流媒体应用快速缓冲的带宽分配方法

摘要

本发明流媒体应用快速缓冲的带宽分配方法，用于移动蜂窝网中单个基站多用户的场景，该场景下，多个用户之间会发生信道竞争，导致数据传输等待和视频卡顿，本发明在蜂窝网的基站和核心网之间部署带宽分配代理，带宽分配代理定期收集网络流媒体应用的服务带宽，各个用户的信号强度信息，各个用户视频播放的速率，用户请求的流媒体数据大小等信息；当网络中移动用户请求流媒体数据的时候，代理运行流媒体应用快速缓冲的带宽分配算法，为蜂窝网中的流媒体用户进行流媒体带宽的分配，可保证各个用户都能流畅地播放视频，减少视频的缓冲时间和卡顿，提高用户体验。

主权项

一种流媒体应用快速缓冲的带宽分配方法，其特征在于，在蜂窝网的基站和核心网之间需要部署带宽分配代理，当网络中移动用户请求流媒体数据时，带宽分配代理按照如下方法为各个用户分配带宽： 步骤一，在时隙t时，用户i向带宽分配代理请求流媒体数据，大小为M_i，带宽分配代理记录用户；若时隙t有用户离开或者用户的数据已经传输完毕，带宽分配代理释放该用户的请求，不再为其分配宽带宽资源； 步骤二，带宽分配代理收集用户i的信号强度s_i(t)，用户视频播放的平均速率p_i，基站在本时隙可提供的流媒体服务带宽B(t)，用参数S来记录此时隙分配剩余的带宽量，时隙开始时，令S＝B(t)； 步骤三，带宽分配代理根据收集的数据，对此时的用户需求带宽进行分配：初始化，d_i(t)记录带宽分配代理在时隙t给用户i分配的带宽，在时隙开始时，赋初值0，d_i(t)←0，i＝1,2,…,N；d_sup(i)记录带宽分配代理在本时隙能够给用户i分配的最大带宽，在时隙开始时，赋初值1，d_sup(i)←1，i＝1,2,…,N，其中N为用户个数；记带宽分配中间参数记为d′_i(t)，在时隙开始时，令d′_i(t)＝d_i(t)；记带宽剩余量中间参数记为S′，在时隙开始时，令S′＝S； 步骤四，将N个用户的播放速率p_i从小到大进行排序，并重新编号，计算每个用户维持流畅播放到下一时隙需要的数据量d_need(i)； 步骤五，从第1个用户到第N个用户，当基站在本时隙剩余的带宽S>0时，进行第一次带宽分配： (a)计算此时本基站可以给用户i传输的数据量d_sup(i)； (b)如果d_sup(i)≥d_need(i)，则令d_i(t)＝d′_i(t)+d_need(i)，S＝S′‑d_need(i)，d_sum＝B(t)‑S，此时更新带宽分配中间参数d′_i(t)和剩余带宽中间参数S′，令d′_i(t)＝d_i(t)，S′＝S； (c)如果d_sup(i)<d_need(i)，则d_i(t)＝d′_i(t)+d_sup(i)，S＝S′‑d_sup(i)，d_sum＝B(t)‑S， 并更新带宽分配中间参数d′_i(t)和剩余带宽中间参数S′，令d′_i(t)＝d_i(t)，S′＝S； 其中d_sum表示已分配数据量，为记录参数； 步骤六，计算此时系统可以给用户i传输的数据量d_sup(i)； 步骤七，若此时剩余的带宽S>0时且存在d_sup(i)≠0，则将剩余的带宽分配给用户，从第1个用户到第N个用户，每次给一个用户分配一个时隙的数据即p_i，保证用户的公平性： (a)如果d_sup(i)≥p_i，则d_i(t)＝d′_i(t)+p_i，S＝S′‑p_i，d_sum＝B(t)‑S，并更新带宽分配中间参数d′_i(t)和剩余带宽中间参数S′，令d′_i(t)＝d_i(t)，S′＝S； (b)如果d_sup(i)<p_i，则d_i(t)＝d′_i(t)+d_sup(i)，S＝S′‑d_sup(i)，d_sum＝B(t)‑S，并更新带宽分配中间参数d′_i(t)和剩余带宽中间参数S′，令d′_i(t)＝d_i(t)，S′＝S； 步骤八，重新计算此时系统可以给用户i传输的数据量d_sup(i)，如果剩余的带宽S>0时且存在d_sup(i)≠0，重复运行步骤七； 步骤九，根据分配的d_i(t)对基站中存在的用户进行带宽分配； 步骤十，调度进入下一时隙，感知用户的进入和用户的离开，服务带宽的变化等，进行新一轮调度决策。