Μετάδοση πολυμέσων σε κινητά ad hoc δίκτυα

• Κύριος συγγραφέας: Πλάνης, Κωνσταντίνος
• Άλλοι συγγραφείς: Μπούρας, Χρήστος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2020
• Θέματα: Δρομολόγηση; Αδόμητα δίκτυα; Πολυμέσα; Manets; Video

Η ραγδαία εξέλιξη των ασύρματων δικτύων και η ευρεία χρήση των κινη- τών συσκευών συντέλεσαν στην ανάπτυξη των κινητών ad hoc δικτύων. Τα δίκτυα αυτά αρχικά χρησιμοποιήθηκαν σε στρατιωτικές εφαρμογές, ωστόσο τη σημερινή εποχή είναι αρκετά δημοφιλή βρίσκοντας πλέον εφαρμογή σε πληθώρα περιπτώσεων. Ορισμένα από τα δυνατά χαρακτηριστικά των κινητών ad hoc δικτύων είναι η αυτονομία και η ανεξαρτησία από σταθερή υποδομή, η ευκολία εγκατάστασης και το χαμηλό κόστος αυτής. Οι κόμβοι στα δίκτυα αυτά είναι ελεύθεροι να κινούνται τυχαία και προς πάσα κατεύθυνση. Επίσης ανά πάσα στιγμή ένας νέος κόμβος μπορεί να εισέλθει στο δίκτυο ή κάποιος άλλος να αποχωρήσει από αυτό. Είναι λοιπόν φανερό ότι η τοπολογία των κινητών ad hoc δικτύων μεταβάλλεται ραγδαία και απρόβλεπτα. Η δρομολόγηση αποτελεί μια από τις σημαντικότερες προκλήσεις στα δίκτυα αυτά και συνδέεται άμεσα με παραμέτρους όπως η κινητικότητα των κόμβων, η ταχύτητα και η κατεύθυνση της κίνησης τους, η πυκνότητα του δικτύου, κ.α. Για τη δρομολόγηση στα κινητά ad hoc δίκτυα έχουν αναπτυχθεί αρκετά πρωτόκολλα καθένα από τα οποία χρησιμοποιεί τη δική του στρατηγική για τον καθορισμό της βέλτιστης διαδρομής μεταξύ πηγής και προορισμού. ́Οπως γίνεται αντιληπτό, η επιλογή του κατάλληλου πρωτοκόλλου δρομολόγησης ε- ίναι μια κρίσιμη απόφαση, η οποία έχει σημαντική επίδραση στη μετάδοση των δεδομένων και στην επίδοση του δικτύου. Η μετάδοση πολυμέσων, και ειδικότερα η μετάδοση video, μέσω ενός ad hoc δικτύου παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Αρκεί κανείς να σκεφτεί πόσο θα διευκόλυνε η ζωντανή μετάδοση video από κάποιο μέλος μιας ομάδας διάσωσης, η οποία επιχειρεί σε μια περιοχή όπου δεν υπάρχει υποδομή δικτύου ή υπήρχε αλλά έχει καταστραφεί στο κέντρο, ώστε αυτό να συντονίσει καλύτερα και να ενισχύσει την προσπάθεια των διασωστών. Η μετάδοση video πάντως (και ειδικά η απευθείας μετάδοση) εμφανίζει ιδιαίτερα υψηλές απαιτήσεις δικτύου. Ο στόχος της εργασίας αυτής είναι να εξετάσει ορισμένα πρωτόκολλα δρο- μολόγησης και να αποφανθεί για το ποιο (ή ποια) ανταποκρίνεται καλύτερα στο ούτως ή άλλως δύσκολο εγχείρημα της μετάδοσης video μέσω ενός ad hoc δικτύου. Τα πρωτόκολλα που εξετάζονται είναι τα πλέον χαρακτηριστικά re- active πρωτόκολλα, AODV και DSR, και ένα από τα πιο δημοφιλή proactive πρωτόκολλα, το DSDV. Η απόδοση των πρωτοκόλλων αυτών αξιολογείται με βάση το ποσοστό παράδοσης πακέτων και τη μέση καθυστέρηση από άκρο σε άκρο που επιτυγχάνει το καθένα από αυτά σε δίκτυα με διαφορετικές πυκνότητες κόμβων. Επίσης λαμβάνεται υπόψιν η ποιότητα του ληφθέντος video στο δέκτη 1 με τη χρήση των μετρικών PSNR και MOS. Σημειώνεται ότι η απόδοση των προαναφερθέντων πρωτοκόλλων αξιολογείται τόσο όταν η μετάδοση του video από την πηγή στον προορισμό είναι η μοναδική μετάδοση που πραγματοποιείται στο δίκτυο, όσο και όταν παράλληλα με τη μετάδοση του video από την πηγή στον προορισμό μεταδίδουν πακέτα και άλλοι κόμβοι στο δίκτυο (background traffic). Στην πρώτη περίπτωση, τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων που πραγ- ματοποιήθηκαν φανερώνουν ότι το πρωτόκολλο δρομολόγησης DSDV αποτυγ- χάνει στη μετάδοση του video τόσο στα αραιά όσο και στα πυκνά δίκτυα που εξετάστηκαν. Αντίθετα, τα πρωτόκολλα AODV και DSR φαίνεται να ανταπο- κρίνονται στο εγχείρημα αυτό. Η απόδοση και των δυο πρωτοκόλλων παρου- σιάζει μικρή βελτίωση, καθώς το δίκτυο γίνεται πυκνότερο. Η ποιότητα του video που λαμβάνεται από τον δέκτη, όταν χρησιμοποιούνται ως πρωτόκολλα δρομολόγησης το AODV και το DSR κρίνεται ικανοποιητική σε σημείο τέτοιο, ώστε να μη δημιουργείται ενόχληση κατά την παρακολούθηση του. Συνολικά, το AODV υπερτερεί του DSR σε όλες τις εξεταζόμενες μετρικές απόδοσης με μικρή ωστόσο διαφορά. Στη δεύτερη περίπτωση ωστόσο τα αποτελέσματα δεν είναι ενθαρρυντικά. Συγκεκριμένα, όταν εισάγεται επιπρόσθετη κίνηση στο δίκτυο (background traffic), ακόμα και όταν αυτή δεν είναι ιδιαίτερα υψηλή, το DSR παρουσιάζει σημαντική απώλεια πακέτων αλλά και υψηλές καθυστερήσεις. Το AODV ση- μειώνει καλύτερη απόδοση από το DSR, καθώς αυξάνεται η κίνηση στο δίκτυο, ωστόσο και αυτό αποτυγχάνει στη μετάδοση του video, όταν παράλληλα με τον αποστολέα του video μεταδίδουν και άλλοι κόμβοι στο δίκτυο.