Support des Applications Multimdia sur l'Internet Incluant des Liens SansFils

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Support des Applications Multimédia sur
l'Internet Incluant des Liens Sans-Fils
Frank Lyonnet
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Internet, réseau hétérogène (liens et machines)
Stations de travail
Réseau local
Network Computer
Modem
RTC
PC
Liaison satellitaire
Modem
Internet
unidirectionnelle
ADSL
Modem
RTC
PC
PDA
Modem GSM
PCs portables
Réseau local sans-fils
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Problèmes pour le Multimédia Temps-réel

• Hétérogénéité des liens, liens sans-fils
  Peut-on maintenir l esprit  bout-en-bout  pour
  les applications multimédia temps-réel sur
  l Internet ?
• Hétérogénéité des machines Comment gérer
  efficacement lhétérogénéité CPU dans les
  applications multimédia temps-réel sur lInternet?

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Plan

• Rendez-Vous, plate-forme dexpérimentation du
  multimédia temps réel sur Internet
• Multimédia Temps-Réel et Hétérogénéité CPU
• Multimédia Temps-Réel et Hétérogénéité des liens
  (liens sans-fils)

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Rendez-Vous (1)

• Plate-forme d expérimentation
• Outil audio/vidéo/(3D) temps-réel sur Internet
• Généricité
• Ouverture (méthodes de codage, protocoles)
• Portabilité (Windows, Unix)
• 130 000 lignes de code (C, Tcl/Tk)

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Rendez-Vous (2)

• MERCI, MECANO outils de communication pour les
  chercheurs
• Bull (GIE DYADE) transfert de technologies
  (Jingle)
• Philips multimédia temps-réel sur DECT
• NEC Tokyo multimédia temps-réel sur HiSpeed
  Wireless Lan

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Multimédia Temps-Réel et Hétérogénéité CPU

• Problème
• Une ou plusieurs sources, un récepteur
• Surcharge locale accumulation de paquets dans
  le noyau pertes arbitraires dégradation de la
  qualité subjective rendue à lutilisateur

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Plan

• Contrôler les dégradations Etat de l Art
• Allégement de charge par désynchronisation du
  processus de décodage
• Ordonnancement coopératif et PAPSs applicatives
• Résultats expérimentaux

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Contrôler les dégradations (1)

• Contrôle de congestion
• - Adaptation à la source (point-à-point)

Etat du réseau
de débit
CONTRÔLEUR
Entrée
Récepteur
vidéo
Réseau
vidéo
vidéo
Débit
variable
- Adaptation au récepteur (multipoint)
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Contrôler les dégradations (2)

• Problème Granularité des couches, coût
  join/leave

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Contrôler les dégradations (3)

• Allégement de la charge par lapplication
• Diminution de la précision des algorithmes
  (VuSystem, cas multi-flot , processus distincts)
• Problème détection des surcharges, connaissance
  mutuelle des charges
• Désynchronisation de létape de rendu (Vic, cas
  mono-flot)
• Problème détection des surcharges basé sur
  observation de la gigue à laffichage

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Allégement de charge par extension du concept de
désynchronisation

• Objectif Eviter les pertes locales
• Tirer partie de linformation contenu dans chaque
  paquets Obtention rapide d une expression
  cohérente de la video

Réseau
Decodeur
Image
TCD
Image
Image
TCD
Huffman
TCD
Inverse
affichée
YCbCr
Inverse
Fréquence f
Fréquence f
Fréquence f
f lt f
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PAPSs applicatives et Ordonnancement coopératif

• Détection de surcharge par observation du taux de
  remplissage des PAPSs dans lapplication
• Gestion coopérative et centralisée des différents
  flots (1 seul processus)

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Configuration Expérimentale
Emetteur Flot 1
Tac (Sun Ultra 2)
Réseau local ethernet
Emetteur Flot 2
Pax (Sun SS 20)
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Résultats Expérimentaux (1)
Cas extrème machine très suchargée,
ordonnancement classique
Taux de trames (t/s)
Pertes locales de paquets()
14
80
Rendered frame rate
Local loss
12
70

