Một cách tiếp cận mới để quản lý lưu lượng trong mạng cảm biến đa phương tiện không dây

MỘT CÁCH TIẾP CẬN MỚI ĐỂ QUẢN LÝ LƯU LƯỢNG TRONG MẠNG
CẢM BIẾN ĐA PHƯƠNG TIỆN KHÔNG DÂY
Các ứng dụng đa phương tiện đã trở thành một phần thiết yếu trong cuộc sống
hàng ngày của chúng ta và việc sử dụng chúng đang phát triển mạnh mẽ từng
ngày. Trong Mạng cảm biến đa phương tiện không dây (WMSN), khối lượng lớn
dữ liệu đa phương tiện được truyền qua mạng. Nếu tải lưu lượng lớn hơn khả năng
khả dụng của mạng cảm biến, tắc nghẽn xảy ra và gây tràn bộ đệm, rớt gói, suy
giảm thơng lượng mạng và ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ (QoS). Băng thông
giới hạn nên được điều chỉnh chính xác cho các gói có mức độ ưu tiên khác
nhau. Để nhấn mạnh vấn đề, bài viết cung cấp Một cách tiếp cận mới cho quản lý
lưu lượng trong mạng cảm biến đa phương tiện không dây. Theo bài báo, các nút
cảm biến trong một khu vực xung đột có thể điều chỉnh trạng thái gửi của chúng
một cách thích ứng dựa trên mức độ ưu tiên của gói. Để cải thiện chất lượng video
nhận được trong các trạm cơ sở, kỹ thuật được đề xuất sẽ giữ các khung hình I và
bỏ qua các loại khung hình ít quan trọng khác của video nén. Ngồi ra, việc truyền
lại các gói bị mất được cung cấp với các ưu tiên khác nhau để nâng cao hiệu suất
hệ thống. Các mô phỏng cho thấy rằng việc điều chỉnh băng thơng có thể bảo vệ
hiệu quả các gói có mức ưu tiên cao và hiệu suất truyền lại được định vị tốt để đáp
ứng yêu cầu của các ứng dụng đa phương tiện. MATLAB được sử dụng cho mục
đích mơ phỏng. Các mơ phỏng cho thấy rằng việc điều chỉnh băng thơng có thể
bảo vệ hiệu quả các gói có mức ưu tiên cao và hiệu suất truyền lại được định vị tốt
để đáp ứng yêu cầu của các ứng dụng đa phương tiện. MATLAB được sử dụng cho
mục đích mơ phỏng. Các mơ phỏng cho thấy rằng việc điều chỉnh băng thơng có
thể bảo vệ hiệu quả các gói có mức ưu tiên cao và hiệu suất truyền lại được định vị
tốt để đáp ứng yêu cầu của các ứng dụng đa phương tiện. MATLAB được sử dụng
cho mục đích mơ phỏng.
Sơ lược: Số liệu




Hình 1




Hình 2


Hình 3



hinh 4




Hình 5


Hình 6




Hình 7




Hình 8




Hình 9




Hình 10
1. Giới thiệu
Mạng cảm biến đa phương tiện khơng dây (WMSN) là một loại mạng cảm biến
mới được phát triển có các nút cảm biến được trang bị camera, micrô và các cảm
biến khác tạo ra nội dung dữ liệu đa phương tiện. Nó chủ yếu là các mạng của các
thiết bị được kết nối khơng dây có khả năng truy xuất nội dung đa phương tiện ở
khắp mọi nơi như luồng video và âm thanh, hình ảnh tĩnh và dữ liệu cảm biến vô


hướng từ môi trường. WMSN phát triển từ các mạng cảm biến không dây truyền
thống (WSN) và cho phép một loạt ứng dụng mới, như giám sát đa phương tiện,
quản lý lưu lượng, hỗ trợ tự động, giám sát môi trường và kiểm sốt quy trình cơng
nghiệp. WMSN có nhiều tính năng và yêu cầu bổ sung hơn WSN, chẳng hạn như
nhu cầu băng thông cao, độ trễ giới hạn, jitter chấp nhận được và tỷ lệ mất gói
thấp.[ 1 ] .
Việc xử lý nội dung đa phương tiện hầu hết được tiếp cận như một vấn đề tách biệt
với vấn đề thiết kế mạng, với một vài ngoại lệ như mã hóa kênh nguồn chung [ 2 ] và
truyền phát thích ứng kênh [ 3 ]. Q trình xử lý và phân phối nội dung đa phương
tiện không độc lập và sự tương tác của chúng có tác động lớn đến mức độ QoS có
thể được phân phối. WMSN sẽ cho phép thực hiện các thuật toán xử lý đa phương

