面向業(yè)務(wù)特征架構CDN網(wǎng)絡(luò )
2007/05/14
目前，普通的視頻點(diǎn)播網(wǎng)絡(luò )一般采用CDN網(wǎng)絡(luò )架構，這種架構應用于IPTV視頻點(diǎn)播并不能完全勝任。IPTV視頻點(diǎn)播服務(wù)的自身特征，決定了其網(wǎng)絡(luò )架構應有別于一般的CDN網(wǎng)絡(luò )，與普通的視頻點(diǎn)播服務(wù)網(wǎng)絡(luò )（VOD-CDN）也不盡相同。
IPTV視頻點(diǎn)播網(wǎng)絡(luò )具有自身的特點(diǎn)。首先，它需要從位于網(wǎng)絡(luò )中心的源服務(wù)器向邊緣服務(wù)器分發(fā)體積龐大的視頻文件。其次，它為用戶(hù)提供的是對帶寬要求很高的媒體流服務(wù)。一般而言，視頻點(diǎn)播服務(wù)要達到DVD效果，需要用戶(hù)端至少具有2Mbit/s的接入帶寬；要達到VCD效果則至少需要512kbit/s的接入帶寬。但是，現有的用戶(hù)接入帶寬難以達到這一要求。最后，IPTV面向所有的傳統電視用戶(hù)，比一般視頻點(diǎn)播系統的用戶(hù)群要大得多。
傳統的CDN網(wǎng)絡(luò )架構必須經(jīng)過(guò)改進(jìn)，才能夠適應IPTV視頻業(yè)務(wù)的需求。傳統的CDN網(wǎng)絡(luò )架構采用了基于客戶(hù)機或服務(wù)器模式的內容分發(fā)技術(shù)，客戶(hù)機與服務(wù)器有明確的分界，所有客戶(hù)端均從服務(wù)器下載文件，也就是說(shuō)服務(wù)器承擔了內容分發(fā)的絕大部分負載，這種模式對于提供Web服務(wù)的服務(wù)器間的內容同步尚可勝任，但對于需要傳送體積龐大、數量眾多的視頻文件的IPTV視頻點(diǎn)播應用，則將造成源服務(wù)器過(guò)重的負載。此外，基于客戶(hù)機或服務(wù)器模式的內容分發(fā)技術(shù)，以文件整體為單位進(jìn)行分發(fā)，而目前有些新的視頻點(diǎn)播服務(wù)器卻只需存儲視頻文件的片斷，兩者難以兼容。
普通的VOD-CDN架構，由位于中心的源服務(wù)器(OS)、靠近用戶(hù)的邊緣服務(wù)器(ES)以及與用戶(hù)處于同一個(gè)局域網(wǎng)的葉子服務(wù)器(LS)組成。源服務(wù)器擁有所有的視頻文件，在進(jìn)行內容分發(fā)時(shí)，先把文件分發(fā)到ES，ES再分發(fā)到LS。VOD-CDN與一般的CDN網(wǎng)絡(luò )不同之處在于，它把直接為用戶(hù)提供視頻點(diǎn)播服務(wù)的服務(wù)器即LS和用戶(hù)機器放在同一個(gè)LAN內。因為L(cháng)AN具有足夠的帶寬，所以解決了用戶(hù)接入帶寬不足的問(wèn)題，從而保證了QoS。但是，在同一個(gè)LAN內部只用一個(gè)LS提供視頻點(diǎn)播服務(wù)，當用戶(hù)規模變得非常龐大時(shí)，比如IPTV視頻點(diǎn)播服務(wù)將面向所有的傳統電視用戶(hù)，則LS也將不堪重負。所以，這種CDN網(wǎng)絡(luò )架構并不能完全滿(mǎn)足IPTV視頻點(diǎn)播服務(wù)的要求。
一種改進(jìn)的IPTV-CDN架構，是一個(gè)3層的樹(shù)狀服務(wù)器網(wǎng)絡(luò )，包括3種服務(wù)器：源服務(wù)器(OS)、葉子管理服務(wù)器(LMS)和葉子服務(wù)器(LS)。OS管轄所有的LMS，LMS管理LS。與傳統的CDN架構相比，IPTV-CDN架構去掉了ES，其職責由LS承擔，同時(shí)引入了LMS。LMS是一個(gè)特殊的LS，完成CDN網(wǎng)絡(luò )中的請求路由功能。OS可以查詢(xún)LMS所管轄的LS的各種信息，包括IP、路由參數、安全參數和性能參數等，從而使得在OS上監視和管理整個(gè)IPTV-CDN網(wǎng)絡(luò )成為可能。
在IPTV-CDN架構中，多個(gè)LS組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )。每個(gè)LS既可以存放完整的視頻文件，也可以存放視頻文件的分片。LMS的引進(jìn)，使各個(gè)LS可以存放不同的視頻文件。LS以及終端客戶(hù)可以位于不同的LAN內，如果某一個(gè)LAN內的LS出現故障，可臨時(shí)調度另一個(gè)LAN內的LS為用戶(hù)提供服務(wù)，從而保證IPTV視頻點(diǎn)播網(wǎng)絡(luò )的QoS。如果LAN內的用戶(hù)規模擴大，或者視頻文件太多導致存儲空間不足，只需增加LS的數量即可。用戶(hù)的視頻點(diǎn)播流程按照4個(gè)步驟，即用戶(hù)首先從OS選擇需要點(diǎn)播的節目，開(kāi)始點(diǎn)播；其次，OS進(jìn)行路由選擇，為用戶(hù)選擇一個(gè)與之在同一個(gè)區域內的LMS；再次，LMS進(jìn)行第二次路由選擇，在其管轄范圍內，為用戶(hù)選擇一個(gè)性能較好且擁有被點(diǎn)播文件的LS；最后，用戶(hù)連接到該LS，開(kāi)始收看節目。
與基于客戶(hù)機或服務(wù)器模式的CDN架構或VOD-CDN架構相比，IPTV-CDN架構在整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的負載均衡、內容分發(fā)速度等方面有明顯的優(yōu)勢，同時(shí)提供了按文件片斷進(jìn)行內容分發(fā)的可能。這已經(jīng)通過(guò)在局域網(wǎng)環(huán)境下搭建的一個(gè)基于IPTV-CDN架構的IPTV視頻點(diǎn)播網(wǎng)絡(luò )得到了證明。
中國信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)(www.cnii.com.cn)
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