思科CDN的特点和优势

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1、 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialC25-452149-02 1 视 频 应 用 及 其 解 决 方 案徐 建 锋思 科 中 国 运 营 商 事 业 部 首 席 架 构 师 内 容 提 纲 一 、 全 球 视 频 发 展 趋 势 和 热 点二 、 CDN技 术 发 展 趋 势三 、 中 国 电 信 IPTV现 状 分 析四 、 思 科 CDN/IPTV架 构 特 点 和 优 势 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco Confident

2、ialPresentation_ID 3 互 联 网 视 频 成 为 互 联 网 发 展 的 主 要 驱 动 力无 穷 无 尽 内 容 ， 2013年 超 过 90%的 网 络 流 量 终 端 ： PC终 端 、 互 联 网 电 视 、 平 板 电 脑 、 智 能 手 机 等 等质 量 ： 由 256K-512K SD向 1-2Mbps HD迈 进 内 容 ： 用 户 自 产 生 UGC， 相 机 、 摄 像 机 、 手 机 等 视 频 制 作 和 共 享挑 战 ： 带 宽 需 求 、 智 能 CDN、 质 量 保 证 2007 Cisco Systems, Inc. All rights r

3、eserved. Cisco ConfidentialPresentation_ID 4 Web 2.0 PersonalSocial 富 媒 体 Broadcast & More 更 加 交 互 化 、 个 性 化 和 社 区 化Interactive Personal SocialIPTV和 三 屏 融 合 成 为 运 营 商 的 主 要 发 展 方 向 之 一但 是 IPTV发 展 遇 到 互 联 网 视 频 的 巨 大 挑 战 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialPresentation_ID

4、5 高 清 视 频 通 信身 临 其 境 的 、 传 神 的 面 对 面 体 验 质 量 ： 480P、 720P和 1080P带 宽 ： 动 态 自 适 应 ， 双 向 对 称 2-5Mbps服 务 ： 客 户 自 服 务 开 通 、 网 络 支 付挑 战 ： 对 称 带 宽 需 求 ， 端 到 端 质 量 保 证You and Me你 和 我 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialPresentation_ID 6 运 营 商 自 营内 容 第 三 方 内 容全 国数 据 中 心 全 国数 据 中 心

5、区 域数 据 中 心 区 域数 据 中 心互 联 网 视 频 和 IPTV相 关 的 技 术 范 围 视 频 传 输 和 传输 控 制 协 议内 容分 发技 术CDN视 频 文 件封 装 格 式视 频 编 码技 术 格 式终 端 播 放 软 件 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialPresentation_ID 7 主 流 互 联 网 视 频 /IPTV视 频 技 术一 二 三 四 五编 码 格 式 H.264 MPEG4 VP8 VC-1文 件 格 式 FLV MP4 WebM 3GP MKV视 频

6、分 发 技术 CDN P2P传 输 和 传 输控 制 协 议 RTP/RTSP HTTP终 端 播 放 RealPlayer Adobe Flash Player Mediaplayer 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialPresentation_ID 8 近 期 视 频 领 域 的 热 点 （ 1）Flash、 H.264和 WebM的 背 后 ： 行 业 话 语 权 之 争 Adobe和 苹 果 的 Flash之 争苹 果 不 允 许 Flash在 iPhone和 iPad中 运 行 。 苹 果

7、的 解释 是 ， 这 会 影 响 性 能 。苹 果 反 对 在 iPhone中 使 用 Flash CS5等 开 发 工 具 ， 因为 这 些 工 具 最 终 是 由 Adobe一 家 公 司 控 制 的 。Apple坚 持 用 H.2642010年 5月 ， Google推 出 WebM， 放 弃 H.264理 由 ： H.264封 闭 ， 并 且 要 专 利 费WebM开 源 并 且 免 费 。WebM： WebM由 Google提 出 ， 是 一 个 开 放 、 免 费 的 媒体 文 件 格 式 。 WebM 以 MKV容 器 格 式 为 基 础 的 新 容 器格 式 ， 里 面 包 括

