مکانیسمی پویا برای تنظیم پارامترهای دسترسی به کانال جهت بهبود انتقال ویدئو در شبکه‌های محلی بی‌سیم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی فارسی

نویسندگان

1 گروه آموزشی کامپیوتر، دانشکده فنی دختران بروجرد، دانشگاه فنی و حرفه ای،بروجرد، ایران

2 گروه آموزشی کامپیوتر، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

با رشد روزافزون ارتباطات چند­رسانه­ای در اینترنت از یک طرف و با گسترش استقرار شبکه­ های بی­سیم از طرف دیگر، کیفیت انتقال ویدئو بر روی این شبکه ­ها به یک چالش اصلی تبدیل شده است. استاندارد 802.11e چارچوبی برای تأمین کیفیت سرویس متناسب با نوع ترافیک ارائه نموده است که در گونه­ های بعدی این استاندارد نظیر  802.11nو 802.11ac نیز مورد استفاده قرار می­ گیرد. یکی از مکانیسم­های دسترسی به کانال در این استاندارد،EDCA  است که چهار صف جداگانه برای ترافیک­ های متفاوت پیش­بینی نموده است. این مکانیسم برای هر صف، پارامترهای دسترسی به کانال مجزایی تعریف نموده است.  در این مقاله روشی پویا برای تنظیم پارامترهای دسترسی در هر صف از جمله اندازه پنجره رقابت و فاصله بین فریمی ارائه می­شود که میزان کاهش یا افزایش آن­ها را بر اساس شرایط متغیر شبکه محاسبه می ­نماید. ضمناً از نرخ تصادم متوسط برای تعیین شرایط بار شبکه استفاده می ­شود. این معیار با یک میانگین وزنی برای هر صف در هر ایستگاه محاسبه و پس از هر بار ارسال بسته، به روزرسانی می­ شود. نتایج شبیه­ سازی در  NS2 نشان می ­دهد که روش پیشنهادی باعث بهبود کیفیت انتقال ویدئو از نقطه­ نظر معیارهای متعدد از جمله کیفیت ویدئوی دریافتی، گذرداد، نرخ اتلاف بسته و تأخیر انتها به انتها می­ شود.

