3.3.1. Kiến trúc IPTV trên nền non-NGN
Kiến trúc triple play thông thường thường bao gồm các phần sau: - Miền nền dịch vụ:
+ Middleware IPTV (non-NGN);
+ NGN dành cho nền IPTV (IPTV NGN trên nền non-IMS); + Nền IPTV trên cơ sở IMS (IPTV NGN trên cơ sở IMS). - Mạng truyền tải;
- Mạng truy nhập;
Chương 3
Kiến trúc IPTV thông thường được mô tả như hình vẽ sau đây:
Hình 3.2. Kiến trúc IPTV thông thường
Miền nền dịch vụ cho việc cung cấp các dịch vụ triple play thường chứa một vài hoặc ắt hơn sự độc lập các phần kiến trúc dịch vụ triple play phức tạp:
- Phân hệ thu nội dung cho phép nhận, xử lý và mã hóa nội dung từ các nguồn mở rộng để định nghĩa mã hóa phương tiện và đóng gói (bộ thu và bộ mã hóa, IPTV đầu cuối, đầu vào và tiền xử lý VoD).
- Phân hệ phân phối nội dung có nhiệm vụ phục hồi, bảo vệ, phân phối, lưu trữ và truyền phát nội dung bằng cách được ưa thắch hơn tới hệ thống người dùng đầu cuối (thiết bị người dùng).
- Middleware IPTV chứa các server ứng dụng điều khiển và quản lý toàn bộ các thiết bị IPTV (các server, cơ sở dữ liệu, các hệ thống kết cuối trước và sau, giao diện hệ thống mở rộng, vắ dụ hệ thống hỗ trợ hoạt động và hệ thống hỗ trợ kinh doanh), người dùng, và các dịch vụ. Phần nền dịch vụ cũng có thể là các ứng dụng IPTV thêm vào hoặc các cổng cho phép hoạt động tương tác giới hạn với các hệ thống khác (vắ dụ, VoIP, NGN).
Chương 3
- Lựa chọn dịch vụ và phân hệ được tìm ra cho phép một người dùng đọc và tìm kiếm, qua cổng TV người dùng, gần với nội dung hoặc thông tin dịch vụ (metadata) mà họ muốn xem (có thể là một phần của middleware IPTV).
- VoD, nPVR, hoặc các phân hệ khác tạo thành các thiết bị phân hệ chuẩn hóa được yêu cầu cho các dịch vụ chuyên dụng (vắ dụ, VoD hoặc dịch vụ ghi hình cá nhân trên cơ sở mạng).
Vì triple play chứa ba loại dịch vụ - video, thoại, và dữ liệu Ờ kết nối tới các dịch vụ Internet và một nền dịch vụ thoại (như, qua cổng VoIP) cũng được yêu cầu.
3.3.2. Kiến trúc IPTV NGN trên nền non-IMS
NGN dành riêng kiến trúc phân hệ IPTV tiếp cận thêm vào phân hệ IPTV chuẩn hóa là miền chức năng tại kiến trúc R2 NGN TISPAN. Đây là sự tắch hợp vào NGN qua các điểm tham chiếu tiêu chuẩn và truyền phát các yêu cầu mức dịch vụ, trong khi cho phép thực hiện nội linh hoạt và mở rộng các loại dịch vụ mới.
