無線mesh中傳輸速率抖動抑制策略研究*

樂光學(xué)，駱 丹，劉建生，李明明

（1.嘉興學(xué)院數(shù)理與信息工程學(xué)院 嘉興314001；2.江西理工大學(xué)理學(xué)院 贛州341000）

1 引言

隨著有線、無線網(wǎng)絡(luò)的深度融合和承載業(yè)務(wù)的多樣化，互聯(lián)網(wǎng)已成為一個開放復(fù)雜的異構(gòu)系統(tǒng)。無線mesh網(wǎng)絡(luò)(wireless mesh network,WMN)由mesh路由和mesh終端組成，具有自組織、自配置、靈活多跳、移動等特點[1～4]，是目前比較公認(rèn)的無線接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之一。無線mesh網(wǎng)絡(luò)中由于節(jié)點本身特有的性能局限、移動和行為的不確定性、帶寬有限且不太穩(wěn)定等引發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)出現(xiàn)抖動效應(yīng)，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的性能并降低網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量，尤其對帶寬、時延和抖動等有嚴(yán)格要求的流媒體服務(wù)影響最為嚴(yán)重。研究表明：抖動是網(wǎng)絡(luò)普遍存在的問題，引發(fā)網(wǎng)絡(luò)抖動的原因大

可分為以下幾點。

·網(wǎng)絡(luò)節(jié)點頻繁上下線引起的抖動[5～8]。無線mesh網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點頻繁地上下線，使得該區(qū)域的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、鄰居表等信息頻繁更新，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)性能。一旦鄰居表的更新趕不上節(jié)點的頻繁變化，將造成節(jié)點鄰居表中的連接情況與實際的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不一致；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不斷變化，路由表頻繁更新，將大幅度提高網(wǎng)絡(luò)的維護代價，增加網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)。

·網(wǎng)絡(luò)時延抖動[9～11]。節(jié)點之間進行流媒體數(shù)據(jù)傳輸時，數(shù)據(jù)分組i、j到達(dá)接收端的網(wǎng)絡(luò)時延為Di、Dj，當(dāng)時延差異值|Di-Dj|大于一定數(shù)值時，導(dǎo)致目標(biāo)節(jié)點在接收時出現(xiàn)播放模糊、像素降低等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響流媒體文件質(zhì)量。

·網(wǎng)絡(luò)節(jié)點理性導(dǎo)致的傳輸速率抖動[10,12]。無線mesh網(wǎng)絡(luò)中的兩個節(jié)點之間進行數(shù)據(jù)傳輸，t、t+1時刻發(fā)送端上傳速率差異較大，即傳輸過程中時快時慢，斷斷續(xù)續(xù)，導(dǎo)致目標(biāo)節(jié)點接收到的文件出現(xiàn)播放不暢通、斷斷續(xù)續(xù)等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響客戶對該文件的興趣，降低網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。

節(jié)點的行為是自然人的行為特征在網(wǎng)絡(luò)中的體現(xiàn)，具有自私和理性特征，使得網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點并非每個都遵循“平等互惠、友好共處”理念。為防止出現(xiàn)擁塞狀態(tài)，源節(jié)點將通過限制傳輸速率來緩解自身的負(fù)荷超載。這種行為將導(dǎo)致流媒體服務(wù)質(zhì)量急劇下降，使服務(wù)請求節(jié)點對該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)失去興趣而退出網(wǎng)絡(luò)。

為探究這一問題，業(yè)界對網(wǎng)絡(luò)抖動效應(yīng)進行了大量的研究工作，取得了大量的研究成果。

[7,8,13]運用統(tǒng)計特性、測量方法對P2P網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點頻繁上下線引起的抖動現(xiàn)象進行了詳細(xì)的研究分析，并歸納了現(xiàn)有文獻對網(wǎng)絡(luò)中抖動行為的應(yīng)對策略。

