齐鲁论道|领智云黄福鑫:5G时代对流媒体存储分发带来的挑战和解决方案
流媒体网| 2019-05-08

  【流媒体网】消息:全国范围内,一场关于5G建设的产业大潮被按下加速键。作为5G率先落地的重要应用领域,以4K为代表的超高清视频成为产业链集中布局的新方向。与此同时,5G+4K为大屏电视的未来形态插上想象的翅膀,为IPTV、OTT提供更多的智能赋能新动能。

  5月8-9日,以“启智 • 视听”为主题的流媒体网第十七届论道暨中国IPTV/OTT视听产业高峰论坛在山东济南举行。8日下午,在主题为“探索*求新5G+4K” 的分论坛上,杭州领智云画科技有限公司技术总监黄福鑫进行了主题为《5G时代对流媒体存储分发带来的挑战和解决方案》的演讲。

  以下为演讲全文:

  大家下午好!我是领智云的黄福鑫,主要做的是偏技术,所以一直是在做CDN,做跟大数据相关的一些技术上的事情,而我的分享主要也是基于我们团队在CDN、流媒体相关的一些经验,以及我们在新技术下的一些思考,跟大家做一些汇报。

  先简单介绍一下领智云,我们是一家成立于2016年的创业公司,核心团队来自蓝汛、阿里等互联网公司,其实就是一些CDN跟视频领域的背景。

  我们最开始的时候也是从CDN起家,之后立足各行业的视频需求场景,利用AI技术,为客户提供从底层到应用、从视频生产到营销的一站式解决方案,目标成为中国领先的视频AI解决方案提供商,这就是我们团队做的事情。

  今天我要讲的是5G对于流媒体存储分发带来的挑战。

  互联网应用带宽变化

  首先,我们来看一下整个互联网应用带宽的变化。3G的时候,实际上离我们现在还很近,也就是十年前,当时的带宽,主流应用都不到1兆BPS的速率,基本上传图片都有点吃力,甚至很多人应该还记得当时应用里面的典型功能,就是设置图片不显示。

  到了2013年之后,4G开始兴起之后,它的峰值速率是100兆,但实际上可能只有10兆,十几兆的速率。但是到了现在,5G就要到来了,大家看到这个曲线,是个百倍的增长。

  现在,我们来看一下5G时代流媒体的数据,这是英特尔的报告,报告里面预测2025年,也就是几年后将迎来一个爆发。未来十年里面,传媒与娱乐产业将争夺累计近3万亿美元的无线营收机会,其中5G网络带来的业务将占到营收机会的近一半(近1.3万亿美元)。

  预计到2028年,视频会占到整个5G流量的90%,这意味着未来将是视频的时代。所以,我们对于视频这块的存储分发里面每一个技术细节的实践,其实都是非常的关键。

  从CDN的角度来看,5G+IOT影响下,VR、AR、4K\8K这些都会成为现实。这些是高带宽跟低时延的应用,对于CDN有着很多的要求。本质还是为了提升用户的体验,这些要求更贴近用户,资源共享能力更高,调度更为精准,覆盖网络更广,服务类型更多,部署和应用速度更快,建设成本更低等等。要实现这些特质,现有一些技术手段,包括未来所面临的挑战还是非常大的,甚至还有很多现在技术方案里面解决的并不是很好的。

  5G对流媒体存储分发的挑战

  具体我们来看一下在5G时代的挑战。实际上,5G大家现在基本上都比较了解,有三大块场景,分别是增强型移动宽带(eMBB)、超可靠低延迟通信(URLLC)、大规模机器类型通信(mMTC)。我们需要注意的是高带宽,它的挑战是一个大流量的爆发,低时延需要注意的是高可靠的通信。这个对于存储分发来说,我们怎么在这种低时延的需求下面做一个高效率分发以及IOT爆发式的增长终端?这是海量数据的存储计算的需求。总结起来,对于我们整个在存储分发领域的挑战,就是大带宽、低时延所带来的问题。

  具体来看一些问题,在CDN领域里面,我们比较常提的就是第一公里,中间一公里和最后一公里。

  所谓第一公里,不是这个行业的可能不是很了解,指的是我们内容再生产端这块儿,在CDN里面叫原站,其实就是整个分发网络怎么对接到生产端;中间一公里指的是传输网络,核心骨干网络;最后一公里是面向终端用户的体验下载。

  在第一公里这块,我们面临的挑战尤其是5G到来之后,带宽极剧增长,视频呈现指数级增长。但是我们数据中心存储容量是线性增长,这里面存在一个很大的不匹配,以及在这种低时延要求下,我们的视频处理能力其实也面临着很大的挑战。

  从中间一公里来说,我们整个网络怎么满足这种不同场景的业务传输需求。能不能在一些低时延要求,或者对于时延要求不高的做一些KOS控制等,在传输效率和质量之间,我们怎样寻找一个平衡点?

  最后一公里就是面向终端用户的分发里面,我们怎么面对这种繁多的终端设备带来的计算存储的压力?如果全部都是集中式的计算,这对于网络的消耗会非常大。

  在这种全民娱乐的背景下,我们大量的视频数据,它的热点非常不集中,传统这种高命中率缓存的特点是不存在的。我们的CDN怎么进行缓存,怎么进行分发?

  如何应对?

