CN115037726A - 一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及视频传输技术领域，具体涉及一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法，包括首先分析用户当前视频传输阶段，根据用户活动规律模型判断视频传输可分层编解码视频质量；为所述用户探测的信道定义灵活因子，所述灵活因子用于描述信道的时隙长度节点和网络可用频带带宽；从应用层和物理层分别获取所述视频平均传输速率参数，并在网络中每个节点更新控制变量；所述每个节点把更新后的控制变量发送到邻居节点，根据不同信道确认对应的发送策略；确认用户接入信道，并保持上层应用层信息和下层物理层变化的实时协调和最优更新本发明解决了现有的视频传输技术针对单一信道进行优化，而没有考虑多个信道之间的相互协调的问题。

Description

一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法
技术领域
本发明涉及视频传输技术领域，具体涉及一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法。
背景技术
信息时代的全面到来，使得视频应用越来越受到用户的青睐，但同时这也带来了诸多问题。首先，我们知道一个视频业务大多数情况下会比普通的音频和文本业务占用更多的信道资源，大量涌现的宽带终端对视频业务的请求也使得无线环境中的视频流量所占比重以及视频流的总量越来越大，因此宽带频谱资源也就显得相对稀缺。其次，宽带信道受周围环境的影响较大，无线链路质量有着较大的时变特性，进而使视频流较好地适配这种时变的宽带信道是一个很大的挑战。再次，宽带终端种类繁多，其分辨率、处理能力、蓄电能力都可能差距较大，单一的视频源往往难以直接适配各种不同的宽带终端。诸多问题也推动着宽带环 境中视频传输相关研究的发展。
已有的研究中多采用固定时隙的动态频谱接入方案，即一个时隙包括一个固定的探测时长和一个固定的传输时长，且只有当根据探测结果判断出信道为空闲时，方能接入信道并传输数据。这种固定时隙的接入方案并没有具体考虑信道对应的主用户的活动规律，因此有可能招致诸多不必要的频繁探测，这就降低了信道带宽的利用率。一些研究考虑通过自适应调整探测时长和传输时长来减少不必要的信道探测，从而提高信道带宽的利用率。 这些研究多是针对单一信道进行优化，而没有考虑多个信道之间的相互协调，因此各个信道中的探测时段与传输时段的分界点的排布将毫无规律。当一个次级用户同时监视多个信道时，次级用户需要在探测时段与传输时段分界点处判断信道状态，并决策是否接入、发送 什么样的数据。这种无规律的决策点排布将使得次级用户的数据分派决策很难到达最优。已有的一些研究进一步优化可伸缩视频在认知无线电网络中的传输，但是这些研究工作只是应用了可伸缩视频的固有优势，而没有能进一步挖掘可伸缩视频的灵活配置在提高视频对信道的适应性上的效用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法，用于解决现有的视频传输技术针对单一信道进行优化，而没有考虑多个信道之间的相互协调的问题。
本发明通过以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法，包括以下步骤：
Step1：首先分析用户当前视频传输阶段，根据用户活动规律模型判断视频传输可分层编解码视频质量；
Step2：为所述用户探测的信道定义灵活因子，所述灵活因子用于描述信道的时隙长度节点和网络可用频带带宽；
Step3：从应用层和物理层分别获取所述视频平均传输速率参数，并在网络中每个节点更新控制变量；
Step4：所述每个节点把更新后的控制变量发送到邻居节点，根据不同信道确认对应的发送策略；
Step5：对应不同的平均传输速率，可分层编解码视频帧传输策略矢量；
Step6：基于所述灵活因子和所述用户活动规律得到探测的各信道的最优灵活因子；
Step7：从所述各信道的最优灵活因子获取控制变量的值，并计算本层的变量最优值；
Step8：依据所述最优灵活因子判断所述用户能够接入的信道以及所述用户接入某个信道的传输时段的长度；
Step9：确认用户接入信道，并保持上层应用层信息和下层物理层变化的实时协调和最优更新。
更进一步地，所述步骤Step1中建立所述用户活动规律模型，依据模型获得所述用户在某段时间段内视频传输保持空闲状态或忙碌状态的概率，并获得所述用户在该段时间内由忙碌转换为空闲或由空闲转换为忙碌的概率。
更进一步地，根据所述概率定义信道组中的每个信道的时隙长度为一个固定时隙长度，根据链路层分配的带宽和功率传输其发送队列中的数据，确定每个链路上最大可能承载的当前网络层传输速率。
更进一步地，所述步骤Step6中基于所述灵活因子、所述信道保持空闲状态或忙碌状态的概率、所述信道由忙碌转换为空闲及由空闲转变为忙碌的概率，获得次级信道与主信道的碰撞概率； 依据所述碰撞概率不超过所述用户所能容忍的最大碰撞概率的原则，计算N个信道中每个信道的最优灵活因子。
