3）视频流媒体业务一直是我们关注的难点，为简化分析，本文将视频流媒体业务仅局限于视频会议和视频电话业务。我们可以把视频流媒体业务看成是离散状态的连续时间的Markovchain，则可以把视频流媒体业务量化成有限的离散状态（0，A，…，MA），状态的转移速率用α和β表示，α=3.9-β和β=3.9/（1+5.04458N/M）。如图1所示。
图1 视频流媒体业务模型
其中，N为视频流业务源的集合数，M为视频流业务量化的级别数。本文假设N＝1，M＝8。处于jA状态的流业务用户的传输速率为jRbbit/s[5]，其中j∈（0，1，…，M）。
4）对于数据业务，为提高系统资源的利用率，认为它是可用比特率业务VBR（可变比特率），即利用系统剩余可用资源进行传输，初始化传输速率为Rdbit/s。
3.2无线多媒体业务QoS优化方法
无线多媒体业务的可升降级QoS动态带宽分配与优化策略主要有三类事件：用户到达事件、流媒体用户速率跳转事件和用户离开事件。我们假设视频流媒体业务量被划分为8个等级，各等级带宽从高到底依次为W1、W2、…、W8，其中Wi=（8-I+1）Wb，I=1、2、…、8。此外，假设W_unused为系统剩余带宽，W_now为更新系统剩余带宽后的带宽，W_a为用户服务结束释放的带宽，W_m为系统最小可分配带宽单位；Rs和Rn分别为当前和下一时刻视频流媒体用户的速率，且定义|Rs-Rn|为W_re；3类用户实时要求的带宽分别为Wv、Ws、Wd；接入系统的3种业务的用户数分别为Nv、Ns、Nd；两种VBR业务（视频业务和数据业务）接受降级服务的用户数分别是Ds和Dd，其中仍能接受降级服务的用户数分别为Es和Ed；3种业务被阻塞掉的用户数分别为Bv、Bs、Bd。下面是针对三类事件所提出的对无线多媒体业务QoS的优化方法：
1）用户到达事件。当带宽资源充裕时，各类用户到达不论优先级高低，均可按需分配得到带宽。当带宽资源不能满足接入需求带宽时，则按照优先级顺序从低到高对已接入的用户进行QoS降级服务（降一级或若干级），直到能够腾出足够的带宽满足新用户的需求，否则阻塞该用户，具体流程如图2所示。
图2 用户到达事件的处理流程
从图2我们可以得出，在带宽资源不足的情况下，不同类型用户是如何分配到其所需带宽的。根据无线多媒体业务划分的3种优先级，则有三种情况：
a）当需要实现数据业务的用户来申请所需带宽时，因为数据业务的优先级是最底的，不能对已接入的其它用户进行QoS降级服务，所以只能阻塞该用户。
b）当需要实现视频业务的用户来申请所需带宽时，它可以对已接入的其它用户进行QoS降级服务，但签于它的优先级，它只能对实现数据业务的那类用户进行QoS降级服务，从而为需要实现视频业务的用户腾出足够的带宽，否则阻塞该用户。
c）当需要实现语音业务的用户来申请所需带宽时（语音业务的优先级是最高的），可用两种方案来实现：第一，对实现数据业务的那类用户进行QoS降级服务；第二，对实现视频业务的那类用户进行QoS降级服务。通过这两种方法（考虑到数据业务和视频业务的优先级，第一种方案则是先执行的。只有当第一种方案不能实现的情况下，才执行第二种方案），都可以为实现语音业务的用户腾出足够的带宽，否则阻塞该用户。
2）流媒体用户速率跳转事件。RM对已接入的视频流用户的速率进行周期性检测，当检测到Rn＞Rs时，将该视频流用户带宽追加个单位，同时更新剩余带宽，则更新后的剩余带宽W_now=当检测到Rn=Rs时，不作调整；当检测到Rn＜Rs时，将发现视频流用户的带宽自动释放个单位，同时更新剩余带宽，则更新后的剩余带宽。当带宽资源用尽时，判断新用户的优先级，选择接入，即高优先级用户可依次剥夺若干低优先级用户的带宽，让其接受降级服务，从而保证高优先级用户的低阻塞率。
3）用户离开事件。若用户呼叫结束，则释放带宽。若Ds＞0，将W_a分配给随机选择的一个最高级的接受降级服务的流媒体用户，令其升级（升一级或若干级），同时更新剩余带宽；若仍有剩余带宽且Dd＞0，再随机分配W_a给最高级的接受降级服务的数据用户（包括在缓冲区内排队等待的数据用户），如此循环，直到系统内没有接受降级服务的流媒体用户或数据用户为止，从而保证该系统中的所有流媒体用户都能享受到服务。
无线多媒体业务的可升降级QoS动态带宽分配与优化策略为语音业务赋予最高的优先级，因此能够为其QoS提供保障。该策略还解决了VBR业务的带宽分配问题，流媒体在W_unused≥W1时，QoS也能得到保障，只有在W_unused＜W1时可能会受到较低程度的损失。该策略为数据业务提供的依然是尽力而为的服务。
无线多媒体业务的可升降级QoS动态带宽分配与优化策略的显著特点和优势主要是：不需要预留资源，通过设置优先级的高低来完成对资源的不同享用级别，避免了预留资源造成的资源浪费。大大提高了系统容量；同时，还降低了每种业务的阻塞率。其中，语音业务的优先级最高，它的阻塞率也是降低幅度最大的，流媒体业务次之，数据业务改善最小。所以，该策略既实现了带宽控制，又提供了低丢失、低延迟、低抖动以及确定的带宽服务，可以很好地满足多媒体业务的QoS要求。
4、结束语
本文分析了影响无线多媒体业务QoS性能的几个主要因素，提出采用可升降级QoS动态带宽分配与优化策略来保障用户的QoS和提高带宽资源的利用率，讨论并解决了动态带宽的分配与优化问题。但是，如何更好地保证无线多媒体业务的服务质量，很多问题还有待进一步研究。
参考文献
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