打造算網(wǎng)融合的新一代CDN算力網(wǎng)絡(luò)

（CWW）在過去的20年，數(shù)智化浪潮席卷全球，數(shù)字化內(nèi)容持續(xù)豐富、數(shù)量飛速增長(zhǎng)，特別是數(shù)據(jù)流量無規(guī)則趨勢(shì)的加劇，為網(wǎng)絡(luò)感知保障帶來了新的挑戰(zhàn)。為支撐5G、家庭寬帶用戶的快速增長(zhǎng)，近年來運(yùn)營(yíng)商相繼將CDN（內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)）作為新型信息基礎(chǔ)設(shè)施加以大規(guī)模建設(shè)，有效推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)高質(zhì)量發(fā)展，大幅提升了用戶訪問質(zhì)量。

伴隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的深入推進(jìn)，對(duì)于超高帶寬、超低時(shí)延、超大算力有著巨大需求的AR/VR、元宇宙、自動(dòng)駕駛等新興業(yè)務(wù)的場(chǎng)景日趨豐富，而當(dāng)前的云計(jì)算和邊緣計(jì)算技術(shù)已經(jīng)無法充分滿足其需求，如何發(fā)揮運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)以網(wǎng)強(qiáng)算，成為當(dāng)下熱門研究課題。新業(yè)態(tài)催生跨界技術(shù)融合，傳統(tǒng)CDN網(wǎng)絡(luò)向CDN算力網(wǎng)絡(luò)快速演進(jìn)迫在眉睫。

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)激發(fā)電話網(wǎng)“軟交換革命”

(資料圖片僅供參考)

電話網(wǎng)是面向連接構(gòu)建的，在建立通信的過程中沿途節(jié)點(diǎn)必須進(jìn)行資源占用的申請(qǐng)，并實(shí)時(shí)記錄通信狀態(tài)。電話網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是能夠比較輕松地保障通信質(zhì)量和安全，缺點(diǎn)是支持新業(yè)務(wù)上線極其困難。

互聯(lián)網(wǎng)在建立通信的過程中不需要進(jìn)行資源占用的申請(qǐng)，而是采用報(bào)文逐跳轉(zhuǎn)發(fā)的形式，中間節(jié)點(diǎn)也不用記錄通信狀態(tài)。互聯(lián)網(wǎng)IP技術(shù)天然可靈活支持多業(yè)務(wù)形態(tài)，同時(shí)具備超強(qiáng)的生存能力，即只要存在任何一個(gè)通信信道，通信就不會(huì)中斷；但因?yàn)槿鄙俳⑦B接占用的申請(qǐng)，而存在無法保證通信安全和質(zhì)量的缺點(diǎn)。

將電話網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合，則可以揚(yáng)長(zhǎng)避短，充分打造算網(wǎng)融合的新一代CDN算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。據(jù)測(cè)算，通過互聯(lián)網(wǎng)IP技術(shù)改造電話網(wǎng)，以軟交換代替硬交換，1個(gè)IP軟交換機(jī)架容量可以實(shí)現(xiàn)約40倍于硬交換機(jī)架的容量；電話網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合，可節(jié)省大約85%的建設(shè)、運(yùn)維和電力成本。可以說，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)激發(fā)了電話網(wǎng)的“軟交換革命”。

可連接DNS鍛造CDN特色能力

DNS（域名解析系統(tǒng)）是互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵組成部分，本文提出跨界結(jié)合的可連接DNS技術(shù)概念。

