Page 32 - 网络电信2019年5月刊下

解 决 方 案

基于QoE的跨层架构的无线视频传输技术

成刚 上海诺基亚贝尔股份有限公司，上海 200127

摘要：首先介绍了室内Wi-Fi网络中单播和组播方式进行视频传输的特点和局限，提出基于QoE
的跨层架构的视频传输的系统框架，以及该方案下的视频质量的度量方式和指标。基于可分层视
频的特点和QoE度量参数，分析了跨层架构中的应用层、MAC层以及物理层之间如何互相配合来系
统性地提高视频传输的用户体验的效果。最后归纳了QoE的跨层架构的方案和将来的发展。
关键词：视频传输；QoE；分级编码；802.11e；802.11aa；跨层架构；组播转单播

一、视频传输在Wi-Fi网络中面临的问题 差，从而导致视频传输质量的下降 ［3］ 。
Wi-Fi下的视频传输质量的提升近年来一直是技术研究和关 另外802.11的组播传输方式也不支持单播方式具有的Wi-Fi
注的重点。统计数据显示2013年的视频传输流量占终端用户数 速率自适应和自我调整性能，即AP在组播传输的情况下选择的
据流量的60%，预计2018年视频传输的流量占终端用户数据流量 速率是该AP关联下的所有申请视频组播传输的终端中的最低能
的75% ［1］ 。室内Wi-Fi网络中的视频应用已经是Internet上数据 支持的速率。这种机制虽然能保证视频数据的传输能覆盖所有
传输最重要的流量来源。 申请视频流的终端，但是它降低了整个网络数据传输的吞吐
视频流从Wi-Fi的AP转发到各个终端时，既可以是单播也可 量，使性能较好的终端不能获得高质量的视频，即组播方式缺
以是组播。在IEEE802.11的Wi-Fi网络中，终端每收到一个单播 乏对Wi-Fi网络中异构终端的有效支持。单播和组进行视频传输
数据包就会返回一个确认数据包。当数据包丢失或被破坏时， 的特点见表1。
AP能重新发送相同的数据报文。同一个无线网络中，如果终端
表1 单播和组进行视频传输的特点
数量较少并且速率较低，用单播方式传播视频是有效的方式。
但一旦终端数量增加并且有较高速率要求时，播放视频占用的
网络总带宽就会迅速增加，影响网络中其他数据业务的带宽需
求。
通过组播方式来传输视频可以有效节省带宽。当Wi-FiAP在
使用组播地址传输视频流的时候，加入组播组的多个Wi-Fi终端
能同时接收视频的数据包。但是传统的802.11的MAC层不支持组
播数据包的确认，即终端不会对每一个组播包发送响应确认消
息，否则每个终端发送的响应数据包将产生大量的额外开销， IEEE802.11e ［21］ 定义了新的操作方式和参数设置来增强
从而降低整体的数据传输性能。但缺少对组播数据包的确认和 MAC层的QoS（QualityofService）的支持，即混合式协调功能
重传机制的MAC层传输是不可靠的。在Wi-Fi环境中，由于不稳 （HCF——HybridCoordinationFunction）。其中增强的分布式
定的无线环境和信道干扰，视频组播传输的可靠性比单播方式 协调访问（EDCA）是对原来的DCF的增强，它定义了4种访问类

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