ارائه یک پروتکل بهبود یافته لایه انتقال برای سیستم‌های نظارتی بی‌سیم

دانلود پایان نامه ارائه یک پروتکل بهبود یافته لایه انتقال برای سیستم‌های نظارتی بی‌سیم

چکیده

شبکه‌های نظارتی بی‌سیم شاخه‌ای مهم از شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای بی‌سیم با برخی ویژگی‌های منحصر به فرد است. کیفیت خدمات در شبکه‌های نظارتی بی‌سیم رابطه تنگاتنگی با نرخ گمشدگی بسته‌ها دارد. وقوع ازدحام یکی از اصلی‌ترین و مهم‌ترین دلایل گمشدگی بسته در شبکه است. گمشدگی بسته‌ها در شبکه‌های نظارتی بی‌سیم بسته به نوع بسته گمشده می‌تواند تأثیرات محسوسی در پایین آوردن کیفیت ویدئوی دریافتی داشته باشد. یکی از عوامل مهمی که می‌تواند نقش به سزایی در بالا بردن کیفیت ویدئو انتقالی داشته باشد، سیاست صف مورد استفاده در مسیریاب و لحاظ کردن محتویات چندرسانه‌ای و اولویت بسته‌ها است. در سال‌های اخیر مطالعات گسترده‌ای بر روی بدست آوردن پروتکل‌های لایه انتقال برای کنترل مؤثر ازدحام در شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای بی‌سیم صورت گرفته است. هرچند اکثر این الگوریتم‌ها بی‌توجه به محتویات چندرسانه‌ای کار می‌کنند. در این پایان‌نامه ابتدا مکانیسم کنترل ازدحام برای شبکه‌های حسگر بی‌سیم ارائه شده که با استفاده از بازخورد گرفتن از مسیریاب‌های میانی برای کنترل هرچه مؤثرتر نرخ ارسال توسط حسگرها، صورت می‌گیرد. سپس از سیاست صف اولویت برای بالا بردن کیفیت ویدئوی دریافتی استفاده می‌شود. در آخر امکان انتقال مجدد برای بسته‌هایی با اولویت بالاتر را بررسی کرده و میزان بهبود را به ازای حالات متفاوت شبکه بدست آورده شده است. شبیه‌سازی با استفاده از شبیه‌ساز ns-2 صورت گرفته و نتایج شبیه‌سازی حاکی از آن است که مکانیسم‌های پیشنهادی در مقایسه با دیگر مکانیسم‌های موجود از عملکرد بهتری در کیفیت ویدئوی دریافتی برخوردار است .

واژه‌هاي كليدي : شبکه‌های نظارتی بی‌سیم، شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای، کنترل ازدحام، لایه انتقال، کیفیت خدمات.

 

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                صفحه

فصل اول: مقدمه ۱

۱-۱ ساختار پایان نامه  ۲

فصل دوم: پیش زمینه. ۵

۲-۱ چندرسانه‌ای     ۶

۲-۱-۱ انواع سیگنال‌های ویدئویی.. ۷

۲-۱-۲ ویدئوی آنالوگ… ۸

۲-۱-۳ ویدئوی دیجیتال.. ۹

۲-۱-۴ فشرده‌سازی ویدئو. ۱۲

۲-۱-۵ H.261. 15

۲-۱-۶ H.263. 20

۲-۱-۷ H.264. 22

۲-۲ شبکه‌های حسگر بی‌سیم.. ۲۳

۲-۲-۱ مقدمه. ۲۳

۲-۲-۲ نگاهی به شبکه‌های حسگر بی‌سیم.. ۲۴

۲-۲-۳ تاریخچه شبکه‌های حسگر. ۲۷

۲-۲-۴ ویژگی‌ها ۲۸

۲-۲-۵ کاربرد شبکه‌های حسگر بی‌سیم.. ۲۸

 

عنوان                                                                                                صفحه

۲-۲-۶ ویژگی‌های عمومی یک شبکه حسگر بی‌سیم.. ۲۹

۲-۲-۷ ساختار ارتباطی شبکه‌های حسگر بی‌سیم.. ۳۱

۲-۲-۸ فاکتورهای موثر بر طراحی شبکه حسگر بی‌سیم.. ۳۱

۲-۲-۹ ویژگی‌های سخت‌افزاری.. ۳۲

۲-۳ شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای بی‌سیم و سیستم‌های نظارتی بی‌سیم.. ۳۴

فصل سوم: شرایط محیطی مسأله ۴۰

۳-۱ فاکتورهای تأثیرگذار بر روی طراحی شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای.. ۴۲

۳-۲ معماری شبکه. ۴۵

۳-۲-۱ معماری مرجع.. ۴۵

۳-۲-۲ پیاده‌سازی حسگرهای تک‌ردیفی در مقایسه با چندردیفی.. ۴۶

۳-۲-۳ پارامترهای مهم در ارزیابی پروتکل‌های انتقال چندرسانه‌ای.. ۴۷

فصل چهارم: پروتکل‌های مطرح مربوطه ۵۰

۴-۱ RTP 51

۴-۲ RTCP 54

۴-۳ RTSP 55

۴-۴ SCTP 57

۴-۴-۱ چندخانگی.. ۵۸

۴-۴-۲ مشخصات SCTP. 58

 