tiện trong mạng trên dữ liệu thơ. Do đó, QoS được yêu cầu ở cấp ứng dụng sẽ được
phân phối bằng phương tiện kết hợp cả tối ưu hóa giữa các lớp của quy trình truyền
thơng và xử lý trong mạng các luồng dữ liệu thô mô tả hiện tượng quan tâm từ
nhiều chế độ xem, với các phương tiện khác nhau. , và trên nhiều độ phân giải.
Bước đầu tiên trong việc tạo WMSN là trang bị một thiết bị cảm biến duy nhất với
các mô-đun thu thập thơng tin âm thanh và hình ảnh. Ví dụ, mơ-đun suy luận và
chụp ảnh Cyclops, được thiết kế để chụp ảnh cực kỳ nhẹ và có thể được giao tiếp
với một máy chủ như MICA2 [ 4 ] hoặc MICAz [ 5 ] của Crossbow . Ngoài khả năng
truy xuất dữ liệu đa phương tiện, WMSN cũng sẽ có thể lưu trữ, xử lý trong thời
gian thực, tương quan và hợp nhất dữ liệu đa phương tiện có nguồn gốc từ các
nguồn không đồng nhất.
Trong các WMSN, ảnh hưởng của tắc nghẽn thậm chí cịn rõ rệt hơn so với các
mạng truyền thống. Khi một cảm biến nút cổ chai tràn ngập các gói đến từ một số
luồng đa phương tiện tốc độ cao, ngoài việc ứng dụng bị gián đoạn tạm thời, nó có
thể gây ra sự cạn kiệt nhanh chóng năng lượng của nút. Trong khi các ứng dụng
chạy trên mạng khơng dây truyền thống chỉ có thể bị suy giảm hiệu suất, thì việc
mất năng lượng (do va chạm và truyền lại) có thể dẫn đến phân vùng mạng. Do đó,
các thuật tốn kiểm sốt tắc nghẽn có thể cần được điều chỉnh để có phản hồi ngay
lập tức và tránh các dao động của tốc độ dữ liệu dọc theo đường dẫn bị ảnh
hưởng. Ngoài ra, nhiều đường dẫn có thể tồn tại giữa một cặp nguồn-sink nhất định
và thứ tự phân phối gói bị ảnh hưởng mạnh bởi các đặc điểm của tuyến đường
được chọn. Như một thử thách bổ sung,
Tiêu thụ năng lượng cũng là một mối quan tâm cơ bản trong WMSN, thậm chí cịn
nhiều hơn trong các mạng cảm biến khơng dây truyền thống. Trên thực tế, cảm


biến là thiết bị hạn chế về pin, trong khi các ứng dụng đa phương tiện tạo ra khối
lượng dữ liệu lớn, đòi hỏi tốc độ truyền cao và xử lý rộng rãi. Chất lượng dịch vụ
(QoS), như thước đo hiệu suất hệ thống, là rất quan trọng. Truyền dẫn không dây
cho đa phương tiện với QoS được đảm bảo trong các WMSN có tầm quan trọng