8、 了 VP8 影 片 轨 和 Ogg Vorbis 音 轨 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialPresentation_ID 9 近 期 视 频 领 域 的 热 点 （ 2）HTTP/Flash快 速 增 长 与 RTSP/RTP的 衰 退 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialPresentation_ID 10 近 期 视 频 领 域 的 热 点 （ 3）CDN的 稳 定 增 长 与 P2P的 衰 退 200

9、7 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco ConfidentialPresentation_ID 11 Move Simulcode Master ServerVideo FileLive Feed Raw 2 Second Streamlets 1600 kbps1400 kbps1130 kbps900 kbps750 kbps 570 kbps440 kbps330 kbps220 kbps164 kbps 2500 kbps2000 kbps1800 kbps1600 kbps1400 kbps1130 kbps900 kbps

10、750 kbps570 kbps440 kbps330 kbps220 kbps164 kbpsHDSD OriginServer Move Networks Player2-second QSS filesper profile (media) QMX metadata/indexVOD/Pre-Encoded 5-second QMXmetadata/IndexLive/Real-Time Encoded Persistent HTTP Multiple TCP Connections 3 Byte-Range Reqs/Streamlet Periodic refresh of QMX

11、(Live)MoveDirector Communicates with Move Director for CDN selection Software Decode Decode Performance Monitor TCP Connection Monitor Upshift/downshift Decisions2-second QSS filesper profile (media)Codecs supported:On2 VP7H.264 (Future) 近 期 视 频 领 域 的 热 点 （ 4）ABR（ Adaptive Bit Rate） 编 码 技 术应 用 适 应 网

12、 络 的 QOS解 决 方 案 内 容 提 纲 一 、 全 球 视 频 发 展 趋 势 和 热 点二 、 CDN技 术 发 展 趋 势三 、 中 国 电 信 IPTV现 状 分 析四 、 思 科 CDN/IPTV架 构 特 点 和 优 势 挑 战 ： 一 个 业 务 一 个 CDN， 导 致 投 资 大 、 维 护 成 本 高 、 利 用 率低 下 CDN体 系 封 闭 ， 缺 乏 有 力 的 市 场 竞 争 ， 导 致 技 术 进 步 慢 CDN分 发 和 调 度 技 术 无 法 适 应 海 量 视 频 年 代 的 需 求 CDN架 构 无 法 同 时 承 载 多 种 视 频 应 用 趋 势

13、 ： 标 准 化 和 开 放 化 应 用 无 关 化 ， 实 现 传 送 透 明 化 ， 从 而 实 现 多 业 务 承 载 CDN网 络 架 构 重 构 存 储 与 网 络 的 协 同全 球 运 营 商 IPTV/CDN的 困 难 和 发 展 趋 势 Next Generation On Demand（NGOD 2.0）Architectural building block for CDN Next Generation On Demand（NGOD 2.0）Concept architecture Next Generation On Demand（NGOD 2.0）Supported

14、content formats by CDN 中 国 电 信 IPTV2.0标 准 化 平 台 系 统 架 构CMSIPTV BSSCDN/EPGVAS CT融 合 CDN部 署 架 构 （级 联 部 署 逻 辑 图 接 口 定 义 ） CDN与 承 载 网 络 的 协 同 发 展 ， 获 得 最 佳 投 入 产 出三 要 素 分 析 ： 存 储 、 带 宽 和 并 发 数 19 省 中 心 节 点内 容 库 区 域 中 心 2 区 域 中 心 X 边 缘 N+M边 缘 流 媒 体服 务 器 边 缘 Y边 缘 N+M+1城 域 骨 干 城 域 骨 干省 内 长 途 文 广内 容 管 理 CMS

15、并 发 数带 宽1GE/3.5万带 宽0.2GE/1.5万 存 储 存 储投 资 计 算 依 据 ：带 宽 价 格 ： 5万 /GE存 储 价 格 ： 4000/T（ SAS 15000转 ） 存 储 与 带 宽 投 资 拐 点 计 算 方 法 20 边 缘 节 点 存 储 节 省 的 投 资 =区 域 节 点 到 边 缘 节 点 增 加 的 带 宽 投 资参 考 计 算 ： 五 万 小 时 内 容 ， 5000并 发 用 户 存 储 与 带 宽 投 资 拐 点 （ 5000/10000并 发 ） 21 0%10%20%30% 40%50%60%70%80%90%100% 5% 10% 15%

