或转换延迟，都可能导致业务的即时故障，而且这种故障很难发现和定位。并且基于IP网络的所有接口并不是以同样的接口速率进行数据交换，这给依赖传统电信设备业务能力一致性的标准化方法设置了极大的障碍。在传统电信设备消息会话标准化方法的背后，隐藏的是语义安全、类型匹配、版本兼容、数据容错、协议转换等诸多复杂隐患。

　　目前解决这个问题的方法就是使用开放灵活的中间件架构和标签数据（如通用的XML）。标签语言允许各种文件以一种标准化方式进行描述，提供了一种自描述的数据，数据结构的顺序变的不再重要。标签数据基于文本，这种方式比严格的类型匹配更加灵活。采用标签数据时，一个大的数据包油多个小的、高内聚的数据项组成，支持数据包在一定范围内的演变，缺少了某个数据项，可能意味着采用缺省值。

　　UT斯达康的RollingStream系统采用XML这个被广泛使用和认同的标准和中间件方法，使第三方使用RollingStream接口时获得了很高的自由度。在双方通信对于数据标签和总体结构达成一致的基础上，第三方无需严格遵循RollingStream的详细接口，而是RollingStream能够适应第三方的数据。而且基于数据语义的标签等级上进行类型检查，保证了特定结构等级中数据顺序的无关性。UT斯达康的RollingStream系统真正体现了“接口属于客户”原则，即处理权属于客户。RollingStream系统将开放和灵活集于一身，是标准化开放性的典范。

　　从业务需求的角度看，IPTV的开放性主要体现在网络、业务、系统架构三大方面，从而满足IPTV以开发用户体验为核心和快速推出新业务的需求。在网络开放性方面，IPTV网络规模应该具备节点和子网的扩充能力；并在网络容量方面具备传送和交换的扩充能力。IPTV业务网络可以适应网络融合的趋势，支持多种接入网络，IPTV用户通过不同的终端/网络在不同地点通过不同模式接入网络。

　　在业务开放性方面，IPTV系统符合业务能力随需应变的要求，能够不断增加内部和外部的新业务。同时IPTV系统应该满足业务规模的扩充需求，主要体现在IPTV支持通用的低成本的存储和计算能力的扩充。IPTV系统还为不同的业务运营商提供通过不同的核心网络提供业务的手段。

　　在系统架构方面，IPTV系统能够集成各种计算设备和终端设备，保证IPTV跨系统、跨网络的实现。通过中间件架构实现松耦合、高内聚，满足各类第三方的开发要求。并在此基础上，IPTV系统的分布式体系进一步完成支撑IPTV产业链中上下游各种角色独立或合作提供业务的各种运营模式的任务。

　　从数据和技术的角度看，IPTV的开放性主要体现在信息源和流处理、业务处理、数据分发、显示播放方面。在信息源和流处理方面，IPTV系统需要兼容不同音视频编码方案，音视频/文字流汇聚和插入，以及来自不同的提供商、直播、点播和时移的多样化信息来源。而开放的IPTV业务处理包含动态的RMPG(EPG)、业务交互控制、多样化的业务来源的开放性（独立提供或集成提供）、以及Accounting、DRM、安全和CRM的集成。数据分发则体现在支持从局域、城域到广域的分发控制，支持大规模网络的分发优化、内容优化和存取优化方面。显示播放直接关系IPTV业务的用户体验，因此多重音视频/文字流并发显示和多样化终端音视频显示模式成为对IPTV系统的开放性考验

　　需要强调的是任何系统的开放性不仅于业务相关，而且同样具备成本的概念。IPTV业务开发复杂度和成本、第三方系统集成的复杂度和成本、运维的复杂度和成本、网络融合的复杂度和成本都会成为综合平衡IPTV的体系结构的因素。

