CN108076378B - 利用前贴片广告时间的多模终端无线传输接口优选方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用前贴片广告时间的多模终端无线传输接口优选方法，包括初始化阶段，当用户点击视频播放或其它业务传输开始，由流控制传输协议维护各接口的激活状态，建立一条主用连接，其它接口为备用连接，通过主用连接开始缓冲广告数据，等待广告缓冲完毕，转入网络性能测量阶段；网络性能测量阶段，业务开始缓冲传输，在此期间根据缓冲过程，多次采样测量各接口的传输性能并获得平均综合性能；网络接口选择阶段，在广告播放完毕后，根据接口性能采样获得的所有接口的平均性能，选择对应平均性能最优的网络接口进行业务传输。本发明能够适用于无线多模终端在播放在线视频、进行在线游戏以及未来的虚拟现实等各类应用，具有重要的市场价值。

Description

利用前贴片广告时间的多模终端无线传输接口优选方法

技术领域

本发明属于无线多模终端传输业务技术领域，特别涉及一种利用前贴片广告时间的多模终端无线传输接口优选方法。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，日常生活中可用的无线网络日益增多。一是多种不同制式的无线网络共存，比如蓝牙、WiFi、蜂蜜网(3G、4G-LTE、未来的5G无线网络等)、卫星网络甚至是无人机通信网络；二是相同制式但所属于不同运营商的网络共存，比如中国移动、中国联通和中国电信的LTE网络。由于受到无线环境和网络负载等多方面因素的影响，单个网络的性能是动态变化的，难以保证其性能一直最优。利用多个无线网络的性能分集，合理进行网络接口动态选择能够显著提升传输性能和用户体验。随着以智能手机为代表的无线终端开始配备多个无线通信接口，具备多模多通道通信能力，未来有望通过动态的无线网络选择满足高传输性能要求业务。显然，合理进行无线网络接口的选择至关重要。本发明关注的就是无线多模终端在播放在线视频、进行在线游戏以及未来的各类虚拟现实应用时，设计有效的网络性能测量和选择方案以提升业务传输质量和用户体验。

由于受到无线环境和网络负载等多方面因素的影响，无线网络的传输性能是不确定且动态变化的，因此，合理的无线网络接口选择需要精准、低开销的网络性能测量方法。现有方法主要分为两类，一类是基于专门的中间件，通过额外配置的硬件设备专门完成对各个可用网络的带宽和时延的评估，辅助进行网络选择。此类方法的最大缺陷在于需要额外硬件，成本较高，主要用于家庭内部场景，不便于移动场景的应用；此外，其网络性能估计通常是独立于实际的业务传输进行的预先测量，不是对实际端到端业务传输的测量，因而，其准确性不高。另一类方法是业务传输中的主动网络探测，业务传输时建立多个传输层会话，每个会话通过不同的无线网络接口传输，其中一个接口为主用，其余为备用。除了主用接口用于业务传输，终端会周期性的在备用传输接口上传输测试包以评估其性能。该方法虽然实现了业务传输端到端的测量，但需要额外的探测开销，受制于有限的探测包数量和探测时间，其精度有限。最重要的一点是，如果没有高效的传输层协议支持，探测中的接口切换可能引入处理开销甚至导致业务传输中断，影响性能和用户体验。综述现有的方法可以发现，当前仍然缺少能够保证较高测量精度、以较低的开销实现对网络性能的性能评估方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提出一种利用网络视频、游戏、未来的虚拟现实等应用的前贴片广告时间进行快速网络性能测量并选择最优网络接口的方法，提升业务的传输质量和用户体验。

为解决上述技术问题，本发明采用一种利用前贴片广告时间的多模终端无线传输接口优选方法，包括如下三个阶段的处理：

初始化阶段，当用户点击视频播放或其它类型的业务传输开始后，依据对端的服务器地址，启动流控制传输协议，为双方绑定多个IP地址，为每一个可用的无线网络建立一个传输连接，每个连接对应的无线接入网络称之为接口；由流控制传输协议维护各接口的激活状态，建立一条主用连接，其它接口为备用连接，通过主用连接开始缓冲广告数据，等待广告缓冲完毕，转入网络性能测量阶段；

网络性能测量阶段，业务开始缓冲传输，在此期间根据缓冲过程，多次采样测量各接口的传输性能并获得平均综合性能，分为两个阶段，

1)接口性能采样初始化，包括顺序选择每一个接口，在每个接口上传输缓冲数据，根据传输情况计算若干传输参数，依据所得传输参数评估接口的综合性能得分，作为初始的性能采样值；

