Разработки СО РАН - каталог программ

Назначение: Программа моделирует механизмы передачи видеопотока по беспроводной сети. В частности, программа позволяет использовать различные политики управления MAC-очередью, вносить в них изменения, а также моделировать использование оригинальных политик управления MAC-очередью.

Область применения: Современные сети связи. Многошаговые сети на базе IEEE 802.11. Передача видеопотоков по беспроводной сети.

Используемый алгоритм: Первым шагом моделирования является получение с помощью медиаплеера VLC и программы-анализатора трафика Wireshark pcap-файла, который содержит внутри себя IP пакеты с исходным видеопотоком и относительные временные метки, когда эти пакеты должны быть поставлены в очередь на передачу в среду. Полученный pcap-файл - это входные данные для сетевого эмулятора ns3, который моделирует канальный и физический уровни стека сетевых протоколов. Именно с помощью ns3 моделируется, собственно, передача данных по беспроводному каналу с учетом возникающих при этом эффектов: задержек при распространении сигнала, интерференции, возможных потерь пакетов. Внутри данного эмулятора также имплементируется оригинальная политика управления очередью. Выходные данные эмулятора -  pcap-файл, содержащий пакеты полученного видеопотока с временными метками, соответствующими моментам получения пакетов. В выходном pcap-файле отражены возникающие при передаче эффекты, а именно задержки и возможные потери каких-то пакетов. Для получения видеоизображения выходной pcap-файл проигрывается с помощью утилиты Tcpreplay и сохраняется как видеофайл с помощью медиаплеера VLC.

Входные параметры:

·         видеофайл для передачи по беспроводной сети;

·         значения необходимых параметров беспроводной сети (характеристики используемых моделей распространения сигнала, моделей ошибок, настройки параметров используемых протоколов и др.).

Выходные параметры:

·         видеофайл, полученный в результате передачи по беспроводной сети.

Алгоритм описан в работе: Andrey Guschin, Evgeny Khorov, Anton Kiryanov, Andrey Lyakhov, Alexander Safonov. P-persistent Queue Management to Overcome Channel Failures in IEEE 802.11 Networks for Real-time Multimedia Streaming //Lecture notes in computer science. Volume 8072. 2013. 

Во Вложении прикреплен файл с примером снимка экрана при проигрывании выходного видеопотока.

Функциональные возможности:

·         Передача любых видеофайлов, воспроизведение которых поддерживает медиаплеер VLC.

·         Моделируемый стек протоколов: RTP/UDP/IP/MAC IEEE 802.11

·         Использование широкого спектра моделей распространения сигнала, моделей ошибок, различных настроек параметров используемых протоколов и др.

·         Использование различных политик управления MAC-очередью, в том числе оригинальных политик.

·         Метод инкапсуляции видеокадров в пакеты транспортного уровня – MPEG-TS.

Рекомендуемое ограничение на интенсивность потока - менее 6 Мбит/с

Инструментальные средства создания: Среда разработки Eclipse, сетевой эмулятор ns3, медиаплеер VLC, утилита Tcpreplay, программа-анализатор трафика Wireshark 

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.

 

Назначение - Программа предназначена для поиска аналитических описаний семейств оптимальных циркулянтных сетей (графов с минимальным диаметром), задаваемых с помощью компактного параметрического описания: числа вершин и множества образующих. 

Область применения - Проектирование систем информатики, сетей связи, структур вычислительных систем.

Используемый алгоритм - Программа основана на эволюционном методе поиска описаний семейств (т.е. множеств графов, имеющих одинаковое аналитическое описание) оптимальных циркулянтных сетей с использованием темплейтов. Алгоритм эволюционного синтеза основан на моделировании процесса естественного отбора в популяции особей, каждая из которых представлена точкой в пространстве решений задачи оптимизации (минимизации) целевой функции. Целевая функция вычисляет сумму диаметров графов семейства с заданным множеством образующих. Особи представлены строками функций (аналитическими описаниями множеств образующих или хромосомой). Каждая популяция является множеством подмножеств образующих для семейств графов в заданном диапазоне диаметров.

Входными параметрами программы являются: размерность графа (полустепень вершины) и диапазон диаметров (или числа вершин) синтезируемых графов. Программа определяет и выдает описания (формулы) множества образующих для семейства оптимальных (или субоптимальных) графов, их порядки и отклонения диаметра для каждого графа из заданного диапазона от оптимальных оценок.

В отличие от "Программы синтеза оптимальных циркулянтных сетей" (PR12006) данная программа позволяет найти аналитические описания (формулы) для семейств оптимальных циркулянт, а не только числовые параметры - множество образующих для каждого оптимального циркулянта. 

Алгоритм опубликован в монографии:  Монахов О. Г.,  Монахова Э. А. Параллельные системы с распределенной памятью: структуры и организация взаимодействий. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000.  242с.

Функциональные возможности -  Программа позволяет синтезировать циркулянтные сети со степенью вершин до 8 и с числом вершин до 100 тысяч.

Инструментальные средства создания - Язык: C. ОС: Windows, Linux, Unix.

В приложении приведен пример работы программы.