[發(fā)明專利]基于可再生能源UND視頻流等待時(shí)間優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110654688.5
• 申請(qǐng)日: 2021-06-11
• 公開（公告）號(hào): CN113473245B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周同;趙曉暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N21/6587
• 分類號(hào): H04N21/6587;H04L65/60
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

本發(fā)明公開了基于可再生能源UND視頻流等待時(shí)間優(yōu)化方法，包括:獲取在時(shí)隙t視頻設(shè)備連接到對(duì)應(yīng)毫米波基站的下行鏈路數(shù)據(jù)速率、以及在時(shí)隙t開始時(shí)視頻設(shè)備的回放緩沖器中的數(shù)據(jù)量；根據(jù)下行鏈路數(shù)據(jù)速率及數(shù)據(jù)量，獲得視頻設(shè)備在時(shí)隙t里因數(shù)據(jù)量不足而經(jīng)歷的視頻播放等待時(shí)間；計(jì)算對(duì)應(yīng)毫米波基站的電池電量變化數(shù)據(jù)；根據(jù)視頻設(shè)備的視頻播放等待時(shí)間，確定時(shí)隙t對(duì)應(yīng)毫米波基站的覆蓋范圍內(nèi)所有視頻設(shè)備的總等待時(shí)間；電池電量變化數(shù)據(jù)作為總等待時(shí)間的約束條件；采用Lyapunov優(yōu)化方法，對(duì)總等待時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，獲得最小值。通過(guò)該方法能夠在保持網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的同時(shí)減少用戶視頻設(shè)備的平均等待時(shí)間，提供用戶觀看視頻時(shí)的體驗(yàn)感。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于UND視頻流優(yōu)化領(lǐng)域，特別是基于可再生能源UND視頻流等待時(shí)間優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

目前，超密集無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(UDN)為視頻應(yīng)用和其他數(shù)據(jù)密集需求提供了強(qiáng)大的通信基礎(chǔ)架構(gòu)。但是，伴隨著物聯(lián)網(wǎng)中接入設(shè)備和服務(wù)種類的持續(xù)增加，無(wú)線通信系統(tǒng)將面臨日益增長(zhǎng)的環(huán)境壓力和經(jīng)濟(jì)成本。為了解決這一問題，現(xiàn)有技術(shù)中將可再生能量收集技術(shù)引入U(xiǎn)DN系統(tǒng)中，以此來(lái)降低傳統(tǒng)能耗、提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)容量。但是UDN中小基站在收集能量過(guò)程中經(jīng)常會(huì)受到周圍環(huán)境變化的影響，所以能量收集不穩(wěn)定，導(dǎo)致有時(shí)基站收集的能量難以滿足其自身工作要求。并且服務(wù)用戶和基站之間的信道狀態(tài)比較復(fù)雜，收集到的可再生能量在分配和使用上很不合理，從而極大地影響到UDN的系統(tǒng)性能。以上問題均導(dǎo)致了用戶在觀看視頻時(shí)需要等待較長(zhǎng)的視頻緩沖時(shí)間，嚴(yán)重影響了用戶觀看視頻時(shí)的體驗(yàn)感。

Lyapunov優(yōu)化方法在近年來(lái)被廣泛用于通信和排隊(duì)系統(tǒng)中。這種方法通過(guò)將原有的多時(shí)隙優(yōu)化解耦為幾個(gè)子優(yōu)化問題來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定性理論，可以有效地降低計(jì)算復(fù)雜性。此外，通過(guò)該方法在優(yōu)化過(guò)程中只需收集當(dāng)前數(shù)據(jù)，而不需要考慮未來(lái)數(shù)據(jù)，從而避免了預(yù)測(cè)和估計(jì)信道增益所帶來(lái)的隨機(jī)性問題。更重要的是，當(dāng)系統(tǒng)變量的數(shù)量增加時(shí)，使用傳統(tǒng)的啟發(fā)式優(yōu)化算法或動(dòng)態(tài)編程的系統(tǒng)計(jì)算復(fù)雜性呈指數(shù)增長(zhǎng)，而Lyapunov優(yōu)化只呈現(xiàn)線性增長(zhǎng)。

因此，如何通過(guò)Lyapunov優(yōu)化方法使基站收集到的能量得以有效利用，使視頻播放等待時(shí)間實(shí)現(xiàn)最小化，從而提升用戶觀看視頻時(shí)的體驗(yàn)感；成為當(dāng)前研究的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種至少解決上述部分技術(shù)問題的基于可再生能源UND視頻流等待時(shí)間優(yōu)化方法，通過(guò)該方法能夠在保持網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的同時(shí)減少用戶視頻設(shè)備的平均等待時(shí)間，提高了用戶觀看視頻時(shí)的體驗(yàn)感。

本發(fā)明實(shí)施例提供了基于可再生能源UND視頻流等待時(shí)間優(yōu)化方法，包括：

S1、獲取在時(shí)隙t視頻設(shè)備連接到對(duì)應(yīng)毫米波基站的下行鏈路數(shù)據(jù)速率、以及在所述時(shí)隙t開始時(shí)所述視頻設(shè)備的回放緩沖器中的數(shù)據(jù)量；

S2、根據(jù)所述下行鏈路數(shù)據(jù)速率及所述數(shù)據(jù)量，獲得所述視頻設(shè)備在所述時(shí)隙t里因數(shù)據(jù)量不足而經(jīng)歷的視頻播放等待時(shí)間；

S3、計(jì)算所述對(duì)應(yīng)毫米波基站的電池電量變化數(shù)據(jù)；

S4、根據(jù)所述視頻設(shè)備的視頻播放等待時(shí)間，確定時(shí)隙t所述對(duì)應(yīng)毫米波基站的覆蓋范圍內(nèi)所有視頻設(shè)備的總等待時(shí)間；所述電池電量變化數(shù)據(jù)作為所述總等待時(shí)間的約束條件；

S5、采用Lyapunov優(yōu)化方法，對(duì)所述總等待時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，獲得最小值。

進(jìn)一步地，所述S1具體包括：

S11、假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中具有M個(gè)毫米波基站，記為BS_j,j∈1,2,...,M；并且每個(gè)毫米波基站存在由BS_j服務(wù)的K_j個(gè)視頻設(shè)備用于播放視頻，其中BS_j對(duì)應(yīng)的第i個(gè)視頻設(shè)備記為UE_ij；