Journal influence
Bookmark
Next issue
Stability of P2P video supervision systems
The article was published in issue no. № 1, 2010Abstract:In this paper we study performance stability of video supervision systems based on P2P architecture with a fixed number of users. We also calculate the estimation of probability of universal streaming for different combinations of peer number with a developed technique.
Аннотация:В данной статье рассматривается устойчивость работы системы видеонаблюдения, построенной на основе архитектуры P2P с фиксированным числом пользователей. Приводится оценка вероятности нахождения системы в работоспособном состоянии при различных соотношениях количества участников разного рода с помощью предложенной методики.
Authors: (rafael777@yandex.ru) - , (bobkov_alex@list.ru) - , Ph.D, (mark.polyanichko@gmail.com) - | |
Keywords: binomial distribution, degraded service, universal streaming, video supervision system, P2P network, P2P streaming system |
|
Page views: 13303 |
Print version Full issue in PDF (4.03Mb) Download the cover in PDF (1.25Мб) |
В последнее время растет популярность систем визуального контроля. Например, на железнодорожном транспорте имеется ряд систем наблюдения, в которых видеокамеры фиксируют изображения протяженных объектов в различных условиях освещенности. Зачастую распознающим устройствам и оператору из-за плохой видимости трудно принять решение о ситуации на объекте. Поэтому, помимо линейных операторов, имеется группа экспертов, выполняющих анализ спорных изображений и принимающих решения. В условиях плохой видимости количество изображений, поступающих к экспертам, очень велико, поэтому интервал времени от сигнала оператора до развертывания изображений на экранах экспертов является критическим параметром и должен быть минимизирован. Имеется несколько доступных технологических решений, внедрение которых позволит осуществить быстрый доступ экспертов к спорным изображениям без развертывания ресурсоемкой инфраструктуры. Одним из возможных решений может служить архитектура P2P (Peer-To-Peer). Система P2P – это одноранговая компьютерная сеть, каждый узел ее является и клиентом, и сервером. Архитектура сети P2P подразумевает наличие основного сервера, который получает видеоданные от источников и поставляет их в сеть со скоростью us для последующего распределения между узлами. Полагаем, что в сети имеются два рода узлов. Узлы первого рода позволяют другим участникам скачивать данные со скоростью u1, их количество обозначим через n1, а количество и скорость загрузки узлов второго рода, соответственно, обозначим как n2 и u2. P2P системы видеонаблюдения могут находиться в двух режимах. Режим стационарного потока (ST) – это состояние системы, при котором все узлы получают видеоданные со скоростью r. Противоположное состояние определяется как режим вырожденного сервиса (DS). В работе [1] показано, что вероятность режима стационарного потока (ST) равна
где Устойчивость P2P систем наблюдения возрастает с уменьшением вероятности режима вырожденного сервиса. Поэтому основной задачей авторов статьи является разработка метода количественного оценивания вероятности того, что система находится в режиме вырожденного сервиса P(DS):
Полагаем, что Таким образом, Условие существования режима вырожденного сервиса
Введем ступенчатую функцию:
Математическое ожидание функции (4) равно Для получения оценки сверху аппроксимируем функцию f(Z) экспонентой
Черта сверху означает усреднение по распределению Бернулли. Так как
где Из этого следует, что оценка для P(DS) в случае равномерного распределения (p=q=0,5) будет иметь вид
Для обозначения отношения количества узлов разных типов введем параметр Преобразуем правую часть неравенства (6): Оценка сверху (5) примет вид
Для минимизации оценки (7) необходимо максимизировать значение показателя экспоненты из формулы (8), используя свободный параметр
Вычисляем, что точка Для получения численных результатов рассмотрим систему с фиксированным количеством участников, n=20. Примем, что узлы первого и второго рода передают данные остальным участникам сети со скоростями u1=1 и u2=1, а скорость транслируемого видео r=3. Скорости передачи обозначены абстрактной единицей, которая рав- на 100 kbps. На рисунке показаны значения оценки вероятности нахождения системы в режиме вырожденного сервиса в зависимости от количества включенных участников как первого, так и второго рода. Количество участников первого рода лежит в пределах от 1 до 10, значение отношения участников второго рода к первому w лежит в пределах от 0 до 1. У систем с малым количеством участников первого рода и высоким коэффициентом w оценка вероятности нахождения в режиме вырожденного сервиса велика. По мере включения в систему большего числа участников первого рода оценка улучшается. Эта тенденция справедлива и для систем с большим количеством участников. Необходимо отметить, что полученные результаты – не точное значение вероятности, а ее оценка сверху, это говорит о том, что реальное поведение системы будет отличаться от моделируемого в лучшую сторону. Из сказанного следует, что для системы трансляции видео в режиме прямого эфира с фиксированным количеством узлов, построенной на основе архитектуры P2P, при определенном соотношении количества участников первого и второго рода можно добиться высокой вероятности работы системы в режиме стационарного потока. В совокупности с преимуществами архитектуры одноранговой сети перед традиционной архитектурой «клиент–сервер» можно сделать вывод о высоком потенциале применения данной технологии как основы для построения систем видеонаблюдения. Литература 1. Kumar R., Liu Y. and Ross K.W. Stochastic fluid theory for P2P streaming systems // Proc. IEEE/INFOCOM. 2006, may, p. 3. 2. Лоэв М. Теория вероятности; пер. Б.А. Севастьянова. М.: Изд-во «Иностранная литература», 1962. С. 16. |
Permanent link: http://swsys.ru/index.php?page=article&id=2449&lang=en |
Print version Full issue in PDF (4.03Mb) Download the cover in PDF (1.25Мб) |
The article was published in issue no. № 1, 2010 |
Perhaps, you might be interested in the following articles of similar topics: