专利名称：用于传送视频流的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于传送视频流的方法和设备。
背景技术：
当提供UE间传送(IUT)服务时，会引起如何进行基于QoE的资源分配优化和基于QoE的决定的问题。利用在3GPP中定义的IUT服务，用户将能够在多个装置上移动媒体。这包括媒体传送、媒体检索、添加媒体、删除媒体和媒体复制。可以在分条款7. 13中的TS 22. 228中找到所有可能的IUT操作的完整列表(参见3GPP =TS 22. 228 =Service requirements for Internet Protocol (IP)multimedia core network subsystem (Stage DRelease 10，” 2009年12月)。所提出的算法可以用在运营商想要提供IUT服务的任何网络中。更一般地，稍后描述的本发明实用的情况不局限于IUT会话传送，而是包含会话或其多个部分在终端之间的移动的所有情况。现在更详细地解释这一点。当移动装置改进并包括基于IP的多媒体通信的更强能力时，它们将在带宽、显示尺寸和计算能力方面受到限制。包括安装有USIM卡的电视机、硬件IP电话、视频会议单元、 嵌入式装置和软件电话的固定IP多媒体端点允许更方便的使用，但是不能移动。在这些装置之间移动活动的多媒体会话允许在会话中间同时并可交换地使用移动装置和固定装置， 将它们的优点结合到单个“虚拟装置”中。有几种方式提供这种服务。为了使该技术被广泛使用，开发标准协议似乎是最容易且最有前景的方式。在IETF中完成了第一个标准化技术(参见R^hacham、 H. Schulzrinne、S. Thakolsri 禾口 W.Kellerer 的"Session Initiation Protocol(SIP) Session Mobility" RFC 5631，2009年10月)，其中它使用会话初始化协议(Session Initiation Protocol, SIP)以提供会话可移动性。在3GPP中，会话可移动性概念已经被采用并且已经被标准化，称作UE间传送(IUT)(参见3GPP =TS 23. 237 JPMultimedia Subsystem(IMS) service continuity (Stage 2) Release 10” 2009 年 12 月)。由于 3GPP 中的集中式网络结构(参见“3GPP :TS 23.228 :IP Multimedia Subsystem(IMS) (Stage 2) Release 10”，2009年12月)，IUT的协议方案仍然是基于SIP的方法，但是它不同于更适合端到端(end to end)结构的基于IETF的方法。此外，IUT不仅涉及媒体传送和媒体检索，它还包括其它多媒体特征。在固定网络环境中提供IUT服务比在移动网络中容易，因为通常存在足够的网络资源用于任何高要求的应用。在移动网络环境中，它更复杂，因为网络资源有限，并且提供高数据率是昂贵的。此外，可利用的带宽也严重依赖于动态变化的无线信道质量。从运营商的观点来看，提供像IUT服务那样的无缝且无处不在的服务需要更好的网络政策规划，而不是仅仅使用如“3GPP :TS 24. 229 IPmultimedia call control protocol based on Session Initiation Protocol(SIP)and Session Description Protocol (SDP) (Stage 3) Release 9”2009年12月的5. 1. 3分条款中定义的具有网络资源预约前提条件的标准呼叫初始化程序。例如，在IUT操作之前，用户可以在他的低分辨率移动装置上观看视频。当核心网络接收到将该视频传送到安装有USIM卡并支持高得多的视频分辨率的固定电视机的请求时，该核心网络中的实体预约信道载体以确保该较高视频分辨率所要求的高数据率。通过设置高数据率信道载体，消费其它应用的其它用户的总体用户感受质量体验水平可能急剧下降。结果，那些用户将不满意并且可能切换到其它运营商。在网络具有足够的网络资源为请求的IUT服务提供可能的最高视频分辨率的非拥挤网络使用情况下，没有什么要特别处理的。所请求的IUT服务将按照标准程序中定义的进行。然而，在没有足够的网络资源提供所请求的IUT服务的拥挤网络使用情况下，网络运营商应当以有效率的方式使用有限的网络资源。例如，该运营商应当优化网络资源分配， 使得所有用户仍被满足，或者至少对由于向该用户提供IUT服务而受影响的其它用户具有最低的冲击。在S. Khan, S. Duhovnikov, Ε. Steinbach 禾口 W. Kellerer 的“MOS—based multiuser multiapplication cross-layer optimization for mobile multimedia communication" (Advances in Multimedia, 2007, article ID 94918)中描述了如何优化网络资源分配以实现由多用户多应用的总体用户感受的质量定义的最大系统效率。