江蘇省公用信息有限公司 趙新寧

0 引言

三網融合試點工作在體制、技術等多方面都存在變革的需求。只有“開放”才能促進三網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)和技術的開放等方面。政策的開放需要國家相關主管部門能制定出符合三網融合發(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融合參與各方能以包容的心態(tài)來對待三網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)和技術的開放主要是打破現存的技術封閉導致產業(yè)鏈不繁榮的局面。系統(tǒng)和技術的開放是三網融合的技術基礎，是直接推動三網融合試點的原動力。IPTV（網絡電視）、手機電視等視頻業(yè)務是三網融合的一項核心業(yè)務，本文將以這些視頻應用為例，探討在三網融合下如何構建一個開放的融合視頻業(yè)務平臺。

1 現有視頻業(yè)務平臺分析

1.1 現有視頻業(yè)務平臺架構

在目前的技術體系下，一個典型的視頻業(yè)務平臺主要的組成部分見圖1。

內容頭端系統(tǒng):主要是實現視音頻點播和直播內容的制作，以及將視頻內容轉碼成CDN（內容分發(fā)網絡）系統(tǒng)和終端系統(tǒng)能使用的格式。同時通過與業(yè)務管理平臺間的內容接口，將視音頻內容相關信息發(fā)布至業(yè)務管理系統(tǒng)。這些信息將用于在整個視頻業(yè)務平臺內對內容的管理以及用戶側的呈現。

業(yè)務管理系統(tǒng):業(yè)務管理系統(tǒng)是視頻業(yè)務系統(tǒng)的管理核心。主要負責內容管理、業(yè)務管理、產品管理、計費管理、業(yè)務鑒權、終端管理、統(tǒng)計分析、日志管理等。該系統(tǒng)與內容頭端系統(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)務系統(tǒng)間的接口，通過該接口可以使視頻業(yè)務平臺具備一定的業(yè)務擴展性。

CDN系統(tǒng):是視音頻內容存儲分發(fā)的系統(tǒng)，是整個視頻業(yè)務平臺的重要組成部分。該系統(tǒng)一般采用多級架構組成，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容盡可能分發(fā)至靠近用戶側的邊緣節(jié)點。

網絡承載系統(tǒng):該系統(tǒng)負責視頻業(yè)務平臺各系統(tǒng)間、CDN系統(tǒng)各節(jié)點間的互聯。網絡承載系統(tǒng)可以依托運營商現有網絡構建，也可以采用專網方式構建。但不管以哪種方式構建，其核心要求就是保障視音頻內容在整個平臺內的安全、可靠，保質的傳輸。

終端系統(tǒng):由各種用戶端設備組成，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絡接入視頻業(yè)務平臺，在經過業(yè)務管理系統(tǒng)鑒權認證后使用平臺提供的各項業(yè)務。

1.2 現有視頻業(yè)務平臺的分析

目前的視頻業(yè)務平臺有以下特點:

一是內容頭端系統(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)所能解碼的格式決定了內容頭端系統(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)中流媒體服務器的編碼格式和封裝協(xié)議決定的。

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

這樣的一個封閉平臺最終導致的結果就是，采用了誰家的CDN系統(tǒng)也就決定了你可以選擇的內容頭端系統(tǒng)、業(yè)務管理系統(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)廠家的相關技術規(guī)范。

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

2 開放的融合視頻業(yè)務平臺

2.1 基于開放CDN融合視頻業(yè)務平臺架構

通過上述分析，構建開放的融合視訊平臺的核心就是構建一個開放的CDN系統(tǒng)。如何構建支持融合視頻業(yè)務的開放的CDN系統(tǒng)，目前各技術廠家和電信運營商都傾向于基于統(tǒng)一CDN構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)議來整合現網的視頻業(yè)務網絡，建設一個全程全網的具備提供基礎視訊業(yè)務能力的業(yè)務網絡，并基于該業(yè)務網絡能統(tǒng)一開展IPTV、視頻監(jiān)控、視頻會議等視頻增值業(yè)務。

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)架構在媒體格式識別上的復雜度。

2）將現有各視頻分發(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。最大限度將現有各視頻分發(fā)系統(tǒng)間的差異封裝在能力集內，簡化因為進行統(tǒng)一業(yè)務管理帶來的開發(fā)復雜度。

