面向QoE的DASH业务无线传输策略研究

• 作 者: 王安月
• 出 处: 北京邮电大学
• 发表日期: 2018年01期
• 关键词: DASH 无线资源分配 小区接入 版本选择 QoE

随着移动通信的发展,视频业务通信量呈爆炸式增长,给视频业务无线传输带来了前所未有的挑战。作为目前最热门的视频技术之一,DASH技术受到了国内外研究者的广泛关注。其码率自适应的特点大幅提升了视频播放的流畅度,缓解了网络中视频业务传输的压力,给用户观看体验带来了较大的提升。然而,无线资源极其有限,无线环境极其不稳定,因此在无线环境中传输DASH视频业务仍然具有不小的难度。此外,DASH视频业务的评价指标——QoE,具有一·定的主观性,其量化和测量均十分复杂。因此,提高无线DASH视频业务的QoE指标给研究者带来了极大的困难。目前关于DASH视频业务的无线传输技术,主要分为短期的无线资源调度和长期的无线资源分配管理两大方面,因此本文将从这两个方面对DASH视频业务无线传输技术进行研究,旨在提高DASH视频业务的QoE性能。关于短期的无线资源调度,目前缺乏在LTE多小区场景下针对DASH视频业务的实时资源块调度方案。因此,本文建立了一个在LTE多小区场景下最大化网络效用函数——最大化加权速率和的优化问题。其中,权重的设计考虑了用户申请的视频版本大小、播放器缓存区缓冲级别大小以及平均吞吐量等方面。进一步地,本文提出了一种在LTE多小区内为DASH视频业务进行资源块和发射功率联合分配的方案,将原问题分成两个步骤进行求解,即功率固定的情况下调度资源块和资源块同定的情况下分配发射功率。仿真表明,本算法与目前业内提出的经典算法相比,视频中断次数和中断时长均降低了45%以上,QoE性能得到大幅改善。关于长期的无线资源分配管理,目前大部分研究考虑了新型的无线网络架构,例如,具有缓存功能的无线异构网。在这种架构下,小区接入对网络负载均衡起着关键的作用,因此显得尤为重要。同时,DASH视频版本的选择严重影响着用户QoE性能,而现阶段并没有针对小区接入和视频版本选择的联合优化方案。因此,本文提出了一种小区接入和视频版本的联合优化问题,目标是最大化系统内用户总体QoE效用。其中,效用函数主要考虑视频版本所需下载速率、视频文件缓存命中率以及用户在被拒绝服务时的不满意度等方面因素。进一步地,本文将原问题解耦为背包子问题和匹配子问题,通过分布式算法进行求解。结果表明,本算法使得用户趋向于接入能给其分配视频版本质量较高且缓存命中率较高的基站,与其他算法相比,网络所服务的用户数有了大幅提升,系统内用户总体QoE性能也得到改善。