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面向业务特征架构CDN网络

2007/05/14

　　目前，普通的视频点播网络一般采用CDN网络架构，这种架构应用于IPTV视频点播并不能完全胜任。IPTV视频点播服务的自身特征，决定了其网络架构应有别于一般的CDN网络，与普通的视频点播服务网络（VOD-CDN）也不尽相同。

　　IPTV视频点播网络具有自身的特点。首先，它需要从位于网络中心的源服务器向边缘服务器分发体积庞大的视频文件。其次，它为用户提供的是对带宽要求很高的媒体流服务。一般而言，视频点播服务要达到DVD效果，需要用户端至少具有2Mbit/s的接入带宽；要达到VCD效果则至少需要512kbit/s的接入带宽。但是，现有的用户接入带宽难以达到这一要求。最后，IPTV面向所有的传统电视用户，比一般视频点播系统的用户群要大得多。

　　传统的CDN网络架构必须经过改进，才能够适应IPTV视频业务的需求。传统的CDN网络架构采用了基于客户机或服务器模式的内容分发技术，客户机与服务器有明确的分界，所有客户端均从服务器下载文件，也就是说服务器承担了内容分发的绝大部分负载，这种模式对于提供Web服务的服务器间的内容同步尚可胜任，但对于需要传送体积庞大、数量众多的视频文件的IPTV视频点播应用，则将造成源服务器过重的负载。此外，基于客户机或服务器模式的内容分发技术，以文件整体为单位进行分发，而目前有些新的视频点播服务器却只需存储视频文件的片断，两者难以兼容。

　　普通的VOD-CDN架构，由位于中心的源服务器(OS)、靠近用户的边缘服务器(ES)以及与用户处于同一个局域网的叶子服务器(LS)组成。源服务器拥有所有的视频文件，在进行内容分发时，先把文件分发到ES，ES再分发到LS。VOD-CDN与一般的CDN网络不同之处在于，它把直接为用户提供视频点播服务的服务器即LS和用户机器放在同一个LAN内。因为LAN具有足够的带宽，所以解决了用户接入带宽不足的问题，从而保证了QoS。但是，在同一个LAN内部只用一个LS提供视频点播服务，当用户规模变得非常庞大时，比如IPTV视频点播服务将面向所有的传统电视用户，则LS也将不堪重负。所以，这种CDN网络架构并不能完全满足IPTV视频点播服务的要求。

　　一种改进的IPTV-CDN架构，是一个3层的树状服务器网络，包括3种服务器：源服务器(OS)、叶子管理服务器(LMS)和叶子服务器(LS)。OS管辖所有的LMS，LMS管理LS。与传统的CDN架构相比，IPTV-CDN架构去掉了ES，其职责由LS承担，同时引入了LMS。LMS是一个特殊的LS，完成CDN网络中的请求路由功能。OS可以查询LMS所管辖的LS的各种信息，包括IP、路由参数、安全参数和性能参数等，从而使得在OS上监视和管理整个IPTV-CDN网络成为可能。

　　在IPTV-CDN架构中，多个LS组成一个网络。每个LS既可以存放完整的视频文件，也可以存放视频文件的分片。LMS的引进，使各个LS可以存放不同的视频文件。LS以及终端客户可以位于不同的LAN内，如果某一个LAN内的LS出现故障，可临时调度另一个LAN内的LS为用户提供服务，从而保证IPTV视频点播网络的QoS。如果LAN内的用户规模扩大，或者视频文件太多导致存储空间不足，只需增加LS的数量即可。用户的视频点播流程按照4个步骤，即用户首先从OS选择需要点播的节目，开始点播；其次，OS进行路由选择，为用户选择一个与之在同一个区域内的LMS；再次，LMS进行第二次路由选择，在其管辖范围内，为用户选择一个性能较好且拥有被点播文件的LS；最后，用户连接到该LS，开始收看节目。

　　与基于客户机或服务器模式的CDN架构或VOD-CDN架构相比，IPTV-CDN架构在整个网络的负载均衡、内容分发速度等方面有明显的优势，同时提供了按文件片断进行内容分发的可能。这已经通过在局域网环境下搭建的一个基于IPTV-CDN架构的IPTV视频点播网络得到了证明。

中国信息产业网(www.cnii.com.cn)

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