Выбор беспроводной технологии передачи данных. Механизмы управления качеством передачи потоков. Программное обеспечение приемной и передающей станции. Эксперименты, направленные на изучение неравномерности передаваемого потока данных при доступе к среде.
При низкой оригинальности работы "Разработка беспроводной многоканальной системы передачи больших потоков данных реального времени", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Они распространены практически повсеместно: телевидение, домашняя видеосъемка, различные игровые приставки, воспроизведение видеофайлов на домашнем компьютере и многое другое плотно вошло в жизнь человека. Среди многообразия задач, связанных с мультимедийными технологиями, можно выделить задачу доставки видеоматериала от некоторого источника, которым может являться видеокамера, игровая приставка и т.д. к устройству отображения или устройству последующей обработки. Так при съемке какого-либо репортажа вне телевизионной студии, например, спортивного события на стадионе, необходимо обеспечить работу нескольких видеоператоров в разных местах стадиона (на трибунах, рядом с полем и так далее) на достаточно большом удалении от передвижной телестанции (ПТС). Беспроводные технологии лишены указанных недостатков, но предъявляют некоторые дополнительные требования: Обеспечение длительной работы сети, следовательно, необходимость низкого энергопотребления устройств. Перед лабораторией № 13, на базе которой выполняется дипломная работа, стоит задача разработки системы доставки видеоматериала от видеооператоров мобильной телевизионной бригады к ПТС, использующей беспроводные технологии и отвечающей этим требованиям.Технология UWB (Ultra Wide Band), используемая в Samsung S3C2680/S5M8311 гарантирует хорошую пропускную способность канала только на расстояниях меньших 10 метров, а технология WHDI (Wireless Home Digital Interface), используемая HP Wireless TV Connect и AMIMON - меньших 30 метров. При такой организации каждый узел, прежде чем начать передачу, «прослушивает» среду, пытаясь обнаружить несущий сигнал, и только при условии, что среда свободна, может начать передачу данных. Станция, желающая передавать, тестирует канал, и если не обнаружено активности, станция ожидает в течение некоторого случайного промежутка времени, а затем передает, если среда передачи данных все еще свободна. Если передающая станция не получила подтверждения, в силу того, что был поврежден или не был получен пакет данных, делается предположение, что произошла коллизия, и пакет данных передается снова через случайный промежуток времени, экспоненциально увеличивающийся с ростом количества попыток передач. Таким образом, приходим к выводу, что необходим способ организации сети, основанный на модели сети с маркерным способом доступа [8], то есть сети, право на доступ к среде передается циклически от станции к станции по логическому кольцу.
Введение
В современном обществе видео- и телетехнологии играют важную роль. Они распространены практически повсеместно: телевидение, домашняя видеосъемка, различные игровые приставки, воспроизведение видеофайлов на домашнем компьютере и многое другое плотно вошло в жизнь человека.
Среди многообразия задач, связанных с мультимедийными технологиями, можно выделить задачу доставки видеоматериала от некоторого источника, которым может являться видеокамера, игровая приставка и т.д. к устройству отображения или устройству последующей обработки.
Особым типом такого рода задач является передача видеопотока от нескольких источников видеоинформации к единому центру ее обработки. Эта задача особенно важна в работе мобильных телевизионных бригад. Так при съемке какого-либо репортажа вне телевизионной студии, например, спортивного события на стадионе, необходимо обеспечить работу нескольких видеоператоров в разных местах стадиона (на трибунах, рядом с полем и так далее) на достаточно большом удалении от передвижной телестанции (ПТС).
Обычно в таких условиях используются проводные решения, но им присущи следующие недостатки: Ограниченность свободы перемещения видео операторов, при том, что во время видеосъемок зачастую необходимо иметь возможность передвигаться по объекту.
