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融合CDN,纾解数据拥塞之困

2015/1/13    来源:中兴通讯技术(简讯)    作者:徐向凯      
关键字:内容分发网络  融合CDN  SDN  云存储  
随着宽带增速及4G网络铺开,移动数据业务成为信息通信业收入增长重要引擎。而数据业务快速发展的推动力除管道能力的快速提升,更来自于互联网和其他领域业务内容的海量增长。如何将内容快速准确地提供给所需用户,成为数据业务发展的关键点。

    全球电信运营商普遍面临业务收入结构调整,语音、短信等传统业务下滑,数据业务对整体收入的贡献率持续提升,据统计2013年中国数据业务对全行业收入增长的贡献率达79.5%。随着宽带增速及4G网络铺开,移动数据业务成为信息通信业收入增长重要引擎。而数据业务快速发展的推动力除管道能力的快速提升,更来自于互联网和其他领域业务内容的海量增长。如何将内容快速准确地提供给所需用户,成为数据业务发展的关键点。

  内容分发网络(Content Delivery Network)系统能够实时地根据网络流量和各节点的连接、负载状况及到用户的距离和响应时间等综合信息将用户的请求重新导向离用户最近的服务节点。其目的是使用户可就近取得所需内容,解决数据网络拥挤的状况,提升用户体验,是数据业务发展的基础设施之一。融合CDN是在传统CDN基础上实现多业务的融合承载,以及多种终端统一接入的技术,提供STB、PC、移动设备等多种终端上各种业务的内容分发网络,从而满足海量用户的个性化需求。

  融合CDN业务能力主要包括视频服务、Web加速、应用加速、文件加速和各类增值服务。除上述基本功能外,融合CDN还需提供全方位的灵活部署与互通能力,实现资源集中云化和服务就近部署,并通过标准化的接口和业务流程,聚焦于内容引入、内容存储、内容分发等服务能力的提升。为顺应运营商技术发展需求,融合CDN技术在发展的同时需重点关注与云技术、SDN技术及移动网络技术的结合。

  融合CDN与云技术的融合

  各大运营商根据自身网络情况及业务发展需求,已经建设多级云计算资源池并完成部分平台的云化。融合CDN对云计算技术的支持,可将CDN能力灵活叠加于现有云资源,实现计算能力、存储能力和承载调度的资源平衡与灵活调整。

  云计算基础设施主要包括三个方面:

  • 服务器虚拟化VM:实现计算资源的虚拟化和分配;
  • 云存储:实现存储资源的虚拟化和分配,为实时性要求不高的内容提供存储和IO;
  • SDN:实现网络资源的统一控制和分配。

  融合CDN主要包括两部分,少量的管理子系统(SES—服务开放、OMS—运营管理、GSLB—全局负载均衡)和较多的服务子系统(CCS—内容中心、SNS—服务节点)。

  中兴通讯融合CDN系统云化架构如图1所示。

图1 中兴通讯融合CDN系统云化架构

图1 中兴通讯融合CDN系统云化架构

  • 融合CDN的管理网元OMS、GSLB和节点SLB、服务节点均可以运行在虚拟化操作系统上;
  • 存储方面,中兴通讯融合CDN系统本身采用的ZXDFS分布式文件系统即为云存储系统的精简版,用于处理节点内所有存储设备的云化,实现存储的统一管理、统一维护、统一数据安全、统一平滑扩容、统一热点副本的复制与迁移;
  • 服务调度方面,中兴通讯融合CDN系统能够对云化的各个节点的性能状况进行监控,采用各种调度策略选择最优节点为用户提供服务;当某个节点瘫痪或负荷过重时自动将用户调度到其他节点服务,防止热点瓶颈的产生,增强系统的可靠性,保障用户服务的连续性,提供稳定的服务质量。

    融合CDN的云化存储建立在骨干层、城域网核心层,还是汇聚层?下面分别分析。

  • 云存储建立在全国或省骨干网层

  云存储与中心节点就近部署,仅为中心节点提供服务。中心节点重存储轻带宽,可通过云存储提供海量内容的存储和访问,向上将CP/SP注入的内容或达到热度的内容下拉到云存储,向下为下级节点提供内容分发和中继。

