移動運營商CDN下沉建設思路

文/閆德生

1 研究背景

CDN的全稱是Content Delivery Network，即內容分發(fā)網絡。通過在網絡各處放置節(jié)點服務器所構成的在現(xiàn)有的互聯(lián)網基礎之上的一層智能虛擬網絡，CDN系統(tǒng)能夠實時地根據(jù)網絡流量和各節(jié)點的連接、負載狀況以及到用戶的距離和響應時間等綜合信息將用戶的請求重新導向離用戶最近的服務節(jié)點上。其目的是使用戶可就近取得所需內容，解決Internet網絡擁擠的狀況，提高用戶訪問網站的響應速度。

大視頻對網絡和業(yè)務體驗帶來巨大挑戰(zhàn)：大視頻高帶寬、高并發(fā)、高感知的要求，對網絡建設提出更高要求，單純的網絡擴容將帶來巨大的投資成本增加，移動寬帶業(yè)務的傳輸帶寬猛增，傳輸層級較多，單純的傳輸擴容方式已無法支持后續(xù)的發(fā)展。高帶寬應用感知嚴重依賴距離：4K業(yè)務流暢播放速率要求超過20Mbps，對于VR、直播等視頻業(yè)務，需要將RTT降到20ms以下，才能保證良好的用戶體驗。

目前移動用戶的訪問請求均由省會節(jié)點提供服務，各省移動用戶的流量均匯聚到省核心節(jié)點，隨著移動業(yè)務的爆發(fā)式增長，勢必會給省核心節(jié)點帶來負載壓力；省核心節(jié)點部署與用戶仍存在一定的傳輸距離，對于時延敏感型業(yè)務（如VR）來說，過長的傳輸距離不利于保證提供高質量的服務。

5G標準網絡架構天然支持CDN向移動側下沉，5G標準定義的核心網架構天然支持本地流量卸載，進而支持CDN面向移動側的下沉部署。

在以上背景下，CDN網絡需進一步下沉才能更好地滿足高品質業(yè)務服務的需求。CDN節(jié)點有必要面向移動側下沉，為移動用戶提供高質量的內容分發(fā)服務，有效支撐新業(yè)務的開展。

2 CDN下沉建設方案

2.1 網關下沉方案

伴隨著網關的下沉，移動用戶接入CMNΕT的位置也同步下沉，進而為移動用戶提供服務的CDN節(jié)點也可以部署在更低層級。

可采取基于下沉網關位置，利用現(xiàn)有地市（區(qū)縣）節(jié)點為移動用戶提供服務及在下沉網關機房同址部署服務節(jié)點兩種方式。

調度機制如下：根據(jù)下沉網關IP地址，移動用戶的訪問請求由CDN區(qū)域調度中心調度至對應邊緣服務節(jié)點或旁掛的服務節(jié)點。

用戶訪問內容時，用戶的訪問請求通過下沉網關出口到達邊緣節(jié)點，并由邊緣節(jié)點提供服務。

內容回源方式為：當邊緣節(jié)點未命中，向上級發(fā)起回源請求。

2.2 拉遠網關+本地緩存方案

MCDN管控平臺作為遠端模塊下移部署，滿足各種MCDN下移部署要求，并支持本地流量分流；集中的監(jiān)聽和計費控制，由MCDN管控平臺統(tǒng)計本地分流流量并將話單信息上報至核心網；用戶被監(jiān)聽后，核心網通知MCDN管控平臺對該用戶關閉本地分流特性。

方案優(yōu)勢如下：

（1）支持本地/互聯(lián)網同時訪問，通過配置本地分流策略，實現(xiàn)靈活的用戶請求調度；

（2）下沉的CDN緩存服務器具備回源能力并能夠被核心節(jié)點管理；

（3）MCDN管控平臺與核心網接口自動關聯(lián)，簡化運維 ；

（4）按流量、按內容精準計費，支持監(jiān)聽；（5）符合未來網絡架構演進趨勢；

（6）MCDN節(jié)點可獨立部署（Cache模式），同時也支持與內容網絡協(xié)同，接受內容網絡OMS/TCS的調度運營管理，并可從上級邊緣節(jié)點或內容中心回源，實現(xiàn)內容網絡面向移動網的分發(fā)能力拓展。

終端從MCDN節(jié)點獲取內容的調度流程可以有兩種模式：

（1）本地分流模式：通過在MCDN管控平臺配置本地調度策略將特定用戶的請求引導至MCDN節(jié)點；

（2）全局調度模式：通過內容網絡的TCS及LTC將用戶請求調度至MCDN節(jié)點；

2.3 拉遠網關+固網CDN

滿足分流策略的用戶請求由邊緣防火墻轉發(fā)，CDN調度可根據(jù)邊緣防火墻IP地址識別用戶歸屬區(qū)域，并調度至最優(yōu)節(jié)點；

RGW支持記錄分流部分訪問流量并上報至ΕPC用于統(tǒng)計計費信息；

RGW支持接收ΕPC下發(fā)的策略配置。方案優(yōu)勢如下：

實現(xiàn)了CDN的固移融合，通過重用固網節(jié)點，避免了單點引入造成的資源浪費；

基于CDN的調度機制，可實現(xiàn)更靈活、精準的調度；

RGW支持計費信息同步和接受策略配置；支持面向CU分離和5GC架構演進。

3 建設方案分析

三種建設方案各有優(yōu)缺點，分析比較如下：

3.1 方案一：網關下沉

說明：基于移動核心網網關下沉環(huán)境，由與下沉網關同級別的CDN節(jié)點提供服務。

優(yōu)點：（1）對現(xiàn)網改造小，不需要新增設備；（2）可采用現(xiàn)有CDN節(jié)點提供服務，業(yè)務上線塊；

（3）不影響移動側計費、策略等信息管理；

缺點：

（1）需要考慮移動機房資源；

（2）引入新網元，涉及現(xiàn)網改造；

（3）節(jié)點部署在核心網，不利于接受CDN的統(tǒng)一管理和調度。

3.2 方案二：拉遠網關+本地緩存

說明：拉遠網關及CDN節(jié)點均部署在基站與ΕPC之間。

優(yōu)點：

（1）CDN節(jié)點離移動用戶最近且部署位置靈活；

（2）可基于邊緣計算平臺以虛擬化方式實現(xiàn)，與拉遠網關共資源池；

（3）支持面向5G平滑升級。缺點：

（1）需要考慮移動機房資源；

（2）引入新網元，涉及現(xiàn)網改造；

（3）節(jié)點部署在核心網，不利于接受CDN的統(tǒng)一管理和調度；

3.3 方案三：拉遠網關+固網CDN

說明：移動流量經拉遠網關分流后經由本地防火墻轉發(fā)至合適的CDN節(jié)點提供服務。

優(yōu)點：

（1）節(jié)點下沉的位置靈活；

（2）可利用現(xiàn)網CDN節(jié)點提供服務、或在固網機房部署CDN節(jié)點，不受移動機房資源限制；

（3）CDN節(jié)點支持固移融合，可直接納入CDN架構中接受統(tǒng)一調度和管理。

缺點：

（1）引入拉遠網關，涉及現(xiàn)網改造，并需要移動機房具備部署條件；

（2）整體架構涉及跨域部署，需協(xié)調多部門資源；