3.4. Kiến trúc IPTV trên nền IMS/NGN
Trong phần này, chúng ta trình bày nền IPTV trên cơ sở IMS/NGN cho phép cung cấp các dịch vụ IPTV được điều khiển và xử lý bởi IMS và để truyền phát các dịch vụ IPTV độc lập với các lớp mạng truyền tải dưới IP. IPTV trên cơ sở IMS có một số ưu điểm, như là hỗ trợ tắnh di động, tương tác với dịch vụ NGN, các dịch vụ cá nhân, và sự thắch nghi phương tiện, cũng như sự tắch hợp các dịch vụ thoại, dữ liệu, hình ảnh và di động là các dịch vụ quadruple play. Hơn nữa, bằng việc thực hiện và tái sử dụng các chức năng IMS đang tồn tại để hỗ trợ các dịch vụ IPTV, ta có thể dùng lại các khái niệm NGN cho các vấn đề sau:
- Đăng ký và nhận thực người dùng được tắch hợp (cho việc truy nhập đơn, đồng nhất thực thể người dùng);
- Quản lý thuê bao dài hạn của người dùng, tập trung hóa profile người dùng, và cá nhân hóa dịch vụ và chắnh sách người dùng linh hoạt;
- Quản lý phiên, định tuyến, dịch vụ trigger, đánh số;
- Tương tác với các dịch vụ NGN (hiện diện, tin nhắn, quản lý nhóm, Ầ); - Hỗ trợ chuyển vùng;
- Điều khiển QoS và biên;
- Đồng nhất tắnh cước và hóa đơn.
Hơn nữa, IPTV trên nền IMS/NGN cho phép sự tương thắch các luồng dữ liệu IPTV với các nguồn mạng có giá trị và khả năng của các đầu cuối người dùng. Vì vậy,
Chương 3
người dùng có thể truy nhập các dịch vụ IPTV không chỉ tại nhà mà còn khi đang di chuyển sử dụng một thiết bị di động. Vì vậy, IPTV trên nền IMS cho phép IPTV hội tụ cố định và di động.
IPTV trên nền IMS/NGN cũng cho phép điều khiển linh hoạt các dịch vụ IPTV, nhờ điều khiển phiên trên cơ sở SIP. Vắ dụ, người dùng có thể sử dụng đầu cuối IMS để điều khiển bộ ghi IPTV từ xa. Sự chuyển vùng của các phiên IPTV hoạt động giữa các màn hình khác nhau Ờ vắ dụ, từ một laptop tới một thiết bị TV Ờ có thể là một cách dùng ưa thắch khác của các dịch vụ IPTV trên nền IMS/NGN.
3.4.1. Kiến trúc chức năng trên cơ sở IMS/ NGN sử dụng cho các dịch vụ IPTV IPTV
Kiến trúc chức năng của IPTV trên nền IMS được trình bày trong phần này chứa các khối chức năng chắnh và các điểm tham chiếu định nghĩa trong nội dung IPTV trên nền IMS/NGN ETSI TISPAN (bao gồm các chức năng điều khiển dịch vụ, các chức năng điều khiển phương tiện, và các chức năng phân phối phương tiện). Kiến trúc chức năng IPTV trên nền IMS (hình 3.4). Kiến trúc chức năng phát triển ứng dụng IPTV trên IMS-NGN bao gồm các chức năng chắnh và các điểm tham chiếu được định nghĩa trong ETSI TISPAN bao gồm các chức năng điều khiển dịch vụ, chức năng điều khiển và phân phối phương tiện (Hình 3.3).
Chương 3
Hình 3.3. Kiến trúc IPTV trên IMS/NGN đơn giản của TISPAN
Hình 3.4. Kiến trúc IPTV trên nền IMS/NGN
Thiết bị người dùng (UE) có thể giao tiếp với các server ứng dụng IPTV (bao gồm các chức năng điều khiển dịch vụ) thông qua nhiều giao diện khác nhau thực hiện các mục đắch khác nhau, cụ thể, thông qua giao diện Gm tới lõi IMS để quản lý phiên, thông qua giao diện Ut để cấu hình hồ sơ dịch vụ, hay qua giao diện Xa để tương tác với các tắnh năng lựa chọn dịch vụ.
