三網(wǎng)融合下開放的融合視頻業(yè)務(wù)平臺

江蘇省公用信息有限公司 趙新寧

0 引言

三網(wǎng)融合試點工作在體制、技術(shù)等多方面都存在變革的需求。只有“開放”才能促進三網(wǎng)融合試點工作的不斷深入。這里的開放包括政策的開放、心理的開放、系統(tǒng)和技術(shù)的開放等方面。政策的開放需要國家相關(guān)主管部門能制定出符合三網(wǎng)融合發(fā)展規(guī)律的政策法規(guī)，打破原有的行業(yè)壁壘；心理的開放需要三網(wǎng)融合參與各方能以包容的心態(tài)來對待三網(wǎng)融合面臨的新事物和新情況，要打破原先的思維禁錮；系統(tǒng)和技術(shù)的開放主要是打破現(xiàn)存的技術(shù)封閉導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)鏈不繁榮的局面。系統(tǒng)和技術(shù)的開放是三網(wǎng)融合的技術(shù)基礎(chǔ)，是直接推動三網(wǎng)融合試點的原動力。IPTV（網(wǎng)絡(luò)電視）、手機電視等視頻業(yè)務(wù)是三網(wǎng)融合的一項核心業(yè)務(wù)，本文將以這些視頻應(yīng)用為例，探討在三網(wǎng)融合下如何構(gòu)建一個開放的融合視頻業(yè)務(wù)平臺。

1 現(xiàn)有視頻業(yè)務(wù)平臺分析

1.1 現(xiàn)有視頻業(yè)務(wù)平臺架構(gòu)

在目前的技術(shù)體系下，一個典型的視頻業(yè)務(wù)平臺主要的組成部分見圖1。

內(nèi)容頭端系統(tǒng):主要是實現(xiàn)視音頻點播和直播內(nèi)容的制作，以及將視頻內(nèi)容轉(zhuǎn)碼成CDN（內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)）系統(tǒng)和終端系統(tǒng)能使用的格式。同時通過與業(yè)務(wù)管理平臺間的內(nèi)容接口，將視音頻內(nèi)容相關(guān)信息發(fā)布至業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)。這些信息將用于在整個視頻業(yè)務(wù)平臺內(nèi)對內(nèi)容的管理以及用戶側(cè)的呈現(xiàn)。

業(yè)務(wù)管理系統(tǒng):業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)是視頻業(yè)務(wù)系統(tǒng)的管理核心。主要負(fù)責(zé)內(nèi)容管理、業(yè)務(wù)管理、產(chǎn)品管理、計費管理、業(yè)務(wù)鑒權(quán)、終端管理、統(tǒng)計分析、日志管理等。該系統(tǒng)與內(nèi)容頭端系統(tǒng)、CDN系統(tǒng)和終端系統(tǒng)間有接口。該系統(tǒng)還具備提供與其他第三方增值業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的接口，通過該接口可以使視頻業(yè)務(wù)平臺具備一定的業(yè)務(wù)擴展性。

CDN系統(tǒng):是視音頻內(nèi)容存儲分發(fā)的系統(tǒng)，是整個視頻業(yè)務(wù)平臺的重要組成部分。該系統(tǒng)一般采用多級架構(gòu)組成，系統(tǒng)中有一個中心節(jié)點，一個中心節(jié)點可下掛多個區(qū)域中心節(jié)點，一個區(qū)域中心節(jié)點又可以下掛多個邊緣節(jié)點。通過一定的分發(fā)算法，CDN系統(tǒng)可將熱門的視音頻內(nèi)容盡可能分發(fā)至靠近用戶側(cè)的邊緣節(jié)點。

網(wǎng)絡(luò)承載系統(tǒng):該系統(tǒng)負(fù)責(zé)視頻業(yè)務(wù)平臺各系統(tǒng)間、CDN系統(tǒng)各節(jié)點間的互聯(lián)。網(wǎng)絡(luò)承載系統(tǒng)可以依托運營商現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，也可以采用專網(wǎng)方式構(gòu)建。但不管以哪種方式構(gòu)建，其核心要求就是保障視音頻內(nèi)容在整個平臺內(nèi)的安全、可靠，保質(zhì)的傳輸。

終端系統(tǒng):由各種用戶端設(shè)備組成，可以是計算機、手機、機頂盒加電視機或其他的終端（如iPad等）。各種用戶終端通過網(wǎng)絡(luò)接入視頻業(yè)務(wù)平臺，在經(jīng)過業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)鑒權(quán)認(rèn)證后使用平臺提供的各項業(yè)務(wù)。

1.2 現(xiàn)有視頻業(yè)務(wù)平臺的分析

目前的視頻業(yè)務(wù)平臺有以下特點:

