基於體驗質量的多媒體業務資源分配方法
2023-08-04 05:45:16 1
基於體驗質量的多媒體業務資源分配方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於體驗質量的多媒體業務資源分配方法，屬於通信【技術領域】。在視頻用戶與速率突發用戶（BE用戶）同時存在的場景下，通過傳輸速率縮放降低BE用戶的傳輸速率以降低BE用戶的突發請求頻率，從而保證視頻用戶信道的穩定性，提高視頻用戶體驗的方法。並且在降低BE用戶的傳輸速率時候考慮到BE用戶之間體驗的差別，採用等效速率縮放（Equivalent?Rate?Scaling,ERS），使在不降低視頻用戶性能增益的條件下，提升BE用戶的公平性。
【專利說明】基於體驗質量的多媒體業務資源分配方法
【技術領域】:
[0001]本發明涉及一種無線通信中基於體驗質量(Quality of Service, QoE)的多媒體業務資源分配方法，具體涉及一種在視頻用戶與速率突發(Best Effort, BE )用戶同時存在的場景下保證視頻用戶體驗，並提高BE服務公平性的資源分配方法，屬於通信【技術領域】。
【背景技術】:
[0002]數字視頻正日益成為最普遍的技術之一，不論是在娛樂行業還是作為企業級的應用。目前視頻流量佔用移動帶寬的比例逐年快速增加，手機視頻也將成為移動端的主要業務。
[0003]行動網路內視頻業務流量在所有數據流量中所佔的比例在近年已經超過了 50%，視頻業務流量將成為行動網路數據流量的主要增長點。到2015年，行動網路內每月6.3艾字節的數據流量中將有4.2艾字節由視頻業務流量構成。與固網不同的是，隨著寬帶到家，用戶的連接速度和帶寬獲得了穩定增長，因此視頻質量可以大幅提高。但是無線網絡卻沒有因為不斷提高地帶寬而解決射頻帶寬資源有限的問題。特別是在網絡瀏覽，文件下載等BE用戶存在的情況下，對信道變化敏感的視頻用戶的用戶體驗將受到嚴重影響。因此在無線視頻服務要求日漸增多的情況下迫切需要一種資源分配算法來專門保證視頻用戶的QoE0此外，本方案在提出降低BE用戶突發性的前提下保證了 BE 了用戶的公平性，使視頻與突發服務的用戶體驗均得到了保障。
[0004]用戶體驗質量QoE是用戶對某項業務的真實感知程度。用戶在使用所提供的業務時，對不同的業務其具體的方式和感受會有所不同，即用戶對不同的業務服務的滿意標準不同。QoE是用戶對業 務的主觀體驗，是從用戶角度感受到的系統整體性能，可從業務的可用性，隨地可接入性，隨時可接入性和完整性的等多方面進行考量，以一種量化的方式來反映最終用戶對業務性能的滿意程度。評價QoE最常用的量就是平均主觀分數(Mean OpinionScore，M0S)，使用戶根據主觀體驗進行打分。評分標準分為極好(5分)，好(4分)，一般(3分)，較差(2分)和很差(I分)。MOS作為一種精確的服務質量反映很好的解決了不同業務評價標準不一樣的問題。
【發明內容】
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[0005]本發明提出了一種在視頻用戶與速率突發(Best Effort，BE)用戶同時存在的場景下，通過速率縮放(Rate Scaling, RS)降低BE用戶的傳輸速率以降低BE用戶的突發請求頻率，從而保證視頻用戶信道的穩定性，提高視頻用戶體驗的方法。並且在降低BE用戶的傳輸速率時候考慮到BE用戶之間體驗的差別，採用等效速率縮放(Equivalent RateScaling, ERS)，使在不降低視頻用戶性能增益的條件下，提升BE用戶的公平性。
