基于云網(wǎng)融合的大視頻業(yè)務(wù)平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與建設(shè)策略研究

趙 煒

云南省貿(mào)易經(jīng)濟(jì)學(xué)校

0 引言

當(dāng)下，視頻已成為人們信息交互的重要媒介。視頻業(yè)務(wù)對(duì)于拉動(dòng)寬帶和4/5G連接性業(yè)務(wù)起到至關(guān)重要的作用，用戶對(duì)視頻清晰度、流暢度的追求永不停歇，真4K成為基礎(chǔ)業(yè)務(wù)，5G+8K將帶來(lái)新一輪發(fā)展浪潮，色深、幀率、交互成為新的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。為此，運(yùn)營(yíng)商普遍將基于大屏的IPTV業(yè)務(wù)、OTT視頻業(yè)務(wù)，基于手機(jī)屏的短視頻業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)直播業(yè)務(wù)，基于VR終端（VR一體機(jī)為主）的視頻類(lèi)業(yè)務(wù)統(tǒng)一進(jìn)行運(yùn)營(yíng)，統(tǒng)稱為“大視頻”業(yè)務(wù)。

大視頻業(yè)務(wù)對(duì)業(yè)務(wù)帶寬、并發(fā)連接數(shù)和交互體驗(yàn)的要求有顯著特點(diǎn)，這使得運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)模式的轉(zhuǎn)變有明確和直接的落腳點(diǎn)。為此，詳細(xì)分析運(yùn)營(yíng)商對(duì)視頻業(yè)務(wù)特性的理解，提出基于云網(wǎng)融合的大視頻業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與建設(shè)策略。

1 產(chǎn)業(yè)環(huán)境及政策分析

1.1 市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)

大型運(yùn)營(yíng)商都將視頻業(yè)務(wù)作為基礎(chǔ)業(yè)務(wù)，以期帶動(dòng)全業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)。國(guó)內(nèi)主要運(yùn)營(yíng)商，電信、移動(dòng)和聯(lián)通分別提出了各自的視頻業(yè)務(wù)戰(zhàn)略；中國(guó)廣電網(wǎng)絡(luò)以視頻業(yè)務(wù)中的大屏業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，擴(kuò)展通信業(yè)務(wù)。

1.2 政策驅(qū)動(dòng)

我國(guó)對(duì)大視頻業(yè)務(wù)的政策導(dǎo)向積極良好，各參與主體圍繞運(yùn)營(yíng)商有序發(fā)展業(yè)務(wù)，加速產(chǎn)業(yè)升級(jí)。2021年，國(guó)家廣播電視總局發(fā)布《互聯(lián)網(wǎng)電視總體技術(shù)要求》，對(duì)基于互聯(lián)網(wǎng)承載的電視類(lèi)節(jié)目進(jìn)行技術(shù)層面的規(guī)范，同時(shí)對(duì)承載電視業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行技術(shù)改造，不斷改善和提升電視業(yè)務(wù)的體驗(yàn)和內(nèi)容交付能力。

1.3 需求和職責(zé)

影音娛樂(lè)已成為人民群眾的剛性需求，用戶對(duì)視頻的極致體驗(yàn)需求還遠(yuǎn)未被滿足。為此，可引導(dǎo)用戶購(gòu)買(mǎi)/升級(jí)帶寬，促進(jìn)運(yùn)營(yíng)商家寬業(yè)務(wù)良性發(fā)展。同時(shí)，運(yùn)營(yíng)商也需要踐行央企的社會(huì)責(zé)任，在推動(dòng)視頻生態(tài)系統(tǒng)的建立和發(fā)展中起到中流砥柱的作用。

2 大視頻業(yè)務(wù)分析

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)IPTV和有線電視家庭覆蓋已經(jīng)趨于飽和，用戶增速明顯放緩。國(guó)內(nèi)各主要運(yùn)營(yíng)商的經(jīng)營(yíng)重點(diǎn)已考慮從用戶發(fā)展轉(zhuǎn)為通過(guò)業(yè)務(wù)體驗(yàn)提升和內(nèi)容填充，開(kāi)展用戶價(jià)值的經(jīng)營(yíng)。需要指出的是，重點(diǎn)在于提升用戶粘性，從IPTV用戶群和手機(jī)用戶群中進(jìn)行融合擴(kuò)展，提升大屏融合手機(jī)屏、VR屏的交互體驗(yàn)類(lèi)業(yè)務(wù)，提升用戶ARPU值。配套5G及雙千兆，發(fā)展試點(diǎn)VR/AR/8K等高帶寬視頻業(yè)務(wù)，并試點(diǎn)全國(guó)業(yè)務(wù)統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)。大視頻用戶發(fā)展趨勢(shì)和大視頻業(yè)務(wù)平均碼率如圖1和圖2所示。

