Разработка программного модуля AL-ARQ для автоматического измерения задержки односторонней передачи данных

М. А. Ламри; И. А. Кайсина; Д. С. Васильев; А. В. Чунаев; А. В. Абилов

doi:10.22213/2413-1172-2020-2-82-90

Авторы

М. А. Ламри ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
И. А. Кайсина ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
Д. С. Васильев ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
А. В. Чунаев ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
А. В. Абилов ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2020-2-82-90

Ключевые слова:

самоорганизующаяся сеть, AL-ARQ, задержка, джиттер, UDP, потоковая передача данных, QoS

Аннотация

В мобильных самоорганизующихся сетях часто наблюдаются задержки при передаче потоковых данных и снижение QoS. В статье представлен разработанный модуль для измерения задержки и джиттера. Модуль встроен в программу автоматического запроса повторной передачи прикладного уровня (AL-ARQ). Для оценки эффективности работы модуля была собрана сеть, состоящая из узла-источника (микрокомпьютер RaspberryPi) и узла-получателя (ноутбук HP). С узла-источника отправлялось потоковое видео к узлу-получателю с использованием беспроводного стандарта 802.11g. Для синхронизации времени между устройствами применялся NTP-сервер.

Результаты эксперимента показали эффективность предложенного модуля для измерения задержки и джиттера при передаче потоковых данных. При исследовании работы модуля было выявлено, что механизмы повторной передачи AL-ARQ влияют как на максимальное значение задержек при передаче, так и на среднее значение за время всей передачи. Был сделан вывод, что снижению уровня задержек и общему улучшению QoS может способствовать адаптивный буфер.

Библиографические ссылки

Yuan-Cheng Lai, Ahsan Ali, Md. Shohrab Hossain, Ying-Dar Lin. Performance modeling and analysis of TCP and UDP flows over software defined networks. Journal of Network and Computer Applications, 2019, vol. 130, pp. 76-88. ISSN: 1084-8045.

Yusoff N. M. Performance comparison of video streaming application between Mobile WiMAX and UMTS. 4th Control and System Graduate Research Col-loquium. IEEE, 2013, pp. 86-92.

Lee M. G., Lee S. Delay analysis for statistical real-time channels in mobile ad hoc networks. 10th International Workshop on Object-Oriented Real-Time Dependable Systems. Sedona, Arizona, USA – IEEE, 2005, pp. 363-370.

Vasiliev D. Application Layer ARQ and Network Coding for QoS Improving in UAV-assisted networks. 25th Conference of Open Innovations Association (FRUCT). IEEE, Helsinki, Finland, 2019, pp. 353-360.

Vasiliev D.S., Meitis D.S., Abilov A. Simulation-based comparison of AODV, OLSR and HWMP protocols for flying Ad Hoc networks. International Conference on Next Generation Wired/Wireless Networking. St. Petersburg, Springer, 2014, pp. 245-252.

Bertsekas D.P., Gallager R.G., Humblet P. Data networks. New Jersey, Prentice-Hall International, 1992, vol. 2.

Martinez J., Sañudo I., Bertogna M. Analytical characterization of end-to-end communication delays with logical execution time. IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, 2018, vol. 37, no. 11, pp. 2244-2254.

Khanvilkar S., Bashir F., Schonfeld D., Khokhar A. Chapter 7 - Multimedia Networks and Communication.

The Electrical Engineering Handbook, Academic Press, 2005, pp. 401-425. ISBN: 9780121709600.

Ramaswamy R., Weng N., Wolf T. Characterizing network processing delay. IEEE Global Telecommunications Conference GLOBECOM'04. IEEE, Dallas, TX, USA, 2004, vol. 3, pp. 1629-1634.

Ana I., Pérez-Neira, Marc R.C. Chapter 7 - Different views of delay in resource allocation for wireless systems, Cross-Layer Resource Allocation in Wireless Communications, Academic Press, 2009, pp. 125-149. ISBN: 9780123741417.

Shashank Khanvilkar, Faisal Bashir, Dan Schonfeld, AshfaqKhokhar, 7 - Multimedia Networks and Communication, The Electrical Engineering Handbook, Academic Press, 2005, pp. 401-425. ISBN: 9780121709600.

Chunaev A.V., Abilov A.V., Pavlova M.M. [AL-ARQ Algorithm for Streaming Video Delivery on a Wireless LAN]. Infokommunikatsionnye tekhnologii, 2015, vol. 13, no. 1, pp. 68-73 (in Russ.).

Vasil’ev D.S., Chunaev A.V., Abilov A.V. [An experimental study of the quality of video transmission in a P2P tree with an application level ARQ algorithm]. T-Comm: Telekommunikatsii i Transport, 2014, vol. 8, no. 1 (in Russ.).

Fallah Y.P., Sengupta R. Protocol Design for Real-Time Estimation Using Wireless Sensors. The Art of Wireless Sensor Networks. Springer, Berlin, Heidelberg, 2014, pp. 201-234.

Jie X., Liang X., Lian D. and Delin Z. [Research on network timing system based on NTP]. 2017 IEEE 13th International Conference on Electronic Measurement & Instruments (ICEMI), Yangzhou, China, 2017, pp. 356-360.

Capuni I., Zhuri N., Dardha R. TimeStream: Exploiting video streams for clock synchronization. Ad Hoc Networks, 2019, vol. 91, pp. 101878.

Almes G. A one-way delay metric for IP performance metrics (IPPM). RFC 7679 IETF, 2016.

Poretsky S. Terminology for benchmarking network-layer traffic control mechanisms. IETF RFC 4689, 2006.

Cocker E. Measurement of buffer requirement trends for real time traffic over TCP. 2014 IEEE 15th international conference on high performance switching and routing (HPSR). IEEE, Vancouver, BC, 2014, pp. 120-124.

Batra S., Chu Y., Bai Y. Packet buffer management for a high-speed network interface card. 2007 IEEE 16th International Conference on Computer Communications and Networks. IEEE, Honolulu, HI, 2007, pp. 191-196.

Li Z., Wu W., Ren H. Research on Jitter Buffering Algorithm Based on E-MODEL Optimized Speech Quality. 2018 IEEE 3rd International Conference on Cloud Computing and Internet of Things (CCIOT). IEEE, Dalian, China, 2018, pp. 157-161.