专利名称：一种基于重要性标记的实时视频业务资源分配方法
技术领域：
本发明属于无线通信技术领域，涉及一种基于重要性标记的实时视频业务资源分配方法。
背景技术：
3GPP组织在2004年底制定了无线长期演进计划即无线长期演进标准LTE (LongTerm Evolution)和系统架构演进标准 SAE (System Architecture Evolution)。在 LTE系统设计之初，其目标和需求就非常明确:降低时延，提高用户数据传输速率，提高系统容量和覆盖范围、降低运营成本等。LTE提出的工程目的是确保3GPP在未来持续的竞争力。作为未来通信系统的主要规范，LTE标准在提出之初就以更高的数据速率、更低的延迟、更好的用户体验为目标。LTE网络节点主要包括增强型NodeB和接入网关(MME/SAEGW)。3G的网络由基站(NB)、无线网络控制器(RNC)、服务通用分组无线业务支持节点(SGSN)和网关通用分组无线业务支持节点(GGSN) 4个网络节点组成。RNC的主要功能为无线资源管理，网络相关功能、无线资源控制(RRC)的维护和运行，网管系统的接口等。RNC的主要缺点为与空中接口相关的许多功能都在RNC中，导致资源分配和业务不能适配信道，协议结构过于复杂，不利于系统优化。在2006年3月的全会上，决定3GPP LTE网络由E-UTRAN基站(eNodeB)和接入网关(AGW)组成，网络结构扁平化。eNodeB的主要功能为:在附着状态选择AGW ;寻呼信息和广播信息的发送；无线资源的动态分配，包括多小区无线资源管理；设置和提供eN odeB的测量；无线承载的控制；无线接纳控制；在激活状态的连接移动性控制。网络结构如
图1所示，其中eNodeB与AGW之间的接口为SI接口，eNodeB与eNodeB之间的接口为X2接口。与空中接口相关的功能都被集中在eNodeB，无线链路控制(RLC)和媒体访问控制(MAC)都处于同一个网络节点，从而可以进行联合优化和设计。由于在LTE系统中接入网一侧只有一个节点一eNodeB，因此无线资源分配以及调度策略的功能都集中在其上。由于LTE系统下行采用OFDMA技术，该技术允许多个用户共享同一个子载波，从而提高频谱利用率以及系统性能。而如何将系统中的无线资源分配各个用户使用来满足其QoS需求，成为了 LTE系统中无线资源分配的目标。同时,根据思科公司(Cisco)最近的研究报告Visual Networking Index表明:随着视频多媒体应用在Internet网络中广泛普及，在2013里，IP网络流量将增长为2008年的5倍，其中超过90%的流量为视频业务所贡献。由此可见，视频多媒体业务将是未来网络数据量的主要贡献者。LTE标准的提出为视频业务在无线环境下的大规模应用提供了契机。同时由于视频业务本身的特性:时延要求高，差错不敏感以及数据速率要求高等，导致了针对视频业务尤其是实时视频业务其无线资源分配以及调度成为了研究的热点。LTE系统中的实时视频业务的调度策略已经成为了目前研究的重点
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种基于重要性标记的实时视频业务资源分配方法，同时考虑用户信道质量，用户队列延时状况以及用户间公平性，以最大化用户视频质量为目标的无线资源调度策略。本发明是通过以下技术方案来实现:一种基于重要性标记的实时视频业务资源分配方法，包括以下步骤:针对LTE系统中的实时视频业务，在传输视频数据包前，对视频包的重要性进行标记，并将视频包重要性标记值写入视频包的包头中；在传输过程中，从AMC模块中获取用户信道质量标识将其映射为信道速率效用因子wa，扫描MAC层用户队列获取视频包队列延迟并结合读取包头获得的视频包重要性标记值，映射为用户队列重要性效用因子wb，读取存储在MAC层调度器模块中的用户历史传输速率其映射为用户公平性效用因子w。；采用线性组合的方式将上述三个效用因子进行组合，得到单个用户的决策矢量；获取对LTE系统中的所有实时视频用户的决策矢量得到决策矩阵；按照决策矩阵逐资源块进行分配。所述视频包的重要性进行标记是通过优先级标记器按以下操作对视频数据包进行优先级标记:若视频流中总共有m个优先级，最高优先级I分配给I帧的数据包,最低优先级m分配给B帧的数据包，P帧的数据包的优先级则介于2和m之间，其优先级分配如下:
