CN109861962A - 无线视频直播体验保障方法和实现该方法的设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无线视频直播体验保障方法和实现该方法的设备及系统，属于无线通信技术领域，包括步骤：确定MEC设备接入运营商网络的通信服务质量；用户接入所述MEC设备，业务数据根据业务体验要求分别送入运营商网络或本地缓存；所述MEC设备根据所述业务体验要求及网络带宽情况，提供视频直播体验保障。本发明针对临时集会的现场，通过部署MEC设备接入运营商的网络，利用运营商的网络连接用户，有效的保障了服务的质量，当使用完毕后，可拆除MEC设备，避免了网络设备的闲置和浪费，具有较高的商业价值。

Description

无线视频直播体验保障方法和实现该方法的设备及系统

技术领域

本发明涉及无线视频直播体验保障方法和实现该方法的设备及系统，属于无线通信技术领域。

背景技术

无线通信在全球得到了广泛的应用，极大地方便了人们之间的沟通，中国手机普及率已达95％，智能手机普及率则不低于75％。典型的无线通信系统或网络，如LTE(longterm evolution，长期演进)系统通过基站在一个蜂窝小区内为多个UE(user equipment，用户设备)提供无线链路实现无线通信，这种无线连接通常使用的是共享的无线频率资源。移动通信为用户带来便利的同时，也造成了移动网络建设的一些挑战：移动通信的业务流量或信号流量都具有较强的流动性、突发性和随机性，例如沙特朝觐的通信服务，单位面积的负荷要比一般情况高几十上百倍，无线通信的压力很大。

上述移动通信业务流量突发性和随机性的特点，给用户的业务体验保障带来了巨大的困难。为了保证巨量的突发业务都能得到体验保障，就需要建设大量的无线蜂窝基站，但这些突发业务的时间并不长，在全年中可能只发生少数的几次，每次的持续时间也并不长。这就导致基站建设的浪费，在一年的大部分时间内这些大量建设的无线蜂窝设备只能闲置。

由于使用方便且随时随地都能建立社交连接，无线视频直播已得到迅速普及，包括大型展会、游戏比赛、文艺表演的直播等。这些直播业务在部分时间内是在临时集会的现场进行，如果采用固定建设的网络提供服务，会造成大量网络设备在平时的闲置和浪费；采用临时搭建的网络提供视频直播服务又很难保证服务质量，经常出现网络瘫痪的现象。如何经济而快速地为这些临时集会提供有体验保障的视频直播服务是一个具有较高商业价值的技术难题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于MEC(mobile edgecomputing，移动边缘计算)的无线视频直播体验保障方法和实现该方法的设备及系统。

为了实现上述目的，本发明采用的无线视频直播体验保障方法，包括步骤：

确定MEC设备接入运营商网络的通信服务质量；

用户接入所述MEC设备，业务数据根据业务体验要求分别送入运营商网络或本地缓存；

所述MEC设备根据所述业务体验要求及网络带宽情况，提供视频直播体验保障。

作为改进，所述MEC设备接入运营商网络的通信服务质量包括传输速率保障，传输时延保障，频率资源带宽保障。

作为改进，所述MEC设备优先为所述视频直播分配无线传输资源；而分配不到无线传输资源，不能上传到运营商网络的业务数据则先在所述MEC设备进行本地缓存，等到可以分配到无线传输资源时再传输到运营商网络。

作为改进，所述MEC设备根据不同用户设备的不同业务需求分配所需的无线传输资源，包括无线频率资源，扩频码，时隙资源。

作为改进，所述部署MEC设备，是根据临时现场直播需求而临时部署MEC设备。

作为改进，所述MEC设备在接收到无线视频直播的业务数据后，优先将该业务数据上传到运营商网络，进而传输至所述视频服务器，通过保证上传视频的传输时延在业务质量要求的允许范围内，保证无线视频直播的用户业务体验。

另外，本发明还提供了一种实现无线视频直播体验保障方法的设备，包括：

本地接入基站模块，用于接入用户设备；

业务数据回传模块，用于设备与运营商网络通信；

数据本地缓存模块，缓存业务数据；

业务体验保障管理模块，用于管理用户上行和下行业务的体验、监控所述业务数据回传模块与运营商网络的通信情况是否满足事先确定的设备接入运营商网络所需要保证的通信服务质量，以及按照业务优先等级发送业务数据，将部分分配不到无线传输资源的业务数据缓存在所述数据本地缓存模块。

