Диссертация (1154395), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Отличительной особенностью результатов автора являетсяприближенная формула для оценки среднего времени установления соединения,полученная с помощью модели многофазной СМО с фоновыми потоками заявокна каждой фазе обслуживания.Таким образом, основным результатом глав 3 и 4, с точки зрения комплексаматематических моделей, предназначенных для расчета и анализа показателейэффективности систем сигнализации мультисервисных сетей, являются модель СМО с гистерезисным управлением входящим потоком типаXM | G |1| L, H | H , R для SIP-сервера мультимедийной подсистемы IMS; поллинговая модель СМО с пороговым управлением и приоритетнымобслуживанием заявок с исчерпываюшей и шлюзовой дисциплинойобслуживания;- 48 - модели СеМО и модель многофазой СМО для анализа времени установлениясессий по протоколу SIP в мультимедийной подсистеме IMS для услугивещательного телевидения IPTV.1.5.Модели одноранговых потоковых сетей и беспроводных сетейвзаимодействующих устройствОдноранговая сеть P2PАнглоязычный термин Peer-to-Peer (P2P), «равный к равному», относится ктехнологии, которая в последнее время стала одним из наиболее перспективныхподходовкпостроениюраспределенныхимасштабируемыхсетевыхприложений [240, 249, 250].
Суть концепции P2P заключается в возможностидляпользователей выступать в роли клиента и сервера одновременно, чтоделает сеть одноранговой. В сетях P2P пользователь не только загружаетданные от других пользователей, но и раздает им загруженные ранее данные.Поэтому ресурсы пользователей (пропускная способность канала связи, памятьоборудования) эффективно используются для того, чтобы уменьшить нагрузкуна пользователей первоисточников информации.
На основе оборудованияпользователей (компьютер, коммуникатор, планшет, телевизионная приставкаSTB, set top box) одноранговых сетей образуется наложенная сеть (overlaynetwork),врамкахкоторойкаждыйпользовательвзаимодействуетсопределенным подмножеством других пользователей («соседями») и загружает(download) от них необходимую ему информацию. Одновременно пользовательраздает (upload) имеющуюся у него информацию запрашивающим еепользователям, соседом которых он является. Более корректно называтьрассматриваемые в диссертационной работе одноранговые сети частичнодецентрализованными, поскольку в P2P-сети может присутствовать трекерсервер, содержащий списки узлов наложенной сети, а в сети прямоговзаимодействия беспроводных устройств D2D (см.
раздел 5.5) – базоваястанция, т.е. узлы, выполняющие функции управления на этапе, предваряющемпередачу данных между одноранговыми устройствами.По характеру информации, которой обмениваются пользователи, сети Р2Рпринято разделять на файлообменные (обмен файлами конечного размера,напр., электронные книги, фильмы) и потоковые (обмен мультимедийнымиданными в режиме реального времени). Файлы передаются по сети P2P частями,- 49 -которые в свою очередь состоят из неделимых фрагментов, называемыхпорциямиданных(chunk–порция).Каждыйпользовательнаходитнедостающие порции данных и загружает их от других пользователей, которыеуже успели загрузить эти части. В файлообменных сетях пользователямнеобходимозагрузитьфайлцеликомдоначалаегоиспользования,следовательно, отсутствует ограничение на время загрузки частей файла.
Впотоковых сетях P2P пользователи одновременно загружают и воспроизводятвидео поток данных. Ограничения на время доставки данных имеют решающеезначение для потоковых сетей, так как порция данных, загруженная послеокончания срока ее воспроизведения, не будет воспроизведена оборудованиемпользователя.Схема взаимодействия пользователей при обмене порциями данных в сетяхP2P различного типа показана на рис. 1.2. В файлообменных сетях файл невоспроизводится до тех пор, пока все его части не загружены. Таким образом,пользователь может загрузить недостающие ему порции данных от другогопользователя в любом порядке (рис. 1.2а).
В потоковых сетях с видео вреальном времени в оборудовании пользователя имеется буфер - областьпамяти для кэширования (временного хванения) недавно загруженных порцийданных,причемзагрузкаможетосуществлятьсялишьвпозиции,расположенные до текущей позиции воспроизведения. В таких сетях (рис. 1.2б)пользователи воспроизводят видеопоток из очень близких друг к другу позиций,что позволяет им обмениваться содержимым буферов. Сдвиги позицийвоспроизведения видео объясняются задержками доставки данных, такназываемыми «лагами».