Mỗi UE có ắt nhất bốn giao diện dành cho việc điều khiển phương tiện thông qua
Xc và phân phối phương tiện thông qua Xd, cũng như giao diện Gm tới IMS-NGN và giao diện ảo Xt tới các máy chủ ứng dụng IPTV. Các giao diện Ut và Gm hoàn toàn tương thắch với các đặc tắnh kỹ thuật của 3GPP IMS. Máy chủ ứng dụng IPTV sử dụng giao diện điều khiển dịch vụ IMS (ISC) để giao tiếp với các chức năng điều khiển dịch vụ IMS-NGN. Các chức năng điều khiển phương tiện (MCF) có thể điều khiển các chức năng phân phối năng lượng qua điểm tham chiếu Xp cho phép xây dựng một cơ sở hạ tầng phân phối phương tiện được cấp phát và có thể thay đổi phạm vi hạ tầng.
3.4.1.1. Các thành phần chức năng
Các thành phần chuyên dụng cho IPTV trên IMS-NGN bao gồm các chức năng được trình bày cụ thể dưới đây.
Chương 3
a) Chức năng điều khiển dịch vụ đa phương tiện (MSCF)
Chức năng này xử lý yêu cầu về IPTV, nó đóng vai trò là phần tử điều khiển phiên và dịch vụ của tất cả các dịch vụ IPTV. Thành phần chức năng này cũng chịu trách nhiệm tương tác với lõi IMS-NGN trên lớp điều khiển dịch vụ. Chức năng điều khiển dịch vụ chứa tất cả các chức năng phục vụ cho mỗi dịch vụ IPTV và do đó có thể sử dụng lại như các chức năng server ứng dụng IPTV cụ thể, hay như các phần tử có chức năng riêng biệt phụ thuộc vào khả năng thực hiện. (Do đó, chúng ta sử dụng thực thể chức năng riêng biệt gọi là Chức năng điều khiển dịch vụ đa phương tiện - MSCF).
Nhiệm vụ chung của MSCF là:
- Thiết lập phiên và điều khiển dịch vụ cho các ứng dụng IPTV;
- Tương tác với lõi IMS và S-CSCF để thực hiện các yêu cầu IPTV (tiếp nhận, phê chuẩn và thực hiện các yêu cầu dịch vụ IPTV của người dùng);
- Cho phép dịch vụ và phê chuẩn yêu cầu người dùng về nội dung được lựa chọn dựa trên thông tin hồ sơ người dùng;
- Lựa chọn các chức năng điều khiển/phân phối phương tiện IPTV phù hợp; - Thực hiện điều khiển tắn dụng.
MSCF có thể sử dụng hồ sơ IPTV để điều chỉnh theo yêu cầu khách hàng. Chẳng hạn, có thể sử dụng danh sách kênh đã được đặt mua để lọc ra danh sách các kênh giới thiệu cho khách hàng.
b) Chức năng điều khiển phương tiện IPTV (IMCF)
Chức năng phương tiện IPTV bao gồm chức năng điều khiển phương tiện (MCF) và chức năng phân phối phương tiện (MDF). Một nguyên lý thiết kế quan trọng đối với chức năng này là kiến trúc phân phối phương tiện phân cấp và linh hoạt.
Chức năng chắnh của các MCF như sau: - Lựa chọn các MDF thắch hợp;
- Truyền bá nội dung tới các mạng phân bố;
- Quản lý việc phân bố quyền sở hữu (một gói nội dung) giữa các MDF và thiết bị người dung;
- Chức năng điều khiển bảo vệ nội dung (chắnh sách cấp phép điều khiển qua IMDF), phê chuẩn việc đăng ký nội dung đặc biệt cho người sử dụng);
- Áp dụng chắnh sách quản lý phân bố (theo giới hạn về không gian riêng hoặc tạm thời);
Chương 3
- Quản lý lưu trữ trong hệ thống phân phối;
- Ánh xạ ID nội dung và vị trắ nội dung trong IMDF riêng;
- Quản lý tương tác với UE (vắ dụ, xử lý các lệnh ghi hình hay các lệnh IGMP);
- Quản lý việc giữ lại các sự kiện đang chiếu trực tiếp (Ghi hình cá nhân mạng Ờ PRV, dịch thời mạng TV Ờ Ộtime-shiftỢ);
- Lựa chọn thông tin thống kê về việc sử dụng dịch vụ; - Phát thông tin tắnh cước.
