國際標準上路　IPTV互通性更上層樓

資料來源：資策會MIC(04/2009) 圖1　2004～2012年IPTV用戶成長預測

IPTV可提供高品質電視內容

依照國際電信組織(ITU)中的IPTV焦點小組(FG IPTV)對IPTV的定義：IPTV是使用IP技術傳送多媒體的服務。多媒體的服務包含電視、影像、聲音、文字及圖片等資料。網路環境則提供必要的服務品質(QoS)、使用經驗、安全性、互動性和可靠性。  

通常大眾容易混淆IPTV與Internet TV，兩者都使用IP技術，也都提供多媒體服務，主要的差別在於IPTV是在必須可管理的封閉式網路之下，例如中華電信隨選多媒體(MOD)的內部網路(Intranet)架構、要有機房來完成服務品質，而且一定比例的節目內容屬於直播，才能稱為IPTV。表1為Internet TV與IPTV的比較表。

根據ITU-T定義，IPTV系統就是將視訊來源裝置的內容以視訊串流的方式傳送到到終端裝置。視訊串流服務可以分為兩類：廣播(Broadcast)和隨選視訊(VOD)。

前者通常須要使用IP群播(IP Multicast)以減少傳送視訊串流時所需網路頻寬。後者一般則採用單播(Unicast)傳輸，但可能會以內容傳遞網路(Content Delivery Network, CDN)以加速內容傳輸到終端用戶的速度。  

為了讓使用者知道目前有哪些節目(無論是VOD或廣播)，IPTV終端須要知道並能夠存取服務指南(Service Guide)。圖2提供一個基礎IPTV系統架構。

圖2　IPTV系統基本架構

雖然網路存取介面(Network Access Interface)一般是共同的，但是在控制子系統(Control Subsystem)、服務指南等部分，各個IPTV可能有顯著不同結構和行為。

由於這些在通訊協定或數據格式的不同都會造成系統間互通性的問題，因此許多標準機構開始制定相應的標準。  

IPTV標準紛陳  

以目前全球發展來看，IPTV之標準頗為多元，包括歐洲、美洲等地都各有組織設立，並訂定相關標準以推動IPTV之發展，以下即逐一介紹。

DVB為IPTV濫觴

位於歐洲的數位視訊廣播(DVB)組織，可說是制定透過IP網路傳送電視內容的先驅者，早在2000年DVB即設置DVB技術模組-網際網路通訊協定基礎架構(Technical Module-Internet protocol Infrastructure, TM-IPI)工作小組。2008年時DVB則發行第四版的DVB-IPTV 1.4手冊，同時被歐洲電信標準協會(ESTI)出版為TS102 034 v1.4.1。  

DVB-IPTV手冊的目標是要規範IP網路和家庭網路終端設備(HNED)之間的介面技術，使得消費者在零售市場購買的IPTV接收器可以直接將它連接到寬頻網路，並可以選擇和消費在IP網路中所提供的DVB服務。該規範包括幾種類型的IPTV服務， 如又被稱為直播媒體廣播(Live Media Broadcast)的電視或廣播、隨選內容(Content on Demand, CoD)及內容下載(Content Download Service, CDS)服務。  

DVB將以圖3來描述IPTV的系統層級架構，以下將探討圖3中的四個層級在IPTV系統中扮演的角色為何。

圖3　IPTV系統層級架構

在圖3系統層級架構中，內容提供者主要是提供一些服務內容，服務提供者主要是提供服務訊息給用戶端，傳輸的網路主要是用來溝通用戶端和服務提供者之間的網路行為，而用戶端則是用來接收這些服務內容、服務訊息。整個系統主要是在描述內容提供者、服務提供者、傳送的網路和用戶端在不同的網路層級裡有哪些互相溝通的行為，其中影音內容等實際資料的傳輸大部分會發生在內容提供者和用戶端，而大部分服務目錄及選擇(Service Discovery and Selection, SD&S)的訊息溝通部分會發生在服務提供者和用戶端。  

圖4為放大用戶端的架構，用戶端主要是由四個部分所構成：第一部分是遞送網路閘道(DNG)，主要是用來銜接外部的傳輸網路和家用網路區段(HNS)。第二部分家用網路區段主要是用來連接遞送網路閘道和家用網路終端裝置，而家用網路區段的網路連接方式可以是乙太網路(Ethernet)或無線區域網路(WLAN)。第三部分家用網路節點(HNN)在圖4中被稱為是家用網路連接裝置(Home Network Connecting Device)，主要是利用一個乙太網路交換器或是集線器來連接不同的家用網路區段。第四部分家用網路終端裝置，主要則是用來連接家用網路區段的裝置，所以也稱為終端接收裝置。

