Đánh giá hiệu quả truyền Video thời gian thực bảng lược đồ SPRS trong mạng Ethernet tốc độ cao

Hệ thống thông tin thời gian thực là hệ thống trong đó các quá trình vật lý diễn ra chính xác đồng thời theo trình tự thời gian. Hai yêu cầu chính của bất cứ ứng dụng thời gian thực nào là: băng thông cao và cơ chế điều khiển. Hiện nay trong các mạng hiện tại, băng thông thấp hoặc không có cơ chế điều khiển, dẫn đến không thích hợp yêu cầu phát triển của hệ thống thời gian thực. Với tốc độ hiện tại của mạng Ethernet 10 Mb/s, 100 Mb/s, 1000 Mb/s, thoả mãn yêu cầu...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá hiệu quả truyền Video thời gian thực bảng lược đồ SPRS trong mạng Ethernet tốc độ cao ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ TRUYỀN VIDEO THỜI GIAN THỰC BẰNG LƯỢC ĐỒ SPRS TRONG MẠNG ETHERNET TỐC ĐỘ CAO Phạm Mạnh Hà Hệ thống thông tin thời gian thực là hệ thống trong đó các quá trình vật lý diễn rachính xác đồng thời theo trình tự thời gian. Hai yêu cầu chính của bất cứ ứng dụng thời gianthực nào là: băng thông cao và cơ chế điều khiển. Hiện nay trong các mạng hiện tại, băngthông thấp hoặc không có cơ chế điều khiển, dẫn đến không thích hợp yêu cầu phát triển củahệ thống thời gian thực. Với tốc độ hiện tại của mạng Ethernet 10 Mb/s, 100 Mb/s, 1000 Mb/s, thoả mãn yêucầu IEEE 802.3, các kênh truy nhập ngẫu nhiên theo giải thuật điều khiển truy nhậpCSMA/CD nên không dự đoán trước được thời gian gửi và nhận dữ liệu trên mạng. Trongbài báo này, lược đồ truyền phối hợp giai đoạn khởi động SPRS được sử dụng để truyềnphát các luồng video MPEG trên mạng Fast Ethernet 100 Mb/s. Đánh giá dựa trên các phântích băng thông cực đại sau một số thực nghiệm, các kết quả đã cho thấy một số điều kiệncải thiện việc sắp xếp truyền luồng video trên mạng hiện tại. Từ khoá SPRS- Start Phase Regulating Scheme MPEG- Moving Picture Experts Group 1. GIỚI THIỆU CHUNG Hiện nay các máy tính đang được nghiên cứu việc liên kết thông qua mạng tốc độcao, trên thực tế tốc độ truyền cao chiếm nhiều thời gian thực với các ứng dụng yêu cầu xácđịnh sự tác động và giới hạn độ trễ truyền thông, trong đó giới hạn là sự so sánh chặt về yêucầu thời gian với các ứng dụng phi thời gian thực khác. Một lý do khác về sự phát triểnnhanh chóng của mạng tốc độ cao vì yêu cầu lớn về băng thông do các ứng dụngmultimedia. Sự phát triển mạnh mẽ các ứng dụng đồ hoạ, âm thanh trong tất cả các lĩnh vựcđã trở thành động lực để chuyển các mạng tốc độ thấp sang các mạng có tốc độ cao hơn. Trong các ứng dụng multimedia, rào cản lớn nhất với truyền thông thời gian thực làtập dữ liệu lớn các chuyển động của video số. Để giảm bớt khó khăn này, một hướng giảiquyết là ứng dụng công nghệ nén hình ảnh video. Sự đa dạng của các giải thuật nén hình ảnhđã phát triển với các dịch vụ video có tốc độ bit biến đổi VBR (variable bit rate). Trong cácgiải thuật đó, MPEG là một trong các giải thuật được chấp nhận rộng rãi nhất. Một hướng giải quyết khác để đạt được truyền thông thời gian thực là phối hợptruyền với các tiến trình nén các khung video dưới sự kiểm soát chặt về thời gian. Để hỗ trợcác ứng dụng thời gian thực trong các mạng có tốc độ cao, sự phối hợp truyền phải đượcđảm bảo tối đa nếu không các khung có thể đi đến đích trước thời hạn quy định chúng. Cáckhung đến trễ và không đúng hạn sẽ làm cho chất lượng ảnh bị kém đi hoặc video bị giật.Trong bài báo này, ta khai thác đặc tính liên tục của khung mã MPEG và đưa ra phươngpháp truyền video sử dụng lược đồ điều hoà giai đoạn khởi động để tăng hiệu quả đáp ứngthời gian thực khi truyền luồng video MPEG có tốc độ bit biến đổi trên một mạng Ethernet100Mb/s. Theo chuẩn MPEG có 3 kiểu khung sắp xếp một nhóm ảnh: - Các khung I (intra-frames) được mã hoá bằng các ảnh phẳng, không sử dụng phần trước đó. - Các khung P (predicted-frames) là khung được dự báo trước từ các khung P hay I gần nhất cấu hình lại. - Các khung B (bidirectional-frames) là các khung được định hướng từ hai khung I hoặc P gần nhất., một trong phần trước đó và một trong phần tiếp theo. Kích thước khung I lớn hơn khung P và khung P lớn hơn khung B. Để tiện cho thực nghiệm, ta phân loại các video clip theo các đặc tính khối lượngcông việc thực hiện (độ dài)-kích thước khung trung bình, kích thước khung cực đại, tỷ lệkích thước I:P:B giữa các khung và nghiên cứu hiệu quả của chúng trên các lược đồ truyềntrong môi trường mạng Ethernet. Phần còn lại trong bài báo này gồm: Phần 2 sơ lược về mô hình mạng và giao thức CSMA/CD. Phần 3 trình bày về các luồng video MPEG và phân loại chúng. Phần 4 mô tả và phân tích lược đồ truyền điều hoà giai đoạn khởi động được sửdụng. Phần 5 đánh giá các kết quả thử nghiệm. 2. MÔ HÌNH MẠNG VÀ GIAO THỨC CSMA/CD 2.1. Mô hình mạng Giả sử một hệ thống có x nút được kết nối trên một mạng Fast Ethernet tốc độ100Mb/s, các thông tin đến được truyền trong một khoảng thời gian cho trước một cáchđồng bộ và được ràng buộc bởi thời hạn kết thúc. Xét một hệ thống có một tập thông tin đồng bộ S, gồm m luồng thông tin: M1,M2,…, Mm được phân bố đều nhau giữa các nút x trong mạng. Vì video MPEGlà một luồng thông tin VBR, thời gian truyền mỗi khung trong phạm vi thời gian biến đổituần hoàn. Căn cứ vào một luồng video M của n khung theo độ dài, chúng ta thấy thời giantruyền cần thiết cho mỗi khung trong Mi là C ...