[0006]為實現上述目的，本發明的技術方案包括如下步驟。
[0007]步驟I，設定基站的速率縮放值 RSF (Rate Scaling Factor, RSF)，0〈RSF ^ I, RSF值越小則視頻用戶性能提升越大，設定初始RSF值時不同基站RSF值可以不同，但一個基站內所有速率突發(Best Effort, BE)用戶即BE用戶採用的RSF值設定為相同，可根據各自視頻用戶的要求靈活設定。在之後步驟5中一個基站內的BE用戶的RSF值可以不同。為保證系統的穩定性，RSF值應大於等於流量密度P，即處於正常情況未實施速率縮放情況下BE用戶處於激活狀態的概率，0〈 P〈I ;然後根據公式A= P/RSF，求得該基站BE用戶的激活概率A，最後用該基站總BE用戶數乘以激活概率A求得處於激活狀態的BE用戶數。
[0008]步驟2，基站對視頻用戶與處於激活狀態的BE用戶在每個子載波上的信道狀況進行估計，即計算視頻用戶與處於激活狀態的BE用戶在本基站每個子載波上的信幹噪比SINR值(Signal to Interference plus Noise Ratio, SINR),然後基站根據視頻用戶與處於激活狀態的BE用戶這兩類用戶的最低速率要求，依次為用戶分配子載波，即優先分配子載波給不滿足最低速率要求的用戶，即沒有達到最低速率要求的用戶在未佔用子載波中尋找最大SINR值的子載波，將子載波分配給此用戶，更新這個用戶的傳輸速率；直到所有視頻用戶與處於激活狀態的BE用戶都達到各自的最低速率要求。不同業務用戶要求的最低速率不同，所有已分配的子載波此時為被佔用狀態。
[0009]步驟3，將剩餘的子載波分配給所有視頻用戶與處於激活狀態的BE用戶，具體方法為每個視頻用戶以及每個處於激活狀態的BE用戶依任意指定次序從剩餘的子載波中選擇一個未被佔用且信幹噪比SINR值最高的子載波，即將這個子載波分配給該用戶，分配後這個子載波變為被佔用狀態；所有用戶都得到一次選擇機會之後，若仍有子載波剩餘，則這些用戶繼續根據本步驟中的指定次序再次選擇子載波，直到所有剩餘子載波分配完畢；
[0010]根據最後分配結果分別計算此時每個視頻用戶和每個處於激活狀態的BE用戶的傳輸速率Rate和MOS分。
[0011]所述視頻用戶的MOS分計算方法如下:
【權利要求】
1.基於體驗質量的多媒體業務資源分配方法，其特徵在於，包含如下步驟: 步驟I，設定基站的速率縮放值RSF (Rate Scaling Factor, RSF)，0〈RSF < 1，設定初始RSF值時不同基站RSF值可以不同，但一個基站內所有速率突發(Best Effort)用戶即BE用戶採用的RSF值設定為相同；為保證系統的穩定性，RSF值應大於等於流量密度P即處於正常情況未實施速率縮放情況下BE用戶處於激活狀態的概率，0〈 P〈I ;然後根據公式A=P /RSF,求得該基站BE用戶的激活概率A，最後用該基站總BE用戶數乘以激活概率A求得處於激活狀態的BE用戶數； 步驟2，基站對視頻用戶與處於激活狀態的BE用戶在每個子載波上的信道狀況進行估計，即計算視頻用戶與處於激活狀態的BE用戶在本基站每個子載波上的信幹噪比SINR值，然後基站根據視頻用戶與處於激活狀態的BE用戶這兩類用戶的最低速率要求，依次為用戶分配子載波，即優先分配子載波給不滿足最低速率要求的用戶，即沒有達到最低速率要求的用戶在未佔用子載波中尋找最大SINR值的子載波，將子載波分配給此用戶，更新這個用戶的傳輸速率；直到所有視頻用戶與處於激活狀態的BE用戶都達到各自的最低速率要求；所有已分配的子載波此時為被佔用狀態； 