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聯合星域CDN,小米電視如何做到極清內容零卡頓

5月18日, 小米電視正式發佈了年度旗艦產品小米電視4, 同時宣佈將推出極清專區, 為用戶推送清晰度高達2560*1440的海量視頻內容。 小米電視表示, 由於採用了星域CDN全新的極速高清技術, 小米電視能夠做到在各種複雜的網路環境下, 極清視頻內容都可以穩定流暢地極速播放, 卡頓率低至0.1%。

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眾所周知, 高清視頻內容播放時最大的問題就是卡頓, 因為高清視頻的資料量非常大, 1秒高清視頻的資料量, 可以達到1秒普通解析度視頻的數十倍。 因此高清內容對頻寬的要求極高, 現有的大部分網路環境下都無法流暢觀看高清視頻, 卡頓基本上不可避免。 此外, 巨大的資料傳輸成本, 也成為阻礙高清視頻普及的攔路虎。 技術和成本的雙重壓力, 阻礙了高清視頻行業的整體發展, 電視使用者也因此難以真正通過電視享受到極清視頻內容。

此次小米電視高調推出極清專區, 要如何破解這一難題?據小米官方介紹, 小米電視選擇了創新性專業CDN星域作為技術合作夥伴。 星域CDN的獨特之處, 就在於用一種共用經濟式的方式極大降低了資料傳輸成本, 僅為傳統CDN價格的50%。 此外, 基於共用經濟雲計算模式, 星域CDN組建了一個無限節點式的立體傳輸網路, 並針對高清視頻傳輸獨創了極速高清技術, 融合了智慧組網、平行傳輸、極速傳輸和冗餘編碼等四大創新技術。 在這些領先技術的加持下, 小米電視得以為使用者提供零卡頓、特流暢的極清視頻觀看體驗。

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這些領先技術的原理究竟如何, 接下來將用通俗易懂的方式一一詳解:

智慧組網打造網狀拓撲結構

首先, 不同于傳統CDN的樹狀模型, 星域CDN獨創了網狀拓撲結構。 在這個全新結構裡, 每一個節點之間都是彼此互通的, 這樣就避免了傳統樹狀模型所導致的對路徑的高度依賴。 形象地說, 傳統CDN的路徑結構是平面的、二維的, 而星域CDN的資料傳輸結構是立體的、三維的。

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在這種結構下, 再結合全網資料探測技術, 星域CDN能夠對海量節點進行即時監控, 可在接收到資料傳輸請求的瞬間, 即時判斷出速度最快的傳輸路徑, 並建立連接。 而一旦某一線路受阻,

又能即時轉換為另外一條最優路徑。

這就是星域CDN獨創的智慧組網技術, 也是極速高清技術的重要根基。 有了這一技術, 後面的種種創新, 才有了實現的可能。

通過平行傳輸規避網路擁堵

傳統CDN在支援視頻點播時, 傳輸路線是單線的, 即用戶從就近的一個伺服器節點上獲取視頻內容。 這樣做的問題是, 傳輸鏈路往往很長, 而且一旦這條鏈路上出現網路擁堵, 那視頻播放就會受到影響。 而對於高清視頻來說, 即便是網路情況良好, 也很難做到流暢播放, 因為高清內容需要至少10Mbps的傳送速率來支撐, 而單條鏈路很難滿足這一條件。

星域CDN為小米電視的極清內容做了什麼呢?首先它將視頻內容切分成若干個小塊資料, 通過獨家無限節點網路進行智慧分佈。 使用者在播放這些視頻內容時,系統就會從這些節點上同時傳輸資料、獲取內容。這就是星域CDN獨創的“平行傳輸”技術。

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這樣做的好處是顯而易見的,首先鏈路多了,對網路環境的容錯能力就大大提升,一條鏈路擁堵了,還有其它若干條在傳輸;甚至就算是某條鏈路中斷了,還可以通過其它鏈路上傳輸的部分支援正常播放。其次速度也更快了,分成10塊使用10條鏈路傳輸,理論上傳送速率就是單一鏈路的10倍。

舉個例子,這就好比是物流發貨,要發10噸貨給客戶,如果是從單獨一個中心倉庫發,那就需要準備10噸大貨車,走高速幹道;如果運氣不好遇到堵車,那交貨就勢必會延遲。但如果是從用戶附近的10個小倉庫裡發貨,那就只需要用10輛小麵包車就能發貨,1個小時就能到。而且對路況要求低多了,早晚高峰也能走,就算是其中一輛車堵死在路上,其它9輛還是能同樣把貨送到目的地。