圖1 IPTV用戶發(fā)展預(yù)測(cè)趨勢(shì)圖

圖2 IPTV平均碼率預(yù)測(cè)趨勢(shì)圖

由表1可以看出，終端在支持大視頻業(yè)務(wù)能力方面具備旺盛的生命力和長(zhǎng)期演進(jìn)能力。

表1 電信運(yùn)營(yíng)商視頻終端規(guī)劃樣例

3 國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商大視頻業(yè)務(wù)策略與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)策略分析

主要運(yùn)營(yíng)商分別從各自實(shí)際出發(fā)，制定了差異化的大視頻網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)策略。

3.1 運(yùn)營(yíng)商A

持續(xù)推進(jìn)大視頻業(yè)務(wù)平臺(tái)整合，并與CDN（Content Delivery Network，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)）網(wǎng)絡(luò)解耦，提供開(kāi)放能力，專業(yè)子公司主導(dǎo)全國(guó)統(tǒng)一的內(nèi)容運(yùn)營(yíng)，探索8K/VR等視頻業(yè)務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層面，推進(jìn)IPTV CDN網(wǎng)絡(luò)、云池、CDN軟件解耦，與互聯(lián)網(wǎng)CDN在IaaS層融合，由通用硬件承載。同時(shí)，通過(guò)STN承載網(wǎng)、接入網(wǎng)專用VLAN等技術(shù)措施，保持IPTV專網(wǎng)承載的政策要求，互聯(lián)網(wǎng)CDN按需逐步下沉，與MEC協(xié)同，發(fā)揮邊緣接入優(yōu)勢(shì)，固移融合，形成差異化的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，通過(guò)自研的大視頻業(yè)務(wù)平臺(tái)與CDN調(diào)度系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)層面，改變?cè)凶灾鏖_(kāi)發(fā)不足、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行需要CT廠商支撐的路徑依賴，通過(guò)一體解耦的軟件和開(kāi)放平臺(tái)建設(shè)，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)模式向DEVOPS轉(zhuǎn)變。

在業(yè)務(wù)指標(biāo)的對(duì)應(yīng)方面，通過(guò)大視頻業(yè)務(wù)平臺(tái)的整合和自研能力提升，在原有大視頻3.0（語(yǔ)音導(dǎo)航、EPG千人千面、手機(jī)甩屏等）的基礎(chǔ)上，升級(jí)和提供N路導(dǎo)視、拖動(dòng)預(yù)覽、VR視頻等業(yè)務(wù)功能。在業(yè)務(wù)呈現(xiàn)層，通過(guò)BS模式，提升用戶體驗(yàn)和對(duì)客戶數(shù)據(jù)的運(yùn)營(yíng)能力。在CDN技術(shù)演進(jìn)方面，通過(guò)IPTV CDN、互聯(lián)網(wǎng)CDN和MEC vCDN的融合互通與充分下沉，大幅提升用戶單播碼率（4K P60 40Mb/s規(guī)模放號(hào)），并通過(guò)解耦方式，壓降CDN造價(jià)，通過(guò)CDN充分下沉提升用戶感知指標(biāo)。

3.2 運(yùn)營(yíng)商B

通過(guò)專業(yè)公司“Migu”開(kāi)展全國(guó)視頻業(yè)務(wù)統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)，VR/XR并行發(fā)展，強(qiáng)化規(guī)范化管理建設(shè)，同時(shí)各省通過(guò)與當(dāng)?shù)貜V電多途徑合作，獲取有政策保障和內(nèi)容審核的各類(lèi)節(jié)目源。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)方面，目前通過(guò)CT廠商提供“視頻3.0”平臺(tái)，豐富業(yè)務(wù)功能；在網(wǎng)絡(luò)層面，通過(guò)專網(wǎng)和公網(wǎng)雙平面進(jìn)行承載，主要依靠組播專網(wǎng)解決直播頻道的承載，嘗試通過(guò)承載網(wǎng)帶寬的提升和大容量CDN提供單播承載的直播頻道。后續(xù)，將依托龐大的用戶群、網(wǎng)絡(luò)資源和專業(yè)公司的自研能力，提升網(wǎng)絡(luò)Devops特性。

3.3 運(yùn)營(yíng)商C

計(jì)劃整合TV增值業(yè)務(wù)中心、“Wo”視頻、智慧家庭運(yùn)營(yíng)中心，組建專業(yè)化大視頻運(yùn)營(yíng)公司，集中運(yùn)營(yíng)，共享互通。

