Transmisión de Datos Multimedia

Estudio y evaluación de técnicas FEC para la recuperación frente a

errores

Rafael Ubal Tena

Introducción Redes IPv4

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

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.

Adquisición detráfico RTSP

URL: rtsp://…

stream.send

Simulación de lared imperfecta

Análisis de resultados

Adquisición de tráfico RTSP

QuickTime PlayerReproduciendo URL

rtsp://stsv01.st.ehu.es/MSR.mov

EtherealDurante la reproducción de QuickTime,

capturamos el tráfico RTSP.

FiltroEsta orden filtra tráfico entrante a la

máquina local de tipo RTSP.

En Ethereal:Botón derecho → Follow TCP stream → C Arrayschar peer0_0[] = { 0x24, 0x02, 0x01, 0xd7, 0x80, 0xe1, 0xe8, 0x82… }char peer0_1[] = { 0x24, 0x02, 0x01, 0xd7, 0x80, 0xe1, 0xe8, 0x82… }...

Simulación

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.

stream.send stream.net stream.recv

stream.py send stream.py recv

stream.py comp

Script en Python con tres partes diferenciadas: send, recv y comp.

Salida de Etherealen formato de C Arrays

Resultados (1)Medición del porcentaje de bytes perdidos

Código FEC0 – 0%

1 – 25%2 – 50%

3 – 100%

Resultados (2)Medición del porcentaje de paquetes perdidos

Código FEC0 – 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.