大型多媒体网络通信中的延迟消除算法与仿真

2015年10月BULLETINOFSCIENCEANDTECHNOLOGYVol.31Oct.2015No.10大型多媒体网络通信中的延迟消除算法与仿真

杨俭

（重庆三峡职业学院，重庆404155）

摘要：大型多媒体网络通信中，数据流量较大，存在通信数据传输的随机延迟现象。传统的处理方法只能通过扩大物理容量解决问题，很难做到智能调度，导致通信过程中冲突加剧，抗延迟效果差。提出了一种基于网络化预测控制的过程控制网络抗延迟通信方法，利用延迟消除算法，建立网络通信延时消除器模型，进行延迟处理后，配准误差后对延迟进行合理的补偿。实验结果表明,利用延迟消除算法以补偿作用的网络化控制方法进行大型多媒体网络通信的抗延迟,能够有效消除通信延迟。关键词：网络通信延迟；数据流；补偿中图分类号：TP301.6

文献标识码：A

文章编号：1001-7119（2015）10-0034-03

EliminateDelayAlgorithmandSimulationCommunication

ofLargeScaleMultimediaNetwork

YangJian

(ChongqingThreeGorgesVocationalCollege,Chongqing404155,China)

Abstract:Largescalemultimedianetworkcommunication,oncethedataflowincreases,randomdelaywillinevitablyexistcommunicationcaldatatransmission.laycapacity,oneffectispoor.itisdifficulttoachieveTointelligentsolvethescheduling,problemofonlyexacerbatethetraditionaltheconflictprocessingintheprocessmethodofbycommunication,expandingthephysi⁃antide⁃ment,registrationtheuseofantidelay,Thispaperpresentsanetworkedpredictivecontrolprocesscontrolnetworkcommunicationmethodbasednateerrorofdelayreasonableeliminationcompensationalgorithm,forestablishingnetworkcommunicationdelaycancelermodel,delaytreat⁃tivelynetworkalgorithmstocompensatefortheroleofcontrolthedelay.methodExperimentaloflargemultimediaresultsshownetworkthatcommunication,theuseofdelayantielimi⁃Keywords:eliminatecaneffec⁃networkthecommunicationcommunicationdelay.

delay;thedataflow;thecompensation

0引言

网络通信中；另一种是在对控制系统设计时，对通信延

迟在特定范围内对固定的通信延迟进行补偿，但是补多媒体网络通信延时指的是多媒体网络信号在发偿的对象主要是已知的且是静态的通信延迟的内容，送和最后到达终端间之间存在的一个时间差。对于多对未知的而且随机的通信延迟的补偿却难以实现，但媒体网络通信应用程序而言，带宽和延迟一直影响着系在大型多媒体网络通信中的延迟更多的却是未知的动统性能的重要因素。因此，要尽可能的消除多媒体网络态通信延迟。

通信中的延迟以提高系统的性能。目前大型多媒体网络通信中的延迟消除的算法主要可分为以下两种[1]：一nication本文提出一种抗延迟通信技术(antidelay种是利用线性阵列不等式设计对一定范围内的通信延的预判控制的设计理念应用到网络化和控制系统中，technology，ADCT)，这是一种将以往人们熟知commu⁃迟不灵敏的鲁棒WADC，但是未能从根本上彻底消除对大型多媒体网络通信中的延迟具有补偿作用的网络通信延迟对控制性能的影响，而且还需要建立复杂的化控制方法。ADCT不仅具有不同于以往的预判控制、线性矩阵不等式设计模型，不利于应用在大型多媒体

不完全依靠系统的模型、鲁棒性灵敏的特点，而且还彻

收稿日期：2014-05-06

作者简介：杨俭（1970-），女，重庆万州人，学士，副教授，研究方向：计算机应用。

第10期杨俭.大型多媒体网络通信中的延迟消除算法与仿真35

底打破了以往对单信道单数据流传输的操控方法，将网络具有矢量传输信道数据流的特性，运用预判控制的理念来对大型多媒体网络通信中的延迟进行补偿，使得补偿后的效果与传输后没有通信延迟的情况完全一致。

1网络通信中延迟的计算

多媒体网络是一种计算机网络技术，它是现代通信技术与计算机技术的结合。多媒体网络是一门综合的、跨学科的技术专业，它融合了计算机技术、网络应用技术、通信技术等多领域的技术成果。图1表示的多媒体网络的结构组成。

图1多媒体网络机构组成

1.1媒体数据流延迟构成

Fig.1Multimedianetworkorganizations

多媒体网络数据流系统是利用信道在机群内部按照统一的信息格式构成的计算机数据通信网络[2-5]。该系统主要由信道设备、链路协议及信息处理、格式化信息构成。其发生延迟的具体构成如图2所示。

1.2延迟的消除算法

Fig.2图The2媒体数据流延迟构成示意图

mediadataflowdiagramformdelay

考虑通信延迟多区域系统的第n个控制区域模型

可以表示为：

{xn(t)=anxn(t)+bnxn(t-αn)+dnx多媒体网络通信数据帧t)=cny(t)

