基于边缘计算的无线局域网视频组播用户分组机制

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随着无线局域网络(WLANs)中高要求的多媒体流应用的出现,无线局域网中的组播技术受到人们的广泛关注。但是,在无线局域网组播模式下,WLANs中的计算和存储能力有限,提供客户满意的视频流多媒体服务质量是一个巨大的挑战。目前无线局域网中无线组播定义了IEEE 802.11v和IEEE 802.11aa两种组播传输的协议标准。对于不同的用户组规模,可采用不同无线组播传输协议。虽然采用组播传输能节省频谱带宽,但是组播传输仍然存在一些缺点。一方面,通信站点(Station,STA)和接入点(Acess Point,AP)之间的距离和信道状态信息(Channel State Information,CSI)不同,导致了每个接收者支持的通信链路传输速率会有较大的差异。一般情况下,在一个组播通信组中,为了保证数据可靠传输,组播组的传输速率通常为距离AP较远的边缘用户或者信道质量最差用户所支持的链路传输速率。这导致了其他信道质量较好的中心用户的传输速率被边缘用户的传输速率所抑制,其用户满意度被拉低,系统的公平性和收益便不能达到最优。另外,对于高密度的组播用户,组播协议标准中没有定义高效的反馈应答机制来保证视频组播传输的可靠性。如果能对视频组播用户进行有效的分组,使通信链路传输速率相似的为一组,这样便可提升信道质量较好组播用户的视频质量满意度。基于上述问题,本文的研究的问题包括以下几个方面:首先,针对静态视频组播用户和动态视频组播用户本文研究了一种基于边缘计算的无线局域网用户分组机制。考虑到无线网络中信道状态信息特征,本文提出了一种基于特征提取的和用户聚类的方法,进行视频组播用户的合理分组来保证组播视频流可靠,高效的传输,进而满足所有组播用户对视频质量的不同需求。若组播用户发生移动,本文采用深度强化学习的方法,对组播用户所处状态进行学习,进而指导组播用户正确的进行分组,体现了文章所提出分组算法的可伸缩性。其次,由于IEEE 802.11aa的组播反馈应答机制不适用于高密度大型组播,因此本文提出了The Block Negative Acknowledgement(BNAK)Protocol组播应答反馈机制。BNAK定义只有遇到损失的用户才会被邀请发送反馈。如果所有报文都正确发送,则不发送BNAK,从而节省带宽,不仅增加了视频组播的传输效率还提高了视频组播传输的可靠性。最后,本文对整个系统进行评估测试,在测试中验证了本文提出无线局域网视频组播用户分组机制的可行性的基础上,和传统组播视频传输进行对比。实验仿真结果展示了本文所提出的方案改善了视频组播用户体验,增加了视频组播系统的吞吐量并且该方案具有一定的计算效力和可伸缩性。
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