成 刚（上海诺基亚贝尔股份有限公司，上海 200127）
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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
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2019.02.012
概述
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的75%。室内Wi-Fi网络中的视频应用已经是Internet上数据传输最重要的流量来源。
视频流从Wi-Fi的AP转发到各个终端时，既可以是单播也可以是组播。在IEEE802.11的Wi-Fi网络中，终端每收到一个单播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，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，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重传机制的MAC层传输是不可靠的。在Wi-Fi环境中，由于不稳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差，从而导致视频传输质量的下降。
另外802.11的组播传输方式也不支持单播方式具有的Wi-Fi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的特点。
IEEE802.11e定义了新的操作方式和参数设置来增强MAC层的QoS（QualityofService）的支持，即混合式协调功能（HCF——HybridCoordinationFunc?tion）。其中增强的分布式协调访问（EDCA）是对原来的DCF的增强，它定义了4种访问类型（AC——AccesCategories）来区分数据流的优先级，当语音、视频、尽力而为的数据报文和背景数据流转发到MAC层的时候，它们就会根据优先级进入相应的AC队列中等待发送。
但如果有多个视频流进行传输，802.11e就没有办法进一步再区分它们之间的优先级。另外802.11e也没有针对组播视频传输的可靠性机制进行改善。
