基于A3C的无线异构网络自适应视频流传输控制方法.docx
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2022-06-02
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1 引言
随着无线通信技术的快速发展，用户对于无线视频业务的需求急剧增长，
并且无线视频业务将主导无线数据业务市场
，传统的单链路视频传输方式已经
无法满足用户的需求。因此，多流并发技术
应运而生。在多流并发中，视频流
通过多个异构终端协同传输，每个异构终端具有不同的网络制式，如 、
、 等，最后在客户端聚合视频流，可以提高视频传输速率。与此
同时，为了进一步提升用户 ， 算法
成为当前研究的热点之一。在视
频服务器端，视频流被分割为具有相同时间长度的视频块，每个视频块被编码
为不同的码率，视频码率越高，意味着客户端接收视频的质量越好。在服务器
端运行 算法，服务器端基于当前网络带宽以及客户端缓冲区占用状况，动
态地为每一个视频块选择最优的码率，避免客户端视频播放中断现象的发生。
多流并发技术和比特率自适应算法为用户提供无缝的视频流服务创造了条件。
由于 无线异构网络的信道带宽波动大
，网络的吞吐量处于不断变化中，
很难对信道带宽做出准确的预测。同时，不同制式的网络之间差异明显，使得
各异构终端传输能力存在很大差异。因此，多终端协同的自适应视频流传输面
临者巨大的挑战。一方面，在复杂的无线信道中，需要根据播放端的缓冲区占
用状况，动态地决策出每个视频块的码率，以最大化用户 。但 指标存
在两大矛盾关系，其一是视频质量和视频中断次数之间存在矛盾关系
，即当传
输的视频质量高时，客户端的缓冲区容易耗尽，导致视频播放出现中断；其二
是带宽利用率与视频质量平滑度之间的矛盾关系，即当传输的码率尽可能匹配
当前带宽时，码率容易出现频繁切换，导致视频码率的平滑度降低。因此，良
好的 算法不仅需要提供尽可能高的视频质量，同时也要减少视频中断出现
的次数，还应该尽量保持视频质量的平滑度。另一方面，在异构网络中，需要
根据各异构终端的传输能力，制订合理的分流传输策略，为异构终端分配合理
的视频流，以最大限度地利用网络资源，如果资源分配不合理，不仅不能提高
传输速率，还会导致更大的时延。综上所述，在多终端协同传输的背景下，需
要同时考虑这两个方面，对视频流的传输码率以及各异构终端的分流策略进行
联合优化，这使得决策过程变得更加复杂。
目前，已经有大量的文献对自适应视频流传输控制方法进行了研究。参考
文献
针对无线异构网络下的多流并发场景，对每条并行支路应用连续的
排队论模型，以最小化各支路时延差为目标，利用拉格朗日乘子对优化问题
求解，实现流量的自适应分配。参考文献
采用基于信道带宽的 算法，通
过实时估计网络带宽，选择与带宽相匹配的码率，在网络的稳定性、公平性和
效率之间进行权衡。参考文献
提出了基于缓冲区的 算法。由于无线信道
的带宽变化剧烈，无法实时估计网络带宽。该方法选择码率时，只需要获取缓
冲区的信息，而仅在视频启动阶段进行简单的信道带宽估计，进而提升了算法
的准确性。参考文献
认为单一的依据信道带宽信息或者缓冲区信息不能决定
码率的选择，而是二者信息的融合。将码率的选择转化为随机动态规划问题，
并提出了模型预测控制（ !"#!$"%# ，&'）算法，通过预测未
来一定时间段的网络带宽并结合缓冲区的占用量，解决该优化问题。参考文献
(
研究了多个服务器的场景，将各个服务器提供的视频分片组合成视频块，再
进行传输。提出了一种比例微分控制方法来选择视频码率，具有较高的响应性
和稳定性。参考文献
研究了多用户的资源分配问题，将该问题转化为马尔可
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