hàng đầu do các yêu cầu về tốc độ dữ liệu cao hơn đối với dung lượng hạn chế và
thay đổi của các kênh. Khi WMSN được sử dụng để giám sát môi trường, hệ thống
giám sát cần ghi và phát lại video sau một thời gian. Vì vậy, việc truyền lại cần
thiết và phù hợp nên được thêm vào quá trình truyền video thời gian thực mà
không ảnh hưởng đến các luồng dữ liệu thông thường.
Trong bài báo này, các phần được tổ chức như sau: Phần 2 điểm qua một số cơng
trình liên quan. Phần 3 mô tả kế hoạch đề xuất. Trong phần 4, phân tích kỹ thuật đề
xuất được trình bày. Phần 5 kết thúc bài báo và trình bày các hướng đi cho công
việc trong tương lai. Tài liệu tham khảo cho bài viết này được đưa ra trong phần 6.
2. Công việc liên quan
Trong những năm gần đây, các lĩnh vực nghiên cứu về Mạng cảm biến đa phương
tiện không dây ngày càng được chú ý nhiều hơn. Ngày nay video ở khắp mọi
nơi. Mọi nơi bạn bật video đều đang phát trực tuyến. Video trên mạng không dây
đã thay đổi cách chúng ta sống, vì việc sử dụng thiết bị cảm biến đa phương tiện
không dây đã tăng lên nhanh chóng trên tồn cầu. Các phương pháp được đề xuất
trước đây tập trung vào phân tích dữ liệu, tài nguyên lưu trữ, hạn chế băng thông
và tệp video có kích thước hạn chế và bảo mật dữ liệu cho mạng khơng dây. Trong
khi rất ít nỗ lực tập trung vào việc đạt được các khái niệm chuyên ngành này một
cách công bằng.
Poojary, S.and Pai, MMM [ 6 ] đã đề xuất Truyền dữ liệu đa đường trong Mạng cảm
biến đa phương tiện khơng dây. Nó cung cấp nhiều đường dẫn đồng thời để liên lạc
giữa hai nút bất kỳ. Tính năng này kéo dài tuổi thọ của mạng. Cũng từ quan điểm
bảo mật dữ liệu, MPDT miễn nhiễm với một số cuộc tấn công cụ thể.
Wei Wang, Dongming Peng, Honggang Wang, Sharif, H.and Hsiao-Hwa
Chen [ 7 ] đã đề xuất Kiến trúc quản lý tài nguyên cho WSN để xử lý đa phương
tiện. Kiến trúc được đề xuất cung cấp xác thực hình ảnh kỹ thuật số, tối ưu hóa
chất lượng truyền hình ảnh và hiệu suất năng lượng cao cho WMSN.
Sử dụng mã Tốc độ tăng áp bị thủng (RCPT) tương thích tốc độ và mã chẵn lẻ sửa
lỗi chuyển tiếp (FEC) để phân phối hơi nước video trong môi trường truy cập
không dây [ 8 ] được đề xuất bởi Duan Dagao, Han và Li Wenzheng. Hệ thống

truyền video khơng dây này đóng gói dữ liệu video thành các kích thước khác nhau
và cung cấp chất lượng phát lại video hài lịng hơn trong mạng khơng dây 3G với
tỷ lệ lỗi bit và tỷ lệ mất gói khác nhau, đồng thời cải thiện hiệu quả sử dụng mạng
tổng thể.
Fard, GHE, Yaghmaee, Mohammad.H và Monsefi, R. [ 9 ] đã đề xuất ý tưởng về
giao thức QoS-MAC đa kênh nhiều lớp thích ứng cho các mạng cảm biến đa
phương tiện khơng dây dựa trên cụm. Nó sử dụng TDMA và CSMA/CA để ấn định
kênh và các khe thời gian cho các nút cảm biến đa phương tiện đang hoạt động
trong các cụm.
Huang Haiping và Wang Ruchuan [ 10 ] đã đề xuất thuật toán điều khiển cụm dựa
trên vị trí địa lý, năng lượng, mức độ ưu tiên của vùng phủ sóng và kiến trúc nhiều
lớp. Giao thức kiểm sốt tắc nghẽn dựa trên hàng đợi có hỗ trợ ưu tiên (QCCPPS) [ 11 ] , được đề xuất bởi Yaghmaee, MH và Adjeroh, D giúp tiết kiệm năng lượng
tại mỗi nút. Một chức năng quan trọng của lớp vận chuyển trong WMSN là kiểm
soát tắc nghẽn.
WCCP: Giao thức kiểm sốt tắc nghẽn cho truyền thơng đa phương tiện không dây
trong mạng cảm biến [ 12 ] được đề xuất bởi Shahin Mahdizadeh Aghdam,
Mohammad Khansari, Hamid R. Rabiee và Mostafa Salehi. WCCP sử dụng Giao
thức tránh tắc nghẽn nguồn (SCAP) trong các nút nguồn và Giao thức kiểm soát
tắc nghẽn máy thu (RCCP) trong các nút trung gian. SCAP sử dụng dự đốn kích
thước Nhóm Ảnh (GOP) để phát hiện tắc nghẽn trong mạng và tránh tắc nghẽn
bằng cách điều chỉnh tốc độ gửi của các nút nguồn và phân phối các gói khởi hành
từ các nút nguồn. Ngoài ra, RCCP giám sát độ dài hàng đợi của các nút trung gian
để phát hiện tắc nghẽn trong cả lưu lượng giám sát và lưu lượng theo sự kiện.
Để thiết lập quản lý lưu lượng phù hợp để giám sát dữ liệu video lớn trên các thiết
bị cảm biến, trong bài báo, lấy cảm hứng từ công việc liên quan ở trên, một cơ chế
mới được đề xuất cho mạng cảm biến đa phương tiện không dây.
3. Đề án đề xuất
Trong phần này, mơ hình hệ thống hình thành và truyền khung dữ liệu video được