傳統(tǒng)DNS運(yùn)營(yíng)完全采用面向非連接的互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)模型，使用首問負(fù)責(zé)制的樹狀架構(gòu)，其解析結(jié)果無法得到保證?？蛇B接DNS通過構(gòu)建中央控制臺(tái)，實(shí)現(xiàn)所有?。▍^(qū)、市）DNS的有組織連接；通過改造DNS節(jié)點(diǎn)，建立更加可管可控的面向連接的DNS運(yùn)營(yíng)體系。當(dāng)前，可連接DNS技術(shù)已經(jīng)支持中央節(jié)點(diǎn)和分布式節(jié)點(diǎn)保存及利用數(shù)據(jù)狀態(tài)信息，支持對(duì)所有分支DNS遞歸和緩存服務(wù)器的有效控制。這等價(jià)于在互聯(lián)網(wǎng)DNS架構(gòu)之上，創(chuàng)新構(gòu)建面向連接的能力，并基于可連接DNS的可靠性保障，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，構(gòu)建高可靠的互聯(lián)網(wǎng)信令體系。

當(dāng)前，業(yè)界已經(jīng)就可連接DNS與CDN跨界技術(shù)的深度融合開展了實(shí)踐測(cè)試，結(jié)果表明，兩者深度融合可以帶來巨大效益。

一是域名調(diào)度更新可在1秒內(nèi)極速生效。業(yè)界對(duì)于CDN或者云業(yè)務(wù)的調(diào)度往往通過域名進(jìn)行，受限于CNAME（別名記錄）、DNS TTL（DNS生存時(shí)間）、DNS樹狀控制技術(shù)等，調(diào)度更新生效往往需要5分鐘左右。本研究依托可連接DNS體系，建立了DNS中央控制臺(tái)與CDN調(diào)度中心的交互接口，制定了域名快速再上線的規(guī)范，提供了業(yè)務(wù)域名1秒內(nèi)極速生效的能力。

二是CDN超精準(zhǔn)調(diào)度。CDN能夠獲取用戶所屬省份DNS的IP信息，并依賴該IP判斷用戶的歸屬省份，不過僅能精確到省，嚴(yán)重影響超低時(shí)延應(yīng)用的加速效果。運(yùn)營(yíng)商掌握市、縣、鄉(xiāng)、村級(jí)別更為精細(xì)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，可連接DNS與CDN成功對(duì)接后，支持將用戶位置標(biāo)簽發(fā)送到CDN調(diào)度中心，用戶請(qǐng)求即可調(diào)度至市、縣、鄉(xiāng)、村。借力大網(wǎng)的可連接DNS，可構(gòu)建全國(guó)20ms、省內(nèi)5ms、地市1ms的三級(jí)算力時(shí)延圈調(diào)度能力，滿足自動(dòng)駕駛業(yè)務(wù)等的苛刻要求。目前，調(diào)度至區(qū)縣的能力已向業(yè)界開放試用。

綜上可知，借助運(yùn)營(yíng)商獨(dú)有的大網(wǎng)可連接DNS，構(gòu)建CDN超快速調(diào)度生效、超精準(zhǔn)調(diào)度的能力，并已賦能音視頻、AR/VR、云游戲等新型算網(wǎng)應(yīng)用流量超10Tbit/s，真正實(shí)現(xiàn)了以網(wǎng)強(qiáng)算。未來，必將創(chuàng)造出更多特色CDN新能力，因此擁有非常廣闊的拓展空間。

云邊端融合，打造運(yùn)營(yíng)商CDN算力網(wǎng)絡(luò)新“藍(lán)圖”

IT界有著三大著名定律：摩爾定律、吉爾德定律、麥特卡夫定律。摩爾定律描述了計(jì)算性能約每?jī)赡攴环淖兓?guī)律，吉爾德定律描述了帶寬約每6個(gè)月翻一番的變化規(guī)律，麥特卡夫定律揭示了網(wǎng)絡(luò)價(jià)值正比于用戶數(shù)的平方。

算力資源包括“算”“傳”“存”三部分，因此同樣遵循以上三大定律。例如，中國(guó)移動(dòng)過去10年間接入主帶寬由2Mbit/s提升到1Gbit/s，年增長(zhǎng)率高達(dá)67%；按照麥特卡夫定律，中國(guó)移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)價(jià)值約為美國(guó)AT&T的157倍。那么這些網(wǎng)絡(luò)價(jià)值蘊(yùn)藏在什么地方？（見表1）

