專利名稱：一種基于用戶感知的無(wú)線視頻業(yè)務(wù)的跨層優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線視頻傳輸領(lǐng)域，尤其涉及一種基于用戶感知的無(wú)線視頻業(yè)務(wù)的跨層優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線通信的發(fā)展，傳送視頻業(yè)廣播業(yè)務(wù)得到了廣泛應(yīng)，例如數(shù)字電視、視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程教育等視頻廣播業(yè)務(wù)得到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。視頻廣播業(yè)務(wù)的主要特點(diǎn)就是從一個(gè)信息源將同樣的信息流發(fā)送給多個(gè)信息接收者，所以如何在無(wú)線鏈路資源有限的情況下，充分利用帶寬資源是現(xiàn)在視頻廣播的首要目的。同時(shí)為迎合綠色節(jié)能網(wǎng)絡(luò)的需求，在上述條件下盡可能的減少網(wǎng)絡(luò)能量消耗也是發(fā)展趨勢(shì)之一。通常影響視頻傳輸失真的因素有很多方面，包括視頻編碼、解碼、網(wǎng)絡(luò)QoS特性、傳輸機(jī)制等等。從單一的協(xié)議層進(jìn)行資源分配存在一定的局限性，尤其是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)這種資源受限、時(shí)變性高的網(wǎng)絡(luò)。因此，通過(guò)對(duì)影響視頻傳輸失真的多個(gè)層面的不同因素進(jìn)行考慮，在不同的協(xié)議層間進(jìn)行聯(lián)合的資源優(yōu)化分配，能夠獲得更好的效果。視頻傳輸?shù)目鐚淤Y源優(yōu)化分配難點(diǎn)有以下幾個(gè)方面在不同協(xié)議層中選取影響視頻傳輸失真的關(guān)鍵參數(shù)；建立每個(gè)協(xié)議層中的關(guān)鍵參數(shù)和最終視頻失真的映射關(guān)系；分析不同協(xié)議層之間的這些參數(shù)之間可能存在的相互影響和制約關(guān)系，建立這些參數(shù)和最終視頻失真的關(guān)系模型。之前大多數(shù)跨層的傳輸控制優(yōu)化都集中在對(duì)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的聯(lián)合優(yōu)化，充分的考慮了客觀質(zhì)量參數(shù)需求。而無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的視頻傳輸通常是具體應(yīng)用相關(guān)的，從普通用戶的角度評(píng)定網(wǎng)絡(luò)的性能更有利于整體網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，因此QoE(Quality ofExperience)被定為視頻傳輸質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一。QoE即用戶感知質(zhì)量,通過(guò)接近量化的方法來(lái)表示終端用戶對(duì)業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)的體驗(yàn)和感受，并且研究表明在低QoE情況下，65%的終端用戶將主動(dòng)嘗試接入另一種接入技術(shù)，22%的用戶會(huì)放棄接入，僅有13 %的用戶將會(huì)再次嘗試接入同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，可見(jiàn)良好的QoE是保證業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)成功的關(guān)鍵。MOS(Mean OpinionScore)作為QoE衡量技術(shù)之一，用于主觀衡量食品質(zhì)量，通過(guò)將圖像質(zhì)量劃分為1_5的等級(jí)來(lái)評(píng)定視頻質(zhì)量好壞，具體見(jiàn)表I。本發(fā)明就是基于上述思想，在用戶感知約束的條件下，以整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所有用戶的傳輸能耗最小化為目標(biāo)，對(duì)無(wú)線視頻傳輸業(yè)務(wù)進(jìn)行跨層優(yōu)化。表I
權(quán)利要求
