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A step-by-step tuning of H.264 for unreliable dynamic networks Autores: Carlos T. Calafate Manuel P. Malumbres Grupo de Redes de Computadores:

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1 A step-by-step tuning of H.264 for unreliable dynamic networks Autores: Carlos T. Calafate Manuel P. Malumbres Grupo de Redes de Computadores: Universidad Politécnica de Valencia

2 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

3 Mecanismos de robustez del H.264 Mecanismos generales: Actualizaciones de macrobloques del tipo Intra Slices Rate/Distortion optimization Decodificador: Técnicas de detección y ocultación de errores Mecanismos contra ráfagas de errores: Múltiples cuadros de referencia Flexible Macroblock Ordering Estrategia de actualización de macrobloques intra

4 Evaluación con pérdidas aleatorias Resultados para actualizaciones aleatorias de macrobloques (secuencia Foreman)

5 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 con pérdidas aleatorias

6 Evaluación bajo ráfagas de errores Pérdida de 1/4 de cuadro Pérdida de 2/3 de cuadro Resultados con diferentes tamaños de ráfaga

7 PSNR no-loss – PSNR loss PSNR no-loss Recuperación después de la pérdida de 1 o más cuadros con la técnica de actualizaciones aleatorias de macrobloques Evaluación bajo ráfagas de errores

8 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

9 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

10 Prestaciones de diferentes protocolos de encaminamiento 1 flujo de vídeo 5 flujos TCP Espera = 5s 30 nodos 670x670 m

11 Degradación del vídeo por saturación El AODV ofrece mejores resultados

12 Degradación del vídeo por falta de mecanismos de QoS El AODV ofrece peores resultados en el rango de interés

13 Efectos de la movilidad y de la congestión: PSNR Movilidad: pérdidas en ráfagas Congestión: pérdidas aleatorias

14 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.

15 Efectos de la movilidad y de la congestión: Jitter Congestión: Jitter muy variable pero de poca amplitud Movilidad: Jitter puntual pero de elevada amplitud.

16 Estrategias de actualización de macrobloques Método actualización Avg. PSNR (dB) (20% packet loss) Avg. PSNR (dB) (12% packet loss) Avg. PSNR (dB) (4% packet loss) 1/3 de macrobloques actualizados de forma aleatoria 25,5828,2230,63 GOP IPP… 24,0127,1830,19 GOP IPPPPP… 23,3527,0429,32 Actualización aleatoria de una línea de macrobloques 22,7926,1228,93 Sin actualización 20,6222,9325,84

17 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

18 ¿Preguntas?


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