A step-by-step tuning of H.264 for unreliable dynamic networks

1. Autores: Carlos T. Calafate Manuel P. Malumbres A step-by-step tuning of H.264 for unreliable dynamic networks Grupo de Redes de Computadores: http://www.grc.upv.es 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 contra ráfagas de errores: • Múltiples cuadros de referencia • Flexible Macroblock Ordering • Estrategia de actualización de macrobloques intra Mecanismos generales: • Actualizaciones de macrobloques del tipo Intra • Slices • Rate/Distortion optimization Decodificador: • Técnicas de detección y ocultación de errores

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

5. Evaluación con pérdidas aleatorias • Utilización de cuadros intra más efectiva para tasas de actualización bajas • Utilización de actualizaciones aleatorias de macrobloques más efectiva para tasas de actualización altas

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

7. PSNRno-loss – PSNRloss PSNRno-loss Evaluación bajo ráfagas de errores Recuperación después de la pérdida de 1 o más cuadros con la técnica de actualizaciones aleatorias de macrobloques

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

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?