淺談融合SD-RTN：毫秒級網(wǎng)絡(luò)加速的技術(shù)變革

　　關(guān)于延遲，任正非說過：“VR需要低時延，我們還做不到，也許以后會有一些科學定理新發(fā)明，但是現(xiàn)在還沒有。所以，我們要理性認識VR/AR的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律，保持戰(zhàn)略耐心。AR/VR的發(fā)展速度太快，就會出現(xiàn)泡沫。為什么VR將來會有個泡沫期， 關(guān)鍵是沒人能解決時延問題。”

　　近幾年網(wǎng)絡(luò)直播視頻、VR/AR、競技游戲、大數(shù)據(jù)、4K高清視頻的快速增長，正在將毫秒級網(wǎng)絡(luò)加速技術(shù)推向歷史發(fā)展的潮頭。用戶的預期越來越高，他們期待“最好”的在線體驗，網(wǎng)絡(luò)延遲會直接影響到應(yīng)用的轉(zhuǎn)化率。即有多少人可以變成你的客戶，現(xiàn)在用戶的體驗和忠誠度已經(jīng)不能用“分鐘”和“秒”來衡量，而是用“毫秒級”來衡量，每個毫秒都會對用戶的轉(zhuǎn)化和體驗有影響。

　　比如說在線教育類用戶就希望視頻直播的端到端延遲能夠嚴格控制在500毫秒以內(nèi)，使之具備和視頻連麥相同的低延遲體驗。那現(xiàn)在的CDN加速技術(shù)還能起作用嗎?首先數(shù)據(jù)不能有cache，TCP的延遲累積必須消除，甚至RTMP協(xié)議也要切換到WebRTC的技術(shù)架構(gòu)。移動互聯(lián)網(wǎng)的實時視頻應(yīng)用領(lǐng)域正在快速演變中的一切，我們先姑且稱之為網(wǎng)絡(luò)延遲革命吧。

　　運營商們對上述網(wǎng)絡(luò)延遲革命顯然是敏感的，正著力推動SDN/NFV的建設(shè)：三層解耦，網(wǎng)絡(luò)云化和發(fā)展ONAP已經(jīng)成為行業(yè)的共識。那么隨著underlay網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力的提升是否會極大的消弱overlay的網(wǎng)絡(luò)加速技術(shù)的依賴呢?答案是肯定的。但是實際的情況卻是，我們目前還無法完全依賴運營商網(wǎng)絡(luò)來開發(fā)一款完全免費的全球?qū)崟r音視頻通話類應(yīng)用。比如說，如果想開展類似QQ微信音視頻聊天那樣的業(yè)務(wù)，還必須依靠overlay網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)加速技術(shù)來解決NAT穿透失敗和“四跨”的問題。這里所述“四跨”是指跨國、跨運營商、跨地域、跨時段的網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量存在波動的問題。

　　本文討論的SD-RTN(Software Defined Real-time Network)就是一種上述的overlay網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)加速技術(shù)。相比CDN而言，SD-RTN提供的是以UDP協(xié)議為主的，端到端網(wǎng)絡(luò)延遲為毫秒級的實時數(shù)據(jù)傳輸云服務(wù)。SD-RTN是一種可承載任何點到點(peer-to-peer)實時數(shù)據(jù)傳輸需求的業(yè)務(wù)架構(gòu)：只要調(diào)用開放的API，無論是實時視頻(會議、教育、直播、社交、監(jiān)控、VR)、文件傳輸(短視頻、辦公)還是高速數(shù)據(jù)同步(游戲、AI、IOT、物聯(lián)網(wǎng))都可以很方便的接入SD-RTN的實時數(shù)據(jù)傳輸云服務(wù)。

　　所謂融合SD-RTN則是指不以獨占的方式租用POP節(jié)點和購買托管服務(wù)器，而是在已經(jīng)虛擬化的網(wǎng)絡(luò)和和服務(wù)器基礎(chǔ)之上，以共享方式搭建的SD-RTN。融合SD-RTN是一個完全彈性的中轉(zhuǎn)加速網(wǎng)絡(luò)，可以很好的解決網(wǎng)絡(luò)節(jié)點資源投入和業(yè)務(wù)發(fā)展速度之間的矛盾。畢竟不是每個公司的業(yè)務(wù)量都足夠大，可以支撐大量購買服務(wù)器和租用BGP線路的高額成本。

