三网融合下开放的融合视频业务平台

江苏省公用信息有限公司 赵新宁

0 引言

三网融合试点工作在体制、技术等多方面都存在变革的需求。只有“开放”才能促进三网融合试点工作的不断深入。这里的开放包括政策的开放、心理的开放、系统和技术的开放等方面。政策的开放需要国家相关主管部门能制定出符合三网融合发展规律的政策法规，打破原有的行业壁垒；心理的开放需要三网融合参与各方能以包容的心态来对待三网融合面临的新事物和新情况，要打破原先的思维禁锢；系统和技术的开放主要是打破现存的技术封闭导致产业链不繁荣的局面。系统和技术的开放是三网融合的技术基础，是直接推动三网融合试点的原动力。IPTV（网络电视）、手机电视等视频业务是三网融合的一项核心业务，本文将以这些视频应用为例，探讨在三网融合下如何构建一个开放的融合视频业务平台。

1 现有视频业务平台分析

1.1 现有视频业务平台架构

在目前的技术体系下，一个典型的视频业务平台主要的组成部分见图1。

内容头端系统:主要是实现视音频点播和直播内容的制作，以及将视频内容转码成CDN（内容分发网络）系统和终端系统能使用的格式。同时通过与业务管理平台间的内容接口，将视音频内容相关信息发布至业务管理系统。这些信息将用于在整个视频业务平台内对内容的管理以及用户侧的呈现。

业务管理系统:业务管理系统是视频业务系统的管理核心。主要负责内容管理、业务管理、产品管理、计费管理、业务鉴权、终端管理、统计分析、日志管理等。该系统与内容头端系统、CDN系统和终端系统间有接口。该系统还具备提供与其他第三方增值业务系统间的接口，通过该接口可以使视频业务平台具备一定的业务扩展性。

CDN系统:是视音频内容存储分发的系统，是整个视频业务平台的重要组成部分。该系统一般采用多级架构组成，系统中有一个中心节点，一个中心节点可下挂多个区域中心节点，一个区域中心节点又可以下挂多个边缘节点。通过一定的分发算法，CDN系统可将热门的视音频内容尽可能分发至靠近用户侧的边缘节点。

网络承载系统:该系统负责视频业务平台各系统间、CDN系统各节点间的互联。网络承载系统可以依托运营商现有网络构建，也可以采用专网方式构建。但不管以哪种方式构建，其核心要求就是保障视音频内容在整个平台内的安全、可靠，保质的传输。

终端系统:由各种用户端设备组成，可以是计算机、手机、机顶盒加电视机或其他的终端（如iPad等）。各种用户终端通过网络接入视频业务平台，在经过业务管理系统鉴权认证后使用平台提供的各项业务。

1.2 现有视频业务平台的分析

目前的视频业务平台有以下特点:

一是内容头端系统输出的编码格式和封装协议是与CDN系统和终端系统相绑定的，即CDN系统中流媒体服务器所能识别的编码格式和封装协议以及终端系统所能解码的格式决定了内容头端系统的输出格式；二是终端系统是与CDN系统绑定的，终端系统的解码方式是由CDN系统中流媒体服务器的编码格式和封装协议决定的。

这些特点就导致如果平台是为某一特定编码格式和封装协议的流媒体服务而设计的，那么从端到端整个平台就相对封闭了，很难实现完全开放式的适配。我们以IPTV业务平台中的CDN系统为例进行分析会发现，该系统是内容分发、流媒体服务器和EPG（电子节目指南）服务器相结合的一个系统。所以，确切地讲，这样一个CDN系统并不是简单的内容分发系统，而是一个集内容分发与服务为一体的内容分发服务系统，所以一些厂家也称之为VDN（视频内容分发网络）以区别传统的通用CDN。经过分析，不难看出，这样的一个相对封闭架构的形成，主要是现有CDN系统的设计构架决定的。

