如果視頻直播的端到端延遲必須嚴格控制在 500 毫秒以內,使之具備和視頻連麥相同的低延遲體驗,現在的 CDN 加速技術還能起作用嗎?首先數據不能有cache,TCP 的延遲累積必須消除,甚至 RTMP 協議也要切換到 WebRTC 的技術架構。移動互聯網的實時視頻應用領域正在快速演變中的一切,我們先姑且稱之為網絡延遲革命吧。
運營商們對上述網絡延遲革命顯然是敏感的,正著力推動 SDN/NFV 的建設:三層解耦,網絡云化和發展 ONAP 已經成為行業的共識。那么隨著 underlay 網絡服務能力的提升是否會極大的消弱 underlay 的網絡加速技術的依賴呢?答案是肯定的。但是實際的情況卻是,我們目前還無法完全依賴運營商網絡來開發一款完全免費的全球實時音視頻通話類應用。比如說,如果想開展類似 QQ 微信音視頻聊天那樣的業務,還必須依靠 underlay 網絡中轉加速技術來解決 NAT 穿透失敗和“四跨”的問題。這里所述“四跨”是指跨國、跨運營商、跨地域、跨時段的網絡傳輸質量存在波動的問題。
本文討論的 SD-RTN(Software Defined Real-time Network) 就是一種上述的underlay 網絡中轉加速技術。相比 CDN 而言,SD-RTN 提供的是以 UDP 協議為主的,端到端網絡延遲為毫秒級的實時數據傳輸云服務。SD-RTN 是一種可承載任何點到點實時數據傳輸需求的業務架構:只要調用開放的 API,無論是實時視頻(會議、教育、直播、社交、監控、VR)、文件傳輸(短視頻、辦公)還是高速數據同步(游戲、AI、IOT、物聯網)都可以很方便的接入 SD-RTN的實時數據傳輸云服務。
所謂融合 SD-RTN 則是指不以獨占的方式租用 POP 節點和購買托管服務器,而是在已經虛擬化的網絡和和服務器基礎之上,以共享方式搭建的 SD-RTN。融合 SD-RTN 是一個完全彈性的中轉加速網絡,可以很好的解決網絡節點資源投入和業務發展速度之間的矛盾。畢竟不是每個公司的業務量都足夠大,可以支撐大量購買服務器和租用 BGP 線路的高額成本。
融合 SD-RTN 利用了共享節點組網,所以必須彈性的利用網絡節點資源,不能對已有的其他業務造成強烈沖擊。為此我們引入了兩個技術理念:
1、自動擁塞規避的端到端動態路由算法;
2、用 99%可靠的節點構建 99.9%穩定的網絡。
端到端動態路由算法要求服務器的數據中轉模塊對網絡節點的可用空閑帶寬具備實時檢測能力和瞬時路徑切換能力,而且這種路徑切換必須是業務無感知的。為此,我們開發了完善的 QoE 機制:包括丟包、延遲和抖動實時統計,多路徑熱備份等。而用 99%可靠的節點構建 99.9%穩定的網絡,就意味著融合 SD-RTN 的拓撲結構必須是實時更新,高度自愈的。所以我們利用 QoE 機制,并增加了全網測速功能,讓每個網絡節點都擁有一個實時計算的,可動態更新的拓撲樹結構。
融合 SD-RTN 作為通用的點到點實時數據傳輸云平臺,集中體現在具備以下技術特點:1、共享節點;2、協議優化;3、接近接入;4、動態路由;5、云端QoE;6、通用架構。首先共享節點,不再贅述。其次協議優化是指同時支持UDP/TCP 協議接入,并且針對 TCP 接入的情況下,SD-RTN 內部可自動轉換成QUIC 協議來減少延遲累積的產生。就近接入是指利用全球 IP 經驗庫和實測數據來分配最佳中轉接入點,如果遇到運營商的 underlay 網絡傳輸質量足夠好的時候,則盡量避免引入多跳數據中轉。動態路由指的是端到端傳輸路徑實時可切換,并且對具體業務而言是完全無感知的。云端 QoE 不僅為數據的可靠傳輸提供了完善的機制,也是實現共享節點組網的基礎。而且云端 QoE 必須是靈活可配置的,針對丟包、延遲和抖動敏感度不同的業務類型,自動編排傳輸路徑質量計算的權重。通用架構是指用 S2S(server to server)、C2S(client to server)和 C2C(client to client)三種 API 接入流程來涵蓋了所有的業務場景的實時數據傳輸云服務。
上述通用架構的 S2S 接入流程,主要針對的是服務器之間的實時數據同步。其特點是兩端都有公網 IP,可以調用 API 通知 SD-RTN 的接入點向指定的 IP 和端口發送數據。而 C2S 接入流程是目前最為廣泛的應用場景,特點是一端是服務器,另一端是位于在 NAT 后面使用私有 IP 的終端。此終端接入 SD-RTN 必須使用經過 NAT 映射之后的公網 IP,并且在創建完會話后需要主動向 SD-RTN 的接入點發一個數據包,這樣才能建立起完整的 TCP/UDP 雙向數據通道。最后 C2C接入流程針對的是終端間的直連場景,比如社交中的雙人音視頻聊天。在 C2C 接入流程中,SD-RTN 中的 API 服務器實際承擔了 NAT 穿透 stun 打洞服務器的角色,SD-RTN 的接入點則是 TURN 服務器的角色。
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原文標題:淺談融合SD-RTN
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