IPTV业务管理接口和技术背景

       IPTV业务管理需要有运营支撑系统的协助才能完成各项功能，因此，它们之间存在相互联系的接口，如图4-2所示。在运营IPTV系统时，根据需要可以选择使用这些接口。

图42   业务管理系统与运营支撑系统间的接口模型

        参考点1JPTV业务管理系统与计费、账务、支付系统之间的接口。业务管理系统通过该参考点向计费、账务、支付及结算系统发送业务使用及账单等信息；同时，计费/账务/支付系统通过该参考点向IPTV业务管理系统查询用户业务使用详单等信息。

       参考点2：IPTV业务管理系统与接入认证系统之间的接口。业务管理系统通过该参考点向接入认证系统查询相关接入设备和终端（比如ADSL调制解调器和STB）的入网认证信息。

       参考点3：客户服务系统通过该参考点向IPTV业务管理系统查询用户信息，包括用户产品订购、用户积分、用户IPTV业务详单等信息，并通过该参考点向IPTV业务管理系统发送用户投诉信息。

        参考点4：IPTV业务管理系统与组播控制点管理系统之间的接口。IPTV业务管理系统通过该参考点向DSLAM网管系统发送用户组播业务使用权限信息-DSLAM网管系统通过这些使用权限来控制DSLAM端口的打开和关闭，控制用户加入和离开组播组，从而完成对用户使用业务的限制。

        参考点5：JPTV业务管理系统与门户系统之间的接口。用户通过此接口可以完成个人信息的修改，查询订阅的内容和服务，查询账单等。

        参考点6：IPTV业务管理系统与预付费/后付费管理系统之间的接口。业务管理系统通过该参考点向预付费管理系统发起预付费用户扣费请求，查询预付费/后付费用户余额等操作。

        IPTV业务是未来宽带网络的主要业务形式之一。它是一种综合业务，除了直播、点播、时移电视等基本业务外，还包括众多的增值业务，比如信息服务业务、及时消息业务、游戏、远程教学、电子商务、视频通信等业务。为此，需要一个综合业务导航系统来给用户呈现所有的业务。目前在IPTV领域，出现了众多的业务导航术语，比如电子节目指南(Electronic Program Guide,EPG)、交互节目指南(Interactive Program Guide,IPG)和电子内容指南(Electronic Content Guide,ECG)等。

       根据2006年4月成立的ITU-TFGIPTV的定义，EPG被定义为一种特别应用于节目的业务导航界面。并且对这个定义作出了解释，说明在一些传统的广播业务中，EPG被定义为一种屏幕指南，用于展示预先安排的直播电视节目，允许观众按照时间、标题、频道和类别进行导航、选择和发现节目。这个传统的定义不包括点播节目目录和下载业务(这些有时称为ECG)和用户与服务器或者头端进行双向交互的业务(这些有时称为IPG)。这些术语，基本都与数字电视和交互式电视有关，是针对业务的类型来定义的，比如EPG主要用于节目频道的指南，IPG主要用于交互式数字电视节目的指南，ECG用于点播电视等。因此在介绍中国的业务导航系统之前，首先介绍欧洲的业务发现和选择技术，在本章的最后，将对两者进行一个简单的比较。

       欧洲很早就在开展DVB(Digital Video Broadcasting)项目。最初参与DVB项目的成员有两百多个，主要来自于欧洲，而现在则来自全球。它的目标就是制定包括广播在内的数字媒体交付系统的标准，它是一个开放的协会组织，各成员需要交年费，由其章程所制定的谅解备忘录(MoU)来规范。1990年下半年，广播电视台、消费电子企业和管理机构讨论成立一个组织，以便跟踪欧洲数字电视的发展，它叫做ELG(European Launching Group)01993年9月，ELG得以扩展，增加了包括运营商在内的对媒体有兴趣的组织架构，并且共同制定了谅解备忘录，ELG被更名为DVB项目。1994年，欧洲的UNITEL提出了多媒体家庭平台MHP的概念，其目标是开发一个可接入多种数字多媒体服务的通用平台，随后，MHP被列入DVB计划中。有关MHP的内容参见5.4节。

