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

Chia sẻ: Phan Thi Ngoc Giau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

113
lượt xem 17
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: 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 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 IEEE 802.3, các kênh truy nhập ngẫu nhiên theo giải thuật điều khiển truy nhập CSMA/CD nên không dự đoán trước được thời gian gửi và nhận dữ liệu trên mạng. Trong bài báo này, lược đồ truyền phối hợp giai đoạn khởi động SPRS được sử dụng để truyền phát các luồng video MPEG trên mạng Fast Ethernet 100 Mb/s. Đánh giá dựa trên các phân tích băng thông cực đại sau một số thực nghiệm, các kết quả đã cho thấy một số điều kiện cải 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 độ cao, trên thực tế tốc độ truyền cao chiếm nhiều thời gian thực với các ứng dụng yêu cầu xác định sự tác động và giới hạn độ trễ truyền thông, trong đó giới hạn là sự so sánh chặt về yêu cầu thời gian với các ứng dụng phi thời gian thực khác. Một lý do khác về sự phát triển nhanh chóng của mạng tốc độ cao vì yêu cầu lớn về băng thông do các ứng dụng multimedia. Sự phát triển mạnh mẽ các ứng dụng đồ hoạ, âm thanh trong tất cả các lĩnh vực đã 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 là tập dữ liệu lớn các chuyển động của video số. Để giảm bớt khó khăn này, một hướng giải quyết là ứng dụng công nghệ nén hình ảnh video. Sự đa dạng của các giải thuật nén hình ảnh đã phát triển với các dịch vụ video có tốc độ bit biến đổi VBR (variable bit rate). Trong các giải 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 hợp truyền với các tiến trình nén các khung video dưới sự kiểm soát chặt về thời gian. Để hỗ trợ các ứng dụng thời gian thực trong các mạng có tốc độ cao, sự phối hợp truyền phải được đảm bảo tối đa nếu không các khung có thể đi đến đích trước thời hạn quy định chúng. Các khung 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 phương pháp truyền video sử dụng lược đồ điều hoà giai đoạn khởi động để tăng hiệu quả đáp ứng thời gian thực khi truyền luồng video MPEG có tốc độ bit biến đổi trên một mạng Ethernet 100Mb/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 lượng công việc thực hiện (độ dài)-kích thước khung trung bình, kích thước khung cực đại, tỷ lệ kích thước I:P:B giữa các khung và nghiên cứu hiệu quả của chúng trên các lược đồ truyền trong 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 sử dụng. 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 độ 100Mb/s, các thông tin đến được truyền trong một khoảng thời gian cho trước một cách đồng 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 MPEG là một luồng thông tin VBR, thời gian truyền mỗi khung trong phạm vi thời gian biến đổi tuần hoàn. Căn cứ vào một luồng video M của n khung theo độ dài, chúng ta thấy thời gian truyền cần thiết cho mỗi khung trong Mi là Cij, j=1,2,…,n. Gọi Cimax là thời gian truyền yêu cầu tối đa cho một khung trong luồng video M. Khi đó chúng ta có: n Cimax = max{Cij} (2.1) j =1 2.2. Giao thức CSMA/CD Ethernet được thực hiện theo chuẩn IEEE 802.3 cho truyền trên mạng cục bộ. Tầng MAC 802.3 sử dụng phương thức đa truy nhập sử dụng sóng mang có phát hiện xung đột (CSMA/CD). Khi một nút