三网融合背景下的CDN融合演进

1、三网融合背景下的CDN融合演进张涛刘志宏2012-4-11 8:34:36 来源：信息通信2011年第05期摘要：CDN技术和网络尽可能地将内容推送到离用户最近的网络边缘，提供 高可靠的媒体业务访问体验，在IPTV系统中发挥重要作用。在三网融合背景下， 随着视讯用户数的激增，业务从简单的视音频向多屏融合、高清方向不断发展， 将分散的CDN网络资源进行融合和统一，拓展其业务能力，降低建设和维护成本， 是电信运营商需要解决的重点课题。关键词：三网融合，CDN，IPTV，P2P1 CDN技术及其在IPTV中的应用CDN 的全称是 Content Delivery Network or Content

2、 DistributionNetwork，即内容分发网络，概念最早诞生于1998年，其核心思想是将内容从中 心推到边缘靠近用户的地方。通过在Internet上增加一层新的网络架构，将网 站的内容发布到最接近用户的网络边缘，使用户可以就近取得所需的内容，不但 有效提高了用户访问内容的性能，而且有效减轻了中心设备和骨干网络的压力。 CDN技术能加速和提高宽带流媒体的使用，使多媒体应用更加普及，这些应用包 括在线播放、音乐点播、电视直播、游戏等，大大促进网上应用和服务的发展。IPTV互动电视业务终端主要是电视机，提供的是接近于传统电视服务的收 视体验，用户对服务质量有很高的要求，例如目前标清ITV码

3、流速率为1.6Mb/s， 远高于互联网分发的媒体码流速率，而且还要保证视频播放的流畅性。虽然IPTV 业务平台部署在IP城域网内，但从用户端到流媒体服务器之间还是会经过较复 杂的路由，很难保证播放的流畅。在IPTV系统中必须通过边缘服务来实现最终 用户的视频服务要求，充分利用CDN技术与架构，把内容从中心存储服务器有效 地分发到边缘服务器，尽可能地将内容推送到离用户最近的网络边缘，为用户提 供高可靠的媒体业务访问体验。2政策背景与市场需求2010年1月13日国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，决定加快推 进电信网、广播电视网和互联网三网融合。三网融合是指电信网、广播电视网、 互联网在向宽带

4、通信网、数字电视网、下一代互联网演进过程中，其技术功能趋 于一致，业务范围趋于相同，网络互联互通、资源共享，能为用户提供话音、数 据和广播电视等多种服务。IPTV互动电视是三网融合初期标志性应用，它内容丰富，功能强大，特别 是它的互动性以及良好的业务扩展性，让用户从传统的被动看电视到主动去用电 视，受到广大用户的欢迎。2011年7月底，上海地区IPTV用户已超过150万。 根据络达咨询预测，2011年，中国IPTV用户数量预计为1170万户。另一方面IPTV业务也从简单的视音频业务，到游戏、卡拉ok、购物支付等 增值业务的不断丰富，逐步向多屏融合、高清规模方向演进。三屏乃至多屏融合互动应用目前

5、已经成为一种趋势，用户对多屏融合类创新 型业务的发展需求不断增长，用户已不满足于单一平台或单一终端的视讯业务体 验，如何将手机屏、电脑屏、电视屏、平板电脑等多种终端屏幕上的业务联动， 实现用户与应用的无缝联接，并提供综合通信信息娱乐应用，改善用户体验，优化用户服务，将成为IPTV乃至视讯业务新的突破。3面临的挑战与发展方向目前电信运营商部署了多CDN网络，为不同业务所用，未有效整合。另一方 面，由于CDN采用了 C/S的服务模式，虽然因此具有可靠的服务能力和较高的服 务质量保证，但是系统的扩展必需以服务能力的不断部署为基础，很难降低其扩 展的成本，随着IPTV业务的发展，用户数的激增，单纯依赖

6、CDN架构的扩容投 资显得过大。从业务的角度看，在三网融合时代，传统的CDN已不能满足用户的需求与业 务发展的需要。因为传统CDN网络无法根据终端的类型、网络带宽等因素，自动 调整视频类业务的分发策略。例如，当用户把视频业务从电视切换到手机上时， CDN网络需选择适合手机屏幕的编码格式，并采用预先设定好的手机视频QoS策 略，从而保证用户的业务体验。所以说，拓展CDN网络的能力，同时将分散的CDN网络资源进行融合和统一， 降低未来CDN的建设成本和维护成本，是电信运营商需要解决的重点课题。融合CDN应是以多视频业务和良好一致性体验为中心的统一 CDN解决方案， 具有以下几个特点：第一，能实现多

7、屏业务（IPTV、WebTV、MoibleTV、文件下载等）的统一分发。第二，能动态适配用户和网络情况，提高用户体验。当网络情况较差时，融合CDN能自动调节视频编码格式，使此时的视频业务降低对带宽的要求；而当网 络情况较好时，CDN则自动调回以前的编码格式，这样就保证了用户能够享受视 频业务的流畅播放，提升用户体验。第三，能对视频内容进行识别，实现智能管控，从而适时添加针对性的增值 业务和广告。第四，基于云计算的平台和系统架构，实现软硬件资源的智能调度，大大提 升资源利用率，从而降低运维成本。所以，在投资收益方面，融合CDN网络能节省运营商的CAPEX。因为部署融 合CDN网络后，就能实现业务

