浅谈广电CDN网络技术浅析及典型案例分析

李莉

 淮安市广播电视台

摘  要：广电CDN技术针对当前视频业务进行优化和分发，旨在提高用户体验。CDN的主要原理是利用分布式边缘服务器策略，使内容能够就近为用户提供。为应对高清交互式视频业务的增长，广电制定了战略，强调CDN建设的必要性。在网络需求方面，CDN要处理大流量、对丢包高度敏感，并要求低时延。广电CDN的建设模式包括逻辑隔离、物理独立和部分融合，其中后两者被视为未来的主流。通过案例分析，探讨了某省广电CDN的具体实施情况。

关键词：CDN网络技术；广电；案例分析

1 CDN简要概述

CDN，即内容分发网络，遵循一个“核心-边缘”的存储和服务模式，它是基于IP网络构建的分散式内容传递系统。它的工作机制是在多个地点设置边缘服务器，同时所有数据内容都存放在核心服务器中。通过高效的骨干网络，用户频繁请求的数据会被传输到边缘服务器，并由这些服务器为用户提供服务。这样的设计旨在让用户能够在附近的地方轻松获取他们需要的信息。这一方法有效地解决了由于网络带宽受限、大量用户访问以及网点分布不均匀等问题导致的网站加载速度缓慢的问题。在广电领域，CDN主要被用来分发视频内容。目前，它主要支持两种视频业务：实时/时移业务（多播）和视频点播服务（单播）。在省级CDN系统中，视频内容从省级公司分发到各地市，而在城域CDN中，视频内容则在特定的地市范围内进行分发。

2 广电CDN建设的必要性

2.1 业务发展趋势与战略定位

对于广电运营商而言，其未来业务发展趋势与传统电信运营商的重点明显不同。在当前及预见的未来时段，广电的核心优势业务将是高清交互式视频业务，同时还需关注宽带数据及大型客户的专线和专网业务。视频业务正在逐渐走向高清和互动化的发展轨迹。广电因其深厚的业务经营经验、技术沉淀、产业链的整合能力以及得到的高度客户认同，对于发展视频业务具有固有的优势。无疑，视频业务将在广电的综合业务体系中占据核心和战略地位。

2.2 IP承载网络的考量

考虑到广电的未来业务方向，其IP承载网络的建设必然要首先重视视频业务的大规模支撑。同时，这种网络还应具备处理宽带数据业务和为大客户提供高品质VPN业务的能力。对于广电运营商而言，宽带数据层面的IP省级网络和IP城域网络往往是初步的建设焦点。随着互动数字电视业务，特别是点播业务的快速发展，视频内容分发的CDN层面的IP省级和城域网络的建设逐渐显得尤为重要。

2.3 CDN在视频业务中的角色

随着数字内容的消费增长，视频业务尤为突出，对于广电而言，CDN的建设显得尤为重要。为满足高清和互动视频业务，特别是VOD业务的需求，广电必须确保其IP省级网络和IP城域网络能有效地分发视频内容。CDN不仅为用户提供了更快速、更稳定的访问体验，还减轻了核心服务器的压力。此外，通过近端分发，能够降低延迟，提高流畅度，从而增强用户的观看体验。而在运营层面，优化的CDN可以为广电带来更高的运营效率、降低成本，并提供更多的商业机会。因此，CDN的角色不仅仅是技术支撑，它对广电的整体业务策略和未来发展都有着不可忽视的影响。

3 CDN对网络要求

3.1 高流量与长持续时间的需求

当今的数字时代，随着视频质量的提高和多媒体内容的普及，对网络的带宽要求越来越高。考虑到高清和标清的卫星直播，可以简单地估算流量约为2Gbps。再加上大量的高清视频点播，流量可能高达4Gbps。这种高流量不仅意味着网络需要提供大量的带宽，还要求网络能够持续稳定地提供这样的流量。而随着4K、8K甚至更高分辨率内容的出现，未来的带宽需求预计将呈指数增长。因此，不仅要有强大的基础网络结构，还需要有高度可靠和可扩展的网络设计来应对未来的流量挑战。在日常操作中，网络流量可能会有峰值和谷值，但对于广电CDN来说，保持持续的高流量输出至关重要，以确保用户体验的连续性和质量。

