◎湖北黃石有線廣電數(shù)字網(wǎng)絡(luò)有限公司 管 瀟

黃石廣電網(wǎng)絡(luò)PPTV CDN緩存系統(tǒng)

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對PPlive CDN緩存系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了分析，詳細(xì)解釋和說明了黃石廣電PPTV緩存系統(tǒng)的軟硬件要求。該系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行，緩解了黃石廣電互聯(lián)網(wǎng)出口帶寬壓力，同時提升了用戶體驗，為黃石廣電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營提供了可靠保障。

PPTV；CDN；以太網(wǎng)；服務(wù)器

PPTV網(wǎng)絡(luò)電視是PPLive旗下一款P2P網(wǎng)絡(luò)電視軟件產(chǎn)品，支持海量影視內(nèi)容的“直播+點(diǎn)播”功能?？稍诰€觀看電影、電視劇、動漫、綜藝、體育直播、游戲競技、財經(jīng)資訊等豐富視頻娛樂節(jié)目。是國內(nèi)知名度較高、資源數(shù)及用戶數(shù)較多的網(wǎng)絡(luò)電視軟件之一。

黃石廣電網(wǎng)絡(luò)目前擁有2.1萬寬帶用戶，自2009年以來，寬帶用戶數(shù)量呈爆發(fā)式增長，與日俱增的PPTV點(diǎn)播需求造成出口流量不斷攀升，由此帶來了寬帶出口建設(shè)壓力劇增及用戶體驗下降等問題。建設(shè)PPTV CDN緩存節(jié)點(diǎn)，充分利用內(nèi)網(wǎng)帶寬資源，降低出口流量為根本的解決方案[1-4]。

黃石廣電PPTV點(diǎn)播系統(tǒng)

1 黃石廣電IP城域網(wǎng)架構(gòu)

黃石廣電網(wǎng)絡(luò)目前已經(jīng)完成全網(wǎng)光纖到樓覆蓋，該城域網(wǎng)主要由出口路由器、匯聚層路由交換機(jī)、EPON系統(tǒng)、以太網(wǎng)交換機(jī)及EoC等設(shè)備組成，可提供可靠傳輸通道，并支持業(yè)務(wù)權(quán)限的控制，業(yè)務(wù)統(tǒng)計等功能等。整個網(wǎng)絡(luò)具備完善QoS保障能力、組播支持能力、流量工程、MPLS/VPN等，提供多業(yè)務(wù)的電信級承載能力。

黃石廣電IP城域網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 黃石廣電IP城域網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

核心層由黃石有線團(tuán)城山、天津路、黃石港3個節(jié)點(diǎn)組成一個萬兆自愈環(huán)網(wǎng)，基于40G（即40 Gbit/s）平臺，能提供10 Gbit/s的線速轉(zhuǎn)發(fā)能力。核心層負(fù)責(zé)全市范圍內(nèi)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的分發(fā)和管理，實現(xiàn)具體業(yè)務(wù)的相關(guān)承載和控制，保證用戶流量的高速交換轉(zhuǎn)發(fā)。匯聚網(wǎng)主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)從骨干網(wǎng)到接入網(wǎng)之間的網(wǎng)絡(luò)承載，負(fù)責(zé)在各區(qū)域范圍內(nèi)的分發(fā)和管理。通過L3層（DHCPRelay認(rèn)證）方式連接到黃石有線核心網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)規(guī)劃VLAN ID、IP地址等資源。接入層采用EPON系統(tǒng)匯聚各個接入節(jié)點(diǎn)，并通過LAN或EoC方式入戶。

1.2 PPTV緩存系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

PPTV擁有自己獨(dú)創(chuàng)的CDN體系，對用戶的點(diǎn)播請求進(jìn)行集中調(diào)度，重定向到內(nèi)部緩存服務(wù)器上獲取數(shù)據(jù)；同時通過請求Tracker達(dá)到用戶間的P2P加速。

在PPTV的高層節(jié)點(diǎn)下，建立10G低層城域網(wǎng)（以太網(wǎng)）節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行流式傳送。

在黃石廣電網(wǎng)絡(luò)核心機(jī)房建立高速緩存服務(wù)器群，通過 PPTV CDN系統(tǒng)，利用PPTV調(diào)度服務(wù)器對用戶請求進(jìn)行處理，大大降低了出口流量，充分改善用戶播放體驗，其整體功能架構(gòu)如圖2所示。

圖2中，“○”為運(yùn)營商服務(wù)器群，Tracker服務(wù)器早期可不部署。

用戶端發(fā)出PPTV直播、點(diǎn)播指令后，首先請求調(diào)度服務(wù)器，調(diào)度服務(wù)器針對用戶來源IP地址，按照服務(wù)器內(nèi)部地址規(guī)劃，將請求重定向至內(nèi)部CDN緩存節(jié)點(diǎn)，只要用戶來源IP地址不發(fā)生變化，那么用戶始終優(yōu)先被調(diào)度到內(nèi)部架設(shè)的直播、點(diǎn)播服務(wù)器上獲取數(shù)據(jù)。

圖2 PPTV CDN系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.3 PPTV緩存系統(tǒng)部署需求