2)接口性能采样，包括按照预定规则选择一个网络接口进行数据缓冲传输，记录接口的性能采样值，并在被采样一次后，根据前期获得的平均性能与最新的性能采样值更新平均性能，重复执行直到广告播放完毕；

网络接口选择阶段，在广告播放完毕后，根据接口性能采样获得的所有接口的平均性能，选择对应平均性能最优的网络接口进行业务传输。

而且，接口性能采样中，按照预定规则选择一个网络接口进行数据缓冲传输，实现方式为采用确定性规则，轮流让所有的接口传输一定量的缓冲数据，评估接口的综合性能得分。

而且，接口性能采样中，按照预定规则选择一个网络接口进行数据缓冲传输，实现方式为以概率的方式选择一个网络接口，包括以概率ε随机选择一个网络接口；以概率1-ε选择对应当前平均性能最优的网络接口，其中ε为预设的门限值。

而且，根据传输情况计算传输时延、上行速率和下行速率三个重要参数。并依据全部或部分参数评估接口的综合性能得分。

本发明具有以下优点：

(1)巧妙利用广告播放时间进行网络性能评估，避免了对用户业务过程的干扰，最大程度减小了对用户体验的影响。

(2)利用播放广告时后台的业务缓冲传输过程进行网络性能的采样，测量与实际传输经过相同的端到端连接，提高了网络性能评估的准确性。

(3)基于网络性能多个样本的平均性能进行接口优选，在动态的无线和网络环境中具有较好的鲁棒性。

本发明能够适用于无线多模终端播放在线视频、进行在线游戏以及未来的虚拟现实等各类应用，具有重要的市场价值。

附图说明

图1是本发明实施例的流程示意图。

图2是本发明实施例的无线网络连接示意图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案、优点更加清晰，下面将结合本发明实施例和附图来介绍本发明的技术方案。

本发明主要用于为无线多模终端传输业务时进行无线传输接口的优选。当业务对网络传输性能要求较高，而终端可以有多个不同的无线网络可选时，本发明利用业务的前贴片广告播放时间对各个无线网络进行性能采样和评估，当广告播放完毕，为后续的业务选择平均综合性能最优的无线网络进行传输。

多模终端具有多种类型的无线接口，如3G/4G/5G各类蜂窝网络接口、无线局域网802.11系列标准接口、蓝牙、设备到设备(device-to-device)传输接口类型等，终端可以在多个接口中任意选择1个或多个(不冲突，能够同时传输)进行业务传输。

针对的业务主要是对于传输性能有较高要求的类型，如高清视频点播、视频直播、在线游戏、虚拟现实应用等。上述业务既可是基于B/S的，也可虽基于C/S的。

视频贴片广告也叫视频插片广告，是受到各类广告主欢迎的一种视频广告形式。视频播放或应用开始之前播放的一段广告片叫前贴片，它是最常用的贴片广告形式。在前贴片广告的播放时间内(通常为15秒至90秒)，视频等业务会进行传输和缓冲。本发明利用广告播放时间进行网络性能测量，最大程度减少测量过程对用户体验的影响，通过业务缓冲传输实现多个无线端到端连接的性能评估，并基于性能评估结果为后续的业务传输选择性能最优的无线网络接口。

本发明工作前提是无线终端具有多模多通道通信能力，传输层采用流控制传输协议(stream control transmission protocol，SCTP)。上述条件保证了在业务传输中，终端能够与对端建立多个经过不同无线网络的传输接口，以便灵活进行传输接口的切换。

实施例的实现过程包括三大部分：

(1)初始化

1)点击视频播放或其它业务传输开始触发本方法的执行。依据对端的服务器地址，启动流控制传输协议(SCTP)，为双方绑定多个IP地址，为每一个可用的无线网络建立一个传输连接，每个连接对应的无线接入网络称之为接口。由流控制传输协议维护各接口的激活状态，建立一条主用连接，其它接口为备用连接，如图2所示，流控制传输协议为无线终端与服务器之间的传输层会话建立多个连接，无线终端通过无线接入网和骨干网以及互联网接入应用服务器。每个连接绑定不同的IP地址，如IP地址A1-B1、IP地址A2-B2、IP地址A3-B3，分别记为无线网络接口1、无线网络接口2、无线网络接口3。一个连接为主用，其余为备用，主用连接可切换。。

