基于用户交互行为感知的移动视频系统资源共享方法技术方案

基于用户交互行为感知的移动视频系统资源共享方法，包括：S1、将节点之间传输视频资源的行为视为一次交互行为，视频服务器感知所有节点之间的交互行为；S2、视频服务器构建有向图，并且将有向图拆分为若干个子图；S3、视频服务器对子图的边界进行优化得到优化子图；S4、视频服务器将每个优化子图的所有节点组建到一个节点社区中，优化子图的中心节点仍然作为节点社区的中心节点；S5、新节点以及加入视频系统的所有节点均基于节点社区请求视频资源，在成功后进行交互；S6、中心节点根据所在节点社区内其它节点的查询失败情况优化节点社区内的视频资源分布。本发明专利技术能够实现社区资源的高效管理、资源分布的优化，并获得较高的视频搜索性能。

Resource Sharing Method of Mobile Video System Based on User Interactive Behavior Perception

【技术实现步骤摘要】
基于用户交互行为感知的移动视频系统资源共享方法
本专利技术涉及视频资源共享
，具体的说是一种基于用户交互行为感知的移动视频系统资源共享方法。
技术介绍
无线通信技术的进步(如5G和WIMAX)使得无线网络带宽不断增加，以满足互联网应用不断增加的带宽需求。视频服务是目前最为流行的互联网应用之一，视频服务的发展极为依赖于网络通信性能水平。例如，从标清、高清到超清，从2D、3D到VR和AR，视频播放质量的不断提升极大地增强了用户体验质量，但所需网络带宽也从30kbps增长到30mbps以上。在另一方面，视频服务质量不断提升促进了视频用户数量快速增长，尤其是视频用户能够通过手持智能设备泛在接入互联网获取视频内容，极大的推动了视频服务的普及，截止2018年6月，中国拥有5.77亿手机视频用户，使用率为72.3％。巨大的视频用户基数导致网络带宽变得更加有限，严重影响了视频服务质量(如等待分配带宽产生了高播放延时和网络拥塞带来的低视频播放连续性)。不像传统的基于C/S结构视频系统的服务能力和可扩展性严重依赖于服务器带宽、存储、计算资源，P2P技术利用客户端剩余的带宽、存储、计算资源实现客户端间视频资源的共享，极大地提升了视频系统的服务能力和可扩展性。在无线网络环境下部署基于P2P的视频系统，能够有效提升视频用户的体验效果(如旅行中的旅客可以在空余时间观看视频内容)，如图1所示。然而，随着视频用户数量急剧增加，网络可用带宽越发有限，对视频系统的服务质量和可扩展性带来了极大的挑战。例如，服务器端带宽、骨干网络带宽和移动终端带宽分别为10Gbps、100Gbps、100Mbps。若视频播放速率为1mbps，则基于C/S结构视频系统最大服务能力为10000个用户，当超越视频系统服务能力最大值后，新增加的视频用户需要等待服务器端分配新的带宽才能启动视频播放，因此，针对不断增长的视频用户数量，基于C/S结构视频系统存在着启动延时高和支持用户数量少的缺陷。对于基于P2P结构视频系统，随着视频用户数量的增加，客户端自身的剩余带宽不断弥补有限的可用带宽，因此，极大地提升了视频系统的可扩展性。但随着用户数量不断增加，骨干网络的带宽成为视频系统服务能力的瓶颈(基于P2P结构视频系统最大服务能力为100000个用户)，一旦骨干网络拥塞，则会导致大量的视频数据丢失，不断引起视频播放中端，低视频播放连续性和启动延时高就成为基于P2P结构的视频系统必须解决的问题。增强客户端间共享视频资源效率、降低骨干网络压力成为提升基于P2P结构的视频系统服务质量和可扩展性的关键，因此，优化视频资源分布、提升视频资源交付性能就成为增强增强客户端间共享视频资源效率的重要手段。例如，如果视频资源请求者总是能够将视频请求消息发送至与其对视频内容兴趣相似的视频资源提供者，不仅能够降低资源请求失败的风险，而且也能够快速获得视频数据，从而提升视频资源共享效率、降低视频资源请求者的启动延时。众多学者做出了大量的研究，并纷纷提出了相应的解决方案。例如，方案QHWC利用基于车辆连通性和移动性设计了视频内容的缓存策略，以优化视频资源的分布。COME-P2P是一个基于Chord结构的P2P视频系统。通过将网络节点组织到一个Chord结构中，利用Chord结构资源搜索性能高的优势减少视频资源请求时间。