企業(yè)CDN系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)方案

1.CDN簡(jiǎn)介 1 11.2.技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì) 11.3.CDN在VOD和OTT系統(tǒng)中的應(yīng)用 22.:公司現(xiàn)有VOD系統(tǒng)部署及使用情況 42.1.部署情況 42.1.1.后臺(tái)管理系統(tǒng) 42.1.2.中心存儲(chǔ) 42.1.3.視頻服務(wù)器 52.1.4.系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 52.2.平臺(tái)使用情況 52.2.1.用戶數(shù)及并發(fā)峰值 52.2.2.中心存儲(chǔ) 6 73.1.理論依據(jù) 73.1.1.參考架構(gòu) 73.1.2.內(nèi)容庫(kù)、邊緣節(jié)點(diǎn)與帶寬的關(guān)系 83.2.規(guī)模設(shè)計(jì) 3.2.1.推流及分發(fā)能力需求 3.2.2.中心節(jié)點(diǎn)內(nèi)容庫(kù)設(shè)計(jì) 3.2.3.邊緣緩存網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì) 3.3.功能與性能設(shè)計(jì) 3.3.2.與外圍系統(tǒng)對(duì)接接口設(shè)計(jì) 3.3.4.業(yè)務(wù)監(jiān)控與管理功能 廣義來(lái)講，CDN具有如下技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)邊緣節(jié)點(diǎn)上，降低用戶訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的延遲和響應(yīng)時(shí)間，給用戶最優(yōu)的訪問(wèn)體驗(yàn)2.CDN可緩存節(jié)點(diǎn)可進(jìn)行全局負(fù)載均衡配置,能夠有效提高網(wǎng)絡(luò)資源的利護(hù)原有的投資；故ICP/ISP在進(jìn)行系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)或網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，均會(huì)依據(jù)自身實(shí)際情況部所示。圖1-1基于CDN的視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)2.公司現(xiàn)有VOD系統(tǒng)部署及使用情況2.1.部署情況我公司VOD系統(tǒng)依照美國(guó)Comcast有線電視網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商制定的NGOD(NextGenerationOnDemand)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。系統(tǒng)目前可分為后臺(tái)管統(tǒng)、中心存儲(chǔ)、邊緣視頻服務(wù)器3部分。其中后臺(tái)管理系統(tǒng)和中心存儲(chǔ)部署在省中心，視頻服務(wù)器部署在每個(gè)地市和省中心，如圖2-1所示。2.1.1.后臺(tái)管理系統(tǒng)我公司后臺(tái)管理系統(tǒng)由龍視傳媒提供，該后臺(tái)管理系統(tǒng)由AAA、IEPG、BMS、MAP、GRM、BI、SMP等模塊組成。目前，按照公司系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可支持21000用戶的并發(fā)訪問(wèn)請(qǐng)求。2.1.2.中心存儲(chǔ)我公司中心存儲(chǔ)由龍視傳媒提供，存儲(chǔ)空間共有155TB,平臺(tái)建設(shè)初期，對(duì)外接口帶寬能力為6G,2012年10月由于用戶并發(fā)的激增，系統(tǒng)提供商將接口帶寬提高至14G,緩解當(dāng)時(shí)中心存儲(chǔ)吞吐能力不足的情況。省中心至每個(gè)地市VOD平臺(tái)在波分上有4條1G帶1G鏈路。地市至每個(gè)縣市在波分上有2條1G帶寬鏈路，其中1條走西向、1用戶數(shù)(未使用過(guò)VOD點(diǎn)播業(yè)務(wù)用戶)近10萬(wàn)戶，有效激活用戶數(shù)(使用過(guò)VOD業(yè)務(wù)用戶)4.5萬(wàn)余戶。每日活躍用戶目前穩(wěn)定在1萬(wàn)用戶，晚高峰用戶平臺(tái)內(nèi)現(xiàn)有影片資源總數(shù)73438條，占用平臺(tái)存儲(chǔ)空間90%以上，已達(dá)峰值。