CDN布置方案及优化研究
摘要：CDN（Content Delivery Network，内容分发网络）部署和城域网构建中，应当重点关注大宽带、超低时延要求，以更好的满足视频业务快速发展、VR/AR等高效运行需求。本文在简要概述CDN应用及业务特征基础上，说明CDN网络布置方案演进及设计方式，探讨CDN与边缘计算的融合方向，以此为相关技术应用优化提供参考，为提升技术应用水平起到应有的促进作用。 关键词：CDN；布置方案；优化
CDN技术起源于20世纪90年代，迄今已经有近30年发展历史，在行业持续发展过程中，技术应用方式也不断变化，但是在整体上而言，都是以追求网络内容顺畅传输为目标的。CDN节点所处的网络位置、具体实现功能存在较大差异，在网络运行过程中，对布置方案进行优化，能够更好的满足用户的内容服务需求。在当前用户需求更加多元化情形下，必须要推动布置方案不断优化，为提升网络服务水平起到良好促进作用。 相册加工设备
1、CDN的应用及业务特征
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随信息技术和网络技术的快速发展，CDN服务广泛应用于金融、证券、电子商务、在线视频、工业网络等方面，还能够实现企业内网的优化[1]。在当前技术体系下，企业利用CDN技术，能够实现分散化投资，利用边缘位置配置的高转发服务器，为大访问量用户提供就近服务，缩短远端用户服务距离，有效提升服务响应速度，提升用户使用体验。
超声波马达以承载视频类需求CDN网络为例，客户体验感官主要受视频源质量，交互体验和观看体验为主，因此网络运行需要满足宽带大于视频码率、低时延、快速切换、不丢包、不卡顿等方面需求。如在4K视频业务服务中，要实现平滑播放和1s加载要求，宽带码率至少要在83Mbs以上，时延控制在10ms以内，丢包率在9*10-4以内，8k通量码率要求则是在4k的4倍以上。因此要确保网络运行承载要求，就必须对布置方案进行优化，加快与边缘计算的融合，以满足用户体高质量观看需求。
2、CDN网络布置方案演进及设计
2.1 CND网络部署方案演进
准入控制系统CDN网络架构有两种方式，其中二层结构是由中心层和边缘层组成，由中心节点直接对接
边缘节点；三层结构则是包括中心、区域和边缘三个层次，区域节点主要实现区域Cache、本地负载均衡等功能。对我国运营商而言，CDN网络布置方案演进经过三个发展时期：
太空袋一是平台发展初期，初始用户约在20万左右，在小于5万时，直接利用中心节点服务，在5~20万之间时，则采用单独设置边缘节点方式，以满足本地用户90%以上的点播请求。在运行中，中心节点与边缘节点分别采用接入省网核心路由器、SR路由器，采用组播方式满足直播需求。
二是平台发展中期，预期用户达到80万，且城域网建设相对较为完善，即可采用三级架构方式进行组网。在单个边缘节点负荷率超过70%时，需要在对应区域新增区域节点和边缘节点。所增加的区域节点，通常布设于CR或SR路由器，应当提供所有节目内容库。在具体建设中，需要考虑用户体相对较为集中的问题，评估设备资源、设备间宽带资源及不同投资方案经济效益，以此有效避免端口运行能力偏差导致的链路带宽利用率不足问题。
三是平台发展成熟期，预期客户用户能够达到200万左右，应当采用在城域网内设置区域和多个边缘节点方式，满足网内所有用户请求。在实际运行中，由于流量较大，因此可以
将用户量分布下沉至BRAS/MSE处，为后期边缘节点进一步优化提供基础。
2.2 CDN下沉对比分析
