基于5G边缘网络的视频CDN业务分流方案探讨

2020-03-21洪一帆

通信电源技术 2020年3期

洪一帆

（中移（杭州）信息技术有限公司，浙江杭州 311114）

1 视频CDN业务的部署现状分析

在互联网的快速发展与网络用户数量不断增长下，网络数据传输所面临的压力不断增大，从而对互联网用户的业务体验也形成了较为严重的影响。在这种情况下，CDN应运而生，并逐渐在我国市场上快速发展。

以电信网络中的CDN为例，其主要包含电信网络运营商自行构建的CDN与互联网CDN两种类型。其中，互联网CDN以当前国内较为典型的传统CDN、云CDN以及创新CDN等形式为主。而互联网CDN中的传统CDN形式，具有典型代表意义的主要有老牌的CDN厂家，如网宿以及蓝汛等；云CDN则以金山、阿里以及腾讯等为典型代表，它们均是以Internet骨干网为基础上进行构建的CDN分发节点，从而为内容分发与全网业务就近接入提供支持。此外，互联网CDN中的创新CDN则是采用P2P技术，以共享模式为基础，通过对边缘节点数量进行大幅提升改善，以实现对闲小带宽利用下的用户体验改善和提升的目的。需要注意的是，当前互联网CDN中的创新CDN受应用场景限制，再加上其服务效果的稳定性不足，导致在市场发展中的地位和影响明显较小。与运营商自行构建的CDN不同，互联网CDN是以企业用户为网络的主要面向服务对象，其系统与平台构建中是以通用硬件应用为主，在网络数据容量增加与业务扩展方面具有较大的便利性，能够同时为全国固网以及移动用户进行服务提供，但是，其网络服务中不管是面对固网或者是移动业务用户，都不能真正向网络边缘下沉实现，从而会导致骨干网网络资源浪费以及网络拥塞等情况发生，对用户业务体验形成不利影响[1]。

运营商自行构建的CDN是以IPTV业务与流媒体业务服务为主，其网络架构设计多以2级或3级网络架构形式为主，在网络部署中根据区域划分主要包含省中心、区域节点（地/市）以及边缘节点（区县）等不同CDN架构组成。其中，与3级网络架构不同，2级网络架构组成中不包含边缘节点（区县）部分，并且运营商自建的CDN网络架构中，省中心节点多设置在各省会，通过对全省业务管平台以及CDN中心节点、EPG中心节点等进行集中部署，以对节目源注入、分发与业务管理、其他平台对接等进行支持，对省中心节点与省网核心路由器进行上联设置，而区域节点主要以本地/市CDN内容分发支持为目标，对该节点与区域节点网络的核心路由器进行上联设置。此外，在一些宽带用户较为密集的区县还会进行边缘节点部署，以为本地用户提供服务，该节点多与本地业务控制层设备进行连接。与互联网CDN相比，运营商自建CDN在用户资源以及IDC资源、接入资源等方面具有一定的优势，但是由于其是以省为单位进行构建的网络，而一些省存在多套CDN共存情况，并且各CDN之间存在孤岛现象，未实现相应的全程全网架构构建，导致其为全国用户进行网络服务提供中存在较大的问题。同时，由于不同CDN平台之间的竖井式结构，使其在通用性与扩展性方面也表现较差；因不同CDN的专用硬件及其较为复杂情况，在实现统一的升级功能与接口连接设计上存在较大的难度，不能对CDN业务的快速与灵活部署要求进行满足，且缺少面向移动用户与政、企客户的产品内容等，在市场发展中存在较为突出的制约因素。

2 基于5G边缘网络的视频CDN业务分流方案研究

2.1 基于5G边缘网络的视频CDN业务部署

5G通信技术与4G通信技术相比，其网络传输速度能够达到数10 Gb/s，高出4G网络100倍以上。在5G通信技术的快速发展与应用实现下，也会带动有关行业发展中的高带宽、低时延业务需求不断增长，从而推动其应用内容部署的本地化实现，同时随着网络架构的控制面和转发面分离演变及需求增加，也促进了网络部署中由传统专有封闭设备体系向以通用硬件为支持的云化开放体系转变发展。因此，以云化技术为基础的MEC（多接入边缘计算）平台建设也将成为当前各大运营商进行网络构建的必然选择。

在5G边缘网络支持下，通过对MEC设备的引入应用，根据应用信息对本地数据进行分流部署，以满足其业务就近接入要求，从而使网络用户数量增长与体验需求不断提升下的网络拥堵与业务时延问题得到有效解决，对我国通信网络服务的生态发展具有十分积极的作用和意义。此外，在移动终端设备接入数量不断增长与多媒体业务发展环境下，移动视频业务数据增长成为网络数据重要增长点，移动视频CDN业务部署的需求也不断提升，同时受传统移动网络核心网设备部署以省中心为主，造成移动视频CDN业务部署不能与用户相接近，形成骨干网资源浪费以及网络拥堵等情况存在，对用户体验产生影响。因此，采用基于5G边缘网络的移动视频CDN业务部署，以促进移动视频CDN业务能够向移动边缘网络下沉，有效解决其网络拥堵与骨干网资源浪费问题，实现用户体验改善[2]。

2.2 视频CDN业务的分流方案研究

结合5G边缘网络的特点以及OTT移动视频业务管理模式，在进行基于5G边缘网络的移动视频CDN业务分流部署中，需要从不同场景对基于PCC（策略控制与计费）、基于MEC本地配置、基于第三方应用的视频CDN业务分流方案进行研究。

其中，基于PCC的移动视频CDN业务分流方案设计，是在PCC设备广泛部署应用基础上，通过对基于PCC的控制机制引用能够对移动视频CDN业务实现分流设计。需要注意的是，在进行基于PCC的视频CDN业务分流方案部署中，为实现其业务分流控制，需要在5G网络的核心网中进行AF以及NEF、PCF等网元部署。通过AF网元能够直接或者是在NEF网元支持下，向PCF进行业务策略请求发送，而PCF通过对请求信息进行转换，然后向SMF进行发送，并由SMF根据业务策略，对综合端签约信息以及用户位置、路由规则等综合分析，为用户进行最近的UPF选择，以实现数据分流，最终业务数据分流下对边缘网络的本地视频业务进行访问，同时为业务数据访问用户提供相应的服务。图1为基于PCC的移动视频CDN业务分流策略配置图。

基于MEC本地配置的移动视频业务分流，则是需要在MEC服务器中对本地分流规则进行有效配置，并在DNS导流等方式支持下，实现特定业务视频请求向在5G核心网边缘部署的视频平台进行转发，最终为用户进行本地视频服务提供。针对在网络边缘布置的视频平台中未进行全量视频数据存储，需要在用户服务支持中对可否进行用户视频服务提供进行判断，同时对不能进行服务提供的用户请求，由网络边缘的视频平台利用互联网向中心视频服务器进行二次业务请求发送，以实现视频流获取和转发，或者是由网络边缘的视频平台将用户的请求向MEC返回，然后由MEC通过移动核心网向中心视频服务器进行二次业务请求发送，来实现用户请求的视频服务提供和支持。最后，对于基于第三方应用的视频CDN业务分流，是在核心网支持下，向第三方服务商进行用户和网络信息开放，内容包含用户位置以及MEC覆盖区域、基站ID等，然后通过第三方中心服务器对APP控制以实现业务调度，并对其数据分流进行支持[3]。图2为基于第三方应用的移动视频CDN业务自主分流方案图。