Диссертация (1154395), страница 31

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 31)

5.8. Сравнительный анализ приближенных методов расчета плотности SIR[163]На рис. 5.9 показана ф.р. с.в. SIR , полученная с помощью имитационногомоделирования и двух приближенных методов, где прямоугольникамивыделены участки, иллюстрирующие точность приближенных формул длякаждого случая.Как видно из рис. 5.8, второй метод дает лучшее приближение по всемудиапазону значений SIR за исключением малых значений. Что касается первогометода, то для малых значений SIR она является достаточно близкой оценкойсверху, однако для больших значений SIR первый метод дает существеннохудший результат.

Таким образом, если интерес представляют нижние квантилис.в. SIR , то следует пользоваться первым методом, если верхние квантили –вторым приближенным методом.Математические ожидания и среднеквадратические отклонения с.в. SIR , атакже соответствующие относительные погрешности обоих приближенныхметодов приведены в табл. 5.1 и 5.2.

Интересно отметить, что ожиданияполучить для моментов с.в. SIR лучшее приближение с помощью второгометода не оправдываются. Для обеих характеристик в табл. 5.1 и 5.2 первыйметод дает лучшую оценку.- 178 -Рис. 5.9. Сравнительный анализ приближенных методов расчета ф.р. SIR [163]Значенияквантилейнесколькихуровнейс.в. SIR ,атакжесоответствующие относительные погрешности обоих приближенных методовприведены в табл. 5.3.Табл. 5.1. Математическое ожидание с.в. SIRПервый методИмитационноемоделированиеЗначение7.75298.1122Относительнаяпогрешность4.6 %Второй методЗначение7.1485Относительнаяпогрешность7.8 %Табл. 5.2. Среднеквадратическое отклонение с.в. SIRИмитационноеПервый методмоделированиеЗначение252.9143258.0800Относительнаяпогрешность2%Второй методЗначение244.6890Относительнаяпогрешность3.2 %- 179 -Табл.

5.3. Квантили с.в. SIRУровеньИмитационноеПервый методквантиля моделирование ЗначениеОтносительнаяпогрешностьВторой методЗначениеОтносительнаяпогрешность0.050.5350.33437 %0.41023 %0.10.5800.47519 %0.48916 %0.150.6200.6210%0.55910 %0.20.6700.77416 %0.6276%По анализу квантилей второй метод является значительно более точным.Как и ожидалось, с ростом уровня квантиля точность приближения растет дляобоих методов. Хотя относительная погрешность для квантилей выше, чем длядвух первых моментов с.в. SIR , второй метод хорошо отражает особенностимодели с точки зрения квантилей.Заметим, что значение квантиля уровня  соответствует достижимомузначению SIR для  % устройств. Так, значение 0.535 квантиля уровня 0.05,приведенное в табл. 3 для модели 2б, показывает, что для 5 % устройствзначение SIR не будет превосходить 0.535.

Как правило, в стандартах качествапредоставления услуги передачи данных в беспроводной сети определяетсядоля устройств в зоне покрытия сети, для которых допускается падениезначения значение SIR ниже указанного уровня.- 180 -ГЛАВА 6.МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА БУФЕРИЗАЦИИ ДАННЫХВ ПОТОКОВЫХ ОДНОРАНГОВЫХ СЕТЯХ6.1.Анализ процесса обмена данными между пользователямив потоковых сетяхПринцип обмена данными в пиринговых потоковых сетях P2P (далее будемопускать термин Р2Р для краткости) идентичен принципу обмена данными вфайлообменных сетях, построенных на базе протокола BitTorrent [132, 198], чтов необходимом объѐме изложено в главах 1 и 5 диссертационной работы.Однако при построении модели потоковой сети следует учитывать, чтоограничения на время доставки порции данных в оборудование пользователяимеют решающее значение.Для построения модели буферизации данных в потоковой сети необходимоуточнить понятие буфера [54].