c) Chức năng phân phối phương tiện IPTV (IMDF)
Ban đầu MDF chỉ chịu trách nhiệm phân phối phương tiện tới thiết bị người dùng (trong miền IPTV, phương tiện có thể là video, voice, data). Hiện nay tắnh năng phân phối phương tiện được mở rộng thành 3 phần tử chức năng sau:
- Interconnect (I-IMDF): chức năng này xử lý nội dung phương tiện và nhập nội dung CoD, metadata và nhà cung cấp dịch vụ, đồng thời tiếp nhận các luồng trực tiếp từ đầu cuối IPTV hay tiếp nhận trực tiếp từ các nguồn tài nguyên của nhà cung cấp nội dung.
- Serving (S-IMDF): chức năng này xử lý quy trình của nội dung (mã hoá, bảo vệ nội dung, chuyển mã sang các dạng thức khác), lưu trữ nội dung và metadata cùng với việc truyền bá thông tin nội dung trong IPTV IMS.
- Primary (P-IMDF): chức năng này là điểm liên lạc sơ cấp, nó cung cấp các tắnh năng streaming cho tất cả các dịch vụ theo định dạng, chất lượng yêu cầu với phương thức phát cụ thể (phát đa điểm/ phát duy nhất/quảng bá).
Chức năng phân phối phương tiện có thể được phân chia theo loại dịch vụ (Quảng bá: BC; Nội dung theo yêu cầu: CoD; Ghi video cá nhân: PVR) hoặc theo các chức năng phụ. Do đó, chức năng này bao gồm các nội dung phụ sau:
- Metadata: được sử dụng để cung cấp thông tin người dùng, mô tả nội dung, asset (sở hữu) như dữ liệu SDS, EPG, hoặc VoD. Nó có thể cung cấp bất kỳ loại metadata nào, được chuẩn hoá thắch hợp.
- Assets: CoD-MDF được thiết kế để phân phối assets tới thiết bị người dùng. Các asset này được truyền bá trước tới P-/S-IMDF nhờ IMCF phụ thuộc vào khả năng sẵn có, tắnh phổ biến và vùng nội dung bao hàm trong nó.
Chương 3
Chức năng phát hiện và lựa chọn dịch vụ (SDF và SSF) cung cấp thông tin yêu cầu đối với một UE để lựa chọn dịch vụ. Các chức năng này cũng chịu trách nhiệm cung cấp thông tin về các dịch vụ IPTV có khả năng truy cập, thông tin này đi kèm với dịch vụ. Trong IMS-NGN-based IPTV, có thể sử dụng một hay nhiều SSF để cung cấp thông tin dịch vụ cũng như thông tin ưu tiên người dùng cá nhân. Ngoài ra còn yêu cầu thông tin chỉ dẫn chương trình điện tử hay chỉ dẫn chương trình phục vụ chứa metadata và thông tin về tài nguyên phân phối phương tiện.
Nhiệm vụ của SDF:
- Cung cấp thông tin đi kèm với dịch vụ; - Phát hiện dịch vụ cá nhân;
Thông tin đi kèm dịch vụ bao gồm các địa chỉ SSF dưới dạng các URI hoặc địa chỉ IP.