16、 20% 25% 30% 35% 40% 5万 小 时7万 小 时10万 小 时15万 小 时实 际 数 据5000并 发 数10000并 发 数 存 储 与 带 宽 投 资 拐 点 （ 15000/20000并 发 ） 22 15000并 发 数20000并 发 数 带 宽 与 存 储 投 资 小 结第 一 ： 在 相 同 并 发 数 下 ， 内 容 越 多 ， 拐 点 越 低 ， 也 就 是边 缘 存 储 比 例 越 低 。第 二 ： 在 相 同 内 容 下 ， 并 发 用 户 数 越 多 ， 拐 点 位 置 越 高， 也 就 是 边 缘 存 储 比 例 越 高 。第 三 ： 现 在 IP

17、TV典 型 节 点 是 ：5000并 发 数 /节 点 ， 5-10万 小 时 数有 如 下 结 论 ： 边 缘 存 储 配 置 10%就 可 以 满 足 要 求 。 为 什 么 不 采 用 低 价 的 硬 盘 ？ 或 者 外 置 存 储 ？问 题 ： SATA硬 盘 的 价 格 是 SAS的 30%， IO能 力 是 40%， 可以 增 加 SATA的 数 量 ， 增 加 容 量 ， 同 时 增 加 IO能 力 。 为 什么 不 行 呢 ？答 案 ：内 置 存 储 。 受 到 服 务 器 硬 盘 槽 位 数 量 的 限 制 。 服 务器 最 大 是 24个 ， 如 果 采 用 SATA硬 盘

18、 ， IO的 能 力 将 下 降60%， 支 持 的 并 发 流 数 量 下 降 60%。 间 接 浪 费 了 服 务 器CPU、 内 存 、 网 卡 等 能 力 的 60%。 存 储 的 成 本 只 占 整 个服 务 器 的 约 1/3， 所 以 很 不 划 算 。外 置 存 储 。 采 用 SAN或 者 NAS， 网 络 IO的 能 力 限 制 。比 如 FC的 IO能 力 一 般 是 8G， 实 际 只 有 6G的 有 效 传 送 。也 只 能 3000个 2M码 流 。 由 于 增 加 了 8G的 FC网 络 和 网 卡， 成 本 也 增 加 了 很 多 ， 所 以 还 是 不 划 算

19、 。 这 也 就 是 为什 么 大 家 采 用 内 置 硬 盘 的 方 式 。 内 容 提 纲 一 、 全 球 视 频 发 展 趋 势 和 热 点二 、 CDN技 术 发 展 趋 势三 、 中 国 电 信 IPTV现 状 分 析四 、 思 科 CDN/IPTV架 构 特 点 和 优 势 中 国 电 信 典 型 IPTV 三 级 部 署 方 案 省 中 心 、 区 域 中 心 、 边 缘 节 点 26 省 中 心 节 点内 容 库区 域 中 心 1 边 缘 节 点 1 区 域 中 心 2 区 域 中 心 区 域 中 心 X深 边 缘 节 点 N A、 省 中 心 ： 一 个 省 一 个 ， 全

20、部 内 容 库 ， 维 护 管 理 ， 认 证 计 费B、 区 域 中 心 ： 全 部 内 容 库 ， 中 小 型 城 域 网 一 个 ， 大 型 /特 大 型 城 域 网 2-4个 ， 大 约15-20万 用 户 /区 域 中 心C、 边 缘 节 点 ： BRAS/SR边 ， 大 约 1-3万 用 户 /边 缘 节 点 边 缘 N+M边 缘 N+1 边 缘 Y边 缘 N+M+1城 域 骨 干 城 域 骨 干 城 域 骨 干省 内 长 途 文 广内 容 管 理 CMS 挑 战 1： 边 缘 存 储 模 式 不 可 持 续 发 展内 容 的 不 断 增 加 ， 用 户 的 有 限 增 长 ， 存

