中国联通算网融合CDN技术研究白皮书

中国联通研究院 2025 年 08 月 版权声明 本报告版权属于中国联合网络通信有限公司研究院，并受法律保护。转载、摘编或利用其他方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国联通研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。 目 录 前 言...................................................................................................- 1 -联合编写单位：（排序不分先后）.................................................. - 2 -编写组成员：（排序不分先后）......................................................- 2 - （一） 互联网2030............................................................................................ - 3 -（二）CDN发展阶段........................................................................................ - 5 -（三）IPv6规模部署......................................................................................... - 7 - 二、 中国联通CDN ......................................................................... - 10 - （一） 中国联通CDN发展现状与规划.......................................................... - 10 -（二） 边缘CDN简介和分类.......................................................................... - 13 - 三、算网融合CDN关键技术.......................................................... - 18 - （一）SRv6路由优化......................................................................................- 18 - 1. APN简介..................................................................................................................- 22 - 2.基于APN的应用感知CDN ....................................................................................- 26 -（三）统一传输协议......................................................................................... - 32 -1. QUIC简介................................................................................................................ - 33 -2. MoQ简介.................................................................................................................- 35 -四、总结与展望............................................................................... - 37 -参考文献...........................................................................................- 38 - 前 言 超高清 3D 直播、互动式 XR、云游戏等互联网新兴视频应用，对互联网的带宽需求呈指数级增长，不仅极大地推动了内容传输网络(Content Delivery Network，CDN)的广泛应用，而且对 CDN 的覆盖能力和交付能力提出了更高的要求。CDN 技术内涵日益丰富，已经发展成为融合了云原生、边缘计算、安全等多种技术的融合型平台服务。 算网融合是互联网 2030 的六大技术特征之一，也是中国下一代互联网的新机遇。算网融合是流媒体传输网络的发展方向，通过算网融合可以赋能 CDN 高质量发展和应用，例如算网融合 CDN 可以帮助电信运营商打造集计算、传输、安全、存储于一体的算网融合网络基础设施。 结合中国联通 CDN 平台的建设成果，本白皮书对 CDN 技术的发展趋势和互联网新兴视频应用所带来的新需求和新挑战进行了总结，并从如何发挥电信运营商网络优势的角度，对算网融合 CDN 涉及的核心关键技术进行了初步的分析和思考，希望能够为读者提供一定的参考和帮助。 