muốn truyền tin đi, nó nghe đường truyền nếu phát hiện thấy kênh rỗi, nó truyền đi ngay lập tức, với xác suất truyền là 1. Nếu đường truyền bận, nút sẽ chờ đến khi đường truyền rỗi và thử truyền lại. Nếu hai hoặc nhiều nút cùng truyền một lúc khi kênh rỗi, sẽ xảy ra xung đột. Khi hệ thống phát hiện xung đột nó sẽ dừng truyền. Khi đó chúng sẽ chờ một khoảng thời gian ngẫu nhiên và lặp lại toàn bộ tiến trình [3]. Do đó, có thể mô hình hoá mạng như trình bày trong hình 1, bao gồm các giai đoạn truyền và xung đột, với giai đoạn rỗi khi tất cả các nút đều tĩnh. Giai đoạn chờ ngẫu nhiên là dưới dạng khe thời gian. Sau một xung đột, thời gian được chia thành các khe riêng biệt có độ dài bằng nhau trong trường hợp xấu nhất thời gian truyền xoay vòng trên đường đi. Để thích hợp với khoảng cách dài nhất cho phép theo chuẩn 802.3 (2,5km), khe thời gian tranh chấp được đặt 512 bit thời gian hoặc 5,12 µs trên một tuyến 100 Mb/s. Các khe tranh chấp packet packet packet packet Khoảng tranh chấp Rỗi Thời gian Hình 1. CSMA/CD có thể ở một trong 3 trạng thái: xung đột, truyền hoặc rỗi
2.3. Ethernet đối với truyền thông thời gian thực Khi truyền thông thời gian thực đòi hỏi đảm bảo chất lượng, Ethernet có những nhược điểm sau: - Sự truy nhập ngẫu nhiên trình bày ở trên cho thấy không có cơ chế điều khiển truy nhập đường truyền, trong trường hợp xấu nhất thì thời gian truy nhập là vô hạn. - Giao thức Ethernet không phân biệt dữ liệu thời gian thực và phi thời gian thực, vì vậy thời gian mà các gói dữ liệu thời gian thực phải chờ các luồng phi thời gian thực từ các nút khác phát đi. - Giao thức Ethernet với giải thuật backoff ưu tiên số lượng nhỏ các nút sẵn sàng truyền dữ liệu đồng bộ [7]. Khi số nút nhận được là lớn hơn, độ ưu tiên giảm đi và mức độ biến đổi trong sử dụng băng thông theo các nút khác nhau giảm xuống. Trong trường hợp các ứng dụng thời gian thực, sự bùng nổ dữ liệu phi thời gian thực có thể lấn đường truyền trong khoảng thời gian ngắnm do tình trạng tranh giành phân phối thời gian thực. 3. LUỒNG VIDEO MPEG MPEG là giải thuật nén để truyền tải và lưu trữ dữ liệu số dung lượng lớn hiệu suất cao. Việc nén MPEG phù hợp với việc truyền các khung video trên một mạng máy tính. Phương pháp nén được sử dụng là dự báo chuyển động của khung qua lại theo thời gian, sau đó dùng các phép biến đổi cosin rời rạc (DCT) để thiết lập kiểm dư vòng [6]. Trong trường hợp tổng quát, một GOP có một khuôn mẫu IBB (PBB), tức là một “IPP” được đi theo bởi m “PBB” trong một GOP.Khi khung B cần khung P tiếp theo hoặc khung I để cấu trúc lại khung hiện thời, ngoại trừ khung I đầu tiên, đối với một GOP với N=12 và m=3, việc truyền thứ tự theo khuôn mẫu sau “PBBPBBPBBIBB” và lặp lại chính nó. Do đó, ta bỏ qua khung I đầu tiên và thử nghiệm với khung thứ 2 được truyền. Giả sử rằng các nút nhận có các bộ đệm được giới hạn và tải video tổng quát được xét đến theo thời gian dung lượng thực và mã hoá các khung video. Đối với các luồng video, sử dụng 6 video clip (từ clip1.mpg đến clip6.mpg) khác nhau lấy từ các chương trình video nội dung khác nhau. Mỗi clip được thu với 24 bit màu, độ phân giải 320x240 với tốc độ 30 khung /giây. CHuỗi khung tổng hợp được nén theo chuẩn MPEG với GOP của N=12 và m=3. Theo đặc tính khối lượng và