在 S. Thakolsri、S. Khan、Ε. Steinbach 禾口 I Kellerer 的"QoE-Driven Cross-Layer Optimization for High Speed Downlink Packet Access"(Journal of Communications, Special Issue on Multimedia Communications, Networking and Applications, vol 4, no 9，pp. 669-680，Oct. 2009. S. Thakolsri, S. Khan,E.Steinbach,and W. Kellerer, " JCM, 2009)中公开了如何对所有用户实现相同的用户感受质量水平而与应用类型无关。然而，现有技术没有处理在有限资源的情况下如何处理在IUT服务情况中的分辨率变化的问题。实际上，分辨率根本不是现有技术的优化程序的输入参数，特别是对于与 IUT服务有关的优化程序来说。因此，本发明的一个目的是提供一种进行IUT服务的方法和设备，其考虑到由于有限的网络资源而用户感受质量的可能下降并且在这些情形下进行Q0E优化。
发明内容
根据一个实施例，提供一种用于将具有第一分辨率的视频流从第一用户装备传送到具有较大屏幕并且能够提供比所述第一分辨率高的多个第二分辨率的第二用户装备的方法，其中一个或一个以上的第三用户装备也通过具有有限带宽能力的同一网络实体接收可能不同的视频流，所述方法包括进行优化操作以针对要传送的视频流确定在所述目标用户装备的所述多个第二分辨率当中选择的第二分辨率，其中所述优化操作包括使用效用函数作为对所述优化操作的输入，所述效用函数已经被预先确定并且分别表示每个视频流的依赖于该视频流的分辨率和分配的数据率的用户感受质量，其中所述优化操作基于所述视频流的效用函数计算综合质量度量，所述综合质量度量被计算为在可分配给所述第二用户装备的多个可能的分辨率和数据率当中以及在所述视频流的传送之后可分配给由所述第三用户装备接收的视频流的多个可能的数据率当中找到在该传送后分配给第二和第三用户装备的使综合质量度量达到其最佳或极值的分辨率和数据率；以及根据优化程序的结果选择在所述视频流的所述传送之后由所述第二和第三用户装备接收的视频流的第二分辨率和数据率，使得所述综合质量度量达到其极值。通过提供表示用户感受质量对数据率和分辨率的依赖性的效用函数，并且通过进一步基于这些效用函数进行优化程序以基于数据率和分辨率的所有可能的分配搜索最佳综合质量度量，可以在进行IUT操作时获得考虑到数据率和分辨率的配合的总体最佳资源分配。这使得通过选择考虑到数据率和可能的分辨率以及它们对总体质量的综合影响的最佳总体资源分配，即使在有限带宽的条件下也能进行IUT操作。根据一个实施例，为每个应用或视频流提供一个效用函数，所述效用函数表示其对应的应用或视频流的用户感受质量如何依赖于所使用的分辨率和数据率以及/或者编解码器；其中基于由视频流的效用函数表示的第一、第二和第三用户装备各自的质量度量以及它们对应的视频流计算所述综合质量度量；其中所述优化包括寻找在所述视频流的传送之后在所述第二和第三用户装备处使用的资源分配，该资源分配包括将所述多个第二分辨率中的一个分配给所述第二用户装备并将各数据率分配给所述第二和第三用户装备的每一个。为每个应用或视频流提供一个表示质量依赖于分辨率和数据率和/或编解码器的效用函数允许以考虑到不同分辨率的方式进行优化。对产生优化的综合质量度量的资源分配的寻找使得即使在有限带宽的情况下也允许IUT服务。从各个装置/视频流的质量度量得到的综合质量度量考虑到在进行该优化程序时涉及的所有方。根据一个实施例，所述最佳或极值综合质量度量包括下列中的一个或一个以上所述第二和第三用户装备的平均质量的最大化；第二和第三用户装备的所有质量水平总和的最大化；在确保所述传送的视频流的最低质量水平的同时所述第二和第三用户装备的平均总体质量的最大化；在所述传送之后所有第二和第三用户装备之间质量差的最小化。这些是用于实现综合质量度量的优化从而定义优化操作的优化函数或目标函数的适当例子。根据一个实施例，除了在所述第二用户装备处提供的所述多个分辨率以外，在所述第二用户装备和/或在所述第三用户装备处还有多个编解码器，并且要被传送到所述第二用户装备的所述视频流的所述效用函数表示基于所选择的分辨率和基于所选择的编解码器的质量，并且/或者由所述第三用户装备接收到的所述视频流的所述效用函数表示基于所述编解码器的用户感受质量；其中除了所述数据率以外或者替代所述数据率，所述优化还基于所述效用函数、 所述可利用的第二分辨率和所述可利用的编解码器优化所述综合质量度量，以确定使所述综合质量度量达到最佳的第二分辨率和编解码器。