　　RollingStream系统完全基于软交换构架，系统的核心组件均是来源于软交换系统（mSwitch），比如OSS 运营支撑系统的核心组件。只不过针对IPTV视频业务的特点，交换域从时间、空间平面转变到了媒体域（Media Switch）。比如软交换和移动通信系统的HLR是记录用户信息的，RollingStream系统则提供了MLR(Media Location Register Server) ，用于记录和跟踪每个媒体片断（Segment）的信息，如Segment具体的位置等等。另外RollingStream系统的SLR(用户位置寄存器)、PSC（预付费中心）等模块均脱胎于软交换系统。

　　UT斯达康的小灵通网是完全基于软交换系统的，mSwitch系统也已经服务于数千万用户，经受了大规模电信级运营的可靠性，安全性的考验。mSwitch系统的核心组件用于RollingStream系统，也保障了其安全性，可靠性。

　　RollingStream的网络规模和网络容量的开放性体现在RollingStream所拥有的灵活强大的部署和扩展能力上。在不同的层次上都能提供良好的扩展。纵向层次支持集中式部署向二层架构、三层架构扩展；横向层次支持从一个城市到多个城市拓展；从城市的一个边缘节点到多个边缘节点拓展。每个节点内部，刀片服务器线性扩容。

　　RollingStream的网络开放性可以支持运营商初期的几千用户小规模部署，并且随着用户的增加，线性扩容至数十万，百万用户规模。　　RollingStream的多级构架、分布式部署可支持100万用户同时观看相同内容或者不同内容。
　　RollingStream的核心网络框架基于UTMS的IMS，前瞻性的为固定和移动最终融合提供了基础和开放能力。在NGN的框架中，终端和接入网络是各种各样的。RollingStream采用IP为核心承载网络，实现核心层在层的融合和开放。RollingStream系统秉承下一代网络承载和控制分离、控制和业务分离的思想，从网络架构上为网络融合提供了基础。为了保障IP核心网络承载IPTV业务的QoS，RollingStream在IP承载网络之上引入独立的承载（资源）控制层——媒体交换网络，放大了计算网络中计算资源的性能利用，对IPTV业务的QoS资源请求进行处理，实现基于业务的QoS保证和管理。与接入网络无关，实现IPTV用户通过不同的终端/网络在不同地点通过不同模式接入IPTV业务网络是RollingStream的网络开放性的目标之一。

　RollingStream的网络开放性全面提升网络运营商全业务运营的竞争优势，降低建网和运营成本，并为融合的业务运营积累经验。

　　众所周知，IPTV业务最明显的特征是交互性和客户化。IPTV的交互性分三个层次。首先是用户选择节目的交互性（可选择性），这体现在空间、时间和形式三个纬度。IPTV的节目选择空间远远大于广播电视，理论上它的承载的内容是无限的，用户的节目选择也是无限的。在时间方面用户可以在事后观看任何过去播放过的节目（时移特性），也可以预订未来需要播放的节目。IPTV节目形式可以是音频、视频、图文或综合的多媒体等各种形式，也可以选择直播的节目、存储的节目（录像）和零售的节目（VOD）。第二个层次的交互性表现在对节目播放过程的控制上。用户可以向控制录像机一样随意地停止、继续、暂停、快进、快退、慢进、慢退正在播放的节目，无论是直播的节目、存储的节目或是零售的节目。暂停的节目状态需要时可以得到保存，这样可以在观看其他频道以后返回这个节目的中断点。第三个层次的交互性也已经初见端倪，这就是对内容的交互性。例如，在直播电视节目中实现实时信息互动，以及与内容关联的互动广告，提供比传统的电话互动、短信互动、电视购物更多的交互能力。

　　除了交互性之外，IPTV业务的第二个特征是客户化，这个特征继承了互联网信息服务通过界面定制、内容定制、内容汇聚和内容下推来实现的个性化。与互联网信息服务不同的是，IPTV增加了对个人化和组群化的支持要求。个人化表现为个人终端的移动性和游牧性。同时，个人化还意味着对终端组群的支持。这就是说，用户面对的IPTV的终端将不仅仅限于一个设备，不同的设备处理用户在不同场合下的视频显示、音频播出以及控制交互，音视频媒体流可以在终端之间进行切换。组群化的另一个方面是用户组群，这表示IPTV可以向一群用户提供同样的节目，节目播放时这些用户的互动是一致共享的。由此可以发现，目前的IPTV业务还处于“小荷才露尖尖角”的阶段。