8、内容向多种终端的快速分发，而无需增加额外的内 容分发设备，大大降低了运营商的建网成本，提高了投资收益率。4 P2P技术与思路的引入P2P即Peer to Peer，也就是节点对节点的对等传输。它打破了传统的C/S 模式，网络中每个节点的地位都是相同的，具备客户端和服务器双重特性，可以 同时作为服务使用者和服务提供者。这使得P2P天然具有规模可扩展性和系统级 的可靠性。利用P2P网络的这一特性，可以建立流媒体播放网络，从而节省服务 器带宽消耗、减轻集中服务带来的压力。然而，P2P系统也存在明显的缺点，首先就是可用性问题，尽管从整个系统 而言，P2P是可靠的，但是对于单个内容或者单个任务而言，P2

9、P是不稳定的， 每个Peer可以随时终止服务，甚至退出系统；交换的内容随时可能被删除或者 被终止共享。其次，P2P系统在安全、管理和版权等方面存在很多问题，P2P技 术缺乏有效的管理，并且具有匿名发布的特性，所以大多数P2P服务都将不可避 免地和知识产权发生冲突，目前许多病毒制造者编写利用P2P技术进行传播的病 毒。第三，商业模式问题也一直困扰着P2P流媒体应用，目前还没有出现真正的 盈利模式带动整个产业的发展。CDN和P2P流媒体解决方案具有很强的互补性，因此，如果能够利用P2P的 可扩展能力，降低流媒体分发的资源要求；同时结合CDN的可靠性、可管理性， 保证流媒体质量并确保对整个流媒体网络

10、的管理能力，就可以构建一个可管理 的、能够承载电信级内容应用的内容承载平台。虽然在计算模型上CDN和P2P存在很大的差异，但是在用户服务流程和工作 机制方面却存在很多的共性，整个服务的过程都可以分为：获取内容入口点、选 择内容服务点和内容分发传输三个阶段，而这些共性也是这两种技术可以进行融 合的基础。依据P2P和CDN技术融合层面的不同，主要有三种融合方案可供选择：控制 层面融合方案、网络叠加融合方案和设备层面融合方案。在控制层面融合方案中，CDN和P2P作为两个相对独立的子网络平行建 设，通过构建一个统一的管理和调度系统，在业务管理和资源调度方面对CDN 和P2P网络进行统一的管理。网络叠加

11、融合方案采用的是一个由CDN核心和P2P边缘构成的两级架构 的内容承载平台。在该方案中，CDN POP节点是P2P网络和CDN网络的融合点，也是整个网络最关键的部分。若要真正实现CDN和P2P的融合，需要向用户屏蔽是CDN还是P2P服务 的差异，需要在设备层面进行融合，引入P2P技术，对现有的CDN设备进行改造。对CDN网络、设备的优化，各厂商、运营商还在探索中，积极借鉴P2P的技 术思路。例如还是建立在传统的CDN系统基础上，在骨干网层次保留了原有的 CDN系统的架构和功能，包括内容缓存机制、全局负载均衡机制、骨干网内容分 发流程、认证计费相关机制等，通过在存储、调度模块中引入了 P2P技术

12、来进行 文件及流媒体的共享，并将P2P的流量严格限制在某一区域内。在这一方案中，首先要根据P2P协议对内容(包括文件和流)做切片处理，这 就要求对原有的CDN设备进行改造，可以支持和识别P2P切片化后的内容，并将 分片后的内容分发到各节点。打通边缘节点与中心节点等的通道，同级/不同级 CDN之间进行分片调度，同时在CDN控制功能中增加拓扑管理功能，避免提供服 务的节点不在一个域内而增加跨域的网络开销。在为用户提供服务时，这些经过 切片处理的内容在通过调度向用户提供服务。由于文件经过切片处理后，其文件粒度很小，整个系统的管理量会增加很多， 对GSLB、SLB和Cache设备，其内容路由条目和处理

13、能力都提出了更高的要求。 在管理方面，运营支撑的体系模式、功能结构等都与现有的CDN运营支撑系统类 似。5其它关键技术除了引入可管可控的P2P技术与传统CDN技术相结合，融合CDN还涉及多项 重要的关键技术，包括：（1）解决海量视频内容的存储；（2）不同终端、不同接入 方式要求下，CDN对视频业务的网络适应性能力；（3）高性能单CDN刀片，满足 高清视频高码率及用户并发数的增加；（4）支持多种媒体的媒体服务能力等等。但是CDN融合统一方案一直在技术方面和非技术方面面临很多挑战，涉及的 多项关键技术目前在业界尚处于起步阶段，目前芯片产业链尚不成熟，在IPTV 等视频领域也并未有商用案例。例如，针

14、对CDN互通技术，通用交互协议、各厂 家CDN的某些私有属性，尤其是用户请求分配和重定向机制，以及内容统一标识 等等，均暂无技术规范与标准，这些都是CDN融合发展的重点和难点。目前，电信运营商部署多个CDN网络，层级不一，存在多个厂商的设备，如 何充分保护现有投资，向统一的融合CDN进行平滑过渡；另一方面，融合CDN 如何与下一代融合核心网IMS的协同部署，如何与多屏融合业务系统协同部署， 这些都是电信运营商需要充分考虑的问题和面临的难点。6结语在国家三网融合政策环境下，用户对多屏融合视讯类业务的发展需求不断增 长，三屏乃至多屏融合互动应用已成为一种发展趋势，传统的CDN网络必须采用 新架构、新技术朝统一、融合方向迈进。对于电信运营商而言，从建设、维护、 业务提供等各方面考虑，都应该必须尽快启动融合CDN的研究与部署准备工作。本文粗略介绍了融合CDN的一些关键技术，以及P2P技术在优化、改造传统 CDN网络的作用，但由于目前尚无明确的融合CDN规范与标准，涉及到的关键技 术在业界仅处于起