（1）

n(nxn(t)

n的传输延迟记为Cn。扩充数据帧单元和基本数据帧的输送延迟分别表示为：

C=æ

çè

64+8sn+54+8snön÷T+Pc

（2）Cæ

n=çè

44+8sn++558søbit22nö÷øTbit+Pc

（3）在上述公式中，St表示多媒体网络通信数据帧中每个单元的字节数,它的范围在0到9之间的整数。Tbit表示网络通信延迟位时间。Pc是与电器输送媒介特性相关的常数。式(2)和（3）括号中首项代表的是网络通信数据帧的判断区、操控区等有效区域，第二项代表的是网络数据区的位幅长度，最后一项代表的是由于部位而额外的位幅长度。由于核对区域的多媒体网络通信应答区、区域符和数据帧停止时的格式不变，补位失效，所以在扩大数据区及基准帧中最大补位只能有22~54。

2多媒体网络通信延时消除器模型的建立

在多媒体网络通信标准的一个回络控制系统中[6]，通信网络数据在输送过程中产生的延迟时间，包括数据由服务器利用网络传送到控制器的传输时间和从控制器到运行器的传输时间。

2.1多媒体网络通信延迟处理

在多媒体网络通信过程中，从数据流发出到接收，处理完成所需的时间为T1，如果网络通信控制器中心收到通信数据流后就立刻运行，当有多个信道的网络通信数据流同时到达时，那么相应的多媒体网络运行负载也会随之增大。在一般处理载荷的条件下，处理一项任务的固定延迟时间T1为：

TN1=j

V1（4）

式中Nj为当前处理的网络延迟任务数；V1为控制中心的延迟处理速率。

多媒体网络发送一个数据流为传感器输送得到的与某个通信设定目标相关的数据资料，网络通信控制器把单个多媒体网络信道数据流认定为一项任务来分析，分析单个从数据流信息所需要的时间为：

T2=TiT+Ni（5）式中i表示为对单项任务进行分析所必须的延迟时间；2.2配准延迟误差

Ni表示为收到的数据信息所包含的信息数量。

多媒体网络空间配准将由不同空间定位的空间坐标一体化，但也会因此将误差放大，所以需要将空间配准误差等同为信道数据流测误差的函数。

Mni=f(Mi其中M)（6）i为平台i的传感器量测误差。引入配准误差Min后,平台i的量测误差变为，

Mmi=Mi+Mni（7）一旦多媒体网络通信时长误差的配准又引入了新的误差，使得目标数据的预测偏差的协方差增大，联合数据信息变化量也随之变化，从而导致不同的数据流资源分配结果也不同。

2.3延迟补偿的建立

36科技通报第31卷

多媒体网络通信延迟补偿器是选择合适的预判控制信息来补偿网络通信延迟当环形回路发生延迟时的通信数据。如在t时刻另一端口接收到如下预判控制列表值：

éa(t-rn|t-rn)ùéa(t-r1|t-r1)ù

êêúêa(t-r1+1|t-r1)úêa(t-rn+1|t-rn)úúêúêú，…，（8）êúêú图4中各节点依次(帧序号)发送40帧信息，得到多

媒体网络通信数据各帧信息的延迟时间，图中标出为出现延迟出现最大值及最小值的时间及数量。

这三组数据所形成的图分别表示用于并行计算的任务图，使用上述的延迟消除算法，获得相应的结果，为了比较，多媒体网络中各个参数的变化对代价函数的影êêë∙∙∙a(t-r1+(tNt-r1|t-r)úúêûêë

∙∙∙a(t-rn+Ni|t-rn)úú

i|û其中ai)，i=1,2,…,t，为多媒体网络通信过程中t时刻的侯选预测控制信号。定义r=rmin{r1,r2,...,rn}，则网络延迟补偿器将选择

a(t)=a(t|t-r)

（9）作为通信网络控制器的输入信息，即在t-r时刻计算的t时刻的预判控制量就是当前操控输出的有效值。

3仿真实验

为了测试性能，进行仿真实验，多媒体网络仿真参数设定：交换机Switch的处理速度为10Mbit/s，通信网络信号源的数据位数分别为byte5byte、7200，周期为允许最大时间错误为s。服务器内置时间参数设定为：4ms，检测周期为60s，通信仿真过程用时130byte和40000分0秒10毫秒，0保证准确性，分0秒0毫秒，信任度判定门限为ζ=0.36。

首先进行周期型消息帧的多媒体网络通信数据流在相同网络负载下的通信延迟时间试验，如图3所示。

Fig.3图Communication3相同网络负载下的通信延迟时间试验

sametimenetworkdelaytestload

datastreamsinthe

Fig.4Including图4截取其中一段数据流放大分析

theinterceptionamplification

ofadataflowanalysisof

响，我们选取的延迟参数与实验数据为一个数量级，得到改进图划分模型中各个量的仿真实验结果如下:

Fig.5图5消除延迟前后对比图

从图Comparison5可以看出，chartbefore通过多媒体网络通信延时消除

andaftereliminationofdelay

器模型的建立，经过延迟补偿后，消除延迟后数据流基本置于原数据流图像之前，体现了预测控制的有效性。

4结语

大型多媒体网络通信延迟是网络传输中普遍存在的问题，特别是在信道数量有限或数据流量达到高峰时，通信延迟会比较明显。本文提出了一种基于网络化预测控制方法，利用延迟消除算法，建立网络通信延时消除器模型，进行延迟处理后，配准误差对延迟进行补偿。实验结果表明，通过建立网络通信延时消除器模型，对延迟网络进行了补偿器，该方法在能有效地补偿大型多媒体网络通信延迟，消除了通信延迟对控制效果的不利影响。

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