مکانیزم تشویقی برای جریان‌سازی ویدئو در شبکه‌های نظیر به نظیر- قسمت ۱۸

ضرایب

(، و )

شکل ‏۶‑۲فرضیات شبیه سازی
 

معیارهای ارزشیابی

  • پیوستگی نمایش: قطع ارتباط و یا از دست رفتن فریم بر پیوستگی نمایش تأثیر گذار است، لذا این معیار با محاسبه متوسط نسبت فریم‌های دریافت شده توسط گره به کل فریم‌های ارسالی برای آن گره اندازه‌گیری می‌شود. فریم‌های دریافت نشده یا به طور کل به دست گره مقصد نرسیده‌اند (گره مقصد شبکه را ترک کرده باشد یا به هر دلیلی فریم گم شده باشد) یا پس از مهلت نمایش دریافت شده‌اند که در این حالت دور ریخته می‌شوند.
  • درصد گره‌هایی که موفق به آغاز نمایش شده‌اند: این معیار با محاسبه نسبت گره‌هایی که موفق به آغاز نمایش شده‌اند (حداقل به اندازه یک پنجره نمایش) به کل گره‌های شبکه اندازه‌گیری می‌شود.
  • تأخیر نمایش: این معیار متوسط تأخیر میان لحظه کد شدن ویدئو در گره منبع و نمایش آن در گره را نشان می‌دهد.

نتایج شبیه‌سازی

اولین آزمون، مربوط به بررسی معیار پیوستگی نمایش است. با توجه به استراتژی‌های امتیاز دهی در بخش ۵ معرفی شدند، درصد پیوستگی نمایش را با ۱۰% گره سودجو مورد سنجش قرار دادیم. (شکل ۶-۴ و ۶-۵) نتایج این شبیه سازی را برای ۵۰۰، ۱۰۰۰، ۲۰۰۰ گره نشان می‌دهد.
همانطور که در شکل ۶-۳ می‌بینید با افزایش تعداد گره‌های شبکه، با از استفاده مکانیزم تشویقی در مقایسه با روس عادی نتیجه بهتری از نظر درصد پیوستگی نمایش کسب کرده است. در این آزمون اهمیت اجتناب از گره‌های سودجد به خوبی نمایان شده است. این اختلاف در حدود ۹ درصد است.
شکل ‏۶‑۳مقایسه کارایی پیوستگی نمایش برای مقادیر مختلف گره و ۱۰% سودجو
شکل ‏۶‑۴ مقایسه کارایی پیوستگی نمایش برای مقادیر مختلف گره و ۵۰% سودجو
معیار بعدی، سنجش درصد گره‌هایی است که موفق به آغاز نمایش شده‌اند. همانطور که در (شکل ۶-۵ و ۶-۶) مشاهده می‌کنید با افزایش تعداد گره‌های شبکه، روندی صعودی و قابل قبول را دنبال کرده‌اند.
شکل ‏۶‑۵مقایسه کارایی از دیدگاه درصد گره‌های موفق به آغاز نمایش با ۱۰% سودجو
شکل ‏۶‑۶مقایسه کارایی از دیدگاه درصد گره‌های موفق به آغاز نمایش با ۵۰% سودجو
(شکل۶-۷ و ۶-۸) میزان تأخیر آغاز نمایش برای مقادیر مختلف گره را نشان می‌دهد. همانطور که مشاهده می‌کنید همانند حالت قبلی، با افزایش تعداد گره‌ها، تأخیر آغاز نمایش رشد پیدا کرده است که به طور کلی مسئله‌ای نامطلوب است. اما تأخیر برای تعداد گره‌های کمتر از ۲۰۰۰ گره، میزان کمتری بوده است.
شکل ‏۶‑۷مقایسه از دیدگاه تأخیر آغاز نمایش برای مقادیر مختلف گره ۱۰% سودجو
شکل ‏۶‑۸مقایسه از دیدگاه تأخیر آغاز نمایش برای مقادیر مختلف گره ۵۰% سودجو

