[发明专利]一种应用于云媒体系统的群组带宽管理优化方法

权利要求书

1.一种应用于云媒体系统的群组带宽管理优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.在带有社交性质的云媒体系统中，将用户群进行群组的划分，在各群组中分别选出一个协调者，其中各群组成员的代理虚拟机必须位于同一数据中心；

S2.将云媒体系统运行周期切割成若干个时间段；

S3.在每一个时间段里，通过各群组的协调者获取各群组信息；

S4.基于群组构建QoE模型，根据云媒体系统状态信息以及群组信息决策出带宽分配方案，该带宽分配方案在云媒体系统运行周期内保证带宽开销最小，同时保证QoE大于一个给定阈值；

S5.将带宽分配决策信息写入SDN交换机，SDN交换机进行带宽划分；

S6.根据带宽划分情况，群组中的协调者与多媒体服务器建立一条下载链路，下载内容通过P2P的方式在群组中分发。

2.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，步骤S4中状态信息和群组信息包括单位带宽开销、云媒体系统中群组的个数、各群组内的付费用户的人数、各群组内的免费用户的人数，以及每个用户需求的多媒体码率。

3.根据权利要求2所述的优化方法，其特征在于，步骤S4基于群组构建QoE模型的具体方式为：

1)计算单个用户的QoE

对于群组i中的用户j，其QoE为：

其中，代表群组i分配得到的带宽，代表群组i中用户j请求的多媒体码率，常量a₁、a₂和α₀，a₁ln a₂＝α₀＝5；

用户的QoE取值空间为[0，5]，QoE值随着分配到其群组带宽的大小变化而改变；

2)计算同一时间点t所有群组的QoE值总和q(t)的方法：

其中，λ(t)表示t时刻云媒体系统中群组个数，表示群组i中免费用户的人数，表示群组i中付费用户的人数，μ表示付费用户的加权因子。

4.根据权利要求3所述的优化方法，其特征在于，步骤S4中最小化带宽开销采用Lyapunov方法优化，将状态信息和群组信息作为该优化问题的已知条件，将群组QoE值作为约束条件，并同时设置一个可容忍QoE的下界来保证用户体验质量QoE，然后解出最优解作为决策结果。

5.根据权利要求4所述的优化方法，其特征在于，为了使用Lyapunov优化框架，将基于平均时间的约束条件转化为基于队列稳定性的条件，在这个优化问题中定义一个虚拟队列Q(t)：

其中ε表示单个用户QoE的下届阈值，表示λ(t)的平均值，也就是同一时刻平均群组个数；表示单个群组的平均规模，的大小取决于单个群组中用户的个数以及付费用户的比例；队列Q(t)衡量了实际QoE跟期望QoE阈值之差的累计；

L(Q(t))用于衡量该队列的大小，Δ(Q(t))表示相邻两个时间段队列数组的变化量，即Δ(Q(t))＝L(Q(t+1))-L(Q(t))；

依据状态信息和群组信息在每一个时间段内计算出满足min(Δ(Q(t))+V·C(d(t)·T₀))的带宽部署策略d(t)和带宽分配向量完成本时间段的决策；

带宽分配向量通过求解GKP函数，使得其满足min(Δ(Q(t)))，即寻找一个带宽分配策略，使得它满足max(q(t))；

上述V是一个可控参数，C(d(t)·T₀)表示一个时间段内带宽的开销，其根据 ISP的计费方式得到。

6.根据权利要求3所述的优化方法，其特征在于，还能通过对付费用户的加权因子进行调参，从而实现控制付费用户QoE值对群组QoE总和的影响。