[发明专利]基于可再生能源UND视频流等待时间优化方法

说明书

本发明公开了基于可再生能源UND视频流等待时间优化方法，包括:获取在时隙t视频设备连接到对应毫米波基站的下行链路数据速率、以及在时隙t开始时视频设备的回放缓冲器中的数据量；根据下行链路数据速率及数据量，获得视频设备在时隙t里因数据量不足而经历的视频播放等待时间；计算对应毫米波基站的电池电量变化数据；根据视频设备的视频播放等待时间，确定时隙t对应毫米波基站的覆盖范围内所有视频设备的总等待时间；电池电量变化数据作为总等待时间的约束条件；采用Lyapunov优化方法，对总等待时间进行优化，获得最小值。通过该方法能够在保持网络稳定的同时减少用户视频设备的平均等待时间，提供用户观看视频时的体验感。

技术领域

本发明属于UND视频流优化领域，特别是基于可再生能源UND视频流等待时间优化方法。

背景技术

目前，超密集无线通信网络(UDN)为视频应用和其他数据密集需求提供了强大的通信基础架构。但是，伴随着物联网中接入设备和服务种类的持续增加，无线通信系统将面临日益增长的环境压力和经济成本。为了解决这一问题，现有技术中将可再生能量收集技术引入UDN系统中，以此来降低传统能耗、提升网络服务容量。但是UDN中小基站在收集能量过程中经常会受到周围环境变化的影响，所以能量收集不稳定，导致有时基站收集的能量难以满足其自身工作要求。并且服务用户和基站之间的信道状态比较复杂，收集到的可再生能量在分配和使用上很不合理，从而极大地影响到UDN的系统性能。以上问题均导致了用户在观看视频时需要等待较长的视频缓冲时间，严重影响了用户观看视频时的体验感。

Lyapunov优化方法在近年来被广泛用于通信和排队系统中。这种方法通过将原有的多时隙优化解耦为几个子优化问题来实现系统稳定性理论，可以有效地降低计算复杂性。此外，通过该方法在优化过程中只需收集当前数据，而不需要考虑未来数据，从而避免了预测和估计信道增益所带来的随机性问题。更重要的是，当系统变量的数量增加时，使用传统的启发式优化算法或动态编程的系统计算复杂性呈指数增长，而Lyapunov优化只呈现线性增长。

因此，如何通过Lyapunov优化方法使基站收集到的能量得以有效利用，使视频播放等待时间实现最小化，从而提升用户观看视频时的体验感；成为当前研究的关键问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种至少解决上述部分技术问题的基于可再生能源UND视频流等待时间优化方法，通过该方法能够在保持网络稳定的同时减少用户视频设备的平均等待时间，提高了用户观看视频时的体验感。

本发明实施例提供了基于可再生能源UND视频流等待时间优化方法，包括：

S1、获取在时隙t视频设备连接到对应毫米波基站的下行链路数据速率、以及在所述时隙t开始时所述视频设备的回放缓冲器中的数据量；

S2、根据所述下行链路数据速率及所述数据量，获得所述视频设备在所述时隙t里因数据量不足而经历的视频播放等待时间；

S3、计算所述对应毫米波基站的电池电量变化数据；

S4、根据所述视频设备的视频播放等待时间，确定时隙t所述对应毫米波基站的覆盖范围内所有视频设备的总等待时间；所述电池电量变化数据作为所述总等待时间的约束条件；

S5、采用Lyapunov优化方法，对所述总等待时间进行优化，获得最小值。

进一步地，所述S1具体包括：

S11、假设网络中具有M个毫米波基站，记为BS_j,j∈1,2,...,M；并且每个毫米波基站存在由BS_j服务的K_j个视频设备用于播放视频，其中BS_j对应的第i个视频设备记为UE_ij；