21、 储 成 本 无 法 承 受 27注 ： 300万 用 户 规 模 ， 约 30个 区 域 中 心 ， 150个 边 缘 节 点 ， 意 味 着 一 个 内 容 ， 需 要 保存 1+30+150=181份 .某 城 域 网 10万 小 时 IPTV扩 容 18万 流 ， 扩 容 了 2700 T 的 存 储 ！如 果 是 50万 小 时 内 容 呢 ？ 用 户 数 不 再 增 加 。 省 中 心 节 点内 容 库区 域 中 心 1 边 缘 节 点 1 区 域 中 心 2 区 域 中 心 区 域 中 心 X深 边 缘 节 点 N 边 缘 N+M边 缘 N+1 边 缘 Y边 缘 N+M+1城 域

22、 骨 干 城 域 骨 干 城 域 骨 干省 内 长 途 文 广内 容 管 理 CMS存 储 与 内 容 成 正 比 ， 内 容 是 无 限 的 ， 而 用 户 数 是 有 限内 容 的 无 限 增 长 导 致 每 个 用 户 的 成 本 在 无 限 增 长 挑 战 2： 基 于 RTP/RTSP的 多 节 点 服 务 架 构 ， 服 务 质 量 无法 保 证 ， 网 络 规 划 难 度 增 加 ， 统 一 承 载 不 可 能 28注 ： 为 了 降 低 存 储 成 本 ， 边 缘 节 点 只 保 存 30%的 内 容 ， 服 务 70-80%请 求 。 20-30%的 请 求 由 区 域 中

23、心 和 省 中 心 服 务 。 省 中 心 节 点内 容 库区 域 中 心 1 边 缘 节 点 1 区 域 中 心 2 区 域 中 心 区 域 中 心 X深 边 缘 节 点 N 边 缘 N+M边 缘 N+1 边 缘 Y边 缘 N+M+1城 域 骨 干 城 域 骨 干 城 域 骨 干省 内 长 途 文 广内 容 管 理 CMS端 到 端 稳 定2M无 法 保 证端 到 端 稳 定2M可 以 保 证 Caching Node Caching Node Caching NodeStreamers Streamers Streamers Streamers Streamers StreamersStr

24、eamers热 点 由 管 理 员 确 定 ， Push到 边 缘 ， 导 致 边 缘 命 中率 低 下 ， 降 低 了 客 户 体 验 ， 浪 费 了 存 储 空 间 内 容 库Content Library挑 战 3： 主 动 Push模 式 无 法 适 应 长 尾 消 费 行 为 挑 战 4：设 备 性 能 低 ，集 成 度 低 ，空 间 和 能 耗 居 高 不 下 30 内 容 提 纲 一 、 全 球 视 频 发 展 趋 势 和 热 点二 、 CDN技 术 发 展 趋 势三 、 中 国 电 信 IPTV现 状 分 析四 、 思 科 CDN/IPTV架 构 特 点 和 优 势 思 科 融

25、 合 视 频 平 台 逻 辑 架 构 图在 思 科 VVI架 构 上 ，实 现 了 电 信 CDN1.0和 IPTV2.0规 范 IP Network中 心 存 储Vault 缓 存Cache虚 拟 视 频 基 础 设 施VVI PC/MobileStreamerC2接口机 业 务 管 理系 统BackofficeTV Streamer 流 服 务 系 统Streamer内 容 管 理系 统 CMS内 容 管 理内 容 注 入内 容 转 码时 移 文 件版 权 管 理数 字 版 权 VVI管 理 系 统 VVIM STB客 户 端ClientS4C2Plus D1.1 M4P4流 媒 体 服

26、务器 管 理 系 统CDSMEPG门 户C2PLusC2Plus 思 科 优 势 （ 1） ： 基 于 标 准 的 分 发 与 服 务 分 离 的 融 合 理 念骨 干 IP 网 络Vault Group A Vault Group BCache group A Cache group B区 域 IP 网 络 Streamer Group TVMaster B C区 域 EPG SR中 心 EPG Streamer Group TVMaster B C Streamer Group PCMaster B C Streamer Group PCMaster B C中 心 Portal重 定 向

