1 глава (1219039)

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

Текст из файла

1 Оценка качества обслуживания на беспроводных мультимедиа сенсорных сетях

1. Беспроводные мультимедийные сенсорные сети

   1. Понятие беспроводной сенсорной сети

В связи с бурным развитием инфокоммуникационных технологий и технологий разработки и производства аппаратного обеспечения, миниатюризацией компонентов вычислительных систем, в последние годы наблюдается растущий интерес научного сообщества к беспроводным сенсорным сетям (БСС). Это обусловлено большим количеством новых задач бизнеса, промышленности и науки, которые требуют внедрения приложений и аппаратного обеспечения для экологического и технологического мониторинга, автоматического и автоматизированного сбора, обработки и передачи различного рода информации из окружающей среды.

Чаще всего для решения подобных задач используются беспроводные сенсорные сети (БСС), представляющие особый класс современных аппаратно-программных адаптивных систем. Миниатюрные устройства – узлы (моты, снабжённые сенсорами (датчиками температуры, давления, освещенности, уровня вибрации, местоположения и т. п.) и трансиверами, работающими в заданном радиодиапазоне.), объединенные в беспроводную сеть, предоставляют широкие возможности для мониторинга, контроля состояния и управления территориями, предприятиями, сооружениями. Гибкая архитектура, снижение затрат при монтаже выделяют беспроводные сети интеллектуальных датчиков среди других беспроводных и проводных средств передачи данных. Следует отметить ситуации, когда речь идет о большом количестве соединённых между собой устройств, поскольку сенсорная сеть позволяет подключать до 65 000 устройств. Постоянное снижение стоимости беспроводных решений, повышение их эксплуатационных параметров позволяют постепенно переориентироваться с проводных каналов связи в системах сбора телеметрических данных, средств дистанционной диагностики, обмена информации. «Сенсорная сеть» является сегодня устоявшимся термином, обозначающим распределённую, самоорганизующуюся, устойчивую к отказу отдельных элементов сеть из необслуживаемых и не требующих специальной установки устройств. Каждый узел сенсорной сети может содержать различные датчики для контроля внешней среды, микрокомпьютер и радиоприёмопередатчик. Это позволяет устройству проводить измерения, самостоятельно проводить начальную обработку данных и поддерживать связь с внешней информационной системой [2].

По сравнению с проводной датчиковой сетью БСС обладают следующими основными потенциальными преимуществами [3]:

– простотой и быстротой развертывания и технического обслуживания, способностью к оперативному (при смене задачи или условий) изменению топологии за счет имеющегося у нее свойства самоорганизации, проявляющегося в способности элементов сети (сенсоров) самостоятельно связываться друг с другом и формировать наиболее эффективную для текущего применения структуру сети;

– высокой масштабируемостью, связанной с сохранением принципов функционирования и основных возможностей сети при изменении количества используемых сенсоров и их пространственного расположения;

– преимуществами распределенных вычислительных структур;

– возможностью использования в труднодоступных местах (куда невозможно подвести электроэнергию и (или) невозможно развернуть проводную сеть – горная местность, зараженная местность и др.);

– повышенной живучестью и отказоустойчивостью (отказ одного или нескольких устройств не ведет к отказу сети);

– возможностью внедрения в объект на стадии изготовления;

– меньшей стоимостью (за счет отсутствия проводов и затрат на их прокладку, отсутствия необходимости в монтаже, настройке и обслуживании сети).

