RemoteVu Guardian Vanguard SCENARIO APPLICATIVO 1 Recenti sviluppi sulle comunicazioni wireless hanno favorito la nascita di nuove tipologie di applicazioni multimediali Esempi sono la TV digitale terrestre, servizi multimediali per dispositivi mobili e sistemi di video sorveglianza…… H263, MPEG 2/4 CIF / QCIF 4 Kbps – 128 Kbps 3 Fps – 30 Fps RemoteVu Guardian Vanguard Video Jet VCS

SCENARIO APPLICATIVO 2 Multicast Session Multicast Session

PROBLEMA 3 Problema: Le variazioni delle condizioni di rete producono dei ritardi nei pkt che si manifestano in degradazioni della qualità video percepita Un modello classico per il monitoraggio della qualità percepita: Caratteristiche di tale architettura feedback per ridurre l’output bit rate dell’encoder sorgente Confronto di quality feature del video in ricezione e trasmissione Limiti di tale architettura per trasmissioni MULTICAST Il sender gestisce n canali di feedback Overhead per il sender (Confronto delle quality feature di n video in ricezione con quelle in trasmissione)

OBIETTIVO 4 Obiettivo: Avere un monitor della qualità percepita che sia quanto più semplice e quanto meno invasivo possibile Come definito dall ITU-T (working group SG 12): La qualità di un servizio multimediale, dalla prospettiva dell’utente, è definita da tre parmetri (NP): Delay (d) Delay variation (dv) Information loss (il) Negli ultimi anni si sono affermate metriche della qualità percepita del video Oggettive Soggettive Relazione tra i singoli parametri di rete e le metriche di qualità percepita Dipendenza tra i parametri di rete in funzione della qualità percepita Unico indice che sula base dei 3 parametri di rete rifletta la qualità percepita

FAILURE DETECTOR 5 Failure Detector Progetto del MobiLAB Group per il meccanismo di failure detection basato sulle distribuzioni temporali dei parametri di rete Failure Detector Error Detector: L’error Detector rileva un errore quando il sistema sta fornendo una qualità del servizio al di sotto di quella nominale L’Error Detector fornisce 3 valori booleani in uscita: eD(n)= tdsi(n) > dspec eDV(n)= tdvsi(n) > dvspec eIL(n)= tILsi(n) > ilspec …. ilspec dvspec dspec ? QUESTIONS: Fissata la qualità percepita, le soglie sono fisse o variabili? Le 3 soglie saranno tra loro dipendenti o indipendenti?

TESTBED 6 Testbed: Il testbed permette di mettere in relazione i parametri di rete con la qualità percepita dall’utente Sender: Invia la session Multicast Meter: Misura i parametri di rete relativi alla sessione Multicast Receiver: Salva la sessione Multicast Scelte Implementative: Codec H263 Protocollo di trasmissioneRTP/RTCP Framework JMF 2.1.1 (Java Media Framework) NIST Net: Emulatore di rete WAN

M-BONE 7 M – Bone .:: NIST Net è un emulatore di rete WAN: Alimentiamo NIST NET con i valori dei parametri misurati per una Multicast BackBone M – Bone .:: Uky – Ga Tech I dati a nostra disposizione riguardano flussi RTP e sono: Delay medio Sigma medio del delay %iloss .:: Variazione dei parametri di rete .:: Valutazione della qualità percepita

VQM 8 Video Quality Metric 1 0.2 VQM è una metrica di qualità del video oggettiva sviluppata dalla NTIA/ITS . Il video “originale” e quello “elaborato” rappresentano i dati di ingresso ad un algoritmo che ne calcola la distorsione VQM fornisce valori vicini a quelli ottenibili con metriche soggettive. .:: VQM VQM fornisce un punteggio che varia tra 0 e 1. 0: video originale uguale al video elaborato 1: massima distorsione: Video elaborato molto diverso dal video originale

USO DEL TESTBED 9 VQM VQM Score Video Originale Video Processed Ad ogni secondo di filmato viene generato un punteggio di VQM ed una terna di parametri NP …. %pkt loss jitter delay

CAMPAGNA SPERIMENTALE 10 .:: Obiettivi dei test .: Fissata la soglia di VQM a 0,6 .: Individuare le terne dei parametri di rete consentiti .: Ricavare la mutua dipendenza tra i tre parametri .: Aggregare i 3 parametri in un unico indice che sia espressione della qualità percepita .:: Campagna sperimentale Mean Delay Standard Deviation Delay linear correlation of pkt-to-pkt delay Mean Packet loss % Linear correlation of pkt pkt % pkt loss 1–16 1 – 5 0.1 – 0.9 – – 1 – 5 0.1 – 0.9 1 –16 1 – 5 0.1 – 0.9 Mean Delay Standard Deviation Delay linear correlation of pkt-to-pkt delay Buffer dimension (ms) 1 50 0.51 67 (1frame), 210 (3frame) 350 (5frame)