这样的一个封闭平台最终导致的结果就是，采用了谁家的CDN系统也就决定了你可以选择的内容头端系统、业务管理系统、终端系统范围。虽然不一定是由一个厂家提供，但是其他系统的提供厂家必须要遵照CDN系统厂家的相关技术规范。

虽然电信运营商、国家相关标准化组织都在组织制定整个平台的标准，在一定程度上使这样一个平台具备了一定的开放性，但由于无法构建一个统一CDN的标准，使整个视频平台并未实现完全开放，融合视频业务平台还只是停留于展望阶段，这极大限制了产业链的繁荣。

2 开放的融合视频业务平台

2.1 基于开放CDN融合视频业务平台架构

通过上述分析，构建开放的融合视讯平台的核心就是构建一个开放的CDN系统。如何构建支持融合视频业务的开放的CDN系统，目前各技术厂家和电信运营商都倾向于基于统一CDN构建融合视频平台的方案。这些方案都旨在通过建立统一的编码格式、统一的封装协议来整合现网的视频业务网络，建设一个全程全网的具备提供基础视讯业务能力的业务网络，并基于该业务网络能统一开展IPTV、视频监控、视频会议等视频增值业务。

综合起来，这些方案都具备以下特点:

1）寻求一种统一的视频媒体格式，将各种纷繁的头端编码格式统一成单一格式，简化整个系统架构在媒体格式识别上的复杂度。

2）将现有各视频分发系统进行能力集的重新封装，能对外提供统一的接口规范。最大限度将现有各视频分发系统间的差异封装在能力集内，简化因为进行统一业务管理带来的开发复杂度。

3）基于这两点之后，建立统一的CDN业务管理平台，在这个平台上通过建立统一的业务管理数据模型，支持对用户及其业务的统一认证和管理，支持对用户消费行为的统一统计和管理，支持对视音频等内容的统一接入和管理，支持对多视频业务的统一承载和分发，支持多种终端的统一接入和管理。

4）寻求一个统一的信令，使各系统间的交互能统一。目前业界倾向于采用SIP（会话启动协议）。

5）寻求一个动态适配机制，能对面向各种用户终端提供相适配业务呈现。

这是一个完美的开放式融合视频平台解决方案，但是从实际看，暂时无法有商用系统能做到上述5条标准。虽然一些厂家的系统已经在某一个或者某几个方面取得了进展，但是其实现起来太复杂。而且由于涉及到的技术和产业面很广，在无法形成产业标准的时候，很难奢求技术厂家能加快这一技术进程。

是否有其他技术方式能构建融合视频业务平台？

CDN是一个经过策略性部署的整体系统，能够帮助用户解决分布式存储、负载均衡、网络请求的重定向和内容管理等问题。其目的是通过在现有的IP网中增加一层新的网络架构，将内容发布到最接近用户的网络“边缘”，使用户可以就近取得所需的内容，解决IP网络拥塞状况，提高用户访问网站的响应速度。从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均而产生的用户访问内容时响应速度慢的根本原因。

CDN原本是只是将用户所需内容缓存到靠近用户侧的节点上，由于现实中CDN是为某一特定类型的视频业务服务，厂家为了使CDN能更好地为这一业务服务，对CDN进行了必要的优化和改造，这些改造包括信令、业务流程、分发与服务相结合等多个方面。正是这样的优化给CDN系统贴上了不同业务，甚至是不同技术厂家的标签，导致了现在CDN系统的封闭。

所以从某一角度讲，构建开放的融合视讯平台还有一个技术路径就是还CDN系统的本来面目，构建一个开放的CDN系统，让其只作内容的存储和分发，而不用管上面分发的是什么格式的内容。服务交由最终的服务节点来完成。将呈现和服务从原有视频业务平台中的CDN系统中剥离出来，形成呈现和服务系统。开放的融合视频平台中CDN系统只负责将不同格式的内容分发到靠近用户的边缘节点，并通过呈现和服务系统上不同的业务服务器向不同的终端用户提供所适配的业务服务。

