基于5G邊緣網絡的視頻CDN業務分流方案探討

洪一帆

（中移（杭州）信息技術有限公司，浙江 杭州 311114）

1 視頻CDN業務的部署現狀分析

在互聯網的快速發展與網絡用戶數量不斷增長下，網絡數據傳輸所面臨的壓力不斷增大，從而對互聯網用戶的業務體驗也形成了較為嚴重的影響。在這種情況下，CDN應運而生，并逐漸在我國市場上快速發展。

以電信網絡中的CDN為例，其主要包含電信網絡運營商自行構建的CDN與互聯網CDN兩種類型。其中，互聯網CDN以當前國內較為典型的傳統CDN、云CDN以及創新CDN等形式為主。而互聯網CDN中的傳統CDN形式，具有典型代表意義的主要有老牌的CDN廠家，如網宿以及藍汛等；云CDN則以金山、阿里以及騰訊等為典型代表，它們均是以Internet骨干網為基礎上進行構建的CDN分發節點，從而為內容分發與全網業務就近接入提供支持。此外，互聯網CDN中的創新CDN則是采用P2P技術，以共享模式為基礎，通過對邊緣節點數量進行大幅提升改善，以實現對閑小帶寬利用下的用戶體驗改善和提升的目的。需要注意的是，當前互聯網CDN中的創新CDN受應用場景限制，再加上其服務效果的穩定性不足，導致在市場發展中的地位和影響明顯較小。與運營商自行構建的CDN不同，互聯網CDN是以企業用戶為網絡的主要面向服務對象，其系統與平臺構建中是以通用硬件應用為主，在網絡數據容量增加與業務擴展方面具有較大的便利性，能夠同時為全國固網以及移動用戶進行服務提供，但是，其網絡服務中不管是面對固網或者是移動業務用戶，都不能真正向網絡邊緣下沉實現，從而會導致骨干網網絡資源浪費以及網絡擁塞等情況發生，對用戶業務體驗形成不利影響[1]。

運營商自行構建的CDN是以IPTV業務與流媒體業務服務為主，其網絡架構設計多以2級或3級網絡架構形式為主，在網絡部署中根據區域劃分主要包含省中心、區域節點（地/市）以及邊緣節點（區縣）等不同CDN架構組成。其中，與3級網絡架構不同，2級網絡架構組成中不包含邊緣節點（區縣）部分，并且運營商自建的CDN網絡架構中，省中心節點多設置在各省會，通過對全省業務管平臺以及CDN中心節點、EPG中心節點等進行集中部署，以對節目源注入、分發與業務管理、其他平臺對接等進行支持，對省中心節點與省網核心路由器進行上聯設置，而區域節點主要以本地/市CDN內容分發支持為目標，對該節點與區域節點網絡的核心路由器進行上聯設置。此外，在一些寬帶用戶較為密集的區縣還會進行邊緣節點部署，以為本地用戶提供服務，該節點多與本地業務控制層設備進行連接。與互聯網CDN相比，運營商自建CDN在用戶資源以及IDC資源、接入資源等方面具有一定的優勢，但是由于其是以省為單位進行構建的網絡，而一些省存在多套CDN共存情況，并且各CDN之間存在孤島現象，未實現相應的全程全網架構構建，導致其為全國用戶進行網絡服務提供中存在較大的問題。同時，由于不同CDN平臺之間的豎井式結構，使其在通用性與擴展性方面也表現較差；因不同CDN的專用硬件及其較為復雜情況，在實現統一的升級功能與接口連接設計上存在較大的難度，不能對CDN業務的快速與靈活部署要求進行滿足，且缺少面向移動用戶與政、企客戶的產品內容等，在市場發展中存在較為突出的制約因素。

2 基于5G邊緣網絡的視頻CDN業務分流方案研究

2.1 基于5G邊緣網絡的視頻CDN業務部署

5G通信技術與4G通信技術相比，其網絡傳輸速度能夠達到數10 Gb/s，高出4G網絡100倍以上。在5G通信技術的快速發展與應用實現下，也會帶動有關行業發展中的高帶寬、低時延業務需求不斷增長，從而推動其應用內容部署的本地化實現，同時隨著網絡架構的控制面和轉發面分離演變及需求增加，也促進了網絡部署中由傳統專有封閉設備體系向以通用硬件為支持的云化開放體系轉變發展。因此，以云化技術為基礎的MEC（多接入邊緣計算）平臺建設也將成為當前各大運營商進行網絡構建的必然選擇。