參考文獻[9,14～18]從擁塞角度對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點抖動行為進行研究。參考文獻[9]中針對實時多媒體業(yè)務(wù)在傳輸過程中出現(xiàn)的擁塞、時延抖動等情況提出了基于抖動檢測的擁塞控制（JDCC）算法；參考文獻[14]通過對丟棄分組概率預(yù)測數(shù)據(jù)發(fā)送端的發(fā)送速度，提出了基于AOS的H9urst-優(yōu)先級自適應(yīng)RED與動態(tài)調(diào)度算法；參考文[15]中針對多播樹中鏈路時延與節(jié)點會話期間的行為穩(wěn)定性進行研究，提出了適用于高抖動下的P2P視頻流媒體多播系統(tǒng)；參考文獻[16]基于最大流的無線mesh網(wǎng)絡(luò)進行研究，提出了針對負(fù)載均衡分配的算法，在減少網(wǎng)絡(luò)擁塞概率的同時，降低了網(wǎng)絡(luò)時延；參考文獻[17]中針對無線mesh網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量分配問題，提出了基于博弈論的公平性路由協(xié)議，將負(fù)載均衡地分配到每個枝節(jié)點上，從而降低了根節(jié)點的負(fù)載，實驗結(jié)果表明，該策略降低了節(jié)點端到端的網(wǎng)絡(luò)吞吐量和平均時延；參考文獻[18]中針對網(wǎng)絡(luò)時延和時延抖動直接影響網(wǎng)絡(luò)QoS，提出了具有最大速率控制的速率保障(maximum rate control-guaranteed rate，MRC-GR)算法，讓每個節(jié)點執(zhí)行MRC-GR算法，保障流f在MRCi(pfj)和GRCi(pfj)+βi之間傳輸，對流的最大速率進行控制。

針對上述情況，本文提出了無線mesh網(wǎng)絡(luò)中傳輸速率抖動的抑制策略，其核心思想為：

·對協(xié)同服務(wù)節(jié)點集進行抖動預(yù)測[19～21]，選擇合適的節(jié)點進行流媒體訪問，保證下載的流暢性，減小傳輸過程中出現(xiàn)傳輸速率抖動現(xiàn)象。

·對正在實施流媒體訪問服務(wù)的節(jié)點實行擁塞檢測和抖動監(jiān)測，對累計抖動超過容忍度，或發(fā)生擁塞且達(dá)到自恢復(fù)失效臨界的節(jié)點，采用失效恢復(fù)策略進行替換處理。

2 抖動抑制策略研究與分析

2.1 模型建立

無線mesh和流媒體技術(shù)對帶寬具有較高要求，當(dāng)訪問節(jié)點過多、帶寬資源有限、出現(xiàn)擁塞時，源端節(jié)點將會限制上傳鏈路的傳輸速率，使得接收端的流媒體播放出現(xiàn)不流暢、斷斷續(xù)續(xù)等狀況，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的可靠性。對此，針對無線mesh網(wǎng)絡(luò)中的傳輸速率抖動行為提出了抖動抑制策略，核心策略如下。

（1）基于抖動預(yù)測的鄰居選擇策略

當(dāng)節(jié)點選擇源端時，對鄰近節(jié)點的抖動概率進行預(yù)測，根據(jù)節(jié)點的歷史交易情況、在線時長、帶寬等因素預(yù)測節(jié)點發(fā)生傳輸速率抖動的概率，保障傳輸過程中獲得更好的服務(wù)質(zhì)量。