更进一步地，将最优灵活因子大于等于1的信道作为所述用户的可用信道，且所有的可用信道的个数为G，其中G大于等于N。
更进一步地，所述步骤Step9中将所述用户接入可用信道，采用多个所述次级信道作为备用信道，发送所述用户的视频数据，直至所述用户的所有数据发送完成，返回步骤Step1。
更进一步地，所述用户接入某个信道的传输时段的长度为所述用户接入多个次级信道中的空闲信道进行视频数据传输的持续时间，其中所述持续时间预设为一固定大小的时间段。
更进一步地，所述步骤step4中，根据不同信道确认对应的发送策略为所述主信道与所述次级信道的在当前传播时隙的链路信道增益；根据所述信道增益确认信道发送匹配值。
更进一步地，每个信道链路发射端节点测量并保存所述信道链路的在当前时隙的信道增益，根据最大可能承载的当前网络层传输速率更新所述用户主信道。
更进一步地，所述步骤Step9下级设置有子步骤Step△：设置托管程序，提供所述用户自主设定离线情况下，视频传输智能自运行。
本发明的有益效果为：
1、通过进一步优化认知最优灵活因子，灵活运用信道选择的动态频谱接入方案提高信道带宽利用率，这对促进带宽消耗较大的视频传输业务的发展有较大益处；另一方面采用了对信道有较好适应性的视频传输速率，并进一步优化了视频对时变的、可靠性相异的认知无线电多信道的适应性，最终优化信道接收端视频的质量。
2、本发明利用的分布式视频传输信道选择算法避免了控制开销的全网传播，通过节点的局部信息交换和独立解决相应子问题，达到资源分配和上层可分层编解码视频传输内容选择的最优匹配；快速收敛到最优解，并能实现可分层编解码视频的平均传输质量和网络总功率消耗的最优权衡。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法，请参阅图1，根据本发明实施例1的一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法，其步骤如下：
Step1：首先分析用户当前视频传输阶段，根据用户活动规律模型判断视频传输可分层编解码视频质量；
Step2：为所述用户探测的信道定义灵活因子，所述灵活因子用于描述信道的时隙长度节点和网络可用频带带宽；
Step3：从应用层和物理层分别获取所述视频平均传输速率参数，并在网络中每个节点更新控制变量；
Step4：所述每个节点把更新后的控制变量发送到邻居节点，根据不同信道确认对应的发送策略；
Step5：对应不同的平均传输速率，可分层编解码视频帧传输策略矢量；
Step6：基于所述灵活因子和所述用户活动规律得到探测的各信道的最优灵活因子；
Step7：从所述各信道的最优灵活因子获取控制变量的值，并计算本层的变量最优值；
Step8：依据所述最优灵活因子判断所述用户能够接入的信道以及所述用户接入某个信道的传输时段的长度；
Step9：确认用户接入信道，并保持上层应用层信息和下层物理层变化的实时协调和最优更新。
所述步骤Step9下级设置有子步骤Step△：设置托管程序，提供所述用户自主设定离线情况下，视频传输智能自运行。
所述系统在运行前，需要将网络的整个运行时间划分为时隙，每个时隙长度固定且是根据网络需求预先确定。根据网络应用要求和运营策略等确定视频质量加权系数和无线链路功率消耗的加权系数；设置每个节点的两个控制变量的初值，并保存在相应的信道节点中；设置正则化常量；设置控制变量更新的固定步长;设置各节点网络可用频带带宽。
实施例2
本实施例公开了实施例1的一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法外，所述步骤Step1中建立所述用户活动规律模型，依据模型获得所述用户在某段时间段内视频传输保持空闲状态或忙碌状态的概率，并获得所述用户在该段时间内由忙碌转换为空闲或由空闲转换为忙碌的概率。
根据所述概率定义信道组中的每个信道的时隙长度为一个固定时隙长度，根据链路层分配的带宽和功率传输其发送队列中的数据，确定每个链路上最大可能承载的当前网络层传输速率。
所述步骤Step6中基于所述灵活因子、所述信道保持空闲状态或忙碌状态的概率、所述信道由忙碌转换为空闲及由空闲转变为忙碌的概率，获得次级信道与主信道的碰撞概率； 依据所述碰撞概率不超过所述用户所能容忍的最大碰撞概率的原则，计算N个信道中每个信道的最优灵活因子。
将最优灵活因子大于等于1的信道作为所述用户的可用信道，且所有的可用信道的个数为G，其中G大于等于N。
实施例3
本实施例公开了实施例2的一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法外，所述步骤Step9中将所述用户接入可用信道，采用多个所述次级信道作为备用信道，发送所述用户的视频数据，直至所述用户的所有数据发送完成，返回步骤Step1。
所述用户接入某个信道的传输时段的长度为所述用户接入多个次级信道中的空闲信道进行视频数据传输的持续时间，其中所述持续时间预设为一固定大小的时间段。
所述步骤step4中，根据不同信道确认对应的发送策略为所述主信道与所述次级信道的在当前传播时隙的链路信道增益；根据所述信道增益确认信道发送匹配值。
获取所有链路当前时隙信道的增益系数后，网络中所有信道链路的发射端节点可分别根据预设计算公式计算所述链路在当前时隙所分配的带宽们和功率。
