[發明專利]一種無線網絡環境中自適應流媒體的傳輸方法

有效

• 申請號: 201810589566.0
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108833995B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 趙鵬;楊新宇;王力;權德奎;藺杰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04N21/845
• 分類號: H04N21/845;H04N21/433;H04L29/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種無線網絡環境中自適應流媒體的傳輸方法，提出了不依賴吞吐量預測和網絡先驗知識的自適應流媒體數據傳輸方法，將碼率選擇問題形式化描述為隨機優化問題，將用戶個性化需求加入到碼率選擇決策中，并以最大化用戶體驗質量為目標，該方法在視頻清晰度、播放流暢度等多個方面實現了優化，并且降低了決策計算代價和復雜度，進一步提高了碼率等級切換的實時性。

技術領域

本發明屬于多媒體技術領域，具體涉及一種無線網絡環境中自適應流媒體的傳輸方法。

背景技術

無線通信技術的發展和移動終端設備的普及促進了移動數據量的迅速膨脹，尤其是移動視頻數據已在網絡流量中占據主導性份額。由于傳統的流媒體技術無法適應時變的網絡環境，已經漸漸被基于HTTP的動態自適應流媒體技術取代(Dynamic AdaptiveStreaming over HTTP，DASH)。圖1為DASH的基本原理，首先在視頻服務器端將一個較長時間的視頻文件分割成若干個相等內容時長的小片段，然后將每個小視頻片段轉換成多種不同視頻碼率等級、相同視頻內容的片段。不同碼率對應的文件大小不同，不同碼率對應的視頻清晰度也不同。DASH工作在一個基于時間片操作的系統模型上，每個時間片播放器以一個固定的時間間隔收集實時數據吞吐量和移動端緩存占用信息，并結合相關策略來判斷下一個時刻播放器要向視頻服務器請求下載哪個碼率等級的視頻片段，并將結果反饋給視頻服務器。視頻服務器根據該反饋結果作出調整，然后在下一個時間間隔重復這個操作直到全部時長的視頻流數據全部發送完成。DASH可以在網絡狀態隨機變化時動態的改變網絡中傳輸的視頻流數據的碼率。當網絡狀態良好時以較高的碼率等級傳輸視頻流數據，使移動端下載到高清晰度的視頻，當網絡帶寬擁擠或性能降低時傳輸較低碼率等級的視頻流數據，使得移動端能夠保證視頻流暢播放。其中，通過計算確定向服務器請求何種碼率的視頻數據是影響DASH技術性能的關鍵。然而，用戶的移動性和無線網絡固有的復雜性使得現有研究無法滿足用戶主觀的對于體驗質量(Quality of Experience，QoE)的需求，此處將QoE描述為在網絡狀態波動時，在保證視頻播放流暢的前提下，盡可能的提高視頻清晰度，以此來獲得最好的觀影效果。因此，如何有效的根據實時網絡性能動態地選擇合適的視頻碼率以提高用戶QoE成了DASH技術領域研究的熱點之一。

現有的客戶端驅動的DASH策略主要有以下三種方法：

第一種是基于吞吐量估計的DASH策略。由于網絡固有的時變性，尤其是無線網絡下吞吐量頻繁大幅度抖動的現象，給吞吐量預測的準確性帶來了巨大的挑戰。耗費大量資源的同時卻無法保證準確的預測結果顯然使得單純基于吞吐量估計的方法難以適應無線網絡這一應用環境。

第二種是基于用戶緩沖區占用狀態的DASH策略。這類方法依賴緩沖區大小的設置，緩沖區設置較小時，則可能面臨視頻碼率頻繁抖動以及流量開關模式導致的TCP流競爭等問題；緩沖區設置較大時，則對終端設備的存儲空間要求較高，且伴隨著帶寬利用率較低的問題。

第三種是以吞吐量估計為主，引入用戶緩沖區占用狀態進行調整的DASH策略。這類方法中調整函數的選擇難以做到既不過分保守也不過分積極。且存在碼率頻繁抖動，甚至在最高碼率和最低碼率之間來回切換等問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種無線網絡環境中自適應流媒體的傳輸方法，提高化用戶體驗。

為達到上述目的，本發明所述一種無線網絡環境中自適應流媒體的傳輸方法，包括以下步驟：

步驟1、將視頻播放系統時間片劃分表示為t，將一個完整視頻分割成播放時長相等的視頻片段，再將每個視頻片段處理成滿足集合R的多種不同碼率等級的若干個視頻小片段視頻小片段的碼率等級的候選集合定義為R＝{R¹，R²，...，R^L}，且R¹＜R²＜，...，＜R^L；