本發(fā)明涉及車載云視頻技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于用戶QoE最大化的車載云視頻數(shù)據(jù)傳輸方案確定方法。

背景技術(shù)：

車載云視頻是以云服務(wù)為核心的一種新型技術(shù)，其通過構(gòu)建云計(jì)算中心，然后讓車載用戶通過無線網(wǎng)絡(luò)連接云計(jì)算中心實(shí)現(xiàn)視頻的上傳和下載，其比較經(jīng)典的應(yīng)用有行車記錄儀。

車輛在行駛的過程中，車載DVR與云計(jì)算中心之間一般是通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接的。而隨著位于道路兩側(cè)的公共WiFi熱點(diǎn)的數(shù)量越來越來，很多車主在車輛行駛的過程中，也選擇通過公共WiFi熱點(diǎn)與云計(jì)算中心進(jìn)行連接，如圖1所示。即車輛行駛至公共WiFi熱點(diǎn)覆蓋區(qū)域時(shí)，選擇公共WiFi熱點(diǎn)與云計(jì)算中心進(jìn)行連接，車輛行駛至公共WiFi熱點(diǎn)覆蓋區(qū)域之外時(shí)，選擇移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與云計(jì)算中心進(jìn)行連接。但是，選擇移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與云計(jì)算中心進(jìn)行連接時(shí)是需要支付資費(fèi)的；選擇公共WiFi熱點(diǎn)與云計(jì)算中心進(jìn)行連接雖然無需支付資費(fèi)，但是由于公共WiFi熱點(diǎn)帶寬不定，因此選擇此方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)會(huì)出現(xiàn)不能及時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸至云計(jì)算中心的情況。因此，在交替使用公共WiFi熱點(diǎn)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的情況下，如何在耗費(fèi)資費(fèi)較少的請(qǐng)下將視頻數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸出去，是現(xiàn)有技術(shù)所需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決以上現(xiàn)有技術(shù)的難題，提供了一種基于用戶QoE最大化的車載云視頻數(shù)據(jù)傳輸方案確定方法，該方法從用戶QoE出發(fā)，考慮了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)帶寬費(fèi)用問題和傳輸效率問題，從而為用戶提供當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)條件下最優(yōu)的的數(shù)據(jù)傳輸方案，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)不能及時(shí)傳輸至云計(jì)算中心的情況。

為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案是：

一種基于用戶QoE最大化的車載云視頻數(shù)據(jù)傳輸方案確定方法，包括以下步驟：

S1.設(shè)車載DVR是在各個(gè)時(shí)間槽內(nèi)向云計(jì)算中心傳輸數(shù)據(jù)的，原始的云視頻數(shù)據(jù)中各個(gè)數(shù)據(jù)塊的碼率均為r₁，DVR內(nèi)存儲(chǔ)有一轉(zhuǎn)碼碼率集合Ω＝{r₁,r₂,…,r_l}，r₁>r₂…>r_l；

S2.設(shè)第t個(gè)時(shí)間槽開始時(shí)DVR內(nèi)緩存有k個(gè)時(shí)間槽的數(shù)據(jù)，DVR的緩存空間為即可得出：

其中表示第t個(gè)時(shí)間槽發(fā)送的數(shù)據(jù)塊的數(shù)量，的初始值為

表示第t個(gè)時(shí)間槽內(nèi)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的帶寬，表示第t個(gè)時(shí)間槽內(nèi)公共WiFi熱點(diǎn)的帶寬；

S3.引入效用函數(shù)：

其中，α₁、α₂表示效用參數(shù)，r_i表示對(duì)個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行轉(zhuǎn)碼的碼率，r_i的初始值為r₁；

S4.計(jì)算第t個(gè)時(shí)間槽發(fā)送個(gè)數(shù)據(jù)塊的帶寬費(fèi)用：

其中，p_t表示第t個(gè)時(shí)間槽內(nèi)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的使用率，0≤p_t≤1，C_c表示移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的單位流量費(fèi)用，τ表示時(shí)間槽的長(zhǎng)度；

S5.計(jì)算用戶的QoE的度量：然后將本次計(jì)算結(jié)果存入結(jié)果集合Υ中；QoE的度量越小，用戶的QoE越高；

S6.令然后重復(fù)執(zhí)行步驟S4～S5，直至

S7.令i＝i+1然后重復(fù)執(zhí)行步驟S2～S6，直至i>l；

S8.將結(jié)果集合Υ中最小的QoE度量對(duì)應(yīng)的r_i作為最終計(jì)算結(jié)果進(jìn)行輸出，然后根據(jù)最終計(jì)算結(jié)果r_i確定第t個(gè)時(shí)間槽的數(shù)據(jù)傳輸方案。