RISULTATI SPERIMENTALI 11 .:: VQM (Delay) All’aumentare del jitter medio lo score VQM cresce più o meno rapidamente in funzione dei valori di delay .:: la rete non perde pacchetti .:: Il buffer in ricezione è di 240 ms (~4 frame) VQM(Delay) 0,8 0,7 0,6 % pkt loss = 0 0,5 jitter medio = 12 ms …. 8,7 18 12 12,7 %pkt lSPEC JitterSPEC dSPEC VQM 0,4 0,3 % pkt loss = 0 0,2 jitter medio = 8,7 ms 0,1 7 9 11 13 15 17 19 Delay (ms) VQM(Delay) VQM(Delay) Poli. (VQM(Delay)) Poli. (VQM(Delay))

RISULTATI SPERIMENTALI 12 .:: VQM (Jitter) …analogamente, all’aumentare del delay medio la curva di VQM subisce una traslazione .:: la rete non perde pacchetti .:: Il buffer in ricezione è di 240 ms (~4 frame) VQM(jitter) 0,75 0,7 % pkt loss = 0 0,65 delay medio = 5 0,6 0,55 VQM …. 33 5 13 10 %pkt lSPEC JitterSPEC dSPEC 0,5 0,45 % pkt loss = 0 0,4 delay medio = 10 0,35 0,3 5 10 15 20 25 30 35 Jitter (ms) VQM(jitter) VQM(jitter) Poli. (VQM(jitter)) Poli. (VQM(jitter))

RISULTATI SPERIMENTALI 13 .:: VQM (%packet loss) All’aumentare del delay medio lo score VQM cresce più rapidamente .:: la rete perde pacchetti .:: Il buffer in ricezione è di 240 ms (~4 frame) VQM(%loss) 0,8 0,7 delay medio = 10 ms 0,6 jitter medio = 11 ms 0,5 VQM 0,4 …. 4 11,3 2,5 11 10 %pkt lSPEC JitterSPEC dSPEC 0,3 0,2 0,1 delay medio = 4 ms jitter medio = 11,3 ms 1 2 3 4 5 6 %loss VQM(%loss) VQM(%loss) Poli. (VQM(%loss)) Poli. (VQM(%loss))

RISULTATI SPERIMENTALI 14 .:: VQM (%packet loss) Per la stessa variazione del delay all’aumentare del jitter medio lo score VQM si trova mediamente a valori più alti .:: la rete perde pacchetti .:: Il buffer in ricezione è di 240 ms (~4 frame) VQM(%loss) 0,8 delay medio = 8 ms 0,7 jitter medio = 19 ms 0,6 0,5 VQM 0,4 …. 4 11,3 3,5 19 8 %pkt lSPEC JitterSPEC dSPEC 0,3 0,2 0,1 delay medio = 4 ms jitter medio = 11,3 ms 1 2 3 4 5 6 %loss VQM(%loss) VQM(%loss) Poli. (VQM(%loss)) Poli. (VQM(%loss))

RISULTATI SPERIMENTALI 15 .:: Oss: Un ruolo fondamentale è quello del buffer in ricezione .:: Incidenza del buffer sul packet loss .:: Incidenza del buffer sulla qualità percepita %loss(Buffer[ms]) VQM(Buffer[ms]) 0,9 0,54 0,8 0,53 0,7 0,52 0,6 0,51 %loss 0,5 VQM 0,5 0,4 0,49 0,3 0,48 0,2 0,47 0,1 0,46 0,45 50 100 150 200 250 300 350 400 50 100 150 200 250 300 350 400 Buffer[ms] Buffer[ms] %loss(Buffer[ms]) VQM(Buffer[ms]) .:: NOTA : In quest’ analisi non abbiamo inserito perdite di rete

CONCLUSIONI E PROBLEMA 16 Fissato lo score VQM i 3 parametri non sono tra di loro indipendenti E’ possibile costruire un monitor della qualità percepita che sia basato sui parametri di rete La grandezza del buffer incide notevolmente sulla qualità percepita Problema : Come aggregare i 3 parametri in un unico indice che sia espressione della qualità percepita? Delay Indice di qualità percepita Una possibile Soluzione : OWA (Ordered Weighted Averaging ) Delay Variation Inf. Loss

INDICE SINTETICO 17 Correlazione tra INDICE OWA e VQM SCORE: Pearson correlation: 0,98 Spearman correlation: 0,99 [0 – 2,3] [8 – 16]ms [8 – 10]ms %pkt l d variation delay Al di fuori del suddetto intervallo Valori molto bassi degli indicatori di correlazione

CONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI 18 L’indice di aggregazione OWA basato sui parametri di rete ha mostrato ottimi risultati per essendo limitato ad un preciso intervallo di variabilità dei parametri SVILUPPI FUTURI .:: Costruzione di un meccanismo di Recovery adatto per il MULTICAST .:: Costruzione di un meccanismo di Fault Forecasting basandosi sull’andamento delle curve studiate .:: Prendere in considerazioni nuovi indici e effettuare uno studio comparativo