2)通过主用连接开始缓冲广告数据，等待广告缓冲完毕，转入网络性能测量阶段。其间，一旦用户结束或退出应用，流程结束。

(2)网络性能测量

业务开始缓冲传输，在此期间根据缓冲过程，多次采样测量各接口的传输性能并获得平均综合性能，可分为两个阶段。

1)接口性能采样初始化。顺序选择每一个接口，在每个接口上传输预设的一定量或一定时间的缓冲数据，根据传输情况计算若干传输参数，依据所得传输参数评估接口的综合性能得分，作为初始的性能采样值。优选地，计算其传输时延、上行速率和下行速率三个重要参数。并依据三个参数评估接口的综合性能得分。其间，一旦用户结束或退出应用，流程结束。

2)接口性能采样。按照预定规则选择一个网络接口作为主用连接进行数据缓冲传输，不断重复这一过程。记录接口的性能采样值，并在被采样一次后，根据前期获得的平均性能与最新的性能采样值更新平均性能。性能采样值的提取方式和初始化阶段一致，即可以根据传输情况计算传输时延、上行速率和下行速率三个重要参数。并依据全部或部分参数评估接口的综合性能得分。

具体实施时，可选采用两种预定规则之一：

确定性规则。按照确定的排序，轮流选择每个接口作为主用连接并传输预设的一定量或一定时间的缓冲数据，获得其传输时延、上行速率和下行速率，并依据其中全部或部分参数评估接口的综合性能得分。

随机规则。依据强化学习算法的采样方式，每次以概率的方式选择一个网络接口作为主用连接。具体规则如下：以概率ε随机选择一个网络接口；以概率1-ε选择对应当前平均性能最优的网络接口，其中0＜ε＜1为门限值。在该接口传输预设的一定量或一定时间的缓冲数据，获得其传输时延、上行速率和下行速率，并依据参数评估接口的综合性能得分。

重复上述接口性能采样过程，直到广告播放完毕。其间，一旦用户结束或退出应用，流程结束。

(3)网络接口选择

广告播放完毕，根据网络接口性能采样阶段获得的所有接口的平均性能，选择对应平均性能最优的网络接口作为主用连接进行业务传输。

本发明中几个重点名词的注释：

接口和网络接口：均指不同的端到端传输层连接对应的用户侧无线接入网络，包括各类蜂窝网络、无线局域网802.11系列标准网络、蓝牙、设备到设备(device-to-device)传输类型等。

接口/网络性能：根据业务缓冲传输计算得到的传输时延、上行传输速率和下行传输速率表征网络性能的三个关键参数。

接口/网络的综合性能：以传输时延、上行传输速率和下行传输速率参数为输入，通过业务的效用函数计算得到代表网络综合性能的值。

平均综合性能：多个综合性能采样值的平均值。

具体实施时，可采用以下流程：

启动流控制传输协议；

建立经由不同无线网络传输的接口；

判断是否应用终止，若否则判断是否广告缓冲完毕，若是则顺序选择一个接口，依据业务的一段缓冲传输过程测量接口的性能，然后判断是否应用终止，若否则循环直到每个接口均测完一次，若是则按照预定规则选择一个接口，依据业务的一段缓冲传输过程测量接口的性能，更新该接口的平均性能和当前总的测量次数，然后判断是否应用终止，若否则判断是否广告播放完毕，选择平均性能最优的接口进行业务传输。

为了便于说明该发明的实施步骤，举一示例予以详细说。

1)一部多模智能手机打开视频直播软件观看超清格式的足球比赛现场直播。若当前用户有权限接入的无线网络为中国电信4G+的LTE、中国移动4G+的LTE和家庭WiFi，则当点击直播链路后，SCTP协议为手机与视频服务器间建立三条端到端的连接：第一条为经由中国移动4G+的LTE网络接入至服务器的连接，第二条为经由中国电信4G+的LTE网络接入至服务器的连接，第三条为经由家庭WiFi接入至服务器的连接，三条连接分别对应三个无线网络接口。SCTP选择三个无线网络中任意一个作为初始的主用接口，并使用对应的端到端连接开始缓冲广告数据。

2)手机端开始播放总时长60秒的广告，并在5秒内缓冲完广告内容。随后视频数据缓冲开始，SCTP依次选择中国移动LTE、中国电信LTE和家庭WiFi作为主用接口，在各接口中传输1秒钟，依据传输过程得到三个接口的网络性能矢量分别为

