Πολυμέσα πάνω από κινητά δίκτυα

Transcript

1 Πολυμέσα πάνω από κινητά δίκτυα Γιώργος Τζιρίτας Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών Άνοιξη

2 Πολυμέσα σε ασύρματα δίκτυα Οι πολυμεσικές επικοινωνίες μέσω φορητών συσκευών είναι η κύρια κινητήρια δύναμη προς τη νέα γενιά των ασύρματων δικτύων υψηλότερης ταχύτητας: ροή βίντεο, τηλεδιάσκεψη, παιχνίδια, συνεργατικά περιβάλλοντα, κ.α. Χαρακτηριστικά των ασύρματων φορητών συσκευών που αξίζει να ληφθούν υπόψη κατά το σχεδιασμό πολυμεσικών επικοινωνιών: Περιορισμένη υπολογιστική ισχύς και μνήμη > χαμηλή πολυπλοκότητα στην κωδικοποίηση και αποκωδικοποίηση. Λόγω των περιορισμών της μνήμης και για άλλους λόγους, είναι πιθανό να απαιτείται επικοινωνία σε πραγματικό χρόνο. Ασύρματα κανάλια έχουν πολύ περισσότερες παρεμβολές και πολύ πιο περιορισμένο εύρος ζώνης -> κωδικοποίηση ανθεκτική σε λάθη μετάδοσης και αποδοτική κωδικοποίηση είναι πολύ σημαντικές. Άνοιξη

3 Απαιτήσεις ποιότητας (3G) Συγχρονισμός βίντεο και ήχου εντός 20 ms. Ρυθμός, ελάχιστος για βίντεο 32 kbps, 128 kbps, 384 kbps και πάνω θα πρέπει να υποστηρίζονται επίσης. Καθυστέρηση. Η μέγιστη καθυστέρηση μετάδοσης από άκρο σε άκρο ορίζεται να είναι 400 ms. Διακύμανση. Η μέγιστη διακύμανση καθυστέρησης (μέγιστη διαφορά μεταξύ της μέσης καθυστέρησης και το 95ο εκατοστημόριο της κατανομής καθυστέρησης) είναι 200 ms. Ποσοστό λαθών. Ένα ποσοστό λαθών σε πλαίσιο της τάξης 10-2 ή ένα ποσοστό λαθών σε bit της τάξης 10-3 πρέπει να γίνονται ανεκτά. Άνοιξη

4 Ανίχνευση / διόρθωση λαθών Έλεγχος ισοτιμίας Έλεγχος αθροίσματος 1. Ένωση bytes για να σχηματισμό ακεραίων 16-bit. Σε περίπτωση περιττού αριθμού bytes, προσθήκη ενός μηδενικού byte στο τέλος. 2. Υπολογισμός του συμπλήρωματος του αθροίσματος των ακεραίων 16-bit. Μεταφορά υπερχείλισης στο χαμηλότερο bit. 3. Το άθροισμα ελέγχου προσαρτάται στους ακεραίους 16-bit. 4. Στο δέκτη, υπολογίζεται το συμπλήρωμα του αθροίσματος των ακεραίων 16-bit, συμπεριλαμβανομένου του ελέγχου. Μόνο αν όλα τα bits είναι 1 η λήψη δεν έχει λάθη. Έλεγχος κυκλικού υπολοίπου Κώδικες μπλοκ Συνελικτικοί κώδικες Άνοιξη

5 Κώδικες ανθεκτικοί σε λάθη Απώλεια συγχρονισμού αποκωδικοποιητή: όταν υπάρχει λάθος σε ένα πακέτο που περιέχει μεταβλητό μήκος σε bit το λάθος αυτό θα διαδοθεί σε όλη τη ροή. Τεμαχισμός για επαναφορά, διαφορική κωδικοποίηση δεν επιτρέπεται πέρα από τα όρια του τεμαχίου. Εκτός από απώλεια συγχρονισμού, τα λάθη στα πλαίσια αναφοράς πρόβλεψης προκαλούν πολύ μεγαλύτερη ζημιά από τα λάθη σε πλαίσια που δεν χρησιμοποιούνται για την πρόβλεψη. Ομοίως, αν η κωδικοποίηση είναι κλιμακώσιμη, Με ένα λάθος στη στρώση βάσης θα επιδεινωθεί η ποιότητα του βίντεο πολύ περισσότερο από ό,τι σε άλλο στρώματα. Άνοιξη

6 Κώδικες ανθεκτικοί σε λάθη Αναστρέψιμοι κώδικες Αμφίδρομη στιγμιαία αποκωδικοποίηση Δυνατότητα τυχαίας προσπέλασης Διπλή συνθήκη, προθέματος και επιθέματος Εντροπικοί κώδικες ανθεκτικοί σε λάθη (αναδιοργάνωση) Άνοιξη

7 Απόκρυψη λαθών Τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την προσέγγιση των χαμένων στοιχείων από την πλευρά του αποκωδικοποιητή, ώστε να μετριαστούν οι αρνητικές επιπτώσεις των λαθών. Οι τεχνικές απόκρυψης λαθών εφαρμόζονται χωρικά, χρονικά, ή στο πεδίο συχνοτήτων, ή σε συνδυασμό αυτών. Απαραίτητη για ασύρματη επικοινωνία βίντεο δεδομένου ότι τα ποσοστά λαθών είναι υψηλότερα από ό,τι για ενσύρματα κανάλια Άνοιξη

8 Απόκρυψη λαθών Χαμένο μακρο-μπλοκ - το μπλοκ DCT έχει καταστραφεί, αλλά το διάνυσμα κίνησης είναι σωστό. Υποτίθεται μηδενικό σφάλμα πρόβλεψης. Συνδυασμός χρονικής, χωρικής και συνάφειας συχνότητας - ο υπολογισμός χαμένων συντελεστών χρησιμοποιώντας ληφθέντες συντελεστές και τα γειτονικά μπλοκ στο ίδιο πλαίσιο, μπορεί να αποκρύψει τα λάθη σε μπλοκ χωρικής κωδικοποίησης και σε πλαίσια με κατεστραμμένα διανύσματα κίνησης. Εξομάλυνση για συντελεστές υψηλών συχνοτήτων - η απλούστερη λύση είναι να τεθούν στο 0 οι συντελεστές υψηλής συχνότητας εάν είναι κατεστραμμένοι. Εκτίμηση των χαμένων διανυσμάτων κίνησης - παρεμβολή από τα διανύσματα κίνησης των γειτονικών μπλοκ που ελήφθησαν σωστά. Άνοιξη