  这个应对方案总结下现在也就是从第一公里、中间一公里、最后一公里里面各提了几个点,和大家探讨。总结起来,实际上就是AI+边缘。

  AI,它提供的是包括第一公里里面的流媒体,我们从视频生产的原端怎么做AI?中间在CDN慢慢成为一种管道,管道这块怎么做AI?以及最后边缘上面也有AI的一些需求。

  最后就是在边缘这块,实际上边缘的存储、计算以及我们这个网络在边缘里面怎么去动态组网?这里面都会是一些解决方案的点。具体来看其中几个:

  流媒体的AI,这里指的是我们内容生产端。这个实际上更多是内容生产厂商以及视频云服务商和提供商,他们现在都提供了一个比较完整的方案,就包括从底下的硬件基础层,到上面的资源管理调度以及一些引擎框架,包括上面的算法层以及应用,应用里面也包含生产、标注、分发、播放、变现等链条。

  但这里面更多是视频云服务商所能提供出来的框架。那么,从存储分发的角度来讲,实际上我们是希望能够触及这个算法层和应用层。

  举一个比较直观的例子。假设我们的CDN也具备一个图像增强的功能,那么我们就可以在原端生产这张图片的时候,把这个质量可以降低一些,可以带来存储空间的降低,以及分发速率成本上面的降低。在CDN最终分发给用户的时候,可以做图像的增强,其实把这个效果又给补回来,最终目的是提升质量,降低成本。

  然后是行业标准。我们在视频生产端,现在有很多的平台和机构,在这种视频的格式上面,是千奇百怪的。但是,尤其在流媒体内容慢慢爆发之后,不同格式的处理所带来的对于CDN的复杂度,对于存储空间的浪费,以及因为不同文件存多份,不同格式带来的缓存等过程中存在很多问题。

  回到CDN管道,实际上传统CDN平台的这种管道化,大家已经都接受了,但是怎么在这种管道化的情况下,为上层的业务提供更透明、更高质量、低成本的服务?还是有很多可以做的事情,包括智能的调度。调度就是基于成本和质量的调度,基于AI做更多的预测。现在我们这种网络传输里面,大家一般会用TCP IP、QUIC等按需使用,打破现有的树状分发结构,节点间动态组网。

  从缓存角度来讲,有了AI之后,我们实际上可以将被动变为主动,就是基于全网热度的内容预推以及基于用户行为AI预测的内容预取,可以提升存储分发的效率。

  在CDN提供透明质量的方面,我们最看重的是质量的监控。传统的我们通过离线数据的分析,或者针对特定指标的实时监控,如果基于AI的情况下,我们可以基于海量的边缘做一些质量的探测监控,包括google有一个实践,他们基于本身海量的边缘,会去当前网络当中存在的一些长尾去做一些试探,最后能够得到到底是终端出了问题,还是网络出了问题,或者是他们自己的服务出了问题。

  在CDN平台方面,我们思考的是,可不可以有一个更开放的平台?当前CDN平台由传统单一CDN已经走向融合CDN,但融合的CDN厂商已经很多了。未来,实际上可以有一些方向,比如结点的融合,除了CDN厂商作为它的下游,如果我们有一个物理资源以及结点,可以作为下游加入到网络当中,这种也可以慢慢支持无线的边缘节点。

  内容上的融合,CDN之间也可以做内容共享,因为在内容数量足够多的情况下,如果一个内容在多个厂商之间去传,也是有一些浪费的。最后,如果有一个协议或者一种规范,能在CDN平台之间实现统一的调度,这是非常理想的。

  最后一公里我们提到更多的是边缘计算。边缘计算跟云计算的协同,才是对CDN行业起到破局的作用。边缘计算就是传统的,我们CDN是最里面这一圈,它是一个Cloud Edge,它是一个边缘云的节点,这个节点离用户还有100公里城市级别的边缘。下一步往深发展,是叫Mobile Edge,这个是类似于WiFi那样的节点,这块离用户就比较近了,在5G里面,类似MEC的节点使用,应该是未来很大的一块。

  再往更深发展,就到智能家居了,离终端用户可能就是百米距离或者十米的距离。这是我们实践过的边缘云+CDN的生态,在这样的一个架构里面,云计算实际上它使用到的是CDN网络里面的计算存储资源,同时它反过来作为边缘计算支撑到了CDN的计算能力。

  在这样的架构再往下发展,因为客户的业务会慢慢放到边缘云里面,跟CDN放到一起作为一个整合。客户甚至是可以按量做一个按量付费,按需使用,客户之间的隔离,慢慢可能将PASS化的能力放到这里面,实际上就是CDN里面部署边缘计算的主流方式。

  说一个案例,是关于直播这块的,比如主播推流,推流之后,推流端主播可以找到最近的,质量最好的边缘节点,然后把流推到上面之后,基于边缘节点所提供的边缘计算的能力,最终和距离他很近,质量比较好的节点去连,得到更好的分发。更重要的是同区域,如果主播和观众是同区域,这个推流和转码过程,甚至不需要经过中央,那可以达到很低的时延。例如在游戏领域,如果两个玩家是在同一个区域,比如同一个小区,它做这种边缘的渲染,这种游戏体验也会很低时延,带宽也会下沉到区域当中,不会出网。

  总结一下,AI+边缘计算给我们这个行业所带来的这些点,虽然可能很多项都不够成熟,但它对我们来说,其实是认知的升级。技术还会不断往前发展,我们从业者更多要做的就是怎么把这些新技术,在新的用户体验的要求下,去把应用实现出来,让它真正为用户体验去服务。谢谢大家!

责任编辑:李平

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