Диссертация (1154395), страница 32

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

Текст из файла (страница 32)

Попытки загрузки порций данных могут оказатьсянеуспешными также в случае, когда пользователь был выбран в качествецелевого несколькими пользователями. При этом может возникнуть такназываемая «коллизия» - ситуация, когда скорости u  h  целевого пользователяне достаточно для раздачи всех запрошенных выбравшими его пользователямипорций данных.- 183 -В случае, когда согласно буферной карте у целевого пользователя имеетсянесколько порций данных из числа недостающиху запрашивающегопользователя, но загрузка их всех невозможна из-за ограничения на скоростьраздачи целевого пользователя, необходимо определить, какие именно издоступных порций данных выбрать для загрузки от целевого пользователя.

Этоопределяется с помощью стратегии выбора порции данных (рис. 6.2) длязагрузки от целевого пользователя (chunk selection strategy), задачей которойявляется определение номеров позиций буфера для загрузки очередных порцийданных [224].Рис. 6.2. Примеры стратегии выбора порции данныхОсновными стратегиями выбора порций данных для загрузки в потоковыхсетях являются стратегии Latest First (LF) и Greedy (Gr). При стратегии LFпользователь пытается загрузить наиболее «свежие», реже всего встречающиесяв сети, порции данных, а при стратегии Gr выбираются самые «старые»,наиболее близкие к воспроизведению порции данных (рис.

6.3).Latest Firsth-пользовательHGFEDC012345Fn-пользователь0D123ВоспроизведениеBA45ВоспроизведениеGreedyh-пользовательn-пользовательHGFEDC012345F0D123ВоспроизведениеBA45ВоспроизведениеРис. 6.3. Выбор порции данных для загрузки при стратегиях LF и Gr- 184 -Кроме того, возможность многоуровневого кодирования данных позволяетзагружать потоковое видео с разными уровнями качества, что особенноактуально при использовании технологии P2P для распространения потоковогоконтента в мобильных одноранговых сетях, когда устройства пользователейподвижны. В этом случае пользователю нецелесообразно загружать данные дляпросмотра в высоком качестве, если технические возможности его соседей(скоростьd  n ,загрузкихарактеристикивидеоплеера)позволяютпросматривать видео лишь в более низком качестве. Выбор стратегиисущественно влияет на показатели эффективности функционирования системы.Так, при использовании стратегии LF повышается вероятность непрерывноговоспроизведения,стратегияGrвоспроизведениявидеопотока,значительноаснижаетприменениезадержкустратегии,началаучитывающейтребования пользователей к уровням качества просмотра видео, позволяетоптимизировать функционирование сети по нескольким критериям.Напомним,чтоосновнымихарактеристикамифункционирования рассматриваемойсистемыявляютсяэффективностивероятностьVнепрерывного воспроизведения видео потока и среднее время  ожиданияначалапросмотра.ВероятностьнепрерывногоV ( n)воспроизведениясоответствует вероятности того, что ближайшая к воспроизведению порцияданных была загружена до момента начала ее воспроизведения и для n -гопользователя представляет собою вероятность того, что в конце такта вM -позициибуфераn -йпользовательвоспроизведения видео потока.

Времяимеетпорциюданныхдляожидания начала просмотрапредставляет собою интервал времени, необходимый для заполнения буфераоборудования пользователя, после чего может начаться предоставлениезапрошенной пользователем услуги потокового видео.Анализ показателей эффективности сети предложено проводить с помощьюследующейбазовоймодели[54],учитывающейосновныеаспектыфункционирования сети:N N , M , α, β, lag, d, u,  ,(6.1)где N – число пользователей, Mпользователя,α =   n  n1,..., N–– размер буфера терминала каждоговекторвероятностейподключения- 185 -пользователей к сети,      n  n1,..., N – вектор вероятностей отключенияпользователейотсети,lag =  lag  n  n1,..., N – векторзадержекпередачиинформации от сервера-источника потоковых мультимедийных данных,d   d  n  n1,..., N и u   u  n  n1,...,N – векторы скоростей загрузки и раздачипользователей соответственно,  – применяемая в сети стратегия загрузкиданных.На основании проведенного в этом разделе исследования процесса обменаданными для анализа основных показателей эффективности функционированиясети в следующем разделе построена в виде ц.м.

модель буферизации водноранговой сети с учетом задержки воспроизведения [6, 7].6.2.Модель буферизации данных в виде цепи Марковас учетом задержки воспроизведения видеоданныхБудем учитывать присутствие пользователей в сети с помощью вектораиндикатора присутствия a =  a 1 ,..., a  N   , где a(n)  1 в момент tl  0 , еслиn -й пользователь находится в сети, в противном случае a(n)  0 , n  1,..., N .Обозначим x  n, m  состояние m -й позиции в буфере n -го пользователя ибудем считать, что x  n, m   1, если m -я позиция буфера занята порциейданных, и x  n, m   0 в противном случае, n  1,..., N , m  0,..., M .

