5GCDN白皮书.pdf

0 2020 中兴通讯股份有限公司 版权所有 1 2020 中兴通讯股份有限公司 版权所有 目录 1 引言 . 3 2 5G 时代视频发展的机遇与挑战 . 4 3 5G 网络对 CDN 的新要求 . 6 4 5G CDN-适合 5G 网络和业务的 CDN 架构 . 8 5 5G CDN 关键技术 . 9 5.1 关键技术一： 5G CDN 边缘云协同 . 9 5.2 关键技术二： 5G CDN 轻量级部署 . 10 5.3 关键技术三： 5G CDN 热点分片 . 11 5.4 关键技 术四： 5G CDN AI 调度决策 . 12 5.5 关键技术五： 5G CDN 低时延 . 13 5.6 关键技术六： 5G CDN 网络切片 . 14 5.7 关键技术七： 5GMS . 15 6 5G CDN 优势 . 17 7 5G CDN 应用案例 . 18 7.1 【广东移动】基于 MEC 的 8K VR FOV 直播 . 18 7.2 【江苏移动】 CDN AI 智能调度 . 18 7.3 【四川移动】云边一体化 . 19 8 未来 5G CDN 发展 - ICN/CCN 融合演进 . 21 附录 缩略语 . 23 2 2020 中兴通讯股份有限公司 版权所有 附图 目录 图 1 5G 视频消费处于重要的商业发展机遇期 . 4 图 2 传 统 CDN 架构 . 6 图 3 5G CDN 架构 . 8 图 4 5G CDN 边缘云协同 . 9 图 5 5G CDN 轻量级部署 . 10 图 6 5G CDN 热点分片调度 . 11 图 7 5G CDN AI 调度决策 . 12 图 8 5G CDN 低时延 . 13 图 9 5G CDN 网络切片 . 14 图 10 5GMS . 15 图 11 VR FOV 实现流程 . 18 图 12 AI 智能调度架构 . 19 图 13 云边一体化 解决方案 . 20 图 14 CDN 向 ICN 演进 . 21 3 2020 中兴通讯股份有限公司 版权所有 1 引言 5G 时代，移动通信技术将成为社会数字化发展的强力催化剂，未来的移动通信将进一步发展并触及各种垂直行业， 5G 将改变人们的工作和生活，以前所未有的速 度连接人和物。随着 5G 的规模部署，网络传输时延、带宽、连接密度均得到 指数 级的提升，为端 -边 -云协同提供了基础保障，但目前三者的计算架构、开发模式存在较大差异，应用必须多次开发和部署，需要新的架构创新提升效率。 本白皮书旨在探讨 5G 时代 CDN 网络的发展新趋势：基于网络设备部署轻量级 CDN，将热点内容就近缓存，通过智能决策和调度系统，实时全网调度，从容应对风暴流量，为用户提供高效、高质量服务的同时，保护骨干网络免受巨大流量的冲击。 4 2020 中兴通讯股份有限公司 版权所有 2 5G 时代 视频发展 的 机遇与 挑战 随着 5G 在全球范围内的普及 ， Omdia 预计 ，到 2023 年， 全球的 5G 移动用户 将 超过 10 亿。 图 1 5G 视频消费处于重要的商业发展机遇期 目前移动数据流量约占全球 IP 流量的 14%，到 2022 年，该占比将增长到20%，其中视频流量目前占所有移动数据流量的近 2/3，并将于 2022 年底占移动数据总流量的 82%。 经过 5G 赋能的网络将会以前所未有的规模以及超低的成本来传输高质量视频，因此 5G 网络运营商在视频领域的竞争将愈演愈烈 ，包括 8K超高清业务 、 VR/AR 等创新视频，以及 UGC 短视频，直播等新兴视频形式 。 一方面， 未来几年，视频有望成为推动 5G 流量的最主要应用，这一趋势导致 5G 网络投资的持续增长，其中短视频和 直播 很可能是最先从 5G 获益的行业之一。 5G 的优势是高带宽、低时延、大连接，这将使得短视频曾经的瓶颈（流量、速率、成本等）都不复存在。 据统计， 2020 年 6 月中国手机网民平均每周上网时长达 28 小时，同比净增长 2 小时，短视频在 11 点至 13 点、 17 点至 22 点分别出现使 用高峰，合计时长占比达 53.7%；网络直播使用时段的集中趋势更加明显，02004006008001,0001,2001,4001,6001,8002,0002017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024全球 5G移动用户将于 2023年超过 10亿 2020 Omdia5 2020 中兴通讯股份有限公司 版权所有 18 点至 23 点使用时长占比合计超过 40%。 另一方面，在刺激 5G 连接数量和流量的大幅增长的同时， 运营商面临的用户规模剧增 ， 5G 网络下移动流量快速增长面临以下挑战： 1) 随着 5G 的普及和发展， VR/AR 及 8K+超高清业务也进入快速发展期，对流量的需求越来越大 ， 同时 移动用户对于体验的要求日益提升，带宽和延迟要 求 对于提升用户体验变得越来越迫切 ； 2) 突发事件、网红、热剧以及场馆、地铁、高铁、机场、人口密集园区等区域和场景热点集中，时效性强，往往来得快去得也快，导致流量潮汐效应明显 ，对网络带来突发性的冲击 。 6 2020 中兴通讯股份有限公司 版权所有 3 5G 网络对 CDN 的新要求 图 2 传统 CDN 架构 传统 CDN 使用分层架构为用户提供视频流服务，离用户最远的 源服务器 有更大的存储容量来保障存储内容的完整性和可靠性，并对用户提供极小量的服务；离用户最近的边缘节点有更大的吞吐量，在本地缓存最热的内容，使得大多数服务请求可以直接在边缘节点终结。 但是，当用户请求的内容在边缘节点未命中时，需要到区域节点或经区域节点再到中心节点或 源服务器 请求内容。这种瀑布式架构中的内容逐级下推模式，存在速度慢，回源流量高， 回 源 和骨干流量超载等问题。 CDN 边缘节点因为流量潮汐波动进行的弹性扩缩容，要求新的 CDN 设备扩容上线后能快速承担业务，在传统架构下需要数十个小时才能把内容逐级下推到新7 2020 中兴通讯股份有限公司 版权所有 节点上，短时间发挥不了作用；而在流量高峰消失后，设备和网络轻载，又会形成浪费资源，无法应对流量突发的场景。 传统 CDN 的内容分布存储在不同的设备上，单台设备上的热点内容会导致节点内设备负载不均，少数设备负载过高，出现质差。 8 2020 中兴通讯股份有限公司 版权所有 4 5G CDN-适合 5G 网络和业务的 CDN 架构 5G CDN 打破了传统 CDN 的壁垒，通过智能分发系统实现内容的多层分发技术，更灵活地从各网络层来分发内容，显著提高 CDN 内容传递效率。 图 3 5G CDN 架构 移动运营商可以在 5G 网络外围部署轻量级 CDN 来补充传统的边缘节点，这些轻量级 CDN 具备非常高的缓存效率，借助核心调度层对于网络热点的实时分析，可以快速从周围任何一层的 CDN 节点中获取内容，从而高效的为用户提供热点内容的缓存服务，大大降低边缘节点的流量。 9 2020 中兴通讯股份有限公司 版权所有 5 5G CDN 关键技术 5.1 关键技术 一 ： 5G CDN 边缘 云协同 运营商有着丰富的基础网络资源，独有的边缘连接能力、云网融合能力以及储备良好的机房、硬件等设施，随着 5G 时代网络边缘计算能力的部署和增强，考虑到 边缘云与 CDN 业务的部署位置匹配度高，为充分发挥资源能力， 正在加速MEC CDN 的部署。为充分利用现有网络资源，发挥 CDN 广覆盖、 深下沉、全局调度等优势，结合前期边缘云协同研究成果，中兴通讯正在通过 CDN 升级改造，提供边缘服务能力，落实“ 5G+”战略、打造边缘计算核心竞争力。 图 4 5G CDN 边缘云协同 CDN 与边缘云 二者 部署位置匹配度高， 在 初期边缘云与 CDN 共址建设，复用部署 CDN 业务的机房资源； CDN 与边缘云占用资源类型侧重不同，利用 CDN 现网空闲资源， 通过 边缘云承载多种类业务的基础资源需求模型； CDN 可向边缘云平台开放适用于视频类应用的功能模块 /组件如编解码、内容拼接、转码等 ；边缘云向 CDN 业务提供更加丰富的开放能力和服务供 CDN 业务调用，如： QoS、定位等网络开放能力、图像识别能力、画质增强能力、 2D 转 3D 能力等，满足 CDN 新型业务需求 ； 面向未来 5G 移动流量大规模增长，服务移动网用户的 CDN 按需下沉， 实现