دانشکده مهندسی کامپیوتر و فنّاوری اطلاعات

پایان نامه کارشناسی ارشد

در رشته مهندسی فنّاوری اطلاعات گرایش شبکه‌های کامپیوتری

عنوان:

مکانیزم تشویقی برای جریان‌سازی ویدئو در شبکه‌های نظیر به نظیر

استاد راهنما:

دکتر مهدی دهقان تخت فولادی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

چکیده:

امروزه به اشتراک گذاری فایل‌ها به صورت گسترده‌ایی در حال استفاده است به طوری که حدودا 70% ترافیک اینترنت را شامل می‌شود. اخیرا کاربرد جدیدی برای برنامه‌های نظیر به نظیر به وجود آمده است به نام جریان سازی صوت و تصویر. همان گونه که برنامه‌های اشتراک فایل بر روی تبادل داده‌های ثابت کار می‌کنند، برنامه‌های جریان‌سازی بر روی بهبود کارائی خود با توجه به محدودیت‌های زمانی کار می‌کنند. در این برنامه‌ها هر گره به صورت مستقل چند گره‌ی دیگر را به عنوان همسایه انتخاب می‌کنند و داده‌های جریان را با آن‌ها مبادله می‌کنند. در این رساله یک مکانیزم تشویقی کاملا توزیع شده و مقیاس‌پذیر برای جریان‌سازی زنده بر روی یک شبکه پوششی نظیر به نظیر را ارائه می‌دهیم. مکانیزم ما شامل روش امتیازدهی ترکیبی رانش-کشش برای رسیدن به یک کارایی بالا است (از نظر تاخیر، پیوستگی نمایش، همکاری و غیره). مهمترین قسمت کار ما بالا بردن پیوستگی نمایش و جلوگیری از اختلال گره‌های سودجو و در نتیجه بالارفتن کیفیت سرویس می‌باشد. آزمایشات ما نشان داد که این ایده با وجود درصد گره‌های سودجوی بالا هم کیفیت خوبی را ارائه می‌دهد.

1- دیباچه

در این قسمت انگیزه‌ها و اهداف و کار خود را در این رساله ارائه می‌کنیم.

یک مطلب دیگر :

1-1- انگیزه ها و اهداف جریان سازی

امروزه برنامه‌های پخش ویدئوی برخط با سرعت زیادی رو به رشد هستند و این در نتیجه‌ی نگاه تولیدکنندگان محصولات ویدئویی به مدل‌های تجاری جدید، در دسترس بودن پهنای باند وسیعتر برای شبکه‌ی دسترسی (در اینترنت، در شبکه‌های سلولی، در شبکه‌های IP خصوصی و … ) و انقلاب در توسعه‌ی سخت‌افزار‌های جدید با قابلیت‌های بالا در بازتولید و دریافت جریان‌های تصویری میباشد.

برای نمونه، حجم ویدئوی موجود در اینترنت سالانه دوبرابر می‌شود،‌ و این در حالی است که تقاضا با ضریب سه افزایش می‌یابد. در اینترنت، سرویس‌های انتشار ویدئو بطور وسیعی با استفاده از زیرساختار شبکه‌ی تحویل محتوا (CDN) گسترش می‌یابند، که این زیرساختار‌ها، مجموعه‌ای از سرورها (که در نقاط استراتژیکی در هر سوی اینترنت قرار گرفته‌اند) هستند که بطور ناپیدا[1] برای تحویل محتوا به کاربرهای انتهایی با یکدیگر همکاری دارند. با این وجود، از آنجایی که پهنای باند گرانترین منبع در اینترنت است و تحویل ویدئو یکی از سرویس‌هایی است که بیشترین تقاضا برای آن وجود دارد، سرویس‌های ویدئوی زنده هنوز از نظر تنوع و قابلیت دسترسی، با محدودیت روبرو هستند. [1]

روشی که این روز‌ها محبوب شده، شامل استفاده از ظرفیت عمده بلااستفاده کلاینت‌ها برای به اشتراک گذاری توزیع ویدئو با سرورها از طریق سیستم‌های نظیر به نظیر تکامل یافته کنونی است. این رویکرد همچنین از ازدحام در شبکه‌ی محلی جلوگیری میکند؛ چرا که در این حالت سرورها (کلاینت‌های دیگر) می‌توانند بطور وسیعی نزدیک کلاینت نهایی باشند. ایراد اصلی این روش آن است که کلاینت‌ها (که در این متن نظیر‌ها نامیده می‌شوند) با نرخ بالایی به طریق خودمختار و کاملا غیرهمگام، قطع و وصل می‌شوند. این فرایند منجر به چالش اساسی در طراحی نظیر به نظیر می‌شود: چگونه کیفیت مورد نیاز کلاینت‌ها را در یک محیط با تغییرات زیاد به آنان عرضه نماییم.

قطع اتصال نظیر‌ها می‌تواند منجر به از دست رفتن اطلاعاتی شود که می بایست به شخص دیگری ارسال میگردید. توزیع ویدئوی زنده به دلیل محدودیت‌های بلادرنگ زمانی، به از دست رفتن بسته ها بسیار حساس است. علاوه بر این، به منظور کاهش مصرف پهنای باند، روند کدگذاری برخی از افزونگی‌های طبیعی ویدئو را حذف مینماید، که این امر خود نیز باعث آسیب‌پذیری بیشتر جریان تصویر به اتلاف داده‌ها می‌گردد. واضحا، این عامل و همچنین عوامل دیگر، بر کیفیت تصویر دریافت شده توسط کاربر نهایی تاثیر می‌گذارد، اما مقدار تاثیر آن بر کیفیت آنچنان واضح نیست.

شبکه‌ های استاندارد پارامترهای غیر‌مستقیمی از قبیل نرخ تلفات، تاخیر‌ها، قابلیت اعتماد و … را به منظور اندازه‌گیری و کنترل کیفیت دریافتی در شبکه مورد استفاده قرار می‌دهند. بنابراین مهم است که بتوانیم کیفیت دریافت شده را بلادرنگ و با دقت ارزیابی نماییم. دو رویکرد مهم برای اندازه‌گیری کیفیت ویدئو وجود دارد؛ تست‌های ذهنی و پارامترهای عینی. بطور خلاصه، ارزیابی‌های ذهنی شامل تشخیص های انسانی ای است که روی یک سری از ویدئوهای کوتاه و بر طبق دیدگاه شخصی‌شان در مورد کیفیت نظر می‌دهند. ارزیابی‌های عینی، شامل استفاده از الگوریتم‌ها و فرمول‌هایی است که کیفیت را به طریق خودکار، کمی و تکرارشدنی اندازه‌گیری می‌کنند. مشکل این است که آنها معمولا قرینه خوبی برای ارزیابی کیفیت دریافت شده ندارند. علاوه بر آن، نیاز به محاسبه‌ی سیگنال اصلی نیز دارند. برای کم کردن اشکالات این دو رویکرد، روش‌های هیبرید توسعه یافته‌اند. [9]