1.一種基于用戶感知的無(wú)線視頻業(yè)務(wù)的跨層優(yōu)化方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I:將視頻序列存儲(chǔ)在數(shù)字服務(wù)器中，并對(duì)視頻序列大小、廣播多播中的每個(gè)用戶的傳輸速率和功率進(jìn)行初始化，定義跨層優(yōu)化(CLO)單元。
步驟2 :計(jì)算視頻源失真和信道失真。
步驟3 :根據(jù)得到的失真計(jì)算峰值噪聲比(PSNR)，并根據(jù)映射模型得到每個(gè)用戶的MOS值。
步驟4 :根據(jù)計(jì)算得到的每個(gè)用戶的MOS值和給定MOS門(mén)限值的約束條件來(lái)判定此用戶是否在服務(wù)范圍內(nèi)。
步驟5 :通過(guò)對(duì)傳輸速率和功率的自適應(yīng)分配來(lái)使得效用函數(shù)值達(dá)到最小，即最小化網(wǎng)絡(luò)能耗。
步驟6 :基于上一步驟中功率和速率分配的自適應(yīng)過(guò)程，直到效用函數(shù)的變化值小于某特定常數(shù)時(shí)我們認(rèn)為求解已趨于收斂，則自優(yōu)化迭代過(guò)程結(jié)束。
步驟7 :將自優(yōu)化最終結(jié)果-優(yōu)化策略輸出給無(wú)線傳輸單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于用戶感知的無(wú)線視頻業(yè)務(wù)的跨層優(yōu)化方法，其特征在于 所述步驟I中，跨層優(yōu)化單元可在服務(wù)器側(cè)實(shí)現(xiàn)，并且控制動(dòng)態(tài)資源分配模塊周期性的進(jìn)行優(yōu)化策略的更新。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于用戶感知的無(wú)線視頻業(yè)務(wù)的跨層優(yōu)化方法，其特征在于 所述步驟2中，充分考慮了跨層的思想，參數(shù)的提取來(lái)自應(yīng)用層、物理層和MAC層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于用戶感知的無(wú)線視頻業(yè)務(wù)的跨層優(yōu)化方法，其特征在于 所述步驟4中，MOS門(mén)限值的設(shè)置可根據(jù)用戶的感官需要，而服務(wù)范圍的限定是為了避免更多用戶在獲得較差視頻的情況下占用系統(tǒng)資源，不僅減少了視頻傳輸時(shí)間，而且提高了系統(tǒng)資源利用率，從而有助于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能耗的減少。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于用戶感知的無(wú)線視頻業(yè)務(wù)的跨層優(yōu)化方法，其特征在于所述步驟5中，使用的效用函數(shù)表達(dá)式為，其中K表示用戶總數(shù)，Bk表示要傳輸給每個(gè)用戶的視頻資源大小，Rk(Wk)表示用戶調(diào)度結(jié)果后得到的傳輸速率，Pk表示到用戶k的傳輸功率，可以表示為傳輸速率和丟包概率的函數(shù)。通過(guò)速率和功率的動(dòng)態(tài)分配使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能耗最小。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例涉及一種基于用戶感知的無(wú)線視頻業(yè)務(wù)的跨層優(yōu)化方法。該方法針對(duì)無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)，旨在提出一種基于用戶感知的無(wú)線視頻業(yè)務(wù)的跨層優(yōu)化方法，從而達(dá)到最小化網(wǎng)絡(luò)傳輸能耗。具體的實(shí)施方法為以用戶感知質(zhì)量為約束條件，以所有用戶的傳輸能耗為目標(biāo)函數(shù)，從視頻應(yīng)用模塊估計(jì)視頻失真，從無(wú)線傳輸模塊得到信信道失真的估計(jì)，并將其傳送給動(dòng)態(tài)資源分配模塊并計(jì)算出峰值信噪比，然后根據(jù)PSNR到MOS的映射模型得到每個(gè)用戶的MOS值，對(duì)于滿足MOS限定值的用戶進(jìn)行動(dòng)態(tài)的自適應(yīng)速率和功率分配，直至得到優(yōu)化策略并使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能耗最小。
文檔編號(hào)H04N9/64GK102638730SQ20121011097
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者劉德麗, 楊艷, 溫向明, 路兆銘, 鄭偉, 馬文敏 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)