Оператор связи 21 века: приложения, услуги и технологии. CDN - сеть доставки контента

И.Т. Гасымов - системный архитектор Cisco Systems

Если раньше качество широкополосной сети измерялось скоростью загрузки Web-страниц из сети Internet, то в последнее время акцент явно сместился к оценке скорости работы приложений от Internet-провайдеров услуг ОТТ (Over The Top services). Именно в этом сегменте Internet-услуг сконцентрирован наиболее востребованный контент и в первую очередь Internet-видео, просматриваемое в основном за дисплеем компьютера, на планшетах или смартфонах.

При этом в глобальном Internet пространстве темпы роста Internet-видео трафика опережают все остальные и, по исследованиям аналитического подразделения Cisco, к 2013 г. должны составить > 60% всего трафика Internet. Стоит обратить внимание на то, что также прогнозируется увеличение доли трафика услуг Internet-видео на ТВ, видео-коммуникаций и нового загадочного направления искусства под названием Ambient Video.

Примечательно, что в России и странах СНГ наблюдается сильный перекос в сторону трафика файлового обмена P2P. Это достаточно интересный показатель, объяснение которому частично можно найти в таблице рейтинга "Битторент Оскар", а также присущей большинству широкополосных сетей проблеме ограниченных сетевых ресурсов для просмотра качественного Internet-видео потока в часы пик. В случае Internet-видео в первую очередь это связано с ограниченными ресурсами пиринга и IP-транзита зарубежного трафика оператора связи.

Каковы бы не были причины, но "счастливый абонент" сети широкополосного доступа (ШПД) сегодня - это тот, которому не придется ждать больше 30 с заполнения буфера видеопроигрывателя на ПК или 15…20 мин на загрузку цифровой копии фильма. Первое "пожелание" у меня сформировалось, в том числе и с учетом возможности современных приставок, таких как Vudu (www.vudu.com), хранить первые 30 с фильмов из фильмотеки локально. Это значит, что выбрав фильм, вообще не придется ждать! Согласитесь, это удобно! Второе пожелание носит бытовой характер, 15…20 мин - самое комфортное время между началом загрузки фильма и временем на приготовление кофе и бутербродов.

Ситуация для операторов связи еще более "усугубляется" уже начавшимися поставками телевизоров со встроенной поддержкой Internet-видеосервисов, таких как Youtube, Vudu, Hulu и др. Аудитория пользователей в часы пик (ЧНН) увеличится за счет "непрофессионалов", а каждый поток - от 0,5 Мбит/с для ТВ формата стандартного качества и до 4,5 Мбит/с ТВ высокой четкости. Также необходимо принимать в расчет формат 3D с объемным изображением. Крупные провайдеры on-line видеоуслуг через сеть Internet, такие как YouTube, Netflix, BBC iPlayer активно используют технологии CDN для распространения контента. При этом можно видеть как использование собственной CDN инфраструктуры, так и коммерческие CDN сети.

В связи со сложившейся на рынке ситуацией внедрение инфраструктуры сетей распространения контента (CDN) для увеличения объемов доставки и повышения эффективности его передачи стало одной из самых приоритетных задач операторов связи по всему миру. Операторы связи, инвестирующие в построение CDN инфраструктуры, сегодня руководствуются следующими бизнес-задачами: получение доли на мультимедийном рынке в Internet, усовершенствование внутренних услуг Internet-телевидения для повышения качества обслуживания конечных пользователей, получение дополнительных доходов от видеоуслуг за счет размещения рекламы и предоставления оптовых услуг контент-провайдерам.
Оператору услуг важно понимать бизнес-модель CDN услуг прежде, чем инвестироваться в решения того или иного производителя. Анализируя сценарии предоставления контентных услуг, можно сформулировать экономические стимулы основных участников рынка.

Использования CDN в дополнение к традиционному IP транзиту контент провайдеры получают следующие преимущества: уменьшение расходов на хостинг, уменьшение расходов на серверы/хранение, уменьшение расходов на ШПД, устранение узких мест при передаче трафика, QoE: улучшение опыта пользователей.
Internet сервис провайдеры (ISP), внедряя на своей сети CDN инфраструктуру, получают следующие преимущества: снижение стоимости трафика, новые доходы от CDN, масштабируемость, платформа для собственных контентных услуг, платформа для VAS.

Следует отметить, что контент провайдерам интересно предложение CDN с покрытием больших географических территорий, например, на территории страны или по всему миру. Связано это с тем, что Internet аудитория большинства контентных сервисов имеет широкую географию, и заключать контракты с несколькими CDN провайдерами контент провайдеру сложно. В этих условиях наиболее привлекательными выглядят предложения специализированных CDN операторов, таких как Akamai, Limelite, Edgecast и др., которые имеют широкое покрытие по всему миру. Даже крупным операторам связи национального масштаба трудно предложить конкурентное предложение по услуге CDN для международного проекта.

Именно для решения этой задачи в производители CDN решений и операторы связи инициировали концепцию CDN Federation/Interconnection. Данная инициатива позволит CDN операторам реализовать пиринговые отношения или федерацию с целью обслуживания контента своих зарубежных партнеров. С точки зрения бизнеса это чем-то похоже на отношения операторов телефонии по терминации международных вызовов от западных телефонных компаний и роминговых соглашений между мобильными операторами, что является для них значительной частью бизнеса. Реализация возможна как в виде двухсторонних "CDN пиринговых" отношений со своими западными партнерами, так и в модели CDN-Exchange, наподобие Internet Exchange (IX) (независимого брокера/клиринг центра). Данная технология в настоящее время прорабатывается ведущими отраслевыми институтах IETF, ETSI и ATIS. Разработку технических стандартов для стыка CDN операторов взяла на себя рабочая группа CDNI (CDN Interconnection), созданная в IETF в июне 2011 г.

