Much concern is headed to the technologies to improve network performance with support of cooperative communications in multi-hop wireless networks. The most research is about how to optimize physical layer performance. However, studies on multimedia transmission, especially on video transmission, are not active. This paper focuses on how to get higher performance of video transmission in cooperative multi-hop networks. For that, we proposed algorithms for path selection and node assignment. The purpose of the algorithms is to maximize video image quality, total sum of PSNR, for all the selected paths of video sessions, while transmitting video flows requiring various rates in cooperative multi-hop wireless networks. An MINLP is formulated to resolve video rate assignment, relay node selection, path selection, and time resource allocation problems to maximize the total PSNR value. Two algorithms are proposed to solve this NP-hard problem. It is important to acquire high data rate and low delay in video transmission. In the proposed algorithm 1, a path with the highest data rate is selected while satisfying delay bound and hop-count limitation. And then appropriate cooperative relay nodes are selected to improve the link capacity. In algorithm 2, cooperative relays are assigned in the first phase to find a transmission path for each video session. Each algorithm results in better performance in different conditions as shown in the simulation results.
다중 홉 무선 네트워크에서 협력 통신(Cooperative communications)를 이용하여 네트워크 대역폭(bandwidth)를 향상 시키는 기술이 주목 받고 있다. 최근의 연구는 물리계층(physical layer)에서의 성능을 최적화 하기 위한 연구가 주를 이룬다. 멀티미디어 전송, 특히 비디오 전송에 관한 연구는 미흡하다.
본 논문에서는 협력 다중 홉 무선 네트워크에서 서로 다른 요구량을 만족시키면서 비디오 화질을 최대화 하는 비디오 전송을 위한 경로 선택 및 노드 선택 문제을 풀기 위한 알고리즘을 제안 한다. 비디오 레이트, 릴레이 노드 선택, 경로 선택, 시간자원분배 문제를 함께 풀기 위한 목적식은 PSNR값의 합을 최대화 하는 비선형 정수계획 (MINLP) 모형을 세운다. 이 NP-hard 문제를 해결하기 위한 2개의 알고리즘을 제안하였다. 비디오 전송에서는 높은 대역폭과 낮은 딜레이가 중요하다. 알고리즘에서는 딜레이 바운드를 고려 하면서, 경로의 홉-수에 제한을 두는 대역폭이 큰 경로를 찾고, 협력 릴레이노드를 이용하여 대역폭을 좀 더 향상 시키는 방법으로 비디오 화질을 좋게 만들어주는 라우팅을 한다. 알고리즘 2에서는 협력 릴레이(Cooperative relay)를 할당해주는 순서정책을 바꿔서 환경에 따른 성능 향상을 기대하고 있다. 시뮬레이션 결과들을 통해 두 알고리즘의 환경에 따른 성능차이를 확인할 수 있다.
