Диссертация (1154395), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Длярассмотренного примера все пользователи сети просматривают только этотканал. При просмотре пользователем канала видеоплеев последовательновоспроизводит порции данных, поэтому можно говорить о воспроизведениивидеопотока по тактам, при этом все такты имеют одинаковую длительность,равную времени воспроизведения одной порции данных. Полагаем, что каждыйпользователь сети имеет буфер, рассчитанный на M+1 порцию данных, как этопоказано на рис. 1.3.от других пользователейотсервераRP012...H...C…m...M-2AM-1на воспроизведениеПлеерMРис. 1.3. Схема буфера пользователя в потоковой одноранговой сетиПозиции буфера пронумерованы от 0-й до M -й , причем 0-позиция буферапредназначена для хранения наиболее свежей порции данных, которая на- 53 -текущем такте может быть получена от сервера-источника видеоданных, востальных m -позициях буфера, m 1,..., M , могут храниться порции данных,загруженные из сети (от сервера-источника и от других пользователей) втечение предыдущих тактов, а также те, что будут загружены (от другихпользователей) в течение следующих тактов.
В последней M -позиции буферанаходится наиболее старая порция, предназначенная для воспроизведение наближайшем такте.На каждом такте сервером и пользователями совершаются следующиедействия [155, 257]. В начале такта сервер из присутствующих в сетипользователей случайным образом выбирает одного для загрузки порцииданных в 0-ю позицию его буфера.
Остальные пользователи, которые неполучат свежую порцию данных от сервера, делают попытки загрузить нарассматриваемом такте порции данных от своих соседей. Каждый пользователь,в буфере которого есть пустые позиции, выбирает случайным образом из сетидругого пользователя (т.н. «целевого» пользователя) и пытается загрузить отнего одну из недостающих порций данных.
При наличии у целевогопользователя одной порции данных из отсутствующих у рассматриваемогопользователя произойдет загрузка этойпорции данных. При наличии уцелевого пользователя нескольких подходящих порций необходимо определитьномерпозициибуфера,вкоторуюбудетпроизводитьсязагрузкасоответствующей порции. О правиле выбора номера позиции или стратегиизагрузки, в данном случае - стратегии выбора порции данных для загрузки отцелевого пользователя, будет сказано далее. При отсутствии у целевогопользователя всех порций данных, которых не хватает загружающемупользователю, последний ничего не загрузит от целевого пользователя нарассматриваемомтакте.Попыткапоискацелевогопользователянепроизводится пользователями с полностью заполнеными буферами, т.е.
темипользователями, у которых в начале такта в буфере нет пустых позиций. Вконце такта производится так называемый «сдвиг» содержимого буферакаждого пользователя, при котором порция из M -й позиции буфера идет навоспроизведение, остальные порции данных в буфере сдвигаются на однупозицию вправо к концу буфера, а 0-я позиция буфера освобождается для- 54 -загрузки наиболее свежей порции от сервера-источника видеоданных наследующем такте.Дляслучаяфайлообменныходноранговыхсетей,припотоковыхпостроениисетей.моделикакидлябуферизациислучаяданныхподключения и отключения пользователей могут быть учтены с помощьюобновления множества пользователей, присутствующих в сети, в началекаждого такта непосредственно перед выбором сервером пользователя длязагрузки в 0-ю позицию буфера.Каждая потоковая P2P система имеет свою стратегии загрузки данных[224] - стратегию формирования списка соседей (neighbor selection strategy),стратегию выбора целевых пользователей из списка соседей (peer selectionstrategy) и стратегию выбора порции данных для загрузки от целевогопользователя(chunkselectionstrategy).ДляP2Pсистемнетединыхрекомендаций по размеру списка соседей и принципам его формирования.Например, в сетях пользователей с различными лагами, находящихся вразличных часовых поясах, при формировании списка соседей необходимоучитывать лаги и геолокацию пользователей, что позволит регулироватьраспространение потоковых данных.
Для систем P2PTV известны два подхода кформированию списка соседей – традиционная схема isolated-channel (ISO), прикоторой зрители одного и того же телевизионного канала обмениваютсяфрагментами просматриваемого видео друг с другом, и так называемая схемаview-uploaddecoupling(VUD)-альтернативнаясхемасразделением(decoupling) загружаемых каждым пользователем потоковых данных на потокдля собственного просмотра, соответствующий выбранному телевизионномуканалу (view), и поток (один или несколько) исключительно для раздачи другимпользователям [50, 223]. Для каналов с большим числом зрителей схема ISOобеспечивает высокое качество предоставления услуги телевещания, однако, вслучае передачи потоков непопулярных каналов с небольшой аудиторией, атакже для систем с возможностью воспроизведения видео потока канала наразличных потоковых скоростях, схема ISO не обеспечивает устойчивоепредоставление услуги.
Использование схемы VUD в сетях большойразмерности позволяет улучшить характеристики вещания для телевизионныхканалов с небольшой аудиторией, в частности, повысить вероятность всеобщейпередачи таких каналов.- 55 -Для стратегии выбора целевых пользователей из списка соседей, какправило, учитываются скорости раздачи и загрузки пользователей, чтопозволяет уменьшить вероятность коллизии – ситуации, когда скорости раздачицелевого пользователя не достаточно для обеспечения успешной загрузкинедостающих порций данных всеми пользователями, выбравшими его вкачестве целевого пользователя.Основными стратегиями выбора порций данных в потоковых P2P сетях [97,155, 257] являются стратегия распространения наиболее редко встречающихсяданных (Rarest First, RF) и т.н.
«жадная» стратегия (Greedy, Gr). Согласностратегии Rarest First личер при загрузке отдает предпочтение порции данных,которая находится в наличии у наименьшего числа пользователей. Такой«альтруистичный» подход позволяет быстрее распространять те части файла,которые наиболее востребованы, откладывая передачу часто встречающихсячастей на более позднее время. Это значительно уменьшает вероятность того,что пользователь, готовый отдать какую-либо из доступных ему частей файла,будет простаивать из-за отсутствия требуемой части. При стратегии Gr личерстарается загрузить порции данных, которые нужны ему для воспроизведения вближайшее время.
Этот «эгоистичный» подход направлен на повышениекачества восприятия отдельного пользователя и показывает приемлемоекачество для сети в целом лишь для случая наличия в сети пользователей сразличными лагами. Еще одной распространенной стратегией, имеющейпростую реализацию, является стратегия Latest First (LF) [29, 169], согласнокоторой пользователи выбирают для загрузки наиболее «свежие» порцииданных, с наименьшим сроком хранения после раздачи сервером. Применениестратегии LF, как и стратегии RF, приводит к быстрому распространениюновых порций данных по сети.Подробно стратегии загрузки, а именно, стратегия формирования спискасоседей, стратегия выбора целевых пользователей из списка соседей и стратегиявыбора порции данных для загрузки от целевого пользователя, исследованы вглаве 6 диссертационной работы, где они легли в основу задач оптимизации,сформулированных для основных показателей эффективности обмена даннымимежду пользователями в потоковых P2P-сетях.- 56 -Особенности построения моделей беспроводных сетей взаимодействующихустройствРассмотрим особенности технологии прямого взаимодействия устройствD2D в беспроводных сетях LTE, LTE-A19, которая позволяет пользовательскимустройствам образовывать одноранговую сеть.
Эти особенности учтены припостроениибазовоймоделидляоценкиинтерференцииприпрямомвзаимодействии устройств (раздел 5.5), а именно – модели для анализа и расчетапоказателя SIR .В отличие от эксплуатируемых беспроводных сетей связи поколений 2G и3G стандартов GSM и UMTS20 , технологии которых не предусматриваютпрямоевзаимодействиепользовательскихустройствмеждусобой,вбеспроводных сетях четвертого 4G и пятого 5G поколений устройства имеютвозможность напрямую передавать данные друг другу вне лицензированногоспектра частот, напр., на основе стандарта Wi-Fi Direct Connect21.
При этомодноранговая D2D-сеть, которую образуют пользовательские устройства, как идля случая P2P-сети, в которой может присутствовать трекер-сервер, являетсячастичнодецентрализованной,посколькудляорганизацииуправленияинтерференцией взаимодействующих устройств с помощью оптимальных схемраспределения радиоресурсов на этапе, предваряющем передачу данных междуодноранговыми устройствами, необходимо участие базовой станции, а именно,планировщика распределения радио ресурсов в беспроводной сети. ВнедрениеD2D-технологий ставит вопрос о постепенном пересмотре традиционнойархитектуры сотовых сетей, центральными элементами которых являютсябазовые станции [34, 135, 233].
В [185] также выделены следующиепреимущества использования D2D-технологии: высокая скорость передачи данных и низкая задержка за счет прямогосоединения на малом расстоянии; более эффективное с точки зрения использования ресурсов устройств прямоевзаимодействие, чем через базовую станцию и, в некоторых случаях, базовуюсеть; экономичное использование энергоресурсов беспроводных устройств; увеличение зоны покрытия за счет механизма ретрансляции.193GPP LTE Release 10 & beyond (LTE-Advanced). – December 2009.ETSI TR UMTS 22.71 V3.1.0 (1999-03). UMTS: Service aspects.
- ETSI , March, 1999.21Wi-Fi Peer-to-Peer (P2P) Technical Specification v1.7. - Wi-Fi Alliance, 2010.20- 57 -Благодаря этим преимуществам технологию D2D станет возможноиспользовать для предоставления пользователям широкого спектра услуг.Следует отметить, что применение D2D-технологии играет важнейшую роль вслучае возникновения природных катаклизмов или техногенных катастроф,когда сотовая сеть оказывается частично или полностью выведенной строя, в товремя как D2D-устройства имеют возможность поддерживать связь в течениепериода времени, необходимого для проведения ремонтно-восстановительныхработ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
