چکیدهشبکههای نظارتی بی‌سیم شاخه‌ای مهم از شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای بی‌سیم با برخی ویژگی‌های منحصر به فرد است. کیفیت خدمات در شبکه‌های نظارتی بی‌سیم رابطه تنگاتنگی با نرخ گمشدگی بسته‌ها دارد. وقوع ازدحام یکی از اصلی‌ترین و مهم‌ترین دلایل گمشدگی بسته در شبکه است. گمشدگی بسته‌ها در شبکه‌های نظارتی بی‌سیم بسته به نوع بسته گمشده می‌تواند تأثیرات محسوسی در پایین آوردن کیفیت ویدئوی دریافتی داشته باشد. یکی از عوامل مهمی که می‌تواند نقش به سزایی در بالا بردن کیفیت ویدئو انتقالی داشته باشد، سیاست صف مورد استفاده در مسیریاب و لحاظ کردن محتویات چندرسانه‌ای و اولویت بسته‌ها است. در سال‌های اخیر مطالعات گسترده‌ای بر روی بدست آوردن پروتکل‌های لایه انتقال برای کنترل مؤثر ازدحام در شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای بی‌سیم صورت گرفته است. هرچند اکثر این الگوریتم‌ها بی‌توجه به محتویات چندرسانه‌ای کار می‌کنند. در این پایان‌نامه ابتدا مکانیسم کنترل ازدحام برای شبکه‌های حسگر بی‌سیم ارائه شده که با استفاده از بازخورد گرفتن از مسیریاب‌های میانی برای کنترل هرچه مؤثرتر نرخ ارسال توسط حسگرها، صورت می‌گیرد. سپس از سیاست صف اولویت برای بالا بردن کیفیت ویدئوی دریافتی استفاده می‌شود. در آخر امکان انتقال مجدد برای بسته‌هایی با اولویت بالاتر را بررسی کرده و میزان بهبود را به ازای حالات متفاوت شبکه بدست آورده شده است. شبیه‌سازی با استفاده از شبیه‌ساز ns-2 صورت گرفته و نتایج شبیه‌سازی حاکی از آن است که مکانیسم‌های پیشنهادی در مقایسه با دیگر مکانیسم‌های موجود از عملکرد بهتری در کیفیت ویدئوی دریافتی برخوردار است.واژه‌هاي كليدي: شبکه‌های نظارتی بی‌سیم، شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای، کنترل ازدحام، لایه انتقال، کیفیت خدمات.فهرست مطالبعنوان صفحهفصل اول: مقدمه .. 11-1ساختار پایان نامه.. 2فصل دوم: پیش زمینه52-1چندرسانه‌ای.. 62-1-1انواع سیگنال‌های ویدئویی.. 72-1-2ویدئوی آنالوگ.. 82-1-3ویدئوی دیجیتال.. 92-1-4فشرده‌سازی ویدئو.. 122-1-5H.261. 152-1-6H.263. 202-1-7H.264. 222-2شبکه‌های حسگر بی‌سیم.. 232-2-1مقدمه.. 232-2-2نگاهی به شبکه‌های حسگر بی‌سیم.. 242-2-3تاریخچه شبکه‌های حسگر.. 272-2-4ویژگی‌ها.. 282-2-5کاربرد شبکه‌های حسگر بی‌سیم.. 28 عنوان صفحه2-2-6ویژگی‌های عمومی یک شبکه حسگر بی‌سیم.. 292-2-7ساختار ارتباطی شبکه‌های حسگر بی‌سیم.. 312-2-8فاکتورهای موثر بر طراحی شبکه حسگر بی‌سیم.. 312-2-9ویژگی‌های سخت‌افزاری.. 322-3شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای بی‌سیم و سیستم‌های نظارتی بی‌سیم 34فصل سوم: شرایط محیطی مسأله403-1فاکتورهای تأثیرگذار بر روی طراحی شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای 423-2معماری شبکه.. 453-2-1معماری مرجع.. 453-2-2پیاده‌سازی حسگرهای تک‌ردیفی در مقایسه با چندردیفی 463-2-3پارامترهای مهم در ارزیابی پروتکل‌های انتقال چندرسانه‌ای 47فصل چهارم: پروتکل‌های مطرح مربوطه504-1..................................................................................................................... RTP 514-2RTCP.. 544-3................................................................................................................... RTSP 554-4................................................................................................................... SCTP 574-4-1چندخانگی.. 584-4-2مشخصات SCTP. 58 عنوان صفحه4-5مشتقات SCTP. 594-6.................................................................................................................. DCCP 624-6-1CCID 2: کنترل ازدحام شبه TCP. 634-6-2CCID 3: کنترل ازدحام TFRC.. 64فصل پنجم: مکانیسم پیشنهادی665-1کنترل ازدحام.. 675-2مکانیسم کنترل ازدحام پیشنهادی.. 71فصل ششم: نتیجه‌گیری و کارهای آینده94فصل هفتم: مراجع98Abstract102 فهرست شکلهاعنوان صفحهشکل 2‑1 نمونه‌برداری جزئی کروما.. 10شکل 2‑2 (الف) ترتیب کدشده (ب) ترتیب نمایش.. 16شکل 2‑3 توالی فریم در H.261. 17شکل 2‑4 فرمت جریان داده در H.261. 18شکل 2‑5 آرایش GOB ها در H.261. 20شکل 2‑6 آرایش GOB ها در تصاویر H.263. 22شکل 3‑1معماری مرجع شبکه‌های چندرسانه‌ای بی‌سیم.. 46شکل 4‑1 سرآیند بسته RTP. 53شکل 4‑2 بسته، chunk و جریان‌ها در SCTP. 59شکل 4‑3 صف‌های موجود و استراتژی هر کدام در TC-SCTP. 61شکل 4‑4 مقایسه PSNR پروتکل‌های SCTP، PR-SCTP و TC-SCTP. 62شکل 5‑1 میانگین تعداد گمشدگی بسته‌ها.. 70شکل 5‑2 میانگین تعداد حذف فریم.. 70شکل 5‑3 میانگین کیفیت ویدئوی دریافتی.. 