基于體驗(yàn)質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)資源分配方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于體驗(yàn)質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)資源分配方法，屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】。在視頻用戶(hù)與速率突發(fā)用戶(hù)（BE用戶(hù)）同時(shí)存在的場(chǎng)景下，通過(guò)傳輸速率縮放降低BE用戶(hù)的傳輸速率以降低BE用戶(hù)的突發(fā)請(qǐng)求頻率，從而保證視頻用戶(hù)信道的穩(wěn)定性，提高視頻用戶(hù)體驗(yàn)的方法。并且在降低BE用戶(hù)的傳輸速率時(shí)候考慮到BE用戶(hù)之間體驗(yàn)的差別，采用等效速率縮放（Equivalent?Rate?Scaling,ERS），使在不降低視頻用戶(hù)性能增益的條件下，提升BE用戶(hù)的公平性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于體驗(yàn)質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)資源分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種無(wú)線(xiàn)通信中基于體驗(yàn)質(zhì)量(Quality of Service, QoE)的多媒體業(yè)務(wù)資源分配方法，具體涉及一種在視頻用戶(hù)與速率突發(fā)(Best Effort, BE )用戶(hù)同時(shí)存在的場(chǎng)景下保證視頻用戶(hù)體驗(yàn)，并提高BE服務(wù)公平性的資源分配方法，屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】:
[0002]數(shù)字視頻正日益成為最普遍的技術(shù)之一，不論是在娛樂(lè)行業(yè)還是作為企業(yè)級(jí)的應(yīng)用。目前視頻流量占用移動(dòng)帶寬的比例逐年快速增加，手機(jī)視頻也將成為移動(dòng)端的主要業(yè)務(wù)。
[0003]移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)視頻業(yè)務(wù)流量在所有數(shù)據(jù)流量中所占的比例在近年已經(jīng)超過(guò)了 50%，視頻業(yè)務(wù)流量將成為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。到2015年，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每月6.3艾字節(jié)的數(shù)據(jù)流量中將有4.2艾字節(jié)由視頻業(yè)務(wù)流量構(gòu)成。與固網(wǎng)不同的是，隨著寬帶到家，用戶(hù)的連接速度和帶寬獲得了穩(wěn)定增長(zhǎng)，因此視頻質(zhì)量可以大幅提高。但是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)卻沒(méi)有因?yàn)椴粩嗵岣叩貛挾鉀Q射頻帶寬資源有限的問(wèn)題。特別是在網(wǎng)絡(luò)瀏覽，文件下載等BE用戶(hù)存在的情況下，對(duì)信道變化敏感的視頻用戶(hù)的用戶(hù)體驗(yàn)將受到嚴(yán)重影響。因此在無(wú)線(xiàn)視頻服務(wù)要求日漸增多的情況下迫切需要一種資源分配算法來(lái)專(zhuān)門(mén)保證視頻用戶(hù)的QoE0此外，本方案在提出降低BE用戶(hù)突發(fā)性的前提下保證了 BE 了用戶(hù)的公平性，使視頻與突發(fā)服務(wù)的用戶(hù)體驗(yàn)均得到了保障。
[0004]用戶(hù)體驗(yàn)質(zhì)量QoE是用戶(hù)對(duì)某項(xiàng)業(yè)務(wù)的真實(shí)感知程度。用戶(hù)在使用所提供的業(yè)務(wù)時(shí)，對(duì)不同的業(yè)務(wù)其具體的方式和感受會(huì)有所不同，即用戶(hù)對(duì)不同的業(yè)務(wù)服務(wù)的滿(mǎn)意標(biāo)準(zhǔn)不同。QoE是用戶(hù)對(duì)業(yè) 務(wù)的主觀(guān)體驗(yàn)，是從用戶(hù)角度感受到的系統(tǒng)整體性能，可從業(yè)務(wù)的可用性，隨地可接入性，隨時(shí)可接入性和完整性的等多方面進(jìn)行考量，以一種量化的方式來(lái)反映最終用戶(hù)對(duì)業(yè)務(wù)性能的滿(mǎn)意程度。評(píng)價(jià)QoE最常用的量就是平均主觀(guān)分?jǐn)?shù)(Mean OpinionScore，M0S)，使用戶(hù)根據(jù)主觀(guān)體驗(yàn)進(jìn)行打分。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)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(wù)質(zhì)量反映很好的解決了不同業(yè)務(wù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不一樣的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]本發(fā)明提出了一種在視頻用戶(hù)與速率突發(fā)(Best Effort，BE)用戶(hù)同時(shí)存在的場(chǎng)景下，通過(guò)速率縮放(Rate Scaling, RS)降低BE用戶(hù)的傳輸速率以降低BE用戶(hù)的突發(fā)請(qǐng)求頻率，從而保證視頻用戶(hù)信道的穩(wěn)定性，提高視頻用戶(hù)體驗(yàn)的方法。并且在降低BE用戶(hù)的傳輸速率時(shí)候考慮到BE用戶(hù)之間體驗(yàn)的差別，采用等效速率縮放(Equivalent RateScaling, ERS)，使在不降低視頻用戶(hù)性能增益的條件下，提升BE用戶(hù)的公平性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟。
