借力P2P技术运营商如何谋划雾CDN？

中国联通集团|冯骏

中国联通网络技术研究院|孙莉

近年来，视频业务和用户规模迅猛增长，其中4K、VR等超高清视频业务成为发展趋势，超高清视频对网络延迟和抖动的变化极为敏感，为了满足超高清用户的体验，要求网络具有低时延、高性能，需要CDN服务器更加接近用户。另外，随着接入技术的发展，入户速率由之前的2M～8M提升为100M光纤入户，用户的上行带宽目前处于闲置状态，同时家庭终端也日渐智能化，可以安装各种智能应用插件部署新的业务功能，各种终端的处理能力、存储能力、计算能力都在增强，并且在闲时有很多富裕的资源可用。由此，P2P CDN应运而生。

P2P CDN是指用P2P的方式组织节点设备，通过在家庭终端机顶盒或者家庭网关上安装软件插件，不对硬件变更，实现CDN的边缘节点延伸下沉至家庭网络内，并将CDN的管理机制和服务能力引入P2P网络。

P2P CDN为运营商带来的益处

运营商部署P2P CDN技术，可以带来的益处如下。

1．减少CDN部署规模，节省成本

由于用户访问的资源更多地从距离用户较近的终端上获取，而不是从CDN节点去获取内容，从而可以大幅缓解边缘CDN节点资源及城域网、骨干网资源。

2．提升用户体验

由于P2P CDN用户的大部分内容资源可在距离其很近的同一个局域网内终端上，或在距离其较近的城域网内的其他终端上获取，网络时延大大降低，从而提升了用户的业务体验，增加用户满意度。

3．充分利用闲置上行带宽，增加收益

宽带网络目前主要为用户开通下行的带宽，而上行带宽尚未开放给用户。通过管理开放上行带宽能力，为P2P CDN的终端提供上传内容的服务，通过一定的商业模式，将内容分发资源租用给CP/SP，从而创造新的业务收入。

图1 P2P CDN系统组成

P2P CDN系统组成

P2P CDN系统包括两大部分：前端系统和后端系统。前端系统是P2P CDN节点，即安装了插件的机顶盒或者家庭网关的终端组成。后端系统是P2P CDN的后台服务系统或平台，包含访问调度、资源预部署、统计等功能模块组成。P2P CDN系统组成图如1所示。

P2P CDN后端系统的主要功能模块包括如下几个部分。

●资源预部署：把内容按照需求进行内容分发到P2P服务模块。

●调度控制：根据访问需求调度到最优的Peer节点。

●统计：收集peer点的相关信息，进行后台数据统计。

●安装了客户端SDK的机顶盒、PC、移动设备（手机、平板电脑等）等客户端设备。

P2P CDN前端系统主要功能模块包括如下几个部分。

●P2P服务模块：提供P2P下载的节点，即安装了P2P插件的家庭网络设备。

●P2P使用模块：使用P2P下载的节点，即安装了客户端插件的机顶盒、PC移动设备。

P2P CDN系统部署和业务流程

在部署P2P CDN时，需要和现网的IPTV的CDN进行互联，这样部署的方式一方面可以更充分地利用现网CDN资源；另一方面，从保障用户体验的角度，在用户开始点播的时候，可以先从现网CDN拉取一部分资源，保证用户可以无感知播放一段时间，之后再根据调度策略从较优peer点获取，用户访问资源可以在peer点和CDN之间进行灵活切换。P2P CDN系统业务流程如图2所示。

1. 资源预部署把内容资源预部署到P2P服务模块，P2P模块部署成功后，返给资源预部署，资源预部署和调度控制模块之间同步；

2. P2P使用模块去调度中心请求内容资源；

3. 调度服务器根据资源列表返回调度选择多个peer点（P2P CDN节点）提供服务；

4. 用户向该peer点请求内容；

5. peer点向用户提供请求的内容；

6. 若访问的资源没有，则去现网CDN网络去回源获取。

图2 P2P CDN业务流程

P2P CDN应用场景

由于现在的机顶盒和家庭网关越来越智能，有操作系统，即可安装插件，因此这两种终端都可以做为P2P CDN的前端系统，作为peer点进行资源共享。

机顶盒作为peer点（如图3）

传统的IPTV网络，边缘CDN一般部署在城域网出口CR处，机顶盒资源需要从边缘CDN处获取，通过接入网到家庭终端，最终到机顶盒，用户的网络时延=CDN+家庭网络+终端时延。随着4K、8K等超高清视频的发展，这类业务对时延要求苛刻，为了满足这类业务的用户感知，可以把CDN的边缘节点延伸至机顶盒，通过在机顶盒上安装P2P的软件，每一个机顶盒形成一个peer点，可以从别的peer点获取资源，也可以从现网边缘CDN获取。同时也可以为别的peer点提供资源。更多的资源从机顶盒之间获取，大大缓解了边缘CDN的分发压力；同时网络时延大大降低，从而可以保障超高清视频业务的用户感知，满足了IPTV新业务的发展需求。

机顶盒作为peer点的业务流程（如图4）

流程说明：

1. 播放器收到请求URL，发送至播放器请求代理模块，启动查询模块；

2. 查询模块向后端系统中的访问调度模块发起请求；

3. 访问调度返回可用的peer点信息；

4. P2P使用模块去多个peer点获取内容；

5. Peer点收到请求后，由P2P服务模块发送内容请求至P2P使用模块；

6. P2P使用模块把视频流送至喷泉码解码模块；

7. 喷泉码解码后的原始数据送至播放器代理模块；

8. 播放器代理模块发送至播放器，进行视频流播放；

图3 机顶盒作为peer点

图4 机顶盒业务流程

图5 家庭网关作为peer点

9. 如果以上流程失败，则播放器代理模块去现网CDN边缘节点去获取资源。

家庭网关作为peer点（如图5）

传统的家庭网关，功能仅限于家庭终端的接入。随着网关技术的发展，网关日益智能化，搭载了操作系统、开发了手机终端APP、搭建了智能网关管理平台，具备了面向未来开放合作的网络环境。

通过在智能网关上安装P2P软件，每一个智能网关作为P2P服务模块，把智能网关的能力进行开放，和内容提供商合作，分布广发且数量庞大的雾节点可作为内容提供商的服务节点，为内容提供商节省了IDC机房的投入，增加了用户数量，同时也给运营商增加了合作收入，构建双赢业务模式。

家庭网关业务流程

流程说明：

1.资源预部署模块把热点内容部署到服务模块，以喷泉码编码方式进行存储；

2.当有业务触发时，P2P使用模块向调度控制模块发起资源请求；

3.调度服务器根据资源列表返回调度选择多个peer点（P2P CDN节点）提供服务；

4.P2P使用模块向该peer点请求内容；

5.任务管理模块负责向P2P使用模块把内容发给使用模块。

结论

随着越来越多的终端设备集成P2P CDN功能，Peer点会越来越多，这部分能力分布广泛且数量众多，可以形成雾CDN，随着雾节点的数量越来越大，雾CDN的能力将会越来越强大，将雾CDN的资源加入到现网CDN，统一资源、统一调度，将这部分能力进行开放，和内容提供商合作，开创运营商新的业务模式。