基于CDN网络和IPQAM技术的分布式VOD体系

作者：李明 成功 钱 明  来源：互联网转载  发布时间：2008-5-12 14:22:38  

  3.2数据层面的结合

    经过路由选择和资源分配后，CDN的边缘视频服务器将向IPQAM输出视频流数据，根据IPQAM设备的传输特性，需要考虑合适的数据封包和码率控制。

    3.2.1数据封包

    运营商目前普遍选择的视频编码格式为MEPG2或MPEG4/H.264，这两者采用不同的封包流程：

    MPEG2封包流程

    MPEG2文件播放的封包解包流程如下：

    

    1.文件以MPEG2的文件格式存放

    2.视频服务器U-Server读取文件数据封装成TS包方式，加上TCP/IP包头，通过IP网络发送给IPQAM设备；

    3.IPQAM将TS数据取出调制成RF信号通过HFC网络传输；

    4.STB接收到TS数据后对其进行解码播放。

    MPEG4/H264封包流程

    基于RTSP协议传输的MPEG4/H264文件播放封包解包流程如下图所示：

    1.文件以Mp4/H.264文件格式存放;

    2.视频服务器U-Server读取文件，先封装成RTP格式，然后加上TS的包头，再加上TCP/IP包头，通过IP网络发送给IPQAM；

    3.IPQAM将TS数据取出调制成RF信号通过HFC网络传输；

    4.DVB解码芯片接收到TS数据后，将TS包头数据去掉，将TS的Payload信息也就是RTP数据传递给MPEG4/H264Chip；

    5.MPEG4/H264解码芯片对RTP数据信息处理，对音视频数据进行解码播放。

    3.2.2码率控制

    IPQAM设备对码流变化的适应能力相对较弱，因此视频服务器依靠以往在以太网上的发包策略往往会导致某个时刻发包过快，IPQAM缓存不足而OverFlow。针对这种情况，视频服务器需要对每个点播流的码流动态的进行控制，使码流尽可能平稳，而减少或消除IPQAM的OverFlow异常。码流控制算法可以从两方面入手使码流趋于平滑。

    限速控制：引入拥塞窗口机制，记录当前时间片已发送的数据量，对每个时间片内发送的数据进行限制。新的时间片到来时，拥塞窗口将被清空，从前开始累加发送的数据量。当片源某一段码流过大拥塞窗口被填满时，Server将停止发包，到下一个时间片再尝试进行发送。这样就能限制住码流的峰值，不出现剧烈的码流波动。

    加速控制：引入prebuffer机制，表示服务器在发包过程中可以提前发送的最大数据。当发送的进度超前还没有达到prebuffer指定的量时，服务器将在带宽允许的条件下尽力发送，直到进度超前达到或超过prebuffer。这样在片源码流不大时，可以多发送一些后续prebuffer范围内的数据，当码流变大时，Server降速终端的buffer也不会很快就消耗光。同时在点播启动阶段通过这种加速能缩短启动时间，提供较好的观感。

    这两种控制逻辑，限速控制是优先考虑的，只有在限速控制允许发送的前提下加速控制才有可能运作。通过这一对限速控制和加速控制算法，视频服务器就能在一定范围能使码流变化相对剧烈的片源输出码流相对平稳，趋向与CBR。

    3.3路由层面的结合

    大型VOD业务系统往往采用分布式的组网模式，可以根据业务和网络情况选择“核心－边缘”的两级组网模式或者“核心－骨干－边缘”的三级组网模式。以两级组网模式为例，各级节点分别部署如下设备：

    中心节点：部署CDN核心网元设备和中心存储，实现全局负载均衡(GSLB)、内容分发管理等；

    边缘节点：部署CDN边缘网元设备及边缘存储、IPQAM设备，实现内容缓存和就近内容服务。

    在路由层面，带有RegionID和STB标识的视频访问请求提交到头端系统后，资源管理会根据网络规划情况和QAM资源情况为其分配合适的IPQAM设备和端口，而CDN体系会分配合适节点的合适服务器向该IPQAM端口输出视频流。

    CDN系统采用GSLBSLB的两级负载均衡模式。全局负载均衡方式为静态列表结合应用层重定向，采用这种方式可以做到为用户选择最近、最优的站点提供服务。本地负载均衡实现方式可以是基于应用，基于负载和健康状况的应用层重定向，可以为用户选择节点内最优的视频服务器（单元），向用户提供服务。

    这种全局负载均衡方式采用GSLB为入口点，用户请求均进入GSLB，GSLB的功能是根据健康状况和就近性做全局负载均衡和最优站点的选择，将用户请求重定向到骨干/边缘节点设备的SLB组件上，SLB既配合GSLB，共同提供全局负载均衡功能和站点选择，同时也负责本地的负载均衡和为用户选择最优的流媒体服务引擎的功能。SLB内部需要维护一个包括整个节点内的所有服务器负载情况和内容情况，同时SLB还需要向GSLB报告整个站点的健康状态以便于更新GSLB的动态表和应用表。

    当某个节点的视频服务器发送故障时，系统将根据既定的路由策略和网络部署情况，调度备用节点的视频服务器继续提供视频数据到原节点的IPQAM设备，用户服务将不会收到影响。

    通过对CDN网络技术和IPQAM技术的合理结合利用，广电运营商将可以在汲取IP网络先进技术的同时，充分发挥HFC网络的优势特点，打造低成本高效率的VOD传输和服务平台，提升自身核心竞争力并为广大电视用户提供更便捷的交互电视服务。

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关键词: CDN