       欧洲的DVB业务是基于双向的IP网络，业务主要是MPEG-2编码的DVB-IP业务，包括直播多媒体广播业务，带“Trick”模式的多媒体广播以及内容点播业务(CoD),采用MPEG-2TS流封装。自1993年以来，DVB组织产生了44项有关DVB的标准。这些标准包括基于卫星、线缆和地面传输的DVB.GSM/UMTSDVB等，涵盖了固定和无线接入网络的业务.MHP作为家庭网络的核心已经为家庭网络搭建了一个大厦，图4-3给出了DVB项目及其各阶段的完整图像。DVB的核心组成部分是家庭网络(HomeNetwork),安全(Security)和多媒体家庭平台(MHP)。最早的DVB应用是基于卫星的DVB(DVB-S)、基于陆地的电视广播(DVB-T)和基于HFC(DVB-C)的DVB,它们组成了家庭应用的基础。它们釆用的协议包括DVB-RCS(Return Channelvia Satellite)、DVB-RCC(Return Channel for CableTV networks)和DVB-RCT(Return Channel for OFDM Digital Terrestrial TV distribution systems).,后来，DVB-S扩展到第二代(DVB-S2)。家庭网络可以和固定通信(Fixed Telecom)通过DVBRCPC Return Channel by PSTN)进行交互，也可以和无线通信(WirelessTelecom)通过DVBRCG(Return Channelby GSM)进行交互；DVB组织也为通过地面数字广播网络向便携/手持终端提供多媒体业务制定了传输标准，即DVB-H(Digital Video Broadcasting-Handheld)；另外，通过DVB-IP网关联通IP网和数字电视传输网络，可以实现相互之间的交互。

        DVB-IP第一版标准完成的工作包括：DVB-IP架构，基于IP网络的业务发现，点播中用到的RTSP,MPEG-2TS的传输，IP地址分配和网络时间服务，基于IP网络的DVB业务传输识别代理，可选的网络模式，基于以太网和IEEE1394的家庭网络，知识产权等。这套标准规范确保用户在购买了一个DVB家庭网络终端设备后，将其接入到IP网络，就可以选择和消费基于IP网络的DVB业务。

       家庭网络虽然只是网络末端一个范围很小的网络，但因为其面向千千万万个家庭或办公室，有着巨大的市场和商机，而且，家庭网络技术领域横跨了通信、家用电器、消费类电子、计算机软硬件等各个行业，因此各行各业从自己行业的角度和利益岀发，纷纷成立了与家庭网络相关的组织机构，以推进本行业的技术方案在家庭网络领域的应用。这些组织机构的研究重点各有不同，比如中国的IGRS,北美UPnP、DLNA,侧重研究家庭内部网络、资源共享、协同服务；中国的CCSAJTU-T,北美的OSGi、OMA、DLSForum,欧洲的ETSRHGI,侧重研究与公网相连及公共网络提供的信息类服务；中国的e家佳(ITopHome),北美的X-10、CEBUS、CIC(HPnP)、LONWORKS,欧洲的EIB,日本的ECHONET侧重研究家电控制和监测医务。每个行业的标准化工作都希望本行业的设备成为家庭网络中的核心设备，但把家庭网络作为一个整体进行全面研究的组织并不多。家电电子类的标准化组织一般只考虑家庭内部的联网和业务，而不考虑家庭网络与公用网络的互联和业务；目前电信组织对家庭网络的研究仅考虑了电信业务，特别是NGN环境下新业务的提供，对家庭内部的联网和内部的业务考虑不多。

       DVB-IPI网络的架构支持下面的可能的应用场景：

       (1) 一个家庭网络可以同时连接到多个或者异构的传输网络。比如一个典型的应用场景就是基于ADSL和DVB-S都可用的。

       (2) 终端用户可以选择业务提供者，比如ISP和ICP彼此相互独立。

       (3) 同一个家庭网络的不同终端用户可以选择不同的业务提供者。

       (4) 对内容的收/发不依赖于底层的硬件。具有不同能力(CPU功能、显示尺寸、存储能力等)的终端通过使用转码设备或者特定设备可以读取到相同的内容。

       (5) 在多个传输网络之间漫游的终端用户应该是可能的。

       基于这些应用场景，DVB-IPI家庭网络的参考模型如图4-4所示。

图4-4     DVB-IPI家庭网络的参考模型

       其中，传送网络网关(DeliveryNetworkGateway,DNG)是将一个或多个传送网络与一个或多个家庭网络区连接起来的设备。它包含一个或多个连接要素，以便它能够在任何OSI层上将传送网络和家庭网络区连接起来。因此，它可以是一个所谓的“null”设备，或者是在OSI第一层的有线互联设备。它也可以作为一个桥或者路由器将不同层连接起来，或者作为网关提供OSI四层及其以上的功能。

       家庭网络段(Home Network Segment,HNS)是一个链路层技术，在家庭网络终端设备和/或连接部分提供一个两层的连接。这个连接的要素不是家庭网络段的一部分，因此，通过连接要素，每一个家庭网络段可以连接到其他家庭网络段。家庭网络与家庭网络段的分离并不意味着每个段需要一个“IP子网”。家庭网络段可以是有线或无线的。