• Frame per sec

10

• loss

60
8
50
6
40
4
30
2
20
0
10
20
30
40
50
60
10
20
30
40
50
60
Temps (s)
Temps (s)
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Résultats Expérimentaux (2)
Cas extrème machine très suchargée, notre
ordonnancement
Taux de trames (t/s)
Pertes locales de paquets()
Incoming frame rate
14
30
Rendered frame rate
Local loss
12
25
10
20

• Frame per sec

• loss

8
15
6
10
4
5
2
0
0
10
20
30
40
50
60
10
20
30
40
50
60
Temps (s)
Temps (s)
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Résumé

• Moyen original de détecter les surcharges PAPSs
  dans l application
• Extension du concept de désynchronisation de
  létape de rendu
• Gestion coopérative et centralisée des
  différentes tâches
• Compromis ?

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Multimédia temps-réel et Liens Internet Sans-fils

• Problème
• caractéristiques variable délai, gigue, pertes
  
• erreurs de bits non négligeables !

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Plan

• Le Multimédia Temps-Réel sur Internet
• Gestion des liens sans-fils passerelle ou bout
  en bout ?
• Une solution de bout-en-bout
• Résultats Expérimentaux

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Le Multimédia Temps-Réel sur Internet

• Minimiser les pertes de paquets
• Adaptation à la source (point-a-point)
• Adaptation au receveur (multipoint)
• Minimiser limpact des pertes
• FEC générique
• FEC dépendant du media

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Gestion des liens sans-fils Passerelle ou bout
en bout ?

• Transcodeur Coût, complexité
• Passerelle avec protection niveau bit pas de
  prise en compte du media

Réseau local ethernet
Codage Internet
Codage sans-fils
Noeuds Mbone
Passerelle
Réseau sans-fils
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Une solution de bout-en-boutbasée récepteur
Réseau local ethernet
Flot de base
Flot complémentaires HQ
Flot complémentaires FEC
Noeuds Mbone
Réseau sans-fils
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Le codec H000

• DCT
• Huffman/RLE
• Quantification scalaire
• Codage inter par détection de blocs modifiés
• Multi-couches (Temporelles, Spatiales)

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Robustesse aux erreurs de bits

• Solution basée unité indépendante sémantiquement
• CRC individuelle sur les unités
• Protection des entêtes (RTP, payload)

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Mécanismes applicatifs de FEC minimiser
limpact des corruptions

• FEC Temporelle séparable et hiérarchique
• FEC par Signal Double séparable

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Estimateurs chez le récepteur

• Qualité subjective Facteur d Erreur
  (pourcentage erroné de l image)
• Redondance Facteur de Redondance (pourcentage
  d informations reçues plusieurs fois)
• Caractéristiques d Erreurs du chemin sous-jacent
  (via les CRC unités)

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Configuration Expérimentale
Passerelle Gilbert (Sun Ultra 2)
Récepteur (Sun Ultra 2)
Emetteur (Sun Ultra 2)
Réseau local ethernet
Réseau local ethernet
Réseau
sans fils
NEC
Récepteur (PC Windows)
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Résultats Expérimentaux liens Gilbert
H000, FErr 0.095
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Résultats Expérimentaux liens NEC
H000, FErr 0.019
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Résultats Expérimentaux liens Gilbert-NEC
H000, FErr 0.081
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Résume 

• Mise au point dun codage robuste aux erreurs de
  bits (H000)
• Définition de mécanismes applicatifs de FEC
  séparables et hiérarchiques
• Nécessité de prendre en compte le modèle de perte
  Internet et le modèle de perte du lien sans fils

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Conclusion

• Comment gérer efficacement l hétérogénéité CPU ?
• Par une prise en charge des problèmes
  d ordonnancement par l application
• Peut-on maintenir l esprit  bout-en-bout  pour
  les applications multimédia temps-réel sur
  l Internet ?
• Oui, mais la solution optimale reste a définir
  ...