3）基于這兩點之后，建立統(tǒng)一的CDN業(yè)務管理平臺，在這個平臺上通過建立統(tǒng)一的業(yè)務管理數據模型，支持對用戶及其業(yè)務的統(tǒng)一認證和管理，支持對用戶消費行為的統(tǒng)一統(tǒng)計和管理，支持對視音頻等內容的統(tǒng)一接入和管理，支持對多視頻業(yè)務的統(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)務呈現。

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條標準。雖然一些廠家的系統(tǒng)已經在某一個或者某幾個方面取得了進展，但是其實現起來太復雜。而且由于涉及到的技術和產業(yè)面很廣，在無法形成產業(yè)標準的時候，很難奢求技術廠家能加快這一技術進程。

是否有其他技術方式能構建融合視頻業(yè)務平臺？

CDN是一個經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、負載均衡、網絡請求的重定向和內容管理等問題。其目的是通過在現有的IP網中增加一層新的網絡架構，將內容發(fā)布到最接近用戶的網絡“邊緣”，使用戶可以就近取得所需的內容，解決IP網絡擁塞狀況，提高用戶訪問網站的響應速度。從技術上全面解決由于網絡帶寬小、用戶訪問量大、網點分布不均而產生的用戶訪問內容時響應速度慢的根本原因。

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

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

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

2.2 開放CDN的融合視頻業(yè)務平臺的優(yōu)化

傳統(tǒng)封閉的CDN一個主要的特點是針對某一類服務做了針對性的優(yōu)化?；谶@樣一個開放的CDN系統(tǒng)構件的融合視頻平臺，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效能。

目前CDN的分發(fā)技術主要是由CDN管理平臺中集中的調度算法服務器來進行內容分發(fā)策略、內容老化策略、服務重定向策略的調度和控制，從一定程度上制約了分發(fā)效率。而P2P（點對點）技術最大的特點在于打破了原有服務器/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器端的依賴，從而加快文件傳輸效率。所以將P2P技術引入到CDN節(jié)點間的調度，可以加快節(jié)點間內容和服務的調度效能。但是在如何與P2P技術結合上，存在多種方案。我們根據在CDN實際建設和運營中取得的相關數據，提出了引入“云化”理念的一種CDN優(yōu)化架構。我們將傳統(tǒng)核心節(jié)點、區(qū)域中心和邊緣節(jié)點三級架構規(guī)劃為核心CDN云和邊緣CDN云兩級云化的架構，具體架構見圖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。云內各節(jié)點間的調度采用P2P技術，以加快內容和服務在節(jié)點的調度和重定向效能。云間調度由CDN核心管理平臺來完成，由于通過云化將三級調度CDN架構簡化為兩級調度，所以提升了調度效能。CDN邊緣云中各節(jié)點服務器組成服務器集群，集群間服務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)內全部的熱門內容甚至是全部的內容分散在邊緣云中的各服務器。從而保證了邊緣云所服務區(qū)域的用戶在不用調度出本區(qū)域邊緣云就可獲得及時的服務響應。通過構建這樣一個引入P2P技術和云計的開放式CDN架構，提升了CDN的分發(fā)能力和服務效能。

同時由于服務器刀片化進程的加速，使得服務器和存儲能夠以板卡的形式與傳統(tǒng)網絡設備相結合，形成一種可以稱之為業(yè)務服務交換的新型設備。這樣可以減少服務器的投入成本。由于和傳統(tǒng)網絡設備相結合，也使得服務器間數據交換效能提升。并且也易于將流媒體服務器下沉至靠近用戶端的網絡設備上。目前這樣的新型設備已經出現，但是預計完全商用還需要一段時間。

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

總體來說，這樣的優(yōu)化架構通過云化將傳統(tǒng)CDN架構分化成簡單的兩極架構，簡化了云間調度的復雜性。通過引入P2P算法，簡化了云間各節(jié)點間的調度效能。通過邊緣云的集群化共享，在提高服務效能的同時，還可節(jié)約CDN存儲的投資成本。通過引入業(yè)務服務交換機，節(jié)約了流媒體服務的建設和運維成本，也便于服務器向用戶側下沉。通過在邊緣云中引入獨立的集群控制器，實現云化的CDN與業(yè)務服務交換機間快速調度，保障了開放式CDN和特定內容服務器間的服務對應關系。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容分發(fā)、服務效能。

3 結束語

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