（2）基于抖動檢測的節(jié)點失效恢復(fù)策略

當(dāng)節(jié)點進行流媒體資源傳輸時，首先對源端的擁塞狀態(tài)進行判定，當(dāng)節(jié)點的擁塞超過一定閾值時，對節(jié)點采用基于抖動預(yù)測的鄰居選擇策略，預(yù)測節(jié)點發(fā)生抖動的概率，判定抖動恢復(fù)的自我調(diào)節(jié)能力；當(dāng)源端的抖動現(xiàn)象嚴(yán)重時，認(rèn)為該節(jié)點沒有很好地實行上傳，甚至制約了節(jié)點間的資源訪問，針對這類情況，選擇合適的節(jié)點對其進行替換，抑制傳輸速率抖動現(xiàn)象；當(dāng)未發(fā)生擁塞時，認(rèn)為節(jié)點帶寬資源充足，采用限速行為的概率較小，只累計節(jié)點的抖動值，允許網(wǎng)絡(luò)中存在一定程度的抖動行為。一旦節(jié)點的抖動累計值超過了抖動閾值，認(rèn)為該節(jié)點失效，選擇節(jié)點進行替換。

針對上述內(nèi)容，無線mesh網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點傳輸速率抖動抑制策略的流程如圖1所示。

圖1 抖動抑制策略流程

2.2 基于博弈的信任機制

無線mesh網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點帶寬有限，流媒體播放又要求流暢性和清晰度，為了能更好地保障服務(wù)質(zhì)量，避免傳輸過程中因傳輸速率抖動造成資源的不流暢現(xiàn)象，必然要選擇可信的節(jié)點作為源端節(jié)點。

信任機制通過建立量化的評價體系，計算節(jié)點信任值來度量節(jié)點提供服務(wù)的“可信程度”，是節(jié)點行為研究過程中一個關(guān)鍵內(nèi)容。無線mesh網(wǎng)絡(luò)是無中心、自組織，網(wǎng)絡(luò)中共享的資源來自于系統(tǒng)各個終端用戶節(jié)點，而節(jié)點具有理性、自私性，難以保證節(jié)點在資源傳輸交互時提供的服務(wù)具有可信度，因此信任模型的建立對于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點行為研究具有深刻意義。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點訪問鄰近節(jié)點請求流媒體文件時，假設(shè)每個節(jié)點都是理性的，傳輸速率快慢不一致，尤其自身帶寬緊缺時會出現(xiàn)限速行為。對此，根據(jù)節(jié)點歷史交易情況獲得其可信度，其模型如下。

交易情況類型：交易成功（success，Ss）、交易失?。╢ail，Sf）。

策略：Si(t)={Ss，Sf}，其中，Si(t)表示節(jié)點i在t時刻交易狀況。

為了保證節(jié)點交易過程中節(jié)點服務(wù)的質(zhì)量，本文基于博弈方式[22，23]對最近兩次交易情況進行討論，見表1。

表1 迭代過程中節(jié)點信任度系數(shù)r(t)值

其中，Hi(k)表示節(jié)點i在交易成功或失敗時受到的獎罰力度，其中k表示節(jié)點i交易成功（k=1）或交易失?。╧=2）情況。從表1可知，最佳的情況為：(Si(t-1),Si(t-2))=((Ss,Ss))，即：（成功，成功），連續(xù)兩次良好交易獲得的信任最多；反之，一旦節(jié)點i連續(xù)兩次因擁塞限速出現(xiàn)抖動行為造成交易失敗，其信任值將會大幅度下降。

節(jié)點i在t時刻的信任值主要包括3個部分，包括：歷史交易累計信任值C、近期交易信任值r(t)以及t時刻節(jié)點i的信任值。其中信任值C主要涉及節(jié)點i以往交易成功次數(shù)m與失敗次數(shù)n，根據(jù)成功概率表明其信任值，具體定 義 如 下[24，25]。

定義1根據(jù)節(jié)點的歷史交易情況計算節(jié)點信任度C：

定義2節(jié)點i的交易信任度計算如下：

其中，α是一個常數(shù)系數(shù)，表示節(jié)點交易信任值對上一次交易的依賴度。通過計算節(jié)點信任值，判斷該節(jié)點是否可信，當(dāng)節(jié)點之間進行信息交互時，盡可能地選擇與可信程度較高的節(jié)點進行連接交互，從而減少交互時因擁塞限速、傳輸斷斷續(xù)續(xù)等不良交互行為，提高通信鏈路的可靠性，同時保證服務(wù)可信度。