đề xuất cho mạng cảm biến đa phương tiện không dây. Dựa trên hoạt động quản lý
truyền khung cho các khung khác nhau được thảo luận.
Hãy xem xét môi trường mạng, được thể hiện trong Hình 1. WSN thế hệ tiếp theo
phù hợp để truyền các video quy mô lớn được quay bởi các camera. Các thiết bị
quay video, chẳng hạn như máy ảnh, tạo ra một lượng lớn video và chuyển chúng


đến các cụm con Hadoop thơng qua WSN. Mơ hình của mạng cảm biến đa phương
tiện không dây được giả định bao gồm một nút chìm và một số nút cảm biến tĩnh
giống hệt nhau gửi các gói của chúng đến nút chìm qua nhiều bước nhảy. Lộ trình
của mạng là một cây và mỗi nút sẽ gửi các gói dữ liệu của nó tới nút cha của
nó. Mỗi nút có một dung lượng lưu trữ nhất định. Nếu các nút hoạt động ở tốc độ
dữ liệu cao, xung đột có thể xảy ra thường xuyên và hiệu suất truyền kém. Do đó,
khi một số nút đang gửi gói có mức ưu tiên cao hơn, các nút can thiệp cần giảm tốc
độ dữ liệu của chúng để bảo vệ gói có mức ưu tiên cao hơn.
Độ dài của gói phải đáp ứng yêu cầu truyền trong WMSN. Nếu một gói chỉ chứa ít
dữ liệu, nó sẽ lãng phí năng lượng trong quá trình truyền và cũng gây ra nhiều
xung đột hơn bởi sự cạnh tranh trong kênh không dây và tăng xác suất tắc
nghẽn. Tuy nhiên, nếu một gói có lượng dữ liệu lớn có thể chứa nhiều khung hình,
thì mỗi gói cần đợi tất cả các khung hình video được tạo, điều này gây ra nhiều
thời gian trễ hơn. Hơn nữa, vì một gói chỉ được truyền thành cơng nếu từng bit
trong gói được nhận chính xác, nên tốc độ truyền thành cơng sẽ thấp nếu độ dài
của gói lớn.

Hình 1 . Mơi trường mạng
3.1. Hoạt động khung


Hình 2 . Hoạt động khung
Vì việc mã hóa và giải mã các khung dự đoán nội suy hai chiều (Khung B) cần đợi