Nhiệm vụ của SSF:
- Cung cấp thông tin lựa chọn dịch vụ cá nhân và thông tin cần thiết để cá thể hoá việc lựa chọn dịch vụ. SSF có thể phát thông tin này một cách tuỳ ý. Nó cũng có thể nhận và chuyển tiếp thông tin này. Trường hợp thông tin lựa chọn dịch vụ là thông tin cá nhân thì nó phải được phân phối qua chế độ unicast. Ngược lại, thông tin này sẽ được phân phối qua chế độ multicast hoặc unicast;
- Cung cấp thông tin trình diễn lựa chọn dịch vụ một cách tuỳ chọn. Thông tin này được cá thể hoá khi nó được chuyển tiếp qua chế độ unicast.
e) Chức năng điều khiển dịch vụ
Chức năng điều khiển các dịch vụ (SCF) ứng dụng máy chủ SIP chắnh. Nhiệm vụ bao gồm:
- Ủy quyền cho người sử dụng yêu cầu dịch vụ IPTV; - Kiểm soát tắn dụng và nạp thông tin kế tiếp;
- Lựa chọn MCF (có thể MDF).
f) UPSF Ờ HSS của TISPAN
Trong NGN, các thông tin liên quan đến user không được lưu trong HSS, mà được lưu trong UPFS. Cả 2 giao diện ứng dụng server qua giao diện Đường kắnh/Sh và CSCF qua giao diện đường kắnh/ Cx và UPSF và HSS có giá trị tương đương nhau trong luận án. Vì vậy các thông tin liên quan đến việc áp dụng HSS cho UPSF là tốt. Như với IMS, một SLF có thể được sử dụng khi có nhiều UPSF.
UPSF lưu trữ hồ sơ người dùng IMS và dữ liệu hồ sơ chuyên dụng cho IPTV. Nó giao tiếp với thực thể chức năng điều khiển dịch vụ IPTV tại điểm tham chiếu Sh và
Chương 3
với lõi IMS-NGN tại điểm tham chiếu Cx. Lõi IMS-NGN và ISCF có thể sử dụng các dịch vụ của thực thể chức năng cấp phát thuê bao điện thoại để tìm địa chỉ của UPSF. SLF giao tiếp với ISCF tại điểm tham chiếu Dh và với lõi IMS-NGN tại điểm tham chiếu Dx.
g) MF Ờ IPTV tương thắch MRF
Mặc dù MRFC và MRFP cùng cung cấp các phương tiện để chuyển mã, trộn và streaming media (MRFP) và quản lý của chúng (MRFC), Những mục tiêu của MRF trong IMS như là cho phép hội nghị truyền hình, thay vì cho phép các dịch vụ IPTV. Do đó, TISPAN đã giới thiệu chức năng mới trong kiến trúc IPTV của họ. Các chức năng này là Chức năng điều khiển Media (MCF) và chức năng phân phát media (MDF) và chúng cùng nhau tạo thành những gì được gọi là các chức năng Media (MF). Hình 3.5 cho thấy sự tương thắch MRF và MF với nhau và các giao diện chức năng khác.
Hình 3.5. Chức năng tài nguyên phương tiện IMS (trái) và chức năng phương tiện NGN (phải).
Trong khi mục đắch của Xp, y2 và điểm tham chiếu Xd cũng giống như Mp, Mr và Mb, tương ứng, các kiến trúc mạng NGN thừa nhận sự cần thiết phải kết nối trực tiếp giữa UE và MRFC / MCF. Kết nối này được thực hiện bằng cách sử dụng các điểm tham chiếu Xc. Xc cho phép người dùng kiểm soát các phương tiện truyền thông trực tuyến, trong khi các phương tiện truyền thông tự nó được phân phối sử dụng giao diện XD. Thông thường, RTSP được sử dụng để kiểm soát dòng trên Xc và RTP / RTCP.
Chương 3 3.4.1.2. Các giao diện
Có 5 giao diện chuyên dụng cho IPTV trên IMS-NGN.
a) Điểm tham chiếu Xa
Điểm tham chiếu Xa nằm giữa UE và SSF. UE sử dụng điểm này để lựa chọn dịch vụ phù hợp.
b) Điểm tham chiếu Xc
Xc là điểm tham chiếu end-to-end logic nằm giữa UE và thực thể chức năng điều khiển phương tiện IPTV (IMCF) để thay đổi các bản tin điều khiển phương tiện dành