CDN下沉方式不同，对网络架构、城域网及传输建设方式等会产生不同影响，本文主要从CDN部署在区域中心、下沉至边缘节点两种方式进行对比。在CDN未下沉至汇聚区域时，需由区域中心CDN提供服务，占用区县-市传输资源，如将CDN下沉至边缘节点，则能够在业务控制层终结80%~90%的TV流量，其余流量由区域中心节点提供，减少对CR宽带的占用。在时延方面，主要受光纤传输时延和设备转发时延两方面因素影响，如将CDN布置在核心层，流量传输需要经过多个网络设备，极有可能发生拥塞和瓶颈现象，导致端到端时延增加[2]。在CDN下沉至边缘节点时，时延能够有效降低，提升用户体验水平。因此在布置方案时，应当尽量适应当前4k/8k，VR等业务发展需求，满足用户体验，提升运营收益。
以部署1台16G流媒体服务器为例，两种布置方式均能够满足TV业务需求，但是投资成本有所不同。在当前设备价格水平下，综合核算系统和CR端口投资、线路侧投资、传输侧投资，部署于区域中心，较之边缘节点投资方式，成本会增加50%以上[3]。但是在区域中心
存储容量无法满足业务运行需求时，则必须要在边缘节点再部署1台同规格流媒体服务器，投资成本也需要大大增加。
2.3 CND布置方案设计
结合上述CDN下沉对比分析，在当前多数地区运营商技术管理体系中，采用“中心+区域”两级架构方式，已经难以满足用户使用需求，因此应当采用“中心+区域+边缘”三级架构方式进行优化。具体实施有三种方式：
一是将CDN下沉至汇聚层，在流量超出60Gbps，单台BRAS/SR上承载TV流量超过6Gbps时，应当采用部署CDN边缘节点方式，满足用户体验需求。具体配置需满足直播节目、未覆盖边缘节点用户点播、已覆盖边缘节点未命中用户等三个方面流能力需求，在确保TV流量终结于地市区域中心，降低网络层级，有效提升用户体验。
二是将CDN下沉至接入层，也就是利用边缘CDN节点旁挂于OLT方式，直接下沉接入机房，减少TV业务流量传输路径，有效避免丢包和延时过长现象，满足视频业务就近需求。但是这种布置方式，需要OLT设备能够支持L3Router功能和IPoE接入控制功能，需要对机房空间、电源及空调等进行系统优化，确保设备能够保持安全、节能运行状态。
三是采用云化CDN方式进行布置，借助云平台支撑，能够有效释放CDN服务器中央处理器、内存和磁盘资源，实现与边缘计算的资源共享，满足新增业务场景需求。采用云化CDN布置方式，还能够实现对旧机柜、电源柜等存量资源的改造，提升机房、设备和网络的复用水平，降低企业建设运营成本。
3、CDN与边缘计算的融合
CDN与边缘计算融合，将更多的业务下沉至边缘侧，构建新型边缘云运行方式，是CDN布置方案优化的主要方向。在实际应用中，具有如下方面优势：一是能够实现可编程式交付，解决任意复杂业务逻辑，在优化调试方式基础上，实现新增业务的轻松嵌入。二是安全性较高，能够利用防火墙实现数据的实时分析，拒绝可疑数据包，提升云安全防护水平。三是具有良好的性价比优势，用户能够根据实际需求选择不同等级资源池，实现算力资源的精准利用。四是运行性能优势，结合精准智能调度，满足边缘访问及回源连接性能等方面需求
4、结束语
CDN布置方案优化，不仅是运营商拓展用户，提升企业经济效益的重要保障，更是满足新时期用户多元化需求，推动运营管理朝向绿节能发展的重要实现路径，因此在管理工作开展中，必须要适应新时期行业发展变化，结合实际优化CDN布置方案，以此为我国信息产业发展起到良好促进作用。
参考文献
[1]曹庆,杨秀琴.视频类CDN平台网络部署方式研究[J].电信快报,2022(04):7-12.
[2]卢玉棉.CDN部署方案探讨[J].山东通信技术,2022,42(01):42-45.扩管机
[3]肖华.CDN质量发展情况与优化方向探讨[J].广播电视网络,2022,29(02):87-89.
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