4 大視頻業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)規(guī)劃

4.1 大視頻業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)整體系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)主要的網(wǎng)元層面規(guī)劃包括業(yè)務(wù)管理層、業(yè)務(wù)控制層和運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)，此外還有輔助業(yè)務(wù)開(kāi)展的第三方業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)和業(yè)務(wù)呈現(xiàn)的終端管理。（1）業(yè)務(wù)管理層：為大視頻業(yè)務(wù)提供經(jīng)牌照方審核后的內(nèi)容管理、大視頻業(yè)務(wù)管理和運(yùn)營(yíng)管理支撐。（2）業(yè)務(wù)控制層：主要包括大視頻EPG系統(tǒng)和CDN系統(tǒng)，為內(nèi)容的展現(xiàn)、存儲(chǔ)以及分發(fā)、回源（可回牌照方源）提供服務(wù)。（3）運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)：主要為業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)（數(shù)據(jù)分析和畫(huà)像、增值業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)、廣告投放）和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)（含Devops）提供服務(wù)，涵蓋傳統(tǒng)網(wǎng)管，但必須包括Paas層管理、大視頻業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)DevOps所需的各項(xiàng)功能。

業(yè)務(wù)管理層和運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)構(gòu)成了大視頻業(yè)務(wù)平臺(tái)。系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 IPTV/OTT整體系統(tǒng)架構(gòu)圖

4.2 融合CDN規(guī)劃和開(kāi)發(fā)策略

融合CDN是CT廠商和運(yùn)營(yíng)商特指的設(shè)備，在原有的CDN基礎(chǔ)上進(jìn)行功能增強(qiáng)，除負(fù)責(zé)向終端用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)并對(duì)視頻內(nèi)容進(jìn)行緩存外，還緩存了EPG圖片等與寬帶業(yè)務(wù)感知相關(guān)的內(nèi)容（包括緩存部分熱門(mén)內(nèi)容），并將緩存的各類(lèi)內(nèi)容按熱度分層存儲(chǔ)和分發(fā)給用戶，該技術(shù)是目前大視頻業(yè)務(wù)的主流技術(shù)方向。其系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。

圖4 免熔接光纖配線箱固定方案

圖4 融合CDN系統(tǒng)架構(gòu)圖

目前，運(yùn)營(yíng)商的CDN主要由CT廠商提供。根據(jù)云網(wǎng)融合目標(biāo)，運(yùn)營(yíng)商A已與內(nèi)部相關(guān)專業(yè)研發(fā)公司聯(lián)合，采用了NFV型通用x86/ARM64架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器，通過(guò)DPDK/SRIOV網(wǎng)絡(luò)加速技術(shù)，結(jié)合提供RDMA的DPU實(shí)現(xiàn)AI訓(xùn)練模型快速收斂的技術(shù)，初步實(shí)現(xiàn)了基于邊緣云池，容器化的大容量（單vCDN并發(fā)流不低于32Gb/s）vCDN能力，同時(shí)容器網(wǎng)絡(luò)的vRouter與STN/M-OTN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了一體對(duì)接，通過(guò)類(lèi)似5G切片的功能，實(shí)現(xiàn)了IPTV專網(wǎng)承載、OTT融合承載、VR強(qiáng)交互承載、云VR渲染、互聯(lián)網(wǎng)CDN承載的一體集成。

4.3 大視頻業(yè)務(wù)呈現(xiàn)考慮

大視頻IPTV/OTT/后續(xù)的其他視頻類(lèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)所提供的各種業(yè)務(wù)功能的索引及導(dǎo)航，目前規(guī)劃通過(guò)EPG（Electronic Program Guide，電子節(jié)目單）來(lái)完成。EPG實(shí)際上就是一個(gè)門(mén)戶系統(tǒng)，其操作界面與Web頁(yè)面類(lèi)似，在EPG界面上一般提供各類(lèi)菜單、按鈕、鏈接等可供用戶直接點(diǎn)擊的組件。關(guān)于CS模式與BS模式的對(duì)比如表2所示。

表2 BS和CS模式對(duì)比表

BS模式：圖形渲染效果、運(yùn)行速度方面，webkit方式稍弱，Blink方式和C/S方式差距逐漸縮短；業(yè)務(wù)上線速度快、維護(hù)成本低。CS模式：圖形渲染效果好、運(yùn)行速度快，但是維護(hù)難度大、業(yè)務(wù)上線慢。

