Математическое моделирование защищенных многоточечных сеансов видеоконференцсвязи многоуровневыми графами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе рассматривается модель многоточечного сеанса видеоконференцсвязи на основе многоуровневого графа. Предлагаемая модель позволяет задавать на сервисном уровне требования к качеству передаваемых видеоизображений между множеством терминалов и сервером многоточечной связи, а на уровнях защищенной и транспортной сети оценивать пропускную способность и задержки каналов передачи данных. Предложена модель многоуровневого графа системы видеоконференцсвязи, учитывающая особенности построения и организации защищенных сетей, в которых выделяется несколько уровней наложенных сетей поверх транспортной сети. В данной модели на сервисном уровне задается структура многоточечного сеанса, при котором терминалы видеоконференции взаимодействует через сервер. Формируемые в ходе сеанса потоки трафика распределяются в соответствии с правилами маршрутизации на уровне защищенной сети. Учитывая множество альтернативных способов распределения трафика для каждой пары клиент-серверного взаимодействия, выбор наиболее оптимальной конфигурации маршрутов для сеанса в целом оказывается достаточно сложной задачей. В исследовании предложен алгоритм нахождения кратчайшего пути в графе защищенной наложенной сети с поэтапным проецированием каждого отдельного участка маршрута на нижележащий уровень транспортной сети для поиска кратчайшего пути в его пределах. Приведен пример решения задачи поиска маршрутов для каждого абонента с учетом правил наложенной сети и фактического продвижения трафика по транспортной сети. В качестве критерия оптимальности выбрана минимизация использования емкости арендуемых каналов. Проведены эксперименты для получения оценок качества сеанса на основе объективных методов при различных параметрах видеопотока и соответствующие им количественные оценки требуемой пропускной способности для организации сеанса.

Об авторах

А. А. Гладких

Ульяновский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: a_gladkikh@mail.ru

д.т.н., профессор, профессор кафедры радиотехники, телекоммуникации и защиты информации

Россия, Ульяновск

Д. В. Мишин

Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики

Email: d.mishin@psuti.ru

д.т.н., профессор кафедры радиоэлектронных систем

Россия, Самара

С. А. Дрягин

Научно-производственный центр «Марс»

Email: s_drg@mail.ru

заместитель главного конструктора научно-производственного объединения

Россия, Ульяновск

А. С. Корсунский

Научно-производственный центр «Марс»

Email: aksspb@mail.ru

к.т.н., главный конструктор

Россия, Ульяновск

Список литературы

  1. Рекомендация МСЭ-Т E.800 (09/2008). Термины и определения, связанные с качеством услуг электросвязи. Женева: МСЭ, 2009. 32 с.
  2. Ma J., Li M., Li H.-J. Traffic dynamics on multilayer networks with different speeds // IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs. 2022. Vol. 69, no. 3. P. 1697–1701. doi: 10.1109/TCSII.2021.3102577
  3. Traffic optimization in multi-layered WANs using SDN / H. Rodrigues [et al.] // IEEE 22nd Annual Symposium on High-Performance Interconnect. Mountain View, 2014. P. 71–78. doi: 10.1109/HOTI.2014.23
  4. Multilayer network simplification: approaches, models and methods / R. Interdonato [et al.] // Computer Science Review. 2020. No. 36. URL: https://www.sci-hub.ru/10.1016/j.cosrev.2020.100246 (дата обращения: 10.06.2024).
  5. Агеев Д.В. Проектирование современных телекоммуникационных систем с использованием многоуровневых графов // Восточно-европейский журнал передовых технологий. 2010. Т. 4, № 2 (46). С. 75–77.
  6. Агеев Д.В. Структурный синтез сети WDM с оптическими конверторами с применением модели, представленной в виде многослойного графа // Проблеми телекомунiкацiй. 2012. № 2 (7). C. 3–17.
  7. Study of subjective and objective quality as-sessment of audio-visual signals / X. Min [et al.] // IEEE Transactions on Image Processing. 2020. Vol. 29. P. 6054–6068. doi: 10.1109/TIP.2020.2988148
  8. Screen content video quality assessment: subjective and objective study / S. Cheng [et al.] // IEEE Transactions on Image Processing. 2020. Vol. 29. P. 8636–8651. doi: 10.1109/TIP.2020.3018256
  9. Рекомендация МСЭ-R BT.500-14 (10/2019). Методики субъективной оценки качества телевизионных изображений. Женева: МСЭ, 2020. 104 с.
  10. Subjective and objective quality assessment of high frame rate videos / P.C. Madhusudana [et al.] // IEEE Access. 2021. Vol. 9. P. 108069–108082.
  11. Structural similarity index (SSIM) revisited: a data-driven approach / I. Bakurov [et al.] // Expert Systems with Applications. 2022. Vol. 189. URL: https://www.researchgate.net/publication/355499235_Structural_Similarity_Index_SSIM_Revisited_a_Data-Driven_Approach (дата обращения: 10.06.2024).
  12. Overview of full-reference video quality metrics and their performance evaluations for videoconferencing application / L. Zhang [et al.] // Journal of Electronic Imaging. 2019. Vol. 28, no. 2. P. 023001–023007.
  13. Moldovan A.-N., Ghergulescu I., Muntean C.H. VQAMap: A novel mechanism for mapping objective video quality metrics to subjective MOS scale // IEEE Transactions on Broadcasting. 2016. Vol. 62, no. 3. P. 610–627. doi: 10.1109/TBC.2016.2570002
  14. Klink J., Uhl T. Video quality assessment: some remarks on selected objective metrics // International Conference on Software, Telecommunications and Computer Networks (SoftCOM). Split, 2020. doi: 10.23919/SoftCOM50211.2020.9238303. URL: https://www.researchgate.net/publication/345806819_Video_Quality_Assessment_Some_Remarks_on_Selected_Objective_Metrics (дата обращения: 15.06.2024).
  15. Akramullah S. Digital Video Concepts, Method and Metrics. Quality, Compression, Performance and Power-off Analysis. New York City: Apress, 2014. 368 p.
  16. Shahid M., Abebe M.A., Hardeberg J.Y. Assessing the quality of videoconferencing: from quality of service to quality of communication // Electronic Imaging. 2018. P 235-1–235-7. doi: 10.2352/ISSN.2470-1173.2018.12.IQSP-235.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Гладких А.А., Мишин Д.В., Дрягин С.А., Корсунский А.С., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.