此處以家庭寬帶網(wǎng)絡(luò)“傳”資源為研究對(duì)象進(jìn)行分析。中國(guó)移動(dòng)接入側(cè)總帶寬約為24000Tbit/s，總體平均帶寬利用率不到1%，假設(shè)只使用3%的端側(cè)傳送資源，總帶寬則遠(yuǎn)超現(xiàn)有的CDN總?cè)萘俊?022年，浙江移動(dòng)試點(diǎn)驗(yàn)證了該方案的可行性，在保障視頻流暢、質(zhì)量穩(wěn)定的前提下，試點(diǎn)范圍內(nèi)的終端算力貢獻(xiàn)流量達(dá)1.7Tbit/s，單次即可節(jié)省1870萬元的建設(shè)成本。實(shí)踐表明，端側(cè)算力資源價(jià)值巨大，且可穩(wěn)定高效使用。

運(yùn)營(yíng)商每年在建設(shè)、運(yùn)維方面投入高達(dá)數(shù)百億元的資金，然而目前僅使用單連接，多連接所蘊(yùn)藏的巨大能量尚未充分發(fā)掘。終端算力具有超低成本、超大能量的特點(diǎn)，隨著運(yùn)營(yíng)商重視程度的增強(qiáng)、管理能力的提升，以及技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，算力應(yīng)用必將走向多元化。

前瞻探索終端算力價(jià)值，結(jié)合“云”“邊”已有能力，本文提出了“分兩級(jí)建設(shè)新一代CDN算力網(wǎng)絡(luò)的方案”。

其中，一級(jí)平臺(tái)依托龐大的CDN基礎(chǔ)設(shè)施和其他網(wǎng)絡(luò)資源，基于運(yùn)營(yíng)商CDN自研隊(duì)伍和軟能力，迭代升級(jí)集中運(yùn)維、集中客戶響應(yīng)體系，以及“云邊端”協(xié)同管理等，主要負(fù)責(zé)集中化業(yè)務(wù)的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一計(jì)費(fèi)，以及算網(wǎng)業(yè)務(wù)的分發(fā)和調(diào)度。

省級(jí)平臺(tái)需要跨專業(yè)對(duì)接現(xiàn)有管理手段，包括但不限于軟探針、城域網(wǎng)網(wǎng)管等，主要負(fù)責(zé)終端側(cè)的管理和控制。省級(jí)平臺(tái)決定著終端算力挖潛的進(jìn)度，其建設(shè)的艱巨性、功能的重要性不言而喻。值得一提的是，終端算力的價(jià)值與終端數(shù)量和分布等密不可分，脫離網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜头植颊{(diào)度，終端算力就沒有價(jià)值可言。

終端算力的價(jià)值廣闊無垠，但其價(jià)值利用也并非一帆風(fēng)順，特別在產(chǎn)業(yè)協(xié)同、可管可控等方面存在一些制約因素。一方面，要想發(fā)揮算力價(jià)值，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)等進(jìn)行再平衡、再匹配，需要進(jìn)行大量試點(diǎn)探索，以及提升資源、質(zhì)量調(diào)度的自主研發(fā)能力；另一方面，如果策略制定得當(dāng)，終端算力的價(jià)值將快速顯現(xiàn)。因此，對(duì)于“算”“傳”“存”資源不宜采用平行開采的方式，技術(shù)落地要“先傳后算”，能力利用要“先內(nèi)后外”。

為有效滿足AR/VR、元宇宙、AIGC等新生代業(yè)務(wù)的超高帶寬、超低時(shí)延、超大算力需求，產(chǎn)業(yè)鏈上下游需要協(xié)同合作，充分打通網(wǎng)、業(yè)、云、邊、端各個(gè)環(huán)節(jié)，不斷積累“軟硬”能力，加快算網(wǎng)技術(shù)融合與能力融通。惟其如此，算力網(wǎng)絡(luò)方能充分有效服務(wù)于千行百業(yè)。

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