最后，本发明还提供了一种实现无线视频直播体验保障方法的系统，包括：

多个MEC设备，所述MEC设备为所有用户设备提供无线接入服务，各MEC设备相互间采用无线通信或光纤的方式传输数据；

视频直播设备，通过MEC设备的本地接入基站模块进行接入，MEC设备中的业务体验保障管理模块进行管理视频直播业务的体验。

作为改进，所述的业务体验保障管理模块，用于监控业务数据回传模块与运营商网络的通信情况是否满足事先确定的MEC设备接入运营商网络的通信服务质量；以及，

管理MEC设备的本地接入基站模块针对直播视频上传的无线频率带宽分配情况。

作为改进，所述MEC设备对接收到的所述直播视频向现场用户设备进行现场广播；当现场用户设备的上传数据因分配不到无线传输资源，该上传数据可暂时缓存在MEC设备中的数据本地缓存模块中，待分配无线传输资源后，缓存数据经运营商基站完成云端备份。

与现有技术相比，本发明针对临时集会的现场，通过部署MEC设备接入运营商的网络，利用运营商的网络连接用户，有效的保障了服务的质量，当使用完毕后，可拆除MEC设备，避免了网络设备的闲置和浪费，具有较高的商业价值。

附图说明

图1为本发明实施例的一种基于MEC的无线视频直播体验保障方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种MEC设备的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的MEC设备在临时集会现场保证无线视频直播体验的应用系统工作示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1，为本发明实施例提供的一种基于MEC的无线视频直播体验保障方法的流程示意图，该方法包括以下步骤：

步骤S101，在视频直播现场部署MEC设备，确定所述MEC设备接入运营商网络的通信服务质量。

所述MEC设备在临时集会的现场为临时聚集的海量用户提供现场无线通信服务以及无线视频直播业务。为了保证视频直播能够让众多不在现场的观众都能实时观看，MEC设备需要接入运营商的网络，利用运营商的网络连接全国甚至全球的用户。通过确定所述MEC设备接入运营商网络的通信服务质量，MEC设备可以保证无线视频直播的视频及时传输至视频服务器，从而保证从所述视频服务器下载所述无线视频直播的视频时能够保障良好体验而不会发生卡顿等现象。所述MEC设备接入运营商网络的通信服务质量包括传输速率保障，传输时延保障，频率资源带宽保障等，例如运营商网络通过直接光纤连接，保证与MEC设备的实时传输速率不低于100Mbps(兆比特每秒)。

步骤S102，用户接入所述MEC设备，其业务数据根据业务体验要求分别送入运营商网络或本地缓存。

在所述临时集会的现场，用户设备接入所述MEC设备，可能需要各种不同的数据业务服务，包括网页浏览，现场互动，甚至通过所述用户设备的摄像头拍摄现场表演并与朋友们分享。所述用户设备包括手机，平板，笔记本电脑等。这些数据业务与无线视频直播共享同一带宽，就可能对无线视频直播的业务体验带来不利影响。为了保障无线视频直播的业务体验，所述MEC设备需要优先为无线视频直播分配无线传输资源，如无线频率带宽，扩频码，时隙资源等；而分配不到无线传输资源，不能上传到运营商网络的业务数据则先在MEC设备进行本地缓存，等到可以分配到无线传输资源时再传输到运营商网络，例如用户设备的后台备份数据可以在MEC设备中缓存，等到视频直播结束后，无线传输资源空闲的时候再将这些后台备份数据送到网络上的服务器进行数据备份。

步骤S103，所述MEC设备根据所述业务体验要求及网络带宽情况，提供视频直播体验保障。

由于频率带宽资源等的限制，所述MEC设备并不能提供无限宽的带宽，以保证所有用户的业务体验都能满足要求。因此，受限于所述MEC设备接入运营商网络的通信服务质量，所述MEC设备需要根据不同用户设备的不同业务需求分配所需的无线传输资源，以保证视频直播业务的用户体验，同时也需要保证尽可能多的其它业务的用户体验。例如，当所述MEC设备与运营商网络实时传输速率不低于100Mbps时，MEC设备可以保证两个峰值速率低于40Mbps的视频直播的业务体验，并保证无线视频直播的传输时延在其业务质量要求的允许范围内，例如1秒以内。所述MEC设备在接收到无线视频直播的业务数据后，优先将这些业务数据上传到运营商网络，进而传输至所述视频服务器，通过保证上传视频的传输时延在业务质量要求的允许范围内，可以保证从所述视频服务器下载所述无线视频直播的用户的业务体验，例如可以在现场表演开始2秒内从网上无卡顿地收看到视频直播内容。与此同时，现场用户通过自己的用户设备，如手机、平板电脑等所拍摄的直播视频，则需要根据业务优先等级确定哪些能够得到体验保障，哪些则只能提供互联网典型的尽力服务(besteffort)QoS(quality ofservice，服务质量)等级。

