Page 279 - 《软件学报》2020年第12期

吴红海 等:一种多用户协作博弈的视频机会传输路由算法 3945

1 N 1
d , nm = ∑ (14)
pMQG nv , ,m n= 1 p MQG n , , v m
, nv
, n v
从距离的计算公式可以看到:如果视频数据包相对于博弈用户的重要性或价值更大,则其与该节点的效用
距离将越短,并且它对该节点具有更高的优先级.因此,相对于任意一个节点 n,都可以把这些视频数据包按照其
对该节点的效用距离,按照从小到达的顺序进行排列,而得到一个列表 L n .
据文献[34]可知:分配一个效用值过小或者过高的数据包给一个博弈用户,都会使得均衡偏离帕累托最优
点;而如果按照效用值从高到低的顺序对每一个数据包进行遍历,又将会极大增加计算复杂度.为了解决该问
题,其提出了效用距离乘积的概念.具体来讲,针对视频数据传输,经过归一化的视频数据包 m 相对于博弈用户 n
的效用距离乘积ϕ n,m 可以计算如下:
N
ϕ , nm = 1 ∑ 1 (15)
n= 1 pMQG nv , ,m
, nv
从上式可以看出:对一个给定的视频数据包,其对应于所有的博弈用户都具有相同的效用距离乘积.则依据
文献[33]的均衡条件可以表示如下:
1 M 1 N 1
u = n ϕ , n m = ∑ ∑ (16)
N m= 1 N n= 1 p MQG n , , v m
, nv
其中,u n 是用来决定视频数据包分配终止的门限条件.
这样,可以从对应于移动节点 n 的列表 L n 中选取前 K 个视频数据包分配给 n,使得这 K 个视频数据包对节
点 n 的效用距离之和刚刚达到临界值 u n ,也即 K 应该满足下述条件:
K
∑ d ≤ u n (17)
j
j= 1
这样,所有相遇节点都知道哪些视频数据包需要被转发或者被复制给哪一个节点.在分配过程中,一个效用
值较高的视频数据包可能被分配给多个节点,因此,这些视频数据包会被复制,但是副本的数量由纳什近似最优
解决定;另一方面,个别重要性很低的视频数据包可能不会被分配给任何一个用户,其将会被丢弃.

5 仿真和性能验证

如前所述,目前,关于视频数据机会传输方面的研究还相对比较有限.与本文较为相近的机制为 GameR [24] ,
其也考虑多节点相遇的场景,但仅限于一般数据的传输.另外一个要进行比较的传输机制是我们所提算法
VOR-MG 的一个变种,即 VOR-TG,其也用来对视频数据进行传输,但是仅限于两个节点相遇时的数据交换.此
外,由于是多备份的算法,我们也和 Epidemic [16] 进行了对比.
5.1 仿真环境介绍

为了对性能进行验证,我们基于 NS-2 网络仿真工具开发了一个类似 DTN 网络的仿真环境.在这个仿真环
境中,每个节点被当作一个移动用户,其有效传输距离被设为是 100 米,可以基于 802.11b 与其他节点进行通信.
每个节点的存储空间被划分为两个队列:第一个队列用于存放由其自身生成的视频分组,而另一个队列用于缓
存从其他节点接收的视频分组.这两个队列具有相同的长度,最多可以存放 128 个视频分组.为了对视频传输进
行模拟,我们选用标准的视频序列“foreman.qcif”作为数据源.此外,为了更加方便地对视频数据进行传输,我们
把工具 myEvalvid [35] 也集成到该仿真环境.借助于该工具,视频数据源可以被分割成 659 个视频分组,并依照他
们在原始视频序列中的位置和时间间隔被发送到网络中去.同样,借助于该工具,被传输的视频数据可以很方便
地得以重建.
5.2 基于合成移动轨迹数据集的性能分析
人工合成轨迹数据集基于移动模型 Random Waypoint 生成,共包含 60 个移动节点,运动区域为 1000×1000
2
m .在每一次仿真实验中,每个节点都具有相同的生存时长(TTL),源节点和目的节点随机选择.