其次，COME-P2P为每个Chord结构中的节点添加视频请求路由表，包括与当前节点连接的所有节点的资源搜索成功率等信息，而且每个节点利用路由表和组播路径不断清除路由表中不可用的节点信息，从而有效提升资源请求成功率。然而，Chord结构中的节点需要在较短周期时间内与其相连接的节点交互消息，以维护彼此的状态信息、保持请求消息在Chord结构中路由成功。随着Chord结构中节点数量不断增加，视频系统需要消耗大量的网络带宽来维护Chord结构中所有节点的状态，巨大的Chord结构的维护开销成为系统可扩展性的瓶颈。学者Bethanabhotla提出了一个无线网络下视频资源的调度策略，不仅支持动态的视频提供者的选择，而且能够根据视频请求者的视频质量需求主动调节数据传输率。然而，选择合适的资源提供者会带来较高的启动延时，动态调整数据传输速率也会引起资源请求者观看质量的抖动。方案BOSA根据最近资源请求时间槽信息为视频请求者分配移动云中服务器，利用先来先服务的原则调度视频流，从而实现服务器间闲置资源的有效利用，均衡服务器间的负载。然而，云端资源的使用会带来巨大的经济成本。BOSA忽略了动态的用户资源需求变化，从而导致较低的BOSA实施方案的可行性。虚拟社区技术能够将具有相似特性的用户(如存储、观看和请求相似的视频内容)加入到同一节点社区中。通过对节点社区内存储的视频资源进行自治的管理以平衡节点社区内资源的供应与需求，利用节点社区内用户相似或相近的状态减少用户间状态交互频率，降低节点社区结构维护成本，提升节点社区结构的可扩展性。基于虚拟节点社区的视频系统成为众多学者研究的热点。例如，SocialTube根据用户已观看的视频数量评价视频资源提供者和请求者间的共同兴趣，并将具有较高共同兴趣的用户组织到基于树结构的节点社区中，利用树结构在资源搜索方面的性能优势分发视频资源，从而提升节点社区内资源共享效率。然而，SocialTube仅考察用户间已观看视频的数量来评估用户间的共同兴趣程度，会带来较低的共同兴趣评估精度。较低的共同兴趣评估精度会降低节点社区内用户间联系的紧密程度，从而导致用户间的逻辑连接频繁断开(例如，节点社区内用户共享的内容互不感兴趣)，使得节点社区结构维护成本提升，降低视频系统的可扩展性。SAVE考察用户在视频内容间的跳转行为，从而将请求同一内容的用户组织到同一节点社区中。为了确保覆盖网络的连通性，SAVE为每个节点社区间建立了逻辑连接，网络中任一节点可以实施跨节点社区的资源搜索。然而，节点社区内用户间的逻辑连接建立依赖于观看同一视频，节点社区内用户动态的视频资源请求行为会导致用户在各个节点社区间频繁的跳转，脆弱的节点社区结构不仅增加节点社区结构的维护成本，也降低了视频系统的可扩展性。SANE将用户的兴趣特征映射到兴趣空间中，其中用户的兴趣特征由用户已观看的视频内容表示。利用向量夹角余弦函数评估用户间兴趣相似程度，将相似程度较高的用户组织到同一节点社区中。SANE为节点社区内用户分配不同的角色，从而实现节点社区内资源的管理，节点社区内用户能够利用彼此的逻辑连接共享本地的视频资源。然而，每两个用户评估兴趣相似程度以构建节点社区结构，这种局部最优评估方法会带来节点社区内用户间的逻辑连接的易碎性，脆弱的用户间逻辑连接会降低节点社区结构的稳定性，从而引起节点社区结构维护成本的高企，降低视频系统的可扩展性。
技术实现思路
为了解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于用户交互行为感知的移动视频系统资源共享方法，能够实现社区资源的高效管理、资源分布的优化，并获得较高的视频搜索性能。