2.3 基于抖動預(yù)測的鄰居選擇策略

當(dāng)源節(jié)點帶寬資源不足時，常常通過限制上傳速率來避免擁塞，造成訪問端接收的流媒體資源服務(wù)質(zhì)量低下，選擇具有良好傳輸品性的節(jié)點能更有效降低節(jié)點的抖動行為。針對這種情況，當(dāng)節(jié)點請求訪問時，選擇提供文件fk的鄰近節(jié)點集，根據(jù)節(jié)點交易情況計算其交易信任值，通過共享文件數(shù)量、在線時長、交易成功/失敗次數(shù)、帶寬等特征值計算節(jié)點發(fā)生抖動的概率，選擇抖動概率較低的鄰居節(jié)點作為源端進行流媒體訪問，保障通信鏈路傳輸?shù)姆?wù)質(zhì)量[26，27]。其算法描述如下。

其中，U_churn(j,t)表示抖動預(yù)測值。

參考文獻[27，28]對服務(wù)效用函數(shù)進行了較為詳細(xì)的研究，基于參考文獻[27，28]的研究成果，設(shè)t時刻，節(jié)點i通過文件的上傳參與網(wǎng)絡(luò)中資源的共享，根據(jù)上傳成功與失敗的信息獲取文件上傳收益Ufile(i,t)為：

其中，popular(fs)表示文件fs受歡迎度，取值范圍為[0,1]，數(shù)值越大表示共享的文件受歡迎程度越高、價值越大。反之，數(shù)值為0則表示該文件是毫無價值的垃圾文件；Hi(1)、Hi(2)分別表示節(jié)點i在上傳成功和失敗時對應(yīng)的獎罰度；size表示文件大小，count表示文件被上傳/下載次數(shù)表示上傳傳輸速度。節(jié)點上傳成功越多、失敗越少，表明該節(jié)點在傳輸過程中服務(wù)質(zhì)量越好，性能越高。

定義3資源分享節(jié)點在每次交易過程中會出現(xiàn)交易成功、交易失敗以及無法滿足所有用戶需求等情況，這些歷史交易數(shù)據(jù)可以用來預(yù)測該節(jié)點之后交易行為的狀況，則節(jié)點的交易收益值Udeal(i,t)為：

其 中，counts、countf、countno_sat分 別 表 示 文 件 成 功 交 易次數(shù)、交易失敗次數(shù)、為擱置需求交易次數(shù)；η1、η2、η3是常數(shù)系數(shù)，分別表示上述3種節(jié)點數(shù)量的權(quán)重，取值范圍都在[0,1]之間，且η1+η2+η3=1。相對于文件上傳收益，此交易收益為小幅度的獎罰，根據(jù)其歷史交易情況微調(diào)節(jié)點i作為上傳節(jié)點時的交易收益值，從而更好地預(yù)測節(jié)點i的未來交易行為。

定義4當(dāng)節(jié)點的在線時長超過1天時，則認(rèn)為該節(jié)點的上下線抖動幾率較小，由在線時長帶來的貢獻值越高，那么節(jié)點的在線時長收益值公式Uonline為：

其中，online表示節(jié)點i的在線時長，當(dāng)節(jié)點的在線時長小于24 h時，取值范圍為(0,1)，online越小，則節(jié)點在線時長收益值就越小，當(dāng)online趨向于24 h時，在線收益值趨向于1。當(dāng)節(jié)點的在線時長超過24 h，則認(rèn)為該節(jié)點上下線抖動幾率較小，設(shè)置固定值為1。

