提高性能的无线网状网(WMN)视频流量传输与IEEE 802.11上下文

Seema t Mankar¹和s . m . Koli²

PG学生,Smt。Kashibai Navale工程学院,浦那(印度马哈拉施特拉邦
E&TC学系助理教授,SKNCOE,普纳大学,印度马哈拉施特拉邦

文摘

近年来,多媒体流已大大增加了无线网络。应用,如视频点播(VoD)和分布式文件备份出现在无线网状网络(WMNs)。这些应用程序有严格要求的服务质量(QoS)和带宽保证。流媒体视频流过WMN面临一些挑战带宽保证;高数据速率流动在一个共享中多次反射的方式可以显著提高包丢失和延迟。实时监视应用程序通常不使用传输误差控制、视频内容可能会丢失,视频的质量是可以改变的。本文讨论了视频传输的方法方式WMN聚合带宽,提高交货率和降低端到端延迟,这决定了视频的质量,高质量的多媒体交付在无线网状网络。和吞吐量的方法和进一步改善其性能。

关键字

无线网状网络、视频传输、结果评估、性能改进。

介绍

在现代社会中,大数据无线网络设备之间传递给网络资源的一个重要压力。例如,预计大量的连续数据等多媒体流传输通过无线网络与严格的时间要求和支持远程设备良好的用户感知质量。为了实现这一目标,网络体系结构和交付解决方案必须能够支持和维护高吞吐量和低损耗,成本效益和服务稳定也至关重要的因素要考虑。在寻求提供上述功能的无线网格是一种最广泛使用的网络架构。,WMNs are suitable for both short-term small range applications (e.g. a concert, street fair), and long-term metropolitan service deployments (e.g. city-wide mesh network connecting citizens and public services). Characterized by multi-hop capabilities, WMNs can be used as well in areas with weak cellular coverage, such as rural zones. The tremendous growth experienced by these networks is also because they operate in the licence free ISM bands, reducing significantly the deployment costs compared to other technologies operating in licensed spectrum, e.g. LTE.

典型的WMN架构包含三个网络元素:接入点,客户和网络网关。访问点是一个静态的无线节点,执行路由和无线电中继功能,照顾转发客户之间的一种时尚的交通和网状网络的网关。网关启用上网或到另一个网络。客户包括范围广泛的移动终端,如笔记本电脑、视频和数据。当WMN用于监控视频流,它是具有挑战性的交付的视频没有质量退化,可以严重影响视频质量的包丢失和延迟。挑战来自于广泛的视频流量的带宽需求,和无线媒介的使用一种环境。当多个网状网络视频传输流,他们聚集在网关实现监控。这种交通模式会导致网络拥塞导致缓冲滴和数据包的碰撞,导致增加包丢失。本文调查视频传递的不同方式,输出的参数和性能改善的方法。Section2给出了多种方法用于视频的详细信息交付与挑战在WMN视频流量。 Performance in terms of parameters discussed in section 3. Section 4 discuss about different ways used to improve performance followed by conclusion section.

文献调查

视频的质量交付强烈影响无线网状网络的数据传输能力。在本节中,我们现在视频交付的各种方式作为多重速率的任何路径的带宽预订协议路由在无线网状网络(啤酒),实地任何路由(远),一个节能的跨层的解决方案交付在无线网状网络视频。

答:啤酒

在无线网状网络(WMNs),越来越多的应用程序,尤其是视频点播(VoD)服务,似乎严格要求保证带宽。我们现在第一带宽WMNs预订多频anypath路由协议,即酿造。酿造聚合来自多个anypath线路的带宽提高流接受率和整个系统的吞吐量,并可以集成与大多数现有的机会路由协议(或),尤其是最有效的多重速率的anypath路由协议。啤酒生产承认控制和为每个数据流带宽的预订。它聚合来自多个anypath线路的带宽来提高接受流和整个系统的吞吐量比啤酒有三个连接组件:(A)网络修剪和多重速率的anypath错误路由模块从网络带宽耗尽节点和计算最优anypath从其余的网络;(B) anypath路线容量估算模块计算给定anypath路线的能力;和(C)录取控制和带宽预订模块与前两个模块来决定是否可以接受未来数据流。如果是,该模块保留带宽为即将到来的数据流。酿造的优点是,它允许分裂我们广泛评估酿造的性能,并比较其与BORlAC。我们的数值结果表明,啤酒优于BORl AC,流的接受率和整个系统的吞吐量。 With transmission rate IMbps, 2Mbps, 5.5Mbps, and IIMbps, the flow acceptance ratio with BREW is up to 5.6, 3.6, 1.34, and 2.45 times that of BORlAC and the systemwide Throughput with BREW is up to 3.8, 2.29, 1.10, and 3.10 times that of BORlAC. a large data flow into several sub data flows whose bandwidths are reversed on different any path routes.