71شکل 5‑4 میانگین گذردهی.. 71شکل 5‑5 میانگین تأخیر.. 71شکل 5‑6 میانگین بسته‌های صرف‌نظر شده.. 71شکل 5‑7 نمودار زمانی ارسال فریم‌ها.. 72شکل 5‑8 شبکه‌ای با 5 حسگر نظارتی.. 72شکل 5‑9 ارسال همزمان فریم‌ها توسط حسگرها.. 73شکل 5‑10 به حداقل رساندن همپوشانی فریم‌ها.. 73عنوان صفحهشکل 5‑11 تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال 15 fps. 75شکل 5‑12 تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال 20 fps. 76شکل 5‑13 تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال 25 fps. 77شکل 5‑14 تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال 30 fps. 78شکل 5‑15 الگوی فریم‌های دریافتی در مسیریاب مدتی پس از شروع شبیه‌سازی 79شکل 5‑16 تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال 15 fps. 81شکل 5‑17 تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال 20 fps. 82شکل 5‑18 تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال 25 fps. 83شکل 5‑19 تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال 30 fps. 84شکل 5‑20 تأخیر فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال 15 fps. 86شکل 5‑21تأخیر فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال 20 fps. 86شکل 5‑22 تأخیر فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال 25 fps. 87شکل 5‑23 تأخیر فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال 30 fps. 87شکل 5‑24 بیشینه لرزش فریم‌های دریافتی.. 88شکل 5‑25 مقایسه PSNR مکانیسم پیشنهادی و مکانیسم UDDP و حالت بدون استفاده از مکانیسم کنترل ازدحام در حالت نرخ ارسال 25 fps 89شکل 5‑26 تعداد فریم‌های دریافتی با نرخ ارسال 30 fps با ارسال مجدد I-فریم‌ها.. 91 فهرست جدولهاعنوان صفحهجدول 2‑1 مقایسه سیستم‌های پخش همگانی تلویزیون.. 9جدول 2‑2 نمونه‌هایی از ویدئوی دیجیتال.. 11جدول 2‑3 فرمت‌های پشتیبانی شده توسط H.261. 16جدول 2‑4 فرمت‌های ویدئویی که توسط H.263 پشتیبانی می‌شوند. 21جدول 5‑1 مقایسه مکانیسم‌های کنترل ازدحام شبکه حسگر چندرسانه‌ای بی‌سیم 68 1 فصل اول:مقدمهسوالات تحقیقبه منظور بررسی و بهبود پروتکل‌های لایه انتقال شبکه‌های نظارتی بی‌سیم ابتدا باید به شناخت عمیقی از شرایط مسأله و چالش‌های مربوطه رسیده، سپس با استفاده از این اطلاعات بدنبال راه‌حل‌های مناسب ارائه شده بود. در صورت ارضاء نشدن برخی از نیازهای مسأله توسط راه‌حل‌های موجود باید راه‌حلی جدید ارائه کرد. از این رو سوالاتی که مطرح می‌شوند و روشنگر راه این تحقیق هستند عبارتند از:- ترافیک موجود در شبکه‌های نظارتی از چه نوعی بوده و چه ویژگی‌هایی دارند؟- شبکه‌های نظارتی از چه اجزایی ساخته شده و چه امکاناتی در اختیارمان قرار می‌دهند؟- شبکه‌های نظارتی بی‌سیم چه نیازمندی‌هایی دارند؟- ترافیک چندرسانه‌ای و بلادرنگ چه تأثیری در طراحی پروتکل‌های لایه انتقال دارند؟- ویژگی‌های شبکه‌های نظارتی بی‌سیم (از جمله: نرخ بالای داده و نرخ بالای گمشدگی بسته‌ها) چه تأثیری بر روی طراحی پروتکل‌های لایه انتقال دارند؟- برای شبکه‌های نظارتی بی‌سیم پروتکل‌های بدون وضعیت[1] مناسب‌ترند یا پروتکل‌های باوضعیت[2]؟- چگونه می‌توان لایه انتقال را در شبکه‌های نظارتی بی‌سیم بهینه نمود؟ساختار کلی پایان نامه به شکل زیر است:- در فصل دوم پیش زمینه‌ای از موضوعات اصلی شامل توضیحاتی بر شبکه‌های حسگر بی‌سیم و شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای بی‌سیم و مباحثی در چندرسانه‌ای ارائه شده و سپس به تشریح دسته‌بندی شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای بی‌سیم پرداخته و نگاهی کلی به سیستم‌های نظارتی بی‌سیم که دسته‌ای مهم از شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای بی‌سیم با ویژگی‌های منحصر به فرد است، خواهیم داشت.- در فصل سوم به بیان شرایط و ویژگی‌های محیطی شبکه‌های نظارتی بی‌سیم پرداخته، چالش‌های پیش رو را بررسی کرده و پارامترهای مهم مورد نیاز جهت ارزیابی را معرفی می‌نماییم.- فصل چهارم شامل معرفی، ارزیابی و مقایسه پروتکل‌های مطرح برای شبکه‌هایی با ویژگی‌هایی نظیر خط ارتباطی بی‌سیم، نرخ بالای گمشدگی بسته در شبکه، نرخ بالای داده، ترافیک چندرسانه‌ای، ترافیک بلادرنگ، نیازهای تأمین کیفیت خدمات[3] و غیره، می‌باشد.