4.4 大視頻業(yè)務(wù)最終呈現(xiàn)效果

（1）引入沉浸式體驗(yàn)。不停歇的背景頻道，直播頻道預(yù)覽畫(huà)中畫(huà)，點(diǎn)播自動(dòng)加載片花，滾軸式交叉檢索，抽屜式快捷菜單，全局畫(huà)中畫(huà)一鍵呼出，背景視頻、懸浮EPG、全局畫(huà)中畫(huà)三層沉浸。

（2）速度更快。直播切換平均時(shí)間＜0.5s，其中，中國(guó)電信要求，點(diǎn)播節(jié)目加載＜3s；EPG交互響應(yīng)＜2s；頻道切換＜1s；中國(guó)移動(dòng)要求EPG播放響應(yīng)＜2s；直播頻道切換＜2s。

（3）更加安全?？山柚鳈C(jī)主動(dòng)安全運(yùn)維系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)流程和用戶體驗(yàn)無(wú)影響。系統(tǒng)資源微消耗，不影響系統(tǒng)投資。防護(hù)溯源，連續(xù)性攻擊防護(hù)，告警溯源，支持超大規(guī)模系統(tǒng)部署。實(shí)時(shí)防護(hù)，對(duì)EPG模板、CDN點(diǎn)播的文件類(lèi)內(nèi)容和CDN直播的傳輸類(lèi)內(nèi)容實(shí)時(shí)檢測(cè)。

（4）引入云VR系統(tǒng)。VR視頻平臺(tái)（云VR業(yè)務(wù)平臺(tái)+VR-CDN），支持弱交互業(yè)務(wù)的VR視頻系統(tǒng)。技術(shù)核心是支持大數(shù)據(jù)量的編解碼、轉(zhuǎn)碼與傳輸。云VR渲染平臺(tái)，支持強(qiáng)交互業(yè)務(wù)的云VR渲染系統(tǒng)。技術(shù)核心是渲染技術(shù)，重點(diǎn)是解決MTP問(wèn)題。

5 大視頻業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)分步建設(shè)策略

運(yùn)營(yíng)商正在積極推進(jìn)云網(wǎng)融合，大視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展既有機(jī)遇，也有挑戰(zhàn)，需要進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃。

（1）階段一

基礎(chǔ)解耦平臺(tái)建設(shè)。主要針對(duì)內(nèi)容注入、分發(fā)用戶管理、計(jì)費(fèi)包管理、價(jià)格管理、套餐管理、直播視頻、點(diǎn)播視頻、數(shù)據(jù)采集、用戶及產(chǎn)品鑒權(quán)管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表共10個(gè)方面進(jìn)行平臺(tái)建設(shè)，核心是進(jìn)行軟硬件的解耦。

（2）階段二

業(yè)務(wù)新體驗(yàn)。主要針對(duì)多屏同看、直播9屏導(dǎo)視、4K P60、畫(huà)中畫(huà)、千人千面、智能搜索、直播點(diǎn)播背景流、點(diǎn)播拖動(dòng)預(yù)覽、語(yǔ)音控制、頻道切換＜0.5s、點(diǎn)播啟播＜1s、EPG響應(yīng)＜0.5s共12個(gè)方面進(jìn)行建設(shè)。

（3）階段三

打造運(yùn)營(yíng)新形態(tài)。引入易數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)架構(gòu)，可視化智能運(yùn)維，引入內(nèi)容、用戶、終端畫(huà)像庫(kù)，豐富輔助運(yùn)營(yíng)工具，自動(dòng)化AI運(yùn)營(yíng)。

在大視頻CDN建設(shè)方面，考慮以下建設(shè)策略：（1）CDN系統(tǒng)采用2級(jí)架構(gòu)：省中心100%存儲(chǔ)，雙副本；（2）結(jié)合目前監(jiān)管政策，開(kāi)通直播OTN專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)播和直播分離，實(shí)現(xiàn)組播符合“雙提升”運(yùn)維考核指標(biāo)要求；（3）CDN省中心實(shí)現(xiàn)頻道錄制，地市CDN節(jié)點(diǎn)通過(guò)HLS拉流獲取節(jié)目?jī)?nèi)容，并支持QUIC協(xié)議提供VR強(qiáng)交互能力?？傊?，根據(jù)業(yè)務(wù)、投資、收益等多方面情況進(jìn)行綜合考慮。

6 結(jié)束語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)發(fā)展與業(yè)務(wù)發(fā)展是相互促進(jìn)的過(guò)程，對(duì)網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和建設(shè)，有利于平衡高效發(fā)展，基于大視頻類(lèi)業(yè)務(wù)的需求與趨勢(shì)，對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)搭建以及建設(shè)策略進(jìn)行分析，為基于云網(wǎng)融合的大視頻業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展提供有益的參考。