کلیدواژه‌ها


  [1]     Kurose James, Ross Keith, “Computer Networking, A Top-Down Approach” (Fifth Edition), Addison-Wesley, 2010.
  [2]     Ke Chih-Heng, Shieh Ce-Kuen, Hwang Wen-Shyang and Ziviani Artur, “An Evaluation Framework for More Realistic Simulations of MPEG Video Transmission”, Journal of Information Science and Engineering, Vol. 24 No. 2, pp.425-440,March, 2008.
  [3]     Tanenbaum Andrews, ”Computer Networks” (Fourth Edition), Prentice Hall, 2007.
  [4]     Hsiao Yi-Mao, Lee Jeng-Farn, Chen Jai-Shiarng and Chu Yuan-Sun, “H.264 video transmissions overwireless networks: Challenges and solutions”, Elsevier Computer Communications, vol.34, pp.1661-1672, 2011.
  [5]     Lu Mei-Hsuan, ”Optimizing Transmission for Wireless Video Streaming”, ProQuest, UMI Dissertation Publishing, p.170, 2011.
  [6]     Ni Qiang, “Performance Analysis and Enhancements for IEEE 802.11e WirelessNetworks”, IEEE Network, vol.19, pp.21-27, 2005.
  [7]     Chen Xiang, Zhai Hongqiang, Fang Yuguang, “Enhancing the IEEE 802.11e in QoS Support: Analysis and Mechanisms”, Second International Conferenceon Quality of Service in Heterogeneous Wired/Wireless Networks, pp.8-23, 2005.
  [8]     MacKenzie Richard, Hands David and O' Farrell Timothy, “An Evaluation of Quality of Service for H.264 over 802.11e WLANs”, IEEE Conference Publications in Packet Video – PV, pp.1-10, 2009.
  [9]     F. S. González, "Analysis of QoS using IEEE 802.11e for WLANs", 2004.
[10]     IEEE Std 802.11, "Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and physical layer (PHY) specification", Edition 1999.
[11]     Richard Haywood, Saty Mukherjee and Xiao-Hong Peng, “Investigation of H.264 Video Streaming over an IEEE 802.11e EDCA Wireless Testbed”, IEEE international conference on Communications, pp.1516-1520, 2009.
[12]     Artail Hassan, Safa Haidar, Naoum-Sawaya Joe, Ghaddar Bissan, Khawam Sami, ”A simple recursive scheme for adjusting the contention window size in IEEE 802.11e wireless adhoc networks", Science Direct Elsevier, Computer Communications, Vol.29, Issue 18, November, pp.3789–3803, 2006.
[13]     Gu Daqing, Zhang Jinyun, “QoS enhancement in IEEE 802.11 wireless area Network“, IEEE Commmunications, Mag.41, issue 6, pp.120-124, 2003.
[14]     Mangold stefan, Choi sunghyun, Hiertz Guido, May Peter, Klein Ole, Walke Bernhard, “Analysis of IEEE 802.11e for QoS support in wireless LAN”, IEEE Wireless Communications, vol.10, issue 6, pp.40–50, December, 2003.
[15]     Ni Qiang, Romdhani Lamia, Turletti Thierry, “A survey of QoS enhancements for IEEE 802.11 wireless LAN”, Wireless Communications and Mobile Computing, vol.4, issue 5, pp.547-566, August, 2004.
[16]     Fiandrotti Attilio, Gallucci Dario, Masala Enrico and De Martin Juan Carlos, ”High-Performance H.264/SVC Video Communications in 802.11e Ad-Hoc Networks”, Lecture Notes in Computer Science, Vol.5464, pp.198-206, 2009.
[17]     Mangold stefan, Choi sunghyun, May Peter, Klein Ole, Hiertz Guido and Stibor Lothar, “IEEE 802.11e Wireless LAN for Quality of Service (invited paper)”, In Proceedings of the European Wireless, Vol.1, pp.32-39, Florence, Italy, February, 2002.
[18]     IEEE Std 802.11e-2005, “IEEE Standard for Information technology”, Telecommunications and information exchange between systems LAN/MAN Specific requirements, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications Amendment 8: Medium Access Control (MAC) Quality of Service Enhancements, 2005.
[19]     IEEE draft, ”Medium Access Control (MAC) Enhancements for Quality of Service (QoS)”, 2003.
[20]     Estefanía Coronado, José Villalón, and Antonio Garrido, "An Adaptive Medium Access Parameter Prediction Scheme for IEEE 802.11 Real-Time Applications", Wireless Communications and Mobile Computing, Article ID 5719594, Volume 2017.
[21]    Romdhani Lamia, Ni Qiang, Turletti Thierry,”Adaptive EDCF: enhanced service differentiation for IEEE 802.11 wireless ad-hoc network”, in: IEEE WCNC’03 (Wireless Communicationsand Networking Conference), vol.2, pp.1373-1378, 2003.
[22]     Aad Imad, Castelluccia Claude, “Differentiation mechanisms for IEEE 802.11”, IEEE Infocom 2001, Twentieth Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies, vol.1, pp.209–218, 2001.
[23]     Ahmadian, Tahere, and Mohammad Nassiri. "A fuzzy–based cross–layer mechanism to improve the quality of video transmission over wireless LANs." International Journal of Wireless and Mobile Computing 7.6, pp.528-535, 2014.
[24]     Wan Zheng, Xiong Naixue, Ghani N. G., Peng Min, Vasilakos A. V. and Zhou Liang, ”Adaptive Scheduling for Wireless Video Transmission in High-Speed Networks”, Computer Communications Workshops (INFOCOM WKSHPS), 2011 IEEE Conference on, pp.180-185, 2011.
[25]     Rashwand Saeed, Misic Jelena, “stable operation of IEEE 802.11e EDCA: Interaction between offered load and MAC parameters”, in Elsevier Recent Advances in Analysis and Deployment of IEEE 802.11e and IEEE 802.11p Protocol Families, vol.10, issues.2, pp.162-173, 2012.
[26]     Yayu Gao, Xinghua Sun, Member, IEEE, and Lin Dai, "IEEE 802.11e EDCA Networks: Modeling, Differentiation and Optimization", Senior Member, IEEE, IEEE TRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS, VOL. 13, NO. 7, JULY 2014.
[27]     NS-2 simulator, http://www.isi.edu/nsnam/ns/
[28]     Evalvid - A Video Quality Evaluation Tool-set, Available from http://www.tkn.tu-berlin.de/menue/research/evalvid.
[29]     Sühring Karsten, “H.264/AVC Software Coordination”, Fraunhofer Institute for Telecommunications, Heinrich Hertz Institute, Image Processing Research Department, 2011.
[30]     Klaue Jirka, Rathke Berthold and Wolisz Adam, “EvalVid - A Framework for Video Transmission and Quality Evaluation”, 13th International Conference on Modelling Techniques and Tools for Computer Performance & Evaluation, vol.2794, pp.255-272, 2003.