[发明专利]基于纳什议价的视频传输带宽优化分配方法

摘要

本发明涉及一种基于纳什议价的视频传输带宽优化分配方法，本发明采用下述步骤实现视频传输网络中用户的整体效用最大化：(1)将用户的视频失真和排队延时进行联合优化，(2)、将视频传输系统的带宽优化分配过程建模成纳什议价带宽分配模型，(3)、采用完全分布式的带宽分配算法，利用拉格朗日对偶方法将纳什议价带宽分配模型分解为高阶子优化分配问题和低阶子优化分配问题，既便于实现视频传输网络系统带宽的优化分配，又便于分布式求解。本发明的基于纳什议价的视频传输带宽优化分配方法，在兼顾用户接收的视频质量和排队延时的情况下，对带宽资源进行优化分配，能实现用户的整体效用最大化。

主权项

1.一种基于纳什议价的视频传输带宽优化分配方法，其特征在于，采用下述步骤实现视频传输网络系统中用户效用的最大化：第一，将用户的视频失真和排队延时进行联合优化；第二，将视频传输网络系统的视频传输带宽优化分配过程建模成纳什议价带宽分配模型；第三，采用完全分布式的带宽分配算法，利用拉格朗日对偶方法将纳什议价带宽分配模型问题分解为高阶子优化分配问题和低阶子优化分配问题，既便于实现视频传输网络系统带宽的优化分配，又便于分布式求解，上述第一步骤中所述的联合优化是：对用户端的视频失真和排队延时进行加权，将加权后的视频失真和排队延时之差作为联合优化目标，提高用户端的视频传输的质量；上述第二步骤中所述的将视频传输网络系统的视频传输带宽优化分配过程建模成纳什议价带宽分配模型是：基于纳什议价带宽分配模型，将视频传输网络系统中的所有节点和用户看作是参与带宽分配的博弈者，进而将系统的带宽分配优化问题建模成一个纳什议价问题；上述第三步骤中所述的完全分布式的带宽分配算法：利用拉格朗日对偶方法将纳什议价问题分解为高阶和低阶两个子优化分配问题，既便于实现视频传输网络系统带宽的优化分配，又便于分布式求解，具体方法如下：(一)、建立分布式的视频传输网络系统模型，设置视频码率与视频失真之间的率失真(Distortion‑Rate,DR)模型；(二)、根据M/M/1排队模型和视频码率与视频失真之间的率失真模型，定义第i节点中对应的第k个用户的效用函数，定义纳什议价带宽分配模型的纳什议价的谈判破裂点和帕雷托最优点，其中，所述M/M/1排队模型表示客人到达的间隔时间服从负指数分布，服务时间也服从负指数分布的单服务台排队模型，其中M代表负指数分布；(三)、将纳什议价带宽分配模型分解为低阶和高阶两个子优化分配问题；(四)、对低阶和高阶两个子优化分配问题的分布式求解算法迭代，迭代后实现用户的视频传输网络系统整体效用最大化。