一种用于传输视频数据流的通信实体和方法技术

本申请涉及一种用于通过通信网络以目标传输比特率向用户设备(107a

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种用于传输视频数据流的通信实体和方法


[0001]总体上，本申请公开涉及无线通信领域。更具体地，本申请公开涉及一种用于通过通信网络向用户设备传输视频数据流的通信实体和对应的方法。

技术介绍

[0002]在典型的HTTP自适应流(HTTP Adaptive Streaming，HAS)系统中，视频文件以称为表示的不同比特率(即，质量)进行编码，其中，每个表示都划分成具有相似持续时间的段。所有段都存储在网络服务器中，并经由后续的HTTP请求以客户端选择的质量逐个向客户端流传输。HAS系统不包括关于应如何执行比特率自适应(质量选择)的规范，而是将应用其自身的自适应策略的任务委托给客户端。
[0003]但是，所有的HAS客户端都是贪婪的，因为它们被设计为获得最高可能的体验质量(Quality of Experience，QoE)，即，客户端寻求在给定的网络条件下以最高的支持质量下载段。
[0004]在移动网络的上下文中，在视频流传输服务受移动性和小区负载变化的影响的情况下，HAS客户端不断适应流传输质量，以应对吞吐量变化。由于自适应视频客户端贪婪地运行，一方面可能会使蜂窝网络资源过载，降低其他网络用户的QoE，另一方面可能会遭受持续的比特率振荡。问题的根源在于，每个HAS客户端只关注由竞争相同无线资源的其他客户端的存在而产生的吞吐量的变化。
[0005]因此，为了考虑这些因素以及避免由于视频比特率不必要的切换和HAS业务相对于其他业务类型不公平的资源分配而导致的不稳定的缺点，自适应视频流的存在需要仔细的资源管理。
[0006]通常，针对上述认定问题的现有方法可分为以下三种中的一种：首先，可以通过网络运营商将HAS客户端的流传输比特率限制为固定的速率，称为“静态速率节流”。这迫使HAS客户端在大多数服务中选择中等质量，以换取一些好处，例如，流传输业务不会被添加到用户的每月数据上限中的零费率合同。静态速率节流的问题在于，它不适应网络负载：在低负载时，用户得不到高质量，因此浪费了容量，而在高负载时，没有逐步控制HAS业务的机制。
[0007]其次，跨层分配方案得益于流传输的应用层信息，例如回放缓冲区占用。用信号将信息发送给基站调度器，以调整其调度结果。然而，跨层信令必须由过顶(over
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top，OTT)服务的运营商采用，迄今为止，所有对此类信令接口和协议进行标准化的尝试都失败了。即便有了这样的标准，OTT和运营商之间相互冲突的技术目标也使得这些标准不太可能被采用。OTT旨在将给定网络限制的QoE最大化，而运营商旨在将给定QoE限制的网络效率最大化。OTT几乎没有兴趣为调度器运行的较低协议层提供透明度。
[0008]第三种方法涉及“网络辅助的比特率自适应”：一种可替代方法是在网络侧(例如，在网关、路由器或基站处)估计关键应用参数，而不是利用跨层信令直接得到应用层信息。这种估计存在精度误差，并且通常依赖于深度数据包检测(deep packet inspection，DPI)
adaptive streaming over HTTP，DASH)客户端的特定视频质量的比特率的。它使用虚拟播放器来锁定特定时间间隔的比特率。但是，它没有考虑质量振动，也没有提供在不同类型的业务之间高效且公平地利用资源的方法。
[0018]鉴于上述，仍然需要一种允许更高效地向用户设备传输视频数据流的改进的通信实体和对应的方法。