các khung tiếp theo nên chúng tôi chỉ sử dụng các khung liên kết (Khung I) và
khung dự đốn (Khung P). Nếu một gói chứa dữ liệu của I Frame, thì gói đó được
gọi là gói I Frame, nếu khơng thì gọi là gói P Frame. Các loại khung khác nhau có
lượng dữ liệu khác nhau và ngẫu nhiên. Các gói Khung I và P được tạo liên tục và
luân phiên. Dữ liệu của I Frame luôn lớn hơn rất nhiều. Tuy nhiên đối với P Frame,
lượng dữ liệu có thể lớn hoặc nhỏ tùy thuộc vào chuyển động của các đối
tượng. Do gói bị mất trong mạng không dây là một đặc điểm không thể tránh khỏi,
nên nếu một số gói P Frame bị mất, quá trình giải mã video vẫn có thể diễn ra, chỉ
với một số lỗi trong video. Nếu việc truyền lại các gói I Frame bị mất đủ
nhanh, ảnh hưởng của các gói bị mất có thể khơng đáng chú ý. Vì vậy, các gói
Khung hình I phải có mức ưu tiên cao hơn các gói Khung hình P và việc truyền lại
nhanh chóng các gói Khung hình I bị mất là điều cần thiết.Hình 2 . hiển thị các
chức năng gói thường được thực hiện tại một nút cảm biến.
Khi một nút tạo hoặc nhận một gói dữ liệu, nó có thể là gói I Frame hoặc gói P
Frame nhưng trước tiên nó được đặt vào hàng đợi thơng thường để chờ được gửi
đi. Sau khi gói này được gửi, nó sẽ được chuyển đến nhóm gói I-Frame hoặc nhóm
gói P-Frame tùy thuộc vào thuộc tính của nó. Hai nhóm này được sử dụng để lưu


trữ tạm thời các gói chưa được xác nhận, chờ truyền lại nếu cần. Nếu một gói có
lượng dữ liệu lớn có thể chứa nhiều khung hình, thì mỗi gói cần đợi tất cả các
khung hình video được tạo, điều này gây ra nhiều thời gian trễ hơn. I Frame là
quan trọng nhất trong việc hỗ trợ chơi thời gian thực. Vì vậy, nếu nó bị mất, việc
truyền lại các gói I Frame có mức ưu tiên cao nhất. Chúng sẽ được tìm thấy trong
nhóm gói I-Frame, đưa vào Hàng đợi I bị mất và được truyền lại ngay lập tức.
Sự khác biệt giữa Hàng đợi I bị mất và Hàng đợi P bị mất chỉ là mức độ ưu tiên và
thời gian truyền lại. Nhóm gói I-Frame và P-Frame sử dụng bộ nhớ của nút cảm
biến để lưu trữ các gói khơng xác định mà khơng ảnh hưởng đến việc gửi và nhận
thông thường của các nút cảm biến. Cơ chế này phân tách các gói với các ưu tiên
khác nhau và đơn giản hóa việc quản lý và tìm kiếm các gói bị mất.

3.2. ưu tiên truyền
Đối với giám sát video, thời gian thực là điều cần thiết để truyền video. Dữ liệu
cần được nén càng nhiều càng tốt để đáp ứng băng thông hạn chế của mạng cảm
biến đa phương tiện không dây. Đối với giới hạn băng thông và thời gian thực, điều
khiển QoS trong WMSN phải đơn giản. Nếu một số gói I Frame bị mất, chúng cần
được truyền lại càng nhanh càng tốt. Nhưng nếu một số gói P Frame bị mất, việc
truyền lại phụ thuộc vào điều kiện của lưu lượng. Để khắc phục giới hạn băng
thông, việc sử dụng băng thông của từng nút trong mạng cần được lập trình để có
hiệu suất tốt hơn. Bài viết này cung cấp một cách tiếp cận mới để quản lý lưu
lượng trong lớp vận chuyển của mạng để hỗ trợ chất lượng của luồng video. Nó sử
dụng ưu tiên truyền dẫn để ấn định băng thơng một cách thích ứng. Một gói có thể
có nhiều ưu tiên khác nhau. Tốc độ gửi của một nút cần được điều chỉnh một cách
thích ứng để bảo vệ các gói có mức ưu tiên cao hơn. Những ưu tiên này có thể
được định nghĩa là:
3.2.1. Ưu tiên cao
Nó chỉ được sử dụng để truyền lại các gói I Frame bị mất. Vì các gói I Frame bị
mất cần được truyền lại càng nhanh càng tốt, các gói này không bị giới hạn bởi
điều khiển tốc độ. Nhưng các nút khác cần giảm tốc độ để nhường băng thơng.
3.2.2. Ưu tiên bình thường
Nó dành cho việc truyền thơng thường và hỗ trợ tạo video thông thường.