На конференции CDN Summit 2011 в Лондоне теме CDN Federation было посвящено около 30% всех докладов операторов CDN, производителей решений и контент-провайдеров. Компания Cisco как ведущий поставщик CDN решений презентовала результаты, достигнутые на пилотной зоне CDN Federation, организованной по ее инициативе. В пилотном проекте приняли участие ведущие мировые CDN операторы и поставщики решений для тестирования стандартизируемых интерфейсов взаимодействия. Имена участников пилота подтверждают важность и перспективу данной бизнес модели и технологии для операторов: British Telecom, KDDI, Telecom Italia, Orange (TP /Poland), SFR.

Компания Cisco является ведущим в индустрии поставщиком решения для операторов связи строящих CDN. Архитектура сети доставки контента, построенная на базе решения CDS Internet Streaming (CDS-IS) от Cisco позволяет создать гибкую, хорошо масштабируемую и отказоустойчивую платформу для эффективного распространения данных, на базе которой оператор может предоставлять широкий перечень услуг.

Архитектура CDS-IS обеспечивает потоковую передачу контента на любой тип устройств с поддержкой IP (как проводных, так и беспроводных). С помощью решения CDS-IS на базе единой платформы можно вводить в сеть, распространять и доставлять потребителям как интерактивный контент, так и видео по запросу VoD. Контент типа "видео по запросу" можно записывать заранее (до поступления запросов от конечных пользователей) или загружать динамически по запросу. Поток видеотрансляции, поступающий от главного энкодера, можно принимать и в непрерывном режиме разделять между устройтсвами, с которых ведется вещание на устройства конечных пользователей (как правило, в юникастовом режиме). Прямые эфиры можно также принимать по графику в запланированное время, которое устанавливается с помощью системы управления CDS-IS.

Решение Cisco CDS-IS обеспечивает универсальную платформу для предоставления мультимедиа-услуг с потоковой передачей по протоколу IP. Базовая архитектура разрабатывалась с учетом повышенных требований к отказоустойчивости, управляемости и возможностям интеграции. Она включает следующие компоненты:

Менеджер CDS (CDSM) представляет собой общее решение для управления элементами CDS-IS, потоками медиаданных и API-интерфейсами. Два устройства CDSM работают в конфигурации "активный/резервный", при которой активный элемент обслуживает все административные функции, а резервное устройство поддерживает локальную копию базы данных настроек и отчетности в синхронизированном с активным устройством состоянии. Устройства CDSM должны быть расположены в разных ЦОД для соблюдения принципа географического резервирования.

Сервисный маршрутизатор (Service Routers) - основной элемент, обеспечивающий бесперебойное предоставление услугами. Основная функция сервисных маршрутизаторов - балансировать нагрузку и перенаправлять запросы, поступающие от клиентских устройств, на выбранный стример. Сервисный маршрутизатор, зная расположение клиентского устройства, расположение контента, нагрузку на каждый из стримеров, доступность услуги, топологию сети CDN, перенаправляет запросы клиентских устройств самому оптимальному с точки зрения доступности (и иных заданных критериев) стримеру CDS-IS.

Станции ввода контента (Content Acquirers) отвечают за ввод в "облако" CDN содержимого, предназначенного для распространения по сети, из заданных источников и размещение контента в заданном месте временного хранения (локальный диск, распределённый дисковый ресурс стримеров, сетевое хранилище - NAS). Станции ввода контента рекомендуется распределять по сети оператора из соображений близости к источникам данных (кластер энкодеров, серверы-источники поставщиков контента, сетевые хранилища).

Решение CDS-IS позволяет гибко управлять сервисами доставки (Delivery Services) через менеджер CDSM или CDS API как отдельными виртуальными элементами. Настроенный сервис описывает процесс и правила доставки конкретного содержимого от точки ввода до точки вещания, группируя такие объекты, как источники, Content Acquirer и стримеры в иерархические логические структуры
Контент поступает в основание сети распространения контента (CDN), а сервис доставки (Delivery Service) определяет, какой контент распределяется тем или иным стримерам CDS-IS на тех или иных точках присутствия. Решение по распределению контента CDS-IS поддерживает до четырех уровней иерархии. В кластере стримеров CDS-IS в определенной точке присутствия контент копируется между стримерами для повышения его локальной доступности. Контент копируется между узлами (Point of Presence, POP) на основе иерархии топологии, заданной для конкретного сервиса.

Сервер вещания контента CDS-IS Internet Streamer создает подробные журналы по операциям передачи контента, которые могут быть экспортированы во вспомогательное хранилище данных для последующей обработки, визуализации и анализа.

В заключение хотелось бы отметить, что построение инфраструктуры CDN оператором связи позволит ему адресовать мировые тенденции в сфере сетевых и контентных услуг, особенно бурный рост Internet видео и облачных услуг. CDN позволит оператору вывести на рынок собственные медиа услуги и обеспечить им гарантированно высокое качество. Одновременно с этим выйти на качественно новый уровень бизнес взаимоотношений с контент провайдерами и провайдерами OTT услуг, в качестве партнера, а не прямого конкурента.

www.cisco.ru  и  www.cisco.com