在5G邊緣網絡支持下，通過對MEC設備的引入應用，根據應用信息對本地數據進行分流部署，以滿足其業務就近接入要求，從而使網絡用戶數量增長與體驗需求不斷提升下的網絡擁堵與業務時延問題得到有效解決，對我國通信網絡服務的生態發展具有十分積極的作用和意義。此外，在移動終端設備接入數量不斷增長與多媒體業務發展環境下，移動視頻業務數據增長成為網絡數據重要增長點，移動視頻CDN業務部署的需求也不斷提升，同時受傳統移動網絡核心網設備部署以省中心為主，造成移動視頻CDN業務部署不能與用戶相接近，形成骨干網資源浪費以及網絡擁堵等情況存在，對用戶體驗產生影響。因此，采用基于5G邊緣網絡的移動視頻CDN業務部署，以促進移動視頻CDN業務能夠向移動邊緣網絡下沉，有效解決其網絡擁堵與骨干網資源浪費問題，實現用戶體 驗改善[2]。

2.2 視頻CDN業務的分流方案研究

結合5G邊緣網絡的特點以及OTT移動視頻業務管理模式，在進行基于5G邊緣網絡的移動視頻CDN業務分流部署中，需要從不同場景對基于PCC（策略控制與計費）、基于MEC本地配置、基于第三方應用的視頻CDN業務分流方案進行研究。

其中，基于PCC的移動視頻CDN業務分流方案設計，是在PCC設備廣泛部署應用基礎上，通過對基于PCC的控制機制引用能夠對移動視頻CDN業務實現分流設計。需要注意的是，在進行基于PCC的視頻CDN業務分流方案部署中，為實現其業務分流控制，需要在5G網絡的核心網中進行AF以及NEF、PCF等網元部署。通過AF網元能夠直接或者是在NEF網元支持下，向PCF進行業務策略請求發送，而PCF通過對請求信息進行轉換，然后向SMF進行發送，并由SMF根據業務策略，對綜合端簽約信息以及用戶位置、路由規則等綜合分析，為用戶進行最近的UPF選擇，以實現數據分流，最終業務數據分流下對邊緣網絡的本地視頻業務進行訪問，同時為業務數據訪問用戶提供相應的服務。圖1為基于PCC的移動視頻CDN業務分流策略配置圖。

基于MEC本地配置的移動視頻業務分流，則是需要在MEC服務器中對本地分流規則進行有效配置，并在DNS導流等方式支持下，實現特定業務視頻請求向在5G核心網邊緣部署的視頻平臺進行轉發，最終為用戶進行本地視頻服務提供。針對在網絡邊緣布置的視頻平臺中未進行全量視頻數據存儲，需要在用戶服務支持中對可否進行用戶視頻服務提供進行判斷，同時對不能進行服務提供的用戶請求，由網絡邊緣的視頻平臺利用互聯網向中心視頻服務器進行二次業務請求發送，以實現視頻流獲取和轉發，或者是由網絡邊緣的視頻平臺將用戶的請求向MEC返回，然后由MEC通過移動核心網向中心視頻服務器進行二次業務請求發送，來實現用戶請求的視頻服務提供和支持。最后，對于基于第三方應用的視頻CDN業務分流，是在核心網支持下，向第三方服務商進行用戶和網絡信息開放，內容包含用戶位置以及MEC覆蓋區域、基站ID等，然后通過第三方中心服務器對APP控制以實現業務調度，并對其數據分流進行支持[3]。圖2為基于第三方應用的移動視頻CDN業務自主分流方案圖。

圖1 PCC的移動視頻CDN業務分流策略配置圖

圖2 第三方應用的移動視頻CDN業務自主分流方案圖

3 結 論

對基于5G邊緣網絡的視頻CDN業務分流方案研究，有利于促進其在有關實踐中進行推廣應用，從而為5G網絡架構下的CDN業務分流設計提供合理的參考和依據支持，具有十分積極的作用和意義。