CN103959798A - 无线网络上的体验质量增强 - Google Patents

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Abstract

本发明一般公开了用于在无线网络中提供多媒体通信的内容察觉适配以确保通过多媒体通信传送的内容的体验质量(QoE)的系统和方法。一个示例实施例包括自适应流播优化技术，比如用于为在无线网络内进行通信的应用建立网络连通性设置并且实施适当QoE的应用层参数的交换。示例实施例可以还基于应用层参数为无线网络和其它连接的网络确定并实施服务质量(QoS)参数。此类应用层参数可以包括接收机显示器能力和多媒体特定参数。这些技术可以结合例如实时多媒体内容（例如使用无线显示(WiDi)传输标准从计算装置无线传递的多媒体内容）的传输而使用。

Description

无线网络上的体验质量增强
技术领域
实施例关于无线通信。一些实施例涉及无线多媒体通信的使用以及在无线网络和服务内实施的体验质量（QoE）技术。
背景技术
在无线多媒体通信中，各种普通的跨层设计（cross-layer）方法被用于优化用户QoE，并且增加网络通信的服务容量。质量降级一般由例如高失真级、受限带宽、过量延迟、功率约束和计算复杂度限制的因素引起。
用于多媒体服务的一些用户QoE优化通过考虑到应用的特性在网络通信的较低层（例如PHY层、MAC层、网络层和传输层）实施资源管理策略。但是，在多数情况下，现有网络中的PHY/MAC/NET层保持动态变化的应用层要求和特性的不可知，并且仅旨在优化服从某些目标服务质量（QoS）要求的链路质量。
实施的QoS等级和相关联的服务属性一般不适应应用级多媒体处理的QoE相关度量，多媒体流一般也没有进行优先级区分（prioritize）或者以内容察觉方式进行适配以优化QoE。此外，网络通常不传递关于在编解码器的多媒体处理的任何内容特定信息给无线网络，或者以其它方式实现跨层合作能力。
存在对为多媒体内容服务流优化QoE的改进方法的普通需要。还存在对在无线网络上建立和操作自适应流播（streaming）服务的改进方法的普通需求。
附图说明
图1示出根据示例实施例的自适应流播客户端架构；
图2示出根据一个示例实施例的用于实施自适应流播的QoS察觉网络架构；
图3示出根据示例实施例使用的跨层自适应流播客户端适配配置；
图4示出根据一个示例实施例的提供给多媒体视频接收机的视频流播优化配置；
图5示出根据一个示例实施例的用于采用视频流播执行QoE优化过程的方法；
图6示出根据一个示例实施例的用于从多个源流播视频的消息传递和信道接入配置；并且
图7示出根据一个示例实施例的用于在多个网络级优化自适应流播网络通信的方法。
具体实施方式
以下描述和附图充分地阐述了特定实施例，以便使本领域技术人员能够实践它们。其它实施例可以包括结构、逻辑、电气、过程和其它改变。一些实施例的部分和特征可以被包含在其它实施例的部分和特征中或者对其进行替换。权利要求中提出的实施例囊括那些权利要求的所有可用等效。
本文所述的若干实施例例如在实现多媒体内容的分发的无线网络中提供用于网络通信的QoE驱动的跨层优化的技术。具体而言，一些示例实施例包括跨层优化的（并且QoE驱动的）客户端适配架构的配置和使用，以便配置网络通信参数。这些通信参数可以包括各种数据、视频、无线电、网络和传输级参数，用于采用例如以下的多媒体流播服务实施QoE：基于实时流播协议(RTSP)或者HTTP上的动态自适应流播（DASH）/基于HTTP的自适应流播服务。
QoE在各个方面不同于QoS，并且因此，没有通过在网络通信架构内实施的现有QoS技术完全解决。QoS一般提供如下机制：确保数据在两个点之间进行传递（并且进行优先级区分，适当时），以便提供具有最小分组丢失、比特率、抖动和等待时间的网络性能。相比之下，QoE一般实施与数据本身被传输的质量有关的机制。因此，在多媒体设置中，QoE可以涉及正在被回放给用户的音频或者视频的质量，其可以是不令人满意的，即使递送对应音频或者视频数据的QoS令人满意。
在网络配置内实施QoS标准不能确保令人满意的QoE，因为QoS没有将应用要求作为因子（factor），或者另外以应用察觉的方式工作（具体而言针对无线网络设置中多媒体内容的递送）。例如，在一些支持自适应流播服务的QoS架构中，核心网络和无线电接入网络的目标QoS参数可以与多媒体流播服务的多媒体特定的应用层参数、接收机装置/显示器能力或者物理链路条件无关地导出。
根据本文所述的实施例，通过考虑到视频和多媒体应用的特定特性，针对多媒体通信的QoE驱动的跨层优化可以通过在较低联网模型层（例如PHY层、MAC层、网络层和传输层）的各种资源管理策略来提供。在考虑到较低层为差错控制和资源分配所提供的机制之后，QoE优化可以还通过适配视频压缩和流播算法来实施。例如，结合流播多媒体通信，跨层优化实现的能力中的两个包括：
(1) 在编解码器级的PHY/MAC/NET层察觉的内容应用，使用例如比特率、清晰度、帧率等的适配参数来使流播服务能够适配其内容特性到变化的网络条件（例如改变的资源可用性或者无线信道的时间变化本性）。执行各种内容适配策略以确保最高可能的QoE，同时保持多媒体的无干扰回放。这种能力被称为“自适应流播”。
(2) 在无线电级和网络级的应用察觉的PHY/MAC/NET层适配，以便执行PHY/MAC/NET层功能，例如链路适配和资源分配。这可以被用于开发与视频内容和服务相关联的各种应用层属性的知识。例如，视频流的速率失真特性的知识能够允许在PHY/MAC/NET层执行失真察觉的信道接入优先级区分以增强视频质量。
采用现有网络技术没有完全实现相结合的这些优化中的二者。这部分由于在大多数网络中的PHY/MAC/NET层仅通过使用例如吞吐量、等待时间/抖动、分组差错/丢失率等的参数来尝试将链路质量优化到QoS要求而出现。此外，由于层无关性和分离以及如先前所述的QoS的限制，现有QoS等级和相关联的服务属性没有适应应用级多媒体处理的QoE相关度量，并且以内容察觉的方式对多媒体流进行优先级区分。