圖4　家庭網路參考架構

整個用戶端服務傳遞及接收的過程是採用遞送網路閘道和外部網路做連結，遞送網路閘道可接收不同傳輸網路所傳輸而來的服務，包括非對稱數位用戶迴路(ADSL)或DVB-S等，然後遞送網路閘道再和不同網路型態的家用網路區段做連接，再連接到家用網路終端裝置，而在這中間不同的家用網路區段可以依據網路連接的方式來決定要用交換器或是集線器來做連接。假若沒有遞送網路閘道向外連接及收集服務，家用網路終端裝置也可不透過遞送網路閘道直接連接到外部網路接收服務。  

所以用戶端所應具備的功能包含了能夠同時連接不同的傳輸網路，且擁有許多不同的家用網路終端裝置來接收服務內容，每一個家用網路終端裝置都有可能會利用不同的服務提供者提供的服務訊息來選擇服務內容，同時利用這些服務訊息向內容提供者要求服務內容。  

圖4定義DVB-IPTV規範中有關家庭網路及關鍵介面的參考模型，其中DVB-IPTV的關鍵標準介面規範為IP Infrastructure-1(IPI-1)。DVB-IPTV的一些主要功能包括：DVB MPEG-2 TS為基礎服務如直播媒體廣播，及隨選內容在雙向IP網路的傳輸方式，包含MPEG-2 TS的封包格式、存取此服務的協定及架構於差異化服務(DiffServ)的服務品質等。  

其功能也包括兩種內容下載服務的傳輸方式：一為由廠商推播給使用者的服務(Push Download Service)，二為由使用者自己選擇下載的內容(Pull Downloads Service)。  

至於服務目錄及選擇機制(SD&S Mechanism)，則規範服務指南的資料格式及傳輸協定，服務指南的提供可支援推及拉模式，同時也規範服務指南資料的二元編碼格式。DVB-IPTV功能亦包括使用即時串流通訊協議(RTSP)作為網路應用層之間的命令控制協定。  

家用網路終端裝置的IP位址指定方式，主要是遵循動態主機組態協定(DHCP)，另外必須限制一個家用網路終端裝置針對家庭網路只有單一介面，以及針對每一個家庭網路只有對應到單一的傳輸網路閘道。  

家用網路終端裝置的檔案上載方式(FUSS)必須允許家用網路終端裝置的系統韌體可以自動更新，家用網路終端裝置系統韌體的傳輸協定可以參考DVB IP服務的遠端管理及韌體升級系統規範ETSI TS 102 824。  

包括第三方業者提供的寬頻內容指南存取及搜尋(Discovery of Broadband Content Guide)，寬頻內容指南是一個可參考歐洲電信標準協會的相關規範ETSI TS 102 539。  

圖5則描述DVB-IPTV 1.4 Handbook所規範的IPI-1的協定介面，用以支援在IP-based網路所提供之DVB服務。上層表示服務供應商所提供的服務資料包括節目視訊串流、節目資訊、群播和/或單播IP位址，下層IP協議和傳輸層則是定義所需要的傳輸協議。

圖5　DVB-IPTV服務通訊協定層

ETSI TS102 826定義四個服務檔案，分別包括：  

ETSI提供Dedicated/IMS-Based IPTV模式  

ETSI TISPAN是歐洲電信標準協會(ETSI)與電信和網際網路融合業務及進階網路通訊協定(TISPAN)的縮寫，該組織成立為2004年，主要目的是與第三代合作夥伴計畫(3GPP)制定固網次世代網路(NGN)的標準。TISPAN NGN R1於2005年完成，主要著重網路和IP電話。  

然而，由於IPTV在各地迅速推動，TISPAN在2008年6月發布NGN R2。TISPAN R2/R3提出兩種IPTV網路形式，主要的差別在於如何使用IP多媒體子系統(IP Multimedia Subsystem, IMS)的組成元件。此二種IPTV分別為Dedicated IPTV及IMS-Based IPTV。  

Dedicated IPTV的網路型式主要提供許多現有的IPTV系統和主要的DVB-IP服務(圖6)，為一個能適應NGN的使用原則。它直接採用成熟的國際網路工程研究團隊(IETF)協議如HTTP、RTSP、IGMP等。其驗證方式可利用NGN的元件來儲存用戶個人資料(UPSF)、控制網路特性和網路附屬子系統(NASS)及資源控制與接納(RACS)之服務品質及NGN收費機制。其所提供的服務則是支援三種類型IPTV：廣播、隨選內容、網路個人錄影機(NPVR)。IPTV終端和網路之間的介面 DVB-IPI 1.3規範並使用HTTP和RTSP協定來作區段層(Session Layer)之控制，群播協定採用網際網路組群管理協議(IGMP)，頻寬保留機制則是和其他TISPAN應用遵循RACS上 Gq'介面。

