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CDN下沉,提升IPTV体验,降低网络建设成本

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    [LV.Master]伴坛终老

    新浪微博达人勋

    发表于 2017-2-25 21:44:14 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    消息来自- 北京
    一、网络新挑战

    近几年,随着PONFTTH光网络的规模建设,电信运营商的IPTV业务进展神速,2016年,国内IPTV签约用户规模已经近亿,局部地区已经超过CATV用户数量。毫无疑问,IPTV业务已成为电信运营商的战略性基础业务,成为拉动宽带网络、4G网络发展、提高运营商收入的关键。IPTV业务的发展方向是高清、超高清、VR、AR。目前,4K超高清电视已成为IPTV旗舰业务。

    4K电视业务,对网络带宽、传输延时、丢包和抖动以及业务运维手段都提出了很高要求。由于现有IPTVCDN节点一般设置在核心机房,带宽的扩容涉及PON接入网络、OLT经AGS到BNG的汇聚网络,以及BNG经OTN传送网络到CR的核心网络,涉及设备多,线路长,工程繁琐,成本高昂。通过分析,按照每个用户忙时平均50M带宽评估,一台OLT带4000用户的话,要求的上联带宽将会达到200G,其网络扩容成本巨大。

    同时,8K/VR/AR电视业务要求网络丢包率小于10-5,而现有城域网忙时丢包率指标一般只能达到10-4,尤其是网络忙时无法得到满足。另外,未来VR业务带宽要求每路流量达300M到1G,时延要求RTT小于12ms。目前家庭网络+接入网络+城域网络+CDN的RTT延时基本是20ms左右,也难以满足小于12ms的要求。

    二、解决思路和方案

    为了4K电视的规模部署,8K/VR的业务升级,都需要改变承载网络架构或CDN网络架构。为了尽量避免承载网络的扩容和架构变动,CDN下移不失为一种有效的解决思路。运营商可以根据自身的业务需求、网络和机房资源,灵活确定CDN下移位置。本文介绍把边缘IPTV CDN直接下移到接入机房的方案。

    该方案把边缘CDN节点旁挂于OLT,从而一方面减少IPTV业务流量传输路径,减少丢包、延时,有利于提高视频业务质量和后续8K/VR超高带宽视频业务的开展;同时,由于用户视频业务就近得到服务,极大减轻了汇聚网络和核心网络的扩容压力,继而大幅降低网络建设成本。

    如图1和图2,针对人口稠密的热点地区,可在接入机房部署边缘CDN,本区域用户的热门视频可就近得到服务,一方面服务质量可得到保证,另一方面可大幅减轻汇聚城域网络和核心CDN节点的压力。

    11.jpg
    图1 现有CDN节点的网络位置和IPTV业务路径

    2.jpg
    图2 CDN下沉接入后组网和IPTV业务路径

    CDN下沉接入网后,对OLT设备提出了新的要求:
    (1)支持L3Router功能,方便旁挂CDN;
    (2)支持IPoE接入控制,支持Dhcprelay、IPOAM等功能;

    边缘CDN配置需求:
    (1)边缘CDN主要存储热门影片和电视,存储容量一般2T-6T;
    (2)存储介质需要兼顾I/O性能和存储容量,建议SSD+SATA硬盘组合;

    三、模型分析

    (1)流量节省分析:

    假设一台OLT覆盖6000用户,一台BRAS接入10台OLT,一台CR接入10台BRAS。另假设户均视频流量10M,边缘命中率60%,则

    BRAS流量减少:10M*60%*6000*10/1000=360G

    CR流量减少:10M*60%*6000*10*10/1000=3600G

    (2)时延分析减少:

    目前家庭网络延时2ms,接入网小于1ms,CDN2ms,因此,RTT时延近10ms。因此,CDN下沉到OLT,基本可以满足8K/VR时延需求;

    四、实验验证案例

    为了验证方案的可行性,依托中兴大视频实验室进行了验证。实验组网如图3,实验结果符合预期,成功验证了4K、8K、VR等业务。实验表明,边缘CDN节点提供的视频服务质量明显高于大网服务器提供的视频服务质量。分析原因有三:本地带宽大,时延小,几乎无丢包;而大网连接带宽受限、时延和丢包性能都远差于本地连接。

    另外,边缘CDN节点加入现网IPTV系统,只需做少量的配置工作,而完全不需要修改或增加IPTV系统功能,确保了工程可实施性。

    3.jpg
    图3. 实验验证组网图

    五、结论

    中兴通讯的CDN下沉接入机房的解决方案,为运营商低成本开展4K电视业务,以及后续8K、AR、VR业务提供了创新思路。该方案不仅成功解决了提高视频业务体验质量的难题,而且避免了网络频繁扩容引起的高成本、长时间、大工程量的问题。该解决方案经过重庆联通部署试点验证,后续将进一步完善方案、设备和系统,为运营商开创大视频时代提供更有竞争力的解决方案。
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