基于QoE的无线高清视频调度策略研究

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随着智能手机等便携式多媒体设备的迅速发展,网络中用户对移动通信服务的需求日益增长。而在移动通信服务中,多媒体视频通信占据了很大的比例。移动视频通信非常具有挑战性,因为它受到带宽的限制,需要维持高可靠性、高质量,并满足各种多媒体设备的延迟需求等。第三代合作伙伴计划(The3rd Generation Partnership Project,3GPP)长期演进(Long Term Evolution, LTE)作为新兴无线通信技术,能够实现更高的数据传输速率,有望满足无线高清视频传输的高带宽和低延迟需求。但是,在LTE系统中如何分配有限的频谱资源仍是一个重要的问题。本文主要研究无线高清视频的LTE下行链路资源调度算法,提出能够合理分配频谱资源的无线高清视频调度策略。本文首先介绍了无线高清视频的特点,重点讨论了无线高清视频服务中最具代表性的超文本传送协议(Hypertext Transfer Protocol, HTTP)视频流的工作机制。以HTTP视频流中最典型的YouTube服务为研究对象,结合、ouTube视频服务的播放缓冲区机制,提出一种以用户信道质量指标和用户播放缓冲区数据量指标共同反馈(Channel Quality and Buffer Level, CQBL)的LTE下行链路资源调度算法。本文提出的CQBL算法旨在充分减少无线视频播放的中断次数,提高终端用户的体验质量(Quality of Experience, QoE)。在资源分配过程中,CQBL调度算法采用表征用户信道质量水平和表征用户播放缓冲区数据量的两个指标,来动态调整和计算每个调度周期中各个用户的优先级大小,在调度中通过上述两个指标共同的动态反馈调整,使信道质量较好且播放缓冲区数据量较少的用户优先得到调度,即优先被分配无线资源。本文对基于提高用户QoE的用户信道质量指标和用户缓冲区数据量指标共同反馈的CQBL调度算法进行了详细的设计和原理说明,随后通过LTE系统级仿真,将CQBL调度算法与传统的多载波比例公平(Multi-carrier Proportional Fair, MPF)调度算法和基于用户缓冲区数据量S型曲线反馈(Sigmoid-rule Buffered Data, SBD)的调度算法进行对比。仿真结果表明,相较于SBD和MPF调度算法,本文提出的CQBL调度算法能够大幅减少视频播放中断次数和中断持续时间,进而显著提高终端用户QoE。
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