利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2022102783068
申请人: 陕西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种QoE驱动的无线VR视频自适应传输优化方法,其特征在于,具体步骤如下:S1获取用户请求视频块信息,根据视频块所包含的图像块在一个segment播放期间被用户视角覆盖的概率,获取每个视频块的优先级;

S2根据用户视点范围内视频块的优先级、平均视频质量和时间空间两个维度的质量波动建立当前segment的VR视频用户体验质量模型;

S3在综合考虑VR视频业务特性、网络可用带宽限制和用户缓存状态得基础上,以最大化当前小区中所有VR视频用户体验质量之和为目标,建立一个QoE驱动的无线VR视频自适应传输优化问题P;

S4求解优化问题P得到当前小区中所有用户最优的视频块版本请求方案。

2.根据权利要求1所述一种QoE驱动的无线VR视频自适应传输优化方法,其特征在于,步骤S1中,计算视频块的优先级的具体步骤为:S1.1将视频序列按照时间划分为segment,然后将segment按照空间划分为视频块;

S1.2利用前一个segment的视点反馈值对下一个segment的视点进行预测;

S1.3结合segment的视点预测结果、VR终端设备和人眼的视角限制,得到segment中每一视频帧用户视角覆盖的范围;

S1.4获取视频块所包含的图像块在一个segment播放期间被用户视角覆盖的概率,根据上述概率得到视频块的优先级Prios,b,具体如下:其中: 表示下取整;Nseg为一个segment中视频帧的个数;vs,f,b(x,y)为0‑1变量,1表示当第f个视频帧的预测视点在(x,y)处时,第s个segment第b个视频块在第f个视频帧中所对应的图像块在用户视角范围之内;Pf(x,y)为用户在观看第f帧时,视点位于(x,y)处的概率;P为优先级的个数。

3.根据权利要求1所述一种QoE驱动的无线VR视频自适应传输优化方法,其特征在于,步骤S2中,用户体验质量模型具体为:式中,BQk,b,l表示用户k请求第b个视频块版本l时获得的平均视频质量; 和表示用户k请求第b个视频块版本l所引起的在时间和空间两个维度上质量波动;ε1和ε2用以调节空间、时间质量波动带来的QoE衰减的经验参数;权值wk,b反映了第b个视频块对于用户k体验质量的影响程度,这里权值wk,b由视频块优先级Prios,b映射得到,且随着视频块优先级Prios,b的升高,wk,b逐渐增大。

4.根据权利要求1所述一种QoE驱动的无线VR视频自适应传输优化方法,其特征在于,步骤S3中,优化问题P描述为:P:

(a)

(b)

(c)xk,b,l∈{0,1},0≤k≤L,0≤l≤L,1≤b≤B式中,X为所有用户请求的用户请求视频块版本指示,为本优化问题的决策变量,xk,b,l为表征当前segment第b个视频块用户k是否请求版本l的0‑1变量;如果取1,表示当前segment第b个视频块用户k请求版本l;tk—用户k客户端缓存的视频数据能够支持的流畅性播放时间;QoEk,b,l—当前segment第b个视频块用户k请求版本l时获得QoE;Dk,b,l—用户k请求的当前segment第b个视频块版本l的时延。

5.根据权利要求4所述一种QoE驱动的无线VR视频自适应传输优化方法,其特征在于,步骤S3中,所述优化问题P的约束条件包括:S3.1对于播放流畅性的约束,要求在当前请求周期中请求的segment所有视频块数据在所述segment播放时间到达之前传输完毕;

S3.2用户只能为当前segment的每个视频块请求一个版本。

6.根据权利要求4所述一种QoE驱动的无线VR视频自适应传输优化方法,其特征在于,步骤S3中,用户k请求的当前segment第b个视频块版本l的获取方式指示有三种,具体包括:

1)本地缓存获取指示,即当前segment第b个视频块用户k请求的版本l会从本小区边缘数据中心的MEC服务器m缓存中获取;

2)本地转码获取指示,即当前segment第b个视频块用户k请求的版本l会由本小区边缘数据中心的MEC服务器转码得到;

3)外部缓存获取指示,当前segment第b个视频块用户k请求的版本l会由MEC服务器从云端或邻近小区边缘服务中心的MEC服务器处获取。

7.根据权利要求6所述一种QoE驱动的无线VR视频自适应传输优化方法,其特征在于,步骤S3中,用户k请求的当前segment第b个视频块版本l的时延Dk,b,l表示如下:式中 表示集合 的个数; 为本地缓存获取指示; 为本地转码获取指示,为外部缓存获取指示;

为了减少延时, 和 满足下式:

其中 为标识MEC服务器缓存状态的二元变量,当取1时,表示当前segment第b个视频块的版本l已被缓存到本小区边缘数据中心的MEC服务器m中;

因此,

其中 为用户k请求的第b个视频块的版本l从本小区边缘数据中心的MEC服务器缓存处直接获取的时延; 为用户k请求的第b个视频块的版本l由本小区边缘数据中心的MEC服务器转码获取的时延; 为用户k请求的第b个视频块的版本l从云端处获取经MEC服务器传输的时延。

8.根据权利要求1所述一种QoE驱动的无线VR视频自适应传输优化方法,其特征在于,步骤S4中,S4.1对优化问题P的播放流畅性进行松弛,引入拉格朗日乘子λ=(λ1,λ2,…,λK)≥0,得到松弛问题P′;

*

S4.2利用启发式算法、梯度优化算法得到松弛问题P′的最优解X ,即为最优用户请求视*频块版本指示X。

9.一种QoE驱动的无线VR视频自适应传输优化系统,其特征在于,包括云端VR视频服务平台、VR终端和宏基站,所述宏基站包括信息感知及处理模块、视点自适应与码率自适应联合优化模块以及控制信令重写及发送模块;

信息感知及处理模块用于从云端VR视频服务平台获取VR视频内容分析结果和所有可请求视频块版本的描述信息,从VR终端获取用户缓存状态、用户体验质量,用户实时网络状态和视点反馈信息,从SDN控制器获取全局网络拓扑、网络状态视图以及实时流量信息,并将上述信息处理后传输至视点自适应与码率自适应联合优化模块;

视点自适应与码率自适应联合优化模块用于根据上述信息得到最优用户请求视频块* *版本指示X,并将最优用户请求视频块版本指示X发送给控制信令重写与发送模块;

*

控制信令重写与发送模块一方面将最优用户请求视频块版本指示X实时发送给边缘数据中心的MEC服务器和微基站,以进行相应的资源调度与数据发送,一方面根据最优用户请*求视频块版本指示X ,重写VR终端HTTP消息中的码率请求,将需要从云端发送的视频块版本信息告知云端VR视频服务平台。

10.根据权利要求9所述的一种QoE驱动的无线VR视频自适应传输优化系统,其特征在于,还包括边缘数据中心、微基站群和SDN控制器,其中:所述边缘数据中心由分布式部署于宏小区不同位置的多个MEC服务器组成用于从云端VR视频服务平台获取VR视频,实现VR视频下载、缓存、转码并将本地内容分发至微基站群;

所述微基站群用于作为中继节点,利用多跳技术协助边缘数据中心与VR终端之间的数据传输;

所述SDN控制器用于将数据平面和控制平面分离、动态网络构建以及对网络的集中管控,使MEC服务器和微基站仅工作于用户数据层面负责数据存储、处理和转发,使宏基站作为控制平面实现本小区用户自适应传输策略优化以及对可用缓存、计算和网络资源的合理编排,同时实现小区间的MEC服务器之间的协作。