Θ_电信-LTE＝(d_电信-LTE,θ_{电信-LTE-downlink},θ_{电信-LTE-uplink})

Θ_移动-LTE＝(d_移动-LTE,θ_{移动-LTE-downlink},θ_{移动-LTE-uplink})

Θ_WiFi＝(d_WiFi,θ_{WiFi-downlink},θ_WiFi-uplink)

其中d表示数据的端到端时延，单位为ms，θ_downlink为下行吞吐量，单位为Mbps，θ_uplink为上行吞吐量，单位为Mbps。

实施例中，考虑到观看视频主要受到下行吞吐量和端到端时延影响，定义网络的综合性能U与网络性能矢量的映射关系为U＝f(Θ)＝θ_downlink-αd，其中α为常数因子，取值范围为[0,1]，实施例取0.1。则接口性能采样初始化阶段得到的三接口的综合性能样本值分别为U_电信-LTE＝f(Θ_电信-LTE)，U_移动-LTE＝f(Θ_移动-LTE)，U_WiFi＝f(Θ_WiFi)。记三个接口的平均综合性能分别为

三个接口被选择为视频传输缓冲数据的次数为T_电信-LTE、T_移动-LTE、T_WiFi。则

T_电信-LTE＝1、T_移动-LTE＝1、T_WiFi＝1。

3)随后，每次在完成当前网络中传输1秒钟后，按照随机规则选择接口传输，选择的接口记为a。实施例中，以概率ε＝0.1任意选择一个接口，若选择成功则a∈{电信-LTE,电信-LTE,WiFi}，以概率1-ε＝0.9选择平均综合性能最优的接口，若选择成功则

即以1/3概率任选一个网络，以2/3概率选当前估计最优的网络。并在选定的接口a中传输1秒数据，依据传输过程更新接口a的网络性能矢量Θ_a，相应得到新的综合性能样本值为U_a＝f(Θ_a)，更新平均综合性能为

右边的

表示不包含此次新样本值U_a的值，左边的

表示加了新的样本值之后重新计算的平均值；更新该接口被选中的次数T_a＝T_a+1。

4)重复步骤3)，在总共切换了预定次数(实施例为54次接口)的传输后，广告播放完毕。此时，选择平均综合性能最优的接口作为后续视频直播的默认传输接口a^*，即

流程结束。

具体实施时，本发明流程可以软件的形式内嵌于网页或客户端中，应用开启并缓冲完广告后启动其流程。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种利用前贴片广告时间的多模终端无线传输接口优选方法，其特征在于，利用前贴片广告播放时间进行网络性能采样，最大程度减小对正常业务传输的影响，包括如下三个阶段的处理：

初始化阶段，当用户点击视频播放或其它业务传输开始，依据对端的服务器地址，启动流控制传输协议，为双方绑定多个IP地址，为每一个可用的无线网络建立一个传输连接，每个连接对应的无线接入网络称之为接口；由流控制传输协议维护各接口的激活状态，建立一条主用连接，其它接口为备用连接，通过主用连接开始缓冲广告数据，等待广告缓冲完毕，转入网络性能测量阶段；

网络性能测量阶段，业务开始缓冲传输，在此期间根据缓冲过程，多次采样测量各接口的传输性能并获得平均综合性能，分为两个阶段，

1)接口性能采样初始化，包括顺序选择每一个接口，在每个接口上传输缓冲数据，根据传输情况计算若干传输参数，依据所得传输参数评估接口的综合性能得分，作为初始的性能采样值；

2)接口性能采样，包括按照预定规则选择一个网络接口进行数据缓冲传输，记录接口的性能采样值，并在被采样一次后，根据前期获得的平均性能与最新的性能采样值更新平均性能，重复执行直到广告播放完毕；

所述按照预定规则选择一个网络接口进行数据缓冲传输，实现方式为采用确定性规则，轮流让所有的接口传输一定量的缓冲数据，评估接口的综合性能得分；或者，以概率的方式选择一个网络接口，包括以概率ε随机选择一个网络接口；以概率1-ε选择对应当前平均性能最优的网络接口，其中ε为预设的门限值；

网络接口选择阶段，在广告播放完毕后，根据接口性能采样获得的所有接口的平均性能，选择对应平均性能最优的网络接口进行业务传输。

2.根据权利要求1所述利用前贴片广告时间的多模终端无线传输接口优选方法，其特征在于：根据传输情况计算传输时延、上行速率和下行速率三个重要参数，并依据全部或部分参数评估接口的综合性能得分。

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