基于毫米波蜂窝网络的虚拟现实视频无线传输方法技术

本发明专利技术涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种基于毫米波蜂窝网络的虚拟现实视频无线传输方法，它包括S1、用户设备发起虚拟现实视频请求；S2、边缘计算服务器接收用户请求，并且判断边缘计算服务器内是否存在用户请求内容，若不存在用户请求内容，则边缘服务器将用户请求转发给内容服务器，内容服务器将用户请求内容先发送给边缘计算服务器，边缘计算服务器选择合适的传输路径，然后再将请求的内容进行转码后发送给用户设备；若存在用户请求的内容，则边缘计算服务器选择合适的传输路径，然后再将请求的内容进行转码后发送给用户设备；S3、用户设备接收步骤S2发送过来的内容。这种方法可靠性较高，且延时较少。

【技术实现步骤摘要】
基于毫米波蜂窝网络的虚拟现实视频无线传输方法
本专利技术涉及虚拟现实
，尤其涉及一种基于毫米波蜂窝网络的虚拟现实视频无线传输方法。
技术介绍
近年来，虚拟现实(virtualreality，VR)因其可以捕捉周围场景的广阔视野而受到关注。通过使用头戴式显示器(Head-MountedDisplay，HMD)，虚拟现实视频可以给观众带来身临其境的视觉体验。基于这种特征，虚拟现实视频已经与行业应用相结合，广泛应用于展览、音乐会、运动、以及影视制品制作等行业应用中。尽管目前虚拟现实视频有很多应用，但大多是本地端的离线应用，并没有经过网络传输。由于虚拟现实视频独特的观看特性，加上无线网络资源受限的特性，其无线网络传输面临着巨大的挑战。首先，由于虚拟现实视频具有超高的空间分辨率导致其数据量巨大，即使压缩后，虚拟现实视频传输也需要4到5倍高清视频传输所需要的带宽。由于无线网络的带宽限制，传输高质量虚拟现实视频是一件非常困难的工作。即使是5G网络能够提供Gbps级别的带宽，由于多用户竞争同一带宽，5G网络下虚拟现实视频传输依然不能保证良好的用户体验。其次，虚拟现实视频通过头盔显示器，采用交互式视角请求的方式进行观看。而网络传输、视频解码、视频渲染等请求会话的中间操作也增加了虚拟现实视频实时视角观看的延迟。虚拟现实头盔一般需要60Hz-120Hz的内容更新速率，这就要求虚拟现实视频请求的端到端响应时延小于20毫秒。这种严格的时延要求也为虚拟现实视频的应用带来了很大的困难。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种基于毫米波蜂窝网络的虚拟现实视频无线传输方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于毫米波蜂窝网络的虚拟现实视频无线传输方法，虚拟现实视频无线传输架构包括内容服务器、边缘计算服务器、用户设备、微波基站以及多个毫米波基站，虚拟现实视频无线传输方法包括以下步骤：S1、用户设备发起虚拟现实视频请求；S2、边缘计算服务器接收用户请求，并且判断边缘计算服务器内是否存在用户请求内容，若不存在用户请求内容，则边缘服务器将用户请求转发给内容服务器，内容服务器将用户请求内容先发送给边缘计算服务器，边缘计算服务器选择合适的传输路径，然后再将请求的内容进行转码后发送给用户设备；若存在用户请求的内容，则边缘计算服务器选择合适的传输路径，然后再将请求的内容进行转码后发送给用户设备；S3、用户设备接收步骤S2发送过来的内容。进一步，步骤S2中选择合适的传输路径是指：检测用户设备与每个毫米波基站之间的传输质量，并且选择传输质量最好的毫米波基站作为备选基站，然后判断这个备选基站的传输质量是否达到设定的阈值，若达到，则选择这个备选基站进行数据传输，若没有达到，则选择微波基站进行数据传输。