[發明專利]一種無線局域網中保障視頻流業務QoE的兩級資源分配方法

有效

• 申請號: 201510316782.4
• 申請日: 2015-06-11
• 公開（公告）號: CN105049879B
• 公開（公告）日: 2018-02-09
• 發明（設計）人: 閆中江;周虎;李波;楊懋;屈橋
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04N21/238
• 分類號: H04N21/238;H04N21/262;H04N21/442
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 顧潮琪

1.一種無線局域網中保障視頻流業務QoE的兩級資源分配方法，其特征在于包括下述步驟：

步驟1：視頻用戶通過訪問視頻網站下載媒體演示描述MPD文件，從其中提取待觀看視頻文件的平均碼率參數，并將該參數通過WLAN中的管理幀，即ADDTS幀，發送給接入點AP，轉入步驟2；

步驟2：AP接收每個視頻用戶通過管理幀發送的視頻文件平均碼率參數，將其存入鏈表，并為每個視頻用戶建立一個視頻數據緩沖隊列，然后開始從視頻服務器中下載的視頻數據到相應的視頻數據緩沖隊列，轉入步驟3；

步驟3：一旦AP檢測到視頻數據緩沖隊列中存在視頻數據，則AP啟動信道競爭并從[0，CW]中隨機選擇一個整數作為退避計數值，其中CW為AP的最小競爭窗，轉入步驟4；

步驟4：AP根據IEEE802.11協議規定的退避機制開始執行退避過程，退避結束后，轉入步驟5；

步驟5：AP根據視頻用戶的緩沖區狀態信息、播放器狀態信息和平均碼率信息計算各視頻用戶的期望下載速率，其中緩沖區狀態信息即緩沖區視頻數據的可播放時間，播放器狀態信息即播放器是處于播放狀態還是暫停狀態，如果視頻用戶未處于播放狀態，則其期望下載速率等于平均碼率，否則，為了避免播放緩沖區變空而出現播放停頓事件，AP設置視頻用戶的期望下載速率為視頻流的平均碼率*(緩沖區狀態/緩沖區目標值)，其中緩沖區目標值可根據網絡中的視頻用戶數動態調整，也可以設置為定值，一般設置為播放器緩沖區最大緩沖視頻時間的1/2，之后轉入步驟6；

步驟6：AP執行第k次第二級資源分配算法，即首先計算每個視頻用戶的優先級P_i^k，1≤i≤n，其中a_i是一個大于0的可調節參數，該參數可以根據網絡中的視頻用戶數動態調整，也可以設置為定值，為視頻用戶已經獲得的視頻數據量與其所期望下載的視頻數據量之差，r_i^k為視頻用戶的平均下載速率，然后提取優先級最高的視頻用戶所對應的視頻緩沖隊列的分組作為待發數據分組，如果有兩個或兩個以上的視頻用戶的優先級均為最高值，則在其中隨機選取一個視頻用戶，轉入步驟7；

步驟7：AP執行第一級資源分配算法，即AP將所有視頻用戶的期望下載速率之和作為AP下行吞吐量需求，并根據該下行吞吐量需求以及網絡中的背景業務用戶數計算出相應的AP的最小競爭窗和背景業務用戶的最小競爭窗

Wapk=2(1-2papk)(1-2papk)τapk+papkτapk[1-(2papk)m_ap]]]>

Wstak=2(1-2pstak)(1-2pstak)τstak+pstakτstak[1-(2pstak)m_sta]]]>

其中和分別為AP和上行背景業務用戶的沖突概率，和分別為AP和上行背景業務用戶的發送概率，m_ap和m_sta分別為AP和背景業務用戶的退避階數，得到相應的和后轉入步驟8；

步驟8：AP將背景業務用戶的最小競爭窗放入到待發的視頻分組的幀頭中，并發送給相對應的視頻用戶，轉入步驟9；

步驟9：視頻用戶和背景業務用戶監聽到視頻分組后進行如下處理：

(1)視頻用戶檢查視頻分組目的地址，如果目的地址不是自己則直接丟棄該視頻分組，否則將視頻分組放入視頻播放區的緩沖區內，然后讀取當前播放器緩沖區狀態以及播放器狀態信息，并通過MAC層的ACK分組將這兩個狀態信息反饋給AP；

(2)背景業務用戶從視頻分組幀頭中提取背景業務用戶最小競爭窗參數信息，并更新自己的最小競爭窗參數后，轉入步驟10；

步驟10：AP接收到視頻節點的ACK后，提取該視頻用戶的緩沖區狀態信息以及播放器狀態信息，并連同接收到該信息的時刻一起存儲到鏈表，如果有至少一個視頻數據緩沖隊列存在待發視頻分組，則AP根據步驟7計算出的新的AP最小競爭窗選擇一個新的退避計數值，并轉入步驟4，否則，AP進入空閑狀態。