[發明專利]一種基于移動邊緣計算的實時視頻碼率自適應方法

有效

• 申請號: 202010401015.4
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111431941B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 白光偉;肖強;沈航;孫鵬
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04N21/2187;H04N21/239;H04N21/262;H04N21/6373
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發明提出了一種基于移動邊緣計算的實時視頻碼率自適應方法，步驟如下：S1、實時采集用戶的視頻播放、網絡連接以及設備性能等參數；S2、根據S1的參數為用戶選擇性能最優的任務調度策略；S3、根據所選擇的任務調度策略自動切換工作模式；S4、根據接下來一個迭代期間視頻播放的情況以及設備能耗等參數計算得出當前調度策略的QoE，并將其反饋給邊緣服務器；S5、邊緣服務器根據反饋的QoE更新調度策略狀態轉移矩陣；S6.重復上述步驟，不斷迭代更新，最終邊緣調度策略的性能將趨于最優；本發明可以在較低成本的基礎上為移動多媒體設備減少較大能耗，幫助復雜的視頻碼率自適應算法學習系統不斷成長和優化。

技術領域

本發明屬于邊緣計算領域，尤其涉及基于移動邊緣計算的實時視頻碼率自適應方法。

背景技術

由于智能移動設備的飛速發展以及各種視頻APP的興起，越來越多的用戶開始通過移動設備來觀看視頻。目前大多數視頻服務提供商都希望給盡可能多的用戶提供優質的視頻服務，從而增加用戶的觀看時長。但是移動智能設備總是伴隨著更復雜的網絡波動，因此目前也誕生了一些基于網絡狀況的視頻碼率自適應算法應運而生，他們通過對網絡狀態或本地緩存余量的分析，為用戶選擇合適的碼率，避免卡頓，提高視頻服務質量。

目前主流的視頻碼率算法大多都將計算任務集中在云服務器端，這就導致了移動設備在統計匯總客戶端播放信息和向云端傳輸過程中消耗了額外的能量。此外，通過廣域網傳輸造成的延遲可能嚴重影響移動多媒體的交互性。反之，由于移動設備計算能力、電池續航能力有限等特征，因此將一些復雜的碼率調節算法策略部署在移動設備端也會帶來許多缺陷。

MEC(Mobile Edge Computing，移動邊緣計算)是解決上述問題的一種有效方法。在MEC框架中，在接近這些移動設備的無線接入網絡內提供云計算能力。換句話說，借助MEC，移動多媒體碼率自適應系統能夠將其計算任務卸載到網絡邊緣的MEC服務器上，而不是利用核心網中的服務器或是設備本身。這種方法可以在碼率自適應過程中具備低延遲、高帶寬、高靈活性。若碼率自適應算法涉及在線訓練，那么邊緣計算模式與在客戶端部署算法的模式相比樣本采集效率更高的優勢，允許用戶不必持續在線。一些機器學習算法確實為移動視頻碼率選擇帶來了較好的靈活性和準確性，但是密集的計算需求也增加了移動云服務器負載壓力和移動智能設備的運行壓力，因此我們可以選擇通過移動智能設備與邊緣計算相結合的方式，來應對上述挑戰。

相比于傳統的移動云計算(MCC)，邊緣服務器更靠近移動用戶，移動用戶僅僅通過一跳的無線傳輸即可獲得所需計算資源，與MCC相比具有更低的延遲。然而，MEC服務器的計算能力有限且擴展性較差。隨著移動用戶和新興應用的爆發式增長，單純地依靠MEC也無法完全地滿足移動用戶的計算卸載需求。因此，MEC不應該完全取代云計算或移動終端的本地計算，三者應該相互協調，相互補充，更好地滿足移動用戶需求。例如，對于當延遲要求較低時，可由MEC或本地執行，而非延遲敏感任務可傳輸到云計算中心執行。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提出了一種基于邊緣計算的實時視頻碼率自適應方法，以智能手機等移動設備為基礎，通過MEC，依據移動設備終端的處理器負荷和網絡連接情況，自動調整碼率自適應作業任務在移動設備終端和邊緣計算節點中動態遷移，從而實現在多種網絡狀況下的實時視頻碼率自適應功能。

為了解決以上技術問題，本發明具體采用以下技術方案：

本發明提出一種基于移動邊緣計算實時視頻碼率自適應方法，包括以下步驟：

S1、移動客戶端實時采集視頻播放用戶的性能參數，包括視頻播放情況、多媒體網絡連接情況以及移動設備性能，并將碼率自適應任務進行定義；

S2、邊緣服務器根據移動客戶端采集到的參數數據，為用戶選擇性能最優的任務調度策略；

S3、移動客戶端根據所選擇的任務調度策略自動切換工作模式；