駛時，在各小區的駐留時間的歷史數據對Hyper-Er1ang分布中的參數進行設定。同時采用該分布對新加入用戶車輛在各小區的駐留時間進行模 擬，獲得用戶車輛在各小區中的駐留時間，利用車輛在各小區的駐留時間表示整個運動過 程。
[0032] 二、QoE評價體系建模
[0033] 2. 1針對于M0S的QoE量化標準，采用的是基于心理學中韋伯-費希納定律的QoE 評價方法。在心理學中，韋伯-費希納定律所體現的是物理刺激程度與它被人感受的刺激 之間的關系。兩者之間呈現一種對數特征。韋伯-費希納定律在連續意義上，表現了心理 量和物理量之間的關系。
[0034] 根據韋伯-費希納定律設定比特率和用戶QoE評分之間的計算公式如式（2-1需 要根據實際數據計算得到服務評分）所示：
[0035]
[0036] 式中r代表視頻文件的比特率，A和B是針對于特定視頻文件根據實測數據擬合 得到定值參數，即針對于不同視頻A和B的數值會有所不同。根據實測數據，擬合得到的曲 線如圖2所示。
[0037] 2. 2根據已有文獻中的實測數據（表2)，擬合得到的曲線，該曲線表明，視頻比特 率與用戶的服務體驗之間符合韋伯.費希納所描述的對數關系；
[0038] 表2視頻QoE與比特率關系擬合數據
[0039]
[0040] 三.視頻的分割與存儲
[0041] 根據用戶的小區駐留時間和視頻文件的時間比例，將視頻文件分割成不同視頻塊 以存儲于用戶預定路線沿線的小區基站中。同時，這些視頻塊由于緩存空間有限會具有不 同的比特率，來保證對緩存空間的最優化利用，如圖3所示。
[0042] 考慮到我們場景的特點，視頻塊的存儲空間大小與比特率之間的函數關系如式 (3-1根據實際數據計算）所示：
[0043]
[0044] 其中，U代表相應的比例系數，由駐留時間和視頻時長計算所得。a*r代表比特率 為的視頻文件存儲所需要的空間大小，a是一個比例常數，對于不同的視頻文件會有所不 同。b代表元數據的存儲空間，由于元數據所需要的存儲空間較緩存空間而言極小，所以在 計算的過程中一般不被列入考慮范圍。
[0045] 四.視頻塊比特率調整
[0046] 本發明在保證用戶服務品質的基礎上，盡可能滿足更多用戶對于多媒體業務的需 求。根據上述場景描述，場景目標可以用一個受限的最優化問題表示，相關公式如式（4-1 推導公式）所示。
[0047]
[0048]
[0049] ^ ^
[0050]其中
％表示用戶uk整個運動過程中的服務體驗，用戶 在單個小區中的服務體驗1 夂通過式（4-2根據實際數據計算得到用戶評分）計算：
[0051]
[0052] 其中代表用戶uk的優先級。
[0053] 采用廣義既約梯度法來求解該變量存在上線限的線性條件約束下的非線性最優 化問題。既約梯度法是目前求解非線性規劃問題的最有效的方法之一。這種方法通過消去 某些變量在降維空間中運算，能夠較快的確定最優解，可用來解決大型問題。
[0054] 蜂窩網中車載移動用戶視頻業務的緩存管理辦法的具體流程圖如圖4所示，包 括：
[0055] 步驟1.根據用戶行駛過程中的GPS信息，獲得用戶預期的行駛路線，即用戶在整 個運動過程中依次經過的小區編號。
[0056] 步驟2.根據車輛用戶行駛過程中在各個小區駐留時間的歷史數據，設定 Hyper-Er1ang分布的各項參數，進而對新加入車載用戶的駐留時間進行模擬。
[0057] 步驟3.根據上述步驟得到的駐留時間以及用戶請求的視頻時長，對相應視頻按 比例進行分塊處理，保證文件的連續性。
[0058] 步驟4.根據上述得到的視頻塊文件，考慮基站的緩存空間，用戶的QoE要求以及 用戶的優先級區別，對視頻塊的比特率進行計算。
[0059] 步驟5.根據上述得到的視頻預存儲比特率，計算用戶對相應視頻的服務評價 (QoE)，如果滿足所有用戶的QoE需求，則將相應的視頻塊緩存與相應的基站當中。否則，根 據用戶的優先級，選擇性忽略低優先級用戶隊列中末尾用戶的視頻請求，來保證整體用戶 對于服務的滿足率。
[0060] 最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參 照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對發明的 技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在 本發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1. 一種蜂窩網絡中車載移動用戶的視頻業務的緩存管理方法，其特征在于，該方法包 括如下步驟： ① 根據車輛用戶行駛過程中的GPS信息，獲得用戶在整個運動過程中依次經過的小區 編號； ② 根據車輛用戶行駛過程中在各個小區駐留時間的歷史數據，設定Hyper-Erlang分 布的各項參數，并利用該分布對新加入用戶車輛在各小區的駐留時間進行模擬，獲得用戶 車輛在各小區中的駐留時間； ③ 根據步驟②得到的用戶在不同小區中的駐留時間，以及用戶請求的視頻時長，按比 例對相應視頻進行分塊處理； ④ 考慮基站的緩存容量、用戶的QoE要求和用戶的優先級，計算視頻塊的比特率； ⑤ 計算用戶對相應視頻的服務質量評價Q〇E，公式如下：式中，嘆代表用戶叫的優先級，|U|代表所有用戶的集合，|M|代表視頻集合，^代 表用戶％在標號為n的小區中的駐留時間，&代表相應視頻的時長，代表相應視頻塊的 比特率，代表對應于該視頻的QoE評價參數； 如果QoE>3,即所有用戶的QoE需求得到滿足，則將相應的視頻塊緩存于相應的基站 當中； 否則，根據用戶的優先級去區別，以及用戶接入網絡的時間，忽略低優先級用戶隊列中 末尾用戶的視頻請求，重新計算進行處理后的視頻塊比特率分配，來保證整體用戶對于服 務的滿足率。2. 根據權利要求1所述的基于QoE的分布式緩存管理方法，其特征在于，視頻的服務質 量評價QoE體系建模，具體包括： 2. 1設定比特率和用戶QoE評分之間關系，公式：式中，r為視頻文件的比特率，A和B是根據實測數據擬合得到的針對于特定視頻文件 的QoE評價參數，即對于不同視頻A和B的值會有不同； 2. 2根據已有文獻中的實測數據，擬合得到的曲線，該曲線表明，視頻比特率與用戶的 服務體驗之間符合韋伯.費希納所描述的對數關系。
【專利摘要】本發明公開了一種蜂窩網絡中車載移動用戶的視頻業務的緩存管理方法，根據用戶的移動模型對用戶的運動過程進行預測，同時根據擬定的視頻QoE評價模型，對用戶請求的視頻進行相應的處理，利用用戶移動沿線的基站緩存來對用戶進行多媒體數據的傳輸。本發明在保證數據的一致性的同時，減少回程網絡的傳輸壓力。另外對基站的有限緩存空間進行優化，在保證用戶服務質量的同時，能夠滿足更多用戶對于多媒體數據業務的需求。<pb pnum="1" />
【IPC分類】H04N21/231, H04N21/414
【公開號】CN105049872
【申請號】CN201510253871
【發明人】孫飛, 劉勃, 陳嘉成, 歸琳, 熊箭
【申請人】上海交通大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年5月19日