【尖端乾貨】星域CDN極速高清技術詳解

5月18日下午,在小米2017年度旗艦電視發佈會上,小米電視負責人王川宣佈小米電視首家採用星域CDN極速高清技術,從而將豐富的高清視頻內容,極致流暢地呈現在小米電視用戶面前。這也意味着,憑藉獨特的共享經濟雲計算模式成爲創新型專業CDN領軍者的星域CDN,將用更加創新的視頻傳輸技術,爲在線視頻領域帶去前所未有的流暢秒播體驗。


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小米電視4超高清內容播放特流暢


以星域CDN爲小米電視4的保駕護航爲例,小米電視極清內容專區的視頻清晰度高達2560x1440甚至4K,是目前在線視頻點播中清晰度最高的。如此高碼率的視頻在實際傳輸過程中非常容易卡頓,但星域CDN的極速高清技術保證了小米電視極清內容能夠穩定流暢播放。自發佈會上此技術曝光以來,很多視頻企業人士和圈內人都前來詢問,星域CDN的極速高清技術是如何支持高碼率視頻的播放流暢度達到99.9%的?


今天,筆者就來詳細解讀下星域CDN極速高清技術的技術原理: 


智能組網:樹狀變網狀,動態選擇最優路徑

衆所周知,星域CDN通過共享經濟的模式改變了傳統的CDN技術結構,在400多個骨幹節點的基礎上,通過智能硬件賺錢寶佈局了“無限”個家庭節點,從而讓數據傳輸距離可近至1km。在無限節點模式的基礎上,星域獨創了網狀拓撲機構,這與傳統的CDN樹狀模型完全不同。樹狀模型下,節點傳輸高度依賴於既有路徑上的節點好壞,星域這個全新的網狀結構,則打通了星域CDN的海量節點,每個節點都可與其它節點連接互通。


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星域CDN網狀拓撲結構可動態選擇最優路徑


這項創新技術帶來的好處也顯而易見:

1.星域CDN可以在大數據平臺支撐下對海量節點進行實時監控,當系統接收到數據傳輸請求時,能瞬間判別速度最快的傳輸路徑並即時建立連接;

2.在遇到極端網絡波動時,它擺脫了傳統CDN樹狀結構對單個或部分節點的依賴性,可即時切換至另一最優路徑;

3.所有對節點的實時監控、傳輸路徑選擇、路徑智能切換,均是以用戶完全感知不到的速度進行的,用戶在觀看視頻過程中無任何波動感。


並行傳輸:單鏈變多鏈,突破傳統CDN的傳輸穩定性和速度

目前,在數據傳輸上,傳統CDN是一對一的,只能自1個節點上拉取全部所需數據。由於對單點和單鏈路的高度依賴性,這個方式面臨幾個難以克服的問題:

1.一旦遇到網絡抖動等異常情況,整個數據傳輸都會受到影響,從而很容易出現卡頓現象;

2.極清視頻傳輸速度需要穩定在至少10Mbps以上,而單鏈路無法滿足這一指標,播放中就會出現卡頓的狀況;

3.由於傳統CDN使用的是TCP協議,弱網適應性差,在有丟包的網絡環境下,很難流暢播放視頻。


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星域CDN採用多點並行傳輸技術


基於無限節點的星域CDN極速高清技術,則採用了與傳統方式截然不同的多點並行傳輸技術,革新傳輸結構,實現串行變並行,降低對單節點質量的依賴。在傳輸過程中,星域CDN可以做到將要傳輸的文件切分成多個小塊文件,在多條鏈路上傳輸。這個技術的優勢是:


1.卡頓率極低

個別鏈路的網絡異常抖動,不影響整體數據傳輸,因此卡頓率極低;

2.極清視頻可高速傳輸

N條鏈路同時傳輸的速度相當於單條鏈路的N倍,所以,星域CDN可在極短時間內傳輸大量數據,即使是極清視頻,也可以高速傳輸;

3.弱網應對能力極強

弱網環境下,當個別鏈路傳輸變慢甚至中斷時,還可在其它鏈路上傳輸剩餘數據,確保視頻依然能流暢播放。


極速傳輸:基於UDP協議的全新獨創傳輸機制

傳統的CDN技術方案,均基於HTTP/TCP傳輸協議,有兩大明顯缺點:1)由於擁塞控制算法太過保守,在網絡質量差時,滑動窗口很快縮小,導致傳輸速度下降 ;2)由於要保證傳輸可靠性,在有丟包的弱網環境下,會大量數據重傳,大幅降低帶寬利用率。對此,傳統廠商通常是在Linux內核對TCP協議做部分參數優化,無法從根本上解決傳輸瓶頸。


星域CDN極速高清技術則基於UDP協議,首次完全自主研發出一套極速傳輸協議,簡單來說,它在利用UDP協議速度快的特性基礎上,打造出一套全新的擁塞控制機制,從而達到了極高的傳輸速度。它具備以下優點:


1.始終保證極高傳輸速率

有別於傳統TCP的最新擁塞控制算法,讓傳輸不受網絡波動影響,任何時候均保證極高傳輸速率;

2.避免數據重傳,提升帶寬利用率

使用冗餘技術,通過多條鏈路做到整體可靠性,從根本上避免了數據重傳的瓶頸問題,提升帶寬利用率。


冗餘編碼:弱網環境下依然正常解碼的高性能數據編碼技術

沒有冗餘編碼的傳統CDN技術的缺點顯而易見:即使丟失1個字節,也會不斷機械重傳,直到丟失的數據被傳輸成功,這個過程極大降低了整體傳輸效率。


星域CDN極速高清技術則擁有獨創的高性能冗餘編碼技術,從而保證弱網環境下仍可正常解碼。它的作用原理是:在並行傳輸過程中,對文件做切片、算冗餘,在每條鏈路上各傳輸一小部分數據,如此,只要從任意幾個鏈路上接收到足夠的數據,就能順利解碼出原始數據,且傳輸數量會根據網絡情況設置一定的冗餘量,這樣即使單個鏈路上出現數據部分或全部缺失,也不會對原始數據產生影響。


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星域CDN數據傳輸可靠性達99.9%


因此,星域CDN相比傳統CDN,不僅傳輸速度更快、抗丟包性更強,數據傳輸可靠性也達到了99.9%。


正是在以上多項創新技術的基礎上,星域CDN獨創了極速高清技術,並被小米電視首家採用。在小米電視極清專區成功應用了智能組網和多點並行傳輸技術,並進行極速傳輸和冗餘編碼技術的調優和設置後,即使是高達24Mbps的高碼率視頻,均可在各種網絡條件下以高達99.9%的流暢度穩定播放。

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