Небольшая скорость развертывания. Необходимо минимизировать время от момента приезда ПТС на место съемок до приведения системы в полностью рабочее состояние. Прокладка кабелей для передачи информации зачастую затруднена, а развертывание кабельной системы занимает довольно большое количество времени.
Беспроводные технологии лишены указанных недостатков, но предъявляют некоторые дополнительные требования: Обеспечение длительной работы сети, следовательно, необходимость низкого энергопотребления устройств.
Компактность устройств.
Приемлемые расстояния устойчивой передачи данных.
Доступные решения на основе беспроводных технологий не в полной мере отвечают предъявляемым требованиям. Перед лабораторией № 13, на базе которой выполняется дипломная работа, стоит задача разработки системы доставки видеоматериала от видеооператоров мобильной телевизионной бригады к ПТС, использующей беспроводные технологии и отвечающей этим требованиям.
Разрабатываемая система включает в себя следующие составляющие:
Рис. 1 - Схема разрабатываемой системы
Со стороны передающего устройства (узел А): Интерфейс захвата видеопотока с видеокамеры.
Подсистема обработки полученных данных, предназначенная для компрессии видеопотока с целью уменьшения необходимой пропускной способности канала передачи и обеспечения помехоустойчивости.
Подсистема передачи обработанного потока данных на принимающее устройство посредством радиоканала.
Со стороны принимающего устройства (узел В): Подсистема приема данных посредством радиоканала
Подсистема декомпрессии и восстановления полученного видеопотока
Интерфейс передачи видеосигнала на видеосервер ПТС.
В дипломной работе решается задача разработки подсистемы приема/передачи, потоков данных реального времени посредством радиоканала.
В условиях растущих требований к качеству, насыщенности и скорости подготовки видеорепортажей, разрабатываемая в лаборатории система является востребованной на рынке телевизионного оборудования, но может иметь и другие приложения, например, в работе спасательных и других специализированных служб, в качестве средства передачи видеоинформации с нашлемных и прочих видеокамер.
Список литературы
Принимаемые потоки все так же неравномерны
При загруженности сети приближенной к полной, передаваемые потоки информации становятся еще более неравномерными, к тому же появляются промежутки времени, в течение которых резко снижается пропускная способность.
Эксперимент 4
Рис. 14 - Эксперимент 4
В этом эксперименте участвовало три передающих станции с ПО, включенным в режим опроса. Точка доступа использует ПО, включенное в режим опроса передающих станций с учетом требуемых величин потоков данных для каждой из них.
Неравномерность потоков уменьшилась, сравнима с неравномерностью передачи одного абонента сети.
Разброс величин передаваемых потоков гораздо меньше, чем в эксперименте 2
Все равно есть области снижения пропускной способности
Выводы после проведения этой серии экспериментов: Реализация алгоритма опроса привела к снижению неравномерности потоков до уровня неравномерности передачи одного потока одним абонентам.
Неравномерность потока составляет около 15%, что означает, что необходимо настроить глубину буферизации ПО передающей станции таким образом, чтобы покрывать возникающие задержки.
Эксперименты, направленные на изучения работы механизмов адаптивного опроса
Эта серия экспериментов состояла из следующих экспериментов: Ухудшение условий передачи конкретного абонента в режиме опроса без использования механизмов адаптивного опроса (Эксперимент 1)
Ухудшение условий передачи конкретного абонента в режиме опроса с использованием механизмов адаптивного опроса (Эксперимент 2)
Эксперимент 1
В этом эксперименте участвовало три передающих станции с ПО, включенным в режим опроса.
Дистанцию между принимающей станцией и одной и передающих станций постепенно увеличивали, что вызывало ухудшение условий передачи.
График без использования механизмов адаптивного опроса
Выводы: При ухудшении условий передачи конкрентой передающей станции ее пропускная способность уменьшается в сравнении с другими абонентами сети
Эксперимент 2
В этом эксперименте участвовало три передающих станции с ПО, включенным в режим адаптивного опроса.