进一步，每个毫米波基站来检测它们与用户设备之间的传输质量。进一步，毫米波基站与用户设备之间的下行传输质量还需要参考用户设备周期性发出的不同方位的上行信号的质量。进一步，步骤S2中提到的转码是指：若选择的是微波基站进行数据传输，则边缘计算服务器首先解码用户请求的虚拟现实视频内容，然后将解码后的虚拟现实视频通过改变每一帧图像内不同区域的编码量化参数进行重新编码，提高虚拟现实视频图像内视角区域的码率，同时降低图像内非视角区域的码率，然后将重新编码后生成的虚拟现实视频码流再通过微波基站传输给用户；若选择的是毫米波基站进行数据传输，则边缘计算服务器直接解码用户请求的虚拟现实视频码流，并且将解码后未压缩的虚拟现实视频直接通过毫米波基站传输给用户。进一步，当选择的是毫米波基站进行数据传输，则边缘计算服务器直接解码用户请求的虚拟现实视频码流，然后将解码出来的虚拟现实视频进行数据包封装，每一帧虚拟现实视频封装成四类数据包，分别是视角区域重要比特位数据包、视角区域不重要比特位数据包、非视角区域重要比特位数据包以及非视角区域不重要比特位数据包，且这四个类型数据包的内容重要性依次降低，然后再根据传输质量与传输内容的重要性为每个包含同一类型数据包的传输块选择合适的调制与编码模式。进一步，步骤S3中，当在设定时间内用户设备不能接收到请求的内容时，则用户设备将上一个接收到的请求内容进行视角渲染后代替本次请求的内容。进一步，在网络空闲时段，内容服务器主动将虚拟现实视频内容缓存到边缘计算服务器上。采用以上方法与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本申请利用毫米波高速通信的优势并结合微波通信的可靠性，通过多连接网络架构并结合转码实现高速稳定的虚拟现实视频传输，既减少了传输时延又提高了虚拟现实视频在无线网络下传输的可靠性。附图说明图1为本专利技术虚拟现实视频无线传输架构的示意图。具体实施方式以下结合附图与具体实施方式对本专利技术做进一步描述，但是本专利技术不仅限于以下具体实施方式。如图1所示，虚拟现实视频转码与无线传输架构包括内容服务器、边缘计算服务器、用户设备、微波基站以及多个毫米波基站，其中内容服务器一般距离用户比较远，而边缘计算服务器则是设置在靠近微波基站附近，而多个毫米波基站也设置在微波基站附近，和微波基站形成多条链路的蜂窝网络，用户的设备可以选择连接微波基站和任意一个毫米波基站进行传输。微波基站与毫米波基站采用主从连接方式通过X2接口进行通信，微波基站作为主站，而毫米波基站作为从属基站连接到微波基站。首先，虚拟现实视频内容服务器的视频在网络空闲时段主动缓存到边缘计算服务器上，用来服务于边缘服务器所在蜂窝网络内的所有用户。第二步，用户通过微波链路发起视角请求，请求的视角信息通过无线网络信息服务(RadioNetworkInformationServices，RNIS)被边缘计算服务器获知。如果边缘计算服务器没有用户请求的虚拟现实视频内容，则边缘服务器将用户请求转发给虚拟现实视频内容服务器，然后虚拟现实视频内容服务器将用户请求的虚拟现实视频内容转发给边缘计算服务器，边缘计算服务器选择合适的传输路径，再将请求的内容进行转码处理，最后传输给用户。如果边缘计算服务器内缓存内容里包含请求的虚拟现实视频内容，则边缘计算服务器选择合适的传输路径，再将请求的内容进行转码处理，最后传输给用户。第三步，具体的传输路径选择流程如下：毫米波基站为用户服务时，用户设备要实时向毫米波基站发送上行链路的不同方位的参考信号，根据这个上行信号质量和方位，得到下行波束的最优对齐方向和下行链路的质量，即瞬时信噪比值。由于用户设备向所有毫米波基站发送参考信号，所以每个毫米波基站都可以得到当前下行链路的最优波束方向的链路质量(信噪比值)。蜂窝网络内微波基站连接的所有毫米波基站的信噪比值与最优波束对齐方位形成一个报表，汇总到微波基站，由微波基站选择信噪比值最大的毫米波基站的链路进行虚拟现实视频内容的传输。如果最大的信噪比值仍然小于一个设定的阈值20dB，则放弃采用毫米波链路传输，而采用微波链路进行虚拟现实视频内容传输。第四步，根据选择的传输路径，具体的虚拟现实视频转码流程如下：根据用户请求的视角信息，边缘计算服务器解码原有的虚拟现实视频码流得到解码后未压缩的虚拟现实视频。如果目前选择的传输路径是微波链路，则边缘计算服务器将重新对解码后未压缩的虚拟现实视频进行编码。在编码过程中通过改变每一帧虚拟现实视频的编码量化参数，适当提高虚拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于毫米波蜂窝网络的虚拟现实视频无线传输方法，其特征在于：虚拟现实视频无线传输架构包括内容服务器、边缘计算服务器、用户设备、微波基站以及多个毫米波基站，虚拟现实视频无线传输方法包括以下步骤：S1、用户设备发起虚拟现实视频请求；S2、边缘计算服务器接收用户请求，并且判断边缘计算服务器内是否存在用户请求内容，若不存在用户请求内容，则边缘服务器将用户请求转发给内容服务器，内容服务器将用户请求内容先发送给边缘计算服务器，边缘计算服务器选择合适的传输路径，然后再将请求的内容进行转码后发送给用户设备；若存在用户请求的内容，则边缘计算服务器选择合适的传输路径，然后再将请求的内容进行转码后发送给用户设备；S3、用户设备接收步骤S2发送过来的内容。

【技术特征摘要】
1.一种基于毫米波蜂窝网络的虚拟现实视频无线传输方法，其特征在于：虚拟现实视频无线传输架构包括内容服务器、边缘计算服务器、用户设备、微波基站以及多个毫米波基站，虚拟现实视频无线传输方法包括以下步骤：S1、用户设备发起虚拟现实视频请求；S2、边缘计算服务器接收用户请求，并且判断边缘计算服务器内是否存在用户请求内容，若不存在用户请求内容，则边缘服务器将用户请求转发给内容服务器，内容服务器将用户请求内容先发送给边缘计算服务器，边缘计算服务器选择合适的传输路径，然后再将请求的内容进行转码后发送给用户设备；若存在用户请求的内容，则边缘计算服务器选择合适的传输路径，然后再将请求的内容进行转码后发送给用户设备；S3、用户设备接收步骤S2发送过来的内容。2.根据权利要求1所述的一种基于毫米波蜂窝网络的虚拟现实视频无线传输方法，其特征在于：步骤S2中选择合适的传输路径是指：检测用户设备与每个毫米波基站之间的传输质量，并且选择传输质量最好的毫米波基站作为备选基站，然后判断这个备选基站的传输质量是否达到设定的阈值，若达到，则选择这个备选基站进行数据传输，若没有达到，则选择微波基站进行数据传输。3.根据权利要求2所述的一种基于毫米波蜂窝网络的虚拟现实视频无线传输方法，其特征在于：每个毫米波基站来检测它们与用户设备之间的传输质量。4.根据权利要求2所述的一种基于毫米波蜂窝网络的虚拟现实视频无线传输方法，其特征在于：毫米波基站与用户设备之间的下行传输质量还需要参考用户设备周期性发出的不同方位的上行信号的质量。5.根据权利要求1所述的一种基于毫米波蜂窝网络的虚拟现实视频无线传...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金霞，刘延伟，李国胜，张增年，
申请(专利权)人：浙江万里学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33