nội dung video, ta phân loại các video clip MPEG thành các dạng khác nhau và được trình bày như trong bảng 1 và 2. Bảng 1: Các video clip MPEG được sử dụng trong môi trường thử nghiệm thực Tên clip Kích thước khung cực đại (bit) Tốc độ truyền trung bình cực đại (bit/s) Clip 1 49487 1838968 Clip 2 25564 1836464 Clip 3 34621 1837384 Clip 4 40137 1836760 Clip 5 27888 1836536 Clip 6 44204 1836608 Bảng 2: Phân loại các video MPEG theo kích thước khung I:P:B S Số Tê t Khung I Khung I Khung I T khun I P B n (‘) min/avg/max min/avg/max min/avg/max T g Cli 1:3 26 68 19 1135 2683 385 224 209 100 33 1623 1 2859 8085 p1 5 7 7 05 9 7 45 8 52 3 25 5 2 Cli 6242 3:2 53 15 41 9450 1397 199 502 1308 209 125 33 1010
p2 8 6 46 60 5 79 4 6 54 5 37 5 Cli 1:5 30 83 22 1762 307 573 1192 199 174 32 1116 3 3393 4599 p3 3 2 0 61 0 16 7 5 80 1 71 0 Cli 2:5 44 12 34 2045 365 164 198 168 42 1058 4 5146 1931 8487 p4 1 1 67 29 45 99 4 56 1 02 5 Cli 3:3 54 15 42 1489 219 392 1277 219 123 33 5 6400 6685 8722 p5 3 7 88 65 9 15 3 7 18 7 33 Cli 3:0 49 13 37 2300 391 172 194 33 1025 6 5581 9628 9741 951 p6 6 5 67 19 3 63 2 01 60 4 4. PHÂN TÍCH LƯỢC ĐỒ TRUYỀN Trong phần này, trước tiên chúng ta xem xét lược đồ truyền mặc định để truyền và lưu trữ video thời gian thực. Lược đồ 4.1 là điểm tham chiếu khi so sánh với lược đồ phối hợp giai đoạn khởi động SPRS để tăng hiệu quả truyền của luồng video MPEG trên mạng Ethernet. Lược đồ này được thiết kế để phục vụ cho chất lượng dịch vụ QoS đảm bảo và vì vậy tận dụng được băng thông tốt hơn và tăng hiệu quả hoạt động của mạng. 4.1. Lược đồ truyền thời gian thực Đây là lược đồ truyền mặc định với video thời gian thực ví dụ như luồng video trong hội nghị đa phương tiện truyền hình. Các luồng video sẽ được mã hoá và chuẩn bị để gửi đi theo chu kỳ. Đặt M là luồng MPEG có thể được biểu diễn bằng một bộ (P,C,R,D) trong đó P là thời gian của luồng MPEG, C là kích thước của khung, R là thời gian sẵn sàng, D là thời gian kết thúc. Tôi sử dụng phần mềm MPEG Stream Eye Ver.1.02 để tính toán các tham số P,C,R,D của luồng video. Giả sử Mi là khung thứ i của M, một thể hiện các luồng MPEG là Mi=(P,Ci,Ri,Di) (4.1) Gọi µi là băng thông dựa trên phạm vi khung thứ i của luồng MPEG khi đó µi=Ci/p (4.2) Vậy băng thông cực đại dựa trên một luồng MPEG được định nghĩa là: MAX ⎧C ⎫ C µmax = max ⎨ i ⎬ = (4.3) ⎩P⎭ P Trong đó n là số khung trong luồng MPEG Mi, được định nghĩa theo (4.1). Ta lấy lược đồ truyền mặc định trong công thức (4.3) làm điểm tham chiếu khi so sánh với lược đồ phối hợp giai đoạn khởi động. 4.2. Lược đồ phối hợp giai đoạn khởi động Như đã đề cập trong phần 3, khi bỏ qua khung 1, việc truyền liên tiếp một file MPEG đi theo mẫu GOP là “PBB” hoặc “IBB”, do sự khác nhau về kích thước khung I, khung P và khung B, băng thông tăng lên làm giảm đi theo các mẫu truyền như nhau. Trong trường hợp xấu nhất nếu mọi luồng MPEG bắt đầu truyền tại cùng một thời điểm băng thông cần cho các khung P đầu tiên lớn hơn băng thông để truyền khung thứ hai, một khung B, chậm hơn 1/30 giây. Thậm chí, nếu xấu hơn, khi các nút đồng thời truyền các khung I một lúc. Trong hình 3 ta thấy yêu cầu băng thông khi truyền 3 luồng video dạng 1 tại cùng một thời điể. Trong khoảng thời gian khung thứ nhất, 3 khung P (3x8085)/1024=223 Kb/s) phải được truyền, yêu cầu băng thông sau đó giảm xuống khoảng 3x3325/1024=9,7 Kb cho thời gian khung tiếp theo và một sau nó, khi đó yêu cầu băng thông tăng trở lại do việc truyền trở lại các khung P. Nếu mạng phải đảm bảo mỗi khung thích hợp thời hạn kết thúc của nó, mỗi nút có thể xác định một băng thông ngang bằng với yêu cầu ở mức lớn nhất của nó. Vì vậy nhiều băng thông bị lãng phí. Nếu phối hợp (làm chậm) việc truyền luồng MPEG