График 2
Выводы: Применение механизмов адаптивного опроса позволило сохранить пропускную способность станции в худших условиях передачи для конкретной станции.
Заключение
В дипломной работе решалась задача разработки и реализации сетевой архитектуры, пригодной для беспроводной передачи потоковых данных реального времени от нескольких источников данных на единый приемный узел.
На основе анализа требований, предъявляемых к системе, была разработана архитектура, обеспечивающая равномерную передачу потоков данных в условиях максимальной загрузки сети.
На основе этой архитектуры был разработан экспериментальный программный комплекс, и проведен ряд модельных экспериментов с целью исследования эффективности механизма работы системы.
Результаты проведенных экспериментов подтверждают преимущества предложенных реализаций механизмов адаптивного опроса в сравнении с обычным для стандарта IEEE 802.11n механизмом доступа к среде.
В процессе выполнения работы: Проведен анализ беспроводных сетевых технологий, изучен протокол IEEE 802.11n
Проведены измерения пропускных способностей в режиме произвольного доступа к среде
Реализован алгоритм доступа к среде с помощью опроса, проведены измерения пропускных способностей в режиме опроса
Предложены схемы повышения надежности работы системы
Реализован ряд механизмов адаптивного опроса
Приобретен опыт работы с сетевым стеком операционной системы Microsoft Windows XP и конкретно библиотекой для работы с сетью платформы Microsoft .NET
Также в ходе работы был проведен статистический анализ работы механизмов адаптивного опроса с целью дальнейшего повышения надежности работы системы.
Задача решалась в предположении, что тип передаваемых данных неизвестен, поэтому предложенная архитектура может использоваться в широком классе задач, связанных с передачей потоков данных реального времени. Возможно дальнейшее усовершенствование системы в применении к конкретным прикладным задачам. Например, в области мультимедиа технологий - в задаче передачи видеопотока, возникающей при создании видеорепортажей, ведения прямого эфира и так далее, могут использоваться механизмы, описанные в главе 2 раздел 4. Реализация этих механизмов запланирована на ближайшее будущее.
Также в ближайшем будущем планируется: Оптимизировать работу сети на канальном уровне (MAC уровень)
Реализовать поддержку роуминга - принципа работы сети, при котором в сети существуют несколько точек доступа и абонент осуществляет автоматическое переключение между ними, основываясь на уровне сигналов.
Список литературы
1. IEEE 802.11g // Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE Standard for Information technology. Wireless local area networks - 634 с.
2. Приказ Министерства связи и массовых коммуникаций России от 14 сентября 2010 г. № 124 «Об утверждении Правил применения оборудования радиодоступа. Часть I. Правила применения оборудования радиодоступа для беспроводной передачи данных в диапазоне от 30 МГЦ до 66 ГГЦ» [Электронный ресурс] - 88 с. -http://minsvyaz.ru/common/upload/pr124-10.pdf (дата обращения 20.03.2011).
3. IEEE 802.11n // Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE Standard for Information technology. Wireless local area networks - 502 с.
4. A Guide to the Wireless Engineering Body of Knowledge / G. Giannattasio [и др.]; John Wiley & Sons Ltd, 2009. - 252 c. - ISBN 978-0470-43366-9.
5. Broadband Mobile Multimedia. Techniques and Application / Yan Zhang [и др]; Auerbach Publications, 2008. - 566 с. - ISBN 978-1-4200-5184-1.
7. IEEE 802.5 // Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE Standard for Information technology. Wireless local area networks - 452 с.
8. Microsoft Developer Network [Электронный ресурс]: библиотека официальной технической документации для разработчиков под ОС Microsoft Windows. - http://msdn.microsoft.com.
9. Пролетарский А.В. Беспроводные сети Wi-Fi / А.В Пролетарский, И.В. Баскаков, Д.Н. Чирков. - БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007 - 178 с. - ISBN 978-5-94774-737-9.
Размещено на
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
