5.6 Discussão dos resultados
6.1.1 Controle de congestionamento
Quando nós intermediários recebem mais pacotes do que podem processar, alguns pa- cotes podem ser descartados, afetando a qualidade das imagens transmitidas. Tal situação é mais comum de ocorrer em nós que pertençam a mais de um caminho de transmissão. De fato, podem haver inúmeras razões para o congestionamento, geralmente relacionadas com altas taxas de transmissão na rede ou falhas em nós. Uma situação de congestiona- mento comum ocorre quando são utilizados sensores com transmissão disparada por even- tos (triggered-based), que podem aumentar repentinamente o fluxo de pacotes na rede. Uma solução promissora para minimizar o impacto do descarte de pacotes em nós con- gestionados é considerar a relevância de codificação de cada pacote (como o DR), onde pacotes menos relevantes são descartados antes de pacotes mais relevantes (por exemplo com DR mais alto). Os pacotes originados de sensores mais relevantes possuem maior impacto na qualidade global de monitoramento da aplicação, o que nos leva a considerar a priorização por SR como uma abordagem mais promissora.
Em [Costa & Guedes 2013], propomos um mecanismo de controle de congestiona- mento onde o SR e o DR de cada pacote é utilizado para priorização, onde os pacotes ori- ginados de sensores menos relevantes são descartados antes de pacotes mais relevantes, diminuindo o impacto dos congestionamentos na qualidade de monitoramento. Quando um pacote chega a um nó intermediário cuja fila de recepção está cheia, o algoritmo proposto verifica o valor de SR contido no pacote. A partir desse valor, o algoritmo irá procurar na fila por um pacote com valor menor de SR, para ser substituído pelo novo pacote. Quando há na fila apenas pacotes com mesmo SR, o valor de DR é utilizado como um segundo nível de priorização, evitando descarte de subbandas DWT mais relevantes.
O mecanismo de priorização proposto em [Costa & Guedes 2013] pode não apenas garantir maior proteção contra descarte em nós intermediários, mas também reduzir o atraso fim a fim. Pacotes mais prioritários que chegam a um nó intermediário são desloca- dos para o início da fila de processamento, com complexidade média igual a O(nlog(n)).
Quando a fila está cheia, um pacote menos relevante é removido e descartado, dando lugar ao pacote que chegou.
A priorização de pacotes proposta em [Costa & Guedes 2013] foi verificada em um simulador construído para esse fim, onde a taxa de chegada de pacotes, a taxa de proces- samento de pacotes e o tamanho da fila de processamento puderam ser alterados em dife- rentes configurações de simulação. Consideramos o processamento apenas de um único nó intermediário que recebe pacotes de mais de uma fonte, onde há dois tamanhos para a fila de processamento: 15 e 30 pacotes. Quando esse nó recebe mais pacotes que pode processar, a fila de recepção fica completa e pacotes (novos ou já presentes na fila) devem ser descartados. A otimização foi verificada em um nó intermediário que recebe pacotes de três fontes diferentes, onde SR(1)=1, SR(2)=6 e SR(3)=15. Foi considerada a aborda- gem sem priorização (novos pacotes são descartados se a fila estiver cheia), a otimização baseada em SR-DR e um estratégia de descarte baseada apenas em DR. Cada sensor fonte irá transmitir imagens por 30 segundos, com f(s)= 0,4.
A Figura 6.1 apresenta os resultados para pacotes do sensor mais relevante, em ter- mos de porcentagem de pacotes que são encaminhados para o próximo hop com sucesso, considerando um fila de processamento com tamanho máximo de 15 pacotes. Os pacotes chegam ao nó em ordem aleatória, sendo apresentado aqui o resultado médio após 10 testes consecutivos. Nesse teste, cada fonte transmite 80 pacotes em rajada.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 Pacotes encam inhados (%)
Chegada de pacotes / Processamento de pacotes Sem QoS
DR SR-DR
Figura 6.1: Porcentagem de pacotes encaminhados com sucesso (não descartados). Fila para 15 pacotes.
Os resultados do mesmo teste para um fila de processamento com capacidade para 30 pacotes é apresentado em 6.2.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 Pacotes encam inhados (%)
Chegada de pacotes / Processamento de pacotes Sem QoS
DR SR-DR
Figura 6.2: Porcentagem de pacotes encaminhados com sucesso (não descartados). Fila para 30 pacotes.
que o descarte de pacotes sem critério ou mesmo que a priorização de pacotes baseada apenas em DR, uma vez que preserva pacotes de fontes mais relevantes, em caso de con- gestionamento. De fato, priorização será geralmente necessária para evitar o descarte de subbandas DWT altamente relevantes para a reconstrução das imagens originais, seja ba- seada em SR (relevância global) ou em DR (relevância local).
A Figura 6.3 apresenta um exemplo de reconstrução de imagens transmitidas a partir de um sensor altamente relevante (SR=15), quando há mais dois sensores transmitindo na rede além dele (um com SR=3 e outro com SR=9). As imagens reconstruídas em 6.3 são resultantes de uma transmissão sem priorização de pacotes. É simulada a perda de pacotes para dois tamanhos de fila de processamento (para 15 e 30 pacotes) e para uma taxa de chegada de pacotes duas vezes maior que a capacidade de processamento de pacotes do nó congestionado.
Quando as subbandas LL(n)são perdidas, a qualidade da imagem é consideravelmente
prejudicada. Assim, mecanismos de priorização baseado em DR ou (preferencialmente) em SR são necessários quando há pontos de congestionamento na rede, garantindo que a qualidade de monitoramento da aplicação não seja significativamente prejudicada quando nós intermediários são sobrecarregados.
Para priorização apenas por DR, as imagens são menos penalizadas, porém ainda apresentam perdas, como demonstrado em 6.4.
Para priorização por SR em conjunto com DR, as imagens serão sempre reconstruídas com maior qualidade, para o sensor mais relevante. A Figura 6.5 apresenta as imagens quando o valor de SR é considerado em nós congestionados.
(a) Sem priorização, Fila para 15
pacotes, PSNR = 12.63 dB (b) Sem priorização, Fila para 30pacotes, PSNR = 12.82 dB
Figura 6.3: Imagens reconstruídas após transmissão sem priorização, para o sensor mais relevante.
(a) Priorização por DR, Fila para 15 pacotes, PSNR = 27.01 dB
(b) Priorização por DR, Fila para 30 pacotes, PSNR = 29.17 dB
Figura 6.4: Imagens reconstruídas após transmissão com priorização por DR, para o sen- sor mais relevante.
(a) Priorização por SR-DR, Fila para 15 pacotes, PSNR = 30.98 dB
(b) Priorização por SR-DR, Fila para 30 pacotes, PSNR = 31.69 dB
Figura 6.5: Imagens reconstruídas após transmissão com priorização por SR-DR, para o sensor mais relevante.
Os resultados iniciais apresentamos aqui ainda precisam ser complementados com outras verificações, sobretudo relacionado aos custos relacionados com a operação do algoritmo proposto. Esperamos também validar a otimização proposta no simulador com- putacional Castalia.