权利要求
1.一种基于重要性标记的实时视频业务资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤: 针对LTE系统中的实时视频业务，在传输视频数据包前，对视频包的重要性进行标记，并将视频包重要性标记值写入视频包的包头中； 在传输过程中，从AMC模块中获取用户信道质量标识将其映射为信道速率效用因子wa，扫描MAC层用户队列获取视频包队列延迟并结合读取包头获得的视频包重要性标记值，映射为用户队列重要性效用因子wb，读取存储在MAC层调度器模块中的用户历史传输速率其映射为用户公平性效用因子w。；采用线性组合的方式将上述三个效用因子进行组合，得到单个用户的决策矢量；获取对LTE系统中的所有实时视频用户的决策矢量得到决策矩阵； 按照决策矩阵逐资源块进行分配。
2.如权利要求1所述的基于重要性标记的实时视频业务资源分配方法，其特征在于，视频包的重要性进行标记是通过优先级标记器按以下操作对视频数据包进行优先级标记: 若视频流中总共有m个优先级，最高优先级I分配给I帧的数据包，最低优先级m分配给B帧的数据包，P帧的数据包的优先级则介于2和m之间，其优先级分配如下:
3.如权利要求1所述的基于重要性标记的实时视频业务资源分配方法，其特征在于，所述重要性标记值越小表示该数据包的正确传输对于接收到的视频质量影响越大，其重要性越高。
4.如权利要求1所述的基于重要性标记的实时视频业务资源分配方法，其特征在于，所述的信道速率效用因子Wa的映射关系为:Wa=Blog2 (I+SNR) 其中，B为一个RB的频域带宽，SNR为当前用户在该RB上的信噪比；当用户在该资源块上的可用信道速率越大，则该用户获得该资源块的优先级就越高。
5.如权利要求1所述的基于重要性标记的实时视频业务资源分配方法，其特征在于，所述的用户队列重要性效用因子Wb的映射关系为:
6.如权利要求1所述的基于重要性标记的实时视频业务资源分配方法，其特征在于，所述的用户公平性效用因子W。的映射关系为:
7.如权利要求1所述的基于重要性标记的实时视频业务资源分配方法，其特征在于，用户n的决策矢量的计算为:
8.如权利要求1所述的基于重要性标记的实时视频业务资源分配方法，其特征在于，按照决策矩阵逐资源块进行分配为: 在一个调度周期中，对系统的每一资源块，将决策矩阵中的一列按照元素值降序排列，然后将该资源块分配给元素值最大的用户，当出现多个最大值时，则按照轮询的方式将该资源块分配给出现最大值的那几个用户；对系统中的每个资源块都按照上述方法进行分配，直到全部资源块分配完成。
全文摘要
本发明公开了一种基于重要性标记的实时视频业务资源分配方法，针对LTE系统中的实时视频业务，在传输视频数据包前，对视频包的重要性进行标记，并将视频包重要性标记值写入视频包的包头中；在传输过程中，获取信道速率效用因子wa、用户队列重要性效用因子wb、用户公平性效用因子wc；采用线性组合的方式将上述三个效用因子进行组合，得到单个用户的决策矢量；获取对LTE系统中的所有实时视频用户的决策矢量得到决策矩阵；按照决策矩阵逐资源块进行分配。本发明中提出的方法能兼顾用户视频质量，用户公平性以及系统吞吐量，并且提高终端用户接收的视频质量。
文档编号H04W72/12GK103209494SQ20131009120
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月20日 优先权日2013年3月20日
发明者董溢华, 刘贵忠, 陈雨辰 申请人:西安交通大学