Scalable Wireless Video Streaming over Real-Time Publish Subscribe Middleware. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Alsaeedi_201003900_Thesis_final.pdf Download (13MB) | Preview

Arabic Abstract

تمكين تدفق الفديو في الوقت الحقيقي عبر الشبكات اللاسلكية هي مهمة صعبة نظرا لظروف قناة الارسال المتفاوتة خلال الوقت وكذلك موارد الشبكة المحدودة . عدم استقرار الشبكات اللاسلكية يؤدي إلى مشاكل مثل عرض النطاق الترددي يكون محدود و متفاوت خلال الوقت، و الازدحام الغير متوقع عندما يتم ارسال وابلا من الفيديو المتدفق. ونتيجة لذلك ، تتعرض حزم الفيديو المنقولة للتأخير أوالفقدان . ومع ذلك ، فان من اجل تدفق الفديو في الوقت الحقيقي، يجب أن يتم توصيل كل صوره وفك ترميزها وعرضها خلال الوقت المخصص لعرضها عند المستقبل . وبعبارة أخرى ، أي صوره تم اعادة ارسالها بسبب فقدانها خلال الارسال او وصولها بشكل متاخر تعتبر عديمة الفائدة اذا كان الموعد النهائي لفك التشفير و العرض الخاص بها بعد فوات الأوان . لذلك، فان كفاءة تدفق الفيديو في الوقت الحقيقي يتطلب وجود نوعية خدمة فعالة لارسال الفديو كما يتطلب وجود آلية تحكم للتكيف مع التغيرات المتفاوتة في الشبكة خلال الوقت. ركزت الطرق التقليدية لتدفق الفيديو في الوقت الحقيقي على تكييف ترميز معدل بت للفيديو إلى موارد الشبكة المتوفرة . كما ركزت الطرق الأخرى على مستوى بروتوكولات الشبكة و تعديلها لتتكيف مع معدل تدفق الفديو من المصدر . في الآونة الأخيرة ، طبقات الترميز (ال سي ) استطاعت ان تمكن تدفق الفديو في الوقت الحقيقي للمستقبلين ذوي الامكانيات غير المتجانسة من خلال إسقاط بعض طبقات التعزيز العليا من دون الحاجة إلى إعادة ترميز. ومع ذلك ،فان طبقات الترميز لا تزال تواجه مشكلة عدم حماية الطبقات الاكثر اهمية حيث انه يمكن إسقاط حزم من القاعدة أو الطبقات السفلى في حين أن هناك فرصة لإسقاط حزم من طبقات التعزيز العليا الاقل اهمية. وعلاوة على ذلك ، هناك حاجة دائمة لاستقبال طبقة القاعدة الاساسية على الأقل لفك ترميز فديو باقل جودة . وبالتالي ، فقدان الحزم من الطبقة الأساسية يمكن أن يؤثر تأثيرا كبيرا على جودة الفيديو المرسل و قد يؤدي في بعض الأحيان إلى انقطاع الفديو وخاصة في الشبكات المتعرضة للاخطاء مثل الشبكات اللاسلكية . الحلول على مستوى الوسيط توفر أعلى مرونة ، وأكثر كفاءة من حيث الوقت اللازم للتطوير و يوفر مزيد من التحكم بجودة الخدمة . في هذا البحث ، يتم التحقيق عن سلوك تدفق الفيديو في الوقت الحقيقي عبر استخدام وسيط النشر والاشتراك .حيث تم اقتراح وتطوير آلية حماية غير متكافئة لطبقات الفيديو لتدفق الفديو في الوقت الحقيقي على أساس استخدام خدمة توزيع البيانات ( دي دي اس ) الوسيطة ، واختبار أداء الطريقة المقترحة عبر شبكات الواي فاي من نوع 11.208 جي . وقد بينت النتائج انحسار رشيق في جودة الفيديو مع الحفاظ على تدفق مستمر للفيديو خالي من الاخطاء المرئية أو الانقطاع.

English Abstract

Enabling Real-Time video streaming over wireless networks is a challenging task due to the time-varying channel conditions and the limited network resources. The instability of wireless networks leads to problems such as limited and time-varying bandwidth, and unexpected traffic congestion when transmitting a burst of video streams. As a result, the transmitted video packets are exposed to be delayed or dropped. However, in Real-Time video streaming, each frame must be delivered and decoded by its playback time. In other words, any frame that is retransmitted due to loss in transmission or late arriving is considered a useless frame if its decoding and display deadline is too late to be displayed. Therefore, efficient Real-Time video streaming requires an efficient video quality of service (QoS) transmission control mechanism to adapt to the time-varying network changes. Traditional approaches of Real-Time video streaming focused on adapting the video encoder bit rate to the available network resources. Other approaches focused at the level of network protocols and link layer adaptation to the source video streaming rate. Recently, layer coding (LC) has enabled Real-Time and scalable video streaming to clients of heterogeneous capabilities by dropping upper enhancement layers without the need of re-encoding. However, layer coding still facing unfair layer protection problem in which packets from the base or lower layers might be dropped while there is a chance to drop packets from the upper enhancement layers. Moreover, the reception of the base layer bitstream is always required for at least decoding the base quality. Thus, loosing packets from the base layer can significantly affect the delivered video quality and sometimes lead to an interruption especially in error-prone networks such as wireless networks. Architectural solutions at the middleware level introduce higher flexibility, more efficiency in development time and more QoS control. In this research, I investigate the behaviour of video streaming over Real-Time publish-subscribe based middleware. I propose and develop an unequal layer protection mechanism for Real-Time video streaming based on the Data Distribution Service (DDS) middleware, and show the performance of my approach over IEEE 802.11g WLAN networks. My approach shows a graceful degradation of video quality while maintaining a robust video streaming free of visible error or interruptions.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Computer
Department:	College of Computing and Mathematics > Computer Engineering
Committee Advisor:	Al-madani, Dr. Basem
Committee Members:	Sheltami, Dr. Tarek and Baig, Dr. Zubair
Depositing User:	AL-SAEEDI ABDULJALIL (g201003900)
Date Deposited:	02 Feb 2014 12:41
Last Modified:	01 Nov 2019 15:40
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139001