thứ hai (luồng B) bằng thời gian truyền một khung, và luồng MPEG thứ ba (luồng C) bằng hai lần thời gian truyền một khung có thể tận dụng băng thông tốt hơn như mô tả trong hình 4. Cần chú ý là người sử dụng bình thường có thể nhận biết được độ trễ truyền ban đầu do một hoặc hai thời gian khung và độ trễ đó thực hiện được bằng cách đặt một bộ đệm nhỏ tại các nút nguồn. Để phân tích đánh giá lược đồ phối hợp giai đoạn khởi động, ta xem xét mô hình thời gian gián đoạn trong thời gian khung đối với j luồng video MPEG đã cho có n khung. Ta định nghĩa một hàm truyền Fj(t) như sau: Fj(t) = CJ,t với t=1,2,…n = 0 trong trường hợp ngược lại (4.4) trong đó CJ,t là kích thước của khung thứ t trong luồng J. Đối với phân bố thời gian thực mặc định, ta truyền 3 luồng MPEG tại cùng một thời gian và đặt Q3(t) là hàm truyền cho hệ thống 3 luồng MPEG này. Chúng ta có : Q3(t) = F1(t)+ F2(t)+ F3(t) (4.5) Nếu chúng ta đặt R3 là tổng dữ liệu được gửi trong phạm vi thời gian khung và µ3MAX là băng thông yêu cầu cực đại của hệ thống 3 luồng MPEG, chúng ta có : R 3 = max { F1 (t ) + F2 (t ) + F3 (t )} ≤ 3C MAX (4.6) 3C MAX µ MAX = 3 Và P 4.7) Trong đó CMAX là kích thước cực đại trong phạm vi luồng video được định nghĩa trong công thức (2.1). Ý nghĩa vật lý của R3 và µ3MAX tương tự nhau, tuy nhiên ta quan tâm đặc biệt đến µ3MAX vì yêu cầu băng thông cực đại là đo độ hiệu quả sử dụng trong lược đồ truyền 4.1 và 4.1. Hình 3. Yêu cầu băng thông cực đại khi truyền luồng video MPEG (video dạng 1) khi không áp dụng lược đồ SPRS Trong lược đồ phối hợp giai đoạn khởi động, trước hết ta làm chậm sự truyền của luồng MPEG thứ hai bằng thời gian truyền một khung, và luồng MPEG thứ ba bằng hai thời gian khung, ta có : Q3SPR(t)=F01(t)+F12(t)+F23(t) (4.8)
Và lượng dữ liệu cực đại để gửi trong phạm vi một thời gian khung đối với lược đồ phối hợp giai đoạn khởi động cho hệ thống 3 luồng MPEG là RSPR = max { F10 (t ) + F21 (t ) + F32 (t )} ≤ max {C MAX , I + 2C MAX , B , C MAX , P + 2C MAX , P } (4.9) 3 Trong đó CMAX,I, CMAX,P,CMAX,B biểu thị kích thước khung cực đại tương ứng của các khung I, P và B. Trong phạm vi yêu cầu băng thông cực đại, ta có : ⎧ C MAX , I + 2C MAX , B C MAX , P + 2C MAX , B ⎫ C MAX + 2C MAX , B µ MAX = max ⎨ ⎬= 3, SPR (4.10) , P P P ⎩ ⎭ Hình 4 : Yêu cầu băng thông đối với luồng video MPEG (video dạng 1) khi áp dụng lược đồ SPRS. µ MAX ≥ µ MAX , Với (4.8) và (4.11) và với CMAX≥ CMAX,B 3 3, SPR Vì vậy sự bùng nổ số luồng video được giảm đi và băng thông được tận dụng tốt hơn. Trong tương lai khi GOP của một luồng MPEG được định rõ bởi N và m, ta có thể mở rộng lược đồ phối hợp giai đoạn khởi động để làm chậm một luồng đến độ trễ (N-1)- thời gian khung. Khi đó : NC MAX µ MAX = N cho lược đồ thời gian mặc định (4.11) P ( C MAX ,I + mC MAX ,P + 2(m + 1)C MAX , B ) và µ MAX = N , SPR (4.12) P
