一、网络新挑战
近几年，随着PON FTTH光网络的规模建设，电信运营商的IPTV业务进展神速，2016年，国内IPTV签约用户规模已经近亿，局部地区已经超过CATV用户数量。毫无疑问，IPTV业务已成为电信运营商的战略性基础业务，成为拉动宽带网络、4G网络发展、提高运营商收入的关键。IPTV业务的发展方向是高清、超高清、VR、AR。目前，4K超高清电视已成为IPTV旗舰业务。
4K电视业务，对网络带宽、传输延时、丢包和抖动以及业务运维手段都提出了很高要求。由于现有IPTV CDN节点一般设置在核心机房，带宽的扩容涉及PON接入网络、OLT经AGS到BNG的汇聚网络，以及BNG经OTN传送网络到CR的核心网络，涉及设备多，线路长，工程繁琐，成本高昂。通过分析，按照每个用户忙时平均50M带宽评估，一台OLT带4000用户的话，要求的上联带宽将会达到200G，其网络扩容成本巨大。
同时，8K/VR/AR电视业务要求网络丢包率小于10-5，而现有城域网忙时丢包率指标一般只能达到10-4，尤其是网络忙时无法得到满足。另外，未来VR业务带宽要求每路流量达300M到1G，时延要求RTT小于12ms。目前家庭网络+接入网络+城域网络+CDN的RTT延时基本是20ms左右，也难以满足小于12ms的要求。
二、解决思路和方案
为了4K电视的规模部署，8K/VR的业务升级，都需要改变承载网络架构或CDN网络架构。为了尽量避免承载网络的扩容和架构变动，CDN下移不失为一种有效的解决思路。运营商可以根据自身的业务需求、网络和机房资源，灵活确定CDN下移位置。本文介绍把边缘IPTV CDN直接下移到接入机房的方案。
该方案把边缘CDN节点旁挂于OLT，从而一方面减少IPTV业务流量传输路径，减少丢包、延时，有利于提高视频业务质量和后续8K/VR超高带宽视频业务的开展；同时，由于用户视频业务就近得到服务，极大减轻了汇聚网络和核心网络的扩容压力，继而大幅降低网络建设成本。
如图1和图2，针对人口稠密的热点地区，可在接入机房部署边缘CDN，本区域用户的热门视频可就近得到服务，一方面服务质量可得到保证，另一方面可大幅减轻汇聚城域网络和核心CDN节点的压力。
图1 现有CDN节点的网络位置和IPTV业务路径
图2 CDN下沉接入后组网和IPTV业务路径
CDN下沉接入网后，对OLT设备提出了新的要求：
（1）支持L3 Router功能，方便旁挂CDN；
（2）支持IPoE接入控制，支持Dhcp relay、IP OAM等功能；
边缘CDN配置需求：
（1）边缘CDN主要存储热门影片和电视，存储容量一般2T-6T；
（2）存储介质需要兼顾I/O性能和存储容量，建议SSD+ SATA硬盘组合；
三、模型分析
（1）流量节省分析：
假设一台OLT覆盖6000用户，一台BRAS接入10台OLT，一台CR接入10台BRAS。另假设户均视频流量10M，边缘命中率60%，则
BRAS流量减少：10M*60%*6000*10/1000 = 360G
CR流量减少：10M*60%*6000*10*10/1000 = 3600G
（2）时延分析减少：
目前家庭网络延时2ms，接入网小于1ms，CDN 2ms，因此，RTT时延近10ms。因此，CDN下沉到OLT，基本可以满足8K/VR时延需求；
四、实验验证案例
为了验证方案的可行性，依托中兴大视频实验室进行了验证。实验组网如图3，实验结果符合预期，成功验证了4K、8K、VR等业务。实验表明，边缘CDN节点提供的视频服务质量明显高于大网服务器提供的视频服务质量。分析原因有三：本地带宽大，时延小，几乎无丢包；而大网连接带宽受限、时延和丢包性能都远差于本地连接。
另外，边缘CDN节点加入现网IPTV系统，只需做少量的配置工作，而完全不需要修改或增加IPTV系统功能，确保了工程可实施性。
图3. 实验验证组网图
五、结论
中兴通讯的CDN下沉接入机房的解决方案，为运营商低成本开展4K电视业务，以及后续8K、AR、VR业务提供了创新思路。该方案不仅成功解决了提高视频业务体验质量的难题，而且避免了网络频繁扩容引起的高成本、长时间、大工程量的问题。该解决方案经过重庆联通部署试点验证，后续将进一步完善方案、设备和系统，为运营商开创大视频时代提供更有竞争力的解决方案。