对高优先级的用户业务，可以在协商的基础上确定上传的速率，如限定用户设备的上传速率不超过5Mbps，从而保证总的峰值上传速率不超过40+40+5＝85Mbps<100Mbps。对业务优先等级较低的用户业务，则在所述MEC设备中先缓存所述用户业务的业务数据，根据实时带宽的余量，实时调度无线传输资源的分配，动态调整所述业务数据的上行传输：当带宽余量较大时，可以适当增大所述业务数据的上传速率，当带宽余量较小时，则降低所述上传速率，甚至停止所述业务数据的上传。由于无线信道的衰变特性，所述MEC设备的无线传输速率随时都在变化；另外由于视频业务本身速率的波动性，导致视频的播放速率并不总是达到峰值大小。通过对无线衰落信道的监控，以及视频业务本身参数的获取，所述MEC设备可以做到无线传输资源的最优调度，实现尽可能多的业务都能保证业务体验。与此同时，类似无线数据备份，后台照片上传等业务也可以通过首先在所述MEC设备进行缓存，当高业务优先等级的业务都完成了数据传输服务时，再将缓存的数据上传至服务器，避免数据传输因频率资源不足而造成数据丢失现象。

上述方法针对LTE等蜂窝无线通信都可以适用，针对干扰优化情况下的WLAN(wireless local area networks，无线局域网)等其它网络通信情况同样适用。

可见，根据本发明实施例提供的一种基于MEC的无线视频直播体验保障方法，可以在少量固定建设的网络设备的基础上，针对临时突发的巨量通信需求，通过临时增加MEC设备的方法，保障高速率的无线视频直播的业务体验，同时也能保证尽可能多的其它无线业务的体验，并且通过MEC设备当地缓存的方法，可以避免海量数据因为通信资源不足的问题而导致丢失的现象，从而提高用户的满意度，实现通信业务收入的最大化。

请参阅图2，为本发明实施例提供的一种MEC设备的结构示意图，该设备201包括：

本地接入基站模块202，负责接入用户设备，业务体验保障管理模块203负责管理用户上行和下行业务的体验，具体实现方法为管理MEC设备201与运营商网络的带宽情况，以及上行和下行的数据传输情况。针对所述无线视频直播业务，业务体验保障管理模块203需要管理本地接入基站模块202针对直播视频上传的无线频率带宽分配情况，通过分配足够的无线传输资源，根据香农原理保证所述直播视频能够在业务质量要求的传输时延允许范围内上传到本地接入基站模块202；业务体验保障管理模块203还需要监控业务数据回传模块205与运营商网络的通信情况，是否满足事先确定的MEC设备接入运营商网络的通信服务质量，与此同时，业务体验保障管理模块203通过按照业务优先等级发送业务数据，优先发送所述直播视频的数据，从而保证无线视频直播的体验。在优先保证无线视频直播等高优先等级的业务体验时，部分业务，如后台照片上传等业务的数据就可能分配不到无线传输资源，导致数据无法传输，业务体验保障管理模块203可以将这些数据送至数据本地缓存模块204缓存，并在高优先等级的业务体验得到满足，且无线传输资源也有多余的情况下，安排这些缓存的数据上传。

上述针对无线视频直播的上行体验保障方法同样适用于下行业务体验的保障，这里不再赘述。

请参阅图3，为本发明实施例提供的MEC设备在临时集会现场保证无线视频直播体验的应用系统工作示意图，包括：

为了能够为现场所有用户设备都提供无线接入服务，在临时集会现场安装足够数量、能够完整覆盖所述临时集会现场的MEC设备一301，MEC设备二302，MEC设备三303等。如果现场用户数量太多而导致部分用户无法接收无线服务，则可以继续增加MEC设备。所述MEC设备为针对临时集会的需求而临时安装的设备，在临时集会的活动结束后，可以拆除并用于其它地点的临时集会的业务服务中，这样避免了设备闲置的问题。MEC设备一301与MEC设备二302、MEC设备三303之间可以通过无线通信的方式相互传输数据，例如采用无线MESH(无线网格)网络的协议实现相互之间的通信，这样可以有效降低MEC设备安装的成本，而且由于所述MEC设备的位置可以根据需求确定，因此MEC设备相互之间的通信可以采用基于60GHz频段的短距离超宽带通信方式，从而保证通信的带宽。所述MEC设备相互之间也可以采用光纤进行两两设备之间的通信，同样可以保证通信带宽和速率。

