缓冲区动态特性对流媒体QoE的影响及其在资源分配方面的应用

摘要

无线通信技术的发展和智能终端设备的普及，使流媒体业务占通信数据量的比重越来越大。无线通信技术的快速发展，广大无线终端用户作为流媒体业务服务的对象，其对业务的体验和满意度是网络运营商与业务提供商最为关心的问题。无线信道的有限资源与空中接口的动态特性，为保障用户满意的体验质量(Quality ofExperience，QoE)带来很大挑战。因此，如何准确评估与有效提升用户QoE成为研究热点。论文以无线流媒体的QoE评估及其在无线资源分配中的应用为主线展开研究工作。
　　针对无线网络中流媒体业务用户体验质量性能评估方面，已有的研究缺少对流媒体解码过程中分块大小对用户体验影响的分析。论文综合考虑了数据分块大小、流媒体文件长度等因素，采用扩散近似方法分析了流媒体播放过程中，播放缓冲区的动态变化情况，并分析了播放过程的中断概率、等待时延与数据包到达特性对用户体验质量的影响。结果表明，论文所提出的缓冲区动态特性对流媒体业务QoE的影响理论分析框架与仿真结果吻合，为播放缓冲区的设计与基于QoE的无线资源分配提供了理论指导。
　　针对基于流媒体业务QoE的无线资源分配方面，论文研究了无线网络下行链路中的基于流媒体业务QoE约束的资源分配问题。在资源分配优化目标中，综合考虑信道状态、用户QoE约束与系统功率约束，提出了三种基于QoE约束的无线资源分配方案，即基于最小QoE约束的系统吞吐量最大化资源分配方案、基于最小QoE约束的比例公平性资源分配方案、基于最大-最小QoE约束的资源分配方案，并采用拉格朗日乘子与次梯度迭代法求解优化问题。仿真结果表明，所提出的三种资源分配方案可以根据QoE约束条件调整功率和子载波分配，保障用户的业务体验质量。同时，这三种资源分配方案在系统吞吐量和资源利用效率方面有其各自的优势，采用三种基于QoE约束的无线资源分配方案时，用户观看视频的流畅度性能也有所不同。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．1．1 流媒体业务及其特性

1．1．2 流媒体传输协议

1．1．3 流媒体业务QoS与QoE

1．1．4 流媒体业务用户体验质量的研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 QoE评估模型

1．2．2 QoE评估模型的应用

1．3 论文主要工作和贡献

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 主要研究成果

1．4 论文章节安排

第2章 流媒体用户体验质量评估技术及应用概况

2．1 流媒体QoE评估技术

2．1．1 主观质量评估技术

2．1．2 客观质量评估技术

2．2 基于缓冲区动态特性的流媒体QoE评估技术

2．3 扩散近似在排队网络中的应用

2．4 本章小结

第3章 缓冲区动态特性对流媒体业务QoE的影响

3．1 系统模型

3．2 无限缓冲区情况

3．2．1 缓存阶段持续时间

3．2．2 连续播放时间

3．2．3 缓冲等待时廷和播放持续时间的均值及其方差

3．2．4 中断概率

3．3 有限缓冲区情况

3．4 仿真结果与性能分析

3．4．1 时延特性分析

3．4．2 中断概率分析

3．4．3 到达过程的动态特性约束条件分析

3．5 本章小结

第4章 基于QoE的流媒体业务资源分配方案

4．1 系统模型

4．2 基于QoE的流媒体业务资源分配方案

4．2．1 QoE评估模型

4．2．2 无线资源分配问题描述

4．2．3 问题求解

4．3 仿真结果与性能分析

4．3．1 速率分配结果

4．3．2 消耗总功率

4．3．3 用户观看视频的流畅性

4．4 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 研究工作总结

5．2 研究工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果