[发明专利]一种无线局域网中保障视频流业务QoE的两级资源分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是一种两级资源分配方法。

背景技术

随着智能手机、平板电脑等便携设备的发展和普及，人们越来越希望使用便携设备通过无线局域网WLAN(Wireless Local Area Network)访问视频网站下载并观看视频流业务。目前，基于超文本传输协议HTTP(HyperText Transfer Protocol)的视频流技术已经成为主流视频网站采用的主要视频技术，基于HTTP视频流技术，用户只需要下载部分视频数据到缓冲区，即可以实现视频流业务的边下载边播放。用户体验质量QoE(Quality of Experience)被定义为用户对于某个应用或服务的喜悦或厌烦的程度，是决定视频业务成功与否的重要因素。对于HTTP视频流业务来说，视频播放过程中的播放停顿事件是影响QoE的最关键因素，一旦播放器缓冲区的视频数据被播放器读空，播放停顿事件就会发生。在WLAN中，由于存在多用户竞争等问题，HTTP视频流业务的QoE受到了严重的影响。

目前在WLAN中保障HTTP视频流业务QoE的方法主要是自适应码率调整机制，其基本思想为：在视频服务器上，每个视频文件被分割为若干个视频片，每个视频片被编码为多个不同码率的目标文件。WLAN中的视频用户实时地检查自己获得的网络带宽，并根据网络带宽动态地选择相应视频码率的视频编码文件片进行下载。该背景技术是一种对网络被动适应的应用层调整机制，然而，在大用户数的WLAN中，由于各视频用户的总下载速率受到WLAN中接入点AP(Access Point)的下行吞吐量的限制，而AP的下行吞吐量受到上行背景业务用户的影响，每个视频用户获得的下载速率可能会小于视频编码文件片的最低视频码率，进而导致下载的视频文件的速率无法满足视频播放速率的需求，并导致播放停顿事件并严重的影响视频流业务的QoE。

因此，本发明提出了一种基于两级资源分配的QoE保障算法，该方法通过动态调整AP和上行背景业务用户之间的资源分配以及视频用户之间的资源分配，来保障视频流业务的QoE。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明通过两级资源分配算法在WLAN大用户场景下保障视频流业务的QoE。

本发明方案的两级资源分配算法具体是指：第一级资源分配算法，即通过调整AP和背景业务用户的最小竞争窗实现在AP和背景业务用户之间的资源分配；第二级资源分配算法，即通过对视频用户进行优先级区分实现视频用户之间的资源分配。通过两级资源分配算法，可以避免在视频用户观看视频过程中播放停顿事件的发生，进而保障视频流业务的QoE。

在本发明中，视频流业务的QoE使用播放流畅度参数进行评估，播放流畅度定义为：视频流业务的有效播放时间与视频流业务的全部观看时间之比，其中视频流业务的全部观看时间包括初始缓冲时间，视频有效播放时间以及播放停顿时间。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

步骤1：视频用户通过访问视频网站下载媒体演示描述MPD(Media Presentation Description)文件，从其中提取待观看视频文件的平均码率参数，并将该参数通过WLAN中的管理帧，即ADDTS(Add traffic stream)帧，发送给接入点AP(Access Point)，转入步骤2；

步骤2：AP接收每个视频用户通过管理帧发送的视频文件平均码率参数，将其存入链表，并为每个视频用户建立一个视频数据缓冲队列，然后开始从视频服务器中下载的视频数据到相应的视频数据缓冲队列，转入步骤3；

步骤3：一旦AP检测到视频数据缓冲队列中存在视频数据，则AP启动信道竞争并从[0，CW]中随机选择一个整数作为退避计数值，其中CW(Contention Window)为AP的最小竞争窗，转入步骤4；

步骤4：AP根据IEEE802.11协议规定的退避机制开始执行退避过程，退避结束后，转入步骤5；

步骤5：AP根据视频用户的缓冲区状态信息、播放器状态信息和平均码率信息计算各视频用户的期望下载速率，其中缓冲区状态信息即缓冲区视频数据的可播放时间，播放器状态信息即播放器是处于播放状态还是暂停状态，如果视频用户未处于播放状态，则其期望下载速率等于平均码率，否则，为了避免播放缓冲区变空而出现播放停顿事件，AP设置视频用户的期望下载速率为视频流的平均码率*(缓冲区状态/缓冲区目标值)，其中缓冲区目标值可根据网络中的视频用户数动态调整，也可以设置为定值，一般设置为播放器缓冲区最大缓冲视频时间的1/2，之后转入步骤6；