此外，现有网络配置一般没有向无线网络传递与在编解码器（应用）级的多媒体处理有关的内容特定信息（例如视频流的速率失真特性、相关联的视频质量度量等）。在这个上下文中，新的跨层合作能力和信令机制可以被用来实现为QoE察觉的无线电和无线多媒体网络视频并且为一个或多个服务流的资源管理交换应用级信息。
本文所述的各个实施例公开为无线网络提供自适应服务以实现此类内容察觉和增强QoE的技术和配置。对话服务和流播服务均可以使用本文所述的技术来增强。此外，本文所述的技术可应用于单播、多播和广播多媒体递送方法。此外，提议的技术还可应用于要求例如视频的多媒体内容在多个空中接口上递送的不同环境。
本公开的一些方面提供与无线联网通信的传输和接收相关的，并且具体而言与为多媒体内容通信而适配的无线通信系统和协议相关的技术。可以结合当前所述的技术被增强的示例多媒体联网配置在“无线HD”、“无线显示”或者只是“WiDi”的名称下是已知，其中一个示例WiDi实施作为“INTEL®Wireless Display”被推销。WiDi依赖于基于无线局域网（WLAN）或者无线个人区域网（WPAN）的空中接口上的本地对等(P2P)无线连通性（例如Wi-Fi P2P、Wi-Fi Alliance Wi-Fi显示器、WiDi Direct、myWi-Fi、60GHz技术等）以便在例如计算机和电视机的多媒体装置之间传输数据。
例如，图1描绘自适应流播网络架构的示例配置，所述架构配置成通过分组交换流播服务（PSS）从PSS服务器102递送多媒体内容到PSS客户端112。下文阐述了通过3GPP长期演进（LTE）或者高级长期演进（LTE-A）网络配置的多媒体内容传输，虽然多个无线网络标准和协议中的任一个可以被类似配置供流播网络架构中使用。
多媒体内容数据被从PSS服务器102和公共网络104 (例如因特网)递送到核心网络106，并且通过接入网络108从核心网络106进行传送。核心网络106和接入网络108存在于LTE IP网络120中，例如由电信供应商维护的内部IP网络中。接入网络108在核心网络106和LTE无线网络122（例如电信供应商提供的无线网络）内无线传送接入点/基站/eNodeB 110之间提供连通性。
因此，多媒体内容数据被从接入网络108传送到基站/eNodeB 110，通过LTE无线网络122经由无线通信被从基站/eNodeB 110广播，并且在接收计算装置114处在移动台(MS)/用户设备(UE)被接收供PSS客户端112处理。
PSS客户端112又可以使用WiFi P2P网络124来进一步传送流播多媒体内容给另一装置，例如用户的电视机116。通过WiFi P2P网络124到电视机116的这个最终传输可以包括使用例如WiDi的无线多媒体连接标准和工作在接收计算装置114和电视机116上的WiDi应用118。最后， 传送的多媒体内容(例如，流播视频)可以被显示在接收装置，例如电视机116。
WiDi可以不仅被用于提供通信多媒体内容给例如电视机的输出装置，而且还可以被用于与例如视频相机的输入装置通信多媒体内容。WiDi的另一个示例使用情形包括在蜂窝实现的客户端装置（例如用户设备（UE））上的对应于对话和流播视频服务的视频会议应用。在IP多媒体子系统（IMS）上的视频会议应用（例如Skype）可以被集成以让UE使用WiDi的无线网络相机特征。因此，视频可以还被从UE通过WiFi P2P连接发信号通知到WiDi适配器（除了蜂窝网络以外）。
尽管当前公开的技术和配置提供与WiDi、WirelessHD以及类似无线多媒体联网配置有关的多个示例，但是这个公开可应用于大量的不同UE连通性情形。此外，无线多媒体递送网络不限于蜂窝网络的使用，而是可以包括多种其它无线标准和配置，包括但不限于无线广域网（WWAN）、WLAN或者WPAN网络、不受管理的WiFi网络或者TV广播网（例如DVB）。
在示例实施例中，提供一系列自适应流播服务以通过无线多媒体联网配置实现QoE。通过跨层优化增强QoE的自适应流播服务可以包括以下中的一个或多个：
–用于自适应多媒体流播的端到端QoS架构，其中核心网络和/或无线电接入网络的目标QoS参数可以从多媒体特定和应用层参数导出，从例如从用于基于RTSP的自适应流播的会话描述协议（SDP）或者用于基于HTTP的自适应流播的媒体表示描述（MPD）元数据所提供的值以及从接收机装置/显示器能力以及物理链路条件来确定；
–基于具有冲突避免的载波侦听多址接入（CSMA/CA）的多媒体QoS和业务优先级区分框架，其中用于HCF受控信道接入（HCCA）或者增强分布式信道接入（EDCA）的接入种类和相关联的系统参数（例如仲裁帧间空间号（AIFSN）、连接窗（CW）和传输机会（TXOP）参数）可以基于从基于RTSP/HTTP的SDP或者MPD中的自适应流播服务的多媒体特定的应用层参数、接收机装置/显示器能力以及物理链路条件导出的QoE优化的映射功能来确定；
–客户端装置配置，管理流播会话，修改会话参数（例如导出新的RTSP/SDP会话参数），适配视频参数（例如比特率、清晰度、帧率等），对业务进行优先级区分，使用会话发起协议（SIP）、RTSP或者HTTP协议基于从其它视频递送网络（例如3GPP、Wi-Fi或者数字视频广播网络）上的会话级信令（例如SDP或者MPD信令）收集的多媒体信息（包括编解码器信息、质量要求和速率失真特性）为其本地连接（例如WiDi链路）分配资源并优化带宽/QoS；
–客户端信令机制，交换具有SDP或者MPD值（或者携带多媒体特定的参数的任意其它元数据）的多媒体特定的应用层参数和/或无线电接入网络中的接收机装置/显示器能力，以为自适应流播服务实现合作的QoE优化、应用察觉的网络适配和QoS支持和资源管理；以及