  • 云存储建立在城域网核心层

  云存储服务于所有的边缘节点和区域中心,与由区域中心、边缘节点直接读取本地存储相比,云存储方式会消耗更多的城域网带宽,为用户提供服务的响应时间更长。

  • 云存储建设在城域网汇聚层

  云存储服务于分散的边缘节点,对城域网带宽的消耗、用户的响应时间超过第一种方式,因为边缘节点要跨域二级SR和CR。

  综上分析,结合融合CDN能力分发需求与云存储服务特征,现阶段建议采用第一种方式,先将融合CDN的管理子系统与内容中心实现云化,通过云资源池服务。

  融合CDN对SDN的支持

  软件定义网络(Software Defined Network,SDN ),是一种新型网络创新架构,其核心技术Openflow通过将网络设备控制面与数据面分离开来,从而实现了网络流量的灵活控制,为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。

  为更好地适应承载网后续发展需求,方便运营商针对不同用户需求提供多档次服务选择,实现流量宽带与业务内容服务的综合运营,中兴通讯融合CDN支持SDN的北向接口与承载网对接,提供不同级别的QoS保障。

  如图2所示,中兴通讯融合CDN的OMS网元通过与SDN的北向接口对接,实现节点间的动态带宽调整和特定业务/用户的QoS级别控制互动,从而提供灵活的运营服务能力。典型应用场景如下:

图2 融合CDN和SDN技术对接应用示意图

图2 融合CDN和SDN技术对接应用示意图

 

  • CDN节点间的内容分发占用带宽较多,且经常是每天固定时段(例如凌晨2点到5点)统计热度,实现热点内容及时预推到相应的边缘节点;CDN的管理网元OMS在需要热点内容下推时通知SDN控制器给CDN节点间分配相应带宽,下推结束后再通知SDN控制器回收带宽;
  • CDN根据不同的业务、不同的用户提供不同QoS服务,OMS通过SDN控制器调整相应节点和用户间的Openflow交换机/路由器该链路的QoS保障级别,实现差别化服务。

    融合CDN在LTE网络中的应用

  随着移动网络的业务类型逐渐增多,业务流量也逐步递增,移动网络中的服务质量、用户体验问题也逐渐暴露出来。目前移动网络中核心网侧的网络带宽存在一定的瓶颈,由于4G用户带宽的提速,以及突增的高清网络视频、软件/游戏下载等移动互联网业务流量也给本身处于瓶颈的核心网带宽带来更大的冲击。另外访问的源站都部署在IDC机房,IDC机房对于机房的基础建设要求较高,IDC机房的选址目前运营商也偏向于较为偏远的地区。由于终端用户与源站的传输距离较远,无法保证传输时延、抖动等传输网络因素的影响,导致用户体验下降。

  移动网络本身终端的特性决定了与固网终端的差异,移动终端存在基站切换、接入带宽变化的特点。如何在带宽变化的网络情况下,保证用户访问的效果,如视频播放的流畅性、极速下载等,需要融合CDN和网络服务能力的综合保障。

  基于上述需求,中兴通讯融合CDN推出小型化Mobile-CDN部署于移动网络中,提供热点内容就近服务,结合LTE质量保障机制为用户提供高级别业务体验。

  早期对于移动互联网的加速大都采用CDN缓存类的产品,部署在核心网网络机房中,能实现的加速功能比较有限,缺少针对移动网络业务特性的功能开发。而中兴通讯Mobile-CDN可在移动网络基站侧与核心网之间部署小型化CDN,有如下优势:

  • 节约移动互联网、4G业务带来的对核心网的带宽需求;
  • 网络部署位置贴近用户侧,减少网络延时、抖动,提升用户体验;
  • 采用码流自适应技术,可以根据网络接入带宽的变化,适时调整发送码率,保障用户观看视频的流畅性;
  • 移动用户在基站之间切换,可以保证文件下载、视频观看等服务的无缝性;
  • 内容智能推送,充分利用移动网络带宽,避免低峰的带宽资源浪费。
责任编辑:王慧敏
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