　　融合SD-RTN利用了共享節(jié)點組網(wǎng)，所以必須彈性的利用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點資源，不能對已有的其他業(yè)務(wù)造成強烈沖擊。為此我們引入了兩個技術(shù)理念：1、自動擁塞規(guī)避的端到端動態(tài)路由算法;2、用99%可靠的節(jié)點構(gòu)建99.9%穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)。端到端動態(tài)路由算法要求服務(wù)器的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)模塊對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的可用空閑帶寬具備實時檢測能力和瞬時路徑切換能力，而且這種路徑切換必須是業(yè)務(wù)無感知的。為此，我們開發(fā)了完善的QoE機制：包括丟包、延遲和抖動實時統(tǒng)計，多路徑熱備份等。而用99%可靠的節(jié)點構(gòu)建99.9%穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)，就意味著融合SD-RTN的拓撲結(jié)構(gòu)必須是實時更新，高度自愈的。所以我們利用QoE機制，并增加了全網(wǎng)測速功能，讓每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都擁有一個實時計算的，可動態(tài)更新的拓撲樹結(jié)構(gòu)。

　　融合SD-RTN作為通用的點到點實時數(shù)據(jù)傳輸云平臺，集中體現(xiàn)在具備以下技術(shù)特點：1、共享節(jié)點;2、協(xié)議優(yōu)化;3、接近接入;4、動態(tài)路由;5、云端QoE;6、通用架構(gòu)。首先共享節(jié)點，不再贅述。其次協(xié)議優(yōu)化是指同時支持UDP/TCP協(xié)議接入，并且針對TCP接入的情況下，SD-RTN內(nèi)部可自動轉(zhuǎn)換成QUIC協(xié)議來減少延遲累積的產(chǎn)生。就近接入是指利用全球IP經(jīng)驗庫和實測數(shù)據(jù)來分配最佳中轉(zhuǎn)接入點，如果遇到運營商的underlay網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量足夠好的時候，則盡量避免引入多跳數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)。動態(tài)路由指的是端到端傳輸路徑實時可切換，并且對具體業(yè)務(wù)而言是完全無感知的。云端QoE不僅為數(shù)據(jù)的可靠傳輸提供了完善的機制，也是實現(xiàn)共享節(jié)點組網(wǎng)的基礎(chǔ)。而且云端QoE必須是靈活可配置的，針對丟包、延遲和抖動敏感度不同的業(yè)務(wù)類型，自動編排傳輸路徑質(zhì)量計算的權(quán)重。 通用架構(gòu)是指用S2S(server to server)、C2S(client to server)和C2C(client to client)三種API接入流程來涵蓋了所有的業(yè)務(wù)場景的實時數(shù)據(jù)傳輸云服務(wù)。

　　上述通用架構(gòu)的S2S接入流程，主要針對的是服務(wù)器之間的實時數(shù)據(jù)同步。其特點是兩端都有公網(wǎng)IP，可以調(diào)用API通知SD-RTN的接入點向指定的IP和端口發(fā)送數(shù)據(jù)。而C2S接入流程是目前最為廣泛的應(yīng)用場景，特點是一端是服務(wù)器，另一端是位于在NAT后面使用私有IP的終端。此終端接入SD-RTN必須使用經(jīng)過NAT映射之后的公網(wǎng)IP，并且在創(chuàng)建完會話后需要主動向SD-RTN的接入點發(fā)一個數(shù)據(jù)包，這樣才能建立起完整的TCP/UDP雙向數(shù)據(jù)通道。最后C2C接入流程針對的是終端間的直連場景，比如社交中的雙人音視頻聊天。在C2C接入流程中，SD-RTN中的API服務(wù)器實際承擔了NAT穿透stun打洞服務(wù)器的角色，SD-RTN的接入點則是TURN服務(wù)器的角色。

　　基于對移動互聯(lián)網(wǎng)毫秒級應(yīng)用的實時數(shù)據(jù)傳輸需求的洞察，我們投身于這場網(wǎng)絡(luò)延遲革命，深圳市快傳技術(shù)有限公司自主研發(fā)了國內(nèi)首個融合SD-RTN產(chǎn)品flyCAN。flyCAN目前已經(jīng)整合了多家主流IDC、CDN以及云計算廠商的優(yōu)勢資源，是一個可彈性擴張的全球網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和帶寬資源十分充裕。flyCAN上線半年以來，用API的方式為企業(yè)客戶提供實時數(shù)據(jù)傳輸PAAS云服務(wù)，目前已經(jīng)得到來自在線教育、云會議、視頻直播、視頻監(jiān)控、物聯(lián)網(wǎng)和大文件傳輸領(lǐng)域客戶的廣泛認可和測試使用。