–用于自适应流播客户端平台架构的QoE察觉的跨层合作框架，以便为基于RTSP或者HTTP的流播、视频/网络/无线电适配以及QoS支持共同优化平台参数。
在这个上下文中，本公开提供在并发的无线多媒体网络应用间优化信道接入以便递送最可能QoE的多媒体内容的技术。这可以提供可应用于如下的增强操作：1）携带不同多媒体内容或者显示在不同屏幕上的多个并发的多媒体网络自适应流播应用（例如通过WiDi连接）；2）在多媒体无线网络上的无线网络相机和视频电话会议；以及3）到一个或多个显示器的例如使用自适应HTTP流播服务的在多媒体无线网络上的因特网视频流播。
为了在多接入环境中有效地执行自适应流播，重要的是确保，无线多媒体网络链路在信道接入期间在流之间采用适当视频适配和QoS优先级区分以“内容察觉”方式共享媒介。当前描述的技术和系统配置针对不同WiDi连接实现内容察觉的选择视频适配参数和基于WiFi的动态信道分配（DCA）QoS参数，以便在所有活动的无线多媒体网络应用上有效地共享资源并且实现最可能的视频质量级。
状态追踪、无状态和自适应流播服务的可应用性
以下的流播协议可以结合当前公开的跨层优化技术使用。这些流播协议包括：
状态追踪协议。常规的流播服务（例如采用RTSP进行的）一般使用状态追踪协议，其中一旦客户端连接到流播服务器，则服务器保持对客户端状态的追踪，直到客户端再次断开连接。典型地，客户端和服务器之间的频繁通信为了例如会话供应和媒体参数的协商而出现。一旦客户端和服务器之间的会话已被建立，则服务器通过UDP或者TCP传输作为连续分组流来发送媒体。关于多媒体特定的参数的应用层信息通常由SDP传递。使用基于RTSP流播的示例技术包括Microsoft Windows Media、Apple QuickTime、Adobe Flash和Real Networks Helix。WiDi的一些实施还使用基于RTSP的流播。
无状态协议。自适应流播的另一个选项是通过无状态协议，例如HTTP协议。使用HTTP协议，在客户端请求数据时，服务器通过发送数据来响应，并且接着交易被终止。每个HTTP请求被作为完全独立的一次交易来处理。基于HTTP的渐进下载方法可以还被用于从标准Web服务器的媒体递送。在基于HTTP的渐进下载中，支持的客户端能够通过执行对Web服务器的字节范围请求来在媒体文件中寻找位置。基于HTTP的渐进下载的一些不利之处包括：(i)带宽可以被浪费，如果在渐进下载已经开始之后用户决定停止观看内容（例如切换到其它内容）的话，(ii)下载不是比特率自适应的，并且(iii)下载不支持实况媒体服务。
自适应流播。在HTTP上的动态自适应流播（DASH）解决了基于实时传输协议(RTP)/RTSP的流播和基于HTTP的渐进下载的一些缺点。DASH提供将“流播会话”的控制完全移到客户端并且因此将自适应流播智能从服务器移到客户端的能力。客户端可以打开到一个或几个标准服务器或者高速缓存的一个或几个或很多TCP连接，检索提供与存储在服务器中的媒体内容的结构和不同版本相关的信息（包括不同的比特率、帧率、清晰度、编解码器类型等）的MPD元数据文件，并且用单独的HTTP消息请求媒体文件的所选版本的较小段（以通过短下载模仿流播）。
DASH给客户端提供如下能力：在不要求与流播服务器协商的情况下，自动选择初始内容速率来匹配初始可用带宽。DASH还提供如下能力：在可用带宽改变时，在媒体内容的不同比特率之间动态切换。因此， DASH允许对改变的网络和无线链路条件、用户优选和装置能力（例如显示器清晰度、CPU、存储器资源等）的更快适配。此类动态适配可以以更短的启动延迟、更少的再缓冲事件等实现改进的用户体验质量（QoE）。示例DASH技术包括Microsoft因特网信息服务（IIS）平滑流播、Apple HTTP实况流播和Adobe HTTP动态流播。
自适应流播的端到端 QoS 架构
提供足够详细的优化自适应流播的端到端QoS实施要求考虑无线网络、接入网络和核心网络用来传输数据而提供的接口。图2提供QoS察觉的网络架构的图示，该架构配置成接入多媒体服务器102通过这些网络接口中的每一个从公共网络104（例如互联网）提供的多媒体内容。
为非无线IP网络204 (如LTE IP网络)内的媒体内容提供的通信包括数据从公共网络104通过核心网络106的传输以及数据从核心网络106通过接入网络108的传输。为无线网络206 (例如LTE无线网络)内的多媒体内容提供的通信包括数据从接入网络108到接入点/基站/eNodeB 110的传输以及数据从接入点/基站/eNodeB 110以无线方式到接收计算装置114(移动台/用户设备)的传输。
如图所示，非无线IP网络204和无线网络206的QoS参数202可以基于多媒体特定的应用层参数来导出。这些导出的QoS参数202可以接着被提供给非无线IP网络204和无线网络206内的各个组件和接口，包括核心网络106、接入网络108和由接入点/基站/eNodeB 110操作的无线网络接口。
关于无线网络206中使用的特定无线网络接口(例如IEEE标准802. 11e、WiFi多媒体(WMM)等)，每个接口定义一组QoS等级或者接入种类(AC)(例如用于WiFi多媒体(WMM)标准的最努力(AC_BE)、背景(AC_BK)、语音(AC_VO)和视频(AC_VI)接入种类，作为增强分布式合作功能(DCF)信道接入(EDCA)的一部分)，并且根据例如吞吐量、等待时间/抖动、分组差错-丢失率等的各种性能要求指定相关联的服务属性(例如通过TSPEC等)。QoS等级/AC实现在客户端应用和各种服务之间的服务流的区别。在一个示例实施例中，每个服务流被映射到特定QoS等级，并且接收公共QoS处理。因此，这允许服务流在资源通过调度功能在不同服务流之间进行分配时被进行优先级区分。