نتیجه گیری و کارهای پیش رو

پخش زنده تصویر به صورت نظیر به نظیر در اینترنت در بعضی از مواقع، به صورت همزمان بیش از ۱۰۰ هزارکاربر را پشتیبانی می کند. توجه به این حقیقت که یک سیستم نظیر به نظیر به تنهایی تعداد محدودی بیننده را پشتیبانی می کند، ضروری است. در ارسال داده در شبکه‌های نظیر به نظیر، یک منبع، ویدئو را به صورت بلادرنگ برای تعداد زیادی از تماشاچیان می‌فرستد. این تکنیک از ظرفیت خود بینندگان به جای سرور ویدئویی استفاده می‌کند. در پخش زنده بر پایه شبکه‌ی نظیر به نظیر، ویدئو از طریق پهنای باند نظیرهای موجود در مسیر برای کاربران زیادی پخش می‌شود. برخلاف سیستم‌های ارسال بر پایه‌ی سرور که تعداد سرورهای رسانه‌‌ای که به کاربران سرویس می‌دهند با رشد کاربران بصورت خطی زیاد می‌شود، در این روش تعداد سرویس دهنده ها و سرویس گیرنده های نظیر با نرخ خطی زیاد می‌شود. بنابراین روش ارسال همزمان نظیر به نظیر هزینه‌ی فرستادن داده در مقیاس زیاد را برای کاربران متعدد کم می‌کند و باعث جلوگیری از ازدحام در شبکه می‌شود. برای بدست آوردن موفقیتی همانند ارسال فایل در شبکه های نظیر به نظیر برای پخش ویدئو این شبکه ها باید کیفیت بالا و ثابتی برای پخش تصویر و زمان پایینی برای شروع فرآیند پخش فراهم کنند و به زیرساخت اختصاصی نیاز نداشته باشند. ولی سه عامل این کار را مشکل می‌کند، اول اینکه پهنای باند نظیرها اغلب برای پشتیبانی از کیفیت بالای فایل‌های ویدئویی ناکافی است. دوم اینکه ممکن است نظیرها در هر لحظه ای از شبکه جدا شوند که این خود این عمل، باعث از بین رفتن قابلیت اطمینان شبکه می‌شود. سوم اینکه بر خلاف سیستم‌های سرویس دهنده/گیرنده، بسته‌ها نیاز دارند تا روی مسیرهای چند سطحی ای بازپخش شوند. هر سطح مقداری تأخیر دارد، مخصوصاً در زمانی که خطوط ازدحام دارند این تاخیر بیشتر هم می شود.
بیشتر این نظریه های بر این فرض استوار شده‌اند که همه‌ی کاربران همکاری می کنند، اما در واقعیت همیشه این طور نیست. در برخی سیستم‌های پخش نظیر به نظیر، نیاز است که گروه کوچکی از نظیر‌ها چندین برابر میزان دریافت‌شان، ارسال نمایند و این امر باعث می شود که این کاربران مایل به همکاری نباشند. همچنین کاربران ممکن است خودخواه باشند و برای بیشتر کردن سود خود بدرفتاری نمایند. مثلا در ساختار درختی همواره به عنوان برگ خود را معرفی کند تا از ارسال پهنای باند معاف شود. بنابراین یک مکانیزم تشویق در کارآیی سیستم نظیر به نظیر بسیار حیاتی می باشد. طراحی مکانیزم های تشویقی برای پخش ویدئو بسیار مشکل تر از برنامه‌های دریافت فایل می باشد.(به خاطر نیازهای بلادرنگ). یکی از راهکارها در این برنامه ها استفاده کردن از سابقه افراد می باشد. این سابقه در برنامه های دریافت فایل قابل دسترسی می باشند زیرا زمان دریافت فایل ها معمولا بسیار زیاد است. ما با ارائه یک مکانیزم تشویقی پخش‌شده در سیستم و بر پایه امتیازدهی به گره‌ها باعث افزایش کیفیت سرویس و کم کردن تاخیر تحویل می‌شود.
برای بهبود مکانیزم‌های تشویقی می‌توان برای امتیاز دهی، از توابع بهینه تری استفاده کرد که بدون افزایش سربار محاسبه، به طور عادلانه‌تری عمل کند. همچنین می‌توان از یک سرور مرکزی برای جمع‌آوری امتیازات کل گره‌ها در دوره زمانی اخیر استفاده کرد.

مراجع

[۱] Dapeng Wu, Hou, Y.T.; Wenwu Zhu; Ya-Qin Zhang; Peha, J.M “Streaming Video over the Internet – Approaches and Directions” IEEET Circ. Syst. Vid. 11, 2001: PP 282-300.
[۲] Eric Setton, Noh, J.; Girod, B. “Low latency video streaming over peer-to-peer networks” IEEE International Conference on Multimedia (9-12 July 2006) Toronto, ontario.
[۳] Amoza F.R.; Rodríguez-Bocca P.; Rubinob G.; Sabiguero A. “A robust P2P streaming architecture and its application to a high quality live-video service” Electro. Notes Disc. Math. 30, 2008: PP 219-234.
[۴] Luan H. “P2P Live Streaming towards Best Video Quality” IEEE CCNC 2008 proceedings , (10-12 January 2008) Las Vegas, Nevada. PP 458-463.
[۵] Hui Guo, T. Koala “Overlay Networks Construction for Multilayered Live Media Streaming” IEEE (14-16 December 2006) The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong. PP 149-153.
[۶] Jiangchuan L.; Rao S.G.; Li B.; Hui Zhang “Opportunities and Challenges of Peer-to-Peer Internet Video Broadcast” Proceedings of the IEEE. 96, 2006: PP 11-24.
[۷] Pierpaolo B.; Thomas S.; Thomas W.; Bernd G. “Low-delay Peer-to-Peer Streaming using Scalable Video Coding” IEEE Packet Video Workshop. 12, 2007: PP 173-181.
[۸] Silverston T; Fourmaux O;Crowcroft J. “Towards an Incentive Mechanism for Peer-to-Peer Multimedia Live Streaming Systems” Eighth International Conference on Peer-to-Peer Computing IEEE, (15-18 March 2008) IEEE Computer Society Washington, DC, USA, PP 125-128.

برای دانلود متن کامل این فایل به سایت torsa.ir مراجعه نمایید.