这使得代替各种可利用的数据率或者除了它们以外还能够考虑到各种可利用的编解码器。可以基于寻找最佳分辨率和最佳数据率进行所述优化，可以基于寻找最佳分辨率和最佳编解码器进行所述优化，并且可以基于寻找它们全部三个的最佳组合进行所述优化。根据一个实施例，当计算所述综合质量度量时，通过对表示在所述第二用户装备处的用户感受质量水平的视频效用函数施加加权函数，将不同的优先级分配给对应的不同分辨率，使得分辨率越高，对应的用户感受质量水平分配越高的权重。这使得在进行优化时，可以确保以较高的权重考虑较高的分辨率。根据一个实施例，所述加权函数包括加权因子，分辨率越大，该加权因子越大，并且所述加权因子被施加到从传送到第二用户装备的视频流的效用函数得到的用户感受质量。这使得能够具体实现加权因子。根据一个实施例，所述加权函数包括施加到由所述效用函数表示的用户感受质量水平的加权因子，并且/或者其中分辨率越小，该加权因子上升越陡峭，分辨率越大，该加权因子上升越不陡峭。这使得能够具体实现加权因子。根据一个实施例，所述加权因子基于下列中的一个或一个以上当从较低分辨率改变到较高分辨率时实现的用户感受质量增益；表示成本参数的成本函数，该成本参数表示在从第一分辨率改变到第二分辨率时使用户感受质量水平保持相同所需的网络资源的成本。可以用这种方式得到加权参数。根据一个实施例，通过针对确定的分辨率变化向一组用户询问他们的感受质量增益来经验地确定所述用户感受质量增益，从而获得表示将分辨率从初始分辨率改变到较高分辨率时质量增益的增益的函数，并且/或者由网络运营商定义所述成本函数，以将成本参数定义为将初始分辨率改变到第二较高分辨率所需的额外带宽的函数。这是确定质量增益和成本函数的具体方式。根据一个实施例，针对确定的第二分辨率及其所需的额外带宽，作为用户获得的质量增益和所述质量增益和所述第二分辨率的成本函数的组合，获得所述综合参数。这是获得所述加权参数的具体方式。根据一个实施例，提供一种用于将具有第一分辨率的视频流从第一用户装备传送到具有较大屏幕并且能够提供比所述第一分辨率高的多个第二分辨率的第二用户装备的设备，其中一个或一个以上的第三用户装备也通过具有有限带宽能力的同一网络实体接收可能不同的视频流，所述设备包括用于进行优化操作以确定针对要传送的视频流在所述目标用户装备处的所述多个第二分辨率当中选择的第二分辨率的模块，其中所述优化操作包括使用效用函数作为对所述优化操作的输入，所述效用函数已经被预先确定并且分别表示每个视频流的依赖于该视频流的分辨率和分配的数据率的用户感受质量，其中所述优化操作基于所述视频流的效用函数计算综合质量度量，所述综合质量度量被计算为使得在可分配给所述第二用户装备的所述多个可能的分辨率和数据率当中以及在所述视频流的传送之后可分配给由所述第三用户装备接收的视频流的所述多个可能的数据率当中寻找所述传送后分配给所述第二和第三用户装备的使得所述综合质量度量达到其最佳或极值的分辨率和数据率；以及用于根据所述优化程序的结果选择在所述视频流的所述传送之后由所述第二和第三用户装备接收的视频流的第二分辨率和数据率使得所述综合质量度量达到其极值的模块。这是实现根据本发明实施例的设备的方式。根据一个实施例，提供一种设备，该设备还包括用于实施根据本发明实施例之一的方法的装置、模块或特征。根据一个实施例，提供一种计算机程序，该计算机程序包括当在计算机上执行时能够使所述计算机实施根据本发明的实施例之一的方法的计算机程序代码。
图1示意性示出可以应用本发明的实施例的情况。图2意性性示出根据本发明的一个实施例的流程图。图3示意性示出根据本发明的一个实施例的序列图。图4示意性示出本发明的进一步实施例。图5示意性示出本发明的进一步实施例。图6示意性示出本发明的进一步实施例。
具体实施例方式现在通过示例性实施例说明本发明。然而，首先定义在本说明中使用的一些术语。3GPP 第三代合作伙伴项目UE 用户装备IUT =UE 间传送QoE 体验质量基于上述优化问题，网络运营商在网络中部署IUT服务时面临以下问题1、如何判断是否允许进行IUT请求？2、如果允许，a.是否对由同一基站服务的其它用户的总体用户感受质量(体验质量，QoE)有任何影响？以及影响有多大？b.运营商是否应该允许在目标传送装置处显示可能的最高视频分辨率？或者运营商是否应该选择其它视频分辨率，使得由该基站服务的所有用户的总体用户感受质量保持尽可能高？3、如果不允许，如何向用户通知将不进行所请求的IUT服务？迄今为止的现有技术没有提供对IUT服务进行判断的方法。这涉及通过考虑由同一基站服务的所有用户的总体体验质量(QoE)选择要在目标传送装置使用的分辨率和数据率以及/或者编解码器。根据一个实施例，所提出的方法和设备使用基于QoE的资源分配优化，以通过考虑在进行IUT操作请求之前由同一基站或网络实体服务的所有用户感受到的总体(综合) 服务质量来-判断是否允许进行IUT服务请求，以及-选择要在目标传送装置处使用的适当的视频分辨率和数据率以及/或者编解码器。
