移动运营商CDN下沉建设思路

文/闫德生

1 研究背景

CDN的全称是Content Delivery Network，即内容分发网络。通过在网络各处放置节点服务器所构成的在现有的互联网基础之上的一层智能虚拟网络，CDN系统能够实时地根据网络流量和各节点的连接、负载状况以及到用户的距离和响应时间等综合信息将用户的请求重新导向离用户最近的服务节点上。其目的是使用户可就近取得所需内容，解决Internet网络拥挤的状况，提高用户访问网站的响应速度。

大视频对网络和业务体验带来巨大挑战：大视频高带宽、高并发、高感知的要求，对网络建设提出更高要求，单纯的网络扩容将带来巨大的投资成本增加，移动宽带业务的传输带宽猛增，传输层级较多，单纯的传输扩容方式已无法支持后续的发展。高带宽应用感知严重依赖距离：4K业务流畅播放速率要求超过20Mbps，对于VR、直播等视频业务，需要将RTT降到20ms以下，才能保证良好的用户体验。

目前移动用户的访问请求均由省会节点提供服务，各省移动用户的流量均汇聚到省核心节点，随着移动业务的爆发式增长，势必会给省核心节点带来负载压力；省核心节点部署与用户仍存在一定的传输距离，对于时延敏感型业务（如VR）来说，过长的传输距离不利于保证提供高质量的服务。

5G标准网络架构天然支持CDN向移动侧下沉，5G标准定义的核心网架构天然支持本地流量卸载，进而支持CDN面向移动侧的下沉部署。

在以上背景下，CDN网络需进一步下沉才能更好地满足高品质业务服务的需求。CDN节点有必要面向移动侧下沉，为移动用户提供高质量的内容分发服务，有效支撑新业务的开展。

2 CDN下沉建设方案

2.1 网关下沉方案

伴随着网关的下沉，移动用户接入CMNΕT的位置也同步下沉，进而为移动用户提供服务的CDN节点也可以部署在更低层级。

可采取基于下沉网关位置，利用现有地市（区县）节点为移动用户提供服务及在下沉网关机房同址部署服务节点两种方式。

调度机制如下：根据下沉网关IP地址，移动用户的访问请求由CDN区域调度中心调度至对应边缘服务节点或旁挂的服务节点。

用户访问内容时，用户的访问请求通过下沉网关出口到达边缘节点，并由边缘节点提供服务。

内容回源方式为：当边缘节点未命中，向上级发起回源请求。

2.2 拉远网关+本地缓存方案

MCDN管控平台作为远端模块下移部署，满足各种MCDN下移部署要求，并支持本地流量分流；集中的监听和计费控制，由MCDN管控平台统计本地分流流量并将话单信息上报至核心网；用户被监听后，核心网通知MCDN管控平台对该用户关闭本地分流特性。

方案优势如下：

（1）支持本地/互联网同时访问，通过配置本地分流策略，实现灵活的用户请求调度；

（2）下沉的CDN缓存服务器具备回源能力并能够被核心节点管理；

（3）MCDN管控平台与核心网接口自动关联，简化运维 ；

（4）按流量、按内容精准计费，支持监听；（5）符合未来网络架构演进趋势；

（6）MCDN节点可独立部署（Cache模式），同时也支持与内容网络协同，接受内容网络OMS/TCS的调度运营管理，并可从上级边缘节点或内容中心回源，实现内容网络面向移动网的分发能力拓展。

终端从MCDN节点获取内容的调度流程可以有两种模式：

（1）本地分流模式：通过在MCDN管控平台配置本地调度策略将特定用户的请求引导至MCDN节点；

（2）全局调度模式：通过内容网络的TCS及LTC将用户请求调度至MCDN节点；

2.3 拉远网关+固网CDN

满足分流策略的用户请求由边缘防火墙转发，CDN调度可根据边缘防火墙IP地址识别用户归属区域，并调度至最优节点；

RGW支持记录分流部分访问流量并上报至ΕPC用于统计计费信息；

RGW支持接收ΕPC下发的策略配置。方案优势如下：

实现了CDN的固移融合，通过重用固网节点，避免了单点引入造成的资源浪费；

基于CDN的调度机制，可实现更灵活、精准的调度；

RGW支持计费信息同步和接受策略配置；支持面向CU分离和5GC架构演进。

3 建设方案分析

三种建设方案各有优缺点，分析比较如下：

3.1 方案一：网关下沉

说明：基于移动核心网网关下沉环境，由与下沉网关同级别的CDN节点提供服务。

优点：（1）对现网改造小，不需要新增设备；（2）可采用现有CDN节点提供服务，业务上线块；

（3）不影响移动侧计费、策略等信息管理；

缺点：

（1）需要考虑移动机房资源；

（2）引入新网元，涉及现网改造；

（3）节点部署在核心网，不利于接受CDN的统一管理和调度。

3.2 方案二：拉远网关+本地缓存

说明：拉远网关及CDN节点均部署在基站与ΕPC之间。

优点：

（1）CDN节点离移动用户最近且部署位置灵活；

（2）可基于边缘计算平台以虚拟化方式实现，与拉远网关共资源池；

（3）支持面向5G平滑升级。缺点：

（1）需要考虑移动机房资源；

（2）引入新网元，涉及现网改造；

（3）节点部署在核心网，不利于接受CDN的统一管理和调度；

3.3 方案三：拉远网关+固网CDN

说明：移动流量经拉远网关分流后经由本地防火墙转发至合适的CDN节点提供服务。

优点：

（1）节点下沉的位置灵活；

（2）可利用现网CDN节点提供服务、或在固网机房部署CDN节点，不受移动机房资源限制；

（3）CDN节点支持固移融合，可直接纳入CDN架构中接受统一调度和管理。

缺点：

（1）引入拉远网关，涉及现网改造，并需要移动机房具备部署条件；

（2）整体架构涉及跨域部署，需协调多部门资源；