[发明专利]智能终端能耗优化的自适应流媒体分发方法

说明书

技术领域

本发明属于移动流媒体传输技术领域，特别涉及一种智能终端能耗优化的自适应流媒体分发方法。

背景技术

视频流流量预计在未来几年占据全球移动数据流量的72％。而基于HTTP的动态自适应流媒体协议DASH(DynamicAdaptiveStreamingoverHTTP)因其适应网络环境变化的能力成为移动环境中目前流行的流媒体传输技术。DASH的原则是将一个视频编码为多个不同的码率，每个视频流被切分为多个播放时长2-10秒的块，存储在一个或多个视频服务器上。每个视频块有独立的URL，可以看作独立的资源。视频播放器基于网络带宽估计，基于HTTP请求最佳的码率。由于其紧随网络状况变化的能力，DASH协议适合于快速变化的无线环境。有效的自适应流媒体传输机制对用户体验和移动网络的性能都很重要。

最近很多关于改善DASH性能的研究，主要关注用户体验的三个方面：平均比特率，卡顿，比特率切换。平均比特率反应时间平均的视频质量，用户可以通过选择最佳的码率最大化视频播放质量；由于带宽竞争和比特率选择不合理，视频播放过程中缓存耗尽，发生卡顿。比特率切换严重影响用户体验，比特率切换的频次和幅度需要同时最小化。除上述因素外，用户间的公平性和网络侧的带宽利用率也是重点需要考虑的因素。Chen等人针对蜂窝网提出了一个网关级的解决方案，将资源分配问题建模为最优化用户的效用问题，并将码率抖动作为惩罚函数同时保证高资源利用率和用户码率的稳定性，但未考虑设备的能耗。

为了优化移动环境下流媒体服务的能量消耗，Hoque等人对突发流的数据量和用户设备能量消耗的关系进行了深入的分析，设计了一个分层的多媒体传输系统，系统基于客户端的TCP反馈信息决定突发流数据量。虽然保证了节约能耗，但码率抖动和多用户的服务质量差别较大。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种智能终端能耗优化的自适应流媒体分发方法，使用无线资源分块技术将DASH数据流从数据流中分割出来，调度的对象只考虑DASH的流量；本发明针对移动环境流媒体分发问题，基于链路状况和用户缓存状况，决定分配给用户的资源块数目，进而影响码率选择，达到联合优化网络吞吐量、用户体验和设备能耗的效果。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种智能终端能耗优化的自适应流媒体分发方法，在网关处部署流媒体资源分发器，定期收集用户的缓存R_i(t)、视频播放比特率r_i(t)、用户每个资源块的传输能力c_i(t)以及基站总的资源块数S，在某一时隙，如果用户的缓存R_i(t)小于预设下界，则将该用户加入用户集，如果用户的缓存R_i(t)大于预设上界，则将该用户从用户集删除，在该时隙内，视频服务器为用户集中的用户提供数据传输服务。

所述预设下界为预设上界为φ-1，其中，ξ是一个大于1的数，保证视频的流畅播放，表示每个视频块的时间长度，φ表示惩罚参数，φ-1是惩罚函数的阈值，表示前20个时隙的平均吞吐量。

所述流媒体资源分发器包括：

请求包检测器，用于获取用户的缓存R_i(t)、视频播放比特率r_i(t)以及用户每个资源块的传输能力c_i(t)；

响应包检测器，用于获取基站总的资源块数S；

调度器，用于运行资源分配算法，确定给各个用户的资源分配；

流量控制器，根据调度器的资源分配控制用户的带宽，并将视频块聚合成突发流进行传输，下发给用户。

所述资源分配算法执行步骤如下：

步骤一，在时隙t时，收集各个用户的缓存R_i(t)、视频播放比特率r_i(t)、以及每个资源块的传输能力c_i(t)；

步骤二，初始化，x_i(t)记录流媒体资源分发器在时隙t时分配给用户i的资源块数，x_i(t)＝0,i＝1,2,…,N，N为用户总量；K(t)为记录本时隙服务的用户集，流媒体资源分发器给用户集内的用户分配资源；

步骤三，从第1个用户循环到第N个用户，根据R_i(t)将用户加入或者删除用户集:

(a)如果将用户i加入用户集，更新K(t)；