　　由以上分析我们可以发现开放的IPTV业务体系架构应该是面向服务的，IPTV业务中的承载业务能力、网络控制能力、内容处理能力、用户管理能力和业务管理能力要在用户端进行逻辑上的集成，形成IPTV的业务接入能力。支持将IPTV业务作为链接服务或可重复业务任务进行集成，终端用户可在需要时通过网络访问这些服务，并让最终用户感觉似乎这些服务就安装在本地桌面上一样。

　　开放的IPTV业务体系的重点在于开放能帮助运营商完成业务的技术，而不是通过技术约束来规定业务行为。这里也再次说明了为什么传统电信设备的消息会话标准化方法不再适用于IPTV业务。IPTV业务体系的开放性还体现在系统提供的服务是自包含的，具有定义良好的接口，并允许这些服务的“用户”（客户机或使用者）了解如何与其进行交互。从技术角度而言，IPTV的应用程序组件呈现出高内聚、松耦合的形式。正是得益于这个松耦合高内聚的特性，才使得IPTV业务在未来随需应变。

　　RollingStream的业务体系完全遵循以上的规则和要求。得益于自身业务体系的开放性，RollingStream能够提供非常客户化的业务能力。RollingStream通过XML的形式化描述和Web Services架构支持开放的EPG能力，具有EPG分组，用户分组，内容分组的能力。借助这个特性，运营商可以让不同的用户享受到不同的业务，看到不同的EPG界面，观看不同的频道，观看不同的点播内容，与此同时享受不同的资费套餐，并可支持不同的终端形式接入。
　　RollingStream在支持基本的直播、点播业务基础上，可以进一步支持Mosaic Channel（多画面电视）、电视书签、电视收藏夹等人性化使用方式。

　　RollingStream提供了业内最佳的时移电视解决方案——基于网络的时移电视（N-PVR）是IPTV的一个重要特性，如可以灵活的配置每个直播频道是否支持时移，以及支持多长时间的时移。哈尔滨是全世界第一个大规模提供网络时移业务的城市。

　　RollingStream支持基于IP的HDTV，也是唯一能够支持H.264、MPEG2、WMV等多种格式的HDTV业务的IPTV系统。

　　RollingStream为运营商提供了虚拟频道的功能，从而使得IPTV运营商可以创建比CATV更多的、更具竞争力的频道资源。

　　RollingStream系统支持丰富的增值业务，例如互动游戏、互动竞猜、远程教育、投票、知识问答、广播消息、消息评论、信息浏览、卡拉OK、视频电话等增值业务。RollingStream的丰富业务提供能力可以帮助运营商从单一业务提供商向综合信息服务提供商转变。

　　RollingStream还提供多SP和CP的综合运营管理支持平台，可以囊括多个内容运营商，提供给他们的一个相对独立的运营平台，并能够进行用户管理、内容管理、EPG管理、终端管理、网络管理、SP管理，提供经营分析。

　　RollingStream系统已经在日本Yahoo！ BB、巴西电信，以及国内的哈尔滨网通公司、上海电信、福建电信、浙江电信、广东电信等地部署，并且在印度和Buharti也有商业试点合作。RollingStream已经在全球部署了超过100万线用户规模的系统，截止2006 Q1，向超过20万的用户提供服务和客户化的IPTV业务。RollingStream系统真正履行了随需应变