       家庭网络终端设备(Home Network End Device,HNED)是一个连接到家庭网络的设备，它终结作为发送者/接收者所发出的IP信息流，但并不意味着这个家庭网络终端设备一定是个非IP信息流的终点。所以，对其他非IP网络技术来说，它仍可作为一个应用层的网关来提供服务。比如，一个基于IP的DVB业务流可直接转化为一个基于IEEE1394的DVB流。

       在传输网络网关是一个“null”设备的情况下，没有真实的架构网络，所以，在这种情况下家庭网络终端设备直接连接到传输网络。

       如图4-5所示，这个协议栈的结构釆用ISO/OSI分层的约定。协议栈的上层是由业务提供者提供的业务(Service offering),T层包括网络提供的服务(Network provisioning),节目标识、域名服务器(DNS)、业务信息、视音频数据、实时流控制协议(RTCP)、动态地址解析、网络时间协议/简单网络时间协议(NTP/SNTP),实时流传输协议，以及Internet组管理协议(IGMP)等，它给出了在IP网络上开展DVB业务时所必需的东西。由于HNED是一个适应IP网络的设备，需要遵循RFC1122的规定，因此.HTTP,TCP,UDP和IP作为网络和传输协议，对HNED来说是需要的。再下层是TCP/IP协议，底层是物理层和数据链路层(Physical&-datalinklayers),以及家庭网络的接入方式(HNSEthernet、HNS1394等)。

图4-5    DVB-IP业务的协议栈图

       有关业务发现和选择(ServiceDiscoveryandSelection,SD&-S)的过程有一套SD&S协议(见4.5节)。有两种方式来传输业务提供者及其业务的信息：一种是由组播定义的；另一种是由单播定义的。组播业务的SD&S是基于DVBSTP(DVB流传输协议)在IP包中进行传输的;对单播业务来说,SD&S信息通过HTTP来传输的。两种传输机制在所有的步骤中是可互换的，并且可以同样的方式携带同样的内容，通过DNS机制来找到SD&-S接入点。

       实时流协议(RTSP)用来控制TV广播和音频(广播)节目和点播节目的传输。

       视音频流以及业务信息(ServiceInformation’sI)被复合到有效的MPEG-2传输流中。合成的MPEG-2分组被封装在RTP中，MPEG-2TS最后被封装在IP包中,并且用DSCP包来标记服务质量，用RTCP来向接收者传送有关传输统计信息，用IGMP协议来加入和离开组播流。

       DHCP协议用于配置HNED的IP地址。实时钟服务或准确的网络时间服务通过使用SNTP和NTP协议来实现。应用标识代理使用基于TCP的HTTP。

       典型的应用场景是使用DHCP机制给HNED分配IP地址和其他参数。IP负载在OSI的3层路由，经DNG传送到HNED。这里不包括具有静态IP地址的各HNED,静态的情况将在下一个DVB-IPI版本给出。

        当用组播UDP包来传输业务发现信息时，可以用下面定义的DVBSTP(StreamTransportProtocol)协议(所有值都以IP网络字节顺序被传送)。协议语法如图4-6所示。

        语义如下：

        Protocol  Version(Ver)：协议版本字段，2bit,通常为0o

        Reserved(Resrv):保留字段，3bit,保留，通常为0。

        Encryption(Enc):加密指示字段，2bit,指示有加密。0表示负载没有加密。

        CRC flag(C)：循环冗余校验标志，如果为1,表示在分组的后面会出现32bit的CRC。
        Total Segment Size：所有片的大小，以24bit表示的字节数。 

        Payload ID：负载标识，8bit,指示负载内携带的数据类型。

        Segment ID：片标识，16bit,指示特定的负载类型的数据片。

        Segment Version：片版本，8bit值，定义当前携带段的版本号。

        Section Number：片数，12bit,标识当前的分片数。

        Last Section Number：最后的片数，12bit,指定最后一个分片数（即一个段中最后一个分片的数）。

        Compression（Compr）:压缩标志，3bit,指示负载中段的压缩机制。

        ServiceProviderlD：业务提供者标识，32bit,用于标识业务提供者的身份。它是一个IPv4地址。

        Private Header Data：私有头数据，此域是4B的倍数。

        Payload：负载的有效载荷，字节的整数倍。

        CRC：（可选的32bit）循环冗余校验，遵从于13818-l：2000。

图4-6     SD&S组播传输协议语法

       在多传送网络网关应用场景，家庭有多个DNG,但是每个DNG有自己的特性，与家庭网络是分离的。这种分离并不意味着图4-7中两个HNED不能够通信。它意味着任何通信将通过业务提供者网络来进行。如果传送网络网关和HNED组合成一个机顶盒，并且这个HNED直接连接到业务提供者网络中，那么本文中描述的IP寻址规则将不再适用，因为这时它被看作是一个DNG。如果机顶盒有一个以太网端口允许其他设备插入，那么寻址规则还是适用的。

图4-7   多业务网络网关模型