针对高速移动场景的星地联合多媒体传输架构的传输方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114979710A(43)申请公布日2022.08.30(21)申请号202210822969.1H04N21/238(2011.01)(22)申请日2022.07.14H04L67/61(2022.01)G06N3/12(2006.01)(71)申请人中国科学技术大学地址230026安徽省合肥市金寨路96号(72)发明人谭小彬刘杨阳王顺义王明洋杨坚郑烇(74)专利代理机构合肥天明专利事务所(普通合伙)34115专利代理师谢中用(51)Int.Cl.H04N21/234(2011.01)H04W4/42(2018.01)H04W84/12(2009.01)H04N21/414(2011.01)H04N21/61(2011.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称针对高速移动场景的星地联合多媒体传输架构的传输方法(57)摘要本发明涉及无线网络技术领域，公开了一种针对高速移动场景的星地联合多媒体传输架构的传输方法，解决了由于传统地面蜂窝网络的不足所带来的高铁上用户视频观看较为困难的问题；本发明基于星地联合传输的视频流交付方案，利用星地链路覆盖范围大更加稳定的特点以及车载服务器的部署，来提高用户在高铁这种高速移动场景下的视频观看体验；本发明还考虑了卫星传输的代价以及用户之间的公平性，设计了系统整体效用最大化的优化目标，并采用了遗传算法来解决系统整体效用最大化这一问题。CN114979710ACN114979710A权利要求书1/2页1.一种针对高速移动场景的星地联合多媒体传输架构的传输方法，其特征在于：传输架构包括车辆、设置在车辆上的车载服务器、与车载服务器连接的用户设备；其中车载服务器能够缓存视频片段，并能够根据用户设备的请求将外部网络中的视频片段进行缓存；外部网络向车载服务器传输视频片段时，外部网络与车载服务器之间存在多个回程链路；传输方法包括以下步骤：步骤A：用户设备请求视频片段，判断车载服务器中是否缓存有用户设备所需的视频片段；如是，运行步骤B；如否，运行步骤C；步骤B：车载服务器将已缓存的视频片段发送至用户设备；步骤C：通过遗传算法决策是否为某个用户设备预取视频片段，以及预取视频片段的码率和回程链路；步骤D：将视频片段缓存至车载服务器中，然后运行步骤B；其中，步骤C具体包括以下步骤：步骤C1：是否为某个用户设备预取视频片段，以及预取视频片段的码率和回程链路称为决策参数，对所有用户设备的决策参数进行二进制编码，得到一个个体；步骤C2：随机产生多个个体，组成初始的种群；步骤C3：计算种群中每个个体的适应度，具体包括以下步骤：步骤C31：计算个体中在第u个用户设备观看第j个视频片段时所获得的视频观看体验；其中是第j个视频片段的码率，是一个布尔变量，表示本次是否对第u个用户设备取回第j个视频片段，1表示本次取回，0表示本次不取回；是观看时的中断时间，是当前视频片段与前一个视频片段的码率差值，α、β、γ为三个比例参数；步骤C32：计算个体的星地链路传输代价；其中为第u个用户设备使用星地链路的流量费用，η为比例系数，t为视频片段的时间长度，是第j个视频片段的码率，是一个布尔量，若第j个视频片段是通过星地链路取回则为1，否则为0；步骤C33：计算个体中的用户设备间Jain公平指数，U为个体中所有用户设备的个数；步骤C34：计算个体的系统整体效用；其中θ为用于衡量权重的参数；步骤C35：循环步骤C31至步骤C34，计算出所有个体的系统整体效用后，进行归一化处理，得到每个个体的适应度；步骤C4：保留种群中适应度大于设定值的个体并将其余个体去除后，将种群中的个体随机两两配对，用交叉和变异的方式产生子女，将新产生的子女加入种群中；步骤C6：循环进行步骤C3至步骤C4，直至达到最大循环次数，然后选出种群中适应度最高的个体，根据个体的二进制编码得到：是否为某个用户设备预取视频片段，以及所预取视2CN114979710A权利要求书2/2页频片段的码率和回程链路。2.根据权利要求1所述的针对高速移动场景的星地联合多媒体传输架构的传输方法，其特征在于，传输架构还包括车载微基站、车载WIFI、地面基站、通信卫星、地面关口站、视频源服务器、核心网；用户设备通过车载WIFI连接至车载服务器，车载服务器通过车载微基站与地面基站和通信卫星通信连接，地面基站连接至核心网，通信卫星通过地面关口站连接至核心网，视频源服务器与核心网连接且存有视频片段；所述回程链路包括地面链路和星地链路；所述地面链路指视频片段经地面基站、车载微基站到达车载服务器的链路；所述星地链路指视频片段经通信卫星、车载微基站到达车载服务器的链路。3.根据权利要求2所述的针对高速移动场景的星地联合多媒体传输架构的传输方法，其