黃石廣電網絡PPTV CDN緩存系統(tǒng)

◎湖北黃石有線廣電數字網絡有限公司 管 瀟

黃石廣電網絡PPTV CDN緩存系統(tǒng)

◎湖北黃石有線廣電數字網絡有限公司 管 瀟

對PPlive CDN緩存系統(tǒng)的工作原理進行了分析，詳細解釋和說明了黃石廣電PPTV緩存系統(tǒng)的軟硬件要求。該系統(tǒng)的建設和運行，緩解了黃石廣電互聯網出口帶寬壓力，同時提升了用戶體驗，為黃石廣電網絡運營提供了可靠保障。

PPTV；CDN；以太網；服務器

PPTV網絡電視是PPLive旗下一款P2P網絡電視軟件產品，支持海量影視內容的“直播+點播”功能。可在線觀看電影、電視劇、動漫、綜藝、體育直播、游戲競技、財經資訊等豐富視頻娛樂節(jié)目。是國內知名度較高、資源數及用戶數較多的網絡電視軟件之一。

黃石廣電網絡目前擁有2.1萬寬帶用戶，自2009年以來，寬帶用戶數量呈爆發(fā)式增長，與日俱增的PPTV點播需求造成出口流量不斷攀升，由此帶來了寬帶出口建設壓力劇增及用戶體驗下降等問題。建設PPTV CDN緩存節(jié)點，充分利用內網帶寬資源，降低出口流量為根本的解決方案[1-4]。

黃石廣電PPTV點播系統(tǒng)

1 黃石廣電IP城域網架構

黃石廣電網絡目前已經完成全網光纖到樓覆蓋，該城域網主要由出口路由器、匯聚層路由交換機、EPON系統(tǒng)、以太網交換機及EoC等設備組成，可提供可靠傳輸通道，并支持業(yè)務權限的控制，業(yè)務統(tǒng)計等功能等。整個網絡具備完善QoS保障能力、組播支持能力、流量工程、MPLS/VPN等，提供多業(yè)務的電信級承載能力。

黃石廣電IP城域網結構如圖1所示。

圖1 黃石廣電IP城域網結構圖

核心層由黃石有線團城山、天津路、黃石港3個節(jié)點組成一個萬兆自愈環(huán)網，基于40G（即40 Gbit/s）平臺，能提供10 Gbit/s的線速轉發(fā)能力。核心層負責全市范圍內數據業(yè)務的分發(fā)和管理，實現具體業(yè)務的相關承載和控制，保證用戶流量的高速交換轉發(fā)。匯聚網主要實現數據業(yè)務從骨干網到接入網之間的網絡承載，負責在各區(qū)域范圍內的分發(fā)和管理。通過L3層（DHCPRelay認證）方式連接到黃石有線核心網絡，負責規(guī)劃VLAN ID、IP地址等資源。接入層采用EPON系統(tǒng)匯聚各個接入節(jié)點，并通過LAN或EoC方式入戶。

1.2 PPTV緩存系統(tǒng)技術架構

PPTV擁有自己獨創(chuàng)的CDN體系，對用戶的點播請求進行集中調度，重定向到內部緩存服務器上獲取數據；同時通過請求Tracker達到用戶間的P2P加速。

在PPTV的高層節(jié)點下，建立10G低層城域網（以太網）節(jié)點，進行流式傳送。

在黃石廣電網絡核心機房建立高速緩存服務器群，通過 PPTV CDN系統(tǒng)，利用PPTV調度服務器對用戶請求進行處理，大大降低了出口流量，充分改善用戶播放體驗，其整體功能架構如圖2所示。

圖2中，“○”為運營商服務器群，Tracker服務器早期可不部署。

用戶端發(fā)出PPTV直播、點播指令后，首先請求調度服務器，調度服務器針對用戶來源IP地址，按照服務器內部地址規(guī)劃，將請求重定向至內部CDN緩存節(jié)點，只要用戶來源IP地址不發(fā)生變化，那么用戶始終優(yōu)先被調度到內部架設的直播、點播服務器上獲取數據。