[0007]步驟I，設(shè)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(hù)性能提升越大，設(shè)定初始RSF值時(shí)不同基站RSF值可以不同，但一個(gè)基站內(nèi)所有速率突發(fā)(Best Effort, BE)用戶(hù)即BE用戶(hù)采用的RSF值設(shè)定為相同，可根據(jù)各自視頻用戶(hù)的要求靈活設(shè)定。在之后步驟5中一個(gè)基站內(nèi)的BE用戶(hù)的RSF值可以不同。為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，RSF值應(yīng)大于等于流量密度P，即處于正常情況未實(shí)施速率縮放情況下BE用戶(hù)處于激活狀態(tài)的概率，0〈 P〈I ;然后根據(jù)公式A= P/RSF，求得該基站BE用戶(hù)的激活概率A，最后用該基站總BE用戶(hù)數(shù)乘以激活概率A求得處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)數(shù)。
[0008]步驟2，基站對(duì)視頻用戶(hù)與處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)在每個(gè)子載波上的信道狀況進(jìn)行估計(jì)，即計(jì)算視頻用戶(hù)與處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)在本基站每個(gè)子載波上的信干噪比SINR值(Signal to Interference plus Noise Ratio, SINR),然后基站根據(jù)視頻用戶(hù)與處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)這兩類(lèi)用戶(hù)的最低速率要求，依次為用戶(hù)分配子載波，即優(yōu)先分配子載波給不滿(mǎn)足最低速率要求的用戶(hù)，即沒(méi)有達(dá)到最低速率要求的用戶(hù)在未占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(hù)，更新這個(gè)用戶(hù)的傳輸速率；直到所有視頻用戶(hù)與處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)都達(dá)到各自的最低速率要求。不同業(yè)務(wù)用戶(hù)要求的最低速率不同，所有已分配的子載波此時(shí)為被占用狀態(tài)。
[0009]步驟3，將剩余的子載波分配給所有視頻用戶(hù)與處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)，具體方法為每個(gè)視頻用戶(hù)以及每個(gè)處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)依任意指定次序從剩余的子載波中選擇一個(gè)未被占用且信干噪比SINR值最高的子載波，即將這個(gè)子載波分配給該用戶(hù)，分配后這個(gè)子載波變?yōu)楸徽加脿顟B(tài)；所有用戶(hù)都得到一次選擇機(jī)會(huì)之后，若仍有子載波剩余，則這些用戶(hù)繼續(xù)根據(jù)本步驟中的指定次序再次選擇子載波，直到所有剩余子載波分配完畢；
[0010]根據(jù)最后分配結(jié)果分別計(jì)算此時(shí)每個(gè)視頻用戶(hù)和每個(gè)處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)的傳輸速率Rate和MOS分。
[0011]所述視頻用戶(hù)的MOS分計(jì)算方法如下:
【權(quán)利要求】
1.基于體驗(yàn)質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)資源分配方法，其特征在于，包含如下步驟: 步驟I，設(shè)定基站的速率縮放值RSF (Rate Scaling Factor, RSF)，0〈RSF < 1，設(shè)定初始RSF值時(shí)不同基站RSF值可以不同，但一個(gè)基站內(nèi)所有速率突發(fā)(Best Effort)用戶(hù)即BE用戶(hù)采用的RSF值設(shè)定為相同；為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，RSF值應(yīng)大于等于流量密度P即處于正常情況未實(shí)施速率縮放情況下BE用戶(hù)處于激活狀態(tài)的概率，0〈 P〈I ;然后根據(jù)公式A=P /RSF,求得該基站BE用戶(hù)的激活概率A，最后用該基站總BE用戶(hù)數(shù)乘以激活概率A求得處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)數(shù)； 步驟2，基站對(duì)視頻用戶(hù)與處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)在每個(gè)子載波上的信道狀況進(jìn)行估計(jì)，即計(jì)算視頻用戶(hù)與處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)在本基站每個(gè)子載波上的信干噪比SINR值，然后基站根據(jù)視頻用戶(hù)與處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)這兩類(lèi)用戶(hù)的最低速率要求，依次為用戶(hù)分配子載波，即優(yōu)先分配子載波給不滿(mǎn)足最低速率要求的用戶(hù)，即沒(méi)有達(dá)到最低速率要求的用戶(hù)在未占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(hù)，更新這個(gè)用戶(hù)的傳輸速率；直到所有視頻用戶(hù)與處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)都達(dá)到各自的最低速率要求；所有已分配的子載波此時(shí)為被占用狀態(tài)； 