一是內(nèi)容頭端系統(tǒng)輸出的編碼格式和封裝協(xié)議是與CDN系統(tǒng)和終端系統(tǒng)相綁定的，即CDN系統(tǒng)中流媒體服務(wù)器所能識別的編碼格式和封裝協(xié)議以及終端系統(tǒng)所能解碼的格式?jīng)Q定了內(nèi)容頭端系統(tǒng)的輸出格式；二是終端系統(tǒng)是與CDN系統(tǒng)綁定的，終端系統(tǒng)的解碼方式是由CDN系統(tǒng)中流媒體服務(wù)器的編碼格式和封裝協(xié)議決定的。

這些特點就導(dǎo)致如果平臺是為某一特定編碼格式和封裝協(xié)議的流媒體服務(wù)而設(shè)計的，那么從端到端整個平臺就相對封閉了，很難實現(xiàn)完全開放式的適配。我們以IPTV業(yè)務(wù)平臺中的CDN系統(tǒng)為例進行分析會發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)是內(nèi)容分發(fā)、流媒體服務(wù)器和EPG（電子節(jié)目指南）服務(wù)器相結(jié)合的一個系統(tǒng)。所以，確切地講，這樣一個CDN系統(tǒng)并不是簡單的內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)，而是一個集內(nèi)容分發(fā)與服務(wù)為一體的內(nèi)容分發(fā)服務(wù)系統(tǒng)，所以一些廠家也稱之為VDN（視頻內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)）以區(qū)別傳統(tǒng)的通用CDN。經(jīng)過分析，不難看出，這樣的一個相對封閉架構(gòu)的形成，主要是現(xiàn)有CDN系統(tǒng)的設(shè)計構(gòu)架決定的。

這樣的一個封閉平臺最終導(dǎo)致的結(jié)果就是，采用了誰家的CDN系統(tǒng)也就決定了你可以選擇的內(nèi)容頭端系統(tǒng)、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、終端系統(tǒng)范圍。雖然不一定是由一個廠家提供，但是其他系統(tǒng)的提供廠家必須要遵照CDN系統(tǒng)廠家的相關(guān)技術(shù)規(guī)范。

雖然電信運營商、國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織都在組織制定整個平臺的標(biāo)準(zhǔn)，在一定程度上使這樣一個平臺具備了一定的開放性，但由于無法構(gòu)建一個統(tǒng)一CDN的標(biāo)準(zhǔn)，使整個視頻平臺并未實現(xiàn)完全開放，融合視頻業(yè)務(wù)平臺還只是停留于展望階段，這極大限制了產(chǎn)業(yè)鏈的繁榮。

2 開放的融合視頻業(yè)務(wù)平臺

2.1 基于開放CDN融合視頻業(yè)務(wù)平臺架構(gòu)

通過上述分析，構(gòu)建開放的融合視訊平臺的核心就是構(gòu)建一個開放的CDN系統(tǒng)。如何構(gòu)建支持融合視頻業(yè)務(wù)的開放的CDN系統(tǒng)，目前各技術(shù)廠家和電信運營商都傾向于基于統(tǒng)一CDN構(gòu)建融合視頻平臺的方案。這些方案都旨在通過建立統(tǒng)一的編碼格式、統(tǒng)一的封裝協(xié)議來整合現(xiàn)網(wǎng)的視頻業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)一個全程全網(wǎng)的具備提供基礎(chǔ)視訊業(yè)務(wù)能力的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，并基于該業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)能統(tǒng)一開展IPTV、視頻監(jiān)控、視頻會議等視頻增值業(yè)務(wù)。

綜合起來，這些方案都具備以下特點:

1）尋求一種統(tǒng)一的視頻媒體格式，將各種紛繁的頭端編碼格式統(tǒng)一成單一格式，簡化整個系統(tǒng)架構(gòu)在媒體格式識別上的復(fù)雜度。

2）將現(xiàn)有各視頻分發(fā)系統(tǒng)進行能力集的重新封裝，能對外提供統(tǒng)一的接口規(guī)范。最大限度將現(xiàn)有各視頻分發(fā)系統(tǒng)間的差異封裝在能力集內(nèi)，簡化因為進行統(tǒng)一業(yè)務(wù)管理帶來的開發(fā)復(fù)雜度。

3）基于這兩點之后，建立統(tǒng)一的CDN業(yè)務(wù)管理平臺，在這個平臺上通過建立統(tǒng)一的業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)模型，支持對用戶及其業(yè)務(wù)的統(tǒng)一認(rèn)證和管理，支持對用戶消費行為的統(tǒng)一統(tǒng)計和管理，支持對視音頻等內(nèi)容的統(tǒng)一接入和管理，支持對多視頻業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載和分發(fā)，支持多種終端的統(tǒng)一接入和管理。

