您当前访问的的浏览器版本过低,为了给您带来更好的体验,建议您升级至Edge浏览器或者推荐使用Google浏览器
取消

融合CDN在接入机房的应用探讨

发布时间:2018-08-29  作者:田洪亮(中兴通讯)  阅读量:

CDN技术的现状和挑战

经过几十年的高速发展,互联网已深入到了人们生活、工作的方方面面,但内容获取始终是其最主要的功能之一。随着互联网内容类型的不断拓展、视频码率的不断提升、终端类型的不断丰富,内容流量增长迅猛,核心网络的瓶颈问题越加明显,用户体验质量难以得到保证。为了提升用户体验质量、减少骨干网络流量、合理引导内容流量分布,诞生了内容分发网络(Content Delivery Network,CDN)技术。内容分发网络通过内容分发、服务调度,把用户请求导向合适的服务节点提供分布式内容服务。

CDN按其承载内容的专业性可分为专业CDN和融合CDN。专业CDN专用于某类内容的分发,如专用于IPTV视频内容分发的IPTV CDN。融合CDN可以分发多种内容,能够支持多种终端类型,是运营商CDN建设的主流。

目前,运营商的融合CDN一般以省为单位经营,采用如图1所示的省级中心节点加地市级边缘节点的两级架构。少量大的地市,针对热点区县,边缘节点已经下沉到BNG/SR(业务路由器)层面,构成三级CDN架构。


这种架构优点主要包括:可以有效减少省骨干网的流量和长途(地市到省会)传输成本;两级节点都可以成规模建设,而且建设方案比较成熟;可与边缘DC和区域DC同址建设,有利于共享计算存储基础设施资源。

这种架构的缺点也很明显:首先,边缘节点位置较高,导致业务路径跳数较多,用户体验质量难以保证,故障定位和排除复杂;其次,随着业务流量快速增长,OLT到BNG、BNG到BR(汇聚路由器)的网段容易成为瓶颈;最后,这种架构没有充分发挥价格低廉、带宽充裕的光接入网络优势,尤其是随着4K/8K、AR/VR视频内容的普及,这种缺陷会越来越明显。

伴随边缘计算的兴起、SDN&NFV技术的引入,接入机房引入计算存储NFVI基础设施已成为趋势,如果能充分利用接入机房的NFVI基础设施,就近部署融合CDN业务,构建三级CDN架构,则可以避免上述两级CDN架构的缺陷。本文就此展开初步的探讨,介绍基于中兴通讯TITAN平台的新型融合CDN解决方案,以期为运营商在接入机房部署融合CDN提供有益的思路和建议。

引入A-CDN,构成三级架构的融合CDN

在接入机房引入CDN服务节点(即Access CDN:A-CDN),与已有的边缘节点和中心节点构成三级CDN架构,如图2所示。



基于PON技术的光纤接入网络,用户接入带宽完全可以支撑4K、8K、AR、VR等大流量业务。如表1所示,以1:64分光比FTTH为例,并发率40%计,GPON基本可以支撑4K电视,10G PON可以支撑8K和AR/VR商用部署。



但OLT到BNG的上联带宽却存在瓶颈。OLT到BNG的光纤资源是有限的,一般单个OLT的上联光纤不超过4对,且通常为10GE,即单台OLT上联带宽只有40GE。单台OLT带5000~8000个宽带用户,忙时户均流量3Mbps左右,总流量达到15~20Gbps,上连带宽按70%利用率计可承载28Gbps流量,这样上联带宽即将面临瓶颈。

解决OLT上联瓶颈有扩展上联带宽和下沉CDN两种思路。扩展OLT上联带宽,又分成升级上联端口和OTN下沉接入机房两种方式。如果把上联端口从10GE升级成100GE,需要OLT和BNG都支持,成本高,周期长,而且需要上游设备同步升级扩容;OTN下沉接入机房工程量更大,成本更高。通过CDN下沉方式,可以快速、灵活、低成本地解决这个问题。

IT技术一直遵循摩尔定律发展,其成本下降速度远高于网络设备的成本下降速度。CPU处理能力大幅提升,内存容量和硬盘性能快速发展,一台普通的服务器已经可以支撑几十G的CDN处理性能,使得用计算存储来换网络带宽具备了根本上的经济可行性。同时,由于光进铜退的网络建设,接入设备的端口密度不断提升,使得接入机房的机框机架空间得以释放,采用内置于接入设备的刀片服务器方式,可以按需快速灵活构建A-CDN服务节点,而无需改造接入机房。

在OLT上内置CDN功能,实现内置方式的A-CDN,由于不能配置大规模的内容存储,对CDN内容调度算法提出了优化要求。即在内容调度上,要求A-CDN存储当前最热门的节目,从而提高内容命中率;在服务调度上,按用户所处的网络位置就近提供服务。

中兴通讯A-CDN解决方案

中兴通讯在新一代OLT平台TITAN上规划研发了内置刀片以提供A-CDN解决方案。

硬件设计上,刀片采用SOC至强CPU、NVMe SSD硬盘、万兆网口,占用两个OLT业务线卡槽位,可插于TITAN的任何槽位。软件方面,内置刀片运行中兴通讯自研的CDN软件,经评估和验证可支持20Gbps的融合CDN服务能力,可以提供同一接入机房内2万用户70%的CDN服务,大幅减少OLT之上的汇聚网络带宽和城域网络带宽,延缓网络连锁升级需求。针对A-CDN场景,中兴通讯自研的CDN软件系统在以下几方面进行了优化。

● A-CDN存储优化:主要存储点播率高的三方面内容,包括3小时直播频道的时移电视内容、一周内的TVOD内容和当期点播率最高的5000部影片;总的存储容量小于16Tbps,但可覆盖70%的视频点播服务。

● A-CDN内容更新优化:通过区域热点以及热点衰减模型的大数据分析优化,及时准确更新和调度缓存内容。

同时,为了避免对网络Vlan、IP规划和BNG用户管理功能产生影响,TITAN实现了内置分流功能。对访问A-CDN的流量,通过侦听和学习,按目的IP进行分流处理,前置实现PPPoE-IPoE的协议网关功能,其他流量不受影响。该机制对BNG/SR、STB和A-CDN完全透明,从而方便工程部署实施。

随着以视频为代表的内容流量的迅猛增长,CDN对于保障用户体验的重要性日益凸显。A-CDN架构和关键技术,实现了在OLT上内置CDN功能,为运营商提供了一种低成本、灵活、快速实现大视频升级扩容的部署方案,助运营商迎接未来流量挑战。

分享到: