SCALABLE UNEQUAL PACKET PRIORITY FOR REAL-TIME WIRELESS VIDEO STREAMING OVER DDS BASED MIDDLE-WARE. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview	PDF My_Thesis.pdf Download (3MB) | Preview
Preview	PDF My_Thesis.pdf Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

سهل التطور الكبير والمستمر في الشبكات اللاسلكية من عملية نقل الفيديو في الوقت الحقيقي . إن عملية إرسال الفيديو في الوقت الحقيقي عن طريق الشبكات اللاسلكية يحتاج لشبكات ذات سعة عالية وظروف جيدة ، لكن هذا النوع من الشبكات يعرف بالتقلب والتّغير بالسعة المتاحة مع مرور الوقت، هذه الأسباب تؤدي إلى فقدان أجزاء من حزم الفيديو. تم إقتراح طرق عديدة في البحوث للحصول على كفاءة وجودة عالية في تدفق الفيديو في الوقت الحقيقي عبر الشبكات اللاسلكية والغير المتجانسة .حديثا تم طرح طريقة ترميز الفيديو المتحجم SVC (إس في سي) أو ما يسمى بـ ترميز الطبقات للحصول على انحطاط رشيق لجودة الفيديو خاصةً في بيئات النقل التي تكون نسبة ضياع البيانات فيها عالية كشبكات واي فاي، تعتمد هذه الطريقة على حذف جزء من طبقات التعزيز في الفيديو المرسل دون الحاجة إلى إعادة الترميز. تواجه طريقة ال إس في سي بعض الصعوبات تتمثل في عدم تساوي أولوية الحماية لطبقات الفيديو، هناك احتمالية لفقدان طبقة القاعدة في الفيديو بينما يجب إسقاط طبقات التعزيز أولاً في حال هبوط مستوى الشبكة.علاوة على ذلك، يمكن فقدان طبقة كاملة من الفيديو بينما هناك امكانية لإسقاط جزء منها، نتيجة لذلك تم استخدام حلول على مستوى التطبيقات (Application Layer) باستخدام وسيط (Middleware) وذلك لاستخدام وتنفيذ طريقة SVCمما يعطي مرونه اكبر في استخدام الشبكة ويزيد من توفرها بتوفير ما يسمى جودة الخدمة (QoS) الذي يوفرها الوسيط. في هذا العمل تم إختبار عملية تدفق الفيديو في الوقت الحقيقي باستخدام تقنية جديدة لترميز وضغط الفيديو وهي ترميز الفيديو المتحجم (إس في سي) و استخدام طريقة الوسيط لتوزيع ونشر البيانات (دي دي إس) . تم إختبار الطريقة المقترحة عبر الشبكة اللاسلكية (واي فاي) رقم 801.11 IEEE وكذلك إختبار أربع أشكال للترميز وهي : المؤقت، الحيزي، إس ان ار، والمتحد. تم إستخدام أداة التقييم (SVEF) في عملية التقييم وإستخراج النتائج بعد أن تم إدراج الوسيط (دي دي إس) وذلك لتشمل طريقة الناشر والمشترك (Publisher/Subscriber)الذي يوفرها هذا الوسيط. تم استخدام مقاييس الأداء لتقييم كفاءة الفيديو مثل: بي إس إن ار (PSNR) ، ومستوى ال MOS، زمن وصول حزم الفيديو و jitter. أظهرت النتائج العملية إنحطاط رشيق في جودة الفيديو نتيجة لإستخدام طريقة ترميز الفيديو المتحجم خصوصا عند ازدياد نقاط الاستقبال. علاوة على ذلك فإن جودة الفيديو تعتمد على نوع طريقة الترميز المستخدمة. أثبتت النتائج أن طريقة ال إس ان ار تعطي افضل نتائج وذلك نتيجة لجودة عملية الترميز والذي ينتج عنه حجم فيديو مشفر أقل وحجم حزم اقل.

English Abstract

The great advances in wireless communications over the past years facilitate the wireless video transmission in real-time basis. However, wireless video transmission still needs high capacity channels and good techniques that mitigate the error-prone wireless channels effect. Recently, different techniques have been proposed for efficient real-time video streaming over wireless and heterogeneous networks. The Scalable Video Coding (SVC) or layer coding is proposed to achieve graceful degradation for video quality in lossy transmission environments by dropping part of the enhancement layers without re-encoding. SVC faces the problem of unequal layer protection, where the base layer, inside sub-stream, may be dropped while the enhancement layer could be dropped first. Furthermore, the whole scalable layer may be dropped while there is a chance to drop packet by packet. These limitations lead to a significant effect on the graceful degradation mechanism. In this paper, an application-layer and middleware-based solution is proposed to implement SVC, which increases network reliability, flexibility and provides Quality of Service (QoS) control. Specifically, due to the real-time and QoS support of Data Distribution Service (DDS) middleware, it is used to implement the four types of SVC scalability, Viz. Temporal, Spatial, Quality and Combined Scalability. Furthermore, an open source evaluation tool called Scalable Video-streaming Evaluation Framework (SVEF) is used to assess the video transmission performance, with performance metrics, Viz. Peak Signal to Noise Ratio (PSNR), Mean Opinion Score (MOS), frames delay and jitter. The experiments’ results show a graceful degradation to the video quality when using the DDS-based SVC, especially when the number of receivers are increased. Furthermore, we notice that the video quality is sensitive to the encoding type, thus, SNR performs better due to the efficient encoding, which leads to the smallest video encoding size and packet size.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Computer
Department:	College of Computing and Mathematics > Computer Engineering
Committee Advisor:	Madani, Basem
Committee Members:	Sheltami, Tarek and Baig, Zubair
Depositing User:	MOHAMMAD F AL-HAMMOURI (g201203060)
Date Deposited:	04 Jan 2015 10:56
Last Modified:	01 Nov 2019 15:44
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139398