圖2 PPTV CDN系統(tǒng)架構圖

1.3 PPTV緩存系統(tǒng)部署需求

首先確保系統(tǒng)遠程Linux ssh端口（默認22）能夠連通外網，其次向PPTV上報用戶出口地址以進行調度，若出口相對較固定，可以提供全部的出口地址，若出口變化較頻繁，對PPTV調度地址段作策略路由指向穩(wěn)定的出口地址池，將地址池IP地址上報，同時開放對外網UDP161，tcp22，80，81，82，8888，8080，19765，21，10050，2200端口為監(jiān)控需求，最后PPTV同步程序將自動選取最快節(jié)點，頻繁地進行向外下載測速（HTTP），需避免服務器發(fā)起的連接請求被第三方緩存系統(tǒng)匹配。

1.4 PPTV緩存系統(tǒng)軟硬件配置

系統(tǒng)主要由6臺DELL R510服務器組成，單臺配置如下：CPU為四核Xeon E5620；2.40 GHz×2；內存為24 Gbyte；千兆雙網卡；硬盤為2 Tbyte SAS×12。DELL R510服務器均使用千兆網線連接至Greennet S5100交換機，該交換機具備20個10/100/1000Base-X SFP端口，8個ComboGE端口。S5100配置端口聚合，使用光纖連接至團城山核心交換機，可根據業(yè)務實際流量情況對CDN緩存節(jié)點帶寬進行擴容。

內網CDN緩存服務器使用黃石廣電寬帶網公網IP地址進行一一對應映射，將地址映射平均分布在3個互聯網出口上，以避免地址映射集中在一個出口，高層CDN服務器向低層推流導致流量過大而在該出口形成擁塞，同時流量均攤在3個出口上，可提高每個服務器的使用帶寬。

在出口路由器上將PPTV調度服務器IP地址統(tǒng)計配置策略路由，將訪問這些地址的用戶請求均導入某一出口，并將該出口IP地址上報PPTV，用戶調用PPTV軟件發(fā)送直播、點播請求，這些請求最終會被出口路由器分配至固定出口，PPTV調度服務器偵測到該出口IP地址并與服務器內部記錄匹配后，將用戶請求重定向至黃石廣電內部CDN緩存節(jié)點進行供速。

系統(tǒng)運營情況分析

圖3 黃石廣電PPTV月流量圖（截圖）

圖3所示為黃石廣電PPTV緩存系統(tǒng)1個月流量監(jiān)控結果，系統(tǒng)月平均吐出流量為131 Mbit/s，最高吐出285 Mbit/s。系統(tǒng)建設在網絡內部，不占用核心鏈路帶寬，大大緩解了黃石廣電由于用戶不斷增長帶來的互聯網出口帶寬壓力，更為重要的是成倍提升用戶點播體驗，同時黃石廣電互動機頂盒也集成了PPLive點播客戶端，該系統(tǒng)也為互動電視用戶提供了流量支持，一舉兩得。

小結

利用黃石地區(qū)成熟的城域網（以太網）平臺搭建PPTV CDN緩存節(jié)點，節(jié)點對外使用公網地址分布在不同的出口上進行資源推送，并將用戶請求導入到PPTV調度服務器調度；對內使用EPON+EoC和EPON+LAN技術對用戶提供數據流傳輸服務，該系統(tǒng)可存儲90%以上的PPTV視頻資源。系統(tǒng)的建立提升了用戶點播體驗，緩解了日益增加的用戶點播需求造成的網絡出口壓力。

[1] 胡鑫，陳興蜀，王海舟，等.基于用戶行為分析的PPTV點播系統(tǒng)測量研究[J].微電子學與計算機，2011（8）：97-101.

[2] 吳越峰.廣電的IDC建設[J].廣播電視信息，2011（10）：56-61.

[3]那寶玉，張毓森，劉鵬.CDN技術及其在廣電中的應用[J].電視技術，2007，31（1）：69-72.

[4]張旭濤，王榮.P2P技術發(fā)展淺析[J].漯河職業(yè)技術學院學報，2006（1）：4-5.

TN943；TP393.1

A

【本文獻信息】管瀟.黃石廣電網絡PPTV CDN緩存系統(tǒng)[J].電視技術，2014，38（6）.