首先確保系統(tǒng)遠(yuǎn)程Linux ssh端口（默認(rèn)22）能夠連通外網(wǎng)，其次向PPTV上報用戶出口地址以進(jìn)行調(diào)度，若出口相對較固定，可以提供全部的出口地址，若出口變化較頻繁，對PPTV調(diào)度地址段作策略路由指向穩(wěn)定的出口地址池，將地址池IP地址上報，同時開放對外網(wǎng)UDP161，tcp22，80，81，82，8888，8080，19765，21，10050，2200端口為監(jiān)控需求，最后PPTV同步程序?qū)⒆詣舆x取最快節(jié)點(diǎn)，頻繁地進(jìn)行向外下載測速（HTTP），需避免服務(wù)器發(fā)起的連接請求被第三方緩存系統(tǒng)匹配。

1.4 PPTV緩存系統(tǒng)軟硬件配置

系統(tǒng)主要由6臺DELL R510服務(wù)器組成，單臺配置如下：CPU為四核Xeon E5620；2.40 GHz×2；內(nèi)存為24 Gbyte；千兆雙網(wǎng)卡；硬盤為2 Tbyte SAS×12。DELL R510服務(wù)器均使用千兆網(wǎng)線連接至Greennet S5100交換機(jī)，該交換機(jī)具備20個10/100/1000Base-X SFP端口，8個ComboGE端口。S5100配置端口聚合，使用光纖連接至團(tuán)城山核心交換機(jī)，可根據(jù)業(yè)務(wù)實際流量情況對CDN緩存節(jié)點(diǎn)帶寬進(jìn)行擴(kuò)容。

內(nèi)網(wǎng)CDN緩存服務(wù)器使用黃石廣電寬帶網(wǎng)公網(wǎng)IP地址進(jìn)行一一對應(yīng)映射，將地址映射平均分布在3個互聯(lián)網(wǎng)出口上，以避免地址映射集中在一個出口，高層CDN服務(wù)器向低層推流導(dǎo)致流量過大而在該出口形成擁塞，同時流量均攤在3個出口上，可提高每個服務(wù)器的使用帶寬。

在出口路由器上將PPTV調(diào)度服務(wù)器IP地址統(tǒng)計配置策略路由，將訪問這些地址的用戶請求均導(dǎo)入某一出口，并將該出口IP地址上報PPTV，用戶調(diào)用PPTV軟件發(fā)送直播、點(diǎn)播請求，這些請求最終會被出口路由器分配至固定出口，PPTV調(diào)度服務(wù)器偵測到該出口IP地址并與服務(wù)器內(nèi)部記錄匹配后，將用戶請求重定向至黃石廣電內(nèi)部CDN緩存節(jié)點(diǎn)進(jìn)行供速。

系統(tǒng)運(yùn)營情況分析

圖3 黃石廣電PPTV月流量圖（截圖）

圖3所示為黃石廣電PPTV緩存系統(tǒng)1個月流量監(jiān)控結(jié)果，系統(tǒng)月平均吐出流量為131 Mbit/s，最高吐出285 Mbit/s。系統(tǒng)建設(shè)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，不占用核心鏈路帶寬，大大緩解了黃石廣電由于用戶不斷增長帶來的互聯(lián)網(wǎng)出口帶寬壓力，更為重要的是成倍提升用戶點(diǎn)播體驗，同時黃石廣電互動機(jī)頂盒也集成了PPLive點(diǎn)播客戶端，該系統(tǒng)也為互動電視用戶提供了流量支持，一舉兩得。

小結(jié)

利用黃石地區(qū)成熟的城域網(wǎng)（以太網(wǎng)）平臺搭建PPTV CDN緩存節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)對外使用公網(wǎng)地址分布在不同的出口上進(jìn)行資源推送，并將用戶請求導(dǎo)入到PPTV調(diào)度服務(wù)器調(diào)度；對內(nèi)使用EPON+EoC和EPON+LAN技術(shù)對用戶提供數(shù)據(jù)流傳輸服務(wù)，該系統(tǒng)可存儲90%以上的PPTV視頻資源。系統(tǒng)的建立提升了用戶點(diǎn)播體驗，緩解了日益增加的用戶點(diǎn)播需求造成的網(wǎng)絡(luò)出口壓力。

[1] 胡鑫，陳興蜀，王海舟，等.基于用戶行為分析的PPTV點(diǎn)播系統(tǒng)測量研究[J].微電子學(xué)與計算機(jī)，2011（8）：97-101.

[2] 吳越峰.廣電的IDC建設(shè)[J].廣播電視信息，2011（10）：56-61.

[3]那寶玉，張毓森，劉鵬.CDN技術(shù)及其在廣電中的應(yīng)用[J].電視技術(shù)，2007，31（1）：69-72.

[4]張旭濤，王榮.P2P技術(shù)發(fā)展淺析[J].漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2006（1）：4-5.

TN943；TP393.1

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【本文獻(xiàn)信息】管瀟.黃石廣電網(wǎng)絡(luò)PPTV CDN緩存系統(tǒng)[J].電視技術(shù)，2014，38（6）.