视频直播设备304通过无线连接方式接入MEC设备一301，MEC设备一301的本地接入基站模块负责视频直播设备304的接入，MEC设备一301的业务体验保障管理模块负责管理视频直播业务的体验。为了保障视频直播业务的体验，MEC设备一301的业务体验保障管理模块需要监控业务数据回传模块与运营商网络的通信情况是否满足事先确定的MEC设备接入运营商网络的通信服务质量。由于MEC设备三303与运营商基站308的距离最近，路损最小，通信速率最高，因此MEC设备一301可以通过MEC设备三303完成与运营商网络的通信，而MEC设备一301与MEC设备三303之间的通信可以采用光纤，也可以利用所述的短距离超宽带通信，其通信带宽可以得到充分保证。为了进一步保证与运营商网络的通信带宽，MEC设备三303也可以直接用光纤接入运营商网络。MEC设备一301的业务体验保障管理模块通过上述方法可以保证在运营商网络保证所需带宽和速率(例如20MHz频率带宽和100Mbps的速率)的前提下，视频直播设备304的上传直播视频可以在业务体验要求的规定时延内及时传送到视频服务器309。当运营商网络的速率不能得到保证时，如速率降低至80Mbps，从而导致部分上传直播视频数据缓存在MEC设备一301中，而不能及时送入视频服务器309，则MEC设备一301需要及时通知相关管理人员，例如运营商的客服人员，并及时排除网络故障从而保证业务体验。

MEC设备一301的业务体验保障管理模块还需管理MEC一设备301的本地接入基站模块针对直播视频上传的无线频率带宽分配情况，根据香农原理，当所述本地接入基站模块为直播视频上传预留足够带宽时，就可以保证所述直播视频能够在业务质量要求的传输时延允许范围内，如1秒钟内，传到所述本地接入基站模块中。预留带宽的方法可能导致无线传输资源的浪费，因此也可以通过马尔可夫建模的方法，对所述直播视频所需要的频率资源数量进行统计预测，从而保证大概率情况下不会出现频率资源不足的问题，以此将直播视频体验变差的概率控制在业务质量要求的范围之内，例如发生体验变差的概率不到1％。MEC设备一301的业务体验保障管理模块也需要接收视频直播设备304上报的视频帧大小的信息，为了能够快速根据直播视频的实时需求分配无线频率带宽，视频直播设备304可以在控制消息中直接上报待传输的视频帧的大小或未来1秒钟内需要传输的视频的数据量，如1MB(兆字节)。MEC设备一301的业务体验保障管理模块根据这些信息确定为视频直播设备304分配的无线传输资源大小，以实现实时8Mbps的上传速率；或者当视频直播设备304之前的数据未能成功上传时，MEC设备一301的业务体验保障管理模块为视频直播设备304分配更多的无线传输资源，以实现高于8Mbps的上传速率，最终保证所述直播视频能够在业务质量要求的传输时延允许范围内，如1秒钟内，传到MEC设备一301中。由此，在运营商基站308保证与MEC设备三303的通信速率的前提下，所述直播视频能够在2秒种内传到视频服务器309。当远程用户设备310与视频服务器309的通信带宽足够宽时，远程用户设备310就能实现延迟小于3秒钟内流畅地观看由视频直播设备304上传的现场直播视频，且观看过程基本实现无卡顿，无花屏等现象，例如卡顿、花屏等现象发生的概率不超过1％。

MEC设备一301可以对接收到的所述直播视频进行现场广播，使得现场用户设备一305，用户设备二306，用户设备三307，都可以看到视频直播设备304所拍摄的直播视频，从而更好地观看现场演出。MEC设备一301可以将接收到的所述直播视频发送到MEC设备二302，MEC设备三303，并通过单频网技术对现场实现更好的覆盖，单频网技术为本领域的技术人员所公知，在此不再赘述。部分高端用户，如现场用户设备三307可以通过与MEC设备三303建立连接，由MEC设备三303的业务体验保障管理模块为现场用户设备三307保证下行业务体验，当现场用户设备三307未能正确接收解码部分直播视频的数据时，可以将需要重传的视频数据信息上报给MEC设备三303，MEC设备三303的业务体验保障管理模块分配合适的下行无线传输资源向现场用户设备三307发送所述重传视频数据，从而保证现场用户设备三307及时完成直播视频的解码，并低时延、无卡顿、无花屏地观看视频直播设备304上传的现场广播视频。

