基于云网融合的大视频业务平台网络规划与建设策略研究

2021-11-17赵炜

江苏通信 2021年5期

赵炜

云南省贸易经济学校

0 引言

当下，视频已成为人们信息交互的重要媒介。视频业务对于拉动宽带和4/5G连接性业务起到至关重要的作用，用户对视频清晰度、流畅度的追求永不停歇，真4K成为基础业务，5G+8K将带来新一轮发展浪潮，色深、帧率、交互成为新的竞争焦点。为此，运营商普遍将基于大屏的IPTV业务、OTT视频业务，基于手机屏的短视频业务、网络直播业务，基于VR终端（VR一体机为主）的视频类业务统一进行运营，统称为“大视频”业务。

大视频业务对业务带宽、并发连接数和交互体验的要求有显著特点，这使得运营商的网络架构及规划、网络建设和网络运营模式的转变有明确和直接的落脚点。为此，详细分析运营商对视频业务特性的理解，提出基于云网融合的大视频业务网络规划与建设策略。

1 产业环境及政策分析

1.1 市场驱动

大型运营商都将视频业务作为基础业务，以期带动全业务经营。国内主要运营商，电信、移动和联通分别提出了各自的视频业务战略；中国广电网络以视频业务中的大屏业务为基础，扩展通信业务。

1.2 政策驱动

我国对大视频业务的政策导向积极良好，各参与主体围绕运营商有序发展业务，加速产业升级。2021年，国家广播电视总局发布《互联网电视总体技术要求》，对基于互联网承载的电视类节目进行技术层面的规范，同时对承载电视业务的网络层进行技术改造，不断改善和提升电视业务的体验和内容交付能力。

1.3 需求和职责

影音娱乐已成为人民群众的刚性需求，用户对视频的极致体验需求还远未被满足。为此，可引导用户购买/升级带宽，促进运营商家宽业务良性发展。同时，运营商也需要践行央企的社会责任，在推动视频生态系统的建立和发展中起到中流砥柱的作用。

2 大视频业务分析

当前，国内IPTV和有线电视家庭覆盖已经趋于饱和，用户增速明显放缓。国内各主要运营商的经营重点已考虑从用户发展转为通过业务体验提升和内容填充，开展用户价值的经营。需要指出的是，重点在于提升用户粘性，从IPTV用户群和手机用户群中进行融合扩展，提升大屏融合手机屏、VR屏的交互体验类业务，提升用户ARPU值。配套5G及双千兆，发展试点VR/AR/8K等高带宽视频业务，并试点全国业务统一运营。大视频用户发展趋势和大视频业务平均码率如图1和图2所示。

图1 IPTV用户发展预测趋势图

图2 IPTV平均码率预测趋势图

由表1可以看出，终端在支持大视频业务能力方面具备旺盛的生命力和长期演进能力。

表1 电信运营商视频终端规划样例

3 国内运营商大视频业务策略与网络规划建设策略分析

主要运营商分别从各自实际出发，制定了差异化的大视频网络规划和建设策略。

3.1 运营商A

持续推进大视频业务平台整合，并与CDN（Content Delivery Network，内容分发网络）网络解耦，提供开放能力，专业子公司主导全国统一的内容运营，探索8K/VR等视频业务。网络层面，推进IPTV CDN网络、云池、CDN软件解耦，与互联网CDN在IaaS层融合，由通用硬件承载。同时，通过STN承载网、接入网专用VLAN等技术措施，保持IPTV专网承载的政策要求，互联网CDN按需逐步下沉，与MEC协同，发挥边缘接入优势，固移融合，形成差异化的竞争优势。同时，通过自研的大视频业务平台与CDN调度系统，在网络运营层面，改变原有自主开发不足、网络运行需要CT厂商支撑的路径依赖，通过一体解耦的软件和开放平台建设，促进网络运营模式向DEVOPS转变。

在业务指标的对应方面，通过大视频业务平台的整合和自研能力提升，在原有大视频3.0（语音导航、EPG千人千面、手机甩屏等）的基础上，升级和提供N路导视、拖动预览、VR视频等业务功能。在业务呈现层，通过BS模式，提升用户体验和对客户数据的运营能力。在CDN技术演进方面，通过IPTV CDN、互联网CDN和MEC vCDN的融合互通与充分下沉，大幅提升用户单播码率（4K P60 40Mb/s规模放号），并通过解耦方式，压降CDN造价，通过CDN充分下沉提升用户感知指标。

3.2 运营商B

通过专业公司“Migu”开展全国视频业务统一运营，VR/XR并行发展，强化规范化管理建设，同时各省通过与当地广电多途径合作，获取有政策保障和内容审核的各类节目源。在网络规划和建设方面，目前通过CT厂商提供“视频3.0”平台，丰富业务功能；在网络层面，通过专网和公网双平面进行承载，主要依靠组播专网解决直播频道的承载，尝试通过承载网带宽的提升和大容量CDN提供单播承载的直播频道。后续，将依托庞大的用户群、网络资源和专业公司的自研能力，提升网络Devops特性。