可以被用于IP网络204中，尤其是在核心网络106和接入网络108中的QoS定义的一些示例是由因特网工程任务组(IETF)指定的有区别的服务-DiffServ (RFC 2474)和集成的服务-IntServ (RFC 1633)。IntServ遵循基于流和发信号通知的QoS模型，其中端主机发信号通知QoS需要给网络，而DiffServ工作在供应的QoS模型上，其中设立网络元件来以变化的QoS要求服务多个等级的业务。具体而言，为了分类目的DiffServ在IP分组的报头中使用6比特的有区别的服务代码点(DSCP)字段。IntServ模型依靠资源保留协议(RSVP)来为网络中的每个流显式地发信号通知和保留所需QoS，如由FlowSpec所述。为了提供多层QoS控制并管理端到端QoS，汇聚子层被定义以对更高层协议数据单元进行接口，并且执行分类和映射功能。例如，在DiffServ的情况下，对于无线电接入网络进入系统的每个端到端IP分组通过将其核心网络上的DSCP从DiffServ映射到无线电接入网络的特定QoS等级而用专用空中接口AC来标识。
图2所示的配置因此实现自适应流播的端到端QoS架构，其中导出核心网络和/或无线电接入网络 (包括本地P2P连接)的目标QoS参数。这些值可以基于多媒体特定的应用层参数，例如从基于RTSP的自适应流播的SDP值或者基于HTTP的自适应流播的MPD值，也基于接收机装置/显示器能力和物理链路条件，来导出。
在这个上下文中，IP和无线网络装置(STA、AP等，包括客户端装置)可以被配置成：(i)具有解析SDP或MPD值的能力以便为给定流播会话提取多媒体特定的应用层信息，(ii)交换关于接收机装置/显示器能力和/或物理链路条件的信息，并且(iii)为核心网络和无线电接入网络导出目标视频适配参数和QoS参数。
作为在一个示例实施例中导出QoS参数的可能实施，IP和无线网络装置可以被配置成执行从包含在SDP或MPD值中的多媒体特定的应用层信息(或者从携带多媒体信息的任何类似元数据格式)或者接收机装置/显示器能力或者物理链路条件到如下的映射：
1) 视频适配参数 (例如比特率、清晰度、帧率等)和核心网络的QoS参数（例如DiffServ/DSCP参数、IntServ/FlowSpecs参数等）的集合；
2) 视频适配参数 (例如比特率、清晰度、帧率等)和无线电接入网络的QoS参数（例如QoS等级或者接入类别(AC)参数、TSPEC等）的集合；
3) 视频适配参数(例如比特率、清晰度、帧率等)和客户端装置间本地P2P网络(例如如在WiDi使用情形中的WiFi P2P网络)的QoS参数（包括QoS等级或者接入类别(AC)参数、TSPEC等）的集合。
此外，网络装置(包括无线电接入网络装置和客户端装置，例如STA)可以发信号通知SDP或者MPD值(或者携带多媒体信息的任何此类元数据)以及接收机装置/显示器能力给其它网络装置，以便与网络中的适当实体共享自适应流播相关的会话信息。在此类情形中，对共享资源/频谱的所有客户端的视频适配参数和QoS参数(QoS等级或者接入类别(AC)参数等)的判决能够被共同进行，以便以合作的方式在客户端间找到QoE优化业务优先级区分。
除了QoS增强以外，包含在SDP或者MPD属性中的多媒体特定的应用层信息在网络装置间的交换对于其它使用情形，例如在客户端装置间的会话传输期间的QoE最优自适应流播，也将是有利的。
SDP、MPD或者其它类似元数据格式提供的多媒体特定的应用层参数的集合能够包含一个或多个以下多媒体参数：
-多媒体应用的类型，例如视频电话会议、实时视频流播、视频下载/上载、所存储或者互联网流播的视频、DVD或者蓝光视频回放等。
-多媒体的类型，例如图像、视频、音频、语音等。
-多媒体内容应用级约束，例如延迟、抖动、可靠性、质量要求等，以及推荐的QoS等级和参数信息。
-多媒体比特率、清晰度和帧率信息，包括在其之上感知的质量改进可忽略的最大比特率，以及获得最低可接受质量的最小比特率。
-多媒体编解码器信息，例如编解码器类型，例如AMR、MPEG4、H. 264 AVC/SVC等，可能还有描述简档和级别。
-在不同比特率、帧率和清晰度指定的多媒体质量度量，例如参考、降低的参考或者无参考度量，例如视频质量度量(VQM)、结构相似度度量(SSIM)、视频质量度量的可感知评估(PEVQ)、视频平均观点得分(MOS)以及其它主观质量度量。
-装置能力信息和显示器属性，包括屏幕尺寸、清晰度和比特深度。
-编码信息，例如图片群(GOP)帧的数目，GOP尺寸和帧类型(例如I-帧、P-帧、B-帧等)。
-不同帧的量化参数，例如I-帧、P-帧、B-帧等的变化的量化大小。
-可缩放视频编码(SVC)的层类型，例如基本层、增强层等。
-应用级前向纠错(FEC)，擦除编码或者网络编码参数。
-会话和RTCP信令带宽信息(例如，随SDP使用的带宽修改器)。
-预解码器缓冲器大小，初始缓冲期，解码器能力信息。
-流播方法(RTSP、HTTP等)。
-对QoE、适配、扩展RTCP报告、快速内容交换和RTP简档的支持。
基于 CSMA/CA 的多媒体 QoS 和业务优先级区分框架
通过新的合作功能：混合合作功能(HCF)，在IEEE标准802. 11e中公开的标准提供802. 11无线联网标准的点合作功能(PCF) 和分布式合作功能(DCF)的扩展。在HCF内，有两种信道接入的方法，类似于遗留802. 11MAC中定义的那些：HCF受控的信道接入(HCCA)和增强分布式信道接入(EDCA)。EDCA和HCCA均定义业务种类(TC)。既然即将到来的论述将只解决EDCA，应该理解，这里提议的技术的范围还可应用于基于HCCA的QoS递送，因为对于业务优先级区分HCCA也依赖于相同TC。