为了实现上述目的，本专利技术采用的具体方案为：基于用户交互行为感知的移动视频系统资源共享方法，所述视频系统包括通信连接的视频服务器和若干个节点，视频服务器和节点中均存储有视频资源，所述方法包括如下步骤：S1、将节点之间传输视本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于用户交互行为感知的移动视频系统资源共享方法，所述视频系统包括通信连接的视频服务器和若干个节点，视频服务器和节点中均存储有视频资源，其特征在于：所述方法包括如下步骤：S1、将节点之间传输视频资源的行为视为一次交互行为，视频服务器感知所有节点之间的交互行为；S2、视频服务器构建有向图，有向图中将所有节点作为顶点、将节点之间的交互行为转化为边，并且将有向图拆分为若干个子图，子图中包括一个中心节点和若干个普通节点，普通节点中位于子图边缘的为边界节点；S3、视频服务器对子图的边界进行优化得到优化子图；S4、视频服务器将每个优化子图的所有节点组建到一个节点社区中，优化子图的中心节点仍然作为节点社区的中心节点；S5、新节点以及加入视频系统的所有节点均基于节点社区请求视频资源，并且在请求成功后进行交互；S6、中心节点根据所在节点社区内其它节点的查询失败情况优化节点社区内的视频资源分布。

【技术特征摘要】
1.基于用户交互行为感知的移动视频系统资源共享方法，所述视频系统包括通信连接的视频服务器和若干个节点，视频服务器和节点中均存储有视频资源，其特征在于：所述方法包括如下步骤：S1、将节点之间传输视频资源的行为视为一次交互行为，视频服务器感知所有节点之间的交互行为；S2、视频服务器构建有向图，有向图中将所有节点作为顶点、将节点之间的交互行为转化为边，并且将有向图拆分为若干个子图，子图中包括一个中心节点和若干个普通节点，普通节点中位于子图边缘的为边界节点；S3、视频服务器对子图的边界进行优化得到优化子图；S4、视频服务器将每个优化子图的所有节点组建到一个节点社区中，优化子图的中心节点仍然作为节点社区的中心节点；S5、新节点以及加入视频系统的所有节点均基于节点社区请求视频资源，并且在请求成功后进行交互；S6、中心节点根据所在节点社区内其它节点的查询失败情况优化节点社区内的视频资源分布。2.如权利要求1所述的基于用户交互行为感知的移动视频系统资源共享方法，其特征在于：S1的具体方法包括：S1.1、两个节点分别作为请求者和提供者，请求者接收到来自于提供者的视频资源后记录交互行为信息；S1.2、任一节点退出视频系统时不仅将存储的所有交互行为信息发送给视频服务器，而且删除本地存储的视频资源；S1.3、视频服务器将收到的每个交互行为信息均记录为一个六元组，六元组包括平均传输延时、平均丢包率、请求者ID、提供者ID和视频ID，并且将所有的六元组组成交互行为列表。3.如权利要求2所述的基于用户交互行为感知的移动视频系统资源共享方法，其特征在于：S2的具体方法包括：S2.1、有向图中两个顶点之间的边分别表示视频资源的请求方向，有向边的起点表示视频资源的请求者，有向边的终点表示视频资源的提供者；S2.2、视频服务器根据节点之间的交互频度和单次交互时长为每条边赋予权重；S2.3、视频服务器根据节点提供视频资源的次数和每次提供视频资源时的稳定性计算节点的视频资源交付能力；S2.4、视频服务器将具有最高权重入度边的节点和与该节点具有入度边的所有节点从有向图中移除，并且组成一个子图，子图中具有最高权重入度边的节点为中心节点，通过迭代视频服务器将有向图拆分为若干个子图。4.如权利要求3所述的基于用户交互行为感知的移动视频系统资源共享方法，其特征在于：S3的具体方法包括：S3.11、视频服务器取两个子图进行边界优化；S3.12、当一个子图中的一个边界节点对其它子图中的节点具有入度边时，记该入度边的权重为第一评估值，并且记该边界节点为主待调节点、其它子图中的节点为副待调节点；S3.13、计算副待调节点与其所在子图的中心节点之间所有最短路径入度边的权重的均值，记为第一基准值；S3.14、对第一评估值和第一基准值进行比较，若第一评估值大于第一基准值则执行S3.15，若第一评估值小于或者等于第一基准值，则副待调节点保持不动；S3.15、计算当前主待调节点所在子图中所有节点的平均出度边权重和平均服务能力，分别记为第二基准值和第三基准值；S3.16、计算若副待调节点加入到主待调节点所在的子图后该子图中所有节点的平均出度边权重和平均服务能力，分别记为第二评估值和第三评估值；S3.17、将第二评估值与第二基准值以及第三评估值与第三基准值进行比较，若第二评估值大于第二基准值或者第三评估值大...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞玲，贾世杰，王天银，张永新，郭凯，林春杰，尚莞璐，杨雷雷，
申请(专利权)人：洛阳师范学院，
类型：发明
国别省市：河南,41