每个信道链路发射端节点测量并保存所述信道链路的在当前时隙的信道增益，根据最大可能承载的当前网络层传输速率更新所述用户主信道。
综上所述，通过进一步优化认知最优灵活因子，灵活运用信道选择的动态频谱接入方案提高信道带宽利用率，这对促进带宽消耗较大的视频传输业务的发展有较大益处；另一方面采用了对信道有较好适应性的视频传输速率，并进一步优化了视频对时变的、可靠性相异的认知无线电多信道的适应性，最终优化信道接收端视频的质量。
本发明利用的分布式视频传输信道选择算法避免了控制开销的全网传播，通过节点的局部信息交换和独立解决相应子问题，达到资源分配和上层可分层编解码视频传输内容选择的最优匹配；快速收敛到最优解，并能实现可分层编解码视频的平均传输质量和网络总功率消耗的最优权衡。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法，其特征在于，包括以下步骤：
Step1：首先分析用户当前视频传输阶段，根据用户活动规律模型判断视频传输可分层编解码视频质量；
Step2：为所述用户探测的信道定义灵活因子，所述灵活因子用于描述信道的时隙长度节点和网络可用频带带宽；
Step3：从应用层和物理层分别获取所述视频平均传输速率参数，并在网络中每个节点更新控制变量；
Step4：所述每个节点把更新后的控制变量发送到邻居节点，根据不同信道确认对应的发送策略；
Step5：对应不同的平均传输速率，可分层编解码视频帧传输策略矢量；
Step6：基于所述灵活因子和所述用户活动规律得到探测的各信道的最优灵活因子；
Step7：从所述各信道的最优灵活因子获取控制变量的值，并计算本层的变量最优值；
Step8：依据所述最优灵活因子判断所述用户能够接入的信道以及所述用户接入某个信道的传输时段的长度；
Step9：确认用户接入信道，并保持上层应用层信息和下层物理层变化的实时协调和最优更新。
2.根据权利要求1的一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法，其特征在于：所述步骤Step1中建立所述用户活动规律模型，依据模型获得所述用户在某段时间段内视频传输保持空闲状态或忙碌状态的概率，并获得所述用户在该段时间内由忙碌转换为空闲或由空闲转换为忙碌的概率。
3.根据权利要求2的一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法，其特征在于：根据所述概率定义信道组中的每个信道的时隙长度为一个固定时隙长度，根据链路层分配的带宽和功率传输其发送队列中的数据，确定每个链路上最大可能承载的当前网络层传输速率。
4.根据权利要求2的一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法，其特征在于：所述步骤Step6中基于所述灵活因子、所述信道保持空闲状态或忙碌状态的概率、所述信道由忙碌转换为空闲及由空闲转变为忙碌的概率，获得次级信道与主信道的碰撞概率； 依据所述碰撞概率不超过所述用户所能容忍的最大碰撞概率的原则，计算N个信道中每个信道的最优灵活因子。
5.根据权利要求4的一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法，其特征在于：将最优灵活因子大于等于1的信道作为所述用户的可用信道，且所有的可用信道的个数为G，其中G大于等于N。
6.根据权利要求1的一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法，其特征在于：所述步骤Step9中将所述用户接入可用信道，采用多个所述次级信道作为备用信道，发送所述用户的视频数据，直至所述用户的所有数据发送完成，返回步骤Step1。
7.根据权利要求1的一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法，其特征在于：所述用户接入某个信道的传输时段的长度为所述用户接入多个次级信道中的空闲信道进行视频数据传输的持续时间，其中所述持续时间预设为一固定大小的时间段。
8.根据权利要求3的一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法，其特征在于：所述步骤step4中，根据不同信道确认对应的发送策略为所述主信道与所述次级信道的在当前传播时隙的链路信道增益；根据所述信道增益确认信道发送匹配值。
9.根据权利要求8的一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法，其特征在于：每个信道链路发射端节点测量并保存所述信道链路的在当前时隙的信道增益，根据最大可能承载的当前网络层传输速率更新所述用户主信道。
10.根据权利要求1的一种视频传输技术在多种信道下宽带自适应方法，其特征在于：所述步骤Step9下级设置有子步骤Step△：设置托管程序，提供所述用户自主设定离线情况下，视频传输智能自运行。
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