[发明专利]一种面向边缘环境的视频传输系统及其传输方法

说明书

本发明公开了一种面向边缘环境的视频传输系统及其传输方法，系统主要包括控制器、边缘设备、移动设备和视频服务器。控制器通过边缘设备CPU负载模型计算出边缘设备的CPU负载以及移动设备的接入点边缘设备，通过下发流表项到边缘设备控制视频流量的流转。边缘设备是承载网络功能的载体，运行对视频流量进行检查的网络功能实例，并缓存视频块。移动设备运行视频客户端，能够观看视频，并周期性上传位置、通信半径信息给控制器。视频服务器将视频切分为若干个固定大小的视频块，由控制器的缓存策略将这些视频块缓存在边缘设备上。本发明可以在对视频流量进行检查的同时，缓解边缘环境下设备的CPU过载现象，并尽可能地满足用户观看视频的时延要求。

技术领域

本发明属于边缘计算领域，具体是一种边缘环境下，在部署服务链进行视频流量检查的同时，达到设备间负载均衡并满足用户时延要求的系统及其传输方法。

背景技术

移动设备的普及使得越来越多人在移动设备上进行娱乐，而观看视频是常见的娱乐方式之一。移动视频的流量通常巨大，这对用户观看视频的实时性提出了越来越高的要求。边缘计算和网络功能虚拟化技术的发展，使得越来越多的企业将服务部署在边缘，以满足用户对低时延服务的需求。企业通过这些服务也能对边缘环境内的流量进行检查。

高速移动环境下的无线网络通信质量通常会变差，因此边缘环境下的边缘设备通过提供WiFi接入点(称为边缘环境接入点)为用户提供了相对稳定的网络接入。但是，当前的实现并没有很好的应对移动设备的移动性：当移动设备远离原有的边缘环境接入点时，将断开原有的连接，导致观看视频中断。用户通过边缘设备在移动设备上观看视频时，其观看体验还面临以下挑战：

1、为了发现周围的边缘设备，移动设备需要扫描多个信道，这增加了时间开销。

2、由于移动设备的移动性，边缘环境接入点和移动设备距离会持续变化，这使得固定的边缘环境接入点无法很好的传输视频流量，甚至可能造成连接中断。

3、视频流量在边缘设备间的次优转发极易使得流量通过相同边缘设备，从而造成该边缘设备CPU过载，解决该问题需要精准测量边缘设备CPU负载，并引导视频流量通过CPU负载较低的边缘设备。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种面向边缘环境的视频传输系统，该系统可以在对视频流量进行检查的同时，缓解边缘环境下设备的过载问题，并满足用户观看视频的时延要求。

本发明的另一目的在于提供上述面向边缘环境的视频传输系统相应的传输方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种面向边缘环境的视频传输系统，包括移动设备、视频服务器、控制器和边缘设备，其中，

移动设备用于运行视频客户端，向控制器发送接入点查询请求，连接控制器返回的接入点边缘设备；

视频服务器用于存储视频，并将视频内容切分成固定大小的视频块；

控制器用于通过缓存策略将视频块缓存在边缘设备上；响应移动设备的接入点查询请求，根据边缘设备CPU负载模型为移动设备选择负载最低的边缘设备作为接入点；以及通过在线部署算法得出部署边缘设备集合，并下发流表项到该集合中的部署边缘设备以控制视频流量的转发；

边缘设备用于运行对视频流量进行检查的VNF实例，并缓存视频块。

进一步地，所述移动设备周期性向控制器发送接入点查询请求，并根据控制器返回的负载最低的边缘设备进行接入点切换。

进一步地，所述移动设备向控制器发送接入点查询请求时，将当前移动设备的位置信息、通信半径信息发送给控制器，控制器为移动设备选择在该移动设备的通信半径内负载最低的边缘设备作为接入点。

进一步地，所述边缘设备CPU负载模型为：