傳統CDN就相當於只有單一中心倉庫的物流,而星域CDN則相當於擁有無限多個布點在居民社區裡的微型倉庫的物流。小米電視極清內容的零卡頓,實現原理大體上就是這樣。

使用UDP協議保證極速傳輸

平行傳輸解決的是路線問題,但在對速度的提升上還不徹底。為了擁有更高的傳送速率,星域CDN還採用另外一項改進,那就是採用UDP傳輸協定而非TCP協定。這兩種協定的區別在於,TCP協議要求通信雙方(節點與用戶)之間事先建立起連結,然後再傳輸內容;而UDP則不需建立連接,直接傳輸內容。

二者的區別有點像打電話和發電報。TCP是打電話,能準確呼叫到人,但要求事先拉條電話線,而且如果電話線路出了問題,通話品質就會受影響,導致聽不清等等糟糕體驗。UDP則相當於發電報,發報方把資訊傳遞出去,收報方要自己來接收資訊,雖然不像打電話那樣準確,但速度更快,一旦約好通信時間和頻道,更能有效傳遞資訊。簡單地說,就是TCP更精准,而UDP則要快速得多。

傳統CDN採用的就是TCP協定,其缺點在於對網路條件要求高,網路品質不好的情況下,傳送速率下降很快。而且在有丟包的弱網環境下,會有大量的資料重傳,不但影響速度,還會浪費頻寬。而星域CDN極速高清技術使用的是UDP協定,其好處是傳輸不受網路波動影響,天生就具有極高的傳送速率。

而且星域CDN還是多鏈路的UDP,若干個節點同時傳輸,相當於一封電文分成段,由多台發報機同時發電報,資訊傳遞的速度更快。由此保證了極清視頻內容能夠在現有的網路環境下,甚至是更糟糕的弱網環境下,也能擁有高速、穩定的傳送速率。

冗餘編碼技術保障可靠性

這裡也許有人要問了,使用UDP確實速度更快,不過要怎麼保障內容傳輸的可靠性呢?這就要說到星域CDN極速高清技術的另一項技術原理:冗餘編碼。

所謂冗餘編碼,簡單來說,就是對視頻內容進行重複編碼,最終整體編碼內容會有一定溢出,內容上有重疊的部分。但這並非多此一舉,這樣做的用意是,提升內容傳輸的可靠性。在平行傳輸時,內容是從若干鏈路上同時傳輸的,冗餘編碼之後,只要任意幾條鏈路保持暢通,星域CDN就能保證完整傳輸全部視頻內容,哪怕是單一鏈路上的資料出現缺失甚至於完全丟失,也不會產生影響。這與傳統CDN即使丟失1個位元組的資料,也不能傳輸成功,形成了明顯對比。

還是以物流來做比喻。傳統CDN就是一輛大卡車送10噸貨,路上丟了一箱,這批貨都不算送完。星域CDN是把10噸貨分成10輛小麵包車,從10個倉庫分頭出發送。而冗餘編碼則相當於每輛車上拉的不是1噸,而是兩噸貨。這樣哪怕就是10輛車中,只有5輛能順利抵達,也能及時完成交付。從而使送貨工作,完成度更高,更有保障。

當然在實際技術實現時,冗餘編碼技術要比這個例子複雜得多。這其實是一種非常先進的技術,對冗餘內容的設置和獲取都非常複雜和精細。憑藉這項領先技術,星域CDN在對高清視頻內容的支援上,相比傳統CDN不但速度更快、更抗丟包,而且可靠性也高達99.9%。

總的來說,星域CDN此次在原有的無限節點、星域調度、動態防禦和弱網加速四大創新技術基礎上,推出了極速高清技術,通過智慧組網、平行傳輸、極速傳輸和冗餘編碼這四項具體的技術應用,讓高清視頻內容的傳送速率更快、對網路環境容錯率更高,實現了用戶在觀看時零卡頓、真流暢的極致體驗。

值得一提的是,採用這些技術並不需要對視頻平臺的技術架構從頭改造,而是可以與現有的主流點播技術互相平滑切換,適用性極強。從這個意義上說,這或許會讓網路視頻行業,迎來真正的極清時代。

使用者在播放這些視頻內容時,系統就會從這些節點上同時傳輸資料、獲取內容。這就是星域CDN獨創的“平行傳輸”技術。

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這樣做的好處是顯而易見的,首先鏈路多了,對網路環境的容錯能力就大大提升,一條鏈路擁堵了,還有其它若干條在傳輸;甚至就算是某條鏈路中斷了,還可以通過其它鏈路上傳輸的部分支援正常播放。其次速度也更快了,分成10塊使用10條鏈路傳輸,理論上傳送速率就是單一鏈路的10倍。