在一个实施例中，支持QoS的增强使EDCA能够使用优先级来区别分组并且将它们映射到在站处被缓冲在单独队列中的特定AC。在站内具有其自身EDCA参数的每个AC i与其它AC独立地竞争信道接入。服务的级别可通过AC特定的EDCA参数的不同指派来提供：AIFS、CW和TXOP限制(AIFS=仲裁帧间空间，CW=竞争窗，TXOP=传输机会)，从而允许不同AC间信道接入的优先级区分。信道接入可能性区别通过使用以下来提供：a）不同AIFS，而不是DCF中使用的固定的分布式IFS (DIFS)，以及b)要用于后退时间提取的最小/最大CW的不同值。
AIFSN优先级区分：如果AC的MAC队列中有准备好传输的分组，EDCA功能将感测信道在它能够开始传输或者将递减计数后退之前要在完整的AIFS空闲。AC i的AIFS可以如下确定：
其中，AIFSN_i是与AC i对应的AC特定的AIFS数，SIFS是短帧间空间的长度，并且T_slot是时隙的持续时间。
CW优先级区分：如果信道在第一分组到达AC i队列时是空闲的，则该分组能够一在AIFS_i感测到信道空闲就被直接传送。否则，在传送这个分组之前在完成AIFS之后完成后退过程。均匀分布的随机整数，称为后退值，从范围[0，W_i]中选择。后退计数器在时隙边界被递减，如果先前的时隙空闲的话。要是在AIFS或者后退期间信道在任何时隙被感测到忙，则后退过程在当前后退值被推迟。一在AIFS再次感测到信道空闲，后退就恢复。在后退计数器到达零时，分组在其次的时隙中传送。W_i的值依赖于当前分组经历的重传的数量。W_i的初始值被设置为CWmin_i。如果发射机不能在超时间隔内接收到来自接收机的确认(ACK)分组，则传输被标记为不成功，并且调度分组以重传。在每个不成功传输，W_i的值加倍，直到到达CWmax_i。W_i的值被复位为CWmin_i ，如果传输成功的话；或者到达分组重传限制，丢弃分组。
具有更高优先级的AC被指派更小的AIFSN值。因此，具有更高优先级的AC能够在具有更低优先级的AC仍在AIFS中等待时或者进行传送或者递减它们的后退计数器。这导致具有更高优先级的AC享有通过后退时隙的相对较快的进展。此外，具有更高优先级的AC可以从比较起来更小的CW范围选择后退值。这个方法对接入进行优先级区分，因为更小的CW值意味着在传输之前更小的后退延迟。
TXOP优先级区分：TXOP是有界限的时间间隔，在该时间间隔期间站能够发送尽可能多的帧，只要传输的持续时间没有超过TXOP的最大持续时间。在获得对媒介的接入时，每个AC i可以实现多个帧交换序列，只要总接入持续时间不越过MaxTXOP_i。在TXOP中，传输被SIFS隔开。TXOP中的多个帧传输能够降低由于竞争导致的开销。零的TXOP限制对应于每个接入仅一个帧交换。具有更高优先级的AC可以使用非零TXOP来增加它们的信道接入时间，TXOP持续时间根据AC优先级分等级(即最高优先级的AC可以具有最大的TXOP)。
在一个实施例中，先前描述的基于CSMA/CA的多媒体QoS和业务优先级区分框架为EDCA或者HCCA值确定接入种类和相关联的系统参数(例如AIFSN、CW和TXOP参数)。这些值可以基于从SDP或者MPD值(或者任何其它类似元数据格式)中的多媒体特定应用层参数、接收机装置/显示器能力或者基于RTSP/HTTP的自适应流播服务的物理链路条件所导出的QoE优化的映射功能来实现。
此外，网络装置(包括无线电接入网络装置和客户端装置，例如STA)可以发信号通知SDP或者MPD信息以及接收机装置/显示器能力给其它网络装置，以便和网络中的适当实体共享自适应流播相关的会话信息。在此类情形中，对共享资源/频谱的所有客户端的QoS参数(QoS等级或者接入类别(AC)参数等)的判决能够被共同进行，以便以合作的方式在客户端间找到QoE优化业务优先级区分。
自适应流播的 QoE 优化平台适配架构
在另一示例实施例中，跨层优化的平台适配架构针对自适应流播进行定义，其中平台中的视频、传输和无线电部件合作并且交换信息，以标识优化用户QoE需要的平台配置。
针对一系列相关联的开放系统互联(OSI)通信层和协议300所示的示例客户端适配架构302在图3中示出。如图所示，跨过每个OSI通信层的跨层适配管理器304可与以下的系统部件中的每个操作：
无线电适配和QoS引擎320：确定无线电级的适配和QoS参数；
网络适配和QoS引擎318：确定网络级的适配和QoS参数；
RTSP/HTTP接入客户端316：处理传输级的RTSP/RTP/UDP/IP或者HTTP/TCP/IP操作，并且建立和管理RTSP/HTTP传输连接；
自适应流播控制引擎312：解析SDP或者MPD参数，并且为自适应流播确定流播参数(例如DASH段持续时间、HTTP请求的序列和定时等)；
媒体适配引擎314：确定编解码器级的适配参数；和
QoE监视器310：动态测量QoE。
例如，DASH客户端平台配置可以通过跨层适配管理器304和相关联的系统组件的跨层合作结合在每个适当层的以下参数在视频、传输和无线电级被共同优化：
-应用(视频)层：比特率、帧率、清晰度、客户端从DASH服务器驱动所请求内容呈现的判决；
-传输层：基于实时传输控制协议(RTCP)的QoE反馈，HTTP请求的序列和定时，并行TCP连接的数量，DASH段的持续时间等；
-网络层和链路及物理(无线电)层：调制和编码方案(MCS)，核心网络和无线电接入网络的目标QoS参数。
此外，在一个实施例中，自适应流播客户端平台能够动态追踪以下参数，并且使用参数值作为判决输入以通过跨层合作共同适配流播客户端配置：
–所测量的QoE参数，例如视频质量度量(VQM)，结构相似度度量(SSIM)，视频质量度量的感知评估(PEVQ)，视频平均观点评分(MOS)等以及其它主观质量度量；
–所测量视频速率失真特性；
–在应用层的用户优选；
-从SDP或者MPD参数检索的多媒体相关的信息；
-从网络接收的关于当前QoS可用性和网络拥塞状态的信息；
–所测量的动态QoS参数(例如吞吐量、等待时间、可靠性等)；
–在无线电级和传输级的所测量动态信道/网络冲突；和
-在平台架构级的功率/等待时间预算和CPU/缓冲器/存储器要求。
无线 多媒体网络应用
如前所述，本网络增强技术可应用于例如WiDi的无线多媒体网络协议，其可以实施所提议的端到端QoS架构的特定情形。由于其简单的点到点通信设置，WiDi允许对链路发送端和接收端的完全控制，从而允许高度优化的多媒体适配。
通过WiDi的自适应流播可以使用RTSP协议来执行。在这个上下文中，跨层合作的QoS框架可以被适配以在并发的WiDi应用间优化信道接入，以递送最可能的多媒体QoE，从而在多接入环境中允许具有QoE的自适应流播的有效性能。这可以有助于确保WiDi链路在信道接入期间在流之间采用适当的优先级区分来以“内容察觉”和“显示器察觉”的方式共享媒介。
更具体而言，这个实施例可以实现内容察觉的和显示器察觉的选择视频适配(比特率、清晰度、帧率、内容特性等)、DCA和不同WiDi连接的目标QoS参数，以便有效地共享资源，并且在所有WiDi应用上实现最可能的视频质量级。此外，这个实施例可以还将被广播的内容的类型作为因子。例如，与更高清晰度的低动作电影相比，低清晰度的动作电影或者体育表示可以请求更多数据传输和吞吐量。
在一个实施例中，所呈现的基于CSMA/CA的多媒体QoS和业务优先级区分框架可应用，使得EDCA或者HCCA的接入种类和相关联的系统参数(例如AIFSN、CW和TXOP参数)基于从SDP中的多媒体特定的应用层参数、接收机装置/显示器能力和物理链路条件等导出的QoE优化的映射功能来确定。
例如，WiDi装置可以采用基于RTSP/SDP的信令机制来在无线电链路上交换多媒体特定的应用层参数和接收机装置/显示器能力信息。这些参数和能力信息可以被应用以便为在WiDi连接上传输的自适应流播服务实现合作的QoE优化、应用察觉的网络适配、QoS支持和资源管理。因此，运行WiDi应用的客户端装置可以管理流播会话，修改会话参数(例如，导出新的RTSP/SDP会话参数)，适配视频参数(例如比特率、清晰度、帧率等)，对业务进行优先级区分，基于从在使用SIP、RTSP或者HTTP协议的其它视频递送网络(例如3GPP、WiFi或者DVB网络)上的会话级信令(例如，SDP或者MPD信令)收集的多媒体信息，包括编解码器信息、质量要求和速率失真特性，为其到显示器的本地连接(例如WiDi链路)分配资源并且优化带宽/QoS。
WiDi客户端平台架构可以还基于提议的QoE察觉跨层合作框架来执行基于RTSP的自适应流，以便为视频/网络/无线电适配和QoS支持共同优化平台参数。例如，WiDi装置可以发信号通知RTSP/SDP或者MPD信息以及接收机装置/显示器能力给其它WiDi装置，以便与网络中的适当实体共享自适应流播相关的会话信息。在此类情况下，对共享资源/频谱的所有客户端的QoS参数(QoS等级或者接入类别(AC)参数等)的判决能够被共同进行，以便以合作的方式在客户端中找到QoE优化业务优先级区分。
图4提供用于根据一个示例实施例采用DASH自适应流播协议传送流播多媒体内容的示例网络配置400的图示。图4具体描绘了使用DASH和自适应HTTP技术（例如Apple HTTP Live Streaming）的过多因特网视频流播的示例使用情形。如图所示，多媒体内容从DASH服务器402传递到WiFi AP 404，并且然后经由WiFi网络传递到运行DASH客户端和WiDi通信应用的计算机406。计算机406利用WiDi通信应用将多媒体内容经由WiDi WiFi P2P网络传送到两个装置，大尺寸屏幕电视机410和中等尺寸的接收机屏幕414(例如，具有比电视机410更小屏幕的计算装置或者其它显示器装置).
在这个特定情形中，两个不同视频流要被DASH客户端从一个或者多个DASH服务器接收，要被投影到具有变化的特性的两个不同显示器。因此，DASH客户端首先从DASH服务器取出MPD并且了解到要被在WiDi链路上流播的内容的多媒体特性(例如，这些参数可以包括可接受视频质量的最小比特率和在其之上感知的视频质量改进可忽略的最大比特率)。在这之后是DASH客户端使用RTSP/SDP信令来从每个显示器收集能力信息。DASH客户端然后基于物理信道条件(例如通过追踪分组误差/丢失统计)评估至每个显示器的链路质量。
网络配置400具体配置成以高优先级408(例如AC优先级级别1)提供多媒体内容给大屏幕电视机410。网络配置400还配置成以低优先级412(例如AC优先级级别2)提供多媒体内容给中等尺寸的接收机屏幕414。
基于从最初三个步骤收集的MPD信息、显示器能力和物理链路条件，DASH客户端可以接着确定包括视频适配参数和QoS参数的QoE优化自适应流播配置。最后，基于所选视频适配参数和QoS参数，DASH客户端基于QoE优化内容察觉和显示器察觉的自适应流播配置将内容流播到显示器。
图5提供根据一个实施例的用于基于DASH的视频流播的QoE优化过程的方法的图示。首先，流播内容的多媒体特性可以例如通过DASH客户端从DASH服务器获得MPD并且分析要在WiDi上被流播的内容的多媒体特性来确定(操作510)。各种显示器的能力信息可以例如通过DASH客户端使用RTSP/SDP信令来从每个显示器收集能力信息来确定(操作520)。至显示器或者显示器客户端的网络链路条件可以例如通过DASH客户端基于物理信道条件(例如通过追踪分组错/丢失统计)估计至每个显示器的链路质量来确定(操作530)。
基于先前确定的多媒体特性、显示器能力信息和网络链路条件，自适应流播配置可以被确定(操作540)。例如，DASH客户端可以使用先前所述的MPD信息、显示器能力和物理链路条件来计算包括视频适配参数和QoS参数的相关QoE优化自适应流播配置参数。
最后，内容可以基于确定的自适应流播配置进行流播(操作550)。例如，DASH客户端可以基于包括先前所述的视频适配参数和QoS参数的QoE优化自适应流播配置参数将内容流播到显示器。
图6示出跨层优化的自适应流播技术的其它示例实施例，其中网络架构支持两个用户的WiFi网络，在该WiFi网络中每个用户正在并发地运行WiDi应用以流播多媒体内容。如图所示，WiDi链路1配置成以高优先级级别604将实时视频从计算系统602传送到大屏幕电视机608。在WiDi链路1内，RTSP/SDP消息传递606配置成在源(计算系统602)和接收器(电视机608)之间交换应用层参数。如图进一步所示，WiDi链路2还配置成以低优先级级别614将实时视频从计算系统612传送到中等尺寸的屏幕接收机装置618；并且同样地，WiDi链路2在计算系统612和接收机装置618之间交换类似的RTSP/SDP消息传递616。
在每个源-接收器装置对之间使用基于RTSP/SDP的信令606、614，每个WiDi配置确定与显示器能力相关联的应用层参数，解析每个视频内容的本地存储的SDP以收集多媒体特定信息，估计物理链路条件，并且使用这些准则来确定与其多媒体流对应的QoE优化视频适配参数/QoS接入类别/和相关联EDCA/HCCA参数。
例如，假设WiDi链路1的用户愿意以等同于4Mbps的信道能力的最小比特率来将快速移动的高质量视频流流播到大屏幕TV608以满足视频流的目标QoE，而WiDi链路2的用户愿意以等同于2Mbps的信道能力的最小比特将慢移动的较低质量视频流流播到中等尺寸的屏幕接收机装置618以满足视频流的目标QoE。因此，与WiDi链路2相比，WiDi链路1具有更严厉的QoE和比特率要求。因此，WiDi链路1被指派到更高优先级级别604，而WiDi链路2被指派到较低优先级级别614，从而允许WiDi链路1利用更多的信道能力资源，并且因此满足其更高的比特率要求。通过此类内容察觉的信道接入，两个用户能够满足它们的QoE要求并且享有令人满意的视频流播体验。
在图6的所示示例中假设提供给两个用户的信道能力大约为6Mbps。因此，在两个用户会对于信道接入将具有相等优先级的遗留DCF框架中，每个WiDi链路能够只实现3Mbps的平均吞吐量。虽然这个吞吐量将允许WiDi链路2满足其目标QoE要求，但是WiDi链路1将不能满足其目标QoE要求。
作为补救，根据一个实施例的内容察觉的信道接入方案考虑在QoS优先级区分的基于CSMA/CA的WiFi接入中提供2：1的CWmin比率。这在用于经由WiDi链路传送数据所用的WiFi网络的信道接入610中示出，该信道接入配置成与WiDi链路2相比对于WiDi链路1允许高达两倍的更高吞吐量(即，WiDi链路1获得对2/3信道带宽的接入，而WiDi链路2获得对1/3信道带宽的接入)。这导致WiDi链路1实现4Mbps的WiDi吞吐量，而WiDi链路2实现2Mbps的WiDi吞吐量。因此，两个用户能够满足它们的目标QoE要求。
图7提供根据一个示例实施例的通过使用多个先前所述的技术实施自适应流播优化所用的方法的简化图示。如图所示，自适应流播优化结合采用一个或者多个自适应流播连接将多媒体内容流播到一个或多个显示器而出现(操作710)。
采用自适应流播优化执行的计算可以包括：通过连接接收显示器参数(操作720)；为连接确定流要求(操作730)；为连接确定网络链路条件(操作740)；并且为连接确定目标QoS参数(操作750)。然后，针对连接实施目标QoS参数(操作760)。连接的所实施QoS参数的结果可以接着被验证(操作770)，其中在后续活动中提供QoS参数的进一步调整和实施.
尽管先前所述的技术和配置针对无线多媒体网络（例如WiDi）的特定实施来提供，但是，这些技术和配置可以还应用于各种WLAN、WWAN和实施通信质量增强技术的无线通信标准。此外，先前所述的技术和配置可以被应用在无线网络上的任意数量的多媒体流播应用和协议中，以通过提议的跨层优化和QoS实现的自适应流播技术增强用户体验质量。
实施例可以在硬件、固件和软件中之一或组合中实施。实施例可以还作为存储在计算机可读存储装置上的指令来实施，指令可以被至少一个处理器读取并执行，以执行本文所述的操作。计算机可读存储装置可以包括任何非暂时性机构，用于以机器(例如，计算机)可读的形式存储信息。例如，计算机可读存储装置可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质、闪烁存储器装置以及其它存储装置和介质。在一些实施例中，例如基站或者UE的通信装置可以包括一个或者多个处理器，并且可以配置有存储在计算机可读存储装置上的指令。
提供摘要以满足要求将允许读者确定本技术公开的本质和要点的摘要的37C. F. R. 节1. 72(b)。通过理解要领会，其不将被用于限制或者解释权利要求的范围和含义。随附的权利要求因此被合并到详细的描述中，其中每个权利要求依赖其自身而作为单独的实施例。

Claims (25)

1. 一种由传送装置为无线局域网内的自适应流播优化而执行的方法，包括：
根据多媒体特定参数、一个或多个接收装置的接收机显示器能力以及链路条件，为所述无线局域网内的自适应流播通信确定目标服务质量(QoS)参数；以及
根据所述目标QoS参数在所述无线局域网中传送所述自适应流播通信；
其中，使用跨层适配在所述无线局域网中在多个网络级间实施所述目标QoS参数，以为要通过所述自适应流播通信递送的多媒体内容提供体验质量(QoE)。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，所述无线局域网使用载波侦听多址接入/冲突避免(CSMA/CA)协议进行操作，并且其中在所述网络内所述实施目标QoS参数包括结合所述无线局域网的基于CSMA/CA操作提供QoS和业务优先级区分。
3. 如权利要求2所述的方法，其中，在所述无线局域网中使用的增强分布式信道接入(EDCA)或者混合合作功能受控信道接入(HCCA)的接入种类和相关联的系统参数基于所述多媒体特定参数、所述接收机显示器能力和所述链路条件来确定。