優(yōu)選地，設(shè)狀態(tài)集合其中和分別代表移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)帶寬集合和公共WiFi熱點(diǎn)帶寬集合，n_c、n_w分別表示移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)帶寬和公共WiFi熱點(diǎn)帶寬，對(duì)于任意一組狀態(tài)θ＝(n_c,n_w,k)，通過步驟S2～S8的方法對(duì)數(shù)據(jù)傳輸方案進(jìn)行求取，然后將求取的數(shù)據(jù)傳輸方案與狀態(tài)θ關(guān)聯(lián)后存儲(chǔ)到?jīng)Q策表Δ中；某個(gè)時(shí)間槽h內(nèi)車載DVR向云計(jì)算中心傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)時(shí)間槽h內(nèi)的k_h在決策表Δ中進(jìn)行查找與k_h一致的狀態(tài)θ，然后將其關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)傳輸方案作為時(shí)間槽h的數(shù)據(jù)傳輸方案。

優(yōu)選地，將每次確定的數(shù)據(jù)傳輸方案與其n_c,n_w,k關(guān)聯(lián)后存儲(chǔ)到?jīng)Q策表Δ中，某個(gè)時(shí)間槽h內(nèi)車載DVR向云計(jì)算中心傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)時(shí)間槽h內(nèi)的k_h在決策表Δ中查找是否存在與k_h一致的狀態(tài)θ，若是則將其關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)傳輸方案作為時(shí)間槽h的數(shù)據(jù)傳輸方案，否則執(zhí)行步驟S2～S8對(duì)其數(shù)據(jù)傳輸方案進(jìn)行求取。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的數(shù)據(jù)傳輸方案確定方法從用戶QoE出發(fā)，考慮了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)帶寬費(fèi)用問題和傳輸效率問題，從而為用戶提供當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)條件下最優(yōu)的的傳輸速率，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)不能及時(shí)傳輸至云計(jì)算中心的情況。

附圖說明

圖1為車載DVR通過公共WiFi熱點(diǎn)與云計(jì)算中心進(jìn)行連接的示意圖。

具體實(shí)施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對(duì)本專利的限制；

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。

實(shí)施例1

本發(fā)明提供的數(shù)據(jù)傳輸方案確定方法，包括以下步驟：

第一步、設(shè)車載DVR是在各個(gè)時(shí)間槽內(nèi)向云計(jì)算中心傳輸數(shù)據(jù)的，原始的云視頻數(shù)據(jù)中各個(gè)數(shù)據(jù)塊的碼率均為r₁，DVR內(nèi)存儲(chǔ)有一轉(zhuǎn)碼碼率集合Ω＝{r₁,r₂,…,r_l}，r₁>r₂…>r_l；

第二步、設(shè)第t個(gè)時(shí)間槽開始時(shí)DVR內(nèi)緩存有k個(gè)時(shí)間槽的數(shù)據(jù)，DVR的緩存空間為即可得出：

其中表示第t個(gè)時(shí)間槽發(fā)送的數(shù)據(jù)塊的數(shù)量，的初始值為

表示第t個(gè)時(shí)間槽內(nèi)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的帶寬，表示第t個(gè)時(shí)間槽內(nèi)公共WiFi熱點(diǎn)的帶寬；

第三步、引入效用函數(shù)：

其中，α₁、α₂表示效用參數(shù)，r_i表示對(duì)個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行轉(zhuǎn)碼的碼率，r_i的初始值為r₁；

第四步、計(jì)算第t個(gè)時(shí)間槽發(fā)送個(gè)數(shù)據(jù)塊的帶寬費(fèi)用：

其中，p_t表示第t個(gè)時(shí)間槽內(nèi)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的使用率，0≤p_t≤1，C_c表示移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的單位流量費(fèi)用，τ表示時(shí)間槽的長(zhǎng)度；