舉個例子,這就好比是物流發貨,要發10噸貨給客戶,如果是從單獨一個中心倉庫發,那就需要準備10噸大貨車,走高速幹道;如果運氣不好遇到堵車,那交貨就勢必會延遲。但如果是從用戶附近的10個小倉庫裡發貨,那就只需要用10輛小麵包車就能發貨,1個小時就能到。而且對路況要求低多了,早晚高峰也能走,就算是其中一輛車堵死在路上,其它9輛還是能同樣把貨送到目的地。

傳統CDN就相當於只有單一中心倉庫的物流,而星域CDN則相當於擁有無限多個布點在居民社區裡的微型倉庫的物流。小米電視極清內容的零卡頓,實現原理大體上就是這樣。

使用UDP協議保證極速傳輸

平行傳輸解決的是路線問題,但在對速度的提升上還不徹底。為了擁有更高的傳送速率,星域CDN還採用另外一項改進,那就是採用UDP傳輸協定而非TCP協定。這兩種協定的區別在於,TCP協議要求通信雙方(節點與用戶)之間事先建立起連結,然後再傳輸內容;而UDP則不需建立連接,直接傳輸內容。

二者的區別有點像打電話和發電報。TCP是打電話,能準確呼叫到人,但要求事先拉條電話線,而且如果電話線路出了問題,通話品質就會受影響,導致聽不清等等糟糕體驗。UDP則相當於發電報,發報方把資訊傳遞出去,收報方要自己來接收資訊,雖然不像打電話那樣準確,但速度更快,一旦約好通信時間和頻道,更能有效傳遞資訊。簡單地說,就是TCP更精准,而UDP則要快速得多。

傳統CDN採用的就是TCP協定,其缺點在於對網路條件要求高,網路品質不好的情況下,傳送速率下降很快。而且在有丟包的弱網環境下,會有大量的資料重傳,不但影響速度,還會浪費頻寬。而星域CDN極速高清技術使用的是UDP協定,其好處是傳輸不受網路波動影響,天生就具有極高的傳送速率。

而且星域CDN還是多鏈路的UDP,若干個節點同時傳輸,相當於一封電文分成段,由多台發報機同時發電報,資訊傳遞的速度更快。由此保證了極清視頻內容能夠在現有的網路環境下,甚至是更糟糕的弱網環境下,也能擁有高速、穩定的傳送速率。

冗餘編碼技術保障可靠性

這裡也許有人要問了,使用UDP確實速度更快,不過要怎麼保障內容傳輸的可靠性呢?這就要說到星域CDN極速高清技術的另一項技術原理:冗餘編碼。

所謂冗餘編碼,簡單來說,就是對視頻內容進行重複編碼,最終整體編碼內容會有一定溢出,內容上有重疊的部分。但這並非多此一舉,這樣做的用意是,提升內容傳輸的可靠性。在平行傳輸時,內容是從若干鏈路上同時傳輸的,冗餘編碼之後,只要任意幾條鏈路保持暢通,星域CDN就能保證完整傳輸全部視頻內容,哪怕是單一鏈路上的資料出現缺失甚至於完全丟失,也不會產生影響。這與傳統CDN即使丟失1個位元組的資料,也不能傳輸成功,形成了明顯對比。

還是以物流來做比喻。傳統CDN就是一輛大卡車送10噸貨,路上丟了一箱,這批貨都不算送完。星域CDN是把10噸貨分成10輛小麵包車,從10個倉庫分頭出發送。而冗餘編碼則相當於每輛車上拉的不是1噸,而是兩噸貨。這樣哪怕就是10輛車中,只有5輛能順利抵達,也能及時完成交付。從而使送貨工作,完成度更高,更有保障。

當然在實際技術實現時,冗餘編碼技術要比這個例子複雜得多。這其實是一種非常先進的技術,對冗餘內容的設置和獲取都非常複雜和精細。憑藉這項領先技術,星域CDN在對高清視頻內容的支援上,相比傳統CDN不但速度更快、更抗丟包,而且可靠性也高達99.9%。

總的來說,星域CDN此次在原有的無限節點、星域調度、動態防禦和弱網加速四大創新技術基礎上,推出了極速高清技術,通過智慧組網、平行傳輸、極速傳輸和冗餘編碼這四項具體的技術應用,讓高清視頻內容的傳送速率更快、對網路環境容錯率更高,實現了用戶在觀看時零卡頓、真流暢的極致體驗。

值得一提的是,採用這些技術並不需要對視頻平臺的技術架構從頭改造,而是可以與現有的主流點播技術互相平滑切換,適用性極強。從這個意義上說,這或許會讓網路視頻行業,迎來真正的極清時代。

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