步驟3，將剩餘的子載波分配給所有視頻用戶與處於激活狀態的BE用戶，具體方法為每個視頻用戶以及每個處於激活狀態的BE用戶依任意指定次序從剩餘的子載波中選擇一個未被佔用且信幹噪比SINR值最高的子載波，即將這個子載波分配給該用戶，分配後這個子載波變為被佔用狀態；所有用戶都得到一次選擇機會之後，若仍有子載波剩餘，則這些用戶繼續根據本步驟中的指定次序再次選擇子載波，直到所有剩餘子載波分配完畢； 根據最後分配結果分別計算此時每個 視頻用戶和每個處於激活狀態的BE用戶的傳輸速率Rate和MOS分: 該用戶傳輸速率Rate，由該用戶在其分配的每個子載波上的SINR通過香農公式計算獲得該子載波上的傳輸速率，再對這些子載波傳輸速率求和得到； 所述視頻用戶的MOS分計算方法如下: 二αλ + a，.FR + cl.In(Rate) MOSvideo = -11--/
l + a4?ER + a5(?ERY 其中係數ai，a2, a3, a4.a5取值與視頻類型有關，根據已有的研究查表得到；FR為網絡層與應用層參數幀速率；PER是誤包率；其中FR與PER設定為固定值。 所述BE用戶的MOS分計算方法如下:
MOSbe = b!.1g10 (b2.Rate) 其中係數匕，!^通過查表得到； 步驟4，根據步驟I設定的RSF值將處於激活狀態的BE用戶的傳輸速率Rate按照RSF值分別縮放RSF倍，即傳輸速率乘以RSF，重新根據縮放後的傳輸速率Rate計算每個子載波上所需要的功率值，然後計算每個子載波上所需功率值在傳輸速率縮放前減去縮放後的差值；並根據步驟3所得到的載波分配結果，計算所有處於激活狀態的BE用戶經過傳輸速率縮放之後差值功率的總和P1 ;最後將差值功率的總和P1平均分配在視頻用戶的子載波上，即設所有視頻用戶分得的總子載波數為N，則將差值總和分配給視頻用戶每個子載波上獲得的功率增益為P1ZU計算此時每個視頻用戶的傳輸速率與MOS分，此時視頻用戶的傳輸速率和MOS分用於評估視頻用戶的多媒體業務體驗； 步驟5， (1)對每個處於激活狀態的BE用戶，設定一個步進值，取步驟3最後求得的處於激活狀態的BE用戶的MOS分，將其中最高的MOS分減去步進值； (2)對這個MOS值所屬的BE用戶，計算其減去步進值後的MOS分所對應的傳輸速率和該BE用戶的新的RSF值；傳輸速率可由步驟3給出的MOS分與傳輸速率的關係得到，而該BE用戶的新RSF值即為此次減去步進值之後的MOS分對應的傳輸速率與此次減去步進值之前的MOS分對應的傳輸速率之比； (3)計算當前所有處於激活狀態BE用戶的經過新一輪速率縮放之後的功率差值P2,即:根據當前各BE用戶的RSF值，將各處於激活狀態的BE用戶按照各自的RSF值分別乘以各自傳輸速率，獲得縮放後的新的傳輸速率，根據縮放後新的傳輸速率計算每個子載波上所需要的功率值，然後計算每個子載波上所需功率值在本次傳輸速率縮放前減去縮放後的差值，並根據步驟3所得到的載波分配結果，計算所有處於激活狀態的BE用戶經過本輪傳輸速率縮放之後差值功率的總和P2 ; (4)如果P2J1，則再次將當前時刻處於激活狀態的BE用戶中最大的MOS分減去步進值，重複步驟5中的(2) - (4)，直到新的P2≥P1，記錄此時處於激活狀態的BE用戶的傳輸速率Rate和MOS分。
2.根據權利要求1所述一種基於體驗質量的多媒體業務資源分配方法，其特徵在於，步驟5 (I)中，步進值取值小於0.1。
【文檔編號】H04W72/04GK103702425SQ201310713351
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月20日 優先權日:2013年12月20日
【發明者】費澤松, 高強, 邢成文, 李娜, 匡鏡明 申請人:北京理工大學