基于多框架QoE模型的LTE网络传输节能策略研究

摘要

近十几年来无线网络技术在持续不断的发展，基于网络应用和服务中，新版本的具有高性能的自适应协议和机制的发展已经达到了一个峰值。4GLTE网络具有高带宽低延时的特点，倍受国内各大网络运营商的普遍推广。LTE网络为用户提供了一个高带宽的无线接入服务，使得用户可以受益于具有较高传输速率的应用，例如流媒体应用。在这类高传输速率应用的数据业务中，终端用户体验（Quality of Experience，QoE）易受到各种网络参数的影响。这种高速率的应用对电量、数据处理能力受限的移动终端设备而言不仅能耗过高，而且长流传输依然是网络的瓶颈。现有的LTE网络的利用率通常较低，在长流传输过程中带宽通常得不到充分利用，造成数据下载时间延长，并可能伴随有网络延时、抖动、数据重传的问题，这种不利因素不仅有损QoE，同时造成设备不必要的能耗。论文对LTE网络中长流传输的节能机制进行深入研究，并结合现有的QoE分析模型，提出一种多框架QoE分析模型（Multi-framework QoE model，MQoE）以及基于该模型的节能策略。
　　传统的QoE分析模型只是从网络技术层面去分析各种网络因素对用户感知质量的影响，单一的分析模型无法全面精确的考虑QoE。论文提出一个基于多框架的QoE分析模型MQoE，从客观和主观的角度分析用户的感知质量。该模型首先建立QoS（Quality of Service，服务质量）-QoE的映射关系，从网络层和应用层分析数据在传输过程中各种网络因素对QoE的影响;其次基于Kano模型分析用户主观因素对QoE的影响。利用MQoE模型，我么可以分析长流传输的过程，主要是视频流在传输过程中各种因素对用户感知QoE的影响，并分析用户QoE受损时传输链接对终端设备的能耗影响。基于多个层面对用户QoE的量化分析，论文设计了一种基于MQoE的节能方案(Energy-Efficiency MQoE-based，E2-MQoE)。该策略综合考虑QoE和能效的问题，根据用户行为习惯和感知体验来断定是否终止当前的请求链接，以此增加设备的休眠时间，在保障用户QoE的同时降低设备的耗能。实验分析表明，相对与传统的QoE模型，MQoE能更全面精确的分析用户感知质量，E2-MQoE方法解决了智能终端设备在流媒体传输过程中QoE受损情况下所带来的能耗负担，最终达到节能的效果。
　　本文的研究工作是对基于多框架QoE分析进行节能改进和扩展，为移动终端的节能研究提供了一种新的方法和研究思路。本文的研究方法和研究成果具有一定的科学意义和学术价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景和意义

1．1．1 课题背景

1．1．2 课题研究意义与目的

1．2 国内外研究现状

1．2．1 LTE网络的传输性能研究

1．2．2 用户QoE分析研究

1．2．3 LTE网络的节能研究

1．3 论文主要研究内容

1．4 论文组织结构

第二章 LTE与QoE相关背景知识介绍

2．1 LTE网络概述

2．1．1 LTE网络体系结构

2．1．2 LTE网络传输延时

2．2 QoE概述

2．2．1 QoE的影响因素

2．2．2 QoE量化和评价方法

2．3 基于QoE的LTE网络分析

2．3．1 LTE对QoE的研究

2．3．2 存在的问题

2．4 本章小结

第三章 MQoE模型分析

3．1 引言

3．2 MQoE模型的提出

3．3 QoE-QoS关联的函数模型

3．3．1 AQoS机制、NQoS机制的选取

3．3．2 基于Kano模型的用户满意度分析

3．4 MQoE模型分析

3．4．1 从AQoS、NQoS机制分析QoE

3．4．2 从CQoE、BQoE的角度分析用户的整体QoE

3．5 本章小结

第四章 基于MQoE模型的节能方案的设计与实现

4．1 能耗问题描述

4．2 基于MQoE模型的节能方案：E2-MQoE

4．2．1 基本思想和设计思路

4．2．2 E2-MQoE节能策略的设计与分析

4．3 实验与性能分析

4．3．1 实验描述

4．3．2 能耗对比分析

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 工作总结

5．2 待研究问题与未来工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士研究生期间参加的科研项目