【尖端干货】星域CDN极速高清技术详解
5月18日下午,在小米2017年度旗舰电视发布会上,小米电视负责人王川宣布小米电视首家采用星域CDN极速高清技术,从而将丰富的高清视频内容,极致流畅地呈现在小米电视用户面前。这也意味着,凭借独特的共享经济云计算模式成为创新型专业CDN领军者的星域CDN,将用更加创新的视频传输技术,为在线视频领域带去前所未有的流畅秒播体验。
小米电视4超高清内容播放特流畅以星域CDN为小米电视4的保驾护航为例,小米电视极清内容专区的视频清晰度高达2560x1440甚至4K,是目前在线视频点播中清晰度最高的。如此高码率的视频在实际传输过程中非常容易卡顿,但星域CDN的极速高清技术保证了小米电视极清内容能够稳定流畅播放。自发布会上此技术曝光以来,很多视频企业人士和圈内人都前来询问,星域CDN的极速高清技术是如何支持高码率视频的播放流畅度达到99.9%的?
今天,笔者就来详细解读下星域CDN极速高清技术的技术原理:
智能组网:树状变网状,动态选择最优路径
众所周知,星域CDN通过共享经济的模式改变了传统的CDN技术结构,在400多个骨干节点的基础上,通过智能硬件赚钱宝布局了“无限”个家庭节点,从而让数据传输距离可近至1km。在无限节点模式的基础上,星域独创了网状拓扑机构,这与传统的CDN树状模型完全不同。树状模型下,节点传输高度依赖于既有路径上的节点好坏,星域这个全新的网状结构,则打通了星域CDN的海量节点,每个节点都可与其它节点连接互通。
星域CDN网状拓扑结构可动态选择最优路径这项创新技术带来的好处也显而易见:
1.星域CDN可以在大数据平台支撑下对海量节点进行实时监控,当系统接收到数据传输请求时,能瞬间判别速度最快的传输路径并即时建立连接;
2.在遇到极端网络波动时,它摆脱了传统CDN树状结构对单个或部分节点的依赖性,可即时切换至另一最优路径;
3.所有对节点的实时监控、传输路径选择、路径智能切换,均是以用户完全感知不到的速度进行的,用户在观看视频过程中无任何波动感。
并行传输:单链变多链,突破传统CDN的传输稳定性和速度
目前,在数据传输上,传统CDN是一对一的,只能自1个节点上拉取全部所需数据。由于对单点和单链路的高度依赖性,这个方式面临几个难以克服的问题:
1.一旦遇到网络抖动等异常情况,整个数据传输都会受到影响,从而很容易出现卡顿现象;
2.极清视频传输速度需要稳定在至少10Mbps以上,而单链路无法满足这一指标,播放中就会出现卡顿的状况;
3.由于传统CDN使用的是TCP协议,弱网适应性差,在有丢包的网络环境下,很难流畅播放视频。
星域CDN采用多点并行传输技术基于无限节点的星域CDN极速高清技术,则采用了与传统方式截然不同的多点并行传输技术,革新传输结构,实现串行变并行,降低对单节点质量的依赖。在传输过程中,星域CDN可以做到将要传输的文件切分成多个小块文件,在多条链路上传输。这个技术的优势是:
1.卡顿率极低
个别链路的网络异常抖动,不影响整体数据传输,因此卡顿率极低;
2.极清视频可高速传输
N条链路同时传输的速度相当于单条链路的N倍,所以,星域CDN可在极短时间内传输大量数据,即使是极清视频,也可以高速传输;
3.弱网应对能力极强
弱网环境下,当个别链路传输变慢甚至中断时,还可在其它链路上传输剩余数据,确保视频依然能流畅播放。
极速传输:基于UDP协议的全新独创传输机制
传统的CDN技术方案,均基于HTTP/TCP传输协议,有两大明显缺点:1)由于拥塞控制算法太过保守,在网络质量差时,滑动窗口很快缩小,导致传输速度下降 ;2)由于要保证传输可靠性,在有丢包的弱网环境下,会大量数据重传,大幅降低带宽利用率。对此,传统厂商通常是在Linux内核对TCP协议做部分参数优化,无法从根本上解决传输瓶颈。
星域CDN极速高清技术则基于UDP协议,首次完全自主研发出一套极速传输协议,简单来说,它在利用UDP协议速度快的特性基础上,打造出一套全新的拥塞控制机制,从而达到了极高的传输速度。它具备以下优点:
1.始终保证极高传输速率
有别于传统TCP的最新拥塞控制算法,让传输不受网络波动影响,任何时候均保证极高传输速率;
2.避免数据重传,提升带宽利用率
使用冗余技术,通过多条链路做到整体可靠性,从根本上避免了数据重传的瓶颈问题,提升带宽利用率。
冗余编码:弱网环境下依然正常解码的高性能数据编码技术
没有冗余编码的传统CDN技术的缺点显而易见:即使丢失1个字节,也会不断机械重传,直到丢失的数据被传输成功,这个过程极大降低了整体传输效率。
星域CDN极速高清技术则拥有独创的高性能冗余编码技术,从而保证弱网环境下仍可正常解码。它的作用原理是:在并行传输过程中,对文件做切片、算冗余,在每条链路上各传输一小部分数据,如此,只要从任意几个链路上接收到足够的数据,就能顺利解码出原始数据,且传输数量会根据网络情况设置一定的冗余量,这样即使单个链路上出现数据部分或全部缺失,也不会对原始数据产生影响。
星域CDN数据传输可靠性达99.9%因此,星域CDN相比传统CDN,不仅传输速度更快、抗丢包性更强,数据传输可靠性也达到了99.9%。
正是在以上多项创新技术的基础上,星域CDN独创了极速高清技术,并被小米电视首家采用。在小米电视极清专区成功应用了智能组网和多点并行传输技术,并进行极速传输和冗余编码技术的调优和设置后,即使是高达24Mbps的高码率视频,均可在各种网络条件下以高达99.9%的流畅度稳定播放。