[发明专利]一种支持QoE最大化的可用带宽自适应视频分片请求方法

说明书

本发明公开了一种支持QoE最大化的可用带宽自适应视频分片请求方法，涉及视频自适应传输技术领域，本发明包括可用带宽估计和分片码率选择，可用带宽估计根据带宽幅度变化的剧烈程度，将带宽波动分为轻微波动和剧烈波动，针对轻微波动和剧烈波动采用不同的历史加权方法估计下一分片传输时的可用带宽；分片码率选择根据缓存的限制以及所估计的可用带宽，设置避免缓存下溢、缓存上溢以及无效下载的约束条件，将分片码率选择表示为QoE函数，请求能使QoE函数最大化的视频分片，本发明提高了带宽估计的准确性，实现了分片请求与网络带宽和缓存水平的自适应匹配，减少了客户端视频播放中断次数，提高了缓存水平，极大提高了用户体验质量。

技术领域

本发明涉及视频自适应传输技术领域，更具体的是涉及一种支持QoE最大化的可用带宽自适应视频分片请求方法。

背景技术

随着无线通信技术的高速发展，视频业务已成为互联网中的一种主流业务，在实际应用中，受到用户位置移动、信道衰减以及无线干扰等因素的影响，移动网络带宽具有时变特性，这种波动会直接影响视频传输，进而影响播放效果；另外，多种终端间的设备性能和分辨率存在差异，由于上述原因，用户的观看体验会受到网络带宽和终端性能的影响，因此，为了提高用户体验质量(QoE，Quality of Experience)，需要自适应地传输不同比特率的视频。

HTTP自适应流技术(HAS，HTTP Adaptive Streaming)是一种被广泛应用的视频分发技术，该技术中，视频被编码为不同的码率版本，每一被编码后的视频又被分为多个等长的分片，客户端在视频播放过程中根据当前的网络状态及缓存水平来自适应请求最符合当前情况的下一分片，与传统方案相比，HTTP自适应流技术能有效减少播放卡顿现象，大幅提高网络带宽利用率。

目前在视频分发过程中，已有的自适应请求策略，通常是通过网络带宽或缓存水平的变化情况进行决策，确定请求下一分片的码率大小，这些方法从一定程度上提高了性能和观看体验，但也存在一定的局限性，那就是现有的方法没有从用户体验质量的角度考虑如何实现分片请求与网络带宽和缓存水平的匹配，因此难以为用户提供最佳的体验质量。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有的视频分片方法没有从用户体验质量的角度考虑如何实现分片请求与网络带宽和缓存水平的匹配，导致难以为用户提供最佳的体验质量的问题，本发明提供一种支持QoE最大化的可用带宽自适应视频分片请求方法，在准确估计带宽的变化的基础上，将分片请求与网络环境、缓存情况自适应匹配，以客户端QoE最大化为目标，优化用户观看效果。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种支持QoE最大化的可用带宽自适应视频分片请求方法，包括可用带宽估计和分片码率选择，所述可用带宽估计根据带宽幅度变化的剧烈程度，将带宽波动分为轻微波动和剧烈波动，针对轻微波动和剧烈波动采用不同的历史加权方法估计下一分片传输时的可用带宽；所述分片码率选择根据缓存的限制以及所估计的可用带宽，设置避免缓存下溢、缓存上溢以及无效下载的约束条件对比特率进行筛选，将分片码率选择表示为QoE函数，在筛选后的比特率中请求能使QoE函数最大化的视频分片。

进一步的，所述可用带宽估计包括如下步骤：

步骤1：设当前请求传输的视频分片为n，比特率为r_n，则计算第n-1个视频分片传输时的真实带宽bw(n-1)，公式为：

其中，S(n-1)表示第n-1个视频分片的数据量，△t(n-1)表示第n-1个视频分片的下载时间；

步骤2：利用公式①计算得到第n-2个视频分片的真实带宽bw(n-2)，利用公式②或公式③计算得到第n-2个视频分片的带宽估计值根据真实带宽bw(n-2)和带宽估计值判断带宽幅度变化的剧烈程度，

若为轻微波动，则采用公式②计算得到第n-1个视频分片的带宽估计值