在优先保证无线视频直播等高优先等级的业务体验时，现场用户设备一305的后台照片上传等业务的数据就只能上传至MEC设备一301，其后因分配不到无线传输资源，导致数据无法传输到运营商基站308，因此也不能送到目标服务器完成云端备份的功能。所述后台照片上传数据可暂时缓存在MEC设备一301的数据本地缓存模块中，当视频直播设备304的所需上传速率较低时，例如当直播视频压缩比较高而导致待传视频数据量显著减少时，或现场演出暂停而不需要上传直播视频时，可以安排所述缓存的后台照片上传数据送入运营商基站308，并完成照片云端备份。所述缓存数据也可以在临时集会现场演出结束后，再利用运营商基站308完成所述后台照片数据的云端备份，并在完成所有缓存数据的传输任务后，拆除针对临时集会现场安装的MEC设备一301，MEC设备二302，MEC设备三303。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为根据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以用硬件实现，或固件实现，或它们的组合方式来实现。当使用软件实现时，可以将上述功能存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。以此为例但不限于：计算机可读介质可以包括随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、电可擦可编程只读存储器(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。此外。任何连接可以适当的成为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线(Digital Subscriber Line，DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术从网站、服务器或者其他远程源传输的，那么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术包括在所属介质的定义中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.无线视频直播体验保障方法，其特征在于，包括步骤：

确定MEC设备接入运营商网络的通信服务质量；

用户接入所述MEC设备，业务数据根据业务体验要求分别送入运营商网络或本地缓存；

所述MEC设备根据所述业务体验要求及网络带宽情况，提供视频直播体验保障。

2.根据权利要求1所述的无线视频直播体验保障方法，其特征在于，所述MEC设备接入运营商网络的通信服务质量包括传输速率保障，传输时延保障，频率资源带宽保障。

3.根据权利要求1所述的无线视频直播体验保障方法，其特征在于，所述MEC设备优先为所述视频直播分配无线传输资源；而分配不到无线传输资源，不能上传到运营商网络的业务数据则先在所述MEC设备进行本地缓存，等到可以分配到无线传输资源时再传输到运营商网络。

4.根据权利要求1所述的无线视频直播体验保障方法，其特征在于，所述MEC设备根据不同用户设备的不同业务需求分配所需的无线传输资源，包括无线频率资源，扩频码，时隙资源。

5.根据权利要求1所述的无线视频直播体验保障方法，其特征在于，所述部署MEC设备，是根据临时现场直播需求而临时部署MEC设备。

6.根据权利要求1所述的无线视频直播体验保障方法，其特征在于，所述MEC设备在接收到无线视频直播的业务数据后，优先将该业务数据上传到运营商网络，进而传输至所述视频服务器，通过保证上传视频的传输时延在业务质量要求的允许范围内，保证无线视频直播的用户业务体验。

7.一种实现无线视频直播体验保障方法的设备，其特征在于，包括：

本地接入基站模块，用于接入用户设备；

业务数据回传模块，用于设备与运营商网络通信；

数据本地缓存模块，缓存业务数据；

业务体验保障管理模块，用于管理用户上行和下行业务的体验、监控所述业务数据回传模块与运营商网络的通信情况是否满足事先确定的设备接入运营商网络所需要保证的通信服务质量，以及按照业务优先等级发送业务数据，将部分分配不到无线传输资源的业务数据缓存在所述数据本地缓存模块。

8.一种实现无线视频直播体验保障方法的系统，其特征在于，包括：

多个MEC设备，所述MEC设备为所有用户设备提供无线接入服务，各MEC设备相互间采用无线通信或光纤的方式传输数据；

视频直播设备，通过MEC设备的本地接入基站模块进行接入，MEC设备中的业务体验保障管理模块进行管理视频直播业务的体验。

9.根据权利要求8所述的一种实现无线视频直播体验保障方法的系统，其特征在于，所述的业务体验保障管理模块，用于监控业务数据回传模块与运营商网络的通信情况是否满足事先确定的MEC设备接入运营商网络的通信服务质量；以及，

管理MEC设备的本地接入基站模块针对直播视频上传的无线频率带宽分配情况。

10.根据权利要求8或9所述的一种实现无线视频直播体验保障方法的系统，其特征在于，所述MEC设备对接收到的所述直播视频向现场用户设备进行现场广播；

当现场用户设备的上传数据因分配不到无线传输资源，该上传数据可暂时缓存在MEC设备中的数据本地缓存模块中，待分配无线传输资源后，缓存数据经运营商基站完成云端备份。