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时间:2018-10-12
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1、在多机无线监控网络信息有限的资源分配Hsien-PoShiangandMihaelavanderSchaar,Fellow,IEEE摘要:实时多用户多媒体应用,如使用多个摄像头监视和监控,最近开始被部署在灵活和低成本的多跳无线网络。在这样的多媒体系统中,各种来源(摄像机)共享有限的网络资源,并协同所捕获的视频流转发到远程中央监视器。然而,现奋的资源分配方案通常通过关注稳态或最坏情况下的操作条件忽略动态应用层视频和网络特征。这可能会导致网络资源的低效分配。在本文中,我们专注于确定无线视频监控系统的资源配置是否应
2、以稳态或最坏情况下的操作条件进行,或是永久的适应动态变化的源和网络条件是可取的。我们分析三种不同的类型具有不同的信息需求的解决方案:一个集中的优化方法,分散的博弈论方法(保证一个稳定的配置),和一个分布式贪婪的方法(总是适应基于局部信息交换之间的和邻节点分配)。我们使用以下四个指标比较这三种方法:1)总的视频质量;2)计算复杂度;3)所需要的控制信息的开销;4)及吋适应网络和源的变化。我们发现,在一个静态网络中,博弈论的资源分配仅比当网络传输速率是高的分布式贪婪方法更好。在一个动态网络中,分布式贪婪的方法明显
3、优于其他两种方法的视频质量(峰值信噪比)。这表明资源分配解决方案部分无线监控等网络需要明确地考虑动态源的特点和网络条件,而不是总是依靠稳定,但预定,分配。关键词:分散式资源分配,优先拥塞游戏,视频监控。I.简介许多现有和新兴的监测和监控应用程序可以通过获得实时、准确的多媒体信息对感兴趣的对象获得显著优势。多机监控系统部署的几个应用,如交通监控监控,安全系统,和远程沉浸式的环境,为了收集视频或图像(例如,光谱数据)r1br5这些相机可以使用一个灵活的多次反射传递多媒体信息收集无线棊础设施中央监控'而无线网状网
4、络使成本低,部署方便,利用允许收集有意义的,可靠的,和准确的数据,他们不提供广告等同的服务质量(QoS)的支持对延迟敏感的多媒体数据所需的带宽密集型。这些限制敏感的数据采集无显著影响,但对上述实时监控或监控应用系统有显着的影响,因为它们往往会导致不理想的或不可接受的测量和错误的事件检测。在本文中,我们专注于多个摄像头应该如何有效地共享可用的无线网络资源和发送它们捕获的信息发送到中央监控。网络体系结构类似于无线多媒体传感器网络是最近引入的[7]。然而,在我们的系统中,我们假设网络部署了一个介质访问控制(MAC)
5、/物理层(PHY)协议类似的IEEE802.11a/E[211,从而使基于分组的重发和棊于轮询的时间的分配,这是更适合于多媒体传输。我们专注于视频流应以多跳无线网络能够最大限度地利用中央监视器接收的视频质量的链接共享传输时间。三个主要的挑战,确定最佳误资源分配方案有关的监控应用的低延迟性,视频源的特性和无线网络环境的动态变化,以及这些动态分布式特性可用的信息。在本文中,我们研究以下三种类型的资源分配方案可以解决这些挑战。(1)集中优化(CO)的方法,中央监控器收集全球的视频信息流量和网络数据,随后做出资源配置
6、决策。(2)对策论方法基于拥塞的游戏(CG)建模,相机(源节点)做出视频流和自主决策与其他相机争夺网络资源。(3)分布式贪婪(DG)算法,所有的网络节点(包括网络继电器)基于当地定期交换信息视频流量和网络统计数据做出分布式的、自主的决定来选择下一个继电器。A.三种方法的相关工作多跳无线网络多媒体传输的研宄近年来已引起了人们极大的关注。在[9、[10j,作者认为中央控制器获取全球网络信息进行全局优化决定所冇网络节点的行为。集中方法可以考虑实现全局最优解。然而,这些策略可以有效地优化只有关于网络条件和来源的要求准
7、确的信息是可用的。此外,由于带宽的限制,时刻变化的,容易出错的无线网络基础设施,介绍了各种动力学(如网络负载变化的损失,网络传输,以及应用需求的变化特点,优化)可能需要重复执行,确保集屮方式的某种程度的表现。由于在多跳Mesh网络的动态和信息的分散性,定期进行这样的全局优化需要过量的传输开销及时收集必要的信息。在有限的复杂性也呈指数增长,随着网络中的源节点的数量。优化需要人量的吋间来处理,收集到的信息可能不再是准确的,到时候对传输就要做出决策。因此,分布式的方法需要考虑。B.本文的研究成果和组织我们的主要目标
8、是评估三种类型的资源分配方案的视频质量,其计算复杂性方面的性能和所需的控制信息的开销。在此基础上,我们将讨论如何有效地将这些不同的方法可以应对工作变化的动态源和网络,这通常发生在无线多媒体网络,如监视网络。不同于以往博弈论的研宄,侧重于实现平衡操作设罝为延迟敏感的流量,而忽略多媒体应用的特点〜我们认为资源基地专门针对吋延敏感的应用阳离子位置问题。为了保证必耍的服务质量,我们设计了优先级的CG模型。
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