定義5節(jié)點i根據(jù)t時刻的交易信任值trust、文件上傳收益值Ufile、交易收益值Udeal以及在線時長收益值Uonline計算效用函數(shù)值[27,29]，構(gòu)建效用函數(shù)，如下：

其中，常數(shù)Ψ表示對前一次效用值計算的依賴度；Rtt表示節(jié)點i在t時刻的時延。

定義6網(wǎng)絡(luò)中一些節(jié)點因自身物理配置限制，出現(xiàn)“低貢獻高收入、高貢獻低收入”等情況，加入帶寬因素BW[27，28]，則此時節(jié)點i服務(wù)性能函數(shù)U_service(i,t)為：

其中，節(jié)點的服務(wù)性能值與物理配置值成比值關(guān)系，使那些盡全力貢獻卻因物理配置低導(dǎo)致的不公平現(xiàn)象得到了合理的處理。節(jié)點i的服務(wù)性能值越大，表示節(jié)點i的性能越好，發(fā)生抖動的概率越小，抖動概率U_churn(i,t)計算如下：

θ是一個常數(shù)系數(shù)，通過計算節(jié)點的抖動值選擇抖動率較小的節(jié)點進行資源訪問，抖動值越小，表示節(jié)點傳輸鏈路的可靠性越高，服務(wù)性能越佳。

2.4 基于擁塞檢測的抖動節(jié)點失效恢復(fù)策略

當(dāng)源端節(jié)點負(fù)載過大發(fā)生擁塞時，預(yù)測發(fā)生抖動的概率，判斷是否具有抖動恢復(fù)的自我調(diào)節(jié)能力。當(dāng)節(jié)點預(yù)測的抖動概率過大或者累計抖動值超過抖動閾值時，認(rèn)為該源端提供的服務(wù)質(zhì)量低下，為保障之后的流媒體服務(wù)播放質(zhì)量，判定該源節(jié)點失效，不宜繼續(xù)訪問，采用基于抖動預(yù)測的鄰居選擇策略選擇合適的替代節(jié)點對其進行替換。策略算法的具體步驟如下。

當(dāng)節(jié)點在進行流媒體訪問時，假設(shè)：

·節(jié)點的抖動閾值設(shè)定為churnR；

·源節(jié)點i的最大負(fù)載能力為WLMaxi(the max of workload)；

·節(jié)點i在t時刻其負(fù)載值為workLoadi(t)，抖動累計值為R(t)；

·節(jié)點連接到替代節(jié)點之后如何繼續(xù)之前的流媒體資源訪問不予探討，假設(shè)與選擇的替代節(jié)點能順利進行訪問。

周期監(jiān)測算法描述如下[9,16～18]。

步驟1計算傳輸交易過程中節(jié)點i在t時刻的傳輸速率抖動值D(t)

假設(shè)節(jié)點i在t和t-1時刻傳輸速率分別為speed(t)、speed(t-1)，則其傳輸速率抖動D(t)為：

步驟2根據(jù)t時刻的抖動值D(t)計算節(jié)點i到t時刻為止的累計抖動值R(t)：

步驟7 抖動概率過大或抖動累計值超額，表明節(jié)點i交易狀態(tài)不良，通信鏈路的傳輸性能低下。對周圍鄰近節(jié)點采用基于抖動預(yù)測的鄰居選擇策略，選擇合適的節(jié)點進行替換。

步驟8等待進入一下個周期監(jiān)測。

3 仿真實驗

3.1 仿真環(huán)境

通過對源端進行周期監(jiān)測獲得行為特征值，根據(jù)負(fù)載能力判定判斷是否滿足節(jié)點需求，對網(wǎng)絡(luò)中抖動行為進行抑制。實驗的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)置為：終端節(jié)點200個，分為如下4類。

·超級節(jié)點：無線mesh網(wǎng)絡(luò)由mesh終端盒mesh路由組成，mesh路由作為信息轉(zhuǎn)發(fā)的中轉(zhuǎn)站，負(fù)載較重，時常充當(dāng)超級節(jié)點的角色。