3.2 丢包的敏感性

视频传输对数据包的丢失特别敏感，因为它使用高级的压缩技术和上下文相关性。这种技术可以减少所需的带宽，但也使其更容易受到丢包的影响。一个丢失的数据包可能会导致多个帧的错误，严重影响视频质量和用户体验。现实中，宽带业务可能会有1%-2%的丢包率，但这对于视频业务来说远远不能满足。网络需要提供近乎零丢包的稳定性，丢包率应该被控制在0-0.05%之内。为了实现这一点，网络运营商必须投资于更好的硬件、更精确的流量管理和更高效的错误纠正技术。此外，为了进一步提高稳定性和可靠性，也应考虑采用冗余路径和备份系统。

3.3 对时间延迟的高要求

在数字媒体传输中，时间延迟是一个至关重要的参数。根据ITU-TG.114的建议，音视频传输的双向延迟应不超过300ms，也就是说单向延迟应限制在150ms以下。一个引人入胜的实时体验依赖于这些标准。如果单向延迟超过200ms，用户可能会感受到明显的不同步现象，这会严重影响他们的观看体验。例如，在在线会议、远程教育或在线游戏中，延迟可以导致通信中断、互动失效或其他技术问题。实际上，当延迟达到100ms时，人眼就可能感受到不适，而超过150ms时，用户会明显感觉到视频的卡顿。因此，为了满足这些严格的要求，网络不仅需要高速转发和处理数据，还需要具备快速的故障恢复能力。这确保了无论何时，用户都能获得最佳的体验。

4 广电CDN网络的建设现状探讨

近年来，随着视频内容分发需求的增加，我国的广电运营商在CDN网络构建上展现出了多样化的方向和步骤。简略地说，我们可以将这些方向划分为三个主要类别：

基于逻辑的隔离CDN平面：这种方式通过在宽带数据网络上采用VPN技术，创建了一个逻辑隔离的CDN层次。这与Internet上的互联网服务提供商ICP相似，允许在现有的IP网络上叠加个体化的CDN系统。

完全物理隔离的CDN平面：这种构建模式强调在物理上建立完全独立的省级和城市级CDN网络，确保其与宽带数据网络彻底分隔。值得一提的是，目前如江苏、湖南和贵州等地都已建立了两套完全独立的省级IP网络架构。

部分集成的CDN平面：此模式下，CDN网络与IP宽带数据网络之间既不完全独立也不完全合并，而是进行了一定的优化。在某些方面，这两个网络有所交集。例如，浙江的华数公司近期所建的省级IP网络就采用了这种思路，其中地市CDN核心交换机既是CDN的核心设备，同时也扮演了IP城域宽带数据网络的汇聚设备角色。青岛有线电视的最新城域网络也采纳了相似的策略。

考虑到三网融合的步伐不断加快，以及广电运营商对互动数字电视，尤其是高清VOD业务的热情，预计后两种CDN网络建设模式将得到广大广电运营商的青睐，并逐渐成为行业的主导趋势。

5 实例探究

考察一个具体的例子：某省的广电高清互动CDN载体网络。为满足该省份的高清视频业务需求，在每个城市中心均设置了两台核心设备，作为该城及其下属县区的视频业务中枢。这些设备主要负责提供高容量的第三层转发服务，并支持视频内容的本地缓存。

进一步深入到地市级别，我们可以看到三台高端核心路由器已成功部署。这些路由器与数据中心的万兆以太网交换机相互配合，为地方广电的高清互动视频服务提供支持。不同于传统的网络配置，该网络利用了创新的交错间隔矩阵设计，结合智能调度策略和路径负载均衡技术，真正实现了交换系统的零阻塞状态。这确保了视频内容可以达到线速传输的效果。此外，为了优化网络效率，它采纳了一个三层级的组播技术，包括板内、板间以及交换网层面。这一独特的组播功能显著减少了骨干网络带宽在视频业务中的占用，从而为视频流的顺畅播放提供了坚实的保障。

6 结语

随着技术的发展和用户需求的变化，广电CDN技术已成为满足现代视频业务需求的关键。在我们对广电CDN技术的深入研究中，不仅揭示了其背后的核心原理和技术细节，还通过实际案例展示了其在实践中的应用。未来，广电运营商应持续关注新技术和用户需求的变化，进一步完善和升级CDN技术，以满足日益增长的高清交互式视频业务需求。同时，广电行业也应认识到与其他技术整合的重要性，以推动整个行业的技术创新和业务升级。

参考文献

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[2]王楠,张燕兵.广电CDN网络技术浅析及典型案例分析[J].科技风,2014(16):16.