基于这样一个开放的CDN系统构建的开放的融合视讯平台架构见图2。

2.2 开放CDN的融合视频业务平台的优化

传统封闭的CDN一个主要的特点是针对某一类服务做了针对性的优化。基于这样一个开放的CDN系统构件的融合视频平台，如果想要在即保持开放性，又要获得与传统封闭视频平台一样的分发和服务效能，就需要对上述平台进行优化。优化主要可以从两方面进行，一方面是如何提高分发效率，另一方面是如何提升服务效能。

目前CDN的分发技术主要是由CDN管理平台中集中的调度算法服务器来进行内容分发策略、内容老化策略、服务重定向策略的调度和控制，从一定程度上制约了分发效率。而P2P（点对点）技术最大的特点在于打破了原有服务器/客户端这样的模式，主要是借助客户端间的对等交互来减少对服务器端的依赖，从而加快文件传输效率。所以将P2P技术引入到CDN节点间的调度，可以加快节点间内容和服务的调度效能。但是在如何与P2P技术结合上，存在多种方案。我们根据在CDN实际建设和运营中取得的相关数据，提出了引入“云化”理念的一种CDN优化架构。我们将传统核心节点、区域中心和边缘节点三级架构规划为核心CDN云和边缘CDN云两级云化的架构，具体架构见图3。

CDN核心云由核心节点和区域中心节点组成，CDN边缘云由同一区域内的边缘节点组成。一个CDN核心云可以下挂多个CDN边缘云。云内各节点间的调度采用P2P技术，以加快内容和服务在节点的调度和重定向效能。云间调度由CDN核心管理平台来完成，由于通过云化将三级调度CDN架构简化为两级调度，所以提升了调度效能。CDN边缘云中各节点服务器组成服务器集群，集群间服务能力和存储空间动态共享。这种动态共享机制保证了CDN系统内全部的热门内容甚至是全部的内容分散在边缘云中的各服务器。从而保证了边缘云所服务区域的用户在不用调度出本区域边缘云就可获得及时的服务响应。通过构建这样一个引入P2P技术和云计的开放式CDN架构，提升了CDN的分发能力和服务效能。

同时由于服务器刀片化进程的加速，使得服务器和存储能够以板卡的形式与传统网络设备相结合，形成一种可以称之为业务服务交换的新型设备。这样可以减少服务器的投入成本。由于和传统网络设备相结合，也使得服务器间数据交换效能提升。并且也易于将流媒体服务器下沉至靠近用户端的网络设备上。目前这样的新型设备已经出现，但是预计完全商用还需要一段时间。

为了能在CDN边缘云与业务服务交换机间做好呈现和服务适配，使用户的服务请求能根据用户终端的属性将所请求的内容以与用户终端适配的格式和页面呈现方式及时下发给用户，我们在CDN边缘云中设立CDN边缘集群控制器进行集中计算、控制和调度，来优化CDN系统与呈现服务系统间的交互。

总体来说，这样的优化架构通过云化将传统CDN架构分化成简单的两极架构，简化了云间调度的复杂性。通过引入P2P算法，简化了云间各节点间的调度效能。通过边缘云的集群化共享，在提高服务效能的同时，还可节约CDN存储的投资成本。通过引入业务服务交换机，节约了流媒体服务的建设和运维成本，也便于服务器向用户侧下沉。通过在边缘云中引入独立的集群控制器，实现云化的CDN与业务服务交换机间快速调度，保障了开放式CDN和特定内容服务器间的服务对应关系。通过这些优化措施，最终保证了系统既兼顾开放性又保障了内容分发、服务效能。

3 结束语

我们在实际IPTV业务运营中一直在努力构建开放的融合视频业务平台，也尝试了多种技术路径。在总结前期实践经验的基础上，我们提出了开放的融合视频业务平台模型。目前虽然受限于实际的技术条件，该模型还未完全商用，但我们认为，只有构建出开放的融合视频业务平台，才能带动更多的产业链上的合作厂家参与进来。只有产业链上各环节都共同参与、协作了，必然会推动技术的成熟。最终也就能促进三网融合下视频业务的繁荣。