·熱心節(jié)點：積極為網(wǎng)絡(luò)做貢獻的mesh終端節(jié)點。

·普通節(jié)點：時常為網(wǎng)絡(luò)做貢獻，具有一定負(fù)載的終端節(jié)點。

·空閑節(jié)點：負(fù)載程度較低的終端節(jié)點。

根據(jù)上述假設(shè)，4類節(jié)點的負(fù)載狀態(tài)設(shè)置見表2。

表2 仿真初始時環(huán)境設(shè)置

仿真實驗主要從3個方面進行仿真驗證。

·針對策略中系數(shù)設(shè)定進行驗證，通過對抖動閾值、節(jié)點帶寬、抖動概率設(shè)定不同的數(shù)值，查看節(jié)點的抖動情況。

·節(jié)點數(shù)量統(tǒng)計，通過對網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點進行周期監(jiān)測，統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生擁塞節(jié)點、抖動失效節(jié)點等數(shù)量，從而驗證該抑制策略的有效性。

·通過不同策略比較，查看節(jié)點傳輸速率、傳輸速率抖動等信息變化來驗證策略有效性。

3.2 節(jié)點抖動對網(wǎng)絡(luò)性能影響仿真

3.2.1 實驗1：抖動閾值對網(wǎng)絡(luò)性能影響仿真

根據(jù)不同的抖動閾值記錄下載節(jié)點接收的傳輸速率和傳輸速率抖動，討論節(jié)點抖動閾值對網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的影響，假設(shè)如下。

·不同抖動閾值對應(yīng)每個周期的預(yù)選節(jié)點一致，即：節(jié)點的負(fù)載、數(shù)量、類型等。

·當(dāng)檢測發(fā)生抖動時選擇的替換節(jié)點順序一致，即：不同抖動閾值實驗時，第i次發(fā)生抖動時查找的替代節(jié)點為P(i)一致。

·抖動閾值設(shè)定為2、4、6、8、10。

當(dāng)上傳節(jié)點的累計傳輸速率抖動超過閾值時，更換新的替代節(jié)點P(i)，實驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 抖動閾值對網(wǎng)絡(luò)性能影響

實驗表明：抖動閾值churnR與速率波動成正比，與協(xié)同服務(wù)節(jié)點替換頻率成反比。

3.2.2 實驗2:帶寬因素對服務(wù)質(zhì)量影響

帶寬是無線mesh網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的重要指標(biāo)，當(dāng)節(jié)點自身受物理設(shè)置限制，即使極力為網(wǎng)絡(luò)做貢獻也被劃分為服務(wù)質(zhì)量低下，存在明顯不公平性。針對這類情況對構(gòu)建的模型式6、7、8的有效性進行仿真，實驗結(jié)果如圖3所示。

圖3 帶寬對服務(wù)質(zhì)量影響

實驗結(jié)果表明，加入帶寬因素能合理地避免物理配置造成的不公平性，加強鏈路傳輸時抖動預(yù)測地準(zhǔn)確性。

3.2.3 實驗3：抖動概率對源端節(jié)點性能影響

對網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的抖動對通信鏈路傳輸時性能的影響進行分析，假設(shè)選擇5個節(jié)點，它們在傳輸過程中發(fā)生抖動的概率（即傳輸速率的流暢性）分別為：10%、20%、40%、60%和80%，其余條件都一致，實驗結(jié)果如圖4所示。

實驗結(jié)果表明，傳輸速率和抖動概率差異越小，波動越平緩；反之，波動越大；此外，對于流媒體接收端而言，傳輸速率越快越好，但是如果抖動發(fā)生的概率越大，同樣不能享受較好的服務(wù)。