第五步、計(jì)算用戶的QoE的度量：然后將本次計(jì)算結(jié)果存入結(jié)果集合Υ中；QoE的度量越小，用戶的QoE越高；

第六步、令然后重復(fù)執(zhí)行第四步～第五步，直至

第七步、令r_i＝r_i+1然后重復(fù)執(zhí)行步驟第二步～第六步，直至r_i>r_l；

第八步、將結(jié)果集合Υ中最小的QoE度量對(duì)應(yīng)的r_i作為最終計(jì)算結(jié)果進(jìn)行輸出，然后根據(jù)最終計(jì)算結(jié)果r_i確定第t個(gè)時(shí)間槽的數(shù)據(jù)傳輸方案。

在具體的實(shí)施過程中，可生成一離線式的決策表Δ，用于方便后續(xù)的處理，生成決策表Δ的具體過程如下：

設(shè)狀態(tài)集合其中和分別代表移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)帶寬集合和公共WiFi熱點(diǎn)帶寬集合，n_c、n_w分別表示移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)帶寬和公共WiFi熱點(diǎn)帶寬，對(duì)于任意一組狀態(tài)θ＝(n_c,n_w,k)，通過第二步～第八步的方法對(duì)數(shù)據(jù)傳輸方案進(jìn)行求取，然后將求取的數(shù)據(jù)傳輸方案與狀態(tài)θ關(guān)聯(lián)后存儲(chǔ)到?jīng)Q策表Δ中；某個(gè)時(shí)間槽h內(nèi)車載DVR向云計(jì)算中心傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)時(shí)間槽h內(nèi)的k_h在決策表Δ中進(jìn)行查找與k_h一致的狀態(tài)θ，然后將其關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)傳輸方案作為時(shí)間槽h的數(shù)據(jù)傳輸方案。

其中，以上生成離線式?jīng)Q策表Δ的偽代碼如下：

輸入：

系統(tǒng)狀態(tài)空間和決策空間Ω,

//Ω,分別是視頻碼率集合、WiFi帶寬集合、蜂窩網(wǎng)絡(luò)帶寬集合和緩沖區(qū)占用大小集合。

目標(biāo)函數(shù)參數(shù)α；

輸出：決策表Δ

1、for每個(gè)狀態(tài)空間θ＝(n_c,n_w,b_k)∈Θdo

2、計(jì)算和

3、for每個(gè)r_i∈Ωdo

4、計(jì)算

5、ifp_t∈[0,1]then

6、計(jì)算當(dāng)前的目標(biāo)函數(shù)值：-δ·Q(r₁,r_i)+αC_t；

7、存儲(chǔ)到結(jié)果集合Υ；

8、else

9、continue

10、end if

11、把最小的min_δΥ存儲(chǔ)到?jīng)Q策表Δ中；

12、end for

13、end for

在具體的實(shí)施過程中，由于上述生成離線式?jīng)Q策表Δ的時(shí)間復(fù)雜度較高，因此在具體使用的時(shí)候會(huì)受到較多的限制，為此，本實(shí)施例也可以生成一個(gè)在線式的決策表Δ，在線式的決策表Δ的時(shí)間復(fù)雜度更低，更為實(shí)用，其具體過程如下：

將每次確定的數(shù)據(jù)傳輸方案與其n_c,n_w,k關(guān)聯(lián)后存儲(chǔ)到?jīng)Q策表Δ中，某個(gè)時(shí)間槽h內(nèi)車載DVR向云計(jì)算中心傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)時(shí)間槽h內(nèi)的k_h在決策表Δ中查找是否存在與k_h一致的狀態(tài)θ，若是則將其關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)傳輸方案作為時(shí)間槽h的數(shù)據(jù)傳輸方案，否則執(zhí)行步驟第二步～第八步對(duì)其數(shù)據(jù)傳輸方案進(jìn)行求取。

其中，以上生成決策表Δ的偽代碼如下：

輸入：

當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)θ＝(n_c,n_w,k)；

決策表Δ；

輸出：

決策表Δ與最佳決策

1、根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)θ從決策表查找到最佳決策δ

2、ifδis null then

3、計(jì)算和

4、for每個(gè)r_i∈Ωdo

5、計(jì)算

6、ifp_t∈[0,1]then

7、計(jì)算當(dāng)前的目標(biāo)函數(shù)值：-δ·Q(r₁,r_i)+αC_t；

8、存儲(chǔ)到結(jié)果集合Υ；

9、Else

10、Continue

11、end if

12、end for

13、把最小的min_δΥ存儲(chǔ)到?jīng)Q策表Δ中；

14、Else

15、用δ進(jìn)行決策

16、end if

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。