27、服 务 器 授 权 DNS 网 元 管 理 系 统CDSM业 务 管 理 系 统 IPTV 服 务 PC/手 机 服 务 省 缓 存 DNSVVI 基 于 HTTP的 C2/D1.1接 口 思 科 优 势 （2）：大 容 量 ，高 性 能 ，低 功 耗 ，小 空 间p高 度 ： 4RUp200频 道/600MBps同时 注 入p32G 内 存p24*1T SATA存 储p8*GE+2*GEp支 持 1： 1的备 份 ， 容 量 可 以 无 限 制 扩 大中 心 存 储 CDE420-4A 区 域 缓 存 CDE420-4G 边 缘 流 媒 体 服 务 CDE250p高 度 ： 4RUp支 持

28、2400个3.75M并 发 流p支 持 4500个 2M并发 流p支 持 2250个 8M HD并 发 流p9G吞 吐 量p24*450G SAS存储p12*GE+2*GEp最 大 10台 /Group p高 度 ： 2RUp功 耗 ： 450Wp支 持 8000个3.75M SD并 发 流p支 持 大 于 1万 个2M SD并 发 流p30G吞 吐 量p24*680G SAS存储p48G内 存p4*10GE端 口p最 大 6台 /Group5000个 2M流 /RU， 超 过 现 在 主 流 设 备 的 10倍0.045W/2M流 ： 小 于 现 在 主 流 设 备 的 1/20 性 能 的

29、 决 性 因 素 ：硬 盘 选 择800元 2500元 5000元5年 来 硬 盘 容 量 增 加 了 几 十 倍 ， 但 是 IO性 能 只 有 少 量 的 优 化磁 盘 的 价 格 与 IO的 能 力 成 比 例 ， 而 不 是 容 量 。视 频 是 大 吞 吐 量 的 应 用 ， IO性 能 是 关 键 。 性 能 的 决 定 因 素 ： 文 件 系 统存 储 IO的 能 力 基 本 与 磁 盘 数 量 成 比 例任 意 读 取 时 ， SAS是 SATA性 能 的 3倍任 意 读 取 的 性 能 只 有 顺 序 读 取 的 几 分 之 一 到 几 十 分 之 一SSD的 任 意 读 取

30、 性 能 是 SAS和 SATA的 10倍文 件 系 统 是 IO性 能 的 关 键思 科 采 用 24块 高 性 能 的 SSD和 SAS硬 盘 思 科 自 主 研 发 的 操 作 系 统 内 核 ， 包 括 文 件 系 统、 内 存 管 理 、 IO驱 动 等 等 Fullmesh TCPAVSDB思 科 理 念 （3）：采 用 集 群 技 术 ，实 现 高 可 靠 ，基 于 内 容 调 度 ，减 少 内 容 重 复 存 储 ，提 供 缓 存 效 率Set up/Control server Virtual IP :10.10.1.10/24Setup/control primary Mg

31、mt IP:10.10.1.1/24物 理 端 口 IP： 172.18.1.1-6/24 172.19.1.1-6/24 Play Server CMgmt IP:10.10.1.3/24物 理 端 口 IP： 172.18.3.1-12/24Play Server DMgmt IP:10.10.1.4/24物 理 端 口 IP： 172.18.4.1-6/24 Setup/control BackupMgmt IP:10.10.1.2/24物 理 端 口 IP： 172.18.2.1-12/24 n Vault、 Cache Node和 Streamer都 采 用 集 群 技 术集 群 内

32、 部 采 用 统 一 的 数 据 库 ,确 保 设 备 负 载 内 容 在 线 服 务 故 障 等 信 息 同 步集 群 内 部 实 现 负 载 分 担 和 容 灾 备 份集 群 内 部 ， 实 现 基 于 内 容 的 调 度 思 科 优 势 4： 实 时 Pull模 式 ， 适 应 长 尾 模 型 ， 提 高 命 中 率骨 干 IP 网 络Vault Group A Vault Group BCache group A Cache group B区 域 IP 网 络 Streamer Group TVMaster B CVVI 最 热 点 内 容 ，最 小 的 存 储 ，最 大 的 命 中

