面向移动IPTV直播频道可用度的优化技术研究

In the recent past, the mobile communication technologies have experienced fast development. Telcos started to transplant the fixed-broadband-based Internet Protocol Television (Fixed IPTV for short) service to the mobile networks (i.e., Mobile IPTV), which can eliminate the fixed watching position restrictions in the Fixed IPTV systems, and can provide enhanced quality of experience (QoE) for subscribers. As a typical video streaming service, Mobile IPTV, however, demands huge bandwidth resources. Thus, it is highly likely that the bandwidth of the radio access network (RAN) will become the performance bottleneck of the entire Mobile IPTV system. Bearing this in mind, this project focuses on how to improve the live TV channel availability (i.e., one of the most critical QoE indexes), in bandwidth limited Mobile IPTV systems. More precisely, this project at first models the Mobile IPTV user behavior in a complete and accurate manner. Then, as the major contribution, the project proposes cross-layer (APP/PHY) optimization algorithm, unicast/multicast hybrid transmission strategy, and unequal error protection coding scheme, with the purpose of efficiently enhance the live TV channel availability. All of the above three schemes are based on the proposed channel popularity model. In addition, comprehensive experiments based on simulation and prototyping are carried out to verify the effectiveness of the proposed theoretical models and key technologies. This project is with good significance and applicable prospects, and can decrease the cost for Telcos while improving subscriber QoE. Therefore, it certainly can help to accelerate the deployment of mobile IPTV service in the near future.

移动通信技术近年来飞速发展，电信运营商开始尝试将传统固网上的IPTV直播业务移植到移动网络上来，以消除固网IPTV用户观看地点固定的限制，提供更丰富的观看体验。但移动IPTV作为视频业务对带宽资源的消耗巨大，网络空口带宽将成为系统性能瓶颈。因而，本项目研究在空口带宽受限的移动IPTV系统中如何提高最重要的用户体验质量指标之一，即直播频道可用度的关键技术。具体地，项目在对移动IPTV用户的行为模式进行全面和准确的数学建模基础上，重点研究基于电视频道流行度的跨层（应用层/物理层）优化算法、单播/多播混合传输策略和不对称差错保护编码方案,以期有效提高移动IPTV直播频道的可用度。在理论研究的同时，项目将分别建立仿真环境和原型系统，通过实验验证相关理论优化模型与关键技术的有效性。本项目的研究具有良好的科学意义和实际应用前景，能大幅降低运营商的成本，提升用户体验，将加速移动IPTV业务的推广与普及。

IPTV（Internet Protocol Television）技术近年来迅速发展，电信运营商亦在尝试将固网IPTV服务扩展到移动网络，向用户提供能在任何地点观看所需电视节目的“移动IPTV”业务。移动IPTV作为视频流服务，相比其他业务类型对无线接入网空口带宽带提出巨大需求。本项目研究在空口带宽有限的条件限制下，如何高效利用资源以提高移动IPTV用户体验质量。. 项目研究如何基于用户行为模式优化有限空口带宽的使用，提高系统直播频道可用度。项目提出三个既可单独使用，也可有机结合在一起部署的优化策略。具体地，主要研究内容包括以下四点：.（1）移动IPTV用户模型及频道可用度定义；.（2）基于频道流行度的跨层（应用层/物理层）优化策略；.（3）基于频道流行度的单播/多播混合传输策略；.（4）基于频道流行度的不对称差错保护编码策略。. 项目研究表明：.（1）在无线物理层，对流行频道的增强层和不流行频道的增强层区别对待，应用不同调制编码方式能有效提升空口带宽利用率；.（2）在应用层，采用智能直播频道视频层接入控制策略，对尚未传输的增强层进行主动阻塞，能够起到节约口空带宽资源的作用；.（3）采用融合单波和多播的混合传输策略，对最不流行的电视频道的基本层或某些增强层，仅在有相关用户请求的移动小区内采用单播方式传输可节约总体带宽；.（4）为不同流行度的直播频道的基本层与各增强层的传输提供不同级别的差错保护能在不明显增加空口带宽消耗的前提下满足更多用户的需求。. 通过本项目研究，从理论上对移动IPTV用户行为进行了建模，并基于频道流行度，建立了三类不同的带宽资源利用率优化模型。