基于5G邊緣網(wǎng)絡的視頻CDN業(yè)務分流方案探討

洪一帆

（中移（杭州）信息技術有限公司，浙江 杭州 311114）

1 視頻CDN業(yè)務的部署現(xiàn)狀分析

在互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展與網(wǎng)絡用戶數(shù)量不斷增長下，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸所面臨的壓力不斷增大，從而對互聯(lián)網(wǎng)用戶的業(yè)務體驗也形成了較為嚴重的影響。在這種情況下，CDN應運而生，并逐漸在我國市場上快速發(fā)展。

以電信網(wǎng)絡中的CDN為例，其主要包含電信網(wǎng)絡運營商自行構建的CDN與互聯(lián)網(wǎng)CDN兩種類型。其中，互聯(lián)網(wǎng)CDN以當前國內(nèi)較為典型的傳統(tǒng)CDN、云CDN以及創(chuàng)新CDN等形式為主。而互聯(lián)網(wǎng)CDN中的傳統(tǒng)CDN形式，具有典型代表意義的主要有老牌的CDN廠家，如網(wǎng)宿以及藍汛等；云CDN則以金山、阿里以及騰訊等為典型代表，它們均是以Internet骨干網(wǎng)為基礎上進行構建的CDN分發(fā)節(jié)點，從而為內(nèi)容分發(fā)與全網(wǎng)業(yè)務就近接入提供支持。此外，互聯(lián)網(wǎng)CDN中的創(chuàng)新CDN則是采用P2P技術，以共享模式為基礎，通過對邊緣節(jié)點數(shù)量進行大幅提升改善，以實現(xiàn)對閑小帶寬利用下的用戶體驗改善和提升的目的。需要注意的是，當前互聯(lián)網(wǎng)CDN中的創(chuàng)新CDN受應用場景限制，再加上其服務效果的穩(wěn)定性不足，導致在市場發(fā)展中的地位和影響明顯較小。與運營商自行構建的CDN不同，互聯(lián)網(wǎng)CDN是以企業(yè)用戶為網(wǎng)絡的主要面向服務對象，其系統(tǒng)與平臺構建中是以通用硬件應用為主，在網(wǎng)絡數(shù)據(jù)容量增加與業(yè)務擴展方面具有較大的便利性，能夠同時為全國固網(wǎng)以及移動用戶進行服務提供，但是，其網(wǎng)絡服務中不管是面對固網(wǎng)或者是移動業(yè)務用戶，都不能真正向網(wǎng)絡邊緣下沉實現(xiàn)，從而會導致骨干網(wǎng)網(wǎng)絡資源浪費以及網(wǎng)絡擁塞等情況發(fā)生，對用戶業(yè)務體驗形成不利影響[1]。

運營商自行構建的CDN是以IPTV業(yè)務與流媒體業(yè)務服務為主，其網(wǎng)絡架構設計多以2級或3級網(wǎng)絡架構形式為主，在網(wǎng)絡部署中根據(jù)區(qū)域劃分主要包含省中心、區(qū)域節(jié)點（地/市）以及邊緣節(jié)點（區(qū)縣）等不同CDN架構組成。其中，與3級網(wǎng)絡架構不同，2級網(wǎng)絡架構組成中不包含邊緣節(jié)點（區(qū)縣）部分，并且運營商自建的CDN網(wǎng)絡架構中，省中心節(jié)點多設置在各省會，通過對全省業(yè)務管平臺以及CDN中心節(jié)點、EPG中心節(jié)點等進行集中部署，以對節(jié)目源注入、分發(fā)與業(yè)務管理、其他平臺對接等進行支持，對省中心節(jié)點與省網(wǎng)核心路由器進行上聯(lián)設置，而區(qū)域節(jié)點主要以本地/市CDN內(nèi)容分發(fā)支持為目標，對該節(jié)點與區(qū)域節(jié)點網(wǎng)絡的核心路由器進行上聯(lián)設置。此外，在一些寬帶用戶較為密集的區(qū)縣還會進行邊緣節(jié)點部署，以為本地用戶提供服務，該節(jié)點多與本地業(yè)務控制層設備進行連接。與互聯(lián)網(wǎng)CDN相比，運營商自建CDN在用戶資源以及IDC資源、接入資源等方面具有一定的優(yōu)勢，但是由于其是以省為單位進行構建的網(wǎng)絡，而一些省存在多套CDN共存情況，并且各CDN之間存在孤島現(xiàn)象，未實現(xiàn)相應的全程全網(wǎng)架構構建，導致其為全國用戶進行網(wǎng)絡服務提供中存在較大的問題。同時，由于不同CDN平臺之間的豎井式結構，使其在通用性與擴展性方面也表現(xiàn)較差；因不同CDN的專用硬件及其較為復雜情況，在實現(xiàn)統(tǒng)一的升級功能與接口連接設計上存在較大的難度，不能對CDN業(yè)務的快速與靈活部署要求進行滿足，且缺少面向移動用戶與政、企客戶的產(chǎn)品內(nèi)容等，在市場發(fā)展中存在較為突出的制約因素。

2 基于5G邊緣網(wǎng)絡的視頻CDN業(yè)務分流方案研究

2.1 基于5G邊緣網(wǎng)絡的視頻CDN業(yè)務部署

5G通信技術與4G通信技術相比，其網(wǎng)絡傳輸速度能夠達到數(shù)10 Gb/s，高出4G網(wǎng)絡100倍以上。在5G通信技術的快速發(fā)展與應用實現(xiàn)下，也會帶動有關行業(yè)發(fā)展中的高帶寬、低時延業(yè)務需求不斷增長，從而推動其應用內(nèi)容部署的本地化實現(xiàn)，同時隨著網(wǎng)絡架構的控制面和轉發(fā)面分離演變及需求增加，也促進了網(wǎng)絡部署中由傳統(tǒng)專有封閉設備體系向以通用硬件為支持的云化開放體系轉變發(fā)展。因此，以云化技術為基礎的MEC（多接入邊緣計算）平臺建設也將成為當前各大運營商進行網(wǎng)絡構建的必然選擇。

