企業(yè)CDN系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)方案

1.CDN簡介 1 11.2.技術(shù)特點與優(yōu)勢 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.后臺管理系統(tǒng) 42.1.2.中心存儲 42.1.3.視頻服務(wù)器 52.1.4.系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 52.2.平臺使用情況 52.2.1.用戶數(shù)及并發(fā)峰值 52.2.2.中心存儲 6 73.1.理論依據(jù) 73.1.1.參考架構(gòu) 73.1.2.內(nèi)容庫、邊緣節(jié)點與帶寬的關(guān)系 83.2.規(guī)模設(shè)計 3.2.1.推流及分發(fā)能力需求 3.2.2.中心節(jié)點內(nèi)容庫設(shè)計 3.2.3.邊緣緩存網(wǎng)關(guān)設(shè)計 3.3.功能與性能設(shè)計 3.3.2.與外圍系統(tǒng)對接接口設(shè)計 3.3.4.業(yè)務(wù)監(jiān)控與管理功能 廣義來講，CDN具有如下技術(shù)特點與優(yōu)邊緣節(jié)點上，降低用戶訪問網(wǎng)絡(luò)的延遲和響應(yīng)時間，給用戶最優(yōu)的訪問體驗2.CDN可緩存節(jié)點可進行全局負(fù)載均衡配置,能夠有效提高網(wǎng)絡(luò)資源的利護原有的投資；故ICP/ISP在進行系統(tǒng)平臺建設(shè)或網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時，均會依據(jù)自身實際情況部所示。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Comcast有線電視網(wǎng)絡(luò)運營商制定的NGOD(NextGenerationOnDemand)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。系統(tǒng)目前可分為后臺管統(tǒng)、中心存儲、邊緣視頻服務(wù)器3部分。其中后臺管理系統(tǒng)和中心存儲部署在省中心，視頻服務(wù)器部署在每個地市和省中心，如圖2-1所示。2.1.1.后臺管理系統(tǒng)我公司后臺管理系統(tǒng)由龍視傳媒提供，該后臺管理系統(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，可支持21000用戶的并發(fā)訪問請求。2.1.2.中心存儲我公司中心存儲由龍視傳媒提供，存儲空間共有155TB,平臺建設(shè)初期，對外接口帶寬能力為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)時中心存儲吞吐能力不足的情況。省中心至每個地市VOD平臺在波分上有4條1G帶1G鏈路。地市至每個縣市在波分上有2條1G帶寬鏈路，其中1條走西向、1用戶數(shù)(未使用過VOD點播業(yè)務(wù)用戶)近10萬戶，有效激活用戶數(shù)(使用過VOD業(yè)務(wù)用戶)4.5萬余戶。每日活躍用戶目前穩(wěn)定在1萬用戶，晚高峰用戶平臺內(nèi)現(xiàn)有影片資源總數(shù)73438條，占用平臺存儲空間90%以上，已達(dá)峰值。影片碼率在4Mbps以下(平均碼率3.56Mbps)共計59250條，時長25076.1小時；影片碼率在4-6Mbps之間(平均碼率4.72Mbps)共計187條時長167.5小時；影片碼率在6-8Mbps之間(平均碼率6.89Mbps)共計3968條時長1712.4小時影片碼率在8Mbps以上(平均碼率8.07Mbps)共計10033條，時長7011小時?，F(xiàn)網(wǎng)實際標(biāo)清59437條，平均碼率3.56Mbps,總時長25243.6小時；現(xiàn)網(wǎng)實際高清14001條，平均碼率7.73Mbps,總時長8723.4小時(2013年5月15日平臺數(shù)據(jù))。另平臺內(nèi)還含2000余小時的時移和回看心初步測算，需投資310萬元(省中心存儲盤陣擴容70TB,費用70萬元，長市各擴容15TB,軟硬件費用合計約為180萬元，總計310萬元)。我公司經(jīng)過近幾年的發(fā)展，數(shù)字電視用戶已經(jīng)達(dá)到460余萬戶，VOD用戶開戶數(shù)已超過15萬，有效激活用戶數(shù)(使用過VOD業(yè)務(wù)用戶)超過4.5萬戶，其中觀看高清節(jié)目的用戶接近30%。對用戶快速增漲和規(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)實際使用情況，利用CDN的動態(tài)緩存技術(shù)，將用戶點播熱度較高的和預(yù)期熱度較高的影片動態(tài)調(diào)整到相應(yīng)邊緣節(jié)架構(gòu)進行建設(shè)，系統(tǒng)由實時/非實時節(jié)目注入、內(nèi)容庫服務(wù)、內(nèi)容擴散管理、中心存儲內(nèi)容庫和緩存網(wǎng)關(guān)等模塊組成，如圖3-1所示。