聯合星域CDN,小米電視如何做到極清內容零卡頓?
5月18日,小米電視正式發布了年度旗艦產品小米電視4,同時宣布將推出極清專區,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,由于采用了星域CDN全新的極速高清技術,小米電視能夠做到在各種復雜的網絡環境下,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%。
眾所周知,高清視頻內容播放時***的問題就是卡頓,因為高清視頻的數據量非常大,1秒高清視頻的數據量,可以達到1秒普通分辨率視頻的數十倍。因此高清內容對帶寬的要求極高,現有的大部分網絡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,巨大的數據傳輸成本,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,電視用戶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星域作為技術合作伙伴。星域CDN的獨特之處,就在于用一種共享經濟式的方式極大降低了數據傳輸成本,僅為傳統CDN價格的50%。此外,基于共享經濟云計算模式,星域CDN組建了一個***節點式的立體傳輸網絡,并針對高清視頻傳輸***了極速高清技術,融合了智能組網、并行傳輸、極速傳輸和冗余編碼等四大創新技術。在這些領先技術的加持下,小米電視得以為用戶提供零卡頓、特流暢的極清視頻觀看體驗。
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:
智能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***了網狀拓撲結構。在這個全新結構里,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的數據傳輸結構是立體的、三維的。
在這種結構下,再結合全網數據探測技術,星域CDN能夠對海量節點進行實時監控,可在接收到數據傳輸請求的瞬間,即時判斷出速度最快的傳輸路徑,并建立連接。而一旦某一線路受阻,又能即時轉換為另外一條***路徑。
這就是星域CDN***的智能組網技術,也是極速高清技術的重要根基。有了這一技術,后面的種種創新,才有了實現的可能。
通過并行傳輸規避網絡擁堵
傳統CDN在支持視頻點播時,傳輸路線是單線的,即用戶從就近的一個服務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絡擁堵,那視頻播放就會受到影響。而對于高清視頻來說,即便是網絡情況良好,也很難做到流暢播放,因為高清內容需要至少10Mbps的傳輸速度來支撐,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么呢?首先它將視頻內容切分成若干個小塊數據,通過獨家***節點網絡進行智能分布。用戶在播放這些視頻內容時,系統就會從這些節點上同時傳輸數據、獲取內容。這就是星域CDN***的“并行傳輸”技術。
這樣做的好處是顯而易見的,首先鏈路多了,對網絡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持正常播放。其次速度也更快了,分成10塊使用10條鏈路傳輸,理論上傳輸速度就是單一鏈路的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,走高速干道;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個小倉庫里發貨,那就只需要用10輛小面包車就能發貨,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就相當于只有單一中心倉庫的物流,而星域CDN則相當于擁有***多個布點在居民小區里的微型倉庫的物流。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
并行傳輸解決的是路線問題,但在對速度的提升上還不徹底。為了擁有更高的傳輸速度,星域CDN還采用另外一項改進,那就是采用UDP傳輸協議而非TCP協議。這兩種協議的區別在于,TCP協議要求通信雙方(節點與用戶)之間事先建立起鏈接,然后再傳輸內容;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,通話質量就會受影響,導致聽不清等等糟糕體驗。UDP則相當于發電報,發報方把信息傳遞出去,收報方要自己來接收信息,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,更能有效傳遞信息。簡單地說,就是TCP更精準,而UDP則要快速得多。
傳統CDN采用的就是TCP協議,其缺點在于對網絡條件要求高,網絡質量不好的情況下,傳輸速度下降很快。而且在有丟包的弱網環境下,會有大量的數據重傳,不但影響速度,還會浪費帶寬。而星域CDN極速高清技術使用的是UDP協議,其好處是傳輸不受網絡波動影響,天生就具有極高的傳輸速度。
而且星域CDN還是多鏈路的UDP,若干個節點同時傳輸,相當于一封電文分成段,由多臺發報機同時發電報,信息傳遞的速度更快。由此保證了極清視頻內容能夠在現有的網絡環境下,甚至是更糟糕的弱網環境下,也能擁有高速、穩定的傳輸速度。
冗余編碼技術保障可靠性
這里也許有人要問了,使用UDP確實速度更快,不過要怎么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:冗余編碼。
所謂冗余編碼,簡單來說,就是對視頻內容進行重復編碼,最終整體編碼內容會有一定溢出,內容上有重疊的部分。但這并非多此一舉,這樣做的用意是,提升內容傳輸的可靠性。在并行傳輸時,內容是從若干鏈路上同時傳輸的,冗余編碼之后,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數據出現缺失甚至于完全丟失,也不會產生影響。這與傳統CDN即使丟失1個字節的數據,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輛小面包車,從10個倉庫分頭出發送。而冗余編碼則相當于每輛車上拉的不是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,冗余編碼技術要比這個例子復雜得多。這其實是一種非常先進的技術,對冗余內容的設置和獲取都非常復雜和精細。憑借這項領先技術,星域CDN在對高清視頻內容的支持上,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***節點、星域調度、動態防御和弱網加速四大創新技術基礎上,推出了極速高清技術,通過智能組網、并行傳輸、極速傳輸和冗余編碼這四項具體的技術應用,讓高清視頻內容的傳輸速度更快、對網絡環境容錯率更高,實現了用戶在觀看時零卡頓、真流暢的***體驗。
值得一提的是,采用這些技術并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,這或許會讓網絡視頻行業,迎來真正的極清時代。