　　上文中，我们以业务为导向，重点分析了IPTV的业务特征及其开放性特点，并由此引出了对IPTV系统架构的要求。IPTV系统架构的开放性是保证IPTV业务体系特征和开放性的基石，具体体现在IPTV系统的灵活性和适应性。良好的系统架构不但能够满足用户自定义特征越来越多的趋势，而且可以将这些细节从系统设计中被逐渐剥离出来，它们与系统其他部分的交互规则在设计时确定，但其具体的内容与表现形式在与用户的交互过程中逐步被确定下来的。

　　RollingStream系统就具备这样一个刚柔并济的基础核心架构，为IPTV业务提供了适当的刚性和足够的稳定性。由于在设计的开始，就认识到IPTV业务需求的特点，因此如何在流动结构与固化结构之间自由组合转换，成为了RollingStream系统架构设计的一个基本要求，目标是在为用户的创造性得到发掘和利用的同时，也提高用户的满意程度。并避免系统非常僵化或系统非常复杂的两个极端。

　　为了解决IPTV系统的复杂性和业务的不确定性问题，RollingStream系统架构采用了正交分解、级列设计、及数据独立性原则、多层次抽象封装等设计方法，架构上体现为面向服务的体系结构样式和中间件架构，具体表现为流化的对等分布式文件管理系统（HMFS：Hyper Media File System超媒体文件系统）、基于媒体交换的分发和资源优化、对流媒体编码透明的存储分发和存取、通用的刀片服务器、对信息源透明的版权管理业务集成和汇聚等构件。

　　由于采用了正交分解的方法，RollingStream系统所提供的中间件构件都是相互独立的，体现出高内聚松耦合的状态。每个服务和业务需求最终都是由相对隔离的一组构件协作完成。IPTV业务需求的改变总能被明确定位到少数构件，并避免变化的影响波及开去。另一个关于复杂性的一个深刻的基本事实是，复杂性是分级的。不同复杂性层次的事物有着本质的差异，不能期待一个较低复杂性的方法能够解决一个更高复杂性层次上的问题。所以爱因斯坦说：make everything as simple as possible, but not simpler。RollingStream系统认识复杂性级列的存在意味着随着IPTV业务系统的发展，IPTV系统的模型沿着复杂性级列演化的同时，IPTV的解决问题的方案也必须作相应的演化。即我们提供的不是一些固定的解决方案和技术实现，而必须是一个系统化的演进策略，我们不能仅仅孤立的将IPTV看成点播直播时移，而是要看到它的过去，现在和未来，理解IPTV所具备的媒体分发交换、网络计算资源等更多演进的本质内容。

　　RollingStream系统通过一个强大的文件管理系统——HMFS超媒体文件系统将流媒体服务器集群（Media Server Cluster）管理起来，这种架构比采用单台服务器来提供流服务的方式更为有效率，流服务器之间的服务能力可以共享，一组服务器组成媒体基站（MediaStation），提供非常强大的流并发能力。HMFS类似于Google的文件系统GFS(Google File System)，Google通过GFS管理其分布在世界各地的服务器集群（集群中的每一台服务器并不是非常昂贵的电信级服务器），提供高性能高可靠性的专业搜索服务。

　　除了低成本高性能高扩展性的优点，这种多层次封装带来的另一个好处就是RollingStream系统的媒体服务器（层）与媒体格式无关，流传输封装格式可以封装任何的媒体格式，RollingStream系统平台可以透明的支持多种编码标准，如MPEG2、MPEG4 SP/ASP、H.264、VC1、WMV9、AVS等。RollingStream的开放性架构解决了目前编解码格式存在争议和不定因素问题，运营商采用RollingStream平台可以平滑支持目前和未来的媒体格式，保护系统投资。同样的道理，RollingStream的业务管理平台可与运营商已有的OSS系统和计费系统对接，如97、98、VNET、酒店计费系统等。

　　RollingStream的中间件架构为自身带来了无与伦比的独立性、开放性和智能化(intelligence)。RollingStream的智能化体现在系统软件的自治(autonomous)性，这意味着RollingStream脱离其他软件的控制(standalone)，如第三方DRM软件。RollingStream的DRM架构开放性使自身具备整合第三方DRM 能力，支持NDS、SecureMedia、WideVine、BesDRM、UT-DRM等软件。