b .实地任何演员路由(远)

实地路由,这是基础,在这种路由、steepest-gradient方法可以应用,非常适合在网状网络流量交付中心辐射型的服务要求。在我们的方法中,我们使用一个静电势模型提供的路由度量,在一个数据包转发的方式沿着最速梯度场到目标字段值最低的。拟议中的协议大大降低阿尔法的复杂性,提供了一个有效的权衡之间的最短路径路由和负载平衡,它是兼容的编码和摄像机与提供视频和非视频流量不同。此外,它提供了高韧性、动态重路由失败,和利用的概念,任何路由实现网关负载均衡与所有上述协议。

1)负载平衡:融合发生后,准备交付交通网络。当一个监控摄像头,连接到网接入点开始传输视频流,交通是最短路径,因为在这一点上,每个节点的潜在影响邻居的潜力,这反映了啤酒花的网关。假设还有一个交通流从节点C如无花果。1 (a),节点C的队列长度相应增加。下一次迭代后,C的新计算潜在增加根据方程(2)。因此,节点改变路由决策,并将数据包转发到新lowest-potential邻居B,这样流采用第二种最短路径,因此分配流量高的节点数量,避免流重叠。流重叠会导致显著增加排队延迟由于长时间节点的队列。此外,它增加了缓冲区溢出的可能性导致的损失在接收到的视频帧。通过平衡流在不同路径的增加延迟是避免,和帧是按时交付,使观众流之外的影响不明显的。此外,负载平衡减少碰撞和干涉的可能性由于交通分布面积较大,降低流动容易丢包。

2)拥塞避免:拥堵情况最有可能发生在视频流量所需的高数据率。拥塞发生当一个节点接收到转发数据包在更高的速度比其传播。这个问题增加WMN情况网关接入互联网的来源,因此,所有网络流量总量在网关的地区。当拥塞发生在一个节点,节点被迫减少数据包的队列离开空间新收到的数据包。当传输数据率高的很多视频,这种下降机制可能会导致视频质量的严重损害,甚至视频中断时使用典型的最短路径路由协议或协议不拥堵。类似于负载平衡机制,避免节点转发数据包,有很高的队列长度,通过路由流量远离拥挤的节点。视频流量可以从被删除保护其框架,并给出了拥挤的节点有机会将自己的包和缓解交通拥堵。

3)网关负载共享:WMN的容量是由其网关的能力。因此,重要的是要有效地利用网关的吞吐量。为了提高网络的效率,交通应该由最近的网关。然而,在大多数交通情况坐落在一个网关而其他网关流量是免费的;交通的一部分应由远网关,这样高流量可以共享,防止拥挤、干扰,或拖延附近拥挤的网关。

4)节点故障:在视频传输路径节点失败时,它可能导致视频服务的中断或停止,即使重路由过程存在。视频延迟非常敏感,然而,当前的故障检测等过程,需要一个相对较长的时间来检测失败。此外,路由重建以及征收额外的延迟报告失败,并发现一个新的路线。视频发送的数据包在此期间可能会丢失在失败的节点,刷新的队列,或交付后游戏时间期限。

提供了一种内置节点故障过程,可以检测和避免失败,没有额外的开销和在相对较短的时期内。如图1所示(c),当路径中节点E A-C-E-H-G1失败,远发现和反应如下。每个节点将收到你好消息从邻国在100 ms。要使用这些你好消息作为指标节点的连通性。当E节点失败时,邻居从E小姐你好消息,然而,因为它是可能的数据包丢失或相撞,邻居等待3.5你好邻居们认为这是一个失败案例。然后一个简单的采取行动避免大肠因为转发数据包转发规则是基于最低的潜力,我们需要确保节点E不是最低的邻居可能潜在的邻国。因此,一个节点C为例,假设存在于一个虚拟节点的位置E,这潜在的虚拟节点= C节点本身的潜力。虚拟潜力是包含在每个节点的潜在计算。它保证邻居不会发送数据包到支持这个特性利用拥塞的任何cast-routing产权意识。图1 (b)显示了一个简化的例子网关负载共享是如何工作的。 The difference between Fig. 1(a) and Fig. 1(b) is an additional flow that increases the potential of nodes in the area around G1 in addition to node D. The flow generated from node A avoids the whole area that is surrounding G1, where firstly, node A forwards the packets to node B, and node B in turn, stops sending to node D due to its potential increase and sends to node E. Thus, the nodes keep forwarding the traffic away from G1 until the traffic falls into the potential funnel of G2 which is traffic-free. This mechanism avoids a possible overflow on G1, and increase the overall network capacity, thus, allowing more flows in the network failed node, instead, the traffic will forward to D as shown in Fig. 1(c). This procedure requires a short time for detection. Neither time nor overhead is required for rerouting process. The procedure works on-the-fly, where all decisions including failure detection and rerouting is made by the node that exists before the failed node in the used path. Moreover, the packets that exist in the queue of node C when failure happens, do not need to be re-sent by A, but instead, are sent directly from C to D after the failure happens.

