基于CDN和IPQAM構建分布式VOD平臺討論

NID方式：在每個(gè)非點(diǎn)播頻點(diǎn)的NIT表格插入服務(wù)入口描述符，機頂盒通過(guò)該描述符獲得點(diǎn)播主頻點(diǎn)信息，然后機頂盒根據點(diǎn)播主頻點(diǎn)上的NIT信息，獲取到的NetworkID信息即為RegionID。當無(wú)法讀到描述符中的點(diǎn)播主頻點(diǎn)信息或RegionID信息時(shí)，采用機頂盒存儲的信息。

2.數據層面的結合

經(jīng)過(guò)路由選擇和資源分配后，CDN的邊緣視頻服務(wù)器將向IPQAM輸出視頻流數據。根據IPQAM設備的傳輸特性，需要考慮合適的數據封包和碼率控制方式。(1)數據封包

運營(yíng)商目前普遍選擇的視頻編碼格式為MEPG2TS或MPEG4/H.264ISMA，這兩類(lèi)格式采用不同的封包流程：

MPEG2TS封包流程

具體流程如下：

★文件以MPEG2TS的文件格式存放;

★視頻服務(wù)器U-Server讀取文件數據封裝成TS包方式，加上IP包頭，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )發(fā)送給IPQAM設備;

★IPQAM將TS數據取出調制成RF信號通過(guò)HFC網(wǎng)絡(luò )傳輸;

★STB接收到TS數據后對其進(jìn)行解碼播放。

MPEG4/H.264封包流程

基于RTSP協(xié)議傳輸的MPEG4/H.264ISMA格式文件播放封包解包流程如下：

★文件以Mpeg4/H.264ISMA文件格式存放;

★視頻服務(wù)器U-Server讀取文件，先封裝成RTP格式，然后加上TS的包頭，再加上IP包頭，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )發(fā)送給IPQAM;

★IPQAM將TS數據取出調制成RF信號通過(guò)HFC網(wǎng)絡(luò )傳輸;

★DVB解碼芯片接收到TS數據后，將TS包頭數據去掉，將TS的Payload信息也就是RTP數據傳遞給MPEG4/H.264Chip;

★MPEG4/H.264解碼芯片對RTP數據信息處理，對音視頻數據進(jìn)行解碼播放。

(2)碼率控制

IPQAM設備對碼流變化的適應能力相對較弱，因此視頻服務(wù)器單純依靠以往在以太網(wǎng)上的發(fā)包策略往往會(huì )導致某個(gè)時(shí)刻發(fā)包過(guò)快，因IPQAM緩存不足而導致Overflow錯誤。針對這種情況，視頻服務(wù)器需要對每個(gè)點(diǎn)播流的碼流動(dòng)態(tài)地進(jìn)行精確控制，使碼流盡可能平穩，從而減少或消除IPQAM的Overflow異常。

在編寫(xiě)碼流控制算法時(shí)，可以從兩方面入手使碼率趨于平滑。

限速控制：引入擁塞窗口機制，記錄每個(gè)時(shí)間片發(fā)送的數據量，對每個(gè)時(shí)間片內發(fā)送的數據總量進(jìn)行限制。當片源由于某一段碼流過(guò)大導致?lián)砣翱诒惶顫M(mǎn)時(shí)，服務(wù)器將停止發(fā)包，到下一個(gè)時(shí)間片再?lài)L試進(jìn)行發(fā)送。這樣就能有效限制住碼流的峰值，避免出現劇烈的碼流波動(dòng)。

加速控制：引入Prebuffer(前置緩沖)機制，確定服務(wù)器在發(fā)包過(guò)程中可以提前發(fā)送的最大數據。當發(fā)送的進(jìn)度還沒(méi)有達到Prebuffer指定的量時(shí)，服務(wù)器將在帶寬允許的條件下盡力發(fā)送，直到進(jìn)度達到或超過(guò)Prebuffer的設置值再停止發(fā)送。這樣在片源碼流不大時(shí)，可以多發(fā)送一些Prebuffer允許范圍內的超前數據，當碼流變大時(shí)，服務(wù)器即使降速發(fā)送，終端的Buffer(緩沖區)也不會(huì )很快就消耗光。此外在點(diǎn)播啟動(dòng)階段通過(guò)這種加速能縮短啟動(dòng)時(shí)間，提供較好的觀(guān)感。

這兩種控制邏輯，限速控制是優(yōu)先考慮的，只有在限速控制允許發(fā)送的前提下加速控制才有可能運作。

3.路由層面的結合

大型VOD業(yè)務(wù)系統往往采用分布式的組網(wǎng)模式，可以根據業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò )情況選擇“核心-邊緣”的兩級組網(wǎng)模式或者“核心-骨干-邊緣”的三級組網(wǎng)模式。

在路由層面，帶有RegionID和機頂盒標識的視頻訪(fǎng)問(wèn)請求提交到頭端系統后，資源管理設備會(huì )根據網(wǎng)絡(luò )規劃和資源情況為其分配合適的IPQAM設備和端口，而CDN體系則會(huì )分配合適節點(diǎn)的合適服務(wù)器向該IPQAM端口輸出視頻流。

CDN系統采用GSLB(全局負載均衡)→SLB(負載均衡)的兩級負載均衡模式。全局負載均衡方式為靜態(tài)列表結合應用層重定向，采用這種方式可以做到為用戶(hù)選擇最近、最優(yōu)的站點(diǎn)提供服務(wù)。本地負載均衡實(shí)現方式可以是基于應用，基于負載和健康狀況的應用層重定向，可以為用戶(hù)選擇節點(diǎn)內最優(yōu)的視頻服務(wù)器(單元)，向用戶(hù)提供服務(wù)。

這種全局負載均衡方式采用GSLB為入口點(diǎn)，用戶(hù)請求均進(jìn)入GSLB。GSLB的功能是根據健康狀況和就近性做全局負載均衡和最優(yōu)站點(diǎn)的選擇，將用戶(hù)請求重定向到骨干/邊緣節點(diǎn)設備的SLB組件上。SLB既配合GSLB，共同提供全局負載均衡功能和站點(diǎn)選擇，同時(shí)也負責本地的負載均衡和為用戶(hù)選擇最優(yōu)的流媒體服務(wù)引擎的功能。SLB內部需要維護一個(gè)包括整個(gè)節點(diǎn)內的所有服務(wù)器負載情況和內容情況，同時(shí)SLB還需要向GSLB報告整個(gè)站點(diǎn)的健康狀態(tài)以便于更新GSLB的動(dòng)態(tài)表和應用表。

當某個(gè)節點(diǎn)的視頻服務(wù)器發(fā)送故障時(shí)，系統將根據既定的路由策略和網(wǎng)絡(luò )部署情況，調度備用節點(diǎn)的視頻服務(wù)器繼續提供視頻數據到原節點(diǎn)的IPQAM設備，用戶(hù)服務(wù)將不會(huì )受到影響。

通過(guò)對CDN網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和IPQAM技術(shù)的合理結合利用，廣電運營(yíng)商將可以在汲取IP網(wǎng)絡(luò )先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，充分發(fā)揮HFC網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)勢特點(diǎn)，打造低成本高效率的VOD傳輸和服務(wù)平臺。