عنوان                                                                                                صفحه

۴-۵ مشتقات SCTP. 59

۴-۶ DCCP 62

۴-۶-۱ CCID 2: کنترل ازدحام شبه TCP. 63

۴-۶-۲ CCID 3: کنترل ازدحام TFRC.. 64

فصل پنجم: مکانیسم پیشنهادی ۶۶

۵-۱ کنترل ازدحام. ۶۷

۵-۲ مکانیسم کنترل ازدحام پیشنهادی   ۷۱

فصل ششم: نتیجه‌گیری و کارهای آینده ۹۴

فصل هفتم: مراجع ۹۸

Abstract 102

 

 

فهرست شکل‌ها

عنوان                                                                                                صفحه

شکل ‏۲‑۱ نمونه‌برداری جزئی کروما ۱۰

شکل ‏۲‑۲ (الف) ترتیب کدشده (ب) ترتیب نمایش…. ۱۶

شکل ‏۲‑۳ توالی فریم در H.261. 17

شکل ‏۲‑۴ فرمت جریان داده در H.261. 18

شکل ‏۲‑۵ آرایش GOB ها در H.261. 20

شکل ‏۲‑۶ آرایش GOB ها در تصاویر H.263. 22

شکل ‏۳‑۱ معماری مرجع شبکه‌های چندرسانه‌ای بی‌سیم.. ۴۶

شکل ‏۴‑۱ سرآیند بسته RTP. 53

شکل ‏۴‑۲ بسته، chunk و جریان‌ها در SCTP. 59

شکل ‏۴‑۳ صف‌های موجود و استراتژی هر کدام در TC-SCTP. 61

شکل ‏۴‑۴ مقایسه PSNR پروتکل‌های SCTP، PR-SCTP و TC-SCTP. 62

شکل ‏۵‑۱ میانگین تعداد گمشدگی بسته‌ها ۷۰

شکل ‏۵‑۲ میانگین تعداد حذف فریم.. ۷۰

شکل ‏۵‑۳ میانگین کیفیت ویدئوی دریافتی.. ۷۱

شکل ‏۵‑۴ میانگین گذردهی.. ۷۱

شکل ‏۵‑۵ میانگین تأخیر. ۷۱

شکل ‏۵‑۶ میانگین بسته‌های صرف‌نظر شده. ۷۱

شکل ‏۵‑۷ نمودار زمانی ارسال فریم‌ها ۷۲

شکل ‏۵‑۸ شبکه‌ای با ۵ حسگر نظارتی.. ۷۲

شکل ‏۵‑۹ ارسال همزمان فریم‌ها توسط حسگرها ۷۳

شکل ‏۵‑۱۰ به حداقل رساندن همپوشانی فریم‌ها ۷۳

عنوان                                                                                                صفحه

شکل ‏۵‑۱۱ تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۱۵ fps. 75

شکل ‏۵‑۱۲ تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۲۰ fps. 76

شکل ‏۵‑۱۳ تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۲۵ fps. 77

شکل ‏۵‑۱۴ تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۳۰ fps. 78

شکل ‏۵‑۱۵ الگوی فریم‌های دریافتی در مسیریاب مدتی پس از شروع شبیه‌سازی.. ۷۹

شکل ‏۵‑۱۶ تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۱۵ fps. 81

شکل ‏۵‑۱۷ تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۲۰ fps. 82

شکل ‏۵‑۱۸ تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۲۵ fps. 83

شکل ‏۵‑۱۹ تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۳۰ fps. 84

شکل ‏۵‑۲۰ تأخیر فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۱۵ fps. 86

شکل ‏۵‑۲۱ تأخیر فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۲۰ fps. 86

شکل ‏۵‑۲۲ تأخیر فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۲۵ fps. 87

شکل ‏۵‑۲۳ تأخیر فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۳۰ fps. 87

شکل ‏۵‑۲۴ بیشینه لرزش فریم‌های دریافتی.. ۸۸

شکل ‏۵‑۲۵ مقایسه PSNR مکانیسم پیشنهادی و مکانیسم UDDP و حالت بدون استفاده از مکانیسم کنترل ازدحام در حالت نرخ ارسال ۲۵ fps. 89

شکل ‏۵‑۲۶ تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال ۳۰ fps با ارسال مجدد I-فریم‌ها ۹۱

 

 

فهرست جدول‌ها

عنوان                                                                                                صفحه

جدول ‏۲‑۱ مقایسه سیستم‌های پخش همگانی تلویزیون.. ۹

جدول ‏۲‑۲ نمونه‌هایی از ویدئوی دیجیتال.. ۱۱

جدول ‏۲‑۳ فرمت‌های پشتیبانی شده توسط H.261. 16

جدول ‏۲‑۴ فرمت‌های ویدئویی که توسط H.263 پشتیبانی می‌شوند. ۲۱

جدول ‏۵‑۱ مقایسه مکانیسم‌های کنترل ازدحام شبکه حسگر چندرسانه‌ای بی‌سیم.. ۶۸

 

اگر مطلب را می پسندید لطفا آنرا به اشتراک بگذارید.

مطالب مرتبط

دیدگاهی بنویسید

16 + دوازده =

0