为此目的，对给出总体综合质量的表示的优化函数或“目标函数”进行评价，通过寻找使目标函数达到最佳或极值的输入参数组(其由不同装置的分辨率和数据率以及/或者编解码器组成)来优化该总体综合质量。可以根据网络运营商政策不同地设置用于该优化处理的目标函数，例如，可以将其设置为使得它将所有用户的总质量最大化，将所有用户的平均总体质量最大化，或者使其意图对所有用户现实相同的质量。通过应用所提出的方法和设备，网络运营商可以-在通过尽可能高地保持所有用户的总体用户满意水平提供IUT服务的同时优化有限网络资源的使用；以及-防止由于执行用户请求的IUT服务而严重降低提供给用户的总体体验质量。现在参考图1更详细地描述本发明的实施例。该实施例不同于现有技术的主要差别是负责进行优化处理的QoE模块。实际上， 可以如图1中所示的实施例中那样将QoE模块结合到网络中，例如，结合到如图1中所示的3GPP网络结构中。在该例子中，用户可能想将视频从移动电话(例如，图1中3个人观看的移动电话)传送到在咖啡馆可利用的并且安装有USIM卡的电视机。例如作为基站或 eNodeB的网络实体服务若干个(在此为3个)UE，并且它具有它可提供给它正服务的UE的确定的有限总数据率/能力。如果请求的服务导致超过总的网络资源(可由eNodeB服务的总的可利用的数据率)，那么必须决定如何分配该有限带宽或资源，使得可以在UE处的期望体验质量(QoE)之间实现最佳折中，以避免直接拒绝某一服务，如IUT服务。具体来说，在视频流被传送到的新的UE具有较高分辨率并且因此需要较高带宽的情况下，当请求的服务是IUT服务时会产生该问题。在图1中可以看到，提供有负责处理IUT的IUT应用服务器(IUTAS)。此外，还提供有负责基于给定的输入参数，根据目标函数或“优化函数”优化QoE的QoE模块。这些输入参数包括在各种接收装置处的可能的数据率、在IUT服务的目标装置处(在图1中为大屏幕)的不同的可能分辨率以及表示某一数据流或应用以及某一分辨率的感受质量对数据率的依赖性的对应效用函数。然后QoE模块可以基于这些输入参数通过寻找使目标函数达到其极值的资源分配(第二装置的分辨率和分配给正被服务的第二和第三装置的一组分配的数据率)进行优化。稍后将更详细的解释这一点。根据一个实施例，该效用函数表示不仅依赖于分辨率和数据率而且还依赖于选择的编解码器的质量。在此情况下，编解码器也是输入参数，并且可以选择编解码器以进行总体优化。IUT AS和QoE模块之间的接口允许信息交换，如在电视机处可利用的所有可能的分辨率和/或编解码器，该信息以后要在QoE模块中使用以寻找在电视机处看到的最佳分辨率和编解码器。图2示出QoE模块的流程图，该流程图考虑到总体体验质量信息以对是否允许IUT操作进行判断并且选择由用户请求的IUT操作的最佳视频分辨率。首先，在应用服务器(AQ接收到来自发起装置的IUT请求之后，该应用服务器利用QoE模块检查是否有足够的资源提供在目标装置上可利用的最高视频分辨率或者所请求的视频分辨率(如果用户明确指定的话)而不会减少当前提供给其它用户的网络资源。如果有足够的网络资源，那么按照 3GPP:TS 23. 237 :IP Multimedia Subsystem(IMS) service continuity (Stage 2) Release 10，” 2009年12月中的规定，AS允许所请求的IUT操作。在此情况下，优化程序不是必须的，只有当有限的能力不允许以期望的数据率和分辨率服务所有装置时，该优化才是必须的。因此，如果没有足够的网络资源，则QoE模块通过进行优化程序计算引入高要求的数据流对由同一基站服务的所有用户的总体质量体验的影响。然后QoE模块基于预先由运营商设定的目标函数(或者优化函数)选择对系统性能给出最佳结果的视频分辨率或视频编解码器。例如，运营商可以用最佳结果将给出所有用户感受质量的最大平均值或者给出用户感受质量的最大总和的方式设定该目标函数。该目标函数接收表示总体质量(例如由平均意见得分(mean opinion score, M0S)表示的)对数据率的依赖性的不同应用的效用函数作为输入。对于目标装置来说，这还包括该质量对在该目标装置处可利用的不同分辨率的依赖性。例如，如果目标装置支持VGA、XGA、WXGA和HD分辨率，那么这些分辨率中的每一个可以具有一个效用函数，该效用函数表示，对于要从第一用户装备传送到第二用户装备的应用来说，用户感受质量如何依赖于数据率。然后该目标函数基于输入给它的给定的效用函数确定使该目标函数达到最佳的资源分配。例如，目标函数可以存在于在形成同一基站的同一小区内接收应用的各种装置的总体质量度量的计算中，如“总质量”或者“所有质量度量之和”。该目标函数或“优化函数”可以如下式所示argmaxiMO^^C^^,^fjkm,^J+MOS^Ji^J+MOS^CU) ( 1 )其中，在该例子中，最初有三个冊，即冊1.1、冊1.2、冊2和冊3。该IUT服务在于将视频流从UEl. 1传送到UEl. 2。该优化的目标是在给定的情形下为装置UEl. 2、UE2和UE3 寻找总体最佳资源分配，所述给定的情形意味着确定的有限带宽。为此目的，该目标函数被设计为使其寻找使全部三个装置的MOS的总和最大化的资源分配。在上述表达式中，MOSuel2是装置UEl. 2 (目标装置)处的用户感受质量，MOSue2是装置UE2处的MOS，MOSue3是装置UE3处的MOS。UEl. 2提供三个可能的分辨率，即XGA、WXGA 和HD。Ixa4是对于XGA分辨率的所有可能的资源分配(数据速率)的集合，^^a4是对于 WXGA分辨率的所有可能的资源分配的集合，^^是对于UEl. 2的HD分辨率的可能资源分配的集合。UE2和UE3只有一个可能的分辨率，并且因此它们的可能资源分配的集合不依赖于分辨率而只依赖于数据率。例如通过测试人员针对某一应用预先测量效用函数来预定义的效用函数表示某一数据率的对应质量水平(例如，就MOS而言)。该效用函数可以预先存储在QoE装置中， 或者将其与应用(视频流)一起交付。对于目标装置UEl. 2，可以有三个不同的效用函数，每个分辨率(XGA、WXGA和HD) 有一个效用函数。作为上面的表达式(1)中M0SUE1.2m参数的不同的三组可能资源分配反映了这一点。
然后可以使用这些效用函数进行计算以确定使目标函数达到最佳的资源分配， 即，每个UE的数据率和分辨率，在上面给出的目标函数(1)的情况下，这将是使全部三个UE 的用户感受质量(MOS)的总和达到其最大值的资源分配。为了实际确定各种可能的资源分配的目标函数值，QoE模块可以例如通过使用数据率的递增步长尝试所有可能的不同资源分配，并且计算目标函数的相应值。然后可以选择使目标函数达到最大值的一组资源分配作为该IUT之后对各个UE的资源分配。在该优化之后，QoE模块将所选择的视频分辨率和数据率(以及/或者视频编解码器，如果它是优化程序的参数)发送到处理所有IUT请求的应用服务器AS，并且该AS根据现有技术进行处理IUT请求的正常程序。图3示出从发起IUT请求的步骤直到执行所请求的IUT操作的步骤的所有步骤的高水平信号发送流程。首先，将对目标UE的IUT请求转发给IUT应用服务器。然后，在检查可利用的目标UE能力如分辨率或编解码器之后，向用于检查所请求的IUT的QoE模块发送检查请求。这包括与目标UE的能力有关的信息。然后该QoE模块基于(预定义的)目标函数进行优化，并选择各装置的分辨率和 /或编解码器以及数据率。然后将所选择的资源分配发送回IUT AS，然后IUT AS进行与目标UE的IUT操作。然后将该结果通知给该IUT请求最初来自的发起UE。应该指出，该资源分配可以涉及对该程序中所涉及的各装置的多个参数的选择， 即数据率的分配和/或编解码器的选择，以及目标装置的分辨率的选择。因此，资源分配的优化可以不仅涉及由该基站服务的所有装置的数据率的选择和目标装置的分辨率的选择，而且它还可以涉及用于编码该视频流的(可能与之前不同)编解码器的选择。在这种情况下，效用函数可能不仅依赖于数据率和分辨率，而且它还可以依赖于所使用的编解码器。如果例如有多个编解码器可以利用，那么每个编解码器可以有不同的效用函数，每个效用函数表示对于给定的编解码器和给定的分辨率依赖于数据率的用户感受质量(例如，M0S)。这意味着目标函数有更多个输入参数；然而，它还意味着可实现的结果可能更好。目标函数(优化函数)的结果是“资源分配”，这意味着为各装置选择的一组参数 (如数据率和分辨率)，使得由“目标函数”定义的质量目标被满足。该资源分配涉及在目标装置的可能分辨率当中的选择、在可以使用的可能的数据率当中选择第二和第三用户装备的数据率，以及/或者在多个可利用的编解码器当中选择视频流所使用的一个或多个编解码器。得到的资源分配可能意味着该IUT中不直接涉及的装置，即其数据流不被传送的装置，将被分配较小的数据率，从而“释放” 一些带宽，然后可将释放的带宽分配给目标装置， 使得能够以在目标装置处仍具有“可接受质量”的方式执行该IUT操作。从该优化程序得到的资源分配可进一步涉及在目标装置处不选择“最大可能分辨率”而是选择较小的一个，以避免在该IUT操作不直接涉及的装置处太强的质量恶化。具体来说，在总体资源不足以不进行任何修改就能以目标装置的最大分辨率对目标装置进行IUT操作的情况下，该QoE优化是有效的。在这种情况下，现有技术由于资源缺乏而直接拒绝该IUT请求，但是根据本发明该实施例的QoE优化仍能够通过尝试对资源分配的各种可能更改(其包括对目标装置的分辨率以及对目标装置和该IUT中不涉及的其它装置的数据率和/或编解码器的修改)，以寻找仍可导致所涉及的全部参与方/装置的质量都可接受的最好的可能资源分配，来寻找可接受的方案。所选择的分配可能涉及在目标装置处使用比最大分辨率小的分辨率，并且它可能涉及为第三用户装备(UE2和UE!3)选择比该IUT服务之前它们的传输率小的数据率。如果该优化函数不能找到使综合质量度量达到最小阈值的分配，那么该IUT服务作为整体可能被拒绝。这种阈值是被设定的，并且可以根据网络运营商的偏好选择其设定值。现在结合图4描述本发明的另一实施例。在图4的实施例中，IUT涉及数据流从第一装置UEl. 1到第二装置UEl. 2的传送。除了这两个以外，第三装置UE2和UE3也由具有可分配给不同装置的确定有限带宽/资源的同一 eNodeB服务。图4中的第一行示出所涉及的四个装置/应用的不同效用函数。可以看到，对于 UEl. 1只给出一个效用函数，因为该装置只提供有一个可能的分辨率。该效用函数表示对于该分辨率，用户感受质量(就MOS而言)如何依赖于数据率(以IAps为单位)。应该指出，该效用函数(通常)是某一应用或视频流特有的；另一应用或视频流可能具有并且通常具有不同的效用函数。如果该装置/UE提供多个分辨率，那么可以由图4中针对UEl. 2示出的多个效用函数反应这一点。有一个效用函数用于VGA分辨率，一个用于XGA分辨率，一个用于WXGA， 一个用于HD。UE2和UE3也只有一个效用函数。应该指出，对于不同的编解码器也可以有不同的效用函数。例如，如果有两个编解码器可以利用，那么每个装置的效用函数的数目将加倍。然而，为了简单起见，图4中没有显示这种情况。图4中的第二行示出进行IUT之前的质量水平。可以看到，UEl. 2还没有质量水平，因为它还没有被使用。第三行表示优化函数(目标函数)的输入参数，即装置UE1.2、UE2、UE3的效用函数。然后，如图4的第四行中所示，这些被用作目标函数的输入。可以看到，本实施例中的优化函数在于寻找该IUT之后使所有装置(UE1.2、UE2和UE!3)的用户感受质量的总和达到其最大值的资源分配。然后，第五行示出该优化程序的示例性结果。在此，最佳资源分配是使得为装置 UEl. 2选择XGA分辨率，并且得到的UEl. 2的MOS是3. 3，同时UE2的是3. 7，UE3的是3. 5。 这意味着通过该优化程序，UE2和UE3的质量水平有所下降，从而能够进行IUT操作。因此在该示例性情况下，为UE. 12选择第三大的分辨率(WXGA)和导致UE2和UE3轻微质量下降的数据率的组合得到最佳资源分配，该最佳资源分配给出由目标函数定义的最好总体质量。在此应该指出，进一步的实施例可以使用其它目标函数。例如，代替使用各装置的质量总和的最大值，可以选择不使所述总和最大化而是使由同一 eNodeB或同一小区服务的所有用户/装置的平均质量最大化的目标函数。根据目标函数的不同设置，这可导致不同的资源分配作为优化结果。
目标函数的另一方法是使得它保证所有用户/装置接收到某一质量水平；例如， 这可以是可被供给所有用户装置的最小质量水平。基于此，目标函数可以优化所有装置的平均感受质量。另一方法可以是设计目标函数使得它将所有用户/装置感受的应用之间的质量差最小化，例如，使得具有最高质量(就MOS而言)的装置和具有最低质量的装置之间的质
量差最小化。所有实施例中的目标函数被定义为使得它基于IUT操作中所涉及的多个装置的质量的综合来定义总体综合质量度量，并且优化函数被定义为使得它寻找将总体质量度量最优化的资源分配，即寻找使总体质量度量达到最佳或极值的资源分配。(质量)效用函数被用作优化操作的输入，该效用函数表示对于某个应用，依赖于分配的数据率、分辨率以及还可能依赖于编解码器的用户感受质量。然后进行优化操作，使得它基于不同应用的效用函数和对多个应用的不同的可能资源分配的效用函数计算综合质量度量，使得通过在多个可能的资源分配(包括不同的数据率和不同的分辨率)当中寻找使所述质量度量达到极值的资源分配来优化所述综合质量度量，从而获得IUT操作之后网络的总体的最佳资源分配。现在结合图5解释另一实施例。该实施例与图4中所示的实施例类似，然而，它使用包括参数αυΕ12的修正目标函数，该参数是向目标装置的不同分辨率分配不同权重的参数。图5的第二行给出α 的值可以如何依赖于分辨率的例子。可以看到，在该例子中， 随着分辨率增加，αυΕ12的值从0到1线性增长。然而，定义加权因子αυΕ12的其它方式也是可能的。利用该加权因子，当较高(或较低)的权重有助于总体质量度量时，可以将它们分配给不同的分辨率或者各自的质量水平。然后这使得可以选择较高的分辨率而不是较低的，并且通过选择加权因子α UE12、它的量以及它对分辨率的依赖性，通过使它比其它的更有助于总体质量度量，人们可以选择某一分辨率优于其它分辨率的程度，即使它们各自的 MOS相同。根据一个实施例，该加权因子被选择为使得向较高的分辨率分配较高的权重。图 5中示出了该实施例的具体例子。现在结合图6描述说明可以如何得到加权因子αυΕ1.2的实施例。在步骤1，基于效用函数及其对应的数据率确定装置UEl. 1的当前用户感受质量(M0Q。然后在步骤2，获得表示当将数据流从第一分辨率转变到较高分辨率时的质量增益的质量增益函数。该函数可以例如通过用户测试预先确定。