3.2.3. Ưu tiên thấp
Nó hoạt động trên hoạt động khung P.
3.3. Quản lý giao thông
Việc quản lý lưu lượng trong mạng cảm biến đa phương tiện không dây được thực
hiện bởi các gói lệnh có định dạng gói được hiển thị trong Hình 3. Do truyền
khơng dây theo kiểu quảng bá, nên nếu một nút nhận tất cả các gói dữ liệu từ các
nút lân cận trong khu vực xung đột, thì nút đó sẽ phải chịu gánh nặng lớn cho việc
xử lý, tính tốn và lưu trữ. Do đó, bên cạnh việc truyền gói thơng thường, chúng

tơi áp dụng một số gói lệnh chỉ để điều khiển mạng. Truyền phát đa hướng trong hệ
thống của chúng tôi chỉ dành cho các gói lệnh này. Đối với giới hạn băng thơng,
các WMSN khơng thể có q nhiều băng thơng và độ trễ thời gian để truyền các
gói điều khiển lặp đi lặp lại. Vì vậy, việc điều khiển cần phải đơn giản. Ngoài ra,
để cải thiện chất lượng video nhận được trong các trạm cơ sở, chúng tôi giữ lại các
khung hình I và bỏ qua các loại khung hình nén ít quan trọng khác của video.

Hình 3 . Định dạng của gói lệnh
Xử lý lưu lượng cho khung I khác với khung P. Các gói I Frame yêu cầu độ tin cậy
cao hơn và thời gian trễ ít hơn. Do đó, cơ chế điều khiển phải ở dạng giao tiếp
đồng bộ. Mỗi gói lệnh cần được xác nhận trong thời gian hiệu lực. Nhưng đối với
các gói P Frame, chúng tôi không áp dụng truyền đồng bộ cho các gói điều
khiển; nghĩa là, khơng phải tất cả các gói lệnh đều được truyền thành cơng.
Q trình điều khiển khung I được thể hiện trong Hình 4. Tất cả các gói kiểm sốt I
frame đều được kiểm tra cẩn thận và gửi đi ngay lập tức. Cơ chế này giống như
điều khiển TCP truyền thống, nhưng điểm khác biệt là việc quảng bá các gói
lệnh. Khi đèn hiệu bắt đầu ban đầu, các gói được phát đến tất cả các nút trong khu


vực xung đột. Trước khi một nhóm các gói I Frame bắt đầu được gửi, nút sẽ phát
tín hiệu bắt đầu tới các nút trong khu vực xung đột. Các nút giao thoa điều chỉnh
trạng thái của chúng theo gói lệnh này. Khi một nút cơ sở nhận được đèn hiệu ban
đầu, nó sẽ biết gói tiếp theo chứa dữ liệu của I Frame. Nếu tất cả các gói I Frame
của I Frame được nhận bởi nút cơ sở, nó sẽ trả về một xác nhận (ACK) cho nút con
và q trình truyền I Frame này kết thúc. Nếu khơng, nút cơ sở trả về số thứ tự của
các gói bị mất. Sau đó, nút con bắt đầu truyền lại các gói bị mất. Hai loại gói trả về
này được quảng bá tới tất cả các nút và chúng phải được đảm bảo rằng nút con của
nó sẽ nhận được chúng. Để ngăn các gói điều khiển bị mất, mỗi gói điều khiển cần
được xác nhận bởi nút cơ sở và nút con. Nếu nút con không nhận được bất kỳ gói
tin xác nhận nào trong một khoảng thời gian, nó cần gửi tín hiệu kết thúc để thơng

báo cho nút cơ sở rằng đã hết thời gian chờ xác nhận. Nút cơ sở cần gửi lại các gói
trả về. Sau khi xác nhận rằng các gói I Frame đã được nút cơ sở nhận thành cơng,
chúng có thể bị xóa trong nhóm của nút con. Việc truyền lại kiểm sốt của các gói I
Frame cần được thực thi. Tuy nhiên, khơng có cơ chế nào đảm bảo các gói lệnh
quảng bá được nhận bởi tất cả các nút trong khu vực xung đột do băng thông
không đáng tin cậy. Các nút khác không đưa ra bất kỳ phản hồi nào cho người
gửi. Nếu một số gói lệnh bị mất tại một số nút, các nút này không thể thay đổi
trạng thái của chúng. May mắn thay, tình trạng này không gây ra nhiều vấn đề cho
đường truyền.