圖4 抖動概率對源端節(jié)點性能影響

上述3個實驗表明，流媒體接收端為了在觀看過程中能播放流暢，應(yīng)該選擇抖動概率較小、傳輸速率波動較小的節(jié)點作為源節(jié)點，從而保證流媒體訪問的服務(wù)質(zhì)量。

3.3 抖動抑制策略有效性仿真

3.3.1 實驗1：抖動抑制策略對節(jié)點數(shù)量類型數(shù)量影響仿真

針對抖動抑制策略的有效性驗證，對環(huán)境中的節(jié)點數(shù)量進行統(tǒng)計。假設(shè)節(jié)點數(shù)量為200個，監(jiān)測周期T=1 h，根據(jù)仿真環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)布局對節(jié)點進行如下設(shè)定：

·每個監(jiān)測周期中有10～40個節(jié)點進行流媒體交互。

·對于流媒體訪問節(jié)點，一旦訪問結(jié)束則斷開連接。

·當(dāng)節(jié)點的累計抖動值超過設(shè)定的抖動閾值，則認(rèn)為抖動超載，斷開連接。

實驗周期為T，共監(jiān)測150個周期，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)抖動抑制策略有效性如圖5所示。其中，前50個監(jiān)測周期中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)擁塞節(jié)點、抖動失效節(jié)點和總失效節(jié)點數(shù)累計數(shù)量見表3。

圖5 抖動抑制策略對節(jié)點狀態(tài)數(shù)量影響

實驗結(jié)果表明：抑制策略能有效地抑制網(wǎng)絡(luò)中因擁塞而引發(fā)的抖動概率，使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)節(jié)點的抖動概率由最初的50.5%下降到5.75%。

3.3.2 實驗2：不同抖動抑制策略對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點行為影響仿真

抖動抑制策略是基于擁塞和抖動程度提出的，通過對抖動策略與未采取策略時的傳輸速率與傳輸速率抖動進行比較，討論源節(jié)點在不同擁塞度和抖動值時對網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點行為的影響，從而驗證仿真抖動抑制策略的有效性以及節(jié)點訪問初期抖動預(yù)測的必要性。假設(shè)監(jiān)測時間=50 h，實驗數(shù)據(jù)設(shè)定見表4。

抖動策略對表4中不同狀態(tài)節(jié)點服務(wù)性能影響仿真結(jié)果如圖6所示（注：圖中未采取策略是指網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在未加干預(yù)狀態(tài)下的自動處置方式）。

表3 節(jié)點數(shù)量統(tǒng)計

表4 仿真初期節(jié)點設(shè)置

圖6 策略對不同狀態(tài)節(jié)點服務(wù)性能影響

實驗結(jié)果表明：

·抖動是客觀存在的，且不可消除，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對抖動具有一定容忍度；

·抖動抑制是一個周而復(fù)始的的過程，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)自適應(yīng)啟動；

·流媒體訪問初期對源端采取抖動預(yù)測、選擇較優(yōu)節(jié)點進行訪問具有必要性。

實驗結(jié)果表明，本文提出的傳輸速率抖動抑制策略能有效地降低網(wǎng)絡(luò)中的抖動行為，提高通信鏈路的可靠性和服務(wù)的可信度，保證流媒體服務(wù)的質(zhì)量。

4 結(jié)束語

對無線mesh網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點因擁塞限速引發(fā)的傳輸速率抖動現(xiàn)象進行了較為詳細(xì)的分析和研究，提出了基于抖動預(yù)測的鄰居選擇策略和基于周期檢測的節(jié)點失效恢復(fù)策略。實驗結(jié)果表明，在150個監(jiān)測周期內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點抖動概率從50.5%下降到5.75%，本文提出的抖動抑制策略能有效地抑制節(jié)點的抖動行為，降低網(wǎng)絡(luò)擁塞發(fā)生概率，提高網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)性能。

本文采用MATLAB軟件進行仿真，實驗結(jié)果數(shù)據(jù)可能會與實際情況有些差異。

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