在图6中示出了将分辨率从VGA改变到不同的其它分辨率如XGA、WXGA和HD的质量增益。然后在第三步骤，确定该IUT之前装置UEl. 2的质量水平 (在此MOS = 4)，其需要额外的数据率以改变到不同的其它分辨率而不改变MOS = 4的质量水平。这导致所述其它分辨率需要不同的“额外数据率”。然后在步骤4，可以使用这些额外数据率，以基于表示与某一额外数据率相对应的网络成本参数的预定网络成本函数， 得到改变到所述不同分辨率的网络成本。然后在步骤5，基于分别在步骤2和4确定的不同分辨率的用户满意增益和网络成本确定参数αυΕ12，通过基于此得到αυΕ1.2，如步骤5中所示。通过适当地选择图5中所示的参数a和b，网络运营商可以将较大的权重分配给向较高分辨率的改变(较高的a)，或者将较大的权重分配给通过避免太大的额外网络成本而节省的网络资源(较大的b)。然而，应该理解，这仅是得到加权参数αυΕ1.2的一个可能的例子，并且其它方法也是可以的。本领域的技术人员容易理解，可以用硬件、软件或者这二者的结合实现结合本发明的实施例描述的方法、元件、单元和设备。具体来说，应该理解，本发明的实施例以及结合该实施例描述的模块的元件可以由运行在计算机上或者由微处理器执行的一个或多个计算机程序来实现。实现本发明的设备可以具体采用网络实体的形式，如路由器、服务器、在网络中工作的模块，或者移动装置，如移动电话、智能电话、PDA或类似物。
权利要求
1.一种用于将具有第一分辨率的视频流从第一用户装备传送到具有较大屏幕并且能够提供比所述第一分辨率高的多个第二分辨率的第二用户装备的方法，其中一个或一个以上的第三用户装备也通过具有有限带宽能力的同一网络实体接收可能不同的视频流，所述方法包括进行优化操作以针对要传送的该视频流确定在所述目标用户装备的所述多个第二分辨率当中要选择的第二分辨率， 其中所述优化操作包括使用效用函数作为对所述优化操作的输入，所述效用函数已经被预先确定并且分别表示每个视频流的依赖于视频流的分辨率和分配的数据率的用户感受质量，其中所述优化操作基于所述视频流的效用函数计算综合质量度量，所述综合质量度量被计算为在能够分配给所述第二用户装备的多个可能的分辨率和数据率当中以及在所述视频流的传送之后能够分配给由所述第三用户装备接收的视频流的多个可能的数据率当中找到在所述传送后要分配给第二和第三用户装备的使综合质量度量达到最佳或极值的分辨率和数据率；以及根据优化程序的结果选择在所述视频流的所述传送之后由所述第二和第三用户装备接收的视频流的第二分辨率和数据率，使得所述综合质量度量达到其极值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中为每个应用或视频流提供一个效用函数，所述效用函数表示对于其对应的应用或视频流，用户感受质量如何依赖于所使用的分辨率和数据率以及/或者编解码器；其中基于由视频流的效用函数表示的第一、第二和第三用户装备各自的质量度量以及它们对应的视频流来计算所述综合质量度量；其中所述优化包括寻找在所述视频流的传送之后在所述第二和第三用户装备处使用的资源分配，该资源分配包括将所述多个第二分辨率中的一个分配给所述第二用户装备并将相应的数据率分配给所述第二和第三用户装备中的每一个。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述最佳或极值综合质量度量包括下列中的一个或一个以上所述第二和第三用户装备的平均质量的最大化； 第二和第三用户装备的所有质量水平的总和的最大化；在确保所述传送的视频流的最低质量水平的同时所述第二和第三用户装备的平均总体质量的最大化；在所述传送之后所有第二和第三用户装备之间质量差的最小化。
4.根据权利要求1所述的方法，其中除了在所述第二用户装备处提供的所述多个分辨率以外，在所述第二用户装备和/或在所述第三用户装备处还有多个编解码器，并且要被传送到所述第二用户装备的视频流的效用函数表示基于所选择的分辨率和基于所选择的编解码器的用户感受质量，并且/或者由所述第三用户装备接收到的视频流的效用函数表示基于所选择的编解码器的用户感受质量；其中除了所述数据率以外或者替代所述数据率，所述优化还基于所述效用函数、所述可利用的第二分辨率和所述可利用的编解码器优化所述综合质量度量，以确定使所述综合质量度量达到最佳的第二分辨率和编解码器。
5.根据权利要求1所述的方法，其中当计算所述综合质量度量时，通过对表示在所述第二用户装备处的用户感受质量水平的视频效用函数施加加权函数，将不同的优先级分配给对应的不同分辨率，使得分辨率越高，对应的用户感受质量水平被分配的权重越高。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述加权函数包括加权因子，分辨率越大，该加权因子越大，并且所述加权因子被施加到从要传送到第二用户装备的视频流的效用函数得到的用户感受质量。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述加权函数包括施加到由所述效用函数表示的用户感受质量水平的加权因子，并且/或者其中分辨率越小，该加权因子上升越陡峭，分辨率越大，该加权因子上升越不陡峭。
8.根据权利要求5所述的方法，其中所述加权因子基于下列中的一个或一个以上当从较低分辨率改变到较高分辨率时实现的用户感受质量增益；表示成本参数的成本函数，该成本参数表示在从第一分辨率改变到第二分辨率时使用户感受质量水平保持相同所需的网络资源的成本。
9.根据权利要求5所述的方法，其中通过针对确定的分辨率变化向一组用户询问他们的感受质量增益来经验地确定所述用户感受质量增益，从而获得表示在将分辨率从初始分辨率改变到较高分辨率时质量增益的增益的函数，并且/或者由网络运营商定义所述成本函数，以将成本参数定义为将初始分辨率改变到第二较高分辨率所需的额外带宽的函数。
10.根据权利要求5所述的方法，其中针对确定的第二分辨率及其所需的额外带宽，作为用户获得的质量增益与所述质量增益和所述第二分辨率的成本函数的组合，获得所述综合参数。
11.一种用于将具有第一分辨率的视频流从第一用户装备传送到具有较大屏幕并且能够提供比所述第一分辨率高的多个第二分辨率的第二用户装备的设备，其中一个或一个以上的第三用户装备也通过具有有限带宽能力的同一网络实体接收可能不同的视频流，所述设备包括用于进行优化操作以确定针对要传送的视频流在所述目标用户装备处的所述多个第二分辨率当中要选择的第二分辨率的模块，其中所述优化操作包括使用效用函数作为对所述优化操作的输入，所述效用函数已经被预先确定并且分别表示每个视频流的依赖于该视频流的分辨率和分配的数据率的用户感受质量，其中所述优化操作基于所述视频流的效用函数计算综合质量度量，所述综合质量度量被计算为使得在能够分配给所述第二用户装备的所述多个可能的分辨率和数据率当中以及在所述视频流的传送之后能够分配给由所述第三用户装备接收的视频流的所述多个可能的数据率当中寻找在所述传送后要分配给所述第二和第三用户装备的使得所述综合质量度量达到其最佳或极值的分辨率和数据率；以及用于根据所述优化程序的结果选择在所述视频流的所述传送之后由所述第二和第三用户装备接收的视频流的第二分辨率和数据率，使得所述综合质量度量达到其极值的模块。
12.根据权利要求11所述的设备，其中为每个应用或视频流提供一个效用函数，所述效用函数表示其对应的应用或视频流的用户感受质量如何依赖于所使用的分辨率和数据率以及/或者编解码器；其中基于由视频流的效用函数表示的第一、第二和第三用户装备各自的质量度量以及它们对应的视频流来计算所述综合质量度量；其中所述优化包括寻找在所述视频流的传送之后在所述第二和第三用户装备处要使用的资源分配，该资源分配包括将所述多个第二分辨率中的一个分配给所述第二用户装备并将相应的数据率分配给所述第二和第三用户装备中的每一个。
13.根据权利要求11所述的设备，其中所述最佳或极值综合质量度量包括下列中的一个或一个以上所述第二和第三用户装备的平均质量的最大化；第二和第三用户装备的所有质量水平的总和的最大化；在确保所述传送的视频流的最低质量水平的同时所述第二和第三用户装备的平均总体质量的最大化；在所述传送之后所有第二和第三用户装备之间质量差的最小化。
14.根据权利要求11所述的设备，其中除了在所述第二用户装备处提供的所述多个分辨率以外，在所述第二用户装备和/或在所述第三用户装备处还有多个编解码器，并且要被传送到所述第二用户装备的所述视频流的所述效用函数表示基于所选择的分辨率和基于所选择的编解码器的用户感受质量，并且/或者由所述第三用户装备接收到的视频流的效用函数表示基于所选择的编解码器的用户感受质量；其中除了所述数据率以外或者替代所述数据率，所述优化还基于所述效用函数、所述可利用的第二分辨率和所述可利用的编解码器来优化所述综合质量度量，以确定使所述综合质量度量达到最佳的第二分辨率和编解码器。
15.一种计算机程序，该计算机程序包括当在计算机上执行时能够使所述计算机实施权利要求1的方法的计算机程序代码。
全文摘要
本发明涉及用于传送视频流的方法和设备。一种用于将具有第一分辨率的视频流从第一用户装备传送到具有较大屏幕并且能够提供比所述第一分辨率高的多个第二分辨率的第二用户装备的方法，其中一个或一个以上的第三用户装备也通过具有有限带宽能力的同一网络实体接收视频流，所述方法包括进行优化操作以针对所述视频流确定在所述目标用户装备的所述多个第二分辨率当中选择的第二分辨率，其中所述优化操作包括使用效用函数作为对所述优化操作的输入；以及根据优化程序的结果选择在所述视频流的所述传送之后由所述第二和第三用户装备接收的视频流的第二分辨率和数据率，使得所述综合质量度量达到其极值。
文档编号H04N7/26GK102404565SQ20111026630
公开日2012年4月4日 申请日期2011年9月9日 优先权日2010年9月13日
发明者S·塔科尔西, W·克勒雷尔 申请人:株式会社Ntt都科摩