Hình 4 . I Khung quản lý lưu lượng truy cập
Hình 5 cho thấy việc quản lý lưu lượng của khung P. Q trình truyền của nó dễ
dàng hơn nhiều so với các gói I Frame. Đối với các gói P Frame, tràn mạng cần
được xem xét trong cơ chế xác nhận. Chỉ có một cơ hội để nút cha đưa ra xác nhận
sau khi nhận/gửi một nhóm gói P Frame. Xác nhận chứa số thứ tự gói bị mất
nhưng vẫn có cơ hội được truyền lại. Và các gói P Frame bị mất cần được truyền
lại khi có liên kết mạng. Sau khi nút chìm nhận được các gói khơng theo thứ tự, nó
sẽ điều chỉnh thứ tự gói theo số thứ tự của gói.
Khơng có bước quảng bá trong truyền khung P. Mỗi nhóm gói P Frame chỉ có một
cơ hội để được xác nhận. Sau khi nút cơ sở nhận được một nhóm gói P Frame, nếu
khơng có gói P Frame nào cần truyền lại thì q trình truyền nhóm này kết thúc mà
khơng có gói ACK. Mặt khác, nếu nút cơ sở vẫn còn một số gói P Frame bị mất, nó
sẽ trả về số thứ tự của chúng. Nếu những cái bị mất có thể được tìm thấy trong
nhóm gói P-Frame, những gói này sẽ được truyền lại vào thời điểm thích hợp. Nếu
nút cơ sở vẫn chờ nhận các gói được yêu cầu sau khi gọi truyền lại nhiều lần, nó
nghĩ rằng các gói bị mất khỏi nút con của nó và sẽ khơng gọi lại các gói này
nữa. Nếu một số gói mới đến khi nhóm P Frame đầy, gói có tỷ lệ trống gửi cao nhất

tại thời điểm gửi sẽ bị ghi đè. Nếu một số Khung P liên tục chứa lượng dữ liệu nhỏ,
số lượng khung tối đa trong một gói cần được giới thiệu để hạn chế thời gian trễ.

Hình 5 . Quản lý lưu lượng trong P Frame
4. Phân tích kỹ thuật đề xuất
Để phân tích phương pháp Quản lý lưu lượng, chúng tôi kiểm tra các kết quả thử
nghiệm về mức độ ưu tiên truyền, Tỷ lệ gói bị mất, Truyền lại gói bị mất và Thời
gian trễ. Đầu tiên, chúng tơi đưa ra mơ hình hệ thống mơ phỏng của một ứng dụng
giám sát điển hình. Dựa trên mơ hình này, các kết quả mơ phỏng và phân tích cho
các tham số khác nhau được so sánh. Đối với mục đích mơ phỏng, MATLAB được
sử dụng. Người ta cho rằng tỷ lệ mất gói từ nút đến nút tuân theo phân phối
Gauss. Giá trị trung bình của tỷ lệ bị mất tăng lên khi lượng dữ liệu lớn hơn được
truyền cùng lúc. Số lượng video được mô phỏng như video giám sát sử dụng trong
phòng; như trong Bảng 1 . Bảng 1 chứa các tham số mô phỏng. Độ dài khung có
thể được lấy ngẫu nhiên cho cả khung I và khung P.
Bảng 1. Thông số mô phỏng


Trong q trình mơ phỏng, chúng tơi sử dụng ba loại nút như trong Hình 6 . Họ
đang:
• Nút chìm: Nút chìm được đảm nhận với đủ phần cứng để hỗ trợ bất kỳ yêu cầu
nào của mạng. Nó thực hiện nhiệm vụ chính trong mạng cảm biến đa phương tiện
khơng dây. Nó nhận và xử lý các gói để lưu trữ và phát video.
• Nút chuyển tiếp: Các nút chuyển tiếp có cơng suất gấp đơi so với các nút
nguồn. Nhưng nó khơng có cơ sở máy ảnh. Nút chuyển tiếp chỉ được sử dụng để
chuyển tiếp gói.
• Nút nguồn: Nó có camera để tạo dữ liệu video để hỗ trợ hoạt động đa phương
tiện.