　　RollingStream的开放性还体现在对IPTV业务中的数据价值和媒体资产管理方面。商业数据（如具体的音视频节目内容数据）的生命周期通常长于一般业务的生命周期。即使在整个应用已经被废弃或替代，商业数据作为商业资产的一部分仍然需要保留，并具有独立价值等待增值的可能。IPTV商业数据增值的关键手段就是数字版权（DRM），RollingStream不仅透明的支持这些DRM商业数据的存储，同时也提供了相互独立的数据库管理工作，使得运营商能够绕过应用程序对数据进行管理，实现数据层的安全播控要求。

　　RollingStream能提供自主研发的全套机顶盒中间件解决方案，并且是目前唯一能够提供跨越vxWorks、WinCE、Linux、TiBIOS 多系统平台的机顶盒中间件平台。借助中间件，运营商能够自由的选择机顶盒的生产厂家；和现有的OSS集成可以使运营商尽快的开展业务等等。

　　在未来，具有IMS能力的终端设备，无论是移动终端、固定终端还是多模终端，利用内置ISMA客户端和SIP协议占，可以从RollingStream下载不同的应用客户端，实现新业务的引入和升级，减少终端对新业务的依赖性，实现固网的初步移动和游牧特性。

　　RollingStream遵循国际标准通用的协议如TS、RTP、RTSP等，可以良好的支持众多第三方的IPTV测试设备，如美国的JDSU；为运营商提供业内领先的IPTV业务测试维护解决方案，给与IPTV业务运营维护提供更多手段和不同级别的保护。

• 预检测（Pre-qualification）

　　通过对关键参数进行评估，确保接入环路可以承载IPTV视频业务。这些评估方法包括比特率和带宽能力预估、评估运营商在高速传输的能力（针对DSL业务）、衰耗对频率、频谱分析/窜音、干扰/射频干扰、插入燥声、线路长度。

• 主动监管（Proactive supervision）

　　采取主动有效的监管方式，一直不断的扫描所有的频道，验证业务的有效性，在用户发现问题前发现问题，降低用户投诉。采取用户经验测试的方法对所有的频道的多VC支持、IGMPv2仿真(IPTVoDSL) 、RTSP 仿真(VoD)、简单的 MPEG-2/4/TS 分析 (频道检测, MPEG 丢帧, 参考时钟抖动….)进行持续监测。

• 业务监测

　　进行实时的网络连续监测和实时的传输流故障分析，包括校验流、检查 PIDs、验证table、测试 PCR 抖动。通过监测数据源流量识别编码器源头问题。
RollingStream对SNMP的良好支持，能够兼容第三方测试仪器对SNMP 捕获，发送错误信息到监管系统，实现网管系统与第三方测试厂商设备的集成。

• 故障定位测试

　　RollingStream能够配合测试厂商的测试套件支持铜缆测试、业务测试和频道指定解码测试，通过对每一层的深入分析，这些测试能够快速和精确定位故障位置，并且能帮助运营商区分第三方的问题，提高派单的准确性和处理的高效率。

　　RollingStream从出生的第一天起就以标准开放为自身的行为准则，其体系架构刚柔并济，采用ETSI DVBoIP的协议栈结构、TS流化的对等分布式文件存储技术。基于媒体交换的分发和资源优化，对等的终端流存取和控制，满足对流媒体编码透明的存储、分发和存取，实现对直播、点播、时移和空移控制模式透明的流控机制。对信息源透明的版权管理、业务集成和汇聚，支持线性视频流和多维图形流的业务。这一切都说明了RollingStream的标准化和开放的前瞻性。

　　UT斯达康也是国内IPTV标准组织的主要参与者和撰稿人。在2006年举行的ITU-T的IPTV FG会议上提交了多份IPTV技术建议文档，并被IPTV FG接受。RollingStream不仅是标准开放的系统，更是市场领先和技术领先的系统。