22圖3-2中心節(jié)點、邊緣節(jié)點、用戶群連接關(guān)系在圖3-2所示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，每個節(jié)點響應(yīng)其覆蓋用戶群的視頻點播申請，如用戶點播內(nèi)容在該節(jié)點未能命中，則用戶所點播由中心節(jié)點響應(yīng)，即邊緣節(jié)點未命中，則由省中心響應(yīng)點播請求。在系統(tǒng)實際運營中，由經(jīng)驗可以得出中心節(jié)點命中率與相應(yīng)邊緣節(jié)點存儲影片比例應(yīng)具有一定的函數(shù)關(guān)系，二者符合長尾效應(yīng)，即如圖3-3所示的冪律分布關(guān)系。圖3-3中心節(jié)點命中率與邊緣存儲關(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)邊緣存儲固定，隨著并發(fā)數(shù)為：長春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，平臺點播內(nèi)容總量調(diào)整至50000小時(30000小時高清、20000小時標(biāo)清節(jié)目),同時將時移頻道調(diào)整至7×24小時的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小時高清節(jié)目內(nèi)容碼率按8Mbps計算所需凈存儲空間為8Mbps30套高清和15套標(biāo)清直播節(jié)目的7×24小時錄制，所需凈存儲空間為以上所有節(jié)目按照目前提供8與32倍速快進、快退文件生成方式，在做RAID5基礎(chǔ)上并預(yù)留20%存儲空間后，所需存儲空間為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30%,即各地CDN邊緣節(jié)點緩存空間為91TB時，點播命中率可達(dá)90%。按平臺單并發(fā)流平均帶寬為4.5Mbps計算，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，隨著邊緣存儲的增長，所需帶寬將以冪站點名并發(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%。若以此方式進行部署，每個地市均建設(shè)邊緣緩存節(jié)點，由表3-1可見，可以滿足除長春和吉2.各地最大化使用骨干帶寬部署方式在每個地市建設(shè)邊緣緩存節(jié)點,按平臺現(xiàn)有中心存儲至3.6G、單并發(fā)流平均帶寬為4.5Mbps計算，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比例理論值如表3-2所示。站點名出口帶寬(G)設(shè)計并發(fā)數(shù)最低命中率邊緣存儲比例吉林延吉四平白城遼源松原方案1與2均屬于相對極端的部署方式，方案1部署方式簡單，但投資較延邊地區(qū)部署存儲比例為中心庫30%的邊緣緩存服務(wù)器節(jié)點。同時將其余6地市虛擬為一個存儲比例為30%的緩存節(jié)點部署在省中心，服務(wù)于其余6個地市(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(并發(fā)請求峰值接近400時),在相應(yīng)地市部署邊緣緩存節(jié)點部署邊緣緩存服務(wù)器，當(dāng)所有地市緩存服務(wù)器均部署完畢時，后續(xù)用戶如果繼續(xù)增加，則對VOD平臺核心網(wǎng)絡(luò)帶寬進行擴容。3.3.功能與性能設(shè)計內(nèi)容注入模塊主要實現(xiàn)并完成非實時內(nèi)容與實時內(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)實時/非實時節(jié)目內(nèi)容，通過A3(非實時節(jié)目注入接口)與A5(實時節(jié)目注入接口)兩個標(biāo)準(zhǔn)接口完成內(nèi)容向CDN中心內(nèi)容庫的節(jié)目注入。在內(nèi)容注入過程中，同步生成用于影片快進快退操作的倍速文件及用于邊緣視頻服務(wù)器通過C2接口進行內(nèi)容拉取的索引文件。1.對編碼格式、碼率及封裝格式的支持在CDN系統(tǒng)設(shè)計過程中,計劃支持MEPG-2、H.264兩種主流的編碼格式，兼容AVS編碼格式(國家標(biāo)準(zhǔn)),可擴展支持H.265編碼格式(與H.264相比，相同畫質(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小時以內(nèi)),以確保因突發(fā)成后的影片起止時間點內(nèi)容,以解決在系統(tǒng)錄制過程中因時間偏差導(dǎo)致影片起止圖3-5CDN系統(tǒng)與外圍接口成A3(非實時節(jié)目注入接口)、A5(實時節(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)對接。議的接口對接與集成能力。3.3.3.內(nèi)容調(diào)度與管理系統(tǒng)在建設(shè)過程中，為保證良好的邊緣節(jié)點命中率，