圖6　TISPAN Dedicated IPTV架構

IMS-Based IPTV網路型式的目的是要希望利用3GPP IMS所帶來的好處(圖7)，它依賴於使用核心IMS網路而且利用會談初始化協定(SIP)網路協定來管理各個應用之間的互動，因此繼承了IMS的優點：內含(Implicit)認證、IMS網路漫遊和NGN組件之標準介面如UPSF、NASS、RACS及收費。它也支援三種類型IPTV如廣播、隨選內容、網路個人錄影機。

圖7　TISPAN IMS-based IPTV架構

IMS-Based IPTV在處理隨選內容服務時十分接近原來IMS之模型，在會話的建立與媒體控制機制是透過SIP/SDP來產生媒體傳輸功能所需的頻寬保留；關於媒體播放則是用直接即時串流通訊協議協定連接到媒體服務器作控制。  

至於廣播服務(Broadcast Session)則需要兩個概念的步驟，第一為預留頻寬，另一個則是取得廣播頻道的存取權。頻道切換時則不會通過的IMS核心以改善服務性能，而是通知的IPTV應用程式用戶真正選用的頻道。有關於IPTV終端的啟動程序一開始是執行IMS註冊，其次是服務發現(Service Discovery)的程序。  

服務發現程序可以採取兩種形式：一種是使用SIP取得發現資料(Discovery Data)或是使用HTTP去取得DVB寬頻內容指南(BCG)或開放行動通訊聯盟(OMA)廣播/行動服務匯聚規格(BCAST)電子服務指南(ESG)等資料。  

ITU-T強化IPTV規範  

為了強化收視品質，ITU-T的IPTV焦點小組針對IPTV提出以下的建議：  

圖8　ITU-T IPTV架構綜覽

Open IPTV Forum力促統一標準問世  

開放網路電視論壇(Open IPTV Forum)是由美國AT&T、易利信(Ericsson)、法國電信(France Telecom)、諾基亞西門子(Nokia Siemens Networks)、Panasonic、飛利浦(Philips)、三星(Samsung)、索尼(Sony)、義大利電信(Telecom Italia)於2007年3月成立，目的是希望盡快訂定IPTV規格的業界標準、以促進IPTV服務的普及。  

開放網路電視論壇訂定從發送服務器到機上盒等所有IPTV服務的相關公開標準。希望用戶只要購買符合開放網路電視論壇規格的終端設備，就能接收到支持該規格的所有服務供應商的內容。規格訂定所涉及的技術分布範圍非常廣泛，如內容保護技術、網路介面和互相連接性的檢查方法等。傳送內容的IP網路除了受管理之網路外，還包括開放網際網路等。圖9描述開放網路電視論壇標準討論 範圍。

圖9 開放網路電視論壇範圍

基本上開放IPTV並非要再創造一套新的標準，而是希望建立在現有技術規格及開放標準上，並補現有標準的不足，以建立一個完整端對端IPTV傳輸解決方案。  

目前該論壇標準已經完成Release 1，主要著重在基礎的IPTV服務，如排程節目、隨選內容、個人錄影。詳細的服務和功能描述可參考開放網路電視論壇相關文獻。該論壇標準Release 2則延伸功能到加強型互動功能、更緊密整合之通訊服務、新的廣告功能和支持數位匯流服務，也就是使用者可以用各種終端設備連接固定或移動接取網路，這將讓使用者除了用電視之外還可以利用電腦、行動電話和PDA，在家裡或行動中輕鬆地消費和控制IPTV服務。  

可惜的是，目前已經營運的IPTV並不全然遵循以上的標準，也很難在未來數年可看到一個高互通的IPTV解決方案。但以IPTV營運商的角度來看，較高的互通才能節省採購及運營的成本，也將是形成標準的推力。  

本文針對DVB-IP、TISPAN IPTV、ITU-T以及開放網路電視論壇作了概略的描述，另外WiMAX Forum正在進行的MBMS(Multimedia Broadcast Multicast Service)標準規格訂定，OMA(Object Mobile Alliance)進行的Mobile TV標準OMA BCAST，也都是與NGN以及IPTV服務相關的標準。有關標準更多的細節請見參考資料，有興趣的讀者可進一步研究。  

(本文作者任職於資策會網路多媒體研究所)