Trang chủ » Mạng 5G mới đang thúc đẩy nhu cầu CDN

Mạng 5G mới đang thúc đẩy nhu cầu CDN

CDN, còn được gọi là mạng phân phối nội dung, là một cơ chế bộ đệm chia sẻ và tải nội dung, thường là các dịch vụ video, từ một trung tâm dữ liệu đến đường biên mạng của người dùng. Sự phổ biến trên toàn thế giới của Internet cũng dẫn đến việc Internet mang theo ngày càng nhiều dịch vụ, đặc biệt là các dịch vụ video nói trên. Người dùng thường xem nội dung video trên Internet thông qua các nền tảng như YouTube, STB, OTT và điện thoại thông minh. Theo truyền thống, nội dung video đã được lưu trữ trong một trung tâm dữ liệu trung tâm, nơi người dùng toàn cầu đổ xô đến các yêu cầu dịch vụ video. Điều này tạo ra tải dữ liệu lớn tại trung tâm dữ liệu, cũng như độ trễ tăng lên do khoảng cách giữa người dùng cuối và trung tâm dữ liệu.

Các mẫu hành vi của người xem thường giống nhau và xảy ra cùng một lúc, trong cùng một khu vực. Ví dụ, một người dùng khu vực có thể đồng thời xem một trận bóng chày trực tiếp.

Nếu nhà cung cấp dịch vụ đặt nội dung video của trò chơi càng gần khu vực càng tốt, điều này sẽ giảm độ trễ truyền và tải từ trung tâm dữ liệu. Chỉ nội dung video không được cung cấp bởi máy chủ nội dung cục bộ sẽ được chuyển hướng đến trung tâm dữ liệu. Kiến trúc này được gọi là Mạng phân phối nội dung (CDN), cung cấp dịch vụ video chất lượng cao và giảm độ trễ và truyền. CDN đã khá phổ biến trong băng thông rộng và mạng di động 5G sẽ đẩy CDN lên một cấp độ mới của nhu cầu.

Thách thức: 5G sẽ tạo ra một loạt các luồng video

Theo dự báo của Visual Network Index [1] lưu lượng truy cập Internet toàn cầu, tỷ lệ sử dụng điện thoại thông minh sẽ tăng lên 50% vào năm 2022 từ 23% vào năm 2017, với 79% lưu lượng truy cập di động ở định dạng video. Việc triển khai cơ sở hạ tầng 5G sẽ dẫn đến băng thông lớn hơn, điều này cũng sẽ kích hoạt nhu cầu lớn hơn về các dịch vụ video chất lượng cao.

Tuy nhiên, dịch vụ video trên mạng di động có phần khác với mạng băng thông rộng. Đầu tiên, một loạt các thiết bị di động được sử dụng có nghĩa là một loạt các phát lại độ phân giải video. Các nhà cung cấp dịch vụ video cần chuyển mã độ phân giải video để phù hợp với các thiết bị di động mục tiêu. Thứ hai, số lượng thiết bị di động rất lớn và lan truyền theo địa lý, vì vậy các nhà cung cấp sẽ cần các phương pháp hiệu quả để phân phối video. Cuối cùng, các mạng di động thông thường vẫn sử dụng các trung tâm dữ liệu để cung cấp nội dung video. Để đáp ứng nhu cầu video trong thế giới 5G, cơ sở hạ tầng mạng 5G cần có kiến ​​trúc CDN mà có thể cung cấp khả năng chuyển mã và phân phối video hiệu suất cao với độ trễ thấp.

Giải pháp: vCDN cung cấp dịch vụ video với độ trễ thấp

Để đáp ứng những nhu cầu này, NEXCOM đã ra mắt NSA 7146. Nó cài đặt thiết bị mạng rackmount 2U dựa trên chúng. Bộ xử lý có thể mở rộng Intel® Xeon® thế hệ thứ hai và cung cấp nền tảng tối ưu hóa khối lượng công việc cho các mạng phân phối nội dung (CDN). NSA 7146 cũng đã được kiểm nghiệm là Giải pháp “Intel® Select Solution for vCDN”, thông qua việc hoàn thành danh sách các bộ kiểm tra CDN và đáp ứng một số tiêu chí nhất định, bao gồm điểm chuẩn tốc độ xử lý gói Ethernet, chuyển mã video và phân phối video.

Theo khảo sát của Heavy Reading, [2] về CoSP, 32% xem trình điều khiển CDN trong MEC (điện toán cạnh đa truy cập) là trường hợp cực kỳ quan trọng và, được cho là trình điều khiển quan trọng nhất. Lấy khán giả sân vận động thông minh làm ví dụ. Các công ty viễn thông cung cấp dịch vụ truyền hình trực tiếp trên di động đa góc độ, trong đó khán giả sân vận động có thể chuyển đổi giữa các máy quay sân vận động video trực tiếp 4k để xem trận đấu từ các góc độ khác nhau, trái ngược với góc nhìn từ ghế ngồi của họ. Khi hàng ngàn thành viên khán giả đồng thời truy cập dịch vụ này, nó sẽ tạo ra luồng dữ liệu lớn và yêu cầu chuyển mã video 4k sang 1080p. Sẽ là không thực tế khi xử lý chuyển mã và phân phối video trong một mạng lõi mà cách xa sân vận động nhưng nên được thực hiện tại địa phương để cung cấp dịch vụ có độ trễ thấp.