4）尋求一個統(tǒng)一的信令，使各系統(tǒng)間的交互能統(tǒng)一。目前業(yè)界傾向于采用SIP（會話啟動協(xié)議）。

5）尋求一個動態(tài)適配機制，能對面向各種用戶終端提供相適配業(yè)務(wù)呈現(xiàn)。

這是一個完美的開放式融合視頻平臺解決方案，但是從實際看，暫時無法有商用系統(tǒng)能做到上述5條標(biāo)準(zhǔn)。雖然一些廠家的系統(tǒng)已經(jīng)在某一個或者某幾個方面取得了進展，但是其實現(xiàn)起來太復(fù)雜。而且由于涉及到的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)面很廣，在無法形成產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的時候，很難奢求技術(shù)廠家能加快這一技術(shù)進程。

是否有其他技術(shù)方式能構(gòu)建融合視頻業(yè)務(wù)平臺？

CDN是一個經(jīng)過策略性部署的整體系統(tǒng)，能夠幫助用戶解決分布式存儲、負(fù)載均衡、網(wǎng)絡(luò)請求的重定向和內(nèi)容管理等問題。其目的是通過在現(xiàn)有的IP網(wǎng)中增加一層新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將內(nèi)容發(fā)布到最接近用戶的網(wǎng)絡(luò)“邊緣”，使用戶可以就近取得所需的內(nèi)容，解決IP網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況，提高用戶訪問網(wǎng)站的響應(yīng)速度。從技術(shù)上全面解決由于網(wǎng)絡(luò)帶寬小、用戶訪問量大、網(wǎng)點分布不均而產(chǎn)生的用戶訪問內(nèi)容時響應(yīng)速度慢的根本原因。

CDN原本是只是將用戶所需內(nèi)容緩存到靠近用戶側(cè)的節(jié)點上，由于現(xiàn)實中CDN是為某一特定類型的視頻業(yè)務(wù)服務(wù)，廠家為了使CDN能更好地為這一業(yè)務(wù)服務(wù)，對CDN進行了必要的優(yōu)化和改造，這些改造包括信令、業(yè)務(wù)流程、分發(fā)與服務(wù)相結(jié)合等多個方面。正是這樣的優(yōu)化給CDN系統(tǒng)貼上了不同業(yè)務(wù)，甚至是不同技術(shù)廠家的標(biāo)簽，導(dǎo)致了現(xiàn)在CDN系統(tǒng)的封閉。

所以從某一角度講，構(gòu)建開放的融合視訊平臺還有一個技術(shù)路徑就是還CDN系統(tǒng)的本來面目，構(gòu)建一個開放的CDN系統(tǒng)，讓其只作內(nèi)容的存儲和分發(fā)，而不用管上面分發(fā)的是什么格式的內(nèi)容。服務(wù)交由最終的服務(wù)節(jié)點來完成。將呈現(xiàn)和服務(wù)從原有視頻業(yè)務(wù)平臺中的CDN系統(tǒng)中剝離出來，形成呈現(xiàn)和服務(wù)系統(tǒng)。開放的融合視頻平臺中CDN系統(tǒng)只負(fù)責(zé)將不同格式的內(nèi)容分發(fā)到靠近用戶的邊緣節(jié)點，并通過呈現(xiàn)和服務(wù)系統(tǒng)上不同的業(yè)務(wù)服務(wù)器向不同的終端用戶提供所適配的業(yè)務(wù)服務(wù)。

基于這樣一個開放的CDN系統(tǒng)構(gòu)建的開放的融合視訊平臺架構(gòu)見圖2。

2.2 開放CDN的融合視頻業(yè)務(wù)平臺的優(yōu)化

傳統(tǒng)封閉的CDN一個主要的特點是針對某一類服務(wù)做了針對性的優(yōu)化?；谶@樣一個開放的CDN系統(tǒng)構(gòu)件的融合視頻平臺，如果想要在即保持開放性，又要獲得與傳統(tǒng)封閉視頻平臺一樣的分發(fā)和服務(wù)效能，就需要對上述平臺進行優(yōu)化。優(yōu)化主要可以從兩方面進行，一方面是如何提高分發(fā)效率，另一方面是如何提升服務(wù)效能。

目前CDN的分發(fā)技術(shù)主要是由CDN管理平臺中集中的調(diào)度算法服務(wù)器來進行內(nèi)容分發(fā)策略、內(nèi)容老化策略、服務(wù)重定向策略的調(diào)度和控制，從一定程度上制約了分發(fā)效率。而P2P（點對點）技術(shù)最大的特點在于打破了原有服務(wù)器/客戶端這樣的模式，主要是借助客戶端間的對等交互來減少對服務(wù)器端的依賴，從而加快文件傳輸效率。所以將P2P技術(shù)引入到CDN節(jié)點間的調(diào)度，可以加快節(jié)點間內(nèi)容和服務(wù)的調(diào)度效能。但是在如何與P2P技術(shù)結(jié)合上，存在多種方案。我們根據(jù)在CDN實際建設(shè)和運營中取得的相關(guān)數(shù)據(jù)，提出了引入“云化”理念的一種CDN優(yōu)化架構(gòu)。我們將傳統(tǒng)核心節(jié)點、區(qū)域中心和邊緣節(jié)點三級架構(gòu)規(guī)劃為核心CDN云和邊緣CDN云兩級云化的架構(gòu)，具體架構(gòu)見圖3。

CDN核心云由核心節(jié)點和區(qū)域中心節(jié)點組成，CDN邊緣云由同一區(qū)域內(nèi)的邊緣節(jié)點組成。一個CDN核心云可以下掛多個CDN邊緣云。云內(nèi)各節(jié)點間的調(diào)度采用P2P技術(shù)，以加快內(nèi)容和服務(wù)在節(jié)點的調(diào)度和重定向效能。云間調(diào)度由CDN核心管理平臺來完成，由于通過云化將三級調(diào)度CDN架構(gòu)簡化為兩級調(diào)度，所以提升了調(diào)度效能。CDN邊緣云中各節(jié)點服務(wù)器組成服務(wù)器集群，集群間服務(wù)能力和存儲空間動態(tài)共享。這種動態(tài)共享機制保證了CDN系統(tǒng)內(nèi)全部的熱門內(nèi)容甚至是全部的內(nèi)容分散在邊緣云中的各服務(wù)器。從而保證了邊緣云所服務(wù)區(qū)域的用戶在不用調(diào)度出本區(qū)域邊緣云就可獲得及時的服務(wù)響應(yīng)。通過構(gòu)建這樣一個引入P2P技術(shù)和云計的開放式CDN架構(gòu)，提升了CDN的分發(fā)能力和服務(wù)效能。

同時由于服務(wù)器刀片化進程的加速，使得服務(wù)器和存儲能夠以板卡的形式與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相結(jié)合，形成一種可以稱之為業(yè)務(wù)服務(wù)交換的新型設(shè)備。這樣可以減少服務(wù)器的投入成本。由于和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相結(jié)合，也使得服務(wù)器間數(shù)據(jù)交換效能提升。并且也易于將流媒體服務(wù)器下沉至靠近用戶端的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上。目前這樣的新型設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)，但是預(yù)計完全商用還需要一段時間。

為了能在CDN邊緣云與業(yè)務(wù)服務(wù)交換機間做好呈現(xiàn)和服務(wù)適配，使用戶的服務(wù)請求能根據(jù)用戶終端的屬性將所請求的內(nèi)容以與用戶終端適配的格式和頁面呈現(xiàn)方式及時下發(fā)給用戶，我們在CDN邊緣云中設(shè)立CDN邊緣集群控制器進行集中計算、控制和調(diào)度，來優(yōu)化CDN系統(tǒng)與呈現(xiàn)服務(wù)系統(tǒng)間的交互。

總體來說，這樣的優(yōu)化架構(gòu)通過云化將傳統(tǒng)CDN架構(gòu)分化成簡單的兩極架構(gòu)，簡化了云間調(diào)度的復(fù)雜性。通過引入P2P算法，簡化了云間各節(jié)點間的調(diào)度效能。通過邊緣云的集群化共享，在提高服務(wù)效能的同時，還可節(jié)約CDN存儲的投資成本。通過引入業(yè)務(wù)服務(wù)交換機，節(jié)約了流媒體服務(wù)的建設(shè)和運維成本，也便于服務(wù)器向用戶側(cè)下沉。通過在邊緣云中引入獨立的集群控制器，實現(xiàn)云化的CDN與業(yè)務(wù)服務(wù)交換機間快速調(diào)度，保障了開放式CDN和特定內(nèi)容服務(wù)器間的服務(wù)對應(yīng)關(guān)系。通過這些優(yōu)化措施，最終保證了系統(tǒng)既兼顧開放性又保障了內(nèi)容分發(fā)、服務(wù)效能。

3 結(jié)束語

我們在實際IPTV業(yè)務(wù)運營中一直在努力構(gòu)建開放的融合視頻業(yè)務(wù)平臺，也嘗試了多種技術(shù)路徑。在總結(jié)前期實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，我們提出了開放的融合視頻業(yè)務(wù)平臺模型。目前雖然受限于實際的技術(shù)條件，該模型還未完全商用，但我們認(rèn)為，只有構(gòu)建出開放的融合視頻業(yè)務(wù)平臺，才能帶動更多的產(chǎn)業(yè)鏈上的合作廠家參與進來。只有產(chǎn)業(yè)鏈上各環(huán)節(jié)都共同參與、協(xié)作了，必然會推動技術(shù)的成熟。最終也就能促進三網(wǎng)融合下視頻業(yè)務(wù)的繁榮。