面向業(yè)務(wù)特征架構(gòu)CDN網(wǎng)絡(luò)
2007/05/14
目前，普通的視頻點(diǎn)播網(wǎng)絡(luò)一般采用CDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，這種架構(gòu)應(yīng)用于IPTV視頻點(diǎn)播并不能完全勝任。IPTV視頻點(diǎn)播服務(wù)的自身特征，決定了其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)有別于一般的CDN網(wǎng)絡(luò)，與普通的視頻點(diǎn)播服務(wù)網(wǎng)絡(luò)（VOD-CDN）也不盡相同。
IPTV視頻點(diǎn)播網(wǎng)絡(luò)具有自身的特點(diǎn)。首先，它需要從位于網(wǎng)絡(luò)中心的源服務(wù)器向邊緣服務(wù)器分發(fā)體積龐大的視頻文件。其次，它為用戶提供的是對(duì)帶寬要求很高的媒體流服務(wù)。一般而言，視頻點(diǎn)播服務(wù)要達(dá)到DVD效果，需要用戶端至少具有2Mbit/s的接入帶寬；要達(dá)到VCD效果則至少需要512kbit/s的接入帶寬。但是，現(xiàn)有的用戶接入帶寬難以達(dá)到這一要求。最后，IPTV面向所有的傳統(tǒng)電視用戶，比一般視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的用戶群要大得多。
傳統(tǒng)的CDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)必須經(jīng)過改進(jìn)，才能夠適應(yīng)IPTV視頻業(yè)務(wù)的需求。傳統(tǒng)的CDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用了基于客戶機(jī)或服務(wù)器模式的內(nèi)容分發(fā)技術(shù)，客戶機(jī)與服務(wù)器有明確的分界，所有客戶端均從服務(wù)器下載文件，也就是說服務(wù)器承擔(dān)了內(nèi)容分發(fā)的絕大部分負(fù)載，這種模式對(duì)于提供Web服務(wù)的服務(wù)器間的內(nèi)容同步尚可勝任，但對(duì)于需要傳送體積龐大、數(shù)量眾多的視頻文件的IPTV視頻點(diǎn)播應(yīng)用，則將造成源服務(wù)器過重的負(fù)載。此外，基于客戶機(jī)或服務(wù)器模式的內(nèi)容分發(fā)技術(shù)，以文件整體為單位進(jìn)行分發(fā)，而目前有些新的視頻點(diǎn)播服務(wù)器卻只需存儲(chǔ)視頻文件的片斷，兩者難以兼容。
普通的VOD-CDN架構(gòu)，由位于中心的源服務(wù)器(OS)、靠近用戶的邊緣服務(wù)器(ES)以及與用戶處于同一個(gè)局域網(wǎng)的葉子服務(wù)器(LS)組成。源服務(wù)器擁有所有的視頻文件，在進(jìn)行內(nèi)容分發(fā)時(shí)，先把文件分發(fā)到ES，ES再分發(fā)到LS。VOD-CDN與一般的CDN網(wǎng)絡(luò)不同之處在于，它把直接為用戶提供視頻點(diǎn)播服務(wù)的服務(wù)器即LS和用戶機(jī)器放在同一個(gè)LAN內(nèi)。因?yàn)長AN具有足夠的帶寬，所以解決了用戶接入帶寬不足的問題，從而保證了QoS。但是，在同一個(gè)LAN內(nèi)部只用一個(gè)LS提供視頻點(diǎn)播服務(wù)，當(dāng)用戶規(guī)模變得非常龐大時(shí)，比如IPTV視頻點(diǎn)播服務(wù)將面向所有的傳統(tǒng)電視用戶，則LS也將不堪重負(fù)。所以，這種CDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)并不能完全滿足IPTV視頻點(diǎn)播服務(wù)的要求。
一種改進(jìn)的IPTV-CDN架構(gòu)，是一個(gè)3層的樹狀服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)，包括3種服務(wù)器：源服務(wù)器(OS)、葉子管理服務(wù)器(LMS)和葉子服務(wù)器(LS)。OS管轄所有的LMS，LMS管理LS。與傳統(tǒng)的CDN架構(gòu)相比，IPTV-CDN架構(gòu)去掉了ES，其職責(zé)由LS承擔(dān)，同時(shí)引入了LMS。LMS是一個(gè)特殊的LS，完成CDN網(wǎng)絡(luò)中的請(qǐng)求路由功能。OS可以查詢LMS所管轄的LS的各種信息，包括IP、路由參數(shù)、安全參數(shù)和性能參數(shù)等，從而使得在OS上監(jiān)視和管理整個(gè)IPTV-CDN網(wǎng)絡(luò)成為可能。
在IPTV-CDN架構(gòu)中，多個(gè)LS組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)LS既可以存放完整的視頻文件，也可以存放視頻文件的分片。LMS的引進(jìn)，使各個(gè)LS可以存放不同的視頻文件。LS以及終端客戶可以位于不同的LAN內(nèi)，如果某一個(gè)LAN內(nèi)的LS出現(xiàn)故障，可臨時(shí)調(diào)度另一個(gè)LAN內(nèi)的LS為用戶提供服務(wù)，從而保證IPTV視頻點(diǎn)播網(wǎng)絡(luò)的QoS。如果LAN內(nèi)的用戶規(guī)模擴(kuò)大，或者視頻文件太多導(dǎo)致存儲(chǔ)空間不足，只需增加LS的數(shù)量即可。用戶的視頻點(diǎn)播流程按照4個(gè)步驟，即用戶首先從OS選擇需要點(diǎn)播的節(jié)目，開始點(diǎn)播；其次，OS進(jìn)行路由選擇，為用戶選擇一個(gè)與之在同一個(gè)區(qū)域內(nèi)的LMS；再次，LMS進(jìn)行第二次路由選擇，在其管轄范圍內(nèi)，為用戶選擇一個(gè)性能較好且擁有被點(diǎn)播文件的LS；最后，用戶連接到該LS，開始收看節(jié)目。
與基于客戶機(jī)或服務(wù)器模式的CDN架構(gòu)或VOD-CDN架構(gòu)相比，IPTV-CDN架構(gòu)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡、內(nèi)容分發(fā)速度等方面有明顯的優(yōu)勢，同時(shí)提供了按文件片斷進(jìn)行內(nèi)容分發(fā)的可能。這已經(jīng)通過在局域網(wǎng)環(huán)境下搭建的一個(gè)基于IPTV-CDN架構(gòu)的IPTV視頻點(diǎn)播網(wǎng)絡(luò)得到了證明。
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