Hình 1. Trường hợp sử dụng MEC cho CDN

Trong trường hợp này, NSA 7146 có thể là một nền tảng CDN trung gian. NSA 7146 đã thông qua giải pháp Intel® Select Solutions cho các bộ thử nghiệm CDN của vCDN. Để đáp ứng điểm chuẩn xử lý gói, nền tảng CDN phải thể hiện hiệu suất tối ưu khi triển khai DPDK. Yêu cầu này có thể áp dụng cho các triển khai vCDN trong môi trường NFVI hiện tại – nơi hiệu suất chuyển tiếp gói nhỏ đóng vai trò quan trọng.

Test Items
Benchmark Config
Expected Values
NSA 7146 Test Result
Packet processing L3FWD
Zero Packet loss test
90 % Line rate with
Packet Size 256B
Pass
RHEL KPI Tests
(25 Gbps NIC)
PF Pass-through
(L3FWD in a VM)
90 % Line rate with
Packet Size 256B
Pass
SRIOV VF NIC
(L3FWD in a VM)
90 % Line rate with
Packet Size 256B
Pass

Bảng 1: Điểm chuẩn xử lý gói tin.

Các yêu cầu dịch vụ CDN được thực hiện ở cả hai định dạng HTTP và HTTPs. Khả năng của nền tảng để xử lý số lượng yêu cầu dự kiến mỗi giây là rất quan trọng trong thử nghiệm điểm chuẩn IP CDN. Chúng tôi đã xác minh hiệu suất nền tảng với số lượng người dùng khác nhau và kích thước tệp yêu cầu.

Test Items
Benchmark Config
Expected Values
NSA 7146 Test Result
http (in NVMe SSD)
with 3K users
(File Size 1K)
# of request per sec
90 % Line rate with
Packet Size 256B
Pass, without error
Max CPU Utilization (%)
60 K
Max Interface Utilization (GB/s)
NA
Avg latency (ms)
0.181 ms
https (in NVMe SSD)
with 1K users
(File Size 1K)
# of request per sec
28 K
Pass, without error
Max CPU Utilization (%)
< 25 %
Max Interface Utilization (GB/s)
NA
Avg latency (ms)
0.07 ms
http (in NVMe SSD)
with 3K users
(File Size 10K)
# of request per sec
60 K
Pass, without error
Max CPU Utilization (%)
< 25 %
Max Interface Utilization (GB/s)
NA
Avg latency (ms
0.181 ms
https (in NVMe SSD)
with 1K users
(File Size 10K)
# of request per sec
28 K
Pass, without error
Max CPU Utilization (%)
< 25 %
Max Interface Utilization (GB/s)
NA
Avg latency (ms)
0.07 ms

Table 2: IP CDN benchmarks.

Hình 2. Kiến trúc của kiểm tra IP CDN.

Chuyển mã video là chìa khóa để triển khai CDN. Như đã đề cập trong trường hợp sử dụng sân vận động thông minh, điện thoại thông minh cần độ phân giải 4k được chuyển mã thành 1080p để phát lại phương tiện một cách mượt mà. Nền tảng CDN phải có khả năng hiệu quả để đáp ứng nhu cầu chuyển mã này.

Test Items
Benchmark Config
Expected Values
NSA 7146 Test Result
H.264 1080p30 to
H.264 1080p30
transcoding,
preset=medium
# of Channels
10+10(20) streams
@ 1080p, 3+3(6)
streams @ 4k
Pass, without error
Max CPU Utilization (%)
1080p: 91%; 4k:83%
H.265 1080p30 to
H.265 1080p30
transcoding
# of Channels
8+8(16) streams
@ 1080p, 3+3(6)
streams @ 4k
Pass, without error
Max CPU Utilization (%)
1080p: 89%; 4k:91%

Table 3: Video transcoding benchmarks.

Phân phối video là bước cuối cùng của dịch vụ phân phối. Khi hàng nghìn người dùng đưa ra yêu cầu đồng thời, CDN phải có khả năng phân phối video một cách trôi chảy.

Test Items
Benchmark Config
Expected Values
NSA 7146 Test Result
HLS in SSD
(single video, multi user)
# of Video streams
700 users per socket
Pass, without error
Max CPU Utilization (%)
~ 96 %
Throuthput (GB/s)
< 25 GB/s per interface

Table 4: Video streaming/distribution performance benchmarks.

Hình 3. Kiến trúc kiểm tra phân phối video

Test Items
Specifications
Server Name
NSA 7146
Processor
2 x Intel® Xeon® Gold 6252 processors at 2.1 GHz
DRAM
12 x 32G DDR4 at 2666 MHz
Network Controllers
Intel® XXV710-AM2
Intel® QAT
C627
Intel® SATA SSDs
2* 480GB Intel® SSD SATA
Intel® 3D NAND SSDs
4* 2.0T Intel® P4510 NVMe
LAN on Motherboard
4 x 10G SFP+
Software
Operating System
Caching Frameworks
NGINX*, Apache Traffic Server (ATS)
Media Libraries
FFmpeg, Media Service Studio*, Scalable Video Technology

Table 5: Detailed vCDN configuration and specifications.

Kết luận

Với cam kết trở thành nhà cung cấp lâu dài của khách hàng, NEXCOM tập trung vào công nghệ mạng và máy tính mạnh mẽ, đồng thời giúp khách hàng xây dựng cơ sở hạ tầng vượt trội để đối mặt với những thay đổi nhanh chóng của thế giới 5G trong tương lai gần.

NSA 7146 là nền tảng CDN cung cấp khả năng chuyển mã video và phân phối video hiệu suất cao. Bằng cách triển khai ở biên, nó cũng cung cấp các dịch vụ video với độ trễ thấp. NSA 7146 nên là lựa chọn của bạn để xây dựng cơ sở hạ tầng mạng phân phối nội dung nhằm đáp ứng những thách thức của môi trường 5G.

Chia sẻ: