CN105049879A - 一种无线局域网中保障视频流业务QoE的两级资源分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无线局域网中保障视频流业务QoE的两级资源分配方法，通过两级资源分配算法在WLAN大用户场景下保障视频流业务的QoE，第一级资源分配算法，即通过调整AP和背景业务用户的最小竞争窗实现在AP和背景业务用户之间的资源分配，第二级资源分配算法，即通过对视频用户进行优先级区分实现视频用户之间的资源分配，本发明由于采用了第一级资源分配算法保障了AP获得的下行吞吐量可以满足所有视频用户的下载速率要求，同时通过第二级资源分配算法保障了优先级最高的视频用户可以最快地得到视频数据，从而避免了WLAN中视频用户在观看HTTP视频流业务过程中的播放停顿事件，保障了视频流业务的QoE。

Description

一种无线局域网中保障视频流业务QoE的两级资源分配方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是一种两级资源分配方法。

背景技术

随着智能手机、平板电脑等便携设备的发展和普及，人们越来越希望使用便携设备通过无线局域网WLAN(WirelessLocalAreaNetwork)访问视频网站下载并观看视频流业务。目前，基于超文本传输协议HTTP(HyperTextTransferProtocol)的视频流技术已经成为主流视频网站采用的主要视频技术，基于HTTP视频流技术，用户只需要下载部分视频数据到缓冲区，即可以实现视频流业务的边下载边播放。用户体验质量QoE(QualityofExperience)被定义为用户对于某个应用或服务的喜悦或厌烦的程度，是决定视频业务成功与否的重要因素。对于HTTP视频流业务来说，视频播放过程中的播放停顿事件是影响QoE的最关键因素，一旦播放器缓冲区的视频数据被播放器读空，播放停顿事件就会发生。在WLAN中，由于存在多用户竞争等问题，HTTP视频流业务的QoE受到了严重的影响。

目前在WLAN中保障HTTP视频流业务QoE的方法主要是自适应码率调整机制，其基本思想为：在视频服务器上，每个视频文件被分割为若干个视频片，每个视频片被编码为多个不同码率的目标文件。WLAN中的视频用户实时地检查自己获得的网络带宽，并根据网络带宽动态地选择相应视频码率的视频编码文件片进行下载。该背景技术是一种对网络被动适应的应用层调整机制，然而，在大用户数的WLAN中，由于各视频用户的总下载速率受到WLAN中接入点AP(AccessPoint)的下行吞吐量的限制，而AP的下行吞吐量受到上行背景业务用户的影响，每个视频用户获得的下载速率可能会小于视频编码文件片的最低视频码率，进而导致下载的视频文件的速率无法满足视频播放速率的需求，并导致播放停顿事件并严重的影响视频流业务的QoE。

因此，本发明提出了一种基于两级资源分配的QoE保障算法，该方法通过动态调整AP和上行背景业务用户之间的资源分配以及视频用户之间的资源分配，来保障视频流业务的QoE。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明通过两级资源分配算法在WLAN大用户场景下保障视频流业务的QoE。

本发明方案的两级资源分配算法具体是指：第一级资源分配算法，即通过调整AP和背景业务用户的最小竞争窗实现在AP和背景业务用户之间的资源分配；第二级资源分配算法，即通过对视频用户进行优先级区分实现视频用户之间的资源分配。通过两级资源分配算法，可以避免在视频用户观看视频过程中播放停顿事件的发生，进而保障视频流业务的QoE。

在本发明中，视频流业务的QoE使用播放流畅度参数进行评估，播放流畅度定义为：视频流业务的有效播放时间与视频流业务的全部观看时间之比，其中视频流业务的全部观看时间包括初始缓冲时间，视频有效播放时间以及播放停顿时间。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

步骤1：视频用户通过访问视频网站下载媒体演示描述MPD(MediaPresentationDescription)文件，从其中提取待观看视频文件的平均码率参数，并将该参数通过WLAN中的管理帧，将ADDTS(Addtrafficstream)帧发送给接入点AP(AccessPoint)，转入步骤2；

步骤2：AP接收每个视频用户通过管理帧发送的视频文件平均码率参数，将其存入链表，并为每个视频用户建立一个视频数据缓冲队列，然后开始从视频服务器中下载的视频数据到相应的视频数据缓冲队列，转入步骤3；

步骤3：一旦AP检测到视频数据缓冲队列中存在视频数据，则AP启动信道竞争并从[0，CW]中随机选择一个整数作为退避计数值，其中CW(ContentionWindow)为AP的最小竞争窗，转入步骤4；

步骤4：AP根据IEEE802.11协议规定的退避机制开始执行退避过程，退避结束后，转入步骤5；

步骤5：AP根据视频用户的缓冲区状态信息、播放器状态信息和平均码率信息计算各视频用户的期望下载速率，其中缓冲区状态信息即缓冲区视频数据的可播放时间，播放器状态信息即播放器是处于播放状态还是暂停状态，如果视频用户未处于播放状态，则其期望下载速率等于平均码率，否则，为了避免播放缓冲区变空而出现播放停顿事件，AP设置视频用户的期望下载速率为视频流的平均码率*(缓冲区状态/缓冲区目标值)，其中缓冲区目标值可根据网络中的视频用户数动态调整，也可以设置为定值，一般设置为播放器缓冲区最大缓冲视频时间的1/2，之后转入步骤6；

步骤6：AP执行第二级资源分配算法，即首先计算每个视频用户的优先级P_i ^k，1≤i≤n，其中a_i是一个大于0的可调节参数，该参数可以根据网络中的视频用户数动态调整，也可以设置为定值，为视频用户已经获得的视频数据量与其所期望下载的视频数据量之差，r_i ^k为视频用户的平均下载速率，然后提取优先级最高的视频用户所对应的视频缓冲队列的分组作为待发数据分组，如果有两个或两个以上的视频用户的优先级均为最高值，则在其中随机选取一个视频用户，转入步骤7；

步骤7：AP执行第一级资源分配算法，即AP将所有视频用户的期望下载速率之和作为AP下行吞吐量需求，并根据该下行吞吐量需求以及网络中的背景业务用户数计算出相应的AP的最小竞争窗和背景业务用户的最小竞争窗

$W_{\mathrm{sta}}^k=\frac{2(1-{2p}_{\mathrm{sta}}^k)}{(1-2p_{\mathrm{sta}}^k){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{sta}}^k+p_{\mathrm{sta}}^k{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{sta}}^k[1-{\left({2p}_{\mathrm{sta}}^k\right)}^{m\_\mathrm{sta}}]}$

其中和分别为AP和上行背景业务用户的冲突概率，和分别为AP和上行背景业务用户的发送概率，m_ap和m_sta分别为AP和背景业务用户的退避阶数，得到相应的和后转入步骤8；

步骤8：AP将背景业务用户的最小竞争窗放入到待发的视频分组的帧头中，并发送给相对应的视频用户，转入步骤9；

步骤9：视频用户和背景业务用户监听到视频分组后进行如下处理：

(1)视频用户检查视频分组目的地址，如果目的地址不是自己则直接丢弃该视频分组，否则将视频分组放入视频播放区的缓冲区内，然后读取当前播放器缓冲区状态以及播放器状态信息，并通过MAC层的ACK分组将这两个状态信息反馈给AP；

(2)背景业务用户从视频分组帧头中提取背景业务用户最小竞争窗参数信息，并更新自己的最小竞争窗参数后，转入步骤10；

步骤10：AP接收到视频节点的ACK后，提取该视频用户的缓冲区状态信息以及播放器状态信息，并连同接收到该信息的时刻一起存储到链表，如果有至少一个视频数据缓冲队列存在待发视频分组，则AP根据步骤7计算出的新的AP最小竞争窗选择一个新的退避计数值，并转入步骤4，否则，AP进入空闲状态。

本发明的有益效果由于采用了第一级资源分配算法保障了AP获得的下行吞吐量可以满足所有视频用户的下载速率要求，同时通过第二级资源分配算法保障了优先级最高的视频用户可以最快地得到视频数据，从而避免了WLAN中视频用户在观看HTTP视频流业务过程中的播放停顿事件，保障了视频流业务的QoE。

附图说明

图1是本发明的网络应用场景。其中AP为接入点AP(AccessPoint)。

图2是本发明的MAC层数据分组的帧结构示意图。

图3是本发明的MAC层ACK分组的帧结构示意图。

图4是视频用户的QoE的平均值随着上行背景业务用户数变化的情况。

图5是视频用户的QoE的标准差随着上行背景业务用户数变化的情况。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明主要是一种在AP上执行的资源分配算法，下面结合实例对本发明的实现进行详细的说明。

AP通过结构体链表Video_info维护每个视频用户的相关信息，其中每个结构体的主要变量包括：

addr：该变量用于视频用户的地址，该地址全网唯一；

average_bitrate：该变量用于存储该视频用户数据所下载视频的平均码率；

buffer_state：该变量用于存储视频用户最近一次通过ACK帧反馈的缓冲区状态信息；

play_state：该变量用于存储用户最近一次通过ACK帧反馈的播放状态信息；

buffer_time：该变量用于记录视频用户最近一次反馈ACK帧的时间；

expected_downloadrate：该变量用于存储视频用户的期望下载速率；

priority：该变量用于存在视频用户的优先级；

send_start_time：该变量用于存储AP首次给视频用户发送数据分组的时间；

send_amount：该变量用于存储AP给视频用户的总发送视频数据量；

假设在WLAN中，除了一个AP外，有n个视频用户想观看HTTP视频流业务，同时有m个上行背景用户数向AP发送饱和的数据包协议UDP(UserDatagramProtocol)业务。网络中传输的数据分组大小均与MAC层的最大传输单元MTU(maximumtransmissionunit)相同。

图1是本发明的网络应用场景。图2是本发明的MAC层数据分组的帧结构示意图，其中新加字段cw_station用于存储背景业务用户的最小竞争窗信息，其他字段均与IEEE802.11标准中的数据分组用途相同。图3是本发明中的MAC层ACK分组的帧结构示意图，其中新加字段buffer_state和play_state分别用于存储视频用户的缓冲区状态和播放器状态，其他字段均与IEEE802.11标准中的ACK分组用途相同。

本实施例的具体工作步骤如下：

步骤1：视频用户通过访问视频网站下载媒体演示描述MPD(MediaPresentationDescription)文件，从其中提取待观看视频文件的平均码率参数，并将该参数通过WLAN中的管理帧，将ADDTS(Addtrafficstream)帧发送给接入点AP(AccessPoint)，转入步骤2；

步骤2：AP接收每个视频用户通过管理帧发送的视频文件平均码率参数，将其存入链表，并为每个视频用户建立一个视频数据缓冲队列，然后开始从视频服务器中下载的视频数据到相应的视频数据缓冲队列，转入步骤3；

AP接收每个视频用户通过管理帧发送的视频文件平均码率参数，将其存入链表，例如将视频用户i(i∈[1,n])的视频文件平均码率参数a_i存入video_info[i].average_bitrate，并为每个视频用户建立一个视频数据缓冲队列，然后开始从视频服务器中下载的视频数据到相应的视频数据缓冲队列，转入步骤3。

步骤3：一旦AP检测到视频数据缓冲队列中存在视频数据，则AP启动信道竞争并从[0，CW]中随机选择一个整数作为退避计数值，其中CW(ContentionWindow)为AP的最小竞争窗，可以根据IEEE802.11a标准取值为31，转入步骤4。

步骤4：AP根据IEEE802.11协议规定的退避机制开始执行退避过程，退避结束后，转入步骤5；

AP根据载波侦听多路访问/冲突避免CSMA/CA(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance)机制开始执行退避和信道竞争过程，直至信道竞争成功后，如AP收到视频用户的清除发送CTS(ClearToSend)帧，转入步骤5。

步骤5：AP根据视频用户的缓冲区状态信息、播放器状态信息和平均码率信息计算各视频用户的期望下载速率，其中缓冲区状态信息即缓冲区视频数据的可播放时间，播放器状态信息即播放器是处于播放状态还是暂停状态，如果视频用户未处于播放状态，则其期望下载速率等于平均码率，否则，为了避免播放缓冲区变空而出现播放停顿事件，AP设置视频用户的期望下载速率为视频流的平均码率*(缓冲区状态/缓冲区目标值)，其中缓冲区目标值可根据网络中的视频用户数动态调整，也可以设置为定值，一般设置为播放器缓冲区最大缓冲视频时间的1/2，之后转入步骤6；

AP根据视频用户的缓冲区状态信息(即缓冲区视频数据的可播放时间)，播放器状态信息(即播放器是处于播放状态还是暂停状态)和平均码率信息计算各视频用户的期望下载速率，如果视频用户未处于播放状态，则其期望下载速率等于平均码率，否则，为了避免播放缓冲区变空而出现播放停顿事件，AP设置视频用户的期望下载速率为平均码率与缓冲区状态之比乘以一个目标值(该目标值可以根据网络中的视频用户数动态调整，也可以设置为定值)。例如AP为了计算视频用户i的期望下载速率v_i ^k，具体步骤如下：

步骤5.1：AP首先检查video_info[i].buffer_time，如果该变量为0，则表示该视频用户从未通过ACK帧反馈过缓冲区状态信息，AP设置该视频用户的期望下载速率v_i ^k为该视频用户的视频文件平均码率a_i(该信息存储在video_info[i].average_bitrate中)，否则转入步骤5.2。

步骤5.2：AP检查video_info[i].play_state，如果该变量为0，表示视频用户的播放器未处于播放状态，AP设置该视频用户的期望下载速率为该视频用户的视频文件平均码率a_i，否则转入步骤5.3。

步骤5.3：由于视频用户的播放器处于播放状态，其当前时刻缓冲区状态已经不同于上次视频用户反馈的缓冲区状态B_i，而是按照如下公式计算，其中为当前时刻，T_i为最近一次视频用户i通过ACK反馈缓冲区状态的时刻(该信息存储在video_info[i].buffer_time中)。如果则表示视频用户已经停止播放，AP设置该视频用户的期望下载速率为该视频用户的视频文件平均码率a_i，否则，为了避免正在处于播放状态的视频用户缓冲区变空，AP定义一个目标值B_target(该目标值可以根据网络中的视频用户数动态调整，也可以设置为定值，例如10秒)，并期望在视频用户当前缓冲区中的视频数据播放结束前，该视频用户下载的视频数据的播放时间可以达到目标值B_target，因此AP计算该视频用户的期望下载速率为 $v_i^k=a_i{\·B}_{t\arg \mathrm{et}}/B_i^k,$ 转入步骤6。

步骤6：AP执行第二级资源分配算法，即首先计算每个视频用户的优先级P_i ^k，1≤i≤n，其中a_i是一个大于0的可调节参数，该参数可以根据网络中的视频用户数动态调整，也可以设置为定值，为视频用户已经获得的视频数据量与其所期望下载的视频数据量之差，r_i ^k为视频用户的平均下载速率，然后提取优先级最高的视频用户所对应的视频缓冲队列的分组作为待发数据分组，如果有两个或两个以上的视频用户的优先级均为最高值，则在其中随机选取一个视频用户，转入步骤7；

具体步骤如下：

步骤6.1：AP计算视频用户i(1≤i≤n)已经获得的视频数据量与其所期望下载的视频数据量之差，即其中为AP上次计算各视频用户优先级时视频用户i的已经获得的视频数据量与其所期望下载的视频数据量之差，是AP上次计算各视频用户优先级时视频用户i的期望下载速率。Δk是AP上次计算各视频用户优先级的时刻与当前时刻的时间差，是AP上次计算各视频用户优先级时AP发送给视频用户i的视频数据量，转入步骤6.2。

步骤6.2：AP根据video_info[i].send_start_time中存储的首次发送时间T_i ^start，video_info[i].send_amount中存储的总发送视频数据量D_i以及当前时刻计算视频用户的i(1≤i≤n)平均下载速率转入步骤6.3。

步骤6.3：AP计算视频用户i的优先级其中a_i是一个大于0的可调节参数，该参数可以根据网络中的视频用户数动态调整，也可以设置为定值，例如0.0001，转入步骤6.4。

步骤6.4：AP找出最高优先级的视频用户j，这里j满足条件：

1≤j,i≤n,j≠i，如果有两个或两个以上的视频用户的优先级均为最高值，则在其中随机选取一个视频用户，然后AP从视频数据缓冲队列j中提取一个视频分组作为待发数据分组，转入步骤7。

步骤7：AP执行第一级资源分配算法，即AP将所有视频用户的期望下载速率之和作为AP下行吞吐量需求，并根据该下行吞吐量需求以及网络中的背景业务用户数计算出相应的AP的最小竞争窗和背景业务用户的最小竞争窗

$W_{\mathrm{sta}}^k=\frac{2(1-{2p}_{\mathrm{sta}}^k)}{(1-2p_{\mathrm{sta}}^k){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{sta}}^k+p_{\mathrm{sta}}^k{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{sta}}^k[1-{\left({2p}_{\mathrm{sta}}^k\right)}^{m\_\mathrm{sta}}]}$

其中和分别为AP和上行背景业务用户的冲突概率，和分别为AP和上行背景业务用户的发送概率，m_ap和m_sta分别为AP和背景业务用户的退避阶数，得到相应的和后转入步骤8；

具体步骤如下：

步骤7.1：AP计算在保障AP下行吞吐量前提下，上行背景业务用户可获得吞吐量为其中为AP满足所有视频用户期望下载速率要求的下行吞吐量，m为背景业务用户数，S_max为当WLAN调整到最佳工作点时网络的最大吞吐量，其计算公式为：其中T_s和T_c分别是成功传输一次数据分组所花费的时间以及由于冲突所浪费的时间，T_len是数据分组的长度，σ是空闲时隙的长度，K的表达式为转入步骤7.2。

步骤7.2：AP计算AP的吞吐量与上行背景业务用户的吞吐量之比 ${\mathrm{\β}}^k=r_{\mathrm{ap}}^k/r_{\mathrm{sta}}^k={\mathrm{mr}}_{\mathrm{ap}}^k/(S_{\max }-r_{\mathrm{ap}}^k),$ 转入步骤7.3。

步骤7.3：AP计算AP和上行背景业务用户的发送概率分别为和AP和上行背景业务用户的冲突概率分别为 $p_{\mathrm{ap}}^k=1-{(1-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{sta}}^k)}^m$ 和 $p_{\mathrm{sta}}^k=1-(1-{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{ap}}}^k){(1-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{sta}}^k)}^{m-1},$ 转入步骤7.4。

步骤7.4：AP计算得到AP和上行背景业务用户的最小竞争窗为：

$W_{\mathrm{ap}}^k=\frac{2(1-{2p}_{\mathrm{ap}}^k)}{(1-2p_{\mathrm{ap}}^k){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{ap}}^k+p_{\mathrm{ap}}^k{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{ap}}^k[1-{\left({2p}_{\mathrm{ap}}^k\right)}^{m\_\mathrm{ap}}]}$ 和 $W_{\mathrm{sta}}^k=\frac{2(1-{2p}_{\mathrm{sta}}^k)}{(1-2p_{\mathrm{sta}}^k){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{sta}}^k+p_{\mathrm{sta}}^k{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{sta}}^k[1-{\left({2p}_{\mathrm{sta}}^k\right)}^{m\_\mathrm{sta}}]},$ 其中m_ap和m_sta分别为AP和背景业务用户的退避阶数，一般取值可以为5或7。转入步骤8。

步骤8：AP将背景业务用户的最小竞争窗放入到待发的视频分组的帧头中，并发送给相对应的视频用户，转入步骤9；

AP将步骤7中计算得到的背景业务用户最小竞争窗放入到待发的视频分组的帧头中的cw_station字段，并发送给相应的视频用户，例如视频用户j，转入步骤9。

步骤9：视频用户和背景业务用户监听到视频分组后进行如下处理：

(1)视频用户检查视频分组目的地址，如果目的地址不是自己则直接丢弃该视频分组，否则将视频分组放入视频播放区的缓冲区内，然后读取当前播放器缓冲区状态(即缓冲区视频数据的可播放时间)以及播放器状态信息(即播放器是处于播放状态还是暂停状态)，将它们放入MAC层ACK帧的新增字段buffer_state和play_state，并通过MAC层的ACK分组将这两个状态信息反馈给AP；

(2)背景业务用户从视频分组帧头中提取背景业务用户最小竞争窗参数信息，并更新自己的最小竞争窗参数后，即从视频分组帧头的cw_station字段提取背景业务用户最小竞争窗参数并更新自己的最小竞争窗参数，转入步骤10。

步骤10：AP接收到视频节点的ACK后，提取该视频用户的缓冲区状态信息以及播放器状态信息，并连同接收到该信息的时刻一起存储到链表，如果有至少一个视频数据缓冲队列存在待发视频分组，则AP根据步骤7计算出的新的AP最小竞争窗选择一个新的退避计数值，并转入步骤4，否则，AP进入空闲状态。

AP接收到视频节点(例如视频节点j)的ACK后，从ACK帧的buffer_state字段提取该视频用户的缓冲区状态信息B_j，从ACK帧的play_state字段提取该视频用户的播放器状态信息C_j，并分别存入video_info[j].buffer_state，video_info[j].play_state，同时当前时刻T_j存入video_info[j].buffer_time。然后根据步骤7计算出的新的AP最小竞争窗选择一个新的退避计数值，转入步骤4，开始新一轮的视频流业务数据发送过程。

仿真中统计分析了视频用户获得的QoE的平均值以及QoE的标准差。

主要的仿真参数如下：

仿真中所用视频trace文件均从网站http://trace.eas.asu.edu/tracemain.html下载，这些视频trace文件的分辨率为1280*720p，帧速率为30fps，视频长度为600s。视频trace文件的量化参数为48，平均码率为24.095Kbps～31.993Kbps。仿真中视频节点数设置为15个，上行背景业务节点从5个增长到23个。MAC层的物理帧控制传输速率为6Mbps，数据分组的传输速率为24Mbps，其他的仿真参数与IEEE802.11a的参数相同。得到图4和图5两个视频用户的QoE的平均值和标准差随着上行背景业务用户数变化的情况，通过仿真结果可以看出，本发明可以保障视频流业务的QoE以及不同视频用户之间的公平性。

Claims (1)

1.一种无线局域网中保障视频流业务QoE的两级资源分配方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1：视频用户通过访问视频网站下载媒体演示描述MPD(MediaPresentationDescription)文件，从其中提取待观看视频文件的平均码率参数，并将该参数通过WLAN中的管理帧，将ADDTS(Addtrafficstream)帧发送给接入点AP(AccessPoint)，转入步骤2；

步骤2：AP接收每个视频用户通过管理帧发送的视频文件平均码率参数，将其存入链表，并为每个视频用户建立一个视频数据缓冲队列，然后开始从视频服务器中下载的视频数据到相应的视频数据缓冲队列，转入步骤3；

步骤3：一旦AP检测到视频数据缓冲队列中存在视频数据，则AP启动信道竞争并从[0，CW]中随机选择一个整数作为退避计数值，其中CW(ContentionWindow)为AP的最小竞争窗，转入步骤4；

步骤4：AP根据IEEE802.11协议规定的退避机制开始执行退避过程，退避结束后，转入步骤5；

步骤5：AP根据视频用户的缓冲区状态信息、播放器状态信息和平均码率信息计算各视频用户的期望下载速率，其中缓冲区状态信息即缓冲区视频数据的可播放时间，播放器状态信息即播放器是处于播放状态还是暂停状态，如果视频用户未处于播放状态，则其期望下载速率等于平均码率，否则，为了避免播放缓冲区变空而出现播放停顿事件，AP设置视频用户的期望下载速率为视频流的平均码率*(缓冲区状态/缓冲区目标值)，其中缓冲区目标值可根据网络中的视频用户数动态调整，也可以设置为定值，一般设置为播放器缓冲区最大缓冲视频时间的1/2，之后转入步骤6；

步骤6：AP执行第二级资源分配算法，即首先计算每个视频用户的优先级 1≤i≤n，其中a_i是一个大于0的可调节参数，该参数可以根据网络中的视频用户数动态调整，也可以设置为定值，为视频用户已经获得的视频数据量与其所期望下载的视频数据量之差，为视频用户的平均下载速率，然后提取优先级最高的视频用户所对应的视频缓冲队列的分组作为待发数据分组，如果有两个或两个以上的视频用户的优先级均为最高值，则在其中随机选取一个视频用户，转入步骤7；

步骤7：AP执行第一级资源分配算法，即AP将所有视频用户的期望下载速率之和作为AP下行吞吐量需求，并根据该下行吞吐量需求以及网络中的背景业务用户数计算出相应的AP的最小竞争窗和背景业务用户的最小竞争窗

$W_{\mathrm{sta}}^k=\frac{2(1-{2p}_{\mathrm{sta}}^k)}{(1-{2p}_{\mathrm{sta}}^k){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{sta}}^k+p_{\mathrm{sta}}^k{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{sta}}^k[1-{\left(2p_{\mathrm{sta}}^k\right)}^{m\_\mathrm{sta}}]}$

其中和分别为AP和上行背景业务用户的冲突概率，和分别为AP和上行背景业务用户的发送概率，m_ap和m_sta分别为AP和背景业务用户的退避阶数，得到相应的和后转入步骤8；

步骤8：AP将背景业务用户的最小竞争窗放入到待发的视频分组的帧头中，并发送给相对应的视频用户，转入步骤9；

步骤9：视频用户和背景业务用户监听到视频分组后进行如下处理：

(1)视频用户检查视频分组目的地址，如果目的地址不是自己则直接丢弃该视频分组，否则将视频分组放入视频播放区的缓冲区内，然后读取当前播放器缓冲区状态以及播放器状态信息，并通过MAC层的ACK分组将这两个状态信息反馈给AP；

(2)背景业务用户从视频分组帧头中提取背景业务用户最小竞争窗参数信息，并更新自己的最小竞争窗参数后，转入步骤10；

步骤10：AP接收到视频节点的ACK后，提取该视频用户的缓冲区状态信息以及播放器状态信息，并连同接收到该信息的时刻一起存储到链表，如果有至少一个视频数据缓冲队列存在待发视频分组，则AP根据步骤7计算出的新的AP最小竞争窗选择一个新的退避计数值，并转入步骤4，否则，AP进入空闲状态。