Page 281 - 《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 3947

50 50
Epidemic Epidemic
45 VOR-TG 45 VOR-TG
40 GameR 40 GameR
VOR-MG 35 VOR-MG
35
PSNR (dB) 30 PSNR (dB) 30
25
25
20
20
15
10
10 15
5 5
0 0
0 500 1000 1500 2000 0 500 1000 1500 2000
TTL (s) TTL (s)
(a) 并发传输的视频段个数等于 1 (b) 并发传输的视频段个数等于 5
Fig.6 Comparisons of average PSNR based on real mobity traces
图 6 基于真实数据集的平均 PSNR 对比
除了在图 4 中呈现的性能性能趋势,从这些图上还可以看到:随着并行传输的视频数量的增加,所有算法的
性能都有不同幅度的回落.VOR-MG,VOR-TG 和 GameR 回落幅度较小(平均帧投递率:0.01,平均 PSRN:0.4dB 左
右),而 Epidemic 回落幅度较大(平均帧投递率:0.023,平均 PSRN:1.5dB 左右).原因可以解释如下:随着并发传输
的视频段的增加,节点设备资源变得越来越紧张;节点缓冲区较快溢出而不能继续容纳 Epidemic 无限复制的大
量数据备份,从而降低了视频的投递质量;而其他 3 个算法都采取受控的数据包复制算法,网络中的冗余数据包
相对较少,所以并行视频段的增加对其性能的影响较为有限.
为了能够更加直观地对上述算法对设备资源的消耗进行对比,图 7 给出了每种算法在视频传输过程中的
平均最大转发次数(并发传输的视频段个数等于 5).从图上可以看出:如果把 TTL 设定为 2 000s,Epidemic 的平
均最大转发次数能够达到 80,而 GameR 和 VOR-MG 能够接近 20,VOR-TG 则接近 30.这个结果符合我们对
Epidemic 算法的预期.尽管其他 3 种算法都是进行受控复制,但是 VOR-TG 仅仅考虑两个节点间的数据转发和
复制,而没有对多节点相遇的场景加以考虑,因此其平均最大复制次数高于算法 GameR 和 VOR-MG.
100
VOR−MG
VOR−TG
GameR
80
Epidemic
60
40

20
0
TTL=2000(s)
Fig.7 Comparisons of average maximum of video packet replication based on real mobity traces
图 7 基于真实数据集的视频数据包最大平均转发次数对比
6 总 结

移动数据卸载是近年来的一个备受关注的研究课题,而基于 D2D 通信的数据机会传输被认为是解决这一
问题的理想方法.然而,由于智能终端用户移动和接触的不确定性,使得视频数据的机会传输最终归结为一个路
由设计问题.在本文中,我们提出了一种面向视频质量的路由算法 VOR-MG,用于解决移动机会网络中的视频数
据高效传输问题.该算法把多用户间的数据传输建模为多用户协作博弈,利用纳什近似最优解来引导视频数据
包的复制和转发,从而在实现最大化视频传输质量而最小化视频传输代价的目的.算法的性能在人工合成的数
据集和真实数据集上都得到验证.