c一个节能的跨层

E-Mesh,节能视频交付在无线网状网络跨层解决方案提供了一个良好的平衡节能一边和网络交付性能和用户感知质量在另一边。E-Mesh包括小说MAC层网格点操作周期管理计划,自适应控制每个网格点的睡眠/清醒模式,以节约能源。它还使用了一个节能意识扩展的经典Dijkstra算法路由算法使视频数据从服务器网客户端通过网状网络,使用最优路径的能量消耗和QoS。E-Mesh网络架构包含一个网源节点所需的数据,N网格路由器进行数据转发,一个网格客户端。这些N路由器的位置是随机分布在一个圆形区域半径为r的一些网格路由器和一个随机的速度将本通知的范围区域内其他人则保持不变。网客户端在一个恒定的速度移动,其初始位置设置在圆形的边缘区域。网数据源的位置是固定的中心acircular面积考虑。架构图2所示。

图2。E-Mesh无线网状网络拓扑架构

视频监控饲料通常流从相机到指定的电缆。快速增加的监控摄像头部署,每个相机连接到监视器或互联网通常流从相机到指定的电缆。快速增加的监控摄像头部署,每个相机连接到监视器或互联网可以极其昂贵,耗时,有时不可行,尤其是在大面积部署。WMN是解决这些摄像机连接到互联网或监视器,以快速和成本有效的方式。然而,流媒体视频流过WMN面临一些挑战:高数据速率流动在一个共享中多次反射的方式可以显著提高包丢失和延迟。包丢失可以造成缓冲区溢出或碰撞。由于实时监视应用程序通常不使用传输错误控制,视频内容可能会丢失,视频的质量是可以改变的。一些监测情况延迟非常敏感,包小姐他们回放期限不能包括在视频,因此丢弃,诱导退化的视频质量。长时间的推迟可能发生在大流量情况下由于排队延迟,或者由于大量的啤酒花。

结果评价

答:啤酒

酿造的平均流接受率和BORJAC相比。因为BORJAC只适用于单一的传输速率,我们单独的BORJAC不同传输速率的情况下,包括1 mbps, 2 mbps,标准差5.5 mbps, 11个基点。酿造的平均流接受率总是高于BORJAC。酿造的接受率是5.6,3.6,1.34,和2.45倍的BORJAC传输率IMbps, 2 mbps, 5.5 mbps, IIMbps,分别。整个系统的吞吐量的啤酒总是高于BORJAC。酿造的整个系统的吞吐量是3.8,2.29,1.1,和3.1倍与传输速率IMbps BORJAC, 2 mbps, 5.5 mbps,分别和11 mbps。BORJ AC的性能大大影响节点的密度和选择的传输速度,啤酒在不同环境中实现高性能。比较结果表明,啤酒优于BORJAC流的接受率和整个系统的吞吐量。

b .远

1)交通模式:结果在两个场景:场景,一个视频流存在于网络和另一个情形B添加额外的交通流视频源和网关。额外流代表一个可能的拥堵情况。的最短路径能够有效地提供视频内容,利用这个最短路径交付99.2%的流量。而一小部分发送的流量。最短路径是通过利用最陡梯度后节点的潜力。流的情形B 1.6 Mbps。在这种情况下,可以显著危害的视频流量。然而,负载平衡机制在应对这种情况如下:从队列的流量来源包含的数据包数量,增加相应的潜在来源,计算潜在价值。增加的潜在传播部分邻居和改变路由决定,通过不同的路径来响应发送交通队列长度的变化。

2)交付视频质量:作为视频质量的一个指标,我们采用PSNR最常见的视频质量的因素。非实时PSNR -当使用,所有由网关接收数据包,因此所有视频内容是质量好。为实时平均PSNR不同延迟的要求,显示了更好的质量在所有要求的间隔。

