[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

摘要

本发明提供了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，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，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，本发明由于采用了第一级资源分配算法保障了AP获得的下行吞吐量可以满足所有视频用户的下载速率要求，同时通过第二级资源分配算法保障了优先级最高的视频用户可以最快地得到视频数据，从而避免了WLAN中视频用户在观看HTTP视频流业务过程中的播放停顿事件，保障了视频流业务的QoE。

主权项

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，其特征在于包括下述步骤：步骤1：视频用户通过访问视频网站下载媒体演示描述MPD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帧，发送给接入点AP，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；步骤6：AP执行第k次第二级资源分配算法，即首先计算每个视频用户的优先级Pik，1≤i≤n，其中ai是一个大于0的可调节参数，该参数可以根据网络中的视频用户数动态调整，也可以设置为定值，为视频用户已经获得的视频数据量与其所期望下载的视频数据量之差，rik为视频用户的平均下载速率，然后提取优先级最高的视频用户所对应的视频缓冲队列的分组作为待发数据分组，如果有两个或两个以上的视频用户的优先级均为最高值，则在其中随机选取一个视频用户，转入步骤7；步骤7：AP执行第一级资源分配算法，即AP将所有视频用户的期望下载速率之和作为AP下行吞吐量需求，并根据该下行吞吐量需求以及网络中的背景业务用户数计算出相应的AP的最小竞争窗和背景业务用户的最小竞争窗Wapk=2(1-2papk)(1-2papk)τapk+papkτapk[1-(2papk)m_ap]]]>Wstak=2(1-2pstak)(1-2pstak)τstak+pstakτstak[1-(2pstak)m_sta]]]>其中和分别为AP和上行背景业务用户的冲突概率，和分别为AP和上行背景业务用户的发送概率，m_ap和m_sta分别为AP和背景业务用户的退避阶数，得到相应的和后转入步骤8；步骤8：AP将背景业务用户的最小竞争窗放入到待发的视频分组的帧头中，并发送给相对应的视频用户，转入步骤9；步骤9：视频用户和背景业务用户监听到视频分组后进行如下处理：(1)视频用户检查视频分组目的地址，如果目的地址不是自己则直接丢弃该视频分组，否则将视频分组放入视频播放区的缓冲区内，然后读取当前播放器缓冲区状态以及播放器状态信息，并通过MAC层的ACK分组将这两个状态信息反馈给AP；(2)背景业务用户从视频分组帧头中提取背景业务用户最小竞争窗参数信息，并更新自己的最小竞争窗参数后，转入步骤10；步骤10：AP接收到视频节点的ACK后，提取该视频用户的缓冲区状态信息以及播放器状态信息，并连同接收到该信息的时刻一起存储到链表，如果有至少一个视频数据缓冲队列存在待发视频分组，则AP根据步骤7计算出的新的AP最小竞争窗选择一个新的退避计数值，并转入步骤4，否则，AP进入空闲状态。