技术实现思路

[0019]本专利技术的目的是提供一种用于通过通信网络更高效地向用户设备传输视频数据流的改进的通信实体和对应的方法。
[0020]前述目的和其他目的是通过独立权利要求的主题实现的。根据从属权利要求、说明书和附图，进一步的实现形式是显而易见的。
[0021]总体上，本专利技术涉及在存在自适应流传输用户的情况下，移动网络中无线电资源的调度。该调度由与基站处现有的调度器协作的新实例实时执行。这种新机制确保了自适应流传输用户的视频质量稳定性，以及所有用户间高效且公平地利用网络资源。本专利技术关注HTTP自适应流传输(HAS)的具体业务类型，其是一类基于超文本传输协议(hypertext transfer protocol，HTTP)用来递送多媒体数据(即，视频和音频)的应用协议。常见的规范是通过HTTP的动态自适应流传输(DASH)和HTTP实时流传输(HTTP live streaming，HLS)。
[0022]更具体地，本专利技术的实施例提供了一种新的调度实例(以下也称为“第二调度实例”)，其位于基站处，并且与基站的现有调度器(以下也称为“第一调度实例”)密切协作。第二调度实例的功能可以总结如下：
[0023]首先，第二调度实例接收来自主调度器，即第一调度实例，的HAS用户的瞬时速率和平均速率。其次，第二调度实例检索每个HAS用户的视频比特率的集合，例如，通过访问比特率数据库或直接从服务供应商查询该集合。它通过考虑可用的视频比特率的集合来调整第一调度实例的输出，即HAS用户的平均速率。这是通过调整速率以等于低于该速率的最高视频比特率来实现的。
[0024]此外，第二调度实例在每个时隙调度HAS用户，以通过利用公平调度策略实现目标速率。将结果发送给主调度器(即，第一调度实例)，使得主调度器可以将HAS和非HAS用户的所有调度结果转发给基站的发射机。此外，第二调度实例通知主调度器未分配的资源，使得它们能够用于非HAS用户，从而不浪费容量。
[0025]因此，根据第一方面，本专利技术涉及一种用于通过通信网络以目标传输比特率向用户设备传输视频数据流的通信实体，其中，所述通信实体包括：第一调度实例，用于确定向所述用户设备转发所述视频数据流的初始传输比特率，以及第二调度实例，用于基于所述初始传输比特率和视频比特率的集合，确定所述目标传输比特率，所述视频比特率的集合包括第一视频比特率和第二视频比特率，所述第一视频比特率与第一视频质量相关联，所述第二视频比特率与第二视频质量相关联，所述第一视频比特率小于所述第二视频比特率，其中，所述第二调度实例用于：如果所述初始传输比特率不超过所述第一视频比特率，选择所述初始传输比特率作为所述目标传输比特率。
[0026]因此，提供了一种改进的通信实体，允许以有效的方式通过蜂窝通信网络向用户设备传输视频数据流的。
[0027]在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述第二调度实例用于：如果所述初始传输比特率超过所述第一视频比特率，将所述初始传输比特率与所述第二视频比特率进行比较；以及如果所述第二视频比特率不超过所述初始传输比特率，选择所述第二视频比特率作为所述目标传输比特率，或者，如果所述第二视频比特率超过所述初始传输比特率，选择所述第一视频比特率作为所述目标传输比特率。
[0028]在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述视频比特率的集合包括与多个视频质量相关联的多个视频比特率，以及其中，所述第二调度实例用于从所述多个视频比特率中的小于所述初始传输比特率的那些视本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于通过通信网络(100)以目标传输比特率向用户设备(107)传输视频数据流的通信实体(101)，所述通信实体(101)包括：第一调度实例(103)，用于确定向所述用户设备(107)转发所述视频数据流的初始传输比特率；第二调度实例(105)，用于基于所述初始传输比特率和视频比特率的集合，确定所述目标传输比特率，所述视频比特率的集合包括第一视频比特率和第二视频比特率，所述第一视频比特率与第一视频质量相关联，所述第二视频比特率与第二视频质量相关联，所述第一视频比特率小于所述第二视频比特率，其中，所述第二调度实例(105)用于如果所述初始传输比特率不超过所述第一视频比特率，选择所述初始传输比特率作为所述目标传输比特率。2.根据权利要求1所述的通信实体(101)，其中，所述第二调度实例(105)用于：如果所述初始传输比特率超过所述第一视频比特率，将所述初始传输比特率与所述第二视频比特率进行比较；如果所述第二视频比特率不超过所述初始传输比特率，选择所述第二视频比特率作为所述目标传输比特率；或者，如果所述第二视频比特率超过所述初始传输比特率，选择所述第一视频比特率作为所述目标传输比特率。3.根据前述权利要求中任一项所述的通信实体(101)，其中，所述视频比特率的集合包括与多个视频质量相关联的多个视频比特率，以及其中，所述第二调度实例(105)用于从所述多个视频比特率中的小于所述初始传输比特率的视频比特率中确定最大视频比特率，或者从所述多个视频比特率中确定小于所述初始传输比特率的最低视频比特率，其中，所述通信实体(101)用于选择分别确定的所述视频比特率作为所述目标传输比特率。4.根据前述权利要求中任一项所述的通信实体(101)，用于以另一目标传输比特率向另一用户设备传输另一视频数据流，其中，所述第一调度实例(103)用于确定向所述另一用户设备转发所述另一视频数据流的另一初始传输比特率；以及所述第二调度实例(105)用于基于所述另一初始传输比特率和所述视频比特率的集合，确定所述另一目标传输比特率，其中，所述第二调度实例(105)具体用于：如果所述另一初始传输比特率不超过所述第一视频比特率，选择所述另一初始传输比特率作为所述另一目标传输比特率；或者，所述第二调度实例(105)用于基于所述另一初始传输比特率和另一视频比特率的集合，确定所述另一目标传输比特率，所述另一视频比特率的集合包括第三视频比特率和第四视频比特率，所述第三视频比特率与第三视频质量相关联，所述第四视频比特率与第四视频质量相关联，所述第三视频比特率小于所述第四视频比特率，其中，所述第二调度实例(105)具体用于：如果所述另一初始传输比特率不超过所述第三视频比特率，选择所述另一初始传输比特率作为所述另一目标传输比特率。5.根据前述权利要求中任一项所述的通信实体(101)，其中，所述第一调度实例(103)用于调度所述通信实体(101)的第一无线电资源，以向所述用户设备(107)传输所述视频数
据流，以及调度所述通信实体(101)的第二无线电资源，以进行其他数据通信。6.根据前述权利要求中任一项所述的通信实体(101)，其中，所述第二调度实例(105)用于接收来自所述第一调度实例(103)的所述初始传输比特率，以及向所述第一调度实例(103)提供所述目标传输比特率，以及所述第一调度实例(103)用于调度所述通信实体(101)的无线电资源，以所述目标传输比特率向所述用户设备(107)传递所述视频数据流；或者，所述第二调度实例(105)还用于调度所述通信实体...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪米屈斯提斯里曼妥思，拉希德E埃拉祖齐，艾伯特桑尼，
申请(专利权)人：阿维尼翁大学法国国家信息与自动化研究所，
类型：发明
国别省市：