3)节点故障:我们进行了一个场景类似;然而,在这种情况下mid-node最短路径失败的第二个115年到116年。因为没有拥堵存在,通过最短路径2远送交通。在115第二,跳之前失败的节点连续错过3你好消息;因此,节点故障过程开始。转发数据包队列保存在这个节点上存在的由于传输失败。决定失败之后,不需要一个链接重建过程,从源代码包重传,也没有队列冲洗在某种路由协议。直接转发数据包通过另一个路径和发送到网关。过程是动态进行的,没有任何包丢失。当在116年再次失败的节点功能,它直接开始传输你好消息,这将被邻居听到。 The neighbors start using the node’s potential again in the potential calculation. After a few iterations, potential values converge and traffic goes back to utilizing the shortest path again as the best available path.thus, FAR delivers more video contents with lower end-to-end delay and better video quality.

c . E-MESH

两个仿真场景被认为具有相同的拓扑结构,如图2所示。第一个场景使用标准IEEE 802.11协议,而第二个提议的E-Mesh解决方案部署。E-Mesh场景体验中的能源消耗显著下降13.3%相比,价值计算IEEE 802.11年代的场景中,而吞吐量仍然大致相同。虽然损失率增加约1.94%。E-Mesh-based视频的质量交付场景有所下降,大约5 dB相比,获得的IEEE 802.11年代的场景,但它仍然是接近“好”水平的用户感知质量

性能改进WMN的视频传输

本文提出了一个新颖的机制提供增强的QoS支持在种WMNs视频服务。创新型混合分层架构的机制利用集中式和分布式相结合的方法。建议的解决方案依赖于在WMN节点和执行负载平衡性能监视卸载流量最高的加载节点加载的邻居。基于仿真结果提出了轮廓的性能提出的QoS机制指标(延迟、吞吐量和包丢失和PSNR)在不同的网络负载情况。该负载平衡机制来提高视频的QoS交付包含两个组件:监测和报告组件,从网格节点收集信息,信息处理和决策传播组件,考虑接收的数据,分析它,对光流基于它。

答:网络编码

在过去的十年中,许多研究人员试图提高树和网格点对点系统的性能通过引入新算法或提高当前的方法。MDC介绍提高错误弹性在实时视频的一个中间节点可以创建编码帧通过结合这些不同的框架和目标提取所需的框架。根据摩尔的低,表明计算处理变得更便宜,因此瓶颈已经转移到网络带宽、网络编码利用公平的计算能力可以使用以增加吞吐量,网络资源利用率、安全链接和弹性连接失败以及减少绝对延迟,尤其是在视频直播流。网络编码被首次引入r·w·杨和z 1999年张替代路由。网络编码已经表明,它有足够的能力提供更低的延迟和更高的带宽利用率,这两人会导致更好的视频质量的接收机系统。此外,网络编码减少时变信道的不良影响,同行翻腾,链接失败和移动用户在生活和VoD流P2P和无线网状网络。

b .扩展分布式信道切换附属协议(EDCAP)

EDCAP旨在增加网络的吞吐量减少额外的内部交通网络,这是产生由于广播消息。提供更多带宽的高吞吐量的网络视频会议、网络电话(互联网协议语音)和语音流的应用程序。同时它运行高带宽的应用程序。EDCAP结合分布式换台附件协议(DCAP)与安全域(动态源路由协议)。它优化渠道发现DCAP协议的过程。DSR路由缓存,存储路径,以供将来使用。因此,它不反复发送广播消息寻找源路由到目标节点。EDCAP使用路由缓存和路由发现过程的动态安全域协议找到通道,结果减少额外的内部交通网络。

结论

无线网状网络(WMN)视频监控提供了一个强大的潜力快速部署在一个大型社区,实时流的可靠性和生存能力的关键性能指标。也越来越多的应用程序,尤其是视频点播(VoD)服务,似乎严格要求保证带宽。设备在无线网状网络通常是提供有限的电力资源,同时运行具有高能源需求的复杂的应用程序,如高质量的视频通过网络交付。

本文提出方法酿造,远& E-MESH视频传输无线网状网络。还讨论了吞吐量从不同的方法,对视频传输的挑战在WMN和是什么机制来提高视频传输的性能。这份调查将希望激励未来的研究人员想出更聪明和更健壮的视频传输机制和实现更好的视频传输QoS。

承认

我们真诚地感谢桑杰先生m . Koli助理教授,普纳E&TC部门鼓励和指导我的工作在这个项目上。我们也感谢所有工作人员的SKNCOE,浦那的及时支持。

引用

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