步驟3，將剩余的子載波分配給所有視頻用戶(hù)與處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)，具體方法為每個(gè)視頻用戶(hù)以及每個(gè)處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)依任意指定次序從剩余的子載波中選擇一個(gè)未被占用且信干噪比SINR值最高的子載波，即將這個(gè)子載波分配給該用戶(hù)，分配后這個(gè)子載波變?yōu)楸徽加脿顟B(tài)；所有用戶(hù)都得到一次選擇機(jī)會(huì)之后，若仍有子載波剩余，則這些用戶(hù)繼續(xù)根據(jù)本步驟中的指定次序再次選擇子載波，直到所有剩余子載波分配完畢； 根據(jù)最后分配結(jié)果分別計(jì)算此時(shí)每個(gè) 視頻用戶(hù)和每個(gè)處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)的傳輸速率Rate和MOS分: 該用戶(hù)傳輸速率Rate，由該用戶(hù)在其分配的每個(gè)子載波上的SINR通過(guò)香農(nóng)公式計(jì)算獲得該子載波上的傳輸速率，再對(duì)這些子載波傳輸速率求和得到； 所述視頻用戶(hù)的MOS分計(jì)算方法如下: 二αλ + a，.FR + cl.In(Rate) MOSvideo = -11--/
l + a4?ER + a5(?ERY 其中系數(shù)ai，a2, a3, a4.a5取值與視頻類(lèi)型有關(guān)，根據(jù)已有的研究查表得到；FR為網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層參數(shù)幀速率；PER是誤包率；其中FR與PER設(shè)定為固定值。 所述BE用戶(hù)的MOS分計(jì)算方法如下:
MOSbe = b!.1g10 (b2.Rate) 其中系數(shù)匕，!^通過(guò)查表得到； 步驟4，根據(jù)步驟I設(shè)定的RSF值將處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)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(jù)縮放后的傳輸速率Rate計(jì)算每個(gè)子載波上所需要的功率值，然后計(jì)算每個(gè)子載波上所需功率值在傳輸速率縮放前減去縮放后的差值；并根據(jù)步驟3所得到的載波分配結(jié)果，計(jì)算所有處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)經(jīng)過(guò)傳輸速率縮放之后差值功率的總和P1 ;最后將差值功率的總和P1平均分配在視頻用戶(hù)的子載波上，即設(shè)所有視頻用戶(hù)分得的總子載波數(shù)為N，則將差值總和分配給視頻用戶(hù)每個(gè)子載波上獲得的功率增益為P1ZU計(jì)算此時(shí)每個(gè)視頻用戶(hù)的傳輸速率與MOS分，此時(shí)視頻用戶(hù)的傳輸速率和MOS分用于評(píng)估視頻用戶(hù)的多媒體業(yè)務(wù)體驗(yàn)； 步驟5， (1)對(duì)每個(gè)處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)，設(shè)定一個(gè)步進(jìn)值，取步驟3最后求得的處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)的MOS分，將其中最高的MOS分減去步進(jìn)值； (2)對(duì)這個(gè)MOS值所屬的BE用戶(hù)，計(jì)算其減去步進(jìn)值后的MOS分所對(duì)應(yīng)的傳輸速率和該BE用戶(hù)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(guān)系得到，而該BE用戶(hù)的新RSF值即為此次減去步進(jìn)值之后的MOS分對(duì)應(yīng)的傳輸速率與此次減去步進(jìn)值之前的MOS分對(duì)應(yīng)的傳輸速率之比； (3)計(jì)算當(dāng)前所有處于激活狀態(tài)BE用戶(hù)的經(jīng)過(guò)新一輪速率縮放之后的功率差值P2,即:根據(jù)當(dāng)前各BE用戶(hù)的RSF值，將各處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)按照各自的RSF值分別乘以各自傳輸速率，獲得縮放后的新的傳輸速率，根據(jù)縮放后新的傳輸速率計(jì)算每個(gè)子載波上所需要的功率值，然后計(jì)算每個(gè)子載波上所需功率值在本次傳輸速率縮放前減去縮放后的差值，并根據(jù)步驟3所得到的載波分配結(jié)果，計(jì)算所有處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)經(jīng)過(guò)本輪傳輸速率縮放之后差值功率的總和P2 ; (4)如果P2J1，則再次將當(dāng)前時(shí)刻處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)中最大的MOS分減去步進(jìn)值，重復(fù)步驟5中的(2) - (4)，直到新的P2≥P1，記錄此時(shí)處于激活狀態(tài)的BE用戶(hù)的傳輸速率Rate和MOS分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于體驗(yàn)質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)資源分配方法，其特征在于，步驟5 (I)中，步進(jìn)值取值小于0.1。
【文檔編號(hào)】H04W72/04GK103702425SQ201310713351
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】費(fèi)澤松, 高強(qiáng), 邢成文, 李娜, 匡鏡明 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)