3.3 运营商C

计划整合TV增值业务中心、“Wo”视频、智慧家庭运营中心，组建专业化大视频运营公司，集中运营，共享互通。

4 大视频业务网络架构规划

4.1 大视频业务网络整体系统架构

系统主要的网元层面规划包括业务管理层、业务控制层和运营管理系统，此外还有辅助业务开展的第三方业务运营支撑系统和业务呈现的终端管理。（1）业务管理层：为大视频业务提供经牌照方审核后的内容管理、大视频业务管理和运营管理支撑。（2）业务控制层：主要包括大视频EPG系统和CDN系统，为内容的展现、存储以及分发、回源（可回牌照方源）提供服务。（3）运营管理系统：主要为业务运营（数据分析和画像、增值业务运营、广告投放）和网络运营（含Devops）提供服务，涵盖传统网管，但必须包括Paas层管理、大视频业务网络DevOps所需的各项功能。

业务管理层和运营管理系统构成了大视频业务平台。系统架构如图3所示。

图3 IPTV/OTT整体系统架构图

4.2 融合CDN规划和开发策略

融合CDN是CT厂商和运营商特指的设备，在原有的CDN基础上进行功能增强，除负责向终端用户提供网络服务并对视频内容进行缓存外，还缓存了EPG图片等与宽带业务感知相关的内容（包括缓存部分热门内容），并将缓存的各类内容按热度分层存储和分发给用户，该技术是目前大视频业务的主流技术方向。其系统架构如图4所示。

图4 免熔接光纤配线箱固定方案

图4 融合CDN系统架构图

目前，运营商的CDN主要由CT厂商提供。根据云网融合目标，运营商A已与内部相关专业研发公司联合，采用了NFV型通用x86/ARM64架构标准服务器，通过DPDK/SRIOV网络加速技术，结合提供RDMA的DPU实现AI训练模型快速收敛的技术，初步实现了基于边缘云池，容器化的大容量（单vCDN并发流不低于32Gb/s）vCDN能力，同时容器网络的vRouter与STN/M-OTN网络实现了一体对接，通过类似5G切片的功能，实现了IPTV专网承载、OTT融合承载、VR强交互承载、云VR渲染、互联网CDN承载的一体集成。

4.3 大视频业务呈现考虑

大视频IPTV/OTT/后续的其他视频类业务系统所提供的各种业务功能的索引及导航，目前规划通过EPG（Electronic Program Guide，电子节目单）来完成。EPG实际上就是一个门户系统，其操作界面与Web页面类似，在EPG界面上一般提供各类菜单、按钮、链接等可供用户直接点击的组件。关于CS模式与BS模式的对比如表2所示。

表2 BS和CS模式对比表

BS模式：图形渲染效果、运行速度方面，webkit方式稍弱，Blink方式和C/S方式差距逐渐缩短；业务上线速度快、维护成本低。CS模式：图形渲染效果好、运行速度快，但是维护难度大、业务上线慢。

4.4 大视频业务最终呈现效果

（1）引入沉浸式体验。不停歇的背景频道，直播频道预览画中画，点播自动加载片花，滚轴式交叉检索，抽屉式快捷菜单，全局画中画一键呼出，背景视频、悬浮EPG、全局画中画三层沉浸。

（2）速度更快。直播切换平均时间＜0.5s，其中，中国电信要求，点播节目加载＜3s；EPG交互响应＜2s；频道切换＜1s；中国移动要求EPG播放响应＜2s；直播频道切换＜2s。

（3）更加安全。可借助主机主动安全运维系统进行维护，现网业务流程和用户体验无影响。系统资源微消耗，不影响系统投资。防护溯源，连续性攻击防护，告警溯源，支持超大规模系统部署。实时防护，对EPG模板、CDN点播的文件类内容和CDN直播的传输类内容实时检测。

（4）引入云VR系统。VR视频平台（云VR业务平台+VR-CDN），支持弱交互业务的VR视频系统。技术核心是支持大数据量的编解码、转码与传输。云VR渲染平台，支持强交互业务的云VR渲染系统。技术核心是渲染技术，重点是解决MTP问题。

5 大视频业务网络分步建设策略

运营商正在积极推进云网融合，大视频业务的发展既有机遇，也有挑战，需要进行统筹规划。

（1）阶段一

基础解耦平台建设。主要针对内容注入、分发用户管理、计费包管理、价格管理、套餐管理、直播视频、点播视频、数据采集、用户及产品鉴权管理、统计报表共10个方面进行平台建设，核心是进行软硬件的解耦。

（2）阶段二

业务新体验。主要针对多屏同看、直播9屏导视、4K P60、画中画、千人千面、智能搜索、直播点播背景流、点播拖动预览、语音控制、频道切换＜0.5s、点播启播＜1s、EPG响应＜0.5s共12个方面进行建设。

（3）阶段三

打造运营新形态。引入易数据运营架构，可视化智能运维，引入内容、用户、终端画像库，丰富辅助运营工具，自动化AI运营。

在大视频CDN建设方面，考虑以下建设策略：（1）CDN系统采用2级架构：省中心100%存储，双副本；（2）结合目前监管政策，开通直播OTN专网，实现点播和直播分离，实现组播符合“双提升”运维考核指标要求；（3）CDN省中心实现频道录制，地市CDN节点通过HLS拉流获取节目内容，并支持QUIC协议提供VR强交互能力。总之，根据业务、投资、收益等多方面情况进行综合考虑。