Разработки СО РАН - каталоги программ и БД

Назначение: Программа ЭВМ позволяет вычислить значения метрик качества видеоизображения MSE, PSNR, и SSIM для видеофрагмента, переданного по беспроводной сети, с учетом потерь целых кадров, а также определять число и номера потерянных кадров.

Область применения: Современные сети связи. Передача видеопотоков по беспроводной сети.

Используемый алгоритм: Так как потеря некоторых кадров из оригинального видеофрагмента при его передаче по беспроводной сети приводит к необходимости определения соответствия между кадрами оригинального и полученного фрагментов, необходимым компонентом программы для расчёта значений любой из метрик является алгоритм выравнивания кадров в оригинальном и полученном видеофрагментах. Процесс получения значений метрики состоит их следующих этапов:

1.     Для определения соответствия между кадрами оригинального и полученного видеофрагментов осуществляется поиск в них же уникальных последовательностей байт, с которых начинаются закодированные кадры, что позволяет выделить из закодированного файл область, соответствующую каждому кадру.

2.     Путём сравнения некоторого количества начальных байт заголовков закодированных кадров из обоих видеофрагментов, кадры сопоставляются друг другу. Несопоставленные кадры из оригинального фрагмента (для которых не найдено соответствия в полученном фрагменте) считаются потерянными при передаче.

3.     После определения соответствия между кадрами происходит покадровый расчёт значения какой-либо из метрик (тип метрики выбирается пользователем из трёх возможных).

Результаты работы программы могут быть использованы для построения графиков зависимости метрики от параметров экспериментов. В прикрепленном файле показана зависимость значения метрики MSE от длительности провала гильбертова канала при различных политиках обслуживания очереди.

Входные параметры:

·         Оригинальный видеофрагмент;

·         Видеофрагмент, полученный в результате передачи оригинального фрагмента по беспроводной сети;

·         Количество байт, используемых для сравнения заголовков закодированных кадров.

Выходные параметры:

·         Значения одной из метрик (MSE, PSNR или SSIM) для каждого кадра из полученного видеофрагмента;

·         Номера кадров из оригинального видеофрагмента, которые были потеряны при передаче.

Алгоритм опубликован в работе: А. Гущин, А. Кирьянов, А. Ляхов, Е. Хоров «Быстрый алгоритм выравнивания кадров для оценки качества MPEG-4 видеопотоков, передаваемых по беспроводным сетям» // Труды конференции «Информационные технологии и системы (ИТиС-2013)», Калининград, Россия, 2013

Функциональные возможности:

·         Расчёт значений метрик качества видеоизображения MSE, PSNR, и SSIM;

·         Технология кодирования видеофрагментов: MPEG 4 Part 2;

·         Длительность видеофрагментов: до десятков минут (зависит от размера ОЗУ ЭВМ);

·         Разрешение видеофрагментов: до Full HD 1920 на 1080 пикселей.

Инструментальные средства создания:

Среда разработки MATLAB .

Назначение: Программа рассчитывает среднее время нахождения соединения в открытом состоянии, среднее время нахождения соединения в закрытом состоянии, а также вероятность обнаружить соединение в открытом состоянии при использовании механизма управления соединениями в сетях стандарта IEEE 802.11s (Wi-Fi Mesh). Полученные результаты позволяют выбрать оптимальные значения параметров механизма управления соединениями для определенных условий работы беспроводной сети.

Область применения: Беспроводные сети. Многошаговые сети IEEE 802.11s (Wi-Fi Mesh)

Используемый алгоритм: 

Рассматривается пара беспроводных станций, которые входят в состав беспроводной многошаговой сети стандарта IEEE 802.11s (Wi-Fi Mesh). Каждая станция строго периодически отправляет служебные сообщения, которые называются биконы. Станция A, получив определенное число биконов от станции B, которую станция A не считает своим соседом, принимает решение о запуске процедуры установления соединения. Если после этого станция A потеряет необходимое число биконов от станции B, которую станция A считает своим соседом, то станция A принимает решение о запуске процедуры закрытия соединения. Программа позволяет найти среднее время жизни соединения, среднее время нахождения соединения в закрытом состоянии, а также вероятность обнаружить соединение в открытом состоянии. Программа проводит вычисления  согласно аналитической модели, описанной в работе [1]. 

Входные параметры:

·         вероятность успешной передачи бикона;

·         число биконов, которое необходимо получить для запуска процедуры открытия соединения;

·         число биконов, которое необходимо получить для запуска процедуры закрытия соединения;

·         число биконов, которое необходимо получить для согласия на запуск процедуры открытия соединения.

Выходные параметры:

·         среднее время нахождения соединения в открытом состоянии;

·         среднее время нахождения соединения в закрытом состоянии;

·         вероятность обнаружить соединение в открытом состоянии в произвольный момент наблюдения.

В прикрепленном файле приведен пример построенных по результатам работы программы графиков зависимости  вероятности обнаружить соединение в открытом состоянии от вероятности успешной передачи бикона при различных параметрах механизма управления соединениями.

[1]  Evgeny Khorov, Anton Kiryanov, Andrey Lyakhov, Alexander Safonov.  Analytical Study of Link Management in IEEE 802.11s Mesh Networks // International Symposium on Wireless Communication Systems (ISWCS). France, 2012. P. 786-790.

Функциональные возможности: 

·         Вероятность успешной попытки передачи пакета – любая из диапазона (0,1).

·         Число биконов, которое необходимо получить для запуска процедуры открытия соединения – целое число больше нуля.

·         Число биконов, которое необходимо получить для запуска процедуры закрытия соединения – целое число больше нуля.

·         Число биконов, которое необходимо получить для согласия на запуск процедуры открытия соединения – целое число больше либо равное нулю.

Инструментальные средства создания: Среда разработки Eclipse

Назначение - Программная система ТОПАС (Тестирование и Оптимизация отображений Параллельных Алгоритмов и Структур) предназначена для поиска и оптимизации  отображения структуры параллельных программ на архитектуру параллельных вычислительных систем.  Структуры программ и структуры межпроцессорных связей вычислительных систем задаются с помощью взвешенных графов.

Область применения -  проектирование и оптимизация систем информатики, параллельных и распределенных алгоритмов и структур вычислительных систем.

Используемый алгоритм - Программная система основана на новых алгоритмах оптимизации, включая алгоритм эволюционных вычислений, генетический алгоритм и нейронные алгоритмы. По сравнению с версией 41 системы (регистрационный номер в ФАП СО РАН - PR12008), в данную версию включены три модификации метода моделирования отжига, включая алгоритмы глобальных и локальных вычислений, что позволяет расширить множество исследуемых алгоритмов отображения.  Алгоритмы  опубликованы в монографии:  Монахов О. Г.,  Монахова Э. А. Параллельные системы с распределенной памятью: управление ресурсами и заданиями. Новосибирск: Изд-во ИВМиМГ СО РАН, 2001.  168с.

Функциональные возможности - Программная система использует оригинальный мультимедийный подход для задания и редактирования структуры программы и структуры вычислительной системы, для анимации и визуализации процесса  оптимизации  отображения  и представления результатов.  Позволяет  автоматизировать поиск требуемого отображения и сократить время поиска. По сравнению с зарегистрированной ранее версией системы, в данной версии включена цветовая индикация результатов вычислений.

Инструментальные средства создания - Java, Eclipse

В приложении приведен пример визуализации работы программы.