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狙公赋芧:基于集群论的视频传输多径路由算法

时间: 2019-01-14阅读:

摘 要视频流无线多媒体传感器网络中,需要提供各种各样的QoS保证。提出了基于改进的聚类 MPCA(多径聚类算法),发现优先路径和相应的重要性不同的视频数据多径路由算法。通过优化人工网络链接信息的初始分布,改进后的算法能更快地找到可行路径和收敛速度。实验结果表明,MPCA算法在网络性能、视频性能和网络生命周期方面,都具有明显的优势。

【关键词】无线多媒体 集群论 多径路由 视频 优质的服务路由

1 前言

视频流传输是无线多媒体传感器网络中的典型应用,视频传感器节点的视频数据传送到汇聚节点,无线多媒体传感器网络视频流传输中,应考虑以下两个点因素:

(1)视频流媒体数据上的 QoS,如带宽、 时延延迟抖动、丢的包率。

(2)平衡的完整网络能源、扩展的网络生活 无线多媒体传感器网络中,路由协议用于视频数据传输的服务质量感应路由协议的基础。

早期的感应QoS 路由算法只有单一的 QoS 参数,如网络或传输,通过深化研究无线多媒体传感器网络中,专为多媒体数据传输的路由机制,而实现实时数据传输可靠性。视频失真机理的 QoS 路由算法的预测模型为 PEMuR,但缺点是需要计算额外的成本,由于传感器网络资源有限,这种方法是不切实际的。路由算法的质量服务通过异步视频图像,基于相关性图像编码策略,通过负载均衡方法的视频数据转移到不同的路径,不仅影响视频解码的质量和还造成网络资源的浪费。因此,没有优先多径的方法是不可取的。

2 基于改进的MPCA集群论的多径路由算法

2.1 优化分布链接信息

无线多媒体传感器网络的部署,每个节点不知道上下文中其他通讯节点信息,网络 的每个节点的邻居表。设置如图 1 中所示,n 节点设置在网络上,由会议节点和建立邻居请求节点,必需包含节点数为1。当收到邻居节点信息后,必需在记录的节点编号和生产时,必需包含节点数。

2.2 MPCA 算法

(1)接收者发送到网络邻居节点请求建立邻居节点,建立邻居节点与链路带宽之间的關系链接从邻居表中删除,并提供大量的可行路径,寻找邻居节点,产生排序顺序和每个节点的邻居表,根据信息素在链接时,初始值为零,则当前路径汇聚节点的路由表设置为null,初始化计时器节点集内,发送每个节点值;

(2)添加P,如果只发送更新路径P节点路由表,并考虑优先级,则进入步骤3;将计算的路径设置为目标函数,最优目标函数的最大值为所选路径设置值,更新的节点生成一个反向路径,它代表如果相交节点信息素重置,则其余的全局信息素更新,进入步骤3;

(3)通知节点,开始传输视频流数据,根据数据的重要性不同,选择适当的优先转发路径,等待下一个循环周期的记录。

3 模拟与分析

3.1 仿真和实验方法

NS2模拟仿真软件,首先进行工具设置视频,视频测试用例文件为 foreman_qcif,Mpeg-4视频编码,编码共有400帧,帧格式为IBBPBBPBBP...,帧长度12,videodata到UDP片段大小是1024字节。每个节点的初始能量为二维网络测试场景的大小。链接丢失率范围被设置为0到0.6。链道带宽,数据发送速率,随机值范围为500 KB/S~1.5 Mb/s的视频流,允许路径最大时长为5秒,最小的路径带宽设置为800 KB/s,默认信息色素初值为0。仿真实验分为两个部分:

(1)比较算法MPCA及经典群集上的算法收敛性,利用重复随机试验的方法在不同网络规模模拟场景下进行实验,直到算法的评价指标达到收敛;

(2)利用NS2的视频工具集,真实的视频流文件数据中的视频传输,网络和性能比较两种不同情况,包括帧下降率、延迟、峰值信噪比,以及能源消耗。

3.2 网络和视频性能比较

网络大小为200个节点,随机的统一部署,邻居节点集的网络密度是5。由于使用mpeg-4代码,所以需要3个不同优先级的请求路径,对应3种不同的视频帧,BP帧,帧提供不同的传输路径。路径汇聚节点发送的数量设置R=3,路径的优先级最高,P帧第二,最低的B帧,帧传输。我们使用两种类型的视频模拟场景:

(1)以确保实时;

(2)确保图像质量在每一轮网络维护中减少0.04;在应用程序场景中权重因子QoS物按缺省设置。

在两个应用程序场景,MPCA 算法和定向扩散算法,与服务质量感知的多径路由算法 MMSPEED相比,固定 MMSPEED 路由路径数是3,优化的实时数据,其最大路径延迟是 3 秒,下限概率达0.2;第二场景中,最佳的数据可靠性,路径延迟线为 10 秒,可以达到下限的概率為 0.8,如表1。

4 结束语

基于集群论的视频传输多路径路由算法基于改进MPCA聚类算法。基于集群的经典理论,根据邻居节点构建一个无线多媒体传感器网络信息的优化分布,信息素初始化,以加快收敛速度。多径路由方案依据不同的视频编码数据,选择适当的优先级,尽可能保证关键数据的有效传输。基于集群的路由协议更加灵活,因为算法是基于视频大小和QoS参数集的权重因素来应对不同多媒体应用需求。

参考文献

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作者单位

湖北职业技术学院 湖北省孝感市 432100

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