Однако БСС присущи и недостатки, связанные со следующими факторами:

– большей подверженностью влиянию внешних помех и сложностью обеспечения защиты информации;

– обеспечением заданной надежности радиоканалов в условиях отсутствия прямой видимости;

– ограниченным сроком службы сети, который определяется, в первую очередь, сроком службы источников питания, запасом их энергии, а также способностью сенсоров быть работоспособными во всех погодных условиях («всепогодные корпуса»);

– большими габаритно-массовыми и стоимостными характеристиками сенсоров. Размеры сенсоров для массового применения пока слишком велики, чтобы их множество можно было рассматривать действительно как «умную пыль» (smartdust). Стоимость каждого «мота» (сенсора, mote – пылинка) также далека от той, которая наиболее желаема на данном этапе (менее одного доллара), чтобы можно было относиться к их множеству как к расходному материалу;

– проблематичностью присвоения большому количеству сенсоров каких-либо глобальных идентификационных номеров [4];

– возможной ограниченностью точностных характеристик в связи с затруднительностью их калибровки;

– наличием разрывов связанности сети (в силу неоднородности территориального распределения сенсоров, наличия естественных преград, а также в ходе неравномерной выработки ресурса автономных источников питания сенсоров сеть дробится на несвязанные друг с другом группы узлов);

– проблематичностью реализации некоторых потенциальных преимуществ БСС, связанных с эффективной самоорганизацией большой сети (тысячи и десятки тысяч сенсоров), передачей и обработкой большого объёма измерительной информации и т. д.

1.1.2 Особенности беспроводной мультимедиа сенсорной сети

По сравнению с обычными беспроводными сенсорными сетями, мультимедийные сенсорные сети требуют большего количества вычислительных ресурсов в своих узлах и более высоких скоростей передачи данных [3]. Необходимо обеспечить достаточную скорость и качество передачи больших объёмов данных. Также решить проблему потери пакетов при передаче, так как утрата даже небольшого объёма данных может стать критической для мультимедийной информации при воспроизведении на приёмнике.

На рисунке 1.1 приведены виды архитектур беспроводных мультимедиа сенсорных сетей [4].

Рисунок 1.1 – Типичные виды архитектур БСС [4]

С развитием вычислительных, сетевых и потребительских электронных технологий стала возможной их реализация на беспроводных мультимедийных системах. Но сейчас есть весьма ограниченные формы такого обслуживания, вследствие низкой скорости передачи данных на беспроводных сетях.

В соответствие с различными требованиями, налагаемыми на данные, протоколы коммуникации и вычислительные подсистемы, мультимедийные приложения могут быть классифицированы на три вида: интерактивное видео (ITV), телесотрудничество и гипермедиа приложения.

ITV требует очень высокой скорости передачи данных. Поэтому трудно предоставить такие широкополосные услуги при использовании существующих низкоскоростных беспроводных сетей. ITV, как правило, требует передачи «точка-точка», переподключения, асиметричные требования к пропускной способности (пропускная способность нижнего потока канала связи, который несет видео программы от сервера к пользователю значительно выше, чем выше по «течению» канала от пользователя к серверу). Tele-сотрудничество требует многоадресной, многоточечной, и мультисервисной поддержки сети для групповой рассылки. В отличие от строгих требований на качество видео в ITV приложениях, приложения tele-сотрудничества, такие как видеофон и настольные видеоконференции, позволяют использовать более низкое качество изображения и, следовательно, более низкие требования к пропускной способности. Такие услуги можно оказывать на беспроводных сетях. Гипермедийные приложения, такие как поисковик «всемирной паутины» являются службами поиска. Как и с приложениями теле-сотрудничества, гипермедийные приложения требуют мощную мультимедийную систему баз данных СМИ, с интуитивно понятным пользовательским интерфейсом, такие как поддержка визуального запроса, и контент на основе индексирования и поиска. Вследствие передачи огромного объема данных по существующей беспроводной инфраструктуре могут передаваться только гипермедиа приложения в очень ограниченных формах [2-4].

Существуют следующие беспроводные мультимедийные услуги, в частности, потоковое мультимедиа (по требованию, «вживую», по расписанию), скачивание мультимедиа, отправка MMS, мультимедийные сообщения (например, видео-письмо), беспроводное видеонаблюдение (например, беспроводная видеокамера), передача мультимедийных сообщений в реальном времени (например, видеотелефон, видеоконференции), а также интерактивные мультимедийные игры. Каждая служба накладывает очень разные требования по базовой инфраструктуре системы [5].