Тогда векторx  n  , n  1,..., N , отражает состояние буфера n -пользователя сети, а матрицаX =  x  n  n1,..., N описывает состояние буферов всех пользователей.СостояниесистемыимеетвидZ   z  n     a, X    a  n  , x  n  n1,..., N ,причем состояние буфера n -го пользователя описано строкой n матрицы X иdim X  N (M  1) . Пространство состояний моделиразмерностьZОбозначимZ  0,1N 0,1N ( M 1)имеет 2N ( M 2) .M0  Z, x  n  иM1  Z, x  n  множества номеров пустых изаполненных данными позиций в буфере n -го пользователя, т.е.M0  Z, x  n   m : x  n, m  0,m  1,..., M  ,(6.2)- 186 -M1  Z, x  n    m : x  n, m  1,причемm  1,..., M  ,(6.3)M0  Z, x  n  M1  Z, x  n    1, 2,..., M  .ОбозначимM  Z, x  n  , x  h множество номеров «пустых» позиций вбуфере n -го пользователя, из которых нужно выбрать место для загрузкиданных из заполненных позиций в буфере h -го пользователя при стратегиизагрузки  :M  Z, x  n  , x  h    M0  Z, x  n   M1  Z, x  h  .(6.4)Теорема 6.1.

Для сети без учета задержек передачи информации от сервераисточникаданных,т.е.дляслучаяM0  Z, x  n   M1  Z, x  n    , то номерlag  0 ,еслиm  Z, x  n  , x  h   позиции буферадля загрузки порции зависит от стратегиеи загрузки   LF,Gr и определяетсяпо формулеmin m : m  M  0  Z, x  n  m  Z, x  n  , x  h     0max m : m  M  Z, x  n  M 1  Z, x  h   , =LF;(6.5)M 1  Z, x  h   , =Gr.Для сети с учетом задержек передачи информации от сервера-источника,когда удалѐнность n -го пользователя от сервера определяет величину lag  n  ,значения лагов должны удовлетворять ряду ограничений.

Необходимымусловиемобменапорциямиданныхмеждупользователямиявляетсяпересечение их буферов хотя бы по одной позиции. Отсюда следуетограничение для двух взаимодействующих пользователей ( i -го пользователя иj -го пользователя): lag (i)  lag ( j )  M , i, j  1,..., N , i  j .

Введем обозначениедля соответствующих пересечению областей буферов:Mlag i,lag j - множествономеров позиций в буфере i -го пользователя, которые доступны для обменаданными с буфером j -го пользователя.МножестваформулойMlag i,lag j иMlag j,lag iпоказаны на рис. 6.4 и определяются- 187 -0,1,M lag i ,lag  j   , M  lag  j   lag  i  , если lag  i   lag  j  ,lag  j   lag  i  ,, M ,M (lag(i),lag(j))lag(i)-lag(j)lag(i)Z Y ...012ВоспроизведениеP ...

K ... F3456789Q P ... K ...lag(j)01234... A56tl-lag(i)78Воспроизведение9M-lag(i)+lag(j)M (lag(j),lag(i))tl(6.6)если lag  i   lag  j  .tl-lag(j)Текущее время видео потока на cервереРис. 6.4. Доступные для обмена данными области в буферах пользователейТогдаM0  Z, x  n   Mlag n,lag h– множество номеров «пустых» позицийв буфере n -го пользователя, доступных для загрузки данных от h -гопользователя, аM1  Z, x  h   Mlag h,lag n– множество номеров заполненныхданными позиций в буфере h -го пользователя, доступных для раздачи данныхn -му пользователю.

Из-за наличия в сети задержек одна и та же порция данныхв буферах пользователей с разными задержками будет расположена в позициях,имеющих разные порядковые номера. Для того, чтобы установить соответствиемеждуэтиминомерами,используетсяследующаяоперация:m  r  lag  n   lag  h  , где m - номер позиции в буфере n -го пользователя,r - номер позиции с этой же порцией данных в буфере h -го пользователя,m Mlag  n ,lag  h  , r  Mlag  h ,lag  n  . ОбозначимM  Z, x  n  , x  h  , lag  n  , lag  h множество номеров «пустых» позиций в буфере n -го пользователя, из которыхнужно выбрать место для загрузки данных из заполненных данными позиций вбуфере h -го пользователя:M  Z, x  n  , x  h  , lag  n  , lag  h     M 0  Z, x  n   M lag  n,lag  h m : m  r  lag  n   lag  h  , r  M1Z,  x  h  M lag  h ,lag  n .(6.7)Теорема 6.2.

Для сети с учетом задержек передачи информации от сервераисточника данных номер m  Z, x  n  , x  h  , lag  n  , lag  h   позиции буфера для- 188 -загрузки данных определяется в соответствии со стратегией загрузки  LF,Gr по формуле:m  Z, x  n  , x  h  , lag  n  , lag  h   min M  Z, x  n  , x  h  , lag  n  , lag  h   ,max M  Z, x  n  , x  h  , lag  n  , lag  h   ,Построениемоделипроцесса =LF;(6.8) =Gr.обменаданнымимеждубуферамипользователей P2P-сети в виде ц.м.

Характеристики

Список файлов диссертации