В потоковых сетях с видео по запросу разныепользователи воспроизводят видеопоток с разных позиций, а порции данныхещѐ некоторое время хранятся в буфере после воспроизведения. На рис. 1.2впоказано, что i-й пользователь, имеющий «раннюю» позицию воспроизведения,может раздавать те части видео, которые уже просмотрены, в буфер j-гопользователя, который имеет «позднюю» позицию воспроизведения.Основным показателем эффективности файлообменных сетей являетсязадержка загрузки файла (latency) [203]. В потоковых сетях аналогом этойхарактеристики является задержка начала воспроизведения (startup delay), аосновнымипоказателямиэффективностифункционированияявляются- 50 -вероятность непрерывного воспроизведения видео потока (playback continuity)[155, 240, 257] и вероятность всеобщей передачи (universal streaming) [203, 223].n-пользовательi-пользовательj-пользовательа) загрузка данных в файлообменной сетиБуферi-пользовательПозиция воспроизведенияj-пользовательПозиция воспроизведенияБуферб) загрузка данных в сети с видео в реальном времениБуферi-пользовательПозиция воспроизведенияj-пользовательПозиция воспроизведенияБуферв) загрузка данных в сети с видео по запросуРис.
1.2. Процесс буферизации данных в одноранговых сетяхЗадержка загрузки файла определяется как время, за которое пользовательсможет собрать в своем буфере все порции данных, составляющие файл.- 51 -Задержка начала воспроизведения - это время, необходимое для заполнениябуфера оборудования пользователя, после чего может начаться предоставлениезапрошеннойпользователемуслугинепрерывноговоспроизведенияпотоковогосоответствуетвидео.Вероятностьвероятноститого,чтопользователь успел загрузить ближайшую к воспроизведению порцию данныхдо момента начала ее воспроизведения.
Вероятность состояния всеобщейпередачи представляет собою вероятность того, что все пользователи сети,запросившие услугу, получают ее с гарантированным качеством, определеннымв соглашении об уровне качества предоставления услуги (service levelagreement, SLA).Особенности построения моделей потоковых сетейПерейдем к описанию особенностей потоковых одноранговых сетей18,которые являются одним из основных объектов исследований диссертационнойработы. В потоковых P2P-сетях пользователи одновременно загружают ивоспроизводят поток мультимедийных данных. В такой сети присутствуетединственный первоисточник данных, например, TV сервер сети P2PTV, вебкамера, показывающая интенсивность дорожного трафика, или подключенная ксети интернет камера пользователя, присутствующего на концерте, спортивномсостязании или другом публичном мероприятии. В случае отсутствия в буферепорцииданных,моментначалавоспроизведениякоторойнаступил,пользователь может либо приостановить процесс воспроизведения и ждатьприбытияпропущеннойпорцииданных(т.н.«пауза»впроцессевоспроизведения), либо пропустить воспроизведение отсутствующей порцииданных и продолжать воспроизведение следующих доступных порций из своегобуфера (т.н.
«пропуск» в процессе воспроизведения). Пауза и пропуск однойили нескольких порций данных при воспроизведении потока вызовет снижениекачества предоставления услуги потокового видео, которое проявится дляпользователя в застывании изображения на экране, десинхронизации звука иизображения и других доступных восприятию пользователя негативныхэффектах.Применениеперсональный18накомпьютер)сторонепользователя(ТВ-приставкамеханизмабуферизациипозволяетиличастичноIETF RFC 6972 (2013/07). Zhang Y., Zong N. Problem Statement and Requirements of the Peer-toPeer Streaming Protocol (PPSP).
– IETF, July 2013.- 52 -сгладить подобные эффекты за счет предварительного накопления постояннообновляющейсяпоследовательностипорцийданныхвоборудованиипользователя до того, как начинается воспроизведение ближайшейквоспроизведению порции этой последовательности. Механизм буферизациипозволяет улучшить качество воспроизведения и повысить вероятность того,что пользователь сможет найти у соседей недостающие порции данных.Например, в потоковых сетях вещательного P2P телевидения P2PTV (Peer toPeer Television) размер порции данных зависит от качества воспроизведения ивыбирается обычно таким, чтобы воспроизводить видео с надлежащимкачеством в течение одной секунды [155]. Когда новый пользовательподключается к видеопотоку, до начала воспроизведения буфер в терминалеэтого пользователя должен заполниться, после чего затем порции данных избуфера начинают поступать в видеоплеер, при этом процесс загрузки новыхпорций данных в буфер не останавливается.Процедуру распределения видеоданных в одноранговой сети с учетоммеханизма буферизации поясним на примере сети P2PTV с N постояннонаходящимисявсетипользователямииоднимсервером-источникомвидеоданных, осуществляющим вещание одного телевизионного канала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