影片碼率在4Mbps以下(平均碼率3.56Mbps)共計(jì)59250條，時(shí)長(zhǎng)25076.1小時(shí)；影片碼率在4-6Mbps之間(平均碼率4.72Mbps)共計(jì)187條時(shí)長(zhǎng)167.5小時(shí)；影片碼率在6-8Mbps之間(平均碼率6.89Mbps)共計(jì)3968條時(shí)長(zhǎng)1712.4小時(shí)影片碼率在8Mbps以上(平均碼率8.07Mbps)共計(jì)10033條，時(shí)長(zhǎng)7011小時(shí)?，F(xiàn)網(wǎng)實(shí)際標(biāo)清59437條，平均碼率3.56Mbps,總時(shí)長(zhǎng)25243.6小時(shí)；現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際高清14001條，平均碼率7.73Mbps,總時(shí)長(zhǎng)8723.4小時(shí)(2013年5月15日平臺(tái)數(shù)據(jù))。另平臺(tái)內(nèi)還含2000余小時(shí)的時(shí)移和回看心初步測(cè)算，需投資310萬(wàn)元(省中心存儲(chǔ)盤(pán)陣擴(kuò)容70TB,費(fèi)用70萬(wàn)元，長(zhǎng)市各擴(kuò)容15TB,軟硬件費(fèi)用合計(jì)約為180萬(wàn)元，總計(jì)310萬(wàn)元)。我公司經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，數(shù)字電視用戶已經(jīng)達(dá)到460余萬(wàn)戶，VOD用戶開(kāi)戶數(shù)已超過(guò)15萬(wàn)，有效激活用戶數(shù)(使用過(guò)VOD業(yè)務(wù)用戶)超過(guò)4.5萬(wàn)戶，其中觀看高清節(jié)目的用戶接近30%。對(duì)用戶快速增漲和規(guī)?；瘧?yīng)用的需求，需要在現(xiàn)有NGOD-VOD架構(gòu)基礎(chǔ)上建設(shè)CDN系統(tǒng)，依據(jù)實(shí)際使用情況，利用CDN的動(dòng)態(tài)緩存技術(shù)，將用戶點(diǎn)播熱度較高的和預(yù)期熱度較高的影片動(dòng)態(tài)調(diào)整到相應(yīng)邊緣節(jié)架構(gòu)進(jìn)行建設(shè)，系統(tǒng)由實(shí)時(shí)/非實(shí)時(shí)節(jié)目注入、內(nèi)容庫(kù)服務(wù)、內(nèi)容擴(kuò)散管理、中心存儲(chǔ)內(nèi)容庫(kù)和緩存網(wǎng)關(guān)等模塊組成，如圖3-1所示。22圖3-2中心節(jié)點(diǎn)、邊緣節(jié)點(diǎn)、用戶群連接關(guān)系在圖3-2所示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)響應(yīng)其覆蓋用戶群的視頻點(diǎn)播申請(qǐng)，如用戶點(diǎn)播內(nèi)容在該節(jié)點(diǎn)未能命中，則用戶所點(diǎn)播由中心節(jié)點(diǎn)響應(yīng)，即邊緣節(jié)點(diǎn)未命中，則由省中心響應(yīng)點(diǎn)播請(qǐng)求。在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，由經(jīng)驗(yàn)可以得出中心節(jié)點(diǎn)命中率與相應(yīng)邊緣節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)影片比例應(yīng)具有一定的函數(shù)關(guān)系，二者符合長(zhǎng)尾效應(yīng)，即如圖3-3所示的冪律分布關(guān)系。圖3-3中心節(jié)點(diǎn)命中率與邊緣存儲(chǔ)關(guān)系經(jīng)論證，三者之間的函數(shù)關(guān)系具有以下規(guī)律：當(dāng)邊緣存儲(chǔ)固定，隨著并發(fā)數(shù)為：長(zhǎng)春190105戶，吉林87314戶，延邊51075戶，四平34439戶，通化37699戶，白城22783戶，遼源18678戶，松原25838戶，白山32069戶。按VOD事業(yè)部需求，平臺(tái)點(diǎn)播內(nèi)容總量調(diào)整至50000小時(shí)(30000小時(shí)高清、20000小時(shí)標(biāo)清節(jié)目),同時(shí)將時(shí)移頻道調(diào)整至7×24小時(shí)的30套高清頻道、15套標(biāo)清頻道。(以上內(nèi)容均生成正負(fù)8和32倍速的文件)。