在5G邊緣網(wǎng)絡支持下，通過對MEC設備的引入應用，根據(jù)應用信息對本地數(shù)據(jù)進行分流部署，以滿足其業(yè)務就近接入要求，從而使網(wǎng)絡用戶數(shù)量增長與體驗需求不斷提升下的網(wǎng)絡擁堵與業(yè)務時延問題得到有效解決，對我國通信網(wǎng)絡服務的生態(tài)發(fā)展具有十分積極的作用和意義。此外，在移動終端設備接入數(shù)量不斷增長與多媒體業(yè)務發(fā)展環(huán)境下，移動視頻業(yè)務數(shù)據(jù)增長成為網(wǎng)絡數(shù)據(jù)重要增長點，移動視頻CDN業(yè)務部署的需求也不斷提升，同時受傳統(tǒng)移動網(wǎng)絡核心網(wǎng)設備部署以省中心為主，造成移動視頻CDN業(yè)務部署不能與用戶相接近，形成骨干網(wǎng)資源浪費以及網(wǎng)絡擁堵等情況存在，對用戶體驗產(chǎn)生影響。因此，采用基于5G邊緣網(wǎng)絡的移動視頻CDN業(yè)務部署，以促進移動視頻CDN業(yè)務能夠向移動邊緣網(wǎng)絡下沉，有效解決其網(wǎng)絡擁堵與骨干網(wǎng)資源浪費問題，實現(xiàn)用戶體 驗改善[2]。

2.2 視頻CDN業(yè)務的分流方案研究

結合5G邊緣網(wǎng)絡的特點以及OTT移動視頻業(yè)務管理模式，在進行基于5G邊緣網(wǎng)絡的移動視頻CDN業(yè)務分流部署中，需要從不同場景對基于PCC（策略控制與計費）、基于MEC本地配置、基于第三方應用的視頻CDN業(yè)務分流方案進行研究。

其中，基于PCC的移動視頻CDN業(yè)務分流方案設計，是在PCC設備廣泛部署應用基礎上，通過對基于PCC的控制機制引用能夠對移動視頻CDN業(yè)務實現(xiàn)分流設計。需要注意的是，在進行基于PCC的視頻CDN業(yè)務分流方案部署中，為實現(xiàn)其業(yè)務分流控制，需要在5G網(wǎng)絡的核心網(wǎng)中進行AF以及NEF、PCF等網(wǎng)元部署。通過AF網(wǎng)元能夠直接或者是在NEF網(wǎng)元支持下，向PCF進行業(yè)務策略請求發(fā)送，而PCF通過對請求信息進行轉換，然后向SMF進行發(fā)送，并由SMF根據(jù)業(yè)務策略，對綜合端簽約信息以及用戶位置、路由規(guī)則等綜合分析，為用戶進行最近的UPF選擇，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)分流，最終業(yè)務數(shù)據(jù)分流下對邊緣網(wǎng)絡的本地視頻業(yè)務進行訪問，同時為業(yè)務數(shù)據(jù)訪問用戶提供相應的服務。圖1為基于PCC的移動視頻CDN業(yè)務分流策略配置圖。

基于MEC本地配置的移動視頻業(yè)務分流，則是需要在MEC服務器中對本地分流規(guī)則進行有效配置，并在DNS導流等方式支持下，實現(xiàn)特定業(yè)務視頻請求向在5G核心網(wǎng)邊緣部署的視頻平臺進行轉發(fā)，最終為用戶進行本地視頻服務提供。針對在網(wǎng)絡邊緣布置的視頻平臺中未進行全量視頻數(shù)據(jù)存儲，需要在用戶服務支持中對可否進行用戶視頻服務提供進行判斷，同時對不能進行服務提供的用戶請求，由網(wǎng)絡邊緣的視頻平臺利用互聯(lián)網(wǎng)向中心視頻服務器進行二次業(yè)務請求發(fā)送，以實現(xiàn)視頻流獲取和轉發(fā)，或者是由網(wǎng)絡邊緣的視頻平臺將用戶的請求向MEC返回，然后由MEC通過移動核心網(wǎng)向中心視頻服務器進行二次業(yè)務請求發(fā)送，來實現(xiàn)用戶請求的視頻服務提供和支持。最后，對于基于第三方應用的視頻CDN業(yè)務分流，是在核心網(wǎng)支持下，向第三方服務商進行用戶和網(wǎng)絡信息開放，內(nèi)容包含用戶位置以及MEC覆蓋區(qū)域、基站ID等，然后通過第三方中心服務器對APP控制以實現(xiàn)業(yè)務調度，并對其數(shù)據(jù)分流進行支持[3]。圖2為基于第三方應用的移動視頻CDN業(yè)務自主分流方案圖。

圖1 PCC的移動視頻CDN業(yè)務分流策略配置圖

圖2 第三方應用的移動視頻CDN業(yè)務自主分流方案圖

3 結 論

對基于5G邊緣網(wǎng)絡的視頻CDN業(yè)務分流方案研究，有利于促進其在有關實踐中進行推廣應用，從而為5G網(wǎng)絡架構下的CDN業(yè)務分流設計提供合理的參考和依據(jù)支持，具有十分積極的作用和意義。