4. 如权利要求1所述的方法，其中，所述无线局域网可操作地耦合到提供所述多媒体内容的核心网络，所述方法还包括在所述核心网络内实施所述目标QoS参数。
5. 如权利要求1所述的方法，其中，在所述无线局域网上的所述自适应流播通信使用实时流播协议(RTSP)流播来进行，并且其中所述多媒体特定参数在会话描述协议(SDP)参数内被传递到所述传送装置。
6. 如权利要求1所述的方法，其中，在所述无线局域网上的所述自适应流播通信使用实时流播协议(RTSP)流播来进行，并且其中所述多媒体特定参数在用于基于超文本传输协议(HTTP)的自适应流播的媒体表示描述(MPD)元数据中被传递给所述传送装置。
7. 如权利要求1所述的方法，还包括：
结合所述自适应流播通信接收客户端信令，所述客户端信令指示所述多媒体特定参数、所述接收机显示器能力和所述链路条件中至少之一。
8. 如权利要求1所述的方法，还包括：
基于所述多媒体特定参数、所述接收机显示器能力和所述链路条件，在所述无线局域网的应用层、会话层和传输层适配所述目标QoS参数、带宽分配、传输参数和多媒体流播参数，以便进一步为通过所述自适应流播通信递送的多媒体内容提供所述QoE。
9. 如权利要求1所述的方法，还包括：
适配所述多媒体内容的参数以为通过所述自适应流播通信递送的多媒体内容提供所述QoE，包括修改所述多媒体内容的比特率、清晰度或者帧率中至少之一。
10. 如权利要求1所述的方法，其中，确定所述目标QoS参数包括：将来自在所述网络上出现的至少一个额外自适应流播通信的多媒体特定参数、接收机显示器能力和链路条件作为因子。
11. 如权利要求10所述的方法，其中，所述自适应流播通信被传送到第一接收装置，并且其中所述至少一个额外自适应流播通信被传送到至少一个额外的接收装置。
12. 如权利要求1所述的方法，其中，所述自适应流播通信被使用所述无线本地接入网络上的对等(P2P)连接作为视频和音频数据信号的数字传输提供给接收装置。
13. 一种网络通信装置，包括：
配置成提供跨层适配管理器的处理层电路，所述跨层适配管理器用于结合所述网络通信装置执行的无线网络通信在多个网络层优化自适应流播，所述跨层适配管理器配置成：
根据多媒体特定参数、一个或多个接收装置的接收机显示器能力以及链路条件，为所述无线网络计算目标服务质量(QoS)参数，其中所述目标QoS参数为所述无线网络中的实施而配置以为要通过所述自适应流播通信递送的多媒体内容提供体验质量(QoE)；以及
物理层电路，根据所述目标QoS参数在所述无线网络内传送自适应流播通信。
14. 如权利要求13所述的网络通信装置，所述跨层适配管理器提供无线电适配和QoS引擎来为所述无线网络确定无线无线电级适配和QoS参数。
15. 如权利要求13所述的网络通信装置，所述跨层适配管理器提供网络适配和QoS引擎来为所述无线网络或者可操作地耦合到所述无线网络的核心网络确定网络级适配和QoS参数。
16. 如权利要求13所述的网络通信装置，所述跨层适配管理器提供实时流播协议(RTSP)/超文本传输协议(HTTP)接入客户端来处理传输级操作，并且为所述无线网络建立和管理RTSP/HTTP传输连接。
17. 如权利要求13所述的网络通信装置，其中，获得多媒体特定参数包括解析在元数据中提供的多媒体内容信息；并且
其中，计算所述目标QoS参数包括基于解析的多媒体内容信息为所述自适应流播通信确定所述目标QoS参数、流播参数、传输参数、网络参数和无线电参数。
18. 如权利要求17所述的网络通信装置，其中，在元数据中提供的所述多媒体内容信息包括会话描述协议(SDP)或者媒体表示描述(MPD)元数据中之一或者二者。
19. 如权利要求13所述的网络通信装置，所述跨层适配管理器提供媒体适配引擎来为所述自适应流播通信确定编解码器级适配参数。
20. 如权利要求13所述的网络通信装置，所述跨层适配管理器提供QoE监视器来在接收机显示器动态测量所述自适应流播通信的QoE，并且基于在所述接收机显示器的所述自适应流播通信的所测量QoE确定所述目标QoS参数、流播参数、传输参数、网络参数和无线电传输参数。
21. 如权利要求13所述的网络通信装置，其中，一个或多个对等(P2P)连接在至少一个接收装置和至少一个传送装置之间结合视频和音频数据信号的至少一个数字传输通过所述无线网络而建立。
22. 一种无线通信装置，包括：
配置成提供跨层适配管理器的处理层电路，所述跨层适配管理器用于结合从所述无线通信装置传送的自适应流播通信跨多个网络层优化自适应流播，其中所述跨层适配管理器配置成：
基于多媒体特定参数、接收装置的接收机显示器能力和链路条件，为无线网络实施确定目标服务质量(QoS)参数，其中所述目标QoS参数为通过所述自适应流播通信递送的多媒体内容提供体验质量(QoE)；以及
物理层电路，根据所述目标QoS参数将来自所述无线通信装置的自适应流播通信通过无线局域网传送到所述接收装置。
23. 如权利要求22所述的无线通信装置，所述跨层适配管理器还配置成：
基于所述多媒体特定参数、所述接收机显示器能力和所述链路条件，在所述无线局域网的应用层、会话层和传输层适配所述目标QoS参数、带宽分配、传输参数和多媒体流播参数。
24. 如权利要求22所述的无线通信装置，其中，所述自适应流播通信通过在所述接收装置和所述无线通信装置间的对等(P2P)连接而出现，
其中，所述无线通信装置接收所述多媒体内容和所述多媒体内容的内容特定应用层参数,
其中，所述跨层适配管理器为所述多媒体内容通过所述P2P连接的传输而适配所述多媒体内容的目标QoS参数、传输参数和多媒体流播参数，并且
其中，所述跨层适配管理器为在所述P2P连接上的所述自适应流播通信管理会话参数。
25. 如权利要求24所述的无线通信装置，其中所述P2P连接促进视频和音频数据信号通过所述无线局域网从所述无线通信装置到所述接收装置的数字传输。
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