全面解析IPTV中CDN技術(shù)

目前在IPTV網(wǎng)上CDN的邊緣訪問是提高IP承載網(wǎng)QoS的有效途徑，很多運(yùn)營商在寬帶網(wǎng)上都部署了CDN/MDN，為IPTV網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)奠定了良好的基礎(chǔ)。CDN網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，使互聯(lián)網(wǎng)資源得到了最大限度的利用。將大大推動(dòng)國內(nèi)IPTV業(yè)務(wù)的發(fā)展。

1、CDN技術(shù)的產(chǎn)生

目前，上網(wǎng)的用戶數(shù)越來越多;Web站點(diǎn)的數(shù)量繼續(xù)在增加;可供訪問的資源日趨豐富，特別是文本、圖像、音樂、廣告、流媒體、動(dòng)畫等大量涌現(xiàn);網(wǎng)上業(yè)務(wù)量成倍遞增，造成了對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的大量需求，并且網(wǎng)絡(luò)訪問的延遲與等待總是普遍存在，這些情況導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)擁塞，服務(wù)器過載，網(wǎng)上應(yīng)用等待時(shí)間過長等諸多問題，使整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容傳送性能下降。

如何緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞，提高用戶獲取信息的速度。成為困擾眾多企業(yè)和服務(wù)商的一大難題。依靠增加帶寬來解決這一問題是一個(gè)方面，另外它還受到傳輸途中的路由阻塞和延遲、網(wǎng)站服務(wù)器的處理能力等因素的影響，這些和訪問者與網(wǎng)站服務(wù)器之間的距離有密切的關(guān)系。因此，即使各個(gè)ISP將網(wǎng)絡(luò)帶寬加大后，如果訪問者和網(wǎng)站之間的距離較遠(yuǎn)，它們之間的通信一樣需要經(jīng)過重重的路由轉(zhuǎn)發(fā)和處理，網(wǎng)絡(luò)延誤不可避免。而用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能的要求越來越高(如對(duì)訪問的響應(yīng)時(shí)間、網(wǎng)站內(nèi)容和服務(wù)提供的可靠性等的要求)，因此CDN(Content Delivery Network)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

1996年，由麻省理工學(xué)院一個(gè)小組提出了CDN的概念，并開始對(duì)CDN技術(shù)進(jìn)行研究，他們?cè)?999年成立了一個(gè)專業(yè)CDN服務(wù)公司，為Yahoo提供了專業(yè)服務(wù)。如今在國內(nèi)外已經(jīng)有很多的企業(yè)和服務(wù)商開始使用內(nèi)容傳送網(wǎng)絡(luò)CDN技術(shù)來提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，以滿足用戶的需求。

2、CDN的定義

CDN的英文全稱是Content Delievery Network，即內(nèi)容傳送網(wǎng)絡(luò)。CDN是建立在現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之上的一種增值網(wǎng)絡(luò)。是在應(yīng)用層部署的一層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

提供CDN技術(shù)產(chǎn)品的廠商有各自的解決方案，CDN運(yùn)營商的實(shí)現(xiàn)方式也不同，但CDN技術(shù)實(shí)現(xiàn)的功能是相同的。那就是將多點(diǎn)負(fù)載均衡，路由或緩存技術(shù)結(jié)合起來，利用智能分配技術(shù)，將內(nèi)容根據(jù)來訪用戶的地點(diǎn)，按照就近訪問的原則分配到多個(gè)節(jié)點(diǎn)。

在傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)中，用戶請(qǐng)求直接指向基于網(wǎng)絡(luò)地址的原始服務(wù)器，而CDN業(yè)務(wù)提供了一個(gè)服務(wù)層，補(bǔ)充和延伸了Internet網(wǎng)絡(luò)，把頻繁訪問的內(nèi)容盡可能向用戶推進(jìn)，提供了處理基于內(nèi)容進(jìn)行流量轉(zhuǎn)發(fā)的新能力，把路由導(dǎo)引到最佳服務(wù)器上。動(dòng)態(tài)獲得需要的內(nèi)容。它改變了分布到使用者信息的方式，從被動(dòng)的內(nèi)容恢復(fù)轉(zhuǎn)為主動(dòng)的內(nèi)容轉(zhuǎn)發(fā)。

CDN的核心是邊緣訪問和透明訪問，以前主要是用于Web訪問加速，只支持HTTP/FTP協(xié)議。在2003和2004年國內(nèi)流媒體業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，CDN開始支持MMS/RTSP等協(xié)議，CDN得到了很大的發(fā)展，有時(shí)也稱為MDN(Media Delievery Network)。

