Transmisión de Datos Multimedia Estudio y evaluación de técnicas FEC para la recuperación frente a errores Rafael Ubal Tena

Introducción Redes IPv4 Protocolos Motivación No ofrecen QoS: No hay reserva de ancho de banda. Pérdida de paquetes. Protocolo TCP: Suple carencias de protocolos inferiores. Inviable en aplicaciones de tiempo real. Protocolos No garantiza entrega en tiempo real. Monitoriza y cambia parámetros de transmisión. RTP no admite retransmisión de paquetes. FEC las evita mediante la redundancia. Estándar RFC 2733. Motivación Tipos de redes: LAN, MAN, WAN, Wireless… Simulación de tasas de error. Evaluación de efectividad de FEC sobre RTP. RTP FEC RTP+ FEC

Protocolos RTP y FEC Protocolo RTP Protocolo FEC Implementación sobre UDP. Paquetes RTP (Real-Time Protocol): Contenido multimedia. Paquetes RTCP (Real-Time Transport Protocol): Envío periódico a todos los participantes. Paquetes enviados, recibidos, jitter, etc. Paquetes RTSP (Real-Time Streaming Protocol): Control del flujo en el servidor. Órdenes DESCRIBE, SETUP, PLAY, PAUSE… Protocolo FEC Evolución de técnicas FEC (Forward Error Correction) Codificación algebraica. Codificación convolucional (algoritmo de Viterbi). Turbo-codificación. Idea: Por ejemplo, si enviamos: a, b, c=f(a,b), … c=f(a,b), a=f(b,c), b=f(a,c).

Metodología Adquisición de tráfico RTSP: Herramienta QuickTime Player. Herramienta Ethereal. Simulación de la red imperfecta: Herramienta propuesta. Emisión, transmisión, recepción. URL: rtsp://… Análisis de resultados stream.send Adquisición de tráfico RTSP Simulación de la red imperfecta

Adquisición de tráfico RTSP QuickTime Player Reproduciendo URL rtsp://stsv01.st.ehu.es/MSR.mov Ethereal Durante la reproducción de QuickTime, capturamos el tráfico RTSP. Filtro Esta orden filtra tráfico entrante a la máquina local de tipo RTSP. En Ethereal: Botón derecho → Follow TCP stream → C Arrays char peer0_0[] = { 0x24, 0x02, 0x01, 0xd7, 0x80, 0xe1, 0xe8, 0x82… } char peer0_1[] = { 0x24, 0x02, 0x01, 0xd7, 0x80, 0xe1, 0xe8, 0x82… } ...

Simulación Script en Python con tres partes diferenciadas: send, recv y comp. stream.py send stream.py recv Salida de Ethereal en formato de C Arrays stream.send stream.net stream.recv stream.py comp stream.py send Envío de paquetes RTSP a través de la red. Envío de redundancia FEC dependiendo de un código FEC parametrizable. Simulación de errores en la red a partir de una tasa de error parametrizable. stream.py recv Recepción de paquetes RTSP y FEC. Recuperación de lo posible a partir de la redundancia. stream.py comp Comparación del flujo RTSP original y el obtenido por el receptor. Extracción de estadísticas.

Resultados (1) Medición del porcentaje de bytes perdidos Código FEC 0 – 0% 1 – 25% 2 – 50% 3 – 100%

Resultados (2) Medición del porcentaje de paquetes perdidos Código FEC 0 – 0% 1 – 25% 2 – 50% 3 – 100%

Conclusiones Construcción de simulador con resultados en dos métricas: Paquetes perdidos – datos convencionales. Bytes perdidos – datos multimedia. Análisis de resultados: Gran utilidad de FEC para bajas tasas de error. Tanto en bytes como paquetes perdidos. Trabajo futuro: Modelado de retardo de los paquetes. Cómo afecta jitter a retardo mínimo (tamaño buffers). Reutilización de capturas de tráfico RTSP.