A step-by-step tuning of H.264 for
unreliable dynamic networks
Autores:
Carlos T. Calafate
Manuel P. Malumbres
Grupo de Redes de Computadores: http://www.grc.upv.es
Universidad Politécnica de Valencia
Tópicos
⇨
Mecanismos de robustez del H.264
⇨
Propiedades de las MANETs
⇨
Evaluación de protocolos de encaminamiento
⇨
Efectos de la congestión y movilidad
⇨
Mejores estrategias para actualización de
macrobloques del tipo intra
⇨
Conclusiones
Mecanismos de robustez del
H.264
Mecanismos generales:
Actualizaciones de
Mecanismos contra ráfagas de
errores:
macrobloques del tipo Intra
⇨ Múltiples cuadros de referencia
⇨
Slices
⇨ Flexible Macroblock Ordering
⇨
Rate/Distortion optimization
⇨ Estrategia de actualización de
⇨
macrobloques intra
Decodificador:
⇨
Técnicas de detección y ocultación de errores
Evaluación con pérdidas aleatorias
Resultados para actualizaciones
aleatorias de macrobloques
(secuencia Foreman)
Evaluación con pérdidas aleatorias
⇨Utilización
de cuadros intra más efectiva para tasas de
actualización bajas
⇨Utilización de actualizaciones aleatorias de macrobloques
más efectiva para tasas de actualización altas
Evaluación bajo ráfagas de errores
Resultados con diferentes tamaños de ráfaga
Pérdida de 1/4 de cuadro
Pérdida de 2/3 de cuadro
Evaluación bajo ráfagas de errores
Recuperación después de la
pérdida de 1 o más cuadros con
la técnica de actualizaciones
aleatorias de macrobloques
PSNRno-loss – PSNRloss
PSNRno-loss
Propiedades de las MANETs
⇨
Sin infraestructura: dinámicas, móviles
⇨
Varios nodos cooperan para formar una red:
las tareas de encaminamiento se realizan en
cada nodo (no existe una entidad central
que gestione la red)
⇨
Acceso al medio físico: CSMA/CA con
detección de errores para cada paquete,
RTS/CTS para evitar colisiones,
imposibilidad de garantizar QoS
Propiedades de las MANETs
Códigos de detección de errores en todos los
paquetes (CRC):
⇨Se descartan los paquetes recibidos con errores
⇨Limitación del número de retransmisiones
⇨Las pérdidas de paquetes son el único tipo de
pérdida
Ruido, interferencia, colisiones, congestión:
⇨Pérdidas aleatorias de paquetes
Variaciones del SNR en distancias límite y
movilidad:
⇨Pérdidas de paquetes en ráfaga
Prestaciones de diferentes
protocolos de encaminamiento
⇨
1 flujo de
vídeo
⇨
5 flujos TCP
⇨
Espera = 5s
⇨
30 nodos
⇨
670x670 m
Degradación del vídeo por
saturación
⇨
El AODV ofrece mejores resultados
Degradación del vídeo por
falta de mecanismos de QoS
⇨
El AODV ofrece peores resultados en el rango de interés
Efectos de la movilidad y de
la congestión: PSNR
⇨
⇨
Movilidad: pérdidas en ráfagas
Congestión: pérdidas aleatorias
Efectos de la movilidad y de
la congestión: Delay
⇨
Número medio de
saltos = 3
⇨
X: Límite entre
encaminamiento
normal y con
latencia
⇨
Y: Mínima
latencia con 3
saltos
⇨
Congestión:
Latencia máxima
de 1 seg.
⇨
Movilidad:
Latencias hasta 6
segundos.
Efectos de la movilidad y de
la congestión: Jitter
⇨
Congestión:
Jitter muy
variable pero
de poca
amplitud
⇨
Movilidad:
Jitter puntual
pero de
elevada
amplitud.
Estrategias de actualización de
macrobloques
Avg. PSNR (dB)
Avg. PSNR (dB)
Avg. PSNR (dB)
(20% packet loss)
(12% packet loss) (4% packet loss)
Método actualización
1/3 de macrobloques
actualizados de forma
aleatoria
25,58
28,22
30,63
GOP IPP…
24,01
27,18
30,19
GOP IPPPPP…
23,35
27,04
29,32
Actualización aleatoria
de una línea de
macrobloques
22,79
26,12
28,93
Sin actualización
20,62
22,93
25,84
Conclusiones
⇨
⇨
⇨
⇨
⇨
Debido a las características de las MANETs, no es
suficiente el uso de técnicas reducción y ocultación de
errores en el codec H.264
La congestión afecta las tareas de encaminamiento de
forma que protocolos con características teóricamente
superiores pueden ofrecer peores resultados
El tráfico de vídeo en MANETs es sensible a las
pérdidas de paquetes aleatorias y en ráfagas
Utilizando técnicas de QoS a nivel físico, se mejorarán
las prestaciones en términos de pérdidas por congestión
(TCP) y harán más efectivos los protocolos de
encaminamiento.
Los efectos de la movilidad podrán atenuarse si
recurrimos a técnicas de encaminamiento multi-camino
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Testing the H.264 Error-Resilience in Wireless Ad