Từ (4.11) và (4.12) ta nhận thấy µ MAX ≥ µ MAX , do đó băng thông có ích có thể được N N , SPR tăng nữa. Về cách thực hiện, ta có thể chỉ áp dụng các lược đồ phối hợp giai đoạn khởi động một cách cục bộ trong phạm vi một nút đơn. Tuy nhiên cũng có thể nghiên cứu những lược đồ sẽ thực hiện tốt hơn nếu chung ta áp dụng một cách tổng quát. Trong thực nghiệm, ta đã áp dụng lược đồ phối hợp giai đoạn khởi động một cách tổng quát. 5.CÁC KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM Mặc dù với lược đồ điều hoà giai đoạn khởi động đưa ra ở trên được xuất phát từ băng thông cực đại cần thiết và chứng tỏ rằng lược đồ này thực hiện tốt hơn lược đồ thời gian thực (được tổng kết trong bảng). Tuy nhiên, vì VBR trong luồng video MPEG, và số luồng trên hệ thống, để khẳng định hiệu quả mạng được tăng lên khi sử dụng lược đồ điều hoà giai đoạn khởi động sẽ rất phức tạp. Do đó tôi đã xây dựng một số thực nghiệm để giải quyết vấn đề này khi đưa ra lược đồ phối hợp giai đoạn khởi động để so sánh với lược đồ thời gian thực mặc định. Để khác phục nhược điểm không có cơ chế điều khiển trong mạng Ethernet tôi đã định nghĩa để các nút mạng có địa chỉ IP xác định mới nhận được các luồng video được phát theo các lược đồ truyền cài trên máy chủ chạy trên hệ điều hành Windows 2000 Server. 5.1. Xây dựng thực nghiệm và kiểm tra hiệu quả Thực nghiệm được xây dựng trên một mạng Ethernet 100 Mb/s với 16 nút được mở rộng mô hình trong phạm vi 200 m. Với giả thuyết số luồng video trong mỗi thử nghiệm, số video phân phối ngang nhau giữa 16 trạm. Mỗi nút có thể nhận 0,1 hoặc nhiều hơn các luồng video. Ví dụ, nếu ta muốn thử nghiệm việc truyền 30 luồng video, ta sẽ phân phối việc truyền theo các lược đồ 4.1 và 4.2. Tôi cũng thực nghiệm với các kích thước gói khác nhau trong phạm vi từ 2048 bit đến 16 Kbit. Tuy nhiên, qua đó nhận thấy kích thước gói tin ít tác động đến hiệu quả truyền và có thể đưa ra kết luận tương tự. Do đó, tôi chỉ trình bày các kết quả thử nghiệm căn cứ trên gói tin có kích thước 2048 bit. Mỗi thử nghiệm liên quan đến một luồng video riêng biệt. Tức là tất cả lưu lượng được phát trên máy chủ căn cứ trên cùng một video cho mỗi hoạt động. Có tổng cộng 16 video MPEG mô tả trong phần 3 và được tổng kết trong bảng 1 và 2. Sau khi thử nghiệm 16 trường hợp với mỗi lược đồ truyền, với mỗi luồng video và lược đồ truyền riêng, ta đánh giá số luồng cực đại mạng có thể có khả năng hỗ trợ theo khối lượng thực hiện trung bình của các luồng video. Bắt đầu từ số luồng cực đại, nếu quan sát thấy bản tin nào bị mất giới hạn của nó, thì ta chia đôi số luồng và lặp lại thử nghiệm. Bằng phép tìm kiếm nhị phân, có thể tìm được nhiều lựơc đồ truyền riêng luồng video mà không mất khung video trong ngưỡng của nó. Để đo hiệu quả hoạt động của mạng, ta dùng tối đa luồng video mà một mạng Fast Ethernet có thể hỗ trợ, tức là mạng có thể phân phối các khung không mất mát khi truyền. Bên cạnh số luồng MPEG cực đại có thể được hỗ trợ, ta cũng xem xét PI đối với mỗi lược đồ truyền PI được định nghĩa như sau: − N default N PI = scheme x100% N default Trong đó, Nscheme là số luồng cực đại được hỗ trợ bởi một lược đồ truyền đề xuất và Ndefault là số luồng cực đại được hỗ trợ truyền theo thời gian thực mặc định. 5.2 Đánh giá các kết quả thử nghiệm
