[发明专利]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

说明书

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。

技术领域

本发明涉及无线网络技术领域，具体涉及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。

背景技术

高铁是人们出行的首选，在高铁的旅途上通过手机等设备的移动网络进行视频观看是用户娱乐的一种重要方式。视频观看对于网络质量要求较高，但当前的地面蜂窝网络对于高铁这样高速移动环境下的无线通信存在明显缺陷。蜂窝区间的快速切换，信道不稳定，此外无线信号还面临较大的车体穿损。因此，在实际生活体验中，在高铁上很难通过移动无线网络获得良好的视频观看体验。随着高速铁路长度以及客运量不断增加，如何为高铁用户提供优质的网络多媒体服务成为一个亟待解决的问题。

目前在国内高铁上获得的娱乐视频流服务为掌上高铁APP上所提供的高铁影院服务。在高铁上部署有WIFI和分布式计算及存储的服务器，视频可装载到高铁上、存储于高铁车载服务器的硬盘中，用户观看高铁影院的视频时可直接通过高铁WIFI传输给用户，使得用户观看视频时有良好的观看体验。但此种方式缺陷也十分明显，只能够流畅观看已经存储的视频，虽然通过高铁上WIFI可以接入互联网，但网速很慢无法观看互联网上的各式各样的视频。且并不是所有的高铁上都部署有高铁WIFI以及车载服务器，大部分的和谐号高铁上就并没有车载WIFI。

现有技术中，为了解决这一问题所采取的方案是基于边缘服务器的预取和缓存策略。配置车载服务器，车载服务器具有一定的计算和存储能力。在当用户观看视频时，为了预防由于网络波动导致的视频卡顿，车载边缘服务器通过某种算法在网络条件好时预取后续视频流并缓存到本地，以便在网络条件差的时候用户能够不卡顿地观看视频。为了避免信号的穿透损耗，配置车载天线对外与路旁基站无线互联，对内用户则通过车载WIFI连入互联网。但高铁的快速移动，使得地面蜂窝通信网络依然存在快速波动和切换的缺陷，难以满足多用户观看视频时对持续性高速率无线带宽的需求。

当前低轨卫星的对地通信在快速发展，各国都在建设低轨卫星星座，例如美国的Starlink计划，中国的OneWeb星座计划。相较于地面蜂窝基站2km左右的通信距离，卫星的对地通信具有更大的范围，卫星对地蜂窝可达上百公里。卫星通信计划使用Ku波段，具有更大的带宽。目前在学术界对于卫星对地的通信主要是在对地组播通信方面，由于卫星的对地通信具有更大的覆盖面积，其具有巨大的组播优势。除此之外，由于卫星具有远大于地面基站蜂窝的通信范围，对于快速移动的移动设备，卫星通信具有更小的蜂窝切换频率，其信道也相对更加稳定，若卫星能够与地面基站通信相互配合，可对高铁上的用户提供持续稳定且更高质量的无线通信，满足用户在高铁上的视频观看需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供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。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

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，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；