Наиболее сложными проблемами в вопросе передачи мультимедийной информации по БСС являются: во-первых, ограниченная пропускная способность канала связи, во-вторых, фактическая скорость передачи, которая напрямую зависит от объёма передаваемой информации. Уменьшение объема одного кадра с минимальной потерей качества осуществляется за счет сжатия. Но при использовании существующих эффективных форматов сжатия мультимедийной информации возникает третья проблема, связанная с воспроизведением файла после его передачи при потере хотя бы одного пакета данных, т.к. при этом невозможно декодирование данных. Поэтому от беспроводной сенсорной сети требуется передача файла, без потери данных в канале. Поэтому в БСС требуется реализовать надёжные протоколы передачи мультимедийных данных.

1. Качество обслуживания – номер раздела

Передача данных в БСС требует выполнения жёстких требований качества обслуживания (quality of service, QoS). Данный термин характеризует вероятность того, что сеть связи соответствует заданному соглашению о трафике, или же, в ряде случаев, вероятность успешной передачи пакета между двумя точками сети. Для большинства приложений БСС QoS определяется основными четырьмя параметрами:

1. полоса пропускания (bandwidth), описывает номинальную пропускную способность среды передачи информации, определяет ширину канала;

2. задержка при передаче пакета (delay), измеряется в миллисекундах;

3. колебания (дрожание) задержки при передаче пакетов (jitter);

4. потеря пакетов (packet loss) – определяет количество (и долю) пакетов, потерянных в сети во время передачи [7].

С учетом тенденции постоянного расширения числа приложений с различными требованиями к характеристикам качества обслуживания архитектура поддержки QoS должна включать в себя широкий набор общих сетевых механизмов, как существующих, так и перспективных, подлежащих разработке. Эти механизмы должны использоваться в комбинации с характеристиками качества обслуживания, формируемыми конкретными задачами приложений [6].

Архитектура поддержки QoS определяет набор сетевых механизмов, называемых конструктивными блоками. В настоящее время определён начальный набор конструктивных блоков (изображен на рисунке 1.2), отвечающих трём логическим плоскостям: плоскости контроля, плоскости данных (информационной плоскости) и плоскости административного управления [7].

Рисунок 1.2 – Набор конструктивных блоков механизмов обеспечения QoS

Плоскость контроля. Механизмы QoS контрольной плоскости оперируют с путями, по которым передается трафик пользователей, и включают в свой состав:

• управление допуском (Admission Control, AC);

• маршрутизацию для QoS (QoS routing);

• резервирование ресурсов (Resource reservation).

Плоскость данных. Эта группа механизмов оперирует непосредственно с пользовательским трафиком и включает в себя:

• управление буферами (Buffer management);

• предотвращение перегрузок (Congestion avoidance);

• маркировку пакетов (Packet marking);

• организацию и диспетчеризацию очередей (Queuing and scheduling);

• формирование трафика (Traffic shaping);

• правила обработки трафика (Traffic policing);

• классификацию трафика (Traffic classification).

Плоскость административного управления. Эта плоскость содержит механизмы QoS, имеющие отношение к эксплуатации, администрированию и управлению сетью применительно к доставке пользовательского трафика. В число механизмов QoS на этой плоскости входят:

• измерения (Metering);

• заданные правила доставки (Policy);

• восстановление трафика (Traffic restoration);

• соглашение об уровне обслуживания (Service Level Agreement).

Сетевые механизмы QoS (блоки QoS) могут быть специфицированы применительно к сетевым узлам (например, управление буферами узлов) или к сетевым сегментам (маршрутизация QoS), где понятие «сетевой сегмент» может относиться к межконцевому соединению, участку доступа, межузловому участку или участку, соединяющему две и более сетей. Далее мы рассмотрим некоторые из перечисленных выше механизмов.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР