Multi-video stream bandwidth allocation strategy based on federated consensus mechanism

Multi-video stream bandwidth allocation strategy based on federated consensus mechanism
Zhang Chunyanga
Yang Zhigangb
Liu Yazhia
Li Weia
a. College of artificial intelligence, b. College of Electrical Engineering, North China University of Science & Technology, Tangshan Hebei 063210, China

摘要

A distributed video streaming fair scheduling strategy based on federated deep reinforcement learning is proposed to address the issues of unfair user QoE and low bandwidth utilization caused by uneven video bandwidth allocation in bottleneck links. This strategy dynamically generates bandwidth allocation weights based on the client's network status and the QoE level of each video stream. The congestion control algorithm at the server side allocates bandwidth to each video stream in the bottleneck link according to the computed weights, ensuring equitable transmission of video streams in the bottleneck link. Each video terminal operates a bandwidth allocation agent, and multiple agents train periodically using federated learning to facilitate rapid convergence of the agent models. The bandwidth allocation agents synchronize their training parameters through a consensus mechanism, enabling distributed aggregation of the agent model parameters while ensuring the security of parameter sharing. Experimental results demonstrate that the proposed strategy improves QoE fairness and overall QoE efficiency by 10% and 7%, respectively, compared to the latest solutions. This indicates that the strategy proposed in this article has potential and effectiveness in addressing the uneven allocation of video stream bandwidth and improving user experience.

基金项目

河北省高等学校科学技术研究项目资助项目(ZD2022102)

出版信息

DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2023.08.0371
出版期卷: 《计算机应用研究》 Accepted Paper, 2024年第41卷 第4期

发布历史

[2023-11-02] Accepted Paper

引用本文

张春阳, 杨志刚, 刘亚志, 等. 基于联邦共识机制的多视频流带宽分配策略 [J]. 计算机应用研究, 2024, 41 (4). (2023-12-13). https://doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2023.08.0371. (Zhang Chunyang, Yang Zhigang, Liu Yazhi, et al. Multi-video stream bandwidth allocation strategy based on federated consensus mechanism [J]. Application Research of Computers, 2024, 41 (4). (2023-12-13). https://doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2023.08.0371. )

关于期刊

  • 计算机应用研究 月刊
  • Application Research of Computers
  • 刊号 ISSN 1001-3695
    CN  51-1196/TP

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