Các kết quả thử nghiệm được liệt kê ở bảng 3, biết số cực đại các luồng MPEG có thể hỗ trợ bằng một lược đồ truyền, PI với mỗi luồng 16 video đã xác định. Bảng 3 cho thấy PI khi áp dụng lược đồ truyền phối hợp giai đoạn khởi động so với lược đồ truyền thời gian thực phải các kiểu lưu lượng VBR. MPEG khác nhau. Với độ trễ cực đại 2 thời gian khung giữa các luồng, hiệu quả nói chung tốt hơn 67,89%. Nếu dùng lược đồ một cách tổng quát, ta có thể cải thiện hiệu quả hoạt động hơn nữa khoảng 119,99%. Có một xu hướng chung hiện nay là , qua các dạng video MPEG khác nhau, khi tỷ lệ kích thước giữa các khung I:P:B thay đổi từ 4:3:1 đến 12:6:1, hiệu quả được tăng lên. Ta thấy khi tỷ lệ kích thước là 12:6:1 lưu lượng tốt hơn. Lý do chính là giảm sự bùng nổ video đo được xác định rõ tỷ lệ kích thước khung là 12:6:1 và của kích thước khung nhỏ tương đối của nó. Bảng 3 cũng xác định rõ sự cải thiện đối với lược đồ có độ trễ thời gian khung 11 tốt hơn độ trễ thời gian khung 2. Bảng 3: Sự tăng hiệu quả khi sử dụng lược đồ truyền có phối hợp giai đoạn khởi động Độ trễ cục bộ Độ trễ tổng thể STT Cực đại 2 khung Cực đại 11 khung Cực đại 2 khung Cực đại 11 khung (%) (%) (%) (%) 1 56,88 56,88 95,47 128,88 2 51,69 53,33 113,33 146,56 3 77,02 82,85 118,95 182,96 4 117,27 146,95 151,89 247,23 Tổng 66,89 72,17 114,99 116,44 6.KẾT LUẬN Để đánh giá nghiên cứu hiệu quả, bằng việc kiểm tra băng thông dựa vào việc truyền tuần tự, ta biến đổi các lược đồ truyền để hỗ trợ việc truyền thông tin bằng việc sử dụng lược đồ truyền phối hợp các luồng video MPEG trên mạng Ethernet tốc độ cao. Sử dụng phối hợp truyền từ máy chủ, cho thấy đã khắc phục được sự hạn chế của cơ chế không quyết định của mạng Ethernet trong truyền thông thời gian thực, qua đó tăng chất lượng của truyền đa luồng video MPEG trên mạng Ethernet hiện tại. Hướng nghiên cứu tiếp theo là nghiên cứu phối hợp một số lược đồ như nhóm các khung I,P, B, phân tích và hoà trộn các luồng MPEG theo đặc tính các khung I, P, B áp dụng riêng rẽ hoặc phối hợp với lược đồ SPRS để tăng chất lượng và hiệu quả truyền phát các luồng video MPEG trên các mạng Ethernet tốc độ cao. 7.TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Chira Venkatramani, The Design, Implemention and Evaluation of RETHER: Areat, Time Ethernet Protocol, State University of NewYork at Stony Brook, 1996 [2] a.Balk, D.Maggioniri, M.Gerla, Adaptive MPEG-4 video streaming with bandwith estimation, Sanadidi Networl research Lab, UCLA, Los Angeles, USA 2002 [3] A.Tanenbaun, Computer Networks, Pretice Hall Inc, 1998 [4] Joseph Kee-Yin Ng, Victor Chung-sing Lee, Performance evaluation of transmission schemes for real-time traffic in a high-speed time-token MAC network, City University of HongKong, 1999 [5] Wang Zhi Ping, Xiong Guang Ze, A hard real-time comunication control protocol based on the ethernet, Deankin University, Clayton, Australia 1999 [6] ISO/IEC, Information technology - coding of moving pictures and associated audio for media at up to about 1,5 Mb/s- Part 2: Video ISO/IEC standard 1993
[7] Dr Bogg, Jeffrey C.Mogul, Measured capacity of an ethernet, myths and reality, 1988 [8] Internation organization for standard, overview of MPEG-4 standard, December 1999