全面解析IPTV中CDN技術

目前在IPTV網(wǎng)上CDN的邊緣訪問是提高IP承載網(wǎng)QoS的有效途徑，很多運營商在寬帶網(wǎng)上都部署了CDN/MDN，為IPTV網(wǎng)絡的建設奠定了良好的基礎。CDN網(wǎng)絡的出現(xiàn)，使互聯(lián)網(wǎng)資源得到了最大限度的利用。將大大推動國內(nèi)IPTV業(yè)務的發(fā)展。

1、CDN技術的產(chǎn)生

目前，上網(wǎng)的用戶數(shù)越來越多;Web站點的數(shù)量繼續(xù)在增加;可供訪問的資源日趨豐富，特別是文本、圖像、音樂、廣告、流媒體、動畫等大量涌現(xiàn);網(wǎng)上業(yè)務量成倍遞增，造成了對網(wǎng)絡帶寬的大量需求，并且網(wǎng)絡訪問的延遲與等待總是普遍存在，這些情況導致了網(wǎng)絡擁塞，服務器過載，網(wǎng)上應用等待時間過長等諸多問題，使整個互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容傳送性能下降。

如何緩解網(wǎng)絡擁塞，提高用戶獲取信息的速度。成為困擾眾多企業(yè)和服務商的一大難題。依靠增加帶寬來解決這一問題是一個方面，另外它還受到傳輸途中的路由阻塞和延遲、網(wǎng)站服務器的處理能力等因素的影響，這些和訪問者與網(wǎng)站服務器之間的距離有密切的關系。因此，即使各個ISP將網(wǎng)絡帶寬加大后，如果訪問者和網(wǎng)站之間的距離較遠，它們之間的通信一樣需要經(jīng)過重重的路由轉(zhuǎn)發(fā)和處理，網(wǎng)絡延誤不可避免。而用戶對網(wǎng)絡系統(tǒng)性能的要求越來越高(如對訪問的響應時間、網(wǎng)站內(nèi)容和服務提供的可靠性等的要求)，因此CDN(Content Delivery Network)技術應運而生。

1996年，由麻省理工學院一個小組提出了CDN的概念，并開始對CDN技術進行研究，他們在1999年成立了一個專業(yè)CDN服務公司，為Yahoo提供了專業(yè)服務。如今在國內(nèi)外已經(jīng)有很多的企業(yè)和服務商開始使用內(nèi)容傳送網(wǎng)絡CDN技術來提高網(wǎng)絡服務質(zhì)量，以滿足用戶的需求。

2、CDN的定義

CDN的英文全稱是Content Delievery Network，即內(nèi)容傳送網(wǎng)絡。CDN是建立在現(xiàn)有IP網(wǎng)絡基礎結構之上的一種增值網(wǎng)絡。是在應用層部署的一層網(wǎng)絡架構。

提供CDN技術產(chǎn)品的廠商有各自的解決方案，CDN運營商的實現(xiàn)方式也不同，但CDN技術實現(xiàn)的功能是相同的。那就是將多點負載均衡，路由或緩存技術結合起來，利用智能分配技術，將內(nèi)容根據(jù)來訪用戶的地點，按照就近訪問的原則分配到多個節(jié)點。

在傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡中，用戶請求直接指向基于網(wǎng)絡地址的原始服務器，而CDN業(yè)務提供了一個服務層，補充和延伸了Internet網(wǎng)絡，把頻繁訪問的內(nèi)容盡可能向用戶推進，提供了處理基于內(nèi)容進行流量轉(zhuǎn)發(fā)的新能力，把路由導引到最佳服務器上。動態(tài)獲得需要的內(nèi)容。它改變了分布到使用者信息的方式，從被動的內(nèi)容恢復轉(zhuǎn)為主動的內(nèi)容轉(zhuǎn)發(fā)。

CDN的核心是邊緣訪問和透明訪問，以前主要是用于Web訪問加速，只支持HTTP/FTP協(xié)議。在2003和2004年國內(nèi)流媒體業(yè)務的出現(xiàn)，CDN開始支持MMS/RTSP等協(xié)議，CDN得到了很大的發(fā)展，有時也稱為MDN(Media Delievery Network)。

3、CDN技術的特點和優(yōu)勢

3.1 CDN技術具有的特點

(1)根據(jù)用戶的地理位置和連接帶寬，讓用戶連接到最近的服務器上去，訪問速度快。

(2)全局負載平衡，提高網(wǎng)絡資源的利用率，提高網(wǎng)絡服務的性能與質(zhì)量。

(3)熱點內(nèi)容主動傳送，自動跟蹤，自動更新。

(4)網(wǎng)絡具有高可靠、可用性，能容錯且很容易擴展。

(5)無縫地集成到原有的網(wǎng)絡和站點上去。

3.2 CDN技術具有的優(yōu)勢

(1)可減少消耗的網(wǎng)絡帶寬，減少網(wǎng)絡訪問的延遲和用戶響應時間。提高網(wǎng)絡性能和網(wǎng)站內(nèi)容的可用性。

(2)提高網(wǎng)站資源的管理控制能力，智能分配路由和進行流量管理。

(3)發(fā)送的內(nèi)容受到保護，未授權的用戶不能修改。

(4)內(nèi)容提供商可在本地自己決定服務的內(nèi)容，內(nèi)容是動態(tài)的。

(5)內(nèi)容提供商在降低成本的同時，提高了服務質(zhì)量，提供的內(nèi)容更多、速度更快。

(6)可線性、平滑地增加新的設備，保護原有的投資。

因為上述的特點和優(yōu)勢，CDN技術能加速和提高寬帶流媒體的使用，使互聯(lián)網(wǎng)的多媒體用戶更加普及，這些應用包括在線播放、音樂點播、電視直播、游戲等，大大促進網(wǎng)上應用和服務的發(fā)展。

4、IPTV系統(tǒng)組成

IPTV(Internet Protocol TV或Interactive Personal TV)也叫交互式網(wǎng)絡電視，是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的多媒體通信技術。IPTV利用寬帶網(wǎng)的基礎設施，以家用電視機或計算機作為主要終端設備，通過互聯(lián)網(wǎng)絡協(xié)議(IP)傳送電視信號，向家庭用戶提供包括電視節(jié)目在內(nèi)的多種交互式數(shù)字媒體服務。

IPTV的工作原理是把源端的電視信號數(shù)據(jù)進行編碼處理，轉(zhuǎn)化成適合IP網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)形式，然后通過IP網(wǎng)絡傳送，最后在接收端進行解碼，再通過電腦或是電視播放。由于數(shù)據(jù)的傳輸速度要求比較高，所以要采用最新的高效視頻壓縮技術，例如H.264，MPEG4等。IPTV的系統(tǒng)組成如圖1所示：

(1)IPTV終端

目前IPTV終端主要有三種形式，即PC、機頂盒+普通電視機和手機。

(2)接入系統(tǒng)

接入系統(tǒng)主要為IPTV終端提供接入功能，使IPTV終端能夠順利接入到IP承載網(wǎng)。目前，ADSL作為寬帶接入網(wǎng)的一種方式在幾年內(nèi)仍然占主導地位，以太網(wǎng)接入方式也漸漸增多。采用FTTC/FTTB的方式，結合ADSL，SDSL，Cable Modem等技術，也可使用FTTC+HFC的方式向用戶提供寬帶接入。

(3)IP承載網(wǎng)絡

用于傳送IPTV的承載網(wǎng)絡，是基于TCP/IP協(xié)議的，可以是公網(wǎng)。也可以是專網(wǎng)。

(4)內(nèi)容媒體服務系統(tǒng)

該部分主要完成節(jié)目的數(shù)字化，將原始節(jié)目進行編碼、壓縮，成為能夠在IP網(wǎng)絡上傳。

(5)節(jié)目源

節(jié)目源可以是攝像機、電視臺、VCD光盤、衛(wèi)星輸入信號等。

5、CDN技術在IPIV中的應用

IPTV系統(tǒng)對于用戶的服務質(zhì)量有很高的要求，而且要保證播放的流暢。在廣域網(wǎng)內(nèi)，從用戶的客戶端到流媒體服務器之間經(jīng)過了一個很復雜的路由以后，就很難保證播放的流暢了。為了克服網(wǎng)絡復雜路線帶來的制約，在IPTV中必須通過邊緣服務來實現(xiàn)最終用戶的點播服務，所以要把內(nèi)容從中心服務器有效地分發(fā)到邊緣服務器，就可以通過CDN把內(nèi)容從中心存儲服務器分發(fā)到邊緣服務器。