联合编写单位：（排序不分先后） 中国联合网络通信有限公司研究院，云宙时代科技有限公司，广东联通建设发展部、联通沃音乐文化有限公司、联通在线信息科技有限公司，联通数字科技有限公司，下一代互联网宽带业务应用国家工程研究中心 编写组成员：（排序不分先后） 曹畅、马跃睿、栾亚建、庞冉、潘俊斌、薛强、韩丰景、陈杲、何涛、王南、李子为、庞文刚、唐瑞、邹西山、林金怡、李翔、张学茹、朱琳、张玉桃、周钰、郭文艳、马嘉兴、石磊、冯强、白茂生 一、研究背景 （一）互联网2030 “互联网 2030”是产业界多家运营商、设备商、科研机构共同开启的下一代互联网技术研究与产业推进计划，其定义是基于网络层IPv6 技术演进、传输层 TCP/UDP 优化与新协议引入、链路层以太网技术增强、物理层光电技术升级和管控层智能化提升，以迭代演进方式构建的包含公众互联网与专用承载网的新型数字基础设施[1]。 在该定义的基础上，面向 2030 年部署应用，考虑需求驱动，技术拉动，政策带动和产业联动，互联网 2030 白皮书提出了互联网2030 的典型场景和六大关键特征（如上图 1 所示）：全域互联、绿色超宽、确定承载、算网融合、智能原生和内生安全。算网融合表示将打破网、算、数等要素之间的隔阂，实现算、数、智、安等多要素 与网络的有机融合，例如近年来国家提倡的“东视西渲”、“东数西训”、“东数西算”等就是算网融合的典型代表：在网络连接的基础上，充分融合数据、算法、算力等智能化基础元素，实现 Network forAI。 算网融合已经被视为支撑国家数字经济快速发展的重要能力底座，而且从国家顶层设计到产业生态布局，从技术标准研制到智能场景应用，算网融合作为信息通信领域发展的新锚点，业已受到业界广泛关注[2]。例如阿里云提出通过算网融合，进行综合调度（包括算力和传输能力的调度）打造 MediaUni（GRTN），为用户提供更高质量的流媒体分发服务[3]。 互联网 2030 白皮书还指出沉浸式和交互式实时业务、XR/VR、云游戏等场景（如下图 2 所示）对差异化网络服务诉求逐渐增加，而且差异化连接逐渐发展成为动态的、非固定的常态需求，即新兴互联网业务需要基于业务特性的数据精细化传输需求。 以基于 AIGC（AI-Generated Content）为例，图片和视频自动生成技术需要进一步提升网业协同的能力，使应用能够更好地感知网络发生的变化，网络更好理解传输的内容：新兴的视频业务形态对互联网基础设施提出更高要求，要求业务和网络之间的协作，以及网络&业务的双向感知[3]。 （二）CDN发展阶段 传统互联网提供“尽力而为”服务能力，而且保持业务和网络分离的特点，所以互联网业务的发展采用“松耦合”的方式，即电信运营商负责建好互联网的底层网络，互联网公司负载开发应用和业务并直接跑在互联网上。这种“松耦合”的方式不仅极大地推动互联网应用和业务的快速发展，也决定了 CDN 是介于承载网与业务网之间并以覆盖网（Overlay Network）的形态存在，如下图 3 所示。 随着互联网带宽的持续增加以及传输性能的持续提升，其承载的 内容和呈现的方式发生了巨大的变化，例如随着交互式语音向着多人交互式视频应用转变，实时音视频数据的低延迟传输成为了媒体传输刚需。CDN 不仅需要应对视频低时延传输的挑战，而且需要对多媒体算力和分发能力进行综合调度，以实现对各种泛视频业务的统一承载，打破现有业务数据与网络相互独立的局面，实现业务分发、网络调度和数据传输的深度融合，例如华为提出随着新型业务场景的不断涌现，媒体传输和分发技术（CDN）已经发展到“网业一体新阶段”[4]：CDN 节点下沉到运营商网络内，实现内容入网，网业协同，如下图 4 所示。 但是在目前互联网尽力而为的模式下，仅仅依靠应用层的各种补偿方式，没有网络资源的配合，无法完全满足互联网应用愈趋移动化、泛在化、品质化、差异化的网络诉求，包括超低时延、确定性时延、移动性、可靠性、租户专享隔离等特性要求[5]。CDN 作为一种覆盖网（Overlay Network ） ， 需 要 与 电 信 运 营 商 网 络 (UnderlayNetwork)协同，实现算网融合和算网一体，例如中国移动已经提 出构建新一代 CDN 算力网络，创新性地将 CDN 与 SRv6 技术相结合，利用传送网“短边”，实现秒级调度周期选路，将路由调整期由业内应用层的 3 分钟降至 1 秒级，SRv6 技术动态加速时延降低20%~30%[2]。 （三）IPv6规模部署 IPv6（互联网协议第六版）是互联网基础协议发展的必然方向，是企业数字化转型必经之路。与 IPv4 相比，IPv6 具有多方面的优势，包括可以提高路由器转发数据包速度、提升服务质量、具备更高安全性、可开发大规模实时交互应用等，所以 IPv6 能够更好地满足 5G、工业互联网、云网融合、算力网络等应用需求[6]。我国 IPv6 规模部署实现跨越式发展，IPv6 网络“高速公路”全面建成，信息基础设施 IPv6 服务能力已基本具备：截至 2024 年 5 月，我国 IPv6 活跃用户这一数字已增长至 72.70%，我国 IPv6 活跃用户达到 7.94 亿。从 网 络 流 量 看 ， 移 动 网 IPv6 总 流 量 占 全 网 移 动 网 总 流 量 的64.56%[7]。 随着 IPv6 的规模部署，云服务企业、CDN 企业也加快了 IPv6的改造进度。以阿里云 CDN 为例，从 2017 年起就启动了 IPv6 的改造，积极持续地在 IPv6 改造中投入相关研发资源，包括节点部署、节点网络架构改造、IPv6 功能支持、IPv6 调度能力完善、IPv6 全链路监控方案、IPv6 质量评测体系建设等方面，推动 IPv6 整体能力不 断向 IPv4 靠近，并率先通过由全球 IPv6 Forum 论坛发布的 IPv6Enabled CDN[8]。 如上图 5 所示，截止 2024 年 5 月，通过对阿里云、腾讯云、网宿科技、金山云、百度云、华为云、京东云、白山云、七牛云、中国移动、中国电信、字节跳动等 12 个典型 CDN 企业的 IPv6 支持率进行了测试，IPv6 节点