30000小時(shí)高清節(jié)目?jī)?nèi)容碼率按8Mbps計(jì)算所需凈存儲(chǔ)空間為8Mbps30套高清和15套標(biāo)清直播節(jié)目的7×24小時(shí)錄制，所需凈存儲(chǔ)空間為以上所有節(jié)目按照目前提供8與32倍速快進(jìn)、快退文件生成方式，在做RAID5基礎(chǔ)上并預(yù)留20%存儲(chǔ)空間后，所需存儲(chǔ)空間為322TB1.各地命中率均達(dá)到90%以上部署方式緣緩存為中心存儲(chǔ)30%,即各地CDN邊緣節(jié)點(diǎn)緩存空間為91TB時(shí)，點(diǎn)播命中率可達(dá)90%。按平臺(tái)單并發(fā)流平均帶寬為4.5Mbps計(jì)算，則省中心至各地市所需帶寬如表3-1所示。當(dāng)并發(fā)數(shù)固定時(shí)，隨著邊緣存儲(chǔ)的增長(zhǎng)，所需帶寬將以冪站點(diǎn)名并發(fā)數(shù)流化出口帶寬(G)所需帶寬(G)吉林四平白城遼源松原平臺(tái)目前省中心至各地市為4G帶寬，且有效使用比例為90%。若以此方式進(jìn)行部署，每個(gè)地市均建設(shè)邊緣緩存節(jié)點(diǎn)，由表3-1可見(jiàn)，可以滿足除長(zhǎng)春和吉2.各地最大化使用骨干帶寬部署方式在每個(gè)地市建設(shè)邊緣緩存節(jié)點(diǎn),按平臺(tái)現(xiàn)有中心存儲(chǔ)至3.6G、單并發(fā)流平均帶寬為4.5Mbps計(jì)算，可支持最大并發(fā)流數(shù)量為：3.6×的最低命中率及所需部署的邊緣存儲(chǔ)比例理論值如表3-2所示。站點(diǎn)名出口帶寬(G)設(shè)計(jì)并發(fā)數(shù)最低命中率邊緣存儲(chǔ)比例吉林延吉四平白城遼源松原方案1與2均屬于相對(duì)極端的部署方式，方案1部署方式簡(jiǎn)單，但投資較延邊地區(qū)部署存儲(chǔ)比例為中心庫(kù)30%的邊緣緩存服務(wù)器節(jié)點(diǎn)。同時(shí)將其余6地市虛擬為一個(gè)存儲(chǔ)比例為30%的緩存節(jié)點(diǎn)部署在省中心，服務(wù)于其余6個(gè)地市(如圖3-4所示)。隨著各地用戶發(fā)展，當(dāng)有地市至省中心資源帶寬接近2G時(shí)(并發(fā)請(qǐng)求峰值接近400時(shí)),在相應(yīng)地市部署邊緣緩存節(jié)點(diǎn)部署邊緣緩存服務(wù)器，當(dāng)所有地市緩存服務(wù)器均部署完畢時(shí)，后續(xù)用戶如果繼續(xù)增加，則對(duì)VOD平臺(tái)核心網(wǎng)絡(luò)帶寬進(jìn)行擴(kuò)容。3.3.功能與性能設(shè)計(jì)內(nèi)容注入模塊主要實(shí)現(xiàn)并完成非實(shí)時(shí)內(nèi)容與實(shí)時(shí)內(nèi)容的注入，一般由外部系統(tǒng)(如媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)、第三方內(nèi)容提供商、直播節(jié)目源)提供相應(yīng)實(shí)時(shí)/非實(shí)時(shí)節(jié)目?jī)?nèi)容，通過(guò)A3(非實(shí)時(shí)節(jié)目注入接口)與A5(實(shí)時(shí)節(jié)目注入接口)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口完成內(nèi)容向CDN中心內(nèi)容庫(kù)的節(jié)目注入。在內(nèi)容注入過(guò)程中，同步生成用于影片快進(jìn)快退操作的倍速文件及用于邊緣視頻服務(wù)器通過(guò)C2接口進(jìn)行內(nèi)容拉取的索引文件。1.對(duì)編碼格式、碼率及封裝格式的支持在CDN系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中,計(jì)劃支持MEPG-2、H.264兩種主流的編碼格式，兼容AVS編碼格式(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)),可擴(kuò)展支持H.265編碼格式(與H.264相比，相同畫(huà)質(zhì)條件下，可將碼率降低50%以上)。支持影片輸入碼率范圍在300Kbps低于180Mbps)后的節(jié)目單內(nèi)容(即將節(jié)目單有效更新周期控制在1小時(shí)以內(nèi)),以確保因突發(fā)成后的影片起止時(shí)間點(diǎn)內(nèi)容,以解決在系統(tǒng)錄制過(guò)程中因時(shí)間偏差導(dǎo)致影片起止圖3-5CDN系統(tǒng)與外圍接口成A3(非實(shí)時(shí)節(jié)目注入接口)、A5(實(shí)時(shí)節(jié)目注入接口),與VOD推流服務(wù)器系統(tǒng)完成L接口(日志獲取接口)對(duì)接。議的接口對(duì)接與集成能力。3.3.3.內(nèi)容調(diào)度與管理系統(tǒng)在建設(shè)過(guò)程中，為保證良好的邊緣節(jié)點(diǎn)命中率，