[发明专利]一种利用车载AP进行视频缓存、转码和传输的系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种利用车载AP进行视频缓存、转码和传输的系统及其工作方法，系统主要包括车载AP、移动设备、控制器和视频服务器。控制器收集车载AP的位置、速度、工作信道信息，并响应移动设备查询请求，根据吞吐量模型计算车载AP和移动设备之间的期望吞吐量，为移动设备提供候选车载AP列表及其期望吞吐量和期望通信时间，移动设备据此选择合适的车载AP进行连接，视频客户端则根据所连接车载AP的期望平均吞吐率调整请求视频的码率。该系统及其工作方法可以充分利用车载AP提高移动设备吞吐量，提升用户观看视频的体验。

技术领域

本发明属于网络技术领域，具体是一种基于车载网络提高网络接入带宽，通过缓存和在线转码提升用户观看视频体验的系统及其工作方法。

背景技术

随着移动通信技术的不断发展和移动设备的不断普及，移动视频流量体量巨大，且增长迅猛，对网络容量以及用户体验都提出了越来越高的要求。移动设备大多配有多个网络接口卡，如WiFi、LTE、蓝牙等，还可以通过USB端口进行扩展。MPTCP协议能够使移动设备同时或者交替地使用多个无线接口，在移动环境下进行切换而不中断连接，提高吞吐量和鲁棒性。

由于在高速移动环境下无线网络通信质量变差，现有的公交系统通过提供车载WiFi接入点(AP)为用户提供了相对稳定和高速的网络接入。但是，当前的实现并不能很好地适应用户的移动性：当用户离开车辆时，将导致原有的连接断开，服务中断。另一方面，车外的行人也无法通过这些可用的资源提升自己的可用网络容量。并且用户通过车载AP在移动设备上观看视频时，其观看体验还面临以下挑战：

1、为了发现周围的车载AP，移动设备需要对多个信道进行扫描，这会带来较大的时间开销，而缩短了服务时间。

2、在移动环境下，车载AP和移动设备距离可能持续变化，传统的基于RSSI的AP选择策略不能很好地刻画AP性能。

3、传统的无线设备只有在RSSI低于某一阈值时才会触发AP切换，在移动环境下，这种切换策略具有明显的滞后性，也会错失更好的连接机会，不能充分利用可用资源。

4、不同车载AP的速度、方向差异较大，导致移动环境下网络状况波动较大，视频客户端难以准确预测网络带宽，容易导致用户视频频繁卡顿，降低用户体验。

5、对多码率视频进行缓存时，存在存储空间和缓存有效性之间的冲突。缓存所有码率的视频块会导致存储空间的浪费，存储部分码率的视频块又会降低缓存有效性。

发明内容

发明目的：为了解决以上问题，本发明提出一种利用车载AP进行视频缓存、转码和传输的系统，该系统能够充分利用可用的车载AP资源提升网络吞吐量，优化用户观看视频的体验。

本发明的另一目的在于提供上述利用车载AP进行视频缓存、转码和传输的系统的相应的工作方法。

技术方案：本发明所述的一种利用车载AP进行视频缓存、转码和传输的系统，包括车载AP、移动设备、控制器、视频服务器，其中，

车载AP：周期性向控制器发送当前车载AP的位置、速度、工作信道信息；负责视频块的缓存、转码，并使用缓存替换策略进行缓存更新；

移动设备：周期性将当前移动设备的位置、速度、网卡数量发送给控制器，向控制器查询周围可用的车载AP列表及其期望吞吐量和期望通信时间，根据控制器返回结果，选择合适的车载AP进行连接；移动设备上的视频客户端根据所连接的车载AP的期望吞吐量和期望通信时间决定请求的视频码率；

控制器：控制器收集车载AP的信息，响应移动设备查询请求，根据移动设备和车载AP的位置、速度信息，结合吞吐量模型计算期望吞吐量，向移动设备返回可用的候选车载AP列表及其期望吞吐量和期望通信时间；

视频服务器：将内容切分成固定播放长度的视频块，并对每块提供不同码率的版本以供用户选择。