33、率次 热 点 内 容永 久 内 容 库冷 片 边 缘 未 命 中 ：Delay 180ms区 域 未 命 中 ：delay 550ms热 点 由 用 户 消 费 行 为 决 定 ， 只 有 用 户 看 的 内 容 ， 才 会 分 发到 边 缘 ， 才 会 占 用 存 储 ， 这 样 边 缘 节 点 存 储 不 存 在 浪 费 思 科 优 势 （5）：内 容 分 片 ，提 高 缓 存 效 率 ，提 高 命 中 率 IPTV平 均 时 长 约 75分 钟 ，很 大 部 分 请 求 只 看 1-3分 钟骨 干 IP 网 络Vault Group A Vault Group BCache group

34、A Cache group B区 域 IP 网 络 Streamer Group TVMaster B CService groupVVI传 送 并 缓 存 了整 个 影 片 内 容 传 送 并 缓 存 影片 的 热 点 片 断 思 科 优 势 6： 根 据 内 容 流 行 度 ， 智 能 调 度 、 缓 存 和 删 除写 入 硬 盘 自 动 删 除留 在 内 存 视 频 业 务 的 特 点 是 大 流 量 ， 体 现 在 CDN设 备 上 的 瓶颈 就 是 磁 盘 、 网 络 、 内 存 的 IO能 力 。 磁 盘 的 写 是 最 耗 时 的 ， 并 且 对 磁 盘 损 坏 最 大 的 。

35、所 以 减 少 磁 盘 的 写 是 提 升 性 能 的 关 键 之 一 时 代 华 纳 的 实 际 运 行 数 据采 用 Pull、 内 容 调 度 、 热 度 调 度 和 内 容 分 片 等 技 术 ， 极 大提 高 了 缓 存 命 中 率 ， 减 少 了 存 储 的 需 求 00.511.522.53 3.544.5 10:00:00 PM 2:00:00 AM 6:00:00 AM 10:00:00 AM 2:00:00 PM 6:00:00 PM 10:00:00 PMStream Cache Miss Rate (%)p采 用 思 科 CDE220（ 1.5T存 储 ） ， 1万 小

36、 时 内 容 ， 边 缘存 储 约 10%的 配 置 下 ， 边 缘 命 中 率 最 小 高 达 95%。 思 科 优 势 （ 7） :中 心 内 容 录 制 ， 极 大 减 少 边 缘 存 储 和 投 资骨 干 IP 网 络Vault Group A Vault Group BCache group A Cache group B区 域 IP 网 络 Streamer Group TVMaster B CVVI 存 储 需 求 ：144*7*24+41*3*24*4=36000小 时36000*(2.5/8*3600)=40.5T存 储40.5*0.4万 =16.2万增 加 32.4元 /用

37、 户 （ 5000并 发 /节 点 ）某 省 案 例 ：第 一 、 144路 提 供 7天 回 看 ；第 二 ： 41路 高 清 3天 回 看 ，高 清 频 道 码 率 10Mbps回 看 录 制 思 科 采 用 中 心 录 制 ， 减 少 了 至 少2/3边 缘 存 储 ， 减 少 了 约 22元/Stream 思 科 方 案 投 资 分 析 和 对 比 ： 节 省 投 资 60-70% 根 据 去 年 一 个 典 型 大 型 城 域 网 的 IPTV建 设 需 求 ：20万 小 时 标 清 VOD， 码 率 2.5Mbps ；2万 小 时 高 清 VOD， 码 率 10Mbps ；240个

38、 标 清 频 道 ， 其 中 155路 标 清 频 道 提 供 4个 小 时时 移 ， 144路 提 供 7天 回 看 ；60个 高 清 频 道 ， 其 中 41路 提 供 4小 时 时 移 、 3天 回 看一 个 省 中 心 ， 4个 区 域 中 心 ， 30个 边 缘 节 点20万 流 时 :n思 科 价 格 大 约 是 现 在 建 设 成 本 的 70%。40万 流 时 :n思 科 价 格 大 约 是 现 在 建 设 成 本 的 60%。 思 科 CDN优 势 和 特 点 总 结p开 放 的 、 可 扩 展 的 融 合 架 构p高 性 能 、 低 功 耗p高 智 能 、 高 效 率p低 成 本 、 高 效 益p高 可 靠 、 少 维 护