3、CDN技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

3.1 CDN技術(shù)具有的特點(diǎn)

(1)根據(jù)用戶的地理位置和連接帶寬，讓用戶連接到最近的服務(wù)器上去，訪問速度快。

(2)全局負(fù)載平衡，提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的性能與質(zhì)量。

(3)熱點(diǎn)內(nèi)容主動(dòng)傳送，自動(dòng)跟蹤，自動(dòng)更新。

(4)網(wǎng)絡(luò)具有高可靠、可用性，能容錯(cuò)且很容易擴(kuò)展。

(5)無縫地集成到原有的網(wǎng)絡(luò)和站點(diǎn)上去。

3.2 CDN技術(shù)具有的優(yōu)勢(shì)

(1)可減少消耗的網(wǎng)絡(luò)帶寬，減少網(wǎng)絡(luò)訪問的延遲和用戶響應(yīng)時(shí)間。提高網(wǎng)絡(luò)性能和網(wǎng)站內(nèi)容的可用性。

(2)提高網(wǎng)站資源的管理控制能力，智能分配路由和進(jìn)行流量管理。

(3)發(fā)送的內(nèi)容受到保護(hù)，未授權(quán)的用戶不能修改。

(4)內(nèi)容提供商可在本地自己決定服務(wù)的內(nèi)容，內(nèi)容是動(dòng)態(tài)的。

(5)內(nèi)容提供商在降低成本的同時(shí)，提高了服務(wù)質(zhì)量，提供的內(nèi)容更多、速度更快。

(6)可線性、平滑地增加新的設(shè)備，保護(hù)原有的投資。

因?yàn)樯鲜龅奶攸c(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，CDN技術(shù)能加速和提高寬帶流媒體的使用，使互聯(lián)網(wǎng)的多媒體用戶更加普及，這些應(yīng)用包括在線播放、音樂點(diǎn)播、電視直播、游戲等，大大促進(jìn)網(wǎng)上應(yīng)用和服務(wù)的發(fā)展。

4、IPTV系統(tǒng)組成

IPTV(Internet Protocol TV或Interactive Personal TV)也叫交互式網(wǎng)絡(luò)電視，是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的多媒體通信技術(shù)。IPTV利用寬帶網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，以家用電視機(jī)或計(jì)算機(jī)作為主要終端設(shè)備，通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(IP)傳送電視信號(hào)，向家庭用戶提供包括電視節(jié)目在內(nèi)的多種交互式數(shù)字媒體服務(wù)。

IPTV的工作原理是把源端的電視信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼處理，轉(zhuǎn)化成適合IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)形式，然后通過IP網(wǎng)絡(luò)傳送，最后在接收端進(jìn)行解碼，再通過電腦或是電視播放。由于數(shù)據(jù)的傳輸速度要求比較高，所以要采用最新的高效視頻壓縮技術(shù)，例如H.264，MPEG4等。IPTV的系統(tǒng)組成如圖1所示：

(1)IPTV終端

目前IPTV終端主要有三種形式，即PC、機(jī)頂盒+普通電視機(jī)和手機(jī)。

(2)接入系統(tǒng)

接入系統(tǒng)主要為IPTV終端提供接入功能，使IPTV終端能夠順利接入到IP承載網(wǎng)。目前，ADSL作為寬帶接入網(wǎng)的一種方式在幾年內(nèi)仍然占主導(dǎo)地位，以太網(wǎng)接入方式也漸漸增多。采用FTTC/FTTB的方式，結(jié)合ADSL，SDSL，Cable Modem等技術(shù)，也可使用FTTC+HFC的方式向用戶提供寬帶接入。

(3)IP承載網(wǎng)絡(luò)

用于傳送IPTV的承載網(wǎng)絡(luò)，是基于TCP/IP協(xié)議的，可以是公網(wǎng)。也可以是專網(wǎng)。

(4)內(nèi)容媒體服務(wù)系統(tǒng)

該部分主要完成節(jié)目的數(shù)字化，將原始節(jié)目進(jìn)行編碼、壓縮，成為能夠在IP網(wǎng)絡(luò)上傳。

(5)節(jié)目源

節(jié)目源可以是攝像機(jī)、電視臺(tái)、VCD光盤、衛(wèi)星輸入信號(hào)等。

5、CDN技術(shù)在IPIV中的應(yīng)用

IPTV系統(tǒng)對(duì)于用戶的服務(wù)質(zhì)量有很高的要求，而且要保證播放的流暢。在廣域網(wǎng)內(nèi)，從用戶的客戶端到流媒體服務(wù)器之間經(jīng)過了一個(gè)很復(fù)雜的路由以后，就很難保證播放的流暢了。為了克服網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜路線帶來的制約，在IPTV中必須通過邊緣服務(wù)來實(shí)現(xiàn)最終用戶的點(diǎn)播服務(wù)，所以要把內(nèi)容從中心服務(wù)器有效地分發(fā)到邊緣服務(wù)器，就可以通過CDN把內(nèi)容從中心存儲(chǔ)服務(wù)器分發(fā)到邊緣服務(wù)器。