Буфер пользователя потоковой сети – это областьпамятиеготерминала,предназначеннаядлявременногохранения(кэширования) недавно загруженных порций данных. Под порцией данныхпонимается минимальный неделимый фрагмент потоковых данных конечногоразмера от 16 до 4096 кбайт в зависимости от разновидности протоколапотоковых сети P2P или фрагмент для воспроизведения на экране терминала втечение 1 с. Модель построена в дискретном времени, единицей времениявляется такт, длительность которого для определенности положена равнойвремени воспроизведения одной порции данных. На рис. 6.1 на произвольномтакте показаны схемы буферов трех пользователей потоковой P2P-сети, вкаждом из которых может храниться до шести порций данных, при этомцифрами обозначены номера позиций буфера, буквами – содержимое этихпозиций.i-пользовательIH012j-пользователь0n-пользовательВоспроизведениеFE D34FE D C B12FE015324Воспроизведение5C BA354ВоспроизведениеРис.

6.1. Схематическое изображение буферов трех пользователей- 181 -Так,вбуфереn -гопользователяхранитсяфрагментвидео,соответствующий порциям от «A» до «F», причем к рассматриваемому тактупорция «D» ещѐ не загружена на 2-позицию буфера. Заметим, что порция «A»из 5-позиции будет воспроизведена на экране терминала n -го пользователя ужена следующем такте, а порция «F» в 0-позиции расположена дальше всего отвоспроизведения и будет воспроизведена через 5 тактов.Пользователи загружают порции данных как от сервера, так и друг от друга.Для этого они регулярно обмениваются между собой буферными картами.

Вбуферной карте каждого пользователя содержится информация о том, какиепорции данных пользователь уже успел загрузить и, следовательно, готов имиобмениваться. После того, как пользователь получил буферную карту другогопользователя (так называемого «целевого пользователя»), он может загрузитьодну или несколько порций данных, находящихся в буфере целевогопользователя.

При этом имеется возможность загружать порции данных отодного или нескольких соседних целевых пользователей одновременно. Далеепри построении модели полагаем, что за один такт пользователь можетзагрузить не более одной порции данных только от одного целевогопользователя, при этом загрузка порции данных от сервера происходит только в0-позицию, а остальные позиции доступны для обмена порциями данных междупользователями (рис. 1.3, глава 1). Заметим, что при подключении пользователяк сети или переключении канала его буфер пуст, такой пльзователь не можетпредложить соседям ни одной порции данных для загрузки, а сам при этомстановитсяконкурентомдлясоседейсточкизренияимеющихсяупользователей сети порций данных.

Так же отрицательно влияют на доступноедля обмена количство порций данных отключение пользователя с полнымбуфером или его переключение на другой канал, при которых содержимое егобуфера становится недоступным для его соседей по просматриваемому ранееканалу. Таким образом, и подключения, и отключения пользователей снижаюткачество предоставления услуги потокового телевещания, что особеннокритично при использовании технологии P2P для распространения потоковыхданных в мобильных одноранговых сетях, когда устройства пользователейподвижны. Для исследования этого негативного влияния в модели сети учтены- 182 -вероятностиподключения пользователя к сети иотключенияпользователя от сети.На возможность обмена порциями данных между пользователями влияютзадержки передачи информации от источников данных – так называемые«лаги».

Лаг определяет сдвиг по времени между пользователями P2P-сети,воспроизводящими одно и то же потоковое видео [257]. Лаги имеют порядокнескольких секунд, например, когда i -й пользователь (рис. 6.1) видит на своемэкране момент гола в трансляции футбольного матча (порция данных «D»), аn -й пользователь в это же время видит на своем экране ещѐ только передачу,приведшую к этому голу (порция «A»). Лаги оказывают влияние на показателикачества сети, поскольку они уменьшают области «пересечения» буферовпользователей, поэтому число доступных для обмена порций данных в буферахпользователей снижается. На рис. 6.1lag (i)  lag ( j )  2 , lag ( j )  lag (n)  1 ,lag (i )  lag (n )  3 .Важнымипараметрами,влияющимнапоказателикачествафункционирования сети, являются ограничения на максимально доступныескорости загрузки и раздачи пользователя [203, 223], которые для различныхпользователей могут отличаться в зависимости от типа подключения к сети,фонового трафика и других условий.

Поскольку для типичного подключениямаксимальная скорость загрузки выше максимальной скорости раздачи данных,для большинства пользователей выполняется условиеd  n   u  n  , гдеd  n  - скорость загрузки и u  n  - скорость раздачи n -го пользователя. Такимобразом, даже если согласно буферной карте у целевого пользователя имеютсявсе недостающие порции данных, запрашивающий их пользователь может неуспеть загрузить их все за один такт из-за ограничения на скорость раздачицелевого пользователя.

Характеристики

Список файлов диссертации