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Applicazione di videoconferenza in ambiente Multicast con supporto per il protocollo di

controllo di congestione RLC

Giansalvo Gusinu

Relatori: Prof. Luigi Rizzo , Prof. Luciano Lenzini

Università degli studi di Pisa

Ingegeria Informatica

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Sommario

• Caratteristiche videoconferenza

• Videoconferenza e Internet

• Video gerarchico

• Il transcoder nlvt

• Architettura dell’applicazione

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Caratteristiche videoconferenza

• Molte informazioni da trasmettere

• Ridondanza dei dati

• Trasmissione in tempo reale• Un trasmettitore, tanti ricevitori• Qualità del video medio-bassa

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Soluzioni adottate

• Compressione dei dati trasmessi

• Nessun meccanismo per il recupero degli errori

• Protocollo Multicast per la trasmissione dei dati

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Scenario Internet (1)

Backbone

GatewayISDNT rasmettitore Router

M Bone

MBone

? kbit/s64 kbit/s 500 kbit/s 10 Mbit/s

Rete locale

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Eterogeneità

Problemi:

• Congestione dei link con banda disponibile inferiore a quella trasmessa;

• Sottoutilizzo dei link con banda superiore a quella trasmessa.

Soluzione:

Trasmetto più segnali.

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Simulcast

Si trasmettono più copie indipendenti del video con banda diversa; ogni ricevitore sceglie il canale con la banda migliore che può ricevere.

Semplice da realizzare, ma introduce troppa ridondanza: spreca banda sui link a comune tra ricevitori collegati a canali diversi.

TX

RX 1

RX 2

128 Kbit/s

256 Kbit/s

256 Kbit/s

128 Kbit/s

256 Kbit/s

il ricevitore n.2non utilizza appienoil collegamento

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Video gerarchico (1)

Trasmettitore:Trasmette porzioni diverse del video su canali diversi in modo che la qualità aumenti con il numero di canali.

Ricevitore:Riceve tanti canali quanti rientrano nella banda disponibile fino al trasmettitore.

TX

RX 1

RX 2

128 Kbit/s

256 Kbit/s

256 Kbit/s

128 Kbit/s

128 Kbit/s

ogni ricevitore sfruttatutta la banda disponibile

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Video gerarchico su Internet

Backbone

GatewayISDNT rasm ettitore Router

M Bone

MBone

M ax10 M bit/s

64 kbit/s 500 kbit/s 10 Mbit/s

Rete locale

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L’applicazione nlvt

nlvt (New Layered Video Transcoder) è un transcoder per flussi di videoconferenza.

nlvt(ripetitore)

sul gateway

Sorgente

MBone

nlvt(assemblatore)

sul gateway

Ricev itore

Ricev itore

Ricev itore

Ricev itore

Ricev itore

nlvt ripetitore riceve un video codificato H.261/RTP dalla sorgente e lo ritrasmette codificato gerarchicamente su Mbone.

nlvt assemblatore riceve la codifica gerarchica e ricostruisce un segnale unico

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Video gerarchico (2)

Come spezzare il video su più canali?

Codifica gerarchica

Quanti canali ricevere?

Trasmissione gerarchica

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Codifica gerarchica (1)

• Qualità incrementale

• Controllo della banda e del frame

rate

• Selezione dei blocchi

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Codifica gerarchica (2)

livello

frame

1

2

3

4

32kbit

1 2 3 4

(base)

(alto)

1 s

5 6 7

4 livelli8 fps32 Kbpf512 Kbit/s

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L’immagine bufferizzata è inviata alternativamente sui canali secondo una sequenza prestabilita.

La banda totale è pari a quella della sorgente; la banda aggregata raddoppia ad ogni livello.

Il frame rate totale è scelto dall’utente, raddoppia ad ogni livello.

Il livello alto non incrementa il frame rate, ma solo la risoluzione.

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Selezione dei blocchilivello

frame

1

2

3

4

1 2 3 4

(base)

(alto)

qualità normale

bassa qualità

Sul livello alto si trasmette un raffinamento dell’immagine, negli altri livelli il segnale può essere degradato.

I frame sono elaborati a blocchi di 8x8 pixel.

Si sfrutta la ridondanza temporale: i blocchi scelti sono quelli che hanno subito variazioni.

Se la banda non è sufficente si invia con una risoluzione inferiore.

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Trasmissione gerarchica: RLC

Algoritmo eseguito dai ricevitori:

• in caso di congestione abbandona un canale;

• se aumenta la banda aggiungi un canale.

livello

tempo

1

2

3

4

(base)

(alto)

Congestione

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Architettura dell’applicazione

lib r lc

in te rfaccia g rafica n lvtgu i u ten te

n lvt

lib rer ie esistema

H261

Slay

Sche du le rDe muxQ

M lay

Rlc

Laye re dQ

UiTranscode r

r ipetitore assemblatore

TRANSCODER: inizialializzazione;

UI: interazione con l’utente;

H261: frame buffer e procedure di codifica/decodifica H261;

DEMUXQ: coda di demultiplexing dei frame per la ricostruzione del segnale completo;

SCHEDULER: controllo della banda e del frame rate, scelta dei blocchi da inviare;

SLAY: interfaccia verso la sorgente video e I ricevitori;

MLAY: interfaccia verso la rete;

RLC e LAYEREDQ: moduli di integrazione del controllo di congestione RLC.

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Conclusioni

E’ stato illustrato un sistema efficente basato sul transcoder nlvt per la trasmissione di videoconferenza su Internet con caratteristiche di:

• scalabilità: indipendenza dal numero dei ricevitori;

• compatibilità: codifica video standard H.261/RTP;

• architettura modulare;

• bassa complessità.