Hình 6 . Các nút được sử dụng trong mơ phỏng
4.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ gói đến ưu tiên truyền


Hình 7 . Tỷ lệ mất gói Vs. Tốc độ truyền dữ liệu
Kỹ thuật được đề xuất trong bài báo này bảo vệ đầy đủ các gói có mức độ ưu tiên
cao để truyền giúp nâng cao hiệu suất hệ thống. Hình 7 cho thấy tác động của tỷ lệ
chậm lại đối với từng tiểu trạng thái chậm lại. Khi tốc độ gửi tăng giảm đối với
từng trạng thái con chậm, tỷ lệ bị mất của các gói Khung P ở lần truyền đầu tiên
giảm xuống và sau đó tăng lên. Ngồi ra, tỷ lệ mất gói của I Frame ở lần truyền
đầu tiên cũng thấp hơn. Việc giảm tốc độ gửi cho từng tiểu trạng thái chậm đóng
một vai trị quan trọng trong hiệu suất.
Khi các gói I Frame được tạo và truyền đi, lượng dữ liệu lớn vào lúc này khiến
kênh không dây bị bận. Nếu số lượng gói P Frame được gửi tại thời điểm này bị
giảm, thì tỷ lệ truyền thành cơng sẽ tăng lên. Nhưng nếu các nút gây nhiễu giảm


quá nhiều tốc độ gửi dữ liệu của chúng, thì sẽ có nhiều cơ hội hơn để truyền các
gói P Frame vào thời điểm khác. Do đó, tỷ lệ mất gói P Frame sẽ tăng lên.
4.2. Phân tích tỷ lệ gói tin
Tỷ lệ mất gói đối với các gói Khung I và P được thể hiện trong Hình 8 . Cơ chế đề
xuất có tác dụng nhất định để bảo vệ các gói I Frame, cũng như các gói P Frame
truyền lại. Các gói I Frame bị mất được truyền lại cho đến khi chúng có thể được
nhận thành cơng; nghĩa là, bất kể tỷ lệ mất gói I Frame ở lần truyền đầu tiên là bao
nhiêu, thì tỷ lệ mất gói cuối cùng ln bằng 0. Nếu gói I Frame bị mất, sẽ có lỗi
trong video trong thời gian này thời gian và nó khơng thể chơi được. Nếu gói P
Frame bị mất, video trong thời gian tiếp theo của khoảng thời gian này vẫn có thể
được phát, nhưng nó sẽ bị ảnh hưởng.

Hình 8 . Phân tích tỷ lệ mất gói

4.3. Phân tích truyền lại gói bị mất
Hình 9hiển thị kết quả mô phỏng xác suất truyền lại đối với các gói P Frame bị
mất, trong đó kích thước của nhóm gói P-Frame được giả định là khơng giới
hạn. Với sự gia tăng xác suất truyền lại, các gói P Frame bị mất có thể được gửi và
nhận nhiều hơn. Nếu có quá nhiều lần truyền lại, điều này sẽ dẫn đến việc truyền
lại các gói P Frame bị mất vào thời điểm lưu lượng mạng tương đối đông đúc. Xác
suất truyền lại thích hợp nên được lựa chọn cẩn thận để đáp ứng yêu cầu truyền
lại. Nếu xác suất truyền lại rất nhỏ, thì việc truyền lại chỉ được phép khi lưu lượng
tức thời của mạng rất thấp. Không có đủ cơ hội để truyền lại các gói P Frame bị
mất. Do đó, tác động của việc truyền lại đối với lưu lượng mạng bình thường có
thể được giảm thiểu.


Hình 9. Phân tích q trình truyền lại gói tin bị mất
Kích thước của nhóm gói khơng ảnh hưởng đến lần truyền gói đầu tiên. Do độ dài
gói I Frame khơng thay đổi nhiều nên việc truyền lại có thể được dự đốn chính
xác. Kích thước của nhóm gói I-Frame có thể được xác định dễ dàng. Tuy nhiên,
chiều dài gói P Frame thay đổi và khó dự đốn. Kích thước của nhóm gói P-Frame
phải càng lớn càng tốt. Đối với phát lại video, với việc truyền lại thích ứng các gói
Khung P, nhiều gói Khung P bị mất có thể được truyền lại và lấp đầy chỗ trống của
video.
4.4. Phân tích độ trễ thời gian

Hình 10. Thời gian trễ Vs Lượng dữ liệu trung bình