Kompensacja wpływu czasu martwego na stabilność układu sterującego szybkością strumienia

• Autorzy: Szwabe A.

Warianty tytułu

EN

Improving stability of stream rate control system by means of dead-time compensation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł prezentuje oryginalne podejście do problemu redukcji oscylacji chwilowej szybkości strumienia audiowizualnego transmitowanego w sieci IP. Założono zgodność modelowanego systemu adaptacji strumieni z powszechnie stosowanym zestawem protokołów RTP-RTCP, zaproponowano włączenie do systemu sterującego zmodyfikowanego predyktora Smitha. Układ obejmujący źródło strumienia, najsilniej obciążony węzeł sieci oraz odbiornik został przedstawiony w postaci modelu nieliniowego układu z czasem dyskretnym. Zaproponowano aproksymację modelu układu nieliniowego do postaci zgodnej z kryteriami LTI oraz zastosowanie elementów teorii układów LTI do analizy dynamicznych własności układu. Zaproponowana metoda optymalizacyjna umożliwia estymację wartości parametrów układu zapewniających jego stabilność oraz skuteczną redukcję wahań wartości chwilowej dwukierunkowego opóźnienia transmisji.

EN

The paper presents an original control-theoretic approach to a problem of stream rate oscillation cancellation. The main objective was to develop a method that is applicable to an audiovisual streaming system operating in an IP network. A proposed model represents functions of a real stream adaptation system based on the widely used RTP/RTCP protocol set. The proposed oscillation cancellation system includes a proportional controller supported by a modified Smith predictor. A discrete-time, nonlinear, time-variant model of a complete system (including a stream source, a network and a stream receiver) has been simplified into an LTI-compliant form. The transformed model has been used in analysis of the system's dynamic characteristics. The criteria for the optimal system's configuration refer to representation of the transfer function's roots on the Z-transform plane. It has been demonstrated how the proposed optimization methods enable development of a rate control module which effectively cancels stream rate oscillations.

Słowa kluczowe

PL

teoria sterowania; predykator Smitha; kompensacja czasu martwego

EN

control system; Smith predictor; dead time compensation

• Wydawca: Poznańskie Towarzystwo Przyjaciół Nauk
• Czasopismo: Studia z Automatyki i Informatyki
• Rocznik: 2007
• Tom: T. 32
• Strony: 155--172
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szwabe A.

• Politechnika Poznańska, Instytut Automatyki i Inżynierii Informatycznej, Zakład Technologii i Systemów Informatycznych, pl. Marii Skłodowskiej-Curie 5, 60-965 Poznań,

Bibliografia

• [1] Campbell S., Chancelier J. P., Nikoukhah R., Modeling and Simulation in Scilab/Scicos, Springer, 2006.
• [2] Handley M., Floyd S., Padhye J., Widmer J., TCP-Friendly Rate Control (TFRC): Protocol Specification, IETF RFC 3448, 2003.
• [3] Hong Y., Yang O. W. W., Design of an Adaptive PI Rate Controller for Streaming Media Traffic Based on Gain and Phase Margins, IEE Proc.-Communications, Vol. 153(1), 2006, s. 5-14.
• [4] Huang C., Xu L., SRC: Stable Rate Control for Streaming Media, Proc. of IEEE GLOBECOM 2003, Vol. 7. San Francisco, 2003, s. 4016-4021.
• [5] Kolarov A., Ramamurthy G., A Control-Theoretic Approach to the Design of an Explicit Rate Controller for ABR Service, IEEE/ACM Transactions on Networking, Vol. 7(5), 1999, s. 741-753.
• [6] Mascolo S., Cavendish D., Gerla M., ATM Rate Based Congestion Control using a Smith Predictor: An EPRCA Implementation, Proc. IEEE INFOCOM’96, San Francisco, 1996, s. 569-576.
• [7] Narvaez P., Siu K., Optimal Feedback Control for ABR Service in ATM, Proc. International Conference on Network Protocols, Atlanta, 1997, s. 32-41.
• [8] Schulzrinne H., Casner S., Frederick R., Jacobson V., RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications, IETF RFC 3550, 2003.
• [9] Stefani R. T., Shahian B., Samant C. J., Hostetter G., Design of Feedback Control Systems, Oxford University Press, 2001.
• [10] Szwabe A., Adaptive Transmission of Audio Streams in IP Networks, rozprawa doktorska, Wydział Elektryczny Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2006.
• [11] Szwabe A., ASPROC: Adaptive Smith Predictor-Based Rate Oscillation Cancellation, Proceedings of the 15th European Signal Processing Conference (EUSIPCO), Poznań, 2007, s. 575-579.
• [12] Szwabe A., Jędrzejek C., Objective Audio Quality Evaluation of BSAC-based MS-FEC, Proceedings of the 11th Int. Workshop on Systems, Signals and Image Processing (IWSSIP 2004), Poznań, 2004
• [13] Szwabe A., Schorr A., Hauck F. J., Kassler A. J., Dynamic Multimedia Stream Adaptation and Rate Control for Heterogeneous Networks, Journal of Zhejiang University – Science A, Vol. 7, Suppl. I, Hangzhou, 2006, s. 63-69.