[0001] 本发明属于网络流量和视频分发技术领域，具体涉及一种基于合作博弈的云视频流调度分配方法。

[0002] 近年来，许多重大事件或者体育比赛的直播中，直播商大多提供多视点的直播服务，为用户提供高真实度和沉浸式的观看体验。随着智能终端的流形和普及，大量的普通用
户会在社交网络或者直播平台对同一个事件做直播，由于直播视频流的数据量较大，而且
需要长期占用带宽资源，给网络传输带来了沉重的负担。

[0003] 视频传输会因为通道传输协议、传输错误、传输碰撞，网络带宽分配不均等导致数据传输阻塞，造成严重的传输延时，云视频技术是解决上述问题的一个有效方案，云视频技
术采用云服务站点为直播视频进行缓存、转码和分发，将合适的视频数据流传递至用户，云
视频技术能够以较低的成本为用户提供高质量的在线视频直播服务。

[0004] 但云视频技术存在以下三个问题

[0005] 1)视频直播的启动延迟和缓存延迟对用户的观看体验具有较大的影响；

[0006] 2)视频回放延迟和视点切换延迟对用户的观看体验具有较大的影响；

[0007] 3)在满足用户期望的前提下，服务提供商希望最小化视频流的传输成本和计算成本。

[0050] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

[0051] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”
的含义是两个或两个以上。

[0052] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语
在本发明中的具体含义。

[0053] 一种实施例，如图1所示，提供了一种基于合作博弈的云视频流调度分配方法，包括：

[0054] 视频传输，视频源点向合约节点分配带宽；根据权重计算公式分配每个合约节点带宽值；根据合约节点成本计算形成合约节点联盟；进入成本博弈计算，在每次博弈中形成
纳什均衡决策组合；计算网络联盟中的用户效用；根据纳什均衡计算得出最优带宽分配策
略。

[0055] 具体的，本实施例中，视频源点向合约节点分配带宽具体分为：一为全局带宽分配，即源端向各合约节点分配传输视频带宽保证最小化视频失真和最佳视频质量；二为局
部带宽再分配，即合约节点将从源端中获得的视频数据分配给各终端设备，通过博弈计算
获得最佳终端分配值。

[0056] 具体的，在全局带宽分配中，计算合约节点接收的视频质量，确保最佳视频质量，通过设l＝|R|表示支持的视频显示格式, 表示视频质量的衰减，lr表示合约节点接收
的视频质量，lu表示可用带宽支持的最佳视频质量，则合约节点视频质量的衰减Du表示为：

[0057] Du＝|lu‑lr|×μ  (2)

[0058] 由此可得，合约节点接收的视频质量表示为：

[0059] qu＝qmax‑Du  (1)

[0060] 其中qmax表示合约节点视频质量的最佳值设定为定值1，如合约节点接收的质量等于其可用带宽支持的质量时，qu等于1。

[0061] 本实施例中，为保证lu值趋向最佳，需分配传输带宽表示为B趋向最大，设合约节点共i个，每个合约节点连接的终端为ci，按不同的权重分配给每个合约节点分配到的带宽
Bi为：

[0062]

[0063] 本实施例中，在局部带宽再分配过程中，终端用户获取带宽需要付出成本，设用户i的成本是购买所有带宽成本的和。假设已知用户i的购买策略为Xi，每单位内容的价格为
Pj，带宽获取的成本随着用户i购买量的增加会出现阶梯状降低，为此将每单位内容的价格
定义为一个分段函数Pj(*)，其中变量为内容j的购买量。

[0064] 由此可得，用户i的成本公式为：

[0065]

[0066] 由于单个用户的购买量有限，难以达到合约节点的折扣额度，而终端用户可以组成不同的网络联盟，其中可包括一个或多个用户，当总购买量达到折扣额度时，联盟中的用
户都可以享受此折扣，在联盟中，将联盟中所有用户的总成本设为目标函数，将每位用户的
需求作为约束条件，要求在满足用户需求的前提下最小化成本，联盟中每位用户都处于合
作博弈的状态。

[0067] 具体的，本实施例中，在每次博弈中，有多个用户参与，当给定了其它用户策略时，每个用户将会选择对自己最有利的策略，这些所有用户所选择的最有利策略构成一个决策
组合，这个组合叫做纳什均衡，在达到纳什均衡后，将没有用户会改变自身的决策，因为他
的效用已经达到了最优，则找出了这样的最佳策略组合，此时，定义该组合为

[0068] 本实施例中，考虑了多个合约节点对不同终端用户分配带宽的积极性，以及用户所使用的带宽越多，剩余带宽越少，相应的带宽单价也越高，则定义的用户i效用函数表示
为：

[0069]

[0070] 其中第一项wi表示每个用户的优先级，合约节点可以根据用户优先级来调整该参数，优先级高的用户分得的带宽相对多，而优先级低的用户则分得较低的带宽；

[0071] ai和βi是与用户i所传输的内容有关的参数；第二项为终端用户成本，其中c为带宽价格，由于用户占用的带宽越多，自身业务丢包和时延会更加严重，所以用户分配到的带宽
越多，也要相应付出越多的代价。

[0072] 本实施例中，根据上述所给出的用户效用函数ui，对bi求微分后可以得到：

[0073]

[0074] 上述式中，必存在bi>0，使得上式(6)恒等于0，假定bi＝bi0的时候，上式等于0，再对上式对bi求微分，可得到：

[0075]

[0076] 满足上式约束条件下的 是该博弈条件下的一个策略组合，如果对*
于每个用户i，Ui(bi,b‑i)≥Ui(bi ,b‑i)对于所有的bi∈Bi都成立，则该策略组合为该博弈的一个纳什均衡，即最佳策略组合。

[0077] 本实施例中，其中，上述式(7)中的b‑i表示除了用户i以外其他所有联盟中用户所选择的策略，并且其中的组合{s1,s2,...,sn}满足：

[0078]

[0079] 由此，与现有技术相比，本发明是基于合作博弈的云视频流调度和分配方法，寻求提出博弈论方法具有纳什均衡解，并且相比传统基于绝对公平的带宽分配策略下传输视频
序列，效率有显著提高。

[0080] 以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员
在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多
形式，这些均属于本发明的保护之内。